[发明专利]极地长续航风力驱动式球形机器人

说明书

本发明公开了一种极地长续航风力驱动式球形机器人，包括外球壳、第一风力叶片、第二风力叶片、第三风力叶片、支撑管和内球壳，所述内球壳通过若干根支撑管与外球壳固定连接，构成了球形机器人的刚性结构；一组第一风力叶片固定在内球壳上，两组第二风力叶片对称的安装在内球壳的前后两端，两组第三风力叶片对称的安装在两组第二风力叶片的前后两端。机器人通过风力被动式驱动，内外球壳采用具有减震装置的支撑管连接，能够起到减震、保护核心部件的效果；通过风力发电提供能源，具有良好的环境适应性和长续航特性，可广泛适用于极地等未知环境下探测的应用。

技术领域

本发明涉及一种极地长续航风力驱动式球形机器人，是一种能应用于极地环境进行长续航探测工作的球形机器人。

背景技术

极地环境是一个低温、低光照和强风环境，极地具有丰富的油气、铁矿等资源，所以对极地的探测具有重大的战略意义。为了探索极地环境，智能机器人的应用受到了广泛地关注。如何在极地环境下实现机器人长续航的探测工作是一个研究难题，关键在于机器人能源的获取方式和环境适应性等指标。

其中，球形机器人作为一种滚动式机器人，与传统的轮式、轨道式或足式移动机器人相比，具有运动效率高、能量损耗小的特性。自1996年芬兰赫尔辛基科技大学和流浪者公司共同研制出第一个球形运动机器人后，球形机器人渐渐地成为了国内外机器人研究领域的一大热点。在国外，意大利比萨大学、伊朗加滋温阿萨德大学、密歇根州立大学、日本立命馆大学、日本神户大学等先后对球形机器人进行了研究，研制出了不同驱动形式的球形机器人。在国内，北京邮电大学、哈尔滨工业大学、西安电子科技大学、上海交通大学、上海大学等高校在球形机器人的研究方面也取得了一定的成果。

综合国内外球形机器人的研究来看，目前球形机器人的驱动方式主要有小车驱动、配重驱动、形变驱动和风力驱动。小车驱动式可控性差，运动速度受限；配重驱动式控制难度大；形变驱动式不能携带其他组件；风力驱动式过度依赖于风力。小车驱动式和配重驱动式为主动运动式机器人，驱动源不能提供长时间的续航；形变式机器人不能携带组件，所以这几种球形机器人不适宜用于极地环境的探测；风力驱动式球形机器人能够在风力充足的极地充分利用风力进行运动，为了获得更多探测数据，电源的长续航能力成为重要衡量指标。中国发明专利ZL200810017895.4公开了“一种风力驱动具有多种运动方式的环境探测球形机器人”，该机器人完全采用风力驱动，实现自由涌动，运动不可控，且内部系统供电需要额外电源，这样无法实现长续航长距离的极地作业需要。中国发明专利ZL201310558991.0公开了“一种极地长续航风力驱动式球形机器人”，该机器人通过内球壳表面的太阳能薄膜进行能源的获取和储存，但是其气囊式球壳的密闭性要求高，而且球面状太阳能薄膜光电转化效率低，不能够真正地实现长续航的极地探测工作。

发明内容

本发明的目的在于针对以上问题，提出一种极地长续航风力驱动式球形机器人，能够实现在极地低温强风环境下长续航长距离的极地探测。

为了实现以上目的，本发明的构思是：

本发明采用球形机构，能够很好的适应极地环境进行探测工作。机器人利用极地再生能源风能进行被动驱动，利用风力发电装置实现长续航长距离的工作。采用类足球烯的结构形成开放式的外球壳，实现保护缓震作用，采用足球烯的结构可以有效地解决较大的封闭式外球壳难加工的问题；所采用的控制系统和电源模块安装在内部刚性椭圆形球壳内，并用六根支撑管与外球壳相连接；采用的支撑管中空且每个支撑管装有相应的弹簧减震装置，以确保控制系统及发电装置能够更好地适应极地的恶劣环境。

根据以上发明构思，本发明采用以下技术方案：

一种极地长续航风力驱动式球形机器人，包括外球壳、第一风力叶片、第二风力叶片、第三风力叶片、支撑管和内球壳，所述内球壳通过若干根支撑管与外球壳固定连接，构成了球形机器人的刚性结构；一组第一风力叶片固定在内球壳上，两组第二风力叶片对称的安装在内球壳的前后两端，两组第三风力叶片对称的安装在两组第二风力叶片的前后两端。