[发明专利]一种悬浮式伞形机器人及控制方法

权利要求书

1.一种悬浮式伞形机器人，其特征在于：包括弹簧结构(1)、碳纤维伞骨(2)、气囊(3)、可升降置物结构(4)、碳纤维圈(5)、推进装置(6)、仿生摆动机构(7)、集成模块控制盒(8)和摄像模块(9)；

在碳纤维伞骨(2)的圆周上间隔90度安装推进装置(6)，每个推进装置(6)差动配合，实现水平方向的平移运动与方向变化；所述弹簧结构(1)包括撑伞弹簧(1.1)、收伞弹簧(1.2)、推板(1.3)、滑块(1.4)、套轴(1.8)，管轴(1.9)；所述撑伞弹簧(1.1)、收伞弹簧(1.2)、推板(1.3)均套在管轴(1.9)上，所述撑伞弹簧(1.1)和收伞弹簧(1.2)均与推板(1.3)连接，所述推板(1.3)内侧具有滑块(1.4)，推板(1.3)与滑块(1.4)接合处内置电机；所述管轴(1.9)上收伞弹簧(1.2)的一侧具有卡扣一(1.6)、管轴(1.9)上撑伞弹簧(1.1)的一侧具有卡扣二(1.7)；收伞前收伞弹簧(1.2)压紧，收伞时电机驱动滑块(1.4)与卡扣一(1.6)松开，收伞弹簧(1.2)回弹，推动套轴(1.8)向下滑动，带动伞面收起，同时由惯性压紧撑伞弹簧(1.1)并继续移动，当滑块(1.4)移动到卡扣二(1.7)时扣入，锁住撑伞弹簧(1.1)，为下一次开伞提供初始的推力做准备；开伞时终端给出指令控制集成模块控制盒(8)，集成模块控制盒控制电机使滑块(1.4)与卡扣二(1.7)松开，撑伞弹簧(1.1)回弹，推动套轴(1.8)向上滑动，当滑块(1.4)遇到卡扣一(1.6)时扣住，实现撑伞动作，同时压紧收伞弹簧(1.2)，为下一次收伞做推力准备；所述套轴(1.8)与推板(1.3)外侧固定结合，一起沿管轴(1.9)做上下运动，套轴(1.8)外侧突起位置用于与碳纤维伞骨(2)相连，实现伞面的开合；

所述的气囊(3)卡在碳纤维圈(5)内，共两层，外层气囊(3.1)装有氦气，内层气囊(3.2)装有空气，配合安装于气囊底部正中位置的电动气阀(3.3)，用来实现升降与悬浮功能；通过内层气囊(3.2)向外排出空气，氦气膨胀，整体密度随之减小，实现上浮；反之，对内层气囊(3.2)充气，空气囊膨胀，氦气被压缩，实现下沉；在机器人运动到预设位置时吸入或排除空气，使升力与重力平衡，实现定点悬浮；气囊(3)结构使得机器人在实现悬浮时不再需要额外动力，降低能耗，提高续航能力；

所述的仿生摆动机构(7)用于配合推进装置(6)实现水平方向的运动；前摆动节横向连接板(7.1)前部通过卡扣四(7.4)卡于碳纤维伞骨(2)的第二连接架(2.2)上，前摆动节纵向连接板(7.2)与后摆动节横向连接板(7.5)相连，前摆动节内部电机(7.3)用于驱动前摆动节纵向连接板(7.2)与后摆动节的整体转向运动，后摆动节纵向连接板(7.6)与摆尾(7.8)连接，后摆动节内部电机(7.7)用于后摆动节纵向连接板(7.6)与驱动摆尾(7.8)的整体转向运动，实现摆动推进。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮式伞形机器人，其特征在于：所述推进装置(6)包括螺旋桨(6.1)，所述螺旋桨(6.1)由螺旋桨电机(6.2)、连接轴(6.3)、叶片(6.4)、全方位旋翼防护圈(6.5)、推进装置架(6.6)五部分组成；全方位旋翼防护圈(6.5)通过中部柱体(6.7)与叶片(6.4)中心圈同心相套，通过下部的连接管(6.8)与推进装置架(6.6)上的圆孔卡住，实现连接；螺旋桨电机(6.2)启动，带动连接轴(6.3)，使得叶片(6.4)转动，通过四个螺旋桨(6.1)的差动配合，实现水平方向的平移运动与方向变化。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮式伞形机器人，其特征在于：所述伞形机器人的可升降置物结构(4)通过剪叉机构(4.1)实现置物框(4.2)的升降，剪叉机构(4.1)上部连接连接板(4.3)，并通过连接板(4.3)上的卡扣三(4.32)直接卡于碳纤维伞骨(2)的第一连接架(2.1)上，置物框(4.2)与连接板(4.3)均有置物框滑槽结构(4.21)和连接板滑槽结构(4.31)，剪叉机构(4.1)在滑槽内定位与平移变形，实现置物框(4.2)的升降。

4.根据权利要求1所述的一种悬浮式伞形机器人，其特征在于：所述的集成模块控制盒(8)内置集成控制电路实现所有运动控制，高灵敏度加速度传感器在机器人因气囊(3)被破坏下坠时迅速感应，启动推进装置(6)提供升力，防止伤人。