[发明专利]一种悬浮式伞形机器人及控制方法

说明书

本发明公开了一种悬浮式伞形机器人及控制方法，包括弹簧结构、气囊、可升降置物结构、推进装置、仿生摆动机构、集成模块控制盒、摄像模块，实现无外动力悬浮，进行自动跟随与避障。主体机械架构包括伞面、碳纤维伞骨、碳纤维圈和弹簧结构，可以完成伞的开合，实现挡雨遮阳的功能。气囊呈半球形，共两层，外层装氦气，内层装空气，配合电动气阀，实现机器人升降与悬浮功能。推进装置由仿生摆动机构配合螺旋桨组成，实现水平方向的运动。集成模块盒用于控制整个机器人的所有动作。本发明能够实现自主避障，具有功能多样、适应性好、运动灵活的特点。

技术领域

本发明涉及一种机器人及应用方法，尤其是涉及一种悬浮式伞形机器人及控制方法。

背景技术

悬浮式机器人作为机器人学中的一个重要分支，在家庭服务、娱乐、科学考察等众多场合中有着广阔的应用前景。

现有悬浮式机器人飞行方式主要由螺旋桨旋转带动，提供整体机器人悬浮升力和前进动力，由于悬浮所需升力过大，螺旋桨需高速旋转，消耗过多电能，增大了电源设备质量与成本，续航能力较低，滞空时间过低。采用螺旋桨方式进行上升等运动，也往往产生噪音过大，影响使用体验，在普通民用场合限制较大。采用飞艇结构的机器人，则面临着体积较大、灵活性差、操控性差等缺点。另外，现有自动雨伞多为纯机械结构，需手持伞柄，无法自动启动、自动跟随，智能化、自动化水平低、使用不便。

综上所述，设计新型漂浮式可自动跟随的伞形机器人，将机器人和伞形设计相结合，实现雨伞可靠的悬浮飞行、自动跟随、避障等功能，并提高续航能力、减少噪声，对改善传统雨伞的使用体验和智能化水平有着重要价值。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种悬浮式伞形机器人及控制方法，改善传统雨伞的结构和使用性能，提高机器人的续航与降噪的能力，解决背景技术中存在的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种悬浮式伞形机器人，包括弹簧结构、碳纤维伞骨、气囊、可升降置物结构、碳纤维圈、推进装置、仿生摆动机构、集成模块控制盒和摄像模块。在碳纤维伞骨的圆周上间隔度安装推进装置，每个推进装置差动配合，实现水平方向的平移运动与方向变化；所述弹簧结构包括撑伞弹簧、收伞弹簧、推板、滑块、套轴，管轴；所述撑伞弹簧、收伞弹簧、推板均套在管轴上，所述撑伞弹簧和收伞弹簧均与推板连接，所述推板内侧具有滑块，推板与滑块接合处内置电机；所述管轴上收伞弹簧的一侧具有卡扣一、管轴上撑伞弹簧的一侧具有卡扣二；收伞前收伞弹簧压紧，收伞时电机驱动滑块与卡扣一松开，收伞弹簧回弹，推动套轴向下滑动，带动伞面收起，同时由惯性压紧撑伞弹簧并继续移动，当滑块移动到卡扣二时扣入，锁住撑伞弹簧，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，模块盒控制电机使滑块与卡扣二松开，撑伞弹簧回弹，推动套轴向上滑动，当滑块遇到卡扣一时扣住，实现撑伞动作，同时压紧收伞弹簧，为下一次收伞做推力准备。所述套轴与推板外侧固定结合，一起沿管轴做上下运动，套轴外侧突起位置用于与碳纤维伞骨相连，实现伞面的开合；

所述的气囊卡在碳纤维圈内，共两层，外层气囊装有氦气，内层气囊装有空气，配合安装于气囊底部正中位置的电动气阀，用来实现升降与悬浮功能。通过内层气囊向外排出空气，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用于配合推进装置实现水平方向的运动；前摆动节横向连接板前部通过卡扣四卡于碳纤维伞骨的第二连接架上，前摆动节纵向连接板与后摆动节横向连接板相连，前摆动节内部电机用于驱动前摆动节纵向连接板与后摆动节的整体转向运动，后摆动节纵向连接板与摆尾连接，后摆动节内部电机用于后摆动节纵向连接板与驱动摆尾的整体转向运动，实现摆动推进。