[发明专利]一种可在火场中工作的全地形球足机器人

权利要求书

1.一种可在火场中工作的全地形球足机器人，其特征在于：包括球形轮足(1)，该球形轮足(1)为中空的球形结构，在球形轮足(1)中设置耐高温多轴旋翼子系统(2)。

2.如权利要求1所述的一种可在火场中工作的全地形球足机器人，其特征在于：球形轮足(1)包括球形轮足外框(3)，球形轮足外框(3)为圆环形零件，四个球形轮足外框(3)形成球形轮廓，四个球形轮足外框(3)相交点设置连接环(4)，组成球形骨架，球形轮足外框(3)通过运动隔离轴承Ⅰ(6)与球形轮足中框(5)连接，并与球形轮足中框(5)之间可进行单自由度转动；球形轮足中框(5)通过运动隔离轴承Ⅱ(8)与球形轮足内轴(7)连接，并与球形轮足内轴(7)之间自由转动。

3.如权利要求2所述的一种可在火场中工作的全地形球足机器人，其特征在于：耐高温多轴旋翼子系统(2)包含旋翼传动组件、机臂(13)、图像探测器(14)和温度控制舱(15)；旋翼传动组件包含上旋翼(9)、下旋翼(10)、旋翼安装座(11)、上旋翼传动齿轮(17)、下旋翼传动齿轮(18)和动力输出齿轮(16)；其中上旋翼(9)和下旋翼(10)组成一对共轴双桨系统，安装于旋翼安装座(11)上，上旋翼(9)和下旋翼(10)的桨叶倾角方向相反；上旋翼(9)与上旋翼安装座固连，下旋翼(10)与下旋翼安装座固连，动力输出轴与动力输出齿轮(16)固连，动力输出齿轮(16)分别与上旋翼传动齿轮(17)和下旋翼传动齿轮(18)啮合；当动力输出轴转动时，与其固连的动力输出齿轮带动上旋翼传动齿轮(17)和下旋翼传动齿轮(18)分别以相反方向旋转，上旋翼传动齿轮(17)和下旋翼传动齿轮(18)分别带动上旋翼(9)和下旋翼(10)旋转，进而产生推动机器人运动的拉力；所述旋翼传动组件通过机臂安装在温度控制舱上。

4.如权利要求3所述的一种可在火场中工作的全地形球足机器人，其特征在于：图像探测器(14)具备对不同温度的物体成像能力。

5.如权利要求4所述的一种可在火场中工作的全地形球足机器人，其特征在于：耐高温多轴旋翼子系统(2)中设置温度控制舱(15)，温度控制舱(15)由外层防火隔热腔体、中层隔热腔体和内部的电气模块组成(24)；

外层防火隔热腔体由温度控制舱上盖(19)和温度控制舱下盖(20)组成，温度控制舱上盖(19)和温度控制舱下盖(20)为两个半封闭腔体，一端封闭，一端开口，采用耐高温、防火材料制成，两者的开口端面扣合后可形成封闭的腔体，用于进行初步隔热；单向泄压阀(21)安装于温度控制舱上盖(19)的封闭端面上，用于保证外部高温气体无法进入温度控制舱，同时用于使温度控制舱中的低温冷源在内部热交换过程中产生的气体泄出；

中层隔热腔体由上隔热填充层(22)和下隔热填充层(23)组成，上隔热填充层(22)和下隔热填充层(23)均由隔热材料制成，形状均为一端封闭，一端开口的半封闭腔体，其中上隔热填充层(22)封闭端面开有小孔，用于单向泄压阀通过；

电气模块(24)包含换热壳(25)、低温冷源(26)、无线通讯天线(27)、电机隔热套管(28)、机架(29)、控制舱(30)、电机(31)和电机安装座(32)；其中机架(29)为板状结构，用于安装低温冷源、运动控制舱和电机安装座；电机安装座安装于机架(29)上，用于安装电机；电机固定于电机安装座上，通过电机隔热套管与各个动力输出轴连接，电机转动驱动动力输出轴转动，进而驱动旋翼旋转产生动力。

6.如权利要求5所述的一种可在火场中工作的全地形球足机器人，其特征在于：所述低温冷源安装于机架(29)上，与电机间隔布置；换热壳包裹于低温冷源和电机(29)上，其结构为多页面结构，便于吸收电机在工作过程中发热并传导给低温冷源。

7.如权利要求6所述的一种可在火场中工作的全地形球足机器人，其特征在于：无线通讯天线(27)用于将机器人探测的图像信息传输给地面站；运动控制舱包含惯性测量元件、飞行控制计算机、电源及其它电路硬件，其中惯性测量元件用于测量机器人在运动过程中的加速度和角速率，并传输给飞控计算机；飞控计算机可接收惯性测量元件输出的机器人运动信息，并可通过无线通讯天线(27)接收地面站发出的控制指令，并根据控制指令和机器人运动信息计算电机和舵机控制指令，控制旋翼转速和朝向；电源为机器人的电机(31)、运动控制舱(30)中惯性测量元件、飞行控制计算机等部件提供电能。