[发明专利]一种具有能量收集能力的被动式移动机器人

说明书

本发明请求保护一种具有能量收集能力的被动式移动机器人。主要包括瓣式弹性壳体，四路发电装置和双自由度摆式电池仓；其中瓣式弹性壳体由四个相同的瓣式充气囊构成，在机器人外部拼装成圆球形状；四路发电装置均匀布置在机器人摆环上，可以同时将两个方向的机械转动能量转换成电流能；双自由度摆式电池仓安装在机器人的中心位置，其质量重心在机器人球心下方，能够储存机器人收集到的能量，可以沿水平轴与机器人壳体相对摆动；该种机器人的突出特点是在环境外力的作用下能够被动式移动，并且可将外部作用力的能量转成电能，并储存在电池仓内；该种机器人无需动力源，就可搭载微型探测传感器在海洋或极地环境下长期移动并执行数据采集任务。

技术领域

本发明属于特种机器人领域，具体涉及到一种具有能量收集能力的被动式移动机器人。

背景技术

目前，进行海洋环境和极地环境的信息收集已日益得到世界各国的科研人员的重视。海洋环境和极地环境中具有丰富的矿产资源、生物资源和空间资源等，但是由于海洋的环境复杂，面积辽阔，而极地环境常年被冰雪覆盖，不适合人类正常生活和行动，环境的特殊性给科研人员顺利执行环境信息收集任务带来了困难。近年来，应用自主机器人技术进行危险环境的探测越来越受到人们的关注，但是由于海洋环境和极地环境远离人类生活和工作的场所，并且机器人携带的能源有限，因此机器人在这种特殊环境下的长期工作受到了限制。因此发明一种不需要携带能源就能够长期移动并执行环境探测任务的机器人有着重要的意义。

发明一种不需要携带能源就能长期执行环境探测任务的机器人，这就要求机器人要具有能量收集能力。目前能够将环境中的外部能量转换为电能的机器人当中，以收集太阳能来发电的环境探测机器人较为常见，但是这种机器人一方面要求所探测环境要有充足光能，另一方面也要求机器人有足够大的表面积来展开电池板，而海洋深处和地球两极地区长时间没有阳光覆盖，所以通过收集太阳能供电的机器人应用到这种环境会受到限制。还有一种常见的能量收集装置，就是利用压电陶瓷来吸收机械振动的能量，使用这种能量收集方法要求机器人额外携带发电装置，并且在移动过程中要有振动产生，而机器人在极地环境下或者海洋环境下移动，产生这种期望的振动较为困难，这种能量收集方法也不是很理想。因此综合分析海洋和极地的特殊环境，结合探测机器人要具有移动和信息收集的要求，研究一种能够被动式移动并且收集外部能量进行海洋和极地环境探测的机器人具有重要意义。

与现有的公开的机器人技术不同，本专利发明的这种机器人具有被动式移动能力和能量收集能力，能利用环境中洋流力和风力被动地移动，同时将机械能转换成电能。整个机器人呈现球状形态，受到外部环境洋流力和风力的作用，机器人利用壳体可以通过滚动的方式移动，内部的电池可以相对于球壳转动，发电装置可以将转动的机械能转换成电能存储在电池内。本专利专门设计了瓣式弹性壳体，四路发电装置和双自由度摆动机构，使所发明的机器人在环境外力作用下能够被动式移动，同时也可以收集环境的能量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有环境探测机器人的不足，设计了一种具有能量收集和被动式移动能力的机器人，该种机器人利用环境中的洋流力和风力为自己的移动和传感器探测提供能量；机器人采用封闭式的弹性壳体，内部元件可安装在壳体内，不会受外部海水侵蚀和物体刮碰，壳体弹性能够缓冲过大的冲击力，当机器人移动时发电装置将生成电流，最终导入到电池中存储。双自由度摆动机构的两个转动轴线相互垂直相交，可以实现双自由度摆动。机器人具有良好的平面移动能力，收集环境能量存储到电池中，可为探测传感器供电，具有长期在海洋和极地环境中执行信息采集任务的能力。

本发明的技术方案如下：