一種自我避障定點尋跡球形飛行器的制造方法
【專利摘要】一種自我避障定點尋跡球形飛行器，主要包括主要包括球形骨架外殼、陀螺穩(wěn)定系統外圈、陀螺穩(wěn)定系統內圈、電機支撐架A、槳葉A、槳葉緊釘旋鈕、無刷電機A、內六角螺栓A、云臺座、電機支撐架B、無刷電機B、槳葉B、控制系統單片機、紅外線傳感器、平臺、無刷電機C、槳葉C、電機支撐架C、無刷電機D、槳葉D、電機支撐架D、內六角螺栓B、內六角螺栓C、電池、三通接頭、碳纖維管、銷A和銷B。本發(fā)明運轉靈活無死點、重量輕，體積小，機械結構簡單，有較好的靈活性和適應性可遠程控制，具備自動避障功能，預留有擴展接口，后期可擴展微型攝像頭、WIFI模塊。
【專利說明】
一種自我避障定點尋跡球形飛行器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種球形飛行器。
【背景技術】
[0002]球形機器人是球狀的移動機器人，能在泥、沙、雪甚至水中行動，也可在有毒氣體泄露、輻射、生物危害環(huán)境下活動，適合危險環(huán)境探測、太空開發(fā)、消防救災、軍事活動、科學考察、家庭服務和休閑娛樂等領域。
[0003]在微小型飛行器的研究方面，目前位于歐美洲的發(fā)達國家處于全球領先地位，成功研制了固定翼式、旋翼式和撲翼式各類微小型飛行器，我國的一些高校和研究所也展幵了相關研究，并制作出了一些相關的樣機?？v觀國內外的無人飛行器的結構，大部分為腿式支撐螺旋槳或者旋翼旳安裝平面和支撐腿與地面的接觸點所在的平面平行。它的不足之處:對飛行器的垂直起飛升空需求的環(huán)境造成了一定的限制，即起飛地面必須要相對平坦，才能保證螺旋槳或者旋翼的翼面能相對保持水平。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有能在失穩(wěn)后獲得最大的穩(wěn)定性，可以實現全向滾動，能夠更加靈活轉彎的自我避障定點尋跡球形飛行器。
[0005]本發(fā)明主要包括球形骨架外殼、陀螺穩(wěn)定系統外圈、陀螺穩(wěn)定系統內圈、電機支撐架A、槳葉A、槳葉緊釘旋鈕、無刷電機A、內六角螺栓A、云臺座、電機支撐架B、無刷電機B、槳葉B、控制系統單片機、紅外線傳感器、平臺、無刷電機C、槳葉C、電機支撐架C、無刷電機D、槳葉D、電機支撐架D、內六角螺栓B、內六角螺栓C、電池、三通接頭、碳纖維管、銷A和銷B。
[0006]其中，球形骨架外殼由碳纖維管組成的球形網狀結構，球形網狀結構由若干三通管接頭和碳纖維管組成的小單元體拼接而成，小單元體的外形為三腳架形，且空間呈120度、120度和108度。在球形骨架外殼上設有紅外線傳感器。在球形骨架內部設有陀螺穩(wěn)定系統外圈，陀螺穩(wěn)定系統外圈為圓環(huán)形，陀螺穩(wěn)定系統外圈的外側與球形骨架外殼通過一對銷A活動連接。在陀螺穩(wěn)定系統外圈的內部設有陀螺穩(wěn)定系統內圈，陀螺穩(wěn)定系統內圈為圓環(huán)形，陀螺穩(wěn)定系統內圈的外側與陀螺穩(wěn)定系統外圈的內側通過一對銷B活動連接，銷A與銷B在空間上相互垂直。在球形骨架外殼的內部設有平臺，平臺為正八邊形或圓形的水平平板。在平臺的上部設有控制系統單片機和電池，球形飛行器的控制系統及避障系統均集成在控制系統單片機上?？刂葡到y單片機的信號輸入端與遙控器無線相連，運動信號由遙控器輸入，障礙信號由置于球形骨架外殼上的紅外線傳感器輸入，紅外線傳感器與控制系統單片機輸入端口相連。在平臺的底部分別通過六角螺栓A和六角螺栓C，活動連接四個電機支撐架和云臺座，四個電機支撐架均勻分布在平臺的底部。四個電機支撐架的另一端分別與陀螺穩(wěn)定系統的內圈相連。在電機支撐架A、電機支撐架B、電機支撐架C和電機支撐架D上部分別通過六角螺栓B對應連接無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D。無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D通過電子調速器與控制系統單片機相連。無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D的輸出端分別通過槳葉緊釘旋鈕與槳葉A、槳葉B、槳葉C和槳葉D相連。
[0007]本發(fā)明在使用時，無刷電機由單片機進行控制，四個無刷電機分別帶動飛行器槳葉旋轉，通過單片機的程序控制四個電機的輸出關系控制飛行器的運動。在飛行過程中，紅外線感應器感測前方路況，采集到障礙物信號，驅動單片機進行運算使四個電機產生相應的速度信號，速度合成后使球形機器人繞過障礙物，實現對障礙的躲避。該機器人的內部采用配重來保持重心的穩(wěn)定，采用陀螺穩(wěn)定系統支撐外殼空間結構，也有保持運動平衡的作用。
[0008]與現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:運轉靈活無死點，重量輕，體積小，機械結構簡單，有較好的靈活性和適應性可遠程控制，具備自動避障功能，且預留有擴展接口，后期可擴展微型攝像頭、WIFI模塊，使之有更廣闊的應用空間，可廣泛應用于地質勘測、家庭服務、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領域。例如:實現辦大樓無死角智能遠程巡樓，實現高壓輸電線的空中巡檢，實現地面機器人或地面智能小車無法到達的危險環(huán)境的探測工作等，可以極大的節(jié)省人力成本和保證人們的生命安全，是一種具有廣闊應用前景的無人飛行器。
【附圖說明】
[0009]圖1為球形飛行器的主視圖。
[0010]圖2為球形飛行器的俯視圖。
[0011]圖3為球殼內部的主視圖。
[0012]圖4為球形骨架外殼主視圖。
[0013]圖5為圖1中1-A的局部放大圖。
[0014]附圖標號:1_球形骨架外殼、2-陀螺穩(wěn)定系統外圈、3-陀螺穩(wěn)定系統內圈、4-電機支撐架A、5-槳葉A、6-槳葉緊釘旋鈕、7-無刷電機A、8-內六角螺栓A、9-云臺座、10-電機支撐架B、11-無刷電機B、12-槳葉B、13-控制系統單片機、14-紅外線傳感器、15-平臺、16-無刷電機(:、17-槳葉(:、18-電機支撐架(:、19-無刷電機0、20-槳葉0、21-電機支撐架0、22-內六角螺栓B、23-內六角螺栓C、24-電池、25-三通接頭、26-碳纖維管、27-銷A、28-銷B。
【具體實施方式】
[0015]在圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示的本發(fā)明的示意簡圖中，球形骨架外殼I由碳纖維管組成的球形網狀結構，球形網狀結構由若干三通管接頭25和碳纖維管26組成的小單元體拼接而成，小單元體的外形為三腳架形，且空間呈120度、120度和108度。在球形骨架外殼上設有紅外線傳感器14。在球形骨架內部設有陀螺穩(wěn)定系統外圈2，陀螺穩(wěn)定系統外圈為圓環(huán)形，陀螺穩(wěn)定系統外圈的外側與球形骨架外殼通過一對銷A27活動連接。在陀螺穩(wěn)定系統外圈的內部設有陀螺穩(wěn)定系統內圈3，陀螺穩(wěn)定系統內圈為圓環(huán)形，陀螺穩(wěn)定系統內圈的外側與陀螺穩(wěn)定系統外圈的內側通過一對銷B28活動連接，銷A與銷B在空間上相互垂直。在球形骨架外殼的內部設有平臺15，平臺為正八邊形水平平板。在平臺的上部設有控制系統單片機13和電池24，球形飛行器的控制系統及避障系統均集成在控制系統單片機上?？刂葡到y單片機的信號輸入端與遙控器無線相連，運動信號由遙控器輸入，障礙信號由置于球形骨架外殼上的紅外線傳感器輸入，紅外線傳感器與控制系統單片機輸入端口相連。在平臺的底部分別通過六角螺栓AS和六角螺栓C23，活動連接四個電機支撐架和云臺座9，四個電機支撐架均勻分布在平臺的底部。四個電機支撐架的另一端分別與陀螺穩(wěn)定系統的內圈相連。在電機支撐架A、電機支撐架B、電機支撐架C和電機支撐架D上部分別通過六角螺栓B22對應連接無刷電機A7、無刷電機B11、無刷電機C16和無刷電機D19。無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D通過電子調速器與控制系統單片機相連。無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D的輸出端分別通過槳葉緊釘旋鈕6與槳葉A5、槳葉B12、槳葉C17和槳葉D20相連。
【主權項】
1.一種自我避障定點尋跡球形飛行器，主要包括球形骨架外殼、陀螺穩(wěn)定系統外圈、陀螺穩(wěn)定系統內圈、電機支撐架A、槳葉A、槳葉緊釘旋鈕、無刷電機A、內六角螺栓A、云臺座、電機支撐架B、無刷電機B、槳葉B、控制系統單片機、紅外線傳感器、平臺、無刷電機C、槳葉C、電機支撐架C、無刷電機D、槳葉D、電機支撐架D、內六角螺栓B、內六角螺栓C、電池、三通接頭、碳纖維管、銷A和銷B，其特征在于:在球形骨架外殼上設有紅外線傳感器，在球形骨架內部設有陀螺穩(wěn)定系統外圈，陀螺穩(wěn)定系統外圈的外側與球形骨架外殼通過一對銷A活動連接，在陀螺穩(wěn)定系統外圈的內部設有陀螺穩(wěn)定系統內圈，陀螺穩(wěn)定系統內圈的外側與陀螺穩(wěn)定系統外圈的內側通過一對銷B活動連接，銷A與銷B在空間上相互垂直，在球形骨架外殼的內部設有平臺，在平臺的上部設有控制系統單片機和電池，球形飛行器的控制系統及避障系統均集成在控制系統單片機上，控制系統單片機的信號輸入端與遙控器無線相連，運動信號由遙控器輸入，障礙信號由置于球形骨架外殼上的紅外線傳感器輸入，紅外線傳感器與控制系統單片機輸入端口相連，在平臺的底部分別通過六角螺栓A和六角螺栓C，活動連接四個電機支撐架和云臺座，四個電機支撐架均勻分布在平臺的底部，四個電機支撐架的另一端分別與陀螺穩(wěn)定系統的內圈相連，在電機支撐架A、電機支撐架B、電機支撐架C和電機支撐架D上部分別通過六角螺栓B對應連接無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D，無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D通過電子調速器與控制系統單片機相連，無刷電機A、無刷電機B、無刷電機C和無刷電機D的輸出端分別通過槳葉緊釘旋鈕與槳葉A、槳葉B、槳葉C和槳葉D相連。2.根據權利要求1所述的一種自我避障定點尋跡球形飛行器，其特征在于:球形骨架外殼由碳纖維管組成的球形網狀結構，球形網狀結構由三通管接頭和碳纖維管組成的小單元體拼接而成，小單元體的外形為三腳架形，且空間呈120度、120度和108度。3.根據權利要求1所述的一種自我避障定點尋跡球形飛行器，其特征在于:陀螺穩(wěn)定系統外圈為圓環(huán)形，陀螺穩(wěn)定系統內圈為圓環(huán)形。4.根據權利要求1所述的一種自我避障定點尋跡球形飛行器，其特征在于:平臺為正八邊形或圓形的水平平板。
【文檔編號】G05D1/10GK106005406SQ201610563100
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】解明利, 宋忠義, 陳鎮(zhèn)喜, 李澤運, 林實秋
【申請人】燕山大學