一种用于熔岩管道探测的球形机器人

本发明涉及球形机器人，具体涉及一种用于熔岩管道探测的球形机器人。

背景技术：

1、月球熔岩管道为火山活动喷发所形成的地下特殊洞穴结构，被视作构建月球天然避难所、开展月球基地建设的理想科学实验场地。

2、球形机器人是将运动执行机构、传感器、控制器等组件整体封装在球形外壳内部的移动机器人。该类机器人依靠单侧球壳与地面点接触（两侧球壳同时接触地面形成线接触）的工作形式，可实现全向滚动运动，具备运动灵活、结构紧凑等突出特点，适用于复杂地外环境探测。

3、现有球形机器人大多通过内部驱动机构调节整机重心完成运动控制，配重块驱动式球形机器人是研究较为成熟的构型。该类机器人通常在球壳内部布置摆臂，摆臂一端安装配重块，另一端由驱动电机驱动摆动；电机带动摆臂绕转轴回转，改变配重块在球壳内部的空间位置，调整整机重心偏移，以此实现机器人前进和后退运动。但该方案需要额外配置独立配重块以提供重心偏移所需的质量，不可避免带来整机附加重量，同时摆臂、铰接支座等配套构件进一步增加零部件数量与整机重量，造成球壳内部安装空间被大量占用，整机能耗偏高。

4、鉴于此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于熔岩管道探测的球形机器人，旨在解决现有配重块驱动式球形机器人机构零部件多、结构复杂，导致内部空间占用大以及整机能耗较大的问题。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种用于熔岩管道探测的球形机器人，包括：

4、车架组件、转动设置于所述车架组件的两个球壳组件、设置于所述车架组件上的两个驱动组件以及转动设置于所述车架组件上的两个摆臂组件；

5、两所述驱动组件、两所述球壳组件以及两所述摆臂组件均分别位于所述车架组件的两侧，所述驱动组件与所述球壳组件一一对应且相连接，用于驱动所述球壳组件相对于所述车架组件转动；

6、所述车架组件包括基座、设置于所述基座上的转轴以及设置于所述基座两侧的两个连接件，所述连接件与所述球壳组件转动配合，用于约束所述球壳组件绕所述车架组件轴向移动；

7、所述摆臂组件包括转动设置于所述转轴上的摆动板、设置于所述摆动板上的摆动电机以及传动组件，所述摆动电机通过传动组件与所述转轴相连接，用于驱动所述摆动板绕所述转轴摆动。

8、进一步的，所述球壳组件包括依次布置的半球外壳、驱动齿环和配合环；所述驱动齿环的内侧设置有驱动齿，所述驱动齿与所述驱动组件相配合，所述连接件位于所述驱动齿环与所述配合环之间。

9、进一步的，所述配合环靠近所述驱动齿环的一侧设置有凹槽，所述配合环与所述驱动齿环相配合，以合围成环槽；

10、所述连接件为圆盘状，所述连接件转动设置于所述环槽内。

11、进一步的，所述驱动组件包括设置于所述连接件上的旋转电机以及设置于所述旋转电机输出轴上的驱动齿轮，所述旋转电机的输出轴贯穿所述连接件布置，所述驱动齿轮与所述驱动齿环相啮合。

12、进一步的，所述传动组件包括设置于所述转轴上的第一带轮、设置于所述摆动电机输出轴上的第二带轮以及套设于所述第一带轮和所述第二带轮上的紧固带。

13、进一步的，所述摆动板上设置有多个弧形配重块，多个所述弧形配重块环绕所述摆动电机布置。

14、进一步的，所述半球外壳包括接触部和拆卸部，所述接触部上设置有凸纹，所述接触部远离所述驱动齿环的一侧设置有开口，所述拆卸部可拆卸设置于所述开口处，用于遮挡所述开口。

15、进一步的，所述车架组件还包括设置于所述基座上的弧形架体和两个固定座，所述弧形架体、所述基座和两所述连接件相配合以合围成容纳腔，所述驱动组件位于所述容纳腔内，所述转轴包括两个固定轴，两所述固定轴分别固定设置于所述固定座内，所述固定轴为空心固定轴。

16、进一步的，所述固定座的中间设置有固定孔，所述固定座的侧面呈放射状设置有多个螺母固定槽，用于放置螺母，所述固定座沿径向呈放射状设置有多个通孔，所述转轴上设置有多个固定槽，所述螺母、所述通孔与所述固定槽一一对应。

17、进一步的，其还包括设置于所述弧形架体上的红外双目摄像头和激光雷达。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、在本发明中，以车架组件作为整机承载基体，左右对称布置球壳组件、驱动组件与摆臂组件，依靠驱动组件实现双侧球壳独立驱动可完成直行、差速转向，摆臂组件借助摆动电机配合传动组件驱动摆臂绕转轴摆动来改变整机重心，摒弃传统球形机器人需要增设独立外置配重块的冗余结构，减少零部件数量，节约球壳内部安装空间，降低整机自重与运动能耗，提升续航能力，重心调节稳定可靠，能够适应月球熔岩管道内部崎岖复杂、多粉尘的探测环境，兼顾设备轻量化、运动灵活性与深空探测所要求的工作可靠性。

1.一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述球壳组件包括依次布置的半球外壳、驱动齿环和配合环；所述驱动齿环的内侧设置有驱动齿，所述驱动齿与所述驱动组件相配合，所述连接件位于所述驱动齿环与所述配合环之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述配合环靠近所述驱动齿环的一侧设置有凹槽，所述配合环与所述驱动齿环相配合，以合围成环槽；

4.根据权利要求2所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述驱动组件包括设置于所述连接件上的旋转电机以及设置于所述旋转电机输出轴上的驱动齿轮，所述旋转电机的输出轴贯穿所述连接件布置，所述驱动齿轮与所述驱动齿环相啮合。

5.根据权利要求1所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述传动组件包括设置于所述转轴上的第一带轮、设置于所述摆动电机输出轴上的第二带轮以及套设于所述第一带轮和所述第二带轮上的紧固带。

6.根据权利要求1所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述摆动板上设置有多个弧形配重块，多个所述弧形配重块环绕所述摆动电机布置。

7.根据权利要求2所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述半球外壳包括接触部和拆卸部，所述接触部上设置有凸纹，所述接触部远离所述驱动齿环的一侧设置有开口，所述拆卸部可拆卸设置于所述开口处，用于遮挡所述开口。

8.根据权利要求1所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述车架组件还包括设置于所述基座上的弧形架体和两个固定座，所述弧形架体、所述基座和两所述连接件相配合以合围成容纳腔，所述驱动组件位于所述容纳腔内，所述转轴包括两个固定轴，两所述固定轴分别固定设置于所述固定座内，所述固定轴为空心固定轴。

9.根据权利要求8所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，所述固定座的中间设置有固定孔，所述固定座的侧面呈放射状设置有多个螺母固定槽，用于放置螺母，所述固定座沿径向呈放射状设置有多个通孔，所述转轴上设置有多个固定槽，所述螺母、所述通孔与所述固定槽一一对应。

10.根据权利要求8所述的一种用于熔岩管道探测的球形机器人，其特征在于，其还包括设置于所述弧形架体上的红外双目摄像头和激光雷达。