具备对外操作功能的两栖球形机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种具备对外操作功能的两栖球形机器人。


背景技术：

2.两栖球形机器人的球形外壳能够使其在任务执行过程中不发生倾覆的同时快速稳定运动，球形密闭空间能够保护内部机构不受各种复杂地形与路况的干扰破坏，球体运动过程中与地面为点接触，具有较小的运动阻力。相关技术中的两栖球形机器人不能在移动的同时对外操作作业，工作效率不高。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种具备对外操作功能的两栖球形机器人，该具备对外操作功能的两栖球形机器人具有能够在运动的同时对外进行操作的优点。
4.本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人，包括壳体，所述壳体包括球冠和转壳，所述转壳设有环形槽，所述环形槽沿所述转壳的周向闭合延伸，所述球冠包括第一冠和第二冠，所述转壳位于所述第一冠和所述第二冠之间，且所述第一冠与所述转壳可接合和分离，所述第二冠与所述转壳可接合和分离；机架，所述机架设于所述转壳的内腔且所述转壳相对于所述机架可绕第一方向转动，所述球冠设于所述机架；旋翼组件，所述旋翼组件设于所述机架，所述旋翼组件具有折叠形态和飞行形态，在所述折叠形态，所述旋翼组件收纳于所述转壳内，在所述飞行形态，所述旋翼组件从所述环形槽伸展至所述转壳外侧以适于驱动两栖球形机器人飞行；机械臂，所述机械臂设于所述机架并位于所述转壳和所述球冠之间，所述机械臂具有操作形态和收缩形态，在所述操作形态，所述球冠与所述转壳分离以使所述机械臂可伸出所述壳体的外侧，在所述收缩形态，所述球冠与所述转壳闭合以使所述机械臂可收纳于所述壳体内。
5.本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人具有能够在运动的同时对外进行操作的优点。
6.在一些实施例中，所述旋翼组件包括基臂、折叠臂和旋翼，所述基臂与所述机架固定连接，所述折叠臂与所述基臂可转动地连接，所述旋翼与所述折叠臂相连在所述折叠形态，所述折叠臂旋转至与所述基臂平行以减小所述旋翼组件所占的空间，在所述飞行形态，所述折叠臂旋转至与所述基臂平行以将所述旋翼伸出所述壳体。
7.在一些实施例中，所述旋翼组件包括驱动器，所述驱动器的一端与所述基臂可转动地连接，所述驱动器的另一端与所述折叠臂可转动地相连，所述驱动器的长度可调以驱动所述旋翼组件在所述飞行形态和所述折叠形态间切换。
8.在一些实施例中，所述旋翼组件包括第一旋翼组件和第二旋翼组件，所述第一旋翼组件和所述第二旋翼组件沿所述机架的宽度方向对称布置。
9.在一些实施例中，包括驱动电机，所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机连接在所述转壳和所述机架的一端之间，所述第一驱动电机适于驱动所述转壳绕着所述机架转动，所述第二驱动电机连接在所述转壳和所述机架的另一端之间，所述第二驱动电机适于驱动所述转壳绕着所述机架转动。
10.在一些实施例中，所述驱动电机包括转子部和定子部，所述驱动电机的转子部转动配合于所述驱动电机的定子部，所述驱动电机的定子部与所述机架相连，所述驱动电机的转子部与所述转壳相连，所述驱动电机的转子部可相对于所述驱动电机的定子部转动以驱动所述转壳相对于所述机架转动，所述机架包括连轴，所述驱动电机的转子部转动装配在所述连轴的外周侧，所述连轴的一端延伸至所述转壳外侧并与所述机械臂相连。
11.在一些实施例中，所述具备对外操作功能的两栖球形机器人包括重摆组件，所述重摆组件设于所述机架，所述重摆组件适于调整机器人的重心以调整机器人的行进方向或提高稳定性。
12.在一些实施例中，所述重摆组件包括第一组件、第二组件和配重，所述第一组件设于所述机架，所述第二组件的一端与所述第一组件转动装配，所述配重设于所述第二组件的另一端，所述第一组件适于驱动所述第二组件摆动以调整所述配重的倾斜角度，所述第二组件适于驱动所述配重平移以调整所述配重和所述第一组件的间距。
13.在一些实施例中，所述第一组件包括第一摆动电机、第二摆动电机和转架，所述转架连接于所述第一摆动电机和所述第二摆动电机之间，所述第一摆动电机和第二摆动电机同轴布置以驱动所述转架转动，所述第二组件与所述转架相连并沿着所述转架的径向延伸。
14.在一些实施例中，所述第二组件包括调整电机、调整丝杆、第一导杆和第二导杆，所述调整电机固定连接于所述转架，且所述调整电机与所述调整丝杆相连以驱动所述调整丝杆转动，所述第一导杆和所述第二导杆与所述调整丝杆平行间隔布置，且所述调整丝杆位于所述第一导杆和所述第二导杆之间，所述配重与所述第一导杆和所述第二导杆滑动配合，所述调整丝杆与所述配重螺纹配合连接以驱动所述配重沿所述双向丝杆移动。
附图说明
15.图1是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的旋翼组件在折叠形态的示意图。
16.图2是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的旋翼组件在飞行形态的示意图。
17.图3是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的开合组件的示意图。
18.图4是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的旋翼组件的结构示意图。
19.图5是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的重摆组件的结构示意图。
20.图6是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的重摆组件的剖视示意图。
21.图7是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的俯视示意图。
22.图8是图7中a处的局部放大图。
23.图9是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的机械臂在收缩形态的示意图。
24.图10是本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的机械臂在操作形态的示意图。
25.附图标记：
26.壳体1；转壳11；第一壳111；第二壳112；球冠12；第一冠121；第二冠122；
27.机架2；连轴21；
28.机械臂3；第一机械臂301；第二机械臂302；第一关节驱动31；转架32；第二关节驱动33；第一臂34；固定段341；自由段342；滑杆343；第一滑杆3431；第二滑杆3432；滑架344；第一滑架3441；第二滑架3442；第三关节驱动35；第二臂36；第一板361；第二板362；夹爪37；
29.旋翼组件4；第一旋翼组件401；第二旋翼组件402；基臂41；折叠臂42；第一段421；第二段422；驱动器43；旋翼44；飞行电机441；第一翼4421；第二翼4422；折叠器443；
30.重摆组件5；第一组件51；第一摆动电机511；第二摆动电机512；摆动架513；第一部5131；第二部5132；连接部5133；第一凸起5134；第二凸起5135；第二组件52；调整电机521；调整丝杆522；第一导杆523；第二导杆524；配重53；避让槽531；端板54；
31.驱动电机6；第一驱动电机601；第二驱动电机602；
32.开合组件7；开合驱动71；开合导杆72；第一开合导杆721；第二开合导杆722；导向套73；第一导向套731；第二导向套732。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.下面结合图1至图10描述本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人。
35.本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人包括壳体1、机架2、机械臂3和旋翼组件4。
36.壳体1包括球冠12和转壳11，转壳11设有环形槽，环形槽沿转壳11的周向闭合延伸，球冠12包括第一冠121和第二冠122，转壳11位于第一冠121和第二冠122之间，且第一冠121与转壳11可接合和分离，第二冠122与转壳11可接合和分离。
37.具体地，转壳11的转轴沿左右方向延伸，转壳11具有内腔，转壳11设有环形槽，环形槽是通槽，环形槽沿着转壳11的周向闭合延伸且环形槽连通转壳11的内腔和壳体1的外侧，环形槽把转壳11分为第一壳111和第二壳112，第一壳111和第二壳112沿左右方向对称布置，第一壳111和第二壳112之间具有设定间距形成环形槽。
38.第一冠121和第一壳111可以拼合为半球型，第二冠122和第二壳112可以拼合为半球型，第一冠121和第二冠122沿左右方向对称布置，第一冠121和第一壳111接合时，第一冠121和第一壳111之间具有第一侧腔，第二冠122和第二壳112接合时，第二冠122 和第二壳112之间具有第二侧腔，第一侧腔和第二侧腔适于收纳机械臂3。
39.机架2设于转壳11的内腔且转壳11相对于机架2可绕第一方向转动，球冠12设于机
架2。
40.具体地，机架2沿着左右方向延伸，第一方向即为机架2延伸方向，机架2的左端与第二壳112可转动地连接，机架2的右端与第一壳111可转动地连接，使第一壳111和第二壳112可以同步转动或相对转动，从而驱动本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在地面滚动行进。
41.旋翼组件4设于机架2，旋翼组件4具有折叠形态和飞行形态，在折叠形态，旋翼组件 4收纳于转壳11内，在飞行形态，旋翼组件4从环形槽伸展至转壳11外侧以适于驱动本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人飞行。
42.具体地，在折叠形态，旋翼组件4收纳至转壳11内以避免旋翼组件4与壳体1外侧的物体接触，从而在滚动行进中保护旋翼组件4，在飞行形态，部分旋翼组件4伸出壳体1，且伸出壳体1的部分旋翼组件4能够产生升力以驱动本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人飞行。
43.机械臂3设于机架2并位于转壳11和球冠12之间，机械臂3具有操作形态和收缩形态，在操作形态，球冠12与转壳11分离以使机械臂3可伸出壳体1的外侧，在收缩形态，球冠12与转壳11闭合以使机械臂3可收纳于壳体1内。
44.具体地，当机械臂3在收缩形态时，球冠12能够与转壳11拼合并将机械臂3收纳至球冠12和转壳11之间合围形成的侧腔内，当机械臂3在操作形态，球冠12与转壳11之间具有设定间距，机械臂3穿过设定间距使部分机械臂3位于壳体1的外周侧进行操作作业。
45.由此，一方面球冠12能够在收缩形态保护机械臂3，避免机械臂3在本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人移动时与外界接触而受损。
46.本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的机械臂3直接与机架2相连，壳体1相对于机架2转动以驱动球形机器人移动，当球形机器人滚动时，机架2相对于地面平移不进行滚动，由此，当球形机器人滚动时，机械臂3不跟随壳体1转动，从而机械臂3可以在球形机器人滚动移动的同时对外进行操作作业，从而球形机器人对外操作动作和滚动动作可以同步进行，提高了球形机器人的工作效率，即本发明实施例的球形机器人具有能够在滚动移动的同时对外进行操作的优点。
47.本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的转壳11包括相离的第一壳111 和第二壳112，一方面当本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在地面滚动行进时，第一壳111和第二壳112分别与地面接触，通过增加本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人与地面的接触点数量提高了本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在滚动行进时的稳定性，另一方面本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在地面滚动行进时，第一壳111和第二壳112相对于机架2转动的转速可具有转速差，以驱动本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在地面转向，从而提高了本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在地面滚动行进时的机动性。
48.在一些实施例中，旋翼组件4包括基臂41、折叠臂42和旋翼，基臂41与机架2固定连接，折叠臂42与基臂41可转动地连接，旋翼与折叠臂42相连在折叠形态，折叠臂42 旋转至与基臂41平行以减小旋翼组件4所占的空间，在飞行形态，折叠臂42旋转至与基臂41平行以将旋翼伸出壳体1。
49.具体地，如图4所示，基臂41沿上下方向延伸，折叠臂42与基臂41的上端可转动地相连，且折叠臂42的转轴沿左右方向延伸，从而折叠臂42可以在垂直于左右方向的平面内摆动，折叠臂42背离基臂41的一侧设有旋翼44。
50.旋翼44为可折叠旋翼44，在折叠形态下，多个旋臂折叠收纳于折叠臂42，此时多个旋臂沿着与折叠臂42大致平行的方向延伸，多个旋臂贴靠在折叠臂42背离基臂的一侧以减少多个旋臂的宽度，从而减少旋翼组件4的宽度，使旋翼组件4的宽度小于第一壳111 和第二壳112之间的间距，从而旋翼组件4在折叠形态下能够从壳体1的外部收纳至壳体 1内。
51.在一些实施例中，旋翼44位于折叠臂42远离基臂41的一端，旋翼44包括多个旋臂和飞行电机441，飞行电机441与多个旋臂相连以适于驱动旋臂转动产生升力，在飞行形态，多个旋臂沿飞行电机441的周向均匀间隔布置以使旋翼组件在转动时保持动平衡，在折叠形态，多个旋臂沿着折叠臂41的长度方向延伸以供旋翼组件收纳入外壳1中。
52.在飞行形态下，折叠臂42将旋翼组件4移动至壳体1的外侧，飞行电机441驱动多个旋臂绕飞行电机441的轴线旋转以产生升力，多个旋臂沿着飞行电机441的外周侧等间距布置，使多个旋翼44的质量沿着飞行电机441的周向分布均匀，从而使旋翼组件4在飞行时保持动平衡。
53.由此，飞行电机441位于折叠臂42远离基臂的一端，旋翼44为可折叠旋翼44，一方面增加了多个旋臂的长度，便于旋翼组件4在飞行形态下提供更大的升力，另一方面增大了旋翼组件4在飞行形态下的升力矩的力臂长度，从而增加了本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在飞行形态下的稳定性。
54.在一些实施例中，多个旋臂包括第一翼4421和第二翼4422，飞行电机441的输出轴的一端设有折叠器443，折叠器443包括第一驱动和第二驱动，第一驱动的转轴与飞行电机 441的转轴平行布置，第二驱动的转轴与飞行电机441的转轴平行布置，第一驱动和第二驱动沿飞行电机441的转轴对称布置，第一驱动与第一翼4421相连，第二驱动与第二翼 4422相连。
55.具体地，如图4所示，旋臂有两个，第一翼4421和第二翼4422与飞行电机441的输出轴通过折叠器443相连，折叠器443与飞行电机441的输出轴相连，当飞行电机441的输出轴转动时，折叠器443随着飞行电机441的输出轴相对于第二部5132转动，折叠器 443包括第一驱动和第二驱动，第一驱动和第二驱动沿着第一电机输出轴的周向等间隔布置，第一驱动与第一翼4421的一端相连，第二驱动与第二翼4422的一端相连。
56.由此，一方面旋臂有两个，便于将所有的旋翼44都折叠至沿着第二部5132的长度方向延伸，另一方面第一驱动可以驱动第一翼4421相对于折叠器443转动，第二驱动可以驱动第二翼4422相对于折叠器443转动，从而驱动旋翼44在折叠形态和展开形态之间切换。
57.在一些实施例中，旋翼组件4包括驱动器43，驱动器43的一端与基臂41可转动地连接，驱动器43的另一端与折叠臂42可转动地相连，驱动器43的长度可调以驱动旋翼组件 4在飞行形态和折叠形态间切换。
58.具体地，驱动器43的一端与折叠臂42的中段可转动地连接并形成第一连接位置，驱动器43的另一端与基臂41的中段可转动地连接并形成第二连接位置。
59.由此，当折叠臂42从折叠形态摆动至飞行形态时，第一连接位置和第二连接位置的距离增加，一方面驱动器43的长度可调以适应第一连接位置和第二连接位置距离的变
化，另一方面驱动器43的长度可调使第一连接位置和第二连接位置的间距增大，从而使折叠臂 42在飞行形态和折叠形态间切换。
60.在一些实施例中，折叠臂42包括第一段421和第二段422，第一段421和第二段422 呈夹角，第一段421的一端与基臂41的顶端转动相连，第一段421的另一端与第二段422 相连，在折叠形态，第二段422和基臂41位于第一段421的同侧，在飞行形态，第一段 421和基臂41的延伸方向一致。
61.具体地，第一段421和第二段422都是长条形平板结构，基臂41沿竖直方向延伸，第一段421的一端与第二段422的一端相连且第一段421的延伸方向与第二段422的延伸方向垂直，第一段421的另一端与基臂41的上端可转动相连，从而折叠臂42可绕基臂41的上端转动。
62.在折叠形态，第一段421与基臂41垂直，第二段422与基臂41平行布置，且基臂41 位于第一段421的下侧，第二段422位于第一段421的下侧，在飞行形态，第一段421沿竖直方向延伸，第二段422位于第一段421的上侧且第二段422沿水平方向延伸。
63.旋翼组件4通过设置相互垂直的第一段421和第二段422，在飞行形态，基臂41和第一段421沿竖直方向延伸，飞行形态下旋翼组件4的高度尺寸为第一段421的长度和基臂 41的长度的和，在折叠形态，第一段421相对于基臂41垂直，使第二段422与基臂41之间具有设定间隔，从而在折叠收纳旋翼组件4，将旋翼组件4在飞行形态下的部分高度转化为旋翼组件4在折叠形态下的厚度。
64.由此，一方面折叠臂42在飞行形态摆动至折叠形态时，将旋翼组件4在飞行形态下的部分高度尺寸转化为旋翼组件4在折叠形态下的宽度尺寸，使旋翼组件4在折叠前后具有较大的高度差便于收纳，另一方面在折叠形态下第二段422与基臂41之间具有厚度等于第一段421的长度尺寸的设定间隔，便于将驱动器43收纳至设定间隔内。从而旋翼组件4具有折叠后的轮廓尺寸较小，便于收纳的优点。
65.在一些实施例中，旋翼组件4包括第一旋翼组件401和第二旋翼组件402，第一旋翼组件401和第二旋翼组件402沿机架2的宽度方向对称布置。
66.具体地，如图2所示，第一旋翼组件401和第二旋翼组件402沿着前后方向对称，第一旋翼组件401和第二旋翼组件402同步运动，即第一旋翼组件401和第二旋翼组件402 中的一者从飞行形态转换为折叠形态时，第一旋翼组件401和第二旋翼组件402中的另一者也从飞行形态转换为折叠形态。
67.由此，一方面第一旋翼组件401和第二旋翼组件402沿前后方向对称布置使本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在前后方向上重量分布均匀，使静止状态下机器人的重心稳定在机器人的竖直几何中心轴线内；另一方面第一旋翼组件401和第二旋翼组件402沿前后方向对称布置使本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在飞行形态下，第一旋翼组件401产生的升力矩与第二旋翼组件402产生的升力矩相抵，使机器人飞行形态稳定。
68.在一些实施例中，本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人具备对外操作功能的两栖球形机器人包括驱动电机6，驱动电机6包括第一驱动电机601和第二驱动电机602，第一驱动电机601连接在第一壳111和机架2之间，第一驱动电机601适于驱动第一壳111绕着机架2转动，第二驱动电机602连接在第二壳112和机架2之间，第二驱动电机602
适于驱动第二壳112绕着机架2转动。
69.具体地，第一驱动电机601和第二驱动电机602的转轴沿左右方向延伸，第一驱动电机601的一端与第一壳111相连，第一驱动电机601的另一端与机架2相连，第二驱动电机602的一端与第二壳112相连，第二驱动电机602的另一端与机架2相连。
70.由此，第一驱动电机601能够驱动第一壳111相对于机架2转动，第二驱动电机602 能够驱动第二壳112相对于机架2转动，从而第一壳111和第二壳112相对于机架2转动以驱动本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人滚动运动。
71.在一些实施例中，驱动电机6包括转子部和定子部，驱动电机6的转子部转动配合于驱动电机6的定子部，驱动电机6的定子部与机架2相连，驱动电机6的转子部与壳体1 相连，驱动电机6的转子部可相对于驱动电机6的定子部转动以驱动壳体1相对于机架2 转动，机架2包括连轴26，转子部转动装配在连轴26的外周侧，连轴26的一端延伸至第一壳111外侧并与机械臂3相连。
72.具体地，如图8所示，驱动电机6的定子部的一端与机架2相连，驱动电机6的转子部的右半部转动配合于驱动电机6的定子部中，且驱动电机6的转子部的转轴沿左右方向延伸，驱动电机6的转子部的右端设有轴承座，轴承座与第一壳111的左端相连。
73.转子部中设有通孔，连轴21配合于通孔中，连轴21的一端与机架2的左端相连，连轴21的右端延伸至轴承座的左端面，且连轴21与轴承座之间设有轴承以支撑轴承座。
74.由此，当驱动电机6驱动转壳11转动时，连轴21和机械臂3不随转壳11转动，从而当本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在移动时不影响机械臂3工作，机械臂3通过连轴21与机架2相连，提高了机架2和机械臂3连接处的径向承载能力。
75.在一些实施例中，机械臂3包括第一臂34和第二臂36，第一臂34的一端与机架2可转动地相连且与转壳11之间具有第一设定间隔，第一臂34的另一端与第二臂36的一端可转动地相连，在收缩形态，至少部分第二臂36收纳至第一设定间隔内，且第二臂36沿第一臂34的长度方向延伸以减小机械臂3的轮廓尺寸。
76.具体地，第一臂34沿着机架2的径向延伸，且第一臂34的一端与机架2可转动地相连，第一臂34以机架2的延伸方向为轴线转动，第一臂34的另一端与第二臂36的一端可转动地相连，第二臂36相对第一臂34转动，从而使第二臂36的另一端可相对于第一臂 34转动，从而使机械臂3的自由端可以延伸至设定位置。
77.在收缩形态，第一臂34沿竖直上下方向延伸，第二臂36沿竖直上下方向延伸，第一臂34的一端与机架2相连，第一臂34的另一端竖直向下延伸，第一臂34位于第二臂36 和机架2之间，且第二臂36在左右方向上的投影与第一臂34在左右方向上的投影重合。
78.由此，在收缩形态，一方面第二臂36收纳进第一臂34和转壳11之间的第一设定间隔内，从而减小了机械臂3在收缩形态下沿左右方向的轮廓尺寸，另一方面第一臂34和第二臂36在左右方向上的投影大致重合，从而减小了机械臂3在收缩形态下的沿竖直方向的轮廓尺寸，使机械臂3在收缩形态下的质量分布更为集中，从而提高了本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在运动中的稳定性。
79.在一些实施例中，机械臂3包括第一关节驱动31、第二关节驱动33、第三关节驱动35 和转架32，第一关节驱动31连接在转架32和机架2之间以驱动转架32转动，第二关节驱动33连接在转架32和第一臂34之间以驱动第一臂34转动，第三关节驱动35设于第一臂34和
第二臂36之间以驱动第二臂36转动。
80.具体地，机械臂3包括顺次连接的第一关节驱动31、转架32、第二关节驱动33、第一臂34、第三关节驱动35和第二臂36，第一关节驱动31的一端与机架2相连，第一关节驱动31的转轴沿机架2的长度方向延伸，第一关节驱动31的另一端与转架32相连以驱动转架32转动，第二关节驱动33连接在转架32和第一臂34之间并适于驱动第一臂34摆动，第三关节驱动35连接在第一臂34和第二臂36之间并适于驱动第二臂36摆动，第一臂34 的长度可调以调整第二关节驱动33和第三关节驱动35的间距，机械手设于第二臂36的自由端。
81.第一关节驱动31的定子与机架2通过紧固件相连，第一关节驱动31的转子与转架32 相连，第一关节驱动31的定子和第一关节驱动31的转子转动配合并相对第一关节驱动31 的转轴转动，从而驱动转架32绕第一关节驱动31的转轴转动，第一关节驱动31的转轴沿机架2的长度方向延伸。
82.由此，第三关节驱动35的转轴沿第二关节驱动33的径向延伸，第二关节驱动33转动时，第三关节驱动35的转轴随之调整，从而调整第二臂36摆动的方向，第二臂36的一端与第三关节驱动35相连。由此，提高了第二臂36的自由端的自由度，便于第二臂36的自由端对外进行操作。
83.在一些实施例中，第一关节驱动31的转轴沿机架2的长度方向延伸，第二关节驱动33 的转轴沿第一关节驱动31的径向延伸，第三关节驱动35的转轴沿第二关节驱动33的径向延伸。
84.具体地，第一关节驱动31的转轴沿左右方向延伸，第二关节驱动33的定子部与第一关节驱动31的转子部相连，且第二关节驱动33定子部相对于第二关节驱动33的转子部转动的转轴沿第一关节驱动31的径向延伸，第一臂34与第二关节驱动33的转子部相连，从而驱动第一臂34在沿着第一关节驱动31的周向作圆周转动的同时，第一臂34还可以沿着第二关节驱动33的轴线自转。
85.第三关节驱动35的轴线沿第一臂34的径向延伸，即第三关节驱动35的定子部与第一臂34相连，第三关节驱动35的转子部与第二臂36相连，第三关节驱动35的转子部相对于第三关节驱动35的定子部转动的转轴沿第一臂34的径向延伸，从而第三关节驱动35驱动第二臂36相对于第一臂34的自由端转动，从而增加了机械臂3自由端的摆动范围，即增大了机械臂3的作业范围。
86.在一些实施例中，机械臂3包括夹爪37，夹爪37与第二臂36的另一端可转动地相连，且夹爪37相对于第二臂36转动的转轴沿第三关节驱动35的轴向延伸。
87.具体地，夹爪37设于第二臂36的自由端，夹爪37相对于第二臂36自由端转动，夹爪37相对于第二臂36转动的转轴的延伸方向与第三关节驱动35的转轴的延伸方向相同。
88.由此，夹爪37相对于第二臂36可转动，且夹爪37可以执行对外操作作业，从而当第二臂36的自由端相对于机架2摆动时，夹爪37随着第二臂36的摆动延伸至设定的位置以对外作业。
89.在一些实施例中，第二臂36包括第一板361和第二板362，第一板361与第三关节驱动35相连，第二板362位于第一板361靠近第一臂34的一侧，且第二板362与第一板361 之间具有第二设定间隔，在收缩形态，夹爪37位于第二设定间隔内以避让第一关节驱动 31。
90.具体地，第一板361和第二板362间隔布置，且第二板362位于第一板361靠近第一
臂34的一侧，使第二臂36的厚度尺寸与第三关节驱动35的轴向尺寸重合，由此，部分第二臂36位于第三关节驱动35的外周侧，从而减小了第三关节驱动35和第二臂36组合体的厚度，便于第二臂36收纳入第一设定间隔内。
91.在一些实施例中，第二臂36沿第三关节驱动35的径向对称布置，在收缩形态，第一板361和第二板362垂直于机架2轴线布置。
92.具体地，第二板362位于第一板361朝向第三关节驱动35的一侧，第二板362与第一板361沿第三关节驱动35的轴向平行间隔布置，第二板362与第一板361之间具有第二设定间隔，在机械臂3从操作形态切换至收缩形态时，夹爪37相对于第二臂36转动至第二设定间隔内，从而使夹爪37收纳至第一板361和第二板362之间，且在收缩形态，夹爪 37沿前后方向对称布置。
93.由此，在收缩形态下夹爪37收纳至第二设定间隔内，一方面减小了第二臂36和夹爪 37组合体的长度，便于第二臂36和夹爪37的组合体收纳至第一设定间隔内，另一方面夹爪37与第二臂36的质量分布更集中，提高具备对外操作功能的两栖机器人在运动中的稳定性。
94.在一些实施例中，第一臂34沿第二关节驱动33的径向对称布置，且第一臂34的长度可调以调整第二关节驱动33和第三关节驱动35的间距。
95.具体地，转架32与第二关节驱动33相连，第二关节驱动33的转轴沿第一关节驱动31 的径向延伸，从而驱动第一臂34绕第二关节驱动33的转轴转动，第一臂34包括固定段 341和自由段342，第一臂34的自由段342与第一臂34的固定段341滑动配合连接，第一臂34的固定段341的一端与第二关节驱动33相连，第一臂34的固定段341的另一端与第一臂34的自由段342的一端滑动配合，第一臂34的自由段342的另一端与第三关节驱动 35相连，第一臂34的固定段341和第一臂34的自由段342的位置可调使第一臂34的长度可调，第二关节驱动33和第三关节驱动35的间距随着第一臂34的长度变化而变化，从而调整机械臂3的长度。
96.由此，第一臂34的长度可调，在操作形态下通过调整第一臂34的长度可以调整第二臂36的自由端与机架2的最大间距，从而使本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人具有较大的对外操作作业范围。
97.在一些实施例中，第一臂34包括固定段341、自由段342、滑杆343和滑架344，自由段342导向配合于固定段341，滑架344与自由段342相连，滑杆343与固定段341相连，且滑杆343导向配合于滑架344。
98.具体地，滑杆343包括第一滑杆3431和第二滑杆3432，第一滑架3441包括第一滑架 3441和第二滑架3442，固定段341的一端与第二关节驱动33的转子部相连，自由段342 的一端与第三关节驱动35的定子部相连，自由段342的另一端导向装配于固定段341的另一端，第一滑杆3431和第二滑杆3432与第二关节驱动33的转子部相连，第一滑架3441 和第二滑架3442与第三关节驱动35的定子部相连，第一滑杆3431导向配合于第一滑架 3441，第二滑杆3432导向配合于第二滑架3442，第一滑杆3431和第二滑杆3432沿第一臂34的宽度方向对称布置，第一滑架3441和第二滑架3442沿第一臂34的宽度方向对称布置。
99.由此，一方面自由段342和固定段341导向配合且自由段342沿着第一臂34的长度方向相对于固定段341可滑动，从而调整第一臂34的长度尺寸，增加了机械臂的摆动范围，另一方面滑杆343和滑架344配合在提高自由段342相对于固定段341滑动的导向性的同时
提高了第一臂34的径向承载能力。另外，第一滑杆3431和第二滑杆3432沿第一臂34 的宽度方向对称布置，第一滑架3441和第二滑架3442沿第一臂34的宽度方向对称布置使第一臂34的质量沿着第一臂34的宽度方向对称布置。
100.在一些实施例中，具备对外操作功能的两栖球形机器人包括重摆组件5，重摆组件5 设于机架2，重摆组件5适于调整机器人的重心以调整机器人的行进方向或提高稳定性。
101.具体地，重摆组件5位于机架2的下侧，重摆组件5在重力作用下稳定在机架2的下侧，从而在本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在滚动行进时，使机架2 的姿态保持稳定。
102.本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在滚动时，重摆组件5能够将本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的重心调整偏移至左右两侧，使壳体1 朝向重心偏移的一侧滚动，从而驱动机器人转向。
103.当本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人位于飞行形态时，重摆组件5 将机器人的重心朝向旋翼组件4移动从而使机器人的重心靠近旋翼组件4，由此，提高本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在飞行时的稳定性。
104.在一些实施例中，重摆组件5包括第一组件51、第二组件52和配重53，第一组件51 设于机架2，第二组件52的一端与第一组件51转动装配，配重53设于第二组件52的另一端，第一组件51适于驱动第二组件52摆动以调整配重53的倾斜角度，第二组件52适于驱动配重53平移以调整配重53和第一组件51的间距。
105.具体地，如图5所示，第一组件51沿前后方向布置，第二组件52沿着第一组件51的径向布置，配重53位于第二组件52远离第一组件51的一端，第一组件51能够相对于机架2旋转以调整第二组件52的延伸方向，从而调整配重53的在第一组件51圆周方向上的位置。第二组件52驱动配重53沿着第二组件52的延伸方向移动，以调整配重53与第一组件51的间距，从而调整本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的重心位置。
106.由此，本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在滚动行进时，第一组件 51驱动配重53左右摆动使本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的重心左右移动，从而机器人向重心移动的方向倾斜以调整机器人滚动行进的方向。本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人在飞行时，第二组件52调整配重53在上下方向上的位置，使机器人的重心靠近旋翼组件4产生的升力的力臂，从而提高机器人在飞行时的稳定性。
107.在一些实施例中，第一组件51包括第一摆动电机511、第二摆动电机512和摆动架513，摆动架513连接于第一摆动电机511和第二摆动电机512之间，第一摆动电机511和第二摆动电机512同轴布置以驱动摆动架513转动，第二组件52与摆动架513相连并沿着摆动架513的径向延伸。
108.具体地，如图6所示，第一摆动电机511的前端与机架2相连，第一摆动电机511的后端与摆动架513相连，第二摆动电机512的前端与摆动架513相连，第二摆动电机512 的后端与机架2相连，第一摆动电机511和第二摆动电机512沿着前后方向对称布置，第一摆动电机511和第二摆动电机512同步转动以驱动摆动架513在垂直于前后方向的平面内转动，且摆动架513的转轴沿着前后方向延伸，从而改变配重53在左右方向的位置。
109.由此，一方面第一摆动电机511和第二摆动电机512在前后方向对称布置，使第一
组件51的质量沿前后方向对称分布，提高了本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的重心在前后方向保持稳定，另一方面第一摆动电机511和第二摆动电机512同轴布置提高了第一摆动电机511和第二摆动电机512输出的扭矩，从而便于摆动第二组件52和配重53。
110.在一些实施例中，第二组件52包括调整电机521、调整丝杆522、第一导杆523和第二导杆524，调整电机521固定连接于摆动架513，且调整电机521与调整丝杆522相连以驱动调整丝杆522转动，第一导杆523和第二导杆524与调整丝杆522平行间隔布置，且调整丝杆522位于第一导杆523和第二导杆524之间，配重53与第一导杆523和第二导杆 524滑动配合，调整丝杆522与配重53螺纹配合连接以驱动配重53沿双向丝杆211移动。
111.具体地，如图6所示，调整电机521与摆动架513相连，调整丝杆522沿着摆动架513 转轴的径向延伸，第一导杆523和第二导杆524与调整丝杆522平行间隔布置，调整电机521与调整丝杆522相连以驱动调整丝杆522沿着调整丝杆522的周向转动。
112.调整丝杆522在转动时，配重53沿着调整丝杆522的轴向移动，以调整配重53与第一机构的间距，从而使本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的质量分布更靠近旋翼组件4，由此，在飞行形态下，当第一组件51调整配重53在左右方向的位置时，配重53对机器人施加的扭转力矩更小，从而提高了机器人在飞行形态下的稳定性。
113.在一些实施例中，摆动架513包括第一部5131、第二部5132和连接部5133，第一部 5131和第二部5132平行间隔布置，第一部5131与第一摆动电机511相连，第二部5132 与第二摆动电机512相连，连接部5133连接在第一部5131和第二部5132之间，第一部 5131、第二部5132和连接部5133之间形成凹槽。
114.具体地，摆动架513为“c”字型结构，第一部5131和第二部5132相互平行且第一部 5131和第二部5132沿前后方向间隔布置，第一部5131和第二部5132之间具有设定间隔从而限制出装配空间，且第一部5131位于第二部5132分前侧，连接部5133水平布置且连接部5133的前端与第一部5131的上端相连，连接部5133的后端与第二部5132的上端相连。
115.在一些实施例中，第一部5131、第二部5132和连接部5133为矩形板状结构，第一摆动电机511的前端与第一部5131的后侧面相连，第二摆动电机512的后端与第二部5132 的前端相连，连接部5133位于第一摆动电机511和第二摆动电机512的上侧以连接第一部5131和第二部5132。
116.由此，第一部5131和第二部5132为竖直布置的板状结构，第一摆动电机511与第一部5131的后侧面相连，第二摆动电机512与第二部5132的前侧面相连，增加了摆动电机与机架2之间连接处的接触面积，从而提高了摆动电机驱动配重53摆动时的承载能力。
117.在一些实施例中，第一摆动电机511包括转子部和定子部，第二摆动电机512包括转子部和定子部，第二摆动电机512的定子部与机架2相连，第二摆动电机512的转子部的一端与第二摆动电机512的定子部转动配合，第二摆动电机512的转子部的另一端与第二部5132相连，第一摆动电机511的定子部与机架2相连，第一摆动电机511的转子部的一端与第一摆动电机511的定子部转动配合，第一摆动电机511的转子部的另一端与第一部 5131相连。
118.具体地，第一摆动电机511和第二摆动电机512都包括转子部和定子部，第一摆动电机511的定子部位于第一摆动电机511的转子部的前侧，第一摆动电机511的定子部的前
与摆动架513的间距。
129.调整丝杆522的上端伸出调整电机521的转子部并形成延展段，延展段通过第一轴承转动装配于摆动架513的连接部5133。由此，当调整丝杆522承受相对于摆动架513转动的扭转力矩时，延展段与连接部5133之间的第一轴承承受调整丝杆522的径向力矩，从而减少调整电机521受到的径向力矩。
130.在一些实施例中，重摆组件5包括端板54，调整丝杆522的一端转动配合于连接部5133，调整丝杆522的另一端转动配合于端板54，第一导杆523连接在端板54和连接部5133之间，第二导杆524连接在端板54和连接部5133之间。
131.具体地，第一导杆523和第二导杆524沿着调整丝杆522的轴线对称轴布置，第一导杆523和第二导杆524位于调整丝杆522的左右两侧，端板54沿左右方向延伸，端板54 设于调整丝杆522的下端，且端板54与第一导杆523和第二导杆524的下端相连，调整丝杆522通过第二轴承转动装配于端板54，第一导杆523和第二导杆524的下端都与端板54 固定相连。
132.由此，端板54将第一导杆523和第二导杆524的下端和调整丝杆522的下端相连，一方面提高了第一导杆523、第二导杆524、调整丝杆522和配重53的组合体的结构强度，另一方面提高了在配重53沿第一导杆523和第二导杆524的轴向平移时，第一导杆523和第二导杆524对配重53的导向精度。
133.在一些实施例中，配重53设有避让槽531，避让槽531沿调整丝杆522的长度方向延伸，避让槽531适于避让端板54。
134.具体地，避让槽531位于配重53的下侧且沿左右方向延伸，避让槽531的宽度尺寸大于端板54的宽度尺寸，配重53的螺纹孔的下端与避让槽531连通，配重53的导向孔的下端与避让槽531连通。
135.由此，至少部分调整丝杆522和至少部分导向杆位于避让槽531内，当配重53向下平移时，端板54可移动至避让槽531内，从而增加配重53在沿调整丝杆522轴向的行程。
136.在一些实施例中，配重53具有内腔，内腔适于收纳配重物。具体地，配重53为中空结构。由此，配重53内可以布置本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的电池等密度较大的部件，一方面配重53的质量较大可以调整本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的重心位置，另一方面将电池等部件安装于内腔中可以减小本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人的体积。
137.在一些实施例中，本发明实施例的具备对外操作功能的两栖球形机器人包括开合组件 7，开合组件7包括开合驱动71、开合导杆72和导向套73，开合驱动71的一端与转架32 相连，开合驱动71的另一端与球冠12相连，开合驱动71的长度可调以适于调节球冠12 和转壳11的间距，开合导杆72和导向套73的其中一者与转架32相连、另一者球冠12相连，开合导杆72导向配合在导向套73内。
138.具体地，开合组件7包括第一开合组件和第二开合组件，第一开合组件连接在第一冠 121和第一壳111之间，第二开合组件连接在第二冠122和第二壳112之间。
139.开合导杆72包括第一开合导杆721和第二开合导杆722，导向套73包括第一导向套 731和第二导向套732，第一开合导杆721和第二开合导杆722沿前后方向对称布置，且第一开合导杆721和第二开合导杆722的延伸方向相同，第一开合导杆721配合于第一导向套731内，第二开合导杆722配合在第二导向套732内。
140.由此，开合驱动71的固定部和开合驱动71的驱动部相对滑移使开合驱动71的长度可调，第一球冠12和机械臂3间的距离随着开合驱动71长度的变化而改变，从而开合驱动 71改变球冠12和转壳11之间的距离以启闭球冠12，开合导杆72和导向套73配合提高了球冠12相对于机械臂3滑移时的导向性，第一开合导杆721和第二开合导杆722沿前后方向对称布置使球冠12的受力均匀，避免前后方向受力不均。
141.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
142.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
143.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
144.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
145.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
146.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。