专利名称：一种自适应正立装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机械自动化技术领域，具体涉及一种自适应正立装置，适用于需要自动正立并能够调整方向或作圆周扫描的各种传感器的承载平台。
背景技术：
有的传感器在工作时是需要保持一定的姿态并指向一定的方向的，如摄像头和照相机，往往需要正立，并对准需要成像的目标或对一定的范围进行扫描，这样人们才能获得自己想要的符合视觉习惯的视频或图像。当这些传感器需要抛投到某些不适合使用者进入的危险环境或封闭空间进行工作时，就需要一个即能保护传感器不会被摔坏，又能够自动正立，并能够调整方向或作圆周扫描的承载平台。如反恐作战、灾难救援时，为保证自身安全和提高效率，侦察人员需要事先了解建筑物、地下室、洞穴等环境的情况，这就需要将各 种声光传感器抛入这些环境中，以获得环境信息，从而帮助制定作战或救援方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自适应正立装置，可以在任意姿态下实现自动正立。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为一种自适应正立装置，其特征在于它包括上壳体、下壳体和底座构成的球体；所述的上壳体与下壳体固定连接，下壳体通过轴承和压板与底座转动连接；上下壳体之间构成内腔，内腔中设置功能组件和电机，功能组件固定在下壳体上，电机通过电机座固定在下壳体上，电机的转轴上固定有第一齿轮，底座上固定有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮相啮合；所述的底座上还固定有配重块；各部件的选取使得自适应正立装置的重心位于球体的球心以下。按上述方案，所述的球体外包覆有球罩，球罩由上球罩、下球罩和底球罩组成，其中底球罩的底面为水平的支撑面，支撑面周围均匀布置至少3个支撑脚。按上述方案，所述的支撑面为圆形，支撑面周围均匀布置结构相同的3个支撑脚，支撑脚的端部为圆弧形，相邻两个支撑脚的外圆公切线到支撑面圆心的距离不大于支撑面的半径。按上述方案，所述的球罩由柔性材料制成。按上述方案，所述的下壳体与底座之间设有转动密封装置。按上述方案，所述的转动密封装置为迷宫密封、O形密封圈、星形密封圈中的一种或它们的任意组合。按上述方案，所述的轴承为一对背对背安装的角接触球轴承。按上述方案，所述的电机为伺服电机或步进电机。按上述方案，所述的功能组件为摄像头、照相机、录音机、照明器、感光器中的一种或它们的任意组合。本发明的有益效果为I、本装置整体呈球型，重心偏下，在重力作用下，可以在任意姿态下实现自动正立；通过电机带动齿轮实现360度转动，也可以停在任意角度位置上。2、球体外包覆球罩，起到保护装置的作用；另一方面，底球罩底部削平并有支撑脚，可有效提高正立时的稳定性，克服不倒翁容易东摇西晃的缺点。3、支撑脚的端部为圆弧形，相邻两个支撑脚的外圆公切线到支撑面圆心的距离不大于支撑面的半径，使得两个支撑脚之间没有高出球形表面的特征，从而可以避免支撑脚对自动正立过程的阻碍。4、球罩由柔性材料制成，具有减震、抗摔的作用，有的柔性材料(如发泡材料)还具有吸能的作用，可极大地降低装置在投掷、抛滚着地时的加速度，从而保护装置本身与内部的功能组件不受到破坏。5、由于使用环境的复杂性，可能会存在水汽、灰尘、积水，而这些东西进入装置内 部，往往会影响功能组件的工作，因此转动部位具有转动密封，实现装置内部防灰、防水或保持气密的功能，提高装置的环境适应性。
图I为本发明一实施例的整体结构剖视示意图。图2为底球罩的结构外形示意图。图3为本发明的重心位置配置示意图。图4为本发明摆脱地面不平或障碍物示意图a。图5为本发明摆脱地面不平或障碍物示意图b。图6为本发明摆脱地面不平或障碍物示意图C。图7为本发明摆脱地面不平或障碍物示意图d。图中各附图标记的名称为1、上球罩，2、上壳体,3、下球罩,4、下壳体,5、底球罩，
6、底座，7、配重块，8、轴承，9、压板，10、底盖，11、第二齿轮，12、第一齿轮，13、转动密封装置，14、电机座，15、电机，16、功能组件。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图I为本发明一实施例的整体结构剖视示意图，它包括上壳体2、下壳体4和底座6构成的球体；所述的上壳体2与下壳体4固定连接，下壳体4通过轴承8和压板9与底座6转动连接；上下壳体2、4之间构成内腔，内腔中设置功能组件16和电机15，功能组件16固定在下壳体4上，电机15通过电机座14固定在下壳体4上，电机15的转轴上固定有第一齿轮12,底座6上固定有第二齿轮11，第一齿轮12和第二齿轮11相啮合，形成齿轮传动；所述的底座6上还固定有配重块7，使得随第二齿轮11转动部分的重心偏离旋转轴线；各部件的选取使得自适应正立装置的重心位于球体的球心以下。所述的球体外包覆有球罩，球罩由上球罩I、下球罩3和底球罩5组成，其中底球罩5的底面为水平的支撑面，支撑面周围均匀布置至少3个支撑脚。本实施例中，所述的支撑面5. I为圆形，支撑面周围均匀布置结构相同的3个支撑脚5. 2，支撑脚5. 2的端部为圆弧形，相邻两个支撑脚的外圆公切线到支撑面圆心的距离L不大于支撑面的半径R，如图2所/Jn ο所述的球罩由柔性材料制成，可以是橡胶、发泡材料或其他柔性材料，用于落地时起缓冲与减震的作用。所述的下壳体与底座之间设有转动密封装置13，可以为迷宫密封、O形密封圈、星形密封圈中的一种或它们的任意组合。所述的轴承为一对背对背安装的角接触球轴承。所述的电机为伺服电机或步进电机。所述的功能组件16为装置内部的光电器件，根据本装置的应用而设置，可以为摄像头、照相机、录音机、照明器、感光器中的一种或它们的任意组合。功能组件还可以包括远程通讯装置，接收远程控制装置的控制指令以控制光电器件和电机的开启、关闭。对本发明的原理和效果作进一步说明如下
I、球状外形，重心下沉，达到不倒翁的效果，实现在任意姿态下自动正立的功能。底球罩底部削平，并有支撑脚，如图2所示，可有效提高正立时的稳定性，克服不倒翁容易东摇西晃的缺点。底球罩相邻两个支撑脚外圆的公切线到支撑面圆心的距离L不大于支撑面的 半径R，使得两个支撑脚之间没有高出球形表面的特征，从而可以避免支撑脚对自动正立过程的阻碍。因为当某一支撑脚阻碍正立时，装置的滚动会使其绕开支撑脚，从两个支撑脚之间滚过，实现正立。要求重心G的位置在由球心O与支撑面形成的圆锥OAB所包围的范围之内，如图3所示，是为了限制重心位置偏离旋转轴线的距离，从而保证装置能够正立。因为当中心位置超出该范围时，装置停止滚动时底球罩削平的支撑面不能够着地，旋转轴也处于倾斜状态，这既不是一个稳定的状态，也不是我们想要的状态。2、转动机构既可以实现360度转动，也可以停在任意角度位置上。tWn，当功能组件为摄像头时，可以通过转动机构使摄像头对准需要拍摄的角度或目标进行拍摄，也可以以一定的转速进行周扫，从而实现对周围环境的全方位拍摄。3、装置落在地面凹陷处或被台阶、小石头等障碍无卡住时，会影响其自动正立。为此，在底座上安装了配重块。当上球罩或下球罩处于凹陷处(如图4所示)或被障碍物卡住(如图5所示)时，在电机的驱动下，底座相对地面转动，配重块产生离心力，使装置摆动，从而离开不平处或障碍物。当底罩处于凹陷处(如图6所示)或被障碍物卡住(如图7所示)时，上半部分相对地面转动，若上半部分质量偏心，则产生离心力，使装置摆动，若上半部分无质量偏心，由于底座的质量相对较小，在突然转动的情况下，底座仍会产生相对地面的转动，使装置摆动，从而离开不平处或障碍物，最终实现正立。4、柔性材料制作的上球罩、下球罩与底球罩将整个装置包住，柔性材料具有减震、抗摔的作用，有的柔性材料(如发泡材料)还具有吸能的作用，可极大地降低装置在投掷、抛滚着地时的加速度，从而保护装置本身与内部的功能组件不受到破坏。5、转动部位具有转动密封装置，可提高装置的环境适应性。由于使用环境的复杂性，可能会存在水汽、灰尘、积水，而这些东西进入装置内部，往往会影响功能组件的工作。当隔离灰尘可使用迷宫密封，水密可使用O形圈或星形圈密封，气密可使用星形圈密封。
权利要求
1.一种自适应正立装置，其特征在于它包括上壳体、下壳体和底座构成的球体；所述的上壳体与下壳体固定连接，下壳体通过轴承和压板与底座转动连接；上下壳体之间构成内腔，内腔中设置功能组件和电机，功能组件固定在下壳体上，电机通过电机座固定在下壳体上，电机的转轴上固定有第一齿轮，底座上固定有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮相啮合；所述的底座上还固定有配重块；各部件的选取使得自适应正立装置的重心位于球体的球心以下。
2.根据权利要求I所述的自适应正立装置，其特征在于所述的球体外包覆有球罩，球罩由上球罩、下球罩和底球罩组成，其中底球罩的底面为水平的支撑面，支撑面周围均匀布置至少3个支撑脚。
3.根据权利要求2所述的自适应正立装置，其特征在于所述的支撑面为圆形，支撑面周围均匀布置结构相同的3个支撑脚，支撑脚的端部为圆弧形，相邻两个支撑脚的外圆公切线到支撑面圆心的距离不大于支撑面的半径。
4.根据权利要求2或3所述的自适应正立装置，其特征在于所述的球罩由柔性材料制成。
5.根据权利要求I至3中任意一项所述的自适应正立装置，其特征在于所述的下壳体与底座之间设有转动密封装置。
6.根据权利要求5所述的自适应正立装置，其特征在于所述的转动密封装置为迷宫密封、O形密封圈、星形密封圈中的一种或它们的任意组合。
7.根据权利要求I至3中任意一项所述的自适应正立装置，其特征在于所述的轴承为一对背对背安装的角接触球轴承。
8.根据权利要求I至3中任意一项所述的自适应正立装置，其特征在于所述的电机为伺服电机或步进电机。
9.根据权利要求I至3中任意一项所述的自适应正立装置，其特征在于所述的功能组件为摄像头、照相机、录音机、照明器、感光器中的一种或它们的任意组合。
全文摘要
本发明提供一种自适应正立装置，它包括上壳体、下壳体和底座构成的球体；所述的上壳体与下壳体固定连接，下壳体通过轴承和压板与底座转动连接；上下壳体之间构成内腔，内腔中设置功能组件和电机，功能组件固定在下壳体上，电机通过电机座固定在下壳体上，电机的转轴上固定有第一齿轮，底座上固定有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮相啮合；所述的底座上还固定有配重块；各部件的选取使得自适应正立装置的重心位于球体的球心以下。本装置整体呈球型，重心偏下，在重力作用下，可以在任意姿态下实现自动正立；通过电机带动齿轮实现360度转动，也可以停在任意角度位置上。
文档编号F16M11/14GK102829299SQ20121033093
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者欧卫林, 闫峰, 刘攀, 常小轩, 李鲲, 陈冲 申请人:武汉华中天经光电系统有限公司