專利名稱：一種自適應正立裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械自動化技術領域，具體涉及一種自適應正立裝置，適用于需要自動正立并能夠調整方向或作圓周掃描的各種傳感器的承載平臺。
背景技術：
有的傳感器在工作時是需要保持一定的姿態并指向一定的方向的，如攝像頭和照相機，往往需要正立，并對準需要成像的目標或對一定的范圍進行掃描，這樣人們才能獲得自己想要的符合視覺習慣的視頻或圖像。當這些傳感器需要拋投到某些不適合使用者進入的危險環境或封閉空間進行工作時，就需要一個即能保護傳感器不會被摔壞，又能夠自動正立，并能夠調整方向或作圓周掃描的承載平臺。如反恐作戰、災難救援時，為保證自身安全和提高效率，偵察人員需要事先了解建筑物、地下室、洞穴等環境的情況，這就需要將各 種聲光傳感器拋入這些環境中，以獲得環境信息，從而幫助制定作戰或救援方案。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種自適應正立裝置，可以在任意姿態下實現自動正立。本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為一種自適應正立裝置，其特征在于它包括上殼體、下殼體和底座構成的球體；所述的上殼體與下殼體固定連接，下殼體通過軸承和壓板與底座轉動連接；上下殼體之間構成內腔，內腔中設置功能組件和電機，功能組件固定在下殼體上，電機通過電機座固定在下殼體上，電機的轉軸上固定有第一齒輪，底座上固定有第二齒輪，第一齒輪和第二齒輪相嚙合；所述的底座上還固定有配重塊；各部件的選取使得自適應正立裝置的重心位于球體的球心以下。按上述方案，所述的球體外包覆有球罩，球罩由上球罩、下球罩和底球罩組成，其中底球罩的底面為水平的支撐面，支撐面周圍均勻布置至少3個支撐腳。按上述方案，所述的支撐面為圓形，支撐面周圍均勻布置結構相同的3個支撐腳，支撐腳的端部為圓弧形，相鄰兩個支撐腳的外圓公切線到支撐面圓心的距離不大于支撐面的半徑。按上述方案，所述的球罩由柔性材料制成。按上述方案，所述的下殼體與底座之間設有轉動密封裝置。按上述方案，所述的轉動密封裝置為迷宮密封、O形密封圈、星形密封圈中的一種或它們的任意組合。按上述方案，所述的軸承為一對背對背安裝的角接觸球軸承。按上述方案，所述的電機為伺服電機或步進電機。按上述方案，所述的功能組件為攝像頭、照相機、錄音機、照明器、感光器中的一種或它們的任意組合。本發明的有益效果為I、本裝置整體呈球型，重心偏下，在重力作用下，可以在任意姿態下實現自動正立；通過電機帶動齒輪實現360度轉動，也可以停在任意角度位置上。2、球體外包覆球罩，起到保護裝置的作用；另一方面，底球罩底部削平并有支撐腳，可有效提高正立時的穩定性，克服不倒翁容易東搖西晃的缺點。3、支撐腳的端部為圓弧形，相鄰兩個支撐腳的外圓公切線到支撐面圓心的距離不大于支撐面的半徑，使得兩個支撐腳之間沒有高出球形表面的特征，從而可以避免支撐腳對自動正立過程的阻礙。4、球罩由柔性材料制成，具有減震、抗摔的作用，有的柔性材料(如發泡材料)還具有吸能的作用，可極大地降低裝置在投擲、拋滾著地時的加速度，從而保護裝置本身與內部的功能組件不受到破壞。5、由于使用環境的復雜性，可能會存在水汽、灰塵、積水，而這些東西進入裝置內 部，往往會影響功能組件的工作，因此轉動部位具有轉動密封，實現裝置內部防灰、防水或保持氣密的功能，提高裝置的環境適應性。
圖I為本發明一實施例的整體結構剖視示意圖。圖2為底球罩的結構外形示意圖。圖3為本發明的重心位置配置示意圖。圖4為本發明擺脫地面不平或障礙物示意圖a。圖5為本發明擺脫地面不平或障礙物示意圖b。圖6為本發明擺脫地面不平或障礙物示意圖C。圖7為本發明擺脫地面不平或障礙物示意圖d。圖中各附圖標記的名稱為1、上球罩，2、上殼體,3、下球罩,4、下殼體,5、底球罩，
6、底座，7、配重塊，8、軸承，9、壓板，10、底蓋，11、第二齒輪，12、第一齒輪，13、轉動密封裝置，14、電機座，15、電機，16、功能組件。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖I為本發明一實施例的整體結構剖視示意圖，它包括上殼體2、下殼體4和底座6構成的球體；所述的上殼體2與下殼體4固定連接，下殼體4通過軸承8和壓板9與底座6轉動連接；上下殼體2、4之間構成內腔，內腔中設置功能組件16和電機15，功能組件16固定在下殼體4上，電機15通過電機座14固定在下殼體4上，電機15的轉軸上固定有第一齒輪12,底座6上固定有第二齒輪11，第一齒輪12和第二齒輪11相嚙合，形成齒輪傳動；所述的底座6上還固定有配重塊7，使得隨第二齒輪11轉動部分的重心偏離旋轉軸線；各部件的選取使得自適應正立裝置的重心位于球體的球心以下。所述的球體外包覆有球罩，球罩由上球罩I、下球罩3和底球罩5組成，其中底球罩5的底面為水平的支撐面，支撐面周圍均勻布置至少3個支撐腳。本實施例中，所述的支撐面5. I為圓形，支撐面周圍均勻布置結構相同的3個支撐腳5. 2，支撐腳5. 2的端部為圓弧形，相鄰兩個支撐腳的外圓公切線到支撐面圓心的距離L不大于支撐面的半徑R，如圖2所/Jn ο所述的球罩由柔性材料制成，可以是橡膠、發泡材料或其他柔性材料，用于落地時起緩沖與減震的作用。所述的下殼體與底座之間設有轉動密封裝置13，可以為迷宮密封、O形密封圈、星形密封圈中的一種或它們的任意組合。所述的軸承為一對背對背安裝的角接觸球軸承。所述的電機為伺服電機或步進電機。所述的功能組件16為裝置內部的光電器件，根據本裝置的應用而設置，可以為攝像頭、照相機、錄音機、照明器、感光器中的一種或它們的任意組合。功能組件還可以包括遠程通訊裝置，接收遠程控制裝置的控制指令以控制光電器件和電機的開啟、關閉。對本發明的原理和效果作進一步說明如下
I、球狀外形，重心下沉，達到不倒翁的效果，實現在任意姿態下自動正立的功能。底球罩底部削平，并有支撐腳，如圖2所示，可有效提高正立時的穩定性，克服不倒翁容易東搖西晃的缺點。底球罩相鄰兩個支撐腳外圓的公切線到支撐面圓心的距離L不大于支撐面的 半徑R，使得兩個支撐腳之間沒有高出球形表面的特征，從而可以避免支撐腳對自動正立過程的阻礙。因為當某一支撐腳阻礙正立時，裝置的滾動會使其繞開支撐腳，從兩個支撐腳之間滾過，實現正立。要求重心G的位置在由球心O與支撐面形成的圓錐OAB所包圍的范圍之內，如圖3所示，是為了限制重心位置偏離旋轉軸線的距離，從而保證裝置能夠正立。因為當中心位置超出該范圍時，裝置停止滾動時底球罩削平的支撐面不能夠著地，旋轉軸也處于傾斜狀態，這既不是一個穩定的狀態，也不是我們想要的狀態。2、轉動機構既可以實現360度轉動，也可以停在任意角度位置上。tWn，當功能組件為攝像頭時，可以通過轉動機構使攝像頭對準需要拍攝的角度或目標進行拍攝，也可以以一定的轉速進行周掃，從而實現對周圍環境的全方位拍攝。3、裝置落在地面凹陷處或被臺階、小石頭等障礙無卡住時，會影響其自動正立。為此，在底座上安裝了配重塊。當上球罩或下球罩處于凹陷處(如圖4所示)或被障礙物卡住(如圖5所示)時，在電機的驅動下，底座相對地面轉動，配重塊產生離心力，使裝置擺動，從而離開不平處或障礙物。當底罩處于凹陷處(如圖6所示)或被障礙物卡住(如圖7所示)時，上半部分相對地面轉動，若上半部分質量偏心，則產生離心力，使裝置擺動，若上半部分無質量偏心，由于底座的質量相對較小，在突然轉動的情況下，底座仍會產生相對地面的轉動，使裝置擺動，從而離開不平處或障礙物，最終實現正立。4、柔性材料制作的上球罩、下球罩與底球罩將整個裝置包住，柔性材料具有減震、抗摔的作用，有的柔性材料(如發泡材料)還具有吸能的作用，可極大地降低裝置在投擲、拋滾著地時的加速度，從而保護裝置本身與內部的功能組件不受到破壞。5、轉動部位具有轉動密封裝置，可提高裝置的環境適應性。由于使用環境的復雜性，可能會存在水汽、灰塵、積水，而這些東西進入裝置內部，往往會影響功能組件的工作。當隔離灰塵可使用迷宮密封，水密可使用O形圈或星形圈密封，氣密可使用星形圈密封。
權利要求
1.一種自適應正立裝置，其特征在于它包括上殼體、下殼體和底座構成的球體；所述的上殼體與下殼體固定連接，下殼體通過軸承和壓板與底座轉動連接；上下殼體之間構成內腔，內腔中設置功能組件和電機，功能組件固定在下殼體上，電機通過電機座固定在下殼體上，電機的轉軸上固定有第一齒輪，底座上固定有第二齒輪，第一齒輪和第二齒輪相嚙合；所述的底座上還固定有配重塊；各部件的選取使得自適應正立裝置的重心位于球體的球心以下。
2.根據權利要求I所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的球體外包覆有球罩，球罩由上球罩、下球罩和底球罩組成，其中底球罩的底面為水平的支撐面，支撐面周圍均勻布置至少3個支撐腳。
3.根據權利要求2所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的支撐面為圓形，支撐面周圍均勻布置結構相同的3個支撐腳，支撐腳的端部為圓弧形，相鄰兩個支撐腳的外圓公切線到支撐面圓心的距離不大于支撐面的半徑。
4.根據權利要求2或3所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的球罩由柔性材料制成。
5.根據權利要求I至3中任意一項所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的下殼體與底座之間設有轉動密封裝置。
6.根據權利要求5所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的轉動密封裝置為迷宮密封、O形密封圈、星形密封圈中的一種或它們的任意組合。
7.根據權利要求I至3中任意一項所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的軸承為一對背對背安裝的角接觸球軸承。
8.根據權利要求I至3中任意一項所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的電機為伺服電機或步進電機。
9.根據權利要求I至3中任意一項所述的自適應正立裝置，其特征在于所述的功能組件為攝像頭、照相機、錄音機、照明器、感光器中的一種或它們的任意組合。
全文摘要
本發明提供一種自適應正立裝置，它包括上殼體、下殼體和底座構成的球體；所述的上殼體與下殼體固定連接，下殼體通過軸承和壓板與底座轉動連接；上下殼體之間構成內腔，內腔中設置功能組件和電機，功能組件固定在下殼體上，電機通過電機座固定在下殼體上，電機的轉軸上固定有第一齒輪，底座上固定有第二齒輪，第一齒輪和第二齒輪相嚙合；所述的底座上還固定有配重塊；各部件的選取使得自適應正立裝置的重心位于球體的球心以下。本裝置整體呈球型，重心偏下，在重力作用下，可以在任意姿態下實現自動正立；通過電機帶動齒輪實現360度轉動，也可以停在任意角度位置上。
文檔編號F16M11/14GK102829299SQ20121033093
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者歐衛林, 閆峰, 劉攀, 常小軒, 李鯤, 陳沖 申請人:武漢華中天經光電系統有限公司