，對(duì)多個(gè)發(fā)電管道直接產(chǎn)生的交變電進(jìn)行了整流、濾波和穩(wěn)壓，實(shí)現(xiàn)了電能的可利用性。
[0020](4)整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕便，不需要復(fù)雜的內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)輸、安裝方便。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的整體立體結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0022]圖2是本發(fā)明內(nèi)部發(fā)電管道結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是圖2末梢分支管道的局部放大圖。
[0024]圖4是本發(fā)明中發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖中標(biāo)記名稱:1、外層殼體，2、內(nèi)層球殼，3、發(fā)電主管道，4、發(fā)電末梢分支管道，5、主管道銅線圈，6、主管道永磁體，7、彈簧，8、分支管道永磁體，9、分支管道線圈，10、橡膠塞底座。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合【附圖說明】如下:
實(shí)施例一:
參見圖1?圖4，本均衡發(fā)電球形機(jī)器人機(jī)構(gòu)采用雙層球體結(jié)構(gòu)，內(nèi)層球形殼體(2)采用對(duì)稱球形結(jié)構(gòu)，完成發(fā)電導(dǎo)管的支架和設(shè)備保護(hù)等功能，內(nèi)所述內(nèi)層球形殼體(2)由上半球體和下半球殼組成，貼合后用螺釘連接成空心球體。整個(gè)內(nèi)層球形殼體(2)有18個(gè)螺紋孔，用于安裝發(fā)電管道、線路布置和電路的連通。
[0027]所述外層球形殼體(I)留有充氣孔，充滿保溫氣體成飽滿球體，隨風(fēng)漫游，并保證球形機(jī)器人在適宜溫度下正常工作。
[0028]所述發(fā)電主導(dǎo)管內(nèi)置所述磁塊(6)，并在發(fā)電主管道兩端分別與內(nèi)層球體(2)末梢分支管道(4)螺紋連接固定，上述銅線圈緊密纏繞在發(fā)電主管道(3)外壁的上端(5-A)，中部(5-B)和下端(5-C)，所述銅線圈(5)引出線路與A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)相連，完成電能的導(dǎo)出。
[0029]上述末梢分支管道(4)由末端分出三根細(xì)管道成空間三角形布置，每根細(xì)管道內(nèi)置彈簧(7)，彈簧一端與細(xì)管道末端(10)相連，一端與永磁體(8)相連。
[0030]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例二基本相同，特別之處如下:所述參見圖4所示本均衡發(fā)電球形機(jī)器人包括內(nèi)外雙層球體結(jié)構(gòu)，主控制系統(tǒng)(103 )、高性能蓄電池(105 )、任務(wù)傳感系統(tǒng)(104 )、依星通訊系統(tǒng)(106)和A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102)。其特征在于所述球形機(jī)器人機(jī)構(gòu)內(nèi)層球體內(nèi)部(2)安裝和固定所述主控制系統(tǒng)(103)、高性能蓄電池(105)、任務(wù)傳感系統(tǒng)(105)和依星通訊系統(tǒng)(106)，所述主控制系統(tǒng)(102)與高性能蓄電池(105)相連，完成系統(tǒng)供電和電能管理功能;所述主控制系統(tǒng)(103)與任務(wù)傳感系統(tǒng)(104)相連，獲得當(dāng)前環(huán)境的溫度濕度信息和全球衛(wèi)星定位信息等;所述主控制系統(tǒng)(103)與依星通訊系統(tǒng)(106)相連，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊和遠(yuǎn)程控制等功能;所述主控制系統(tǒng)用于風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下系統(tǒng)的電能管理和傳感器控制和通訊管理。
[0031]實(shí)施例三:
本實(shí)施例與實(shí)施例二基本相同，特別之處在于:A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102)，所述A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102)與18根發(fā)電管道相連(3，4)，對(duì)每個(gè)發(fā)電管道采用的是獨(dú)立整流的并聯(lián)電路，每個(gè)獨(dú)立整流電路有4個(gè)二極管組成并與其他發(fā)電電路并聯(lián)連接到電路，各支路相互獨(dú)立，不會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)抵消和內(nèi)阻積累?？赏瓿舍槍?duì)多管道同時(shí)發(fā)電的交變電的整流、濾波和穩(wěn)壓工作。
[0032]該球形機(jī)器人發(fā)電與收集情況如下:
I)在外界風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下球形機(jī)器人隨風(fēng)滾動(dòng)，內(nèi)層球(2)體和外層球體(I)形成空腔內(nèi)布置的蒲公英型發(fā)電管道，其內(nèi)置永磁體(6)會(huì)在管道(3)內(nèi)來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中會(huì)不斷的切割纏繞在管道外的銅線圈(5)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)管道的優(yōu)化空間布局，對(duì)任意風(fēng)向驅(qū)動(dòng)時(shí)都將會(huì)有至少5根發(fā)電管道會(huì)產(chǎn)生電能，經(jīng)由發(fā)電管道(3)產(chǎn)生的交變電能會(huì)連接到A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102)轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓直流電儲(chǔ)存到高性能蓄電池(105 )中。
[0033]2)本發(fā)明同時(shí)考慮到球形機(jī)器人在未知環(huán)境科考中極容易陷入溝壑等障礙中，當(dāng)球形機(jī)器人無法隨風(fēng)滾動(dòng)時(shí)，為了防止與球形機(jī)器人失去聯(lián)系，在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下發(fā)電管道的末梢分支管道(4)部分會(huì)進(jìn)行微振動(dòng)發(fā)電，產(chǎn)生電能，經(jīng)由發(fā)電管道產(chǎn)生的交變電能會(huì)連接至IJA/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102)轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓直流電供給依星通訊系統(tǒng)(106)發(fā)送位置信息，方便救援與回收利用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種均衡發(fā)電球形機(jī)器人，其特征在于:采用雙層球體結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外層球形殼體(I，2)形成兩個(gè)空腔。2.內(nèi)層球形殼體(2)采用碳纖維材料類似蒲公英的球莖形態(tài)，同時(shí)外壁有若干螺孔可供旋接發(fā)電管道;外層球形殼體(I)采用可充氣的尼龍材料制成而包裹住所有發(fā)電管道的外端，并隔絕外界環(huán)境。3.所述內(nèi)層球形殼體(2)采用對(duì)稱球體結(jié)構(gòu)而起支架和本體外蓋保護(hù)作用，內(nèi)部安裝和固定:包括安裝輔助板、主控制系統(tǒng)(103 )、高性能蓄電池(105 )、任務(wù)傳感系統(tǒng)(104)、依星通訊系統(tǒng)(106)和A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102);所述內(nèi)層球形殼體(2)由上半球殼和所述下半球殼相連構(gòu)成，并通過螺釘固定連接成一體;所述安裝輔助板安裝在內(nèi)層球形殼體(2)內(nèi)部，并通過螺釘固定;所述主控制系統(tǒng)、依星定位通訊系統(tǒng)、高性能蓄電池和A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)安裝在所述安裝輔助板上;所述外層球形殼體(I)與內(nèi)層球形殼體(2)之間形成的空腔用于布置發(fā)電管道;所述外層球形殼體(I)與上述發(fā)電管道(3)的外端相連而包裹所有發(fā)電管道(3)形成球體，并留有充放氣口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種均衡發(fā)電球形機(jī)器人，其特征在于:所述發(fā)電管道包含碳纖維圓柱型空心主管道(3)、末梢分支管道(4)、主管道永磁塊(6)、分支管道永磁塊(8)、銅線圈(5，9)和彈簧(7)。5.所述銅線圈(5)分為三部分(5A，5B，5C)緊密纏繞在空心主管道(3)外壁的兩端和中間部分，各末梢分支管道(4)外壁的中間也緊密纏繞銅線圈(9);所述空心主管道(3)與所述內(nèi)層球形殼體(2)通過螺紋連接固定;所述末梢分支管道(4)由三支分叉空心細(xì)管道成三腳架型焊接在一起，其結(jié)合部分為圓柱型內(nèi)設(shè)螺紋與管道螺紋連接固定;所述主管道永磁塊(6)分別置于空心主管道(3)內(nèi)可沿管道方向往復(fù)滑動(dòng);所述彈簧(7)為上述三支分叉空心細(xì)管道長(zhǎng)度一半，其一端安裝在三支分叉空心細(xì)管道末端，所述彈簧(7)另一端與所述分支管道永磁塊(8)勾連在一起，分支管道永磁塊(8)可在管道方向產(chǎn)生小幅振動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種均衡發(fā)電球形機(jī)器人，其特征在于:所述主控制系統(tǒng)(103)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)微處理器經(jīng)電路分別連接連接A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102)電路、連接電源狀態(tài)檢測(cè)電路、復(fù)位電路和接口轉(zhuǎn)換電路;所述接口轉(zhuǎn)換電路連接任務(wù)傳感系統(tǒng)(104)和依星通訊系統(tǒng)(106);所述主控制系統(tǒng)用于風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下系統(tǒng)的電能管理和傳感器控制和通訊管理； 所述A/D轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓系統(tǒng)(102)為全橋整流、濾波電路，用于將發(fā)電管道產(chǎn)生的交變電轉(zhuǎn)換成可供儲(chǔ)存和使用的穩(wěn)壓直流電； 所述任務(wù)傳感系統(tǒng)(104)包含全球定位系統(tǒng)和溫濕度傳感器等，用于獲得當(dāng)前環(huán)境的溫度濕度信息和全球衛(wèi)星定位信息； 所述依星通訊系統(tǒng)(106)，用于實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，并可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人遠(yuǎn)程收集環(huán)境信息和定位信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種均衡發(fā)電球形機(jī)器人。其整體結(jié)構(gòu)仿蒲公英設(shè)計(jì)，它包括雙層球體結(jié)構(gòu)、電能采集裝置。所述雙層球體，包括硬質(zhì)的內(nèi)層球形殼體和可充氣的外層球形殼體組成，在內(nèi)外球形殼體之間空腔中安裝電能采集裝置。所述電能收集裝置包括主管道和末梢分支管道組成，主管道底端與內(nèi)層球體外壁相連，末梢分支管道與外層球體相連，發(fā)電管道支撐內(nèi)外球殼。在隨球體滾動(dòng)過程中，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能利用。18根發(fā)電管道成空間高度對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置，實(shí)現(xiàn)全向運(yùn)動(dòng)均衡發(fā)電的目的。遇到障礙物限制運(yùn)動(dòng)情況，末梢分支管道利用微振動(dòng)發(fā)電。發(fā)電管道產(chǎn)生電能供給通訊、科考設(shè)備。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在任意風(fēng)向下的均衡發(fā)電，能源利用率高，適用于極地強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下的探測(cè)應(yīng)用。
【IPC分類】H02K35/02, H02J7/34, G01D21/02
【公開號(hào)】CN105591452
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610026440
【發(fā)明人】賴榮彬, 翟宇毅, 董超, 李馬樅, 劉亮, 劉吉成, 劉樹林, 周曉君
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年1月16日