[发明专利]一种仿小鼠驱动转笼的球形机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种球形机器人，是以仿小鼠驱动转笼的原理设计的一种新型球形机器人。

背景技术

球形机器人或球形结构是指一类将运动执行机构、传感器、控制器安装在一球形壳体内的系统的总称。这类机器人具有良好的动态和静态平衡性，可应用在现代娱乐、家庭服务、机械创新比赛、科学探索和军用等领域。

中国发明专利申请号200910108660.0,一种球形跳跃机器人公开了李兵申请的球形机器人专利，它除了使机器人能够在地面上自由滚动的电机和偏心块之外，还有一套在遇到障碍物时能够跳跃的驱动装置。

中国发明专利申请号201110060529.9，一种双偏心质量块驱动的球型机器人公开了哈尔滨工业大学李满天副教授申请的球形机器人专利，它采用两个电机来驱动两个偏心质量块，充分利用电机的驱动能力提供足够的偏心力和惯性力，进而提高机器人的行进速度和转弯灵活性。

中国发明专利申请号201010285063.8，一种万向滚动球形机器人公开了俞建峰申请的球形机器人专利。它的内框固定在长轴上，方位电机固定在短轴上。短轴轴线、长轴轴线、方位电机轴线互相垂直并且相交于球心，实现三个互相独立的自由度，实现球形机器人的全方位移动。

南京航空航天大学杨忠等人发明专利“结构化的全方位运动球形机器人”专利号ZL200810020280.7的主轮在行走电机的驱动下，沿球壳内侧运动，实现球体的直线运动，质量小车在其内部电机驱动下沿圆弧架运动，使球体重心左右偏移，从而实现球形机器人的转向运动控制。

西安电子科技大学研制的基于直线电机的球形机器人的装置，申请号为200520078756.4，由内外球壳、稳定平台、滚珠、轮辐组成，轮辐由直线步进电机、连接盘、丝杠、导杆和紧固螺钉组成。四根轮辐在三维空间对称布置，其一端与内球壳的外表面连接，延长线与球心共点，另一端连接到外球壳的内表面。通过配合四个步进电机的运动控制球形机器人的运动。

北京航空航天大学研制的全方位运动球形机器人，申请号为200520023033.4，其特点是在球壳内底部安装一独轮，独轮装置与其中一个电机连接，在该电机的驱动下在球内滚动，从而推动整个球壳的直线运动；该独轮滚动装置还与另一个电机相连，在该另一个电机驱动下，相对于支撑机构转动，由此改变该另一独轮滚动装置转动的朝向，从而实现球体的全方位运动。

但现有球形机器人结构复杂，驱动控制复杂，成本较高，不利于球形机器人的工业化生产，难以实现球形机器人的普及应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种仿小鼠驱动转笼的球形机器人。

技术方案：一种仿小鼠驱动转笼的球形机器人，其特征在于：包括右半球壳1、左半球壳2、连接件3和轴承4，轴承4的外圈与右半球壳1固定连接，轴承4的内圈通过连接件3与左半球壳2固定连接。

右半球壳1包括球冠1.1、心轴1.2、环状同步带1.3、第二轴承1.4、连接杆1.5、电机1.6、小齿轮1.7和支撑架1.8；心轴1.2设置于球冠1.1内并与球冠1.1的底面垂直，其一端固定设置于球冠1.1曲面的中心，其长度与球冠1.1的高相等；连接杆1.5与心轴1.2通过第二轴承1.4连接，心轴1.2与第二轴承1.4的内圈过盈配合，连接杆1.5的一端与第二轴承1.4的外圈固定连接，连接杆1.5的另一端上固定电机1.6，小齿轮1.7与电机1.6的转动轴固定连接；环状同步带1.3与小齿轮1.7匹配，小齿轮1.7在环状同步带1.3上齿合运动，环状同步带1.3固定设置于右半球壳1的内部，且环状同步带1.3的轴线与心轴1.2同轴；支撑架1.8固定设置于右半球壳1的底面，支撑架1.8中心位置设置有一中心孔1.8.1，心轴1.2的自由端穿过中心孔1.8.1。

左半球壳2与右半球壳1的结构完全相同；轴承4的外圈固定设置于中心孔1.8.1内，轴承4的内圈与连接件3固定连接，且连接件3与左半球壳2的心轴固定连接。

进一步的，连接件3呈圆筒状，其圆周上设置有卡槽3.1，其内部中空为心轴固定孔3.2，卡槽3.1卡在轴承4的内圈使连接件3与轴承4固定连接，左半球壳2的心轴与心轴固定孔3.2过盈配合使连接件3与左半球壳2固定连接。

进一步的，支撑架1.8呈辐条结构，轴承4的外圈与中心孔1.8.1过盈配合。

进一步的，连接杆1.5上设置有套筒1.5.1，电机1.6通过套筒1.5.1固定于连接杆1.5上。

进一步的，小齿轮1.7通过联轴器1.9与电机1.6的转动轴固定连接。