[发明专利]一种全方位运动球形机器人

说明书

技术领域

本发明涉及运动球形机器人技术领域，尤其涉及一种全方位运动球形机器人。

背景技术

随着人们对机器人应用的不断深化，需要机器人在一些恶劣、复杂的环境下执行特定任务。这就需要机器人具有更好的机械运动性能和适应任务环境的密闭性能，因此，探索一种新型驱动原理的移动式球形机器人就成为新技术追求的一个重要目标。

现有某些球形机器人由于产生行走和转向的偏心力矩主要由不同的质量块产生，不能产生既有质量下的最大的偏心力矩，局限了球形机器人的运动性能。

而其它一些球形机器人由于其行走驱动位于球心高度的直径基座上，转向驱动位于半圆环轨上的质量小车中，行走驱动与转向驱动的质心分离，该机构不能最大化既有质量的偏心驱动力矩，在一定程度上限制了机器人的运动性能。

发明内容

为了能够最大化既有质量的偏心力矩，提高机器人的运动性能，本发明的实施例提供了一种全方位运动球形机器人，包含球壳、弧轨、机架和全向轮；所述弧轨设在所述球壳内，所述弧轨两端共轴穿过并支撑在球壳的直径上；所述机架设在所述球壳内，所述机架的上部由轨轮和导轮支撑在所述弧轨上；所述全向轮安装在所述机架的底部。

进一步地，所述机架内还包含有多个轨轮、多个导轮、转向电机、行走电机和弹簧；所述轨轮沿弧轨外侧周向布置在所述机架内；所述导轮布置在所述弧轨前、后两侧的所述机架内；所述转向电机驱动所述导轮；所述弹簧位于所述机架的槽内，所述弹簧支撑所述轨轮；所述行走电机位于所述机架内驱动所述全向轮。

进一步地，所述机架上还设有驱动的控制系统和无线操作系统，所述控制系统为可编程控制器；所述无线操作系统为蓝牙模块。

进一步地，所述弧轨采用断面为槽型、方型或工字型的轨道制成，便于支撑所述导轮和靠摩擦力工作的所述轨轮。

进一步地，所述弧轨制成齿轨；所述驱动轨轮采用齿轮；所述内齿轨上还设有挂轮；所述挂轮与所述齿轮连接，保持齿轨与齿轮的啮合。

进一步地，所述齿轨分为内齿轨或外齿轨。

进一步地，所述轨轮布置两个或两个以上。

进一步地，所述导轮布置两个或两个以上。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例具有以下益处：

1、利用全向轮在两个正交方向可同时滚动的特性，来驱动球内单偏心质量实现全向运动的球形机器人。机构原理简洁，控制全向运动的策略直观，容易工程化实现；

2、将行走电机、转向电机和控制系统等都集成在机架上，为球形机器人的系统集成带来方便；

3、可动件质量远离球心，即承载机架贴于球壳内表面运动，为球形机器人同时提供了最大化的偏心驱动力矩和转向力矩，进而最大化地增强球形机器人的机动性和动力效率；

4、由于机架位于弧轨下方，理论上球壳内的机架上方将可以提供最大化的载物空间和能力；

5、本发明的机构位于球心和弧轨的下方，可以较好地识别自身位姿，为实现智能控制提供了便利；

6、本发明结构简单，不需要高精度的零部件，从而可降低工程化成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种全方位运动球形机器人的整体结构示意图；

图2是本发明实施例一种全方位运动球形机器人的直线行走运动示意图；

图3是本发明实施例一种全方位运动球形机器人的转向行走运动示意图。

图中各标记如下：1球壳，2弧轨，3机架，4轨轮，5转向电机，6全向轮，7行走电机，8弹簧，9导轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。