[发明专利]一种无线充电的全封闭球型机器人

说明书

技术领域

本发明涉及球型机器人，特别是一种无线充电的全封闭球型机器人。

背景技术

从1996年第一个具有圆球外壳的球型机器人出现开始，球型机器人的研究已经开展了20年，在此期间国内外的众多学者相继提出了许多结构，其中一种即全封闭型球型机器人。全封闭型球型机器人其内部结构与外部环境相分离，具有良好的封闭性，可以适应多种环境下的工作。但是相对的，由于其特有的封闭性，球型机器人的电能供应、数据采集等方面受到了较大的限制。

发明内容

基于上述的目标，本发明的主要解决球型机器人的电能供应、封闭性，同时，简化控制方式及结构。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

无线充电的全封闭球型机器人组成包括无线输电模块、无线受电模块、电池管理模块、感应开关模块、电池模块、稳压模块、主控模块、球体姿态模块、外部控制模块、无线通信模块、驱动模块、电机模块；其中，

无线输电模块，在球体外部，将外部电源的电能转化成能量传输给无线受电模块；

无线受电模块，安装在球体内部，用于接收无线输电模块发送的能量，与电池管理模块连接为充电提供电能；

电池管理模块，安装在球体内部，接收无线受电模块发送的能量；控制向电池模块输入的电流及电压的大小，最终完成对电池充电的管理；

感应开关模块，用于控制整个系统电路的通断，所述开关模块由常闭型干簧管构成，通过外部磁性物质接近改变通断状态，连接电池模块以及电池管理模块；

电池模块，安装在球体内部，用于提供电能；连接到5V稳压模块产生其他模块所需求的电能，连接到驱动模块提供驱动的电能；

稳压模块，安装在球体内部，用于将电源模块电压转换为5V与3.3V电压，为无线通信模块、主控模块、球体姿态模块供电；

主控模块，接收来自无线通信模块的控制命令，向无线通信模块发送查询命令，查询外部控制模块是否在线；接收来自球体姿态模块的角度、地磁数据，并将其融合，并按照融合结果生成PWM波发送给驱动模块，所述主控模块为STM32F103C8T6；

球体姿态模块，安装在球体内部，用于检测球体在运行过程中的姿态参数，包含三轴角速度、三轴加速度、地磁方向，将其融合成角度和地磁信息发送给主控模块；

外部控制模块，在球体外部，可为包含蓝牙或者NRF24L01的设备或模块，用于产生控制命令或者采集所处平面倾斜角度，通过自身的无线通信功能发送到球内无线通信模块；

无线通信模块，安装在球体内部，用于实现无线通信，通过无线功能接收外部控制模块的控制命令或所处平面的倾斜角度；接收主控模块的查询命令，查询外部控制模块或者是否在线；将倾斜角度或控制命令发送到主控模块；

驱动模块，安装在球体内部，用于为电机提供驱动电流，接收来自主控模块的控制命令，向电机模块提供驱动电流；

综上所述，本发明所述一种无线充电的全封闭球型机器人其电池模块为系统提供电能；主控模块处理相关信号，控制驱动模块；无线通信模块用于实现无线通讯；外部控制模块用于提供控制命令或者本模块所处平面的角度；球体姿态模块用于获取球体当前姿态；感应开关模块控制整个系统电路的通断；电源模块用于为整体供电；无线输电模块用于实现无线充电能量的发送；无线受电模块用于实现无线充电能量的接收；驱动模块用于执行主控模块的控制指令；电机模块用于提供动力。因此，本发明具有结构简单、使用方便的特点。另外，本发明采用的无线输电模块、无线受电模块、电源管理模块、感应开关模块、电池模块、稳压模块、球体姿态模块、无线通信模块、外部控制模块、主控模块、驱动模块、电机模块可靠性均较高，故本发明具有较高的可靠性。

附图说明

图1为本发明机械结构原理图1。

图2为本发明机械结构原理图2。

图3为本发明机械结构原理图3。

图4为本发明机械结构原理图4。

图5为本发明机械结构原理图5。

图6为本发明的电路工作总体流程图。

图7为本发明所述驱动模块的组成结构示意图。

图8为本发明所述稳压模块组的组成结构示意图。

图9为本发明外部控制模块的工作示意图。

图10为本发明无线通信模块的组成结构示意图。

图11为本发明球体姿态模块的组成结构示意图。

图12为本发明无线受电模块的组成结构示意图。

图13为本发明电源管理模块的组成结构示意图。