[发明专利]球形机器人

权利要求书

1.一种球形机器人，其特征在于，包括球壳及驱动组件；所述驱动组件包括固定支架，设于所述固定支架上的连接部，固连于所述连接部的伸缩驱动部和两个控制力矩陀螺系统、转动连接于所述连接部的驱动臂；所述两个控制力矩陀螺系统之间设有反向同步齿轮组，以带动所述两个控制力矩陀螺系统反向同步偏摆；

所述驱动臂之远离所述连接部的一端设有与所述球壳相接触的驱动轮，且通过与所述球壳之间产生摩擦力带动所述球形机器人行走；所述驱动臂与所述伸缩驱动部之间设有第一连杆，所述伸缩驱动部推动所述第一连杆以带动所述驱动臂绕所述连接部摆动，以调节所述驱动轮与所述球壳内壁的接触位置从而改变所述球形机器人的行走速度；

所述球形机器人受到干扰力矩时，通过控制所述伸缩驱动部带动所述驱动臂摆动，以改变所述球形机器人的行走速度，再控制所述两个控制力矩陀螺系统反向同步偏摆来增加进动力矩以克服所述干扰力矩及提高所述球形机器人的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种球形机器人，其特征在于，所述伸缩驱动部包括第一导轨、将所述第一导轨固定于所述连接部的导轨固定件、套设于所述第一导轨上的第一连接件及设于所述第一导轨远离所述连接部的一端的第二电机，所述第二电机用以驱动所述第一连接件沿所述第一导轨滑动；

所述第一连杆包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分别转动连接于所述第一连接件和所述驱动臂；所述第一连接件沿所述第一导轨滑动，带动所述第一连杆相对于所述连接部做往复运动，且带动所述驱动臂绕所述连接部摆动。

3.根据权利要求2所述的一种球形机器人，其特征在于，所述驱动臂还包括连接于所述连接部与所述驱动轮之间的第二连杆，所述驱动轮与所述第二连杆之间设有弹性连接件，所述弹性连接件沿着所述驱动臂方向伸缩，在所述球形机器人运动过程中起到缓冲减震作用及为所述驱动轮与所述球壳之间提供接触压力的作用。

4.根据权利要求3所述的一种球形机器人，其特征在于，所述弹性连接件包括弹簧、设于所述弹簧相对两侧的第二导轨、及设于所述第二导轨上的滑块，所述第二导轨一端固定连接于所述第二连杆，另一端朝向所述驱动轮方向延伸，所述滑块一端设于所述第二导轨上，另一端固定于所述驱动轮，所述弹簧固定于所述第二连杆与所述驱动轮之间，且处于压缩状态，为所述驱动轮与所述球壳之间提供接触压力。

5.根据权利要求1所述的一种球形机器人，其特征在于，所述固定支架包括相对设置的第三端和第四端，所述连接部设于所述固定支架上，且位于所述第三端与所述第四端之间，所述两个控制力矩陀螺系统包括关于所述连接部对称分布的第一控制力矩陀螺系统和第二控制力矩陀螺系统；所述第一控制力矩陀螺系统和所述第二控制力矩陀螺系统分别设于所述第三端与所述连接部、所述第四端与所述连接部之间，且分别通过第一偏摆轴和第二偏摆轴与所述固定支架之间转动连接；所述反向同步齿轮组固定于所述连接部，包括相对设置的第一齿轮、第二齿轮及与所述第一齿轮和所述第二齿轮相啮合的中间齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别固接于所述第一控制力矩陀螺系统和所述第二控制力矩陀螺系统，所述中间齿轮的传动作用使得所述第一齿轮和所述第二齿轮转向相反，使得所述第一控制力矩陀螺系统和所述第二控制力矩陀螺系统同步反向偏摆。

6.根据权利要求5所述的一种球形机器人，其特征在于，所述中间齿轮包括相互齿合的第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮与所述第三齿轮相啮合，所述第二齿轮与所述第四齿轮相啮合，所述第一齿轮与所述第四齿轮的转向相同，所述第二齿轮与所述第三齿轮的转向相同，且与所述第一齿轮与所述第二齿轮的转向相反。

7.根据权利要求5所述的一种球形机器人，其特征在于，所述中间齿轮、所述第一齿轮及所述第二齿轮均为渐开线直齿轮。