[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，包括球壳及设于所述球壳内部的驱动组件；所述驱动组件包括支撑台、安装于所述支撑台的多个驱动轮、驱动电机及两个控制力矩陀螺系统；所述两个控制力矩陀螺系统通过固定支架固定于所述支撑台上，所述固定支架相对于所述支撑台固定，所述固定支架包括相对设置的第一端、第二端及设于所述第一端和第二端之间的连接部，所述两个控制力矩陀螺系统关于所述连接部对称分布；所述两个控制力矩陀螺系统分别设于所述第一端与所述连接部、所述第二端与所述连接部之间，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；

所述多个驱动轮分布于所述支撑台的边缘且与所述球壳内壁接触，所述驱动电机驱动所述驱动轮转动，使所述驱动轮和所述球壳之间产生摩擦力以带动所述球形机器人行走；所述球形机器人受到干扰力矩时，通过控制所述控制力矩陀螺系统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，所述两个控制力矩陀螺系统包括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一端与所述连接部、所述第二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。

3.根据权利要求2所述的一种球形机器人，其特征在于，所述中间齿轮包括相互啮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。

4.根据权利要求2所述的一种球形机器人，其特征在于，所述第一齿轮、所述中间齿轮与所述第二齿轮均为渐开线直齿轮。

5.根据权利要求2所述的一种球形机器人，其特征在于，所述第一控制力矩陀螺系统还包括第一控制力矩陀螺和第一偏摆电机，所述第一偏摆电机设于所述第一控制力矩陀螺上且远离所述连接部的一端，所述第一端设有第五齿轮，所述第一偏摆电机设有与所述第五齿轮相啮合的第六齿轮，所述第一偏摆电机通过带动所述第六齿轮相对于所述第五齿轮偏摆，以带动所述第一控制力矩陀螺系统绕所述第一偏摆轴偏摆，从而带动所述第一齿轮转动，并通过所述中间齿轮传动至所述第二齿轮，以带动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1所述的一种球形机器人，其特征在于，所述控制力矩陀螺系统还包括控制力矩陀螺和偏摆电机；所述固定支架固定于所述支撑台上，用于固定所述控制力矩陀螺，所述固定支架与所述控制力矩陀螺之间通过偏摆轴转动连接；所述支撑台设有第一轴向，所述多个驱动轮关于所述第一轴向对称分布，且所述两个控制力矩陀螺系统的所述偏摆轴的延伸方向沿着所述第一轴向的方向延伸。

7.根据权利要求6所述的一种球形机器人，其特征在于，所述两个控制力矩陀螺系统沿着所述第一轴向分布或关于所述第一轴向对称分布。

8.根据权利要求1所述的一种球形机器人，其特征在于，所述驱动轮与所述驱动电机设于所述支撑台的相对两侧，且所述驱动轮与所述控制力矩陀螺系统设于所述支撑台的同一侧。

9.根据权利要求1所述的一种球形机器人，其特征在于，所述驱动轮与所述支撑台之间设有弹性连接件，所述弹性连接件用于所述球形机器人行走时对所述球壳内的所述驱动组件起到缓冲减震作用及为所述驱动轮提供与所述球壳接触的接触压力的作用。

10.根据权利要求9所述的一种球形机器人，其特征在于，所述驱动组件包括一对导轨及与所述一对导轨相匹配的一对滑块，所述一对导轨固定于所述支撑台上，且分别设于所述弹性连接件及所述驱动轮的相对两侧，所述一对滑块分别固定于所述驱动轮的转轴两侧；所述弹性连接件产生形变的过程中，所述一对滑块沿着所述一对导轨滑动，使得所述驱动轮相对于所述支撑台做往复运动。