[发明专利]球形机器人

说明书

本发明提供了一种球形机器人，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。本发明提高了球形机器人的越障爬坡能力，增加运动稳定性和实现在遇障时的自动调整姿态。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种球形机器人。

背景技术

球形机器人是指利用球体的滚动实现运动的机器人，可以实现全方位运动，与地面是单点接触，摩擦阻力小，能量利用效率高，并且具有不倒翁特性，可以避免常规的机器人容易出现的倾倒失稳现象。机器人的重要部件均包容在球体内部，受到球体外壳良好的保护，不容易因破坏而失效。采取合适的密封措施，可以使球形机器人的外壳具备防水能力，进而在较为恶劣的天气条件下使用，具有全天候的适应能力。

球形机器人由于受限于滚动的行走方式，往往运动稳定性不高，而且越障爬坡能力不强，这使得球形机器人在人们的生活领域(如具有大于30度的斜坡或楼梯等障碍)或某些凹凸不平的场地的应用受到极大的限制。

因此，如何提高球形机器人的越障爬坡能力，以增加球形机器人的应用场景和运动稳定性，为业界人士重点研究课题。

发明内容

针对以上的问题，本发明的目的是提供一种球形机器人，可实现越障爬坡、自动调节姿态及增加运动稳定性。

为了解决背景技术中存在的问题，本申请采用如下的技术方案：一种球形机器人，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；所述球壳受到干扰力矩干扰时，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。

一种实施方式中，所述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。

一种实施方式中，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。

一种实施方式中，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。