[发明专利]一种可对接重构球形机器人

权利要求书

1.一种可对接重构球形机器人，其包括球壳、行走驱动结构、飞轮调姿结构和对接摆动结构，其特征在于，以一种重摆驱动和飞轮调姿为驱动结构，以摆动驱动、正交摆杆和接口为对接结构，在球形机器人单个球运动的基础上将其模块化设计，两个活动接口和四个固定接口保证其能与其他单元球对接重构成为蛇形机器人或四足机器人构型；其既可以单个球运动，又可以多个球对接重新构型后可成为蛇形或四足机器人构型；机器人可以通过对接重构实现全方位单体滚动、蛇形行进、四足式行走、协同作业多种运动方式；

所述球壳分为三部分：中间球壳与两侧球壳，中间球壳与两侧球壳间可以相对转动，中间球壳与行走驱动结构和中间球壳轮毂相连，负责球形机器人的行进，中间球壳上装有两个固定对接公口、两个固定对接母口，用于四足机器人构型对接，两侧球壳与重摆相连，在球形机器人行走时与重摆保持相对静止，且不随中间球壳转动，负责球形机器人的对接和摆动；两侧球壳轮毂与行走驱动结构相连接，即通过重摆重力作用使两侧球壳轮毂保持相对水平，左右两侧球壳轮毂开有接口摆动槽，且两个接口摆动槽正交垂直；

所述固定对接公口与固定对接母口对称安装在中间球壳上，在中间球壳上安装有两个固定对接公口和两个固定对接母口，用于球形机器人组成四足构型时对接；

所述行走驱动结构包含两个高速直流电机、齿轮、重摆、框架，通过一个高速电机和齿轮带动球壳高速旋转，驱动球前进，通过另一电机摆动重摆改变球形机器人重心，调整机器人姿态；

所述飞轮调姿结构包含飞轮及驱动电机，电机带动飞轮旋转产生动量，带动球壳原地旋转，在静态时调整姿态对接，在对接时，球形机器人原地旋转可以调整两个球形机器人固定对接公口、固定对接母口和对接摆动结构的角度，使其对齐对接；

所述对接摆动结构包含盘型电机、减速器、电机套、两侧球壳轮毂、正交摆杆、接口组成，实现球形机器人的对接与互相摆动；所述两侧球壳轮毂与行走驱动结构相连接，即通过重摆重力作用使两侧球壳轮毂保持相对水平，左右两侧球壳轮毂开有接口摆动槽，且两个接口摆动槽正交垂直；利用两侧摆动接口可将若干个本球形机器人对接成为蛇形机器人，可利用二自由度正交摆动机构驱动模块间摆动，实现模拟蛇的蜿蜒运动。

2.根据权利要求1所述一种可对接重构球形机器人，其重摆驱动和飞轮调姿行走驱动结构，以一个高速直流电机驱动球壳转动，以另一个高速直流电机驱动重摆摆动，调整球形机器人姿态；飞轮与飞轮驱动电机通过飞轮机架安装在重摆上，以飞轮的惯性带动球形机器人原地旋转调整姿态。

3.根据权利要求1所述一种可对接重构球形机器人，其对接摆动结构由两侧的正交摆动机构构成，其包含盘型电机、减速器、电机套、两侧球壳轮毂、正交摆杆、接口组成，盘型电机、减速器通过电机套安装在两侧球壳轮毂上，且在重摆重力作用下两侧球壳轮毂保持和地面相对静止，实现球形机器人的对接与正交二自由度摆动。