[发明专利]一种球形机器人驱动结构

说明书

本发明公开了一种球形机器人驱动结构，包括球壳，还包括：支架，设于球壳内部，其上连接有第一驱动电机；旋翼，由第一驱动电机驱动旋转，具有处于水平状态的初始位置和处于倾斜状态的行进位置；第二驱动电机，用于驱动支架转动；偏心质量块，连接于支架上，具有位于球壳中心正下方的初始位置和偏离球壳竖直中心面的行进位置，其中，旋翼和偏心质量块分别连接于支架的相对两侧，在球形机器人行进滚动时，通过对第二驱动电机的转速进行调节，以使旋翼和偏心质量块保持在行进位置的位姿，旋翼在行进位置旋转时产生辅助动力，用于球形机器人提速。本发明可以解决现有的通过偏移质心驱动方式驱动的球形机器人移动速度慢的问题，具有动力性能强的优点。

技术领域

本发明属于移动机器人领域，具体是涉及一种球形机器人驱动结构。

背景技术

随着科技的进步，机器人替代人类在越来越多的领域中发挥着重要作用。随着人类活动领域的不断扩大，机器人所面临的工作环境也越来越恶劣，机器人要面对潮湿多尘的环境、崎岖不平的路面以及各种障碍物，因此常见的轮式、履带式、轮腿式移动机器人在这类特殊环境中难以运用。

近些年来，一种新型移动机器人-球形机器人引起了研究人员越来越多的关注。球形机器人有球形或近似球形的外壳，其他机构、器件都封装在球壳内，能够阻止外部环境对部件造成损害，并且当机器人发生碰撞或从高处跌落时，球形的外壳还能使得其运动姿态易于调整和恢复，不会发生“翻倒”的情况。与传统的轮式、履带式、轮腿式移动机器人相比，球形机器人更加适合应用于潮湿、多尘、崎岖的复杂环境中。

目前，现有的球形机器人大多采用偏移质心驱动方式，这种驱动方式结构简单、易于控制，通过驱动单元的运动使得机器人内部的配重块保持在偏心位置，从而带动球形机器人移动。但是在上述偏移质心驱动方式驱动下的球形机器人存在移动速度慢的缺陷，动力性能较差，一定程度上限制了该球形机器人的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球形机器人驱动结构，以解决现有的通过偏移质心驱动方式驱动的球形机器人移动速度慢的问题。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种球形机器人驱动结构，包括球壳，还包括：支架，设于所述球壳内部，其上连接有第一驱动电机；旋翼，由所述第一驱动电机驱动旋转，具有处于水平状态的初始位置和处于倾斜状态的行进位置；第二驱动电机，用于驱动所述支架转动，其中，所述支架连接于所述第二驱动电机的电机主体上，所述第二驱动电机的电机轴与所述球壳固连；以及偏心质量块，连接于所述支架上，具有位于所述球壳中心正下方的初始位置和偏离所述球壳竖直中心面的行进位置，其中，所述旋翼和偏心质量块分别连接于所述支架的相对两侧，在球形机器人行进滚动时，通过对所述第二驱动电机的驱动转速进行调节，以使得所述旋翼和偏心质量块保持在行进位置的位姿，所述旋翼在行进位置旋转时产生辅助动力，用于球形机器人的提速。

进一步地，所述旋翼在所述第一驱动电机的驱动下具有正向、反向旋转两种状态，其中，当所述旋翼处于行进位置时，所述旋翼正向/反向旋转用于助力球形机器人行进，当所述旋翼处于初始位置时，所述旋翼反向/正向旋转用于实现球形机器人的原地转向。

进一步地，所述偏心质量块的行进位置介于其初始位置与球形机器人的前进方向之间。

进一步地，所述第二驱动电机为双出轴步进电机，其中，所述双出轴步进电机的两个电机轴均与所述球壳固连。

进一步地，上述驱动结构还包括将所述第二驱动电机的电机轴轴向延伸至所述球壳的连接轴，其中，所述连接轴与所述球壳固连。

进一步地，所述偏心质量块通过连接梁悬挂式连接于所述支架上。

本发明具有以下技术效果：