[发明专利]一种单元模块自主移动的半球可差动球形自重构机器人

权利要求书

1.一种单元模块自主移动的半球可差动球形自重构机器人，其特征在于：设计了同时满足球壳封闭和传感器工作条件的外部结构以及半球可差动驱动结构，以一种基于内外齿轮啮合传动直接驱动球壳作为驱动轮的差动驱动方式，使得单个球形机器人单元具备稳定的全向运动能力；以摆动驱动、正交摆杆和接口为对接结构，通过主动对接接口、被动锁紧接口机构和摆动机构以及感知系统使得该球形机器人具备自主对接重构能力，多个球形机器人模块对接重新构型后可根据任务需要成为蛇形或轮腿式机器人新构型，也可以通过群体堆叠翻越障碍；

所述球形机器人在空间直角坐标系六个方向上各有一个接口，其中三个为主动对接接口、另三个为被动锁紧接口，在机器人行进正前方有一对活动对接接口，具有摆动自由度；

所述差动驱动结构包含差动前进驱动电机、驱动齿轮组、重摆以及交叉滚子轴承，驱动齿轮组与外齿轮圈啮合，而外齿轮圈与球壳为一体，驱动电机带动驱动齿轮组旋转产生动量，通过齿轮啮合传动到外齿轮圈驱动球壳，最终驱动球前进；

所述重摆既是改变球形机器人质心的驱动核心也是驱动电机固定的约束，左右驱动电机都安装在重摆上，是相对固定的；

主框架作为机器人中心支撑框架，框架上固定电池、驱动电机、摆动机构、接口以及感知系统传感器，主框架通过一个交叉滚子轴承连接左右半球壳但不随左右半球壳转动；

所述摆动机构的摆动摆杆通过重摆重力作用使前后摆动摆杆保持相对水平，前后摆动摆杆和对应位置开有接口摆动槽，所述的摆动机构可以通过接口摆动槽使接口具有120°摆角，在对接前可以调整主动摆动接口的角度使其与另一球形机器人的被动摆动接口对齐对接。

2.根据权利要求1所述一种单元模块自主移动的半球可差动球形自重构机器人，其球壳采用对称式分布，分为左右半球壳，左右半球壳直接作为球形机器人的驱动轮，分别由一个电机驱动，可以相对转动，其差动驱动和摆动对接结构使得球形机器人具有可精准控制的全方位运动能力和高机动性，主框架不随左右半球壳转动，使得感知系统的传感器可以稳定工作。

3.根据权利要求1所述一种单元模块自主移动的半球可差动球形自重构机器人，通过六个接口，每个单元模块球形机器人可以与六个机器人对接重构，确保了其构型丰富度。