[发明专利]一种少自由度并联变胞球状机器人

说明书

本发明提供一种少自由度并联变胞球状机器人，包括至少两个球状机器，至少两个球状机器并联设置；每一球状机器均包括球内驱动机构和花球，球内驱动机构安装在花球内，花球为魔术花球结构，花球外侧的外连接块上安装有球间连接机构，相邻两球状机器之间通过球间连接机构连接；每一球状机器的球内驱动机构均包括下小齿轮、杆二、大齿轮、主轴、上小齿轮、上滑块、杆一、上轴、舵机、下轴、杆三、下滑块。本发明通过曲柄机构及齿轮传动实现机器人的缩放，通过磁力连接实现机器人并联，进而完成机器人群体运动；通过对玩具市场中魔术花球的改良，采用与其相类似的结构搭建机器人骨架，在减小了机器人质量的同时提高了其运动性能。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种少自由度并联变胞球状机器人。

背景技术

在当代生活中，机器人在诸多恶劣复杂环境中代替人类完成任务，然而在应对某些特殊环境，如狭窄的管道、高温高压等，现有的轮式、履带式机器人难以应用。近年来，一种新型的变胞球形机器人受到了业界越来越多的关注。变胞球形机器人具有类似球形的外骨架，驱动机构、电子器件等安装在球体内能够有效防止外界冲击振动等对机器人造成损害，与传统机器人相比，变胞球形机器人在狭小、复杂的工作环境中能更好的完成工作。

目前大多数变胞球状机器人利用质量块、矢量推进器、陀螺仪、摆锤等驱动，均需要额外的复杂设备；例如，对于通过质量块驱动方式，利用质量块重力势能的改变驱动机器人运动，然而该结构对质量块位置精度要求较高，存在成本高，动力性能较差的缺陷，一定程度上限制了其应用。现有的变胞球状机器人难以应对较大的工作环境，工作效率低，同时使用多个机器人时实现任务目标的精准分配较为困难且难以巡回损坏的机器人，不利于其在市场上的推广。另外，市面上大多数球状机器人多采用封闭式外壳，虽然对内部器件保护性较好，但其质量大，对运动速度的影响较为明显，难以实现对机器人速度的精准控制，限制其应用领域。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种少自由度并联变胞球状机器人，以解决现有球状移动机器人成本高、动力性能较差、工作效率低、质量大的缺点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种少自由度并联变胞球状机器人，包括至少两个球状机器，至少两个球状机器并联设置；每一球状机器均包括球内驱动机构和花球，所述球内驱动机构安装在花球内，所述花球为魔术花球结构，所述花球外侧的外连接块上安装有球间连接机构，相邻两球状机器之间通过球间连接机构连接；

每一球状机器的球内驱动机构均包括下小齿轮、杆二、大齿轮、主轴、上小齿轮、上滑块、杆一、上轴、舵机、下轴、杆三、下滑块；所述下小齿轮和上小齿轮分设在大齿轮的相对两侧，并且均与所述大齿轮啮合连接；所述下小齿轮套设在下轴上，所述下轴转动穿设杆二，其两端分设在所述杆二的相对两侧，所述下轴远离下小齿轮的一端连接杆三的一端，所述杆三的另一端安装下滑块，所述下滑块连接花球内侧的一内连接块；所述大齿轮套设在主轴上，所述主轴转动穿设杆二，其两端分设在所述杆二的相对两侧，所述主轴远离大齿轮的一端与舵机输出轴连接，所述舵机安装在杆二上；所述上小齿轮套设在上轴上，所述上轴转动穿设杆二，其两端分设在所述杆二的相对两侧，所述上轴远离上小齿轮的一端连接杆一的一端，所述杆一的另一端安装上滑块，所述上滑块连接花球内侧的另一内连接块，该另一内连接块与下滑块所连接的连接块关于主轴中心轴线对称设置。

优选的，所有球状机器的结构相同、尺寸相同。

优选的，所述球间连接机构包括带腔块和磁柱，所述带腔块具有圆柱体和矩形框，所述圆柱体内具有圆柱腔，所述圆柱腔内活动放置有磁柱，相邻两球状机器之间的球间连接机构通过磁柱的磁性吸合连接；所述矩形框位于圆柱体外侧，其具有用于套住所述花球外连接块的长方体腔。

优选的，所述花球主要由若干连接件和若干连接块组成，相邻两连接件之间通过连接块相连，所述内连接块安装在连接块朝向花球内侧的一侧上，所述外连接块安装在连接块朝向花球外侧的一侧上。