[实用新型]球形跳跃机器人系统

摘要

球形跳跃机器人系统属于机器人领域。其特征在于：包括机械本体和控制系统两部分组成；机械本体包括有两个气缸固定框架、移动框架；移动框架内侧板在丝杠的驱动下带动整个移动框架向中心或者向两端运动，实现两侧半球形球壳的展开和闭合控制；球壳展开时支撑整个机器人以两轮态运行，球壳完全闭合时呈圆球态，并能够完全包裹机器人内部机构；所述控制系统包括上位机和下位机两部分；其中上位机实现机器人的运动控制、弹跳控制以及状态显示功能；下位机包括主控制模块、球壳控制模块、运动控制模块、弹跳控制模块、数据采集模块、姿态检测模块和数据传输模块。该机器人系统具有结构简单，多运动态、适应能力强和可控性能好等优点。

主权项

球形跳跃机器人系统，其特征在于：包括机械本体和控制系统两部分组成；机械本体包括有两个气缸固定框架，每个气缸固定框架由一个固定框架外侧板（11）与一个固定框架内侧板（12）固定连接，双作用气缸（9）上部由锁紧扣（10）固定于固定框架内侧板（12）和固定框架外侧板（11）之间，锁紧扣（10）包括双作用气缸下部的锁紧扣以及双作用气缸上部的锁紧扣；气缸活塞杆的下部安装有气缸脚垫（24）；所述的两个气缸固定框架均有固定框架光轴穿过；且所述的气缸固定框架均与固定框架光轴（14）固连，两个固定框架内侧板（12）相对，两个固定框架外侧板（11）均位于外侧；双作用气缸（9）顶端一侧的微型舵机（8）固定在固定框架外侧板（11）上，微型舵机（8）的输出端穿过固定框架外侧板上圆孔，并通过自带的舵机曲柄（6）与传动杆（7）活动连接，传动杆（7）的另一端接于气缸下部的锁紧扣（10）；双作用气缸（9）上部的锁紧扣（10）通过两端旋进的销钉将双作用气缸（9）锁紧，销钉两端分别插入固定框架内侧板（12）、固定框架外侧板（11）上的固定孔，使得双作用气缸的上部固定；双作用气缸（9）下部的锁紧扣（10）通过两端旋进的销钉将双作用气缸（9）锁紧，销钉的两端分别插入到固定框架内侧板（12）、固定框架外侧板（11）的下部的弧形凹槽，所述的销钉沿所述的弧形凹槽滑动，从而调整双作用气缸的起跳角度；用于盛放气体的钢瓶（22）通过钢瓶固定扣（21）固定在固定框架一侧的固定框架光轴（14）上，调压阀（23）旋进钢瓶口，调压阀（23）的接口通过软管与电磁阀进气口相连接，电磁阀的出气口通过软管分别与双作用气缸（9）的进气口和出气口相连接；在所述的两个气缸固定框架之间的光轴上安装有电机固定板（15），电机固定板（15）上固定有微型电机（16），微型电机（16）的输出端上套有小带轮（17），小带轮（17）通过传送带 与大带轮（18）进行传动，大带轮（18）与小带轮（17）水平位置相一致，大带轮（18）的中心位置固定有微型丝杆（19），通过销钉穿过两侧的固定框架内侧板上圆孔并分别旋进所述的微型丝杠的两端，使整个丝杠两端分别固定在两侧的固定框架内侧板（12）上，并在固定框架内侧板圆孔上自由转动；在所述的两个固定框架内侧板（12）之间分别连接有两个移动框架内侧板（13），在所述的两个固定框架外侧板（11）的外侧设置有移动框架外侧板（4），每一侧的移动框架内侧板（13）和移动框架外侧板（4）之间分别通过移动框架光轴（5）固定连接构成一个移动框架；所述的微型丝杠（19）旋进所述的两个移动框架内侧板（13）的中心孔，通过对丝杠旋转方向的控制使移动框架内侧板左右移动，进而带动两个移动框架向中心或者向两端运动；所述的移动框架光轴（5）的两端固定在所述的移动框架外侧板（4）和移动框架内侧板（13）上；移动框架外侧板（4）的内侧安装有蜗轮蜗杆电机（1），蜗轮蜗杆电机的输出端套有电机联轴器（3）并通过球壳连接器与半球形球壳相连接；钢瓶（22）内装有高压气体，设有微型调压阀（23），电磁阀采用两位五通电磁阀，该电磁阀具有一个进气口和四个出气口，四个出气口分别控制两个气缸（9）的进气口和出气口，电磁阀控制气缸上部进气下部出气时，推动气缸活塞向下运动实现弹跳；微型丝杠（19）与两个移动框架内侧板（13）连接的两端上的螺纹方向相反，移动框架内侧板中心孔内设计有螺纹并与微型丝杆上的螺纹相一致；微型电机（16）的运转带动小带轮（17）的转动，通过传送带的传动实现固定在微型丝杠上（19）的大带轮（18）的转动，移动框架内侧板（13）在丝杠的驱动下带动整个移动框架向中心或者向两端运动，实现两侧半球形球壳的展开和闭合控制；球壳展开时支撑整个机器人以两轮态运行，球壳完全闭合时呈圆球态，并能够完全包裹机器人内部机构；所述控制系统包括上位机和下位机两部分；其中上位机包括电脑或手持遥控设备，实现机器人的运动控制、弹跳控制以及状态显示功能；下位机包括主控制模块、球壳控制模块、运动控制模块、弹跳控制模块、数据采集模块、姿态检测模块和数据传输模块；所述的机器人控制系统下位机的主控制模块包括基于ARM架构的微控制器以及对应的外围控制电路；运动控制模块包括蜗轮蜗杆减速电机驱动控制电路、电机测速光电码盘、用于球壳展开/闭合状态控制的电机驱动电路及其各自对应的电压转换电路；弹跳控制模块包括电磁阀驱动电路及其配套连接的外围电路；数据采集模块包括：超声波传感器、摄像头，及其对应的控制电路；姿态检测模块包括：三轴加速度传感器和陀螺仪及其对应的电路系统；数据传输模块包括无线数据传输模块和Wi‑Fi数据传输模块，当在机器人须远距离运行时，使用无线数据传输模块，在距离较近时则使用Wi‑Fi模块进行数据的发送与接收；以上所有的硬件电路均安装于机器人自带的电控仓内。