[发明专利]球形滚动控制装置与方法

摘要

本发明提供球形滚动控制装置与方法。本发明涉及机电结合技术，具体是一种控制球形体滚动的技术与方法。本发明给出的球形滚动控制，使得球形体滚动的运动结构简单，控制方式亦方便灵活，从而具有良好的性价比，可适用于广泛的领域。所采用的技术方案要点是：在球壳内部署行动小车，通过左右缆绳控制行动小车的位置与指向；当需要进行左转弯时，缩短左缆绳而加长右缆绳，使得行动小车被牵拉而向左侧偏移，从而造成球体重心左移而向左转弯；当需要进行右转弯时，缩短右缆绳而加长左缆绳，使得行动小车被牵拉而向右侧偏移，从而造成球体重心右移而向右转弯。

主权项

球形滚动控制装置，其特征是：具有球壳、行动小车、壳左转轴、壳右转轴、弹性索、撑杆、左缆组缆绳、右缆组缆绳、缆收放器；球壳呈圆球形状；行动小车具有车身和至少一个车轮，朝向前进方向的车身前部为车头，背离前进方向的车身后部为车尾，行动小车能够驱动车轮沿球壳内球面滚动；球壳以内具有大质量的物体，包括缆收放器、电池，都安装在行动小车上，从而使得整个球体的质量主要集中于行动小车；选定球壳的一条直径，称为本体直径；在初始静止状态时，本体直径处于水平方向，行动小车的位置位于本体直径之下，行动小车的车头朝向前方、车尾朝向后方，前后方向与本体直径相垂直，车轮的转轴轴向与本体直径相平行；在本体直径与球壳内球面的两个交点处，分别安装有壳左转轴和壳右转轴，壳左转轴和壳右转轴都能够以本体直径为轴心线而转动；弹性索连接在壳左转轴与壳右转轴之间；撑杆的尾端固定在行动小车的车身上，撑杆首端到尾端的方向指向行动小车的底部，撑杆的首端与弹性索连接并可绕弹性索转动，沿撑杆首端到尾端的方向，从撑杆首端与弹性索的连接点到球壳内球面的距离，大于球壳内球面的半径，从而通过撑杆首端与弹性索的连接点而将弹性索顶向远离行动小车的方向、并使弹性索处于被拉伸状态，进而使行动小车受到弹性索回弹造成的指向球壳内球面的压力；左缆组缆绳和右缆组缆绳各自包含至少一根缆绳，左缆组缆绳的一端连接于壳左转轴，另一端连接于行动小车，右缆组缆绳的一端连接于壳右转轴，另一端连接于行动小车；根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移。