一种球形自平衡机器人，该机器人包括支架、行走球、支撑轮组件、驱动电机组件、控制器和蓄电池；所述的支架上布置有上下两层支撑轮组件，每层沿圆周方向相隔90°均布有四组支撑轮组件；通过支撑轮组件对行走球进行限位，保持支架可以绕行走球表面滑动；所述的支架上分别在纵向、横向和轴向布置有三组驱动电机组件，控制器接收控制指令后采集姿态检测器件的数据，运算后驱动电机转动，进而驱动行走球产生纵向、横向和回转方向的三个自由度的运动。机器人具有运动平稳、转向灵活、重量轻、结构简单的特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机器人，属于独轮机器人领域，尤其涉及一种球形自平衡机器人。
技术介绍
近年来，国内外对独轮机器人进行了大量的研宄，与一般的静平衡机器人不同，独轮自平衡机器人由于其只有一个轮子与地面接触，可在狭窄的空间运动，运动更加灵活；独轮机器人具有明显的动态平衡的特点，是一个多变量、强耦合、非线性的、欠驱动的复杂动力学系统，可作为控制方法研宄的理想实验平台。然而现有的独轮机器人多采用轮式的行走球，存在着转向不灵活的问题。球形独轮机器人作为独轮机器人中的一种特殊类型，具有灵活转向的特性，但现有的球形独轮机器人多采用配重摆的驱动方式，增重了机器人本体的重量，且结构复杂。
技术实现思路
为克服球形独轮机器人的上述不足，本专利技术提供了一种球形自平衡机器人，具体技术方案如下:本专利技术的目的在于提供一种球形自平衡机器人，它具有结构简单，转向灵活的特性。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种球形自平衡机器人，包括支架、行走球、支撑轮组件、驱动电机组件、控制器和蓄电池，其特征在于:所述的支架上布置有上下两层支撑轮组件，每层沿圆周方向相隔90°均布有四组支撑轮组件；所述的支撑轮组件包括支撑轮和支撑轴，支撑轴安装在支架上，可绕其轴向转动，支撑轮与支撑轴相固定；所述的行走球安装在支架内部，行走球外表面与支撑轮外缘相贴合，通过支撑轮对行走球进行限位，保持支架可以绕行走球表面滑动；所述的支架上分别在纵向、横向和轴向布置有三组驱动电机组件；所述的驱动电机组件包括电机、两个带轮和同步带，电机固定在支架上，分别在电机输出轴和支撑轴上安装有带轮，通过同步带连接；所述的轴向布置的驱动电机组件中还配置有一个支撑轮组件，支撑轮外缘与行走球外表面贴合；所述的控制器中包含有姿态检测器件和运算处理器件，通过检测支架的姿态后，发送控制指令到电机，进而控制机器人的平衡；所述的蓄电池用于为机器人提供电源。控制器接收控制指令后采集姿态检测器件的数据，运算后驱动电机转动，依次通过电机、带轮、同步带、带轮、支撑轴和支撑轮驱动行走球回转，通过纵向布置的电机驱动组件驱动行走球纵向运动，通过横向布置的驱动电机组件驱动行走球横向运动，通过轴向布置的驱动电机组件驱动支架沿行走球表面绕竖直轴线回转。有益效果1.通过分别在纵向、横向和轴向布置的驱动电机组件驱动行走球在三个自由度的转动，从而使可以机器人实现运动平稳、转向灵活。2.在机器人转向控制结构中无配重零部件，具有重量轻、结构简单的特性。【附图说明】图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术剖视图；图3为本专利技术另一剖视图。图中:1、支架，2、行走球，3、支撑轮组件，31、支撑轮，32、支撑轴，4、第一驱动电机组件，5、第二驱动电机组件，6、第三驱动电机组件，41、电机，42、带轮，43、同步带，7、控制器，8、蓄电池。【具体实施方式】以下将结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1为本专利技术结构示意图，图2为本专利技术的剖视图，图3为本专利技术的另一剖视图，该球形自平衡机器人包括支架1、行走球2、支撑轮组件3、驱动电机组件、控制器7和蓄电池8，驱动电机组件包括第一驱动电机组件4、第二驱动电机组件5、第三驱动电机组件6 ;所述支架I上布置有上下两层支撑轮组件3，每层沿圆周方向相隔90°均布有四组支撑轮组件3 ;所述支撑轮组件3包括支撑轮31、支撑轴32，支撑轴32安装在支架I上，支撑轴32可绕其轴向转动，支撑轮31与支撑轴32相固定；所述行走球2安装在支架I内部，行走球2外表面与支撑轮31外缘相贴合，通过支撑轮31对行走球2进行限位，保持支架I绕行走球2表面滑动；所述支架I上分别在纵向、横向和轴向布置有第一驱动电机组件4、第二驱动电机组件5、第三驱动电机组件6 ;第一驱动电机组件4包括电机41、两个带轮42和同步带43，电机41固定在支架I上，分别在电机41输出轴和支撑轴32上安装有带轮42，通过同步带43连接；第二驱动电机组件5、第三驱动电机组件6与第一驱动电机组件4的结构相同；所述轴向布置的第三驱动电机组件6中还配置有一个支撑轮组件3，该支撑轮组件3的支撑轮31外缘与行走球2外表面贴合；控制器7、蓄电池8均固定在支架I上，控制器7中包含有姿态检测器件和运算处理器件，通过检测支架I的姿态后，发送控制指令到各驱动电机组件的电机，进而控制机器人的平衡姿态；蓄电池8与控制器7、驱动电机组件连接，用于为机器人提供电源。控制器7接收控制指令后采集姿态检测器件的数据，运算后驱动电机41转动，依次通过各驱动电机组件、支撑轴32和支撑轮31驱动行走球2回转，通过纵向布置的第一电机驱动组件4驱动行走球2纵向运动，通过横向布置的第二驱动电机组件5驱动行走球2横向运动，通过轴向布置的第三驱动电机组件6驱动支架沿行走球2表面绕竖直轴线回转。【主权项】1.一种球形自平衡机器人，其特征在于:该球形自平衡机器人包括支架(I)、行走球(2)、支撑轮组件(3)、驱动电机组件、控制器(7)和蓄电池(8)，驱动电机组件包括第一驱动电机组件(4)、第二驱动电机组件(5)、第三驱动电机组件￠);所述支架(I)上布置有上下两层支撑轮组件(3)，每层沿圆周方向相隔90°均布有四组支撑轮组件(3);所述支撑轮组件(3)包括支撑轮(31)、支撑轴(32)，支撑轴(32)安装在支架(I)上，支撑轴(32)可绕其轴向转动，支撑轮(31)与支撑轴(32)相固定；所述行走球(2)安装在支架(I)内部，行走球(2)外表面与支撑轮(31)外缘相贴合，通过支撑轮(31)对行走球(2)进行限位，保持支架(I)绕行走球(2)表面滑动；所述支架(I)上分别在纵向、横向和轴向布置有第一驱动电机组件(4)、第二驱动电机组件(5)、第三驱动电机组件￠);第一驱动电机组件(4)包括电机(41)、两个带轮(42)和同步带(43)，电机(41)固定在支架(I)上，分别在电机(41)输出轴和支撑轴(32)上安装有带轮(42)，通过同步带(43)连接；第二驱动电机组件(5)、第三驱动电机组件(6)与第一驱动电机组件⑷的结构相同；所述轴向布置的第三驱动电机组件￠)中还配置有一个支撑轮组件(3)，该支撑轮组件(3)的支撑轮(31)外缘与行走球(2)外表面贴合；控制器(7)、蓄电池(8)均固定在支架(I)上，控制器(7)中包含有姿态检测器件和运算处理器件，通过检测支架(I)的姿态后，发送控制指令到各驱动电机组件的电机，进而控制机器人的平衡姿态；蓄电池(8)与控制器(7)、驱动电机组件连接，用于为机器人提供电源。2.根据权利要求1所述的一种球形自平衡机器人，其特征在于:控制器(7)接收控制指令后采集姿态检测器件的数据，运算后驱动电机(41)转动，依次通过各驱动电机组件、支撑轴(32)和支撑轮(31)驱动行走球(2)回转，通过纵向布置的第一电机驱动组件(4)驱动行走球(2)纵向运动，通过横向布置的第二驱动电机组件(5)驱动行走球(2)横向运动，通过轴向布置的第三驱动电机组件(6)驱动支架沿行走球(2)表面绕竖直轴线回转。【专利摘要】一种球形自平衡机器人，该机器人包括支架、行走球、支撑轮组件、驱动电机组件、控制器和蓄电池；所述的支架上布置有上下两层支撑轮组件，每层沿圆周方向相隔90°均布有四组支撑轮组件；通过支撑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种球形自平衡机器人，其特征在于：该球形自平衡机器人包括支架(1)、行走球(2)、支撑轮组件(3)、驱动电机组件、控制器(7)和蓄电池(8)，驱动电机组件包括第一驱动电机组件(4)、第二驱动电机组件(5)、第三驱动电机组件(6)；所述支架(1)上布置有上下两层支撑轮组件(3)，每层沿圆周方向相隔90°均布有四组支撑轮组件(3)；所述支撑轮组件(3)包括支撑轮(31)、支撑轴(32)，支撑轴(32)安装在支架(1)上，支撑轴(32)可绕其轴向转动，支撑轮(31)与支撑轴(32)相固定；所述行走球(2)安装在支架(1)内部，行走球(2)外表面与支撑轮(31)外缘相贴合，通过支撑轮(31)对行走球(2)进行限位，保持支架(1)绕行走球(2)表面滑动；所述支架(1)上分别在纵向、横向和轴向布置有第一驱动电机组件(4)、第二驱动电机组件(5)、第三驱动电机组件(6)；第一驱动电机组件(4)包括电机(41)、两个带轮(42)和同步带(43)，电机(41)固定在支架(1)上，分别在电机(41)输出轴和支撑轴(32)上安装有带轮(42)，通过同步带(43)连接；第二驱动电机组件(5)、第三驱动电机组件(6)与第一驱动电机组件(4)的结构相同；所述轴向布置的第三驱动电机组件(6)中还配置有一个支撑轮组件(3)，该支撑轮组件(3)的支撑轮(31)外缘与行走球(2)外表面贴合；控制器(7)、蓄电池(8)均固定在支架(1)上，控制器(7)中包含有姿态检测器件和运算处理器件，通过检测支架(1)的姿态后，发送控制指令到各驱动电机组件的电机，进而控制机器人的平衡姿态；蓄电池(8)与控制器(7)、驱动电机组件连接，用于为机器人提供电源。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：阮晓钢，陈志刚，解玮，张晓锐，王丹阳，朱晓庆，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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