一种球形安防机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种球形安防机器人，球体支架、主控制器和电源，球体支架包括若干空心容腔以及用于将空心容腔连接成球体支架的空心管道，空心管道内部均放置有若干可滚动的小球空心容腔包括上下两个腔体，上腔体中设置有电磁铁，下腔体用于容纳小球，下腔体与空心管道形成相通的空腔作为小球的运动通道，主控制器用于控制电源给电磁铁的通、断电时机，采用磁铁驱动，驱动方向可以随意控制，可以向任何方向转动。

A spherical security robot

The utility model discloses a spherical security robot, a ball support, a main controller and a power supply. The ball support comprises a number of hollow cavities and a hollow pipe used to connect a hollow cavity into a ball support. A number of ball hollow cavities, including two upper and lower cavities, and the upper cavity, are placed in the hollow pipe. The main controller is used to control the power supply to the electromagnet. The main controller is driven by the magnet, and the driving direction can be controlled at will and can be rotated in any direction.

【技术实现步骤摘要】
一种球形安防机器人
本技术属于机器人
，具体涉及一种球形安防机器人。
技术介绍
机器人在现代生活中正逐渐替代人类发挥着日益重要的作用。近年来，随着机器人技术的迅速发展、应用范围的扩大和自动化程度的进一步提高，人们对机器人的功能提出了更高的要求，特别是需要各种具有较合理的机器人优化结构和不同程度智能的机器人装置。与此同时，机器人面临的工作环境也越来越恶劣，如星际探索、极地勘测、军事侦察以及反恐活动等。在这些应用领域中地形环境往往很复杂，存在各式各样的障碍物或沟渠，有时还存在危险性，这就要求机器人具有很强的机动性和灵活性。传统的安防依靠人力，开销大，且存在一定的疏漏。很多企业和家庭的安防仍停留在红外监控和视频监控阶段，而且存在停电状态，所以传统安防会受到诸多限制。而现有的球形结构机器人驱动方式比较单一，主要靠重力产生偏心距来提供动力，这种结构缺点是不能任意调整机器人前进的角度，且结构笨重。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种球形安防机器人，本技术设计合理，通过设置电磁铁及为电磁铁和小铁球，以及为小铁球的滚动提供路径的空心管道，使小铁球可以顺着管道移动，流向空心容腔内，使球体中心偏移，由于重力产生动力带动球体转动，球形转弯半径很小，可以轻易的实现转弯半径接近零的原地自旋转弯。为达到上述目的，本技术所述一种球形安防机器人包括球体支架、主控制器和电源，球体支架包括若干空心容腔以及用于将空心容腔连接成球体支架的空心管道，空心管道内部均放置有若干可滚动的小铁球。空心容腔包括上下两个腔体，上腔体中设置有电磁铁，下腔体用于容纳小球，下腔体与空心管道形成相通的空腔作为小铁球的运动通道，主控制器用于控制电源给电磁铁的通、断电时机。进一步的，还包括设置在球体支架中的三自由度云台，三自由度云台包括俯仰轴、方位轴和滚动轴，俯仰轴包括空腔，和穿过空腔的转动轴，转动轴一端与电机的输出轴连接，另一端通过俯仰轴座与空心容腔连接，空腔通过方位轴与半球体支架联通，半球体支架中设置有滚动轴，滚动轴一端伸出半球体支架，且伸出半球体支架的一端与相机架固定连接，空腔中设置有方位电机，方位电机的输出轴与转动轴垂直，方位电机用于驱动半球体支架进行圆周运动，半球体支架中设置有同时垂直于俯仰轴和方位轴的滚转电机。进一步的，方位电机与方位控制驱动模块连接，电机与俯仰驱动控制模块连接、滚转电机与滚转驱动控制模块连接，方位控制驱动模块、俯仰驱动控制模块和滚转驱动控制模块均与主控器连接。进一步的，还包括位于三自由度云台上的位置传感器和速度传感器，以及位于空心容腔内的磁力传感器，上述所有的传感器均与主控制器通过导线连接。进一步的，所述电源为锂离子蓄电池。进一步的，每个空心容腔中均设置有锂离子蓄电池，每块锂离子蓄电池与和与其位于同一空心容腔的电磁铁连接，所有的锂离子蓄电池通过导线与主控制器连接。进一步的，锂离子蓄电池设置在俯仰轴的空腔中，锂离子蓄电池的输入端与主控制器连接，设置与电磁铁数量相同数量的输出端分别连接至不同的电磁铁。进一步的，球体支架包括26个空心容腔，26个空心容腔中有8个含有3个空心管道连接口，18个含有4个空心管道连接口，含有3个空心管道连接口设置在是斜向45度方向，9个含有4个空心管道连接口均匀设置在球体支架的最大圆环上，另外9个含有4个空心管道连接口形成的均匀设置在球体支架的另一个半径最大的圆环上，上述两个圆环相互垂直。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益的技术效果，本技术采用磁铁驱动，行动灵活，几乎没有死角，转弯半径很小，可以轻易的实现转弯半径接近零的原地自旋转弯；其球形结构可以自由地向任何方向旋转实现全方位滚动行走，所以对球形机器人来说所有的位置都是稳定的。进一步的，还包括设置在球体支架中的三自由度云台，三自由度云台包括俯仰轴、方位轴和滚动轴，俯仰轴包括空腔，和穿过空腔的转动轴，转动轴一端与电机的输出轴连接，另一端通过俯仰轴座与空心容腔连接，空腔通过方位轴与半球体支架联通，半球体支架中设置有滚动轴，滚动轴一端伸出半球体支架，且伸出半球体支架的一端与相机架固定连接，空腔中设置有方位电机，方位电机的输出轴与转动轴垂直，方位电机用于驱动半球体支架进行圆周运动，半球体支架中设置有同时垂直于俯仰轴和方位轴的滚转电机，该结构充分利用内部空间，在壳体内部安装三自由度云台，云台内部和外部可以安装各种检测传感器或者摄像装置，三自由度云台可以保证传感器的位置始终为设定的方向，这样可以抵消其他干扰对传感器的影响。进一步的，方位电机与方位控制驱动模块连接，电机与俯仰驱动控制模块连接、滚转电机与滚转驱动控制模块连接，方位控制驱动模块、俯仰驱动控制模块和滚转驱动控制模块均与主控器连接，通过控制器对三自由云台三个自由度进行自动控制，操作方便。进一步的，还包括位于三自由度云台上的位置传感器和速度传感器，以及位于空心容腔内的磁力传感器，上述所有的传感器均与主控制器通过导线连接。主控制器接收到这些传感器的信号，并对信号加以分析来控制电磁铁的通电顺序及断电的时机，电磁铁由主控制器通过控制蓄电池给、断电，通过传感器与控制器间的配合，可以实现目标检测，目标跟踪和视觉伺服的功能。由于球形机器人所有零部件都封装在一个球体支架内，因此其内部部件可以得到球壳的可靠保护。进一步的，球体支架包括26个空心容腔，26个空心容腔中有8个含有3个空心管道连接口，18个含有4个空心管道连接口，含有3个空心管道连接口设置在是斜向45度方向，9个含有4个空心管道连接口均匀设置在球体支架的最大圆环上，另外9个含有4个空心管道连接口形成的均匀设置在球体支架的另一个半径最大的圆环上，上述两个圆环相互垂直。可以覆盖360度方向。进一步的，电源为锂离子蓄电池，性价比高，适应环境广泛。附图说明图1为球形安防机器人的外形结构示意图；图2为含有4个空心管道连接口结构示意图；图3为含有3个空心管道连接口构示意图；图4为球形安防机器人的云台结构示意图；附图中：1—空心容腔，2—方位轴，3—电机，4—橡胶套筒，5—空心管道，6—俯仰轴座，7—俯仰轴，71—空腔、8—滚动轴，9—相机架，10—半球体支架。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。参照图1至图4，本技术包括管型支架组成的球体支架和三自由度云台，球体支架包括若干节点以及连接节点的管道，其结构是以空心容腔1为节点将空心管道5连接成球体支架，空心容腔1设置在球体支架表面，空心管道5之间通过橡胶套筒4连接，空心容腔1为圆柱形，每个空心容腔1分为上下两个腔体，上腔体用于容置电磁铁，下腔体用于容纳小小铁球，中间不相通，下腔体与空心管道5形成相通的空腔作为小球的运动通道，空心容腔1及空心管道5采用非磁性材料，所有的关节通过空心管道5连通，空心管道5内部均放置有若干可滚动的小球，小球由铁、钴和镍等能被磁铁吸引的金属制成，优选铁材料。参照图2，含有4个空心管道连接口包括1个空心容腔1和4个与空心容腔1联通的空心管道5，4个空心管道5位于空心容腔1的同一高度位置且均匀分布在空心容腔1的外周。参照图3，含有3个空心管道连接口包括1个空心容腔1和3个与空心容腔1联通的空心管道5，3个空心管道5位于空心容腔1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形安防机器人，其特征在于，包括球体支架、主控制器和电源，球体支架包括若干空心容腔(1)以及用于将空心容腔(1)连接成球体支架的空心管道(5)，空心管道(5)内部均放置有若干可滚动的小球，小球能够被电磁铁吸引，空心容腔(1)包括上下两个腔体，上腔体中设置有电磁铁，下腔体用于容纳小球，下腔体与空心管道(5)形成相通的空腔作为小球的运动通道。

【技术特征摘要】
1.一种球形安防机器人，其特征在于，包括球体支架、主控制器和电源，球体支架包括若干空心容腔(1)以及用于将空心容腔(1)连接成球体支架的空心管道(5)，空心管道(5)内部均放置有若干可滚动的小球，小球能够被电磁铁吸引，空心容腔(1)包括上下两个腔体，上腔体中设置有电磁铁，下腔体用于容纳小球，下腔体与空心管道(5)形成相通的空腔作为小球的运动通道。2.根据权利要求1所述的一种球形安防机器人，其特征在于，还包括用于控制电源给电磁铁的通、断电时机的主控制器以及设置在球体支架中的三自由度云台，三自由度云台包括俯仰轴(7)、方位轴(2)和滚动轴(8)，俯仰轴(7)包括空腔(71)，和穿过空腔(71)的转动轴，转动轴一端与电机(3)的输出轴连接，另一端通过俯仰轴座(6)与空心容腔(1)连接，空腔(71)通过方位轴(2)与半球体支架(10)联通，半球体支架(10)中设置有滚动轴(8)，滚动轴(8)一端伸出半球体支架(10)，且伸出半球体支架(10)的一端与相机架(9)固定连接，空腔(71)中设置有方位电机，方位电机的输出轴与转动轴垂直，方位电机用于驱动半球体支架(10)进行圆周运动，半球体支架(10)中设置有同时垂直于俯仰轴(7)和方位轴(2)的滚转电机。3.根据权利要求2所述的一种球形安防机器人，其特征在于，方位电机与方位驱动模块连接，电机(3)与俯仰驱动控制模块连接、滚转电机与滚转驱动控制模块连接，方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新荣，林莲，王乐乐，叱干石雷，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61