一种球形机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种球形机器人，包括球壳和放置于球壳内部的驱动装置，驱动装置包括提供驱动力的主动机构，和从动机构；主动机构包括主动轮，驱动主动轮的电机，和电机架；从动机构包括第一层板和第二层板，第一层板和第二层板之间设有弹性件，第一层板之上设从动轮，第二层板之下设主动机构；主动轮和从动轮均与球壳接触。本发明专利技术具有更好的爬坡能力和更好的稳定性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种球形机器人
本专利技术属于机器人领域，具体涉及一种球形机器人。
技术介绍
球形机器人是一种外形为球体，驱动系统位于球壳或球体内部，通过内驱动方式实现滚动运动的机器人。球形机器人由于其球体滚动的运动方式，往往稳定性不高。同时由于其必须借助球体内部的质心偏移来实现运动，其翻越障碍的能力不强，爬坡能力弱。为了使球形机器人具备更好的爬坡能力及更好的稳定性，需要对其内部的驱动装置进行设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具备更好的爬坡能力及更好的稳定性的球形机器人。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种球形机器人，包括球壳和放置于球壳内部的驱动装置，驱动装置包括提供驱动力的主动机构，和从动机构；主动机构包括主动轮，驱动主动轮的电机，和电机架；从动机构包括第一层板和第二层板，第一层板和第二层板之间设有弹性件，第一层板之上设从动轮，第二层板之下设主动机构；主动轮和从动轮均与球壳接触。进一步，主动机构和从动机构上下堆叠，球体处于静止状态时，主动机构和从动机构的重心位于经过球心的同一直线上。进一步，主动机构还包括电池，电机齿轮和轮轴齿轮，电池配置于电机架两端，电机两端固定有电机齿轮，每个主动轮均安装有车轮轴，车轮轴与轮轴齿轮固定，电机齿轮与轮轴齿轮啮合传动驱动主动机构行走，主动机构的重量大于从动机构。主动机构中的电机架和电机作为配重件，增大了主动机构的重量，使重心偏向于主动机构，球体移动时，主动机构作为驱动机构，由于重心位于主动机构上，所以驱动装置整体质心向前移动。进一步，第一层板和第二层板均为空心圆板，第一层板的直径设置满足从动轮与球壳内表面接触。空心圆板的设置能够减轻从动机构的重量，使驱动装置的重心更偏向于主动机构。进一步，第二层板设有外层板和内层板，内层板位于第二层板中心位置，外层板包围内层板，外层板和内层板之间通过加强件连接；加强件设有四个连接杆，连接杆与连接杆之间等间距排列。球体滚动时，从动机构中的从动轮对第二层板施加有外力，加强件的设置保证了从动机构的强度。进一步，第二层板与电机架之间设有碳纤维管，碳纤维管一端通过上支座与第二层板固定，碳纤维管另一端通过下支座与电机架固定。进一步，从动轮包括六个万向轮，六个万向轮均匀分布于第一层板上端边缘处。万向轮可以是强度较高材料制成，例如，尼龙材质。进一步，第一层板圆周边缘部设有从动轮安装座，从动轮通过从动轮安装座与第一层板固定。进一步，球壳接合处设有密封部，密封部包括密封圈和密封胶。球壳接合处先用密封圈进行密封，密封好之后涂抹密封胶再次密封。进一步，球壳外表面和车轮均包覆有橡胶。橡胶增大球壳外表面与地面接触，和车轮与球壳内表面接触的摩擦力，防止球体外部打滑以及驱动装置在球壳内部的打滑。本专利技术的工作过程：电机通过齿轮带动主动轮转动，主动轮与球壳内壁没有打滑，主动机构将在球壳内部相对于球壳有向前的位移，由于驱动装置重心主要集中于主动机构，因此相当于球形机器人整体重心向前移动，此时由于重力矩的作用，球体将向前滚动。本专利技术相比现有技术优点在于：1.从动机构和主动机构之间设有弹性件，弹性件通过对从动机构和主动机构施加预紧力，使球形机器人在攀爬斜坡时主动机构与球壳内部之间不打滑，提高球形机器人的爬坡能力。2.球形机器人的整体质心位于主动机构上，又由于主动机构位置偏低，使球形机器人在滚动过程中稳定性更高。3.第二层板中心设有内层板和外层板，内层板和外层板之间通过连接件连接，减轻了从动机构的重量，同时保证了从动机构的强度。4.球壳和车轮的外表面均包覆有橡胶，增大了球体与地面、主动轮与球壳内表面之间的摩擦力，实现球体更好地滚动，避免打滑。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为图1的右视图。图3为主动机构的爆炸图。图中标识：球壳1，驱动装置2，主动机构21，从动机构22，主动轮211，电机212，电机架213，第一层板221，第二层板222，弹性件223，从动轮224，电池214，电机齿轮215，轮轴齿轮216，车轮轴217，外层板2211，内层板2212，加强件2213，上支座2251，下支座2252，从动轮安装座2241，碳纤维管225，密封部11，防滑层12。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。一种球形机器人，包括球壳1和放置于球壳内部的驱动装置2，驱动装置包括提供驱动力的主动机构21，和从动机构22；主动机构21包括主动轮211，驱动主动轮211的电机212，和电机架213；从动机构22包括第一层板221和第二层板222，第一层板221和第二层板222之间设有弹性件223，第一层板221之上设从动轮224，第二层板222之下设主动机构21；主动轮211和从动轮224均与球壳1接触。弹性件223可为弹簧。主动机构21和从动机构22上下堆叠，球体处于静止状态时，主动机构21和从动机构22的重心位于经过球心的同一直线上。主动机构21还包括电池214，电机齿轮215和轮轴齿轮216，电池214配置于电机架213两端，电机212两端固定有电机齿轮215，每个主动轮211均安装有车轮轴217，车轮轴217与轮轴齿轮216固定，电机齿轮215与轮轴齿轮216啮合传动驱动主动机构21行走，主动机构21的重量大于从动机构22。主动机构21中的电机架213和电机212作为配重件，增大了主动机构21的重量，使重心偏向于主动机构21，球体移动时，主动机构21作为驱动机构，由于重心位于主动机构21上，所以驱动装置2整体质心向前移动。第一层板221和第二层板222均为空心圆板，第一层板221的直径设置满足从动轮224与球壳1内表面接触。空心圆板的设置能够减轻从动机构22的重量，使驱动装置2的重心更偏向于主动机构21。第二层板222设有外层板2211和内层板2212，内层板2212位于第二层板222中心位置，外层2211板包围内层板2212，外层板2211和内层板2212之间通过加强件2213连接；加强件2213设有四个连接杆，连接杆与连接杆之间等间距排列。球体滚动时，从动机构22中的从动轮224对第二层板222施加有外力，加强件2213的设置保证了从动机构22的强度。第二层板222与电机架213之间设有碳纤维管225，碳纤维管225一端通过上支座2251与第二层板222固定，碳纤维管225另一端通过下支座2252与电机架213固定。从动轮224包括六个万向轮，六个万向轮以相同间距均匀分布于第一层板221上端边缘处。万向轮可以是强度较高材料制成，例如，尼龙材质。第一层板221圆周边缘部设有从动轮安装座2241，从动轮224通过从动轮安装座2241与第一层板221固定。球壳接合处设有密封部11，密封部11包括密封圈和密封胶。球壳接合处先用密封圈进行密封，密封好之后涂抹密封胶再次密封。球壳1外表面和车轮均包覆有防滑层12。防滑层12可以是橡胶12，防滑层12增大球壳外表面与地面接触，和主动轮211与球壳1内表面接触的摩擦力，防止球体外部打滑以及驱动装置在球壳内部的打滑。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形机器人，其特征在于：包括球壳和放置于球壳内部的驱动装置，驱动装置包括提供驱动力的主动机构，和从动机构；主动机构包括主动轮，驱动主动轮的电机，和电机架；从动机构包括第一层板和第二层板，第一层板和第二层板之间设有弹性件，第一层板之上设从动轮，第二层板之下设主动机构；主动轮和从动轮均与球壳接触。

【技术特征摘要】
1.一种球形机器人，其特征在于：包括球壳和放置于球壳内部的驱动装置，驱动装置包括提供驱动力的主动机构，和从动机构；主动机构包括主动轮，驱动主动轮的电机，和电机架；从动机构包括第一层板和第二层板，第一层板和第二层板之间设有弹性件，第一层板之上设从动轮，第二层板之下设主动机构；主动轮和从动轮均与球壳接触。2.如权利要求1所述的一种球形机器人，其特征在于：主动机构和从动机构上下堆叠，球体处于静止状态时，主动机构和从动机构的重心位于经过球心的同一直线上。3.如权利要求2所述的一种球形机器人，其特征在于：主动机构还包括电池，电机齿轮和轮轴齿轮，电池配置于电机架两端，电机两端固定有电机齿轮，每个主动轮均安装有车轮轴，车轮轴与轮轴齿轮固定，电机齿轮与轮轴齿轮啮合传动驱动主动机构行走，主动机构的重量大于从动机构。4.如权利要求1所述的一种球形机器人，其特征在于：第一层板和第二层板均为空心圆板，第一层板的直径设置满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏涛，刘先卫，金永斌，周安达，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33