一种具有防滑滚动带的滚动机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种具有防滑滚动带的滚动机器人，解决现有的滚动机器人行进和转弯过程中的打滑、晃动现象对滚动机器人的稳定性造成影响的问题。本装置包括可滚动的壳体，其特征在于：壳体内部左右两侧壁之间设有主轴，壳体外壁中部为环绕主轴设置的可在地面上滚动的滚动带，所述滚动带表面均匀设置有防滑垫，所述防滑垫沿壳体左右方向设置多组，每组防滑垫均环绕主轴均匀设置多个防滑垫。防滑垫的间距、厚度根据滚动机器人自身参数进行设计，以保持稳定支撑。本发明专利技术根据滚动机器人的设定的转弯半径和自重等参数对滚动机器人滚动带表面的防滑垫的形状、厚度进行了针对性设计，在不影响滚动机器人正常行进的前提下，提高了滚动机器人防滑稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有防滑滚动带的滚动机器人
本专利技术属于机器人领域，涉及一种以自身壳体滚动的滚动机器人，特别涉及一种具有防滑滚动带的滚动机器人。
技术介绍
机器人是一种通过手动或者自动控制，模拟人类完成各种指令的一种智能化装置。机器人可以代替人体进行各种复杂精细的操作，也可以代替人类进入复杂、危险的环境进行探索作业，保证人员安全。现有的机器人有固定设置、在一定区域范围内进行操作的固定式机器人，也有可移动的，通过机械腿、履带、滚轮等结构实现机器人的行走移动。移动式机器人可以代替人类进入一些复杂、危险的场景，如有毒害气体的空间、火场等，采集信号，指导救援。滚动机器人是一种依靠转动体进行转动运动的移动式机器人，用来进行滚转运动的主转动体可以是任何适合滚动的形状，比如球体、椭球体、圆环型、圆柱型、车轮型、鼓型、其它类似形状或它们的组合。上述滚动机器人本身是个不太稳定的系统，容易在运动过程中发生滑动、侧滑、晃动或类似情况，从而使得整个滚动机器人的运动稳定性有所降低。在滚动转动体进行前进、转弯等运动的时候，滚动机器人产生了运动趋势，此时转动体与接触面产生摩擦力以支持滚动机器人的运动，若此时摩擦力的大小不足则容易出现滑动、侧滑等现象。此外，在滚动转动体正常的前进或者转弯等运动的过程中，由于滚动转动体本身的不稳定的系统特性以及外界环境等的影响，滚动机器人的质心容易发生微量的偏移，从而使滚动机器人发生晃动等现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的滚动机器人行进和转弯过程中的打滑、晃动现象对滚动机器人的稳定性造成影响的问题，提供一种具有防滑滚动带的滚动机器人，在提高滚动机器人行进稳定性的同时，减少了滚动机器人防滑措施带来的动能损耗。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有防滑滚动带的滚动机器人，包括可滚动的壳体，其特征在于：壳体内部左右两侧壁之间设有主轴，壳体外壁中部为环绕主轴设置的可在地面上滚动的滚动带，所述滚动带表面均匀设置有防滑垫，所述防滑垫沿壳体左右方向设置多组，每组防滑垫均环绕主轴均匀设置多个防滑垫。壳体滚动带为光洁球面时容易打滑，按组设置防滑垫，滚动机器人前行和转弯状态下，保证；两组防滑垫同时接触地面，对壳体形成稳定支撑，防止打滑。作为优选，所述主轴中心设有驱动装置，驱动装置上设有水平设置并与主轴相互垂直的副轴，副轴两端悬空，且副轴两端的下方固定吊设有摆动块。作为优选，所述驱动装置包括多个直流电机，各直流电机分别通过传动带连接主轴或者副轴，所述直流电机连接设置在壳体内的行进电源模块。作为优选，所述滚动带为球面的一部分，所述防滑垫顶端为圆顶，滚动带表面相邻两组防滑垫间距a由下述方程一计算得到：其中，R为壳体滚动带的半径，壳体由摆动块侧向摆动实现转弯，摆动块具有多档侧摆档位对应多种转弯半径，α为壳体设定的相邻档的侧摆档位之间侧向摆动角度的改变值。滚动机器人前行状态下，防滑垫可以在坎坷不平的地面上防滑，而一般情况下，滚动机器人在转弯过程中相比前行状态更容易打滑。滚动机器人设计时，需要对其行动能力进行规划，转弯半径根据摆动块随副轴侧摆的角度变化，侧摆角度越大，则壳体倾斜角度越大，转弯半径越小，则越容易打滑。规划时，设计摆动块侧向摆动的多个角度值，根据侧摆角度从小到大分别定为一档转弯、二档转弯……。从前行切换到一档转弯时，确保壳体的支撑在两组防滑垫之间切换，相邻组防滑垫的间距应与转弯档位切换过程中，防滑带与地面接触点的侧向位移变化量一致。作为优选，所述防滑垫为圆球形或椭球型的一部分，防滑垫与壳体相接的底部截面为圆形底面，圆形底面的半径r0＝0.15a～0.3a，防滑垫被壳体完全弹性压缩后的压缩厚度d由下述方程二计算得到：d＝R(1-cosα)。作为优选，所述防滑垫完全张开的舒展厚度D由下述方程三计算得到：其中，E为防滑垫的材料弹性模量，m为滚动机器人总重量，g为重力加速度。滚动机器人转弯时，滚动机器人在相邻的两组防滑垫间切换。所以防滑垫的厚度问题就变成了摆动块按照一档转弯半径侧摆能够跨过多厚的障碍物的越障问题，在满足越障能力的前提下，防滑垫的厚度越大，能提供越为稳定的支撑。为保证防滑垫的防滑作用，防滑垫一般选用橡胶等弹性材料。而滚动机器人在相邻的两组防滑垫间切换过程中，防滑垫会由于滚动机器人的重量而被压缩，在转过一个角度后防滑垫会重新伸展，因此压缩-伸展的过程中，必须保证防滑垫在弹性变形范围内，防止防滑垫被过渡压缩无法回弹。因此，防滑垫的材料和尺寸必须保证防滑垫在弹性变形范围内被压缩。作为优选，同一组的相邻防滑垫间距为a。作为优选，所述滚动带的中线位置不设置防滑垫、中线两侧对称设置多组防滑垫。滚动机器人正向前行的状态时，滚动带的中线两侧两组防滑垫接触地面形成支撑，滚动机器人一档左转弯时，滚动带中线左侧的第一、二组防滑垫接触地面；右转弯时，滚动带中线右侧的第一、二组防滑垫接触地面。作为优选，所述壳体为球体，壳体的左右两侧壁为与滚动带侧边相接的透明窗口。本专利技术根据滚动机器人的设定的转弯半径和自重等参数对滚动机器人滚动带表面的防滑垫的形状、厚度进行了针对性设计，在不影响滚动机器人正常行进的前提下，提高了滚动机器人防滑稳定性。附图说明图1是本专利技术的球形壳体结构示意图。图2是本专利技术的防滑垫结构示意图。图3是本专利技术的球形壳体内部静止状态侧视结构示意图。图4是本专利技术的球形壳体内部前行状态侧视结构示意图。图5是本专利技术的球形壳体内部静止状态正视结构示意图。图6是本专利技术的球形壳体内部转弯状态正视结构示意图。图7是本专利技术的防滑垫在棱边数增多过程中滚动摩擦变化示意图。图8是本专利技术的壳体一档转弯状态示意图。图9是本专利技术转弯过程中越过防滑垫的模型示意图。图中：1、壳体，2、主轴，3、副轴，4、摆动块，5、驱动装置，6、滚动带，7、透明窗口，8、防滑垫。具体实施方式下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术进一步说明。实施例：一种具有防滑滚动带的滚动机器人，如图1、3-5所示。本装置包括壳体1，壳体为球形，壳体左右侧壁之间架设水平设置的主轴2，壳体1外壁中部为环绕主轴设置的可在地面上滚动的滚动带6，壳体的左右两侧壁为与滚动带侧边相接的透明窗口7。滚动带6表面均匀设置有防滑垫8，所述防滑垫沿壳体左右方向设置多组，每组防滑垫均环绕主轴呈环形分布，每组防滑垫等间距均匀设置多个防滑垫。滚动带6的中线位置不设置防滑垫、中线两侧对称设置多组防滑垫。壳体内部结构如图3-6所示，主轴2中心设有水平设置并与主轴相互垂直的副轴3，副轴两端悬空，副轴既可随主轴转动而绕主轴的轴线转动，也可以自身的轴线转动。副轴两端的下方吊设有摆动块4，摆动块4与副轴的两端固定连接，不可相对转动。所述主轴和副轴的交叉处设置有驱动主轴和副轴转动的驱动装置5。驱动装置5包括两个直流电机，两个直流电机分别通过传动带连接主轴和副轴，控制所述电机连接设置在壳体内的电源模块。直流电机也可以设置为四个，其中两个直流电机与主轴2传动，分别控制主轴正反转，从而控制滚动机器人前进和后退，另外两个直流电机与副轴3传动，分别控制副轴正反转，从而控制滚动机器人的左右转弯。本方案依赖于质心的改变来产生滚动机器人行进的扭矩，质心的变化通过摆动块来控制，取决于摆动块的重量和质心位置。因此摆动块的重量越大扭矩越高、摆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有防滑滚动带的滚动机器人，包括可滚动的壳体，其特征在于：壳体内部左右两侧壁之间设有主轴，壳体外壁中部为环绕主轴设置的可在地面上滚动的滚动带，所述滚动带表面均匀设置有防滑垫，所述防滑垫沿壳体左右方向设置多组，每组防滑垫均环绕主轴均匀设置多个防滑垫。

【技术特征摘要】
1.一种具有防滑滚动带的滚动机器人，包括可滚动的壳体，其特征在于：壳体内部左右两侧壁之间设有主轴，壳体外壁中部为环绕主轴设置的可在地面上滚动的滚动带，所述滚动带表面均匀设置有防滑垫，所述防滑垫沿壳体左右方向设置多组，每组防滑垫均环绕主轴均匀设置多个防滑垫。2.根据权利要求1所述的一种具有防滑滚动带的滚动机器人，其特征在于：所述主轴中心设有驱动装置，驱动装置上设有水平设置并与主轴相互垂直的副轴，副轴两端悬空，且副轴两端的下方固定吊设有摆动块。3.根据权利要求2所述的一种具有防滑滚动带的滚动机器人，其特征在于：所述驱动装置包括多个直流电机，各直流电机分别通过传动带连接主轴或者副轴，所述直流电机连接设置在壳体内的行进电源模块。4.根据权利要求1或2或3所述的一种具有防滑滚动带的滚动机器人，其特征在于：所述滚动带为球面的一部分，所述防滑垫顶端为圆顶，滚动带表面相邻两组防滑垫间距a由下述方程一计算得到：其中，R为壳体滚动带的半径，壳体由摆动块侧向摆动实现转弯，摆动块具有多档侧摆档位对应多种转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光，王酉，刁均威，
申请(专利权)人：逻腾杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33