一种球形机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种球形机器人，属于机器人技术领域。它解决了现有的球形机器人防护能力差、通过性差的问题。本球形机器人，包括球壳，球壳内固连有一根沿球壳的径向水平延伸的支撑轴，支撑轴上套设有连接座，连接座上设有用于驱动支撑轴绕自身中轴线转动的驱动组件以及用于调节重心位置的调节组件，由连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心位于支撑轴中轴线的正下方。本发明专利技术具有结构简单可靠、可利用重心偏移与角动量守恒原理驱动球壳按预定轨迹灵活运动、通过性好、防护能力强等优点。

【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
，涉及一种球形机器人。
技术介绍
当前，用于在管道内或复杂地形进行摄像与检测的全自动机器人的应用越来越广泛，其可执行一些对人体有危险、甚至人工无法完成的任务，如在狭小空间、污染环境、危险环境中执行任务，还具备比人力成本低、耐用度高、无疲倦感等优点。现有的该类机器人大多为四足机器人或履带式机器人，体积庞大，不利于携带，而且转向能力差，适应复杂狭小环境的能力弱。为此，中国专利公开了一种新型全对称球形机器人[申请公布号为CN103895726A]，包括外部刚性球壳、两个支承圆盘、两个伺服电机、两个直线电机和两个配重摆臂，外部刚性球壳两端开口，通过紧定螺钉与两个支承圆盘固定连接；两个伺服电机和两个直线电机通过两个支承圆盘对称安装在球壳最大直径方向上；两个配重摆臂分别与直线电机输出轴固定相连，通过两个直线电机改变两个配重摆臂位置；两个直线电机分别与两个伺服电机配合连接，通过两个伺服电机驱动两个直线电机转动，同时驱动配重摆臂转动，实现机器人直线运动。上述的球形机器人存在以下问题：具有多个电机，制造成本高；伺服电机位于刚性球壳的外部，不能保护伺服电机，极易造成伺服电机的损坏；伺服电机和支承圆盘位于刚性球壳外，增大了机器人在左右方向上的横向尺寸，不利于在狭小空间内完成任务，适用范围小。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种防护能力强、通过性好的球形机器人。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种球形机器人，包括球壳，所述的球壳内固连有一根沿球壳的径向水平延伸的支撑轴，所述的支撑轴上套设有连接座，所述的连接座上设有用于驱动支撑轴绕自身中轴线转动的驱动组件以及用于调节重心位置的调节组件，由所述连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心位于支撑轴中轴线的正下方。球壳的球心位于支撑轴的中轴线上，由支撑轴和球壳构成的整体的重心与球壳的球心重合。在连接座上设有用于提供电能的电池，由电池、连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心始终位于支撑轴中轴线的正下方。驱动组件驱动支撑轴在连接座内绕自身的中轴线转动，从而带动与之固连的球壳滚动。当球形机器人直线运动时，由电池、连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心位于球壳球心的正下方；当需要转向时，调节组件改变由电池、连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心位置，使该整体的重心向左或向右偏移，从而使球壳绕着前后延伸的横向中心线向左或向右偏转，从而实现转向。在上述的球形机器人中，所述的驱动组件包括固定在连接座上的第一电机、设于第一电机转轴上的主动轮和同轴固连在支撑轴上的从动轮，所述的主动轮与从动轮传动连接。第一电机工作时，带动主动轮绕第一电机转轴的中轴线转动，由于主动轮与从动轮传动连接，主动轮带动从动轮绕支撑轴的中轴线转动，进而带动支撑轴同步转动，从而实现球体的滚动。在上述的球形机器人中，所述的连接座包括套设在支撑轴上的第一连接板、套设在支撑轴上的与第一连接板相对设置的第二连接板以及固定在第一连接板与第二连接板下端的支撑底板，所述的第一电机固定在支撑底板上。为了使支撑轴在连接座内转动灵活，在第一连接板与支撑轴之间设置套设在支撑轴上的第一轴承，在第二连接板与支撑轴之间设置套设在支撑轴上的第二轴承。由于电池、驱动组件和调节组件均设置在连接座上，为了使支撑轴受力平衡，第一连接板与第二连接板沿球壳的纵向中心线对称设置，即球壳的球心至第一连接板的距离等与球心至第二连接板的距离。在上述的球形机器人中，所述的第一电机固定在支撑底板的底部，所述的支撑底板上设有位于从动轮正下方的穿出孔，所述的主动轮位于穿出孔的正下方，所述的主动轮通过传动带与从动轮传动连接。穿出孔为传动带提供让位空间，第一电机转轴的中轴线与支撑轴的中轴线平行且位于支撑轴中轴线的正下方，从动轮位于支撑轴的中部，从动轮的重心与球壳的球心重合。将第一电机设置在支撑底板的底部，进一步降低由电池、连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心位置，当支撑轴转动时不会带动连接座摆动，从而提高机器人的稳定性。在上述的球形机器人中，所述的调节组件包括固定在连接座上的第二电机和设于第二电机转轴上的配重体，所述第二电机的转轴沿前后方向水平设置，所述第二电机转轴的中轴线在水平面上的投影与球壳的前后延伸的横向中心线在水平面上的投影重合。当球形机器人直线运动时，配重体的重心在水平面上的投影位于第二电机的转轴中轴线在水平面的投影线上。当球形机器人需要向左或向右转向时，第二电机带动配重体摆动，使配重体的重心在水平面上的投影运动至第二电机的转轴中轴线在水平面的投影线的左侧或右侧，使由电池、连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心向左或向右偏移，从而使球壳绕着前后延伸的横向中心线向左或向右偏转，从而实现转向。在上述的球形机器人中，所述的连接座还包括固定在第一连接板与第二连接板上端的支撑顶板，所述的调节组件设于支撑顶板上。在上述的球形机器人中，所述球壳的外部具有若干个沿球壳的左右延伸的横向中心线均匀分布防滑凸条。设置的防滑凸条可提高球壳的附着力，防止球壳打滑，同时提高了球壳的通行能力。在上述的球形机器人中，所述球壳的左侧设有第三电机，所述第三电机的转轴与支撑轴同轴，所述第三电机的转轴上设有摄像头/传感器；所述球壳的右侧设有第四电机，所述第四电机的转轴与支撑轴同轴，所述第四电机的转轴上设有光源/传感器；所述第三电机与第四电机沿球壳的纵向中心线对称设置。通过第三电机转轴的转动可控制摄像头/传感器的角度，通过第四电机转轴的转动可控制光源/传感器的角度，满足不同的探测与照明需求，应用范围广。在上述的球形机器人中，所述球壳的左侧内部设有与支撑轴同轴设置的第一安装筒，所述支撑轴的左端与第一安装筒同轴固连，所述的第三电机设于第一安装筒内；所述球壳的内部右侧设有与支撑轴同轴设置的第二安装筒，所述支撑轴的右端与第二安装筒同轴固连，所述的第四电机设于第二安装筒内。第一安装筒与球壳密封固连，支撑轴的左端与第一安装筒密封固连，第二安装筒与球壳密封固连，支撑轴的右端与第二安装筒密封固连，可防止水进入到球壳内，防水性好。在上述的球形机器人中，所述的第三电机与第一安装筒之间设有与支撑轴同轴设置的第三轴承，所述第三电机的重心低于第三电机转轴的中轴线；所述的第四电机与第二安装筒之间设有与支撑轴同轴设置的第四轴承，所述第四电机的重心低于第四电机转轴的中轴线。由于第三电机的重心低于第三电机转轴的中轴线，使第三电机始终保持同一状态而不会跟随球壳的滚动一起转动。同理，第四电机始终保持在同一状态而不会跟随球壳的滚动一起转动。或者第三电机和第四电机均采用带陀螺仪电机，也能使其保持在同一状态而不会跟随球壳的滚动一起转动。球壳分别左半壳和右半壳，便于对内部组件进行安装。与现有技术相比，本球形机器人就有以下优点：结构简单可靠，可利用重心偏移与角动量守恒原理驱动球壳按预定轨迹灵活运动，通过性好；主要部件位于球壳的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形机器人，包括球壳(1)，其特征在于，所述的球壳(1)内固连有一根沿球壳(1)的径向水平延伸的支撑轴(2)，所述的支撑轴(2)上套设有连接座，所述的连接座上设有用于驱动支撑轴(2)绕自身中轴线转动的驱动组件以及用于调节重心位置的调节组件，由所述连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心位于支撑轴(2)中轴线的正下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种球形机器人，包括球壳(1)，其特征在于，所述的球壳(1)内固连有一根沿球壳(1)的径向水平延伸的支撑轴(2)，所述的支撑轴(2)上套设有连接座，所述的连接座上设有用于驱动支撑轴(2)绕自身中轴线转动的驱动组件以及用于调节重心位置的调节组件，由所述连接座、驱动组件和调节组件构成的整体的重心位于支撑轴(2)中轴线的正下方。


2.根据权利要求1所述的球形机器人，其特征在于，所述的驱动组件包括固定在连接座上的第一电机(3)、设于第一电机(3)转轴上的主动轮(4)和同轴固连在支撑轴(2)上的从动轮(5)，所述的主动轮(4)与从动轮(5)传动连接。


3.根据权利要求2所述的球形机器人，其特征在于，所述的连接座包括套设在支撑轴(2)上的第一连接板(61)、套设在支撑轴(2)上的与第一连接板(61)相对设置的第二连接板(62)以及固定在第一连接板(61)与第二连接板(62)下端的支撑底板(63)，所述的第一电机(3)固定在支撑底板(63)上。


4.根据权利要求3所述的球形机器人，其特征在于，所述的第一电机(3)固定在支撑底板(63)的底部，所述的支撑底板(63)上设有位于从动轮(5)正下方的穿出孔，所述的主动轮(4)位于穿出孔的正下方，所述的主动轮(4)通过传动带(7)与从动轮(5)传动连接。


5.根据权利要求3所述的球形机器人，其特征在于，所述的连接座还包括固定在第一连接板(61)与第二连接板(62)上端的支撑顶板(64)，所述的调节组件设于支撑顶板(64)上。


6.根据权利要求1或5所述的球形机器人，其特征在于，所述的调节组件包括固定在连接座上的第二电机(8)和设于第二电机(8)转轴上的配重体(9)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰毅，柳维强，
申请(专利权)人：行星算力深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44