一种新型被动展开球形机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种新型被动展开球形机器人，包括机架、两个球轮机构以及直线展开机构；球轮机构包括：主动叶片、两个被动叶片、防侧翻块、主动转盘、被动转盘、前进舵机和若干连接件；直线展开机构包括：两个齿条、齿轮、四根导杆、齿条挡板以及横向驱动舵机；前进舵机与主动转盘连接，叶片通过与主、从动转盘连接，实现直接驱动整个三叶变形结构进行展开和整体旋转，齿条通过L形连接件与前进舵机安装板固定连接，使其在进行运动时能够带动前进舵机安装板同步运动完成直线展开动作，该方案兼具圆轮和腿轮的优点，且为单自由度节省空间冗余，从圆形到展开变化只使用球轮和障碍物之间的摩擦力，而不需要额外的执行器。而不需要额外的执行器。而不需要额外的执行器。

【技术实现步骤摘要】
一种新型被动展开球形机器人


[0001]本专利技术涉及球形机器人
，具体涉及一种新型被动展开球形机器人。

技术介绍

[0002]移动机器人的应用越来越广，正在代替人类在不同领域发挥着日益重要的作用.随着人类活动领域的扩大和探索过程的深化，常见的轮式，足式移动机器人在某些特殊的环境中已难以运用。
[0003]近几年来，球形机器人引起了研究人员越来越多的关注.球形机器人有球形或近似球形的外壳，其它机构、器件都封装在球壳内，阻止了外部环境对部件造成损害。当机器人发生碰撞或从高处跌落时，球形的外壳使运动姿态易于调整和恢复，不会发生翻倒情况。
[0004]与传统的轮式、足式移动机器人相比，球形机器人更适用于潮湿、多尘和崎岖的复杂环境。球形机器人以滚动为主要的运动方式，通过内部驱动装置的运动打破球体的静态平衡，运动灵活，可以实现原地转向和全方位行走，可在狭窄空间内作业。
[0005]球形机器人相较于足式、轮式以及履带式机器人具有更加强大的灵活性、稳定性以及冲击性，同时因其外形特点不存在侧翻倾倒情况，它可以通过不同的驱动方式在复杂环境下实现前行、爬坡、越障等高难度操作。
[0006]然而，现有技术中的球形机器人结构复杂，驱动数量多，无法集成在狭小的壳体空间中；此外，现有的球形机器人工作模式单一，无法变形能力，不能穿越极端障碍地形，并且在平稳性、抗颠覆能力和越障能力等方面都存在缺陷。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种新型被动展开球形机器人，克服现有球形机器人结构复杂、驱动数量多、工作模式单一、无法变形能力，不能穿越极端障碍地形等问题。
[0008]为此，本专利技术提出了一种新型被动展开球形机器人，包括机架、直线展开机构以及两个球轮机构；所述直线展开机构水平设置在所述机架上，所述球轮机构位于所述机架左右两侧，并且两个所述球轮机构与所述直线展开机构的两端分别连接，所述球轮机构均包括前进舵机、前进舵机安装板、法兰盘和三叶变形球轮结构；而所述三叶变形球轮结构包括主动转盘、从动转盘、主动叶片和两个从动叶片；所述前进舵机与所述主动转盘之间通过所述法兰盘实现传动。
[0009]其中，所述主动叶片、所述从动叶片中心一端分别与所述主动转盘转动连接，同时所述主动叶片、所述从动叶片分别与所述从动转盘通过直线导槽和销柱配合，使所述主动叶片和所述从动叶片随所述主动转盘转动，完成球形机器人机构的行走动作；此外，所述主动叶片遇到障碍物后能自动展开并带动所述从动叶片展开，增加所述球轮机构的直径，以便跨越障碍物。
[0010]进一步，所述主动叶片中心一端具有连接板一，所述从动叶片中心一端具有连接
板二，并且所述连接板一和所述连接板二夹在所述从动转盘与所述主动转盘之间；其中，所述连接板一和所述连接板二内端面均设有叶片转轴，同时所述主动转盘上设有三个旋转孔，所述叶片转轴与所述旋转孔通过滚动轴承分别转动连接。
[0011]进一步，所述从动转盘上设有一个沿径向延伸的直线导槽一，所述从动转盘的内侧一端还设有两个销柱二，同时所述连接板一外端面设有销柱一，所述连接板二上设有直线导槽二；所述销柱一与所述直线导槽一配合，使所述主动叶片与所述从动转盘连接；所述直线导槽二与所述销柱二配合，使所述从动转盘再与所述从动叶片连接，进而使所述从动叶片随所述主动叶片自动展开而被动展开。
[0012]进一步，所述三叶变形球轮结构还包括防侧翻块，所述防侧翻块、所述主动叶片和两个所述从动叶片均为球面结构，四者组合形成一个半球壳体。
[0013]进一步，所述直线展开机构包括横向展开舵机、横向法兰盘、齿轮和一对齿条，一对所述齿条在所述齿轮上下两侧中心对称分布，并且所述齿条一端与所述前进舵机安装板固定连接，所述横向展开舵机通过横向法兰盘和所述齿轮驱动一对所述齿条直线移动，用于调节两个所述球轮机构之间的间距。
[0014]进一步，所述齿条一端与所述前进舵机安装板固定连接，所述齿条另一端通过导杆与另一个所述前进舵机安装板连接，而所述齿条与所述导杆直线滑动连接。
[0015]进一步，所述齿条和所述齿轮一侧设有齿条挡板，并且所述齿条挡板与所述齿条通过若干对接螺丝连接。
[0016]进一步，所述机架包括主控箱、主控箱盖和横向驱动安装板；所述横向驱动安装板固定安装在所述主控箱与所述主控箱盖构成的箱体内部，而所述横向展开舵机和所述齿轮设置在所述横向驱动安装板上。
[0017]进一步，所述机架后端还连接有尾部机构，所述尾部机构包括尾杆和尾轮，所述尾轮安装在所述尾杆后端并能自转。
[0018]进一步，所述直线展开机构还可以是一对直线气缸、一对电缸或一对直线电机。
[0019]本专利技术提供的新型被动展开球形机器人，具有驱动数量少、能耗小、单自由度节省空间冗余等优点，相对于传统机器人具有更好的平稳性和更简单的结构，通过单电机(舵机)驱动的方式带动机架横向展开，扩大两个驱动轮之间的距离，有利于控制球形机器人的平衡；该方案兼具圆轮和腿轮的优点，且为单自由度节省空间冗余，从圆形到展开变化只使用球轮和障碍物之间的摩擦力，而不需要额外的执行器。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1为本专利技术的被动展开球形机器人未展开时的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的被动展开球形机器人展开时的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术的被动展开球形机器人展开时的俯视图；
[0025]图4为本专利技术的被动展开球形机器人中直线展开结构的示意图；
[0026]图5为本专利技术的被动展开球形机器人中球轮机构的示意图；
[0027]图6为本专利技术的被动展开球形机器人中三叶变形球轮结构的爆炸图一；
[0028]图7为本专利技术的被动展开球形机器人中三叶变形球轮结构的爆炸图二；
[0029]附图标记说明
[0030]1、球轮机构；2、直线展开机构；3、主控箱盖；4、横向驱动安装板；5、尾部机构；6、主动叶片；7、防侧翻块；8、主控箱；9、从动叶片；10、尾杆；11、尾轮；12、三叶变形球轮结构；13、机架；14、法兰盘；15、橡胶垫；16、前进舵机安装板；17、导杆；18、前进舵机；19、齿条；20、齿轮；21、齿条挡板；22、横向法兰盘；23、横向展开舵机；24、主动转盘；25、从动转盘；26、滚动轴承；27、卡簧；61、叶片转轴；62、销柱一；91、直线导槽二；241、旋转孔；251、销柱二；252、直线导槽一。
具体实施方式
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型被动展开球形机器人，其特征在于，包括机架(13)、直线展开机构(2)以及两个球轮机构(1)；所述直线展开机构(2)水平设置在所述机架(13)上，所述球轮机构(1)位于所述机架(13)左右两侧，并且两个所述球轮机构(1)与所述直线展开机构(2)的两端分别连接，所述球轮机构(1)均包括前进舵机(18)、前进舵机安装板(16)、法兰盘(14)和三叶变形球轮结构(12)；而所述三叶变形球轮结构(12)包括主动转盘(24)、从动转盘(25)、主动叶片(6)和两个从动叶片(9)；所述前进舵机(18)与所述主动转盘(24)之间通过所述法兰盘(14)实现传动，其中，所述主动叶片(6)、所述从动叶片(9)中心一端分别与所述主动转盘(24)转动连接，同时所述主动叶片(6)、所述从动叶片(9)分别与所述从动转盘(25)通过直线导槽和销柱配合，使所述主动叶片(6)和所述从动叶片(9)随所述主动转盘(24)转动，完成球形机器人机构的行走动作；此外，所述主动叶片(6)遇到障碍物后能自动展开并带动所述从动叶片(9)展开，增加所述球轮机构(1)的直径，以便跨越障碍物。2.根据权利要求1所述的新型被动展开球形机器人，其特征在于，所述主动叶片(6)中心一端具有连接板一，所述从动叶片(9)中心一端具有连接板二，并且所述连接板一和所述连接板二夹在所述从动转盘(25)与所述主动转盘(24)之间；其中，所述连接板一和所述连接板二内端面均设有叶片转轴(61)，同时所述主动转盘(24)上设有三个旋转孔(241)，所述叶片转轴(61)与所述旋转孔(241)通过滚动轴承(26)分别转动连接。3.根据权利要求2所述的新型被动展开球形机器人，其特征在于，所述从动转盘(25)上设有一个沿径向延伸的直线导槽一(252)，所述从动转盘(25)的内侧一端还设有两个销柱二(251)，同时所述连接板一外端面设有销柱一(62)，所述连接板二上设有直线导槽二(91)；所述销柱一(62)与所述直线导槽一(252)配合，使所述主动叶片(6)与所述从动转盘(25)连接；所述直线导槽二(91)与所述销柱二(251)配合，使所述从动转盘(25)再...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建军，邵派，孙茂琳，房世豪，陈锡夫，曹钰，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：