【技术实现步骤摘要】
本技术涉及球形机器人，由大学生创新创业训练计划项目s202310251138资助，尤其是涉及一种球形机器人的刹车装置。
技术介绍
1、目前存在的技术方案通过算法控制内部驱动的装置，需要先进行动力学建模，通过收集速度信息，输入滤波器算法控制器中，再到内部驱动的pid控制器实现控制，最终实现刹车减速的目的，目前的动力学建模方法难以对球形机器人建立准确的动力学模型，基于不准确的模型提出的控制方法难以保证控制准确性，因此将其应用到实际机器人时，其控制效果难以达到预期，而且对于驱动之间的误差，可能会影响到最后的刹车效果。
2、如中国专利cn115848525a公开了一种球形机器人及球形机器人的控制方法，方法包括，步骤a：主系统上电，初始化球形机器人及所有外设，同步开启陀螺仪外部中断，进入主系统循环；步骤b：主系统的主函数检测是否存在陀螺仪外部中断信息，若未检测到中断信息，打开显示屏，显示数据，主系统发生延时；若检测到中断信息，进入步骤c：步骤c：主函数跳转进入陀螺仪中断函数，清除中断标志位和分频标志位取反；当分频标志位为1时，读取姿态角，执行一次手柄控制运算，并返回主函数；当分频标志位为0时，执行pid运算，返回主函数。本专利技术在结构上利用四点定球原理，提高球形机器人结构稳定性，基于pid控制器设计三个闭环控制器控制球形机器人的运动，实现对球形机器人的稳定控制。
3、现有技术有针对球形机器人不平稳的情况增加外部机构或者内部控制提高稳定性，也有针对刹车制动距离进行一定的改进，但是并没有同时兼顾制动距离和平稳性。p>
技术实现思路
1、本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在现有的刹车装置无法兼具球形机器人的制动距离和平稳性的缺陷而提供一种球形机器人的刹车装置。
2、本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种球形机器人的刹车装置，所述刹车装置对称固定在球形机器人的两侧，所述刹车装置包括机械臂固定架、可调节长度的制动机械臂、距离传感器组和用于使机械臂固定架转动的固定架转动组件，所述制动机械臂固定在机械臂固定架的上端，所述制动机械臂的末端设有制动板，所述距离传感器组固定在机械臂固定架的下端，所述机械臂固定架通过固定架转动组件可转动连接球形机器人。
4、进一步地，所述制动机械臂还包括第一电机、第二电机，第一机械臂和第二机械臂，所述第一电机固定在机械臂固定架上端，所述第一电机的输出轴连接第一机械臂的一端，所述第一机械臂的另一端设置第二电机，所述第二电机的输出轴连接第二机械臂的一端，所述制动板固定在第二机械臂的另一端，所述第一电机与第二电机的旋转中心轴平行设置。
5、进一步地，所述第一机械臂连接第二电机的一端设有限位板，所述限位板与第二电机的旋转中心轴平行设置，所述限位板位于第二机械臂的转动轨迹上。
6、进一步地，所述第二机械臂的转动角度范围为0度至180度。
7、进一步地，所述制动板的上端垂直固定在第二机械臂的一端，所述制动板的下表面设有波浪结构的摩擦层。
8、进一步地，所述第一电机和第二电机均为伺服电机。
9、进一步地，所述固定架转动组件包括第三电机和安装基座，所述第三电机固定在机械臂固定架上，所述安装基座固定在球形机器人上，所述第三电机的输出轴连接安装基座，所述第三电机的旋转中心轴水平设置。
10、进一步地，所述机械臂固定架包括梯形结构的传感器安装台，所述距离传感器组包括第一距离传感器、第二距离传感器和第三距离传感器，所述传感器安装台的下底端固定在机械臂固定架的下端，所述第一距离传感器和第二距离传感器对称固定在传感器安装台的两腰端面上，所述第三距离传感器固定在传感器固定台的上底端。
11、进一步地，所述传感器安装台包括第一子板和第二子板，所述第一子板固定在机械臂固定架上，所述第二子板滑动连接第一子板，所述第一距离传感器和第二距离传感器固定在第一子板上，所述第三距离传感器固定在第二子板上。
12、进一步地，所述梯形结构的传感器安装台的两腰部的倾角范围均为40度至50度。
13、与现有技术相比，本技术具有以下优点：
14、(1)本方案通过刹车装置进行刹车动作，当球形机器人移动至指定位置后，固定架转动组件带动机械臂固定架转动，调整制动机械臂的空间姿态，通过距离传感器组检测机械臂固定架的下端与地面的距离，使制动机械臂末端的制动板朝向下方，机械臂固定架完成姿态调整后，制动机械臂伸长，使制动板接触地面，完成球形机器人的制动动作。通过机器人两侧的制动板与地面接触，能够增大与地面的接触，增大机器人与地面之间的支撑与摩擦，使机器人更平稳的刹车。
15、(2)本装置在制动过程中，调节制动机械臂的长度，从而实现对制动距离的调节，可以针对不同的地形调节制动机械臂的制动距离，适用范围更广；同时制动装置对称设置在球形机器人的两侧，增强了球形机器人的稳定性，球形机器人不会因为中心不稳定导致姿态发生改变。
16、(3)本方案中可调节长度的制动机械臂采用伺服电机来驱动第一机械臂和第二机械臂进行转动，调节制动机械臂的长度，进而实现对制动装置的制动距离的调节，通过伺服电机能够对机械臂的转动角度进行精确的控制和锁死，提高了球形机器人制动位置的精确度，且通过转动结构调节制动机械臂长度的方式，相比于通过平行移动调节机械臂长度的结构，机械臂的整体机构更加简单轻便，有效降低了故障频率，同时驱动制动机械臂的功率不高，机械臂外形无棱角，有效预防伤人，装置安全性更高。
17、(4)本方案中在机械臂固定架的下端设置了梯形结构的传感器安装台，并将多个传感器分别固定在传感器安装台的上底和腰位置，使传感器能够进行弧形范围的检测，能够在存在坑洞的地面进行使用，保证制动机械臂能够安全准确的接触地面进行制动，扩大装置的适用范围。
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1.一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述刹车装置对称固定在球形机器人的两侧，所述刹车装置包括机械臂固定架(1)、可调节长度的制动机械臂(2)、距离传感器组(3)和用于使机械臂固定架(1)转动的固定架转动组件(4)，所述制动机械臂(2)固定在机械臂固定架(1)的上端，所述制动机械臂(2)的末端设有制动板(21)，所述距离传感器组(3)固定在机械臂固定架(1)的下端，所述机械臂固定架(1)通过固定架转动组件(4)可转动连接球形机器人。
2.根据权利要求1所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述制动机械臂(2)还包括第一电机(22)、第二电机(23)，第一机械臂(24)和第二机械臂(25)，所述第一电机(22)固定在机械臂固定架(1)上端，所述第一电机(22)的输出轴连接第一机械臂(24)的一端，所述第一机械臂(24)的另一端设置第二电机(23)，所述第二电机(23)的输出轴连接第二机械臂(25)的一端，所述制动板(21)固定在第二机械臂(25)的另一端，所述第一电机(22)与第二电机(23)的旋转中心轴平行设置。
3.根据权利要求2所述的一种球形
4.根据权利要求3所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述第二机械臂(25)的转动角度范围为0度至180度。
5.根据权利要求2所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述制动板(21)的上端垂直固定在第二机械臂(25)的一端，所述制动板(21)的下表面设有波浪结构的摩擦层。
6.根据权利要求2所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述第一电机(22)和第二电机(23)均为伺服电机。
7.根据权利要求1所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述固定架转动组件(4)包括第三电机(41)和安装基座(42)，所述第三电机(41)固定在机械臂固定架(1)上，所述安装基座(42)固定在球形机器人上，所述第三电机(41)的输出轴连接安装基座(42)，所述第三电机(41)的旋转中心轴水平设置。
8.根据权利要求1所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述机械臂固定架(1)包括梯形结构的传感器安装台(11)，所述距离传感器组(3)包括第一距离传感器(31)、第二距离传感器(32)和第三距离传感器(33)，所述传感器安装台(11)的下底端固定在机械臂固定架(1)的下端，所述第一距离传感器(31)和第二距离传感器(32)对称固定在传感器安装台(11)的两腰端面上，所述第三距离传感器(33)固定在传感器安装台(11)的上底端。
9.根据权利要求8所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述传感器安装台(11)包括第一子板(12)和第二子板(13)，所述第一子板(12)固定在机械臂固定架(1)上，所述第二子板(13)滑动连接第一子板(12)，所述第一距离传感器(31)和第二距离传感器(32)固定在第一子板(12)上，所述第三距离传感器(33)固定在第二子板(13)上。
10.根据权利要求8所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述梯形结构的传感器安装台(11)的两腰部的倾角范围均为40度至50度。
...【技术特征摘要】
1.一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述刹车装置对称固定在球形机器人的两侧，所述刹车装置包括机械臂固定架(1)、可调节长度的制动机械臂(2)、距离传感器组(3)和用于使机械臂固定架(1)转动的固定架转动组件(4)，所述制动机械臂(2)固定在机械臂固定架(1)的上端，所述制动机械臂(2)的末端设有制动板(21)，所述距离传感器组(3)固定在机械臂固定架(1)的下端，所述机械臂固定架(1)通过固定架转动组件(4)可转动连接球形机器人。
2.根据权利要求1所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述制动机械臂(2)还包括第一电机(22)、第二电机(23)，第一机械臂(24)和第二机械臂(25)，所述第一电机(22)固定在机械臂固定架(1)上端，所述第一电机(22)的输出轴连接第一机械臂(24)的一端，所述第一机械臂(24)的另一端设置第二电机(23)，所述第二电机(23)的输出轴连接第二机械臂(25)的一端，所述制动板(21)固定在第二机械臂(25)的另一端，所述第一电机(22)与第二电机(23)的旋转中心轴平行设置。
3.根据权利要求2所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述第一机械臂(24)连接第二电机(23)的一端设有限位板(26)，所述限位板(26)与第二电机(23)的旋转中心轴平行设置，所述限位板(26)位于第二机械臂(25)的转动轨迹上。
4.根据权利要求3所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述第二机械臂(25)的转动角度范围为0度至180度。
5.根据权利要求2所述的一种球形机器人的刹车装置，其特征在于，所述制动板(21)的上端垂直固定在第二机械臂(25)的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，邱勋林，朱武军，王博翰，黄文超，施晨炜，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：新型
国别省市：
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