一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對(duì)機(jī)器人應(yīng)用的不斷深化，需要機(jī)器人在一些惡劣、復(fù)雜的環(huán)境下執(zhí)行特定任務(wù)。這就需要機(jī)器人具有更好的機(jī)械運(yùn)動(dòng)性能和適應(yīng)任務(wù)環(huán)境的密閉性能，因此，探索一種新型驅(qū)動(dòng)原理的移動(dòng)式球形機(jī)器人就成為新技術(shù)追求的一個(gè)重要目標(biāo)。
[0003]現(xiàn)有某些球形機(jī)器人由于產(chǎn)生行走和轉(zhuǎn)向的偏心力矩主要由不同的質(zhì)量塊產(chǎn)生，不能產(chǎn)生既有質(zhì)量下的最大的偏心力矩，局限了球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能。
[0004]而其它一些球形機(jī)器人由于其行走驅(qū)動(dòng)位于球心高度的直徑基座上，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)位于半圓環(huán)軌上的質(zhì)量小車(chē)中，行走驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)的質(zhì)心分離，該機(jī)構(gòu)不能最大化既有質(zhì)量的偏心驅(qū)動(dòng)力矩，在一定程度上限制了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了能夠最大化既有質(zhì)量的偏心力矩，提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包含球殼、弧軌、機(jī)架和全向輪；所述弧軌設(shè)在所述球殼內(nèi)，所述弧軌兩端共軸穿過(guò)并支撐在球殼的直徑上；所述機(jī)架設(shè)在所述球殼內(nèi)，所述機(jī)架的上部由軌輪和導(dǎo)輪支撐在所述弧軌上；所述全向輪安裝在所述機(jī)架的底部。
[0006]進(jìn)一步地，所述機(jī)架內(nèi)還包含有多個(gè)軌輪、多個(gè)導(dǎo)輪、轉(zhuǎn)向電機(jī)、行走電機(jī)和彈簧；所述軌輪沿弧軌外側(cè)周向布置在所述機(jī)架內(nèi)；所述導(dǎo)輪布置在所述弧軌前、后兩側(cè)的所述機(jī)架內(nèi)；所述轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)輪；所述彈簧位于所述機(jī)架的槽內(nèi)，所述彈簧支撐所述軌輪；所述行走電機(jī)位于所述機(jī)架內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述全向輪。
[0007]進(jìn)一步地，所述機(jī)架上還設(shè)有驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)操作系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)為可編程控制器；所述無(wú)線(xiàn)操作系統(tǒng)為藍(lán)牙模塊。
[0008]進(jìn)一步地，所述弧軌采用斷面為槽型、方型或工字型的軌道制成，便于支撐所述導(dǎo)輪和靠摩擦力工作的所述軌輪。
[0009]進(jìn)一步地，所述弧軌制成齒軌；所述驅(qū)動(dòng)軌輪采用齒輪；所述內(nèi)齒軌上還設(shè)有掛輪；所述掛輪與所述齒輪連接，保持齒軌與齒輪的嚙合。
[0010]進(jìn)一步地，所述齒軌分為內(nèi)齒軌或外齒軌。
[0011]進(jìn)一步地，所述軌輪布置兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0012]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)輪布置兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0013]由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下益處:
[0014]1、利用全向輪在兩個(gè)正交方向可同時(shí)滾動(dòng)的特性，來(lái)驅(qū)動(dòng)球內(nèi)單偏心質(zhì)量實(shí)現(xiàn)全向運(yùn)動(dòng)的球形機(jī)器人。機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)潔，控制全向運(yùn)動(dòng)的策略直觀(guān)，容易工程化實(shí)現(xiàn)；
[0015]2、將行走電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)和控制系統(tǒng)等都集成在機(jī)架上，為球形機(jī)器人的系統(tǒng)集成帶來(lái)方便；
[0016]3、可動(dòng)件質(zhì)量遠(yuǎn)離球心，即承載機(jī)架貼于球殼內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)，為球形機(jī)器人同時(shí)提供了最大化的偏心驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)向力矩，進(jìn)而最大化地增強(qiáng)球形機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性和動(dòng)力效率;
[0017]4、由于機(jī)架位于弧軌下方，理論上球殼內(nèi)的機(jī)架上方將可以提供最大化的載物空間和能力；
[0018]5、本發(fā)明的機(jī)構(gòu)位于球心和弧軌的下方，可以較好地識(shí)別自身位姿，為實(shí)現(xiàn)智能控制提供了便利；
[0019]6、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要高精度的零部件，從而可降低工程化成本。
[0020]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人的直線(xiàn)行走運(yùn)動(dòng)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向行走運(yùn)動(dòng)示意圖。
[0025]圖中各標(biāo)記如下:I球殼，2弧軌，3機(jī)架，4軌輪，5轉(zhuǎn)向電機(jī)，6全向輪，7行走電機(jī)，8彈簧，9導(dǎo)輪。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0027]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱(chēng)元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線(xiàn)連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0028]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0029]為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，且各個(gè)實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0030]實(shí)施例一
[0031]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)了一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，如圖1至圖3所示，包括球殼1、弧軌2、機(jī)架3、軌輪4、全向輪6和導(dǎo)輪9 ;弧軌2設(shè)在球殼I內(nèi)，弧軌2兩端共軸穿過(guò)并支撐在球殼I的直徑上；機(jī)架3設(shè)在球殼I內(nèi)，機(jī)架3的上部由軌輪4和導(dǎo)輪9支撐在弧軌2上；全向輪6安裝在機(jī)架3的底部。
[0032]實(shí)施例二
[0033]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)了一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，如圖1至圖3所示，包括球殼1、弧軌2、機(jī)架3、軌輪4、全向輪6和導(dǎo)輪9 ;弧軌2設(shè)在球殼I內(nèi)，弧軌2兩端共軸穿過(guò)并支撐在球殼I的直徑上；機(jī)架3設(shè)在球殼I內(nèi)，機(jī)架3的上部由軌輪4和導(dǎo)輪9支撐在弧軌2上；全向輪6安裝在機(jī)架3的底部。機(jī)架3內(nèi)還包含有兩個(gè)軌輪4、兩個(gè)導(dǎo)輪9、轉(zhuǎn)向電機(jī)5、行走電機(jī)7和彈簧8 ;軌輪4沿弧軌2外側(cè)周向布置在機(jī)架3內(nèi)；導(dǎo)輪9布置在弧軌2前、后兩側(cè)的機(jī)架3內(nèi)；轉(zhuǎn)向電機(jī)5設(shè)在機(jī)架3上驅(qū)動(dòng)軌輪4 ;彈簧8位于機(jī)架3的槽內(nèi)，彈簧8支撐軌輪4 ;彈簧8提供軌輪4對(duì)弧軌2的壓力，同時(shí)使全向輪6和軌輪4適應(yīng)球殼I與弧軌2間的間隙差異；行走電機(jī)7設(shè)在機(jī)架3上驅(qū)動(dòng)全向輪6。除弧軌2外，所有球內(nèi)質(zhì)量都位于機(jī)架3上，機(jī)架3等重心遠(yuǎn)離球心，可產(chǎn)生最大的偏心驅(qū)動(dòng)行走力矩；軌輪4由轉(zhuǎn)向電機(jī)5提供其沿弧軌2滾動(dòng)的動(dòng)力，同時(shí)拖動(dòng)機(jī)架3和全向輪6等沿弧軌2周向的運(yùn)動(dòng)，從而得到球形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，因機(jī)架3等重心遠(yuǎn)離球心而產(chǎn)生最大的偏心驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向力矩。
[0034]實(shí)施例三
[0035]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)了一種全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，如圖1至圖3所示，包括球殼1、弧軌2、機(jī)架3、軌輪4、全向輪6和導(dǎo)輪9 ;弧軌2設(shè)在球殼I內(nèi)，弧軌2兩端共軸穿過(guò)并支撐在球殼I的直徑上；機(jī)架3設(shè)在球殼I內(nèi)，機(jī)架3的上部由軌輪4和導(dǎo)輪9支撐在弧軌2上；全向輪6安裝在機(jī)架3的底部。機(jī)架3內(nèi)還包含有兩個(gè)軌輪4、兩個(gè)導(dǎo)輪9、轉(zhuǎn)向電機(jī)5、行走電機(jī)7和彈簧8 ;軌輪4沿弧軌2外側(cè)周向布置在機(jī)架3內(nèi)；導(dǎo)輪9布置在弧軌2前、后兩側(cè)的機(jī)架3內(nèi)；轉(zhuǎn)向電機(jī)5設(shè)在機(jī)架3上驅(qū)動(dòng)軌輪4 ;彈簧8位于機(jī)架3的槽內(nèi)，彈簧8支撐軌輪4 ;彈簧8提供軌輪4對(duì)弧軌2的壓力，同時(shí)使全向輪6和軌輪4適應(yīng)球殼I與弧軌2間的間隙差異；行走電機(jī)7設(shè)在機(jī)架3上驅(qū)動(dòng)全向輪6。除弧軌2外，所有球內(nèi)質(zhì)量都