具有翻滾和跳躍功能的球形機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，包括球形外殼、底座、安裝在球形外殼內(nèi)的翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)，所述球形外殼一側(cè)頂部安裝攝像頭，球形外殼兩側(cè)固定安裝聲音識別卡，所述球形外殼內(nèi)還安裝控制模塊，所述控制模塊信號輸入端連接攝像頭和聲音識別卡，所述控制模塊信號輸出端連接翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)控制端；將翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)安裝在密封的球形外殼內(nèi)，球形外殼與底座配合安裝，在使用時，跳躍機構(gòu)采用拉伸彈簧蓄能，釋放拉伸彈簧后，跳躍機構(gòu)的底板帶動配重塊急速向上運動，撞擊平衡盤后實現(xiàn)跳躍，同時在底板上安裝翻滾輪系，通過翻滾電機驅(qū)動配重塊轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)球形機器人的翻滾動作，保持機器人運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
【專利說明】
具有翻滾和跳躍功能的球形機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有翻滾和跳躍功能的球形機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機器人的應(yīng)用越來越廣，正在替代人發(fā)揮著日益重要的作用。隨著應(yīng)用范圍的擴大，機器人面臨的工作環(huán)境也越來越惡劣，如星際探索、軍事偵察以及反恐活動等。在這些應(yīng)用領(lǐng)域中地勢往往很復(fù)雜，存在各式各樣的障礙物或溝渠，有時還存在危險性，這就要求機器人具有很強的機動性和靈活性。
[0003]目前移動機器人主要有兩種運動方式。一種靠輪子或履帶驅(qū)動，另一種是仿生的爬行或步行運動方式。輪子或履帶驅(qū)動的機器人只能在相對平坦的地勢下工作，一旦地勢凹凸不平其運動將受到很大的限制。步行或爬行機器人自由度多，控制復(fù)雜，運動緩慢，而且遇到障礙物同樣無能為力。輪式機器人與爬行機器人都不能越過與自身大小相當?shù)恼系K物，只有能跳躍的機器人才能做到這一點。跳躍機器人可以越過數(shù)倍甚至數(shù)十倍于自身尺寸的障礙物。如果能把機器人的跳躍運動方式與其它的運動方式結(jié)合，則可以提高機器人的機動性和靈活性，進而擴大其活動范圍及應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004]球形機器人與用輪子滾動行走的輪式機器人相比，不存在“翻倒”的問題，與步行或爬行機器人相比，具有運動速度快、承載能力強的特點，而且具有驅(qū)動少、控制簡單的優(yōu)勢。另外，球形機器人又是一種新型的機器人，其造型新穎別致，行動靈活，幾乎沒有死角，可以輕易地實現(xiàn)O角度轉(zhuǎn)彎和全方位行走，因而球形機器人可用在未經(jīng)開發(fā)的崎嶇不平的地面或沼澤等地區(qū)執(zhí)行運輸、偵察和排雷或星球探測等任務(wù)，因而球形機器人的研究倍受科技人員關(guān)注。
[0005]現(xiàn)有的球形機器人雖然能夠?qū)崿F(xiàn)順暢的翻滾運動，但是跳躍機構(gòu)過于復(fù)雜，跳躍過程不連貫，容易出現(xiàn)翻倒的現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差，不利于攝像頭采集圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，將翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)安裝在密封的球形外殼內(nèi)，球形外殼與底座配合安裝，在使用時，跳躍機構(gòu)采用拉伸彈簧蓄能，釋放拉伸彈簧后，跳躍機構(gòu)的底板帶動配重塊急速向上運動，撞擊平衡盤后實現(xiàn)跳躍，同時在底板上安裝翻滾輪系，通過翻滾電機驅(qū)動配重塊轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)球形機器人的翻滾動作，保持機器人運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，擴大適應(yīng)范圍。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，包括球形外殼、底座、安裝在球形外殼內(nèi)的翻滾機構(gòu)和安裝在球形外殼與底座之間的跳躍機構(gòu)，所述球形外殼一側(cè)頂部安裝攝像頭，球形外殼兩側(cè)固定安裝聲音識別卡，所述球形外殼內(nèi)還安裝控制模塊，所述控制模塊信號輸入端連接攝像頭和聲音識別卡，所述控制模塊信號輸出端連接翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)控制端。
[0008]所述跳躍機構(gòu)包括連接板、底板、頂板、平衡盤、直線齒輪系和底部固定板，所述連接板、頂板和底板自上而下平行設(shè)置，所述底部固定板位于底板下方，所述頂板和底部固定板之間安裝兩根導桿和兩根絲杠，兩根導桿上端與頂板固定連接，底板通過滑套與兩根導桿滑動配合，兩根導桿下端與底部固定板連接，兩根絲杠上端穿過頂板設(shè)置、且與頂板之間安裝軸承，兩根絲杠下端均通過止推軸承安裝在底部固定板上，所述平衡盤借助于絲杠螺母與絲杠配合安裝，所述底板上設(shè)置兩個通孔，兩根絲杠穿過兩個通孔設(shè)置，所述底板圓周上均布至少四根拉伸彈簧，拉伸彈簧上端與平衡盤連接，所述底板與底部固定板之間設(shè)置插接裝置，所述連接板用于和球形外殼內(nèi)側(cè)固定連接，連接板借助于立柱與頂板固定連接，所述底板上固定安裝翻滾齒輪系，所述頂板與連接板之間安裝直線齒輪系，底部固定板與殼體固定連接。
[0009]所述插接裝置包括豎向安裝在底部固定板上的插板和水平安裝在底板上表面的插銷以及用于驅(qū)動插銷的插接電機，所述插板上設(shè)置插孔。
[0010]所述直線齒輪系包括直線電機、主動齒輪、中間齒輪和被動齒輪，所述直線電機豎向固定安裝在頂板上表面，其動力輸出端固定安裝主動齒輪，與主動齒輪配套安裝兩套與其嚙合的中間齒輪，兩套中間齒輪相對于主動齒輪的軸線呈軸對稱，所述兩根絲杠頂端分別固定安裝一套被動齒輪，兩套被動齒輪分別與兩套中間齒輪嚙合。
[0011]所述翻滾機構(gòu)包括固定安裝在底板上的翻滾電機和大齒輪，所述大齒輪借助于齒輪軸與設(shè)置在底板下方的配重塊連接，所述齒輪軸與底板之間安裝兩套反向的止推軸承，所述配重塊為圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述翻滾電機動力輸出端固定安裝與大齒輪嚙合的小齒輪，翻滾電機驅(qū)動小齒輪轉(zhuǎn)動，所述底部固定板中部設(shè)置通孔，所述配重塊位于該通孔內(nèi)。
[0012]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:通過將翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)安裝在密封的球形外殼內(nèi)，球形外殼與底座配合安裝，跳躍機構(gòu)采用拉伸彈簧蓄能，釋放拉伸彈簧后，跳躍機構(gòu)的底板帶動配重塊急速向上運動，撞擊平衡盤后實現(xiàn)跳躍，同時在底板上安裝翻滾輪系，通過翻滾電機驅(qū)動配重塊轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)球形機器人的翻滾動作，保持機器人運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，擴大適應(yīng)范圍，便于在跳躍過程中控制機器人的穩(wěn)定性，同時還能過用于在翻滾過程中實現(xiàn)轉(zhuǎn)向等動作的控制，方便控制。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)安裝示意圖；
[0015]圖3是圖2去除平衡盤后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是圖3去除連接板后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖5是底座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]其中:1、底座;2、球形外殼;3、聲音識別卡;4、攝像頭;5、連接板;6、直線齒輪系;7、頂板;8、大齒輪;9、翻滾電機；10、底板；11、平衡塊；12、直線電機；13、絲杠；14、配重塊;20、電源;21、導桿;23、平衡盤;24、絲杠螺母。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，包括球形外殼
2、底座1(參見附圖5)、安裝在球形外殼2內(nèi)的翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)，所述球形外殼2—側(cè)頂部安裝攝像頭4，球形外殼2兩側(cè)固定安裝聲音識別卡3，所述球形外殼2內(nèi)還安裝控制模塊，所述控制模塊信號輸入端連接攝像頭4和聲音識別卡3，所述控制模塊信號輸出端連接翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)控制端。
[0022]所述跳躍機構(gòu)(參見附圖2-4)包括連接板5、底板10、頂板7、平衡盤23、直線齒輪系6和底部固定板，所述連接板5、頂板7和底板10自上而下平行設(shè)置，所述底部固定板位于底板10下方，所述頂板7和底部固定板之間安裝兩根導桿21和兩根絲杠13，兩根導桿21上端與頂板7固定連接，底板10通過滑套與兩根導桿21滑動配合，兩根導桿21下端與底部固定板連接，兩根絲杠13上端穿過頂板7設(shè)置、且與頂板7之間安裝軸承，兩根絲杠13下端均通過止推軸承安裝在底部固定板上，所述平衡盤23借助于絲杠螺母24與絲杠配合安裝，所述底板10上設(shè)置兩個通孔，兩根絲杠13穿過兩個通孔設(shè)置，所述底板10圓周上均布至少四根拉伸彈簧，拉伸彈簧上端與平衡盤連接，所述底板10與底部固定板之間設(shè)置插接裝置，所述連接板5用于和球形外殼2內(nèi)側(cè)固定連接，連接板5借助于立柱與頂板7固定連接，所述底板10上固定安裝翻滾齒輪系，所述頂板7與連接板5之間安裝直線齒輪系6，底部固定板與殼體固定連接。
[0023]所述插接裝置包括豎向安裝在底部固定板上的插板和水平安裝在底板10上表面的插銷以及用于驅(qū)動插銷的插接電機，所述插板上設(shè)置插孔。
[0024]所述直線齒輪系6包括直線電機12、主動齒輪、中間齒輪和被動齒輪，所述直線電機12豎向固定安裝在頂板7上表面，其動力輸出端固定安裝主動齒輪，與主動齒輪配套安裝兩套與其嚙合的中間齒輪，兩套中間齒輪相對于主動齒輪的軸線呈軸對稱，所述兩根絲杠13頂端分別固定安裝一套被動齒輪，兩套被動齒輪分別與兩套中間齒輪嚙合。
[0025]所述翻滾輪系包括固定安裝在底板10上的翻滾電機9和大齒輪8，所述大齒輪8借助于齒輪軸與設(shè)置在底板10下方的配重塊14連接，所述齒輪軸與底板10之間安裝兩套反向的止推軸承，所述配重塊14為圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述翻滾電機9動力輸出端固定安裝與大齒輪8嚙合的小齒輪，翻滾電機9驅(qū)動小齒輪轉(zhuǎn)動，所述底部固定板中部設(shè)置通孔，所述配重塊位于該通孔內(nèi)。
[0026]總之，本發(fā)明通過將翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)安裝在密封的球形外殼內(nèi)，球形外殼與底座配合安裝，在球形外殼內(nèi)設(shè)置蓄電池，底座上設(shè)置充電裝置為蓄電池充電，蓄電池通過控制模塊為攝像頭4、聲音識別卡3、跳躍機構(gòu)和翻滾機構(gòu)供電，所述控制模塊信號輸出端連接翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)控制端，通過接收的指令控制跳躍機構(gòu)和翻滾機構(gòu)，跳躍機構(gòu)采用拉伸彈簧蓄能，直線電機12通過主動齒輪、中間齒輪和被動齒輪驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，平衡盤在絲杠驅(qū)動下向上運動，拉伸安裝在平衡盤與底板之間的彈簧，當需要跳躍時，安裝在底板與底部固定板之間的插接裝置松開，釋放拉伸彈簧后，跳躍機構(gòu)的底板帶動配重塊急速向上運動，撞擊平衡盤后實現(xiàn)跳躍，同時在底板上安裝翻滾輪系，通過翻滾電機驅(qū)動配重塊轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)球形機器人的翻滾動作，保持機器人運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，擴大適應(yīng)范圍，便于在跳躍過程中控制機器人的穩(wěn)定性，同時還能過用于在翻滾過程中實現(xiàn)轉(zhuǎn)向等動作的控制，方便控制，另外一方面，本發(fā)明中設(shè)置在底板底部的配重塊在機器人處于靜止狀態(tài)時，配重塊位于底部，整體重心下降，能夠始終處于直立狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.一種具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，其特征在于:包括球形外殼(2)、底座(I)、安裝在球形外殼(2)內(nèi)的翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)，所述球形外殼(2)—側(cè)頂部安裝攝像頭(4)，球形外殼(2)兩側(cè)固定安裝聲音識別卡(3)，所述球形外殼(2)內(nèi)還安裝控制模塊，所述控制模塊信號輸入端連接攝像頭(4)和聲音識別卡(3)，所述控制模塊信號輸出端連接翻滾機構(gòu)和跳躍機構(gòu)控制端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，其特征在于:所述跳躍機構(gòu)包括連接板(5)、底板(10)、頂板(7)、平衡盤(23)、直線齒輪系(6)和底部固定板，所述連接板(5)、頂板(7)和底板(10)自上而下平行設(shè)置，所述底部固定板位于底板(10)下方，所述頂板(7)和底部固定板之間安裝兩根導桿(21)和兩根絲杠(13)，兩根導桿(21)上端與頂板(7)固定連接，底板(10)通過滑套與兩根導桿(21)滑動配合，兩根導桿(21)下端與底部固定板連接，兩根絲杠(13)上端穿過頂板(7)設(shè)置、且與頂板(7)之間安裝軸承，兩根絲杠(13)下端均通過止推軸承安裝在底部固定板上，所述平衡盤(23)借助于絲杠螺母與絲杠配合安裝，所述底板(1)上設(shè)置兩個通孔，兩根絲杠(13)穿過兩個通孔設(shè)置，所述底板(1)圓周上均布至少四根拉伸彈簧，拉伸彈簧上端與平衡盤連接，所述底板(10)與底部固定板之間設(shè)置插接裝置，所述連接板(5)用于和球形外殼(2)內(nèi)側(cè)固定連接，連接板(5)借助于立柱與頂板(7)固定連接，所述底板(10)上固定安裝翻滾齒輪系，所述頂板(7)與連接板(5)之間安裝直線齒輪系(6)，底部固定板與殼體固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，其特征在于:所述插接裝置包括豎向安裝在底部固定板上的插板和水平安裝在底板(10)上表面的插銷以及用于驅(qū)動插銷的插接電機，所述插板上設(shè)置插孔。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，其特征在于:所述直線齒輪系(6)包括直線電機(12)、主動齒輪、中間齒輪和被動齒輪，所述直線電機(I2)豎向固定安裝在頂板(7)上表面，其動力輸出端固定安裝主動齒輪，與主動齒輪配套安裝兩套與其嚙合的中間齒輪，兩套中間齒輪相對于主動齒輪的軸線呈軸對稱，所述兩根絲杠(13)頂端分別固定安裝一套被動齒輪，兩套被動齒輪分別與兩套中間齒輪嚙合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有翻滾和跳躍功能的球形機器人，其特征在于:所述翻滾機構(gòu)包括固定安裝在底板(10)上的翻滾電機(9)和大齒輪(8)，所述大齒輪(8)借助于齒輪軸與設(shè)置在底板(10)下方的配重塊(14)連接，所述齒輪軸與底板(10)之間安裝兩套反向的止推軸承，所述配重塊(14)為圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述翻滾電機(9)動力輸出端固定安裝與大齒輪(8)嚙合的小齒輪，翻滾電機(9)驅(qū)動小齒輪轉(zhuǎn)動，所述底部固定板中部設(shè)置通孔，所述配重塊位于該通孔內(nèi)。
【文檔編號】B62D57/00GK105923064SQ201511032301
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年12月30日
【發(fā)明人】田學紅, 于拾全, 衛(wèi)亞東
【申請人】東莞市凡豆信息科技有限公司