專利名稱：全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可用于環(huán)境探測(cè)、星球探測(cè)及玩具領(lǐng)域的全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
球形機(jī)器人或球形機(jī)構(gòu)是指一類將運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、控制器安裝在一球形殼體內(nèi)的系統(tǒng)的總稱。由于這類機(jī)器人具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)平衡性，因此不會(huì)因?yàn)榕鲎捕a(chǎn)生失穩(wěn)狀態(tài)。同時(shí)，由于其機(jī)電、傳感部件和控制部件都包括在這個(gè)球中，因此具有很好的密封性，可以行駛在沙塵、潮濕、腐蝕性的惡劣環(huán)境中。A.Halme，T.Schonberg and Y.Wang，MotionControl of a Spherical Mobile Robot，4th IEEE International Workshop onAdvanced Motion Control AMC’96，Mie University，Japan 1996.介紹了芬蘭的Aarne Halme設(shè)計(jì)的一種球形機(jī)器人并申請(qǐng)了專利，該球形機(jī)器人采用了一個(gè)在球殼內(nèi)滾動(dòng)的輪來驅(qū)動(dòng)整個(gè)球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；Michaud F.andTheberge-Turmel.Mobile robotic tpys and autism.In Dautenhahn，K.，Bod.A Socially Intelligent Agents Creating Relationships with Computers andRobots.Kluwer Academic，2002.介紹了加拿大的Francois Michaud和Serge Caron研制一個(gè)玩具用途的球形機(jī)器人，他們通過調(diào)整懸掛在主軸上的重物來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?1118289.X，改進(jìn)的球形機(jī)器人全方位行走機(jī)構(gòu)公開了北京郵電大學(xué)孫漢旭教授申請(qǐng)的一個(gè)全方位球形機(jī)器人的專利，它是通過球內(nèi)的一個(gè)全方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。申請(qǐng)人與合作者也曾申請(qǐng)了一個(gè)球形機(jī)器人的專利，它是通過電機(jī)直接帶動(dòng)球殼來前進(jìn)后退，通過擺動(dòng)一重物來實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎。
上述發(fā)明或設(shè)計(jì)的球形機(jī)器人存在的問題是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性有待改進(jìn)。
本實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)的靈活性和穩(wěn)定性都很高的全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包括球殼，其特征在于在球殼的內(nèi)部有一不與球殼固連的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過一支撐機(jī)構(gòu)上布置的N個(gè)(N＞2)呈360/N度布置的獨(dú)輪滾動(dòng)裝置支撐在球殼上并可相對(duì)于球殼運(yùn)動(dòng)；在球殼的底部還有一獨(dú)輪滾動(dòng)裝置，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在自身重力的作用下通過該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置與球殼底部呈滾動(dòng)接觸，該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置與其中的一個(gè)電機(jī)連接，在該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在球殼內(nèi)滾動(dòng)，從而推動(dòng)整個(gè)球殼的直線運(yùn)動(dòng)；該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置還與另一電機(jī)相連接，在該另一個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此改變?cè)摿硪华?dú)輪滾動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的朝向。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果(1)該球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與球殼是分離的、相互獨(dú)立的，因此安裝非常方便。而且結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔。
(2)本實(shí)用新型不同于以往的專利內(nèi)容主要表現(xiàn)在，該球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，主要是由一連接在支撐機(jī)構(gòu)(圓盤或支撐腿)上的獨(dú)輪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，獨(dú)輪既可以繞自己的轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，也可以整體相對(duì)于圓盤旋轉(zhuǎn)，從而改變輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的朝向。


圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例整體結(jié)構(gòu)主視剖視示意圖；圖2為圖1的俯視示意圖；圖3為本實(shí)用新型的另一實(shí)施例整體結(jié)構(gòu)主視剖視示意圖；圖4為圖3的俯視示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例為在球殼1的內(nèi)部有一通過三個(gè)小輪子2支撐在球殼上的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7，三個(gè)小輪子2可以通過支架連接至圓盤3上，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7由兩個(gè)電機(jī)5、6和五個(gè)輪子組成，三個(gè)用于支撐的小輪子2、一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)球殼運(yùn)動(dòng)的大輪子4和一個(gè)與電機(jī)6連接的輪子9；兩個(gè)電機(jī)一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)與球殼底部接觸的大輪子4，另一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)輪子9并導(dǎo)致輪子4部分相對(duì)于圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)。小輪子2呈120度安裝在支撐運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的圓盤3上，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7在其內(nèi)部電池組和控制系統(tǒng)8的重力作用下，大輪子4與球殼1呈滾動(dòng)接觸，在電機(jī)5的驅(qū)動(dòng)下，大輪子4可相對(duì)于球殼1轉(zhuǎn)動(dòng)，由此驅(qū)動(dòng)整個(gè)球殼1沿一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)球形機(jī)器人的直線運(yùn)動(dòng)，在電機(jī)6的作用下輪子9可相對(duì)于圓盤3轉(zhuǎn)動(dòng)，并導(dǎo)致與電機(jī)6固連的大輪子4也相對(duì)于圓盤3轉(zhuǎn)動(dòng)，由此改變大輪子4相對(duì)于地面的朝向，此時(shí)如果大輪子4轉(zhuǎn)動(dòng)，則可帶動(dòng)球殼1朝新的方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的全方位運(yùn)動(dòng)。
如圖3、4所示，本實(shí)用新型的另一實(shí)施例為支撐機(jī)構(gòu)為支撐腿10，4個(gè)小輪子2呈90度布置在支撐腿10的一端，其它功能和作用與實(shí)施例1相似。
權(quán)利要求1.全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包括球殼，其特征在于在球殼的內(nèi)部有一不與球殼固連的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過一支撐機(jī)構(gòu)上布置的N個(gè)N＞2呈360/N度布置的獨(dú)輪滾動(dòng)裝置支撐在球殼上并可相對(duì)于球殼運(yùn)動(dòng)；在球殼的底部還有一獨(dú)輪滾動(dòng)裝置，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在自身重力的作用下通過該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置與球殼底部呈滾動(dòng)接觸，該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置與其中的一個(gè)電機(jī)連接，在該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在球殼內(nèi)滾動(dòng)；該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置還與另一電機(jī)相連接，在該另一個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，其特征在于所述的支撐機(jī)構(gòu)為一圓盤或支撐腿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，其特征在于所述的支撐機(jī)構(gòu)上的獨(dú)輪滾動(dòng)裝置為三個(gè)呈120度布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，其特征在于所述的支撐機(jī)構(gòu)上的獨(dú)輪滾動(dòng)裝置為四個(gè)呈90度布置。
專利摘要全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包括球殼，其特征在于在球殼的內(nèi)部有一不與球殼固連的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過一支撐機(jī)構(gòu)上布置的N個(gè)(N＞2)呈360/N度布置的獨(dú)輪滾動(dòng)裝置支撐在球殼上并可相對(duì)于球殼運(yùn)動(dòng)；在球殼的底部還有一獨(dú)輪滾動(dòng)裝置，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在自身重力的作用下通過該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置與球殼底部呈滾動(dòng)接觸，該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置與其中的一個(gè)電機(jī)連接，在該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在球殼內(nèi)滾動(dòng)，從而推動(dòng)整個(gè)球殼的直線運(yùn)動(dòng)；該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置還與另一電機(jī)相連接，在該另一個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此改變?cè)摿硪华?dú)輪滾動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的朝向。本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與球殼是分離的、相互獨(dú)立的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)的靈活性和穩(wěn)定性都高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60B19/14GK2846267SQ20052002303
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者戰(zhàn)強(qiáng), 周挺志, 藏昊, 李珂, 賈川 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)