主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人。它包括一個(gè)球形外殼和一個(gè)單擺，所述球形外殼由一個(gè)前半球殼體與一個(gè)后半球殼體以螺釘旋配構(gòu)成的球形殼體。所述球形外殼內(nèi)腔中，通過(guò)一個(gè)前固定條和一個(gè)后固定條安裝所述單擺。所述單擺是在一個(gè)內(nèi)框內(nèi)同軸線安裝一個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)和一個(gè)短軸電機(jī)，該長(zhǎng)軸電機(jī)直接連接驅(qū)動(dòng)所述前半殼球殼繞內(nèi)框中心軸線Y轉(zhuǎn)動(dòng)，該短軸電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)擺繞與軸線Y垂直的X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人全方位穩(wěn)定行走。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
【專利說(shuō)明】主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是一種主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]球形機(jī)器人是一種以滾動(dòng)方式行走的移動(dòng)機(jī)器人，其驅(qū)動(dòng)原理主要是通過(guò)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)打破球體的靜態(tài)平衡，運(yùn)動(dòng)靈活，可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向和全方位行走。
[0003]查閱現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有球形機(jī)器人大多采用偏心質(zhì)量塊驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)器偏心力矩及慣性力矩驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和行走。但現(xiàn)在的球形機(jī)器人采用雙擺重心偏移驅(qū)動(dòng)，無(wú)法保證雙偏心質(zhì)量塊在同一電機(jī)驅(qū)動(dòng)下同步擺動(dòng)，造成機(jī)器人驅(qū)動(dòng)力矩波動(dòng)較大，無(wú)法提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)力，使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性低、震動(dòng)大。而電機(jī)側(cè)向布置驅(qū)動(dòng)擺方式，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)成90°分布，機(jī)器人靜態(tài)平衡控制復(fù)雜，受碰撞之后姿態(tài)調(diào)整困難。
[0004]采用偏心質(zhì)量塊驅(qū)動(dòng)方式的球形機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行偏心質(zhì)量塊傳動(dòng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性極大地影響質(zhì)量塊擺動(dòng)，如何保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)緊湊，間隙最小是設(shè)計(jì)研究一個(gè)難題，關(guān)鍵在于對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行安裝位置調(diào)整。
[0005]查閱現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，為了減輕球形機(jī)器人重量，現(xiàn)有機(jī)器人內(nèi)部多采用內(nèi)框結(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)為主要受力件之一，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，內(nèi)框變形量大，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重偏離預(yù)定軌跡，運(yùn)動(dòng)無(wú)法控制。對(duì)于驅(qū)動(dòng)擺，一旦擺角過(guò)大，由于慣性作用，偏心質(zhì)量塊重力產(chǎn)生的力矩將大于驅(qū)動(dòng)電機(jī)所能提供的力矩，導(dǎo)致機(jī)器人運(yùn)動(dòng)失控。然而，目前球形機(jī)器人對(duì)驅(qū)動(dòng)擺擺角安全控制方面存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在缺陷，提供一種主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，以滿足傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間隙可調(diào)、驅(qū)動(dòng)擺擺角可控、驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸線布置、高剛度內(nèi)框和單擺控制多項(xiàng)技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)部裝有單擺結(jié)構(gòu)的球體，球體分為兩半，兩半球靠螺紋連接。單擺短軸軸線同擺軸軸線的交點(diǎn)與球體中心重合。球體與單擺通過(guò)內(nèi)框連接，內(nèi)框可相對(duì)于球體繞中心軸線Y轉(zhuǎn)動(dòng)，單擺可繞垂直于Y的X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。為了保證球體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，伺服電機(jī)均沿軸線Y進(jìn)行布置。通過(guò)內(nèi)框及單擺的重心偏移運(yùn)動(dòng)，為機(jī)器人提供驅(qū)動(dòng)力。單擺結(jié)構(gòu)不僅提供重心偏移驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)的云臺(tái)支架能夠安裝偵測(cè)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，使機(jī)器人能夠更好適應(yīng)環(huán)境和采集數(shù)據(jù)。為防止機(jī)器人運(yùn)動(dòng)失控和驅(qū)動(dòng)效率，重心偏移角度應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須緊密配合。內(nèi)框內(nèi)對(duì)稱分布設(shè)計(jì)擴(kuò)展支架、扭矩承受板大大提高機(jī)器人整體剛度。
[0008]根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人。它包括一個(gè)球形外殼和一個(gè)單擺，所述球形外殼由一個(gè)前半球殼體與一個(gè)后半球殼體以螺釘旋配構(gòu)成的球形殼體。所述球形外殼內(nèi)腔中，通過(guò)一個(gè)前固定條和一個(gè)后固定條安裝所述單擺。所述單擺是在一個(gè)內(nèi)框內(nèi)同軸線安裝一個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)和一個(gè)短軸電機(jī)，該長(zhǎng)軸電機(jī)直接連接驅(qū)動(dòng)所述前半殼球殼繞內(nèi)框中心軸線Y轉(zhuǎn)動(dòng)，該短軸電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)擺繞與軸線Y垂直的X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人全方位穩(wěn)定行走。
[0009]所述內(nèi)框?yàn)閷?duì)稱分布的U形減重定位槽，U形槽上通過(guò)螺釘安裝有所述窄框擴(kuò)展支架、寬框擴(kuò)展支架、短軸電機(jī)支承件和扭矩承受板；所述內(nèi)框中部通過(guò)兩個(gè)軸承和兩個(gè)軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)安裝一根短軸。
[0010]所述短軸與一個(gè)云臺(tái)支架通過(guò)鍵f;和鍵③固定連接，該短軸與該云臺(tái)支架中心線重合，進(jìn)行同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，偵測(cè)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備固定在該云臺(tái)支架上。
[0011]所述短軸電機(jī)組通過(guò)螺釘安裝于所述內(nèi)框均勻分布的U形槽內(nèi)可沿Y軸移動(dòng):所述短軸電機(jī)固定在一個(gè)短軸電機(jī)支架上，所述短軸電機(jī)支架由兩個(gè)短軸電機(jī)組定位調(diào)節(jié)裝置通過(guò)螺釘固定在所述內(nèi)框上，可沿Y軸調(diào)節(jié)及固定該短軸電機(jī)組的位置；短軸電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述兩個(gè)嚙合的錐齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)短軸沿X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生重心偏移驅(qū)動(dòng)力矩。
[0012]所述內(nèi)框上通過(guò)螺母對(duì)稱安裝有一個(gè)前限位軸和一個(gè)后限位軸，對(duì)所述驅(qū)動(dòng)擺的一根擺軸轉(zhuǎn)角范圍進(jìn)行機(jī)械限位，擺角范圍為±45°。
[0013]所述驅(qū)動(dòng)擺是:所述擺軸一端有鍵S與所述短軸連接，一端至焊接一個(gè)電池盒，該擺軸及該短軸的一端有內(nèi)孔，供電通過(guò)孔內(nèi)布線，最大程度確保所述球形機(jī)器人靜態(tài)重心穩(wěn)定；所述電池盒下端開(kāi)口，其內(nèi)可安裝鋰電池，四周有通風(fēng)槽，可以實(shí)現(xiàn)電池供電時(shí)散熱；電池安裝完畢，一個(gè)圓盤形配重通過(guò)螺釘與該電池盒相連，該圓盤形配重、電池盒及鋰電池組成驅(qū)動(dòng)擺配重。
[0014]所述長(zhǎng)軸電機(jī)固定安裝在內(nèi)框內(nèi)，所述內(nèi)框分別通過(guò)兩個(gè)軸承和軸承座與一個(gè)前殼擺聯(lián)接件和后殼擺聯(lián)接件，所述前殼擺聯(lián)接件和后殼擺聯(lián)接件分別通過(guò)一個(gè)前固定條和一個(gè)后固定條連接球形外殼；所述長(zhǎng)軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)前殼擺聯(lián)接件固定連接前半球殼體。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)要比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明主動(dòng)式單擺式球形機(jī)器人不僅采用單擺重心偏移驅(qū)動(dòng)方式，而且兩個(gè)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸線重合，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)力矩波動(dòng)小，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且震動(dòng)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0016]2、本發(fā)明主動(dòng)式單擺式球形機(jī)器人通過(guò)U型槽安裝擴(kuò)展支架，在小幅增加機(jī)器人重量的前提下，大大提高機(jī)器人整體剛性，控制精度高，運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確。
[0017]3、本發(fā)明主動(dòng)式單擺式球形機(jī)器人的短軸電機(jī)組定位調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)節(jié)短軸電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間隙，使錐齒輪嚙合緊密，以保證傳動(dòng)平穩(wěn)且能傳遞最大驅(qū)動(dòng)扭矩，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好。
[0018]4、本發(fā)明主動(dòng)式單擺式球形機(jī)器人的限位軸可以機(jī)械限位控制擺軸擺角，防止因擺角過(guò)大而造成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)失控，提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)的安全。
[0019]5、本發(fā)明主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人云臺(tái)支架與短軸同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋快，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活，反應(yīng)迅速。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1中單擺的結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖3是圖2的俯視圖。
[0023]圖4是圖3中驅(qū)動(dòng)擺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是圖3中短軸電機(jī)定位調(diào)節(jié)裝置的零件分解圖。
[0025]圖6是圖3中短軸電機(jī)組零件分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下:
實(shí)施例一:
參考圖1?圖6,本主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人,它包括一個(gè)球形外殼和一個(gè)單擺(5)。所述球形外殼由一個(gè)前半球殼體(2)與一個(gè)后半球殼體(3)以螺釘旋配構(gòu)成的球形殼體；所述球形外殼內(nèi)腔中，通過(guò)一個(gè)前固定條(I)和一個(gè)后固定條(4)安裝所述單擺(5);所述單擺(5)是在一個(gè)內(nèi)框(6)內(nèi)同軸線安裝一個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)(9)和一個(gè)短軸電機(jī)(34),該長(zhǎng)軸電機(jī)(9)直接連接驅(qū)動(dòng)所述前半殼球殼繞內(nèi)框(6)中心軸線Y轉(zhuǎn)動(dòng)，該短軸電機(jī)(34)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)擺(18)繞與軸線Y垂直的X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人全方位穩(wěn)定行走。
[0027]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下:
所述內(nèi)框(6 )為對(duì)稱分布的U形減重定位槽，U形槽上通過(guò)螺釘安裝有所述窄框擴(kuò)展支架(10、15)、寬框擴(kuò)展支架(8、16)、短軸電機(jī)支承件(11)和扭矩承受板(19、24);所述內(nèi)框
(6)中部通過(guò)兩個(gè)軸承(27A、27B)和兩個(gè)軸承座(29A、29B)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝一根短軸(28)。
[0028]3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，所述短軸(28)與一個(gè)云臺(tái)支架(12)通過(guò)鍵@ (26-B)和鍵S (26-C)固定連接，該短軸(28)與該云臺(tái)支架(12)中心線重合，進(jìn)行同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，偵測(cè)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備固定在該云臺(tái)支架(12)上。
[0029]所述短軸電機(jī)組(14)通過(guò)螺釘安裝于所述內(nèi)框(6)均勻分布的U形槽內(nèi)可沿Y軸移動(dòng):所述短軸電機(jī)(34)固定在一個(gè)短軸電機(jī)支架(14-C)上，所述短軸電機(jī)支架(14-C)由兩個(gè)短軸電機(jī)組定位調(diào)節(jié)裝置(23、25)通過(guò)螺釘固定在所述內(nèi)框(6)上，可沿Y軸調(diào)節(jié)及固定該短軸電機(jī)組(14)的位置；短軸電機(jī)(34)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述兩個(gè)嚙合的錐齒輪(21-A、21-B)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)短軸(28)沿X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生重心偏移驅(qū)動(dòng)力矩。
[0030]所述內(nèi)框(6 )上通過(guò)螺母對(duì)稱安裝有一個(gè)前限位軸(20 )和一個(gè)后限位軸(22 )，對(duì)所述驅(qū)動(dòng)擺(18)的一根擺軸(30)轉(zhuǎn)角范圍進(jìn)行機(jī)械限位，擺角范圍為±45°。
[0031]所述驅(qū)動(dòng)擺(18)是:所述擺軸(30) —端有鍵3: (26-D)與所述短軸(28)連接，一端至焊接一個(gè)電池盒(31)，該擺軸(30)及該短軸(28)的一端有內(nèi)孔，供電通過(guò)孔內(nèi)布線，最大程度確保所述球形機(jī)器人靜態(tài)重心穩(wěn)定；所述電池盒(31)下端開(kāi)口，其內(nèi)可安裝鋰電池，四周有通風(fēng)槽，可以實(shí)現(xiàn)電池供電時(shí)散熱；電池安裝完畢，一個(gè)圓盤形配重(32)通過(guò)螺釘與該電池盒(31)相連，該圓盤形配重(32 )、電池盒(31)及鋰電池組成驅(qū)動(dòng)擺配重(33 )。
[0032]所述長(zhǎng)軸電機(jī)(9)固定安裝在內(nèi)框(6)內(nèi)，所述內(nèi)框(6)分別通過(guò)兩個(gè)軸承(27A、27B)和軸承座(29A、29B)與一個(gè)前殼擺聯(lián)接件(7)和后殼擺聯(lián)接件(17)，所述前殼擺聯(lián)接件(7)和后殼擺聯(lián)接件(17)分別通過(guò)一個(gè)前固定條(I)和一個(gè)后固定條(4)連接球形外殼；所述長(zhǎng)軸電機(jī)(9)的轉(zhuǎn)子通過(guò)前殼擺聯(lián)接件(7)固定連接前半球殼體(2)。[0033]實(shí)施例三:
如圖1所示，本主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人包括球形外殼和一個(gè)單擺(5)，所述單擺(5)安裝于球形外殼內(nèi)；該單擺(5)包括:內(nèi)框(6)、窄、寬框擴(kuò)展支架(8、10、15、16)、前、后殼擺聯(lián)接件(7、17)、扭矩承受板(19、24)、短軸電機(jī)支承件(11)驅(qū)動(dòng)擺(18)、云臺(tái)支架(12)、短軸電機(jī)組(14 )、短軸電機(jī)組定位調(diào)節(jié)裝置(23、25 )和限位軸(20、22 );所述內(nèi)框(6 )通過(guò)軸承連接一個(gè)前殼擺聯(lián)接件(7)和后殼擺聯(lián)接件(17)，所述前殼擺聯(lián)接件(7)和后殼擺聯(lián)接件
(17)通過(guò)所述前固定條(I)和后固定條(4)固定連接球形外殼,從而使該單擺(5)可相對(duì)球形外殼繞內(nèi)框(6)長(zhǎng)軸Y轉(zhuǎn)動(dòng)；
一個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)(9 )定子與所述內(nèi)框(6 )固定連接，該長(zhǎng)軸電機(jī)(9 )轉(zhuǎn)子通過(guò)所述前殼擺聯(lián)接件(7 )與所述前半球殼體(2 )固定連接而驅(qū)動(dòng)所述前半球殼體(2 )，球形外殼在長(zhǎng)軸電機(jī)(9)的驅(qū)動(dòng)下繞Y軸旋轉(zhuǎn)；一個(gè)短軸電機(jī)(34)定子固定于一個(gè)短軸電機(jī)支架(14-C)上，該短軸電機(jī)(34)轉(zhuǎn)子連接一個(gè)錐齒輪X: (21-B)，該錐齒輪2 (21-B)與一個(gè)角接觸軸承7306 (14-A)過(guò)盈固定并通過(guò)一個(gè)齒輪軸承支承(14-B)安裝于所述短軸電機(jī)支架(14-C)上，錐齒輪S:(21-B)與另一個(gè)錐齒輪(21-A)嚙合傳動(dòng)，所述錐齒輪:f: (21-A)固定套裝在一根短軸(28)上，所述短軸(28)在所述短軸電機(jī)(34)的驅(qū)動(dòng)下繞短軸中心軸線X旋轉(zhuǎn)；該長(zhǎng)軸電機(jī)(9)軸線與該短軸電機(jī)軸(34)線重合且通過(guò)球形外殼球心；一個(gè)擺軸(30)一端有鍵(26-D)連接所述短軸(28)，另一端與一個(gè)驅(qū)動(dòng)擺配重(33)固定連接，該驅(qū)動(dòng)擺配重(33)的幾何中心在該擺軸(30)軸線上；該長(zhǎng)軸電機(jī)(9)軸線、短軸電機(jī)(34)軸線、短軸(28 )軸線和擺軸(30 )軸線相交于所述球形外殼球心，通過(guò)所述長(zhǎng)軸電機(jī)(9 )和短軸電機(jī)
(34)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)擺配重(33)沿X軸和Y軸偏移，使球形機(jī)器人在地面上全方位平穩(wěn)行走；
所述內(nèi)框(6)設(shè)計(jì)有對(duì)稱分布的U型槽，該U型槽可有效減輕內(nèi)框重量；同時(shí)，該U型槽用于安裝所述窄框擴(kuò)展支架(10，15)、寬框擴(kuò)展支架(8，16)、扭矩承受板(19，24)和短軸電機(jī)支承件(11 )，整體而言，機(jī)器人重量小幅度增加，但擴(kuò)展支架的安裝大大提高系統(tǒng)的剛度，系統(tǒng)力變形小，控制精度高，運(yùn)動(dòng)軌跡精確；
所述短軸電機(jī)組(14)安裝于所述內(nèi)框(6)的U型槽內(nèi)，U型槽起導(dǎo)向定位作用；所述短軸電機(jī)組定位調(diào)節(jié)裝置(23，25)由所述底座(A)、細(xì)牙螺紋的螺母(B)和調(diào)節(jié)螺釘(C)組成，該底座(A)與所述內(nèi)框(6)固定連接；該短軸電機(jī)組(14)安裝螺釘組擰緊前，通過(guò)該調(diào)節(jié)螺釘(C)可以使該短軸電機(jī)組(14)在U型槽內(nèi)沿Y軸移動(dòng)，使所述錐齒輪(21-A，21-B)緊密嚙合，平穩(wěn)傳遞所述短軸電機(jī)(34)力矩，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)提供更大的驅(qū)動(dòng)力，使機(jī)器人更穩(wěn)定的行走；
所述限位軸(20，22)軸線和短軸(28)軸線確定的平面同所述內(nèi)框(6)中心平面間的夾角為±45°，所述擺軸(30)擺角為±45°時(shí)，該擺軸(30)將碰到限位軸(20，22)而擺角不能繼續(xù)增大，所述短軸電機(jī)(34)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，進(jìn)而該短軸電機(jī)(34)反轉(zhuǎn)，控制所述擺軸(30)擺角在±45°范圍內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)擺配重(33)重力產(chǎn)生的力矩將不會(huì)大于該短軸電機(jī)(34)所能提供的力矩，能確保機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)不失控內(nèi)行走。
[0034]所述云臺(tái)支架(12)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與短軸(28)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，該云臺(tái)支架(12)與短軸
(28)同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，偵測(cè)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備(圖中未示出)固定于該云臺(tái)支架(12)上，快速接收位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)調(diào)整，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活，反應(yīng)迅速。
[0035]以上【具體實(shí)施方式】用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，包括一個(gè)球形外殼和一個(gè)單擺(5)，其特征在于: a.所述球形外殼由一個(gè)前半球殼體(2)與一個(gè)后半球殼體(3)以螺釘旋配構(gòu)成的球形殼體； b.所述球形外殼內(nèi)腔中，通過(guò)一個(gè)前固定條(I)和一個(gè)后固定條(4)安裝所述單擺(5)； c.所述單擺(5)是在一個(gè)內(nèi)框(6)內(nèi)同軸線安裝一個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)(9)和一個(gè)短軸電機(jī)(34),該長(zhǎng)軸電機(jī)(9)直接連接驅(qū)動(dòng)所述前半殼球殼繞內(nèi)框(6)中心軸線Y轉(zhuǎn)動(dòng)，該短軸電機(jī)(34)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)擺(18)繞與軸線Y垂直的X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人全方位穩(wěn)定行走。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，其特征在于所述內(nèi)框(6)為對(duì)稱分布的U形減重定位槽，U形槽上通過(guò)螺釘安裝有所述窄框擴(kuò)展支架(10、15)、寬框擴(kuò)展支架(8、16 )、短軸電機(jī)支承件(11)和扭矩承受板(19、24 );所述內(nèi)框(6 )中部通過(guò)兩個(gè)軸承(27A、27B)和兩個(gè)軸承座(29A、29B)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝一根短軸(28)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，所述短軸(28)與一個(gè)云臺(tái)支架(12)通過(guò)鍵②(26-B)和鍵:f (26-C)固定連接，該短軸(28)與該云臺(tái)支架(12)中心線重合，進(jìn)行同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，偵測(cè)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備固定在該云臺(tái)支架(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，其特征在于一個(gè)短軸電機(jī)組(14)通過(guò)螺釘安裝于所述內(nèi)框(6)均勻分布的U形槽內(nèi)可沿Y軸移動(dòng):所述短軸電機(jī)(34)固定在一個(gè)短軸電機(jī)支架(14-C)上，所述短軸電機(jī)支架(14-C)由兩個(gè)短軸電機(jī)組定位調(diào)節(jié)裝置(23、25)通過(guò)螺釘固定在所述內(nèi)框(6)上，可沿Y軸調(diào)節(jié)及固定該短軸電機(jī)組(14)的位置；短軸電機(jī)(34)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述兩個(gè)嚙合的錐齒輪(21-A、21-B)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)短軸(28)沿X軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生重心偏移驅(qū)動(dòng)力矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，其特征在于所述內(nèi)框(6)上通過(guò)螺母對(duì)稱安裝有一個(gè)前限位軸(20)和一個(gè)后限位軸(22)，對(duì)所述驅(qū)動(dòng)擺(18)的一根擺軸(30)轉(zhuǎn)角范圍進(jìn)行機(jī)械限位，擺角范圍為±45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)擺(18)是:所述擺軸(30) —端有鍵S (26-D)與所述短軸(28)連接，一端至焊接一個(gè)電池盒(31)，該擺軸(30)及該短軸(28)的一端有內(nèi)孔，供電通過(guò)孔內(nèi)布線，最大程度確保所述球形機(jī)器人靜態(tài)重心穩(wěn)定；所述電池盒(31)下端開(kāi)口，其內(nèi)可安裝鋰電池，四周有通風(fēng)槽，可以實(shí)現(xiàn)電池供電時(shí)散熱；電池安裝完畢，一個(gè)圓盤形配重(32)通過(guò)螺釘與該電池盒(31)相連，該圓盤形配重(32 )、電池盒(31)及鋰電池組成驅(qū)動(dòng)擺配重(33 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式單擺球形機(jī)器人，其特征在于:所述長(zhǎng)軸電機(jī)(9)固定安裝在內(nèi)框(6 )內(nèi)，所述內(nèi)框(6 )分別通過(guò)兩個(gè)軸承(27A、27B)和軸承座(29A、29B)與一個(gè)前殼擺聯(lián)接件(7)和后殼擺聯(lián)接件(17)，所述前殼擺聯(lián)接件(7)和后殼擺聯(lián)接件(17)分別通過(guò)一個(gè)前固定條(I)和一個(gè)后固定條(4)連接球形外殼；所述長(zhǎng)軸電機(jī)(9)的轉(zhuǎn)子通過(guò)前殼擺聯(lián)接件(7)固定連接前半球殼體(2)。
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK103587602SQ201310569776
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】謝少榮, 馮凱, 姚駿峰, 鄒旭東, 祝川 申請(qǐng)人:上海大學(xué)