[實用新型]具有穩定平臺的球形機器人

有效

• 申請號: 201320197239.3
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN203172751U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 薛丹;管大偉;石川;牛廣海
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

技術領域

?本實用新型屬于機器人領域，主要涉及一種具有穩定平臺的球形機器人，特別是涉及一種具有穩定平臺的全方位滾動球形機器人。

背景技術

從國外機器人的發展看，1996年，芬蘭Spherical?Mobile?RobotAarne?Halme等人研制出第一臺球形運動機構。該運動原理是通過內部驅動單元IDU的運動來打破球體的平衡；1997年，意大利Antonio?Bicchi推出自行設計的球形機器人“Sphericle”。將一個小車放置在球體的內部，小車的每個車輪各裝有一個驅動電機，在車輪的前后用彈性支撐輪進行支撐；2000年，Shourov?Bhattacharya和Sunilk?Agrawal提出球形滾動機器人。它的外殼采用鋁合金材料，由上、下兩個半球殼組成。在每個半球殼內部均包含有接收器、電機設備、轉子和蓄電池，電池安裝在電機轉子軸上。它的驅動系統是由兩個互相垂直的轉子構成的；2002年，伊朗Amir?Homayoun?Javadi?A.和Puyan?Mojabi開發了一種全方位球形運動機器人。機器人實行自主式供電，邏輯控制系統一部分安裝在球體內部板塊，一部分安裝在球體外部控制模板上上，通過無線電進行連接，August是本著中心對稱的原則進行裝配的，以使球體的質心和形心重合；從1995-2002年，A.Bicchi等人先后生產了近十種球形機器人，最新型的球形機器人的外殼上采用透明的材料，兩個半球殼在中間支撐部分進行連接，內部的驅動單元的質心位于球體形心的正下方。機器人的各種運動功能通過兩個電機的工作來實現；2005年，日本立命館大學的Sugiyama?Y和Irai?S等人研制了可變形式球形機器人。通過改變電壓的大小控制球體內多根記憶合金的形變量，從而使橡膠外殼與地面之間的接觸面不斷變化而滾動。目前仍處于運動原理驗證階段,需要拖纜運行。機器人內部沒有空間攜帶其它組件；2006年,日本神戶大學的Toshiaki?Otani等人與國家情報通信研究所的Satoshi?Maekawa,研制了一種靠陀螺保持姿態并調整運動方向的球形機器人。機器人驅動部分主要由陀螺、萬向節和滾珠等組成。用陀螺控制姿態增強了機器人的運動穩定性,能更精確地控制機器人的轉彎角度,但機器人不具有原地轉向能力,而且運動過程中陀螺要始終保持高速旋轉,增大了能量消耗。

在國內，北京航空航天大學機器人研究所設計了一種新型月球探測車運動機構-球型智能運動單元（SphericalSmart?Moving?Unit），該單元將機構、電機、驅動器和控制器集成密封在一個球形的殼體內。它采用內部驅動的方式來控制球體的運動，依靠陀螺力來獲得它的動態穩定性；北京郵電大學研制的球形機器人北京郵電大學研制了一種球形機器人。該球形機器人通過兩個電機分別驅動兩組齒輪傳動機構，從而帶動相應的配重塊向期望的方向偏轉，以改變其重心位置，從而產生驅動力矩來實現機器人的滾動；哈爾濱工業大學研制的“球形運動器”哈爾濱工業大學宇航與空間機構研究所早在2002年便對球形機器人進行了研究，設計制造了一種名為“球形運動器”的裝置。該運動器是軸線共線的兩個電機來進行控制的，分別實現運動器的驅動和轉向兩種運動方式。

目前市面球形機器人的設計方案有兩種。一種是采用固定軸驅動方式，將驅動電機與外殼相連接，達到驅動的目的。這種方式雖然能達到很高的運動速度，但是其在方向旋轉與控制平臺的穩定上嚴重欠缺，不符合實際應用。第二種采用了同心圓的方式，將穩定的平臺與機器人的動力系統分離，這種方法雖然有了較為穩定的內部平臺用于安裝傳感器，但是其堅固性與靈活性都存在一定的不足。

發明內容

發明目的

本實用新型提出了一種具有穩定平臺的球形機器人，提高球形機器人的實用性，克服傳統球形機器人不能將機動性、穩定性、堅固等相結合不足，可滿足多種領域的需求。

技術方案

一種具有穩定平臺的球形機器人，包括穩定平臺和驅動裝置；其特征在于：穩定平臺由支架支撐，支架上端裝有緩沖裝置，緩沖裝置上端裝有萬向球，采集平臺放置于穩定平臺上；驅動裝置包括緩沖彈簧、驅動轉向模塊、驅動電機和轉向電機，緩沖彈簧連接驅動轉向模塊，驅動電機與傳動軸相連，傳動軸連接驅動轉向模塊，轉向電機通過轉向傳動軸連接采集平臺和驅動轉向模塊，驅動轉向模塊上設有輪子。

在采集平臺上設有攝像頭。

采集平臺由驅動電機驅動使其旋轉和滾動。

驅動轉向模塊能夠360°旋轉并且能前進與后退。

穩定平臺由數個支架支撐懸浮于球形機器人的球體中。

優點及效果

本實用新型的優點與積極效果如下：