[發(fā)明專利]球形機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710170969.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN107128380B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀智威;楊猛;鄧力;余家柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 坎德拉（深圳）科技創(chuàng)新有限公司
• 主分類號(hào): B62D57/02
• 分類號(hào): B62D57/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

本發(fā)明提供了一種球形機(jī)器人，包括球殼及設(shè)于所述球殼內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)組件；所述驅(qū)動(dòng)組件包括支撐臺(tái)、安裝于所述支撐臺(tái)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)；所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)之間設(shè)有反向同步齒輪組，以帶動(dòng)所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)反向同步偏擺。所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分布于所述支撐臺(tái)的邊緣且與所述球殼內(nèi)壁接觸，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述驅(qū)動(dòng)輪和所述球殼之間產(chǎn)生摩擦力以帶動(dòng)所述球形機(jī)器人行走；所述球形機(jī)器人受到干擾力矩時(shí)，通過控制所述控制力矩陀螺系統(tǒng)偏擺來增加進(jìn)動(dòng)力矩以克服所述干擾力矩及提高所述球形機(jī)器人的穩(wěn)定性。本發(fā)明提高了球形機(jī)器人的越障爬坡能力，增加運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)在遇障時(shí)的自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種球形機(jī)器人。

背景技術(shù)

球形機(jī)器人是指利用球體的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)全方位運(yùn)動(dòng)，與地面是單點(diǎn)接觸，摩擦阻力小，能量利用效率高，并且具有不倒翁特性，可以避免常規(guī)的機(jī)器人容易出現(xiàn)的傾倒失穩(wěn)現(xiàn)象。機(jī)器人的重要部件均包容在球體內(nèi)部，受到球體外殼良好的保護(hù)，不容易因破壞而失效。采取合適的密封措施，可以使球形機(jī)器人的外殼具備防水能力，進(jìn)而在較為惡劣的天氣條件下使用，具有全天候的適應(yīng)能力。

球形機(jī)器人由于受限于滾動(dòng)的行走方式，往往運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性不高，而且越障爬坡能力不強(qiáng)，這使得球形機(jī)器人在人們的生活領(lǐng)域(如具有大于30度的斜坡或樓梯等障礙)或某些凹凸不平的場(chǎng)地的應(yīng)用受到極大的限制。

因此，如何提高球形機(jī)器人的越障爬坡能力，以增加球形機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，為業(yè)界人士重點(diǎn)研究課題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上的問題，本發(fā)明的目的是提供一種球形機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)越障爬坡、自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài)及增加運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本申請(qǐng)采用如下的技術(shù)方案：一種球形機(jī)器人，包括球殼及設(shè)于所述球殼內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)組件；所述驅(qū)動(dòng)組件包括支撐臺(tái)、安裝于所述支撐臺(tái)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)；所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)之間設(shè)有反向同步齒輪組，以帶動(dòng)所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)反向同步偏擺；

所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分布于所述支撐臺(tái)的邊緣且與所述球殼內(nèi)壁接觸，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述驅(qū)動(dòng)輪和所述球殼之間產(chǎn)生摩擦力以帶動(dòng)所述球形機(jī)器人行走；所述球殼受到干擾力矩干擾時(shí)，通過控制所述控制力矩陀螺系統(tǒng)偏擺來增加進(jìn)動(dòng)力矩以克服所述干擾力矩及提高所述球形機(jī)器人的穩(wěn)定性。

一種實(shí)施方式中，所述控制力矩陀螺系統(tǒng)通過固定支架固定于所述支撐臺(tái)上，所述固定支架包括相對(duì)設(shè)置的第一端、第二端及設(shè)于所述第一端和第二端之間的連接部，所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)包括關(guān)于所述連接部對(duì)稱分布的第一控制力矩陀螺系統(tǒng)和第二控制力矩陀螺系統(tǒng)；所述第一控制力矩陀螺系統(tǒng)和所述第二控制力矩陀螺系統(tǒng)分別設(shè)于所述第一端與所述連接部、所述第二端與所述連接部之間，且分別通過第一偏擺軸和第二偏擺軸與所述固定支架之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述反向同步齒輪組固定于所述連接部，包括相對(duì)設(shè)置的第一齒輪、第二齒輪及與所述第一齒輪和所述第二齒輪相嚙合的中間齒輪，所述第一齒輪和所述第二齒輪分別固接于所述第一控制力矩陀螺系統(tǒng)和所述第二控制力矩陀螺系統(tǒng)，所述中間齒輪的傳動(dòng)作用使得所述第一齒輪和所述第二齒輪轉(zhuǎn)向相反，使得所述第一控制力矩陀螺系統(tǒng)和所述第二控制力矩陀螺系統(tǒng)同步反向偏擺。

一種實(shí)施方式中，所述中間齒輪包括相互嚙合的第三齒輪和第四齒輪，所述第一齒輪與所述第三齒輪相嚙合，所述第二齒輪與所述第四齒輪相嚙合，所述第一齒輪與所述第四齒輪的轉(zhuǎn)向相同，所述第二齒輪與所述第三齒輪的轉(zhuǎn)向相同，且與所述第一齒輪與所述第二齒輪的轉(zhuǎn)向相反。

一種實(shí)施方式中，所述第一齒輪、所述中間齒輪與所述第二齒輪均為漸開線直齒輪。