[發明專利]球形機器人

有效

• 申請號: 201710171310.3
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107054489B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 賀智威;鄧力;楊猛;余家柱
• 申請（專利權）人: 坎德拉（深圳）科技創新有限公司
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;B62D37/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發明提供了一種球形機器人，包括球殼及驅動組件；所述驅動組件包括固定支架、連接部、伸縮驅動部和控制力矩陀螺系統、驅動臂。所述驅動臂與所述伸縮驅動部之間設有第一連桿，所述伸縮驅動部推動所述第一連桿以帶動所述驅動臂繞所述連接部擺動，調節所述驅動輪與所述球殼的接觸位置以調節所述球形機器人的行走速度。所述球形機器人受到干擾力矩干擾時，通過控制所述控制力矩陀螺系統偏擺來產生進動力矩以克服所述干擾力矩及提高所述球形機器人的穩定性，從而平衡所述球形機器人的姿態。本發明提高了球形機器人的越障爬坡能力，實現無級變速。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體涉及一種球形機器人。

背景技術

球形機器人是指利用球體的滾動實現運動的機器人，可以實現全方位運動，與地面是單點接觸，摩擦阻力小，能量利用效率高，并且具有不倒翁特性，可以避免常規的機器人容易出現的傾倒失穩現象。機器人的重要部件均包容在球體內部，受到球體外殼良好的保護，不容易因破壞而失效。采取合適的密封措施，可以使球形機器人的外殼具備防水能力，進而在較為惡劣的天氣條件下使用，具有全天候的適應能力。

球形機器人由于受限于滾動的行走方式，往往運動穩定性不高，而且越障爬坡能力不強，這使得球形機器人在人們的生活領域(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地的應用受到極大的限制。

因此，如何提高球形機器人的越障爬坡能力，以增加球形機器人的應用場景和運動穩定性，為業界人士重點研究課題。

發明內容

針對以上的問題，本發明的目的是提供一種球形機器人，可實現越障爬坡、自動調節姿態及增加運動穩定性。

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供了一種球形機器人，包括球殼及驅動組件；所述驅動組件包括固定支架、設于所述固定支架上的連接部、固連于所述連接部的伸縮驅動部和控制力矩陀螺系統、轉動連接于所述連接部的驅動臂；

所述驅動臂之遠離所述連接部的一端設有與所述球殼相接觸的驅動輪，且通過與所述球殼之間產生摩擦力帶動所述球殼轉動；所述驅動臂與所述伸縮驅動部之間設有第一連桿，所述伸縮驅動部推動所述第一連桿以帶動所述驅動臂繞所述連接部擺動，調節所述驅動輪相對所述球殼的接觸位置以控制球形機器人的行走速度；

所述球形機器人受到干擾力矩時，通過控制所述伸縮驅動部帶動所述驅動臂擺動，以改變所述球形機器人的行走速度，再控制所述兩個控制力矩陀螺系統反向同步偏擺來增加進動力矩以克服所述干擾力矩及提高所述球形機器人的穩定性。

一種實施方式中，所述伸縮驅動部包括第一導軌、將所述第一導軌固定于所述連接部的導軌固定件、套設于所述第一導軌上的第一連接件及設于所述第一導軌遠離所述連接部的一端的第二電機，所述第二電機用以驅動所述第一連接件沿所述第一導軌滑動；

所述第一連桿包括相對設置的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分別轉動連接于所述第一連接件和所述驅動臂；所述第一連接件沿所述第一導軌滑動，帶動所述第一連桿相對于所述連接部做往復運動，且帶動所述驅動臂繞所述連接部擺動。

一種實施方式中，所述驅動臂還包括連接于所述連接部與所述驅動輪之間的第二連桿，所述驅動輪與所述第二連桿之間設有彈性連接件，所述彈性連接件沿著所述驅動臂方向伸縮，在所述球形機器人運動過程中起到緩沖減震作用及為所述驅動輪與所述球殼之間提供接觸壓力的作用。

一種實施方式中，所述彈性連接件包括彈簧、設于所述彈簧相對兩側的第二導軌、及設于所述第二導軌上的滑塊，所述第二導軌一端固定連接于所述第二連桿，另一端朝向所述驅動輪方向延伸，所述滑塊一端設于所述第二導軌上，另一端固定于所述驅動輪，所述彈簧固定于所述第二連桿與所述驅動輪之間，且處于壓縮狀態，以便于為所述驅動輪與所述球殼之間提供接觸壓力。