[發明專利]一種基于六旋翼的球形機器人

在審

• 申請號: 202110798941.4
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113335407A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 蔡志浩;趙江;張海祥;吳偉靖;楊昕文;王英勛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學云南創新研究院
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 和占宏

本發明公開了一種基于六旋翼的球形機器人，其特征在于，包括帶孔的球形外殼，球形外殼內固定有支架，支架上安裝有帶動球形外殼前滾、自旋、左右平衡的至少六個驅動機構；所述驅動機構包括電機，以及安裝在電機上的旋翼；所述支架包括經過同一個中點的X軸支架、Y軸支架和Z軸支架；所述X軸支架、Y軸支架和Z軸支架兩端分別對稱安裝有驅動機構；每個X軸支架、Y軸支架和Z軸支架上分別反向安裝電機和旋翼。本發明解決了現有重力擺式和驅動輪式的球形機器人，滾動速度慢、爬坡困難、無法自主導航、無法自主規劃任務等問題；同時采用電機和槳葉的驅動方式，能產生較大推力使球形機器人更加的靈活和機動，按照預定的軌跡實現精確穩定的控制。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其是一種使用六組電機和槳葉作為動力系統，能產生較大推力使球形機器人更加的靈活和機動，從而能夠按照預定的軌跡實現精確穩定控制的六旋翼球形機器人。

背景技術

球形機器人是指一類驅動系統位于球殼(或球體)內部，通過內驅動方式實現球體運動的機器。球形機器人將運動執行機構、傳感系統、控制系統與能源裝置等集成在球形殼體內，具有結構緊湊、運動靈活、自平衡性強等優點，應用于很多場景。

但是現有的球形機器人大都基于重力擺式和驅動輪式的原理進行驅動，存在滾動速度慢、爬坡困難等問題。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種基于六旋翼的球形機器人，通過六組電機和旋翼作為動力系統，靈活控制球形機器人，能實現快速滾動、爬坡等功能，還能夠自主定位導航、自主規劃和重規劃任務。

本發明采用的技術方案如下：

本發明一種基于六旋翼的球形機器人，包括帶孔的球形外殼，球形外殼內固定有支架，支架上安裝有帶動球形外殼前滾、自旋、左右平衡的驅動機構；所述驅動機構包括電機，以及安裝在電機上的旋翼。

以上結構，本發明通過電機帶動旋翼轉動，產生的推力，驅動球形機器人，實現球形機器人的運動，并通過控制電機的轉速，從而控制支架的受力，驅動球形外殼前滾、自旋、左右平衡。通過電機和旋翼的控制驅動，能夠更加精確、靈活的控制球形機器人的運動。帶孔的球形外殼，能夠保證氣流流通，槳葉正常工作。

作為優選，所述支架上安裝有至少六個驅動機構,六個驅動機構包括六個電機和六個旋翼；所述旋翼包括至少一個槳葉。

以上結構，六個驅動機構的采用，能夠保證球形機器人受到不同方向上的作用力，實現翻轉、自旋、左右平衡等基本功能。

作為優選，所述支架包括經過同一個中點的X軸支架、Y軸支架和Z軸支架；所述X軸支架、Y軸支架和Z軸支架兩端分別對稱安裝有驅動機構。

以上結構，X軸支架、Y軸支架和Z軸支架和驅動機構的對稱設置，能夠保證支架的對稱，從而達到球形機器人初始的平衡，并且通過在不同面上的推力，控制機器人不同的動作。

作為優選，所述X軸支架、Y軸支架和Z軸支架之間相互垂直；X軸支架、Y軸支架和Z軸支架的兩端分別通過螺釘固定在球形外殼上。

以上結構，X軸支架、Y軸支架和Z軸支架之間相互垂直，形成XYZ坐標軸的軸之間關系，從而指向X軸、Y軸和Z軸的方向，保證球形機器人前后翻轉、自旋、左右平衡，在不同方向需要的驅動。

作為優選，每個X軸支架、Y軸支架和Z軸支架上分別反向安裝電機和旋翼。

以上結構，支架上的六個電機使用特定的布局，沿球體中軸對稱的兩個電機反向安裝，提供雙倍滾動力矩，同時使得電機旋轉方向的力矩相互抵消，更好的平衡重心。

作為優選，所述X軸支架上分別安裝有朝上和朝下的驅動機構；所述Y軸支架上分別安裝有朝左和朝右的驅動機構；所述Z軸支架上分別安裝有朝前和朝后的驅動機構。