[发明专利]一种球形滚动机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种球形滚动机器人，属于机器人技术领域，具体为机器人结构设计。

背景技术

现有球形机器人的第1种情况是驱动滑块数量较多，比如August有四个质量滑块，第2种情况是压载物驱动方向可调，即保持重心位于球心下方致使球壳前后运动，而通过转向机构导致左右方向运动。第3种是球形外壳内部小车前进后退实现球壳的运动；第4种是基于陀螺镇定原理的驱动方式，即利用内部机构运动所导致的克里奥氏力效应所带来的力矩导致球壳运动；第5种是半球轮方式，即内部双质量块采取相同运动方式或不同运动方式导致前进力矩和偏转力矩致使球壳运动；第6种是弹簧中心块附属的驱动轮的前后及偏转运动导致球壳运动；第7种是压载物偏转导致的驱动力矩致使球壳前后及转向运动。

核心参考文献：作者＝{R.H.Armour and J.F.V.Vincent}，论文题目＝{Rolling inNature and Robotics：A Review}，期刊名称＝{Journal of Bionic Engineering}，年份＝{2006}，卷＝{3}，页码＝{195-208}，期＝{4}。

发明内容

本发明提出一种球形滚动机器人，不含转向机构，只通过协调三个移动框架的运动来实现向各个方向的移动。

一种球形滚动机器人，包括中间连接14面体、上半外壳、下半外壳、前后移动连杆、左右移动连杆、上下移动连杆、前后配重块、左右配重块、上下配重块、前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机、前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨、前端头连杆、后端头连杆、左端头连杆、右端头连杆、上端头连杆、下端头连杆、前平行连杆、后平行连杆、左平行连杆、右平行连杆、上平行连杆、下平行连杆、前外壳连接支撑座、后外壳连接支撑座、左外壳连接支撑座、右外壳连接支撑座、上外壳连接支撑座、下外壳连接支撑座、前后丝杠、左右丝杠、上下丝杠、电池、姿态传感器和运动控制器；

前后移动连杆，左右移动连杆，上下移动连杆、前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨固定在中间连接14面体上，组成一个直角坐标系，前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机分别固定在前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨的顶端，前后丝杠、左右丝杠、上下丝杠连接在前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨上，前后配重块，左右配重块，上下配重块固定在前后移动连杆，左右移动连杆，上下移动连杆的顶端；

坐标系原点位于中心连接14面体中心，前后驱动电机所在位置为z轴正向，左右驱动电机所在位置为x轴正向，上下驱动电机所在位置为y轴正向，构成右手系；前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机的电机轴分别与z、x、y轴分别平行；

前端头连杆、后端头连杆、左端头连杆、右端头连杆、上端头连杆、下端头连杆的中部分别连接在前后丝杠、前后移动连杆、左右丝杠、左右移动连杆、上下丝杠、上下移动连杆上，其中前端头连杆、左端头连杆、上端头连杆固定连接前后丝杠、左右丝杠、左下丝杠，后端头连杆、右端头连杆、下端头连杆分别滑动连接前后移动连杆，左右移动连杆，上下移动连杆；上端头连杆、下端头连杆的两端通过上平行连杆、下平行连杆连接，上平行连杆位于x轴正方向与y轴正方向之间，下平行连杆位于x轴负方向与y轴负方向之间，前端头连杆、后端头连杆的两端与前平行连杆、后平行连杆连接，前平行连杆位于x轴负方向与z轴负方向之间，在下平行连杆外侧，后平行连杆位于x轴正方向与z轴正方向之间，左端头连杆、右端头连杆的两端与左平行连杆、右平行连杆连接，左平行连杆位于z轴正方向与y轴正方向之间，右平行连杆位于y轴负方向与z轴负方向之间，上端头连杆、下端头连杆、上平行连杆、下平行连杆构成移动框架A，前端头连杆、后端头连杆、前平行连杆、后平行连杆构成移动框架B，左端头连杆、右端头连杆、左平行连杆、右平行连杆构成移动框架C，移动框架A在移动框架B内可以沿y轴移动，移动框架B在移动框架C内可以沿z轴转动，移动框架C可以沿x轴移动；移动框架B、移动框架C、移动框架A的质心分别位于z、x和y轴上；

姿态传感器和运动控制器中的姿态传感器测量机器人的姿态，运动控制器控制前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机的转动，使机器人按照用户设定工作；

电池固定在中间连接14面体上，为机器人提供电源；