[实用新型]具有稳定平台的球形机器人

说明书

技术领域

 本实用新型属于机器人领域，主要涉及一种具有稳定平台的球形机器人，特别是涉及一种具有稳定平台的全方位滚动球形机器人。

背景技术

从国外机器人的发展看，1996年，芬兰Spherical Mobile RobotAarne Halme等人研制出第一台球形运动机构。该运动原理是通过内部驱动单元IDU的运动来打破球体的平衡；1997年，意大利Antonio Bicchi推出自行设计的球形机器人“Sphericle”。将一个小车放置在球体的内部，小车的每个车轮各装有一个驱动电机，在车轮的前后用弹性支撑轮进行支撑；2000年，Shourov Bhattacharya和Sunilk Agrawal提出球形滚动机器人。它的外壳采用铝合金材料，由上、下两个半球壳组成。在每个半球壳内部均包含有接收器、电机设备、转子和蓄电池，电池安装在电机转子轴上。它的驱动系统是由两个互相垂直的转子构成的；2002年，伊朗Amir Homayoun Javadi A.和Puyan Mojabi开发了一种全方位球形运动机器人。机器人实行自主式供电，逻辑控制系统一部分安装在球体内部板块，一部分安装在球体外部控制模板上上，通过无线电进行连接，August是本着中心对称的原则进行装配的，以使球体的质心和形心重合；从1995-2002年，A.Bicchi等人先后生产了近十种球形机器人，最新型的球形机器人的外壳上采用透明的材料，两个半球壳在中间支撑部分进行连接，内部的驱动单元的质心位于球体形心的正下方。机器人的各种运动功能通过两个电机的工作来实现；2005年，日本立命馆大学的Sugiyama Y和Irai S等人研制了可变形式球形机器人。通过改变电压的大小控制球体内多根记忆合金的形变量，从而使橡胶外壳与地面之间的接触面不断变化而滚动。目前仍处于运动原理验证阶段,需要拖缆运行。机器人内部没有空间携带其它组件；2006年,日本神户大学的Toshiaki Otani等人与国家情报通信研究所的Satoshi Maekawa,研制了一种靠陀螺保持姿态并调整运动方向的球形机器人。机器人驱动部分主要由陀螺、万向节和滚珠等组成。用陀螺控制姿态增强了机器人的运动稳定性,能更精确地控制机器人的转弯角度,但机器人不具有原地转向能力,而且运动过程中陀螺要始终保持高速旋转,增大了能量消耗。

在国内，北京航空航天大学机器人研究所设计了一种新型月球探测车运动机构-球型智能运动单元（SphericalSmart Moving Unit），该单元将机构、电机、驱动器和控制器集成密封在一个球形的壳体内。它采用内部驱动的方式来控制球体的运动，依靠陀螺力来获得它的动态稳定性；北京邮电大学研制的球形机器人北京邮电大学研制了一种球形机器人。该球形机器人通过两个电机分别驱动两组齿轮传动机构，从而带动相应的配重块向期望的方向偏转，以改变其重心位置，从而产生驱动力矩来实现机器人的滚动；哈尔滨工业大学研制的“球形运动器”哈尔滨工业大学宇航与空间机构研究所早在2002年便对球形机器人进行了研究，设计制造了一种名为“球形运动器”的装置。该运动器是轴线共线的两个电机来进行控制的，分别实现运动器的驱动和转向两种运动方式。

目前市面球形机器人的设计方案有两种。一种是采用固定轴驱动方式，将驱动电机与外壳相连接，达到驱动的目的。这种方式虽然能达到很高的运动速度，但是其在方向旋转与控制平台的稳定上严重欠缺，不符合实际应用。第二种采用了同心圆的方式，将稳定的平台与机器人的动力系统分离，这种方法虽然有了较为稳定的内部平台用于安装传感器，但是其坚固性与灵活性都存在一定的不足。

发明内容

发明目的

本实用新型提出了一种具有稳定平台的球形机器人，提高球形机器人的实用性，克服传统球形机器人不能将机动性、稳定性、坚固等相结合不足，可满足多种领域的需求。

技术方案

一种具有稳定平台的球形机器人，包括稳定平台和驱动装置；其特征在于：稳定平台由支架支撑，支架上端装有缓冲装置，缓冲装置上端装有万向球，采集平台放置于稳定平台上；驱动装置包括缓冲弹簧、驱动转向模块、驱动电机和转向电机，缓冲弹簧连接驱动转向模块，驱动电机与传动轴相连，传动轴连接驱动转向模块，转向电机通过转向传动轴连接采集平台和驱动转向模块，驱动转向模块上设有轮子。

在采集平台上设有摄像头。

采集平台由驱动电机驱动使其旋转和滚动。

驱动转向模块能够360°旋转并且能前进与后退。

稳定平台由数个支架支撑悬浮于球形机器人的球体中。

优点及效果

本实用新型的优点与积极效果如下：