[实用新型]一种可伸缩球形机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人领域，具体地说，涉及一种具有多个自由度的可伸缩球形机器人。

背景技术

现有公开的文献中，挪威工程师Zenta发明的Morphex变形机器人系列，已设计生产出MorphexⅠ、MorphexⅡ与MorphexⅢ共三代机器人。该变形机器人中心部分采用齿轮传动，与中心舵机相连的齿轮同时与六个齿轮相啮合的结构，对所有齿轮的轴心定位和精度要求很高，但易发生齿轮脱齿、卡死现象，且受到机械震动或干扰后机构稳定性较差。变形机器人的上盖部分由六块相同结构的弧板组成半球壳形；每一部分只有一个自由度，通过舵机连接的四连杆与滑轨支架共同完成球壳的开闭。变形机器人设计有六条腿，通过三个舵机实现控制三个正交方向的自由度；每块球壳分别固定连接在相对应的腿上。但结构较为复杂，制作成本高。

在发明专利CN1295907A中公开了一种可自主滚动的球形机器人，该机器人具有圆球形状的外形，能够在内置电机的驱动下滚动翻转。而且具有运动速度快，运行状态平稳和能量消耗小的特点。但是与足式或爬行机器人相比，该机器人只能在相对平整的地面上运动，对于不同地形的适应性较弱。

实用新型内容

为了避免现有技术存在的不足，克服其结构较为复杂，制作成本高的问题。本实用新型提出一种可伸缩球形机器人，目的是将六足昆虫式爬行的特征和球形滚动多种姿态的特征相结合，实现多个自由度的伸展收缩，提高了机器人的稳定性，而且具有降低制造成本的优势。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:包括曲柄滑块机构、上球壳组件、下球壳组件,曲柄滑块机构位于上球壳组件与下球壳组件之间中心部位，并为上球壳组件与下球壳组件固定连接提供支撑；

所述曲柄滑块机构包括上导轨支架、旋转圆盘、曲柄、副支撑架、主支撑架、中心舵机固定板、杯式轴承、下导轨支架、中心舵机、中心舵机固定板连接架，两个旋转圆盘分别与中心舵机输出轴上的舵盘固连，上导轨支架与下导轨支架分别嵌套在两个旋转圆盘上,且对称平行安装，上导轨支架与下导轨支架上沿圆周顺时针均布各有六个突出的导轨滑槽，杯式轴承嵌入在导轨滑槽内,并与曲柄固连,每个曲柄一端固连在旋转圆盘上，曲柄另一端与腿部单元件内侧舵机舵盘连接，四个主支撑架固定安装在上导轨支架与下导轨支架之间,两块中心舵机固定板分别与四个主支撑架固连,四个中心舵机固定板连接架固定在中心舵机上,并与两块中心舵机固定板固连,两个副支撑架位于中心舵机固定板两侧，且对称安装在上导轨支架与下导轨支架之间，各连接件之间均采用小螺栓连接；

所述上球壳组件由上部台架、六个铜柱和六个球壳单元件组成，上部台架通过六个铜柱与中心舵机上面的旋转圆盘固连，六个球壳单元件位于上部台架上面；所述球壳单元件包括舵机、舵机套、连杆支架、连杆、上球壳连接耳、上球壳、上部U型架，两个舵机通过舵机套固定在上部台架上面，连杆一端与连杆支架连接，连杆另一端与两个上球壳连接耳连接，两个上球壳连接耳固定在上球壳上，连杆支架安装在舵机套上，上部U型架一端与舵机舵盘固连，由舵机舵盘带动旋转运动，上部U型架另一端与两个上球壳连接耳连接，并通过两个上球壳连接耳与上球壳固连，各连接件之间通过小螺栓连接；

所述下球壳组件包括六个结构相同的腿部单元件，每个腿部单元件由三个舵机、腿部舵机连接件、舵盘、下球壳、下球壳支架、U型架、U型连接架、针形脚组成，内侧舵机与中间舵机通过腿部舵机连接件固连，两个舵机依中轴线相错位90度安装，内侧舵机舵盘与上导轨支架和下导轨支架上的曲柄连接，中间舵机通过舵盘与U型架连接，U型架和U型连接架固连，U型连接架另一端与外侧舵机舵盘相连接，下球壳通过下球壳支架与外侧舵机固连，针形脚安装在外侧舵机上，各连接件之间通过小螺栓连接。

有益效果

本实用新型提出的一种可伸缩球形机器人，将六足昆虫式爬行的特征和球形滚动多种姿态的特征相结合，采用曲柄滑块机构和上球壳组件、下球壳组件组合结构设计,实现多个自由度的伸展与收缩。曲柄滑块机构安装在上球壳组件与下球壳组件之间中心部位，曲柄滑块机构为上球壳组件和下球壳组件固定连接提供支撑。上球壳组件安装在上部台架上，上部台架通过六个铜柱与中心舵机上面的旋转圆盘固连。下球壳组件的腿部单元件通过内侧舵机与上导轨支架上的曲柄和下导轨支架上的曲柄连接，内侧舵机与中间舵机错位90度安装，中间舵机与U型架连接，U型架和U型连接架固连，U型连接架与外侧舵机相连接，下球壳通过下球壳支架与外侧舵机固定连接，针形脚安装在外侧舵机上。