[发明专利]一种具有行走功能的球形机器人

说明书

本发明公开了一种具有仿生行走功能的球形机器人，包括球壳模块，滚动驱动模块、足部模块、支撑模块、足部平衡模块。本发明不仅具有球形滚动运动和足式步行运动这两种基本运动模式，使机器人兼具球形滚动的高运动效率和足式行走的良好地形适应能力，还能使这两种运动模式互为补充，提升球形滚动的越障能力和足式步行的运动效率。

技术领域

本发明涉及一种可变形的地面移动式机器人。更明确地，本发明涉及一种具有球形滚动以及四足行走功能的变形机器人。属于机器人技术领域。

技术背景

随着机器人技术不断地发展，人们对移动机器人的运动高效率和地形适应能力提出了更高的要求，传统移动式机器人难以满足这种更加复杂的需求，具有混合驱动的机器人有良好的发展前景。

对多种传统运动机构进行机构综合以实现多种运动模式，成为了一种可行的设计思路。其中，球形滚动和足式步行结合的机器人兼具了球形机器人运动效率高和足式机器人地形适应能力好的特点。球形机器人和足式步行机器人在结构上差异较大，其关键在于如何将这两种运动模式进行深度地综合设计，以兼具实现这两种运动模式的优点。

发明专利CN103538644A中公开了一种具有滚动运动与足式行走功能的机器人，该机器人同样结合了滚动和行走两种运动模式的优点，但是用于滚动的下半球形外壳也用于行走，在滚动过程中，下半球壳难以保持完整的球面，滚动效率受到影响；在行走过程中，张开的半球壳降低了对机器人机身的封闭式保护。发明专利CN104002887A中公开了一种快速转向的机器人，包括两侧8对球面球足机构和中间摆锤机构，通过两侧的球面球足机构能够实现机器人的快速转向，但是球面球足机构不具备行走功能，难以适应更为复杂的地形。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种兼具球形滚动和足式步行功能的机器人，将球形滚动和足式行走这两种运动模式深度融合，提升机器人的运动效率和对复杂环境的适应能力。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：一种具有四足爬行功能的球形机器人，包括球壳模块、滚动驱动模块、支撑模块、足部模块、足部平衡模块。其特征在于：球壳模块的中间部分与支撑模块固连，滚动驱动模块的主轴通过法兰固连在支撑模块上，足部模块分成两部分，分别安装在主轴的两端，足部平衡模块安装在支撑模块上，与球壳模块、足部模块连接。

所述的球壳模块由空心薄壁球壳构成，分为三个部分，球壳模块的第一部分为球形外壳中间鼓形的部分，球壳模块第二部分为球形外壳的两边的部分，每一边的球壳模块第二部分都有两个孔，球壳模块第三部分为填补球壳模块第二部分中两个孔的球面薄壁。

所述的滚动驱动模块由主轴、滚动小齿轮、滚动大齿轮、滚动支架、滚动基座、滚动电机、滚动电机驱动器、蜗轮蜗杆减速器、导电滑环、齿轮轴套、导电滑环轴套、法兰组成。滚动支架通过轴承安装在主轴上，滚动大齿轮、导电滑环安装在主轴上，分别位于滚动支架的两侧，齿轮轴套、导电滑环轴套安装在主轴上，用于滚动大齿轮和导电滑环的轴向定位。滚动基座与滚动支架之间固定连接，滚动电机安装在蜗轮蜗杆减速器上，滚动电机驱动器、蜗轮蜗杆减速器安装在滚动基座上，滚动小齿轮安装在蜗轮蜗杆减速器的输出轴上，与滚动大齿轮啮合。滚动电机、蜗轮蜗杆减速器、滚动电机驱动器作为本发明所述机器人的配重，用于改变机器人的重心。

所述的支撑模块由龙骨、两组连接角支架、两组连接板、两个支撑板组成。每组连接板通过一组连接角支架拼接成一个环形，每个支撑板均与一组连接板固定连接，这样就形成了支撑模块的一面。两组连接角支架、两组连接板、两个支撑板等分为两组，另一面用另一组以相同的方式连接，龙骨的两端分别与支撑模块两面的两组连接角支架连接，把支撑模块的两面连接起来。