[实用新型]一种三驱动单摆式球形滚动机器人

说明书

本实用新型涉及移动机器人技术领域，提供一种三驱动单摆式球形滚动机器人，包括：球壳和设置在球壳内的环形轨道、转动单元以及摆动单元；所述环形轨道与球壳内表面通过过盈配合固定连接，所述环形轨道内表面设有轮齿；所述转动单元包括：转向支座、箱型转轴、轨道电机、导向支座、转向齿轮和轨道轮；所述摆动单元包括：短轴电机、长轴电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮、摆杆、摆杆轴和单摆。本实用新型三驱动单摆式球形滚动机器人的运动方式更加灵活，提高了机器人的容错能力和运行的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种三驱动单摆式球形滚动机器人。

背景技术

在生活中人们可能需要对一些比较狭窄、崎岖的孔洞环境进行探寻，如尺寸较小的管道等。在这些人类难以进入的环境下，经常需要使用移动机器人进行工作。移动机器人能够代替工作人员进入环境危险且复杂的管道环境，执行搜索和探测等任务，移动机器人能有效提高探测效率。

球形滚动机器人是移动机器人的一种，是一类将驱动机构、传感器和控制器安装在一个球形壳体内的系统。球形滚动机器人可实现全方位运动，且和地面单点接触，阻力小，能量利用率高，携带的能源使用时间长；同时，具有较高的承载能力，能越过一定高度的障碍、爬上一定角度的斜坡。

目前，摆式驱动球形滚动机器人多采用双电机驱动方式，一旦某台电机发生故障，机器人将无法工作，影响其正常使用，容错能力较差，运行可靠性较差；同时，滚动速度和转向能力较差，导致机器人的运动灵活性较差。

实用新型内容

本实用新型主要解决现有球形滚动机器人运动灵活性较差、系统运行可靠性较差等技术问题，提出一种三驱动单摆式球形滚动机器人，其运动及运动方式更加灵活，并且通过构型设计提高了系统的容错能力，提高了机器人系统运行的可靠性。

本实用新型提供了一种三驱动单摆式球形滚动机器人，包括：球壳(3)和设置在球壳(3)内的环形轨道(9)、转动单元以及摆动单元；

所述环形轨道(9)与球壳(3)内表面通过过盈配合固定连接，所述环形轨道(9)内表面设有轮齿；

所述转动单元包括：转向支座(1)、箱型转轴(10)、轨道电机(2)、导向支座(7)、转向齿轮(12)和轨道轮(14)；其中，所述箱型转轴(10)一端与转向支座(1)转动连接、另一端与导向支座(7)转动连接；所述转向支座(1)上设置转向齿轮(12)，所述转向齿轮(12)与环形轨道(9)的轮齿相啮合，所述转向支座(1)侧面装有轨道电机(2)，轨道电机(2)的输出轴与转向齿轮(12)相连；所述转向支座(1)和导向支座(7)上分别设有轨道轮(14)，所述轨道轮(14)在环形轨道(9)两侧轮缘部分滚动；

所述摆动单元包括：短轴电机(4)、长轴电机(8)、主动锥齿轮(5)、从动锥齿轮(6)、摆杆(13)、摆杆轴(15)和单摆(11)；其中，所述短轴电机(4)、长轴电机(8)分别设置在箱型转轴(10)中，所述长轴电机(8)的输出轴与导向支座(7)通过平键连接；所述短轴电机(4)的输出轴通过平键连接有主动锥齿轮(5)，所述主动锥齿轮(5)与从动锥齿轮(6)啮合；所述从动锥齿轮(6)与摆杆轴(15)连接，摆杆轴(15)与摆杆(13)连接，所述摆杆(13)底端与单摆(11)连接。

进一步的，所述箱型转轴(10)通过轴承和轴承座与转向支座(1)连接。

进一步的，所述轨道电机(2)的输出轴与转向齿轮(12)通过平键相连。

进一步的，所述从动锥齿轮(6)通过平键与摆杆轴(15)连接，摆杆轴(15)与摆杆(13)通过顶丝紧固连接，所述摆杆(13)底端与单摆(11)通过螺纹紧固连接。