[发明专利]一种电磁驱动球形机器人

说明书

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种电磁驱动球形机器人，包括外扩展球，外扩展球内部安装有内驱动球，内驱动球的外侧壁与外扩展球的内侧壁之间固定安装有若干伸缩套筒，伸缩套筒在内驱动球的外侧壁上均匀分布，伸缩套筒上均套设有第一弹簧，内驱动球的内部安装有PCB电路板，PCB电路板的四角均螺纹安装有螺钉，PCB电路板通过螺钉与内驱动球的内壁固定，螺钉上均套设有第二弹簧，内驱动球的外壁上安装有电磁驱动机构。本发明利用电磁驱动原理，可在铁磁性材料上沿360°方位进行移动，其转向性能灵活，有较强的适应环境的能力。可实现在管道、壳体以及箱体内全方位作业的实验目标。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种电磁驱动球形机器人。

背景技术

机器人是人类20世纪最伟大的发明之一，移动机器人是机器人中的一个重要的分支，它指机器人本身不固定，能够在大范围运动的机器人。球形机器人是以滚动方式行走，运动动力依靠内部驱动装置和外部摩擦力提供的球形或类球形的移动机器人。

球形机器人所有的驱动装置、动力源、各种传感器等都被布置于球形外壳的内部，从而球形机器人的内部部件可以得到其密封外壳提供的最大可靠性的保护。从球形机器人的外形来说，球形结构可以使其内部体积最大化，可以抵抗内部过压或压力不足，这种特性对于水下或太空应用是非常有用的，球形机器人的独特外形使得球形机器人在转向时具有独特的优势，与其他的运动方式相比能更灵活地转向而且球形机器人的转弯半径很小，可以轻易的实现零角度转弯；球形结构可以自由地向任何方向旋转，所以对球形机器人来说所有的位置都是稳定的；当球形机器人执行未知环境探测等任务时，当与障碍物或其他运动机构发生碰撞时，球形结构具有较强的自我恢复能力。另外由于球体滚动的阻力相对滑动或轮式装置的运动阻力小得多，所以球形机器，人还具有运动效率高、能量消耗小的优点；

现有的球形的机器人在应用到工业管道、壳体以及箱体复杂环境下的作业时，机械运动方式单一，不能根据环境改变自身的运动状态。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在机械运动方式单一的缺点，而提出的一种电磁驱动球形机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种电磁驱动球形机器人，包括外扩展球，所述外扩展球内部安装有内驱动球，所述内驱动球的外侧壁与外扩展球的内侧壁之间固定安装有若干伸缩套筒，所述伸缩套筒在内驱动球的外侧壁上均匀分布，所述伸缩套筒上均套设有第一弹簧，所述内驱动球的内部安装有PCB电路板，所述PCB电路板的四角均螺纹安装有螺钉，所述PCB电路板通过螺钉与内驱动球的内壁固定，所述螺钉上均套设有第二弹簧，所述内驱动球的外壁上安装有电磁驱动机构。

优选的，所述电磁驱动机构，所述电磁驱动机构包括八个电磁铁固定块，八个所述电磁铁固定块均匀固定在内驱动球的外壁上，八个所述电磁铁固定块上均固定安装有电磁铁，所述电磁铁均贯穿外扩展球的侧壁，所述电磁铁的顶面与外扩展球的弧面性相匹配，所述外扩展球上开设有若干与电磁铁相匹配的卡槽，相邻两个所述电磁铁之间均固定安装有永磁铁。

优选的，相邻两个所述电磁铁与永磁铁之间的夹角为72°，相邻的单个所述电磁铁和永磁铁的角度为36°。

优选的，八个所述电磁铁其中一个到达最低位置时，将其断电，给其邻近的其它电磁铁通电，可以实现在铁磁性材料上的移动。

优选的，所述PCB电路板包括单片机、与单片机信号连接的PWM控制器、通讯模块、八路三极管放大模块、按键复位模块、USB供电以及下载模块、串口下载模块、5V转3.3V模块、陀螺仪驱动模块和蓝牙模块，所述通讯模块的输出端信号连接有九轴运动处理传感器，所述八路三极管放大模块的输出端电性连接有继电器，所述继电器与电磁铁的线圈电性连接，所述蓝牙模块与继电器信号连接。