[发明专利]一种多自由度球形机器人在审

专利信息
申请号: 202110720313.4 申请日: 2021-06-28
公开(公告)号: CN113276977A 公开(公告)日: 2021-08-20
发明(设计)人: 霍建文;李瑞麟;张华;黎晓璐;郭明明;孙俊;林锐;梁晓盈;杨茂桃 申请(专利权)人: 西南科技大学
主分类号: B62D57/02 分类号: B62D57/02;B60K1/00;B60K17/04
代理公司: 成都正华专利代理事务所(普通合伙) 51229 代理人: 代维凡
地址: 621010 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 自由度 球形 机器人
【说明书】:

发明公开了一种多自由度球形机器人,包括控制系统和驱动系统;驱动系统包括动力装置和传动装置;动力装置用于为球形机器人提供动力;传动装置用于带动球形机器人运动。本发明的球形机器人具有结构精巧、环境适应力强和可搭载多种任务载荷的特点,可被广泛运用在监测、抢险、消防、救灾、地质勘探和军事侦测等诸多场合。

技术领域

本发明属于球形机器人技术领域,具体涉及一种多自由度球形机器人。

背景技术

球形机器人是一种将驱动机构和控制系统装在一个球形壳体内的机器人,利用球形外壳作为滚动行走装置的一种移动机器人。由于其特殊结构,球形机器人相比其他移动机器人有着很大的优点:第一,运动最灵活。球形机器人可以实现全向驱动,转弯半径为零。第二,抗倾倒性。球形机器人行走机构为全向外壳,行走过程中不存在翻仰问题。第三,抗环境干扰性。球形机器人所有控制、驱动结构封闭于球壳内部,在雨天或荆棘环境中能够来去自如,不会发生短路或导线挂擦等问题,这使得球形机器人对恶劣环境的适应能力增强。第四,运行效率高。球形机器人的行走外壳与地面接触产生的摩擦力为驱动力,没有被动摩擦轮,运动效率高,且外壳与地面的接触为点接触,对道路要求低,适应能力强。第五,承载能力大。球形机器人可在其球壳内装载满载荷而灵活行走。第六,球形机器人的运动系统为非完整系统,非完整系统有可能用较少的驱动控制较多的运动自由度,这种机器人可用于对非完整系统进行研究,球形机器人的研究理论成果对非完整约束系统的深人研究能产生巨大的推动作用。

另外,球形机器人的行走外壳与地面单点接触,产生的摩擦力为驱动力,双电机驱动全方位行走,能量损耗小。另外,球形机器人可以利用球形外壳通过滚动对冲击力进行有效缓冲,从而使机器人的内部结构得到保护。因此,球形机器人在星球探索、危险环境探测、管道内部探测等领域具有显著优势和广泛应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决球形机器人摆锤旋转角度有限的问题,提出了一种多自由度球形机器人。

本发明的技术方案是:一种多自由度球形机器人包括控制系统和驱动系统;

控制系统用于控制机器人平稳运动;驱动系统用于控制机器人运动;控制系统和驱动系统都位于托板内。

驱动系统包括动力装置和传动装置;动力装置用于为球形机器人提供动力;传动装置用于带动球形机器人运动。

进一步地,动力装置包括舵机法兰盘、重块下托、重摆固定架、重摆固定零件、托板下盖、环形固定架、舵机、电机、球壳、重摆和托板上盖;

环形固定架固定设置于球壳的内壁上;托板下盖和托板上盖通过螺丝固定连接;托板下盖的侧面开设有开孔;电机固定设置于托板下盖上;舵机通过螺丝固定设置于托板下盖的侧壁;重摆固定零件通过舵机法兰盘与舵机固定连接;重摆固定设置于重摆固定架上,并通过重块下托,固定于托板下盖的下方。

进一步地,传动装置包括第一固定架、轴承固定片、第一正齿轮组、第二正齿轮组、联轴器、电机固定架、第二固定架、第三正齿轮组、转轴、第一轴承、滚轮、第二轴承、斜齿轮组、连接轴和内齿轮;

第一固定架中的第一轴承通过开孔和托板下盖固定连接;转轴依次通过第一轴承和第二轴承固定设置于第一固定架和第二固定架内;转轴和托板下盖的开孔圆心同心;滚轮固定设置于环形固定架的两侧;斜齿轮组分别固定设置于转轴和第二固定架上;第一正齿轮组固定设置于第一固定架上,并与转轴相互啮合;内齿轮和第三正齿轮组配合转动,用于带动球壳运动;联轴器的一端和转轴固定连接,其另一端和连接轴固定连接;内齿轮固定设置于环形固定架内。

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