[发明专利]一种基于六旋翼的球形机器人

说明书

本发明公开了一种基于六旋翼的球形机器人，其特征在于，包括带孔的球形外壳，球形外壳内固定有支架，支架上安装有带动球形外壳前滚、自旋、左右平衡的至少六个驱动机构；所述驱动机构包括电机，以及安装在电机上的旋翼；所述支架包括经过同一个中点的X轴支架、Y轴支架和Z轴支架；所述X轴支架、Y轴支架和Z轴支架两端分别对称安装有驱动机构；每个X轴支架、Y轴支架和Z轴支架上分别反向安装电机和旋翼。本发明解决了现有重力摆式和驱动轮式的球形机器人，滚动速度慢、爬坡困难、无法自主导航、无法自主规划任务等问题；同时采用电机和桨叶的驱动方式，能产生较大推力使球形机器人更加的灵活和机动，按照预定的轨迹实现精确稳定的控制。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种使用六组电机和桨叶作为动力系统，能产生较大推力使球形机器人更加的灵活和机动，从而能够按照预定的轨迹实现精确稳定控制的六旋翼球形机器人。

背景技术

球形机器人是指一类驱动系统位于球壳(或球体)内部，通过内驱动方式实现球体运动的机器。球形机器人将运动执行机构、传感系统、控制系统与能源装置等集成在球形壳体内，具有结构紧凑、运动灵活、自平衡性强等优点，应用于很多场景。

但是现有的球形机器人大都基于重力摆式和驱动轮式的原理进行驱动，存在滚动速度慢、爬坡困难等问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于六旋翼的球形机器人，通过六组电机和旋翼作为动力系统，灵活控制球形机器人，能实现快速滚动、爬坡等功能，还能够自主定位导航、自主规划和重规划任务。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种基于六旋翼的球形机器人，包括带孔的球形外壳，球形外壳内固定有支架，支架上安装有带动球形外壳前滚、自旋、左右平衡的驱动机构；所述驱动机构包括电机，以及安装在电机上的旋翼。

以上结构，本发明通过电机带动旋翼转动，产生的推力，驱动球形机器人，实现球形机器人的运动，并通过控制电机的转速，从而控制支架的受力，驱动球形外壳前滚、自旋、左右平衡。通过电机和旋翼的控制驱动，能够更加精确、灵活的控制球形机器人的运动。带孔的球形外壳，能够保证气流流通，桨叶正常工作。

作为优选，所述支架上安装有至少六个驱动机构,六个驱动机构包括六个电机和六个旋翼；所述旋翼包括至少一个桨叶。

以上结构，六个驱动机构的采用，能够保证球形机器人受到不同方向上的作用力，实现翻转、自旋、左右平衡等基本功能。

作为优选，所述支架包括经过同一个中点的X轴支架、Y轴支架和Z轴支架；所述X轴支架、Y轴支架和Z轴支架两端分别对称安装有驱动机构。

以上结构，X轴支架、Y轴支架和Z轴支架和驱动机构的对称设置，能够保证支架的对称，从而达到球形机器人初始的平衡，并且通过在不同面上的推力，控制机器人不同的动作。

作为优选，所述X轴支架、Y轴支架和Z轴支架之间相互垂直；X轴支架、Y轴支架和Z轴支架的两端分别通过螺钉固定在球形外壳上。

以上结构，X轴支架、Y轴支架和Z轴支架之间相互垂直，形成XYZ坐标轴的轴之间关系，从而指向X轴、Y轴和Z轴的方向，保证球形机器人前后翻转、自旋、左右平衡，在不同方向需要的驱动。

作为优选，每个X轴支架、Y轴支架和Z轴支架上分别反向安装电机和旋翼。

以上结构，支架上的六个电机使用特定的布局，沿球体中轴对称的两个电机反向安装，提供双倍滚动力矩，同时使得电机旋转方向的力矩相互抵消，更好的平衡重心。

作为优选，所述X轴支架上分别安装有朝上和朝下的驱动机构；所述Y轴支架上分别安装有朝左和朝右的驱动机构；所述Z轴支架上分别安装有朝前和朝后的驱动机构。