[发明专利]一种具有多模式运动功能的球形机器人

说明书

本发明公开了一种具有多模式运动功能的球形机器人，属于智能机器人技术领域，能够使球形机器人具备跳跃和滚动能力。所述球形机器人包括：菱形施力结构中的第一连杆和第二连杆的一端均连接在第一支座上、且其端部均具有轮齿，轮齿相互啮合，第三连杆和第四连杆的一端均连接在第二支座上，第一连杆与第四连杆、第二连杆与第三连杆转动连接；拉簧的两端固定在连杆对角上；断电自锁电机与第一齿轮固定；齿轮箱中的第二齿轮与第三齿轮同轴连接、且与第一齿轮啮合，第三齿轮为缺齿齿轮、且与第四齿轮间歇啮合；第四齿轮的一侧设有卷线盘，卷线盘上的绳索的另一端固定在第二框架的底部。本发明用于球形机器人。

技术领域

本发明涉及一种具有多模式运动功能的球形机器人，属于智能机器人技术领域。

背景技术

现有的移动机器人，普遍采用轮式或腿式的驱动方式。采用轮式驱动方式的机器人只能在相对平坦的地面上行进，在复杂地面遇到超过自身尺寸的障碍物时，难以翻越，而且存在发生倾倒和翻覆的可能性，地形适应能力较差。采用腿式驱动方式的机器人有比轮式机器人更好的翻越障碍的能力，但是它自身的结构自由度较多，结构复杂，而且驱动结构直接暴露在外部环境中，当机器人与外部障碍物发生碰撞时易损坏。

球形机器人的结构设计可以更好的解决这些问题，球形机器人的驱动机构放置在球壳内部，当与障碍物发生碰撞时，球形机器人的外壳可以很好的保护内部的驱动单元和传感器。目前对于球形机器人的结构设计的研究较多，但是普遍都是实现在地面上行进的功能。

发明内容

本发明提供了一种具有多模式运动功能的球形机器人，能够使球形机器人同时具备跳跃和滚动的能力，增强地形的适应能力。

本发明提供了一种具有多模式运动功能的球形机器人，包括：

上半球壳和下半球壳；所述上半球壳和所述下半球壳通过相对设置的两个法兰盘扣合连接，形成封闭球体；

第一框架和第二框架，位于所述封闭球体内；所述第二框架与所述第一框架十字连接；

步进电机和两个直流电机，所述步进电机安装在所述第二框架上，且其输出轴与所述第一框架连接；两个所述直流电机位于所述封闭球体内，且分别与两个所述法兰盘固定连接；两个所述直流电机分别安装在所述第一框架的两端；

齿轮箱和菱形施力结构；所述菱形施力结构包括第一支座、第二支座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和拉簧；所述第一支座与所述齿轮箱固定，所述第二支座与所述第二框架的底部固定；所述第一连杆和所述第二连杆的一端均连接在第一支座上、且其端部均具有轮齿，所述轮齿相互啮合，所述第三连杆和所述第四连杆的一端均连接在第二支座上，所述第一连杆与所述第四连杆的另一端通过第一螺柱转动连接，所述第二连杆与所述第三连杆的另一端通过第二螺柱转动连接；所述拉簧的两端分别固定在所述第一螺柱和所述第二螺柱上；

所述齿轮箱包括箱体和设置在所述箱体内的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮；所述箱体外还设置有断电自锁电机，所述断电自锁电机的输出轴与所述第一齿轮固定，用于在通电状态下带动所述第一齿轮转动；所述箱体内还设置有第一光杆和第二光杆，所述第二齿轮与所述第三齿轮同轴连接、且同轴设置在所述第一光杆上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第三齿轮为缺齿齿轮；所述第四齿轮设置在所述第二光杆上、且与所述第三齿轮间歇啮合；所述第四齿轮的一侧设有卷线盘，所述卷线盘上固定有绳索，所述绳索的另一端固定在所述第二框架的底部。

可选的，所述菱形施力结构为两个；两个所述菱形施力结构对称分布在所述齿轮箱的下方。

可选的，所述第二框架和所述第一框架的一侧壁上设置有适配通孔，另一侧壁上设置有固定通孔；所述适配通孔的形状与所述步进电机的输出轴的形状适配；

所述步进电机的输出轴穿入所述第二框架和所述第一框架上的适配通孔；

所述第二框架的另一侧壁通过对穿螺丝穿过所述固定通孔与所述第一框架连接。