專利名稱:具有視覺的雙側帶臂球形機器人的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種結構改進的球形機器人,確切地說,設計一種具有 視覺的雙側帶臂的球形行走機器人,該機器人既可作為一種特殊的運栽
工具,又可用于在特定場合完成一些特定任務;屬于機器人技術領域。
背景技術:
球形行走機器人(以下筒稱球形機器人)是近年來國內外新近興 起、并發(fā)展迅速的一個特種研究領域。目前,國內外已經(jīng)研制出若千種 不同結構組成的球形才幾器人。申請人也在2001年、2002年及2004年先 后向中國專利局申請了幾種不同結構的球形機器人的發(fā)明專利(專利號 ZL0118289.X,專利號ZL02128933.6,申請?zhí)?00410096567.X,申請?zhí)?200410096568.X)。這些球形機器人與地面是點接觸-屬于純滾動摩擦, 阻力非常小,驅動行走和轉向靈活方便,具有全方位驅動行走功能和零 轉彎半徑的特點,即能夠在二維地面上實現(xiàn)全向性行走和簡便穿過口徑 略大于其直徑的曲折通道,適應道路的功能很強,有望成為今后機器人 在坎坷不平的地面上行走的一種比較理想的運輸工具。但是,在某些特 殊環(huán)境和場合里,球形機器人的應用存在有相當大的局限性。
目前,傳統(tǒng)的多足或帶有機械臂的機器人已經(jīng)引起人們廣泛的關注、 研究和應用。這種多足機器人對于活動環(huán)境有很強的適應能力,但是它 不具備球形機器人二維全向性行走、零轉彎半徑的特點,其運動靈活性 在許多場合受到限制;而帶有機械臂的機器人,其靈巧的機械臂可以像 人的手臂那樣從事各種運動或操作,從而能夠從事許多特定功能的工作。 然而,在某些場合,其應用需要有一個良好的移動載體。
如何在球形機器人中安裝可伸縮的機械臂或其它肢體,以使該機器 人在機械臂縮回時,能夠具備球形機器人靈活運動的特性,而在機械臂 伸出時,能夠在許多場合用作機械手、機械足、或視覺傳感器等傳感器 官,從而能夠從事許多特定操作而拓展球形行走機器人的應用范圍,就 成為申請人關注和研究的新課題。
發(fā)明內容
有鑒于此,本發(fā)明的目的是提供一種帶有可伸縮手臂的球形行走機 器人,以便能夠克服現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)的球形機器人缺乏四肢,不能執(zhí)行各種操作以及帶有多足或機械手的機器人的運動靈活性受到限制的各種 缺陷,使得本發(fā)明成為一種既能夠從事復雜操作,又具有乖巧、靈活運 動特性的移動式機器人。
為了達到上述目的,本發(fā)明提供了一種具有視覺的雙側帶臂球形機 器人,除了包括與現(xiàn)有機器人同樣的行走裝置外,其主要還包括球形殼
體、兩個側向手臂、升降攝像裝置、運動驅動系統(tǒng)及支撐穩(wěn)定機構;其 中
所述球形殼體為分體式結構由可升降的頂部球冠、左右各一個球 冠、下部球冠。
該上部球冠下方可升降且可在平面內360°旋轉地設有一個攝像裝 置,該攝像裝置與該球形殼體內壁上或設于所述球殼中的支架之間設有 升降和旋轉的驅動4幾構和傳動才幾構;
左右兩側的該J求冠中分別設有一個或多個可分別伸出殼體的三自由 度機械手臂,該機械手臂與該球形殼體內壁上或設于所述球殼中的支架 之間設有伸縮驅動4幾構和傳動機構;
該下部球冠中可伸出地設有 一個能使球體穩(wěn)定站立的機構所述站立 機構與該球形殼體內壁上或設于所述球殼中的支架之間設有伸出驅動機 構和傳動機構。
在上述技術方案中,所述機械手臂可以是通過關節(jié)電機連接,能夠 做相對旋轉運動的大臂、中臂和小臂組成該大臂安裝在一個可旋轉地 固定在所述球形殼體內壁上上的圓盤上,使它具有一個旋轉的自由度, 所述圓盤與該球形殼體內壁或設于所述球殼中的支架之間設有驅動和轉 動的傳動機構;該中臂通過一個關節(jié)電機連接在該大臂上,使它可平行 于該大臂旋轉;該小臂通過腕關節(jié)電機連接在中臂末端,使它可以中臂 為軸旋轉。
所述球形殼體內壁上可以嵌有一層球形網(wǎng)格式支架,該支架配合球 形殼體分為三部分對應該左右球冠各一部分以及對應該中間J求形殼體 的部分。支架主要是為了提高球形機器人的球形殼體強度。目前的球殼 普遍用有機玻璃等材料制作,強度不是很高,因此通過網(wǎng)格支架來加強 其強度。另外,還可以在球殼的外壁上附著固有網(wǎng)格支架,其作用有二 l.對球形機器人的外殼起到提高強度的作用,可使機器人適應多種的復
6雜的環(huán)境,大大提高其應用領域;2.在機器人滾動過程中,增加其與地 面的摩擦。
在三個所述球冠下可設有對應的三個支撐托盤作為所述支架,其將 三個該球冠與球殼中間隔離,同時成為固接驅動機構和傳動機構以及放 置控制器的平臺。
所述球殼的可升降的頂部球冠、左右兩個球冠分別與中間殼體對應 處之間的所述驅動才幾構和傳動機構可以是設置的絲杠螺;使傳動機構和電 機,各所述螺旋傳動才幾構連接電才幾。通過電機帶動絲4工;使轉的傳動才幾構 來升降和啟閉球冠,使得機器人的攝像裝置和手臂可以伸出或縮回,且 在閉合時,整個殼體保持球形外觀。
絲杠螺旋傳動4幾構和電4幾具體的結構可以是所述頂部和/或者包括 兩側的所述球冠后面位置設有電4幾,該電機的轉軸與絲杠連接,絲杠的 外部固裝有一個帶有滑槽的絲杠套筒,該絲杠套筒固定在框架上,與絲 杠旋接的絲杠螺母卡在絲杠套筒的滑槽中,所述球冠固定在所述絲杠螺 母上。當電機軸帶動絲杠旋轉時,絲杠螺母將沿絲杠套筒的滑槽軸向移 動。借此實現(xiàn)球冠的升降及其與球體的分離與閉合。
所述絲杠套筒滑槽的始端和末端最好是各設有一個霍爾位置傳感 器,用于感測絲杠螺母移動的位置,實現(xiàn)該傳動機構的軟件限位,提高 了該機構的安全性。
所述頂部球冠固裝在其下方的絲杠螺母上,攝像裝置固裝在頂部球 冠下方。當電機軸帶動絲杠旋轉時,絲杠螺母將沿絲杠套筒的滑槽軸向 移動。此時,頂部球冠將升起或閉合,攝像裝置將隨其一起移動,以實 現(xiàn)攝像裝置的垂直升降。攝像裝置的360°旋轉是通過本機器人的行走 裝置,即通過兩個電才幾分別驅動重擺和框架,改變J求形^L器人的重心來 進行的。
中臂通過一個關節(jié)電機連接在大臂上;小臂通過腕關節(jié)電機連接在 中臂末端;所述中臂相對于大臂以及小臂相對于中臂的旋轉是不同的 前者的關節(jié)軸線為豎直平面的法線;后者的關節(jié)軸線為水平面的法線。
所述的機械臂大臂可以是這樣固裝在可以相對于球體旋轉的圓盤 上在圓盤上固裝有一個燕尾槽,上面帶有齒條的齒條形的大臂安裝在 燕尾槽中,可沿槽相對滑動。燕尾槽一側設有一手臂伸縮電機轉軸上固 設的齒輪與齒條形大臂嚙合,使得手臂伸縮電機轉動時,驅動大臂沿槽相對滑動,從而實現(xiàn)機械臂的伸出球殼和縮回球殼的動作。
使得所述旋轉圓'盤轉動的驅動及轉動傳動機構為所述旋轉圓盤固 裝在一個從動齒輪的輪轂上,該齒輪可轉動地固定在該球形殼體其他部 分或所述支架上,另一個與該齒輪嚙合的主動齒輪固裝在一電機的輸出 軸上,該電機固定在該球形殼體其他部分或所述支架上。使得電機轉動 時,驅動主動齒輪隨之旋轉,即旋轉圓盤繞中軸旋轉,從而實現(xiàn)了固設 于其上的手臂的旋轉自由度,也使得在機器人沿著水平方向滾動時,機 械手臂能夠始終保持上舉狀態(tài)。電機以及主、從動齒輪軸都支固在所述 球形殼體內壁上或設于所述球殼中的支架上。
當具有視覺的雙側帶臂球形機器人伸出手臂進行操作任務前,機器 人左右兩側的球冠將分別打開。該球冠打開結構與頂部球冠升降機構相 同。
所述下部的球冠中設有的所述一個能使球體穩(wěn)定站立的機構。該機 構類似于傘的結構包括至少三個連桿機構,每一 個連桿機構包括三個連 桿鉸接形成該連桿機構,三個所述連桿機構在一個水平面內成120°角 鉸接于絲杠螺母上,該絲杠螺母螺接在一絲杠上,絲杠連接一電機。下 部球冠上設有三塊球殼塊與球冠為分離狀態(tài),該三塊球殼塊分別連接在 三個連桿機構中的一連桿的下端,其一個極端位置為與下部球冠形成球 形殼體的一部分,另一個極端位置為伸出在球形殼體的外面而形成站立 支腳。當絲杠下方的電機軸旋轉時,驅動絲杠旋轉,絲杠螺母則沿絲杠 軸向垂直升降,使得所述球殼塊伸出成站立指教和縮回使得本機器人的 外形成為球形殼體。
所述絲杠與電機的連接結構可以是所述絲杠上固裝有一個齒輪, 另一個與其嚙合的齒輪固裝在電機軸上,使得電機轉動時,驅動齒輪隨
之旋轉,即絲杠繞中軸旋轉。
本發(fā)明是一種以球形行走機器人為本體,在其上加裝可以伸出或縮 回球殼內部的攝^象裝置,左右兩側可以伸出或縮回的才幾才成手臂,下方可 以穩(wěn)定站立的機構實現(xiàn)的。該伸縮的攝像裝置是機器人的視覺傳感器, 當機器人操作時,用于觀察周圍環(huán)境。該伸縮的機械手臂在其端部既可 以加裝機械手,用于從事各種復雜操作;也可以安置各種傳感器件,以 幫助球形機器人對外界進行感知。該穩(wěn)定站立機構在機器人進行作業(yè)任 務時用于機器人的穩(wěn)定站立。本發(fā)明在球形機器人上加裝可伸縮機械手臂后,不僅能夠使其保持 其在二維平面內靈活運動的特點,而且使其具有了執(zhí)行機構,可以完成
作業(yè)任務,這就大大擴展了球形機器人的應用領域其在樓層失火營救、 反恐排爆等許多特殊場合都可以得到應用。本發(fā)明的球殼內壁嵌有的網(wǎng) 格式支架,提高了球形機器人外殼的強度和適應力,也有利于機器人在 復雜的地面環(huán)境中行走。此外,因為該機器人可以通過攝像裝置觀察周 圍環(huán)境,靜止時可以通過穩(wěn)定站立機構保持機器人的定位穩(wěn)定性,且該 三自由度的手臂,可以像人手一樣從事各種操作,因此可以代替人去執(zhí) 行一些危險的活動。例如深入無人區(qū),代替人進行地質勘探;該球形 機器人也可以用于軍事上,靈活地穿過障礙,深入敵人營地內部,通過 攝像裝置對敵進行偵察活動,而在戰(zhàn)場上,更可以在手臂上加裝槍械來 代替戰(zhàn)士,完成對敵的陣地戰(zhàn)斗,同時能夠避免人員傷亡。因此,可以 預計,本發(fā)明具有視覺的雙側帶臂球形機器人在不久的將來可以在搶險、 消防、救災、地質勘探、軍事等諸多場合得到廣泛的應用。
圖1是本發(fā)明具有視覺的雙側帶臂球形機器人的整體結構示意圖。 圖2為本發(fā)明提供的具有視覺的雙側帶臂球形機器人閉合狀態(tài)的結 構示意圖3為本發(fā)明提供的具有視覺的雙側帶臂球形機器人各個打開伸出 的部件伸出的結構示意圖4為本發(fā)明提供的具有視覺的雙側帶臂球形機器人左右兩機械手
臂伸出的俯視結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面結合附圖對本 發(fā)明作進一步的詳細描述。
參見圖1,圖中展示的本發(fā)明一實施例是具有視覺的雙側帶臂球形 行走機器人的攝像頭伸出殼體,兩端對稱的加裝機械手臂收起的狀態(tài)。 圖1中,球形殼體由頂部球冠2、右部球冠8、左部球冠24、下部球冠 23和中間殼體7組成。中間殼體7的下部固聯(lián)下部球冠,在中間殼體內 對應左右球冠和下部球冠的位置設有三個支撐托盤71、 72、 73,在中間 殼體7內部空間中支撐固定一機架0。在中間殼體7的內部空間中設置 運動機構,其是球形機器人的行走裝置。本實施例中沿用了現(xiàn)有技術中球形機器人的行走裝置,即通過兩個電機分別驅動重擺和框架,改變球 形機器人的重心來進行行走。它具有全方位行走、零轉彎半徑等運動特
點。因此,通過控制可以實現(xiàn)其原地360°旋轉。在球形殼體內還包括 有攝像頭1,攝像頭驅動和傳動機構,多關節(jié)機械臂15,機械臂的驅 動和傳動機構,支腳16和支腳的驅動和傳動才幾構;
該上部球冠下方可升降且可在平面內360°旋轉地設有一個攝像裝 置,該攝像裝置與該球形殼體其他部分或支架0之間設有升降和旋轉的 驅動才幾構和傳動才幾構。
圖1中升降和旋轉的驅動機構和傳動機構的裝配關系是攝像頭驅 動和傳動機構包括攝像頭絲杠螺母3、絲杠4、絲杠套筒5和升降攝像頭 的電機6,頂部球冠2同攝像頭絲杠螺母3和攝像頭1固接在一起,其 中,頂部球冠固裝在其下方的絲杠螺母上,攝像頭固裝在頂部球冠下方。 其中絲杠螺母3旋接在絲杠4上,絲杠4固接在升降攝像頭電機6的電 機軸上,電機固定于機架上。絲杠4的外部固裝有一個帶有滑槽的絲杠 套筒5,其固定在機架上,與絲杠旋接的絲杠螺母3卡在絲杠套筒5的 滑槽中。這樣,當電機軸旋轉時帶動絲杠轉動,絲杠螺母將同頂部球冠 和攝像頭一起沿絲杠4升降運動。當電機軸帶動絲杠旋轉時,絲杠螺母 將沿絲杠套筒的滑槽軸向移動。此時,頂部球冠將升起,攝像頭伸出球 殼,或者頂部球冠下降,攝像頭縮回球殼,頂部球冠與球殼合攏閉合, 攝像裝置將隨頂部球冠一起移動,以實現(xiàn)攝像裝置的垂直升降。攝像裝 置的360°旋轉可以通過前述的運動機構,即球形機器人的行走裝置使 得整個球殼轉動來實現(xiàn),當攝像頭伸出球殼,啟動行走裝置,通過電機 驅動框架旋轉而產(chǎn)生的反作用力來使得機器人旋轉,轉動到合適角度后, 站立裝置伸出球殼,支撐定位。也可以通過其他現(xiàn)有技術中的回轉機構 實現(xiàn)。例如,攝像頭通過軸承或類似機構可轉動地固定在絲杠螺母上, 并且連接一個驅動電機,通過控制電機使得攝像頭轉動到合適的角度。
多關節(jié)機械手在球形殼體的左右兩側各設置一套,其可以是現(xiàn)有技 術中的各種機械手,也可以是一種多關節(jié)機械臂15的結構。左右兩套機 械臂的結構相同,現(xiàn)以右側機械臂為例描述如下如圖1、 3、 4所示, 其包括手臂旋轉圓盤9,旋轉圓盤齒輪ll,驅動齒輪13,旋轉圓盤驅動 電機12,右部球冠升降電機IO,大臂帶動齒輪14。
為了使得設于左右兩側的多關節(jié)機械手可以從球形殼體中伸出,需要將左右球冠開啟,左右球冠的啟閉結構與頂部球冠的啟閉結構基本相
同,以右側球冠為例',如圖1、 3所示,在支撐托盤72上固設右部球冠 升降電機10, 電機輸出軸上連接絲杠,在絲杠上連接絲杠螺母,其與 右部球冠的內側壁固接。同樣的, 一絲杠套筒5a固定在球殼上,在絲杠 套筒5a上設有滑槽,絲杠螺母卡在絲杠套筒5a的滑槽中。右部球冠升 降電機IO轉動,即可使得螺母以及固接一起的右部球冠相對于球形殼體 的中間殼體7向右開啟或反方向移動而關閉。
旋轉圓盤9固裝在旋轉圓盤齒輪11上,旋轉圓盤齒輪11和旋轉圓 盤9一起可轉動地固定在絲杠套筒5a上。絲杠套筒固定在球殼上。與旋 轉圓盤齒輪11嚙合的驅動齒輪13同旋轉圓盤的驅動電機12的電機軸固 連,該電機軸設在支撐托盤72上。旋轉圓盤驅動電機12也支固在支撐 托盤72上。當圓盤驅動電機12的電機軸轉動時,驅動齒輪13將帶動旋 轉圓盤齒輪ll旋轉,并實現(xiàn)旋轉圓盤9的旋轉。多關節(jié)機械臂15安裝 在旋轉圓盤9上,因此,它的旋轉也使得多關節(jié)機械臂15具有了一個旋 轉的自由度。也使得在機器人沿著水平方向滾動時,機械手臂能夠始終 保持上舉狀態(tài)。
參見圖4所示的是具有視覺的雙側帶臂球形機器人手臂伸出的狀 態(tài)。圖中顯示伸出球體的機器人機械手臂15,其包括大臂151,中臂152 和小臂153。其中,大臂151安裝在旋轉圓盤9上,所述的機械臂大臂 151這樣的固裝在可以相對于球體旋轉的旋轉圓盤9上在旋轉圓盤9 上固裝有一個燕尾槽,帶有齒條的齒條形的大臂安裝在燕尾槽中,可沿 槽相對滑動。燕尾槽一側固定在圓盤上的手臂電機轉軸上的齒輪14與齒 條形大臂嚙合,使得手臂電機轉動時,驅動大臂沿槽相對滑動。由嚙合 于齒條的驅動齒輪14驅動手臂可以伸出和縮回;中臂152通過一個關節(jié) 電機155連接在大臂151上,使得它可以繞水平軸旋轉;小臂153通過 腕關節(jié)電機154連接在中臂152末端,它可以繞豎直軸即繞圖4所在平 面的法線旋轉。小臂153的懸空端可通過腕關節(jié)電機加裝機械手或傳感 器件,用于從事程序設定的操作或探測工作。
支腳的驅動和傳動機構可以是多種結構,具體的,如圖1、 3所示, 包括連桿機構17,下部支撐機構絲杠18、絲杠螺母19,絲杠齒輪20, 絲杠驅動齒輪21和絲杠驅動電機22。
在下部球冠23上分離出一塊球殼作為支腳16,連桿機構17分別同下部球冠23、支腳16以及絲杠螺母18鉸接相連。絲杠螺母18旋接在 絲杠19上,絲杠19上固裝有絲杠齒輪20,與之嚙合連接的驅動齒輪21 固接在絲杠驅動電才幾22的電機軸上,電機22和與絲杠螺母連接的絲杠 固定在機架0或下部J求冠23上固定。當電機22上的電才幾軸旋轉時,驅 動齒輪21旋轉,并帶動絲杠齒輪20和絲杠19轉動,絲杠螺母18將垂 直移動,這時,連桿才幾構17將帶動支腳16打開,當支腳接觸到地面時, 將輔助機器人穩(wěn)定的站立。參見圖2所示的是具有視覺的雙側帶臂球形機器人攝像頭收回殼體 內的狀態(tài)??梢钥闯?,當攝像頭隨絲杠螺母收回殼體內時,頂部球冠也 同時下降,與中間殼體構成封閉球殼,使得機器人可以以球的形狀翻滾行走。參見圖3所示的是具有視覺的雙側帶臂球形機器人穩(wěn)定站立、攝像 頭伸出、雙側球冠打開的狀態(tài)。本發(fā)明提供的球形機器人,其可以有一些變化形式,例如,在球形 殼體上可以只是有可升降的頂部球冠和與之匹配的可升降且可在平面內 360°旋轉的所述攝〗象裝置以及該下部球冠和與之匹配的可伸出地設有 的能使球體穩(wěn)定站立的機構。由此構成一個具有可站穩(wěn)并拍攝的球形機 器人。再例如,可以包括所述攝像裝置和一側或兩側可伸出的機械手裝 置。又例如,可以是只具有所述穩(wěn)定站立的^L構和可伸出的機械手裝置。 實際應用中可以根據(jù)使用需要進行組合,滿足各種使用需求。所述球形殼體內壁上可以嵌有一層球形網(wǎng)格式支架,該支架配合球 形殼體分為三部分對應該左右球冠各一部分以及對應該中間球形殼體 的部分。另外,還可以在球殼的外壁上附著固有網(wǎng)格支架。
權利要求
1、一種具有視覺的雙側帶臂球形機器人,包括球形殼體、兩個側向手臂、升降攝像裝置、運動驅動系統(tǒng)及支撐穩(wěn)定機構;其特征在于所述球形殼體為分體式結構由可升降的頂部球冠、可左右移動的左右各一個球冠、下部球冠以及中部的與所述各方球冠組合成為球體的中間殼體組成,所述下部球冠與所述中間殼體固聯(lián)而使得下部球冠為不可升降的部分;該上部球冠下方可升降且可在平面內360°旋轉地設有一個攝像裝置,該上部球冠及攝像裝置與該球形殼體其他部分或球形殼體內設置的支架之間設有升降和旋轉的驅動機構和傳動機構;左右兩側的該球冠中分別設有一個或多個可分別伸出殼體的三自由度機械手臂,該機械手臂與該球形殼體其他部分或球形殼體內設置的支架之間設有伸縮驅動機構和傳動機構;該下部球冠中可伸出地設有一個能使球體穩(wěn)定站立的機構,所述站立機構與該球形殼體其他部分或球形殼體內設置的支架之間設有伸出驅動機構和傳動機構。
2、 根據(jù)權利要求1所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特征在 于所述機械手臂由通過關節(jié)電機連接,能夠做相對旋轉運動的大臂、中 臂和小臂組成該大臂可移動地安裝在一個可旋轉地固定在所述球形殼體 內的圓盤上,使它具有一個旋轉的自由度;該中臂通過一個關節(jié)電機連接 在該大臂上,使它可平行于該大臂旋轉;該小臂通過腕關節(jié)電機連接在該 中臂末端,使它可以該中臂為軸旋轉。
3、 根據(jù)權利要求1所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特征在 于所述球形殼體的可升降的頂部球冠和/或可伸縮的該左右兩個球冠分別 與該球形殼體其他部分或球形殼體內設置的支架之間的所述驅動機構和傳 動才幾構為電才幾和絲^工^走4爭傳動才幾構。
4、 根據(jù)權利要求3所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特征在 于所述電4幾和絲4工;迭轉傳動才幾構為在所述頂部及兩側的;求冠后面位置 的該球形殼體其他部分或所述支架上設有電機,該電機的轉軸與絲杠連接, 絲杠的外部固裝有一個帶有滑槽的絲杠套筒,與絲杠旋接的絲杠螺母卡在絲杠套筒的滑槽中;所述絲杠套筒固定在該球形殼體其他部分或所述支架 上;和/或,在所述頂部及兩側的球冠后面位置的該球形殼體其他部分或所述支架 上設有電機,該電機的轉軸與絲杠連接,絲杠的外部固裝有一個帶有滑槽的絲杠套筒,與絲杠旋接的絲杠螺母卡在絲杠套筒的滑槽中;所述絲杠套 筒固定在該球形殼體其他部分或所述支架上,在所述絲杠套筒滑槽的始端 和末端各設有一個霍爾位置傳感器,用于感測絲杠螺母移動的位置;和/或, 在所述頂部及兩側的球冠后面位置的該球形殼體其他部分或所述支架 上設有電機,該電機的轉軸與絲杠連接,絲杠的外部固裝有一個帶有滑槽 的絲杠套筒,與絲杠旋接的絲杠螺母卡在絲杠套筒的滑槽中;所述絲杠套 筒固定在該球形殼體其他部分或所述支架上,該頂部球冠固裝在其下方的 絲杠螺母上,攝像裝置固裝在頂部球冠下方,使得當電機軸帶動絲杠旋轉 時,絲杠螺母將沿絲杠套筒的滑槽軸向移動。
5、 根據(jù)權利要求2所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特征在 于該小臂通過腕關節(jié)電機連接在中臂末端,使得它垂直于中臂旋轉。
6、 根據(jù)權利要求2或5所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特盤上的結構為、在該圓盤上;裝有一個燕尾;:帶有齒條的齒條形的該大臂安裝在燕尾槽中,可沿槽相對滑動;燕尾槽一側的該圓盤上設有一大臂 電機,其輸出轉軸上固設的齒輪與所述齒條形上臂上的齒條嚙合,使得當 大臂電機轉動時,驅動大臂沿所述燕尾槽相對滑動。
7、 根據(jù)權利要求2所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特征在 于使得所述旋轉圓盤轉動的驅動及轉動傳動機構為所述旋轉圓盤(9) 固裝在一個從動齒輪(11 )的輪轂上,該從動齒輪(11 )可轉動地固定在 該球形殼體其他部分或所述支架上,另一個與該齒輪嚙合的主動齒輪(13) 固裝在一電機(12)的輸出軸上,該電機(12)固定在該球形殼體其他部 分或所述支架上。
8、 根據(jù)權利要求1所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特征在 于所述下部球冠(23)中設有的所述能使球體穩(wěn)定站立的機構為包括 在水平面上成120°分布的三套連桿才幾構,每套所述連桿才/U構包括三個連 桿,還包括一電才幾和絲杠旋轉傳動才幾構,其中的絲杠(19)固定在所述下部球冠(23)和/或所述支架上連接所述電機(22), —螺母(18)螺接在 該絲杠(19)上,每套連桿機構中的一個連桿的一端與所述螺母鉸接,另 一連桿(17)的一端與在所述下部球冠上分離出一塊作為支腳的球殼(16) 的內壁鉸接,三套連桿機構共有三個支腳,第三根連桿的一端與下部球冠 內壁鉸接,前兩個連桿的另一端均與第三根連接鉸接。
9、 根據(jù)權利要求3或8所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特 征在于所述絲杠和所述電機的連接結構是所述絲杠上固裝有一個齒輪, 另一個與其嚙合的齒輪固裝在電機軸上,使得電機轉動時,驅動齒輪隨之旋轉,即絲杠繞中軸旋轉。
10、 根據(jù)權利要求1所述的具有視覺的雙側帶臂球形機器人,其特征 在于所述球形殼體內壁嵌有一層球形網(wǎng)格式支架,該支架配合球形殼體 分為三部分對應該左右球冠各 一 部分以及對應該中間J求形殼體的部分; 和/或,在所述球形殼體的外壁上附著一網(wǎng)格式支架。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有視覺的雙側帶臂球形機器人,包括球殼、兩個側向手臂、升降攝像裝置、運動驅動系統(tǒng)及支撐穩(wěn)定機構;其中球殼由可升降的頂部球冠、左右各一個球冠、不可升降的下部球冠以及中部的球形殼體組成。上部球冠下方設有一個可以升降且可以在平面內旋轉360°的攝像裝置,左右兩側的球冠中分別設有一個或多個可分別伸出殼體的三自由度機械手臂,下部的球冠中設有一個能使球體穩(wěn)定站立的機構。本發(fā)明是一種具有視覺傳感器,能夠從事復雜操作,又具有靈活運動特性的移動機器人。
文檔編號B25J19/02GK101314222SQ20081010634
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權日2008年5月12日
發(fā)明者劉大亮, 史成坤, 孫漢旭, 張延恒, 賈慶軒, 趙凱亮 申請人:北京郵電大學