智能球形機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種智能球形機器人，包括球體部分、與位于其頂部的機器人頭部，所述球體部分包括殼體、主板、控制元件組、兩個主動輪組件、兩個從動輪、充電電池組件，所述殼體為采用可透光材質(zhì)制成的密閉圓球體，兩個所述主動輪組件與兩個所述從動輪分別呈對稱方式裝配在所述主板上，所述控制元件組與所述充電電池組件均是設(shè)置在所述主板上；在所述主板的中心位置還設(shè)有貫穿于其內(nèi)部的支撐桿，在所述支撐桿的底部端面裝配有用于降低重心穩(wěn)定球體的配重塊。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、穩(wěn)定性好的特點，通過在球體部分中增加配重塊，有效降低了球體部分的重心，保證了其整體的穩(wěn)定性。
【專利說明】
智能球形機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種機器人，尤其是一種智能球形機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]球形機器人是一種具有球形外觀，以滾動為運動方式的新型機器人，這種機器人是將傳感器、驅(qū)動裝置和附加設(shè)備放置在球形外殼中，依靠球殼內(nèi)部的驅(qū)動機構(gòu)來實現(xiàn)滾動式運動。球形機器人是一種典型的非完整性系統(tǒng)，它具有很強的姿態(tài)恢復(fù)能力和地形適應(yīng)能力，同時具有機動性強、能耗低、轉(zhuǎn)彎半徑小等突出特點，球形機器人由于其外形特點，因而不存在翻倒的問題，并且可以全方位轉(zhuǎn)彎，運動連續(xù)型強、可靠性高。
[0003]目前，國內(nèi)外均對球形機器人開展了一些研究，由于密封球體形狀特點和空間限制，其內(nèi)部不易搭載太多設(shè)備，真正具有實用性的產(chǎn)品還較少?，F(xiàn)有的球形機器人方案大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程實現(xiàn)難度高、缺乏智能性，特別是，有些裝置的轉(zhuǎn)向運動與前進運動耦合，球體內(nèi)部驅(qū)動機構(gòu)的狀態(tài)不確定，控制難度較大、缺乏交互性，另外，由于球體重心較高，使得爬坡和越障能力不足，這些都降低了球形機器人的實用性，在很大程度上限制了球形機器人的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題中存在的不足之處，本實用新型提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、穩(wěn)定性好的特點，可有效降低了球體部分的重心，保證了其整體的穩(wěn)定性的智能球形機器人。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種智能球形機器人，包括球體部分、與位于其頂部的機器人頭部(301)，所述球體部分包括殼體(101)、主板(102)、控制元件組、兩個主動輪組件、兩個從動輪(107)、充電電池組件，所述殼體(101)為采用可透光材質(zhì)制成的密閉圓球體，兩個所述主動輪組件與兩個所述從動輪(107)分別呈對稱方式裝配在所述主板(102)上，所述控制元件組與所述充電電池組件均是設(shè)置在所述主板(102)上；
[0006]在所述主板(102)的中心位置還設(shè)有貫穿于其內(nèi)部的支撐桿(108)，在所述支撐桿
(108)的底部端面裝配有用于降低重心穩(wěn)定球體的配重塊(104)。
[0007]上述的智能球形機器人，其中，所述主動輪組件由相連接的主動輪(106)與直流電機(103)構(gòu)成，所述主動輪(106)裝配于開設(shè)在所述主板(102)左、右兩側(cè)的主動輪裝配槽中，所述直流電機(103)安裝在靠近所述主動輪裝配槽的位置；
[0008]所述從動輪(107)通過裝配軸裝配于開設(shè)在所述主板(102)前端中央位置與后端中央位置上的從動輪裝配槽中；
[0009]所述主動輪(106)與所述從動輪(107)為同方向移動。
[0010]上述的智能球形機器人，其中，所述充電電池組件由充電電池(105)與充電線圈
(109)構(gòu)成，所述充電電池(105)安裝在所述主板(102)的底部表面。
[0011]上述的智能球形機器人，其中，所述控制元件組由固化在所述主板(102)頂部表面上的微處理器(204)、以及分別與其相連接的電機驅(qū)動模塊(201)、運動傳感器模塊(202)、聲音播放模塊(203)、無線通信模塊(205)、振動開關(guān)模塊(206)、方向指示燈(207)、狀態(tài)指示燈(208)與無線充電模塊(209)構(gòu)成，所述電機驅(qū)動模塊(201)還與安裝在所述主板(102)底部表面的兩個所述直流電機(103)相連接，所述無線充電模塊(209)通過所述充電線圈
(109)與所述充電電池(105)相連接，所述無線通信模塊(205)通過無線信號與外部控制設(shè)備相連接。
[0012]上述的智能球形機器人，其中，在所述支撐桿(108)的頂部端面裝配有用于與所述機器人頭部(301)相連接的磁鐵。
[0013]上述的智能球形機器人，其中，所述充電線圈(109)安裝在所述配重塊(104)的底部表面。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0015]本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、穩(wěn)定性好的特點，通過在球體部分中增加配重塊，有效降低了球體部分的重心，保證了其整體的穩(wěn)定性；
[0016]通過安裝在主板前端與后端的從動輪，使得球體部分在運動時從動輪與殼體內(nèi)壁之間為滾動接觸，極大地減小了主板與殼體內(nèi)壁之間的摩擦。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖2為本實用新型中球體部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為圖1中主板的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]主要附圖標(biāo)記說明如下:
[0021 ] 101-球體；102-主板；103-直流電機；104-配重塊；105-電池；106-主動輪；107-從動輪；108-支撐桿；109-充電線圈；201-電機驅(qū)動模塊;202-運動傳感器模塊;203-聲音播放模塊;204-微處理器;205-無線通信模塊;206-振動開關(guān)模塊;207-方向指示燈;208-狀態(tài)指示燈;209-無線充電模塊;301-機器人頭部
【具體實施方式】
[0022]如圖1至圖3所示，本實用新型提供的智能球形機器人，包括球體部分、與位于其頂部的機器人頭部301，球體部分包括殼體101、主板102、控制元件組、兩個主動輪組件、兩個從動輪107、充電電池組件。其中，主板102為圓形結(jié)構(gòu)。
[0023]殼體101為米用可透光材質(zhì)制成的密閉圓球體，殼體是整個球體部分的外部承載結(jié)構(gòu)，其主要功能部件都容納在其內(nèi)部。
[0024]主動輪組件由主動輪106與直流電機103構(gòu)成，主動輪106裝配于開設(shè)在主板102左、右兩側(cè)的主動輪裝配槽中，直流電機103安裝在靠近主動輪裝配槽的位置，左、右兩個主動輪的裝配位置相互對應(yīng)。直流電機安裝在主板的底部表面。其中，主動輪106裝配并套設(shè)在在直流電機103的輸出軸上，輸出軸的外側(cè)端面與主動輪的外側(cè)端面同水平設(shè)置。
[0025]從動輪107通過裝配軸裝配于開設(shè)在主板102前端中央位置與后端中央位置上的從動輪裝配槽中。其中，前端從動輪與后端從動輪的位置相互對應(yīng)。
[0026]其中，將兩個從動輪分別位于主板的前端中央位置和后端中央位置，其作用是在球形機器人運動時通過從動輪與殼體滾動接觸，從而抵消球體部分在運動時主板邊緣與殼體內(nèi)壁面之間所產(chǎn)生的摩擦阻力。
[0027]由于兩個主動輪與兩個從動輪之間呈平行方式，因此，兩個主動輪106與兩個從動輪107在移動時可向同一個方向進行移動。
[0028]在主板102的中心位置還設(shè)有貫穿于其內(nèi)部的支撐桿108，該支撐桿108起到當(dāng)主板102翻轉(zhuǎn)時支撐機身和緩沖的作用。在支撐桿108的底部端面裝配有用于降低重心穩(wěn)定球體的配重塊104。通過將配重塊懸掛于主板中心位置的下方，可有效降低球體部分的重心、并保證主板的水平穩(wěn)定，
[0029]在支撐桿108的頂部端面裝配有用于使球體部分與機器人頭部301相連接的磁鐵。當(dāng)需要在球體部分的外部附加上機器人頭部301時，可通過磁鐵將其裝配在球體部分上。
[0030]充電電池組件由充電電池105與充電線圈109構(gòu)成，充電電池105安裝在主板102的底部表面，充電線圈109安裝在配重塊104的底部表面。
[0031]控制元件組由固化在主板102頂部表面上的微處理器204、電機驅(qū)動模塊201、運動傳感器模塊202、聲音播放模塊203、無線通信模塊205、振動開關(guān)模塊206、方向指示燈207、狀態(tài)指示燈208與無線充電模塊209構(gòu)成。其中，電機驅(qū)動模塊201、運動傳感器模塊202、聲音播放模塊203、無線通信模塊205、振動開關(guān)模塊206、方向指示燈207、狀態(tài)指示燈208和無線充電模塊209均與微處理器204連接。
[0032]微處理器204用于根據(jù)接收的指令控制球形機器人運動，其中，微處理器可采用現(xiàn)有的單片機模塊。
[0033]無線通信模塊205可以采用藍牙模塊、Wifi模塊或Zigbee模塊。
[0034]運動傳感器模塊202可以采用6軸或9軸運動傳感器，運動傳感器可檢測到主板102的多種運動參數(shù)，包括方位角、加速度等，從而可以通過算法動態(tài)調(diào)整球形機器人的運動姿態(tài)使其更加地平穩(wěn)。
[0035]振動開關(guān)模塊206用于通過對智能球形機器人施加振動的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)的開機和關(guān)機。
[0036]方向指示燈207的數(shù)量為兩個，并且分別設(shè)置在靠近前端中央位置的從動輪的位置和靠近兵力端中央位置的從動輪的位置。
[0037]兩個方向指示燈207用于指示智能球形機器人運動時的朝向，用戶可通過方向指示燈207照射在殼體101上的光斑判斷機器人當(dāng)前的朝向。狀態(tài)指示燈208可實現(xiàn)用戶交互和球形機器人的狀態(tài)指示。聲音播放模塊203用于在接收到用戶指令時實現(xiàn)與用戶的語音互動和播放特定聲音。
[0038]其中，聲音播放模塊為聲卡以及與其相連接的喇叭。
[0039]電機驅(qū)動模塊201還與兩個直流電機103相連接，從而對兩個主動輪進行控制。
[0040]無線充電模塊209通過充電線圈109與充電電池105相連接。在對本實用新型的充電電池進行充電時，可采用外部無線充電器為充電電池進行充電。外部無線充電器利用電磁感應(yīng)原理通過線圈進行能量耦合實現(xiàn)能量的傳遞，可將電能發(fā)射給智能球形機器人內(nèi)部的充電線圈，從而為充電電池進行充電。
[0041]無線通信模塊205通過無線信號與外部控制設(shè)備相連接。外部控制系統(tǒng)包括手機控制軟件或遙控器，可通過無線通信方式將各種控制和交互指令發(fā)送給本實用新型的智能球形機器人。
[0042]以上僅為本實用新型的較佳實施例，對發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種智能球形機器人，包括球體部分、與位于其頂部的機器人頭部(301)，其特征在于，所述球體部分包括殼體(101)、主板(102)、控制元件組、兩個主動輪組件、兩個從動輪(107)、充電電池組件，所述殼體(101)為采用可透光材質(zhì)制成的密閉圓球體，兩個所述主動輪組件與兩個所述從動輪(107)分別呈對稱方式裝配在所述主板(102)上，所述控制元件組與所述充電電池組件均是設(shè)置在所述主板(102)上； 在所述主板(102)的中心位置還設(shè)有貫穿于其內(nèi)部的支撐桿(108)，在所述支撐桿(108)的底部端面裝配有用于降低重心穩(wěn)定球體的配重塊(104)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能球形機器人，其特征在于，所述主動輪組件由相連接的主動輪(106)與直流電機(103)構(gòu)成，所述主動輪(106)裝配于開設(shè)在所述主板(102)左、右兩側(cè)的主動輪裝配槽中，所述直流電機(103)安裝在靠近所述主動輪裝配槽的位置； 所述從動輪(107)通過裝配軸裝配于開設(shè)在所述主板(102)前端中央位置與后端中央位置上的從動輪裝配槽中； 所述主動輪(106)與所述從動輪(107)為同方向移動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能球形機器人，其特征在于，所述充電電池組件由充電電池(105)與充電線圈(109)構(gòu)成，所述充電電池(105)安裝在所述主板(102)的底部表面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能球形機器人，其特征在于，所述控制元件組由固化在所述主板(102)頂部表面上的微處理器(204)、以及分別與其相連接的電機驅(qū)動模塊(201)、運動傳感器模塊(202)、聲音播放模塊(203)、無線通信模塊(205)、振動開關(guān)模塊(206)、方向指示燈(207)、狀態(tài)指示燈(208)與無線充電模塊(209)構(gòu)成，所述電機驅(qū)動模塊(201)還與安裝在所述主板(102)底部表面的兩個所述直流電機(103)相連接，所述無線充電模塊(209)通過所述充電線圈(109)與所述充電電池(105)相連接，所述無線通信模塊(205)通過無線信號與外部控制設(shè)備相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能球形機器人，其特征在于，在所述支撐桿(108)的頂部端面裝配有用于與所述機器人頭部(301)相連接的磁鐵。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能球形機器人，其特征在于，所述充電線圈(109)安裝在所述配重塊(104)的底部表面。
【文檔編號】B25J11/00GK205466246SQ201620246118
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】丁強, 張儷耀, 李璇
【申請人】北京瑞馳佰潤技術(shù)有限公司