專利名稱：履帶式球形機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球形機(jī)器人，尤其是一種履帶式球形機(jī)器人。
背景技術(shù)：
球形機(jī)器人是一種新穎的全方位運(yùn)動(dòng)的特種機(jī)器人，它是將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和 控制系統(tǒng)都包含在一個(gè)球形殼體內(nèi)、利用球形外殼作行走裝置的機(jī)器人系統(tǒng)。 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者相繼開(kāi)展了球形機(jī)器人的研究，己經(jīng)研制出若干 種不同結(jié)構(gòu)類型的球形機(jī)器人。球形機(jī)器人是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外興起并發(fā)展迅速 的一種特種機(jī)器人。
球形機(jī)器人由于其特殊結(jié)構(gòu)，相比其他移動(dòng)機(jī)器人有著很多的優(yōu)點(diǎn)，如 運(yùn)動(dòng)靈活、抗傾倒、抗環(huán)境干擾等，但現(xiàn)有球形機(jī)器人的全封閉結(jié)構(gòu)，使傳 感器的安裝和對(duì)外部信息的獲取都受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種可通過(guò)兩種方式運(yùn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)向靈活、準(zhǔn)確， 能更好的獲得外部環(huán)境信息并對(duì)各種復(fù)雜環(huán)境都有較強(qiáng)適應(yīng)能力的履帶式球 形機(jī)器人。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種履帶式球形機(jī)器人，它包括球 殼、設(shè)于該球殼內(nèi)的框架、設(shè)于該框架上使得所述球形機(jī)器人在球形狀態(tài)下 運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和設(shè)于該框架上的機(jī)械臂，其特征在于還包括球殼開(kāi)合 裝置和履帶行走組件，
所述球殼由左半球殼和右半球殼組成，在所述框架與左、右半球殼之間 均設(shè)有所述球殼開(kāi)合裝置，該球殼開(kāi)合裝置包括設(shè)置在所述框架上的驅(qū)動(dòng)裝 置，其通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述左半球殼和右半球殼上的固定件，使得該左半 球殼和右半球殼相對(duì)于所述框架體運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)球殼的開(kāi)合；
所述履帶行走裝置包括設(shè)置在所述框架上的驅(qū)動(dòng)裝置，其通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 連接所述履帶行走組件，使得該履帶行走組件運(yùn)動(dòng)，即從打開(kāi)的所述球殼中 伸出或縮回。
所述球殼開(kāi)合裝置可以是為對(duì)稱的左右兩個(gè)，每個(gè)開(kāi)合裝置包括有設(shè) 置在所述框架上的左右推桿電機(jī)和設(shè)置于所述推桿電機(jī)和左右半球殼之間的 轉(zhuǎn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的履帶行走裝置可以是在所述框架上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)裝置為履帶推桿電 機(jī)，其與所述履帶行走裝置之間的所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
在如上的結(jié)構(gòu)中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)優(yōu)選為螺旋傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)，所述推桿電機(jī)的輸出軸上連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件絲杠，所述左右半球殼以及履 帶行走組件的相應(yīng)處的固定件上設(shè)螺孔與所述履帶絲杠匹配構(gòu)成直線運(yùn)動(dòng)部 件。
具體地，所述球殼開(kāi)合裝置可以是包括一端分別與左、右半球殼內(nèi)壁 固聯(lián)的兩根支承軸構(gòu)成直線運(yùn)動(dòng)部件，其另一端沿其軸線設(shè)有螺孔，該支承 軸穿過(guò)所述框架與所述驅(qū)動(dòng)裝置即左右推桿電機(jī)上固聯(lián)的左右絲杠即轉(zhuǎn)動(dòng)件 螺接。
如果所述支承軸與所述框架接觸，例如支撐在所述框架上，則所述支承 軸與所述框架之間構(gòu)成可移動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)。
所述履帶行走裝置中的所述驅(qū)動(dòng)裝置為履帶推桿電機(jī)，其與所述履帶行 走組件通過(guò)一轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，其中的直線運(yùn)動(dòng)部件連接 所述履帶行走組件，轉(zhuǎn)動(dòng)部件連接所述履帶推桿電機(jī)。
所述球殼開(kāi)合裝置中的所述傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述左右推桿電 機(jī)的輸出軸上連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件絲杠，所述支承軸上設(shè)置螺孔與所述絲杠匹 配構(gòu)成直線運(yùn)動(dòng)部件。
所述履帶行走裝置中的所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以是螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述推桿 電機(jī)的輸出軸上連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件履帶絲杠，所述履帶行走組件的相應(yīng)處設(shè) 螺孔與所述履帶絲杠匹配構(gòu)成直線運(yùn)動(dòng)部件。
履帶驅(qū)動(dòng)行走裝置中的所述履帶行走組件上固結(jié)一履帶座，該履帶座上 設(shè)有所述螺孔。
所述履帶行走組件包括朝下的主行走履帶裝置，還包括在該主履帶行走 裝置前、后兩端的固定架上分別鉸接有小履帶。該小履帶與主行走履帶的履 帶成角度設(shè)置。
為了加固履帶驅(qū)動(dòng)裝置，在所述框架的底部下表面與履帶電機(jī)的外殼之 間固連一下支架，該下支架上設(shè)有一豎直方向的導(dǎo)向通孔，下部固設(shè)有履帶 驅(qū)動(dòng)行走裝置的所述履帶座設(shè)置在該支架上的所述導(dǎo)向通孔中。
所述滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝在所述框架上左右兩側(cè)的左右長(zhǎng)軸電機(jī)，該 長(zhǎng)軸電機(jī)的輸出軸上設(shè)有與所述支承軸當(dāng)兩半球殼關(guān)閉時(shí)對(duì)應(yīng)處上設(shè)置的輪 齒嚙合的小齒輪。兩個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)最好是相對(duì)于球殼豎向?qū)ΨQ地設(shè)置。
該滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置還可以包括在所述框架上安裝的短軸電機(jī)，在該短軸電 機(jī)的輸出軸上固設(shè)有重?cái)[。
所述短軸電機(jī)的軸線可以是與所述球殼開(kāi)合裝置中的驅(qū)動(dòng)裝置即左右推 桿電機(jī)的軸線垂直；優(yōu)選所述短軸電機(jī)在所述左右推桿電機(jī)的對(duì)稱軸上。
當(dāng)球殼閉合時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)左右長(zhǎng)軸電機(jī)和短軸電機(jī)，就可以實(shí)現(xiàn)球形機(jī) 器人前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和左右滾動(dòng)的各種運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)要使用所述履帶行走裝置行走時(shí)，例如需要用機(jī)械臂作業(yè)或在行進(jìn)中 采集信息時(shí)，需要機(jī)器人上的例如傳感器在一個(gè)設(shè)定的水平高度移動(dòng)式，就 驅(qū)動(dòng)球殼開(kāi)合裝置中的推桿電機(jī)，使得球殼打開(kāi)，然后，再驅(qū)動(dòng)履帶驅(qū)動(dòng)行 走裝置中的推桿電機(jī)，使得履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)著地，啟動(dòng)履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng) 裝置，使得履帶運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)即可。
所述框架可以包括主框架和水平框架，該水平框架插接在主框架內(nèi)的兩 個(gè)支撐板間，主框架是前后貫通的框架，水平框架是上下貫通的框架。
所述球殼開(kāi)合裝置中包括一端與左、右半球殼頂部?jī)?nèi)壁固連的所述支撐 軸，其另一端穿過(guò)主框架、水平框架進(jìn)入主框架與水平框架構(gòu)成的空腔內(nèi)， 支撐軸上設(shè)有軸向所述螺紋通孔，在支撐軸的外壁上套設(shè)有電機(jī)支撐件，電 機(jī)支撐件的中部支固在水平框架上，電機(jī)支撐件的一端固定在主框架的內(nèi)壁 上，其另一端與推桿電機(jī)的外殼固連，推桿電機(jī)的輸出軸與和支撐軸內(nèi)的螺
紋通孔螺接的所述絲杠連接。
在所述主框架的下面的框架板上固結(jié)一下支架，該下支架上設(shè)有一個(gè)豎 直導(dǎo)向孔，所述履帶推桿電機(jī)固定在主框架上，且其中的一部分置于該下支 架的導(dǎo)向孔中，履帶座可上下滑動(dòng)地設(shè)于該導(dǎo)向孔中。
在所述主框架的上面的框架板上固定所述重?cái)[框架，其設(shè)置在水平框架 中間的空間中，在該重?cái)[框架上設(shè)有一短軸電機(jī)，該電機(jī)輸出軸上連接一短 軸，該短軸上設(shè)置重?cái)[，該短軸的軸線與所述左右長(zhǎng)軸電機(jī)和左右推桿電機(jī) 的軸線相垂直。
所述機(jī)械臂安裝在所述框架上。
本發(fā)明提供的履帶式球形機(jī)器人是在現(xiàn)有球形機(jī)器人的基礎(chǔ)上，增加球 殼打開(kāi)裝置和履帶行走裝置的新型球形機(jī)器人，它融合了履帶式機(jī)器人和球 形機(jī)器人的特點(diǎn)，可打開(kāi)的球殼結(jié)構(gòu)可以方便安裝各種傳感器和操作手臂。 可以更好的獲取外部環(huán)境信息，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化，從而擴(kuò)大了球形移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。


圖1是本發(fā)明履帶式球形機(jī)器人的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明履帶式球形機(jī)器人閉合狀態(tài)主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的履帶式球形機(jī)器人閉合狀態(tài)右視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明履帶式球形機(jī)器人展開(kāi)狀態(tài)主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是圖4的履帶式球形機(jī)器人展開(kāi)狀態(tài)右視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示， 一種履帶式球形機(jī)器人，它包括球殼、設(shè)于該球殼內(nèi)的框架、 設(shè)于該框架上使得所述球形機(jī)器人在球形狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和設(shè)于 該框架上的機(jī)械臂26，其特征在于還包括球殼開(kāi)合裝置和履帶行走裝置，所述 球殼由左半球殼1和右半球殼7組成，在所述框架與左、右半球殼之間均設(shè)有 所述球殼開(kāi)合裝置，該球殼開(kāi)合裝置包括設(shè)置在所述框架上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其通 過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述左半球殼和右半球殼，使得該左半球殼和右半球殼相對(duì)于 所述框架體運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)球殼的開(kāi)合；
所述履帶行走裝置包括設(shè)置在所述框架上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
連接所述履帶行走組件，使得該履帶行走組件運(yùn)動(dòng)，即從打開(kāi)的所述球殼中伸
出或縮回。
具體的結(jié)構(gòu)可以是
所述框架包括主框架4和水平框架5，該主框架和水平框架均為方形框， 主框架為前后貫通的框體，水平框架為上下貫通的框體，在主框架的貫通的空 腔中豎向設(shè)有兩個(gè)加強(qiáng)板，所述水平框架垂直插接在主框架的兩個(gè)加強(qiáng)板間；
所述球殼開(kāi)合裝置包括一端與左、右半球殼內(nèi)壁固聯(lián)的支承軸，該支承軸 穿過(guò)所述框架通過(guò)一轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)即左右推 桿電機(jī)固聯(lián)，其中的直線運(yùn)動(dòng)部件連接所述支承軸，轉(zhuǎn)動(dòng)部件連接所述推桿電 機(jī)。所述支承軸與所述框架之間構(gòu)成可移動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)。
具體地，所述球殼開(kāi)合裝置為對(duì)稱的左右兩個(gè)，每個(gè)開(kāi)合裝置包括有設(shè)置 在主框架4上的推桿電機(jī)和設(shè)置于推桿電機(jī)和左右半球殼之間的轉(zhuǎn)動(dòng)變直線運(yùn) 動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其可以是多種相關(guān)機(jī)構(gòu)，在本實(shí)施例中選用的是螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 在左側(cè)，主框架4上固設(shè)左推桿電機(jī)6，在該左推桿電機(jī)6的輸出軸上沿軸向 固聯(lián)一左絲杠25， 一左支承軸24通過(guò)其上的軸向螺孔連接在左絲杠25上，左 支承軸24的端部沿水平直徑方向固接左半球殼1頂部，在主框架4上設(shè)有左電機(jī)支撐導(dǎo)向筒23，其一端固定在左推桿電機(jī)6輸出軸一側(cè)的機(jī)殼上，左電機(jī) 支撐導(dǎo)向筒23的另一端固定在主框架6的內(nèi)壁上，左支承軸24可滑動(dòng)地置于 該左電機(jī)支撐導(dǎo)向筒23中。與之對(duì)稱地，在右側(cè)，主框架4上固設(shè)右推桿電 機(jī)14，在右推桿電機(jī)14上固聯(lián)右絲杠12， 一右支承軸11螺接在右絲杠12上， 其端部沿水平直徑方向固接右半球殼7頂部，該右支承軸11可滑動(dòng)地置于固 設(shè)在主框架4上的右電機(jī)支撐導(dǎo)向筒13上。當(dāng)要開(kāi)關(guān)球殼時(shí)，正向或反向啟 動(dòng)左推桿電機(jī)6和右推桿電機(jī)14，即該推桿電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，該絲杠帶動(dòng)支 撐軸左右移動(dòng)，從而支撐軸帶動(dòng)左、右球殼分開(kāi)、閉合。
所述履帶行走裝置中的所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以是轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳
動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如可以是螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)即履帶推桿電機(jī)的輸出軸
上連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件履帶絲杠，所述履帶行走組件的相應(yīng)處設(shè)螺孔與所述履
帶絲杠匹配構(gòu)成直線運(yùn)動(dòng)部件。
履帶驅(qū)動(dòng)行走裝置中的所述履帶行走組件上固結(jié)一履帶座，該履帶座上
設(shè)有所述螺孔。
所述履帶驅(qū)動(dòng)行走組件通過(guò)一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與設(shè)置在框架上的驅(qū)動(dòng)裝置連接 的具體結(jié)構(gòu)可以是履帶驅(qū)動(dòng)行走裝置包括履帶推桿電機(jī)19、履帶絲杠17、 履帶座18和履帶裝置21，在主框架4的下框體的下底面上固設(shè)一下支架16， 在主框架4的下框體上豎直固設(shè)履帶推桿電機(jī)19，其一部分設(shè)置在主框架內(nèi)， 另一部分(履帶推桿電機(jī)的輸出端)設(shè)置在主框架底部的下方置于下支架16 中，其輸出軸上固聯(lián)履帶絲杠17，履帶行走裝置的架體固定在履帶座18上， 該履帶座18通過(guò)其上的螺孔與履帶絲杠17螺接并可移動(dòng)地設(shè)置在下支架16 形成的導(dǎo)向通道中。所述履帶座內(nèi)設(shè)有空腔，該空腔頂部的框架上設(shè)有與絲杠 螺接的所述螺紋通孔。該下支架16為中部具有擋板的管體，履帶推桿電機(jī)19 的輸出軸穿過(guò)該擋板與履帶絲杠17連接，該履帶推桿電機(jī)19輸出端的端部外 殼與所述擋板的上表面固定。下支架16的設(shè)置可起到加固和導(dǎo)向伸縮履帶驅(qū) 動(dòng)行走組件的作用。當(dāng)左、右半球殼展開(kāi)后，驅(qū)動(dòng)履帶推桿電機(jī)19，即帶動(dòng)履 帶絲杠17旋轉(zhuǎn)，從而使履帶座18帶動(dòng)履帶行走組件向下伸出開(kāi)啟的球殼，然 后，開(kāi)啟履帶驅(qū)動(dòng)行走組件上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，即可使得本機(jī)器人即通過(guò)履帶行走 組件行走，此時(shí)機(jī)械臂26也可以通過(guò)其驅(qū)動(dòng)裝置從打開(kāi)的球殼中伸出，完成 作業(yè)任務(wù)。
所述履帶行走組件可以包括朝下的主行走履帶裝置，還可以包括在該主履 帶行走組件前、后兩端的固定架上分別鉸接有小履帶。該小履帶與主行走履帶的履帶成角度設(shè)置?？梢栽O(shè)置調(diào)節(jié)所述角度的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用以根據(jù)實(shí)際環(huán)境中 的地形情況調(diào)節(jié)小履帶的傾斜角度，再啟動(dòng)小履帶的驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)在坡地上 通過(guò)履帶實(shí)現(xiàn)本機(jī)器人的行走。
在框架上設(shè)有滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其用于實(shí)現(xiàn)本履帶式球形機(jī)器人在球殼關(guān)閉
為球體時(shí)的滾動(dòng)行進(jìn)動(dòng)作，其包括左長(zhǎng)軸電機(jī)3、右長(zhǎng)軸電機(jī)9、短軸8、短軸 電機(jī)15、重?cái)[20、重?cái)[支架22，左右長(zhǎng)軸電機(jī)3、 9設(shè)置在主框架4上的兩側(cè)， 支撐在上述加強(qiáng)板上，其輸出軸上分別固設(shè)一左小齒輪2和右小齒輪10，在螺 設(shè)有左絲杠25和右絲杠12的左支承軸24和右支承軸11上設(shè)有上設(shè)有外輪齒， 當(dāng)球殼閉合時(shí)該外輪齒與左右小齒輪2、 10嚙合。在與主框架4固聯(lián)的水平 框架5上垂直設(shè)置一重?cái)[框架22，重?cái)[框架22的上表面與主框架的頂部下表 面固連；短軸8可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在該重?cái)[框架22上，即重?cái)[框架與短軸間安裝 軸承，該短軸8的軸線與兩個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)軸線以及左右推桿電機(jī)的軸線垂直且與 左右推桿電機(jī)的軸線相交，即短軸呈前后水平設(shè)置在水平框架與主框架圍成的 空腔中，在該短軸8上連接短軸電機(jī)15的輸出軸，該短軸電機(jī)15支固在水平 框架5上，例如該短軸電機(jī)安裝在水平框架的前或后骨架上。在短軸8上固設(shè) 重?cái)[20，可以是在短軸的前后端分別對(duì)稱地固連兩個(gè)重?cái)[20。
通過(guò)短軸電機(jī)15和左右長(zhǎng)軸電機(jī)6、 9的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，使得重?cái)[擺動(dòng)，改變 球形機(jī)器人的重心，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人滾動(dòng)行走。
具體的是兩個(gè)長(zhǎng)軸電機(jī)帶動(dòng)左右半球殼同向同速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則機(jī)器人可以 沿直線前進(jìn)或后退。當(dāng)長(zhǎng)軸電機(jī)帶動(dòng)左右半球殼以不同速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則機(jī)器人 將實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。而當(dāng)長(zhǎng)軸電機(jī)帶動(dòng)左右半球殼反向同速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則機(jī)器 人可以實(shí)現(xiàn)零半徑的原地旋轉(zhuǎn)。
啟動(dòng)短軸電機(jī)，可使得重?cái)[左右擺動(dòng)，即可使得本球形機(jī)器人左右滾動(dòng)。 本發(fā)明提供的履帶式球形機(jī)器人，通過(guò)在球形機(jī)器人的球殼上設(shè)計(jì)出特殊 的開(kāi)合結(jié)構(gòu)，并在球殼內(nèi)以上述特定的方式設(shè)置履帶行走裝置，使得球形機(jī)器
人既可以自由滾動(dòng)，還可以用履帶行走，使得球形機(jī)器人也可以像現(xiàn)有履帶式 機(jī)器人一樣地行走且可以在行走過(guò)程中通過(guò)其上設(shè)置的裝置采集信息和各種
履帶式機(jī)器人能夠進(jìn)行的操作。在使用履帶行走模式和球形滾動(dòng)模式之間的轉(zhuǎn) 換上，特別采用螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得機(jī)器人的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單、可靠，而在球殼 閉合狀態(tài)下通過(guò)齒輪嚙合的球形滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在球殼打開(kāi)時(shí)嚙合的齒 輪軸向分離的運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在球形機(jī)器人的現(xiàn)有技術(shù)中是沒(méi)有先例的，這 種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單、十分緊湊，比起通常機(jī)器人中的連桿機(jī)構(gòu)更加實(shí)用。
權(quán)利要求
1.一種履帶式球形機(jī)器人，它包括球殼、設(shè)于該球殼內(nèi)的框架、設(shè)于該框架上使得所述球形機(jī)器人在球形狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和設(shè)于該框架上的機(jī)械臂，其特征在于還包括球殼開(kāi)合裝置和履帶行走組件，所述球殼由左半球殼和右半球殼組成，在所述框架與左、右半球殼之間均設(shè)有所述球殼開(kāi)合裝置，該球殼開(kāi)合裝置包括設(shè)置在所述框架上的驅(qū)動(dòng)裝置，其通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述左半球殼和右半球殼上的固定件，使得該左半球殼和右半球殼相對(duì)于所述框架體運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)球殼的開(kāi)合；所述履帶行走裝置包括設(shè)置在所述框架上的驅(qū)動(dòng)其通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述履帶行走組件，使得該履帶行走組件運(yùn)動(dòng)，即從打開(kāi)的所述球殼中伸出或縮回。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所述球殼開(kāi)合裝 置為對(duì)稱的左右兩個(gè)，每個(gè)開(kāi)合裝置包括有設(shè)置在所述框架上的左右推桿電機(jī)(6、 14)和設(shè)置于所述推桿電機(jī)和左右半球殼(1、 7)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)；禾口/或，在所述框架上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)裝置為履帶推桿電機(jī)，其與所述履帶行走裝置之間 的所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)變直線 運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)為螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述推桿電機(jī)的輸出軸上連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件 絲杠，所述左右半球殼(1、 7)以及履帶行走組件的相應(yīng)處的固定件上設(shè)螺孔與 所述履帶絲杠匹配構(gòu)成直線運(yùn)動(dòng)部件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所述球殼開(kāi)合裝 置包括一端分別與所述左、右半球殼(1、 7)水平直徑方向上頂部的內(nèi)壁固連的 所述固定件左右支撐軸(24、 11)，該支撐軸(24、 11)上水平直徑方向從另一 端沿其軸線設(shè)有螺孔，所述框架上的所述左右推桿電機(jī)(6、 14)輸出軸上固聯(lián)的 左右絲杠(25、 12)分別與所述左右支承軸(24、 11)上的所述螺孔螺接；或者 且，所述支承軸與所述框架之間構(gòu)成可移動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)；和/或，在所述履帶行走裝置中，所述推桿電機(jī)的輸出軸上連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件履帶絲 杠，所述履帶行走組件的相應(yīng)處設(shè)螺孔與所述履帶絲杠匹配構(gòu)成直線運(yùn)動(dòng)部件； 或者，在所述框架上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)履帶的推桿電機(jī)(19)與所述履帶行走裝置之間的 所述轉(zhuǎn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為在所述履帶推桿電機(jī)(19)的輸出軸上固聯(lián)履帶絲杠(17)，所述履帶行走裝置固設(shè)在一履帶座(18)上，該履帶座(18)上設(shè) 螺孔螺接所述履帶絲杠。
5.根據(jù)權(quán)利要求l-4其中之一的所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所 述履帶行走組件包括朝下的主行走履帶裝置，還包括在該主履帶行走裝置前、后 兩端的固定架上分別鉸接有小履帶；或者，在所述框架的底部下表面與履帶電機(jī)的外殼之間固連一下支架，該下支架上 設(shè)有一豎直方向的導(dǎo)向通孔，下部固設(shè)有履帶驅(qū)動(dòng)行走裝置的所述履帶座設(shè)置在該支架上的所述導(dǎo)向通孔中；或者且，該小履帶與主行走履帶的履帶成角度設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所述滾動(dòng)驅(qū) 動(dòng)裝置包括設(shè)置在所述框架上左右兩側(cè)的左右長(zhǎng)軸電機(jī)(3、 9)，所述兩長(zhǎng)軸電 機(jī)(3、 9)輸出軸上各設(shè)置一左小齒輪和一右小齒輪(2、 10)，其分別與連接于 所述左右半球殼上的固定件上相應(yīng)處的齒輪在當(dāng)球殼閉合時(shí)相嚙合，和/或，在所述框架上安裝的短軸電機(jī)(15)，在該短軸電機(jī)的輸出軸上固設(shè)短軸(8)， 在該短軸上固設(shè)有重?cái)[；禾口/或，在所述框架上安裝的短軸電機(jī)(15)，在該短軸電機(jī)的輸出軸上固設(shè)短軸(8)， 在該短軸上固設(shè)有重?cái)[，且所述短軸電機(jī)(15)的軸線與所述球殼開(kāi)合裝置中的 驅(qū)動(dòng)裝置即左右推桿電機(jī)(6、 14)的軸線垂直；禾B/或，在所述框架上安裝的短軸電機(jī)(15)，在該短軸電機(jī)的輸出軸上固設(shè)短軸(8)， 在該短軸上固設(shè)有重?cái)[，且所述短軸電機(jī)(15)在所述左右推桿電機(jī)的對(duì)稱軸上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所述框 架包括主框架(4)和水平框架(5)，該主框架和水平框架均為方形框，主框架 為前后貫通的框體，水平框架為上下貫通的框體；或者且，在所述主框架的貫通的空腔中豎向設(shè)有兩個(gè)加強(qiáng)板，所述水平框架垂直插接 在主框架的兩個(gè)加強(qiáng)板間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所述左右推桿電 機(jī)(6、 14)設(shè)置在所述主框架(4)上，在所述主框架(4)上設(shè)有左右電機(jī)支撐 導(dǎo)向筒(23、 13)，其一端固定在左右推桿電機(jī)(6、 14)輸出軸一側(cè)的機(jī)殼上， 其另一端固定在主框架(4)的內(nèi)壁上，所述左右支承軸(24、 11)可滑動(dòng)地置于 該左電機(jī)支撐導(dǎo)向筒(23)中；禾口/或，所述左右長(zhǎng)軸電機(jī)左右長(zhǎng)軸電機(jī)(3、 9)設(shè)置在所述主框架(4)上的兩側(cè)； 禾口/或，在所述主框架的上面的框架板上固定所述重?cái)[框架，其設(shè)置在水平框架中 間的空間中，在該重?cái)[框架上設(shè)有一短軸電機(jī)，該電機(jī)輸出軸上連接一短軸，該短軸上設(shè)置重?cái)[，該短軸的軸線與所述左右長(zhǎng)軸電機(jī)和左右推桿電機(jī)的軸線相垂 直。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于所述主框架(4) 的下框體的下底面上固設(shè)下一支架(16)，在該主框架(4)的下框體上豎直固設(shè) 所述履帶驅(qū)動(dòng)裝置即推桿電機(jī)(19)，其一部分設(shè)置在主框架內(nèi)，另一部分即履 帶推桿電機(jī)的輸出端設(shè)置在主框架底部的下方置于下所述支架(16)中，其輸出 軸上固聯(lián)履帶絲杠(17)，所述履帶行走組件的架體固定在履帶座(18)上，該 履帶座(18)通過(guò)其上的螺孔與履帶絲杠(17)螺接并可移動(dòng)地設(shè)置在下支架(16) 形成的導(dǎo)向通道中；禾P/或，所述履帶座內(nèi)設(shè)有空腔，該空腔其頂部的框架上設(shè)有 與絲杠螺接的所述螺紋通孔。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的履帶式球形機(jī)器人，其特征在于該下支架(16) 為中部具有擋板的管體，所述履帶推桿電機(jī)(19)的輸出軸穿過(guò)該擋板與履帶絲 杠(17)連接，該履帶推桿電機(jī)輸出端的端部外殼與所述擋板的上表面固定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種履帶式球形機(jī)器人，它包括球殼、設(shè)于球殼內(nèi)的框架、設(shè)于框架上滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和設(shè)于框架上的機(jī)械臂，包括球殼開(kāi)合裝置和履帶行走裝置，球殼由左半球殼和右半球殼組成，在框架與左、右半球殼之間均設(shè)有球殼開(kāi)合裝置，其包括設(shè)置在框架上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接左半球殼和右半球殼，使得該左半球殼和右半球殼相對(duì)于框架體運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)球殼的開(kāi)合；在框架上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述履帶行走裝置，使得履帶行走裝置運(yùn)動(dòng)打開(kāi)的從球殼中伸出或縮回。本履帶式球形機(jī)器人融合履帶式機(jī)器人和球形機(jī)器人的特點(diǎn)，可更好地獲取外部環(huán)境信息，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化，從而擴(kuò)大了球形移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)B62D57/02GK101559794SQ200910085149
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者平 葉, 孫漢旭, 宋荊州, 張延恒, 李紅義, 賈慶軒, 欣 高 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)