專利名稱：球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多運(yùn)動(dòng)態(tài)的球形移動(dòng)機(jī)器人，尤其涉及一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
球形機(jī)器人是一類新型的移動(dòng)機(jī)器人。球形的外殼既是機(jī)器人保護(hù)內(nèi)部設(shè)備的外殼又是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自身移動(dòng)的平臺(tái)。球形機(jī)器人具有全方位運(yùn)動(dòng)、零轉(zhuǎn)彎半徑等優(yōu)點(diǎn)。目前，人們所發(fā)明的球形機(jī)器人多是通過球體內(nèi)兩個(gè)或多個(gè)重塊來回的變換位置來實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，通過機(jī)械儲(chǔ)能裝置快速釋放能量來使機(jī)器人獲得完成跳躍的初始能量的結(jié)構(gòu)。但采用這種驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的球形機(jī)器人，由于受其機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，其存在以下缺點(diǎn)一、運(yùn)動(dòng)靈活性較差。二、不能進(jìn)行連續(xù)的跳躍運(yùn)動(dòng)。三、能量利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有球形機(jī)器人存在的上述各種缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括球體外氣室結(jié)構(gòu)、跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件；球體外氣室結(jié)構(gòu)內(nèi)裝有跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件；
1)球體外氣室結(jié)構(gòu)包括球體外氣室球殼和球體外氣室球面；球體外氣室下球殼與球體外氣室上球殼配合構(gòu)成球體外氣室球殼，球體外氣室下球面與球體外氣室上球面配合構(gòu)成球體外氣室球面，球體外氣室球面、球體外氣室球殼的經(jīng)緯線上均分布有安裝孔，球體外氣室連管密封安裝于球體外氣室球殼與球體外氣室球面相互對(duì)應(yīng)的安裝孔之間，球體外氣室球殼在內(nèi)表面的三個(gè)正交軸向所對(duì)應(yīng)的六個(gè)方向上分別設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的球心定位塊；
2)跳躍動(dòng)力組件包括內(nèi)氣室氣囊、球心支架、空間凸輪、導(dǎo)輪、導(dǎo)輪固定架、導(dǎo)輪安裝臂、主驅(qū)動(dòng)器和雙氣室連管；球心支架呈中空柱體狀，內(nèi)氣室氣囊安裝在球心支架里，內(nèi)氣室氣囊一側(cè)的氣室接頭穿過球心支架一端的通孔連接雙氣室連管的一端，內(nèi)氣室氣囊的另一側(cè)與空間凸輪的一面粘接，雙氣室連管的另一端連接在球體外氣下室球殼內(nèi)表面上設(shè)有的氣室接頭上與球體外氣室上球殼和球體外氣室上球面之間的空間連通，球心支架端面與通孔相對(duì)的一側(cè)固定連接有主驅(qū)動(dòng)器，主驅(qū)動(dòng)器的輸出軸面向內(nèi)氣室氣囊，該輸出軸與導(dǎo)輪安裝臂連接，導(dǎo)輪安裝臂上裝有導(dǎo)輪固定架，導(dǎo)輪固定架上裝有導(dǎo)輪，導(dǎo)輪與空間凸輪的螺旋面接觸，主驅(qū)動(dòng)器的輸出軸、空間凸輪與內(nèi)氣室氣囊共軸線；
3)球體重心偏移控制組件包括輔助固定支架和六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)器單元；輔助固定支架安裝在主驅(qū)動(dòng)器的外側(cè)，第一驅(qū)動(dòng)器單元安裝在輔助固定支架的側(cè)面，第二驅(qū)動(dòng)器單元安裝在球心支架有通孔的一端上，其余四個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元等距均布安裝在球心支架圓周面上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的球心定位繩的一端分別在與球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的球心定位塊固定連接。
所述的六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)器單元均包括驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)器卷輪、球心定位繩和驅(qū)動(dòng)器固定架；驅(qū)動(dòng)器安裝在驅(qū)動(dòng)器固定架上，驅(qū)動(dòng)器卷輪安裝在驅(qū)動(dòng)器的輸出軸上，球心定位繩的另一端固定并纏繞在各自的驅(qū)動(dòng)器卷輪的U形輪槽上。所述的球體外氣室球殼采用硬質(zhì)材料，所述的球體外氣室球面采用軟質(zhì)材料。所述的內(nèi)氣室氣囊是軸向剖面呈波紋狀的中空彈性圓柱體。所述的六根球心定位繩是具有彈性的繩索。所述的跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件組成了球心組件，該球心組件在靜止?fàn)顟B(tài)下的重心與球體外氣室球殼的中心重合。本發(fā)明具有的有益效果是
1.本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人連續(xù)彈跳的雙氣室結(jié)構(gòu)，簡化了機(jī)器人實(shí)現(xiàn)跳躍所需的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且雙氣室的彈跳自儲(chǔ)能能力提高了球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的能量利用效率。 另一方面，通過控制彈跳驅(qū)動(dòng)器輸出軸的不同轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣室不同氣壓狀態(tài)的控制，從而能讓球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)各種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提高了運(yùn)動(dòng)的靈活性和機(jī)動(dòng)性。2.本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人滾動(dòng)的球體重心偏移控制組件，把整個(gè)球心組件當(dāng)做質(zhì)量塊，避免了需要增加額外質(zhì)量塊來實(shí)現(xiàn)球體重心的偏移，從而有效降低了整個(gè)機(jī)器人的重量，提高了運(yùn)動(dòng)效率。


圖1是本發(fā)明的整體立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的球心組件結(jié)構(gòu)的正視圖。圖4是本發(fā)明的球心組件結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明的球心支架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的彈跳動(dòng)力組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的球體重心偏移控制組件基本單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、球體外氣室上球面，2、球體外氣室下球面，3、球體外氣室連管，4、球體外氣室上球殼，5、球體外氣室下球殼，6、球心支架，7、內(nèi)氣室氣囊，8、空間凸輪，9、導(dǎo)輪，10、導(dǎo)輪固定架，11、導(dǎo)輪安裝臂，12、主驅(qū)動(dòng)器，13、雙氣室連管，14、輔助固定支架，15、第一驅(qū)動(dòng)器固定架，16、第一驅(qū)動(dòng)器，17、第一驅(qū)動(dòng)器卷輪，18、第一球心定位繩，19、第二驅(qū)動(dòng)器固定架，20、第二驅(qū)動(dòng)器，21、第二驅(qū)動(dòng)器卷輪，22、第二球心定位繩，23、第三驅(qū)動(dòng)器固定架，24、 第三驅(qū)動(dòng)器，25、第三驅(qū)動(dòng)器卷輪，26、第三球心定位繩，27、第四驅(qū)動(dòng)器固定架，28、第四驅(qū)動(dòng)器，29、第四驅(qū)動(dòng)器卷輪，30、第四球心定位繩，31、第五驅(qū)動(dòng)器固定架，32、第五驅(qū)動(dòng)器， 33、第五驅(qū)動(dòng)器卷輪，34、第五球心定位繩，35、第六驅(qū)動(dòng)器固定架，36、第六驅(qū)動(dòng)器，37、第六驅(qū)動(dòng)器卷輪，38、第六球心定位繩。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖廣圖7所示，本發(fā)明包括球體外氣室結(jié)構(gòu)、跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件；球體外氣室結(jié)構(gòu)內(nèi)裝有跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件；
1)如圖1、圖2所示，球體外氣室結(jié)構(gòu)包括球體外氣室球殼和球體外氣室球面；球體外氣室下球殼5與球體外氣室上球殼4配合構(gòu)成球體外氣室球殼，球體外氣室下球面2與球體外氣室上球面1配合構(gòu)成球體外氣室球面，球體外氣室球面、球體外氣室球殼的經(jīng)緯線上均分布有安裝孔，球體外氣室連管3密封安裝于球體外氣室球殼與球體外氣室球面相互對(duì)應(yīng)的安裝孔之間，球體外氣室球殼在內(nèi)表面的三個(gè)正交軸向所對(duì)應(yīng)的六個(gè)方向上分別設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的球心定位塊；
2)如圖1、圖2、圖5、圖6所示，跳躍動(dòng)力組件包括內(nèi)氣室氣囊7、球心支架6、空間凸輪8、導(dǎo)輪9、導(dǎo)輪固定架10、導(dǎo)輪安裝臂11、主驅(qū)動(dòng)器12和雙氣室連管13 ；球心支架6呈中空柱體狀，內(nèi)氣室氣囊7安裝在球心支架6里，內(nèi)氣室氣囊7 —側(cè)的氣室接頭穿過球心支架6 —端的通孔連接雙氣室連管13的一端，內(nèi)氣室氣囊7的另一側(cè)與空間凸輪8的一面粘接，雙氣室連管13的另一端連接在球體外氣下室球殼5內(nèi)表面上設(shè)有的氣室接頭上與球體外氣室上球殼和球體外氣室上球面之間的空間連通，球心支架6端面與通孔相對(duì)的一側(cè)固定連接有主驅(qū)動(dòng)器12，主驅(qū)動(dòng)器12的輸出軸面向內(nèi)氣室氣囊7，該輸出軸與導(dǎo)輪安裝臂11 連接，導(dǎo)輪安裝臂11上裝有導(dǎo)輪固定架10，導(dǎo)輪固定架10上裝有導(dǎo)輪9，導(dǎo)輪9與空間凸輪8的螺旋面接觸，主驅(qū)動(dòng)器12的輸出軸、空間凸輪8與內(nèi)氣室氣囊7共軸線；
3)如圖1、圖2、圖3、圖4、圖7所示，球體重心偏移控制組件包括輔助固定支架14和六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)器單元；所述的六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)器單元均包括驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)器卷輪、球心定位繩和驅(qū)動(dòng)器固定架；
第一驅(qū)動(dòng)器16安裝在第一驅(qū)動(dòng)器固定架15上，第一驅(qū)動(dòng)器固定架15安裝在輔助固定架14的側(cè)面，輔助固定架14安裝在主驅(qū)動(dòng)器12的外側(cè)，第一驅(qū)動(dòng)器卷輪17安裝在第一驅(qū)動(dòng)器16的輸出軸上，第一球心定位繩18—端固定并纏繞在第一驅(qū)動(dòng)器卷輪17的U形輪槽上，另一端固定在球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的第一球心定位塊上；
第二驅(qū)動(dòng)器20安裝在第二驅(qū)動(dòng)器固定架19上，第二驅(qū)動(dòng)器固定架19安裝在球心支架 6有通孔的一端上，第二驅(qū)動(dòng)器卷輪21安裝在第二驅(qū)動(dòng)器20的輸出軸上，第二球心定位繩 22—端固定并纏繞在第二驅(qū)動(dòng)器卷輪21的U形輪槽上，另一端固定在球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的第二球心定位塊上；
第三驅(qū)動(dòng)器M安裝在第三驅(qū)動(dòng)器固定架23上，第三驅(qū)動(dòng)器卷輪25安裝在第三驅(qū)動(dòng)器 24的輸出軸上，第三球心定位繩沈一端固定并纏繞在第三驅(qū)動(dòng)器卷輪25的U形輪槽上，另一端固定在球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的第三球心定位塊上；
第四驅(qū)動(dòng)器觀安裝在第四驅(qū)動(dòng)器固定架27上，第四驅(qū)動(dòng)器卷輪四安裝在第四驅(qū)動(dòng)器 28的輸出軸上，第四球心定位繩30 —端固定并纏繞在第四驅(qū)動(dòng)器卷輪四的U形輪槽上，另一端固定在球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的第四球心定位塊上；
第五驅(qū)動(dòng)器32安裝在第五驅(qū)動(dòng)器固定架31上，第五驅(qū)動(dòng)器卷輪33安裝在第五驅(qū)動(dòng)器 32的輸出軸上，第五球心定位繩34 —端固定并纏繞在第五驅(qū)動(dòng)器卷輪33的U形輪槽上，另一端固定在球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的第五球心定位塊上；
第六驅(qū)動(dòng)器36安裝在第六驅(qū)動(dòng)器固定架35上，第六驅(qū)動(dòng)器卷輪37安裝在第六驅(qū)動(dòng)器 36的輸出軸上，第六球心定位繩38 —端固定并纏繞在第六驅(qū)動(dòng)器卷輪37的U形輪槽上，另一端固定在球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的第六球心定位塊上。 第三驅(qū)動(dòng)器固定架23、第四驅(qū)動(dòng)器固定架27、第五驅(qū)動(dòng)器固定架31和第六驅(qū)動(dòng)器固定架35等距均布安裝在球心支架6的圓周面上。
如圖7所示，所述的各驅(qū)動(dòng)器卷輪是中間有軸孔的圓盤狀結(jié)構(gòu)，盤面上設(shè)有固定繩索用的小孔。所述的七個(gè)驅(qū)動(dòng)器是由各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪減速器和角度傳感器所組成，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過各自的齒輪減速器把驅(qū)動(dòng)力傳遞給各自的輸出軸，在每個(gè)輸出軸上均安裝有角度傳感器。其中主驅(qū)動(dòng)器的尺寸及功率較大，其余各驅(qū)動(dòng)器尺寸功率較小。如圖6所示，所述的空間凸輪8與導(dǎo)輪9接觸的工作面是螺旋面。如圖1、圖2、圖6所示，所述的球體外氣室球殼采用硬質(zhì)材料，所述的球體外氣室球面采用軟質(zhì)材料，所述的球體外氣室球面與球體外氣室球殼兩者相對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯線上分布有球體外氣室連管3的安裝孔，球體外氣室球面通過球體外氣室連管3與球體外氣室球殼相固定，構(gòu)成球體的外氣室，所述的內(nèi)氣室氣囊7是軸向剖面呈波紋狀的中空彈性圓柱體， 底部有氣室接頭，所述的構(gòu)成球體外氣室的球體外氣室下球殼5內(nèi)面底部有氣室接頭，所述的外氣室與內(nèi)氣室氣囊7及聯(lián)通兩氣室的雙氣室連管13構(gòu)成了球體的雙氣室結(jié)構(gòu)。如圖1、圖3、圖4所示，所述的六根球心定位繩是具有彈性的繩索，第一球心定位繩18和第二球心定位繩22與球心組件通過重心的X軸線重合，第三球心定位繩沈和第四球心定位繩30與球心組件通過重心的Y軸線重合，第五球心定位繩34和第六球心定位繩 38與球心組件通過重心的Z軸線重合。所述的跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件組成了球心組件，該球心組件在靜止?fàn)顟B(tài)下的重心與球體外氣室球殼的中心重合。本發(fā)明的工作過程如下
本球體結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)球體的連續(xù)彈跳和滾動(dòng)這兩種基本運(yùn)動(dòng)。從這兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)出發(fā)， 相互有機(jī)組合，即可完成各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變幻。球體的雙氣室結(jié)構(gòu)讓球體實(shí)現(xiàn)了連續(xù)彈跳運(yùn)動(dòng)。固定在球心支架6上的球體控制器包括三軸加速度傳感器和三軸角速度傳感器，其中球體控制器中的三軸加速度傳感器作為三維碰撞傳感器用來輔助實(shí)現(xiàn)球體的跳躍功能。三維碰撞傳感器的工作過程如下，在球體彈跳的過程中，在上升期與下降期，由于此時(shí)只受重力的作用，加速度傳感器將失重(即 X、Y、Z各軸加速度輸出值都為0)。而在球體與地面發(fā)生碰撞的過程中，三軸加速度傳感器各軸的輸出值隨碰撞加速度的變化而變化。從而可以通過擬合各軸的加速度值獲得球體當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，(如碰撞點(diǎn)在球體上的絕對(duì)位置、當(dāng)前彈跳高度)。而另一方面，導(dǎo)輪跟隨主驅(qū)動(dòng)器輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了與空間凸輪力的相互作用。從而推壓球體內(nèi)氣囊的頂部，實(shí)現(xiàn)了對(duì)球體內(nèi)氣囊容積的控制。又由于球體的雙氣囊結(jié)構(gòu)是密封的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)球體外氣室氣壓的控制。同時(shí)由于導(dǎo)輪跟隨驅(qū)動(dòng)器輸出軸可完成較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)變化(如轉(zhuǎn)動(dòng)角度、速度等)，因而可實(shí)現(xiàn)對(duì)球體外氣室不同氣壓的實(shí)時(shí)控制。球體彈跳的工作過程如下，在球體彈跳的過程中，在上升期與下降期，球體外氣室呈現(xiàn)較小的氣壓。而在球體與地面發(fā)生碰撞的過程中，從碰撞傳感器獲得的當(dāng)前球體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再結(jié)合預(yù)訂的球體姿態(tài)，換算出實(shí)際預(yù)計(jì)需要的球體外氣室氣壓，進(jìn)而通過主驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)內(nèi)氣室氣囊來執(zhí)行氣壓控制。從而使球體獲得地面給球體的反作用力，實(shí)現(xiàn)了球體的連續(xù)彈跳運(yùn)動(dòng)。球體的重心偏移機(jī)構(gòu)讓球體實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。其中球體控制器中的三軸加速度傳感器作為三維碰撞傳感器，再加上三軸角速度傳感器來輔助實(shí)現(xiàn)球體的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)功能。工作過程如下，通過三軸加速度傳感器，我們已經(jīng)獲得了球體的當(dāng)前空間位置姿態(tài)，再通過三軸角速度傳感器即可獲得球體當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角速度。而另一方面，除主驅(qū)動(dòng)器以外的其余驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成了球體重心偏移控制組件。 其中第一驅(qū)動(dòng)器16、第一驅(qū)動(dòng)器卷輪17、第一球心定位繩18和第二驅(qū)動(dòng)器20、第二驅(qū)動(dòng)器卷輪21、第二球心定位繩22構(gòu)成了球體重心偏移控制組件的X軸偏移控制執(zhí)行器；第三驅(qū)動(dòng)器M、第三驅(qū)動(dòng)器卷輪25、第三球心定位繩沈和第四驅(qū)動(dòng)器觀、第四驅(qū)動(dòng)器卷輪四、第四球心定位繩30構(gòu)成了球體重心偏移控制組件的Y軸偏移控制執(zhí)行器；第五驅(qū)動(dòng)器32、第五驅(qū)動(dòng)器卷輪33、第五球心定位繩34和第六驅(qū)動(dòng)器36、第六驅(qū)動(dòng)器卷輪37和第六球心定位繩38構(gòu)成了球體重心偏移控制組件的Z軸偏移控制執(zhí)行器。從而通過控制相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)時(shí)改變球心組件與球心在三個(gè)軸向上的偏差，實(shí)現(xiàn)球體重心在球體任意方向上的改變。進(jìn)而根據(jù)預(yù)訂姿態(tài)要求，通過控制偏移的方向及偏移的大小來改變球體重心的位置來實(shí)現(xiàn)球體滾動(dòng)姿態(tài)的修正。
權(quán)利要求
1.一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)，其特征在于包括球體外氣室結(jié)構(gòu)、跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件；球體外氣室結(jié)構(gòu)內(nèi)裝有跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件；1)球體外氣室結(jié)構(gòu)包括球體外氣室球殼和球體外氣室球面；球體外氣室下球殼(5) 與球體外氣室上球殼(4)配合構(gòu)成球體外氣室球殼，球體外氣室下球面(2)與球體外氣室上球面(1)配合構(gòu)成球體外氣室球面，球體外氣室球面、球體外氣室球殼的經(jīng)緯線上均分布有安裝孔，球體外氣室連管密封安裝于球體外氣室球殼與球體外氣室球面相互對(duì)應(yīng)的安裝孔之間，球體外氣室球殼在內(nèi)表面的三個(gè)正交軸向所對(duì)應(yīng)的六個(gè)方向上分別設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的球心定位塊；2)跳躍動(dòng)力組件包括內(nèi)氣室氣囊(7)、球心支架(6)、空間凸輪(8)、導(dǎo)輪(9)、導(dǎo)輪固定架(10)、導(dǎo)輪安裝臂(11)、主驅(qū)動(dòng)器(12)和雙氣室連管(13)；球心支架(6)呈中空柱體狀，內(nèi)氣室氣囊(7)安裝在球心支架(6)里，內(nèi)氣室氣囊(7) —側(cè)的氣室接頭穿過球心支架 (6)—端的通孔連接雙氣室連管(13)的一端，內(nèi)氣室氣囊(7)的另一側(cè)與空間凸輪(8)的一面粘接，雙氣室連管(13)的另一端連接在球體外氣下室球殼(5)內(nèi)表面上設(shè)有的氣室接頭上與球體外氣室上球殼和球體外氣室上球面之間的空間連通，球心支架(6)端面與通孔相對(duì)的一側(cè)固定連接有主驅(qū)動(dòng)器(12)，主驅(qū)動(dòng)器(12)的輸出軸面向內(nèi)氣室氣囊(7)，該輸出軸與導(dǎo)輪安裝臂(11)連接，導(dǎo)輪安裝臂(11)上裝有導(dǎo)輪固定架(10)，導(dǎo)輪固定架(10)上裝有導(dǎo)輪(9)，導(dǎo)輪(9)與空間凸輪(8)的螺旋面接觸，主驅(qū)動(dòng)器(12)的輸出軸、空間凸輪(8) 與內(nèi)氣室氣囊(7)共軸線；3)球體重心偏移控制組件包括輔助固定支架(14)和六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)器單元；輔助固定支架(14)安裝在主驅(qū)動(dòng)器(12)的外側(cè)，第一驅(qū)動(dòng)器單元安裝在輔助固定支架(14) 的側(cè)面，第二驅(qū)動(dòng)器單元安裝在球心支架(6)有通孔的一端上，其余四個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元等距均布安裝在球心支架(6)圓周面上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的球心定位繩的一端分別在與球體外氣室球殼正對(duì)應(yīng)的球心定位塊固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)器單元均包括驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)器卷輪、球心定位繩和驅(qū)動(dòng)器固定架；驅(qū)動(dòng)器安裝在驅(qū)動(dòng)器固定架上，驅(qū)動(dòng)器卷輪安裝在驅(qū)動(dòng)器的輸出軸上，球心定位繩的另一端固定并纏繞在各自的驅(qū)動(dòng)器卷輪的U形輪槽上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件組成了球心組件，該球心組件在靜止?fàn)顟B(tài)下的重心與球體外氣室球殼的中心重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的內(nèi)氣室氣囊(7)是軸向剖面呈波紋狀的中空彈性圓柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的六根球心定位繩是具有彈性的繩索。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的球體外氣室球殼采用硬質(zhì)材料，所述的球體外氣室球面采用軟質(zhì)材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈跳的多運(yùn)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)。包括球體外氣室結(jié)構(gòu)、跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件；球體內(nèi)裝有跳躍動(dòng)力組件和球體重心偏移控制組件。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有球形機(jī)器人存在的不能進(jìn)行連續(xù)跳躍運(yùn)動(dòng)、能量利用率低、可操控性差的缺陷。本發(fā)明所述的球體外氣室，雙氣室連管，內(nèi)氣室氣囊，組成了實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人連續(xù)跳躍的雙氣室結(jié)構(gòu)；所述的各驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器卷輪，球心定位繩，組成了實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人滾動(dòng)的球體重心偏移控制組件。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)豐富、運(yùn)動(dòng)靈活性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D57/04GK102343951SQ20111029683
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者李曉明, 王興興 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)