自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人。它包括透明球殼，所述透明球殼內(nèi)固定安裝一個(gè)由一個(gè)直流電機(jī)甲驅(qū)動(dòng)而沿圓筒中心軸線A-A轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒，所述圓筒上裝有兩個(gè)可由一個(gè)直流電機(jī)乙驅(qū)動(dòng)而沿一根與圓筒中心軸線A-A垂直的轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)的配重鉛塊，所述透明球殼內(nèi)設(shè)有非晶薄膜太陽(yáng)能電池，為透明球殼內(nèi)自帶的蓄電池充電，該蓄電池為所述直流電機(jī)甲和直流電機(jī)乙供電。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，而且具備自主供電的能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人?？捎糜陂L(zhǎng)航程的極地科考，國(guó)防裝備，行星探測(cè)，家庭娛樂(lè)等。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類(lèi)活動(dòng)領(lǐng)域的擴(kuò)大和探索過(guò)程的深化，常見(jiàn)的輪式、腿式、履帶式移動(dòng)機(jī)器人在某些惡劣的環(huán)境中已難以運(yùn)用。球形機(jī)器人的特殊結(jié)構(gòu)使之非常適合在缺少人為干預(yù)的惡劣環(huán)境(如外星球、野外等)中運(yùn)用，其在惡劣環(huán)境下可以保持系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定，同時(shí)球形機(jī)器人既具有像輪式移動(dòng)機(jī)器人的快速行走能力，又能夠像腿式機(jī)器人一樣，在不平整的復(fù)雜地形中運(yùn)動(dòng)。球形機(jī)器人的外形新穎，運(yùn)動(dòng)方式特殊，運(yùn)動(dòng)連續(xù)性強(qiáng)，不怕翻倒，不會(huì)勾掛到其他東西，轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)彎靈活，具有良好的運(yùn)動(dòng)方向可控性，是一種十分理想的運(yùn)動(dòng)載體。
[0003]總的看來(lái)，現(xiàn)今的大部分球形機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式有改變重心驅(qū)動(dòng)和內(nèi)部小車(chē)驅(qū)動(dòng)，但是大多數(shù)都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程較難實(shí)現(xiàn)，實(shí)用性較低的缺陷，特別是球形機(jī)器人的電源完全依靠于自身攜帶的蓄電池，無(wú)法進(jìn)行自主充電，從而大大限制了球形機(jī)器人的航程。降低了球形機(jī)器人的實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服以上的球形機(jī)器人的不足之處，提出一種結(jié)構(gòu)新穎，控制簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好且具備自主供電功能的自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，大大提高了球形機(jī)器人的實(shí)用性。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，由透明球殼，圓筒及其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置組成。其中驅(qū)動(dòng)裝置包括兩個(gè)直流電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)整個(gè)圓筒及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)還有配重鉛塊繞A-A垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，另外一個(gè)電機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)配重鉛塊繞水平軸的前后擺動(dòng)，改變球形機(jī)器人的重心。通過(guò)所述兩個(gè)電機(jī)的動(dòng)作便能夠?qū)崿F(xiàn)球形機(jī)器人的全方位運(yùn)動(dòng)。透明球殼鋪設(shè)有太陽(yáng)能電池，可為球形機(jī)器人自身攜帶的電池充電。
[0006]根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包括一個(gè)透明球殼其特征在于:
I).所述透明殼體內(nèi)固定安裝一個(gè)由一個(gè)直流電機(jī)甲驅(qū)動(dòng)而沿圓筒中心軸線A-A轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒。
[0007]2).所述圓筒上裝有兩個(gè)可由一個(gè)直流電機(jī)乙驅(qū)動(dòng)而沿一根與圓筒中心軸線A-A垂直的轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)的配重鉛塊。
[0008]3).所述透明球殼內(nèi)設(shè)有非晶薄膜太陽(yáng)能電池，為透明球殼內(nèi)自帶的蓄電池充電，該蓄電池為所述直流電機(jī)甲和直流電機(jī)乙供電。
[0009]所述圓筒和直流電機(jī)甲的安裝結(jié)構(gòu)是:一個(gè)上圓盤(pán)固定安裝于所述圓筒上端，所述直流電機(jī)甲固定安裝于上圓盤(pán)下方，直流電機(jī)甲的輸出軸從上圓盤(pán)的中心孔伸出并和一個(gè)法蘭固連，該法蘭固定安裝在一個(gè)上支撐板上，該上支撐板固定在透明球殼上，一個(gè)帶座軸承甲固定安裝在下支撐板上，所述圓筒和帶座軸承甲之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；由于直流電機(jī)甲的輸出軸和法蘭固連，所以當(dāng)給直流電機(jī)甲供電時(shí)，圓筒及其內(nèi)部所有結(jié)構(gòu)和配重鉛塊會(huì)圍繞軸線A-A—起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]所述直流電機(jī)乙和配重鉛塊的安裝結(jié)構(gòu)是:在所述圓筒內(nèi)部，有兩塊支撐側(cè)板分別和上圓盤(pán)及一個(gè)下圓盤(pán)固聯(lián)，在兩塊支撐側(cè)板的內(nèi)側(cè)均裝有帶座軸承乙而支撐一根與圓筒中心軸線A-A垂直的轉(zhuǎn)軸，所述直流電機(jī)乙固定安裝在一個(gè)電機(jī)安裝板下方，電機(jī)安裝板固定安裝于下圓盤(pán)上，一個(gè)帶座軸承丙固定安裝在電機(jī)安裝板的上方，所述直流電機(jī)乙的輸出軸和一個(gè)小圓錐齒輪聯(lián)接，該小圓錐齒輪與固定安裝在所述轉(zhuǎn)軸上的一個(gè)大圓錐齒輪嚙合，該轉(zhuǎn)軸兩端各裝有所述配重鉛塊和一個(gè)卡簧，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)兩側(cè)配重鉛塊的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變球形機(jī)器人的重心。
[0011]所述圓筒、上圓盤(pán)和下圓盤(pán)表面均鋪設(shè)有非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，當(dāng)球形機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)候，無(wú)論其處于何種姿態(tài)，圓筒、上圓盤(pán)或下圓盤(pán)表面的太陽(yáng)能電池都能夠接受到陽(yáng)光，從而為球形機(jī)器人自身攜帶的蓄電池充電。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著技術(shù)進(jìn)
I K
少:
I)本發(fā)明通過(guò)改變重心實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的全方位運(yùn)動(dòng)，整個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0013]2)本發(fā)明中透明球殼內(nèi)部圓筒及上下圓盤(pán)表面均鋪設(shè)有太陽(yáng)能電池，充分利用了非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池柔性好的特點(diǎn)，將非晶硅太陽(yáng)能電池鋪設(shè)于圓柱體表面，易于實(shí)現(xiàn)，不會(huì)導(dǎo)致非晶硅太陽(yáng)能電池板的過(guò)度彎折。當(dāng)球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，無(wú)論球形機(jī)器人處于何種姿態(tài)，其內(nèi)部的非晶硅電池板均能最有效的接受到陽(yáng)光，所發(fā)來(lái)的電能可以及時(shí)向機(jī)器人自身攜帶的蓄電池充電，大大提高了球形機(jī)器人的航程。
[0014]3)本發(fā)明中除了配重鉛塊置于圓筒之外，其余所有零件均巧妙的置于圓筒內(nèi)部，大大節(jié)省了球形機(jī)器人的空間。另外當(dāng)球形機(jī)器人處于惡劣的環(huán)境中時(shí)，圓筒及上下圓盤(pán)組成的密封腔體能夠有效的保護(hù)其內(nèi)部的零件。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為圖1的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例一:
參見(jiàn)圖廣圖3，本自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包括一個(gè)透明球殼(2)
1).所述透明殼體(2)內(nèi)固定安裝一個(gè)由一個(gè)直流電機(jī)甲(8)驅(qū)動(dòng)而沿圓筒中心軸線A-A轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒(6)；
2).所述圓筒(6)上裝有兩個(gè)可由一個(gè)直流電機(jī)乙(12)驅(qū)動(dòng)而沿一根與圓筒中心軸線A-A垂直的轉(zhuǎn)軸(9 )擺動(dòng)的配重鉛塊(3 );
3).所述透明球殼(2)內(nèi)設(shè)有非晶薄膜太陽(yáng)能電池，為透明球殼(2)內(nèi)自帶的蓄電池充電，該自帶的蓄電池為所述直流電機(jī)甲(8 )和直流電機(jī)乙(12 )供電。
[0020]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，其特別之處如下:
所述圓筒(6)和直流電機(jī)甲(8)的安裝結(jié)構(gòu)是:一個(gè)上圓盤(pán)(5)固定安裝于所述圓筒
(6)上端，所述直流電機(jī)甲(8)固定安裝于上圓盤(pán)(5)下方，直流電機(jī)甲(8)的輸出軸從上圓盤(pán)(5)的中心孔伸出并和一個(gè)法蘭(18)固連，該法蘭(18)固定安裝在一個(gè)上支撐板(I)上，該上支撐板(I)固定在透明球殼(2)上，一個(gè)帶座軸承甲(19)固定安裝在下支撐板(7)上，所述圓筒(6)和帶座軸承甲(19)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；由于直流電機(jī)甲(8)的輸出軸和法蘭
(18)固連，所以當(dāng)給直流電機(jī)甲(8)供電時(shí)，圓筒(6)及其內(nèi)部所有結(jié)構(gòu)和配重鉛塊(3)會(huì)圍繞軸線A-A—起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]實(shí)施例三:
參見(jiàn)圖1，本自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包括透明球殼(2)、上支撐板(I)、下支撐板(7)、上圓盤(pán)(5)、下圓盤(pán)(4)、圓筒(6)，所述上支撐板(I)和下支撐板(7)分別固定安裝于透明球殼(2)內(nèi)部，上圓盤(pán)(5)和下圓盤(pán)(4)分別固定安裝于圓筒(6)上下兩端，并在上圓盤(pán)(5)，下圓盤(pán)(4)和圓筒(6)的表面均鋪設(shè)有非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池。當(dāng)球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，無(wú)論球形機(jī)器人處于何種姿態(tài)，透明球殼內(nèi)部均有非晶硅電池可以接受到陽(yáng)光，電池板所發(fā)來(lái)的電能用于給球形機(jī)器人內(nèi)部的蓄電池充電。
[0022]實(shí)施例四:
本實(shí)施例與實(shí)施例三基本相同，其特別之處是:
參見(jiàn)圖2?圖3，所述圓筒其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是:直流電機(jī)(8)固定安裝于上圓盤(pán)(5)下側(cè)，直流電機(jī)甲(8)的輸出軸從上圓盤(pán)(5)的中心孔伸出并和法蘭(18)固連，法蘭(18)固定安裝在上支撐板(I)上。圓筒(6)下方的帶座軸承甲(19)固定安裝在下支撐板(7)上，并且和圓筒(6)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。由于直流電機(jī)甲(8)輸出軸和法蘭(18)固連，所以當(dāng)給直流電機(jī)(8 )供電時(shí)，圓筒(6 )及其內(nèi)部所有結(jié)構(gòu)包括配重鉛塊(3 )會(huì)一起圍繞軸線A-A轉(zhuǎn)動(dòng)。另一個(gè)直流電機(jī)乙(12)固定安裝于電機(jī)安裝板(17)下方，電機(jī)安裝板(17)固定安裝于下圓盤(pán)(4)上，帶座軸承(16 )固定安裝在電機(jī)安裝板(17 )的上方，直流電機(jī)乙(12 )的輸出軸和小圓錐齒輪(11)聯(lián)接，從而將動(dòng)力由電機(jī)輸出軸經(jīng)小圓錐齒輪(11)傳遞給固定安裝在轉(zhuǎn)軸(9 )上的大圓錐齒輪(14)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸(9 )的轉(zhuǎn)動(dòng)。在水平傳動(dòng)軸(9 )的兩端裝有配重鉛塊(3)及卡簧(15)，水平軸(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)兩側(cè)配重鉛塊(3)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變球形機(jī)器人的重心，通過(guò)兩個(gè)直流電機(jī)甲(8)直流電機(jī)乙(12)的動(dòng)作可以實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的全方位運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，包括一個(gè)透明球殼(2)，其特征在于: 1).所述透明殼體(2)內(nèi)固定安裝一個(gè)由一個(gè)直流電機(jī)甲(8)驅(qū)動(dòng)而沿圓筒中心軸線A-A轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒(6)； 2).所述圓筒(6)上裝有兩個(gè)可由一個(gè)直流電機(jī)乙(12)驅(qū)動(dòng)而沿一根與圓筒中心軸線A-A垂直的轉(zhuǎn)軸(9)擺動(dòng)的配重鉛塊(3)； 3).所述透明球殼(2)內(nèi)設(shè)有非晶薄膜太陽(yáng)能電池，為透明球殼(2)內(nèi)自帶的蓄電池充電，該自帶的蓄電池為所述直流電機(jī)甲(8)和直流電機(jī)乙(12)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，其特征在于:所述圓筒(6)和直流電機(jī)甲(8)的安裝結(jié)構(gòu)是:一個(gè)上圓盤(pán)(5)固定安裝于所述圓筒(6)上端，所述直流電機(jī)甲(8)固定安裝于上圓盤(pán)(5)下方，直流電機(jī)甲(8)的輸出軸從上圓盤(pán)(5)的中心孔伸出并和一個(gè)法蘭(18)固聯(lián)，該法蘭(18)固定安裝在一個(gè)上支撐板(I)上，該上支撐板(I)固定在透明球殼(2)上，一個(gè)帶座軸承甲(19)固定安裝在下支撐板(7)上，所述圓筒(6)和帶座軸承甲(19)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；由于直流電機(jī)甲(8)的輸出軸和法蘭(18)固連，所以當(dāng)給直流電機(jī)甲(8)供電時(shí)，圓筒(6)及其內(nèi)部所有結(jié)構(gòu)和配重鉛塊(3)會(huì)圍繞軸線A-A —起轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，其特征在于:所述直流電機(jī)乙(12)和配重鉛塊(3)的安裝結(jié)構(gòu)是:在所述圓筒(6)內(nèi)部，有兩塊支撐側(cè)板(13)分別和上圓盤(pán)(5)及一個(gè)下圓盤(pán)(4)固聯(lián)，在兩塊支撐側(cè)板(13)的內(nèi)側(cè)均裝有帶座軸承乙(10)而支撐一根與圓筒中心軸線A-A垂直的轉(zhuǎn)軸(9),所述直流電機(jī)乙(12)固定安裝在一個(gè)電機(jī)安裝板(17)下方，電機(jī)安裝板(17)固定安裝于下圓盤(pán)(4)上,一個(gè)帶座軸承丙(16)固定安裝在電機(jī)安裝板(17)的上方，所述直流電機(jī)乙(12)的輸出軸和一個(gè)小圓錐齒輪(11)聯(lián)接，該小圓錐齒輪(11)與固定安裝在所述轉(zhuǎn)軸(9)上的一個(gè)大圓錐齒輪(14)嚙合，該轉(zhuǎn)軸(9)兩端各裝有所述配重鉛塊(3)和一個(gè)卡簧(15);轉(zhuǎn)軸(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)兩側(cè)配重鉛塊(3 )的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變球形機(jī)器人的重心。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自主供電式全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，其特征在于:所述圓筒(6)、上圓盤(pán)(5)和下圓盤(pán)(4)表面均鋪設(shè)有非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池；當(dāng)球形機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)候，無(wú)論其處于何種姿態(tài)，圓筒(6)、上圓盤(pán)(5)或下圓盤(pán)(4)表面的太陽(yáng)能電池都能夠接受到陽(yáng)光，從而為球形機(jī)器人自身攜帶的蓄電池充電。
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK103496409SQ201310444222
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】李恒宇, 王浩, 趙重陽(yáng), 謝少榮, 羅均 申請(qǐng)人:上海大學(xué)