一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人，具體包括右半球殼1、左半球殼2、連接件3和軸承4，軸承4的外圈與右半球殼1固定連接，軸承4的內(nèi)圈通過(guò)連接件3與左半球殼2固定連接。右半球殼1和左半球殼2通過(guò)連接件3和軸承4合攏成球形機(jī)器人，通過(guò)軸承4，右半球殼1和左半球殼2可配合實(shí)現(xiàn)快慢組合運(yùn)動(dòng)以使球形機(jī)器人前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)等。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于攜帶，制作成本較低，其驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單可行，可實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的工業(yè)化生產(chǎn)，為球形機(jī)器人的探索和普及應(yīng)用具有積極意義。
【專利說(shuō)明】一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球形機(jī)器人，是以仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的原理設(shè)計(jì)的一種新型球形機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]球形機(jī)器人或球形結(jié)構(gòu)是指一類將運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、控制器安裝在一球形殼體內(nèi)的系統(tǒng)的總稱。這類機(jī)器人具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)平衡性，可應(yīng)用在現(xiàn)代娛樂、家庭服務(wù)、機(jī)械創(chuàng)新比賽、科學(xué)探索和軍用等領(lǐng)域。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00910108660.0，一種球形跳躍機(jī)器人公開了李兵申請(qǐng)的球形機(jī)器人專利，它除了使機(jī)器人能夠在地面上自由滾動(dòng)的電機(jī)和偏心塊之外，還有一套在遇到障礙物時(shí)能夠跳躍的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01110060529.9，一種雙偏心質(zhì)量塊驅(qū)動(dòng)的球型機(jī)器人公開了哈爾濱工業(yè)大學(xué)李滿天副教授申請(qǐng)的球形機(jī)器人專利，它采用兩個(gè)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)偏心質(zhì)量塊，充分利用電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力提供足夠的偏心力和慣性力，進(jìn)而提高機(jī)器人的行進(jìn)速度和轉(zhuǎn)彎靈活性。
[0005]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01010285063.8，一種萬(wàn)向滾動(dòng)球形機(jī)器人公開了俞建峰申請(qǐng)的球形機(jī)器人專利。它的內(nèi)框固定在長(zhǎng)軸上，方位電機(jī)固定在短軸上。短軸軸線、長(zhǎng)軸軸線、方位電機(jī)軸線互相垂直并且相交于球心，實(shí)現(xiàn)三個(gè)互相獨(dú)立的自由度，實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的全方位移動(dòng)。
[0006]南京航空航天大學(xué)楊忠等人發(fā)明專利“結(jié)構(gòu)化的全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人”專利號(hào)ZL200810020280.7的主輪在行走電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，沿球殼內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球體的直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量小車在其內(nèi)部電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿圓弧架運(yùn)動(dòng)，使球體重心左右偏移，從而實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)控制。
[0007]西安電子科技大學(xué)研制的基于直線電機(jī)的球形機(jī)器人的裝置，申請(qǐng)?zhí)枮?00520078756.4，由內(nèi)外球殼、穩(wěn)定平臺(tái)、滾珠、輪輻組成，輪輻由直線步進(jìn)電機(jī)、連接盤、絲杠、導(dǎo)桿和緊固螺釘組成。四根輪輻在三維空間對(duì)稱布置，其一端與內(nèi)球殼的外表面連接，延長(zhǎng)線與球心共點(diǎn)，另一端連接到外球殼的內(nèi)表面。通過(guò)配合四個(gè)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
[0008]北京航空航天大學(xué)研制的全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，申請(qǐng)?zhí)枮?00520023033.4，其特點(diǎn)是在球殼內(nèi)底部安裝一獨(dú)輪，獨(dú)輪裝置與其中一個(gè)電機(jī)連接，在該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在球內(nèi)滾動(dòng)，從而推動(dòng)整個(gè)球殼的直線運(yùn)動(dòng)；該獨(dú)輪滾動(dòng)裝置還與另一個(gè)電機(jī)相連，在該另一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，相對(duì)于支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此改變?cè)摿硪华?dú)輪滾動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的朝向，從而實(shí)現(xiàn)球體的全方位運(yùn)動(dòng)。
[0009]但現(xiàn)有球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)控制復(fù)雜，成本較高，不利于球形機(jī)器人的工業(yè)化生產(chǎn)，難以實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的普及應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人。
[0011]技術(shù)方案:一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人，其特征在于:包括右半球殼1、左半球殼2、連接件3和軸承4，軸承4的外圈與右半球殼I固定連接，軸承4的內(nèi)圈通過(guò)連接件3與左半球殼2固定連接。
[0012]右半球殼I包括球冠1.1、心軸1.2、環(huán)狀同步帶1.3、第二軸承1.4、連接桿1.5、電機(jī)1.6、小齒輪1.7和支撐架1.8 ;心軸1.2設(shè)置于球冠1.1內(nèi)并與球冠1.1的底面垂直，其一端固定設(shè)置于球冠1.1曲面的中心，其長(zhǎng)度與球冠1.1的高相等；連接桿1.5與心軸1.2通過(guò)第二軸承1.4連接，心軸1.2與第二軸承1.4的內(nèi)圈過(guò)盈配合，連接桿1.5的一端與第二軸承1.4的外圈固定連接，連接桿1.5的另一端上固定電機(jī)1.6，小齒輪1.7與電機(jī)1.6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接；環(huán)狀同步帶1.3與小齒輪1.7匹配，小齒輪1.7在環(huán)狀同步帶1.3上齒合運(yùn)動(dòng)，環(huán)狀同步帶1.3固定設(shè)置于右半球殼I的內(nèi)部，且環(huán)狀同步帶1.3的軸線與心軸1.2同軸；支撐架1.8固定設(shè)置于右半球殼I的底面，支撐架1.8中心位置設(shè)置有一中心孔1.8.1，心軸1.2的自由端穿過(guò)中心孔1.8.1。
[0013]左半球殼2與右半球殼I的結(jié)構(gòu)完全相同；軸承4的外圈固定設(shè)置于中心孔1.8.1內(nèi)，軸承4的內(nèi)圈與連接件3固定連接，且連接件3與左半球殼2的心軸固定連接。
[0014]進(jìn)一步的，連接件3呈圓筒狀，其圓周上設(shè)置有卡槽3.1，其內(nèi)部中空為心軸固定孔3.2，卡槽3.1卡在軸承4的內(nèi)圈使連接件3與軸承4固定連接，左半球殼2的心軸與心軸固定孔3.2過(guò)盈配合使連接件3與左半球殼2固定連接。
[0015]進(jìn)一步的，支撐架1.8呈輻條結(jié)構(gòu)，軸承4的外圈與中心孔1.8.1過(guò)盈配合。
[0016]進(jìn)一步的，連接桿1.5上設(shè)置有套筒1.5.1，電機(jī)1.6通過(guò)套筒1.5.1固定于連接桿1.5上。
[0017]進(jìn)一步的，小齒輪1.7通過(guò)聯(lián)軸器1.9與電機(jī)1.6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接。
[0018]有益效果:由于采用上述設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明的球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于攜帶，制作成本較低，其驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單可行，可實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的工業(yè)化生產(chǎn)，為球形機(jī)器人的探索和普及應(yīng)用具有積極意義。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為右半殼和左半球殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為右半球殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是右半球殼的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7是本發(fā)明的裝配圖。
[0026]半球殼1、球冠1.1、心軸1.2、環(huán)狀同步帶1.3、第二軸承1.4、連接桿1.5、套筒
1.5.1、電機(jī)1.6、小齒輪1.7、支撐架1.8、中心孔1.8.1、聯(lián)軸器1.9、左半球殼2、連接件3、卡槽3.1、心軸固定孔3.2、軸承4

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0028]如圖1所不,一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人,包括右半球殼1、左半球殼2、連接件3和軸承4，軸承4的外圈與右半球殼I固定連接，軸承4的內(nèi)圈通過(guò)連接件3與左半球殼2固定連接。右半球殼I和左半球殼2通過(guò)連接件3和軸承4合攏成球形機(jī)器人，通過(guò)軸承4，右半球殼I和左半球殼2可配合實(shí)現(xiàn)快慢組合運(yùn)動(dòng)以使球形機(jī)器人前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)等。
[0029]如圖3所示，右半球殼I包括球冠1.1、心軸1.2、環(huán)狀同步帶1.3、第二軸承1.4、連接桿1.5、電機(jī)1.6、小齒輪1.7和支撐架1.8 ;心軸1.2設(shè)置于球冠1.1內(nèi)并與球冠1.1的底面垂直，其一端固定設(shè)置于球冠1.1曲面的中心，其長(zhǎng)度與球冠1.1的高相等；連接桿1.5與心軸1.2通過(guò)第二軸承1.4連接，心軸1.2與第二軸承1.4的內(nèi)圈過(guò)盈配合，連接桿1.5的一端與第二軸承1.4的外圈固定連接，連接桿1.5的另一端上設(shè)置有套筒1.5.1，電機(jī)1.6通過(guò)套筒1.5.1固定于連接桿1.5上，小齒輪1.7與電機(jī)1.6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接，優(yōu)選的，二者通過(guò)聯(lián)軸器1.9固定連接；環(huán)狀同步帶1.3與小齒輪1.7匹配，小齒輪1.7在環(huán)狀同步帶1.3上齒合運(yùn)動(dòng)，環(huán)狀同步帶1.3固定設(shè)置于右半球殼I的內(nèi)部，且環(huán)狀同步帶
1.3的軸線與心軸1.2同軸；支撐架1.8呈輻條結(jié)構(gòu)，固定設(shè)置于右半球殼I的底面，支撐架1.8中心位置設(shè)置有一中心孔1.8.1，心軸1.2的自由端穿過(guò)中心孔1.8.1。電機(jī)1.6驅(qū)動(dòng)小齒輪1.7在環(huán)狀同步帶1.3上齒合運(yùn)動(dòng)，使連接桿1.5繞心軸1.2轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變右半球殼I的質(zhì)心位置，以驅(qū)動(dòng)右半球殼I前進(jìn)或是后退。
[0030]左半球殼2與右半球殼I的結(jié)構(gòu)完全相同；軸承4的外圈與中心孔1.8.1過(guò)盈配合使軸承4的外圈固定于中心孔1.8.1內(nèi)，軸承4的內(nèi)圈與連接件3固定連接，且連接件3與左半球殼2的心軸固定連接。若控制左半球殼2的電機(jī)與右半球殼I的電機(jī)同向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，則球形機(jī)器人前進(jìn)或是后退；若控制左半球殼2的電機(jī)與右半球殼I的電機(jī)同向異步轉(zhuǎn)動(dòng)，則球形機(jī)器人轉(zhuǎn)彎；若控制左半球殼2的電機(jī)與右半球殼I的電機(jī)異向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，則球形機(jī)器人做原地轉(zhuǎn)圈運(yùn)動(dòng)；
[0031]如圖6所示，連接件3呈圓筒狀，其圓周上設(shè)置有卡槽3.1，其內(nèi)部中空為心軸固定孔3.2，卡槽3.1卡在軸承4的內(nèi)圈使連接件3與軸承4固定連接，左半球殼2的心軸與心軸固定孔3.2過(guò)盈配合使連接件3與左半球殼2固定連接。
[0032]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路來(lái)自于小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的原理，在右半球殼I內(nèi)的電機(jī)和小齒輪相當(dāng)于一只小鼠，左半球殼2內(nèi)的電機(jī)和小齒輪相當(dāng)于另一只小鼠，兩環(huán)狀同步帶相當(dāng)于兩小鼠的跑道，當(dāng)兩只小鼠在跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠前進(jìn)、后退或是轉(zhuǎn)彎。本發(fā)明的球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于攜帶，制作成本較低，其驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單可行，可實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的工業(yè)化生產(chǎn)，為球形機(jī)器人的探索和普及應(yīng)用具有積極意義。
[0033]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人,其特征在于:包括右半球殼(I)、左半球殼(2)、連接件(3)和軸承(4)，所述軸承(4)的外圈與所述右半球殼(I)固定連接，所述軸承(4)的內(nèi)圈通過(guò)所述連接件(3)與所述左半球殼(2)固定連接； 所述右半球殼(I)包括球冠(1.1)、心軸(1.2)、環(huán)狀同步帶(1.3)、第二軸承(1.4)、連接桿(1.5)、電機(jī)(1.6)、小齒輪(1.7)和支撐架(1.8);所述心軸(1.2)設(shè)置于所述球冠(1.D內(nèi)并與球冠(1.D的底面垂直，其一端固定設(shè)置于球冠(1.D曲面的中心，其長(zhǎng)度與球冠(1.D的高相等；所述連接桿(1.5)與所述心軸(1.2)通過(guò)所述第二軸承(1.4)連接，心軸(1.2)與第二軸承(1.4)的內(nèi)圈過(guò)盈配合，連接桿(1.5)的一端與第二軸承(1.4)的外圈固定連接，連接桿(1.5)的另一端上固定所述電機(jī)(1.6)，所述小齒輪(1.7)與所述電機(jī)(1.6)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接；所述環(huán)狀同步帶(1.3)與所述小齒輪(1.7)匹配，小齒輪(1.7)在環(huán)狀同步帶(1.3)上齒合運(yùn)動(dòng)，環(huán)狀同步帶(1.3)固定設(shè)置于所述右半球殼(I)的內(nèi)部，且環(huán)狀同步帶(1.3)的軸線與所述心軸(1.2)同軸；所述支撐架(1.8)固定設(shè)置于所述右半球殼(I)的底面，支撐架(1.8)中心位置設(shè)置有一中心孔(1.8.1)，所述心軸(1.2)的自由端穿過(guò)所述中心孔(1.8.1)； 所述左半球殼(2)與所述右半球殼(I)的結(jié)構(gòu)完全相同； 所述軸承(4)的外圈固定設(shè)置于所述中心孔(1.8.1)內(nèi)，軸承(4)的內(nèi)圈與所述連接件(3)固定連接，且連接件(3)與所述左半球殼(2)的心軸固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人，其特征在于:所述連接件(3)呈圓筒狀，其圓周上設(shè)置有卡槽(3.1)，其內(nèi)部中空為心軸固定孔(3.2)，所述卡槽(3.1)卡在所述軸承(4)的內(nèi)圈使連接件(3)與軸承(4)固定連接，所述左半球殼(2)的心軸與所述心軸固定孔(3.2)過(guò)盈配合使連接件(3)與左半球殼(2)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人，其特征在于:所述支撐架(1.8)呈輻條結(jié)構(gòu)，所述軸承(4)的外圈與所述中心孔(1.8.1)過(guò)盈配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人，其特征在于:所述連接桿(1.5)上設(shè)置有套筒(1.5.1)，所述電機(jī)(1.6)通過(guò)所述套筒(1.5.1)固定于所述連接桿(1.5)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種仿小鼠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)籠的球形機(jī)器人，其特征在于:所述小齒輪(1.7)通過(guò)聯(lián)軸器(1.9)與所述電機(jī)(1.6)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接。
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK104192220SQ201410437078
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】代小林, 林祖雷, 周永春, 馬高遠(yuǎn), 梁順林 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)