CN102514645A - 一种球形滚动机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球形滚动机器人，包括中间连接14面体、上半外壳、下半外壳、前后移动连杆、左右移动连杆、上下移动连杆、前后配重块、左右配重块、上下配重块、前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机、前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨、前端头连杆、后端头连杆、左端头连杆、右端头连杆、上端头连杆、下端头连杆、前平行连杆、后平行连杆、左平行连杆、右平行连杆、上平行连杆、下平行连杆、前外壳连接支撑座、后外壳连接支撑座、左外壳连接支撑座、右外壳连接支撑座、上外壳连接支撑座、下外壳连接支撑座、前后丝杠、左右丝杠、上下丝杠、电池、姿态传感器和运动控制器；本发明移动框架工作行程正交，位于直角坐标系三个轴线方向。

Description

一种球形滚动机器人
技术领域
本发明涉及一种球形滚动机器人，属于机器人技术领域，具体为机器人结构设计。
背景技术
现有球形机器人的第1种情况是驱动滑块数量较多，比如August有四个质量滑块，第2种情况是压载物驱动方向可调，即保持重心位于球心下方致使球壳前后运动，而通过转向机构导致左右方向运动。第3种是球形外壳内部小车前进后退实现球壳的运动；第4种是基于陀螺镇定原理的驱动方式，即利用内部机构运动所导致的克里奥氏力效应所带来的力矩导致球壳运动；第5种是半球轮方式，即内部双质量块采取相同运动方式或不同运动方式导致前进力矩和偏转力矩致使球壳运动；第6种是弹簧中心块附属的驱动轮的前后及偏转运动导致球壳运动；第7种是压载物偏转导致的驱动力矩致使球壳前后及转向运动。
核心参考文献：作者＝{R.H.Armour and J.F.V.Vincent}，论文题目＝{Rolling inNature and Robotics：A Review}，期刊名称＝{Journal of Bionic Engineering}，年份＝{2006}，卷＝{3}，页码＝{195-208}，期＝{4}。
发明内容
本发明提出一种球形滚动机器人，不含转向机构，只通过协调三个移动框架的运动来实现向各个方向的移动。
一种球形滚动机器人，包括中间连接14面体、上半外壳、下半外壳、前后移动连杆、左右移动连杆、上下移动连杆、前后配重块、左右配重块、上下配重块、前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机、前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨、前端头连杆、后端头连杆、左端头连杆、右端头连杆、上端头连杆、下端头连杆、前平行连杆、后平行连杆、左平行连杆、右平行连杆、上平行连杆、下平行连杆、前外壳连接支撑座、后外壳连接支撑座、左外壳连接支撑座、右外壳连接支撑座、上外壳连接支撑座、下外壳连接支撑座、前后丝杠、左右丝杠、上下丝杠、电池、姿态传感器和运动控制器；
前后移动连杆，左右移动连杆，上下移动连杆、前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨固定在中间连接14面体上，组成一个直角坐标系，前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机分别固定在前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨的顶端，前后丝杠、左右丝杠、上下丝杠连接在前后丝杠运动导轨、左右丝杠运动导轨、上下丝杠运动导轨上，前后配重块，左右配重块，上下配重块固定在前后移动连杆，左右移动连杆，上下移动连杆的顶端；
坐标系原点位于中心连接14面体中心，前后驱动电机所在位置为z轴正向，左右驱动电机所在位置为x轴正向，上下驱动电机所在位置为y轴正向，构成右手系；前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机的电机轴分别与z、x、y轴分别平行；
前端头连杆、后端头连杆、左端头连杆、右端头连杆、上端头连杆、下端头连杆的中部分别连接在前后丝杠、前后移动连杆、左右丝杠、左右移动连杆、上下丝杠、上下移动连杆上，其中前端头连杆、左端头连杆、上端头连杆固定连接前后丝杠、左右丝杠、左下丝杠，后端头连杆、右端头连杆、下端头连杆分别滑动连接前后移动连杆，左右移动连杆，上下移动连杆；上端头连杆、下端头连杆的两端通过上平行连杆、下平行连杆连接，上平行连杆位于x轴正方向与y轴正方向之间，下平行连杆位于x轴负方向与y轴负方向之间，前端头连杆、后端头连杆的两端与前平行连杆、后平行连杆连接，前平行连杆位于x轴负方向与z轴负方向之间，在下平行连杆外侧，后平行连杆位于x轴正方向与z轴正方向之间，左端头连杆、右端头连杆的两端与左平行连杆、右平行连杆连接，左平行连杆位于z轴正方向与y轴正方向之间，右平行连杆位于y轴负方向与z轴负方向之间，上端头连杆、下端头连杆、上平行连杆、下平行连杆构成移动框架A，前端头连杆、后端头连杆、前平行连杆、后平行连杆构成移动框架B，左端头连杆、右端头连杆、左平行连杆、右平行连杆构成移动框架C，移动框架A在移动框架B内可以沿y轴移动，移动框架B在移动框架C内可以沿z轴转动，移动框架C可以沿x轴移动；移动框架B、移动框架C、移动框架A的质心分别位于z、x和y轴上；
姿态传感器和运动控制器中的姿态传感器测量机器人的姿态，运动控制器控制前后驱动电机、左右驱动电机、上下驱动电机的转动，使机器人按照用户设定工作；
电池固定在中间连接14面体上，为机器人提供电源；
前后驱动电机、前后配重块、左右驱动电机、左右配重块、上下驱动电机、上下配重块还分别连接前外壳连接支撑座、后外壳连接支撑座、左外壳连接支撑座、右外壳连接支撑座、上外壳连接支撑座、下外壳连接支撑座，前外壳连接支撑座、后外壳连接支撑座、左外壳连接支撑座、右外壳连接支撑座、上外壳连接支撑座、下外壳连接支撑座固定连接上半外壳和下半外壳，上半外壳和下半外壳一起构成球形滚动机器人的外壳。
本发明的优点在于：
(1)移动框架工作行程正交，位于直角坐标系的三个坐标轴；
(2)改变方向只需要协调运动各质量块的运动即可，无需单独设计转向机构；
(3)通过空间机构的设计，保证三个轴的移动框架运动可以沿着三个互相垂直而又相交的轴运动，增大行程，否则移动框架只能运动在x，y，z三个轴的每半个轴上。
(4)本发明使用3个移动质量块，该数量为移动质量块驱动方式原理中最少。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：
1：中间连接14面体    2-1：上半外壳        2-2：下半外壳        3-1：前后移动连杆
3-2：左右移动连杆    3-3：上下移动连杆    4-1：前后配重块      4-2：左右配重块
4-3：上下配重块      5-1：前后驱动电机    5-2：左右驱动电机    5-3：上下驱动电机
6-1：前后丝杠运动    6-2：左右丝杠运动    6-3：上下丝杠运动    7-1：前端头连杆
导轨                 导轨                 导轨
7-2：后端头连杆    7-3：左端头连杆    7-4：右端头连杆    7-5：上端头连杆
7-6：下端头连杆    8-1：前平行连杆    8-2：后平行连杆    8-3：左平行连杆
8-4：右平行连杆    8-5：上平行连杆    8-6：下平行连杆    9-1：前外壳连接支撑
                                                         座
9-2：后外壳连接支撑    9-3：左外壳连接支撑    9-4：右外壳连接支撑    9-5：上外壳连接支撑
座                     座                     座                     座
9-6：下外壳连接支撑    10-1：前后丝杠    10-3：左右丝杠    10-3：上下丝杠
座
11：电池    12：姿态传感器和运
            动控制器
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种球形滚动机器人，如图1所示，包括中间连接14面体1、上半外壳2-1、下半外壳2-2、前后移动连杆3-1，左右移动连杆3-2，上下移动连杆3-3、前后配重块4-1，左右配重块4-2，上下配重块4-3、前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2、上下驱动电机5-3、前后丝杠运动导轨6-1、左右丝杠运动导轨6-2、上下丝杠运动导轨6-3、前端头连杆7-1、后端头连杆7-2、左端头连杆7-3、右端头连杆7-4、上端头连杆7-5、下端头连杆7-6、前平行连杆8-1、后平行连杆8-2、左平行连杆8-3、右平行连杆8-4、上平行连杆8-5、下平行连杆8-6、前外壳连接支撑座9-1、后外壳连接支撑座9-2、左外壳连接支撑座9-3、右外壳连接支撑座9-4、上外壳连接支撑座9-5、下外壳连接支撑座9-6、前后丝杠10-1、左右丝杠10-2、上下丝杠10-3、电池11、姿态传感器和运动控制器12。
前后移动连杆3-1，左右移动连杆3-2，上下移动连杆3-3、前后丝杠运动导轨6-1、左右丝杠运动导轨6-2、上下丝杠运动导轨6-3固定在中间连接14面体1上，组成一个直角坐标系，前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2、上下驱动电机5-3分别固定在前后丝杠运动导轨6-1、左右丝杠运动导轨6-2、上下丝杠运动导轨6-3的顶端，前后丝杠10-1、左右丝杠10-2、上下丝杠10-3连接在前后丝杠运动导轨6-1、左右丝杠运动导轨6-2、上下丝杠运动导轨6-3上，前后配重块4-1，左右配重块4-2，上下配重块4-3固定在前后移动连杆3-1，左右移动连杆3-2，上下移动连杆3-3的顶端。
坐标系原点位于中心连接14面体1中心，从该中心指向左右驱动电机5-2所在位置为x轴正向，从该中心指向上下驱动电机5-3所在位置为y轴正向，从该中心指向前后驱动电机5-1所在位置为z轴正向，构成右手系；前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2、上下驱动电机5-3的电机轴分别与z、x、y轴分别重合。
前端头连杆7-1、后端头连杆7-2、左端头连杆7-3、右端头连杆7-4、上端头连杆7-5、下端头连杆7-6的中部分别连接在前后丝杠10-1、前后移动连杆3-1、左右丝杠10-2、左右移动连杆3-2、上下丝杠10-3、上下移动连杆3-3上，其中前端头连杆7-1、左端头连杆7-3、上端头连杆7-5固定连接前后丝杠10-1、左右丝杠10-2、左下丝杠10-3，后端头连杆7-2、右端头连杆7-4、下端头连杆7-6分别滑动连接前后移动连杆3-1，左右移动连杆3-2，上下移动连杆3-3；上端头连杆7-5、下端头连杆7-6的两端通过上平行连杆8-5、下平行连杆8-6连接，上平行连杆8-5位于x轴正方向与y轴正方向之间，下平行连杆8-6位于x轴负方向与y轴负方向之间，前端头连杆7-1、后端头连杆7-2的两端与前平行连杆8-1、后平行连杆8-2连接，前平行连杆8-1位于x轴负方向与z轴负方向之间，在下平行连杆8-6外侧，后平行连杆8-2位于x轴正方向与z轴正方向之间，左端头连杆7-3、右端头连杆7-4的两端与左平行连杆8-3、右平行连杆8-4连接，左平行连杆8-3位于z轴正方向与y轴正方向之间，右平行连杆8-4位于y轴负方向与z轴负方向之间，上端头连杆7-5、下端头连杆7-6、上平行连杆8-5、下平行连杆8-6构成移动框架A，前端头连杆7-1、后端头连杆7-2、前平行连杆8-1、后平行连杆8-2构成移动框架B，左端头连杆7-3、右端头连杆7-4、左平行连杆8-3、右平行连杆8-4构成移动框架C，移动框架A在移动框架B内可以沿y轴移动，移动框架B在移动框架C内可以沿z轴转动，移动框架C可以沿x轴移动；移动框架B、移动框架C、移动框架A的质心分别位于z、x和y轴上。
姿态传感器和运动控制器12中的姿态传感器测量机器人的姿态，运动控制器控制前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2、上下驱动电机5-3的转动，使机器人按照用户设定工作。
电池11固定在中间连接14面体1上，为机器人提供电源。
前后驱动电机5-1、前后配重块4-1、左右驱动电机5-2、左右配重块4-2、上下驱动电机5-3、上下配重块4-3还分别连接前外壳连接支撑座9-1、后外壳连接支撑座9-2、左外壳连接支撑座9-3、右外壳连接支撑座9-4、上外壳连接支撑座9-5、下外壳连接支撑座9-6，前外壳连接支撑座9-1、后外壳连接支撑座9-2、左外壳连接支撑座9-3、右外壳连接支撑座9-4、上外壳连接支撑座9-5、下外壳连接支撑座9-6固定连接上半外壳2-1和下半外壳2-2，上半外壳2-1和下半外壳2-2一起构成球形滚动机器人的外壳。
前后丝杠运动导轨6-1、左右丝杠运动导轨6-2、上下丝杠运动导轨6-3起到支撑、构成各方向的移动框架A、移动框架B、移动框架C移动质量的双重作用，前后配重块4-1、左右配重块4-2、上下配重块4-3平衡掉前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2、上下驱动电机5-3重量导致的偏心力矩，以保证在机器人的三个移动框架回到各自中心位置后，机器人能在任何姿态都可以静止。前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2、上下驱动电机5-3的电机轴通过前后丝杠10-1、左右丝杠10-2、上下丝杠10-3和前后丝杠运动导轨6-1、左右丝杠运动导轨6-2、上下丝杠运动导轨6-3，分别驱动移动框架B、移动框架C、移动框架A沿着z、x和y轴往复运动，产生需要的重力偏心力矩和科氏力矩(Coriolis Torque)；
移动框架A、移动框架B、移动框架C保证结构空间跨越而不至运动干涉，同时保证这三个移动框架的质心分别位于三个互相正交的轴上。
所述的中间连接14面体1的制作方法为：制作一个正方体，然后去掉8个四面体，其中每个四面体的四个顶点为：任取正方体八个顶点之一，与该顶点所连三条边的3个中心点。
所述的移动框架A、移动框架B、移动框架C的结构尺寸有差异，通过在三者的相应位置钻孔和增加配重来调节运动框架A、移动框架B、移动框架C之间的质量比和转动惯量比。
所述的前后移动连杆3-1通过后端头连杆7-2，左右移动连杆3-2通过右端头连杆7-4，以及上下移动连杆3-3通过下端头连杆7-6的方法为：将前后移动连杆3-1、左右移动连杆3-2和上下移动连杆3-3加工成圆柱或者方柱或者带螺纹的丝杆或螺杆，然后后端头连杆7-2、右端头连杆7-4和下端头连杆7-6为圆孔或者方孔或带螺纹的螺孔。
所述的移动框架A、移动框架B、移动框架C之间的空间位置能够改变，不发生干涉。
所述的电池11的数量为1块或者2块或者更多，电池11与姿态传感器和运动控制器12的重量对称布局在中间连接14面体上。
所述的前外壳连接支撑座9-1、后外壳连接支撑座9-2、左外壳连接支撑座9-3、右外壳连接支撑座9-4、上外壳连接支撑座9-5、下外壳连接支撑座9-6，采用胶水或者螺孔方式和外壳固连，或者采用依靠将外壳压紧所导致的支撑座和外壳之间的压力来保证球内机构和球壳保持相对固定。
所述的前端头连杆7-1和后端头连杆7-2、左端头连杆7-3和右端头连杆7-4、上端头连杆7-5和下端头连杆7-6、前平行连杆8-1和后平行连杆8-2、左平行连杆8-3和右平行连杆8-4、上平行连杆8-5和下平行连杆8-6分别对称配对，配对的连杆采用直杆方式或者非直杆方式，非直杆方式包括曲杆。
所述的前后配重块4-1、左右配重块4-2和上下配重块4-3的重量根据球形机器人的实际情况调整，当外壳加工不均匀造成球体不平衡时，通过前后配重块4-1、左右配重块4-2和上下配重块4-3的重量进行平衡。
所述的前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2和上下驱动电机5-3采用直流永磁电机、直流无刷电机或者步进电机。
工作过程：
机器人上电工作，协调控制电机(前后驱动电机5-1、左右驱动电机5-2、上下驱动电机5-3)的运动，导致丝杠(前后丝杠10-1、左右丝杠10-2、上下丝杠10-3)运动，由于丝杠和其对应的移动框架组合(移动框架B、移动框架C、移动框架A)通过螺栓固定，因而丝杠和其对应的移动框架组合保持相对位置，因而移动框架也跟着移动，这样，三组协调控制电机带动三组移动框架分别沿着o-xyz的三个轴x，y，z运动，导致整个机器人的重心产生变化，进而产生驱动力矩，导致机器人整体的运动。通过用户设计的控制算法，合理协调运动机器人的电机运动，将会导致机器人按照期望的方式运动。比如沿直线或圆轨迹运动等。

Claims (10)

1.一种球形滚动机器人，其特征在于，包括中间连接14面体(1)、上半外壳(2-1)、下半外壳(2-2)、前后移动连杆(3-1)，左右移动连杆(3-2)，上下移动连杆(3-3)、前后配重块(4-1)，左右配重块(4-2)，上下配重块(4-3)、前后驱动电机(5-1)、左右驱动电机(5-2)、上下驱动电机(5-3)、前后丝杠运动导轨(6-1)、左右丝杠运动导轨(6-2)、上下丝杠运动导轨(6-3)、前端头连杆(7-1)、后端头连杆(7-2)、左端头连杆(7-3)、右端头连杆(7-4)、上端头连杆(7-5)、下端头连杆(7-6)、前平行连杆(8-1)、后平行连杆(8-2)、左平行连杆(8-3)、右平行连杆(8-4)、上平行连杆(8-5)、下平行连杆(8-6)、前外壳连接支撑座(9-1)、后外壳连接支撑座(9-2)、左外壳连接支撑座(9-3)、右外壳连接支撑座(9-4)、上外壳连接支撑座(9-5)、下外壳连接支撑座(9-6)、前后丝杠(10-1)、左右丝杠(10-2)、上下丝杠(10-3)、电池(11)、姿态传感器和运动控制器(12)；
前后移动连杆(3-1)，左右移动连杆(3-2)，上下移动连杆(3-3)、前后丝杠运动导轨(6-1)、左右丝杠运动导轨(6-2)、上下丝杠运动导轨(6-3)固定在中间连接14面体(1)上，组成一个直角坐标系，前后驱动电机(5-1)、左右驱动电机(5-2)、上下驱动电机(5-3)分别固定在前后丝杠运动导轨(6-1)、左右丝杠运动导轨(6-2)、上下丝杠运动导轨(6-3)的顶端，前后丝杠(10-1)、左右丝杠(10-2)、上下丝杠(10-3)连接在前后丝杠运动导轨(6-1)、左右丝杠运动导轨(6-2)、上下丝杠运动导轨(6-3)上，前后配重块(4-1)，左右配重块(4-2)，上下配重块(4-3)固定在前后移动连杆(3-1)，左右移动连杆(3-2)，上下移动连杆(3-3)的顶端；
坐标系原点位于中心连接14面体(1)中心，从该中心指向左右驱动电机(5-2)所在位置为x轴正向，从该中心指向上下驱动电机(5-3)所在位置为y轴正向，从该中心指向前后驱动电机(5-1)所在位置为z轴正向，构成右手系；前后驱动电机(5-1)、左右驱动电机(5-2)、上下驱动电机(5-3)的电机轴分别与z、x、y轴分别重合；
前端头连杆(7-1)、后端头连杆(7-2)、左端头连杆(7-3)、右端头连杆(7-4)、上端头连杆(7-5)、下端头连杆(7-6)的中部分别连接在前后丝杠(10-1)、前后移动连杆(3-1)、左右丝杠(10-2)、左右移动连杆(3-2)、上下丝杠(10-3)、上下移动连杆(3-3)上，其中前端头连杆(7-1)、左端头连杆(7-3)、上端头连杆(7-5)固定连接前后丝杠(10-1)、左右丝杠(10-2)、左下丝杠(10-3)，后端头连杆(7-2)、右端头连杆(7-4)、下端头连杆(7-6)分别滑动连接前后移动连杆(3-1)，左右移动连杆(3-2)，上下移动连杆(3-3)；上端头连杆(7-5)、下端头连杆(7-6)的两端通过上平行连杆(8-5)、下平行连杆(8-6)连接，上平行连杆(8-5)位于x轴正方向与y轴正方向之间，下平行连杆(8-6)位于x轴负方向与y轴负方向之间，前端头连杆(7-1)、后端头连杆(7-2)的两端与前平行连杆(8-1)、后平行连杆(8-2)连接，前平行连杆(8-1)位于x轴负方向与z轴负方向之间，在下平行连杆(8-6)外侧，后平行连杆(8-2)位于x轴正方向与z轴正方向之间，左端头连杆(7-3)、右端头连杆(7-4)的两端与左平行连杆(8-3)、右平行连杆(8-4)连接，左平行连杆(8-3)位于z轴正方向与y轴正方向之间，右平行连杆(8-4)位于y轴负方向与z轴负方向之间，上端头连杆(7-5)、下端头连杆(7-6)、上平行连杆(8-5)、下平行连杆(8-6)构成移动框架A，前端头连杆(7-1)、后端头连杆(7-2)、前平行连杆(8-1)、后平行连杆(8-2)构成移动框架B，左端头连杆(7-3)、右端头连杆(7-4)、左平行连杆(8-3)、右平行连杆(8-4)构成移动框架C，移动框架A在移动框架B内可以沿y轴移动，移动框架B在移动框架C内可以沿z轴转动，移动框架C可以沿x轴移动；移动框架B、移动框架C、移动框架A的质心分别位于z、x和y轴上；
姿态传感器和运动控制器(12)中的姿态传感器测量机器人的姿态，运动控制器控制前后驱动电机(5-1)、左右驱动电机(5-2)、上下驱动电机(5-3)的转动，使机器人按照用户设定工作；
电池(11)固定在中间连接14面体(1)上，为机器人提供电源；
前后驱动电机(5-1)、前后配重块(4-1)、左右驱动电机(5-2)、左右配重块(4-2)、上下驱动电机(5-3)、上下配重块(4-3)还分别连接前外壳连接支撑座(9-1)、后外壳连接支撑座(9-2)、左外壳连接支撑座(9-3)、右外壳连接支撑座(9-4)、上外壳连接支撑座(9-5)、下外壳连接支撑座(9-6)，前外壳连接支撑座(9-1)、后外壳连接支撑座(9-2)、左外壳连接支撑座(9-3)、右外壳连接支撑座(9-4)、上外壳连接支撑座(9-5)、下外壳连接支撑座(9-6)固定连接上半外壳(2-1)和下半外壳(2-2)，上半外壳(2-1)和下半外壳(2-2)一起构成球形滚动机器人的外壳。
2.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的中间连接14面体(1)的制作方法为：制作一个正方体，然后去掉8个四面体，其中每个四面体的四个顶点为：任取正方体八个顶点之一，与该顶点所连三条边的3个中心点。
3.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的移动框架A、移动框架B、移动框架C的结构尺寸有差异，通过在三者的相应位置钻孔和增加配重来调节运动框架A、移动框架B、移动框架C之间的质量比和转动惯量比。
4.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的前后移动连杆(3-1)通过后端头连杆(7-2)，左右移动连杆(3-2)通过右端头连杆(7-4)，以及上下移动连杆(3-3)通过下端头连杆(7-6)的方法为：将前后移动连杆(3-1)、左右移动连杆(3-2)和上下移动连杆(3-3)加工成圆柱或者方柱或者带螺纹的丝杆或螺杆，然后后端头连杆(7-2)、右端头连杆(7-4)和下端头连杆(7-6)为圆孔或者方孔或带螺纹的螺孔。
5.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的移动框架A、移动框架B、移动框架C之间的空间位置能够改变，不发生干涉。
6.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的电池(11)的数量为1块或者2块或者更多，电池(11)与姿态传感器和运动控制器(12)的重量对称布局在中间连接14面体上。
7.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的前外壳连接支撑座(9-1)、后外壳连接支撑座(9-2)、左外壳连接支撑座(9-3)、右外壳连接支撑座(9-4)、上外壳连接支撑座(9-5)、下外壳连接支撑座(9-6)，采用胶水或者螺孔方式和外壳固连，或者采用依靠将外壳压紧所导致的支撑座和外壳之间的压力来保证球内机构和球壳保持相对固定。
8.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的前端头连杆(7-1)和后端头连杆(7-2)、左端头连杆(7-3)和右端头连杆(7-4)、上端头连杆(7-5)和下端头连杆(7-6)、前平行连杆(8-1)和后平行连杆(8-2)、左平行连杆(8-3)和右平行连杆(8-4)、上平行连杆(8-5)和下平行连杆(8-6)分别对称配对，配对的连杆采用直杆方式或者非直杆方式，非直杆方式包括曲杆。
9.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的前后配重块(4-1)、左右配重块(4-2)和上下配重块(4-3)的重量根据球形机器人的实际情况调整，当外壳加工不均匀造成球体不平衡时，通过前后配重块(4-1)、左右配重块(4-2)和上下配重块(4-3)的重量进行平衡。
10.根据权利要求1所述的一种球形滚动机器人，其特征在于，所述的前后驱动电机(5-1)、左右驱动电机(5-2)和上下驱动电机(5-3)采用直流永磁电机、直流无刷电机或者步进电机。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102991600A (zh) * 2012-12-10 2013-03-27 北京交通大学 球式自平衡机器人
CN103129638A (zh) * 2013-02-08 2013-06-05 北京交通大学 一种六边形滚动机构
CN103231745A (zh) * 2013-04-28 2013-08-07 上海大学 采用混合同步带五驱动球形机器人
CN103442206A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 广州杰赛科技股份有限公司 环境侦测装置和环境侦测系统
CN103587600A (zh) * 2013-11-12 2014-02-19 上海大学 实用快速充气球形机器人
CN104712721A (zh) * 2014-12-05 2015-06-17 北京航空航天大学 一种框架式大负载旋转机构的驱动装置
CN104890761A (zh) * 2015-06-04 2015-09-09 重庆英曼斯物联网有限公司 智能保安巡逻机器人及其控制系统
CN104943764A (zh) * 2015-06-05 2015-09-30 上海宇航系统工程研究所 一种伸缩式翻滚机器人
CN105128008A (zh) * 2015-08-06 2015-12-09 珞石（北京）科技有限公司 一种基于惯量椭球的机器人运动灵活度判定方法
CN105480316A (zh) * 2016-01-11 2016-04-13 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 一种全方位移动球形机器人
CN105584557A (zh) * 2015-10-16 2016-05-18 朱虹斐 全地形探索机器人
CN106314593A (zh) * 2015-06-17 2017-01-11 北京中通柯翔科技有限公司 一种载运工具
CN106828643A (zh) * 2017-02-28 2017-06-13 胡旸海 一种全方向运动球形机器人
CN107128383A (zh) * 2017-03-21 2017-09-05 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 球形机器人
CN107719499A (zh) * 2017-09-22 2018-02-23 赵蕴涵 万向滚动的球形机器人
CN109774808A (zh) * 2019-03-13 2019-05-21 北京邮电大学 具有双控制模式的质心径向可变三驱动球形机器人
CN110510024A (zh) * 2019-09-24 2019-11-29 辽宁工程技术大学 一种折展式变径球形机器人
CN110844032A (zh) * 2019-11-19 2020-02-28 贵州电网有限责任公司 一种浮心重心可调的球形水上运动装置
CN110844033A (zh) * 2019-11-19 2020-02-28 贵州电网有限责任公司 一种用于水上球形机器人的重心调节装置
CN111637900A (zh) * 2020-05-29 2020-09-08 逻腾（杭州）科技有限公司 一种滚动机器人里程计算装置及方法
CN113335407A (zh) * 2021-07-15 2021-09-03 北京航空航天大学云南创新研究院 一种基于六旋翼的球形机器人

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004306921A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Masatoyo Matsuda 球アクチュエータ
US20060076167A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Mark Setrakian Bimodal conveyance mechanism
CN101074032A (zh) * 2007-06-21 2007-11-21 上海交通大学 管道内蠕动行走机构
JP2008044473A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Daiwarashi Co Ltd キャスタ
CN101386173A (zh) * 2008-11-10 2009-03-18 战强 环境探测球形机器人
CN101462561A (zh) * 2009-01-13 2009-06-24 北京交通大学 一种滚动三角形机器人

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004306921A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Masatoyo Matsuda 球アクチュエータ
US20060076167A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Mark Setrakian Bimodal conveyance mechanism
JP2008044473A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Daiwarashi Co Ltd キャスタ
CN101074032A (zh) * 2007-06-21 2007-11-21 上海交通大学 管道内蠕动行走机构
CN101386173A (zh) * 2008-11-10 2009-03-18 战强 环境探测球形机器人
CN101462561A (zh) * 2009-01-13 2009-06-24 北京交通大学 一种滚动三角形机器人

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102991600A (zh) * 2012-12-10 2013-03-27 北京交通大学 球式自平衡机器人
CN103129638A (zh) * 2013-02-08 2013-06-05 北京交通大学 一种六边形滚动机构
CN103129638B (zh) * 2013-02-08 2015-07-01 北京交通大学 一种六边形滚动机构
CN103231745B (zh) * 2013-04-28 2016-06-29 上海大学 采用混合同步带五驱动球形机器人
CN103231745A (zh) * 2013-04-28 2013-08-07 上海大学 采用混合同步带五驱动球形机器人
CN103442206A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 广州杰赛科技股份有限公司 环境侦测装置和环境侦测系统
CN103587600A (zh) * 2013-11-12 2014-02-19 上海大学 实用快速充气球形机器人
CN103587600B (zh) * 2013-11-12 2016-01-13 上海大学 实用快速充气球形机器人
CN104712721A (zh) * 2014-12-05 2015-06-17 北京航空航天大学 一种框架式大负载旋转机构的驱动装置
CN104712721B (zh) * 2014-12-05 2017-08-18 北京航空航天大学 一种框架式大负载旋转机构的驱动装置
CN104890761A (zh) * 2015-06-04 2015-09-09 重庆英曼斯物联网有限公司 智能保安巡逻机器人及其控制系统
CN104943764A (zh) * 2015-06-05 2015-09-30 上海宇航系统工程研究所 一种伸缩式翻滚机器人
CN106314593A (zh) * 2015-06-17 2017-01-11 北京中通柯翔科技有限公司 一种载运工具
CN105128008B (zh) * 2015-08-06 2017-08-11 珞石（北京）科技有限公司 一种基于惯量椭球的机器人运动灵活度判定方法
CN105128008A (zh) * 2015-08-06 2015-12-09 珞石（北京）科技有限公司 一种基于惯量椭球的机器人运动灵活度判定方法
CN105584557A (zh) * 2015-10-16 2016-05-18 朱虹斐 全地形探索机器人
CN105480316A (zh) * 2016-01-11 2016-04-13 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 一种全方位移动球形机器人
CN105480316B (zh) * 2016-01-11 2017-11-07 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 一种全方位移动球形机器人
CN106828643A (zh) * 2017-02-28 2017-06-13 胡旸海 一种全方向运动球形机器人
CN107128383B (zh) * 2017-03-21 2020-02-07 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 球形机器人
CN107128383A (zh) * 2017-03-21 2017-09-05 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 球形机器人
CN107719499A (zh) * 2017-09-22 2018-02-23 赵蕴涵 万向滚动的球形机器人
CN107719499B (zh) * 2017-09-22 2024-04-05 赵蕴涵 万向滚动的球形机器人
CN109774808A (zh) * 2019-03-13 2019-05-21 北京邮电大学 具有双控制模式的质心径向可变三驱动球形机器人
CN110510024A (zh) * 2019-09-24 2019-11-29 辽宁工程技术大学 一种折展式变径球形机器人
CN110844032A (zh) * 2019-11-19 2020-02-28 贵州电网有限责任公司 一种浮心重心可调的球形水上运动装置
CN110844033A (zh) * 2019-11-19 2020-02-28 贵州电网有限责任公司 一种用于水上球形机器人的重心调节装置
CN110844033B (zh) * 2019-11-19 2023-09-08 贵州电网有限责任公司 一种用于水上球形机器人的重心调节装置
CN110844032B (zh) * 2019-11-19 2023-10-27 贵州电网有限责任公司 一种浮心重心可调的球形水上运动装置
CN111637900A (zh) * 2020-05-29 2020-09-08 逻腾（杭州）科技有限公司 一种滚动机器人里程计算装置及方法
CN113335407A (zh) * 2021-07-15 2021-09-03 北京航空航天大学云南创新研究院 一种基于六旋翼的球形机器人

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