CN103317512B - 可伸缩球形机器人机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可伸缩球形机器人机构，包括外球框架，致球伸缩机构，滚动机构，所述外球框架由连接块与连杆通过铰链相联接组成，构成3个相互垂直的圆形框架作为主框架和6个方形框架的平行四边形机构；所述致球伸缩机构包括左固定板和右固定板，所述左固定板和右固定板固定在所述连接块上；所述致球伸缩机构和滚动机构通过中心轴连接。本机构能在更复杂的环境中进行作业，当运动空间比较广阔时，球能放大其尺寸，大球运动速度快，移动性能好，当在比较狭小的空间时，其能缩小其尺寸，以便通过狭窄的空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种可伸缩球形机器人机构，属于机器人技术领域。
技术背景
球形机器人是指一类将运动执行机构、传感器、控制器、能源装置安装在一球形壳体内的系统的总称，通过内驱动方式实现球体运动的机器人。由于这类机器人具有良好的动态和静态平衡性，同时具有很好的密封性，可以行驶在无人、沙尘、潮湿、腐蚀性的恶劣环境中，并具有水陆两栖功能。可应用于行星探测、环境监测、国防装备、娱乐等领域。目前球形机器人能表现很好的移动特性，但在某些应用场合，可能需要通过一些狭窄空间，由于球形机器人的尺寸大小不能发生变化而导致其不能通过这些狭窄空间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有球形机器人在运动时形状的大小并不能随着环境的变化而改变的缺点，提出一种可伸缩球形机器人机构。
为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：
一种可伸缩球形机器人机构，包括外球框架，致球伸缩机构，滚动机构，所述外球框架由连接块与连杆通过铰链相联接组成，构成3个相互垂直的圆形框架作为主框架和6个方形框架的平行四边形机构；所述致球伸缩机构包括左固定板和右固定板，所述左固定板和右固定板固定在所述连接块上；所述致球伸缩机构和滚动机构通过中心轴连接。
所述致球伸缩机构还包括左伸缩电机，右伸缩电机，左丝杠，右丝杠和中心轴；所述中心轴上开有两个螺孔，与左丝杠和右丝杠配合，所述左伸缩电机固定在左固定板上，右伸缩电机固定在右固定板上，所述左伸缩电机输出轴连接左丝杠，右伸缩电机输出轴连接右丝杠，分别驱动左丝杠和右丝杠，使得左丝杠和右丝杠在中心轴的轴线方向上做进给运动。
所述滚动机构包括主电机，套筒，调整电机，丝杠，质量块，光杆和小齿轮；所述套筒与中心轴配合，所述主电机固定在中心轴上，主电机的输出轴联接小齿轮，套筒上开有内齿轮孔，小齿轮与套筒上的内齿轮孔相啮合，所述调整电机固定在套筒上，调整电机的输出轴连接丝杠，丝杠和质量块配合，所述光杆的一端固定在套筒上，另一端与质量块配合；通过齿轮传动，使得质量块向某一方向发生偏转，导致球形机器人的重心与球形机器人和地面的接触点不在同一垂直线上，重力相对于接触点产生一个倾覆力矩，使球形机器人朝着重心方向倾覆，从而驱动球形机器人滚动；光杆约束质量块，使质量块自身不能旋转，避免球形机器人在伸缩时质量块与外球框架发生干涉。
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
本机构能在更复杂的环境中进行作业，当运动空间比较广阔时，球能放大其尺寸，大球运动速度快，移动性能好，当在比较狭小的空间时，其能缩小其尺寸，以便通过狭窄的空间。
附图说明
图1是本机构的总体设计示意图。
图2是圆形框架示意图。
图3是球形机器人致球伸缩机构示意图。
图4是球形机器人滚动机构示意图。
图5是本机构实现缩小功能示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种可伸缩球形机器人机构，包括外球框架，致球伸缩机构，滚动机构，其特征在于，所述外球框架由连接块14与连杆15通过铰链16相联接组成，构成3个相互垂直的圆形框架作为主框架和6个方形框架的平行四边形机构；所述致球伸缩机构包括左固定板7和右固定板8，所述左固定板7和右固定板8固定在所述连接块14上；所述致球伸缩机构和滚动机构通过中心轴5连接。
如图3所示，所述致球伸缩机构还包括左伸缩电机1，右伸缩电机2，左丝杠3，右丝杠4和中心轴5；所述中心轴5上开有两个螺孔，与左丝杠3和右丝杠4配合，所述左伸缩电机1固定在左固定板7上，右伸缩电机2固定在右固定板8上，所述左伸缩电机1输出轴连接左丝杠3，右伸缩电机2输出轴连接右丝杠4，分别驱动左丝杠3和右丝杠4，使得左丝杠3和右丝杠4在中心轴5的轴线方向上做进给运动。
如图4所示，所述滚动机构包括主电机6，套筒9，调整电机10，丝杠11，质量块12，光杆13和小齿轮18；所述套筒9与中心轴5配合，所述主电机6固定在中心轴5上，主电机6的输出轴联接小齿轮18，套筒9上开有内齿轮孔，小齿轮18与套筒9上的内齿轮孔相啮合，所述调整电机10固定在套筒9上，调整电机10的输出轴连接丝杠11，丝杠11和质量块12配合，所述光杆13的一端固定在套筒9上，另一端与质量块12配合；通过齿轮传动，使得质量块12向某一方向发生偏转，导致球形机器人的重心与球形机器人和地面的接触点不在同一垂直线上，重力相对于接触点产生一个倾覆力矩，使球形机器人朝着重心方向倾覆，从而驱动球形机器人滚动；光杆13约束质量块12，使质量块12自身不能旋转，避免球形机器人在伸缩时质量块12与外球框架发生干涉。
如图5所示，致球伸缩机构使得外球框架的直径发生变化，能使得球形机器人在狭窄的环境中进行作业。
Claims (2)
1.一种可伸缩球形机器人机构，包括外球框架，致球伸缩机构，滚动机构，其特征在于，所述外球框架由连接块（14）与连杆（15）通过铰链（16）相联接组成，构成3个相互垂直的圆形框架作为主框架和6个方形框架的平行四边形机构；所述致球伸缩机构包括左固定板（7）和右固定板（8），所述左固定板（7）和右固定板（8）固定在所述连接块（14）上；所述致球伸缩机构和滚动机构通过中心轴（5）连接；
所述致球伸缩机构还包括左伸缩电机（1），右伸缩电机（2），左丝杠（3），右丝杠（4）和中心轴（5）；所述中心轴（5）上开有两个螺孔，与左丝杠（3）和右丝杠（4）配合，所述左伸缩电机（1）固定在左固定板（7）上，右伸缩电机（2）固定在右固定板（8）上，所述左伸缩电机（1）输出轴连接左丝杠（3），右伸缩电机（2）输出轴连接右丝杠（4），分别驱动左丝杠（3）和右丝杠（4），使得左丝杠（3）和右丝杠（4）在中心轴（5）的轴线方向上做进给运动。
2.根据权利要求1所述的一种可伸缩球形机器人机构，其特征在于，所述滚动机构包括主电机（6），套筒（9），调整电机（10），丝杠（11），质量块（12），光杆（13）和小齿轮（18）；所述套筒（9）与中心轴（5）配合，所述主电机（6）固定在中心轴（5）上，主电机（6）的输出轴联接小齿轮（18），套筒（9）上开有内齿轮孔，小齿轮（18）与套筒（9）上的内齿轮孔相啮合，所述调整电机（10）固定在套筒（9）上，调整电机（10）的输出轴连接丝杠（11），丝杠（11）和质量块（12）配合，所述光杆（13）的一端固定在套筒（9）上，另一端与质量块（12）配合；通过齿轮传动，使得质量块（12）向某一方向发生偏转，导致球形机器人的重心与球形机器人和地面的接触点不在同一垂直线上，重力相对于接触点产生一个倾覆力矩，使球形机器人朝着重心方向倾覆，从而驱动球形机器人滚动；光杆（13）约束质量块（12），使质量块（12）自身不能旋转，避免球形机器人在伸缩时质量块（12）与外球框架发生干涉。
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