CN105480316B - 一种全方位移动球形机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了全方位移动球形机器人，包括球壳以及安装于球壳内的行走机构，所述行走机构包括多个全向轮和一机架，多个全向轮在球壳空间内均匀分布，机架包括与多个全向轮一一对应的连接部，全向轮枢接在与其对应的连接部的外侧端部，且全向轮均与球壳内壁相接触且摩擦配合，每一全向轮均由单独的电机带动转动，电机安装于机架上。本发明的全方位移动球形机器人不但能够实现全方位的运动，而且结构简单、制作成本低、安装维护方便，能够广泛地推广应用。

Description

一种全方位移动球形机器人
技术领域
本发明涉及球形机器人，具体涉及一种全方位移动球形机器人。
背景技术
球形机器人由于其能够在不同的地形均可以行走，可适合危险环境探测、太空开发、消防救灾、家庭服务和娱乐等各个领域。
目前，出现了各种各样的球形机器人，但主要存在以下的两个缺陷：一是不能实现全方位的移动，运动不灵活；二是虽然可以实现全方位的移动，但球壳内的行走机构过于复杂，制作成本过高，比如申请号为CN201510194055.5，名称为一种全步姿行走球形机器人的中国专利申请。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种结构简单、制作成低且可以实现全方位移动球形机器人。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种全方位移动球形机器人，包括球壳以及安装于球壳内的行走机构，其特征在于，所述行走机构包括多个全向轮和一机架，多个全向轮在球壳空间内均匀分布，机架包括与多个全向轮一一对应的连接部，全向轮枢接在与其对应的连接部的外侧端部，且全向轮均与球壳内壁相接触且摩擦配合，每一全向轮均由单独的电机带动转动，电机安装于机架上。
所述全向轮的轴向可相对于机架弹性活动。
所述全向轮有四个。
所述机架包括圆形状的支撑板，在支撑板的一面上设置有三角锥，三电机安装板分别以同一倾斜角度倾倾斜地设置于三角锥的三个倾斜面的同一水平面上；在支撑板的另一面上垂直地设置有一电机安装板，且该电机安装板位于其背面的两电机安装板之间的中部；电机安装板上分布有一电机安装孔。
在所述三角锥的顶端安装有配重块。
所述电机由控制电路控制转动，所述控制电路包括用于对信息进行处理的控制模块、用于驱动电机的驱动电路模块、用于管理电池的电源模块、用于与上位机进行通讯的通讯模块以及用于测量空间的陀螺仪模块。
本发明的有益效果在于：
本发明的全方位移动球形机器人不但能够实现全方位的运动，而且结构简单、制作成本低、安装维护方便，能够广泛地推广应用。
附图说明
图1为本发明全方位移动球形机器人的结构示意图；
图2为单个电机安装有全向轮的结构示意图；
图3为机架的结构示意图；
图4为机架另一视角的结构示意图；
图5为配重块的结构示意图；
图中：1、球壳；2、行走机构；20、机架；21、全向轮；22、电机；23、配重块；200、支撑板；201、三角锥；202、电机安装板；210、上端轮；220、联轴器；230、安装杆；2010、倾斜面；2020、电机安装孔。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明的全方位移动球形机器人包括球壳1以及安装于球壳1内的行走机构2，需要说明的是，为了便于显示行走机构2的结构形状，图1中的球壳1是半球状的(实际的球壳1是个完整的球状的)；其中，该行走机构2包括至少多个全向轮21和一机架20，多个全向轮21在球壳1空间内均匀分布，机架20包括与多个全向轮21一一对应的连接部，全向轮21枢接在与其对应的连接部的外侧端部，且全向轮21均与球壳1内壁相接触且摩擦配合，每一全向轮21均由单独的电机22带动转动，电机22安装于机架20上。
通过上述的设置，电机22转动时，全向轮21即可对球壳1内壁产生摩擦力，从而能够实现带动球壳1进行运动；同时，由于全向轮21在球壳1空间内是均匀分布，如此，在各个全向轮21的协同作用下即可实现全方位的移动。而且，由于全向轮21、电机22以及机架20是形成一整体的行走机构2，不但安装方便，而且结构简单。
当然，为了增加本发明的球形机器人的动力，上述的全向轮21可以设置有四个、五个、六个等三个数目以上的全向轮21，只要使得全向轮21在球壳1空间内均匀分布即可，而在本实施例中，全向轮21设置有四个。如图2所示，全向轮21是通过联轴器220安装于电机22的转轴中。
另外，为了便于全向轮21的安装以及对球壳1内壁产生一定的压力，全向轮21的轴向可相对于机架20弹性活动；在本实施例中，全向轮21的上端轮210与机架20之间是弹性连接的（两者之间安装有弹簧），以实现全向轮21的轴向可相对于机架20弹性活动，当然本领域的技术人员也可以采取其他的方式来实现全向轮21的轴向可相对于机架20弹性活动。
本实施例中，由于全向轮21设置有四个，如图4-5所示，机架20包括圆形状的支撑板200，在支撑板200的一面上设置有凸起的三角锥201，三电机安装板202分别以同一倾斜角度倾斜地设置于三角锥201的三个倾斜面2010的同一水平面上；在支撑板200的另一面上垂直地设置有一电机安装板202，且该电机安装板202位于其背面的两电机安装板202之间的中部；电机安装板202上分布有一电机安装孔2020。通过将机架20设计成上述的结构，如此，一是便于电机22的安装，二是能够保证全向轮21安装于各电机22转轴时，使得全向轮21在球壳1空间内均匀分布（使得每个全向轮21的轴向相交于同一点）；同时，由于支撑板200的一面上设置有凸起的三角锥201，能够增强整个机架20的配重，从而加强了全向轮21对球壳1内壁的压力，以保证球形机器人的动力以及灵活性。另外，为了进一步加强全向轮21对球壳1内壁的产生的压力，在三角锥201的顶端还安装有配重块23，如图5所示，本实施例中的配重块23为圆柱状，中间设置有一安装杆230，当然，配重块23的形状不仅仅是限于此，配重块23只要满足规则形状、质量分布均匀即可。
但是，需要说明的是，机架20的结构形状不仅仅是限于上述的描述，机架20的结构形状可以根据全向轮21的数目来进行适应的改变，只要能够使得全向轮21在球壳1空间内是均匀分布的即可。
当然，上述的每一电机22的运转均是由控制电路控制的， 其只，控制电路包括用于对信息进行处理的控制模块、用于驱动电机的驱动电路模块、用于管理电池的电源模块、用于与上位机进行通讯的通讯模块以及用于测量整个空间的陀螺仪模块。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全方位移动球形机器人，包括球壳以及安装于球壳内的行走机构，其特征在于，所述行走机构包括多个全向轮和一机架，多个全向轮在球壳空间内均匀分布，机架包括与多个全向轮一一对应的连接部，所述机架包括圆形状的支撑板，在支撑板的一面上设置有三角锥，三电机安装板分别以同一倾斜角度倾斜地设置于三角锥三个倾斜面的同一水平面上；在支撑板的另一面上垂直地设置有一电机安装板，且该电机安装板位于其背面的两电机安装板之间的中部；电机安装板上分布有一电机安装孔；全向轮枢接在与其对应的连接部的外侧端部，且全向轮均与球壳内壁相接触且摩擦配合，每一全向轮均由单独的电机带动转动，电机安装于机架上。
2.如权利要求1所述的全方位移动球形机器人，其特征在于，所述全向轮有四个。
3.如权利要求1所述的全方位移动球形机器人，其特征在于，所述全向轮的轴向可相对于机架弹性活动。
4.如权利要求1所述的全方位移动球形机器人，其特征在于，在所述三角锥的顶端安装有配重块。
5.如权利要求1所述的全方位移动球形机器人，其特征在于，所述电机由控制电路控制转动，所述控制电路包括用于对信息进行处理的控制模块、用于驱动电机的驱动电路模块、用于管理电池的电源模块、用于与上位机进行通讯的通讯模块以及用于测量空间的陀螺仪模块。
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