CN108908401A - 壳体及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种壳体，应用于机器人，所述壳体包括头部壳体、身部壳体以及头部导向壳体，所述身部壳体包括壳体本体及环绕于所述壳体本体的越障层，所述壳体本体具有轴心，所述身部壳体绕所述轴心滚动，所述越障层用于通过与地面产生摩擦力，带动所述身部壳体移动，所述越障层包括卡合部，所述卡合部用于在所述机器人越障时与障碍物相卡合，为所述机器人在越障过程中提供支撑点，所述头部壳体滑动连接至所述头部导向壳体，所述头部导向壳体横跨所述越障层，并活动连接至所述身部壳体的相对两端。本发明还提供了一种机器人。本发明可以提高机器人的越障能力。

Description

壳体及机器人

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种壳体及机器人。

背景技术

球形机器人是一种将驱动机构、控制器等安装在球形壳体内部，通过内驱动机构驱动球形壳体滚动运动的机器人，具有运动速度快、越野性能好、控制相对简单等特点。球形机器人是机器人运动方式的突破，与步行或爬行机器人相比，球形的外壳使机器人能够轻易滚过粗糙的地形。同时，由于球体滚动点接触的阻力相对滑动或轮式装置的线接触的运动阻力小得多，所以球形机器人还具有运动效率高、能量消耗小的优点。

现有的球形机器人大多是满足于行走功能，然而，在具有障碍物、坑洼处、凹凸地面、楼梯处和坡面处，球形机器人通常“望而却步”，无法越过这些障碍，从而极大地降低了机器人的应用领域。

发明内容

本发明提供了一种壳体及机器人，可以提高机器人的越障能力。

本发明提供了一种壳体，应用于机器人，所述壳体包括头部壳体、身部壳体以及头部导向壳体，所述身部壳体包括壳体本体及环绕于所述壳体本体的越障层，所述壳体本体具有轴心，所述身部壳体绕所述轴心滚动，所述越障层用于通过与地面产生摩擦力，带动所述身部壳体移动，所述越障层包括卡合部，所述卡合部用于在所述机器人越障时与障碍物相卡合，为所述机器人在越障过程中提供支撑点，所述头部壳体滑动连接至所述头部导向壳体，所述头部导向壳体横跨所述越障层，并活动连接至所述身部壳体的相对两端。

其中，所述卡合部为凹槽，所述越障层包括凸设于所述壳体本体的数个凸条，所述凸条沿所述轴心方向延伸，相邻的所述凸条之间形成所述卡合部。

其中，在垂直于所述轴心的方向上，所述凸条的截面呈梯形，所述凸条具有大端和小端，所述凸条的大端固定至所述壳体本体，所述凸条的小端用于接触地面。

其中，所述越障层包括凸设于所述壳体本体的数个凸点，所述数个凸点呈阵列排布，相邻的所述凸点之间形成所述卡合部。

其中，所述凸点为锥台状，所述凸点具有大端和小端，所述凸点的大端固定至所述壳体本体，所述凸点的小端用于接触地面。

其中，所述卡合部包括沿周向环绕所述壳体本体的弹性层、以及连接于所述壳体本体与所述弹性层之间的数个加强筋，所述加强筋的刚度大于所述弹性层的刚度，相邻的所述加强筋之间形成掏空区，在所述机器人越障时，所述弹性层受到障碍物挤压，被挤入所述掏空区，带动相邻的所述加强筋相靠近，以使相邻的所述加强筋抵顶于所述障碍物。

其中，所述加强筋包括相交的第一支边和第二支边，所述第一支边与所述第二支边相交的一端且固定于所述壳体本体的表面，所述第一支边与所述第二支边相远离的一端固定至所述弹性层。

其中，所述第一支边、所述第二支边与所述弹性层之间形成空隙，在所述机器人越障时，所述弹性层受到障碍物挤压，被挤入所述空隙中，带动所述第一支边与所述第二支边相靠近，以使所述第一支边与所述第二支边抵顶于所述障碍物。

其中，所述壳体本体上设有沿所述轴心方向贯穿所述壳体本体的第一通孔和第二通孔，所述头部导向壳体的两端通过所述第一通孔与所述第二通孔活动连接至所述身部壳体，以使所述身部壳体相对于所述头部导向壳体滚动。

本发明提供了一种机器人，包括所述的壳体。

本发明提供的一种壳体及机器人，所述壳体包括头部壳体、身部壳体以及头部导向壳体。通过在所述身部壳体上设置越障层。所述越障层接触地面，并与地面产生摩擦力，所述摩擦力带动所述身部壳体相对地面移动。所述越障层包括卡合部，所述卡合部用于在所述机器人越障时与障碍物相卡合，为所述机器人在越障过程中提供支撑点，以避免所述壳体在所述障碍物的接触面上打滑，减少机器人的越障阻力，从而提高机器人的越障能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种机器人的结构示意图。

图2是本发明第一实施例提供的一种壳体的结构示意图。

图3是本发明第一实施例提供的一种壳体的另一视角的结构示意图。

图4是图3提供的一种壳体的局部放大图。

图5是本发明实施例提供的一种机器人在越障时的结构示意图。

图6是本发明第二实施例提供的一种壳体的结构示意图。

图7是本发明第二实施例提供的一种壳体的另一视角的结构示意图。

图8是图7提供的一种壳体的局部放大图。

图9是本发明第三实施例提供的一种壳体的结构示意图。

图10是本发明第三实施例提供的一种壳体的另一视角的结构示意图。

图11是图10提供的一种壳体的局部放大图。

图12是本发明实施例提供的机器人在越障时的结构示意图。

图13是本发明实施例提供的机器人在越障时的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

此外，以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明中所提到的方向用语，例如，“顶”、“底”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1～图4，图1是本发明实施例提供的一种机器人200，图2是本发明实施例提供的一种壳体100，应用于机器人200。本实施例中，所述壳体100在机器人200中驱动件的驱动作用下运动。所述壳体100包括身部壳体10、头部导向壳体20以及头部壳体30。所述身部壳体10包括壳体本体11及环绕于所述壳体本体11的越障层12。所述壳体本体11具有轴心13。所述身部壳体10在可以机器人200中驱动件的驱动作用下绕所述轴心13滚动。所述越障层12接触地面，并与地面产生摩擦力，所述摩擦力带动所述身部壳体10相对地面移动。所述越障层12包括卡合部，所述卡合部用于在所述机器人200越障时与障碍物相卡合，为所述机器人200在越障过程中提供支撑点，以避免所述壳体100在所述障碍物的接触面上打滑，导致无法越障。

可选的，所述壳体本体11可以是球形或椭球形等可以滚动的对称形状。本发明以所述壳体本体11为球形为例。所述壳体本体11的轴心13可以为所述壳体本体11的对称中心轴。

可以理解的，所述越障层12为环状，沿周向固定于所述壳体本体11的外表面。

进一步地，所述头部壳体30滑动连接至所述头部导向壳体20，以相对于所述身部壳体10在沿所述轴心13方向运动，从而增加头部壳体30的灵活性和功能性。所述头部导向壳体20横跨所述越障层12，并活动连接至所述身部壳体10的相对两端。所述头部导向壳体20可以绕所述身部壳体10偏摆。在本实施方式中，所述身部壳体10相对于所述头部导向壳体20滚动，并相对于地面运动，带动所述头部导向壳体20和头部壳体30相对于地面运动，从而实现所述机器人200的前进或后退或转弯等。

本实施例中，请参阅图5，在所述机器人200在经过地面障碍物、坑洼地面、楼梯、坡面处时，由于所述身部壳体10设有越障层12，且越障层12包括卡合部，所述卡合部用于在所述机器人200越障时与障碍物130相卡合，可以防止壳体100在障碍物130的接触面上打滑，在机器人200中驱动件的驱动作用下，壳体100相对于所述障碍物130滚动，从而促进所述机器人200越过障碍物130，进而顺利地经过地面障碍物130、坑洼地面及顺利登上楼梯、坡面处等。

本实施例中，所述壳体本体11可以是刚性壳体，可采用强度高且质轻的材料制成。例如壳体本体11可以采用凯夫拉(聚对苯二甲有酰对苯二胺)、PBO纤维(聚对苯撑苯并二噁唑纤维)、玻璃钢或其他复合材料，或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、橡胶、硅胶等其中一种或多种材质组合制成。

在第一种可能的实施方式中，请参阅图2及图3，卡合部为多个凹槽121，所述越障层12包括凸设于所述壳体本体11的数个凸条122，所述凸条122沿所述轴心13方向延伸，相邻的所述凸条122之间形成所述凹槽121。

本实施方式中，请参阅图3及图4，在垂直于所述轴心13的方向上，所述凸条122的截面呈梯形，所述凸条122具有大端1221和小端1222，所述凸条122的大端1221固定至所述壳体本体11，所述凸条122的小端1222用于接触地面。

本实施方式中，请参阅图3及图4，所述凸条122的大端1221固定至所述壳体本体11，所述凸条122的小端1222接触地面，一方面增加所述凸条122在所述壳体本体11上的牢固性；另一方面，使得所述凹槽121的截面呈V形，这样便于障碍物130的尖端处或楼梯的直角尖端卡合于所述凹槽121中，从而可以提高机器人200的越障能力。

在第二种可能的实施方式中，请参阅图6～图8，所述越障层12包括凸设于所述壳体本体11的数个凸点123，所述数个凸点123呈阵列排布，相邻的所述凸点123之间形成所述卡合部，所述卡合部为凸点123之间间隙124。

本实施方式中，所述数个凸点123呈阵列排布，相邻行的凸点123之间形成沿所述轴心13方向延伸的间隙124，该间隙124可以卡合楼梯的直角尖端，在机器人200中驱动件作用下，所述壳体100可以顺利越过该楼梯障碍，从而一步一步登上楼梯，进而增加所述机器人200的应用场景和功能。

此外，相邻的凸点123之间形成多个方向延伸的间隙124，可以用以卡合不规则表面的障碍物130。

本实施方式中，请参阅图8，所述凸点123为锥台状，所述凸点123具有大端1231和小端1232，所述凸点123的大端1231固定至所述壳体本体11，所述凸点123的小端1232用于接触地面。

本实施方式中，所述凸点123的大端1231固定至所述壳体本体11，所述凸点123的小端1232接触地面，一方面增加所述凸点123在所述壳体本体11上的牢固性；另一方面，使得所述间隙124的截面呈V形，这样便于障碍物130的尖端处或楼梯的直角尖端卡合于所述间隙124中，从而可以提高机器人200的越障能力。

在以上的两种实施方式中，壳体100还可以以凸点123或凸条122为支点，相邻的其他凸点123或凸条122同时提供支撑力和摩擦力。在凸点123或凸条122的卡持、支撑及摩擦的共同作用下，壳体100就能够翻越障碍物130。

可选的，所述凸点123或凸条122可采用耐撞击、耐磨性好、承载性强、质轻的材料制成。例如，所述凸点123或凸条122可采用橡胶、硬质硅胶、塑胶等。

可以理解的，所述凸点123或凸条122均匀分布于所述越障层12上。

本发明对于凸点123或凸条122之间的间距，所述凸点123或凸条122的具体形状、尺寸和数量不做限定。

在第三种可能的实施方式中，所述卡合部包括沿周向环绕于所述壳体本体10的弹性层14及连接于所述壳体本体10与所述弹性层14之间的数个加强筋15。相邻的所述加强筋15之间形成掏空区16。在所述机器人200越障时，所述弹性层14受到障碍物130挤压，被挤入所述掏空区16，带动相邻的所述加强筋15相靠近，以使相邻的所述加强筋15抵顶于所述障碍物130，以避免所述壳体100在所述障碍物130的接触面上打滑，导致无法越障。

可选的，所述壳体本体10可以是球形或椭球形等可以滚动的对称形状。本发明以所述壳体本体10为球形为例。所述壳体本体10的轴心13可以为所述壳体本体10的对称中心轴。

本实施例中，请参阅图5，在所述机器人200在经过地面障碍物130、坑洼地面、楼梯、坡面处时，通过在所述壳体本体10的周向设置弹性层14及连接所述壳体本体10与所述弹性层14的数个加强筋15。所述弹性层14用于接触地面，在所述壳体本体10滚动时，所述弹性层14与地面产生摩擦力，从而带动所述壳体100相对地面移动。相邻的所述加强筋15之间形成掏空区16，在所述机器人200越障时，所述弹性层14受到障碍物130挤压，被挤入所述掏空区16，带动相邻的所述加强筋15相靠近，以使相邻的所述加强筋15抵顶于所述障碍物130，以避免所述壳体100在所述障碍物130的接触面上打滑，减少机器人200的越障阻力，从而提高机器人200的越障能力。

一种可能的实施方式中，所述弹性层14为环形带，沿所述壳体本体10的周向环绕于所述壳体本体10的外围。所述加强筋15支撑于所述弹性层14与所述壳体本体10之间。在壳体本体10滚动时，所述弹性层14接触底面，由于所述弹性层14与底面的接触面为平滑面，所以壳体100在水平地面运动时更加平稳，提高所述机器人200的运动稳定性。

一种可能的实施方式中，请参阅图3及图4，所述加强筋15呈V形。所述加强筋15包括相交的第一支边151和第二支边152。所述第一支边151与所述第二支边152相交的一端且固定于所述壳体本体10的表面，所述第一支边151与所述第二支边152相远离的一端固定至所述弹性层14。

一个加强筋15的第一支边151、相邻的加强筋15的第二支边152、弹性层14与所述壳体本体10外表面形成掏空区16。在所述机器人200越障时，所述弹性层14受到障碍物130挤压，被挤入所述掏空区16，带动一个加强筋15的第一支边151与相邻的加强筋15的第二支边152相靠近，以使一个加强筋15的第一支边151与相邻的加强筋15的第二支边152分别抵顶于所述障碍物130的两侧，从而将所述障碍物130卡合在加强筋15的第一支边151与相邻的加强筋15的第二支边152之间，防止所述壳体100在所述障碍物130的接触面上打滑，在机器人200中驱动件的驱动作用下，壳体100相对于所述障碍物130滚动，从而促进所述机器人200越过障碍物130，进而顺利地经过地面障碍物130、坑洼地面及顺利登上楼梯、坡面处等。

进一步地，请参阅图6，所述第一支边151、所述第二支边152与所述弹性层14之间形成空隙17，在所述机器人200越障时，所述弹性层14受到障碍物130挤压，被挤入所述空隙17中，带动所述第一支边151与所述第二支边152相靠近，以使所述第一支边151与所述第二支边152抵顶于所述障碍物130的两侧，从而将所述障碍物130卡合在加强筋15的第一支边151和第二支边152之间，防止所述壳体100在所述障碍物130的接触面上打滑，在机器人200中驱动件的驱动作用下，壳体100相对于所述障碍物130滚动，从而促进所述机器人200越过障碍物130，进而顺利地经过地面障碍物130、坑洼地面及顺利登上楼梯、坡面处等。

本实施例中，所述加强筋15的刚度大于所述弹性层14的刚度，以使所述弹性层14被挤入所述空隙17或掏空区16时，所述加强筋15可以抵顶于所述障碍物130的两侧，而不会轻易被所述障碍物130抵压至贴合于壳体本体10，从而实现将所述障碍物130卡合在加强筋15的第一支边151和第二支边152之间或加强筋15的第一支边151与相邻的加强筋15的第二支边152之间。此外，壳体100还可以以加强筋15为支点，在加强筋15的卡持及支撑的共同作用下，壳体100就能够翻越障碍物130。

在一些可能的实施方式中，请参阅图2，所述壳体本体11上设有沿所述轴心13方向贯穿所述壳体本体11的第一通孔111和第二通孔112。所述头部导向壳体20的两端通过所述第一通孔111与所述第二通孔112活动连接至所述身部壳体10，以使所述身部壳体10可以相对于所述头部导向壳体20滚动。

本实施例中，请参阅图1，所述头部导向壳体20的第一端201遮盖所述第一通孔111，所述头部导向壳体20的第二端202遮盖所述第二通孔112活动，且所述身部壳体10可以相对于所述头部导向壳体20滚动。

本发明对于所述第一通孔111和第二通孔112的尺寸和形状不做限定。

在一些可能的实施方式中，请参阅图1，所述头部导向壳体20贯穿所述头部壳体30，所述头部壳体30沿所述头部导向壳体20在所述越障层12的两侧往返运动。举例而言，所述机器人200在向前运动时，所述头部导向壳体20可以左右摇摆，增加所述机器人200的功能性和趣味性。

请参阅图1，本发明还提供了一种机器人200，包括上述任意一种实施方式所述的壳体100。

所述机器人200还包括第一驱动件(未图示)和第二驱动件(未图示)。所述第一驱动件设于所述身部壳体10内，用以驱动所述身部壳体10滚动。所述第二驱动件用于设于所述头部导向壳体20内，用以驱动所述头部壳体30沿所述头部导向壳体20往返运动。可选的，第一驱动件和所述第二驱动件可以包括电机等。所述机器人200采用了上述的壳体100，使得机器人200具有优良的越障能力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种壳体，应用于机器人，其特征在于，所述壳体包括头部壳体、身部壳体以及头部导向壳体，所述身部壳体包括壳体本体及环绕于所述壳体本体的越障层，所述壳体本体具有轴心，所述身部壳体绕所述轴心滚动，所述越障层用于通过与地面产生摩擦力，带动所述身部壳体移动，所述越障层包括卡合部，所述卡合部用于在所述机器人越障时与障碍物相卡合，为所述机器人在越障过程中提供支撑点，所述头部壳体滑动连接至所述头部导向壳体，所述头部导向壳体横跨所述越障层，并活动连接至所述身部壳体的相对两端。

2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述卡合部为凹槽，所述越障层包括凸设于所述壳体本体的数个凸条，所述凸条沿所述轴心方向延伸，相邻的所述凸条之间形成所述卡合部。

3.如权利要求2所述的壳体，其特征在于，在垂直于所述轴心的方向上，所述凸条的截面呈梯形，所述凸条具有大端和小端，所述凸条的大端固定至所述壳体本体，所述凸条的小端用于接触地面。

4.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述越障层包括凸设于所述壳体本体的数个凸点，所述数个凸点呈阵列排布，相邻的所述凸点之间形成所述卡合部。

5.如权利要求4所述的壳体，其特征在于，所述凸点为锥台状，所述凸点具有大端和小端，所述凸点的大端固定至所述壳体本体，所述凸点的小端用于接触地面。

6.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述卡合部包括沿周向环绕所述壳体本体的弹性层、以及连接于所述壳体本体与所述弹性层之间的数个加强筋，所述加强筋的刚度大于所述弹性层的刚度，相邻的所述加强筋之间形成掏空区，在所述机器人越障时，所述弹性层受到障碍物挤压，被挤入所述掏空区，带动相邻的所述加强筋相靠近，以使相邻的所述加强筋抵顶于所述障碍物。

7.如权利要求6所述的壳体，其特征在于，所述加强筋包括相交的第一支边和第二支边，所述第一支边与所述第二支边相交的一端且固定于所述壳体本体的表面，所述第一支边与所述第二支边相远离的一端固定至所述弹性层。

8.如权利要求7所述的壳体，其特征在于，所述第一支边、所述第二支边与所述弹性层之间形成空隙，在所述机器人越障时，所述弹性层受到障碍物挤压，被挤入所述空隙中，带动所述第一支边与所述第二支边相靠近，以使所述第一支边与所述第二支边抵顶于所述障碍物。

9.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体本体上设有沿所述轴心方向贯穿所述壳体本体的第一通孔和第二通孔，所述头部导向壳体的两端通过所述第一通孔与所述第二通孔活动连接至所述身部壳体，以使所述身部壳体相对于所述头部导向壳体滚动。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1￣9任意一项所述的壳体。