CN109109993A - 一种球轮机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球轮机器人，包括第一车体、第二车体、主动球轮组以及从动球轮组，所述第一车体与所述第二车体设有主动球轮组，所述第一车体与所述第二车体之间的连接处设有从动球轮组，所述主动球轮组包括第一球体、第一球套结构、安装架以及若干个驱动单元，所述主动球轮组控制运动方向和速度，所述第一车体和第二车体之间连接处设有从动球轮组，实现其搭载面积可在多种形状中变换，提高了机器人在行走过程中的稳定性，也能适应更加复杂的运输环境，第一球套结构套牢住第一球体，使得驱动单元控制第一球体稳定地自由滚动，具有结构紧凑、承载能力足、灵活性高以及适应复杂的运输环境等优点。

Description

一种球轮机器人

技术领域

本发明涉及行走机器人技术领域，尤其涉及一种球轮机器人。

背景技术

近年来，随着智能控制技术的发展，智能机器人技术进展迅猛，已经成为现代社会、工业、农业、国防、医疗等领域内关键技术之一。行走机器人便是其中之一，行走机器人主要包括足式机器人、轮式机器人和履带式机器人。

但传统轮式机器人的移动转弯方式主要基于控制不同驱动轮的速度差，轮式机器人虽然应用广泛，但也有十分严重的缺点。例如：机器人身躯庞大，运动区域有很大限制，在自主导航情况下的转弯及避障的算法十分复杂且运行效率非常低下。

目前出现了一种新型的球轮式行走机器人，能够在地面上实现任意方向运动且无转弯半径，可灵活移动，适合在狭窄拥挤的空间中使用，但用于行走的球体稳定性依旧不足，球体与驱动组件之间易分离，导致承载能力不足，搭载面积受限，限制其推广应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种承载能力强且可切换不同搭载面的球轮机器人。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种球轮机器人，包括第一车体、第二车体、主动球轮组以及从动球轮组，所述第一车体的一端与所述第二车体的一端均设有主动球轮组，所述第一车体的另一端与所述第二车体的另一端可转动连接，且所述第一车体与所述第二车体之间的连接处设有所述从动球轮组，

所述主动球轮组包括第一球体、第一球套结构、安装架以及若干个驱动单元，所述驱动单元呈环形阵列分布设有所述安装架上，且所述驱动单元与所述球体相抵接，所述第一球套结构套设于所述球体上。

作为优选方案，所述从动球轮组包括第二球体以及第二球套结构，所述第二球套结构套设于所述球体上。

作为优选方案，所述第一车体搭接于所述第二车体的上方，所述从动球轮组设于所述第二车体的下方，所述从动球轮组的底部和所述主动球轮组的底部相平齐。

作为优选方案，所述第一球套结构包括呈环形且套设于所述第一球体上的第一固定架，所述第一固定架的上下两侧均设有若干个向内倾斜设置的第一轴承座，所述第一轴承座上设有与所述第一球体相抵接的第一万向球。

作为优选方案，所述驱动单元包括驱动件、全向轮以及基座台，所述全向轮与所述第一球体相抵接，所述全向轮与所述驱动件相连接，所述基座台的下方设有向外倾斜设置的安装块，所述驱动件设于所述安装块上。

作为优选方案，还包括支撑杆，所述支撑杆连接于所述基座台与所述第一固定架之间。

作为优选方案，所述第二球套结构包括呈环形且套设于所述第二球体上的第二固定架，所述第二固定架的上下两侧均设有若干个向内倾斜设置的第二轴承座，所述第二轴承座上设有与所述第二球体相抵接的第二万向球。

作为优选方案，所述第二固定架与所述第二车体相连接。

作为优选方案，所述第一车体呈倒L型形状，所述第二车体呈L型形状，所述第一车体的水平端与所述第二车体的水平端转动搭接，所述第一车体的竖直端与所述第二车体的竖直端均设有主动球轮组。

本发明所提供的球轮机器人，与现有技术相比，其有益效果是：本发明的车身设置成可相对转动的第一车体和第二车体，所述第一车体和所述第二车体均设有主动球轮组控制运动方向和速度，所述第一车体和第二车体之间连接处设有从动球轮组，实现其搭载面积可在多种形状中变换，且多个球体与地面接触，提高了机器人在行走过程中的稳定性，也能适应更加复杂的运输环境，所述主动球轮组利用第一球套结构套牢住第一球体，使得第一球体稳定地自由滚动，通过驱动单元控制所述第一球体全方位移动，承载能力足，所述第一球体和所述驱动单元不会发生分离或者挤压，具有结构紧凑、承载能力足、灵活性高以及适应复杂的运输环境等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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为本发明优选实施例的球轮机器人的分解结构示意图。

图2为本发明优选实施例的球轮机器人的立体结构示意图。

图3为本发明优选实施例的球轮机器人的主动球轮组结构示意图。

图4为本发明优选实施例的球轮机器人的从动球轮组结构示意图。

图5为本发明优选实施例的球轮机器人的搭载面变换示意图。

图中：

1.第一车体；2.第二车体；3.第一球体；4.第二球体；5.第一固定架；6.第二固定架；7.第一轴承座；8.第二轴承座；9.第一万向球；10.第二万向球；11.驱动件；12.全向轮；13.基座台；14.安装块；15.支撑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定及限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图5所示，本发明优选的实施例提供了一种球轮机器人，包括第一车体1、第二车体2、主动球轮组以及从动球轮组，所述第一车体1的一端与所述第二车体2的一端均设有主动球轮组，所述第一车体1的另一端与所述第二车体2的另一端可转动连接，且所述第一车体1与所述第二车体2之间的连接处设有所述从动球轮组，

所述主动球轮组包括第一球体3、第一球套结构、安装架以及若干个驱动单元，所述驱动单元呈环形阵列分布设有所述安装架上，且所述驱动单元与所述球体相抵接，所述第一球套结构套设于所述球体上。

基于上述特征的球轮机器人，车身设置成可相对转动的第一车体1和第二车体2，所述第一车体1和所述第二车体2均设有主动球轮组控制运动方向和速度，所述第一车体1和第二车体2之间连接处设有从动球轮组，实现其搭载面积可在多种形状中变换，且多个球体与地面接触，提高了机器人在行走过程中的稳定性，也能适应更加复杂的运输环境，所述主动球轮组利用第一球套结构套牢住第一球体3，使得第一球体3稳定地自由滚动，通过驱动单元控制所述第一球体3全方位移动，承载能力足，所述第一球体3和所述驱动单元不会发生分离或者挤压，具有结构紧凑、承载能力足、灵活性高以及适应复杂的运输环境等优点。

进一步的，所述从动球轮组包括第二球体4以及第二球套结构，所述第二球套结构套设于所述球体上，便于所述从动球轮组和所述主动球轮组滚动行走状态相一致，提高机器人的使用寿命，可以理解的是，所述从动球轮组还可以使用万向轮等具备360度旋转的活动脚轮。

进一步的，所述第一车体1搭接于所述第二车体2的上方，所述从动球轮组设于所述第二车体2的下方，所述第一车体1和所述第二车体2之间通过轴和轴承相连接，所述从动球轮组的底部和所述主动球轮组的底部相平齐，便于所述第一车体1和所述第二车体2在具有较大搭载面积的情况下，两者之间可以转动更大的转动角度。

进一步的，如图3所示，所述第一球套结构包括呈环形且套设于所述第一球体3上的第一固定架5，所述第一固定架5的上下两侧均设有若干个向内倾斜设置的第一轴承座7，所述第一轴承座7与所述第一固定架5之间通过螺丝固定连接，所述第一轴承座7上设有与所述第一球体3相抵接的第一万向球9，所述第一固定架5套设于所述第一球体3的中部，通过在所述第一固定架5的上下两侧设置第一轴承座7，包裹限制所述第一球体3的移动空间，由于所述第一万向球9与所述第一球体3滚动抵接，所以所述第一球体3可以在所述第一固定架5内全方位自动滚动，所述第一球体3滚动的稳定性强。

进一步的，所述驱动单元包括驱动件11、全向轮12以及基座台13，所述全向轮12与所述第一球体3相抵接，所述全向轮12与所述驱动件11相连接，所述基座台13的下方设有向外倾斜设置的安装块14，所述驱动件11设于所述安装块14上，所述驱动单元位于所述第一球体3的上方，通过控制所述全向轮12滚动带动所述第一球体3的滚动速度以及滚动方向，向外倾斜设置的所述安装块14可实现所述全向轮12的环形阵列分布，在本实施例中，所述驱动单元的数量为三个，每一个所述驱动单元上的驱动件11与机器人的控制装置信号连接/电性连接，可以理解的是，本实施例中所述驱动件11可以采用直流电机，机器人所涉及到的控制装置、控制系统以及控制电路均可以采用现有的控制技术进行控制，本发明在此不再赘述。

进一步的，还包括支撑杆15，所述支撑杆15连接于所述基座台13与所述第一固定架5之间，实现所述全向轮12和所述第一球体3之间的抵接连接，同时实现避免所述全向轮12和所述第一球体3两者之间发生分离与挤压。

进一步的，如图4所示，所述第二球套结构包括呈环形且套设于所述第二球体4上的第二固定架6，所述第二固定架6的上下两侧均设有若干个向内倾斜设置的第二轴承座8，所述第二轴承座8与所述第二固定架6之间通过螺丝固定连接，所述第二轴承座8上设有与所述第二球体4相抵接的第二万向球10，所述第二固定架6套设于所述第二球体4的中部，通过在所述第二固定架6的上下两侧设置第二轴承座8，包裹限制所述第二球体4的移动空间，由于所述第二万向球10与所述第二球体4滚动抵接，所以所述第二球体4可以在所述第二固定架6内全方位自动滚动，所述第二球体4滚动的稳定性强。

进一步的，所述第二固定架6与所述第二车体2相连接，实现所述第二球套结构与所述第二车体2的连接。

进一步的，所述第一车体1呈倒L型形状，所述第二车体2呈L型形状，所述第一车体1的水平端与所述第二车体2的水平端转动搭接，所述第一车体1的竖直端与所述第二车体2的竖直端均设有主动球轮组，实现所述第一车体1与所述第二车体2的相转动搭接，在本实施例中，所述第一车体1的水平端与所述第二车体2的竖直端相平齐设置，搭接成用于运输物品的搭载面，所述第二车体2的搭载面设置成V字型，使得所述第一车体1和第二车体2之间的转动夹角更小，从而现实切换不同搭载面积的范围更加广，具体的，如图5所示，所述第一车体1和所述第二车体2可切换成I形态、L形态以及V形态等等。

综上所述，本发明实施例所述的球轮机器人采用前后两个车体的结构，现实切换不同的搭载面，能够搬运一些较大面积的物件，将所述第一球体3和第二球体4包裹于固定架中，增强其承载能力，结构紧凑，灵活性高，对复杂的运输环境有更好的适应性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种球轮机器人，其特征在于，包括第一车体、第二车体、主动球轮组以及从动球轮组，所述第一车体的一端与所述第二车体的一端均设有主动球轮组，所述第一车体的另一端与所述第二车体的另一端可转动连接，且所述第一车体与所述第二车体之间的连接处设有所述从动球轮组，

所述主动球轮组包括第一球体、第一球套结构、安装架以及若干个驱动单元，所述驱动单元呈环形阵列分布设有所述安装架上，且所述驱动单元与所述球体相抵接，所述第一球套结构套设于所述球体上。

2.根据权利要求1所述的球轮机器人，其特征在于，所述从动球轮组包括第二球体以及第二球套结构，所述第二球套结构套设于所述球体上。

3.根据权利要求1所述的球轮机器人，其特征在于，所述第一车体搭接于所述第二车体的上方，所述从动球轮组设于所述第二车体的下方，所述从动球轮组的底部和所述主动球轮组的底部相平齐。

4.根据权利要求1所述的球轮机器人，其特征在于，所述第一球套结构包括呈环形且套设于所述第一球体上的第一固定架，所述第一固定架的上下两侧均设有若干个向内倾斜设置的第一轴承座，所述第一轴承座上设有与所述第一球体相抵接的第一万向球。

5.根据权利要求4所述的球轮机器人，其特征在于，所述驱动单元包括驱动件、全向轮以及基座台，所述全向轮与所述第一球体相抵接，所述全向轮与所述驱动件相连接，所述基座台的下方设有向外倾斜设置的安装块，所述驱动件设于所述安装块上。

6.根据权利要求5所述的球轮机器人，其特征在于，还包括支撑杆，所述支撑杆连接于所述基座台与所述第一固定架之间。

7.根据权利要求2所述的球轮机器人，其特征在于，所述第二球套结构包括呈环形且套设于所述第二球体上的第二固定架，所述第二固定架的上下两侧均设有若干个向内倾斜设置的第二轴承座，所述第二轴承座上设有与所述第二球体相抵接的第二万向球。

8.根据权利要求7所述的球轮机器人，其特征在于，所述第二固定架与所述第二车体相连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的球轮机器人，其特征在于，所述第一车体呈倒L型形状，所述第二车体呈L型形状，所述第一车体的水平端与所述第二车体的水平端转动搭接，所述第一车体的竖直端与所述第二车体的竖直端均设有主动球轮组。