CN111452559A

CN111452559A - 一种自带动力的单层万向球

Info

Publication number: CN111452559A
Application number: CN201910047688.1A
Authority: CN
Inventors: 凌昕
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-07-28

Abstract

本发明一种带有动力的单层万向球，主要包括：球体、轨道、压重车、轨道电动机、压重车电动机、遥控发射电路、遥控接收电路、电池等元件，通过遥控接收电路启动轨道电动机，控制万向球走向，通过遥控接收电路启动压重车电动机，沿轨道内齿轮爬行，带动万向球向前行走，装置了这些元件的万向球，用途巨大，前景广泛，特别适用于自动化车辆装置与机器人行走机构的改变。

Description

一种自带动力的单层万向球

技术领域

本发明涉及机电一体化技术，特别涉及一种带有动力的万向球技术。

背景技术

当前机器人行走机构一般有跨步式与轮式二种，轮式行走机构通常由带有动力的轮子与万向轮配对，改变方向时，带有动力的轮子率先调整，万向轮配合执行，这样的行走机构在既需要移动又需要平衡负载时，结构上需要配置二只动力轮，二只配合执行的万向轮。本发明的万向球，球体内安装了动力系统，可以自己驱动按程序行走，也可以通过遥控按控制人要求路线行走，特别在既需要移动又需要平衡负载时，可以减少一只轮子，稳定又灵活，对自动化设计与机器人设计带来了更多的选择。

发明内容

本发明主要由球体、轨道、压重车、轨道电动机、压重车电动机、遥控发射电路、遥控接收电路、电池组成。其中：球体内安装轨道，压重车安装在轨道上，轨道电动机固定在球体顶或底的位置，压重车电动机固定在压重车内，遥控接收电路分别连接轨道电动机、压重车电动机，电池供应整个电路能源。

所述本发明工作原理是：按遥控发射按纽，无线接收模块接收到信号，经放大、变频、滤波后启动连接电池的轨道电动机，轨道电动机中的带动齿轮啮合轨道控制齿轮转动，从动转轮配合旋转，校准轨道要走的路径后轨道电动机停止工作；继续按发射按纽，连接压重车的无线接收模块被启动，电池电源接通集电沿，通过电拖连接压重车电动机，压重车电动机带动压重车动力齿轮转动，啮合轨道齿轮向前（向上）爬行，由于万向球接触地面只有一个点，压重车与万向球地面这个点差别一个角度时，压重块下面悬空，因此驱动万向球向前滚动，寻找下一个接触地面的点，当万向球前行的路径上碰到障碍物停止时，压重车继续沿着轨道向前（向上），高位的压重车加大了重力，促使万向球超越障碍，但当障碍的高度超过万向球体积的三分之二高度时，压重车高度越过了最佳重力压迫角度后，继续前行的压重车反而减轻了对万向球的压迫力量，这时万向球就不再前行。

所述万向球球体外形为二个半球型，材质钢性金属，厚5毫米，外层球体四边留有导磁孔，顶或底部装置一个充电插头，圆沿口有螺纹。

所述轨道外形环型，轨道中间有内齿轮，二边加工槽口，槽口下沿有集电沿，轨道中间顶或底部位安装电池，电池上面固定轨道电动机，电动机连接带动齿轮，带动齿轮啮合轨道控制齿轮，轨道中间另一端底或顶安装从动轮，带动齿轮、轨道电动机与从动转轮分别与万向球球体固定。

所述压重块外型方形，钢性金属材质，中大型压重块重量5公斤以上。

所述压重车的压重块装置在车架上，压重车电动机装置在车架下，压重车电动机带动压重车动力齿轮，车架两边是槽牙，槽牙后面装置电拖。

所述导磁孔直径20毫米，分布在球体四边，当有载荷时，三分之二球体被负载屏蔽，均匀分布四边的导磁孔，总有一到二个未被遮蔽，接收遥控器发射的信号。

所述集电沿“T”型，一端固定于槽口，一端嵌入截面葫芦状的裸铜导线。

所述电拖外形凹槽型，碳质材料，凹槽口套入导线。

所述压重车电动机选择市场上供应的直流无刷电机，机身长度35毫米，额定转速3000转，电压12伏。

所述轨道电动机选择市场上通用的BC080S外转子无刷电机，机身直径25毫米，额定转速1200转，电压12伏。

所述遥控器选用市场上通用的四路无线遥控自动化开关，这种遥控产品价格实惠，性能稳定，传输距离远，符合本发明对遥控工具的要求。

所述电池选用18650锂电池，数量三节，连接方式串连，要求每节标称电压3.7v，充电截止电压4.2v，容量为1200mAh-3350mAh。

本发明的有益效果是：万向球自带动力以后，1.可以改变机器人的行走结构，2.可以应用于各种自动化的车辆上，3.应用于开发遥控型儿童玩具，4.将本发明万向球球体加装防御外装后，可用于开发战斗机器人，5.数只万向球组合后，可组成新型坦克式履带，6.将本发明的万向球插入体育球类项目中（如保龄球），可以控制球类的走向，增加另一种运动趣味。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明外观示意图，本发明是由二个半圆空心球旋转咬合而成的。

图2是球内轨道示意图。

图3是图2的剖面图，2—A。

图4是压重车示意图。

图5是图4的剖面图，3—A。

图中：1导磁孔，2.充电插头，3.轨道控制齿轮，4.带动齿轮，5.轨道电动机，6.轨道电池，7.从动转轮，8.轨道，9.轨道内齿轮，10集电沿，11.槽口，12.槽牙，13.压重块，14.压重车动力齿轮，15.压重车电动机，16.电拖。

图6是无线遥控开关发射电路，主要由315MHZ无线数据发射模块和编码集成，PT2262组成，当电压变化时发射频率基本不变，接收模块不需调查整就能稳定接收，发射电压为3伏时，空旷地传输距离30米，5伏时能达到300米，9伏时能达到500米，12伏时，发射电流80毫安，空旷地传输距离800米，当数据信号停止时，发射电流为零，数据信号与发射模块输入端用电阻直接连接而获得较高的调制的效果。

图7、图8是无线遥控开关接收电路，主要由315MHZ无线数据接收模块，解码集成PT2272，D触发器4013和继电器电路组成，当无线接收模块接收到315MHZ信号时，经放大、变频、滤波处理后输出控制信号，送到解码集成ICI14脚解码，PT2272地址端电平与PT2262地址端电平一致时，对应的数据有高电平输出，D触发器构成双稳态电路，当输入端CK为上升沿时，输出端Q翻转，输出端电平通过控制继电器的断通而控制电器的工作状态。

具体实施方式

以上所述是本发明一种较佳的实施例，并不因此限定本发明的权利保护范围。

本发明是一种自带动力的单层万向球，主要包括：球体、轨道8、压重车、轨道电动机5、压重车电动机15、遥控发射电路、遥控接收电路、电池。其中：球体内安装轨道8，压重车安装在轨道8上，轨道电动机5固定在球体顶或底的位置，压重车电动机15固定在压重车内，遥控接收电路分别连接轨道电动机5，压重车电动机15，电池供应整个电路能源。

所述万向球球体体积与厚度以发明内容中的叙述为标准，但厚度与球体直径可以因为负载或其他用途变化而改变。

所述轨道8环形，弧度与万向球内壁相同，经过顶与底固定从动转轮7与轨道电动机5二点处，轨道8压叠后形成二个高点，由于压重车的槽牙12嵌入轨道的槽口11运行，所以不影响万向球向前滚动。

所述压重块13的作用是：通过电动机带动，沿轨道8运行，以重量压迫万向球滚动，在材料性质确定前提下，材料的体积与重量计算是：材料体积×材料比重＝重量，对压重块13的最佳要求是体积小、重量大，设计时需考虑万向球所走的路径，万向球的体积与电池能量供应情况。

所述压重车槽牙12嵌入轨道槽口11中，压重车动力齿轮14啮合轨道内齿轮9，电拖16放在轨道的集电沿10上，无论压重车爬行在轨道8任何角度，都受到齿轮与槽口11槽牙12的支撑，不会因此掉落，所以当万向球遇到任何障碍时，压重车在未接到遥控指令情况下会继续工作。

所述遥控发射电路的工作原理是：没有按按纽时三极管Q时截止，编码集成ICI处于断电状态，无线数据发射模块没有发射信号，当按纽S1至S4任何一个按下时，三极管Q1导通，编码集成ICI开始工作，编码信号根据数据输入端D0—D3进行编码，编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，经无线数据发射模块V1编制后发射到周围空间。

所述遥控接收电路PT2272的工作电压为12伏，其中A0至A11为地址管脚，用于地址编码“0”或“1”，D0至D3为数据管脚，当地址码与PT2262一致时，数据管脚输出与PT2262数据端对应的高电平，DIN为信号输入端，来自接收模块输出端，OSC1、OSC2分别为振荡电阻的输入端和输出端，VT为解码有效确认端。

所述万向球配置的动力电池为三节18650充电锂电池，为加大电流强度，也可选用六节或多节电池串并使用。

本发明产品安装时需分三个步骤完成：a.将轨道内齿轮9焊接在槽口11底部，集电沿10安装在槽口11下沿，轨道8的顶或底固定从动转轮7下部，轨道8的底或顶固定轨道控制齿轮3，轨道电动机5连接的带动齿轮4与轨道控制齿轮3啮合后，在轨道电动机5下面安装电池；b.压重块13装入压重车车架上，车架下安装压重车电动机15，压重车动力齿轮14啮合轨道内齿轮9，槽牙12嵌入槽口11，电拖16放在集电沿10上；c.固定从动转轮7和轨道电动机5，旋紧二个半球体螺纹。

Claims

1.一种自带动力的单层万向球，主要包括：球体、轨道8、压重车、轨道电动机5、压重车电动机15、遥控发射电路、遥控接收电路、电池等元件，其特征是：球体内安装轨道8，压重车安装在轨道上8，轨道电动机5固定在球体顶或底的位置，压重车电动机15固定在压重车内，遥控接收电路分别连接轨道电动机5与压重车电动机15，电池供应整个电路能源。

2.根据权利要求1所述的一种自带动力的单层万向球，其特征是：万向球球体外形为二个半球型，材质钢性金属，厚5毫米，球体四边留有导磁孔1，顶或底位置装置一个充电插头2，圆沿口有螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种自带动力的单层万向球，其特征是：

所述轨道8外形环型，轨道中间有内齿轮9，

所述轨道8二边加工槽口11，槽口11下沿有集电沿10，

所术轨道8中间顶或底部位安装电池，电池上面固定轨道电动机5，

所述轨道电动机连接带动齿轮4，带动齿轮4啮合轨道控制齿轮3，

所述轨道8中间另一端底或顶安装从动轮7，

所述带动齿轮4、轨道电动机5与从动转轮7分别与万向球球体固定。

4.根据权利要求1所述的一种自带动力的单层万向球，其特征是：压重块13外型方形，钢性金属材质，中大型压重块13重量5公斤以上。

5.根据权利要求1所述的一种自带动力的单层万向球，其特征是：

所述压重车的压重块13装置在车架上，

所述压重车电动机15装置在车架下，

所述压重车电动机15带动压重车动力齿轮14，

所述车架两边是槽牙12，槽牙12后面装置电拖16。