CN115723871A - 球形机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了球形机器人，包括球体(30)，球体(30)内部设有驱动机构(31)，所述的球体(30)包括行走环(7)和球面(11)；所述的驱动机构(31)包括设置在球体(30)内部的支撑环(1)，所述的支撑环(1)内设有基座(32)，基座(32)上设有视觉模块(2)和主控板(3)。本发明具有较好的结构稳定性和动态平衡性，能够适用于多种复杂场景。

Description

球形机器人
技术领域
本发明涉及移动机器人领域，特别是球形机器人。
背景技术
球形移动机器人结构简单，不需要复杂的运动副或运动关节就可进行移动。在运动方式上，以滚动运动为主，相比于其他运动方式能更灵活的转向。由于探测环境不可控因素过多由于自然环境的复杂性以及人为因素导致的环境复杂性和不稳定性，大量不确定因素的存在和影响，常常会使用球形机器人来进行探测，因此，设计人员研发了球形机器人，例如公告号为CN208576617U的中国实用新型专利，公开了了一种球形移动机器人，包括球形外壳，球形外壳中布置有安装架，球形外壳包括两个滚动圆壳，安装架的两侧均布置有若干个滚动轮，各滚动圆壳内壁均布置有环形轨道，安装架中布置有控制装置和两个驱动电机，两个驱动电机位于安装架的下部，驱动电机的输出端布置有驱动轮。该球形机器人主要通过控制两个驱动装置输出的转速和转向，调整两个滚动圆壳的相对转动，从而控制机器人的运动，但是其在结构的稳定性和动态平衡性较为不理想，且在不同复杂场景的适应性也较为不理想。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种球形机器人。本发明具有较好的结构稳定性和动态平衡性，能够适用于多种复杂场景。
本发明的技术方案：球形机器人，包括球体，球体内部设有驱动机构，所述的球体包括行走环和球面；所述的驱动机构包括设置在球体内部的支撑环，所述的支撑环内设有基座，基座上设有视觉模块和主控板，主控板的下部设有电源；所述的基座的两侧设有行走电机，行走电机的伸出端连接有推力杆，推力杆贯穿过支撑环，推力杆的端部与行走环的内壁相固定；所述的行走电机的下部设有飞轮，支撑环上均匀设有多个减震器，减震器的端部设有弧形片，弧形片组合形成整个球面；所述的球面上设有透明亚克力环，所述的视觉模块的视觉感应器与透明亚克力环相对应。
上述的球形机器人中，所述的行走环与外部对应部分的弧形片相固定。
前述的球形机器人中，所述的支撑环由多个弧形侧支组成，所述的减震器经螺栓均匀布置在弧形侧支上。
前述的球形机器人中，所述的减震器包括设置在弧形侧支上的固定筒，固定筒内设有活塞杆，活塞杆的一端经螺栓与弧形侧支相连接，固定筒内设有位移筒，位移筒内设有活塞筒，活塞杆的另一端设置在活塞筒内，且活塞杆的端部设有活塞块，位移筒的端部设有连接轴，连接轴经螺栓与弧形片相连接。
前述的球形机器人中，所述的活塞杆和连接轴上且位于螺栓一侧均设有垫片和橡胶垫。
前述的球形机器人中，所述的位移筒一端且位于活塞杆上设有密封圈和弹簧，弹簧一端与密封圈相抵触，弹簧的另一端与活塞筒的端部相抵触。
前述的球形机器人中，所述基座为双层结构，所述的视觉模块设置在基座的上部，主控板设置在基座的下部。
前述的球形机器人中，所述的基座上下层经连接柱相连接。
与现有技术相比，本发明具有以下的优点：
1、在需要对复杂环境进行探测时，基座两侧的行走电机启动，带动推力杆转动，经过行走环带动整个球面滚动，同时带动支撑环转动，基座上设有电源、电机以及视觉模块和主控板，这些部件堆积在一起具有一定的重量，在球面滚动时，基座的重心保持不变，基座上的部件保持稳定不动，视觉模块的探测感应器透过透明亚克力对周围环境进行探测，探测获得的数据信息存储在主控板内，两侧的飞轮用于控制本发明装置的方向，通过其内部为支撑环的结构保证了结构的稳定性，两侧飞轮在保证转向的同时保证本发明装置的动态平衡，在支撑环上的多个减震器能够起到良好的减震作用，并且在复杂环境下能够具有较强的适应性。
2、在减震器中，当连接杆端部的弧形片受到压力时，位移筒会在固定筒内移动，同时活塞筒相对于活塞杆也发生移动，从而抵消压力，起到减震的效果。
3、所述的活塞杆和连接轴上且位于螺栓一侧均设有垫片和橡胶垫，设置这两个部件主要是为了让杆件端部的螺栓与相对应的部件能够稳定连接，起到良好的轴向固定作用。
4、所述的位移筒一端且位于活塞杆上设有密封圈和弹簧，弹簧一端与密封圈相抵触，弹簧的另一端与活塞筒的端部相抵触，使得位移筒内保证良好的密封性，使得活塞杆在活塞筒内能够稳定运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为行走环的示意图；
图3为支撑环的示意图；
图4为减震器的示意图；
图5为推力杆的示意图。
附图中的标记说明：1-支撑环，2-视觉模块，3-主控板，4-电源，5-行走电机，6-推力杆，7-行走环，8-飞轮，9-减震器，10-弧形片，11-球面，12-透明亚克力环，13-弧形侧支，14-固定筒，15-活塞杆，16-位移筒，17-活塞筒，18-活塞块，19-连接轴，20-垫片，21-橡胶垫，22-密封圈，23-弹簧，30-球体，31-驱动机构，32-基座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明限制的依据。
实施例：球形机器人，如附图1至附图5所示，包括球体30，球体30内部设有驱动机构31，所述的球体30包括行走环7和球面11；所述的驱动机构31包括设置在球体30内部的支撑环1，所述的支撑环1内设有基座32，基座32上设有视觉模块2和主控板3，视觉模块主要采集复杂环境的图像信息，采集到的图像信息经过主控板传递给使用者的屏幕上，主控板内具有信息的处理以及传输组件；所述基座32为双层结构，所述的视觉模块2设置在基座32的上部，主控板3设置在基座32的下部，所述的基座32上下层经连接柱相连接。主控板3的下部设有电源4；所述的基座32的两侧设有行走电机5，行走电机5的伸出端连接有推力杆6，推力杆6贯穿过支撑环1，推力杆6的端部与行走环7的内壁相固定；所述的行走电机5的下部设有飞轮8，两侧的行走电机下面均设有飞轮，飞轮对应一个电机，转向时，一侧的飞轮转动，另一侧的飞轮不转动，整个装置会转向飞轮不动的一侧，支撑环1上均匀设有多个减震器9，减震器9的端部设有弧形片10，弧形片10组合形成整个球面11；所述的球面11上设有透明亚克力环12，所述的视觉模块2的视觉感应器与透明亚克力环12相对应，视觉模块内的探测感应头会通过透明亚克力环进行探测，收集环境图像，所述的行走环7与外部对应部分的弧形片10相固定。所述的支撑环1由多个弧形侧支13组成，所述的减震器9经螺栓均匀布置在弧形侧支13上。
所述的减震器9包括设置在弧形侧支13上的固定筒14，固定筒14内设有活塞杆15，活塞杆15的一端经螺栓与弧形侧支13相连接，固定筒14内设有位移筒16，位移筒16内设有活塞筒17，活塞杆15的另一端设置在活塞筒17内，且活塞杆15的端部设有活塞块18，位移筒16的端部设有连接轴19，所述的活塞杆15和连接轴19上且位于螺栓一侧均设有垫片20和橡胶垫21，设置这两个部件主要是为了让杆件端部的螺栓与相对应的部件能够稳定连接，起到良好的轴向固定作用；连接轴19经螺栓与弧形片10相连接，当连接杆端部的弧形片受到压力时，位移筒会在固定筒内移动，同时活塞筒相对于活塞杆也发生移动，从而抵消压力，起到减震的效果，由于是支撑环上设置了多个减震器，且减震器上对应一片弧形片，使得在面对地形复杂的环境时，遇到凸起地面，相应的减震器会回缩减震，因此本发明装置具有良好的环境适应性。
所述的位移筒16一端且位于活塞杆15上设有密封圈22和弹簧23，弹簧23一端与密封圈22相抵触，弹簧23的另一端与活塞筒17的端部相抵触。使得位移筒内保证良好的密封性，使得活塞杆在活塞筒内能够稳定运行。
本发明的工作原理：在需要对复杂环境进行探测时，基座上设有电源、电机以及视觉模块和主控板，这些部件堆积在一起具有一定的重量，在球面滚动时，基座的重心保持不变，基座上的部件保持稳定不动，紧接着基座两侧的行走电机启动，带动推力杆转动，经过行走环带动整个球面滚动，同时带动支撑环转动，视觉模块的探测感应器透过透明亚克力对周围环境进行探测，探测获得的数据信息存储在主控板内，两侧的飞轮用于控制本发明装置的方向，通过其内部为支撑环的结构保证了结构的稳定性，两侧飞轮在保证转向的同时保证本发明装置的动态平衡，在支撑环上的多个减震器能够起到良好的减震作用，并且在复杂环境下能够具有较强的适应性。

Claims (8)

1.球形机器人，包括球体(30)，球体(30)内部设有驱动机构(31)，其特征在于：所述的球体(30)包括行走环(7)和球面(11)；所述的驱动机构(31)包括设置在球体(30)内部的支撑环(1)，所述的支撑环(1)内设有基座(32)，基座(32)上设有视觉模块(2)和主控板(3)，主控板(3)的下部设有电源(4)；所述的基座(32)的两侧设有行走电机(5)，行走电机(5)的伸出端连接有推力杆(6)，推力杆(6)贯穿过支撑环(1)，推力杆(6)的端部与行走环(7)的内壁相固定；所述的行走电机(5)的下部设有飞轮(8)，支撑环(1)上均匀设有多个减震器(9)，减震器(9)的端部设有弧形片(10)，弧形片(10)组合形成整个球面(11)；所述的球面(11)上设有透明亚克力环(12)，所述的视觉模块(2)的视觉感应器与透明亚克力环(12)相对应。
2.根据权利要求1所述的球形机器人，其特征在于：所述的行走环(7)与外部对应部分的弧形片(10)相固定。
3.根据权利要求1所述的球形机器人，其特征在于：所述的支撑环(1)由多个弧形侧支(13)组成，所述的减震器(9)经螺栓均匀布置在弧形侧支(13)上。
4.根据权利要求3所述的球形机器人，其特征在于：所述的减震器(9)包括设置在弧形侧支(13)上的固定筒(14)，固定筒(14)内设有活塞杆(15)，活塞杆(15)的一端经螺栓与弧形侧支(13)相连接，固定筒(14)内设有位移筒(16)，位移筒(16)内设有活塞筒(17)，活塞杆(15)的另一端设置在活塞筒(17)内，且活塞杆(15)的端部设有活塞块(18)，位移筒(16)的端部设有连接轴(19)，连接轴(19)经螺栓与弧形片(10)相连接。
5.根据权利要求4所述的球形机器人，其特征在于：所述的活塞杆(15)和连接轴(19)上且位于螺栓一侧均设有垫片(20)和橡胶垫(21)。
6.根据权利要求4所述的球形机器人，其特征在于：所述的位移筒(16)一端且位于活塞杆(15)上设有密封圈(22)和弹簧(23)，弹簧(23)一端与密封圈(22)相抵触，弹簧(23)的另一端与活塞筒(17)的端部相抵触。
7.根据权利要求1所述的球形机器人，其特征在于：所述基座(32)为双层结构，所述的视觉模块(2)设置在基座(32)的上部，主控板(3)设置在基座(32)的下部。
8.根据权利要求7所述的球形机器人，其特征在于：所述的基座(32)上下层经连接柱相连接。
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