CN206263937U - 一种双轮驱动球形机器人 - Google Patents

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张光烈
胡健明
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Abstract

本实用新型公开了一种双轮驱动球形机器人,包括球形外壳以及在球形外壳内部的驱动控制装置,驱动控制装置包括两个驱动电机、控制系统、电池组,电池组为驱动控制装置供电,每个驱动电机分别驱动一个行走轮,两个行走轮均位于球形外壳内且两行走轮转轴的轴线重合,各行走轮的底端抵接球形外壳的内壁并与球形外壳形成摩擦副,球形外壳整体由透明材质制成,球形外壳内部设置有摄像头,驱动电机和摄像头均电性连接控制系统。本实用新型采用摄像头对外部环境监测和取得数据,由于球形外壳整体由透明材质制成,因此摄像头不管在哪个位置均能够获得很大的视野范围,从而使得所获得的图像清晰,所获取的数据较为准确。本实用新型可应用于机器人领域。

Description

一种双轮驱动球形机器人
技术领域
本实用新型涉及微型机器人领域,特别是涉及一种双轮驱动球形机器人。
背景技术
球形移动机器人是指将内部驱动系统,如运动执行机构、传感器、能源装置、控制系统等安置在球形壳体内,通过内驱动并以滚动为主要行走方式的移动机器人。
目前一种球形机器人的驱动方式时采用转动轮(行走轮)驱动,即在球形机器人的外壳内部设置行走轮,利用行走轮与外壳内壁所产生的摩擦副带动外壳滚动来行走。但是,目前这种类型的机器人外壳是由不透光的材质所制成,仅会在外壳的某个地方开设透光孔并覆盖透光材质,透光孔相应的位置设置摄像头以拍摄外部的环境,这种外壳会造成摄像头的视野不佳,摄像头所采集的数据不够准确。
实用新型内容
为了解决上述问题,本实用新型的目的在于提供一种视野良好的双轮驱动球形机器人。
本实用新型所采用的技术方案是:
一种双轮驱动球形机器人,包括球形外壳以及在球形外壳内部的驱动控制装置,所述驱动控制装置包括两个驱动电机、控制系统、电池组,所述电池组为驱动控制装置供电,每个驱动电机分别驱动一个行走轮,两个行走轮均位于球形外壳内且两行走轮转轴的轴线重合,各行走轮的底端抵接球形外壳的内壁并与球形外壳形成摩擦副,所述球形外壳整体由透明材质制成,球形外壳内部设置有摄像头,所述驱动电机和摄像头均电性连接控制系统。
作为本实用新型的进一步改进,所述球形外壳内部还设有不透光的球形内壳,所述驱动控制装置固定在球形内壳内,两个行走轮的底部从球形内壳底部穿出后抵接球形外壳,所述摄像头定位在球形内壳与球形外壳之间。
作为本实用新型的进一步改进,所述驱动电机的输出端接有齿轮传动件,所述齿轮传动件的输出端连接所述的行走轮。
作为本实用新型的进一步改进,两台所述的驱动电机反向安装从而两个行走轮位于驱动电机两侧。
作为本实用新型的进一步改进,所述驱动控制装置作为球形机器人的配重。
作为本实用新型的进一步改进,所述控制系统包括控制电路板和若干个传感器,所述控制电路板固定在驱动电机上方,各所述传感器位于控制电路板上方与球形内壳顶壁所围成的空间内,控制电路板电性连接各传感器。
作为本实用新型的进一步改进,所述控制电路板上设有无线通讯模块。
作为本实用新型的进一步改进,所述电池组固定于驱动电机的下方。
作为本实用新型的进一步改进,所述电池组为锂电池组。
本实用新型的有益效果是:本实用新型采用两个行走轮的转动来驱动球形外壳的前进、后退、转向运动,驱动球形外壳的运动过程可以采用一个或者多个的摄像头对外部环境监测和取得数据,由于球形外壳整体由透明材质制成,因此摄像头不管在哪个位置均能够获得很大的视野范围,从而使得所获得的图像清晰,所获取的数据较为准确。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。
图1是双轮驱动球形机器人的结构原理图;
图2是双轮驱动球形机器人的行进示意图;
图3是双轮驱动球形机器人的转向示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示的双轮驱动球形机器人,包括球形外壳1以及在球形外壳1内部的驱动控制装置。驱动控制装置包括两个驱动电机2、控制系统和电池组3。球形外壳1内部还设置有两个行走轮4,每个驱动电机2分别驱动一个行走轮4,两个行走轮4转轴的轴线重合,各行走轮4的底端抵接球形外壳1的内壁并与球形外壳1形成摩擦副,行走轮4的绕轴旋转可以与球形外壳1产生摩擦力,这种摩擦力即带动球形外壳1以及球形机器人的各种运动,这些将在以后描述。
上述的电池组3用于对驱动控制装置供电,同时也为后面所述的摄像头、传感器等位于球形外壳1内部的电子元器件、设备供电。
实施例中的球形外壳1整体由透明材质制成,球形外壳1内部还固定设置有摄像头5。由于球形外壳1整体由透明材质制成,因此摄像头5不管在哪个位置均能够获得很大的视野范围,从而使得所获得的图像清晰,所获取的数据较为准确。当球形机器人具有多个摄像头的时候上述的这种效果即更加明显。
上述的驱动电机2电性连接控制系统,由控制系统控制转速、转向等参数。上述的摄像头5也电性连接控制系统,可以将拍摄的图像上传至控制系统,以作为控制的参考。
优选的,球形外壳1内部还设有不透光的球形内壳6,驱动控制装置固定在球形内壳6内,球形内壳6能够对驱动控制装置起到支撑和保护的作用。两个行走轮4的底部从球形内壳6底部穿出后抵接球形外壳1,以驱动球形外壳1。所述的摄像头5定位在球形内壳6与球形外壳1之间,比如说可以固定在球形内壳6的外壁或者是球形外壳1的内壁,也可以是在球形内壳6与球形外壳1之间的空间中设置有一些支撑部件,而摄像头5定位在这些支撑部件上。不透光的球形内壳6与透明的球形外壳1的组合后,一方面摄像头5有更好的视野,另一方面也不会看到球形机器人的具体构造,使其更美观。
优选的,参考图1,驱动电机2的输出端接有齿轮传动件7,齿轮传动件7的输出端连接行走轮4。图2和图3中虽然并未示意齿轮传动件,但是本领域技术人员可以想象该齿轮传动件是连接在驱动电机2与行走轮4之间。普通的电机一般来说转速较高,无法直接驱动行走轮4,而低速转动的电机往往伴随着发热量大,不适合在狭小的密闭空间内使用,因此球形机器人采用了齿轮传动件7,能够达到减速的目的。与此同时,采用齿轮传动件7可以在不牺牲动力性能的前提下,尽可能利用球形内壳6的内部空间,从而使整体尺寸变小整体结构紧凑。
优选的,两台驱动电机2反向安装从而两个行走轮4位于驱动电机2两侧。
参考图1至图3,上述实施例中,驱动控制装置作为球形机器人的配重。驱动控制装置以及行走轮4位于球形外壳1内的中部以及中部以下的位置,无论机器人处于何种位置,在进行何种运动,可以始终保持行走轮4与球形外壳1的底壁紧密接触,不会因运动时产生缝隙而打滑,致使机器人运动轨迹失控,保证机器人有良好的运动性,从而达到对机器人精准的控制。
参考图1,进一步优选的,控制系统包括控制电路板8和若干个传感器9。所述的控制电路板8固定在驱动电机2上方,各传感器9位于控制电路板8上方与球形内壳6顶壁所围成的空间内,比如是可以直接安装在控制电路板8上表面并电性连接控制电路板8,也可以是安装在球形内壳6内壁并通过导线连接控制电路板8。这些传感器9可以是不同性能、不同作用的传感器,以满足不同数据采集的需要。
另外,控制电路板8上还设有无线通讯模块,以接收外部的控制信号以此对球形机器人的运动、信号采集进行控制。
进一步优选的,参考图1和图2,电池组3固定于驱动电机2的下方。一般来说,为了保证有足够的电量,电池组3都比较重,其位于驱动电机2下方能够将球形机器人的重心降低,使得行走轮4能够将球形外壳1压得更紧密,两者产生的摩擦力也更充分。
上述实施例的电池组3为锂电池组,可以保证良好的动力性与续航性。
参考图2,球形机器人的向前(后)平移通过如下方式实现:如箭头所示,控制两个行走轮4同向同转速转动。
球形机器人行走间的转动可以通过控制两个行走轮4同向差速转动实现。
参考图3,球形机器人的原地转动可以通过控制两个行走轮4反向同转速转动实现,如;两个行走轮的箭头转动方向所示。
以上所述只是本实用新型优选的实施方式,其并不构成对本实用新型保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种双轮驱动球形机器人,包括球形外壳(1)以及在球形外壳(1)内部的驱动控制装置,其特征在于:所述驱动控制装置包括两个驱动电机(2)、控制系统、电池组(3),所述电池组(3)为驱动控制装置供电,每个驱动电机(2)分别驱动一个行走轮(4),两个行走轮(4)均位于球形外壳(1)内且两行走轮(4)转轴的轴线重合,各行走轮(4)的底端抵接球形外壳(1)的内壁并与球形外壳(1)形成摩擦副,所述球形外壳(1)整体由透明材质制成,球形外壳(1)内部设置有摄像头(5),所述驱动电机(2)和摄像头(5)均电性连接控制系统。
2.根据权利要求1所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:所述球形外壳(1)内部还设有不透光的球形内壳(6),所述驱动控制装置固定在球形内壳(6)内,两个行走轮(4)的底部从球形内壳(6)底部穿出后抵接球形外壳(1),所述摄像头(5)定位在球形内壳(6)与球形外壳(1)之间。
3.根据权利要求1所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:所述驱动电机(2)的输出端接有齿轮传动件(7),所述齿轮传动件(7)的输出端连接所述的行走轮(4)。
4.根据权利要求3所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:两台所述的驱动电机(2)反向安装从而两个行走轮(4)位于驱动电机(2)两侧。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:所述驱动控制装置作为球形机器人的配重。
6.根据权利要求5所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:所述控制系统包括控制电路板(8)和若干个传感器(9),所述控制电路板(8)固定在驱动电机(2)上方,各所述传感器(9)位于控制电路板(8)上方与球形内壳(6)顶壁所围成的空间内,控制电路板(8)电性连接各传感器(9)。
7.根据权利要求5所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:所述控制电路板(8)上设有无线通讯模块。
8.根据权利要求5所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:所述电池组(3)固定于驱动电机(2)的下方。
9.根据权利要求8所述的双轮驱动球形机器人,其特征在于:所述电池组(3)为锂电池组。
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