CN209158409U - 一种球形机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种球形机器人，包括第一球形壳体和置于所述第一球形壳体内控制器保护壳、支撑体、电磁铁、磁流体以及置于所述控制器保护壳内的控制器；所述电磁铁与所述支撑体为一一对应关系且数量均为至少6个；所述控制器保护壳和所述第一球形壳体之间设有供所述磁流体受所述电磁铁通电磁吸流动的流动空间；至少6个所述电磁铁均匀地嵌套在所述第一球形壳体内表面上，且任一所述电磁铁通过对应的支撑体支撑在所述控制器保护壳上，任一所述电磁铁与所述控制器通过导线电连接。通过控制不同电磁铁的不断通电放电磁吸引起磁流体的流动而改变球形机器人的质心，从而实现球形机器人能够在平面内任意方向运动。

Description

一种球形机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，尤其是涉及一种球形机器人。

背景技术

球形机器人是一种具有球形外壳、利用球形本体的滚动实现运动的机器人。球形机器人能够实现全方位运动，与地面是单点接触，摩擦阻力小，能量利用效率高，承载能力强，并且具有不倒翁特性，可以避免常规的机器人容易出现的倾倒失稳现象。

但是，现有的球形机器人内部结构复杂，驱动方式灵活性低，即使有的球形机器人能够利用电磁特性进行驱动，也要依靠外加磁场来控制，对环境要求较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种球形机器人，以解决现有的球形机器人内部结构复杂、驱动灵活性低的技术问题，从而有效地优化球形机器人的内部结构，并提高球形机器人的驱动灵活性。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种球形机器人，包括第一球形壳体和置于所述第一球形壳体内的电磁驱动装置和磁流体；所述电磁驱动装置包括控制器保护壳、支撑体、电磁铁以及置于所述控制器保护壳内的控制器；

所述控制器保护壳的中心与所述第一球形壳体的中心重合，且所述控制器保护壳和所述第一球形壳体之间设有供所述磁流体受所述电磁铁通电磁吸而流动的流动空间，所述磁流体受所述电磁铁通电磁吸作用在所述流动空间内流动；

所述电磁铁和所述支撑体均为至少6个，且所述电磁铁与所述支撑体为一一对应关系，至少6个所述电磁铁均匀地嵌套在所述第一球形壳体上，且任一所述电磁铁通过对应的支撑体支撑在所述控制器保护壳上，任一所述电磁铁与所述控制器通过导线连接。

作为优选方案，所述球形机器人还包括位于所述第一球形壳体和所述控制器保护壳之间的第二球形壳体，所述第二球形壳体的中心与所述第一球形壳体的中心重合，所述流动空间位于所述第二球形壳体与所述控制器保护壳之间；

所述第二球形壳体上设有贯穿其内外表面且与所述支撑体相适配的至少6个开孔，所述开孔与所述支撑体为一一对应关系，任一所述支撑体的一端连接在所述控制器保护壳上，另一端穿过对应的开孔支撑在对应的电磁铁上。

作为优选方案，所述电磁铁、所述支撑体的数量均为6个时，任意两个相邻的电磁铁与所述第一球形壳体的球心构成的圆心角为90°。

作为优选方案，任一所述支撑体呈空心圆筒状结构，任一所述支撑体内设有用于置放导线的空腔。

作为优选方案，所述控制器保护壳的结构包括但不限于正多面体结构和球形结构。

作为优选方案，所述控制器保护壳上包覆有防水层。

作为优选方案，所述防水层为凡士林涂层。

作为优选方案，所述第一球形壳体为硅胶外壳。

相比于现有技术，本实用新型实施例的有益效果在于，包括第一球形壳体和置于所述第一球形壳体内的电磁驱动装置和磁流体；所述电磁驱动装置包括控制器保护壳、支撑体、电磁铁以及置于所述控制器保护壳内的控制器；所述控制器保护壳的中心与所述第一球形壳体的中心重合，且所述控制器保护壳和所述第一球形壳体之间设有供所述磁流体受所述电磁铁通电磁吸而流动的流动空间，所述磁流体受所述电磁铁通电磁吸作用在所述流动空间内流动；所述电磁铁和所述支撑体均为至少6个，且所述电磁铁与所述支撑体为一一对应关系，至少6个所述电磁铁均匀地嵌套在所述第一球形壳体上，且任一所述电磁铁通过对应的支撑体支撑在所述控制器保护壳上，任一所述电磁铁与所述控制器通过导线连接。在机器人运行时，根据电磁铁通电产生磁吸力的特性，通过改变各个方位的电磁铁的通电/放电状态，以引起磁流体在所述流动空间内朝向通电状态的电磁铁方向流动，从而改变球形机器人的质心，进而使得球形机器人由于质心的变化而发生滚动；这样，通过控制所述电磁铁的通电/放电状态改变所述磁流体的流动方向，使得球形机器人能够在平面内的任意方向运动，有效地优化了球形机器人的内部结构，并提高了球形机器人的驱动灵活性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的球形机器人的剖面图；

图2是本实用新型实施例一提供的球形机器人的控制器保护壳与支撑体连接的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的球形机器人第二球形壳体的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的球形机器人的结构示意图；

其中，1、控制器；2、支撑体；3、电磁铁；4、流动空间；5、控制器保护壳；6、第二球形壳体；7、第一球形壳体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1至图4，本实用新型优选实施例提供了一种球形机器人，包括第一球形壳体7和置于所述第一球形壳体7内的电磁驱动装置和磁流体；所述电磁驱动装置包括控制器保护壳5、支撑体2、电磁铁3以及置于所述控制器保护壳5的控制器1；所述电磁铁3和所述支撑体2均为至少6个，且所述电磁铁3与所述支撑体2为一一对应关系；所述控制器保护壳5的中心与所述第一球形壳体7的中心重合，且所述控制器保护壳5和所述第一球形壳体7之间设有供所述磁流体受所述电磁铁3通电磁吸流动的流动空间4；至少6个所述电磁铁3均匀地嵌套在所述第一球形壳体7上，且任一所述电磁铁3通过对应的支撑体2支撑在所述控制器保护壳5上，且任一所述电磁铁3与所述控制器1通过导线连接。

在本实用新型实施例中，所述球形机器人主要由所述第一球形壳体7、所述电磁铁3、所述磁流体、所述流动空间4、所述控制器1组成。至少6个所述电磁铁3分别嵌套在所述第一球形壳体7内，可以理解的，当电磁铁3的数量为6个时，6个电磁铁3分别位于球形机器人的上、下、左、右、前、后6个方位上；

当所述控制器1控制其中一个方位的电磁铁3通电时，该电磁铁3通电产生磁吸作用，能够吸引磁流体往该通电的电磁铁3的方向流动，从而使得所述球形机器人的质心发生偏移，进而使得所述球形机器人发生滚动而在平面上移动。

当需要使得所述球形机器人往所需的方向运动时，通过控制器1控制其他电磁铁3的通电或放电，就能实现所述球形机器人在平面上的连续运动，还能上坡下坡与制动，从而具有较强的灵活性。

这样，所述球形机器人通过电磁驱动所述磁流体在所述流动空间4内流动的方式，在不需外加磁场的条件下，就能自主的在平面上运动，未来在侦查、医疗方面都有着良好的潜在价值。

请参见图1至图3，在本实用新型实施例中，优选地，所述球形机器人还包括位于所述第一球形壳体7和所述控制器保护壳5之间的第二球形壳体6，所述第二球形壳体6与所述控制器壳体5之间成型有所述流动空间4，所述第二球形壳体6的中心与所述第一球形壳体7的中心重合，所述第二球形壳体6上设有贯穿其内外表面且与所述支撑体2相适配的至少6个开孔，所述开孔与所述支撑体2为一一对应关系，任一所述支撑体2的一端连接在所述控制器1壳体上，另一端穿过对应的开孔支撑在对应的电磁铁3上。

可以理解的，在本实施例中，在所述第一球形壳体7与所述控制器保护壳5之间加入所述第二球形壳体6，并使所述第二球形壳体6与所述控制器保护壳5之间成型有供磁流体流动的流动空间4，能够使得所述流动空间4具有更好的密闭性，并能够有效地避免所述磁流体与所述电磁铁3直接接触而影响所述磁流体或所述电磁铁3的性能。

请结合图1和图2，在本实用新型实施例中，优选地，所述电磁铁3和所述支撑体2的数量均为6个，任意两个相邻的电磁铁3与所述第一球形壳体7的球心构成的圆心角均为90°。

可以理解地，当所述电磁铁3与所述支撑体2的数量为6个时，能够使球形机器人有更稳定的内部结构，且当球形机器人运动时，数量更多的电磁铁3能够提高所述磁流体流动方向的精确度，从而有效地提高球形机器人驱动的灵活性。

应当说明的是，任意两个相邻的所述电磁铁3与所述第一球形壳体7的球心构成的圆心角均为90°，即6个所述电磁铁3分别设于所述第二球形壳体6外表面的上、下、前、后、左、右6个方位，且每个所述电磁铁3与相邻的四个电磁铁3之间的距离相等并与不相邻的所述电磁铁3关于球心对称。

其中，均匀分布在所述第二球形壳体6上的所述电磁铁3能够使得所述球形机器人的驱动控制更加地精确和稳定，从而提高球形机器人的灵活性。

请继续参见图1，在本实用新型实施例中，优选地，任一所述支撑体2呈空心圆筒状结构，任一所述支撑体2内设有用于置放导线的空腔。在制作所述球形机器人时，先将所述控制器1内部元器件电路接好，再将所述导线通过所述支撑体2的空腔使所述电磁铁3与所述控制器1电连接。将电连接的走线设于所述支撑体2空腔内，避免了导线与磁流体的接触，从而提高了球形机器人内部结构的稳定性。

在本实用新型实施例中，优选地，所述控制器保护壳5上包覆有防水层。由于所述磁流体是在所述第二球形壳体6与所述控制器保护壳5之间成型的流动空间4中自由流动，而在制作球形机器人时，所述控制器保护壳5为SOLIDWORKS建模3D打印机制作，因此所述控制器保护壳5外表面需要涂上防水层，以提高所述控制器保护壳5外表面的光滑度，从而使所述磁流体在所述第二球形壳体6与所述控制器保护壳5之间成型的流动空间4中发挥更好的流动性能，进而提高球形机器人驱动的灵活性。

在本实用新型实施例中，优选地，所述防水层为凡士林涂层。凡士林不溶于水，化学稳定性和抗氧化性良好，具有良好的抗水性、机械安定性、防腐蚀性和氧化安定性。使用凡士林作为防水涂层包覆于所述控制器保护壳5外表面上，能够起到润滑、防水和抗氧化等作用，从而使球形机器人内部的部件在物理和化学方面都更加稳定，进而有效的优化球形机器人的内部结构，延长了球形机器人的使用寿命。

在本实用新型实施例中，优选地，所述第一球形壳体7为硅胶外壳。硅胶具有很好的弹性、耐磨、防滑、耐高温等特点，使得球形机器人的外表面更加坚固稳定，从而提高了球形机器人的使用寿命。此外，使用硅胶作为球形机器人的外壳，不但能够有效地提高球形机器人的避震性能，保护内部器件的稳定性从而提高球形机器人的使用寿命，而且能够提高球形机器人与地面接触的摩擦力，从而提高球形机器人的驱动稳定性和灵活性。

在本实用新型实施例中，所述第一球形壳体7为倒模制作的硅胶球形壳体，所述控制器保护壳5与所述第二球形壳体6为3D打印制作。

在本实用新型实施例中，制作所述球形机器人的过程具体如下：

首先，将所述控制器1内部元器件电路接好，再将所述导线穿过所述支撑体2的空腔，使所述电磁铁3与所述控制器1电性连接；

然后采用3D打印工艺依次制作出所述控制器保护壳5与所述第二球形壳体6，并用热熔胶密封好所述支撑体2与所述控制器保护壳5和所述第二球形壳体6之间的空隙；

接下来使用针头往所述控制器保护壳5与所述第二球形壳体6之间的流动空间4通入一定量的磁流体并密封好针孔；

最后将所述球形机器人放入一个半圆形硅胶液体倒模内，放的时候尽量放在倒模的正中间，以让机器人的一半覆盖在硅胶液体中，在常温下等待6个小时后即可做成一半的所述第一球形壳体7，用同样方法做好另一半所述第一球形壳体7后用valigoo硅胶专用粘合剂将两半壳体对齐粘好，即可把球形机器人基本做好。

综上，本实用新型实施例的有益效果在于，本实用新型实施例提供了一种球形机器人，包括第一球形壳体7和置于所述第一球形壳体7内控制器保护壳5、支撑体2、电磁铁3、磁流体以及置于所述控制器保护壳5的控制器1；所述电磁铁3与所述支撑体2为一一对应关系且数量均为至少6个；所述控制器保护壳5和所述第一球形壳体7之间设有供所述磁流体受所述电磁铁3通电磁吸流动的流动空间4；至少6个所述电磁铁3均匀地嵌套在所述第一球形壳体7上，且任一所述电磁铁3通过对应的支撑体2支撑在所述控制器保护壳5上，且任一所述电磁铁3与所述控制器1通过导线连接。

当球形机器人运行时，根据电磁铁通电即对磁流体具有磁吸力的特性，使某个电磁铁3通电，磁流体便会往通电电磁铁3的方向移动，球形机器人的质心也跟着移动；因此只要通过所述控制器1不断改变各个电磁铁3的通电放电状态便能够引起磁流体的流动而不断改变球形机器人的质心，从而实现球形机器人能够在平面内任意方向运动，进而有效地优化了球形机器人的内部结构，并提高了球形机器人的驱动灵活性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种球形机器人，其特征在于，包括第一球形壳体和置于所述第一球形壳体内的电磁驱动装置和磁流体；

所述电磁驱动装置包括控制器保护壳、支撑体、电磁铁以及置于所述控制器保护壳内的控制器；

所述控制器保护壳的中心与所述第一球形壳体的中心重合，且所述控制器保护壳和所述第一球形壳体之间设有流动空间，所述磁流体受所述电磁铁通电磁吸作用在所述流动空间内流动；

所述电磁铁和所述支撑体均为至少6个，且所述电磁铁与所述支撑体为一一对应关系，至少6个所述电磁铁均匀地嵌套在所述第一球形壳体上，且任一所述电磁铁通过对应的支撑体支撑在所述控制器保护壳上，任一所述电磁铁与所述控制器通过导线连接。

2.如权利要求1所述的球形机器人，其特征在于，所述球形机器人还包括位于所述第一球形壳体和所述控制器保护壳之间的第二球形壳体，所述第二球形壳体的中心与所述第一球形壳体的中心重合，所述流动空间位于所述第二球形壳体与所述控制器保护壳之间；

所述第二球形壳体上设有贯穿其内外表面且与所述支撑体相适配的至少6个开孔，所述开孔与所述支撑体为一一对应关系，任一所述支撑体的一端连接在所述控制器保护壳上，另一端穿过对应的开孔支撑在对应的电磁铁上。

3.如权利要求1或2所述的球形机器人，其特征在于，所述电磁铁、所述支撑体的数量均为6个时，任意两个相邻的电磁铁与所述第一球形壳体的球心构成的圆心角为90°。

4.如权利要求1或2所述的球形机器人，其特征在于，任一所述支撑体呈空心圆筒状结构，任一所述支撑体内设有用于置放导线的空腔。

5.如权利要求1所述的球形机器人，其特征在于，所述控制器保护壳的结构包括但不限于正多面体结构和球形结构。

6.如权利要求1或5所述的球形机器人，其特征在于，所述控制器保护壳上包覆有防水层。

7.如权利要求6所述的球形机器人，其特征在于，所述防水层为凡士林涂层。

8.如权利要求1所述的球形机器人，其特征在于，所述第一球形壳体为硅胶外壳。