RU167129U1 - Комбинированный сфероробот - Google Patents
Комбинированный сфероробот Download PDFInfo
- Publication number
- RU167129U1 RU167129U1 RU2016115834/28U RU2016115834U RU167129U1 RU 167129 U1 RU167129 U1 RU 167129U1 RU 2016115834/28 U RU2016115834/28 U RU 2016115834/28U RU 2016115834 U RU2016115834 U RU 2016115834U RU 167129 U1 RU167129 U1 RU 167129U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spherical robot
- shaft
- rotor
- propulsors
- auxiliary
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/04—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track having other than ground-engaging propulsion means, e.g. having propellers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
1. Комбинированный сфероробот, содержащий корпус, выполненный в виде двух соединенных полусфер, при этом на внутренней поверхности одной из полусфер жестко закреплен маневровый двигатель с установленным на его роторе валом, на торце которого, перпендикулярно его продольной оси, в геометрическом центре корпуса сфероробота, закреплен стержень, отличающийся тем, что на стержне равноудаленно от центра вала и диаметрально противоположно друг другу, установлены два главных движителя, выполненных в виде дебалансов, а на торцах стержня установлены первый и второй вспомогательные движители, выполненные в виде гироскопов.2. Комбинированный сфероробот по п. 1, отличающийся тем, что каждый из главных движителей, выполненных в виде дебалансов, включает в себя двигатель с внешним ротором, на котором закреплено кольцо, поперечная ось которого совпадает с осью стержня, а в нижней части кольца размещен груз.3. Комбинированный сфероробот по п. 1, отличающийся тем, что каждый из вспомогательных движителей, выполненных в виде гироскопов, содержит двигатель коррекции с закрепленной на его роторе рамкой, внутри которой на роторе двигателя основного вращения установлен маховик, при этом ось вращения маховика перпендикулярна оси ротора двигателя коррекции.4. Комбинированный сфероробот по п. 3, отличающийся тем, что вспомогательные движители дополнительно оснащены рамами жесткости.5. Комбинированный сфероробот по любому из пп. 1, 2, 4, отличающийся тем, что вал выполнен комбинированным, состоящим из двух секций, первая из которых представляет собой третий вспомогательный движитель, а вторая - цилиндр.6. Комбинированный сфероробот по п. 5, отличающийся тем, что на
Description
Полезная модель относится к устройствам, устанавливаемым на наземных транспортных средствах и обеспечивающим изменение положение объекта в пространстве, а именно к системам управления движением мобильных роботов шарового типа. В конструкции роботов такого типа используют различные системы приводов, при этом наиболее часто используются специальные внутренние механизмы различных типов.
Из уровня техники известен робот-шар (RU 2315686 C1, МПК B25J 9/00, B25J 11/00, опубл. 27.01.2008), содержащий полую сферу, установленные внутри сферы двигатели, зафиксированные таким образом, что их геометрические оси перпендикулярны друг другу и пересекаются в геометрическом центре сферы, один из двигателей установлен на внутренней поверхности сферы и соединен посредством каркаса, выполненного в форме четверти окружности, со вторым двигателем, установленным на свободном конце упомянутого каркаса и снабженным аналогичным каркасом, связанным с его валом.
Также известен робот-шар (RU 106215 U1, МПК B62D 57/00, опубл. 10.07.2011), состоящий из корпуса, выполненного в виде полого шара, содержащего внутренний каркас, соединенный с корпусом шарниром, закрепленный на внутреннем каркасе первый и второй электроприводы, при этом вал первого двигателя соединен с корпусом, а на концах вала второго электродвигателя закреплены дебалансы.
Рассмотренные выше технические решения принято относить к механизмам, обеспечивающим движение, посредством смещения центра масс внутри робота или к системам маятникового типа.
Общим недостатком устройств, реализующих такой способ перемещения, является то, что применяемые кинематические схемы снижают маневренность роботов, не позволяя им осуществлять движение по всем возможным траекториям без предварительного перемещения подвижных масс внутри сферической оболочки.
Из уровня техники известен автономный катящийся робот (US 6414457 B1, МПК B25J 5/00, опубл. 2.07.2002), содержащий полую сферу, имеющую гладкую наружную и внутреннюю поверхности, не менее двух роторов, установленных внутри сферы в диаметральном направлении так, что геометрические оси роторов пересекаются в геометрическом центре сферы; передаточные механизмы, соединяющие диаметрально противоположные роторы, выполняющие также роль элементов каркаса.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели признана конструкция сфероробота (RU 149882 U1, МПК B25J 5/00, опубл. 20.01.2015), содержащего полый корпус, состоящий из полусфер, каркас в виде экваториального диска, установленный в разъеме полусфер, роторные движители, установленные в окнах экваториального диска с осями вращения роторов, расположенных под углом 90° по отношению друг к другу и точкой пересечения осей движителей, находящимися на линии диаметра корпуса, расположенной перпендикулярно оси экваториального диска.
Рассмотренные технические решения относятся к инерционным типам сферических роботов. К недостатку конструкции первого из них следует отнести удаленное расположение роторов от центра масс, что увеличивает момент инерции катящегося робота. Общим недостатком роботов является их ограниченные возможности при продолжительном передвижении вверх по наклонной плоскости и преодолении глубоких впадин, вследствие малого момента импульса роторов, ограниченного мощностью применяемых двигателей.
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение проходимости сфероробота и обеспечение возможности его длительного непрерывного движения вверх по наклонным поверхностям при одновременном сохранении быстродействия и точности маневрирования.
Указанная задача решена за счет того, что комбинированный сфероробот содержит корпус, выполненный в виде двух соединенных полусфер, при этом на внутренней поверхности одной из полусфер жестко закреплен маневровый двигатель с установленным на его роторе валом, на торце которого, перпендикулярно его продольной оси, в геометрическом центре корпуса сфероробота, закреплен стержень. При этом на стержне равноудаленно от центра вала и диаметрально противоположно друг другу установлены два главных движителя, выполненных в виде дебалансов, а на торцах стержня установлены первый и второй вспомогательные движители, выполненные в виде гироскопов.
Положительным техническим результатом, который обеспечивается раскрытыми выше конструктивными признаками сфероробота, является повышение мощности и маневренности устройства, за счет совмещения в его конструкции маятников, выполненных в виде дебалансов и вспомогательных двигателей, выполненных в виде гироскопов.
Конструкция сфероробота поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан сфероробот в разрезе; на фиг. 2 - внешний вид движителей сфероробота базовой конфигурации в изометрии; на фиг. 3 - устройство главного движителя; на фиг. 4 - устройство вспомогательного движителя; на фиг. 5 - внешний вид движителей сфероробота максимально возможной мощности в изометрии.
Сфероробот устроен следующим образом.
Корпус 1 выполнен в виде двух соединенных полусфер 2, на внутренней поверхности одной из них жестко закреплен маневровый двигатель 3 с установленным на его роторе валом 4, на торце которого, перпендикулярно его продольной оси, в геометрическом центре корпуса сфероробота, закреплен стержень 5.
На стержне 5 равноудаленно от центра вала 4 и диаметрально противоположно друг другу, установлены два главных движителя 6 и 7, выполненных в виде дебалансов, а на торцах стержня установлены первый и второй вспомогательные движители 8 и 9, выполненные в виде гироскопов.
Каждый из главных движителей робота 6 и 7, выполненных в виде дебалансов, включает в себя двигатель с внешним ротором 10, на котором закреплено кольцо 11, поперечная ось которого совпадает с осью стержня, а в нижней части кольца размещен груз 12.
Каждый из вспомогательных движителей 8 и 9, выполненных в виде гироскопов, содержит двигатель коррекции 13 с закрепленной на его роторе рамкой 14, внутри которой на роторе двигателя основного вращения 15 установлен маховик 16, при этом ось вращения маховика перпендикулярна оси ротора двигателя коррекции. Вспомогательные движители могут также дополнительно оснащаться рамами жесткости 17.
Для дополнительного увеличения мощности сфероробота вал 4 может быть выполнен комбинированным, состоящим из двух секций. При этом первая из секций представляет собой третий вспомогательный движитель 18, а вторая - цилиндр; ротор двигателя коррекции вспомогательного движителя 18, предпочтительно, соосен ротору маневрового двигателя 3; на верхнем торце вала 4 в этом случае, вдоль его продольной оси, установлен четвертый вспомогательный движитель 19, ротор двигателя коррекции которого, предпочтительно, соосен валу 4.
Для достижения максимальной мощности в конструкции сфероробота предусмотрена возможность установки на верхнем торце вала 4, перпендикулярно стержню 5, дополнительного стержня 20, на торцах которого установлены пятый и шестой вспомогательные движители 21 и 22, оси роторов двигателей коррекции которых, предпочтительно, соосны дополнительному стержню 20.
В качестве двигателей, установленных на основных движителях робота, а также двигателей коррекции на вспомогательных, в конструкции устройства целесообразно использовать шаговые двигатели, так как они имеют известные преимущества, важные для реализации указанных узлов: фиксированный угол поворота и возможность организации системы контролируемых перемещений, высокий крутящий момент на низких оборотах, а также полная повторяемость при позиционировании и наличие момента удержания.
Двигатели же основного движения, на роторе которых установлены маховики, целесообразно выполнить асинхронными, так как для эффективности их работы важен высокий крутящий момент.
В качестве системы управления сферороботом целесообразно использовать любой известный из уровня техники микроконтроллер, имеющий в своем составе достаточное количество программируемых линий ввода-вывода, а также универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик для приема команд оператора.
Сфероробот работает следующим образом.
В режиме маятникового движения главные движители 6 и 7 приводят в движение совместно, с вращением их двигателей по часовой или против часовой стрелки, смещая массу грузов 12, относительно горизонтальной оси сфероробота, что обеспечивает его передвижение в прямом и обратном направлении, соответственно. Для обеспечения возможности выполнения поворотов робота вокруг своей оси при этом используют маневровый двигатель.
В режиме роторного движения грузы движителей 6 и 7, с помощью двигателей 10, приводят в диаметрально противоположное положение и удерживают их в нем. Далее с помощью двигателей коррекции 13, вращая рамки 14, устанавливают оси вращения маховиков 16 в нужное положение и включают двигатели основного движения 15.
В режиме прецессионного движения необходимо, предварительно раскрутив с помощью двигателей основного движения 15 маховики 16, начать отклонять оси их вращения с помощью рамок 14, управляя при этом двигателями коррекции 13. Во время поворота рамок 14 возникнет прецессия гироскопа, при этом создаваемый им момент сил за счет реакции опор передает движение сферороботу, в момент остановки вращения рамок прецессия прекратится. Благодаря безынерционности прецессии, последний из описанных режимов работы сфероробота применим для реализации его прецизионного маневрирования.
Claims (7)
1. Комбинированный сфероробот, содержащий корпус, выполненный в виде двух соединенных полусфер, при этом на внутренней поверхности одной из полусфер жестко закреплен маневровый двигатель с установленным на его роторе валом, на торце которого, перпендикулярно его продольной оси, в геометрическом центре корпуса сфероробота, закреплен стержень, отличающийся тем, что на стержне равноудаленно от центра вала и диаметрально противоположно друг другу, установлены два главных движителя, выполненных в виде дебалансов, а на торцах стержня установлены первый и второй вспомогательные движители, выполненные в виде гироскопов.
2. Комбинированный сфероробот по п. 1, отличающийся тем, что каждый из главных движителей, выполненных в виде дебалансов, включает в себя двигатель с внешним ротором, на котором закреплено кольцо, поперечная ось которого совпадает с осью стержня, а в нижней части кольца размещен груз.
3. Комбинированный сфероробот по п. 1, отличающийся тем, что каждый из вспомогательных движителей, выполненных в виде гироскопов, содержит двигатель коррекции с закрепленной на его роторе рамкой, внутри которой на роторе двигателя основного вращения установлен маховик, при этом ось вращения маховика перпендикулярна оси ротора двигателя коррекции.
4. Комбинированный сфероробот по п. 3, отличающийся тем, что вспомогательные движители дополнительно оснащены рамами жесткости.
5. Комбинированный сфероробот по любому из пп. 1, 2, 4, отличающийся тем, что вал выполнен комбинированным, состоящим из двух секций, первая из которых представляет собой третий вспомогательный движитель, а вторая - цилиндр.
6. Комбинированный сфероробот по п. 5, отличающийся тем, что на верхнем торце вала, вдоль его продольной оси, установлен четвертый вспомогательный движитель.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115834/28U RU167129U1 (ru) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | Комбинированный сфероробот |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115834/28U RU167129U1 (ru) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | Комбинированный сфероробот |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167129U1 true RU167129U1 (ru) | 2016-12-20 |
Family
ID=57793440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016115834/28U RU167129U1 (ru) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | Комбинированный сфероробот |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167129U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658683C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Шарообразный робот (варианты) |
RU2664853C1 (ru) * | 2017-03-01 | 2018-08-23 | Андрей Викторович Дорофеев | Инерционный движитель |
RU222144U1 (ru) * | 2023-07-03 | 2023-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) | Виброробот с двумя маховиками и дебалансным движителем в рамке |
-
2016
- 2016-04-22 RU RU2016115834/28U patent/RU167129U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658683C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Шарообразный робот (варианты) |
RU2664853C1 (ru) * | 2017-03-01 | 2018-08-23 | Андрей Викторович Дорофеев | Инерционный движитель |
RU222144U1 (ru) * | 2023-07-03 | 2023-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) | Виброробот с двумя маховиками и дебалансным движителем в рамке |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105416428A (zh) | 一种搭载有控制力矩陀螺,并且具有原地自转能力的球形机器人 | |
CN102029614B (zh) | 三自由度球型空间机器人手腕 | |
CN103737207A (zh) | 一种六自由度混联焊接机器人机构 | |
RU149882U1 (ru) | Сфероробот | |
CN103358839A (zh) | 一种水陆两栖球形探察机器人 | |
WO2012026112A1 (ja) | 固定ピッチ式の同軸2重反転型ヘリコプタ | |
RU167129U1 (ru) | Комбинированный сфероробот | |
JP6536043B2 (ja) | 飛行体 | |
CN106873645B (zh) | 可全向进动的球形陀螺机构及控制方法 | |
CN205327406U (zh) | 一种适用于海空两栖的动力推进装置及多轴飞行器 | |
CN107131874B (zh) | 全封闭式球形全向陀螺机构及其运行方法 | |
CN203652105U (zh) | 一种四轴飞行器 | |
CN100343027C (zh) | 球形探测机器人 | |
CN204021043U (zh) | 交叉空翻式三足机器人 | |
CN110539293B (zh) | 一种四自由度并联机构 | |
CN108356802A (zh) | 一种部分解耦的二自由度并联机构 | |
CN106625591B (zh) | 一种三平两转五自由度并联机构 | |
CN206140508U (zh) | 一种机器人舵机组件及机器人 | |
CN205950740U (zh) | 一种用于实现机器人摇头点头的双驱动机构 | |
CN209425435U (zh) | 一种二自由度纯转动并联机构 | |
CN208409864U (zh) | 一种部分解耦的二自由度并联机构 | |
CN113306713A (zh) | 基于平行四边形控制旋翼轴的共轴双旋翼无人机 | |
Xie et al. | Dynamic analysis and control system of spherical robot for polar region scientific research | |
CN106335055A (zh) | 一种机器人舵机组件及机器人 | |
CN209719897U (zh) | 一种无人机飞行调整机构及其无人机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170423 |