一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人的製作方法

2023-06-01 16:54:46 1

一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人，具體包括右半球殼1、左半球殼2、連接件3和軸承4，軸承4的外圈與右半球殼1固定連接，軸承4的內圈通過連接件3與左半球殼2固定連接。右半球殼1和左半球殼2通過連接件3和軸承4合攏成球形機器人，通過軸承4，右半球殼1和左半球殼2可配合實現快慢組合運動以使球形機器人前進、後退、轉彎和制動等。本發明的有益效果：本發明的球形機器人結構簡單，易於攜帶，製作成本較低，其驅動方式簡單可行，可實現球形機器人的工業化生產，為球形機器人的探索和普及應用具有積極意義。
【專利說明】一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種球形機器人，是以仿小鼠驅動轉籠的原理設計的一種新型球形機器人。

【背景技術】
[0002]球形機器人或球形結構是指一類將運動執行機構、傳感器、控制器安裝在一球形殼體內的系統的總稱。這類機器人具有良好的動態和靜態平衡性，可應用在現代娛樂、家庭服務、機械創新比賽、科學探索和軍用等領域。
[0003]中國發明專利申請號200910108660.0，一種球形跳躍機器人公開了李兵申請的球形機器人專利，它除了使機器人能夠在地面上自由滾動的電機和偏心塊之外，還有一套在遇到障礙物時能夠跳躍的驅動裝置。
[0004]中國發明專利申請號201110060529.9，一種雙偏心質量塊驅動的球型機器人公開了哈爾濱工業大學李滿天副教授申請的球形機器人專利，它採用兩個電機來驅動兩個偏心質量塊，充分利用電機的驅動能力提供足夠的偏心力和慣性力，進而提高機器人的行進速度和轉彎靈活性。
[0005]中國發明專利申請號201010285063.8，一種萬向滾動球形機器人公開了俞建峰申請的球形機器人專利。它的內框固定在長軸上，方位電機固定在短軸上。短軸軸線、長軸軸線、方位電機軸線互相垂直並且相交於球心，實現三個互相獨立的自由度，實現球形機器人的全方位移動。
[0006]南京航空航天大學楊忠等人發明專利「結構化的全方位運動球形機器人」專利號ZL200810020280.7的主輪在行走電機的驅動下，沿球殼內側運動，實現球體的直線運動，質量小車在其內部電機驅動下沿圓弧架運動，使球體重心左右偏移，從而實現球形機器人的轉向運動控制。
[0007]西安電子科技大學研製的基於直線電機的球形機器人的裝置，申請號為200520078756.4，由內外球殼、穩定平臺、滾珠、輪輻組成，輪輻由直線步進電機、連接盤、絲槓、導杆和緊固螺釘組成。四根輪輻在三維空間對稱布置，其一端與內球殼的外表面連接，延長線與球心共點，另一端連接到外球殼的內表面。通過配合四個步進電機的運動控制球形機器人的運動。
[0008]北京航空航天大學研製的全方位運動球形機器人，申請號為200520023033.4，其特點是在球殼內底部安裝一獨輪，獨輪裝置與其中一個電機連接，在該電機的驅動下在球內滾動，從而推動整個球殼的直線運動；該獨輪滾動裝置還與另一個電機相連，在該另一個電機驅動下，相對於支撐機構轉動，由此改變該另一獨輪滾動裝置轉動的朝向，從而實現球體的全方位運動。
[0009]但現有球形機器人結構複雜，驅動控制複雜，成本較高，不利於球形機器人的工業化生產，難以實現球形機器人的普及應用。


【發明內容】

[0010]為解決上述問題，本發明提供一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人。
[0011]技術方案:一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人，其特徵在於:包括右半球殼1、左半球殼2、連接件3和軸承4，軸承4的外圈與右半球殼I固定連接，軸承4的內圈通過連接件3與左半球殼2固定連接。
[0012]右半球殼I包括球冠1.1、心軸1.2、環狀同步帶1.3、第二軸承1.4、連接杆1.5、電機1.6、小齒輪1.7和支撐架1.8 ;心軸1.2設置於球冠1.1內並與球冠1.1的底面垂直，其一端固定設置於球冠1.1曲面的中心，其長度與球冠1.1的高相等；連接杆1.5與心軸1.2通過第二軸承1.4連接，心軸1.2與第二軸承1.4的內圈過盈配合，連接杆1.5的一端與第二軸承1.4的外圈固定連接，連接杆1.5的另一端上固定電機1.6，小齒輪1.7與電機1.6的轉動軸固定連接；環狀同步帶1.3與小齒輪1.7匹配，小齒輪1.7在環狀同步帶1.3上齒合運動，環狀同步帶1.3固定設置於右半球殼I的內部，且環狀同步帶1.3的軸線與心軸1.2同軸；支撐架1.8固定設置於右半球殼I的底面，支撐架1.8中心位置設置有一中心孔1.8.1，心軸1.2的自由端穿過中心孔1.8.1。
[0013]左半球殼2與右半球殼I的結構完全相同；軸承4的外圈固定設置於中心孔1.8.1內，軸承4的內圈與連接件3固定連接，且連接件3與左半球殼2的心軸固定連接。
[0014]進一步的，連接件3呈圓筒狀，其圓周上設置有卡槽3.1，其內部中空為心軸固定孔3.2，卡槽3.1卡在軸承4的內圈使連接件3與軸承4固定連接，左半球殼2的心軸與心軸固定孔3.2過盈配合使連接件3與左半球殼2固定連接。
[0015]進一步的，支撐架1.8呈輻條結構，軸承4的外圈與中心孔1.8.1過盈配合。
[0016]進一步的，連接杆1.5上設置有套筒1.5.1，電機1.6通過套筒1.5.1固定於連接杆1.5上。
[0017]進一步的，小齒輪1.7通過聯軸器1.9與電機1.6的轉動軸固定連接。
[0018]有益效果:由於採用上述設計方案，本發明的球形機器人結構簡單，易於攜帶，製作成本較低，其驅動方式簡單可行，可實現球形機器人的工業化生產，為球形機器人的探索和普及應用具有積極意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的整體結構示意圖；
[0020]圖2為右半殼和左半球殼的結構示意圖；
[0021]圖3為右半球殼的結構示意圖；
[0022]圖4是右半球殼的立體結構示意圖；
[0023]圖5是支撐架的結構示意圖；
[0024]圖6是連接件的結構示意圖；
[0025]圖7是本發明的裝配圖。
[0026]半球殼1、球冠1.1、心軸1.2、環狀同步帶1.3、第二軸承1.4、連接杆1.5、套筒
1.5.1、電機1.6、小齒輪1.7、支撐架1.8、中心孔1.8.1、聯軸器1.9、左半球殼2、連接件3、卡槽3.1、心軸固定孔3.2、軸承4

【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明作進一步闡述。
[0028]如圖1所不,一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人,包括右半球殼1、左半球殼2、連接件3和軸承4，軸承4的外圈與右半球殼I固定連接，軸承4的內圈通過連接件3與左半球殼2固定連接。右半球殼I和左半球殼2通過連接件3和軸承4合攏成球形機器人，通過軸承4，右半球殼I和左半球殼2可配合實現快慢組合運動以使球形機器人前進、後退、轉彎和制動等。
[0029]如圖3所示，右半球殼I包括球冠1.1、心軸1.2、環狀同步帶1.3、第二軸承1.4、連接杆1.5、電機1.6、小齒輪1.7和支撐架1.8 ;心軸1.2設置於球冠1.1內並與球冠1.1的底面垂直，其一端固定設置於球冠1.1曲面的中心，其長度與球冠1.1的高相等；連接杆1.5與心軸1.2通過第二軸承1.4連接，心軸1.2與第二軸承1.4的內圈過盈配合，連接杆1.5的一端與第二軸承1.4的外圈固定連接，連接杆1.5的另一端上設置有套筒1.5.1，電機1.6通過套筒1.5.1固定於連接杆1.5上，小齒輪1.7與電機1.6的轉動軸固定連接，優選的，二者通過聯軸器1.9固定連接；環狀同步帶1.3與小齒輪1.7匹配，小齒輪1.7在環狀同步帶1.3上齒合運動，環狀同步帶1.3固定設置於右半球殼I的內部，且環狀同步帶
1.3的軸線與心軸1.2同軸；支撐架1.8呈輻條結構，固定設置於右半球殼I的底面，支撐架1.8中心位置設置有一中心孔1.8.1，心軸1.2的自由端穿過中心孔1.8.1。電機1.6驅動小齒輪1.7在環狀同步帶1.3上齒合運動，使連接杆1.5繞心軸1.2轉動，從而改變右半球殼I的質心位置，以驅動右半球殼I前進或是後退。
[0030]左半球殼2與右半球殼I的結構完全相同；軸承4的外圈與中心孔1.8.1過盈配合使軸承4的外圈固定於中心孔1.8.1內，軸承4的內圈與連接件3固定連接，且連接件3與左半球殼2的心軸固定連接。若控制左半球殼2的電機與右半球殼I的電機同向同步轉動，則球形機器人前進或是後退；若控制左半球殼2的電機與右半球殼I的電機同向異步轉動，則球形機器人轉彎；若控制左半球殼2的電機與右半球殼I的電機異向同步轉動，則球形機器人做原地轉圈運動；
[0031]如圖6所示，連接件3呈圓筒狀，其圓周上設置有卡槽3.1，其內部中空為心軸固定孔3.2，卡槽3.1卡在軸承4的內圈使連接件3與軸承4固定連接，左半球殼2的心軸與心軸固定孔3.2過盈配合使連接件3與左半球殼2固定連接。
[0032]本發明的設計思路來自於小鼠驅動轉籠的原理，在右半球殼I內的電機和小齒輪相當於一隻小鼠，左半球殼2內的電機和小齒輪相當於另一隻小鼠，兩環狀同步帶相當於兩小鼠的跑道，當兩隻小鼠在跑道上運動時，驅動轉籠前進、後退或是轉彎。本發明的球形機器人結構簡單，易於攜帶，製作成本較低，其驅動方式簡單可行，可實現球形機器人的工業化生產，為球形機器人的探索和普及應用具有積極意義。
[0033]本領域的普通技術人員將會意識到，這裡所述的實施例是為了幫助讀者理解本發明的原理，應被理解為本發明的保護範圍並不局限於這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本發明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發明實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人,其特徵在於:包括右半球殼(I)、左半球殼(2)、連接件(3)和軸承(4)，所述軸承(4)的外圈與所述右半球殼(I)固定連接，所述軸承(4)的內圈通過所述連接件(3)與所述左半球殼(2)固定連接； 所述右半球殼(I)包括球冠(1.1)、心軸(1.2)、環狀同步帶(1.3)、第二軸承(1.4)、連接杆(1.5)、電機(1.6)、小齒輪(1.7)和支撐架(1.8);所述心軸(1.2)設置於所述球冠(1.D內並與球冠(1.D的底面垂直，其一端固定設置於球冠(1.D曲面的中心，其長度與球冠(1.D的高相等；所述連接杆(1.5)與所述心軸(1.2)通過所述第二軸承(1.4)連接，心軸(1.2)與第二軸承(1.4)的內圈過盈配合，連接杆(1.5)的一端與第二軸承(1.4)的外圈固定連接，連接杆(1.5)的另一端上固定所述電機(1.6)，所述小齒輪(1.7)與所述電機(1.6)的轉動軸固定連接；所述環狀同步帶(1.3)與所述小齒輪(1.7)匹配，小齒輪(1.7)在環狀同步帶(1.3)上齒合運動，環狀同步帶(1.3)固定設置於所述右半球殼(I)的內部，且環狀同步帶(1.3)的軸線與所述心軸(1.2)同軸；所述支撐架(1.8)固定設置於所述右半球殼(I)的底面，支撐架(1.8)中心位置設置有一中心孔(1.8.1)，所述心軸(1.2)的自由端穿過所述中心孔(1.8.1)； 所述左半球殼(2)與所述右半球殼(I)的結構完全相同； 所述軸承(4)的外圈固定設置於所述中心孔(1.8.1)內，軸承(4)的內圈與所述連接件(3)固定連接，且連接件(3)與所述左半球殼(2)的心軸固定連接。
2.根據權利要求1所述的一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人，其特徵在於:所述連接件(3)呈圓筒狀，其圓周上設置有卡槽(3.1)，其內部中空為心軸固定孔(3.2)，所述卡槽(3.1)卡在所述軸承(4)的內圈使連接件(3)與軸承(4)固定連接，所述左半球殼(2)的心軸與所述心軸固定孔(3.2)過盈配合使連接件(3)與左半球殼(2)固定連接。
3.根據權利要求1所述的一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人，其特徵在於:所述支撐架(1.8)呈輻條結構，所述軸承(4)的外圈與所述中心孔(1.8.1)過盈配合。
4.根據權利要求1所述的一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人，其特徵在於:所述連接杆(1.5)上設置有套筒(1.5.1)，所述電機(1.6)通過所述套筒(1.5.1)固定於所述連接杆(1.5)上。
5.根據權利要求4所述的一種仿小鼠驅動轉籠的球形機器人，其特徵在於:所述小齒輪(1.7)通過聯軸器(1.9)與所述電機(1.6)的轉動軸固定連接。
【文檔編號】B62D57/02GK104192220SQ201410437078
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】代小林, 林祖雷, 周永春, 馬高遠, 梁順林 申請人:電子科技大學