球形驅動聯動裝置的製造方法
2023-10-17 05:14:04
球形驅動聯動裝置的製造方法
【專利摘要】一種球形驅動聯動裝置，包括：球殼和球帽，球殼內部設有行走驅動機構和球帽驅動機構，球帽內設有球外磁模塊；行走驅動機構包括一對摩擦轉輪、分別驅動摩擦轉輪旋轉的一對第一驅動電機，摩擦轉輪的外輪轂利用摩擦力帶動球殼滾動；球帽驅動機構包括裝在行走驅動機構上的安裝腔體、設於安裝腔體內的第二驅動電機以及由第二驅動電機帶動旋轉的球內磁模塊，球內磁模塊與球外磁模塊下上相互對應，球內磁模塊旋轉產生感應磁場，球外磁模塊在磁場的作用下使球帽可相對懸浮於球殼之上。本實用新型外形小巧、結構緊湊穩固、控制準確平穩，通過行走驅動機構貼合球殼內表面驅動球體運動，球體內外通過磁性模塊相互耦合作用實現非接觸式聯動。
【專利說明】
球形驅動聯動裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及球形運行裝置，更具體的涉及一種球形驅動聯動裝置。
【背景技術】
[0002]球形運動裝置這類產品主要用在玩具產業或現在流行的VR虛擬實境遊戲行業，目前，現在市面上同類產品主要問題和缺點在於:1、裝置的驅動控制方式不夠準確到位，不能按照操作指示準確的進行直行、轉彎、停止運動等;2、現有技術中能實現球內機構帶動球體運動，但這種球體不能帶著其他球體外構件進行運動。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種球形驅動聯動裝置。
[0004]本實用新型解決上述技術問題採用的技術方案是:一種球形驅動聯動裝置，包括:球殼、球帽以及控制系統，所述球殼內部設有行走驅動機構和球帽驅動機構，所述球帽底端面呈向內凹入的球形弧面，球帽內設有球外磁模塊;所述行走驅動機構包括:對稱設置的摩擦轉輪、分別驅動摩擦轉輪旋轉的一對第一驅動電機以及設於中部的重心鐵塊，所述摩擦轉輪的外輪轂呈截頂半球弧結構，由外輪轂利用摩擦力帶動球殼滾動;所述球帽驅動機構包括:裝在行走驅動機構上的安裝腔體、設於安裝腔體內的第二驅動電機以及由第二驅動電機帶動旋轉的球內磁模塊，所述球內磁模塊與球外磁模塊下上相互對應，球內磁模塊旋轉產生感應磁場，球外磁模塊在磁場的作用下使球帽可相對懸浮於球殼之上。
[0005]作為優選方案，所述控制系統包括:控制工作狀態的MCU微控單元、電源模塊、用於與操控端之間傳輸信號的通信模塊、用於檢測空間運動狀態的傳感器模塊以及行走驅動機構控制模塊和球帽驅動機構控制模塊，所述行走驅動機構控制模塊在第一驅動電機上各設置有一套控制單元，分別控制兩個第一驅動電機相對獨立工作。
[0006]作為優選方案，所述控制系統還包括設在球帽內且無線連接於MCU微控單元的球帽模塊，所述球帽模塊包括多角度拍攝和錄像的攝像頭。
[0007]作為優選方案，所述球帽模塊包括用於檢測附近障礙物的紅外探頭傳感器。
[0008]作為優選方案，所述傳感器模塊包括陀螺儀傳感器和加速度傳感器。
[0009]作為優選方案，所述通信模塊為藍牙模塊。
[0010]作為優選方案，所述電源模塊為可充電式鋰電池。
[0011]作為優選方案，所述摩擦轉輪的外輪轂上加裝有增大摩擦驅動力的橡膠條。
[0012]作為優選方案，所述球殼內設置有音箱。
[0013]作為優選方案，所述第一驅動電機的動力輸出端分別連接有減速機，減速機再通過傳動軸插接在與其相鄰的摩擦轉輪上。
[0014]與現有技術相比，本實用新型的有益效果:本實用新型的裝置主要用於玩具領域中，搭配不同的造型可以製作各種有趣主題的遙控玩具;或通過手機控制配合VR虛擬場景，成為一種虛擬和現實結合的高科技機器人玩具。本實用新型外形小巧、結構緊湊穩固、控制準確平穩，本裝置通過內設的行走驅動機構貼合球殼內表面驅動球體運動，球體內外通過磁性模塊相互耦合作用，實現球體與球體外構件非接觸式聯動。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，其中:
[0016]圖1為本實用新型較佳實施例的內部結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型較佳實施例的電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖以及【具體實施方式】，對本實用新型做進一步描述。較佳實施例中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等用語，僅為便於敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的範疇。
[0019]請參見圖1，本實用新型較佳實施例中設計的一種球形驅動聯動裝置，其具體包括:球殼10、球帽20、行走驅動機構、球帽驅動機構以及控制系統，球殼10呈球形殼體結構，球帽20位於球殼10的上方，行走驅動機構和球帽驅動機構都設於球殼10的內部，由行走驅動機構驅動球殼10進行滾動，由球帽驅動機構連接支撐著球帽20，控制系統用於控制整臺裝置的運行狀態。
[0020]具體地，行走驅動機構安裝在球殼10的內部下側，行走驅動機構主要包括:一對摩擦轉輪31和一對第一驅動電機32，兩個摩擦轉輪31對稱設置，摩擦轉輪31的外輪轂呈截頂半球弧結構，兩個外輪轂的相對端面圓直徑大於相背端面圓直徑。摩擦轉輪31的外輪轂底端部直接相貼於球殼10的內表面，兩個第一驅動電機32安裝在兩個摩擦轉輪31之間，第一驅動電機32的動力輸出端分別連接有減速機(圖中未標示)，減速機再通過傳動軸插接在與其相鄰的摩擦轉輪31，由第一驅動電機32通過減速機帶動摩擦轉輪31進行旋轉，再由摩擦轉輪31的外輪轂底端部利用摩擦力帶動球殼10滾動。兩個第一驅動電機32相對獨立工作，其各有一套控制單元，來分別控制摩擦轉輪31的轉速，當兩個第一驅動電機32朝向同側輸出相同轉速時，球殼10能夠直線前進或後退；當兩個第一驅動電機32朝向同側輸出不同轉速時，球殼10能夠進行曲線前進或後退；當兩個第一驅動電機32朝向不同側輸出相同轉速時，球殼10能夠以其中心為軸原地自轉；當兩個第一驅動電機32朝向不同側輸出不同轉速時，球殼10能夠以其轉速低的一側為軸原地轉圈，從而使得本裝置能夠在平面上按照任意指令進行通暢無阻的行走滾動。在行走驅動機構的中心還設置有重心鐵塊33，重心鐵塊33使得整個球形裝置具有一個平穩的重心，運動時能夠保持平衡、穩定。
[0021 ]進一步地，在摩擦轉輪31的外輪轂上還加裝有橡膠條34，橡膠條34是為了增加摩擦轉輪31的外輪轂與球殼10內表面之間的摩擦力，使得第一驅動電機32帶動摩擦轉輪31能夠輸出足夠大的驅動力。
[0022]具體地，球帽驅動機構安裝在球殼10的內部上側，球帽驅動機構主要包括:安裝腔體41、第二驅動電機42以及球內磁模塊43，安裝腔體41安裝在行走驅動機構的上方，安裝腔體41用於支撐安裝整個機構，第二驅動電機42設置在安裝腔體41內，其動力輸出端朝向上方，並傳動連接於球內磁模塊43，由第二驅動電機42帶動球內磁模塊43旋轉。球內磁模塊43內設置有磁性構件44，球內磁模塊43旋轉時能夠產生感應磁場。
[0023]具體地，球帽20的底端面呈向內凹入的球形弧面，球帽20能夠扣在球殼10的正上方，在球帽20內設置有球外磁模塊21，球外磁模塊21內也設置有磁性構件，球外磁模塊21與球內磁模塊43相互對應上下設置，兩者之間僅相隔一層球殼10。球內磁模塊43旋轉時，球外磁模塊21在磁場的作用下，也能夠進行同步旋轉，使得球殼10滾動過程中，球帽20始終相對懸浮於球殼10的上方，不會掉下來。
[0024]請參見圖2，本裝置的控制系統主要包括:M⑶微控單元51、電源模塊52、通信模塊53、傳感器模塊54、行走驅動機構控制模塊55以及球帽驅動機構控制模塊56。
[0025]M⑶微控單元51為本裝置的中央處理單元，其設置在球殼10的內部J⑶微控單元51用於接收傳感器模塊54的各種檢測信號，經過運算處理後，發出驅動信號給行走驅動機構控制模塊55以及球帽驅動機構控制模塊56，控制兩個機構的工作狀態。
[0026]電源模塊52設置在球殼10的內部，電源模塊52為可充電式鋰電池，為本裝置提供電力。
[0027]通信模塊53可以是藍牙模塊，藍牙模塊用於與操控端之間傳輸各種控制信號或數據信號。通信模塊53並不只限於藍牙模塊，也可以是其他通信方式。
[0028]傳感器模塊54包括設置在球殼10內部的陀螺儀傳感器和加速度傳感器等，陀螺儀傳感器和加速度傳感器等傳感器能夠實時檢測球殼10或者球帽20的空間運動狀態。傳感器模塊54並不只限於上述兩種傳感器，也可以是其他用於檢測運動狀態或空間方位的其他運動傳感器。
[0029]行走驅動機構控制模塊55在第一驅動電機32上各設置有一套控制單元，分別控制兩個第一驅動電機32相對獨立工作。球帽驅動機構控制模塊56為設置在第二驅動電機42上的控制單元，控制第二驅動電機42工作。
[0030]進一步地，本套控制系統還包括設置在球帽20內的球帽模塊(圖中未標示)，球帽模塊無線連接於MCU微控單元51，球帽模塊可以包括攝像頭和紅外探頭傳感器等，攝像頭能夠進行多角度拍攝和錄像，然後將圖像數據傳輸到相應的操控端顯示界面，紅外探頭傳感器能夠實時檢測本裝置所處周圍環境，當檢測到周圍有障礙物時，會及時進行避讓。本實用新型所涉及的傳感器並不限於本實施例，也可以根據需要設置其他的能夠達到相同功能效果的傳感器。由於球殼10要進行滾動前進，因此，像攝像頭和紅外探頭傳感器這樣要進行嵌裝的構件就必須要設置在球帽20上。
[0031]進一步地，在球殼10上還設置有音箱(圖中未標示)，通過音箱能夠播放音樂。
[0032]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍內，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡介修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
【主權項】
1.一種球形驅動聯動裝置，其特徵在於，包括:球殼、球帽以及控制系統，所述球殼內部設有行走驅動機構和球帽驅動機構，所述球帽內設有球外磁模塊； 所述行走驅動機構包括:對稱設置的摩擦轉輪、分別驅動摩擦轉輪旋轉的一對第一驅動電機以及設於中部的重心鐵塊，所述摩擦轉輪的外輪轂呈截頂半球弧結構，由外輪轂利用摩擦力帶動球殼滾動； 所述球帽驅動機構包括:裝在行走驅動機構上的安裝腔體、設於安裝腔體內的第二驅動電機以及由第二驅動電機帶動旋轉的球內磁模塊，所述球內磁模塊與球外磁模塊下上相互對應，球內磁模塊旋轉產生感應磁場，球外磁模塊在磁場的作用下使球帽可相對懸浮於球殼之上。2.根據權利要求1所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述控制系統包括:控制工作狀態的MCU微控單元、電源模塊、用於與操控端之間傳輸信號的通信模塊、用於檢測空間運動狀態的傳感器模塊以及行走驅動機構控制模塊和球帽驅動機構控制模塊，所述行走驅動機構控制模塊在第一驅動電機上各設置有一套控制單元，分別控制兩個第一驅動電機相對獨立工作。3.根據權利要求2所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述控制系統還包括設在球帽內且無線連接於MCU微控單元的球帽模塊，所述球帽模塊包括多角度拍攝和錄像的攝像頭。4.根據權利要求3所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述球帽模塊包括用於檢測附近障礙物的紅外探頭傳感器。5.根據權利要求2至4任一項所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述傳感器模塊包括陀螺儀傳感器和加速度傳感器。6.根據權利要求2至4任一項所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述通信模塊為藍牙模塊。7.根據權利要求2至4任一項所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述電源模塊為可充電式鋰電池。8.根據權利要求1或2所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述摩擦轉輪的外輪轂上加裝有增大摩擦驅動力的橡膠條。9.根據權利要求1或2所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述球殼內設置有音箱。10.根據權利要求1或2所述的球形驅動聯動裝置，其特徵在於，所述第一驅動電機的動力輸出端分別連接有減速機，減速機再通過傳動軸插接在與其相鄰的摩擦轉輪上。
【文檔編號】G05D1/02GK205692046SQ201620612552
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月21日 公開號201620612552.2, CN 201620612552, CN 205692046 U, CN 205692046U, CN-U-205692046, CN201620612552, CN201620612552.2, CN205692046 U, CN205692046U
【發明人】肖軍, 彭國輝, 王燕輝
【申請人】深圳市希頓科技有限公司