專利名稱：一種球形滾動機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球形滾動機器人，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體為機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計。
技術(shù)背景
現(xiàn)有球形機器人的第1種情況是驅(qū)動滑塊數(shù)量較多，比如August有四個質(zhì)量滑塊，第2種情況是壓載物驅(qū)動方向可調(diào)，即保持重心位于球心下方致使球殼前后運動，而通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)導致左右方向運動。第3種是球形外殼內(nèi)部小車前進后退實現(xiàn)球殼的運動；第 4種是基于陀螺鎮(zhèn)定原理的驅(qū)動方式，即利用內(nèi)部機構(gòu)運動所導致的克里奧氏力效應(yīng)所帶來的力矩導致球殼運動；第5種是半球輪方式，即內(nèi)部雙質(zhì)量塊采取相同運動方式或不同運動方式導致前進力矩和偏轉(zhuǎn)力矩致使球殼運動；第6種是彈簧中心塊附屬的驅(qū)動輪的前后及偏轉(zhuǎn)運動導致球殼運動；第7種是壓載物偏轉(zhuǎn)導致的驅(qū)動力矩致使球殼前后及轉(zhuǎn)向運動。
核心參考文獻作者={R.H. Armour and J. F. V. Vincent}，論文題目={Rolling inNature and Robotics :A Review}，期干丨J名禾爾={Journal of Bionic Engineering}, ^ 份={2006}，卷=⑶，頁碼={195-208}，期={4}。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種球形滾動機器人，不含轉(zhuǎn)向機構(gòu)，只通過協(xié)調(diào)三個移動框架的運動來實現(xiàn)向各個方向的移動。
一種球形滾動機器人，包括中間連接14面體、上半外殼、下半外殼、前后移動連桿、左右移動連桿、上下移動連桿、前后配重塊、左右配重塊、上下配重塊、前后驅(qū)動電機、左右驅(qū)動電機、上下驅(qū)動電機、前后絲杠運動導軌、左右絲杠運動導軌、上下絲杠運動導軌、前端頭連桿、后端頭連桿、左端頭連桿、右端頭連桿、上端頭連桿、下端頭連桿、前平行連桿、后平行連桿、左平行連桿、右平行連桿、上平行連桿、下平行連桿、前外殼連接支撐座、后外殼連接支撐座、左外殼連接支撐座、右外殼連接支撐座、上外殼連接支撐座、下外殼連接支撐座、前后絲杠、左右絲杠、上下絲杠、電池、姿態(tài)傳感器和運動控制器；
前后移動連桿，左右移動連桿，上下移動連桿、前后絲杠運動導軌、左右絲杠運動導軌、上下絲杠運動導軌固定在中間連接14面體上，組成一個直角坐標系，前后驅(qū)動電機、 左右驅(qū)動電機、上下驅(qū)動電機分別固定在前后絲杠運動導軌、左右絲杠運動導軌、上下絲杠運動導軌的頂端，前后絲杠、左右絲杠、上下絲杠連接在前后絲杠運動導軌、左右絲杠運動導軌、上下絲杠運動導軌上，前后配重塊，左右配重塊，上下配重塊固定在前后移動連桿，左右移動連桿，上下移動連桿的頂端；
坐標系原點位于中心連接14面體中心，前后驅(qū)動電機所在位置為ζ軸正向，左右驅(qū)動電機所在位置為X軸正向，上下驅(qū)動電機所在位置為1軸正向，構(gòu)成右手系；前后驅(qū)動電機、左右驅(qū)動電機、上下驅(qū)動電機的電機軸分別與z、x、y軸分別平行；
前端頭連桿、后端頭連桿、左端頭連桿、右端頭連桿、上端頭連桿、下端頭連桿的中2/5頁部分別連接在前后絲杠、前后移動連桿、左右絲杠、左右移動連桿、上下絲杠、上下移動連桿上，其中前端頭連桿、左端頭連桿、上端頭連桿固定連接前后絲杠、左右絲杠、左下絲杠，后端頭連桿、右端頭連桿、下端頭連桿分別滑動連接前后移動連桿，左右移動連桿，上下移動連桿；上端頭連桿、下端頭連桿的兩端通過上平行連桿、下平行連桿連接，上平行連桿位于 χ軸正方向與y軸正方向之間，下平行連桿位于χ軸負方向與y軸負方向之間，前端頭連桿、 后端頭連桿的兩端與前平行連桿、后平行連桿連接，前平行連桿位于χ軸負方向與ζ軸負方向之間，在下平行連桿外側(cè)，后平行連桿位于χ軸正方向與ζ軸正方向之間，左端頭連桿、 右端頭連桿的兩端與左平行連桿、右平行連桿連接，左平行連桿位于ζ軸正方向與y軸正方向之間，右平行連桿位于y軸負方向與ζ軸負方向之間，上端頭連桿、下端頭連桿、上平行連桿、下平行連桿構(gòu)成移動框架A，前端頭連桿、后端頭連桿、前平行連桿、后平行連桿構(gòu)成移動框架B，左端頭連桿、右端頭連桿、左平行連桿、右平行連桿構(gòu)成移動框架C，移動框架A在移動框架B內(nèi)可以沿y軸移動，移動框架B在移動框架C內(nèi)可以沿ζ軸轉(zhuǎn)動，移動框架C可以沿χ軸移動；移動框架B、移動框架C、移動框架A的質(zhì)心分別位于ζ、χ和y軸上；
姿態(tài)傳感器和運動控制器中的姿態(tài)傳感器測量機器人的姿態(tài)，運動控制器控制前后驅(qū)動電機、左右驅(qū)動電機、上下驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動，使機器人按照用戶設(shè)定工作；
電池固定在中間連接14面體上，為機器人提供電源；
前后驅(qū)動電機、前后配重塊、左右驅(qū)動電機、左右配重塊、上下驅(qū)動電機、上下配重塊還分別連接前外殼連接支撐座、后外殼連接支撐座、左外殼連接支撐座、右外殼連接支撐座、上外殼連接支撐座、下外殼連接支撐座，前外殼連接支撐座、后外殼連接支撐座、左外殼連接支撐座、右外殼連接支撐座、上外殼連接支撐座、下外殼連接支撐座固定連接上半外殼和下半外殼，上半外殼和下半外殼一起構(gòu)成球形滾動機器人的外殼。
本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1)移動框架工作行程正交，位于直角坐標系的三個坐標軸；
(2)改變方向只需要協(xié)調(diào)運動各質(zhì)量塊的運動即可，無需單獨設(shè)計轉(zhuǎn)向機構(gòu)；
(3)通過空間機構(gòu)的設(shè)計，保證三個軸的移動框架運動可以沿著三個互相垂直而又相交的軸運動，增大行程，否則移動框架只能運動在X，1’ Z三個軸的每半個軸上。
(4)本發(fā)明使用3個移動質(zhì)量塊，該數(shù)量為移動質(zhì)量塊驅(qū)動方式原理中最少。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖中
1:中間連接14面體 2-1 上半外殼后移動連桿
3-2 左右移動連桿配重塊
4-3:上下配重塊驅(qū)動電機
6-1 前后絲杠運動頭連桿3-3 上下移動連桿5-1前后驅(qū)動電機6-2左右絲杠運動2-2 下半外殼4-1前后配重塊5-2左右驅(qū)動電機6-3上下絲杠運動3-1 前4-2左右5-3上下 7-1 前端6
導軌導軌導軌7-2 后端頭連桿7-3 左端頭連桿7_4 右端頭連桿7_5 上端頭連桿7-6 下端頭連桿8-1 前平行連桿8-2 后平行連桿8_3 左平行連桿8-4 右平行連桿8-5 上平行連桿8_6 下平行連桿9_1 前外殼連接 支撐座9-2 后外殼連接支撐座 9-3 左外殼連接支撐座 9_4 右外殼連接支撐座
9-5上外殼連接支撐座9-6 下外殼連接支撐座 10-1 前后絲杠 10-3 左右絲杠 10-3 上下 絲杠11:電池 12 姿態(tài)傳感器和運動控制器
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步的詳細說明。本發(fā)明是ー種球形滾動機器人，如圖1所示，包括中間連接14面體1、上半外殼 2-1、下半外殼2-2、前后移動連桿3-1，左右移動連桿3-2，上下移動連桿3-3、前后配重塊 4-1，左右配重塊4-2，上下配重塊4-3、前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2、上下驅(qū)動電 機5-3、前后絲杠運動導軌6-1、左右絲杠運動導軌6-2、上下絲杠運動導軌6-3、前端頭連桿 7-1、后端頭連桿7-2、左端頭連桿7-3、右端頭連桿7-4、上端頭連桿7_5、下端頭連桿7_6、 前平行連桿8-1、后平行連桿8-2、左平行連桿8-3、右平行連桿8-4、上平行連桿8_5、下平 行連桿8-6、前外殼連接支撐座9-1、后外殼連接支撐座9-2、左外殼連接支撐座9-3、右外殼 連接支撐座9-4、上外殼連接支撐座9-5、下外殼連接支撐座9-6、前后絲杠10-1、左右絲杠
10-2、上下絲杠10-3、電池11、姿態(tài)傳感器和運動控制器12。前后移動連桿3-1，左右移動連桿3-2，上下移動連桿3-3、前后絲杠運動導軌6_1、 左右絲杠運動導軌6-2、上下絲杠運動導軌6-3固定在中間連接14面體1上，組成ー個直角 坐標系，前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2、上下驅(qū)動電機5-3分別固定在前后絲杠運動 導軌6-1、左右絲杠運動導軌6-2、上下絲杠運動導軌6-3的頂端，前后絲杠10-1、左右絲杠 10-2、上下絲杠10-3連接在前后絲杠運動導軌6-1、左右絲杠運動導軌6-2、上下絲杠運動 導軌6-3上，前后配重塊4-1，左右配重塊4-2，上下配重塊4-3固定在前后移動連桿3_1，左 右移動連桿3-2，上下移動連桿3-3的頂端。坐標系原點位于中心連接14面體1中心，從該中心指向左右驅(qū)動電機5-2所在位 置為X軸正向，從該中心指向上下驅(qū)動電機5-3所在位置為y軸正向，從該中心指向前后驅(qū) 動電機5-1所在位置為z軸正向，構(gòu)成右手系；前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2、上下 驅(qū)動電機5-3的電機軸分別與z、x、y軸分別重合。前端頭連桿7-1、后端頭連桿7-2、左端頭連桿7-3、右端頭連桿7_4、上端頭連桿 7-5、下端頭連桿7-6的中部分別連接在前后絲杠10-1、前后移動連桿3-1、左右絲杠10-2、左右移動連桿3-2、上下絲杠10-3、上下移動連桿3-3上，其中前端頭連桿7-1、左端頭連桿 7-3、上端頭連桿7-5固定連接前后絲杠10-1、左右絲杠10-2、左下絲杠10_3，后端頭連桿 7-2、右端頭連桿7-4、下端頭連桿7-6分別滑動連接前后移動連桿3-1，左右移動連桿3_2， 上下移動連桿3-3 ；上端頭連桿7-5、下端頭連桿7-6的兩端通過上平行連桿8-5、下平行連桿8-6連接，上平行連桿8-5位于χ軸正方向與y軸正方向之間，下平行連桿8_6位于χ軸負方向與y軸負方向之間，前端頭連桿7-1、后端頭連桿7-2的兩端與前平行連桿8-1、后平行連桿8-2連接，前平行連桿8-1位于χ軸負方向與ζ軸負方向之間，在下平行連桿8-6外側(cè)，后平行連桿8-2位于χ軸正方向與ζ軸正方向之間，左端頭連桿7-3、右端頭連桿7-4的兩端與左平行連桿8-3、右平行連桿8-4連接，左平行連桿8-3位于ζ軸正方向與y軸正方向之間，右平行連桿8-4位于y軸負方向與ζ軸負方向之間，上端頭連桿7-5、下端頭連桿 7-6、上平行連桿8-5、下平行連桿8-6構(gòu)成移動框架A，前端頭連桿7_1、后端頭連桿7_2、前平行連桿8-1、后平行連桿8-2構(gòu)成移動框架B，左端頭連桿7-3、右端頭連桿7-4、左平行連桿8-3、右平行連桿8-4構(gòu)成移動框架C，移動框架A在移動框架B內(nèi)可以沿y軸移動，移動框架B在移動框架C內(nèi)可以沿ζ軸轉(zhuǎn)動，移動框架C可以沿χ軸移動；移動框架B、移動框架C、移動框架A的質(zhì)心分別位于ζ、χ和y軸上。
姿態(tài)傳感器和運動控制器12中的姿態(tài)傳感器測量機器人的姿態(tài)，運動控制器控制前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2、上下驅(qū)動電機5-3的轉(zhuǎn)動，使機器人按照用戶設(shè)定工作。
電池11固定在中間連接14面體1上，為機器人提供電源。
前后驅(qū)動電機5-1、前后配重塊4-1、左右驅(qū)動電機5-2、左右配重塊4-2、上下驅(qū)動電機5-3、上下配重塊4-3還分別連接前外殼連接支撐座9-1、后外殼連接支撐座9-2、左外殼連接支撐座9-3、右外殼連接支撐座9-4、上外殼連接支撐座9-5、下外殼連接支撐座9-6， 前外殼連接支撐座9-1、后外殼連接支撐座9-2、左外殼連接支撐座9-3、右外殼連接支撐座9-4、上外殼連接支撐座9-5、下外殼連接支撐座9-6固定連接上半外殼2-1和下半外殼 2-2，上半外殼2-1和下半外殼2-2 —起構(gòu)成球形滾動機器人的外殼。
前后絲杠運動導軌6-1、左右絲杠運動導軌6-2、上下絲杠運動導軌6-3起到支撐、 構(gòu)成各方向的移動框架A、移動框架B、移動框架C移動質(zhì)量的雙重作用，前后配重塊4-1、左右配重塊4-2、上下配重塊4-3平衡掉前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2、上下驅(qū)動電機 5-3重量導致的偏心力矩，以保證在機器人的三個移動框架回到各自中心位置后，機器人能在任何姿態(tài)都可以靜止。前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2、上下驅(qū)動電機5-3的電機軸通過前后絲杠10-1、左右絲杠10-2、上下絲杠10-3和前后絲杠運動導軌6-1、左右絲杠運動導軌6-2、上下絲杠運動導軌6-3，分別驅(qū)動移動框架B、移動框架C、移動框架A沿著z、x 和y軸往復運動，產(chǎn)生需要的重力偏心力矩和科氏力矩(Coriolis Torque)；
移動框架A、移動框架B、移動框架C保證結(jié)構(gòu)空間跨越而不至運動干涉，同時保證這三個移動框架的質(zhì)心分別位于三個互相正交的軸上。
所述的中間連接14面體1的制作方法為制作一個正方體，然后去掉8個四面體， 其中每個四面體的四個頂點為任取正方體八個頂點之一，與該頂點所連三條邊的3個中心點。
所述的移動框架A、移動框架B、移動框架C的結(jié)構(gòu)尺寸有差異，通過在三者的相應(yīng)位置鉆孔和增加配重來調(diào)節(jié)運動框架A、移動框架B、移動框架C之間的質(zhì)量比和轉(zhuǎn)動慣量比。
所述的前后移動連桿3-1通過后端頭連桿7-2，左右移動連桿3-2通過右端頭連桿 7-4，以及上下移動連桿3-3通過下端頭連桿7-6的方法為將前后移動連桿3-1、左右移動連桿3-2和上下移動連桿3-3加工成圓柱或者方柱或者帶螺紋的絲桿或螺桿，然后后端頭連桿7-2、右端頭連桿7-4和下端頭連桿7-6為圓孔或者方孔或帶螺紋的螺孔。
所述的移動框架A、移動框架B、移動框架C之間的空間位置能夠改變，不發(fā)生干涉。
所述的電池11的數(shù)量為1塊或者2塊或者更多，電池11與姿態(tài)傳感器和運動控制器12的重量對稱布局在中間連接14面體上。
所述的前外殼連接支撐座9-1、后外殼連接支撐座9-2、左外殼連接支撐座9-3、右外殼連接支撐座9-4、上外殼連接支撐座9-5、下外殼連接支撐座9-6，采用膠水或者螺孔方式和外殼固連，或者采用依靠將外殼壓緊所導致的支撐座和外殼之間的壓力來保證球內(nèi)機構(gòu)和球殼保持相對固定。
所述的前端頭連桿7-1和后端頭連桿7-2、左端頭連桿7-3和右端頭連桿7_4、上端頭連桿7-5和下端頭連桿7-6、前平行連桿8-1和后平行連桿8-2、左平行連桿8_3和右平行連桿8-4、上平行連桿8-5和下平行連桿8-6分別對稱配對，配對的連桿采用直桿方式或者非直桿方式，非直桿方式包括曲桿。
所述的前后配重塊4-1、左右配重塊4-2和上下配重塊4-3的重量根據(jù)球形機器人的實際情況調(diào)整，當外殼加工不均勻造成球體不平衡時，通過前后配重塊4-1、左右配重塊 4-2和上下配重塊4-3的重量進行平衡。
所述的前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2和上下驅(qū)動電機5-3采用直流永磁電機、直流無刷電機或者步進電機。
工作過程
機器人上電工作，協(xié)調(diào)控制電機(前后驅(qū)動電機5-1、左右驅(qū)動電機5-2、上下驅(qū)動電機5- 的運動，導致絲杠(前后絲杠10-1、左右絲杠10-2、上下絲杠10- 運動，由于絲杠和其對應(yīng)的移動框架組合(移動框架B、移動框架C、移動框架A)通過螺栓固定，因而絲杠和其對應(yīng)的移動框架組合保持相對位置，因而移動框架也跟著移動，這樣，三組協(xié)調(diào)控制電機帶動三組移動框架分別沿著o-xyz的三個軸X，y, ζ運動，導致整個機器人的重心產(chǎn)生變化，進而產(chǎn)生驅(qū)動力矩，導致機器人整體的運動。通過用戶設(shè)計的控制算法，合理協(xié)調(diào)運動機器人的電機運動，將會導致機器人按照期望的方式運動。比如沿直線或圓軌跡運動等。
權(quán)利要求
1. 一種球形滾動機器人，其特征在于，包括中間連接14面體(1)、上半外殼0-1)、下半外殼(2- 、前后移動連桿(3-1)，左右移動連桿(3-2)，上下移動連桿(3- 、前后配重塊 G-1)，左右配重塊G-2)，上下配重塊(4- 、前后驅(qū)動電機(5-1)、左右驅(qū)動電機(5-2)、上下驅(qū)動電機(5-3)、前后絲杠運動導軌(6-1)、左右絲杠運動導軌(6-2)、上下絲杠運動導軌 (6-3)、前端頭連桿(7-1)、后端頭連桿(7- 、左端頭連桿(7- 、右端頭連桿(7-4)、上端頭連桿(7-5)、下端頭連桿(7-6)、前平行連桿(8-1)、后平行連桿(8-2)、左平行連桿(8_3)、 右平行連桿(8-4)、上平行連桿(8- 、下平行連桿(8-6)、前外殼連接支撐座(9-1)、后外殼連接支撐座(9-2)、左外殼連接支撐座(9-3)、右外殼連接支撐座(9-4)、上外殼連接支撐座 (9-5)、下外殼連接支撐座(9-6)、前后絲杠(10-1)、左右絲杠(10-2)、上下絲杠(10_3)、電池(11)、姿態(tài)傳感器和運動控制器(12)；前后移動連桿(3-1)，左右移動連桿(3-2)，上下移動連桿(3-3)、前后絲杠運動導軌 (6-1)、左右絲杠運動導軌(6- 、上下絲杠運動導軌(6- 固定在中間連接14面體(1)上， 組成一個直角坐標系，前后驅(qū)動電機(5-1)、左右驅(qū)動電機(5-2)、上下驅(qū)動電機(5- 分別固定在前后絲杠運動導軌(6-1)、左右絲杠運動導軌(6-2)、上下絲杠運動導軌(6-3)的頂端，前后絲杠(10-1)、左右絲杠(10-2)、上下絲杠(10- 連接在前后絲杠運動導軌(6-1)、 左右絲杠運動導軌(6-2)、上下絲杠運動導軌(6- 上，前后配重塊G-1)，左右配重塊 G-2)，上下配重塊G-3)固定在前后移動連桿(3-1)，左右移動連桿(3-2)，上下移動連桿 (3-3)的頂端；坐標系原點位于中心連接14面體(1)中心，從該中心指向左右驅(qū)動電機(5-2)所在位置為χ軸正向，從該中心指向上下驅(qū)動電機(5- 所在位置為y軸正向，從該中心指向前后驅(qū)動電機(5-1)所在位置為ζ軸正向，構(gòu)成右手系；前后驅(qū)動電機(5-1)、左右驅(qū)動電機 (5-2)、上下驅(qū)動電機(5-3)的電機軸分別與z、x、y軸分別重合；前端頭連桿(7-1)、后端頭連桿(7-2)、左端頭連桿(7-3)、右端頭連桿(7-4)、上端頭連桿(7-5)、下端頭連桿(7-6)的中部分別連接在前后絲杠(10-1)、前后移動連桿(3-1)、 左右絲杠(10-2)、左右移動連桿(3-2)、上下絲杠(10-3)、上下移動連桿(3- 上，其中前端頭連桿(7-1)、左端頭連桿(7-3)、上端頭連桿(7-5)固定連接前后絲杠(10-1)、左右絲杠(10-2)、左下絲杠(10-3)，后端頭連桿(7-2)、右端頭連桿(7-4)、下端頭連桿(7-6)分別滑動連接前后移動連桿(3-1)，左右移動連桿(3-2)，上下移動連桿(3-3)；上端頭連桿 (7-5)、下端頭連桿(7-6)的兩端通過上平行連桿(8-5)、下平行連桿(8-6)連接，上平行連桿(8-5)位于χ軸正方向與y軸正方向之間，下平行連桿(8-6)位于χ軸負方向與y軸負方向之間，前端頭連桿(7-1)、后端頭連桿(7-2)的兩端與前平行連桿(8-1)、后平行連桿 (8-2)連接，前平行連桿(8-1)位于χ軸負方向與ζ軸負方向之間，在下平行連桿(8-6)外側(cè)，后平行連桿(8-2)位于χ軸正方向與ζ軸正方向之間，左端頭連桿(7-3)、右端頭連桿 (7-4)的兩端與左平行連桿(8-3)、右平行連桿(8-4)連接，左平行連桿(8- 位于ζ軸正方向與y軸正方向之間，右平行連桿(8-4)位于y軸負方向與ζ軸負方向之間，上端頭連桿 (7-5)、下端頭連桿(7-6)、上平行連桿(8-5)、下平行連桿(8-6)構(gòu)成移動框架A，前端頭連桿(7-1)、后端頭連桿(7-2)、前平行連桿(8-1)、后平行連桿(8- 構(gòu)成移動框架B，左端頭連桿(7-3)、右端頭連桿(7-4)、左平行連桿(8-3)、右平行連桿(8-4)構(gòu)成移動框架C，移動框架A在移動框架B內(nèi)可以沿y軸移動，移動框架B在移動框架C內(nèi)可以沿ζ軸轉(zhuǎn)動，移動框架C可以沿χ軸移動；移動框架B、移動框架C、移動框架A的質(zhì)心分別位于ζ、χ和y軸上；姿態(tài)傳感器和運動控制器(1 中的姿態(tài)傳感器測量機器人的姿態(tài)，運動控制器控制前后驅(qū)動電機(5-1)、左右驅(qū)動電機(5-2)、上下驅(qū)動電機(5- 的轉(zhuǎn)動，使機器人按照用戶設(shè)定工作；電池(11)固定在中間連接14面體⑴上，為機器人提供電源；前后驅(qū)動電機(5-1)、前后配重塊(4-1)、左右驅(qū)動電機(5- 、左右配重塊(4- 、上下驅(qū)動電機(5-3)、上下配重塊(4- 還分別連接前外殼連接支撐座(9-1)、后外殼連接支撐座(9- 、左外殼連接支撐座(9- 、右外殼連接支撐座(9-4)、上外殼連接支撐座(9-5)、下外殼連接支撐座(9-6)，前外殼連接支撐座(9-1)、后外殼連接支撐座(9-2)、左外殼連接支撐座(9-3)、右外殼連接支撐座(9-4)、上外殼連接支撐座(9-5)、下外殼連接支撐座(9-6) 固定連接上半外殼(2-1)和下半外殼0-2)，上半外殼(2-1)和下半外殼(2- —起構(gòu)成球形滾動機器人的外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的中間連接14面體 (1)的制作方法為制作一個正方體，然后去掉8個四面體，其中每個四面體的四個頂點為 任取正方體八個頂點之一，與該頂點所連三條邊的3個中心點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的移動框架A、移動框架B、移動框架C的結(jié)構(gòu)尺寸有差異，通過在三者的相應(yīng)位置鉆孔和增加配重來調(diào)節(jié)運動框架A、移動框架B、移動框架C之間的質(zhì)量比和轉(zhuǎn)動慣量比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的前后移動連桿 (3-1)通過后端頭連桿(7-2)，左右移動連桿(3- 通過右端頭連桿(7-4)，以及上下移動連桿(3- 通過下端頭連桿(7-6)的方法為將前后移動連桿(3-1)、左右移動連桿(3-2) 和上下移動連桿(3- 加工成圓柱或者方柱或者帶螺紋的絲桿或螺桿，然后后端頭連桿 (7-2)、右端頭連桿(7-4)和下端頭連桿(7-6)為圓孔或者方孔或帶螺紋的螺孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的移動框架A、移動框架B、移動框架C之間的空間位置能夠改變，不發(fā)生干涉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的電池(11)的數(shù)量為1塊或者2塊或者更多，電池(11)與姿態(tài)傳感器和運動控制器(1 的重量對稱布局在中間連接14面體上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的前外殼連接支撐座(9-1)、后外殼連接支撐座(9- 、左外殼連接支撐座(9- 、右外殼連接支撐座(9-4)、上外殼連接支撐座(9-5)、下外殼連接支撐座(9-6)，采用膠水或者螺孔方式和外殼固連，或者采用依靠將外殼壓緊所導致的支撐座和外殼之間的壓力來保證球內(nèi)機構(gòu)和球殼保持相對固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的前端頭連桿(7-1) 和后端頭連桿(7-2)、左端頭連桿(7- 和右端頭連桿(7-4)、上端頭連桿(7- 和下端頭連桿(7-6)、前平行連桿(8-1)和后平行連桿(8-2)、左平行連桿(8- 和右平行連桿 (8-4)、上平行連桿(8- 和下平行連桿(8-6)分別對稱配對，配對的連桿采用直桿方式或者非直桿方式，非直桿方式包括曲桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的前后配重塊 G-1)、左右配重塊(4- 和上下配重塊G-3)的重量根據(jù)球形機器人的實際情況調(diào)整，當外殼加工不均勻造成球體不平衡時，通過前后配重塊G-1)、左右配重塊(4- 和上下配重塊G-3)的重量進行平衡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機器人，其特征在于，所述的前后驅(qū)動電機 (5-1)、左右驅(qū)動電機(5- 和上下驅(qū)動電機(5- 采用直流永磁電機、直流無刷電機或者步進電機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球形滾動機器人，包括中間連接14面體、上半外殼、下半外殼、前后移動連桿、左右移動連桿、上下移動連桿、前后配重塊、左右配重塊、上下配重塊、前后驅(qū)動電機、左右驅(qū)動電機、上下驅(qū)動電機、前后絲杠運動導軌、左右絲杠運動導軌、上下絲杠運動導軌、前端頭連桿、后端頭連桿、左端頭連桿、右端頭連桿、上端頭連桿、下端頭連桿、前平行連桿、后平行連桿、左平行連桿、右平行連桿、上平行連桿、下平行連桿、前外殼連接支撐座、后外殼連接支撐座、左外殼連接支撐座、右外殼連接支撐座、上外殼連接支撐座、下外殼連接支撐座、前后絲杠、左右絲杠、上下絲杠、電池、姿態(tài)傳感器和運動控制器；本發(fā)明移動框架工作行程正交，位于直角坐標系三個軸線方向。
文檔編號B62D57/02GK102514645SQ201110423269
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者王田苗, 蘇柏泉 申請人:北京航空航天大學