本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種球形機(jī)器人。

背景技術(shù)：

球形機(jī)器人是一種將驅(qū)動機(jī)構(gòu)、控制器等安裝在一球形殼體內(nèi)部，通過內(nèi)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動球形殼體滾動運(yùn)動的機(jī)器人。球形機(jī)器人與地面的接觸方式為點(diǎn)接觸，能夠全方位行走；具有零轉(zhuǎn)彎半徑，移動和轉(zhuǎn)向靈活方便。此外，球形機(jī)器人外形新穎，運(yùn)動方式特殊，不怕翻倒，不會勾到其他東西，轉(zhuǎn)彎靈活，適合在家庭這種特殊而且復(fù)雜的環(huán)境下工作。

現(xiàn)有的球形機(jī)器人大多是滿足于行走功能，很少有球形機(jī)器人包括頭部；或者頭部上的結(jié)構(gòu)單一，無法對頭部進(jìn)行單獨(dú)控制，尤其在球形機(jī)器人靜止時，無法單獨(dú)控制頭部的旋轉(zhuǎn)，這樣就大大降低了球形機(jī)器人的靈活性和操控體驗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種球形機(jī)器人，該球形機(jī)器人包括頭部驅(qū)動組件，用以單獨(dú)驅(qū)動球形機(jī)器人的頭部運(yùn)動，增強(qiáng)了球形機(jī)器人的靈活性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施方式提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種球形機(jī)器人，包括球形殼體、設(shè)置于所述球形殼體外表面的頭部組件和收容于所述球形殼體內(nèi)部的頭部驅(qū)動組件，所述頭部驅(qū)動組件包括固定架、關(guān)節(jié)軸承、第一連桿、導(dǎo)軌組件、導(dǎo)向滑塊、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元和盾，所述關(guān)節(jié)軸承的外圈固定于所述固定架，所述關(guān)節(jié)軸承與所述球形殼體球心重合，所述第一連桿穿過所述關(guān)節(jié)軸承的內(nèi)圈并與所述內(nèi)圈固定，所述盾與所述頭部組件之間通過磁力作用保持靜止，所述頭部組件貼附于所述球形殼體外表面，所述第二驅(qū)動單元連接在所述第一連桿一端和所述盾之間，所述第二驅(qū)動單元驅(qū)動所述盾自轉(zhuǎn)，帶動所述頭部組件自轉(zhuǎn)；所述第一連桿的另一端轉(zhuǎn)動連接至所述導(dǎo)向滑塊，所述導(dǎo)向滑塊安裝于所述導(dǎo)軌組件上，所述第一驅(qū)動單元驅(qū)動所述導(dǎo)向滑塊在所述導(dǎo)軌組件上移動，以使得所述第一連桿及所述盾繞所述關(guān)節(jié)軸承轉(zhuǎn)動，帶動所述頭部組件在所述球形殼體的外表面運(yùn)動。

其中，所述第二驅(qū)動單元包括第二電機(jī)座、第三驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器和第二連桿，所述第二電機(jī)座與所述第一連桿的一端固定連接，所述第三驅(qū)動電機(jī)固定于所述第二電機(jī)座，所述聯(lián)軸器連接所述第三驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)軸和所述第二連桿的一端，所述第二連桿的另一端連接至所述盾上。

其中，所述第二驅(qū)動單元還包括十字萬向軸，所述十字萬向軸連接在所述盾與所述第二連桿之間。

其中，所述第二驅(qū)動單元還包括聯(lián)軸器座，所述聯(lián)軸器安裝于所述聯(lián)軸器座，所述聯(lián)軸器座與所述第二電機(jī)座固定連接。

其中，所述第二連桿包括連接軸和彈簧，所述連接軸連接在所述聯(lián)軸器與所述十字萬向軸之間，所述連接軸外側(cè)設(shè)置有抵臺，所述彈簧套設(shè)于所述連接軸上，所述彈簧抵接在所述抵臺與所述十字萬向軸之間。

其中，所述第二連桿還包括導(dǎo)向件，所述連接軸為中空結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)向件收容于所述連接軸內(nèi)部，所述導(dǎo)向件與所述十字萬向軸固定連接。

其中，所述第二驅(qū)動單元還包括套筒和軸承，所述軸承固定于所述套筒中，所述連接軸與所述軸承內(nèi)圈固定，所述軸承套筒固定連接至所述第二電機(jī)座。

其中，所述導(dǎo)軌組件包括弧形導(dǎo)軌，所述弧形導(dǎo)軌上置有第一齒牙和導(dǎo)向滑軌，所述導(dǎo)向滑塊安裝于所述導(dǎo)向滑軌，所述第一驅(qū)動單元包括第一驅(qū)動電機(jī)、第一電機(jī)座和第一齒輪，所述第一電機(jī)座與所述導(dǎo)向滑塊固定連接，所述第一連桿的另一端固定于所述第一電機(jī)座，所述第一電機(jī)固定于所述第一電機(jī)座上，所述第一齒輪固定于所述第一驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，所述第一齒輪與第一齒牙嚙合設(shè)置，所述第一驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述導(dǎo)向滑塊在所述導(dǎo)向滑軌上移動，以使得所述第一連桿及所述盾繞所述關(guān)節(jié)軸承轉(zhuǎn)動。

其中，所述導(dǎo)軌組件還包括環(huán)形導(dǎo)軌，環(huán)形導(dǎo)軌上設(shè)置有第二齒牙，所述弧形導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動連接于所述環(huán)形導(dǎo)軌上，所述第一驅(qū)動單元還包括第二驅(qū)動電機(jī)及固定于所述第二驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)軸的第二齒輪，所述第二驅(qū)動電機(jī)與所述弧形導(dǎo)軌固定連接，所述第二齒輪與所述第二齒牙嚙合，所述第二驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述弧形導(dǎo)軌相對于所述環(huán)形導(dǎo)軌繞所述環(huán)形導(dǎo)軌的圓心轉(zhuǎn)動。

其中，所述弧形導(dǎo)軌包括弧形段和第一轉(zhuǎn)動連接件，所述第一齒牙及所述導(dǎo)向滑軌設(shè)置于所述弧形段，所述弧形段與所述轉(zhuǎn)動連接件固定連接，所述環(huán)形導(dǎo)軌包括內(nèi)齒輪和第二轉(zhuǎn)動連接件，所述第二齒牙形成于所述內(nèi)齒輪，所述內(nèi)齒輪與所述第二轉(zhuǎn)動連接件固定連接，所述第一轉(zhuǎn)動連接件連接至所述第二轉(zhuǎn)動連接件，所述第一轉(zhuǎn)動連接件能夠相對所述第二轉(zhuǎn)動連接件繞所述環(huán)形導(dǎo)軌的圓心轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

本發(fā)明的球形機(jī)器人包括頭部驅(qū)動組件，所述頭部驅(qū)動組件包括固定架、關(guān)節(jié)軸承、第一連桿、導(dǎo)軌組件、導(dǎo)向滑塊、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元和盾，所述關(guān)節(jié)軸承的外圈固定于所述固定架，所述關(guān)節(jié)軸承與所述球形殼體球心重合，所述第一連桿穿過所述關(guān)節(jié)軸承的內(nèi)圈并與所述內(nèi)圈固定，所述盾與所述頭部組件之間通過磁力作用保持相對靜止，所述頭部組件貼附于所述球形殼體外表面，所述第二驅(qū)動單元連接在所述第一連桿一端和所述盾之間，所述第二驅(qū)動單元驅(qū)動所述盾自轉(zhuǎn)，帶動所述頭部組件自轉(zhuǎn)；所述第一連桿的另一端轉(zhuǎn)動連接至所述導(dǎo)向滑塊，所述導(dǎo)向滑塊安裝于所述導(dǎo)軌組件上，所述第一驅(qū)動單元驅(qū)動所述導(dǎo)向滑塊在所述導(dǎo)軌組件上移動，以使得所述第一連桿及所述盾繞所述關(guān)節(jié)軸承轉(zhuǎn)動，帶動所述頭部組件在所述球形殼體的外表面運(yùn)動。從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立驅(qū)動所述頭部組件在所述球形殼體的外表面運(yùn)動的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的球形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明球形機(jī)器人的頭部驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明第一驅(qū)動單元、導(dǎo)軌組件和滑軌的配合關(guān)系圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的弧形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)軌組件剖面示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的第二驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6所示的第二驅(qū)動單元分解示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的球形機(jī)器人的第二種視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

此外，以下各實(shí)施例的說明是參考附加的圖示，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明中所提到的方向用語，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“側(cè)面”等，僅是參考附加圖式的方向，因此，使用的方向用語是為了更好、更清楚地說明及理解本發(fā)明，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸地連接，或者一體地連接；可以是機(jī)械連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。若本說明書中出現(xiàn)“工序”的用語，其不僅是指獨(dú)立的工序，在與其它工序無法明確區(qū)別時，只要能實(shí)現(xiàn)該工序所預(yù)期的作用則也包括在本用語中。另外，本說明書中用“～”表示的數(shù)值范圍是指將“～”前后記載的數(shù)值分別作為最小值及最大值包括在內(nèi)的范圍。在附圖中，結(jié)構(gòu)相似或相同的用相同的標(biāo)號表示。

請參閱圖1。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的球形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中的球形機(jī)器人主要包括：球形殼體91、行走機(jī)構(gòu)92、頭部組件90和頭部驅(qū)動組件50。所述行走機(jī)構(gòu)80及所述頭部驅(qū)動組件50收容于所述球形殼體91內(nèi)部。所述行走機(jī)構(gòu)80與所述球形殼體91內(nèi)表面相抵接，并用于驅(qū)動所述球形殼體91滾動進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全方位行走，因所述行走機(jī)構(gòu)80不是本發(fā)明保護(hù)的重點(diǎn)，此處不加以詳細(xì)描述。所述頭部驅(qū)動組件50用于驅(qū)動所述頭部組件90相對于所述球形殼體91的外表面運(yùn)動。所述行走機(jī)構(gòu)80與所述頭部驅(qū)動組件50相互獨(dú)立工作。可以理解的是，由于行走機(jī)構(gòu)80與所述頭部驅(qū)動組件50相互獨(dú)立工作。也就是說，無論所述行走機(jī)構(gòu)80是否工作，所述頭部驅(qū)動組件50均能驅(qū)動所述頭部組件90繞所述球形殼體91的球心轉(zhuǎn)動。即包括如下情況：

1.球體機(jī)器人保持原地靜止，即所述球形外殼靜止，所述頭部驅(qū)動組件50驅(qū)動所述頭部組件90繞所述球形殼體91的球心轉(zhuǎn)動。

2.球體機(jī)器人為行進(jìn)狀態(tài)，即所述球形外殼為滾動狀態(tài)，所述頭部驅(qū)動組件50驅(qū)動所述頭部組件90繞所述球形殼體91的球心轉(zhuǎn)動。

請結(jié)合參閱圖2和圖3，圖2為本發(fā)明球形機(jī)器人的頭部驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明第一驅(qū)動單元、導(dǎo)軌組件和滑軌的配合關(guān)系圖。所述頭部驅(qū)動組件50包括固定架20、導(dǎo)軌組件40、導(dǎo)向滑塊33、關(guān)節(jié)軸承30、第一連桿31、第一驅(qū)動單元45和盾34。

具體的，所述盾34可以大致呈圓形框架結(jié)構(gòu)，盾34上設(shè)置有磁體座35，所述磁體座上固定有第一磁體36，所述頭部組件90上相應(yīng)設(shè)置有第二磁體(未示出)，所述第一磁體與所述第二磁體磁性相吸使得所述頭部組件90貼附于所述球形殼體91外表面，并且所述頭部組件90與所述盾34在磁力的作用下保持相對靜止。

所述固定架20包括底盤21、立柱22和支撐架23。所述支撐架23通過立柱22固定于所述底盤21上，所述底盤21與所述行走機(jī)構(gòu)80固定連接。也就是說，所述固定架20經(jīng)所述行走機(jī)構(gòu)80連接至所述球形殼體91內(nèi)表面。所述底盤21和所述支撐架23大致呈圓形?？梢岳斫獾氖牵鲋渭?3的圓心、所述底盤21的圓心及所述球形殼體91的球心共線。所述支撐架23圓心位置處設(shè)置有所述關(guān)節(jié)軸承30。可以理解的是，所述關(guān)節(jié)軸承30的外圈與所述支撐架23固定連接。優(yōu)選的，所述關(guān)節(jié)軸承30與所述球形殼體91的球心大致重合。所述第一連桿31穿過所述關(guān)節(jié)軸承30，并且所述第一連桿31與所述關(guān)節(jié)軸承30內(nèi)圈固定，所述第一連桿31一端連接至所述盾34，所述盾34能夠跟隨所述第一連桿31一端一起繞所述關(guān)節(jié)軸承30轉(zhuǎn)動。所述第一連桿31的另一端連接至所述導(dǎo)向滑塊33，所述導(dǎo)向滑塊33安裝于所述導(dǎo)軌組件40上。所述第一驅(qū)動單元45驅(qū)動所述導(dǎo)向滑塊33在所述導(dǎo)軌組件40上移動，以使得所述第一連桿31帶動所述盾34繞所述關(guān)節(jié)軸承30轉(zhuǎn)動，從而帶動所述頭部組件90在所述球形殼體91外表面移動，頭部組件90的運(yùn)動過程中，由于盾34繞球形殼體91球形轉(zhuǎn)動，盾34與頭部組件90之間距離保持不變，頭部組件90與盾34之間的磁力穩(wěn)定，避免頭部組件90晃動，避免頭部組件90從所述球形殼體91外表面脫離。

本發(fā)明的球形機(jī)器人包括頭部驅(qū)動組件50，所述頭部驅(qū)動組件50包括固定架20、關(guān)節(jié)軸承30、第一連桿31、導(dǎo)軌組件40、導(dǎo)向滑塊33、第一驅(qū)動單元45和盾34，所述關(guān)節(jié)軸承30的外圈固定于所述固定架20，所述關(guān)節(jié)軸承30與所述球形殼體91球心重合，所述第一連桿31穿過所述關(guān)節(jié)軸承30的內(nèi)圈并與所述內(nèi)圈固定，所述盾34連接于所述第一連桿31的一端，所述盾34與所述頭部組件90之間通過磁力作用保持相對靜止，所述頭部組件90貼附于所述球形殼體91外表面，所述第一連桿31的另一端連接至所述導(dǎo)向滑塊33，所述導(dǎo)向滑塊33安裝于所述導(dǎo)軌組件40上，所述第一驅(qū)動單元45驅(qū)動所述導(dǎo)向滑塊33在所述導(dǎo)軌組件40上移動，以使得所述第一連桿31及所述盾34繞球形殼體91的球心轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立驅(qū)動所述頭部組件90在所述球形殼體91的外表面運(yùn)動的效果。

本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述導(dǎo)軌組件40包括弧形導(dǎo)軌41，所述弧形導(dǎo)軌41連接于所述底盤21上。所述弧形導(dǎo)軌41的上設(shè)置有第一齒牙42和導(dǎo)向滑軌43，所述導(dǎo)向滑塊33安裝于所述導(dǎo)向滑軌43，所述導(dǎo)向滑塊33在所述導(dǎo)向滑軌43上移動以限制所述導(dǎo)向滑塊33的移動方向。所述第一驅(qū)動單元45包括第一驅(qū)動電機(jī)451、第一電機(jī)座452和第一齒輪453，所述第一電機(jī)座452與所述導(dǎo)向滑塊33固定連接。所述第一電機(jī)座452上設(shè)置有連接槽454，所述第一連桿31的另一端固定于所述連接槽454中。換而言之，所述第一連桿31經(jīng)所述第一電機(jī)座452與所述導(dǎo)向滑塊33固定連接。所述第一驅(qū)動電機(jī)451固定于所述第一電機(jī)座452上，所述第一齒輪453固定于所述第一驅(qū)動電機(jī)451的轉(zhuǎn)軸上，所述第一齒輪453與第一齒牙42嚙合設(shè)置。所述第一驅(qū)動電機(jī)451帶動所述第一齒輪453轉(zhuǎn)動，由于所述第一齒輪453與所述第一齒牙42的嚙合作用，所述第一驅(qū)動電機(jī)451帶動與第一電機(jī)座452連接的導(dǎo)向滑塊33在所述導(dǎo)向滑軌43上移動，帶動與第一電機(jī)座452固定連接的第一連桿31的另一端繞所述關(guān)節(jié)軸承30轉(zhuǎn)動，使得與所述第一連桿31一端固定連接的所述盾34繞所述關(guān)節(jié)軸承30轉(zhuǎn)動，從而帶動所述頭部組件90繞所述球形殼體91外表面移動。

本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述弧形導(dǎo)軌41轉(zhuǎn)動連接于所述底盤21上，所述第一驅(qū)動單元45還包括第二驅(qū)動電機(jī)455，所述第二驅(qū)動電機(jī)455用于驅(qū)動所述弧形導(dǎo)軌41繞所述底盤21的圓心自轉(zhuǎn)。也就是說，所述弧形導(dǎo)軌41的回轉(zhuǎn)軸過球形殼體91的球心。這樣設(shè)置的目的在于，弧形導(dǎo)軌41相對所述底盤21轉(zhuǎn)動時，所述第一連桿31與所述關(guān)節(jié)軸承30的距離不變，避免發(fā)生干涉。

進(jìn)一步的，請參閱圖4。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的弧形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖。所述弧形導(dǎo)軌41包括固定連接的弧形段411和第一轉(zhuǎn)動連接件412。所述弧形段411的對稱面經(jīng)過所述球形殼體91的球心。這樣設(shè)置的目的在于，所述導(dǎo)向滑塊33的運(yùn)動軌跡沿所述球形殼體91的對稱面對稱。所述第一齒牙42設(shè)置于所述弧形段411的內(nèi)周面，所述導(dǎo)向滑軌43設(shè)置于所述弧形段411的側(cè)面上。所述第一轉(zhuǎn)動連接件412可以大致呈圓形或半圓形或弧形狀。優(yōu)選的，所述第一轉(zhuǎn)動連接件412為圓形凸臺。所述弧形段411與所述第一轉(zhuǎn)動連接件412固定連接。所述弧形段411所在的平面與所述圓心凸臺的軸向相互平行。所述第一驅(qū)動單元45還包括第二齒輪456，所述第二齒輪456固定于所述第二驅(qū)動電機(jī)455的轉(zhuǎn)軸上。請結(jié)合參閱圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)軌組件剖面示意圖。所述導(dǎo)軌組件40還包括環(huán)形導(dǎo)軌46，所述環(huán)形導(dǎo)軌46大致呈圓環(huán)形。具體的，所述環(huán)形導(dǎo)軌46包括內(nèi)齒輪461和第二轉(zhuǎn)動連接件462，內(nèi)齒輪461上形成有第二齒牙463，所述內(nèi)齒輪461與所述第二轉(zhuǎn)動連接件462固定連接，所述第二轉(zhuǎn)動連接件462包括抵接臺463和第一軸承464，所述第一軸承外圈464與所述抵接臺463固定，所述抵接臺463固定于所述底盤21上。所述圓形凸臺與所述第一軸承464的內(nèi)圈固定連接。通過所述第一轉(zhuǎn)接件412和第二轉(zhuǎn)動連接件462的相互作用，限制所述弧形導(dǎo)軌41的轉(zhuǎn)動方向，使得所述弧形導(dǎo)軌41繞所述環(huán)形導(dǎo)軌46圓心轉(zhuǎn)動。也就是說，所述弧形導(dǎo)軌41所述環(huán)形導(dǎo)軌46轉(zhuǎn)動連接于底盤21上。

進(jìn)一步具體的，所述第二齒輪456與所述第二齒牙463嚙合設(shè)置。所述第二驅(qū)動電機(jī)455帶動所述第二齒輪456轉(zhuǎn)動，由于第二齒輪456與所述第二齒牙463的嚙合作用，使得所述弧形導(dǎo)軌41相對于所述環(huán)形導(dǎo)軌46沿所述環(huán)形導(dǎo)軌46的圓心轉(zhuǎn)動，進(jìn)而所述第一連桿31可以繞所述關(guān)節(jié)軸承30轉(zhuǎn)動，使得與所述第一連桿31連接的盾34繞所述關(guān)節(jié)軸承30轉(zhuǎn)動。

本實(shí)施例中通過設(shè)置與弧形導(dǎo)軌41轉(zhuǎn)動連接的環(huán)形導(dǎo)軌46，環(huán)形導(dǎo)軌46與底盤21固定連接，所述第二驅(qū)動電機(jī)455驅(qū)動弧形導(dǎo)軌41繞環(huán)形導(dǎo)軌46自轉(zhuǎn)，使得第一連桿31及盾34具有兩個方向的旋轉(zhuǎn)自由度，進(jìn)而所述頭部組件90能夠在所述球形殼體91外表面上任意移動。

可以理解的是，對于頭部組件90而言，頭部組件90具有一定的重量，因此頭部組件90相對于所述球形殼體91的球心的擺動角度不能過大。擺動的角度過大會造成頭部組件90從所述球形殼體91上脫落。經(jīng)過反復(fù)多次試驗可知，當(dāng)頭部組件90相對于球形殼體91頂部的擺動的角度超過45°時，頭部組件90從球形殼體91上脫落的概率會急劇上升。因此，應(yīng)當(dāng)保證頭部組件90相對于最高點(diǎn)時的偏擺角度小于或等于45°。換而言之，所述弧形導(dǎo)軌41中弧形段411對應(yīng)的的圓心角應(yīng)當(dāng)小于或等于90°。優(yōu)選的，所述弧形段411對應(yīng)的圓心角為80°。

本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述球形機(jī)器人還包括第二驅(qū)動單元，所述第二驅(qū)動單元連接在所述第一連桿31的一端與所述盾34之間。所述第二驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述盾34繞所述第一連桿31的軸線自轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，通過第二驅(qū)動單元驅(qū)動所述盾34自轉(zhuǎn)，進(jìn)而頭部組件90可以自轉(zhuǎn)，使得頭部組件90可以具有可自轉(zhuǎn)的自由度。

具體的，請結(jié)合參閱圖6，圖6為第二驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)示意圖。所述第二驅(qū)動單元包括第二電機(jī)座62、第三驅(qū)動電機(jī)63、聯(lián)軸器61和第二連桿65。所述第二電機(jī)座62與所述第一連桿31的一端固定連接，所述第三驅(qū)動電機(jī)63固定于所述第二電機(jī)座62，所述聯(lián)軸器61連接所述第三驅(qū)動電機(jī)63轉(zhuǎn)軸和所述第二連桿65的一端，所述第二連桿65的另一端連接至所述盾34上。所述盾34能夠跟隨所述第二連桿65一起運(yùn)動。所述第三驅(qū)動電機(jī)63經(jīng)所述聯(lián)軸器61后帶動所述第二連桿65轉(zhuǎn)動，所述盾34在所述第二連桿65連接的帶動下也會自轉(zhuǎn)，從而使得所述頭部組件90自轉(zhuǎn)。通過第三驅(qū)動電機(jī)63驅(qū)動頭部組件90自轉(zhuǎn)，使得頭部組件90的運(yùn)動具有自轉(zhuǎn)的自由度。

進(jìn)一步的，請結(jié)合參閱圖7，圖7為圖6所示的第二驅(qū)動單元分解示意圖。所述第二驅(qū)動單元60還包括十字萬向軸66，所述十字萬向軸66連接在所述第二連桿65與所述盾34之間。所述十字萬向軸66的作用在于，在球形機(jī)器人行走過程中，所述關(guān)節(jié)軸承30有可能偏離所述球形殼體91的球心，造成盾34與球形殼體91之間發(fā)生干涉，導(dǎo)致盾34無法繞關(guān)節(jié)軸承30擺動，造成球形機(jī)器人工作異常。設(shè)置所述十字萬向軸66能夠起到角度補(bǔ)償?shù)淖饔?，避免?4與球形殼體91發(fā)生干涉，消除盾34無法擺動或損壞盾34等異常。

本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述盾34之遠(yuǎn)離所述支撐架23的面上設(shè)置有多個第一萬向輪37，所述第一萬向輪37與所述球形殼體91內(nèi)表面相抵接。具體的，所述第一萬向輪37可以為萬向球輪或者麥克納姆輪。所述第一萬向輪37的作用在于，當(dāng)球體機(jī)器人運(yùn)動過程中，所述盾34有可能會由于振動而與球形殼體91內(nèi)表面發(fā)生接觸，此時通過所述第一萬向輪37可以減小盾34與球形殼體91內(nèi)表面接觸時的摩擦阻力。

進(jìn)一步具體的，所述第一萬向輪37為麥克納姆輪，所述麥克納姆輪的數(shù)量為4個，所述4個麥克納姆輪的軸向圍成的圖形大致為正方形。

本發(fā)明一種具體的實(shí)施方式中，所述第二連桿65包括連接軸651、導(dǎo)向件652、連接蓋板653和彈簧654，所述連接軸651一端與所述聯(lián)軸器61固定，所述連接軸651靠近一端處設(shè)置有抵臺655。具體的，所述連接軸651為空心軸。所述導(dǎo)向件652收容于所述連接軸651內(nèi)部。具體的，所述導(dǎo)向件可以為滾珠花鍵。所述滾珠花鍵的外圈與所述連接軸651固定連接，所述滾珠花鍵的花鍵軸與所述連接蓋板653固定，所述連接蓋板653通過螺釘與所述十字萬向軸66固定連接。所述彈簧654套設(shè)于所述連接軸651上，所述彈簧654抵接于所述抵臺655和所述連接蓋板653之間。也就是說，所述彈簧654抵接于所述十字萬向軸66與所述連接軸651之間。球形機(jī)器人正常運(yùn)動時，所述彈簧654處于壓縮狀態(tài)，使得所述盾34上的第一萬向輪37始終與所述球形殼體91內(nèi)表面相抵接，避免由于震動造成所述盾34遠(yuǎn)離所述球形殼體91內(nèi)表面，造成盾34與頭部組件90之間距離過大，頭部組件90從球形殼體91上脫落的情況發(fā)生。

本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二驅(qū)動單元60還包括套筒656和第二軸承657，所述第二軸承657固定于所述套筒656中，所述連接軸651與所述第二軸承657內(nèi)圈固定，所述套筒656固定連接至所述第二電機(jī)座62。

進(jìn)一步的，所述第二驅(qū)動單元60還包括聯(lián)軸器座611，所述聯(lián)軸器61座為中空結(jié)構(gòu)，所述聯(lián)軸器61收容于所述聯(lián)軸器座611，所述聯(lián)軸器座611與所述第二電機(jī)座62固定連接。也就是說，所述套筒656經(jīng)所述聯(lián)軸器座611連接至所述第二電機(jī)座62上。

本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，請結(jié)合參閱圖8。圖8為球形機(jī)器人的第二種視圖。所述頭部組件90包括頭殼901和第二萬向輪902?？蛇x的，上述第二磁體可以收容于所述頭殼901中。所述第二萬向輪902的數(shù)量為多個，所述多個第二萬向輪902均勻分布于所述頭殼901之靠近所述球形殼體91的端面上。所述第二萬向輪與所述球形殼體91相抵接。所述第二萬向輪能夠減小頭部組件90與球形殼體91相對滑動時的摩擦力。具體的，所述第二萬向輪902可以為麥克納姆輪或者萬向球輪等。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。