基于手勢控制的球型機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及球型機(jī)器人技術(shù)，特別是一種手勢控制的球型機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一種新型的行走機(jī)器人-球型機(jī)器人的研究開始引起機(jī)器人研究者的注意，球型機(jī)器人的出現(xiàn)是人類研究行走機(jī)構(gòu)上的一次突破。作為一種新型的行走機(jī)器人，它具有全方位運(yùn)動、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，引起了越來越多的研究人員的關(guān)注，并在科學(xué)研究、搶險(xiǎn)、軍事和日常生活中具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)在球型機(jī)器人的研究分為兩種:一種是輪式驅(qū)動球型機(jī)器人，另一種是輪輻式球型機(jī)器人。但是輪式驅(qū)動球型機(jī)器人存在輪與球體間的滑動問題以及輪對球殼的支撐力造成的球體變形問題，而輪輻式球型機(jī)器人雖然真正實(shí)現(xiàn)了球型機(jī)器人的全方位運(yùn)動，但設(shè)計(jì)和安裝要求較高，各種傳感裝置或其他設(shè)備的安裝會影響機(jī)器人的運(yùn)動，其運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)建模也較復(fù)雜、控制比較困難，目前還沒有精確的控制模型。
[0004]由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)中，球型機(jī)器人雖然實(shí)現(xiàn)了全方位運(yùn)動，但設(shè)計(jì)和安裝要求較高，各種傳感裝置或其他設(shè)備的安裝會影響機(jī)器人的運(yùn)動，其運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)建模也較復(fù)雜、控制比較困難，目前還沒有精確的控制模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于設(shè)計(jì)一種控制簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)全方位運(yùn)動的球型機(jī)器人。其具有全方位運(yùn)動特性，另外還具有結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰的特點(diǎn)。無論在控制上還是在價(jià)格上都很好的滿足了機(jī)器人廣泛應(yīng)用的要求。并且憑借其新穎性與趣味性可以預(yù)見其有廣闊的機(jī)器人市場。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0007]—種手勢控制的球型機(jī)器人，其特征在于，所述球型機(jī)器人包括主控模塊、開關(guān)模塊、動力模塊、無線傳輸模塊、手勢控制模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、穩(wěn)壓模塊、傳感器模塊、音樂模塊、燈光模塊；其中，
[0008]主控模塊，用于接收傳感器檢測到的信號和手勢控制模塊發(fā)出的信號，處理相關(guān)信號，控制燈光模塊，音樂模塊和驅(qū)動模塊。
[0009]開關(guān)模塊，用于控制整個(gè)系統(tǒng)電路的通斷，所述開關(guān)模塊由自鎖撥動開關(guān)構(gòu)成，通過引線接至球內(nèi)壁的槽孔上。
[0010]動力模塊，用于為球體各個(gè)方向的運(yùn)動提供動力，執(zhí)行所述主控模塊傳輸?shù)目刂菩盘?。所述動力模塊由控制轉(zhuǎn)向的電機(jī)模塊、控制平衡的電機(jī)模塊、控制前進(jìn)的電機(jī)模塊構(gòu)成。
[0011]所述控制前進(jìn)的電機(jī)模塊包括前進(jìn)電機(jī)、前進(jìn)電機(jī)套、擺桿、擺錘；其中，前進(jìn)電機(jī)安裝于前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，前進(jìn)電機(jī)軸與擺桿相連，擺桿與擺錘相連，從而通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動可以實(shí)現(xiàn)球的前進(jìn)或后退。
[0012]所述控制轉(zhuǎn)向的電機(jī)模塊包括轉(zhuǎn)向電機(jī)、滑塊、滑槽、轉(zhuǎn)向電機(jī)套；其中，
[0013]滑槽在所述前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，滑塊放置于滑槽內(nèi)，并可在滑槽內(nèi)滑動；
[0014]轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝于轉(zhuǎn)向電機(jī)套內(nèi)，轉(zhuǎn)向電機(jī)軸與滑塊固連在一起，從而通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動可以實(shí)現(xiàn)球的轉(zhuǎn)向。
[0015]所述控制平衡的電機(jī)模塊包括平衡電機(jī)、平衡電機(jī)套、齒條、擋板、齒輪。其中，
[0016]齒條放置于前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，擋板放置于前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，齒輪放置于齒條與擋板之間，并可以沿齒條前進(jìn)或后退。
[0017]平衡電機(jī)安裝于平衡電機(jī)套內(nèi)，平衡電機(jī)軸與齒輪固連在一起。從而通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動可以實(shí)現(xiàn)球的平衡運(yùn)動。
[0018]無線傳輸模塊，用于通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動以及進(jìn)行球的中央處理器和手勢控制模塊中央處理器之間的通訊。
[0019]手勢控制模塊，用于通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動，傳感器模塊檢測到的信息經(jīng)過中央處理器處理，由無線通訊模塊發(fā)送到球上的無線通訊模塊。
[0020]電源模塊，用于為主控模塊、開關(guān)模塊、動力模塊、無線傳輸模塊、手勢控制模塊、傳感器模塊供電。
[0021]驅(qū)動模塊，用于為電機(jī)提供電流，使電機(jī)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。
[0022]穩(wěn)壓模塊，用于將電源模塊電壓轉(zhuǎn)換為5V與3.3V電壓，為主控模塊、動力模塊、無線傳輸模塊、手勢控制模塊、驅(qū)動模塊、傳感器模塊、音樂模塊、燈光模塊供電。
[0023]傳感器模塊，用于定時(shí)的將檢測到的數(shù)據(jù)信息傳輸給主控制模塊，由所述主控模塊處理數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的動作達(dá)到傳感器的檢測效果。
[0024]綜上所述，本發(fā)明所述一種手勢控制的球型機(jī)器人外部結(jié)構(gòu)包括撥動開關(guān)和球形外殼；主控模塊用于處理相關(guān)信號，控制燈光模塊，音樂模塊和驅(qū)動模塊；開關(guān)模塊用于控制整個(gè)系統(tǒng)電路的通斷；動力模塊用于為球型機(jī)器人提供動力；無線傳輸模塊用于通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動以及進(jìn)行球的中央處理器和手勢控制模塊中央處理器之間的通訊；電源模塊用于為主控模塊、開關(guān)模塊、動力模塊、無線傳輸模塊、手勢控制模塊、驅(qū)動模塊、傳感器模塊供電。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的特點(diǎn)。另外，本發(fā)明采用的主控模塊、開關(guān)模塊、動力模塊、無線傳輸模塊、手勢控制模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、穩(wěn)壓模塊、傳感器模塊、音樂模塊、燈光模塊可靠性均較高，故本發(fā)明具有較高的可靠性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖1。
[0026]圖2為本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖2。
[0027]圖3為本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖3。
[0028]圖4為本發(fā)明的電路工作總體流程圖。
[0029]圖5為本發(fā)明所述驅(qū)動模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6為本發(fā)明所述穩(wěn)壓模塊組的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖7為本發(fā)明無線傳輸模塊組的工作示意圖。
[0032]圖8為本發(fā)明無線傳輸模塊組的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖9為本發(fā)明音樂播放模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖10為本發(fā)明傳感器模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036]請參閱圖1、圖2及圖3，本發(fā)明所述球型機(jī)器人包括球殼I和設(shè)置于球殼I內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主體2。
[0037]內(nèi)部結(jié)構(gòu)主體2設(shè)置于球殼I內(nèi)，主體包括電機(jī)組21、配重組22、電機(jī)套組23、核心控制板24和電池25。
[0038]電機(jī)組21包括平衡電機(jī)211、驅(qū)動電機(jī)212和轉(zhuǎn)向電機(jī)213，平衡電機(jī)211維持球體運(yùn)動時(shí)的平穩(wěn)性，驅(qū)動電機(jī)212為球體運(yùn)動提供動力，轉(zhuǎn)向電機(jī)負(fù)責(zé)球體的轉(zhuǎn)向運(yùn)動，可以使球體實(shí)現(xiàn)任意方向的運(yùn)動。
[0039]配重組22包括擺桿221和擺球222，兩組擺桿221與擺球222組成的配重對稱安裝于驅(qū)動電機(jī)212的兩側(cè)，配重的擺動可以使球產(chǎn)生重心偏移，而重心偏移為球體運(yùn)動提供動力。
[0040]電機(jī)套組23包括平衡電機(jī)套231、驅(qū)動電機(jī)套232和轉(zhuǎn)向電機(jī)套233，平衡電機(jī)套231固定平衡電機(jī)211，一端與內(nèi)球殼相連；轉(zhuǎn)向電機(jī)套233固定轉(zhuǎn)向電機(jī)213，一端與內(nèi)球殼相連；驅(qū)動電機(jī)套232除了固定驅(qū)動電機(jī)212外，在其左右兩側(cè)還分別固定有電池25和核心控制板24，上下兩頭分別設(shè)有滑槽2321、滑塊2322、齒輪2323、齒槽2324，滑槽和滑塊與轉(zhuǎn)向電機(jī)213相結(jié)合完成球體的轉(zhuǎn)向功能，齒輪和齒槽與平衡電機(jī)211相結(jié)合來保持球體運(yùn)動時(shí)的平穩(wěn)性。
[0041]核心控制板24固定在驅(qū)動電機(jī)套232的一側(cè)，控制板上集成有電源轉(zhuǎn)換模塊，開關(guān)模塊，運(yùn)動和磁場檢測集成模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊，無線通訊模塊，藍(lán)牙通訊調(diào)試模塊，中央處理器模塊，以及炫彩燈光模塊和音樂播放模塊。為其供電后，核心控制板24分別控制電機(jī)、發(fā)光二極管和音樂播放器來分別實(shí)現(xiàn)球體的運(yùn)動、燈光閃爍效果和音樂的播放。
[0042]電池25固定在驅(qū)動電機(jī)套232的另一側(cè)，分別為電機(jī)組21、核心控制板24供電。
[0043]本發(fā)明所述手勢控制的球型機(jī)器人在工作時(shí)，核心控制板24控制驅(qū)動電機(jī)212正、反旋轉(zhuǎn)帶動配重組22旋