[发明专利]球形机器人实现连续弹跳的多运动态机构

说明书

技术领域

 本发明涉及一种多运动态的球形移动机器人，尤其涉及一种球形机器人实现连续弹跳的多运动态机构。 

背景技术

球形机器人是一类新型的移动机器人。球形的外壳既是机器人保护内部设备的外壳又是机器人实现自身移动的平台。球形机器人具有全方位运动、零转弯半径等优点。 

目前，人们所发明的球形机器人多是通过球体内两个或多个重块来回的变换位置来实现整个机器人的滚动运动，通过机械储能装置快速释放能量来使机器人获得完成跳跃的初始能量的结构。但采用这种驱动结构的球形机器人，由于受其机械结构的限制，其存在以下缺点：一、运动灵活性较差。二、不能进行连续的跳跃运动。三、能量利用率低。 

发明内容

针对现有球形机器人存在的上述各种缺点，本发明的目的在于提供一种球形机器人实现连续弹跳的多运动态机构。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

本发明包括球体外气室结构、跳跃动力组件和球体重心偏移控制组件；球体外气室结构内装有跳跃动力组件和球体重心偏移控制组件；

1）球体外气室结构：包括球体外气室球壳和球体外气室球面；球体外气室下球壳与球体外气室上球壳配合构成球体外气室球壳，球体外气室下球面与球体外气室上球面配合构成球体外气室球面，球体外气室球面、球体外气室球壳的经纬线上均分布有安装孔，球体外气室连管密封安装于球体外气室球壳与球体外气室球面相互对应的安装孔之间，球体外气室球壳在内表面的三个正交轴向所对应的六个方向上分别设有结构相同的球心定位块；

2）跳跃动力组件：包括内气室气囊、球心支架、空间凸轮、导轮、导轮固定架、导轮安装臂、主驱动器和双气室连管；球心支架呈中空柱体状，内气室气囊安装在球心支架里，内气室气囊一侧的气室接头穿过球心支架一端的通孔连接双气室连管的一端，内气室气囊的另一侧与空间凸轮的一面粘接，双气室连管的另一端连接在球体外气下室球壳内表面上设有的气室接头上与球体外气室上球壳和球体外气室上球面之间的空间连通，球心支架端面与通孔相对的一侧固定连接有主驱动器，主驱动器的输出轴面向内气室气囊，该输出轴与导轮安装臂连接，导轮安装臂上装有导轮固定架，导轮固定架上装有导轮，导轮与空间凸轮的螺旋面接触，主驱动器的输出轴、空间凸轮与内气室气囊共轴线；

3）球体重心偏移控制组件：包括辅助固定支架和六个结构相同的驱动器单元；辅助固定支架安装在主驱动器的外侧，第一驱动器单元安装在辅助固定支架的侧面，第二驱动器单元安装在球心支架有通孔的一端上，其余四个驱动器单元等距均布安装在球心支架圆周面上，每个驱动器单元中的球心定位绳的一端分别在与球体外气室球壳正对应的球心定位块固定连接。

所述的六个结构相同的驱动器单元均包括驱动器、驱动器卷轮、球心定位绳和驱动器固定架；驱动器安装在驱动器固定架上，驱动器卷轮安装在驱动器的输出轴上，球心定位绳的另一端固定并缠绕在各自的驱动器卷轮的U形轮槽上。 

所述的球体外气室球壳采用硬质材料，所述的球体外气室球面采用软质材料。 

所述的内气室气囊是轴向剖面呈波纹状的中空弹性圆柱体。 

所述的六根球心定位绳是具有弹性的绳索。 

所述的跳跃动力组件和球体重心偏移控制组件组成了球心组件，该球心组件在静止状态下的重心与球体外气室球壳的中心重合。 

本发明具有的有益效果是： 

1.本发明的实现球形机器人连续弹跳的双气室结构，简化了机器人实现跳跃所需的机械结构，并且双气室的弹跳自储能能力提高了球形机器人实现连续弹跳的能量利用效率。另一方面，通过控制弹跳驱动器输出轴的不同转动状态，可以实现对气室不同气压状态的控制，从而能让球形机器人实现各种不同的运动状态，提高了运动的灵活性和机动性。

2. 本发明的实现球形机器人滚动的球体重心偏移控制组件，把整个球心组件当做质量块，避免了需要增加额外质量块来实现球体重心的偏移，从而有效降低了整个机器人的重量，提高了运动效率。 

附图说明  

图1是本发明的整体立体结构示意图。

图2是本发明的爆炸结构示意图。 

图3是本发明的球心组件结构的正视图。 

图4是本发明的球心组件结构的侧视图。 

图5是本发明的球心支架的结构示意图。 

图6是本发明的弹跳动力组件的结构示意图。 

图7是本发明的球体重心偏移控制组件基本单元的结构示意图。