[发明专利]新型球形机器人及其控制方法

权利要求书

1.新型球形机器人及其控制方法，其特征在于整体结构包括传动机构、执行机构；传动机构包括转向锥齿、转向架、传动轮，所述转向架包括转向架(2)、转向架(7)、转向轴(11)并与球形车壳联接，所述传动轮包括传动轮(3)、传动轮(6)并与转向轴(11)联接，转向锥齿(12)与转向轴(11)联接；执行机构包括传动锥齿轮一(4)、传动锥齿轮二(9)、球形车壳；转向电机(16)输出的动力经过转向锥齿(12)传给转向轴(11)再传给整个转向架，造成转向架倾斜实现转向；驱动电机(17)输出动力经过固联在传动轮(3)中心的齿轮传递给传动轮，通过轮齿啮合将动力分别经过传动锥齿轮一(4)、传动锥齿轮二(9)传给球形车壳，实现前进或后退。

2.根据权利要求1所述的新型球形机器人及其控制方法，其特征在于：所述转向架(2)、转向架(7)、转向轴(11)相互固联，转向轴(11)位于转向架(2)、转向架(7)之间且通过二者的几何形心，三者形成的整体通过轴承与球形车壳联接或空套在球形车壳中心立柱上。

3.根据权利要求1所述的新型球形机器人及其控制方法，其特征在于：所述传动轮(3)、传动轮(6)扣合为一个整体，通过轴承与转向轴(11)联接或空套在转向轴(11)上，在驱动电机(17)的驱动下绕转向轴(11)中心轴线同步转动。

4.根据权利要求3所述的新型球形机器人及其控制方法，其特征在于：所述传动轮(3)、传动轮(6)轮缘有轮齿，齿数设计以保证传动锥齿轮一(4)、传动锥齿轮二(9)的输出角速度相同为原则。

5.根据权利要求1所述的新型球形机器人及其控制方法，其特征在于：所述传动锥齿轮一(4)、传动锥齿轮二(9)中心轴线共线且通过球形车壳球心，分别与球形车壳固联或联接可沿轴向滑移。

6.根据权利要求1所述的新型球形机器人及其控制方法，其特征在于：所述转向电机(16)、驱动电机(17)与搭载平台及配重(13)固联，搭载平台及配重(13)空套在转向轴(11)上或通过轴承与转向轴(11)联接。

7.根据权利要求1所述的新型球形机器人及其控制方法，其特征在于控制方法上：实现直线转向的程序是：

(1)设定直线转向的转向角α；

(2)设定两电机转速比并根据实际要求设定ω_x，ω_z的值；

(3)控制电路(15)设定好转速后分别向转向电机(16)驱动电机(17)发出控制指令；

(4)动力经由电机、转向架、传动轮传递给球壳实现直线转向。

8.根据权利要求1所述的新型球形机器人及其控制方法，其特征在于控制方法上：实现特定运动轨迹的方法是：

由预定轨迹S＝f(X，Z)，沿X，Z向矢量分解为得到各轴角速度dfX‾dt=R·ωX‾,dfZ‾dt=R·ω‾Z.]]>则位移与角速度关系为：f‾=R·∫(ωX‾+ωZ‾)dt,]]>写成离散数值解的形式：R为球形机器人球壳的半径。进而解出X，Z轴控制信息即可实现特定的运动轨迹。