[发明专利]微小振动发电球形机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种球形移动机器人，尤其是微小振动发电球形机器人。

背景技术

由于球形机器人具有结构简单、控制方便、运动灵活，以及效率高、能耗小等优点，近些年来得到了快速的发展，广泛应用于环境探测，科学研究，娱乐等领域。对于球形机器人，如何能长时间的自主运行，是目前研究的热点，其关键在于能源的获取方式。专利ZL200820032723.X公开的球形机器人采用内部锂电池供电，可以实现全向运动，当锂电池耗完，无法继续运动，续航能力较弱。内驱动的球形机器人普遍遇到类似的问题。专利ZL200810017895.4 公开了一种采用风力驱动的球形机器人，内部采用电池的方式。该方式解决了驱动力的能源供给，但是过于依靠风力，使得其运动不受控制，不能按照预定的轨迹运动，不能满足探测的需要。专利ZL200810231786.2 公开了一种内外驱动的球形机器人，外驱动采用风力，内部的能源采用太阳能发电。此种方式在某种程度上解决了长航程的能源问题，但是对于太阳不足，或是黑夜的条件下，以及风力不足的条件下，运动会受限制。同时由于太阳能的结构，会使得系统复杂，影响机器人的运动以及控制效果。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的技术存在的问题，提供一种微小振动发电球形机器人，利用机器人在运动过程中的振动，通过微型振动发电机转化为电能的方式，以满足球形机器人探测、研究的能源需求

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微小振动发电球形机器人，包括球壳、内框、转向电机、摆杆、电源控制器、驱动电机、蓄电池、微型振动发电机及其外壳支架；所述内框安装在球壳上，内框相对于球壳能够自由转动；所述转向电机、摆杆、驱动电机分别安装在内框上，所述电源控制器安装在摆杆下端，所述电源控制器连接蓄电池，所述微型振动发电机安装于外壳支架内，所述外壳支架固定于蓄电池下端；在球形机器人运动过程中，微小振动发电机利用振动切割磁力线，产生电能，并将电能存储于蓄电池内，分别供给驱动电机和转向电机，驱动电机通过内框带动摆杆，改变蓄电池的质心位置实现球形机器人的直线运动；转动电机带动摆杆，改变蓄电池的质心位置实现球形机器人的转向运动。

所述球壳由两个半球壳体组成，其材料为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，即TPU；在两个半球接合处，使用聚碳酸酯PC板进行加厚处理，并通过螺钉固定。

所述摆杆包括短轴、联轴器、夹持架、悬重杆、法兰、摆臂；所述摆臂安装在悬重杆的两端，所述悬重杆通过两个夹持架与短轴固定连接，所述短轴的两端分别安装联轴器和法兰。

所述内框与法兰、角接触轴承用螺钉固定，固定条用螺钉安装在法兰上，两块辅助垫块用螺钉与固定条两端连接，辅助垫块与球壳相连，从而实现了内框与球壳连接；所述驱动电机安装在角接触轴承上，驱动电机的主轴经固定条、辅助垫块传递力矩到球壳。

所述联轴器的型号为SXI-50十字滑块联轴器。

所述驱动电机、转向电机的型号为MAXON的RE40，控制器的型号为：Maxon公司的EPOS2 24/5。

所述微型振动发电机型号为：3628微型发电机。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

本发明的微小振动球形机器人，利用运动过程中的振动，通过微型振动发电机，转化为电能，实现了球形机器人可以在各种环境下长时间的自主运动的能源需求。本发明采用微型振动发电机，替代了其他能源的供给装置，简化了机器人实现运动的机械结构，使得运动更加轻巧。本发明适用于内驱、风驱或是内外驱动的球形机器人。

附图说明

图1 微型振动发电球形机器人结构示意图。

图2球形机器人摆杆系统结构示意图。

图3无电机端的内框与球外壳连接结构示意图。

图4有电机端的内框与球外壳连接结构示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图说明如下：