[发明专利]一种球形机器人的三轮转体内驱动方法

摘要

本发明公开了一种球形机器人的三轮转体内驱动方法，所述球形机器人包括球形外壳、探测器支架、探测器、电路模块、支撑板、电池仓和驱动装置，探测器支架设牛眼轮，驱动装置包括麦克纳姆轮和驱动电机，所述内驱动方法包括以下步骤：a、获取目标参数，b、控制球形机器人朝向，c、球形机器人朝向正对目标位置后控制三个轮停止运行，d、控制2和3号轮等速反向运行，e、电路模块接收到球形机器人到达目标位置后控制三个轮停止运行，此时球形机器人精准到达目标位置。解决了现有技术运动不灵便、运动效率低、以及监测能力受环境设施局限大的问题。

主权项

1.一种球形机器人的三轮转体内驱动方法，其特征在于：所述球形机器人包括球形外壳(3)，以及均设在球形外壳(3)内且从上到下依次固定连接的探测器支架(4)、探测器(2)、电路模块(5)、支撑板(6)、电池仓(7)和驱动装置，所述探测器支架(4)设有牛眼轮，所述牛眼轮朝上并与球形外壳(3)内壁滑动接触；所述驱动装置有三个且分布于同一水平面上，所述三个驱动装置在同一水平面上的连线组成一个等边三角形，所述每一个驱动装置均包括与球形外壳(3)内壁滑动接触的麦克纳姆轮(8)和固定在麦克纳姆轮(8)内侧用于驱动麦克纳姆轮(8)运动的驱动电机(1)，所述三个麦克纳姆轮(8)分别通过三根互成90°角的驱动杆与支撑板(6)下侧面固定连接，所述所有驱动电机(1)均与电路模块(5)信号连接；所述电池仓(7)有两个并对称固定在支撑板(6)下侧面两端，所述两个电池仓(7)与支撑板(6)组合后的重心位于球形外壳(3)球心的正下方，所述每个电池仓(7)内均设有电池组，所述电池组分别与电路模块(5)和所有驱动电机(1)电连接；所述探测器(2)包括集成CZT探测器和IMU惯性导航系统，所述集成CZT探测器通过电压模块与电池组电连接，所述集成CZT探测器和IMU惯性导航系统均与电路模块(5)连接，所述电池组分别与集成CZT探测器和IMU惯性导航系统电连接；所述球形机器人内驱动方法包括以下步骤：a、通过无线方式接收指定到达的目标位置坐标，并获取球形机器人球心与目标位置的目标参数(D，θ)，其中，D为球形机器人球心到目标位置的水平连线距离，设置三个麦克纳姆轮中的任意一个为球形机器人头朝向轮，用1号轮表示，其余两个轮以1号轮为参照按逆时针方向依次用2号轮和3号轮表示，θ为球形机器人球心和目标位置的水平连线与1号轮沿球形机器人外侧面所指向的方向之间的夹角；b、获取到目标参数后，通过电路模块控制相应的驱动电机启动1号轮、2号轮和3号轮运行，使1号轮、2号轮和3号轮以同向且相同的角速度ω运动，此时球形机器人以3ω的角速度原地转动；c、探测器中IMU惯性导航系统的陀螺仪积分得到球形机器人转动角度并传送至电路模块，当电路模块接收到球形机器人转动角度等于θ时，控制相应的驱动电机使1号轮、2号轮和3号轮同时停止运行，此时1号轮正对目标位置；d、通过电路模块控制相应的驱动电机启动2号轮和3号轮分别以ω2和ω3的角速度运行，ω2和ω3大小相等且方向相反，同时1号轮作为从动轮运行，并且运行速度与2号轮或3号轮在1号轮所指方向的分速度相同，此时球形机器人正对目标位置直线滚动运行；e、探测器中IMU惯性导航系统的速度信息融合二重积分得到球形机器人直线滚动距离并传送至电路模块，当电路模块接收到球形机器人直线滚动距离等于D时，控制相应的驱动电机使1号轮、2号轮和3号轮同时停止运行，此时球形机器人到达目标位置。