专利名称：球形机器人球壳展开机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人的稳定机构，特别是用于球形机器人球壳展开机构。
背景技术：
球形行走机器人及球形移动机器人是近年来国内外新近兴起、并发展迅速 的一个特种研究领域。目前，国内外已经研制出若干种不同结构组成的球形机 器人。球形机器人与地面是点接触，其移动和转向灵活方便，具有全方位运动 和零转弯半径的特点，适应道路的能力强。有望成为今后机器人在坎坷不平的
地面上行走的一种比较理想的运输工具。但是，在具体应用过程中，球形机器 人存在有相当大的局限性。
目前，传统的多足或带有机械臂的机器人已经引起人们广泛的关注、研究 和应用。这种多足机器人对于活动环境有很强的适应能力，但是它不具备球形 机器人二维全向性行走、零转弯半径的特点，其运动灵活性在许多场合受到限 制；而带有机械臂的机器人，其灵巧的机械臂可以像人的手臂那样从事各种运 动或操作，从而能够从事许多特定功能的工作。然而，在某些场合，其应用需 要有一个良好的移动载体。
如何克服现有球形机器人上述的缺陷就成为申请人关注和研究的新课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种球壳可展开的稳定支撑机构，其可克服现有的球 形机器人无法对外进行操作、无法保持静态稳定的问题。 为实现上述目的，本发明采取以下设计方案 一种球形机器人球壳展开机构，其包括一上支撑座； 一下支撑座；
一组加强筋，用以支撑并连接上、下支撑座；
一组可开或合的球壳瓣，闭合时和上支撑座、下支撑座的外壁可合围成一 整体球，各球壳瓣的下端固定于下支撑座上
一驱动各球壳瓣开或合的驱动装置，坐落于下支撑座上。
所述的驱动各球壳瓣开或合的驱动装置为直流无刷电机驱动的丝杠传动 单元，该丝杠传动单元由丝杠和与其可螺纹传动的丝杠螺母构成， 一与球壳瓣 固定相接的连杆的另一端与对应端丝杠传动单元的丝杠螺母连接。
所述的一组球壳瓣及所述的一组加强筋均可以是均匀对称分布。
所述的各球壳瓣可以通过合叶与下支撑座铰联。 本发明的优点是
1、 本发明球形机器人球壳展开机构可以使球形机器人中能够安装可伸縮 的机械臂或其它肢体，从而从事许多特定操作，但在行走、移动中仍不失球形 机器人灵活运动的特性。
2、 其可以保证球形机器人动作时保持平衡状态，闭合状态时能保证球壳 形态完整，使球形机器人的运动性能及其他性能不产生影响。
3、 传动机构采用丝杠传动带动连杆机构，该传动结构传动效率高。
4、 整个球形机器人球壳展开机构采用至少三瓣对称布局，能够保证球形 机器人静态的各向稳定。
图l是本发明球形机器人球壳展开机构的结构示意图(俯视图) 图2 是图1中A-A剖视图
图3 是本发明的球壳展开装置展开后的结构示意图 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述。
具体实施例方式
如图1至图3所示，本发明球形机器人球壳展开机构基础构件包括一组可 开或合的球壳瓣3及对应的一组合叶6、上支撑座2、下支撑座10、 一组加强 筋1及电机安装底盘5，还有一组驱动各球壳瓣开或合的驱动装置，包括一组 直流无刷电机9、 一组丝杠7、 一组螺母8、 一组传动连杆4等。
所述的一组可开或合的球壳瓣3应均匀对称分布，闭合时和上支撑座、下 支撑座的外壁可合围成一整体球，各球壳瓣3的下端可以通过合叶6与下支撑 座10铰联。 一组球壳瓣以三瓣均匀对称分布为佳。加强筋在球壳闭合时能够 起到辅助支撑球壳的作用，使球形机器人在滚动时更加稳定。
所述的一组加强筋，用以支撑并连接上、下支撑座。其所设数目应至少为 一组球壳瓣的数目，所在位置以在各球壳瓣合缝位置处为佳，当加强筋数目多 于球壳瓣的数目时，亦可分设位于球壳瓣体内侧适当位置处。
所述的驱动各球壳瓣开或合的驱动装置，坐落于下支撑座上。参见图l及 图3，本实施例中， 一组球壳瓣为三瓣， 一组加强筋为3个，采用了一个驱动 装置驱动一瓣球壳瓣的方式。所述的驱动装置包括直流无刷电机9驱动的丝 杠传动单元，该丝杠传动单元由丝杠7和与其可螺纹传动的丝杠螺母8构成， 直流无刷电机9安装在电机安装底盘5上，其输出轴与丝杠7固连，电机安装 底盘5固定在下支撑座10上，螺母8配合安装在丝杠7上，传动连杆4 一侧 与螺母8铰联，另一侧与球壳瓣3铰联。
本发明的丝杠传动过程为直流无刷电机9转动带动丝杠7转动，进而带 动螺母8的平行移动，螺母8的平移引起传动连杆4的运动，进而驱动球壳瓣 3绕合叶6轴心转动，实现球壳的开合运动。丝杠传动效率高，且丝杠螺母机 构可以实现自锁，故使得本发明球形机器人球壳展开机构开或合动作灵巧、稳 固。
由于三个电机分别带动三个球壳瓣，所以每个球壳瓣的展开角度可以不 同，可以使球形机器人适应不同的地面环境(如斜坡)。所述的上支撑座2、下支撑座10、加强筋l、电机安装底盘5、连杆4均 可采用轻质的铝合金材料制成，上述构件采用此材料制成在保证其具有一定的 刚度和强度的同时，还可以减轻整体质量。
由于本发明的设计，使得可以在利用本发明球形机器人球壳展开机构制作 的球形机器人中安装可伸縮的机械臂或其它肢体，以使该机器人在机械臂縮回 时，能够具备球形机器人灵活运动的特性，而在机械臂伸出时，能够在许多场 合用作机械手、机械足或视觉传感器等传感器官，从而能够从事许多特定操作， 从而拓展了球形移动机器人的应用范围。填补了该项空白。
上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所 包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明的申请专利范 围。
权利要求
1、 一种球形机器人球壳展开机构，其特征在于包括-一上支撑座；一下支撑座；一组加强筋，用以支撑并连接上、下支撑座；一组可开或合的球壳瓣，闭合时和上支撑座、下支撑座的外壁可合围成一 整体球，各球壳瓣的下端固定于下支撑座上；一驱动各球壳瓣开或合的驱动装置，坐落于下支撑座上。
2、 根据权利要求1所述的球形机器人球壳展开机构，其特征在于所述 的驱动各球壳瓣开或合的驱动装置为直流无刷电机驱动的丝杠传动单元，该丝 杠传动单元由丝杠和与其可螺纹传动的丝杠螺母构成， 一与球壳瓣固定相接的 连杆的另一端与对应端丝杠传动单元的丝杠螺母连接。
3、 根据权利要求1所述的球形机器人球壳展开机构，其特征在于所述 的一组球壳瓣均匀对称分布，所述的一组加强筋亦均匀对称分布并至少与一组 球壳瓣的数量相同。
4、 根据权利要求3所述的球形机器人球壳展开机构，其特征在于所述 一组加强筋与一组球壳瓣的数目相同，并位于各球壳瓣合缝位置处。
5、 根据权利要求3所述的球形机器人球壳展开机构，其特征在于所述 的一组球壳瓣为三瓣， 一组加强筋为3条。
6、 根据权利要求1所述的球形机器人球壳展开机构，其特征在于所述的各球壳瓣可以通过合叶与下支撑座铰联。
7、 根据权利要求1所述的球形机器人球壳展开机构，其特征在于所述 的上支撑座、下支撑座、加强筋、连杆均可采用铝合金材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种球形机器人球壳展开机构，包括一上支撑座、一下支撑座及一组加强筋，该加强筋用以支撑并连接上、下支撑座；一组可开或合的球壳瓣，闭合时和上支撑座、下支撑座的外壁可合围成一整体球，各球壳瓣的下端固定于下支撑座上；一驱动各球壳瓣开或合的驱动装置，坐落于下支撑座上。所述的驱动各球壳瓣开或合的驱动装置为直流无刷电机驱动的丝杠传动单元，该丝杠传动单元由丝杠和与其可螺纹传动的丝杠螺母构成，一与球壳瓣固定相接的连杆的另一端与对应端丝杠传动单元的丝杠螺母连接。其可解决现有的球形机器人无法对外进行操作，无法保持静态稳定等问题。
文档编号B25J11/00GK101310941SQ200810106349
公开日2008年11月26日 申请日期2008年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者刘大亮, 孙汉旭, 张延恒, 李红义, 贾庆轩 申请人:北京邮电大学