智能球形机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种智能球形机器人，包括球体部分、与位于其顶部的机器人头部，所述球体部分包括壳体、主板、控制元件组、两个主动轮组件、两个从动轮、充电电池组件，所述壳体为采用可透光材质制成的密闭圆球体，两个所述主动轮组件与两个所述从动轮分别呈对称方式装配在所述主板上，所述控制元件组与所述充电电池组件均是设置在所述主板上；在所述主板的中心位置还设有贯穿于其内部的支撑杆，在所述支撑杆的底部端面装配有用于降低重心稳定球体的配重块。本实用新型具有结构简单、可靠性高、稳定性好的特点，通过在球体部分中增加配重块，有效降低了球体部分的重心，保证了其整体的稳定性。
【专利说明】
智能球形机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种机器人，尤其是一种智能球形机器人。
【背景技术】
[0002]球形机器人是一种具有球形外观，以滚动为运动方式的新型机器人，这种机器人是将传感器、驱动装置和附加设备放置在球形外壳中，依靠球壳内部的驱动机构来实现滚动式运动。球形机器人是一种典型的非完整性系统，它具有很强的姿态恢复能力和地形适应能力，同时具有机动性强、能耗低、转弯半径小等突出特点，球形机器人由于其外形特点，因而不存在翻倒的问题，并且可以全方位转弯，运动连续型强、可靠性高。
[0003]目前，国内外均对球形机器人开展了一些研究，由于密封球体形状特点和空间限制，其内部不易搭载太多设备，真正具有实用性的产品还较少。现有的球形机器人方案大都结构复杂，工程实现难度高、缺乏智能性，特别是，有些装置的转向运动与前进运动耦合，球体内部驱动机构的状态不确定，控制难度较大、缺乏交互性，另外，由于球体重心较高，使得爬坡和越障能力不足，这些都降低了球形机器人的实用性，在很大程度上限制了球形机器人的推广和应用。
【发明内容】
[0004]针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种具有结构简单、可靠性高、稳定性好的特点，可有效降低了球体部分的重心，保证了其整体的稳定性的智能球形机器人。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种智能球形机器人，包括球体部分、与位于其顶部的机器人头部(301)，所述球体部分包括壳体(101)、主板(102)、控制元件组、两个主动轮组件、两个从动轮(107)、充电电池组件，所述壳体(101)为采用可透光材质制成的密闭圆球体，两个所述主动轮组件与两个所述从动轮(107)分别呈对称方式装配在所述主板(102)上，所述控制元件组与所述充电电池组件均是设置在所述主板(102)上；
[0006]在所述主板(102)的中心位置还设有贯穿于其内部的支撑杆(108)，在所述支撑杆
(108)的底部端面装配有用于降低重心稳定球体的配重块(104)。
[0007]上述的智能球形机器人，其中，所述主动轮组件由相连接的主动轮(106)与直流电机(103)构成，所述主动轮(106)装配于开设在所述主板(102)左、右两侧的主动轮装配槽中，所述直流电机(103)安装在靠近所述主动轮装配槽的位置；
[0008]所述从动轮(107)通过装配轴装配于开设在所述主板(102)前端中央位置与后端中央位置上的从动轮装配槽中；
[0009]所述主动轮(106)与所述从动轮(107)为同方向移动。
[0010]上述的智能球形机器人，其中，所述充电电池组件由充电电池(105)与充电线圈
(109)构成，所述充电电池(105)安装在所述主板(102)的底部表面。
[0011]上述的智能球形机器人，其中，所述控制元件组由固化在所述主板(102)顶部表面上的微处理器(204)、以及分别与其相连接的电机驱动模块(201)、运动传感器模块(202)、声音播放模块(203)、无线通信模块(205)、振动开关模块(206)、方向指示灯(207)、状态指示灯(208)与无线充电模块(209)构成，所述电机驱动模块(201)还与安装在所述主板(102)底部表面的两个所述直流电机(103)相连接，所述无线充电模块(209)通过所述充电线圈
(109)与所述充电电池(105)相连接，所述无线通信模块(205)通过无线信号与外部控制设备相连接。
[0012]上述的智能球形机器人，其中，在所述支撑杆(108)的顶部端面装配有用于与所述机器人头部(301)相连接的磁铁。
[0013]上述的智能球形机器人，其中，所述充电线圈(109)安装在所述配重块(104)的底部表面。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0015]本实用新型具有结构简单、可靠性高、稳定性好的特点，通过在球体部分中增加配重块，有效降低了球体部分的重心，保证了其整体的稳定性；
[0016]通过安装在主板前端与后端的从动轮，使得球体部分在运动时从动轮与壳体内壁之间为滚动接触，极大地减小了主板与壳体内壁之间的摩擦。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构不意图；
[0018]图2为本实用新型中球体部分的结构示意图；
[0019]图3为图1中主板的正面结构示意图。
[0020]主要附图标记说明如下:
[0021 ] 101-球体；102-主板；103-直流电机；104-配重块；105-电池；106-主动轮；107-从动轮；108-支撑杆；109-充电线圈；201-电机驱动模块;202-运动传感器模块;203-声音播放模块;204-微处理器;205-无线通信模块;206-振动开关模块;207-方向指示灯;208-状态指示灯;209-无线充电模块;301-机器人头部
【具体实施方式】
[0022]如图1至图3所示，本实用新型提供的智能球形机器人，包括球体部分、与位于其顶部的机器人头部301，球体部分包括壳体101、主板102、控制元件组、两个主动轮组件、两个从动轮107、充电电池组件。其中，主板102为圆形结构。
[0023]壳体101为米用可透光材质制成的密闭圆球体，壳体是整个球体部分的外部承载结构，其主要功能部件都容纳在其内部。
[0024]主动轮组件由主动轮106与直流电机103构成，主动轮106装配于开设在主板102左、右两侧的主动轮装配槽中，直流电机103安装在靠近主动轮装配槽的位置，左、右两个主动轮的装配位置相互对应。直流电机安装在主板的底部表面。其中，主动轮106装配并套设在在直流电机103的输出轴上，输出轴的外侧端面与主动轮的外侧端面同水平设置。
[0025]从动轮107通过装配轴装配于开设在主板102前端中央位置与后端中央位置上的从动轮装配槽中。其中，前端从动轮与后端从动轮的位置相互对应。
[0026]其中，将两个从动轮分别位于主板的前端中央位置和后端中央位置，其作用是在球形机器人运动时通过从动轮与壳体滚动接触，从而抵消球体部分在运动时主板边缘与壳体内壁面之间所产生的摩擦阻力。
[0027]由于两个主动轮与两个从动轮之间呈平行方式，因此，两个主动轮106与两个从动轮107在移动时可向同一个方向进行移动。
[0028]在主板102的中心位置还设有贯穿于其内部的支撑杆108，该支撑杆108起到当主板102翻转时支撑机身和缓冲的作用。在支撑杆108的底部端面装配有用于降低重心稳定球体的配重块104。通过将配重块悬挂于主板中心位置的下方，可有效降低球体部分的重心、并保证主板的水平稳定，
[0029]在支撑杆108的顶部端面装配有用于使球体部分与机器人头部301相连接的磁铁。当需要在球体部分的外部附加上机器人头部301时，可通过磁铁将其装配在球体部分上。
[0030]充电电池组件由充电电池105与充电线圈109构成，充电电池105安装在主板102的底部表面，充电线圈109安装在配重块104的底部表面。
[0031]控制元件组由固化在主板102顶部表面上的微处理器204、电机驱动模块201、运动传感器模块202、声音播放模块203、无线通信模块205、振动开关模块206、方向指示灯207、状态指示灯208与无线充电模块209构成。其中，电机驱动模块201、运动传感器模块202、声音播放模块203、无线通信模块205、振动开关模块206、方向指示灯207、状态指示灯208和无线充电模块209均与微处理器204连接。
[0032]微处理器204用于根据接收的指令控制球形机器人运动，其中，微处理器可采用现有的单片机模块。
[0033]无线通信模块205可以采用蓝牙模块、Wifi模块或Zigbee模块。
[0034]运动传感器模块202可以采用6轴或9轴运动传感器，运动传感器可检测到主板102的多种运动参数，包括方位角、加速度等，从而可以通过算法动态调整球形机器人的运动姿态使其更加地平稳。
[0035]振动开关模块206用于通过对智能球形机器人施加振动的方式来实现系统的开机和关机。
[0036]方向指示灯207的数量为两个，并且分别设置在靠近前端中央位置的从动轮的位置和靠近兵力端中央位置的从动轮的位置。
[0037]两个方向指示灯207用于指示智能球形机器人运动时的朝向，用户可通过方向指示灯207照射在壳体101上的光斑判断机器人当前的朝向。状态指示灯208可实现用户交互和球形机器人的状态指示。声音播放模块203用于在接收到用户指令时实现与用户的语音互动和播放特定声音。
[0038]其中，声音播放模块为声卡以及与其相连接的喇叭。
[0039]电机驱动模块201还与两个直流电机103相连接，从而对两个主动轮进行控制。
[0040]无线充电模块209通过充电线圈109与充电电池105相连接。在对本实用新型的充电电池进行充电时，可采用外部无线充电器为充电电池进行充电。外部无线充电器利用电磁感应原理通过线圈进行能量耦合实现能量的传递，可将电能发射给智能球形机器人内部的充电线圈，从而为充电电池进行充电。
[0041]无线通信模块205通过无线信号与外部控制设备相连接。外部控制系统包括手机控制软件或遥控器，可通过无线通信方式将各种控制和交互指令发送给本实用新型的智能球形机器人。
[0042]以上仅为本实用新型的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种智能球形机器人，包括球体部分、与位于其顶部的机器人头部(301)，其特征在于，所述球体部分包括壳体(101)、主板(102)、控制元件组、两个主动轮组件、两个从动轮(107)、充电电池组件，所述壳体(101)为采用可透光材质制成的密闭圆球体，两个所述主动轮组件与两个所述从动轮(107)分别呈对称方式装配在所述主板(102)上，所述控制元件组与所述充电电池组件均是设置在所述主板(102)上； 在所述主板(102)的中心位置还设有贯穿于其内部的支撑杆(108)，在所述支撑杆(108)的底部端面装配有用于降低重心稳定球体的配重块(104)。2.根据权利要求1所述的智能球形机器人，其特征在于，所述主动轮组件由相连接的主动轮(106)与直流电机(103)构成，所述主动轮(106)装配于开设在所述主板(102)左、右两侧的主动轮装配槽中，所述直流电机(103)安装在靠近所述主动轮装配槽的位置； 所述从动轮(107)通过装配轴装配于开设在所述主板(102)前端中央位置与后端中央位置上的从动轮装配槽中； 所述主动轮(106)与所述从动轮(107)为同方向移动。3.根据权利要求2所述的智能球形机器人，其特征在于，所述充电电池组件由充电电池(105)与充电线圈(109)构成，所述充电电池(105)安装在所述主板(102)的底部表面。4.根据权利要求3所述的智能球形机器人，其特征在于，所述控制元件组由固化在所述主板(102)顶部表面上的微处理器(204)、以及分别与其相连接的电机驱动模块(201)、运动传感器模块(202)、声音播放模块(203)、无线通信模块(205)、振动开关模块(206)、方向指示灯(207)、状态指示灯(208)与无线充电模块(209)构成，所述电机驱动模块(201)还与安装在所述主板(102)底部表面的两个所述直流电机(103)相连接，所述无线充电模块(209)通过所述充电线圈(109)与所述充电电池(105)相连接，所述无线通信模块(205)通过无线信号与外部控制设备相连接。5.根据权利要求4所述的智能球形机器人，其特征在于，在所述支撑杆(108)的顶部端面装配有用于与所述机器人头部(301)相连接的磁铁。6.根据权利要求5所述的智能球形机器人，其特征在于，所述充电线圈(109)安装在所述配重块(104)的底部表面。
【文档编号】B25J11/00GK205466246SQ201620246118
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】丁强, 张俪耀, 李璇
【申请人】北京瑞驰佰润技术有限公司