球形结构探测机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有复合运动方式的全方位自由移动机器人装置，具体来说，涉及一种通过电磁铁控制来实现滚动移位和跳跃避障的球形机器人。
【背景技术】
[0002]球形机器人是一种具有球形壳体，以滚动和跳跃方式行走的机器人。由于在行进过程中具有运动灵活、零半径转弯等优点，在当今各行业中具有广泛应用，但是在崎岖地形上运动能力有限，遇到障碍物就束手无策，很难越过高度超过限制的障碍物。机器人的广泛应用对其在的地面通过能力、自由移动和环境适应能力提出了更高的要求，这也就提出了球形结构多足机器人的研宄意义。球形结构多足机器人借助电磁铁的控制能力灵活控制其自由滚动和跳跃运动。具备很强的实用价值。
[0003]随着现代机器人技术的飞速发展，各种各样的机器人投入到了实际使用和当中。其中，球形机器人具有良好的动态和静态平衡性，不会因为碰撞跌落产生失稳状态，以及高机动性、灵活性等特点。目前，国内外也已经研宄出很多结构不同的球形机器人，但是现有的球形机器人都是半球不可伸缩式或半球可伸缩式的。因此，在某些特殊环境和场合里极大地限制住了球形机器人的应用。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请的发明人开发了一种机器人，具体地说是球形机器人。
[0005]本发明的目的在于克服现有球形机器人运动足布置不均匀，驱动机构设置复杂，需设置重心调节机构等不足，提供一种具备结构简单、运动灵活、稳定可控性强等优点可滚动、零半径转弯、可跳跃的球形机器人。
[0006]根据本发明的实施例，提供了一种新型球形机器人，包括第一多边球形壳体(1)、第二多边球形壳体(2)、电磁铁(4)，其中，第一多边球形壳体(I)、第二多边球形壳体(2)共同拼接成完整球形外壳，其中，电磁铁(4)的铁芯沿球形径向设置，其一端固定在第一多边球形壳体(I)的内壁，通过电磁铁(4)的铁芯的伸缩来控制第一多边球形壳体(I)沿球形径向的伸缩。
[0007]本发明的球形机器人的有益效果主要在于:克服现有球形机器人运动足布置不均匀、驱动机构设置复杂、需设置重心调节机构等不足，结构简单、重力分布均匀、运动灵活、稳定可控性强，同时具有滚动、零半径转弯、跳跃等运动模式；设计合理，实用性强，具有在崎岖地面环境下运动的能力。
【附图说明】
[0008]图1是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的总体构成示意图；
[0009]图2是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的非运动状态的外观示意图；
[0010]图3是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的运动状态的伸缩结构示意图；
[0011]图4是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的滚动状态的原理示意图；
[0012]图5是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的跳跃运动状态的原理示意图；
[0013]图6是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的控制原理示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
[0015]本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。
[0016]另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。
[0017]再者，本领域的技术人员应当理解，本说明书的附图仅为用来说明本发明的原理的示意图，其中的各个部分/模块并非完整和对应的表示，不构成对本发明的限制。本发明的实施例可按照实际应用而对附图进行添加/修改，或省略附图中示出的各个部分。
[0018]首先，说明本发明的基本原理。
[0019]本发明的球形结构多足探测机器人，外观为由多块五边球形壳体与六边球形壳体拼接而成的完整球形壳体，可通过五边球形壳体的伸缩来控制机器人进行运动。例如，球形壳壳体为12块五边球形壳体(I)与20块六边球形壳体(2)的拼接体，避免了之前球形机器人靠控制调节其重心的偏移驱动其行走的运动形式，此球形机器人重力分布均匀，不需要设置重心机械调节装置。机器人依靠球形外观的壳体形变驱动机器人进行运动。其中12块五边球形壳体为机器人的运动足，可以控制其伸缩来完成机器人运动。可以根据不同的用途设计不同尺寸的球形机器人，并选择规格不同的电磁铁(4)，改变球形机器人的承载能力以适应不同的环境需求。
[0020]根据本发明的实施例，所述球形机器人借助电磁铁铁芯的伸缩来控制五边球形壳体的形变(伸缩)。每块五边球形壳体的中心位置固定一个电磁铁，电磁铁的整体设置呈伞形布局，通过控制相邻的几个电磁铁铁芯的运动，满足球体的反向运动需求。从整体结构来讲，可以达到受力均布的状态。
[0021]根据本发明的实施例，所述球形机器人的运动形态主要包括滚动运动和跳跃运动。其中滚动运动时可以完成直线滚动和转弯滚动，可以通过控制模块实现几种运动状态并存的复合运动，以达到自由运动状态。
[0022]根据本发明的实施例，机器人内部有12台伸缩式电磁铁，与五边球形壳体相连接，电磁铁通电使其铁芯伸出，带动机器人外壳体产生外凸形变，使机器人会产生反向运动。通过改变五边球形壳体足的伸缩状况实现机器人的滚动运动和机器人的定向跳跃。
[0023]根据本发明的实施例的球形机器人体积较小，可以便携手持，用于救灾探测过程中，进入搜救人员无法深入的区域执行环境探测任务。机器人可以被搜救人员抛掷，从而到达目标区域附近，再自行运动到目标区域；也可以在救援钻孔通道内滚动，到达被封闭的目标区域。当机器人位于救援钻孔内部时，可通过伸出全部运动足使机器人通过运动足端与孔壁的摩擦力支撑稳定在救援钻孔孔壁内部。
[0024]下面具体说明本发明的根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的结构和工作原理。
[0025]图1是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的总体构成示意图。
[0026]如图1所示，根据本发明的实施例的球形结构探测机器人主要包括五边球形壳体1、六边球形壳体2、电磁铁支撑骨架3、电磁铁4、电磁铁固定块5、防尘罩6、控制仓7、电源8、控制模块9。通过电磁铁4铁芯的伸缩来控制五边球形壳体的形变。
[0027]其中，多个五边球形壳体I和六边球形壳体2按照常见的足球拼接模式，拼接成完整的球形壳体；电磁铁4通过电磁铁固定块5安装在五边球形壳体I的内壁中心位置，沿着球体径向设置；为了保证机器人整体结构受力均匀，将电磁铁支撑骨架3设计为和此球形机器人壳体图案一致且同心的小半径结构，即，电磁铁支撑骨架3与机器人外壳具有同样多的五边球形壳体和六边球形壳体，且拼接方式完全一致；电磁铁4在双层壳体(由五边球形壳体I和六边球形壳体2组成的机器人外壳、以及电磁铁支撑骨架3)之间运动；防尘罩6贴合在球形机器人外壳内壁上，形状和壳体结构一致，中心预留安装电磁铁的电磁铁固定块5 ;电源8和控制模块9固定安装在控制仓7内部，其共同位于球形机器人的中心(球体中心)，控制模块9连接到每个电磁铁4、并控制每个电磁铁4的伸缩。
[0028]图2是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的非运动状态的外观示意图。
[0029]如图2所示，本发明的球形机器人的外壳体在非运动状态下可以达到完全封闭的状态。
[0030]图3是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的运动状态的伸缩结构示意图。
[0031]如图3所示，控制模块9通过控制电磁铁4来控制球形机器人的外壳体中的四足(四个五边球形壳体I)完成运动状态，其中，运动足11至14处于伸出状态。可通过动态控制电磁铁4的伸缩量，达到直线、转弯和弹跳等运动状态。
[0032]图4是根据本发明的实施例的球形结构探测机器人的滚动状态的原理示意图。
[0033]如图4所示，控制模块9通过控