锤对球形与地面接触点的力矩。
[0046]公式（1)、（2)中的参数:上摆锤的重力和其重心到固定点的距离61和11、下摆锤的 重力和其重心到固定点的距离G2和L2、上摆锤偏离竖直方向的角度0及下摆锤偏离竖直方向 的角度①具体如图1所示;坐标系y〇z、xoz及xoy分别如图3、图4、图5所示。
[0047] 本实施例如下：
[0048] 实施例1:
[0049] 在本案例中，将这种具有双摆锤的球形机器人应用于管道探测。
[0050] 在本案例中，管道探测要求球形机器人可以实现零半径转弯。将本专利所公开的 这种具有双摆锤的球形机器人置于需要探测的管道内，初始状态时，下摆锤竖直下垂，上摆 锤在电机的控制下，呈竖直向上直立状。这时，机器人静止。
[0051] 当需要球形机器人朝某个方向移动时，只需要通过上、下摆锤电机调整上、下摆锤 在对应平面内转过的角度和方向，如图3和图4所示，进而调整上、下摆锤对球形外壳与地面 接触点产生的力矩大小和方向，从而可以实现对总力矩大小和方向的控制，如图5所示。图5 只是给出总力矩方向在第一象限的情况。通过上、下摆锤在对应平面内转过的角度和方向， 可以实现总力矩方向朝向绕着原点360度的任意方向。
[0052] 当需要球形机器人转弯时，只需要改变上、下摆锤在对应平面内转过的角度和方 向，如图3和图4所示，进而改变上、下摆锤对球形外壳与地面接触点产生的力矩大小和方 向，从而可以实现对总力矩大小和方向的改变，如图5所示。这种行进方向的改变是在原地 就可以完成的，即零半径转弯。
[0053]通过这种具有双摆锤的球形机器人，可以对管道内进行更细致入微地探测。其转 弯所需空间小，可以实现零半径转弯，且易实现，成本低，稳定性好。
[0054]需要特别指出的是:这种零半径转弯正体现出了本实用新型的优越性。
[0055] 实施例2:
[0056]在本案例中，将这种具有双摆锤的球形机器人应用于侦查。
[0057]在本案例中，侦查要求球形机器人体型小且运动灵活，可以适应多种地形。将本专 利所公开的这种具有双摆锤的球形机器人的对应零件尺寸进行缩小，即可满足体型小的要 求。
[0058]将其置于所要侦查的地形中，初始状态时，下摆锤竖直下垂，上摆锤在电机的控制 下，呈竖直向上直立状。这时，机器人静止。
[0059] 当需要球形机器人朝某个方向移动时，只需要通过上、下摆锤电机调整上、下摆锤 在对应平面内转过的角度和方向，如图3和图4所示，进而调整上、下摆锤对球形外壳与地面 接触点产生的力矩大小和方向，从而可以实现对总力矩大小和方向的控制，如图5所示。图5 只是给出总力矩方向在第一象限的情况。通过上、下摆锤在对应平面内转过的角度和方向， 可以实现总力矩方向朝向绕着原点360度的任意方向。
[0060] 当需要球形机器人转弯时，只需要改变上、下摆锤在对应平面内转过的角度和方 向，如图3和图4所示，进而改变上、下摆锤对球形外壳与地面接触点产生的力矩大小和方 向，从而可以实现对总力矩大小和方向的改变，如图5所示。
[0061] 通过这种具有双摆锤的球形机器人，可以对所要侦查的地形进行更细致入微地侦 查。其行进方向改变灵活且易实现，而且通过对总力矩大小的改变，还可以实现对行进速度 的改变。运动灵活，可以适应多种地形。
[0062] 需要特别指出的是:这种运动的灵活性正体现出了本实用新型的优越性。
[0063] 可见本实用新型球形机器人可向任意方向滚动，技术效果突出，通过调整上下摆 锤转过的角度实现运动方向的调整，方便易行，成本低，稳定性高。
【主权项】
1. 一种具有双摆锤的球形机器人，其特征在于:包括球形外壳（3)、球形内壳(6)、上摆 锤（1)、下摆锤(9)、电机、两个轴承和两个固定轴，球形外壳(3)装在球形内壳(6)外形成球 面滑动，球形内壳(6)中安装有相互垂直的第一固定轴（5)和第二固定轴（8)，第一固定轴 (5)主要由分别位于第二固定轴(8)两侧的两段轴构成，两段轴同轴，第一固定轴(5)和第二 固定轴(8)的轴线交点位于球形内壳(6)球心； 第一固定轴（5)的一端连接下摆锤电机(2)的输出轴，第一固定轴（5)的另一端通过下 摆锤轴承(4)连接到球形内壳(6)壁孔中，下摆锤(9)固定连接到第一固定轴(5)中部； 第二固定轴(8)的一端连接上摆锤电机(7)的输出轴，第二固定轴(8)的另一端通过上 摆锤轴承(10)连接到球形内壳(6)壁孔中，上摆锤(1)固定连接到第二固定轴(8)中部。2. 根据权利要求1所述的一种具有双摆锤的球形机器人，其特征在于:所述的上、下摆 锤电机控制上、下摆锤在互相垂直的两个面内摆动，对球形外壳(3)与地面接触点可以产生 两个方向互相垂直的力矩，在合成力矩的作用下所述球形机器人实现向任意方向滚动。3. 根据权利要求1所述的一种具有双摆锤的球形机器人，其特征在于：下摆锤(9)非重 心端连接到靠近球心的第一固定轴(5)两段轴的轴端处，上摆锤（1)非重心端连接到靠近球 心的第二固定轴(8)轴中部处。4. 根据权利要求1所述的一种具有双摆锤的球形机器人，其特征在于： 所述上摆锤（1)和下摆锤(9)的合成力矩是由以下的公式(3)计算得到：(3) 公式(3)中，别为上、下摆锤对球形与地面接触点的力矩； 上述上摆锤（1)力矩施是由以下的公式（1)计算得到： Mi = GiLisin9 (1) 公式（1)中，分别为上摆锤的重力和其重心到固定点的距离，0为上摆锤偏离竖直 方向的角度； 上述下摆锤(9)力矩此是由以下的公式(2)计算得到： M2 = G2L2sin (2) 公式(2)中，G2、L2分别为下摆锤的重力和其重心到固定点的距离，〇为下摆锤偏离竖直 方向的角度。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有双摆锤的球形机器人。球形外壳装在球形内壳外形成球面滑动，球形内壳中安装有相互垂直的第一固定轴和第二固定轴，第一固定轴主要由分别位于第二固定轴两侧的两段轴构成，两段轴同轴，第一固定轴和第二固定轴的轴线交点位于球形内壳球心；固定轴一端连接摆锤电机的输出轴，另一端通过摆锤轴承连接到球形内壳壁孔中，摆锤固定连接到固定轴中部。本实用新型实现了球形机器人向任意方向滚动，方便易行，稳定性高。
【IPC分类】B62D57/02
【公开号】CN205345104
【申请号】CN201521030430
【发明人】张勇强, 陈李果, 汪久根, 张靖
【申请人】浙江大学, 浙江双环传动机械股份有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月11日