球形机器人外球运动测试装置的制作方法

本发明涉及机器人检测技术，具体为一种球形机器人外球运动测试装置。

背景技术：

球形机器人具有体积小巧、轻便灵活等特点，是一种可以全方位自由行走的滚动机器人机构。这种机器人通常具有全封闭的圆球形外壳，其驱动机构和传感器等关键部件完全与外界隔离，适用于在较为恶劣的环境中作业，被广泛应用于军事、海洋以及外星探测等领域。

球形机器人依靠圆球外壳的滚动实现全方位行走，因此，球壳转动与球形机器人的运动轨迹密切相关。目前，球形机器人的陀螺仪、编码器等测控部件通常是安装在球壳内部的支架上，这样可以方便地测量球形机器人的姿态、速度等运动参数；但对于外球壳，其运动学参数通常无法直接用传感器测量，而是需要通过其与支架以及驱动机构的动力学耦合关系进行间接计算才能得到。因此，建立并验证球形机器人外球壳运动与驱动机构运动的关系具有重要的理论意义与实际价值，但从目前的技术设备看，尚且没有专门的测试装置可以完成上述的工作，这在一定程度上限制了球形机器人研究的发展。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种测试球形机器人外球运动状态的球形机器人外球运动测试装置。

能够解决上述技术问题的球形机器人外球运动测试装置，其技术方案包括三个支撑检测机构，各支撑检测机构包括有全向轮，所述全向轮通过轮架安装在支撑架上，与各全向轮分别同轴安装有增量式传感器，三个全向轮的轴线两两正交且三条轴线的延长线斜向下方相交于一点；三个全向轮形成对球形机器人外球底部的滚动支撑(可实现球形机器人外球的可全方位转动)，以此建立一个与球形机器人坐标系有联系的坐标系，便于后续计算。

所述支撑架的一种结构包括支撑杆和支撑座，所述轮架安装于支撑杆顶部，所述支撑杆底部安装于支撑座上，三根支撑杆的三个支撑方向斜向上方相交于一点。

为适应对不同大小球形机器人外球底部的支撑检测，所述支撑杆采用可调节长度的螺纹杆，而三个支撑座围绕圆形底座设置并分别通过对应的径向滑动副安装锁紧于底座上。

所述轮架优选U型架。

本发明的有益效果：

1、本发明球形机器人外球运动测试装置通过建立空间直角坐标系，建立起了全向轮运动与球形机器人外球运动的联系，可方便测量球形机器人外球的运动状况，通过检测的数据反馈出受控系统的状态进而调整控制参数，更好的控制外球的运动。

2、本发明的结构中，通过支撑架的径向调节以及高度调节，可适用于不同尺寸的球形机器人外球的测试工作。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构示意图。

图2为图1实施方式中支撑检测机构的结构示意图。

图号标识：1、全向轮；1-1、支撑轮；1-2、短辊；2、轮架；3、增量式传感器；4、球形机器人；5、支撑杆；6、支撑座；7、底座；8、径向滑动副。

具体实施方式：

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明球形机器人外球运动测试装置，包括支撑在球形机器人4外球底部的三个支撑检测机构，三个支撑检测机构围绕球形机器人4下方的圆形底座7均布设置，如图1所示。

各支撑检测机构包括全向轮1、增量式传感器3、轮架2(U型架)、支撑杆5和支撑座6，所述支撑座6通过可调节位置的径向滑动副8(滑轨和滑槽的配合结构)安装于底座7上并锁紧，所述支撑杆5(采用可调节长度的螺纹杆)向底座7上方斜置，支撑杆5的底部安装于支撑座6上，所述轮架2安装于支撑杆5的顶部，所述全向轮1通过转动组件(转轴和轴承)安装于轮架2内，所述增量式传感器3于轮架2外与全向轮1同轴安装，如图1、图2所示。

支撑座6的径向调节位置相同，各支撑杆5的斜撑角度和长度调节相同，三根支撑杆5的三个支撑方向斜向上方相交于一点，从而将全向轮1于底座7上方圆周均布设置，三个全向轮1的轴线两两正交且三个全向轮1的三条轴线的延长线斜向下方相交于一点，该相交点处于底座7的中心线上，如图1所示。

所述全向轮1的结构包括同轴的两个大小一致的支撑轮1-1，各支撑轮1-1的轮面上圆周均布有可侧向转动的短辊1-2，球形机器人4的外球底部由三个全向轮1(六个支撑轮1-1)上的短辊1-2支撑，可自由转动的支撑轮1-1和短辊1-2可实现球形机器人4外球的全方位转动，如图2所示。

本发明的操作方式为：

1、根据球形机器人4的外球直径大小，调节好三个全向轮1的高度和所处圆周的直径大小。

2、将球形机器人4放置于三个全向轮1上，球形机器人4的外球底部坐落在全向轮1的短辊1-2上。

3、启动球形机器人4，球形机器人4的外球全方位转动并同时带动各全向轮1转动，外球的运动参数(转动方向、转动角度和转动速度)分别由对应全向轮1上的增量式传感器3采集，从而检测出球形机器人4外球运动的状态。