專利名稱：球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，特別是用于球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
球形行走機(jī)器人及球形移動機(jī)器人是近年來國內(nèi)外新近興起、并發(fā)展迅速 的一個特種研究領(lǐng)域。目前，國內(nèi)外已經(jīng)研制出若干種不同結(jié)構(gòu)組成的球形機(jī) 器人。球形機(jī)器人與地面是點接觸，其移動和轉(zhuǎn)向靈活方便，具有全方位運動 和零轉(zhuǎn)彎半徑的特點，適應(yīng)道路的能力強。有望成為今后機(jī)器人在坎坷不平的
地面上行走的一種比較理想的運輸工具。但是，在具體應(yīng)用過程中，球形機(jī)器 人存在有相當(dāng)大的局限性。
目前，傳統(tǒng)的多足或帶有機(jī)械臂的機(jī)器人已經(jīng)引起人們廣泛的關(guān)注、研究 和應(yīng)用。這種多足機(jī)器人對于活動環(huán)境有很強的適應(yīng)能力，但是它不具備球形 機(jī)器人二維全向性行走、零轉(zhuǎn)彎半徑的特點，其運動靈活性在許多場合受到限 制；而帶有機(jī)械臂的機(jī)器人，其靈巧的機(jī)械臂可以像人的手臂那樣從事各種運 動或操作，從而能夠從事許多特定功能的工作。然而，在某些場合，其應(yīng)用需 要有一個良好的移動載體。
如何克服現(xiàn)有球形機(jī)器人上述的缺陷就成為申請人關(guān)注和研究的新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種球殼可展開的穩(wěn)定支撐機(jī)構(gòu)，其可克服現(xiàn)有的球 形機(jī)器人無法對外進(jìn)行操作、無法保持靜態(tài)穩(wěn)定的問題。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案 一種球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其包括一上支撐座； 一下支撐座；
一組加強筋，用以支撐并連接上、下支撐座；
一組可開或合的球殼瓣，閉合時和上支撐座、下支撐座的外壁可合圍成一 整體球，各球殼瓣的下端固定于下支撐座上
一驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置，坐落于下支撐座上。
所述的驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置為直流無刷電機(jī)驅(qū)動的絲杠傳動 單元，該絲杠傳動單元由絲杠和與其可螺紋傳動的絲杠螺母構(gòu)成， 一與球殼瓣 固定相接的連桿的另一端與對應(yīng)端絲杠傳動單元的絲杠螺母連接。
所述的一組球殼瓣及所述的一組加強筋均可以是均勻?qū)ΨQ分布。
所述的各球殼瓣可以通過合葉與下支撐座鉸聯(lián)。 本發(fā)明的優(yōu)點是
1、 本發(fā)明球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)可以使球形機(jī)器人中能夠安裝可伸縮 的機(jī)械臂或其它肢體，從而從事許多特定操作，但在行走、移動中仍不失球形 機(jī)器人靈活運動的特性。
2、 其可以保證球形機(jī)器人動作時保持平衡狀態(tài)，閉合狀態(tài)時能保證球殼 形態(tài)完整，使球形機(jī)器人的運動性能及其他性能不產(chǎn)生影響。
3、 傳動機(jī)構(gòu)采用絲杠傳動帶動連桿機(jī)構(gòu)，該傳動結(jié)構(gòu)傳動效率高。
4、 整個球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)采用至少三瓣對稱布局，能夠保證球形 機(jī)器人靜態(tài)的各向穩(wěn)定。


圖l是本發(fā)明球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖) 圖2 是圖1中A-A剖視圖
圖3 是本發(fā)明的球殼展開裝置展開后的結(jié)構(gòu)示意圖 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
具體實施例方式
如圖1至圖3所示，本發(fā)明球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)件包括一組可 開或合的球殼瓣3及對應(yīng)的一組合葉6、上支撐座2、下支撐座10、 一組加強 筋1及電機(jī)安裝底盤5，還有一組驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置，包括一組 直流無刷電機(jī)9、 一組絲杠7、 一組螺母8、 一組傳動連桿4等。
所述的一組可開或合的球殼瓣3應(yīng)均勻?qū)ΨQ分布，閉合時和上支撐座、下 支撐座的外壁可合圍成一整體球，各球殼瓣3的下端可以通過合葉6與下支撐 座10鉸聯(lián)。 一組球殼瓣以三瓣均勻?qū)ΨQ分布為佳。加強筋在球殼閉合時能夠 起到輔助支撐球殼的作用，使球形機(jī)器人在滾動時更加穩(wěn)定。
所述的一組加強筋，用以支撐并連接上、下支撐座。其所設(shè)數(shù)目應(yīng)至少為 一組球殼瓣的數(shù)目，所在位置以在各球殼瓣合縫位置處為佳，當(dāng)加強筋數(shù)目多 于球殼瓣的數(shù)目時，亦可分設(shè)位于球殼瓣體內(nèi)側(cè)適當(dāng)位置處。
所述的驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置，坐落于下支撐座上。參見圖l及 圖3，本實施例中， 一組球殼瓣為三瓣， 一組加強筋為3個，采用了一個驅(qū)動 裝置驅(qū)動一瓣球殼瓣的方式。所述的驅(qū)動裝置包括直流無刷電機(jī)9驅(qū)動的絲 杠傳動單元，該絲杠傳動單元由絲杠7和與其可螺紋傳動的絲杠螺母8構(gòu)成， 直流無刷電機(jī)9安裝在電機(jī)安裝底盤5上，其輸出軸與絲杠7固連，電機(jī)安裝 底盤5固定在下支撐座10上，螺母8配合安裝在絲杠7上，傳動連桿4 一側(cè) 與螺母8鉸聯(lián)，另一側(cè)與球殼瓣3鉸聯(lián)。
本發(fā)明的絲杠傳動過程為直流無刷電機(jī)9轉(zhuǎn)動帶動絲杠7轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶 動螺母8的平行移動，螺母8的平移引起傳動連桿4的運動，進(jìn)而驅(qū)動球殼瓣 3繞合葉6軸心轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)球殼的開合運動。絲杠傳動效率高，且絲杠螺母機(jī) 構(gòu)可以實現(xiàn)自鎖，故使得本發(fā)明球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)開或合動作靈巧、穩(wěn) 固。
由于三個電機(jī)分別帶動三個球殼瓣，所以每個球殼瓣的展開角度可以不 同，可以使球形機(jī)器人適應(yīng)不同的地面環(huán)境(如斜坡)。所述的上支撐座2、下支撐座10、加強筋l、電機(jī)安裝底盤5、連桿4均 可采用輕質(zhì)的鋁合金材料制成，上述構(gòu)件采用此材料制成在保證其具有一定的 剛度和強度的同時，還可以減輕整體質(zhì)量。
由于本發(fā)明的設(shè)計，使得可以在利用本發(fā)明球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)制作 的球形機(jī)器人中安裝可伸縮的機(jī)械臂或其它肢體，以使該機(jī)器人在機(jī)械臂縮回 時，能夠具備球形機(jī)器人靈活運動的特性，而在機(jī)械臂伸出時，能夠在許多場 合用作機(jī)械手、機(jī)械足或視覺傳感器等傳感器官，從而能夠從事許多特定操作， 從而拓展了球形移動機(jī)器人的應(yīng)用范圍。填補了該項空白。
上述各實施例可在不脫離本發(fā)明的范圍下加以若干變化，故以上的說明所 包含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本發(fā)明的申請專利范 圍。
權(quán)利要求
1、 一種球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其特征在于包括-一上支撐座；一下支撐座；一組加強筋，用以支撐并連接上、下支撐座；一組可開或合的球殼瓣，閉合時和上支撐座、下支撐座的外壁可合圍成一 整體球，各球殼瓣的下端固定于下支撐座上；一驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置，坐落于下支撐座上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 的驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置為直流無刷電機(jī)驅(qū)動的絲杠傳動單元，該絲 杠傳動單元由絲杠和與其可螺紋傳動的絲杠螺母構(gòu)成， 一與球殼瓣固定相接的 連桿的另一端與對應(yīng)端絲杠傳動單元的絲杠螺母連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 的一組球殼瓣均勻?qū)ΨQ分布，所述的一組加強筋亦均勻?qū)ΨQ分布并至少與一組 球殼瓣的數(shù)量相同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 一組加強筋與一組球殼瓣的數(shù)目相同，并位于各球殼瓣合縫位置處。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 的一組球殼瓣為三瓣， 一組加強筋為3條。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的各球殼瓣可以通過合葉與下支撐座鉸聯(lián)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 的上支撐座、下支撐座、加強筋、連桿均可采用鋁合金材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球形機(jī)器人球殼展開機(jī)構(gòu)，包括一上支撐座、一下支撐座及一組加強筋，該加強筋用以支撐并連接上、下支撐座；一組可開或合的球殼瓣，閉合時和上支撐座、下支撐座的外壁可合圍成一整體球，各球殼瓣的下端固定于下支撐座上；一驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置，坐落于下支撐座上。所述的驅(qū)動各球殼瓣開或合的驅(qū)動裝置為直流無刷電機(jī)驅(qū)動的絲杠傳動單元，該絲杠傳動單元由絲杠和與其可螺紋傳動的絲杠螺母構(gòu)成，一與球殼瓣固定相接的連桿的另一端與對應(yīng)端絲杠傳動單元的絲杠螺母連接。其可解決現(xiàn)有的球形機(jī)器人無法對外進(jìn)行操作，無法保持靜態(tài)穩(wěn)定等問題。
文檔編號B25J11/00GK101310941SQ200810106349
公開日2008年11月26日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者劉大亮, 孫漢旭, 張延恒, 李紅義, 賈慶軒 申請人:北京郵電大學(xué)