本發(fā)明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種球形殼體及球形機器人。

背景技術：

球形機器人是一種將驅動機構、控制器等安裝在一球形殼體內部，通過內驅動機構驅動球形殼體滾動運動的機器人。具有運動速度快、越野性能好、控制相對簡單等特點。球形機器人是機器人運動方式的突破，與用輪子滾動行走的輪式機器人相比，不存在“翻倒”的問題，其球形結構可以自由地向任何方向旋轉實現(xiàn)全方位滾動行走；與步行或爬行機器人相比，球形的外殼也使機器人能夠輕易滾過粗糙的地形。同時，由于球體滾動點接觸的阻力相對滑動或輪式裝置的線接觸的運動阻力小得多，所以球形機器人還具有運動效率高、能量消耗小的優(yōu)點。

現(xiàn)有的球形機器人大多是滿足于行走功能，并且由于球形機器人的外表光滑。因此，現(xiàn)有技術中的球形機器人通常不具備越障功能。這樣就大大降低了球形機器人的靈活性和操控體驗。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種球形殼體，該球形殼體應用于球形機器人中，使得球形機器人具有較佳的越障能力。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述球形殼體的球形機器人。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施方式提供如下技術方案：

本發(fā)明提供一種球形殼體，應用于球形機器人，包括支撐層、多個凸點和彈性層，所述多個凸點間隔設置于所述支撐層外表面，所述彈性層覆蓋在所述支撐層外表面，并且所述彈性層內表面與所述凸點層相抵接，所述彈性層內表面與所述凸點對應位置設置有避空凹槽。

其中，所述凸點為錐臺狀，所述凸點的大端固定于所述支撐層的外表面，所述凸點的小端與所述彈性層抵接。

其中，所述凸點的1/2錐角大于或等于5°。

其中，所述多個凸點呈足球式點狀分布于所述支撐層外表面。

其中，所述凸點的高度介于5-8mm之間。

其中，所述避空凹槽呈錐狀，所述避空凹槽的1/2錐角大于或等于70°。

其中，還包括耐磨層，所述耐磨層覆蓋于所述彈性層外表面。

其中，所述耐磨層采用硅膠材料。

其中，還包括摩擦層，所述摩擦層貼附于所述支撐層內側。

本發(fā)明還提供一種球形機器人，包括頭部組件、驅動組件和上述任意一項所述的球形殼體，所述驅動組件收容于所述球形殼體中，所述驅動組件用于驅動所述球形殼體滾動，所述頭部組件設置于所述球形殼體外表面。

本發(fā)明實施例具有如下優(yōu)點或有益效果：

本發(fā)明提供的球形殼體包括支撐層、多個凸點和彈性層，所述多個凸點間隔設置于所述支撐層外表面，所述彈性層覆蓋在所述支撐層外表面，并且所述彈性層內表面與所述凸點層相抵接，所述彈性層內表面與所述凸點對應位置設置有避空凹槽。由于避空凹槽的存在，越障時彈性層能壓縮成較深凹陷，便于凸點和障礙物更緊密的貼合，卡持住障礙物或臺階形成可靠的支點，從而更好的實現(xiàn)越障功能。本發(fā)明提供的球形機器人具有優(yōu)良的越障性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種實施例的球形殼體分解示意圖。

圖2為本發(fā)明一種實施例的球形殼體的剖面示意圖。

圖3是圖1所述的彈性層結構示意圖。

圖4是圖2中i的局部放大示意圖。

圖5為本發(fā)明一種實施例的球形機器人結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

此外，以下各實施例的說明是參考附加的圖示，用以例示本發(fā)明可用以實施的特定實施例。本發(fā)明中所提到的方向用語，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“內”、“外”、“側面”等，僅是參考附加圖式的方向，因此，使用的方向用語是為了更好、更清楚地說明及理解本發(fā)明，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸地連接，或者一體地連接；可以是機械連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。若本說明書中出現(xiàn)“工序”的用語，其不僅是指獨立的工序，在與其它工序無法明確區(qū)別時，只要能實現(xiàn)該工序所預期的作用則也包括在本用語中。另外，本說明書中用“～”表示的數值范圍是指將“～”前后記載的數值分別作為最小值及最大值包括在內的范圍。在附圖中，結構相似或相同的用相同的標號表示。

請參閱圖1和圖2，圖1為本發(fā)明一種實施例提供的球形殼體的分解示意圖。圖2為球形殼體的剖面示意圖。本發(fā)明提供一種應用于球形機器人中的球形殼體。球形殼體100主要包括支撐層10、多個凸點20和彈性層30?？梢岳斫獾氖?，所述支撐層10大致呈中空球體狀。球形機器人中的驅動組件等可以收容于所述支撐層10中，支撐層10能夠保護收容于其內部的零部件。所述支撐層10可以采用可采用強度高、柔韌性好、且質輕的材料制成。例如支撐層10可以采用凱夫拉(聚對苯二甲有酰對苯二胺)或其復合材料、pbo纖維(聚對苯撐苯并二噁唑纖維)、玻璃鋼或pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)等。

所述多個凸點20間隔設置于所述支撐層10外表面。具體的，所述多個凸點20均勻分布于所述支撐層10外表面。凸點20與支撐層10之間可以通過膠水粘附在一起。進一步具體的，所述多個凸點20在所述支撐層10外表面呈足球式點狀分布，即每5個凸點20形成一個正五邊形。所述多個凸點20的作用在于，在所述球形機器人越障時，所述障礙物能夠卡在兩個凸點20之間，防止球形殼體100與障礙物表面打滑，并且球形殼體100還可以以凸點20為支點，相鄰的其他凸點20同時提供支撐力和摩擦力。在若干凸點20的卡持、支撐及摩擦的共同作用下，球形殼體100就能夠翻越障礙物。優(yōu)選的，所述凸點20可采用耐撞擊、耐磨性好、承載性強、質輕的材料制成。例如，所述凸點20可采用pu硬發(fā)泡材料、abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)等。需要說明的是，當采用abs制造所述凸點20時，可采用3d打印的方式制造所述凸點20。

所述彈性層30覆蓋在所述支撐層10外表面，并且所述彈性層30內表面與所述凸點20層相抵接?？梢岳斫獾氖?，所述凸點20介于所述支撐層10與所述彈性層30之間。進一步的，彈性層30可以為柔軟易變形的柔性層，起到緩沖減震、防滑的作用。彈性層30122可采用高柔韌性、質輕的材料制造，如pu(聚氨酯)軟發(fā)泡材料等。

當球形機器人在平地上行走時，由于彈性層30的存在，使得球形殼體100表面大致平齊，避免球形機器人行走過程中顛簸。當球形機器人越障時，球形殼體100接觸障礙物，所述彈性層30下方未設置凸點20的區(qū)域能夠發(fā)生彈性形變，產生凹陷，所述彈性層30下方設置有凸點20的區(qū)域相應形成凸起，使得凸起能很好的卡持在障礙物或臺階上，形成可靠的硬支點，從而能夠順利越障。

優(yōu)選的，請結合參閱圖3，圖3為本發(fā)明的彈性層結構示意圖。所述彈性層30內表面與所述凸點20對應位置設置有避空凹槽31。設置避空凹槽31的作用在于，在球形機器人進行越障時，障礙物與球形殼體100抵接，由于避空凹槽的存在，越障時彈性層能壓縮成較深凹陷，便于凸點和障礙物更緊密的貼合，卡持住障礙物或臺階形成支點，從而能夠順利越障。

請結合參閱圖4，圖4為圖2中的局部放大圖。優(yōu)選的，所述凸點20為錐臺狀。所述凸點20的大端貼附于所述支撐層10上。所述凸點20的小端與所述彈性層30相抵接。進一步優(yōu)選的，所述凸點20的1/2錐角α1大于或等于5°?？梢岳斫獾氖牵瑢⑼古_設置為錐臺狀，同樣具有避空的作用，有利于在彈性層30上形成凹陷，從而實現(xiàn)更好的越障效果。優(yōu)選的，所述避空凹槽31呈錐形，所述避空凹槽31的1/2錐角α2大于或等于70°。同樣，是為了增大彈性形變量，增強越障效果。

優(yōu)選的，所述凸點20的高度h介于5-8mm之間。進一步優(yōu)選的，所述凸點20的高度h為7.5mm。

可以理解的是，在本發(fā)明的其他實施例中，所述多個凸點20還可以非均勻地分布于所述支撐層10上。所述凸點20可以是任意形狀，如柱形、錐形等；所述凸點20尺寸也可以根據實際需要確定。

本發(fā)明一種可能的實現(xiàn)方式中，所述球形殼體100還包括耐磨層(未示出)。所述耐磨層覆蓋于所述彈性層30外表面。所述耐磨層用于直接接觸地面，其具有良好的耐磨性能、機械強度高。優(yōu)選的。耐磨層具有良好的電氣絕緣性能，起到保護球形殼體100內部的零組件不受外界電流干擾的作用。優(yōu)選的，所述耐磨層可以采用硅膠材料制成。

本發(fā)明一種可能的實現(xiàn)方式中，所述球形殼體100還包括摩擦層(未示出)，所述摩擦層貼附于所述支撐層10內側。所述摩擦層與所述驅動組件相接觸，所述驅動組件的驅動力作用于摩擦層。摩擦層的存在可以避免驅動組件與球形殼體100之間打滑，驅動組件能夠高效率地驅動球形殼體100滾動?？梢岳斫獾氖?，所述摩擦層應當具有良好的耐磨性能。一種優(yōu)選的實施方式中，可采用噴uv漆的方式制造耐摩擦、高硬度的摩擦層。

本發(fā)明還提供一種球形機器人。請參閱圖5，圖5為本發(fā)明實施例提供的球形機器人結構示意圖。所述球形機器人500主要包括頭部組件200、驅動組件(未示出)和球形殼體100。該球形殼體100為上述任意一個實施例所述的球形殼體100。所述驅動組件收容于所述球形殼體100中，所述驅動組件用于驅動所述球形殼體100滾動，所述頭部組件200設置于所述球形殼體100外表面。所述球形機器人500采用了上述的球形殼體100，使得球形機器人具有優(yōu)良的越障能力。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上所述的實施方式，并不構成對該技術方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在該技術方案的保護范圍之內。