一种能够越障的变结构球形机器人

摘要

本发明涉及一种能够越障的变结构球形机器人。本机器人包括配重块水平偏移模块、滚动运动驱动模块、飞轮驱动模块和飞轮制动模块，能够实现纯滚动和越障这两种基本运动模式。在纯滚动模式下，本方案类似于依靠重心偏移式驱动的传统球形机器人，具有运动效率高的特点；而在越障模式下，机器人只需增大动力轴驱动力矩，即可自动实现对飞轮组的加速储能，当飞轮转速达到预设阈值时将触发展开隐藏在球壳两侧的爪足。同时，运动受阻的球壳将制动飞轮，从而所储备的能量瞬时爆发并驱动爪足旋转实现越障，能量释放完毕后系统恢复为纯滚动运动模式。本方案具有结构紧凑、控制简单、越障能力强、系统可靠等优点，提升了球形机器人的地形适应能力和实用性。

主权项

一种能够越障的变结构球形机器人，包括球壳（0）、配重块水平偏移模块（Ⅰ）、滚动运动驱动模块（Ⅱ）、飞轮驱动模块（Ⅲ）和飞轮制动模块（Ⅳ）；其特征在于：所述各模块运动轴线与球壳（0）的滚动运动轴线共线；所述配重块水平偏移模块（Ⅰ）位于球壳（0）左侧腔内，并与球壳（0）左侧壁（0‑1）相连接；所述滚动运动驱动模块（Ⅱ）位于球壳（0）的右侧腔内，并与球壳（0）的右侧壁（0‑2）相连接；所述飞轮驱动模块（Ⅲ）贯穿球壳（0）左侧壁（0‑1），并与左侧壁(0‑1)相连接；所述飞轮制动模块（Ⅳ）贯穿并连接于球壳（0）的左右两侧壁（0‑1、0‑2）上；所述配重块水平偏移模块（Ⅰ）内有第一第二伺服电机（1‑2、1‑3）控制配重块（1‑8）在球壳（0）内部沿球壳（0）运动转轴的水平偏移，来控制球形机器人滚动运动转弯半径的大小；所述滚动运动驱动模块（Ⅱ）内有第一第二驱动电机（2‑1、2‑6）控制球形机器人实现纯滚动运动模式和越障模式；所述飞轮驱动模块（Ⅲ）的结构为两个串联的连接滚动运动驱动模块（Ⅱ）和飞轮制动模块（Ⅳ）的行星轮系，在越障模式时，其配合滚动运动驱动模块（Ⅱ）实现对飞轮制动模块（Ⅳ）中的左右两个飞轮（4‑1、4‑2）的加速储能；所述飞轮制动模块（Ⅳ）内有6只能瞬间制动飞轮组而展开的爪足（4‑8、4‑9、4‑11、4‑14、4‑17、4‑19），以实现飞轮组储备能量的瞬间爆发。