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专利号: 2021103931128
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种球型机器人变形机构,其包括球形壳体(1)和设置在所述球形壳体(1)内并控制球形壳体(1)进行变形的变形组件(2),其特征在于,所述变形组件(2)上连接有受驱动组件(5)驱动的重摆(3),其中,

所述重摆(3)用于驱动所述球形壳体(1)进行定向滚动,且其能够在所述球形壳体(1)展开状态下使得所述球形壳体(1)和变形组件(2)被悬空支撑;

在所述驱动组件(5)通过驱动所述变形组件(2)而间接驱动所述重摆(3)进行摆动,以驱动球形机器人滚动时,所述驱动组件(5)能够调节所述重摆(3)的摆动方向和/或摆动角度,使得球形机械人能够跟随所述重摆(3)在至少两个方向上的摆动而进行方向可调节地滚动。

2.如权利要求1所述的球型机器人变形机构,其特征在于,所述变形组件(2)至少包括第一长轴部(21)、第二长轴部(22)和横梁(24),其中,所述第一长轴部(21)和第二长轴部(22)的相对内端分设于所述横梁(24)相对的两个端面上,所述第一长轴部(21)和第二长轴部(22)的相对外端分别连接至所述球形壳体(1)的第一半球壳体(11)和第二半球壳体(22),使得所述第一半球壳体(11)和第二半球壳体(12)能够跟随所述第一长轴部(21)和第二长轴部(22)的伸长或缩短而发生相对运动,从而所述球形壳体(1)进行展开或闭合活动。

3.如权利要求2所述的球型机器人变形机构,其特征在于,所述第一长轴部(21)远离所述横梁(24)的一端通过所述驱动组件(5)的长轴舵机(51)与所述第一半球壳体(11)转动连接,使得所述变形组件(2)和重摆(3)能够受所述长轴舵机(51)传递的第一作用力而进行相对于所述球形壳体(1)的转动,

所述球形壳体(1)按照设置在其内部的所述重摆(3)的相对位置变化而产生所述球形壳体(1)能够定向滚动的偏心力和惯性力的方式沿第一方向进行滚动。

4.如权利要求3所述的球型机器人变形机构,其特征在于,所述变形组件(2)通过短轴部(23)连接所述重摆(3),所述短轴部(23)远离所述重摆(3)的一端转动连接至所述横梁(24),所述短轴部(23)远离所述重摆(3)的一端的还连接有所述驱动组件(5)的短轴舵机(52),

所述短轴舵机(52)能够带动所述短轴部(23)和所述重摆(3)在第二方向上进行一定角度的摆动,使得所述短轴舵机(52)能够向所述重摆(3)传递与所述第一作用力的方向不同的第二作用力,从而所述重摆(3)在第一作用力和第二作用力的合力作用下进行第三方向的摆动,进而所述球形壳体(1)能够进行运动方向可调节地滚动。

5.如权利要求3所述的球型机器人变形机构,其特征在于,所述第一长轴部(21)至少包括第一伸缩杆(211)、第一法兰盘(213)和舵盘(214),其中,所述第一伸缩杆(211)的一个端与所述横梁(24)连接,所述舵盘(214)安装在所述第一法兰盘(213)上,所述第一法兰盘(213)远离所述舵盘(214)的表面贴附于所述第一半球壳体(11)的内壁;

所述第一伸缩杆(211)远离所述横梁(24)的一端通过固定安装在第一伸缩杆(211)杆体上的所述长轴舵机(51)与所述舵盘(214)转动连接,使得所述第一伸缩杆(211)能够在所述长轴舵机(51)的驱动下,带动所述变形组件(2)和重摆(3)进行相对于所述球形壳体(1)的转动。

6.如权利要求5所述的球型机器人变形机构,其特征在于,所述第二长轴部(22)至少包括第二伸缩杆(221)和第二法兰盘(223),所述第二伸缩杆(221)的一端连接在所述横梁(24)远离所述第一伸缩杆(211)的表面,所述第二法兰盘(223)按照与所述第二半球壳体(12)的内壁轮廓契合的方式贴附在所述第二半球壳体(12)的内壁上;

所述第二伸缩杆(221)远离所述横梁(24)的一端通过能够安装在第二法兰盘(223)上的法兰轴承座(224)和轴承(225)与所述第二法兰盘(223)转动连接,从而第二伸缩杆(221)能够跟随所述第一伸缩杆(211)进行相对于第二半球壳体(12)的转动。

7.如权利要求6所述的球型机器人变形机构,其特征在于,所述第一长轴部(21)还能够根据所述第一伸缩杆(211)的伸长或缩短而调节第一半球壳体(11)与所述横梁(24)之间的距离;

所述第二长轴部(22)还能够根据所述第二伸缩杆(221)杆体的伸长或缩短而调节第二半球壳体(11)与所述横梁(24)之间的距离,从而所述第一长轴部(21)和所述第二长轴部(22)通过同步伸缩驱动所述球形壳体(1)的展开或闭合。

8.如权利要求4所述的球型机器人变形机构,其特征在于,所述短轴部(23)至少包括转动支架(232)、螺栓轴杆(234)和第二舵盘(237),其中,所述转动支架(232)通过所述第二舵盘(237)与所述短轴舵机(52)转动连接,所述转动支架(232)按照所述短轴舵机(52)的转轴与螺栓轴杆(234)共轴线的方式与所述横梁(24)转动连接,使得所述短轴部(23)连接的重摆(3)能够在短轴舵机(52)的作用下沿第二方向进行摆动;

所述螺栓轴杆(234)通过架设在其轴杆上的所述山型轴架(236)连接有能够限定所述转动支架(232)带动所述重摆(3)进行摆动的摆动角度的铜柱(235)。

9.一种球型机器人变形机构的变形方法,其特征在于,其包括球形壳体(1)和设置在所述球形壳体(1)内并控制球形壳体(1)进行变形的变形组件(2),所述变形组件(2)上连接有受驱动组件(5)驱动的重摆(3),其中,所述重摆(3)用于驱动所述球形壳体(1)进行定向滚动,且其能够在所述球形壳体(1)展开状态下使得所述球形壳体(1)和变形组件(2)被悬空支撑;在所述驱动组件(5)通过驱动所述变形组件(2)而间接驱动所述重摆(3)进行摆动,以驱动球形机器人滚动时,所述驱动组件(5)能够调节所述重摆(3)的摆动方向和/或摆动角度,使得球形机械人能够跟随所述重摆(3)在至少两个方向上的摆动而进行方向可调节地滚动。

10.如权利要求9所述的变形方法,其特征在于,所述重摆(3)上还设置有机械臂组件(4),在所述球形壳体(1)展开的情况下,所述机械臂组件(4)能够从第一半球壳体(11)和第二半球壳体(12)之间的间隙伸展至所述球形壳体(1)的外部。