一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，屬于特種機(jī)器人的研宄領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]球形機(jī)器人是將搭載設(shè)備和驅(qū)動裝置密封在具有一定剛度的球體內(nèi)，利用內(nèi)部驅(qū)動裝置和球體外部摩擦力而運動的特種機(jī)器人。由于驅(qū)動裝置和設(shè)備密封在球體內(nèi)，使球形機(jī)器人能夠在惡劣環(huán)境和特殊工況下正常工作。已有采用驅(qū)動小車，通過與球體內(nèi)壁接觸產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動球形機(jī)器人運動的球形機(jī)器人，但這種驅(qū)動形式的缺陷是驅(qū)動小車容易在球體內(nèi)壁打滑，無法實現(xiàn)準(zhǔn)確驅(qū)動。另外，已有采用重力擺驅(qū)動的球形機(jī)器人，驅(qū)動力矩大，傳動效率低。
[0003]目前國內(nèi)外對于球形機(jī)器人展開了一系列研宄，但具有實用工程化的產(chǎn)品還比較少，問題在于密封球體內(nèi)的空間有限、形狀特殊、密封和滾動的球體中不容易搭載外部設(shè)備等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決一般球形機(jī)器人重力擺驅(qū)動的力矩過大問題，也為解決一般球形機(jī)器人小車驅(qū)動容易在球體內(nèi)壁打滑問題，本發(fā)明提出了一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，由球體、直線驅(qū)動齒輪車組件、轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件、中空主軸組件四部分組成；其中，中空主軸組件通過兩個滾動軸承與球體連接，直線驅(qū)動齒輪車組件中的配重平臺固連在中空主軸組件上，直線驅(qū)動齒輪車組件中的齒輪驅(qū)動部件安裝于配重平臺的下面，直線驅(qū)動齒輪與內(nèi)齒圈嚙合，內(nèi)齒圈與球體固連，轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件與中空主軸組件固連。
[0007]其中所述的球體由上下兩個半球組成，兩個半球通過凸臺和凹槽配合并通過螺釘固連在一起，形成一個密閉的球體，在球體上具有安裝滾動軸承的卡槽，用于安裝中空主軸組件所需的兩個滾動軸承。
[0008]其中所述的直線驅(qū)動齒輪車組件由直流伺服電機(jī)A、驅(qū)動齒輪、配重平臺、車架、驅(qū)動軸、滾動軸承A、軸承端蓋A、密封圈A、電機(jī)安裝法蘭A、內(nèi)齒圈組成；所述的直流伺服電機(jī)A通過電機(jī)安裝法蘭A固定在車架的側(cè)面，直流伺服電機(jī)A通過輸出軸帶動驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸安裝有驅(qū)動齒輪并通過兩個滾動軸承A與車架連接，驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)并帶動驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)且與內(nèi)齒圈嚙合，從而實現(xiàn)齒輪車在球體內(nèi)壁運動。
[0009]其中所述的轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件由直流伺服電機(jī)B、絲杠、轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊、轉(zhuǎn)向架、滾動軸承B、軸承端蓋B、密封圈B、電機(jī)安裝法蘭B組成；所述的直流伺服電機(jī)B通過電機(jī)安裝法蘭B固定在轉(zhuǎn)向架的側(cè)面，直流伺服電機(jī)B通過輸出軸帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠上安裝有轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊并通過滾動軸承B與轉(zhuǎn)向架連接，絲杠旋轉(zhuǎn)并與驅(qū)動塊嚙合，從而實現(xiàn)驅(qū)動塊在球體內(nèi)運動。
[0010]其中所述的中空主軸組件由中空主軸、滾動軸承C、軸承端蓋C、密封圈C組成。
[0011]本發(fā)明直線驅(qū)動齒輪車組件中的配重平臺上，裝有控制模塊、電池模塊、無線信號接收模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、平衡配重模塊。
[0012]本發(fā)明齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，具有以下優(yōu)點:
[0013]1、采用齒輪車驅(qū)動，并與前后直線運動軌道的內(nèi)齒圈準(zhǔn)確嚙合，避免了一般驅(qū)動小車與球內(nèi)壁之間的打滑。
[0014]2、前后運動齒輪車驅(qū)動和轉(zhuǎn)向運動絲杠驅(qū)動，具有準(zhǔn)確的傳動比，速度控制準(zhǔn)確。
[0015]3、采用中空主軸，方便為搭載機(jī)械臂和外接設(shè)備提供機(jī)械接口。
[0016]4、采用前后驅(qū)動和轉(zhuǎn)向驅(qū)動兩套驅(qū)動組件，這兩種驅(qū)動結(jié)構(gòu)形式減小了驅(qū)動力矩，解決了一般重力擺驅(qū)動的球形機(jī)器人驅(qū)動力矩過大問題。
[0017]5、直線運動組件和轉(zhuǎn)向運動組件與中空主軸固連，在重力作用下使機(jī)器人在穩(wěn)定時球體保持固定的姿態(tài)，為機(jī)器人搭載機(jī)械臂和外部設(shè)備提供便利。
【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明的球形機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2本發(fā)明中球體圖；
[0020]圖3本發(fā)明中直線驅(qū)動齒輪車組件；
[0021]圖4本發(fā)明中轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件；
[0022]圖5本發(fā)明中中空主軸組件。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024]請參見圖1所示，本發(fā)明是一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，由球體1、中空主軸組件2、轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件3、直線驅(qū)動齒輪車組件4等四部分組成。
[0025]請參見圖2所示，本發(fā)明球體I由上半球5和下半球6兩個半球組成，兩個半球通過凸臺與凹槽配合并通過螺釘固連在一起，形成一個密閉的球體。在球體上具有兩個安裝主軸所需軸承的卡槽，用于安裝兩個滾動軸承。
[0026]請參見圖3所示，本發(fā)明直線驅(qū)動齒輪車組件4，由配重平臺7、電機(jī)安裝法蘭AS、直流伺服電機(jī)A 9、密封圈A 10、軸承端蓋A 11、驅(qū)動軸12、驅(qū)動齒輪13、內(nèi)齒圈14、車架蓋15、滾動軸承A 16、車架座17、配重與電氣元件18等組成。直流伺服電機(jī)A 9通過電機(jī)安裝法蘭A 8固定在車架15、17的側(cè)面，電機(jī)A 9通過輸出軸帶動驅(qū)動軸12旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸12安裝有驅(qū)動齒輪13并通過滾動軸承A 16與車架15、17連接，驅(qū)動軸12旋轉(zhuǎn)并帶動驅(qū)動齒輪13旋轉(zhuǎn)且與內(nèi)齒圈14嚙合，從而帶動齒輪車在球體內(nèi)壁運動，實現(xiàn)機(jī)器人前后直線運動。
[0027]請參見圖4所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件3，由直流伺服電機(jī)B 19、電機(jī)安裝法蘭B 20、密封圈B 21、轉(zhuǎn)向架座22、絲杠23、轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊24、軸承端蓋B 25、轉(zhuǎn)向架蓋26、滾動軸承B 27等組成；所述的直流伺服電機(jī)B 19通過電機(jī)安裝法蘭B 20固定在轉(zhuǎn)向架22、26的側(cè)面，電機(jī)B 19通過輸出軸帶動絲杠23旋轉(zhuǎn)，絲杠23上安裝有轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊24并通過滾動軸承B 27與轉(zhuǎn)向架22、26連接，絲杠23旋轉(zhuǎn)并與轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊24嚙合，從而帶動轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊24在球體內(nèi)運動，實現(xiàn)球形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向運動。
[0028]請參見圖5所示，本發(fā)明中空主軸組件2，由滾動軸承C 28、密封圈C 29、中空主軸30、軸承端蓋C 31組成。中空主軸30為搭載機(jī)械臂和外接設(shè)備可提供預(yù)留機(jī)械接口。中空主軸30通過滾動軸承C 28連接于球體I上，轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件3與中空主軸30固連，直線驅(qū)動齒輪車組件4通過配重平臺與中空主軸30連接。
[0029]本發(fā)明配重與電氣元件18，包含有球形機(jī)器人的控制模塊、電池模塊、無線信號接收模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、平衡配重模塊等。
[0030]本發(fā)明齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人的運動過程為:直流伺服電機(jī)A 9帶動驅(qū)動齒輪13旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動齒輪13與內(nèi)齒圈14嚙合并帶動配重平臺7運動，從而使球體I進(jìn)行直線運動。直流伺服電機(jī)B 19帶動絲杠23旋轉(zhuǎn)，絲杠23與轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊24嚙合使驅(qū)動塊24產(chǎn)生平動，從而使球體I進(jìn)行轉(zhuǎn)向運動。當(dāng)球體I停止運動時，在機(jī)器人重力作用下，使球體保持穩(wěn)定的停止運動狀態(tài)。
[0031]本發(fā)明避免了一般驅(qū)動小車與球內(nèi)壁之間的打滑，速度控制準(zhǔn)確。中空主軸可為搭載機(jī)械臂和外接設(shè)備提供預(yù)留機(jī)械接口。采用前后驅(qū)動和轉(zhuǎn)向驅(qū)動兩個驅(qū)動機(jī)構(gòu)，這種齒輪車驅(qū)動的驅(qū)動形式使驅(qū)動力矩小。機(jī)器人在穩(wěn)定時使球體保持固定的姿態(tài)，為機(jī)器人搭載機(jī)械臂和外部設(shè)備提供便利。
【主權(quán)項】
1.一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，其特征在于:由球體、直線驅(qū)動齒輪車組件、轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件、中空主軸組件四部分組成；其中，中空主軸組件通過兩個滾動軸承與球體連接，直線驅(qū)動齒輪車組件中的配重平臺固連在中空主軸組件上，直線驅(qū)動齒輪車組件中的齒輪驅(qū)動部件安裝于配重平臺的下面，直線驅(qū)動齒輪與內(nèi)齒圈嚙合，內(nèi)齒圈與球體固連，轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件與中空主軸組件固連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，其特征在于:其中所述的球體由上下兩個半球組成，兩個半球通過凸臺和凹槽配合并通過螺釘固連在一起，形成一個密閉的球體，在球體上具有安裝滾動軸承的卡槽，用于安裝中空主軸組件所需的兩個滾動軸承。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，其特征在于:其中所述的直線驅(qū)動齒輪車組件由直流伺服電機(jī)A、驅(qū)動齒輪、配重平臺、車架、驅(qū)動軸、滾動軸承A、軸承端蓋A、密封圈A、電機(jī)安裝法蘭A、內(nèi)齒圈組成；所述的直流伺服電機(jī)A通過電機(jī)安裝法蘭A固定在車架的側(cè)面，直流伺服電機(jī)A通過輸出軸帶動驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸安裝有驅(qū)動齒輪并通過兩個滾動軸承A與車架連接，驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)并帶動驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)且與內(nèi)齒圈嚙合，從而實現(xiàn)齒輪車在球體內(nèi)壁運動。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，其特征在于:其中所述的轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件由直流伺服電機(jī)B、絲杠、轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊、轉(zhuǎn)向架、滾動軸承B、軸承端蓋B、密封圈B、電機(jī)安裝法蘭B組成；所述的直流伺服電機(jī)B通過電機(jī)安裝法蘭B固定在轉(zhuǎn)向架的側(cè)面，直流伺服電機(jī)B通過輸出軸帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠上安裝有轉(zhuǎn)向驅(qū)動塊并通過滾動軸承B與轉(zhuǎn)向架連接，絲杠旋轉(zhuǎn)并與驅(qū)動塊嚙合，從而實現(xiàn)驅(qū)動塊在球體內(nèi)運動。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，其特征在于:其中所述的中空主軸組件由中空主軸、滾動軸承C、軸承端蓋C、密封圈C組成。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，其特征在于:直線驅(qū)動齒輪車組件中的配重平臺上，裝有控制模塊、電池模塊、無線信號接收模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、平衡配重模塊。
【專利摘要】為解決一般球形機(jī)器人重力擺驅(qū)動的力矩過大問題，也為解決一般球形機(jī)器人小車驅(qū)動容易在球體內(nèi)壁打滑問題，本發(fā)明提出了一種齒輪車驅(qū)動的球形機(jī)器人，由球體、直線驅(qū)動齒輪車組件、轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件、中空主軸組件四部分組成；其中，中空主軸組件通過兩個滾動軸承與球體連接，直線驅(qū)動齒輪車組件中的配重平臺固連在中空主軸組件上，直線驅(qū)動齒輪車組件中的齒輪驅(qū)動部件安裝于配重平臺的下面，直線驅(qū)動齒輪與內(nèi)齒圈嚙合，內(nèi)齒圈與球體固連，轉(zhuǎn)向驅(qū)動絲杠組件與中空主軸組件固連。
【IPC分類】B62D57-02
【公開號】CN104670354
【申請?zhí)枴緾N201410838296
【發(fā)明人】張忠海, 于功敬, 孫健, 王振華
【申請人】北京航天測控技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月29日