單球運動式的代步機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種代步機器人，特別是一種單球運動式的代步機器人。
【背景技術】
[0002]人們日常生活的智能化時代已經到來，各式各樣的智能機器人頻繁的出現在當下人們的日常生活中。
[0003]代步機器人是作為智能機器人的一種，由于具備在保持自平衡狀態下的可控制空間移動功能，因此其在物品輸送以及安全監控等領域均得到廣泛應用。上述代步機器人的現有結構中移動執行部件一般均選用通過伺服系統控制及驅動的滾輪。例如，專利號為201120268600.8的已公開專利文獻中就提供了一種基于STC單片機控制的無線遙控代步裝置，其具體結構包括可移動底座，無線遙控所述可移動底座移動的無線遙控裝置，所述可移動底座的支架底部前方設置萬向輪，支架底部后方左右對稱設有兩個驅動輪。該結構設計的無線遙控代步裝置與需要移動的物品底部固定連接后，便可以實現物品的遠程輸送。但是上述結構中通過伺服系統控制及驅動的滾輪在具體行程中存在轉向靈活性差，特別是當代步機器人在高速行程中需要進行變相時，其滾輪需要相對較大的轉角角度才能確保代步機器人整體平穩的完成變向動作，這就會導致上述結構的代步機器人在實際使用過程中，存在靈活性不足的技術缺陷。
[0004]因此，申請人認為有必要對上述現有的代步機器人作進一步的結構改進。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是為了解決上述現有技術的不足而提供一種運動相對靈活的單球運動式的代步機器人。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型所設計的一種單球運動式的代步機器人，包括機器人主體與伺服控制系統，所述的機器人主體主要包括基座平臺以及承載平臺，其中所述的承載平臺位于基座平臺的上方，且通過均布在基座平臺上的緩沖元件進行支撐，在上述的基座平臺上設有至少三個的夾桿，該夾桿位于基座平臺的下方，且共同圍成一個球體空腔，且在每個夾桿的底端均設有一個球面形狀的支撐點，上述的三個支撐點在空間水平位置上共同構成一個基準平面，在上述球體空腔內設有球體，該球體架在上述的三個支撐點上，且其底部的曲面部分始終低于上述的基準平面；所述伺服控制系統主要包括結合有倒立擺控制系統的控制器部分以及受該控制器部分控制的三組伺服電機，其中所述的控制器部分固定在上述的承載平臺上，所述的三組伺服電機均勻排布，且其各電機軸上均聯接有一個全向輪，每個全向輪的輪轂上的其中一個從動輪始終與球體表面相貼合；在上述的承載平臺上還設有能夠對機器人主體的平衡姿態以及位移進行實時監測，且與上述的伺服控制系統信號連接的傳感器組件。
[0007]上述中的倒立擺控制系統，又稱為Inverted Pendulum System，簡稱IPS ;其是一個復雜的、不穩定的、非線性系統，是進行控制理論教學及開展各種控制實驗的理想實驗平臺。對倒立擺系統的研宄能有效的反映控制中的許多典型問題:如非線性問題、魯棒性問題、鎮定問題、隨動問題以及跟蹤問題等。通過對倒立擺的控制，用來檢驗新的控制方法是否有較強的處理非線性和不穩定性問題的能力。同時，其控制方法在軍工、航天、機器人和一般工業過程領域中都有著廣泛的用途，如機器人行走過程中的平衡控制、火箭發射中的垂直度控制和衛星飛行中的姿態控制等。由此可見，上述的倒立擺控制系統是機器人生產領域內的常規公知技術，故申請人在此不對其再進行詳細介紹。
[0008]上述中的全向輪，其包括輪轂和從動輪，該輪轂的外圓周處均勻開設有3個或3個以上的輪轂齒，每兩個輪轂齒之間裝設有一從動輪，該從動輪的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向垂直。其具體內容已經在專利號為200520052595.1的已公告實用新型專利文獻中進行了詳細的記載，故申請人在此對其不在多做詳細介紹。
[0009]上述位于承載平臺與基座平臺兩者之間的緩沖元件可以是緩沖氣缸、緩沖彈簧或者其他橡膠緩沖元件。
[0010]上述中所提供的一種單球運動式的代步機器人，其結構中的傳感器組件對機器人主體的平衡姿態以及位移進行實時監測，通過將上述監測到的數據參數進行信號反饋至所述伺服控制系統中結合有倒立擺控制系統的控制器部分，所述控制器部分通過PLC運算來實現對三組伺服電機的控制，保證機器人主體保持自平衡；如機器人主體將傾斜時，倒立擺控制系統能夠分析出其具體傾斜方向及角度，并通過驅動對應伺服電機來調節對應全向輪的旋轉速度，使機器人主體恢復平衡。同時，上述的機器人主體以一顆能夠在空間上任意滾動的球體來替代傳統的滾輪來進行移動，有效地避免了傳統代步機器人因采用滾輪而存在全方位轉動靈活差的技術缺陷。
[0011]作為一種技術改進方案，在上述的承載平臺上增設有支架，在該支架的安裝臺面上固定有360度全景攝像頭組件以及無線信號接收器和/或發生器；上述的360度全景攝像頭組件以及無線信號接收器和/或發生器均與上述伺服控制系統的控制器部分信號連接。
[0012]上述的一種技術改進方案中當機器人主體進入遙控模式時，其可通過頂上的無線信號接收器接收信號進行運轉，并由360度全景攝像頭組件來識別判斷目前方位，進而向目標移動。
[0013]作為再進一步的技術改進方案，在上述的機器人主體還包括橡膠防撞圈，該橡膠防撞圈套設在上述的基座平臺外，且通過均勻分布在上述基座平臺與橡膠防撞圈兩者之間的連接筋板進行固定定位。
[0014]上述的再進一步的技術改進方案中位于機器人主體外圈的橡膠防撞圈，當出現意夕卜，機器人主體撞上物體時，其橡膠防撞圈可以緩沖沖擊，保護機器人主體。
[0015]作為進一步的技術優選方案，上述的夾桿呈可拆卸式的分段結構，且沿其長度方向折彎出與上述球體相對應的弧度。
[0016]上述進一步的技術優選方案中所述機器人主體的夾桿采用分段式且弧形的結構，從而使得所述球體的安轉更換更為方便。
[0017]本實用新型得到的一種單球運動式的代步機器人，其結構中的所述機器人主體以一顆能夠在空間上任意滾動的球體來替代傳統的滾輪來進行移動，該代步機器人整體的轉向靈活性好，特別是當代步機器人在高速行程中需要進行變相時，其球體無需要相對較大的轉角角度，可以確保代步機器人整體平穩的完成變向動作。
【附圖說明】
[0018]圖1是實施例1所提供的一種單球運動式的代步機器人的結構示意圖；
[0019]圖2是實施例1所提供的一種單球運動式的代步機器人在去除球體后的結構示意圖；
[0020]圖3是實施例2所提供的一種單球運動式的代步機器人的結構示意圖；
[0021]圖4是實施例3所提供的一種單球運動式的代步機器人的結構示意圖；
[0022]圖5是實施例3所述橡膠防撞圈和連接筋板位置結構示意圖；
[0023]圖6是實施例4所提供的一種單球運動式的代步機器人的結構示意圖。
[0024]圖中:基座平臺1、承載平臺2、緩沖元件3、夾桿4、球體空腔5、支撐點6、基準平面7、球體8、控制器部分9、伺服電機10、全向輪11、從動輪12、傳感器組件13、緩沖氣缸14、橡膠緩沖柱15、支架16、360度全景攝像頭組件17、無線信號接收器18、橡膠防撞圈19、連接筋板20。
【具體實施方式】