本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種球形機(jī)器人。

背景技術(shù)：

球形機(jī)器人是指利用球體的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)全方位運(yùn)動(dòng)，與地面是單點(diǎn)接觸，摩擦阻力小，能量利用效率高，并且具有不倒翁特性，可以避免常規(guī)的機(jī)器人容易出現(xiàn)的傾倒失穩(wěn)現(xiàn)象。機(jī)器人的重要部件均包容在球體內(nèi)部，受到球體外殼良好的保護(hù)，不容易因破壞而失效。采取合適的密封措施，可以使球形機(jī)器人的外殼具備防水能力，進(jìn)而在較為惡劣的天氣條件下使用，具有全天候的適應(yīng)能力。進(jìn)一步的，球形機(jī)器人一般還包括設(shè)于球體外部的頭部，頭部搭載功能器件實(shí)現(xiàn)攝像頭等功能器件以實(shí)現(xiàn)智能化的人機(jī)交流功能，同時(shí)提高了球形機(jī)器人給用戶的親和感，使其可以作為家庭機(jī)器人使用

球形機(jī)器人由于受限于滾動(dòng)的行走方式，往往運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性不高，而且越障爬坡能力不強(qiáng)，這使得球形機(jī)器人在人們的生活領(lǐng)域(如具有大于30度的斜坡或樓梯等障礙)或某些凹凸不平的場(chǎng)地的應(yīng)用受到極大的限制。

因此，如何提高球形機(jī)器人的越障爬坡能力，以增加球形機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，為業(yè)界人士重點(diǎn)研究課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種球形機(jī)器人，能提高球形機(jī)器人的越障爬坡能力，以增加球形機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

為了解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種球形機(jī)器人，包括頭部組件和可相對(duì)于所述頭部組件轉(zhuǎn)動(dòng)的球形本體；所述球形本體包括球殼、設(shè)于所述球殼中心區(qū)域的連接部、連接于所述球殼與所述連接部之間的行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括可繞所述連接部擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)臂，所述驅(qū)動(dòng)臂一端設(shè)有與所述球殼接觸的驅(qū)動(dòng)輪，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)輪與所述球殼之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)所述球形機(jī)器人行走，通過(guò)改變所述驅(qū)動(dòng)臂相對(duì)于所述連接部的擺動(dòng)位置，以改變所述球形機(jī)器人的行走速度；所述連接部之遠(yuǎn)離所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有頭部驅(qū)動(dòng)組件，所述頭部驅(qū)動(dòng)組件包括固接于所述連接部的旋轉(zhuǎn)基座、設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)基座上且以所述旋轉(zhuǎn)基座為支點(diǎn)擺動(dòng)的搖桿機(jī)構(gòu)，所述搖桿機(jī)構(gòu)在繞所述旋轉(zhuǎn)基座擺動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)磁吸力帶動(dòng)所述頭部組件在所述球殼外壁滑動(dòng)。

一種實(shí)施方式中，所述球殼外設(shè)有多個(gè)凸點(diǎn)，所述多個(gè)凸點(diǎn)相間隔地分布于所述球殼外壁，所述多個(gè)凸點(diǎn)之間形成凹陷，所述凹陷為所述球形機(jī)器人越障時(shí)提供支撐點(diǎn)及防止所述球殼打滑。

一種實(shí)施方式中，所述球形本體具有上半球腔和下半球腔，所述下半球腔內(nèi)容置固定支架，所述固定支架與所述球殼之間通過(guò)支撐輪連接，以便于所述固定支架與所述球殼之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述固定支架包括支撐軸，所述支撐軸沿所述球殼的中心軸延伸，所述連接部設(shè)于所述支撐軸一端且位于所述上半球腔與所述下半球腔的交界處；所述驅(qū)動(dòng)臂為一對(duì)，關(guān)于所述支撐軸對(duì)稱分布，所述驅(qū)動(dòng)輪與所述下半球腔內(nèi)壁接觸；所述頭部驅(qū)動(dòng)組件連接于所述連接部與所述上半球腔內(nèi)壁之間，通過(guò)在所述上半球腔內(nèi)擺動(dòng)使得所述頭部組件在所述球殼外壁滑動(dòng)。

一種實(shí)施方式中，所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括固連于所述連接部且沿所述支撐軸方向延伸的伸縮驅(qū)動(dòng)部和連接于所述驅(qū)動(dòng)輪的第一電機(jī)，所述第一電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)所述球形機(jī)器人行走；所述驅(qū)動(dòng)臂與所述伸縮驅(qū)動(dòng)部之間設(shè)有第一連桿，所述伸縮驅(qū)動(dòng)部推動(dòng)所述第一連桿相對(duì)于所述連接部做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂繞所述連接部擺動(dòng)，以調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)輪與所述球殼內(nèi)壁的接觸位置進(jìn)而調(diào)節(jié)所述球形機(jī)器人的行走速度。

一種實(shí)施方式中，所述伸縮驅(qū)動(dòng)部包括第一導(dǎo)軌、將所述第一導(dǎo)軌固定于所述連接部的導(dǎo)軌固定件、套設(shè)于所述第一導(dǎo)軌上的第一連接件及設(shè)于所述第一導(dǎo)軌遠(yuǎn)離所述連接部的一端的第二電機(jī)，所述第二電機(jī)用以驅(qū)動(dòng)所述第一連接件沿所述第一導(dǎo)軌滑動(dòng)；

所述第一連桿包括相對(duì)設(shè)置的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述第一連接件和所述驅(qū)動(dòng)臂；所述第一連接件沿所述第一導(dǎo)軌滑動(dòng)，帶動(dòng)所述第一連桿相對(duì)于所述連接部做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且?guī)?dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂繞所述連接部擺動(dòng)。

一種實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)輪與所述驅(qū)動(dòng)臂之間設(shè)有彈性連接件，所述彈性連接件沿著所述驅(qū)動(dòng)臂方向伸縮，在所述球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起到緩沖減震作用及為所述驅(qū)動(dòng)輪與所述球殼之間提供接觸壓力的作用。

一種實(shí)施方式中，所述固定支架還包括連接于所述連接部相對(duì)兩側(cè)的一對(duì)環(huán)形支架，所述環(huán)形支架包括相對(duì)設(shè)置的第三端和第四端，所述球形本體還包括關(guān)于所述支撐軸對(duì)稱分布的一對(duì)控制力矩陀螺系統(tǒng)；所述驅(qū)動(dòng)臂夾設(shè)于所述一對(duì)控制力矩陀螺系統(tǒng)之間；所述控制力矩陀螺系統(tǒng)通過(guò)偏擺軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述第三端與所述第四端之間；所述球形機(jī)器人受到干擾力矩時(shí)，通過(guò)控制所述驅(qū)動(dòng)臂擺動(dòng)，以控制所述球形機(jī)器人的行走速度，球殼行走速度再控制所述控制力矩陀螺系統(tǒng)偏擺來(lái)提高球形機(jī)器人的穩(wěn)定性及增加進(jìn)動(dòng)力矩。

一種實(shí)施方式中，所述控制力矩陀螺系統(tǒng)還包括控制力矩陀螺和偏擺電機(jī)；所述偏擺電機(jī)設(shè)于所述控制力矩陀螺上且靠近所述第三端處，所述第三端設(shè)有第一齒輪，所述偏擺電機(jī)設(shè)有與所述第一齒輪相嚙合的第二齒輪，所述偏擺電機(jī)通過(guò)帶動(dòng)所述第二齒輪相對(duì)于所述第一齒輪偏擺，以帶動(dòng)所述控制力矩陀螺繞所述偏擺軸偏擺。

一種實(shí)施方式中，所述頭部驅(qū)動(dòng)組件還包括導(dǎo)向支架，所述導(dǎo)向支架固定連接于所述旋轉(zhuǎn)基座，所述搖桿機(jī)構(gòu)通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸連接所述旋轉(zhuǎn)基座，所述導(dǎo)向支架包括弧形導(dǎo)軌，所述搖桿機(jī)構(gòu)上設(shè)有導(dǎo)向輪，所述導(dǎo)向輪在所述弧形導(dǎo)軌上滾動(dòng)，使所述搖桿機(jī)構(gòu)以所述旋轉(zhuǎn)基座為支點(diǎn)擺動(dòng)，以帶動(dòng)所述頭部組件在所述球殼外壁滑動(dòng)。

一種實(shí)施方式中，所述搖桿機(jī)構(gòu)還包括盾，所述盾設(shè)于所述搖桿機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)基座的一端，與所述頭部組件磁性連接，使所述頭部組件設(shè)于所述球形本體之上且不妨礙所述球殼的行走；所述旋轉(zhuǎn)基座帶動(dòng)所述導(dǎo)向支架、所述搖桿機(jī)構(gòu)及盾相對(duì)所述連接部旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)所述頭部組件在所述球殼外壁滑動(dòng)。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N球形機(jī)器人，包括球體和磁吸于所述球體上的頭部，球體與頭部的均可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，所述頭部可沿所述球體外壁自由滑動(dòng)且相對(duì)于所述球體自轉(zhuǎn)，可增加所述頭部的功能性及趣味性；頭部驅(qū)動(dòng)組件設(shè)有旋轉(zhuǎn)基座、以所述旋轉(zhuǎn)基座為支點(diǎn)擺動(dòng)的搖桿機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)所述頭部的自由滑動(dòng)；所述球形本體內(nèi)設(shè)置行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制力矩陀螺系統(tǒng)，行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪與球殼之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)所述球形機(jī)器人行走，所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在不影響電機(jī)效率下實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人行走時(shí)的無(wú)級(jí)變速。在所述球形機(jī)器人遇到行走障礙，且驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩足以使得所述球形機(jī)器人越障時(shí)，所述控制力矩陀螺可通過(guò)自由偏擺以產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)力矩從而穩(wěn)定球形機(jī)器人的底盤，進(jìn)而使驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩全部傳遞給球殼，使球形機(jī)器人越過(guò)障礙。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩不足以越障時(shí)，球形機(jī)器人通過(guò)控制偏擺電機(jī)帶動(dòng)所述控制力矩陀螺以大于自由偏擺時(shí)的角速度偏擺，以在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的進(jìn)動(dòng)力矩，該進(jìn)動(dòng)力矩與驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩疊加以實(shí)現(xiàn)越障；所述球殼上設(shè)有凸點(diǎn)，凸點(diǎn)之間形成凹陷，所述凹陷可與障礙突出部相卡持，為所述球形機(jī)器人越障提供支撐點(diǎn)，防止打滑。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的球形殼體分解示意圖。

圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的球形殼體的剖面示意圖。

圖6是圖4所述的緩沖層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖5中i的局部放大示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9-1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人中驅(qū)動(dòng)組件示意圖。

圖9-2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人中框架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無(wú)級(jí)變速結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無(wú)級(jí)變速結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人中控制力矩陀螺結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13-1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)原理圖。

圖13-2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)原理圖。

圖14-1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無(wú)級(jí)變速結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14-2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無(wú)級(jí)變速結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無(wú)級(jí)變速中彈性連接件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖16是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人中驅(qū)動(dòng)組件的俯視圖。

圖17是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人中反向同步組件的局部放大圖。

圖18是本發(fā)明實(shí)施例提供的控制力矩陀螺偏擺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖19為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖20為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的正視圖。

圖21為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的側(cè)視圖。

圖22和圖23為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖24為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的第一支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖25和圖26為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的盾的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖27為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖28為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖29為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖30為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部的截面示意圖。

圖31為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部的托盤支架與上蓋的連接處截面圖。

圖32為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部的上蓋與基座的止口連接處截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

請(qǐng)參閱圖1至圖2-3，圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人，包括頭部組件01和相對(duì)于所述頭部組件01轉(zhuǎn)動(dòng)的球形本體0。所述球形本體0包括球殼1、設(shè)于所述球殼1內(nèi)的支撐臺(tái)4、固定于所述支撐臺(tái)4上的固定支架5，所述固定支架5包括連接部20，所述連接部20設(shè)于所述球殼1中心區(qū)域，所述球形本體0還包括連接于所述球殼1與所述連接部20之間的行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2。所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2用于驅(qū)動(dòng)所述球形機(jī)器人行走及改變所述球形機(jī)器人行走速度。所述頭部驅(qū)動(dòng)組件7與所述頭部組件01磁吸，用于帶動(dòng)所述頭部組件01在所述球殼1的外表面運(yùn)動(dòng)。所述球殼1外設(shè)有凸點(diǎn)，為所述球形機(jī)器人在越障時(shí)提供支撐點(diǎn)及可防止在越障時(shí)所述球殼1打滑。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N球形機(jī)器人，包括球形本體0和磁吸于所述球形本體0上的頭部組件，球形本體0與頭部組件的均可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，所述頭部組件01可沿所述球形本體0外壁自由滑動(dòng)且相對(duì)于所述球形本體0自轉(zhuǎn)，可增加所述頭部組件01的功能性及趣味性；行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪201與球殼1之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)所述球形機(jī)器人行走，所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2可不影響電機(jī)效率下實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人行走時(shí)的無(wú)級(jí)變速，在所述球形機(jī)器人遇到行走障礙，且驅(qū)動(dòng)輪201的驅(qū)動(dòng)力矩足以使得所述球形機(jī)器人越障時(shí)，所述控制力矩陀螺3可通過(guò)自由偏擺以產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)力矩從而穩(wěn)定球形機(jī)器人的底盤，增加驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的傳動(dòng)效率，進(jìn)而使得驅(qū)動(dòng)輪201的驅(qū)動(dòng)力矩全部傳遞給球殼1，從而使球形機(jī)器人越過(guò)障礙。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪201的驅(qū)動(dòng)力矩不足以越障時(shí)，球形機(jī)器人通過(guò)控制偏擺電機(jī)帶動(dòng)所述控制力矩陀螺3以大于自由偏擺時(shí)的角速度偏擺，以在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的進(jìn)動(dòng)力矩，該進(jìn)動(dòng)力矩與驅(qū)動(dòng)輪201的驅(qū)動(dòng)力矩疊加以實(shí)現(xiàn)越障；所述球殼1上設(shè)有凸點(diǎn)120，凸點(diǎn)120之間形成凹陷，所述凹陷可與障礙突出部相卡持，為所述球殼1越障提供支撐點(diǎn)，防止所述球形機(jī)器人所述球殼1打滑。

請(qǐng)參閱圖2-1至圖2-3，一種實(shí)施方式中，所述球形本體0具有上半球腔02和下半球腔03，所述下半球腔03設(shè)有固定支架5，所述固定支架5與所述球殼1之間通過(guò)支撐輪6連接，以便于所述固定支架5與所述球殼1之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。可以理解的是，所述支撐輪6為彈性支撐輪，所述彈性支撐輪6包括彈性件61和萬(wàn)向輪62，所述萬(wàn)向輪62與所述球殼1內(nèi)壁相接觸。萬(wàn)向輪62還可以由萬(wàn)向滾珠代替。彈性件61可以設(shè)置為彈簧、彈性橡膠等彈性件，所述彈性件61處于壓縮狀態(tài)，在球形機(jī)器人行走過(guò)程中起到緩沖減震作用，甚至給予所述驅(qū)動(dòng)輪201一定的接觸壓力，確保所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1接觸，以增大所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的傳動(dòng)效率。

請(qǐng)參閱圖3，一種實(shí)施方式中，所述固定支架5包括支撐軸50，所述支撐軸50沿所述球殼1垂直中心軸延伸，所述連接部20設(shè)于所述支撐軸50一端且位于所述上半球腔02與所述下半球腔03的交界處，即為球殼1的中心區(qū)域。所述驅(qū)動(dòng)臂21為一對(duì)，且關(guān)于所述支撐軸50對(duì)稱分布。所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述下半球腔03內(nèi)壁接觸。所述頭部驅(qū)動(dòng)組件7連接于所述連接部20與所述上半球腔02內(nèi)壁之間，通過(guò)在所述上半球腔02內(nèi)擺動(dòng)使得所述頭部組件01在所述球殼1外壁滑動(dòng)。

圖4至圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的球殼1結(jié)構(gòu)圖。以下將對(duì)本申請(qǐng)的球殼1進(jìn)行更為具體的說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖4和圖5，圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的球殼1的分解示意圖。圖5為球殼1的剖面示意圖。球殼1主要包括支撐層110、多個(gè)凸點(diǎn)120和緩沖層130?？梢岳斫獾氖牵鲋螌?10大致呈中空球形本體狀。球形機(jī)器人中的行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2和頭部驅(qū)動(dòng)組件7等可以收容于所述支撐層110中，支撐層110能夠保護(hù)收容于其內(nèi)部的零部件。所述支撐層110可采用強(qiáng)度高、柔韌性好、且質(zhì)輕的材料制成。例如支撐層110可以采用凱夫拉或其復(fù)合材料、pbo纖維、玻璃鋼或pmma等。

所述多個(gè)凸點(diǎn)120間隔設(shè)置于所述支撐層110外表面。具體的，所述多個(gè)凸點(diǎn)120均勻分布于所述支撐層110外表面。凸點(diǎn)120與支撐層110之間可以通過(guò)膠水粘附在一起。進(jìn)一步具體的，所述多個(gè)凸點(diǎn)120在所述支撐層110外表面呈足球式點(diǎn)狀分布，即每5個(gè)凸點(diǎn)120形成一個(gè)正五邊形。所述多個(gè)凸點(diǎn)120的作用在于，在所述球形機(jī)器人越障時(shí)，所述障礙物突出部能夠卡持在兩個(gè)凸點(diǎn)120之間，防止球殼1與障礙物表面打滑，并且球殼1還可以以凸點(diǎn)120為支點(diǎn)，相鄰的其他凸點(diǎn)120同時(shí)提供支撐力和摩擦力。在若干凸點(diǎn)120的卡持、支撐及摩擦的共同作用下，球殼1就能夠翻越障礙物。優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)120可采用耐撞擊、耐磨性好、承載性強(qiáng)、質(zhì)輕的材料制成。例如，所述凸點(diǎn)120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(shuō)明的是，當(dāng)采用abs制造所述凸點(diǎn)120時(shí)，可采用3d打印的方式制造所述凸點(diǎn)120。

所述緩沖層130覆蓋在所述支撐層110外表面，并且所述緩沖層130內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)120層相抵接?？梢岳斫獾氖牵鐾裹c(diǎn)120介于所述支撐層110與所述緩沖層130之間。進(jìn)一步的，緩沖層130可以為柔軟易變形的柔性層，起到緩沖減震、防滑的作用。緩沖層130可采用高柔韌性、質(zhì)輕的材料制造，如pu(聚氨酯)軟發(fā)泡材料等。

當(dāng)球形機(jī)器人在平地上行走時(shí)，由于緩沖層130的存在，使得球殼1表面大致平齊，避免球形機(jī)器人行走過(guò)程中顛簸。當(dāng)球形機(jī)器人越障時(shí)，球殼1接觸障礙物，所述緩沖層130下方未設(shè)置凸點(diǎn)120的區(qū)域能夠發(fā)生彈性形變，產(chǎn)生凹陷，所述緩沖層130下方設(shè)置有凸點(diǎn)120的區(qū)域相應(yīng)形成凸起，使得障礙物卡在所述緩沖層130內(nèi)部的兩個(gè)凸起之間，從而能夠順利越障。

優(yōu)選的，請(qǐng)結(jié)合參閱圖6，圖6為本發(fā)明的緩沖層結(jié)構(gòu)示意圖。所述緩沖層130內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)120對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有避空凹槽131。設(shè)置避空凹槽131的作用在于，在球形機(jī)器人進(jìn)行越障時(shí)，障礙物與球殼1抵接，由于避空凹槽131的存在，能夠在緩沖層130上形成較大的凹陷，障礙物可以卡持于凹陷中，從而更好的實(shí)現(xiàn)越障功能。

請(qǐng)結(jié)合參閱圖7，圖7為圖5中的局部放大圖。優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)120為錐臺(tái)狀。所述凸點(diǎn)120的大端貼附于所述支撐層110上。所述凸點(diǎn)120的小端與所述緩沖層130相抵接。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)120的1/2錐角α1大于或等于20°?？梢岳斫獾氖牵瑢⑼裹c(diǎn)設(shè)置為錐臺(tái)狀，同樣具有避空的作用，有利于在緩沖層130上形成凹陷，從而實(shí)現(xiàn)更好的越障效果。優(yōu)選的，所述避空凹槽131呈倒錐狀，所述避空凹槽131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(qiáng)越障效果。

優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)120的高度h介于5-8mm之間。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)120的高度h為7.5mm。

可以理解的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述多個(gè)凸點(diǎn)120還可以非均勻地分布于所述支撐層110上。所述凸點(diǎn)120可以是任意形狀，如柱形、錐形等；所述凸點(diǎn)120尺寸也可以根據(jù)實(shí)際需要確定。

本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述球殼1還包括耐磨層(未示出)。所述耐磨層覆蓋于所述緩沖層130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(jī)械強(qiáng)度高。優(yōu)選的。耐磨層具有良好的電氣絕緣性能，起到保護(hù)球殼1內(nèi)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(shí)現(xiàn)方式中，所述球殼1還包括摩擦層(未示出)，所述摩擦層貼附于所述支撐層110內(nèi)側(cè)。所述摩擦層與所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2相接觸，所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的驅(qū)動(dòng)力作用于摩擦層。摩擦層的存在可以避免行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2與球殼1之間打滑，增加行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2與球殼1之間的傳動(dòng)效率。可以理解的是，所述摩擦層應(yīng)當(dāng)具有良好的耐磨性能。一種優(yōu)選的實(shí)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。

圖8至圖18為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。請(qǐng)參閱圖8至圖9-1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種球形機(jī)器人，包括球殼1、設(shè)于所述球殼1內(nèi)部的行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、支撐臺(tái)4、固定于所述支撐臺(tái)4上的固定支架5。

所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括連接部20、一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21、伸縮驅(qū)動(dòng)部22、一對(duì)控制力矩陀螺系統(tǒng)3。連接部20設(shè)于所述固定支架5的支撐軸上、伸縮驅(qū)動(dòng)部22固定連接于所述連接部20且沿著所述支撐軸50方向延伸，一對(duì)控制力矩陀螺系統(tǒng)3設(shè)于所述頭部驅(qū)動(dòng)組件7與所述驅(qū)動(dòng)輪201之間的容置空間內(nèi)，具體可以為球殼1中心的左右兩側(cè)，關(guān)于所述連接部20呈對(duì)稱分布，一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21設(shè)于下半球腔03內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述連接部20，且關(guān)于所述支撐軸50對(duì)稱。所述固定支架5通過(guò)彈性支撐輪6連接至所述球殼1內(nèi)壁，可與所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2一起與所述球殼1相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2在所述球殼1內(nèi)不穩(wěn)定。所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3之間設(shè)有反向同步齒輪組25，以帶動(dòng)所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3反向同步偏擺。

所述驅(qū)動(dòng)臂21遠(yuǎn)離所述連接部20的一端設(shè)有驅(qū)動(dòng)輪201、及驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪201繞其中心軸自轉(zhuǎn)的第一電機(jī)202，所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1內(nèi)壁相接觸，所述驅(qū)動(dòng)輪201在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在所述球殼1內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦力從而帶動(dòng)所述球殼1相對(duì)于所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的行走。所述第一電機(jī)202與所述驅(qū)動(dòng)輪201之間的傳動(dòng)方式不局限于皮帶傳動(dòng)，也可用其他傳動(dòng)方式。

請(qǐng)參閱圖9-1及圖10，所述驅(qū)動(dòng)臂21與所述伸縮驅(qū)動(dòng)部22之間設(shè)有第一連桿23，所述伸縮驅(qū)動(dòng)部22推動(dòng)所述第一連桿23相對(duì)于所述連接部20做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂21繞所述連接部20擺動(dòng)以調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1的接觸位置來(lái)調(diào)節(jié)所述球形機(jī)器人的行走速度。

請(qǐng)參閱圖10及圖11，所述驅(qū)動(dòng)輪201相對(duì)于所述球殼1做圓周運(yùn)動(dòng)，在所述驅(qū)動(dòng)輪201速度一定下，其中，所述驅(qū)動(dòng)輪201沿著半徑越大的圓運(yùn)動(dòng)，則球殼1行走速度越慢，所述驅(qū)動(dòng)輪201沿著半徑越小的圓運(yùn)動(dòng)，則球殼1行走速度越快。通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)臂21的張開或收緊的角度，來(lái)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)輪201相對(duì)在所述球殼1的接觸位置，即調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)輪201在所述球殼1內(nèi)壁相對(duì)運(yùn)動(dòng)的圓周半徑，在驅(qū)動(dòng)輪201行走速度一定下，所述驅(qū)動(dòng)輪201在所述球殼1內(nèi)壁沿著不同的圓周運(yùn)動(dòng)，則所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的轉(zhuǎn)速比不同，從而實(shí)現(xiàn)在不影響電機(jī)效率的同時(shí)使所述球殼1行走無(wú)級(jí)變速。

請(qǐng)參閱圖12，控制力矩陀螺系統(tǒng)3包括控制力矩陀螺31和偏擺電機(jī)32，所述控制力矩陀螺31包括轉(zhuǎn)子311、軸承312、套設(shè)于所述轉(zhuǎn)子311外圍的轉(zhuǎn)子框架313及驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子311繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)電機(jī)314，所述自轉(zhuǎn)電機(jī)314設(shè)于所述轉(zhuǎn)子框架313上，通過(guò)帶動(dòng)所述軸承312以帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)子311旋轉(zhuǎn)。所述偏擺電機(jī)32固定于所述轉(zhuǎn)子框架313上與所述控制力矩陀螺31一起相對(duì)于所述固定支架5偏擺。在所述球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所述自轉(zhuǎn)電機(jī)314帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)子311繞軸承312高速旋轉(zhuǎn)，所述兩個(gè)控制力矩陀螺3的轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)方向相反。所述偏擺電機(jī)322固定于所述轉(zhuǎn)子框架324上與所述控制力矩陀螺31一起相對(duì)于所述固定支架320偏擺。所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3之間設(shè)有一組反向同步齒輪組25，以帶動(dòng)所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3反向同步偏擺，這樣的設(shè)計(jì)一方面可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)機(jī)械齒輪帶動(dòng)所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3反向同步偏擺，以減少由兩個(gè)電機(jī)控制反向同步偏擺時(shí)出現(xiàn)偏擺延遲、偏擺的反向同步精度低的問(wèn)題；另一方面，還可以實(shí)現(xiàn)減少電機(jī)數(shù)量、增大空間利用率及降低整機(jī)重量。

為了增大球形機(jī)器人在越障過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，需要降低所述球殼1的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，此時(shí)，球形機(jī)器人通過(guò)控制所述第一電機(jī)202驅(qū)動(dòng)所述伸縮驅(qū)動(dòng)部22帶動(dòng)所述第一連桿23相對(duì)于所述第一電機(jī)202運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂21收緊以實(shí)現(xiàn)在不影響所述電機(jī)效率的狀態(tài)下降低所述球殼1行走速度，為越障做準(zhǔn)備。在球形機(jī)器人遇障(如較大坡度、地面突出物、樓梯等)時(shí)，障礙物會(huì)對(duì)所述球殼1產(chǎn)生干擾力矩以阻礙其運(yùn)動(dòng)，所述球殼1將該干擾力矩通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)輪201傳送至所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述控制力矩陀螺系統(tǒng)3受到所述干擾力矩作用，會(huì)自由偏擺產(chǎn)生一個(gè)與所述干擾力矩方向相反大小相等的進(jìn)動(dòng)力矩使球形機(jī)器人底盤穩(wěn)定，使得驅(qū)動(dòng)力矩(驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)球殼的力矩)全部轉(zhuǎn)遞給球殼以實(shí)現(xiàn)越障。在球形機(jī)器人受到較大干擾力矩干擾時(shí)，所述球形機(jī)器人控制高速旋轉(zhuǎn)下的所述控制力矩陀螺31以大于自由偏擺時(shí)的角速度偏擺，以增大所述進(jìn)動(dòng)力矩。所述控制力矩陀螺31產(chǎn)生的進(jìn)動(dòng)力矩一方面穩(wěn)定了所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，避免其發(fā)生翻轉(zhuǎn)，另一方面，將進(jìn)動(dòng)力矩通過(guò)所述固定支架5傳遞至驅(qū)動(dòng)輪201，進(jìn)而與驅(qū)動(dòng)輪201的驅(qū)動(dòng)力矩疊加后全部傳送至球殼1，從而提高球形機(jī)器人的越障爬坡性能及自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)平衡。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種球形機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1內(nèi)壁產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力(牽引力矩)從而帶動(dòng)所述球殼1行走；通過(guò)設(shè)置伸縮驅(qū)動(dòng)部22和第一連桿23，伸縮驅(qū)動(dòng)部22通過(guò)第一連桿23帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂21繞所述連接部20擺動(dòng)，從而改變所述驅(qū)動(dòng)輪201與球殼1內(nèi)壁的接觸位置，在不影響電機(jī)功率下實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人行走時(shí)的無(wú)級(jí)變速；通過(guò)設(shè)置控制力矩陀螺系統(tǒng)3，當(dāng)球形機(jī)器人遇障時(shí)，所述球殼1受到干擾力矩干擾，所述控制力矩陀螺系統(tǒng)3產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)力矩，并結(jié)合所述驅(qū)動(dòng)臂21使得所述球殼1的行走速度減小，在行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2傳送至所述球殼1的功率一定情況下，所述球殼1的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩增大，從而促進(jìn)所述球形機(jī)器人越障，平衡所述球形機(jī)器人的姿態(tài)；通過(guò)在兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3之間設(shè)置反向同步齒輪組25，以帶動(dòng)控制力矩陀螺系統(tǒng)3反向同步偏擺，使得控制力矩陀螺31之間的偏擺反向同步更加精確，從而使得兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3之間產(chǎn)生同向的進(jìn)動(dòng)力矩，增加球形機(jī)器人的穩(wěn)定性。

一種實(shí)施方式中，所述行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2中所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的輸出行走速度比i為：

i＝(n1/n2)＝(l/r)∝(1/θ)(1)

其中，n1為所述驅(qū)動(dòng)輪201的轉(zhuǎn)速，在所述第一電機(jī)202驅(qū)動(dòng)功率不變的情況下，所述驅(qū)動(dòng)輪201的轉(zhuǎn)速不變；n2為所述球殼1的轉(zhuǎn)速；r所述驅(qū)動(dòng)輪201半徑，為不變量；l為所述驅(qū)動(dòng)輪201相對(duì)于所述球殼1運(yùn)動(dòng)的圓周半徑；θ為所述驅(qū)動(dòng)輪201中心到所述球殼1的中心的連線與豎直中心線之間的夾角。

由式(1)可知，所述一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ越大，所述驅(qū)動(dòng)輪201沿著所述球殼1運(yùn)動(dòng)的圓周半徑l越小，則所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的輸出轉(zhuǎn)速比i就越小，所述球殼1的行走速度越快；所述一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ越小，所述驅(qū)動(dòng)輪201沿著所述球殼1運(yùn)動(dòng)的圓周半徑l越大，則所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的輸出轉(zhuǎn)速比i就越大，所述球殼1的行走速度越慢。本實(shí)施例通過(guò)調(diào)節(jié)所述一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ，即可實(shí)現(xiàn)所述球殼1的行走速度的調(diào)節(jié)，而且，由于所述一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ可調(diào)連續(xù)變化，則所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的輸出轉(zhuǎn)速比i也可調(diào)連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)了所述球殼1行走的無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)。

請(qǐng)參閱圖13-1，當(dāng)球形機(jī)器人越障或爬坡時(shí)，在電機(jī)輸出功率一定的情況下，為提供足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，則需要較小的球殼1速度，即需要增大所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的輸出轉(zhuǎn)速比，也就是驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ較小。此時(shí)通過(guò)控制第二電機(jī)224帶動(dòng)第一連接件223朝向所述第二電機(jī)224移動(dòng)，第一連接件223通過(guò)第一連桿23帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂21繞所述連接部20朝向所述第一連接件223轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21收緊，從而得到減小的夾角θ1，此時(shí)驅(qū)動(dòng)輪201沿著直徑為a1c1、b1d1的圓周運(yùn)動(dòng)。由式(1)可知，此時(shí)行走速度比i增大，球殼1速度減小，從而球形機(jī)器人獲得更大的越障驅(qū)動(dòng)力矩。

請(qǐng)參閱圖13-2，當(dāng)球形機(jī)器人在平地行走時(shí)，需要提高機(jī)器人的移動(dòng)速度，即要增大所述球殼1的行走速度，需要減小所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的輸出行走速度比，也就是驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ較大。此時(shí)通過(guò)控制第二電機(jī)224推動(dòng)第一連接件223朝向所述連接部20移動(dòng)，第一連接件223通過(guò)第一連桿23帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂21繞所述連接部20朝遠(yuǎn)離所述第一連接件223方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21伸展開，從而得到較大的夾角θ2，此時(shí)驅(qū)動(dòng)輪201沿著直徑為a2c2、b2d2的圓周運(yùn)動(dòng)。由式(1)可知，此時(shí)行走速度比i減小，球殼1速度增加，從而實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人獲得更快的行走速度。

由上可知，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ，即可根據(jù)需求在一定范圍內(nèi)任意改變轉(zhuǎn)速比i，從而使得所述球殼1實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。

在本申請(qǐng)實(shí)施方式中，所述一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21交點(diǎn)可以位于球殼1中心處，及所述連接部20設(shè)于所述球殼1中心，也可以不位于球殼1中心處，本申請(qǐng)對(duì)于所述一對(duì)驅(qū)動(dòng)臂21交點(diǎn)相對(duì)于所述球殼1中的位置不做限制。

請(qǐng)參閱圖14-1及圖14-2，所述伸縮驅(qū)動(dòng)部22包括第一導(dǎo)軌221、將所述第一導(dǎo)軌221固定于所述連接部20的導(dǎo)軌固定件222、套設(shè)于所述第一導(dǎo)軌221上的第一連接件223及設(shè)于所述第一導(dǎo)軌221遠(yuǎn)離所述連接部20的一端的第二電機(jī)224，所述第二電機(jī)224用以驅(qū)動(dòng)所述第一連接件223沿所述第一導(dǎo)軌221滑動(dòng)。

所述第一連桿23包括相對(duì)設(shè)置的第一端232和第二端233，所述第一端232和所述第二端233分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述第一連接件223和所述驅(qū)動(dòng)臂21；所述第一連接件223沿所述第一導(dǎo)軌221滑動(dòng)，帶動(dòng)所述第一連桿23相對(duì)于所述連接部20做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且?guī)?dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂21繞所述連接部20擺動(dòng)。

可以理解的，所述第二電機(jī)224不局限于采用螺桿式電機(jī)或直線電機(jī)，也可以采用液壓缸、氣缸或其他可實(shí)現(xiàn)將驅(qū)動(dòng)臂21擺動(dòng)的其他連桿機(jī)構(gòu)。

一種實(shí)施方式中，所述第一導(dǎo)軌221兩端還設(shè)有第一限位件225、226，所述第一限位件225、226用于所述第一連接件223沿所述第一導(dǎo)軌221滑動(dòng)的兩個(gè)端點(diǎn)位置的限位。所述第一限位件225、226可以為限位阻尼塊，也可用限位開關(guān)或其他限位方式替代。所述第一限位件225、226的材質(zhì)可以為橡膠等耐磨材料，一方面對(duì)第一連接件223起到了緩沖減震作用，另一方面，減少對(duì)第一連接件223的磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。

請(qǐng)參閱圖14-1及圖14-2，所述驅(qū)動(dòng)臂21還包括連接于所述連接部20與所述驅(qū)動(dòng)輪201之間的第二連桿32；所述第二連桿32上設(shè)有第二連接件229，所述第一連桿23的第二端233轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述第二連接件229。所述第一連接件223沿所述第一導(dǎo)軌221朝向所述連接部20滑動(dòng)過(guò)程，使得所述第一連桿23始終推動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂21繞所述連接部20轉(zhuǎn)動(dòng)，以增大所述驅(qū)動(dòng)臂21繞著所述連接部20伸展的角度。具體而言，第二電機(jī)224推動(dòng)第一連接件223朝向所述連接部20運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所述第一連桿23始終保持向上推動(dòng)所述第二連接件229，進(jìn)而推動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂21張開，直到第一連接件223位于最頂端時(shí)，即最靠近所述連接部20的位置時(shí)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ最大，這樣的設(shè)計(jì)可獲得較大的驅(qū)動(dòng)臂21張開的夾角θ，同時(shí)第一連接件223移動(dòng)距離較小，可簡(jiǎn)化和減少伸縮驅(qū)動(dòng)部22的結(jié)構(gòu)，從而減少行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2占據(jù)的空間，便于其他結(jié)構(gòu)的布局。

請(qǐng)參閱圖15，所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述第二連桿32之間設(shè)有彈性連接件24，所述彈性連接件24沿著所述驅(qū)動(dòng)臂21方向延伸，在所述球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起到緩沖保護(hù)及為所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間提供接觸壓力。一種實(shí)施方式中，所述彈性連接件24包括彈簧241、設(shè)于所述彈簧241相對(duì)兩側(cè)的第二導(dǎo)軌242、及設(shè)于所述第二導(dǎo)軌242上的滑塊243，所述第二導(dǎo)軌242一端固定連接于所述第二連桿32，另一端朝向所述驅(qū)動(dòng)輪201方向延伸，所述第二導(dǎo)軌242兩端設(shè)有第二限位件244、245，第二限位件244、245用于限制所述滑塊243的滑動(dòng)位置。所述滑塊243一端設(shè)于所述第二導(dǎo)軌242上，可相對(duì)于所述第二導(dǎo)軌242滑動(dòng)，另一端固定于所述驅(qū)動(dòng)輪201，所述彈簧241固定于所述第二連桿32與所述驅(qū)動(dòng)輪201之間，且處于壓縮狀態(tài)，以便于為所述驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間提供接觸壓力。此外，在球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所述彈簧241可通過(guò)其壓縮量的變化確保驅(qū)動(dòng)輪201始終與球殼1緊密接觸以便于所述驅(qū)動(dòng)輪201通過(guò)牽引力矩帶動(dòng)所述球殼1運(yùn)動(dòng)。其他實(shí)施方式中，所述彈性連接件24也可以是彈性橡膠、彈性塑料等其他的彈性元件，在本申請(qǐng)中，不對(duì)所述彈性連接件24的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行限制。

請(qǐng)參閱圖9-1，所述彈性支撐輪6包括彈性件61和的支撐輪62，所述支撐輪62與所述球殼1內(nèi)壁相接觸。支撐輪62還可以為滾珠。彈性件61可以設(shè)置為彈簧、彈性橡膠等彈性件，所述彈性件處于壓縮狀態(tài)，起到緩沖保護(hù)作用，及壓縮狀態(tài)的所述彈性件確保在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所述驅(qū)動(dòng)輪與所述球殼接觸，甚至給予所述驅(qū)動(dòng)輪一定的接觸壓力。

請(qǐng)參閱圖9-1、圖9-2及圖16，一種實(shí)施方式中，所述固定支架5包括連接于所述連接部20相對(duì)兩側(cè)的一對(duì)環(huán)形支架5a，所述環(huán)形支架5a包括相對(duì)設(shè)置的第三端51、第四端52及設(shè)于所述第三端51和第四端52之間的連接部20。所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3包括關(guān)于所述連接部20對(duì)稱分布的第一控制力矩陀螺系統(tǒng)3a和第二控制力矩陀螺系統(tǒng)3b。所述第一控制力矩陀螺系統(tǒng)3a和所述第二控制力矩陀螺系統(tǒng)3b分別設(shè)于所述第三端51與所述連接部20、所述第四端52與所述連接部20之間，且分別通過(guò)第一偏擺軸和第二偏擺軸與所述環(huán)形支架5a之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接。第一控制力矩陀螺系統(tǒng)3a包括第一偏擺電機(jī)32a和第一控制力矩陀螺3a，第二控制力矩陀螺系統(tǒng)3b包括第二偏擺電機(jī)32b和第二控制力矩陀螺3b，所述第一偏擺電機(jī)32a、第二偏擺電機(jī)32b分別帶動(dòng)所述第一控制力矩陀螺3a繞第一偏擺軸33a偏擺、第二控制力矩陀螺3b繞第二偏擺軸33b偏擺。

請(qǐng)參閱圖12及圖16，所述偏擺電機(jī)32設(shè)于所述控制力矩陀螺31上且遠(yuǎn)離所述連接部20的一端，所述第三端51設(shè)有第一齒輪511，所述偏擺電機(jī)32設(shè)有與所述第一齒輪511相嚙合的第二齒輪512，所述偏擺電機(jī)32通過(guò)帶動(dòng)所述第二齒輪512相對(duì)于所述第一齒輪511偏擺，以帶動(dòng)所述控制力矩陀螺系統(tǒng)3繞所述偏擺軸33偏擺。

請(qǐng)參閱圖16，一種實(shí)施方式中，所述支撐臺(tái)4設(shè)有第一軸向y，所述驅(qū)動(dòng)輪201關(guān)于所述第一軸向y對(duì)稱分布，且所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3a、3b的所述偏擺軸33a、33b的延伸方向沿著所述第一軸向y的方向延伸。當(dāng)所述球形機(jī)器人沿y正方向行走遇到障礙時(shí)，球形機(jī)器人控制驅(qū)動(dòng)臂21相對(duì)于所述伸縮驅(qū)動(dòng)部22收緊，以增大所述球殼1與所述驅(qū)動(dòng)輪201之間的行走速度比，從而降低球殼的行走速度，為球殼越障做準(zhǔn)備。由于障礙的干擾力矩，驅(qū)動(dòng)輪201的驅(qū)動(dòng)力矩?zé)o法全部傳遞給球殼1，使得部分驅(qū)動(dòng)力矩傳遞給位于球殼1內(nèi)部的連接部20，這時(shí)控制力矩陀螺系統(tǒng)3將發(fā)生進(jìn)動(dòng)而產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)力矩平衡上述的部分驅(qū)動(dòng)力矩，以穩(wěn)定球殼1內(nèi)部的連接部20并增加驅(qū)動(dòng)輪201與所述球殼1之間的傳動(dòng)效率，使驅(qū)動(dòng)輪201的驅(qū)動(dòng)力矩全部傳遞給球殼1從而實(shí)現(xiàn)越障，進(jìn)而避免球殼1內(nèi)部的行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將在球殼1內(nèi)發(fā)生翻滾，球殼1無(wú)法獲得最大驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)現(xiàn)越障。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，對(duì)于所述控制力矩陀螺系統(tǒng)3的排布方式可以采用如下方式：當(dāng)越障需要的進(jìn)動(dòng)力矩方向沿第一軸向y時(shí)，控制力矩陀螺系統(tǒng)3的偏擺軸向沿x方向布置；反之，當(dāng)越障需要的進(jìn)動(dòng)力力矩方向沿x軸時(shí)，控制力矩陀螺系統(tǒng)3的偏擺軸向沿第一軸向y方向布置。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，球形機(jī)器人通過(guò)控制兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3a、3b的轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)方向相反，并通設(shè)置反向同步齒輪25確保所述控制力矩陀螺系統(tǒng)3a、3b偏擺方向相反同步，使得所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3a、3b產(chǎn)生同向的進(jìn)動(dòng)力矩。

請(qǐng)參閱圖17和圖18，所述反向同步齒輪組25固定于所述連接部20，包括相對(duì)設(shè)置的第三齒輪251、第四齒輪252及與所述第三齒輪251和所述第四齒輪252相嚙合的中間齒輪255，所述第三齒輪251和所述第四齒輪252分別固接于所述第一控制力矩陀螺系統(tǒng)3a的轉(zhuǎn)子框架和所述第二控制力矩陀螺系統(tǒng)3b的轉(zhuǎn)子框架，所述中間齒輪255的傳動(dòng)作用使得所述第三齒輪251和所述第四齒輪252轉(zhuǎn)向相反，使得所述第一控制力矩陀螺系統(tǒng)3a和所述第二控制力矩陀螺系統(tǒng)3b反向同步偏擺。在本實(shí)施方式中，通過(guò)在所述兩個(gè)控制力矩陀螺31之間設(shè)置反向同步齒輪組25，這樣的設(shè)計(jì)一方面可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)機(jī)械齒輪帶動(dòng)所述兩個(gè)控制力矩陀螺系統(tǒng)3a、3b反向同步偏擺，以減少由兩個(gè)電機(jī)控制反向同步偏擺時(shí)出現(xiàn)偏擺延遲、偏擺的反向同步精度低的問(wèn)題；另一方面，還可以實(shí)現(xiàn)減少電機(jī)數(shù)量，增大空間利用率及降低整機(jī)重量。

請(qǐng)參閱17和圖18，一種實(shí)施方式中，所述中間齒輪255包括相互嚙合的第五齒輪253和第六齒輪254，所述第三齒輪251與所述第五齒輪253相嚙合，所述第四齒輪252與所述第六齒輪254相嚙合，所述第三齒輪251與所述第六齒輪254的轉(zhuǎn)向相同，所述第四齒輪252與所述第五齒輪253的轉(zhuǎn)向相同，且與所述第三齒輪251與所述第四齒輪252的轉(zhuǎn)向相反，偏擺效果圖如圖18所示。

一種實(shí)施方式中，所述第三齒輪251、所述中間齒輪255與所述第四齒輪252均為漸開線直齒輪。本實(shí)施方式相對(duì)于上述實(shí)施方式，減少了中間齒輪255的個(gè)數(shù)。

在其他實(shí)施方式，反向同步齒輪組25還可以為其他的結(jié)構(gòu)。本申請(qǐng)?jiān)谒鰞蓚€(gè)控制力矩陀螺31之間設(shè)有反向同步齒輪組25，使得所述兩個(gè)控制力矩陀螺31的偏擺方向反向同步，可以使得兩個(gè)控制力矩陀螺31產(chǎn)生相同的進(jìn)動(dòng)力矩，從而保證球形機(jī)器人的穩(wěn)定性。

圖19至圖32為本發(fā)明實(shí)施例的頭部驅(qū)動(dòng)組件7的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)一并參閱圖19至圖24，本實(shí)施例中，頭部驅(qū)動(dòng)組件7包括旋轉(zhuǎn)基座702、搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706，旋轉(zhuǎn)基座702安裝于球體1內(nèi)的固定支架5上。旋轉(zhuǎn)基座702轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于固定支架5上，可以相對(duì)固定支架5主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而使連接于旋轉(zhuǎn)基座702上的機(jī)構(gòu)均能隨著旋轉(zhuǎn)基座702而相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步的，旋轉(zhuǎn)基座702上固定有第一轉(zhuǎn)軸700，搖桿機(jī)構(gòu)704通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸700連接旋轉(zhuǎn)基座702，搖桿機(jī)構(gòu)704一端連接第一轉(zhuǎn)軸700，另一端連接盾706，即連接在旋轉(zhuǎn)基座702上的第一轉(zhuǎn)軸700、搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706可以作為一個(gè)整體通過(guò)旋轉(zhuǎn)基座702相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，由于搖桿機(jī)構(gòu)704轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一轉(zhuǎn)軸700，搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706可以以第一轉(zhuǎn)軸700為支點(diǎn)擺動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，搖桿機(jī)構(gòu)704轉(zhuǎn)動(dòng)與第一轉(zhuǎn)軸700通過(guò)滾動(dòng)軸承連接。盾706抵接球形本體0的內(nèi)表面并磁性連接球形機(jī)器人的頭部組件01，盾706位于球形本體0內(nèi)，頭部組件01位于球形本體0外，頭部組件01與盾706相對(duì)靜止，盾706在球形本體0內(nèi)表面的運(yùn)動(dòng)與頭部組件01在球形本體0外表面的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)，即頭部組件01的位置與盾706的位置對(duì)應(yīng)并相對(duì)球形本體0反向同步運(yùn)動(dòng)。

將球形本體0劃分為相互垂直的經(jīng)線和緯線，頭部組件01以球形本體0表面為軌跡可以用經(jīng)度和緯度來(lái)表示，搖桿機(jī)構(gòu)704帶動(dòng)頭部組件01以第一轉(zhuǎn)軸700為支點(diǎn)擺動(dòng)可以改變頭部組件01在球形本體0的緯度大小，旋轉(zhuǎn)基座702帶動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)704及頭部組件01相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)可以改變頭部組件01在球形本體0的經(jīng)度大小，故旋轉(zhuǎn)基座702與搖桿機(jī)構(gòu)704的配合可以使頭部組件01移動(dòng)到球形本體0的任意位置。本實(shí)施例中，當(dāng)球形本體0處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，為了使球形本體0內(nèi)部各功能結(jié)構(gòu)的重心保持在下半球腔03以穩(wěn)定球形機(jī)器人的重心，頭部組件01保持在球形本體0上半球腔02的外表面移動(dòng)。

旋轉(zhuǎn)基座702控制安裝于旋轉(zhuǎn)基座702上的搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)，同時(shí)搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706以第一轉(zhuǎn)軸700為支點(diǎn)擺動(dòng)，盾706磁性連接頭部組件01并與頭部組件01相對(duì)球形本體0的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致，從而在球形機(jī)器人的靜止?fàn)顟B(tài)下，頭部組件01可以在球形本體0表面向任意方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頭部組件01位置可以根據(jù)內(nèi)置的功能器件的工作要求變化，提高了球形機(jī)器人的智能化，人機(jī)交流功能的用戶體驗(yàn)高，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)基座702包括第一支架7020、第三電機(jī)7022、第一主動(dòng)齒輪7024及第一從動(dòng)齒輪7026，第一主動(dòng)齒輪7024與第一從動(dòng)齒輪7026相互嚙合，第三電機(jī)7022控制第一主動(dòng)齒輪7024旋轉(zhuǎn)，從而控制第一從動(dòng)齒輪7026旋轉(zhuǎn)，第一支座7020固定于第一從動(dòng)齒輪7026背離固定支架5一側(cè)，并連接導(dǎo)向支架708及搖桿機(jī)構(gòu)704。進(jìn)一步的，第一從動(dòng)齒輪7026的轉(zhuǎn)軸固定于固定支架5，第一主動(dòng)齒輪7024通過(guò)第三電機(jī)7022驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)第一從動(dòng)齒輪7026相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)。第一支架7020通過(guò)螺釘固定連接第一支架7020，并帶動(dòng)第一支架7020相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)，第一支架7020作為搖桿機(jī)構(gòu)704及導(dǎo)向支架708的基座連接搖桿機(jī)構(gòu)704及導(dǎo)向支架708，帶動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)704及導(dǎo)向支架708相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)。第三電機(jī)7022驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)基座702相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)盾706及頭部組件01在球形本體0緯度的變化，提高了球形機(jī)器人的智能化。

進(jìn)一步的，結(jié)合圖25，第一支座7020包括固定座7021、位于固定座7021一側(cè)的一對(duì)固定架7023，第一支座7020通過(guò)固定座7021固定于第一從動(dòng)齒輪7026上，搖桿機(jī)構(gòu)704的第一轉(zhuǎn)軸700固定于一對(duì)固定架7023之間，從而使搖桿機(jī)構(gòu)704轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一支座7020，一種較佳的實(shí)施方式中，一對(duì)固定架7023對(duì)稱，并且搖桿機(jī)構(gòu)704的第一轉(zhuǎn)軸700以螺紋連接的方式連接在一對(duì)固定架7023之間。導(dǎo)向支架708通過(guò)固定架7023固定于第一支座7020上，具體的，一對(duì)固定架7023之一設(shè)有多個(gè)通孔，導(dǎo)向支架708通過(guò)螺栓連接固定導(dǎo)向支架708。

本實(shí)施例中，頭部驅(qū)動(dòng)組件7還包括導(dǎo)向支架708，導(dǎo)向支架708固定連接第一支座7020，即導(dǎo)向支架708與旋轉(zhuǎn)基座702的第一從動(dòng)輪7026相對(duì)靜止。本實(shí)施例中，導(dǎo)向支架708包括弧形導(dǎo)軌7080，搖桿機(jī)構(gòu)704上設(shè)有導(dǎo)向輪7040，導(dǎo)向輪7040在弧形導(dǎo)軌7080上滾動(dòng)，從而使搖桿機(jī)構(gòu)704及連接于搖桿機(jī)構(gòu)704上的盾706以第一轉(zhuǎn)軸700為支點(diǎn)擺動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，弧形導(dǎo)軌7080的曲率圓心位于球形本體0的球心，以使導(dǎo)向輪7040貼合弧形導(dǎo)軌7080并帶動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706擺動(dòng)，即導(dǎo)向支架708用于限制搖桿機(jī)構(gòu)704的擺動(dòng)方向?；⌒螌?dǎo)軌7080的長(zhǎng)度決定了搖桿機(jī)構(gòu)704擺動(dòng)的范圍，即頭部組件01的運(yùn)動(dòng)范圍，本實(shí)施例中，弧形導(dǎo)軌7080的弧度不大于π/4，一種較佳的實(shí)施方式中，弧形導(dǎo)軌7080對(duì)應(yīng)的弧度為40度，頭部組件01可以在球形本體0表面40°范圍內(nèi)無(wú)死角擺動(dòng)，避免頭部組件01擺動(dòng)幅度過(guò)大而磁吸力不足以抵抗頭部組件01的重力導(dǎo)致頭部組件01脫離球形本體0滑落。

本實(shí)施例中，搖桿機(jī)構(gòu)704包括夾緊件7040、直桿7042及導(dǎo)向輪固定架7044，夾緊件7040包括轉(zhuǎn)動(dòng)端與夾緊端，轉(zhuǎn)動(dòng)端套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸700并與轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)固定，一種較佳的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)動(dòng)端與第一轉(zhuǎn)軸700通過(guò)軸承連接，以減小夾緊件7040與第一轉(zhuǎn)軸700相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力，夾緊端夾緊固定直桿7042，以穩(wěn)定直桿7042以第一轉(zhuǎn)軸700為支點(diǎn)擺動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)軸700位于球形本體0的球心位置的上方，其他實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)軸700也可以位于球形本體的球心位置或其他位置。當(dāng)直桿7042擺動(dòng)時(shí)，通過(guò)固定長(zhǎng)度的直桿7042連接的盾706與球形本體0外殼的距離不變，即盾706與頭部組件01的距離不變，盾706與頭部組件01的磁性吸引力不變，避免頭部組件01在球形本體0表面移動(dòng)過(guò)程中的球形本體0對(duì)頭部組件01的磁吸力不足或不穩(wěn)定導(dǎo)致頭部組件01脫離球形本體0。導(dǎo)向輪固定架7044套設(shè)于直桿7042遠(yuǎn)離夾緊件7040的一端，導(dǎo)向輪固定架7044安裝導(dǎo)向輪7040，使導(dǎo)向輪7040與弧形導(dǎo)軌7080滾動(dòng)連接，直桿7042連接盾706。一種較佳的實(shí)施方式中，導(dǎo)向輪7040的滾動(dòng)邊緣為內(nèi)凹狀，用于嵌入導(dǎo)向支架708的弧形導(dǎo)軌7080，避免導(dǎo)向輪7040在弧形導(dǎo)軌7080上滾動(dòng)時(shí)導(dǎo)向輪7040在非滾動(dòng)方向上脫離弧形導(dǎo)軌7080。導(dǎo)向輪7040在弧形導(dǎo)軌7080滾動(dòng)從而帶動(dòng)直桿7042及盾706以第一轉(zhuǎn)軸700為支點(diǎn)擺動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頭部組件01在球形本體0經(jīng)度的變化，提高了球形機(jī)器人的智能化。

本實(shí)施例中，導(dǎo)向支架708還包括第一導(dǎo)向支架7086及與第一導(dǎo)向支架7086滑動(dòng)連接的第一滑塊7081，第一滑塊7081與導(dǎo)向輪7040通過(guò)第一伸縮件7100連接，第一滑塊7081在第一導(dǎo)向支架7086滑動(dòng)并通過(guò)第一伸縮件7100帶動(dòng)導(dǎo)向輪7040在弧形導(dǎo)軌7080滾動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，第一伸縮件7100為彈簧，且工作狀態(tài)保持為拉伸狀態(tài)。本實(shí)施例中，第一滑塊7081的滑動(dòng)凹槽為燕尾槽，第一導(dǎo)向支架7086為與第一滑塊7081配合的燕尾狀導(dǎo)軌，用于防止滑動(dòng)過(guò)程中第一滑塊7081與第一導(dǎo)向支架7086相互分離。第一滑塊7081在第一導(dǎo)向支架7086滑動(dòng)并通過(guò)第一伸縮件7100拉動(dòng)導(dǎo)向輪7040在弧形導(dǎo)軌7080滾動(dòng)，從而使直桿7042擺動(dòng)，同時(shí)，第一伸縮件7100也起到拉扯導(dǎo)向輪7040使導(dǎo)向輪7040始終貼合在弧形導(dǎo)軌7080的作用。

本實(shí)施例中，導(dǎo)向支架708還包括第二支架7082、第二電機(jī)7083、第二主動(dòng)齒輪7084及第二導(dǎo)向支架7085，第二主動(dòng)齒輪7084與第一滑塊7081通過(guò)第二支架7082連接，第二導(dǎo)向支架7085表面設(shè)有與第二主動(dòng)齒輪7084嚙合的齒，第二電機(jī)7083驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)齒輪7084在第二導(dǎo)向支架7085上相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)第二支架7082帶動(dòng)第一滑塊7081在第一導(dǎo)向支架7086滑動(dòng)。具體的，第二導(dǎo)向支架7085與第一導(dǎo)向支架7086的方向一致，從而當(dāng)?shù)诙鲃?dòng)齒輪7084在第二導(dǎo)向支架7085上移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)第一滑塊7081在第一導(dǎo)向支架7086上向相同的方向滑動(dòng)。進(jìn)一步的，第二支架7082與搖桿機(jī)構(gòu)704通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接，以通過(guò)搖桿機(jī)構(gòu)704固定第二支架7082，同時(shí)在搖桿機(jī)構(gòu)704擺動(dòng)時(shí)，由于搖桿機(jī)構(gòu)704位置變化，第二支架7082仍然能夠與搖桿機(jī)構(gòu)704連接。

結(jié)合圖26和圖27，本實(shí)施例中，盾706包括盾盤7060、磁性裝置7062及套筒7064，套筒7064套設(shè)于直桿7042上并與導(dǎo)向輪固定架7044相互固定，從而使盾盤7060連接搖桿機(jī)構(gòu)704，磁性裝置7062均勻分布于盾盤7060背離套筒7064一側(cè)，用于磁性連接頭部組件01。具體的，盾706為鏤空的圓盤狀，圓盤狀利于均勻分布磁性裝置7062，以均勻吸附頭部組件01，防止頭部組件01脫離球形本體0，鏤空設(shè)計(jì)減小盾706的重量，從而減小頭部驅(qū)動(dòng)組件7的負(fù)載，節(jié)省電量，提高球形機(jī)器人的續(xù)航能力。進(jìn)一步的，盾706還設(shè)有萬(wàn)向滾輪7068，以減小盾706與球形本體0內(nèi)表面的摩擦力。

本實(shí)施例中，搖桿機(jī)構(gòu)704還包括第一花鍵母7702，第一花鍵母7702套設(shè)于直桿7042上，并固定于導(dǎo)向輪固定架7044之間，用于防止導(dǎo)向輪固定架7044相對(duì)直桿7042旋轉(zhuǎn)。具體的，直桿7042的截面為與第一花鍵母7702間隙配合花鍵形狀。

本實(shí)施例中，頭部驅(qū)動(dòng)組件7還包括第二伸縮件7704，第二伸縮件7704連接第一支座7020與直桿7042，用于輔助控制搖桿機(jī)構(gòu)704擺動(dòng)。具體的，第二伸縮件7704一端固定第一支座7020，另一端通過(guò)固定支架固定在直桿7042上，搖桿機(jī)構(gòu)704還包括第二花鍵母7706，第二花鍵母7706套設(shè)于直桿7042上，并固定連接用于固定第二伸縮件7704的固定支架，以保持第二伸縮件7704的拉伸方向平行于直桿7042。一種較佳的實(shí)施方式中，第二伸縮件7704為彈簧，且工作狀態(tài)處于拉伸狀態(tài)，可起到輔助控制所述搖桿機(jī)構(gòu)704擺動(dòng)的作用，平衡電機(jī)扭力，降低能耗。

旋轉(zhuǎn)基座702控制安裝于旋轉(zhuǎn)基座702上的搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706相對(duì)固定支架5旋轉(zhuǎn)，同時(shí)搖桿機(jī)構(gòu)704及盾706以第一轉(zhuǎn)軸700為支點(diǎn)擺動(dòng)，盾706磁性連接頭部組件01并與頭部組件01相對(duì)球形本體0的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致，從而在球形機(jī)器人的靜止?fàn)顟B(tài)下，頭部組件01可以在球形本體0表面向任意方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頭部組件01位置可以根據(jù)內(nèi)置的功能器件的工作要求變化，提高了球形機(jī)器人的智能化，人機(jī)交流功能的用戶體驗(yàn)高，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

請(qǐng)參閱圖1到圖2-2，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種球形機(jī)器人，球形機(jī)器人包括球形本體0和以上所述的頭部組件01，頭部組件01與球形本體0磁性連接，球形本體0內(nèi)承載行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、頭部驅(qū)動(dòng)組件7、電源等，行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2用于驅(qū)動(dòng)球形本體0轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠球形本體0外表面與地面的摩擦力驅(qū)使球形機(jī)器人行走，頭部驅(qū)動(dòng)組件7磁性連接頭部組件01，用于控制頭部組件01吸附在球形本體0外表面運(yùn)動(dòng)。在球形本體0處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，頭部驅(qū)動(dòng)組件7控制頭部組件01移動(dòng)到球形本體0表面的任意位置，即頭部組件01可以以球形本體0表面為軌跡在xyz方向移動(dòng)，同時(shí)，頭部組件01內(nèi)的功能器件以頭部組件01的中心軸為軸線自主旋轉(zhuǎn)，從而改變頭部組件01內(nèi)置的功能器件的工作狀態(tài)，例如通過(guò)改變頭部組件01的位置改變頭部組件01內(nèi)置的攝像頭的拍攝角度等，提高了球形機(jī)器人的智能化。

請(qǐng)一并參閱圖28至圖31，頭部組件01包括基座800、托盤支架802、功能器件704及傳動(dòng)齒輪組806?；?00磁性連接球形本體0，具體的，基座800上設(shè)有多個(gè)磁性裝置8002，磁性裝置8002均勻分布，并且基座800上的磁性裝置8002與頭部驅(qū)動(dòng)組件7的盾上的磁性裝置8002一一對(duì)應(yīng)，以使基座800與盾均勻吸附，避免頭部組件01脫離球形本體0。一種較佳的實(shí)施方式中，磁性裝置8002使用永磁體或電磁體。進(jìn)一步的，基座800接觸球形本體0的一側(cè)還設(shè)置有多個(gè)均勻分布的萬(wàn)向滾輪8004，萬(wàn)向滾輪8004與球形本體0滾動(dòng)接觸，以降低頭部組件01與球形本體0表面的摩擦力，降低能量損耗。

進(jìn)一步的，傳動(dòng)齒輪組806安裝于基座800上，傳動(dòng)齒輪組806包括相互嚙合的主動(dòng)輪8062與從動(dòng)輪8064，主動(dòng)輪8062與驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪8062轉(zhuǎn)動(dòng)的頭部驅(qū)動(dòng)電機(jī)8060通過(guò)基座800支架安裝在基座800上，從動(dòng)輪8064也安裝在基座800支架上，頭部驅(qū)動(dòng)電機(jī)8060驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪8062旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)從動(dòng)輪8064及固定在從動(dòng)輪8064上的裝置旋轉(zhuǎn)。一種較佳的實(shí)施方式中，從動(dòng)輪8064的旋轉(zhuǎn)軸為基座800的中心線。托盤支架802固定于傳動(dòng)齒輪組806的從動(dòng)輪8064，并通過(guò)從動(dòng)輪8064與基座800轉(zhuǎn)動(dòng)連接，具體的，托盤支架802設(shè)有多個(gè)固定孔用于固定安裝功能器件704，為了保證托盤支架802具有足夠的強(qiáng)度承載各功能器件704，托盤支架802采用強(qiáng)度高的金屬材料制作，同時(shí)對(duì)托盤支架802做鏤空設(shè)計(jì)，以減小托盤支架802的重量，從而減小旋轉(zhuǎn)的負(fù)載。一種較佳的實(shí)施方式中，托盤支架802的中心軸與從動(dòng)輪8064的旋轉(zhuǎn)軸固定，以使托盤支架802與從動(dòng)輪8064的轉(zhuǎn)動(dòng)形式相同。功能器件704固定于托盤支架802上，傳動(dòng)齒輪組806的主動(dòng)輪8062轉(zhuǎn)動(dòng)連接基座800并驅(qū)動(dòng)托盤支架802及功能器件704相對(duì)基座800轉(zhuǎn)動(dòng)，磁性裝置8002、萬(wàn)向滾輪8004等器件連接基座800且相對(duì)球形本體0靜止，即僅使需要相對(duì)球形本體0轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的功能器件704旋轉(zhuǎn)，其他器件不旋轉(zhuǎn)，頭部組件01轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載小，電量消耗小，增強(qiáng)了球形機(jī)器人的續(xù)航能力，并且降低了頭部組件01的轉(zhuǎn)動(dòng)延遲，轉(zhuǎn)動(dòng)效率較高，球形機(jī)器人智能化較高，用戶體驗(yàn)好，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

本實(shí)施例中，頭部組件01還包括與基座800轉(zhuǎn)動(dòng)連接的上蓋808，上蓋808固定連接托盤支架802，上蓋808與基座800形成封閉的殼體并容納托盤、功能器件704及傳動(dòng)齒輪組806，以保護(hù)頭部組件01內(nèi)的各機(jī)構(gòu)和器件，使球形機(jī)器人具有一定的防風(fēng)、防水、防塵能力，提高了球形機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力。進(jìn)一步的，上蓋808與托盤支架802固定連接，從而能夠與托盤支架802一起相對(duì)基座800旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，上蓋808上開設(shè)有透明的視窗口，用于配合頭部組件01內(nèi)的功能器件704進(jìn)行人機(jī)交流，上蓋808與功能器件704一同相對(duì)基座800旋轉(zhuǎn)，即上蓋808與功能器件704始終保持相對(duì)靜止，上蓋808不影響功能器件704的正常工作。

請(qǐng)參閱圖32，圖32為本發(fā)明實(shí)施例提供的托盤支架與上蓋的連接處截面圖，如圖所示，托盤支架802設(shè)有定位凹槽8022，上蓋808對(duì)應(yīng)定位凹槽8022設(shè)有定位凸起2082，定位凹槽8022與定位凸起2082配合以固定連接托盤支架802和上蓋808。進(jìn)一步的，定位凸起2082與定位凹槽8022過(guò)盈配合，用于降低托盤支架802帶動(dòng)上蓋808轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上蓋808的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)托盤支架802轉(zhuǎn)動(dòng)的延遲，提高上蓋808轉(zhuǎn)動(dòng)的反應(yīng)速度。

本實(shí)施例中，定位凹槽8022的截面為矩形，以降低托盤支架802帶動(dòng)上蓋808轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上蓋808的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)托盤支架802轉(zhuǎn)動(dòng)的延遲。進(jìn)一步的，上蓋808為塑料材料，塑料材料重量輕，有利于減小頭部組件01整體的重量，并且塑料材料價(jià)格低廉，以加工成型，降低了生產(chǎn)成本。一種較佳的實(shí)施方式中，托盤支架802與上蓋808在定位凸起2082與定位凹槽8022處通過(guò)螺釘連接固定，定位凸起2082內(nèi)設(shè)有連接孔，并且連接孔內(nèi)設(shè)有熱熔螺母8024，熱熔螺母8024與塑料材料的上蓋808通過(guò)加熱后牢固的連接在一起，相比將連接孔制作成螺紋孔，熱熔螺母8024不易因?yàn)槎啻尾鹧b螺釘而傷害塑料材料的上蓋808。

綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，但該較佳實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。