本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種球形殼體及球形機(jī)器人。

背景技術(shù)：

球形機(jī)器人是一種將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制器等安裝在一球形殼體內(nèi)部，通過(guò)內(nèi)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)球形殼體滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人。具有運(yùn)動(dòng)速度快、越野性能好、控制相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。球形機(jī)器人是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式的突破，與用輪子滾動(dòng)行走的輪式機(jī)器人相比，不存在“翻倒”的問(wèn)題，其球形結(jié)構(gòu)可以自由地向任何方向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)全方位滾動(dòng)行走；與步行或爬行機(jī)器人相比，球形的外殼也使機(jī)器人能夠輕易滾過(guò)粗糙的地形。同時(shí)，由于球體滾動(dòng)點(diǎn)接觸的阻力相對(duì)滑動(dòng)或輪式裝置的線接觸的運(yùn)動(dòng)阻力小得多，所以球形機(jī)器人還具有運(yùn)動(dòng)效率高、能量消耗小的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)有的球形機(jī)器人大多是滿足于行走功能，并且由于球形機(jī)器人的外表光滑。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的球形機(jī)器人通常不具備越障功能。這樣就大大降低了球形機(jī)器人的靈活性和操控體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種球形殼體，該球形殼體應(yīng)用于球形機(jī)器人中，使得球形機(jī)器人具有較佳的越障能力。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述球形殼體的球形機(jī)器人。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施方式提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種球形殼體，應(yīng)用于球形機(jī)器人，包括支撐層、多個(gè)凸點(diǎn)和彈性層，所述多個(gè)凸點(diǎn)間隔設(shè)置于所述支撐層外表面，所述彈性層覆蓋在所述支撐層外表面，并且所述彈性層內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)層相抵接，所述彈性層內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有避空凹槽。

其中，所述凸點(diǎn)為錐臺(tái)狀，所述凸點(diǎn)的大端固定于所述支撐層的外表面，所述凸點(diǎn)的小端與所述彈性層抵接。

其中，所述凸點(diǎn)的1/2錐角大于或等于5°。

其中，所述多個(gè)凸點(diǎn)呈足球式點(diǎn)狀分布于所述支撐層外表面。

其中，所述凸點(diǎn)的高度介于5-8mm之間。

其中，所述避空凹槽呈錐狀，所述避空凹槽的1/2錐角大于或等于70°。

其中，還包括耐磨層，所述耐磨層覆蓋于所述彈性層外表面。

其中，所述耐磨層采用硅膠材料。

其中，還包括摩擦層，所述摩擦層貼附于所述支撐層內(nèi)側(cè)。

本發(fā)明還提供一種球形機(jī)器人，包括頭部組件、驅(qū)動(dòng)組件和上述任意一項(xiàng)所述的球形殼體，所述驅(qū)動(dòng)組件收容于所述球形殼體中，所述驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)所述球形殼體滾動(dòng)，所述頭部組件設(shè)置于所述球形殼體外表面。

本發(fā)明實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

本發(fā)明提供的球形殼體包括支撐層、多個(gè)凸點(diǎn)和彈性層，所述多個(gè)凸點(diǎn)間隔設(shè)置于所述支撐層外表面，所述彈性層覆蓋在所述支撐層外表面，并且所述彈性層內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)層相抵接，所述彈性層內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有避空凹槽。由于避空凹槽的存在，越障時(shí)彈性層能壓縮成較深凹陷，便于凸點(diǎn)和障礙物更緊密的貼合，卡持住障礙物或臺(tái)階形成可靠的支點(diǎn)，從而更好的實(shí)現(xiàn)越障功能。本發(fā)明提供的球形機(jī)器人具有優(yōu)良的越障性能。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述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為本發(fā)明一種實(shí)施例的球形殼體分解示意圖。

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的球形殼體的剖面示意圖。

圖3是圖1所述的彈性層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖2中i的局部放大示意圖。

圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)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)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

此外，以下各實(shí)施例的說(shuō)明是參考附加的圖示，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明中所提到的方向用語(yǔ)，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“側(cè)面”等，僅是參考附加圖式的方向，因此，使用的方向用語(yǔ)是為了更好、更清楚地說(shuō)明及理解本發(fā)明，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸地連接，或者一體地連接；可以是機(jī)械連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。若本說(shuō)明書中出現(xiàn)“工序”的用語(yǔ)，其不僅是指獨(dú)立的工序，在與其它工序無(wú)法明確區(qū)別時(shí)，只要能實(shí)現(xiàn)該工序所預(yù)期的作用則也包括在本用語(yǔ)中。另外，本說(shuō)明書中用“～”表示的數(shù)值范圍是指將“～”前后記載的數(shù)值分別作為最小值及最大值包括在內(nèi)的范圍。在附圖中，結(jié)構(gòu)相似或相同的用相同的標(biāo)號(hào)表示。

請(qǐng)參閱圖1和圖2，圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的球形殼體的分解示意圖。圖2為球形殼體的剖面示意圖。本發(fā)明提供一種應(yīng)用于球形機(jī)器人中的球形殼體。球形殼體100主要包括支撐層10、多個(gè)凸點(diǎn)20和彈性層30?？梢岳斫獾氖?，所述支撐層10大致呈中空球體狀。球形機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)組件等可以收容于所述支撐層10中，支撐層10能夠保護(hù)收容于其內(nèi)部的零部件。所述支撐層10可以采用可采用強(qiáng)度高、柔韌性好、且質(zhì)輕的材料制成。例如支撐層10可以采用凱夫拉(聚對(duì)苯二甲有酰對(duì)苯二胺)或其復(fù)合材料、pbo纖維(聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維)、玻璃鋼或pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)等。

所述多個(gè)凸點(diǎn)20間隔設(shè)置于所述支撐層10外表面。具體的，所述多個(gè)凸點(diǎn)20均勻分布于所述支撐層10外表面。凸點(diǎn)20與支撐層10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)20在所述支撐層10外表面呈足球式點(diǎn)狀分布，即每5個(gè)凸點(diǎn)20形成一個(gè)正五邊形。所述多個(gè)凸點(diǎn)20的作用在于，在所述球形機(jī)器人越障時(shí)，所述障礙物能夠卡在兩個(gè)凸點(diǎn)20之間，防止球形殼體100與障礙物表面打滑，并且球形殼體100還可以以凸點(diǎn)20為支點(diǎn)，相鄰的其他凸點(diǎn)20同時(shí)提供支撐力和摩擦力。在若干凸點(diǎn)20的卡持、支撐及摩擦的共同作用下，球形殼體100就能夠翻越障礙物。優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)20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)20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)20時(shí)，可采用3d打印的方式制造所述凸點(diǎn)20。

所述彈性層30覆蓋在所述支撐層10外表面，并且所述彈性層30內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)20層相抵接?？梢岳斫獾氖?，所述凸點(diǎn)20介于所述支撐層10與所述彈性層30之間。進(jìn)一步的，彈性層30可以為柔軟易變形的柔性層，起到緩沖減震、防滑的作用。彈性層30122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)，由于彈性層30的存在，使得球形殼體100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)，球形殼體100接觸障礙物，所述彈性層30下方未設(shè)置凸點(diǎn)20的區(qū)域能夠發(fā)生彈性形變，產(chǎn)生凹陷，所述彈性層30下方設(shè)置有凸點(diǎn)20的區(qū)域相應(yīng)形成凸起，使得凸起能很好的卡持在障礙物或臺(tái)階上，形成可靠的硬支點(diǎn)，從而能夠順利越障。

優(yōu)選的，請(qǐng)結(jié)合參閱圖3，圖3為本發(fā)明的彈性層結(jié)構(gòu)示意圖。所述彈性層30內(nèi)表面與所述凸點(diǎn)20對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有避空凹槽31。設(shè)置避空凹槽31的作用在于，在球形機(jī)器人進(jìn)行越障時(shí)，障礙物與球形殼體100抵接，由于避空凹槽的存在，越障時(shí)彈性層能壓縮成較深凹陷，便于凸點(diǎn)和障礙物更緊密的貼合，卡持住障礙物或臺(tái)階形成支點(diǎn)，從而能夠順利越障。

請(qǐng)結(jié)合參閱圖4，圖4為圖2中的局部放大圖。優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)20為錐臺(tái)狀。所述凸點(diǎn)20的大端貼附于所述支撐層10上。所述凸點(diǎn)20的小端與所述彈性層30相抵接。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)20的1/2錐角α1大于或等于5°?？梢岳斫獾氖牵瑢⑼古_(tái)設(shè)置為錐臺(tái)狀，同樣具有避空的作用，有利于在彈性層30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31呈錐形，所述避空凹槽31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)20的高度h介于5-8mm之間。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述凸點(diǎn)20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)20還可以非均勻地分布于所述支撐層10上。所述凸點(diǎn)20可以是任意形狀，如柱形、錐形等；所述凸點(diǎn)20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，所述球形殼體100還包括耐磨層(未示出)。所述耐磨層覆蓋于所述彈性層30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)球形殼體100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，所述球形殼體100還包括摩擦層(未示出)，所述摩擦層貼附于所述支撐層10內(nèi)側(cè)。所述摩擦層與所述驅(qū)動(dòng)組件相接觸，所述驅(qū)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)力作用于摩擦層。摩擦層的存在可以避免驅(qū)動(dòng)組件與球形殼體100之間打滑，驅(qū)動(dòng)組件能夠高效率地驅(qū)動(dòng)球形殼體100滾動(dòng)?？梢岳斫獾氖?，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。

本發(fā)明還提供一種球形機(jī)器人。請(qǐng)參閱圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。所述球形機(jī)器人500主要包括頭部組件200、驅(qū)動(dòng)組件(未示出)和球形殼體100。該球形殼體100為上述任意一個(gè)實(shí)施例所述的球形殼體100。所述驅(qū)動(dòng)組件收容于所述球形殼體100中，所述驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)所述球形殼體100滾動(dòng)，所述頭部組件200設(shè)置于所述球形殼體100外表面。所述球形機(jī)器人500采用了上述的球形殼體100，使得球形機(jī)器人具有優(yōu)良的越障能力。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。