电磁驱动结构的球形机器人研究

发布于:2021-07-19 03:09:46

第5期 2010年5月 文章编号:1001—3997(2010)05--0169—02 机械设计与制造 Machinery Design&Manufacture ‘ 169 电磁驱动结构的球形机器人研究 (中北大学机械工程与自动化学院,太原030051) 米 Research on sphericaI robot based on electromagnetic driven mechanism LI Xin-yong,WANG Biao,HAO Shao-nan (School of Mechanical&Automatization,North University of China,Taiyuan 03005 1,China) ; 【摘要】电磁驱动结构的球形机器人非常适合在缺少人为干预的恶劣环境(如外星球、高温管道i ÷等)中应用。新型球形机器人的驱动结构有六个电磁铁,利用电磁吸力改变球形机器人的重心,在重力作; ;用下完成前进功能;通过一个步进电机和锥齿轮组合传动,使电磁铁旋转来实现机器人的转向功能。使用: ;过程中不需要打开球形机器人,从而保证了球形机器人的封闭性,并且球形机器人总是*衡的,克服了翻i ; ÷to 关键词:球形机器人;电磁驱动结构;重心 : be used in harsh environments where human interventions temperatⅡre ale hard to reach,such ns outer planets and÷ :high ;the ● p咖e.The to drive s£n圮£u旭of the new spherical rob。£has 5如electro—magnets,utilizes :electromagnetic suction change fk centroid of the spherical robot,finish to advancing砒function the: under: ÷the acti。n ofgravity;Make ofA open the electro—magne£rotate motor realize rotate fhe£ransformation/h船£i。n of£he electromagnet turn.In the coupe rob。£by; of using; ● combination stepper drive and bevel gears to ensure :doesn't need to of spherical robot,SO as overt“rned the sealing of spherical robot,and the balance of: ;spherical ; robot always ouerc。Dzes orfall,nO£pass西efrictio凡whe ef,high effwiency. ÷ ; Key words:Spherical robot;Electromagnetic ddven mechanism;Centroid 中图分类号:THl6,TP24文献标识码:A *沧爸柿靠椋恐柿靠榈钠蜓刂嵋贫谋淝虻闹市模谥 力作用下使球形机器人开始运动。但是由于使用了至少4个原动 件,不仅使其体积变大,还使其在运动控制的理论计算变得相当 繁琐,它的运动轨迹一般为复杂的曲线,在实际中难以应用。 电磁驱动结构是一种新的球形机器人驱动结构,能够完善现 有球形机器人的部分功能,使球形机器人靠重心偏移几何中心, 从而产生旋转力矩,在该力矩的作用下来完成在*面上的全向运 动,并且具备一定的爬坡能力。 球形机器^、的研究是*年来进步较快的新兴课题,在世界范 围内仍是机器人研究领域的热点,然而其基础理论不够完善,技术 层面仍处于起步阶段。在这种背景下,对球形机器人的研究是很有 必要的。与传统型运动机器人相比,新兴的球形机器^。有很大的优 势。在*面上,球形机器人总是*衡的,所以不存在翻车或跌倒的问 题,即使受到外力的干扰,如碰撞、坠落等,球形机器人也能迅速地 恢复*衡。在静止状态下球形机器人能够沿任意方向开始运动,把外 壳与地面接触产生的摩擦力作为驱动力,没有被动摩擦轮,运动效 率高。夕眄毫与地耐妾危虫_面小,对路面剩铝蹲=_f氐,固彭僦力强。球 中作业。另外,球形机器人在教学、科研、野外作业、民用运输方面有 着广泛的应用前景,在反恐及其它尖端领域具有重大的应用价值。 2研究与设计 2.1整体框架设计 性的球形移动机器人,整体框架上应满足扩展功能和运动功能的 要求,所以将框架定为扩展球和驱动球的组合体。驱动球安置在 形机器人的球形封闭外壳相当于—个保护罩,并且外壳光滑,不会 重力的作用下开始运动。但是由于运用了车轮结构,所以就会有 2.2驱动结构的布局设计 ★来稿日期:2009-07-03★基金项目:山西省科技攻关项目(20080322019) 万方数据

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