基于手勢(shì)控制的球型機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及球型機(jī)器人技術(shù)，特別是一種手勢(shì)控制的球型機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一種新型的行走機(jī)器人-球型機(jī)器人的研究開始引起機(jī)器人研究者的注意，球型機(jī)器人的出現(xiàn)是人類研究行走機(jī)構(gòu)上的一次突破。作為一種新型的行走機(jī)器人，它具有全方位運(yùn)動(dòng)、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，引起了越來越多的研究人員的關(guān)注，并在科學(xué)研究、搶險(xiǎn)、軍事和日常生活中具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)在球型機(jī)器人的研究分為兩種:一種是輪式驅(qū)動(dòng)球型機(jī)器人，另一種是輪輻式球型機(jī)器人。但是輪式驅(qū)動(dòng)球型機(jī)器人存在輪與球體間的滑動(dòng)問題以及輪對(duì)球殼的支撐力造成的球體變形問題，而輪輻式球型機(jī)器人雖然真正實(shí)現(xiàn)了球型機(jī)器人的全方位運(yùn)動(dòng)，但設(shè)計(jì)和安裝要求較高，各種傳感裝置或其他設(shè)備的安裝會(huì)影響機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模也較復(fù)雜、控制比較困難，目前還沒有精確的控制模型。
[0004]由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)中，球型機(jī)器人雖然實(shí)現(xiàn)了全方位運(yùn)動(dòng)，但設(shè)計(jì)和安裝要求較高，各種傳感裝置或其他設(shè)備的安裝會(huì)影響機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模也較復(fù)雜、控制比較困難，目前還沒有精確的控制模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于設(shè)計(jì)一種控制簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)全方位運(yùn)動(dòng)的球型機(jī)器人。其具有全方位運(yùn)動(dòng)特性，另外還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原理清晰的特點(diǎn)。無論在控制上還是在價(jià)格上都很好的滿足了機(jī)器人廣泛應(yīng)用的要求。并且憑借其新穎性與趣味性可以預(yù)見其有廣闊的機(jī)器人市場(chǎng)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0007]—種手勢(shì)控制的球型機(jī)器人，其特征在于，所述球型機(jī)器人包括主控模塊、開關(guān)模塊、動(dòng)力模塊、無線傳輸模塊、手勢(shì)控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、穩(wěn)壓模塊、傳感器模塊、音樂模塊、燈光模塊；其中，
[0008]主控模塊，用于接收傳感器檢測(cè)到的信號(hào)和手勢(shì)控制模塊發(fā)出的信號(hào)，處理相關(guān)信號(hào)，控制燈光模塊，音樂模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。
[0009]開關(guān)模塊，用于控制整個(gè)系統(tǒng)電路的通斷，所述開關(guān)模塊由自鎖撥動(dòng)開關(guān)構(gòu)成，通過引線接至球內(nèi)壁的槽孔上。
[0010]動(dòng)力模塊，用于為球體各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，執(zhí)行所述主控模塊傳輸?shù)目刂菩盘?hào)。所述動(dòng)力模塊由控制轉(zhuǎn)向的電機(jī)模塊、控制平衡的電機(jī)模塊、控制前進(jìn)的電機(jī)模塊構(gòu)成。
[0011]所述控制前進(jìn)的電機(jī)模塊包括前進(jìn)電機(jī)、前進(jìn)電機(jī)套、擺桿、擺錘；其中，前進(jìn)電機(jī)安裝于前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，前進(jìn)電機(jī)軸與擺桿相連，擺桿與擺錘相連，從而通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)球的前進(jìn)或后退。
[0012]所述控制轉(zhuǎn)向的電機(jī)模塊包括轉(zhuǎn)向電機(jī)、滑塊、滑槽、轉(zhuǎn)向電機(jī)套；其中，
[0013]滑槽在所述前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，滑塊放置于滑槽內(nèi)，并可在滑槽內(nèi)滑動(dòng)；
[0014]轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝于轉(zhuǎn)向電機(jī)套內(nèi)，轉(zhuǎn)向電機(jī)軸與滑塊固連在一起，從而通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)球的轉(zhuǎn)向。
[0015]所述控制平衡的電機(jī)模塊包括平衡電機(jī)、平衡電機(jī)套、齒條、擋板、齒輪。其中，
[0016]齒條放置于前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，擋板放置于前進(jìn)電機(jī)套內(nèi)，齒輪放置于齒條與擋板之間，并可以沿齒條前進(jìn)或后退。
[0017]平衡電機(jī)安裝于平衡電機(jī)套內(nèi)，平衡電機(jī)軸與齒輪固連在一起。從而通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)球的平衡運(yùn)動(dòng)。
[0018]無線傳輸模塊，用于通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)以及進(jìn)行球的中央處理器和手勢(shì)控制模塊中央處理器之間的通訊。
[0019]手勢(shì)控制模塊，用于通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，傳感器模塊檢測(cè)到的信息經(jīng)過中央處理器處理，由無線通訊模塊發(fā)送到球上的無線通訊模塊。
[0020]電源模塊，用于為主控模塊、開關(guān)模塊、動(dòng)力模塊、無線傳輸模塊、手勢(shì)控制模塊、傳感器模塊供電。
[0021]驅(qū)動(dòng)模塊，用于為電機(jī)提供電流，使電機(jī)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。
[0022]穩(wěn)壓模塊，用于將電源模塊電壓轉(zhuǎn)換為5V與3.3V電壓，為主控模塊、動(dòng)力模塊、無線傳輸模塊、手勢(shì)控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器模塊、音樂模塊、燈光模塊供電。
[0023]傳感器模塊，用于定時(shí)的將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息傳輸給主控制模塊，由所述主控模塊處理數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作達(dá)到傳感器的檢測(cè)效果。
[0024]綜上所述，本發(fā)明所述一種手勢(shì)控制的球型機(jī)器人外部結(jié)構(gòu)包括撥動(dòng)開關(guān)和球形外殼；主控模塊用于處理相關(guān)信號(hào)，控制燈光模塊，音樂模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；開關(guān)模塊用于控制整個(gè)系統(tǒng)電路的通斷；動(dòng)力模塊用于為球型機(jī)器人提供動(dòng)力；無線傳輸模塊用于通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)以及進(jìn)行球的中央處理器和手勢(shì)控制模塊中央處理器之間的通訊；電源模塊用于為主控模塊、開關(guān)模塊、動(dòng)力模塊、無線傳輸模塊、手勢(shì)控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器模塊供電。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。另外，本發(fā)明采用的主控模塊、開關(guān)模塊、動(dòng)力模塊、無線傳輸模塊、手勢(shì)控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、穩(wěn)壓模塊、傳感器模塊、音樂模塊、燈光模塊可靠性均較高，故本發(fā)明具有較高的可靠性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖1。
[0026]圖2為本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖2。
[0027]圖3為本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖3。
[0028]圖4為本發(fā)明的電路工作總體流程圖。
[0029]圖5為本發(fā)明所述驅(qū)動(dòng)模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6為本發(fā)明所述穩(wěn)壓模塊組的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖7為本發(fā)明無線傳輸模塊組的工作示意圖。
[0032]圖8為本發(fā)明無線傳輸模塊組的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖9為本發(fā)明音樂播放模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖10為本發(fā)明傳感器模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036]請(qǐng)參閱圖1、圖2及圖3，本發(fā)明所述球型機(jī)器人包括球殼I和設(shè)置于球殼I內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主體2。
[0037]內(nèi)部結(jié)構(gòu)主體2設(shè)置于球殼I內(nèi)，主體包括電機(jī)組21、配重組22、電機(jī)套組23、核心控制板24和電池25。
[0038]電機(jī)組21包括平衡電機(jī)211、驅(qū)動(dòng)電機(jī)212和轉(zhuǎn)向電機(jī)213，平衡電機(jī)211維持球體運(yùn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性，驅(qū)動(dòng)電機(jī)212為球體運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，轉(zhuǎn)向電機(jī)負(fù)責(zé)球體的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，可以使球體實(shí)現(xiàn)任意方向的運(yùn)動(dòng)。
[0039]配重組22包括擺桿221和擺球222，兩組擺桿221與擺球222組成的配重對(duì)稱安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)212的兩側(cè)，配重的擺動(dòng)可以使球產(chǎn)生重心偏移，而重心偏移為球體運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。
[0040]電機(jī)套組23包括平衡電機(jī)套231、驅(qū)動(dòng)電機(jī)套232和轉(zhuǎn)向電機(jī)套233，平衡電機(jī)套231固定平衡電機(jī)211，一端與內(nèi)球殼相連；轉(zhuǎn)向電機(jī)套233固定轉(zhuǎn)向電機(jī)213，一端與內(nèi)球殼相連；驅(qū)動(dòng)電機(jī)套232除了固定驅(qū)動(dòng)電機(jī)212外，在其左右兩側(cè)還分別固定有電池25和核心控制板24，上下兩頭分別設(shè)有滑槽2321、滑塊2322、齒輪2323、齒槽2324，滑槽和滑塊與轉(zhuǎn)向電機(jī)213相結(jié)合完成球體的轉(zhuǎn)向功能，齒輪和齒槽與平衡電機(jī)211相結(jié)合來保持球體運(yùn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。
[0041]核心控制板24固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)套232的一側(cè)，控制板上集成有電源轉(zhuǎn)換模塊，開關(guān)模塊，運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)檢測(cè)集成模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，無線通訊模塊，藍(lán)牙通訊調(diào)試模塊，中央處理器模塊，以及炫彩燈光模塊和音樂播放模塊。為其供電后，核心控制板24分別控制電機(jī)、發(fā)光二極管和音樂播放器來分別實(shí)現(xiàn)球體的運(yùn)動(dòng)、燈光閃爍效果和音樂的播放。
[0042]電池25固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)套232的另一側(cè)，分別為電機(jī)組21、核心控制板24供電。
[0043]本發(fā)明所述手勢(shì)控制的球型機(jī)器人在工作時(shí)，核心控制板24控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)212正、反旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)配重組22旋