球形滚动控制装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供球形滚动控制装置与方法。本发明专利技术涉及机电结合技术，具体是一种控制球形体滚动的技术与方法。本发明专利技术给出的球形滚动控制，使得球形体滚动的运动结构简单，控制方式亦方便灵活，从而具有良好的性价比，可适用于广泛的领域。所采用的技术方案要点是：在球壳内部署行动小车，通过左右缆绳控制行动小车的位置与指向；当需要进行左转弯时，缩短左缆绳而加长右缆绳，使得行动小车被牵拉而向左侧偏移，从而造成球体重心左移而向左转弯；当需要进行右转弯时，缩短右缆绳而加长左缆绳，使得行动小车被牵拉而向右侧偏移，从而造成球体重心右移而向右转弯。

【技术实现步骤摘要】
球形滚动控制装置与方法
本专利技术涉及机电
，具体是一种可控制方向的球体滚动技术。可用于探查机器人、儿童娱乐等多种领域。
技术介绍
球形运动具有独特的优势，从而有着良好的应用领域。例如，以球形滚动方式运动的机器人，对地形适应性强；再例如，球形物体没有棱角，用于制作玩具不会刮伤孩童。球形运动的驱动原理大致可分为两类。一类是驱动单元与球壳直接接触，驱动单元通过摩擦力，而带动球壳转动；此类方式结构相对简单，易于控制，但转向能力和抗震性不好。另一类是驱动单元在球壳内进行相对运动，通过改变球体的重心位置，以及利用驱动单元加减速或转动的偏心力矩和惯性力矩，带动球壳运动；此类方式运动较为灵活，抗震性强，但控制难度大、机械结构复杂。目前对球形运动已提出了多种多样的结构，但依然存在上述缺陷。需要新的技术，使球形运动的结构和控制简化，优化性价比，使之具有更广泛的适用性。
技术实现思路
本专利技术提供球形滚动控制装置与方法，实现球体滚动的结构与控制简化、优化。本专利技术采用如下技术方案：球形滚动控制装置，其特征是：具有球壳、行动小车、壳左转轴、壳右转轴、弹性索、撑杆、左缆组缆绳、右缆组缆绳、缆收放器；球壳呈圆球形状；行动小车具有车身和至少一个车轮，朝向前进方向的车身前部为车头，背离前进方向的车身后部为车尾，行动小车能够驱动车轮沿球壳内球面滚动；球壳以内具有大质量的物体，包括缆收放器、电池，都安装在行动小车上，从而使得整个球体的质量主要集中于行动小车；选定球壳的一条直径，称为本体直径；在初始静止状态时，本体直径处于水平方向，行动小车的位置位于本体直径之下，行动小车的车头朝向前方、车尾朝向后方，前后方向与本体直径相垂直，车轮的转轴轴向与本体直径相平行；在本体直径与球壳内球面的两个交点处，分别安装有壳左转轴和壳右转轴，壳左转轴和壳右转轴都能够以本体直径为轴心线而转动；弹性索连接在壳左转轴与壳右转轴之间；撑杆的尾端固定在行动小车的车身上，撑杆首端到尾端的方向指向行动小车的底部，撑杆的首端与弹性索连接并可绕弹性索转动，沿撑杆首端到尾端的方向，从撑杆首端与弹性索的连接点到球壳内球面的距离，大于球壳内球面的半径，从而通过撑杆首端与弹性索的连接点而将弹性索顶向远离行动小车的方向、并使弹性索处于被拉伸状态，进而使行动小车受到弹性索回弹造成的指向球壳内球面的压力；左缆组缆绳和右缆组缆绳各自包含至少一根缆绳，左缆组缆绳的一端连接于壳左转轴，另一端连接于行动小车，右缆组缆绳的一端连接于壳右转轴，另一端连接于行动小车；根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移。所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向左侧，从而使行动小车向左前方运动而使球体向左转弯；球体向前方滚动并进行右转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向右侧，从而使行动小车向右前方运动而使球体向右转弯。所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车尾拉向前进方向右侧，从而使行动小车向左前方运动而使球体向左转弯；球体向前方滚动并进行右转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车尾拉向前进方向左侧，从而使行动小车向右前方而使球体向右转弯。所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向左侧、同时将行动小车的车尾拉向前进方向右侧，从而使行动小车向左前方运动而使球体向左转弯；球体向前方滚动并进行右转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向右侧、同时将行动小车的车尾拉向前进方向左侧，从而使行动小车向右前方运动而使球体向右转弯。所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将本文档来自技高网...

【技术保护点】
球形滚动控制装置，其特征是：具有球壳、行动小车、壳左转轴、壳右转轴、弹性索、撑杆、左缆组缆绳、右缆组缆绳、缆收放器；球壳呈圆球形状；行动小车具有车身和至少一个车轮，朝向前进方向的车身前部为车头，背离前进方向的车身后部为车尾，行动小车能够驱动车轮沿球壳内球面滚动；球壳以内具有大质量的物体，包括缆收放器、电池，都安装在行动小车上，从而使得整个球体的质量主要集中于行动小车；选定球壳的一条直径，称为本体直径；在初始静止状态时，本体直径处于水平方向，行动小车的位置位于本体直径之下，行动小车的车头朝向前方、车尾朝向后方，前后方向与本体直径相垂直，车轮的转轴轴向与本体直径相平行；在本体直径与球壳内球面的两个交点处，分别安装有壳左转轴和壳右转轴，壳左转轴和壳右转轴都能够以本体直径为轴心线而转动；弹性索连接在壳左转轴与壳右转轴之间；撑杆的尾端固定在行动小车的车身上，撑杆首端到尾端的方向指向行动小车的底部，撑杆的首端与弹性索连接并可绕弹性索转动，沿撑杆首端到尾端的方向，从撑杆首端与弹性索的连接点到球壳内球面的距离，大于球壳内球面的半径，从而通过撑杆首端与弹性索的连接点而将弹性索顶向远离行动小车的方向、并使弹性索处于被拉伸状态，进而使行动小车受到弹性索回弹造成的指向球壳内球面的压力；左缆组缆绳和右缆组缆绳各自包含至少一根缆绳，左缆组缆绳的一端连接于壳左转轴，另一端连接于行动小车，右缆组缆绳的一端连接于壳右转轴，另一端连接于行动小车；根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移。...

【技术特征摘要】
1.球形滚动控制装置，其特征是：具有球壳、行动小车、壳左转轴、壳右转轴、弹性索、撑杆、左缆组缆绳、右缆组缆绳、缆收放器；球壳呈圆球形状；行动小车具有车身和至少一个车轮，朝向前进方向的车身前部为车头，背离前进方向的车身后部为车尾，行动小车能够驱动车轮沿球壳内球面滚动；球壳以内具有大质量的物体，包括缆收放器、电池，都安装在行动小车上，从而使得整个球体的质量主要集中于行动小车；选定球壳的一条直径，称为本体直径；在初始静止状态时，本体直径处于水平方向，行动小车的位置位于本体直径之下，行动小车的车头朝向前方、车尾朝向后方，前后方向与本体直径相垂直，车轮的转轴轴向与本体直径相平行；在本体直径与球壳内球面的两个交点处，分别安装有壳左转轴和壳右转轴，壳左转轴和壳右转轴都能够以本体直径为轴心线而转动；弹性索连接在壳左转轴与壳右转轴之间；撑杆的尾端固定在行动小车的车身上，撑杆首端到尾端的方向指向行动小车的底部，撑杆的首端与弹性索连接并可绕弹性索转动，沿撑杆首端到尾端的方向，从撑杆首端与弹性索的连接点到球壳内球面的距离，大于球壳内球面的半径，从而通过撑杆首端与弹性索的连接点而将弹性索顶向远离行动小车的方向、并使弹性索处于被拉伸状态，进而使行动小车受到弹性索回弹造成的指向球壳内球面的压力；左缆组缆绳和右缆组缆绳各自包含至少一根缆绳，左缆组缆绳的一端连接于壳左转轴，另一端连接于行动小车，右缆组缆绳的一端连接于壳右转轴，另一端连接于行动小车；根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移。2.根据权利要求1所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向左侧，从而使行动小车向左前方运动而使球体向左转弯；球体向前方滚动并进行右转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向右侧，从而使行动小车向右前方运动而使球体向右转弯。3.根据权利要求1所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车尾拉向前进方向右侧，从而使行动小车向左前方运动而使球体向左转弯；球体向前方滚动并进行右转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车尾拉向前进方向左侧，从而使行动小车向右前方而使球体向右转弯。4.根据权利要求1所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向左侧、同时将行动小车的车尾拉向前进方向右侧，从而使行动小车向左前方运动而使球体向左转弯；球体向前方滚动并进行右转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头拉向前进方向右侧、同时将行动小车的车尾拉向前进方向左侧，从而使行动小车向右前方运动而使球体向右转弯。5.根据权利要求1所述的球形滚动控制装置，其特征是：所述的根据左缆组缆绳和右缆组缆绳连接于行动小车的方式和所产生拉力的作用位置，以及根据行动小车车轮配置和重心分布情况，缆收放器通过对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，使得在响应左转弯指令时控制行动小车的运动向左偏移，以及使得在响应右转弯指令时控制行动小车的运动向右偏移，是：左缆组缆绳连接于行动小车是左缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上，右缆组缆绳连接于行动小车是右缆组缆绳拉力作用在行动小车车身上；球体向前方滚动并进行左转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受到左缆组缆绳拉力和右缆组缆绳拉力所构成的合力，该合力将行动小车的车头与车尾同时拉向前进方向左侧，从而使球体重心左移而左转弯；球体向前方滚动并进行右转弯时，缆收放器对左缆组缆绳施加拉紧与放松控制、以及对右缆组缆绳施加拉紧与放松控制，行动小车的车身受...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯瀚云，侯克坚，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：侯方勇，
类型：发明
国别省市：北京,11