CN210500286U - 一种单球平衡移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单球平衡移动机器人，包括运动球体，所述运动球体侧面设置有多组万向摩擦轮，所述运动球体顶部设置有调控平台，所述调控平台上设置有集成电路板，所述集成电路板上集成有主控制器，所述主控制器连接有传感器组件，所述调控平台底部设置有驱动装置，所述驱动装置通过传动轴连接所述万向摩擦轮，所述驱动装置和所述主控制器通过蓝牙模块连接，所述集成电路板上还设置有连接所述主控制器的显示屏。工作时传感器组件感知运动球体目前的状态，主控制器将数据处理完成后，发出指令，通过蓝牙模块将指令输送至驱动装置，驱动装置根据指令调整输出的频率和方向，由此改变万向摩擦轮的运动状态，达到调整姿态，保持平衡的目的。

Description

一种单球平衡移动机器人

技术领域

本实用新型涉及代步机器人领域，特别是一种单球平衡移动机器人。

背景技术

单球平衡移动机器人属于独轮移动机器人的一种，传统的移动机器人--如轮式、履带式和脚式等机器人相比具有结构简单、通过性好、灵活性和环境适应能力强等特点。就单球自平衡移动机器人本身而言，它是一种全新概念的球形机器人，也是独轮机器人的一种，它既可以在单一的驱动球体上达到动态的稳定与平衡，也能够靠球形轮进行灵活、全方位的自由移动，而建立准确的***模型并设计稳定可靠的控制算法是实现单球自平衡移动机器人灵活、全方位自平衡移动的基础。我国在单球平衡移动机器人研究领域的研究还较少，基本都还处于起步阶段，对单球平衡移动机器人的动态稳定性的研究不足，难以机器人保持平衡。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型提出一种单球平衡移动机器人，通过采集数据，调节自身姿态，达到平衡的效果。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单球平衡移动机器人，包括运动球体，所述运动球体侧面设置有多组用于驱动所述运动球体运动的万向摩擦轮，所述运动球体顶部设置有调控平台，所述调控平台上设置有集成电路板，所述集成电路板上集成有主控制器，所述主控制器连接设置于集成电路板边沿的传感器组件，所述调控平台底部设置有驱动装置，所述驱动装置通过传动轴连接所述万向摩擦轮，所述驱动装置和所述主控制器通过蓝牙模块连接，所述集成电路板上还设置有连接所述主控制器的显示屏。

作为上述技术方案的改进，所述驱动装置包括电机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述调控平台四周设置有防撞架。

进一步，所述防撞架上设置有防尘罩。

进一步，所述调控平台顶部的防尘罩在所述显示屏上方开有孔位，所述孔位采用玻璃覆盖。

进一步，所述主控制器包括STM32F103RC微控制器。

进一步，所述传感器组件包括MPU6050运动处理组件。

本实用新型中一个或多个技术方案至少具有以下有益效果：本实用新型的其中一个技术方案通过传感器组件感知运动球体目前的状态，传感器组件将探测到的球体倾斜角度传入主控制器中，主控制器将数据处理完成后，得出需要调整的角度，发出指令，通过蓝牙模块将指令输送至驱动装置，驱动装置根据指令调整输出的频率和方向，由此改变万向摩擦轮的运动状态，达到调整姿态，保持平衡的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的***结构框图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

参照图1，本实用新型的一种单球平衡移动机器人，包括运动球体100，所述运动球体100侧面设置有多组用于驱动所述运动球体100运动的万向摩擦轮200，所述运动球体100顶部设置有调控平台300，所述调控平台300上设置有集成电路板310，所述集成电路板310上集成有主控制器311，所述主控制器311连接设置于集成电路板310边沿的传感器组件312，所述调控平台300底部设置有驱动装置320，所述驱动装置320通过传动轴210连接所述万向摩擦轮200，所述驱动装置320和所述主控制器311通过蓝牙模块313连接，所述集成电路板310上还设置有连接所述主控制器311的显示屏314。设置显示屏314可显示运动球体100的角度偏差、驱动装置320的工作状态和电压等有用信息。工作时传感器组件312感知运动球体100目前的状态，传感器组件312将探测到的球体倾斜角度传入主控制器311中，主控制器311将数据处理完成后，得出需要调整的角度，发出指令，通过蓝牙模块313将指令输送至驱动装置320，驱动装置320根据指令调整输出的频率和方向，由此改变万向摩擦轮200的运动状态，达到调整姿态，保持平衡的目的。

作为上述技术方案的改进，所述驱动装置320包括电机，输出持续且平稳可靠，拆装简单。

作为上述技术方案的进一步改进，所述调控平台300四周设置有防撞架400，防止调控平台300在运动过程中发生碰撞，保护了调控平台300上得电子元器件。

进一步，所述防撞架400上设置有防尘罩500，防止灰尘进入调控平台300，影响电子元器件的工作。

进一步，所述调控平台300顶部的防尘罩500在所述显示屏314上方开有孔位510，所述孔位510采用玻璃覆盖，防止防尘罩500影响视线，便于观察显示屏314上的信息、调控平台300上的集成电路板310以及各电子元器件的状态。

进一步，所述主控制器311包括STM32F103RC微控制器，基于超低功耗的ARMCortex-M0处理器内核，整合增强的技术和功能，瞄准超低成本预算的应用。该系列微控制器缩短了采用8位和16位微控制器的设备与采用32位微控制器的设备之间的性能差距，能够在经济型用户终端产品上实现先进且复杂的功能。

进一步，所述传感器组件312包括MPU6050运动处理组件，MPU6050模块采用DMP采集角度数据，可准确采集每个轴的角度值，产品传输可透过最高至400kHz的IIC。因此，我们可以高精度、快速地获得每一时刻的位置信息，为转向提供准确的位置信息。

本实用新型中的单球平衡机器人，以STM32F103RC为控制核心，以MPU-6050实现姿态检测，得到角速度和角加速度，经过卡尔曼数据融合得到真实的姿态值。通过PID算法对实时姿态值处理得到PWM波，对电机驱动进行控制，实现机器人在皮球上保持平衡。利用OLED显示屏314实现人机交互，通过蓝牙模块313进行通讯。

以上具体结构和尺寸数据是对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种单球平衡移动机器人，其特征在于：包括运动球体，所述运动球体侧面设置有多组用于驱动所述运动球体运动的万向摩擦轮，所述运动球体顶部设置有调控平台，所述调控平台上设置有集成电路板，所述集成电路板上集成有主控制器，所述主控制器连接设置于集成电路板边沿的传感器组件，所述调控平台底部设置有驱动装置，所述驱动装置通过传动轴连接所述万向摩擦轮，所述驱动装置和所述主控制器通过蓝牙模块连接，所述集成电路板上还设置有连接所述主控制器的显示屏。

2.根据权利要求1所述的单球平衡移动机器人，其特征在于：所述驱动装置包括电机。

3.根据权利要求1所述的单球平衡移动机器人，其特征在于：所述调控平台四周设置有防撞架。

4.根据权利要求3所述的单球平衡移动机器人，其特征在于：所述防撞架上设置有防尘罩。

5.根据权利要求4所述的单球平衡移动机器人，其特征在于：所述调控平台顶部的防尘罩在所述显示屏上方开有孔位，所述孔位采用玻璃覆盖。

6.根据权利要求1所述的单球平衡移动机器人，其特征在于：所述主控制器包括STM32F103RC微控制器。

7.根据权利要求1所述的单球平衡移动机器人，其特征在于：所述传感器组件包括MPU6050运动处理组件。

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