球形机器人

球形机器人(Spherical robot),也称为球形移动机器人,或球形机器人,是一种球形外形的移动机器人。 球形机器人通常由用作机器人主体的球形壳体和使机器人移动的内部驱动单元(IDU)制成。 球形移动机器人通常通过在表面上滚动来移动。 滚动运动通常通过改变机器人的质心(即摆锤驱动系统)来执行,但是存在一些其他驱动机构。 然而,在更广泛的意义上,术语“球形机器人”也可以称为具有两个旋转关节和一个棱柱关节的固定机器人,其形成球面坐标系(例如,斯坦福臂)。

球壳通常由实心透明材料制成,但也可以由不透明或柔性材料制成,用于特殊应用或由于特殊的衍生机制。 球形外壳可以完全密封机器人与外界环境。 存在可重新配置的球形机器人,其可以将球壳转换成其他结构并执行除滚动之外的其他任务。

球形机器人可以作为自主机器人或远程控制(遥控)机器人运行。 在几乎所有球形机器人中,内部驱动单元和外部控制单元(数据记录或导航系统)之间的通信是无线的,因为球壳的移动性和封闭性。 这些机器人的电源主要是位于机器人内部的电池,但是存在一些利用太阳能电池的球形机器人。 球形移动机器人可以根据其应用或通过其驱动机制进行分类。

应用
球形移动机器人可用于监视,环境监测,巡逻,水下和行星探测,康复,儿童发展和娱乐。 球形机器人可用作陆地上以及水上(或下方)可行的两栖机器人。

运动
球形机器人最常见的驱动机制是通过改变机器人的质心来运行。 其他驱动机制利用:(1)通过飞轮保持角速度,(2)环境风,(3)扭曲球壳,和(4)陀螺效应。

目前的研究
球形机器人的研究涉及设计和原型设计,动力学建模和仿真,控制,运动规划和导航的研究。 从理论的角度来看,球面机器人在表面上的滚动运动代表了一个非完整系统,该系统在控制和运动规划的范围内得到了特别的研究。

商用球形机器人
商用球形机器人现在可以向公众出售。 目前的一些商业广告是:Sphero,BB-8,GroundBot,Roball和QueBall。 BB-8是2015年电影“星球大战:原力觉醒”中的机器人角色。