РОЛИКОНЕСУЩЕЕ КОЛЕСО СФЕРОРОБОТА

Полезная модель относится к колесам транспортных средств и предназначена, преимущественно, для использования в качестве движителя мобильных роботов шарового типа.
Из уровня техники известно приводное колесо, взаимодействующее с ободом, связанным с внутренней сферической поверхностью колеса транспортного средства (RU 2375234, МПК B62D 57/00, B60B 19/14, опубл. 10.12.2009). При этом на конце оси, на которой на водиле установлено приводное колесо, взаимодействующее с ободом, расположены ролики, которые выполнены с возможностью их взаимодействия с внутренней сферической поверхностью колеса, а обод выполнен с возможностью поворота и фиксации относительно упомянутой поверхности.
Недостатком известного технического решения является низкая приводная мощность роликов и транспортного средства в целом, вследствие малого пятна контакта ролика и внутренней сферической поверхности.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели признана конструкция роликонесущего колеса, предложенного Бенгтоном Илоном (US 3876255, МПК B60B 19/00, опубл. 08.04.1975). Колесо Илона содержит обод с установленными на нем роликами, смонтированными на протяжении всей поверхности колеса, при этом угол вращения упомянутых роликов составляет 45° между ними и осью колеса. Благодаря такой конструкции, транспортное средство, оснащенное колесами Илона, может передвигаться в любом направлении.
Недостатком конструкции колеса Илона является его относительно низкая надежность, вследствие того, что ролики установлены на проушинах, являющихся частью обода и имеющих малую толщину. Кроме того, колесо Илона ограниченно в применении в качестве движителя мобильного робота шарового типа, так как предназначено для передвижения, преимущественно, по плоской, а не по сферической поверхности.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение мощности приводного колеса транспортного средства, использующегося в качестве движителя мобильного робота шарового типа.
Указанная задача решена тем, что роликонесущее колесо содержит корпус с установленными на нем роликами. При этом оно выполнено с возможностью закрепления на оси ротора электродвигателя и размещения в нижней полусфере сфероробота. Корпус колеса выполнен цилиндрическим, содержащим на боковой поверхности пазы, выполненные под углом 45° к оси корпуса, а упомянутые ролики расположены внутри пазов на осях и выполнены в виде круговых бочек, радиус которых равен радиусу нижней полусферы сфероробота. Ролики колеса, в зависимости от необходимости, могут быть выполнены, например, из полимерного материала или резины. Дополнительно на торце корпуса колеса по всей длине его обода на равномерном расстоянии друг от друга установлено четное число постоянных магнитов, при этом нечетные магниты расположены к центру корпуса своими северными полюсами, а четные - южными.
Положительный технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью конструктивных признаков, состоит в повышении мощности колеса, за счет применения в его составе роликов специальной формы, обеспечивающих постоянный контакт колеса с внутренней поверхностью сферы. Дополнительный технический результат состоит в возможности использования колеса как элемента отрицательной обратной связи в системе автоматического управления приводами робота, за счет установки на корпусе постоянных магнитов, являющихся частью датчика частоты вращения колеса.
Конструкция полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано роликонесущее колесо в сборе, на фиг. 2 - конструкция ролика, а на фиг. 3 - использование роликонесущего колеса в составе сфероробота.
Роликонесущее колесо имеет следующую конструкцию. Корпус 1 выполнен с возможностью закрепления его на оси ротора электродвигателя и размещения в нижней полусфере сфероробота, он выполнен цилиндрическим, содержащим на боковой поверхности пазы 2, выполненные под углом 45° к оси корпуса. Внутри пазов 2 на осях 3 расположены ролики 4, выполненные в виде круговых бочек, радиус которых равен радиусу нижней полусферы сфероробота. Дополнительно на торце 5 корпуса 1 колеса по всей длине его обода на равномерном расстоянии друг от друга установлено четное число постоянных магнитов 6, при этом нечетные магниты расположены к центру корпуса своими северными полюсами, а четные - южными.
Роликонесущее колесо используют следующим образом. Предварительно три однотипных роликонесущих колеса устанавливают на осях 7 роторов электродвигателей, закрепленных на тележке 8. Напротив торца корпуса роликонесущего колеса, содержащего постоянные магниты 6, на тележке закрепляют датчики Холла и подключают их к входам контроллера сфероробота (на фигурах он условно не показан) также установленного на тележке. Далее на тележку устанавливают аккумуляторы 9, подключают их к контроллеру, силовые выходы контроллера подключают к драйверам электродвигателей, выходы которых подключают, соответственно, к электродвигателям.
Полученный таким образом привод устанавливают в нижнюю полусферу робота, соединяют верхнюю и нижнюю полусферы, после чего, посредством подачи команд контроллеру по беспроводному интерфейсу, управляя электродвигателями, приводят сфероробот в движение.