球形机器人怎么动的原理（滚到哪里就探测到哪里）

兵工科技（微信ID：binggongkeji）

随着机器人技术的不断发展，地面机器人也像无人机一样迎来了爆发式发展，各种用途的地面机器人纷纷被研制出来，机器人的外形设计也越来越大胆。前段时间的北京警用装备展上，京安公司就展示了一款外形和球一样，滚动着前进的地面机器人。

球形机器人就是外壳呈球形的地面机器人,其运动方式以滚动为主，依靠球壳内部的驱动机构实现滚动行走,具有很强的姿态恢复能力,同时具有机动性强、耗能低等优点。现场展示的这款球形机器人名为"守望者"系列，有"守望者"-400、"守望者"-550和"守望者"-800三个型号，是以球形机器人的直径来划分和命名的，现场展示的是"守望者"-400，也就是球体直径为400毫米。

"守望者"-400球形机器人重15千克，平地最大滚动速度20千米/小时，平地经济巡航速度5～8千米/小时，零初速最大运行坡度20度，连续运行时长12～15小时，最大巡航里程150千米。整个机器人就像一个皮球一样，两端有透明地保护罩，摄像头被安装在这里，而中心则和轮胎一样，通过滚动来转移位置。为了提供更好的抓地力，胎面采用氨基钾酸乙酯材料，并设计了很多凸起。值得一提的是，该机器人具备IP68级的防水等级，这个防水标准是比较高的，可以在大雨中使用，甚至可以短暂下水，大大拓展了使用范围。

"守望者"球形机器人并不是一个标准的圆球形，而是更接近于椭圆，这是因为设备舱布置在球体两端，里面集成了无线电通信，GPS接收器，激光传感器、控制和信息传输系统，位置传感器、摄像头等设备，为了不挤占球体中间的行走装置和姿态保持机构空间，设备舱只能往两侧凸出，这样一来就成了椭球状。如此设计，一是更有利于球形机器人保持平衡，二是向外凸出的玻璃设备舱视野更好，可以提高观测效果。

图注：行走中的"守望者"球形机器人

球形机器人采用类似不倒翁的移动载体设计，将运动机构、传感器、控制器等零部件均内置于一个球壳内部、利用球壳作为其滚动行走装置。与轮式、履带式等移动机器人相比,球形机器人更加灵活,而且所有的机械结构与电路控制系统均布置在球壳内部,利用球壳进行保护,因而环境适应能力更好，可靠性很高。

"守望者"球形机器人的驱动原理采用的是偏心质量驱动法，即通过摆锤原理不断调整和改变球体的重心位置，从而产生偏心力矩使机器人向前或向后滚动。这种驱动方式的优点是结构较为简单，能让球形机器人精准的到达目标位置，并能快速转弯，移动灵活性和精准度较高，缺点是只适用于低速运动，移动速度较慢。

图注： "守望者"球形机器人的传感器特写

"守望者"球形机器人最大的亮点在于它可以在很多复杂地形下运行，特殊的几何特性,让其在与障碍物发生碰撞时，可以通过反方向滚动进行缓冲，很快就可以稳定姿态，从台阶上跌下也可以利用滚动特性来缓冲，不存在因为翻仰导致无法工作的问题，并能利用本身的滚动跨越一定的障碍物。

虽然"守望者"球形机器人是滚动着前进、后退、转弯，但其内部的传感器却是安装在云台上，因而不论机器人怎么动，传感器始终保持稳定，可以采集到稳定的实时画面。能沿着柏油路，沙地，雪地，倾斜的表面或水面移动，执行监视，巡逻和搜索等任务。最重要的是，"守望者"球形机器人属于智能机器人，具备一定的自主巡航、路线规划和智能处理能力，可以在某个区域内批量投放，让其在划定区域内自主运行、巡逻和采集信息，从而大幅度提高区域监控水平。因此，在野外作业、反恐及灾难救援和社会服务等领域都具有相当广阔的应用前景。

更多精彩，请关注兵工科技微信公众号（微信ID：binggongkeji）