高涵，王志文，唐源泽，刘晶

（华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237）

0 引言

普通的多轮驱动机器人在与人交互时常遇到一个问题，由于人体的身高较高，重心较高的机器人非常容易翻倒。为了解决这个问题，多轮驱动机器人需要调整其重心或者增大底盘面积，使得其在使用时产生了诸多不便。且在家庭等狭小区域，多轮驱动的机器人很少能实现全向移动的功能。但是球形轮驱动的机器人很好地解决稳定性和方向灵活性的问题，在一些平坦场所的使用前景广泛，除此之外，在基于球形轮驱动的底盘上部添加机械抓手等辅助功能，可以较好地完成家庭中家务工作的需求，更加方便了使用者的日常生活，是一种新型的实用型家居机器人。

1 总体结构设计

本文设计的机器人其主体部分可以分为上、中、下三层结构，每一层中间使用了亚克力板材料进行每一层的分割，层与层之间使用亚钛合金钢柱进行连接，保证了整体结构的稳定性，文中将分三层结构逐一介绍球形轮智能家居机器人的结构。

1.1 上层机械抓取装置结构

球形轮智能家居机器人上端采用了6自由度的机械抓手，使用了3个行程为50 mm的12 V直流电动推杆来进行机械臂的抓取和抬升，机械臂总体长度伸长达到600 mm左右[1]，可以在球形轮的承载下在上部进行自由活动以进行物品的抓取，实现对于指定物品的拿取和摆放，进行家居物品的摆放归位和需求物品的自动拿取，这给腿脚不便的使用者（如老人、孕妇）带来了极大的便利。……