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龙图腾网获悉河南科技大学申请的专利一种纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116690597B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310547663.4，技术领域涉及：B25J11/00；该发明授权一种纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人是由杨慧远;杨雯皓;刘定铭;潘振轩;张光华设计研发完成，并于2023-05-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人在说明书摘要公布了：一种纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人。通过控制外部旋转磁场的轴线方位，可实现胶囊定点观察时的云台相机的姿态稳定，以及改变观察位置时胶囊的滚动行走，且自动离合结构能够可靠的保证胶囊两种工作模式的稳定运行与相互转换。胶囊定点观察时，自动离合机构的可靠分离能够使胶囊的差速陀螺系统绕其中心轴线单独旋转，差速陀螺系统旋转产生的陀螺效应，能保证胶囊云台相机拍摄画面的稳定。胶囊滚动行走时，其内部自动离合结构的可靠锁止，能够保证胶囊壳体随其内部差速陀螺系统一起转动，从而实现胶囊的滚动行走。本发明的球形胶囊具有结构紧凑、可靠性高，稳定性好，胶囊姿态控制灵活，并能实现胶囊姿态调整与滚动行走两种工作模式分离等优点。

本发明授权一种纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人在权利要求书中公布了：1.一种纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人，其特征在于， 所述的纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人的外部驱动源为三轴亥姆霍兹线圈产生的空间万向均匀旋转磁场，内部驱动源为胶囊内嵌径向磁化Nd-Fe-B永磁体；纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人的外壳呈球形，球形一端为凸起的透明穹顶，透明穹顶内装有摄像模组；纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人主要由差速陀螺系统、云台相机系统以及自动离合机构组成；纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人定点观察时，其内部的差速陀螺系统用于保证云台相机系统的稳定，通过改变空间万向均匀旋转磁场的轴向方位，云台相机系统跟随磁场轴线来改变观察方位或观测位置；自动离合机构用于实现纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人定点观测时云台相机系统与旋转法兰的分离，以及胶囊滚动行走时云台相机系统和旋转法兰的锁止； 所述的差速陀螺系统主要由法兰（7）、Nd-Fe-B永磁体（8）、微型轴承（9）、锥齿轮（10）、中心轴锥齿轮（11）、桶形锥齿轮（12）、微型陶瓷球轴承（13）以及陶瓷轴承（14）组成；其中，Nd-Fe-B永磁体（8）与法兰（7）过盈连接，法兰（7）通过陶瓷轴承（14）和桶形锥齿轮（12）构成转动连接；法兰（7）底部安装有一对锥齿轮（10），该对锥齿轮（10）通过微型轴承（9）与法兰（7）构成转动连接；桶形锥齿轮（12）通过微型陶瓷球轴承（13）安装在中心轴锥齿轮（11）上，并与陶瓷轴承（14）的内圈形成过盈配合；中心轴锥齿轮（11）固定在下球壳（16）底部上，位于纯磁矩差速驱动球形胶囊机器人的中轴线上；当法兰（7）转动时，其底部安装的两个锥齿轮（10）可驱动与其相啮合的桶形锥齿轮（12）和中心轴锥齿轮（11）转动，安装在法兰（7）底部的锥齿轮（10）、中心轴锥齿轮（11）以及桶形锥齿轮（12）构成了差速器，该差速器的动力源是径向磁化的Nd-Fe-B永磁体（8）；球形胶囊机器人轴线处于竖直位置但不限于完全竖直时，外部均匀旋转磁场可通过径向磁化Nd-Fe-B永磁体（8）驱动法兰（7）绕桶形锥齿轮（12）转动；法兰（7）上安装的锥齿轮（10）可直接驱动桶形锥齿轮（12）绕中心轴锥齿轮（11）转动，而与锥齿轮（10）相啮合的中心轴锥齿轮（11）则不发生转动； 所述的云台相机系统主要由透明穹顶（1）、摄像模组（2）、微型电池（3）、无线发射模块（4）和云台（5）组成；其中，摄像模组（2）、微型电池（3）、无线发射模块（4）构成无线图像传模块，无线图像传模块通过云台（5）和透明穹顶（1）上的中心孔实现位置固定；云台（5）通过周向均匀分布的4个卡扣与上球壳（15）形成固定连接，并通过下部的中心孔与中心轴锥齿轮（11）形成过盈连接；云台（5）与法兰（7）在轴线方向存在间隙，球形胶囊机器人处于竖直位置但不限于完全竖直时，法兰（7）和云台（5）处于分离状态，二者之间存在相对转动；球形胶囊机器人轴线处于水平位置但不限于完全水平时，法兰（7）和云台（5）处于锁止状态，二者无相对转动；云台（5）的底部凸起与微型陶瓷球轴承（13）的内圈端面相配合，实现微型陶瓷球轴承（13）的轴向定位； 所述的自动离合机构主要由云台（5）上的球形凹坑、小滚珠（6）以及法兰（7）上的圆柱形滚道（17）组成，云台（5）与法兰（7）之间沿中心轴锥齿轮（11）方向具有配合间隙；云台（5）上球形凹坑的直径与小滚珠（6）的直径相同，法兰（7）上的倾斜圆柱形滚道（17）的直径大于小滚珠（6）的直径，小滚珠（6）可在倾斜圆柱形滚道（17）内自由滚动，且圆柱形滚道（17）的中心轴线通过云台（5）上的球形凹坑的中心；球形胶囊机器人内部设置有4组均布排列的自动离合机构；当球形胶囊机器人轴线处于竖直位置但不限于完全竖直时，小滚珠（6）在重力作用下运动到法兰（7）上的倾斜圆柱形滚道（17）的底部，此时自动离合机构处于分离状态；当球形胶囊机器人轴线处于水平位置时，离合结构可自动锁止；球形胶囊机器人内部均布排列的4组离合中，处于中、下方位置自动离合机构中的小滚珠（6），在重力作用下将沿轨道向下滚动，直到与云台（5）上的球形凹坑相接触；此时，小滚珠（6）一半卡在法兰（7）上的倾斜圆柱形滚道（17）中，一半卡在云台（5）的球形凹坑中；通过剪切小滚珠（6），旋转的法兰（7）能带动云台（5）转动，由于云台（5）又与上球壳（15）固连，因此可带动球形胶囊机器人滚动；即使起初位于球形胶囊机器人下方的小滚珠（6）在随球形胶囊机器人滚动过程中运动到了上方，由于云台（5）上的球形凹坑能有效卡持小滚珠（6），且法兰（7）在剪切小滚珠（6）的过程中有将其压紧在云台（5）凹槽中的趋势，因此保证小滚珠（6）的有效嵌合。

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