本实用新型属于健身娱乐器械和自行车技术领域，涉及一种健娱乐用万向自行球。

　　随着社会的发展和人们娱乐观念的转变，大型的圆形和球型娱乐器械越来越受人们的青睐。尤其是大型娱乐球，以球为运动载体且人在球的内部动作，较之与传统的小型娱乐球如弹跳球，确实有了不小的创新，给人以新鲜感、趣味性。在本实用新型以前的现有技术中，类似的健身娱乐器械有水上步行球、草地悠波球、光束飞轮等。水上步行球也可称水上步行器、水上跑步球、水上漫步球、水上行走球、水上健身球、水上悠波球、水上透明运动球、水上气球，水上飘等等，一般在公园或水上娱乐场所出租，人进去后开始用气泵充气，充满后拉上拉链即可下水游玩，人可以在其中做走动、跑动、翻滚等身体动作使其运动。水上步行球直径一般2米，总体积达到3立方米以上，安全承重达180公斤以上。根据科学统计，成年人每天吸入空气量为15立方米，而水上步行球容气量达到3立方米以上，因此，可以供成人4 5小时的呼吸量，有充分的安全保障。球是由单层球皮和一个拉链构成:球皮的材料为进口 TPU、PVC薄膜，无毒、无色、无味，具有抗水解和耐黄性，拉力和弹性是同类产品的数倍；气球上的拉链是密封防水拉链。草地悠波球有双层球结构，其上至少有一个洞口可供人进出，进入之后人被球内的绑带固定。球皮的材料也主要为TPU、PVC聚合材料，坚韧耐磨，可用于表面粗糙度较大的草地、沙地等，在双层球壳之间有拉绳相连，同时填充空气，作为缓冲层。草地悠波球对场地要求一般比较严格，需在带有一定坡度的草地上娱乐，娱乐时，重力提供驱动力使球从草地上滚下，同时人享受到刺激之感。球的内径可达1.8米，外径最大可达2.5米，总体积一般6立方米以上，安全载重达150kg以上，且有通气口，可以保障人的安全。光束飞轮在2008年北京奥运会闭幕式上完成了精彩的表演，它的发明人是西安永利科技发展有限公司的李永利，它的前身叫做“独轮游乐车”。光束飞轮的直径为2.08米，寓意“2008北京奥运会”，车子外轮毂为白色透明的工程塑料做成，它主要由滚动独轮及与其内环相配合滑动的三轮脚踏车组合而成。人们坐在三轮脚踏车上，用脚踩踏，人及车重心移动，使三轮车车轮在滚动独轮的内环上滚动及滑动，带动独轮滚动，以达到骑行的目的。

　　发明内容本实用新型的目的在于，提供一种在上述健身娱乐器械构思基础上进一步提高其健身性、娱乐性和安全性的、可以自由滚动且内层可以支撑行走机构的万向自行球。现将本实用新型技术解决方案叙述如下:本实用新型万向自行球，具有球形壳体，其特征在于:还具有碗形骨架、万向轮、独轮驱动机构、 固定连接杆；所述的球形壳体由有机玻璃板材制成，球体沿赤道线分为两个半球，且两半球连接处设置有铰链联接及榫铆结构；球形壳体上设有通气孔；所述的碗形骨架为碗形结构，安装在球形壳体内，包括上、下两个直径不同的圆环，以及将圆环连接成一体的4 8条直杆；所述的万向轮万向轮安装在碗形骨架上且与球形壳体相接触；所述的独轮驱动机构由独轮驱动机构改造而成，通过固定连接杆与碗形骨架固连在一起；所述的固定连接杆固定连接杆共有4 8个，两两分布于独轮驱动机构的前后，将独轮驱动机构与碗形骨架的上圆环固连在一起。本实用新型进一步提供一种万向自行球，其特征在于:所述的碗形骨架的上、下圆环的直径分别根据球形壳体上相应位置的纬圆直径确定，上圆环在赤道附近，其外径由球壳赤道圆直径与万向轮的尺寸决定；下圆环设定在1/2半径处，既确保降低重心，又保持较大的支撑面，从而实现结构的稳定平衡。上、下两个圆环通过均匀分布的直杆连接而形成一个碗形结构。以碗形骨架下圆环为基础平台固定了独轮驱动机构作为驱动机构。碗形骨架的设计，降低了整个机构的重心，它与万向球的巧妙配合，使整个机构的重心始终位于理想支撑点的下方，保证整体结构的稳定性。运动时，操作者双手可以扶在上圆环上以保证人不在内部发生倾倒。本实用新型进一步提供一种万向自行球，其特征在于:所述的万向轮将碗形骨架与球壳内表面相连接，保持稳定平衡和运转灵活；在上圆环上设置3 5个万向轮，下圆环上设置5 7个万向轮，以确保支撑可靠；万向轮单只承重应大于80Kg。本实用新型进一步提供一种万向自行球，其特征在于:所述的独轮驱动机构包括车座、车身、车轮、踏板及转向机构；车座的高度可以根据操作者的身高进行调节，车轮的下端与球壳内表面接触，轮胎具有较大的摩擦因数，便于驱动功能实现。

　　本实用新型进一步提供一种万向自行球，其特征在于:所述的4 8个固定连接杆的分布要合理选择，前端及后端两杆间夹角为20° 25°，前端与后端相邻两杆间夹角为130 140° ;固定连接杆把独轮驱动机构和碗型骨架可靠地固联在一起，保证内部机构安全、牢靠、平衡。本实用新型同现有技术相比，提供了一种趣味性更强、受力更为科学合理、使用更为安全的万向自行球。

　　图1:本实用新型万向自行球主视图图2:本实用新型万向自行球俯视图图3:本实用新型万向自行球的独轮驱动机构示意图图4:本实用新型万向自行球的碗形骨架示意图其中:1球形壳体2碗形骨架的上圆环3万向轮4独轮驱动机构5固定连接杆6碗形骨架的下圆环7直杆8车座9转向机构10车身11车轮12踏板

　　作进一步说明:参见图1、2:本实用新型充分利用了球形壳体的结构特点，以球型铰链的运动原理为基础设计而成。行走机构主体采用碗形骨架结构，有效地降低了整个机构的重心，使其始终位于理想支撑点的下方，确保运动过程中整体结构的稳定性。行进时，操作者蹬动踏板，独轮驱动机构的轮子在球的内表面做“爬坡”动作，使驱动机构重心位置发生前移、升高，这种变化致使球向前滚动；同时，碗形骨架与球壳之间通过安装的万向轮，大大减小了独轮驱动机构与壳体内表面的摩擦力，确保碗形骨架及时回复到平衡状态，不会与球形壳体同步滚动。本实用新型的转向功能充分利用了球面结构的优点，利用球形铰链“万向运动”的原理，操作者转动车把，通过改变独轮驱动机构的“爬坡”方向，就可以实现在平面上向任意方向的运动，即“万向运动”。本实用新型实现了自行驱动与万向运动的有机结合，故称为“万向自行球”，适用于经过处理的平坦、柔性场地，如塑胶、草坪、地板等，不宜在硬质、粗糙场地上使用。球形壳体由有机玻璃板材制成，为便于容纳人在内部活动，其直径应大于1600mm。为便于人及内部运动机构的进出，将球体沿赤道线分为两个半球，而且两半球连接处设置有铰链联接及榫铆结构，以确保球体强度。经力学计算，壳体厚度取为9-12_。有机玻璃具有光滑、透明、质轻、易加工、机械强度大等特点，很好的满足了产品在采光、减小摩擦等需求，同时足够大的强度可以支撑内部机构的运作，尤其是对独轮驱动机构最下端类似于点接触时产生的较大的压强有很好的支撑作用，并降低机构的重量，保证操作者使用时视野开阔，心情舒畅。另外，在球形壳体上加工一些通气孔，以保持内部空气质量。球体内部的行走机构由碗形骨架和固联在该骨架上的独轮驱动机构组成。骨架外侧装有多个转动灵活的万向轮，可以保证骨架与球壳内层间灵活地相对运动，从而使内部结构及时调整平衡状态。驱动机构采用独轮驱动结构，车身固联在骨架上且可以绕垂直轴自由转动，车轮位于车身下方，由人力通过踏板驱动，实现在内球面上滚动。车身上部按人体工程学原理设计有座位，便于运动和操作。万向轮为内部机构驱动结构与球壳内表面的联系环节。为了保持稳定平衡且确保运转灵活，在上圆环上设置3个，下圆环上设置5个，以确保支撑可靠。另外为确保机构的安全性，所选万向轮单只承重应大于80Kg，且转动灵活，摩擦阻力小。万向轮具有3自由度的转动运动，可以保证骨架与内层球间相对运动的灵活性，使机构的重心发生偏移后可以及时回复，并始终保持在稳定平衡状态。

　　参见图3:本实用新型采用人力驱动的独轮机构作为整个机构的驱动装置。该驱动机构由独轮驱动机构改造而成，其主体结构包括车座、车身、车轮、踏板及转向机构等。车座的高度可以根据操作者的身高进行调节，车轮的下端与球壳内表面接触，轮胎具有较大的摩擦因数，便于驱动功能实现。独轮驱动机构通过[5]固定连接杆与碗形骨架固连一起。行进时，操作者蹬动踏板，独轮驱动机构的轮子在内层球的内表面做“爬坡”动作，这种“爬坡”运动改变了轮子与球壳的相对位置，进而使机构的重心发生偏移，这种偏移致使球体相对地面向前滚动。当需要转向时，操作者扭动身体或独轮机构的手柄，通过改变轮子的“爬坡”方向实现转向。固定连接杆共有4个，两两分布于独轮驱动机构的前后，将独轮驱动机构与碗形骨架的上圆环固连在一起。为不影响人的操作活动，4个杆的分布要合理选择，前端(及后端)两杆间夹角为20° 25。，前端与后端相邻两杆间夹角为130 140°。固定连接杆把独轮驱动机构和碗型骨架可靠地固联在一起，保证内部机构安全、牢靠、平衡。参见图4:碗形骨架为碗形结构，它包括上、下两个直径不同的圆环，以及将圆环连接成一起的5条直杆构成。上、下圆环的直径分别根据球形壳体上相应位置的纬圆直径确定，上圆环在赤道附近，其外径由球壳赤道圆直径与万向轮(万向牛眼)的尺寸决定。下圆环设定在1/2半径处，既确保降低重心，又保持较大的支撑面，从而实现结构的稳定平衡。上、下两个圆环通过均匀分布的5条直杆连接而形成一个碗形结构。以骨架下圆环为基础平台固定了独轮驱动机构作为驱动机构。碗形骨架的设计，降低了整个机构的重心，它与万向球的巧妙配合，使整个机构的重心始终位于理想支撑点的下方，保证整体结构的稳定性。运动时，操作者双手可以扶 在上圆环上以保证人不在内部发生倾倒。

　　权利要求1.万向自行球，具有球形壳体，其特征在于:还具有碗形骨架、万向轮、独轮驱动机构、固定连接杆；所述的球形壳体由有机玻璃板材制成，球体沿赤道线分为两个半球，且两半球连接处设置有铰链联接及榫铆结构；球形壳体上设有通气孔；所述的碗形骨架为碗形结构，安装在球形壳体内，包括上、下两个直径不同的圆环，以及将圆环连接成一体的4 8条直杆；所述的万向轮安装在碗形骨架上且与球形壳体相接触；所述的独轮驱动机构由独轮驱动机构改造而成，通过固定连接杆与碗形骨架固连在一起；所述的固定连接杆固定连接杆共有4 8个，两两分布于独轮驱动机构的前后，将独轮驱动机构与碗形骨架的上圆环固连在一起。

　　2.根据权利要求1所述的万向自行球，其特征在于:所述的碗形骨架的上、下圆环的直径分别根据球形壳体上相应位置的纬圆直径确定，上圆环在赤道附近，其外径由球壳赤道圆直径与万向轮的尺寸决定；下圆环设定在1/2半径处，既确保降低重心，又保持较大的支撑面，从而实现结构的稳定平衡；上、下两个圆环通过均匀分布的直杆连接而形成一个碗形结构；以碗形骨架下圆环为基础平台固定了独轮驱动机构作为驱动机构。

　　3.根据权利要求2所述的万向自行球，其特征在于:所述的万向轮将碗形骨架与球壳内表面相连接，保持稳定平衡和运转灵活；在上圆环上设置3 5个万向轮，下圆环上设置5 7个万向轮，以确保支撑可靠；万向轮单只承重应大于80Kg。

　　4.根据权利要求3所述的万向自行球，其特征在于:所述的独轮驱动机构包括车座、车身、车轮、踏板及转向机构；车座的高度可以根据操作者的身高进行调节，车轮的下端与球壳内表面接触，轮胎具有较大的摩擦因数，便于驱动功能实现。

　　5.根据权利要求4所述的万向自行球，其特征在于:所述的4 8个固定连接杆的分布要合理选择，前端及后端两杆间夹角为20° 25°，前端与后端相邻两杆间夹角为130 ·140 ° ;固定连接杆将独·轮驱动机构和碗型骨架固联在一起。

　　专利摘要本实用新型涉及一种万向自行球。具有球形壳体、碗形骨架、万向轮、独轮驱动机构、固定连接杆；球形壳体由有机玻璃板材制成，球体沿赤道线分为两个半球，且两半球连接处设置有铰链联接及榫铆结构；球形壳体上设有通气孔；碗形骨架为碗形结构，安装在球形壳体内，包括上、下两个直径不同的圆环，以及将圆环连接成一体的4～8条直杆；万向轮万向轮安装在碗形骨架上且与球形壳体相接触；独轮驱动机构通过固定连接杆与碗形骨架固连在一起；固定连接杆固定连接杆共有4～8个，两两分布于独轮驱动机构的前后，将独轮驱动机构与碗形骨架的上圆环固连在一起。同现有技术相比，提供了一种趣味性更强、受力更为科学合理、使用更为安全的万向自行球。

　　发明者秦忠宝, 徐野, 朱芫江, 李阳, 梁亚平, 邱伟, 李立京 申请人:中国人民解放军第二炮兵工程大学