能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人制造技术

能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人属于能在倾倒后自行重新站立的特种机器人领域，该机器人包括两套平衡走行轮机构、门形控制箱体、两个支撑臂、支撑臂轴座、两个支撑臂回位到位开关和走行轮机构座板；所述门形控制箱体包括两个控制箱、上端连接板和两个倾倒触点开关。本实用新型专利技术的机器人在基座板上分别设有两个彼此反向的支撑臂限位开关，当支撑臂限位开关被支臂触发时，说明门形控制箱体与水平面的倾角已进入了足以启动自平衡系统的状态，从而可以恢复并启动自平衡机器人的自平衡能力，使其自行竖立并继续保持平衡状态。

【技术实现步骤摘要】
能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人
本技术属于能在倾倒后自行重新站立的特种机器人领域，具体涉及一种能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人。
技术介绍
目前，具有自平衡功能的机器人控制方法已取得了长足进步，一种双轮自平衡机器人的结构如图1至图2所示，其包括控制箱体7和两套平衡走行轮机构6，每一套平衡走行轮机构6包括走行轮6-1和走行步进电机6-2，走行轮6-1受走行步进电机6-2驱动，而两个走行步进电机6-2彼此对称地安装在控制箱体7下方并由控制箱体7内的基于陀螺仪的自平衡系统进行分别的独立控制。该双轮自平衡机器人具有整体对称性，其重心位于控制箱体7的竖直中心线上。该双轮自平衡机器人能够在其控制箱体7的竖直中心线与竖直方向呈±20度倾角的范围内自动调整平衡姿态，通过使走行轮6-1向发生倾斜的方向加速运动，可以重新调整整体重心，实现平衡机器人的屹立不倒。然而，在实际应用的过程中，上述的双轮自平衡机器人往往被应用在极其复杂和危险的工作环境中，以替代人去完成探测、搜救或传递物资等工作。这些复杂或危险的工况的地面并不平坦，机器人的行进路线出现坑洼不平、晃动摇摆等路况的情形时有发生，这可能导致机器人因未能保持平衡而发生倾覆倒下。例如，在地震后的废墟厂房中行进的机器人，很可能在余震发生时失去平衡而倾倒。但是，现有的双轮自平衡功能的机器人通常均不具备倾倒后自行重新站立的能力，因此也就无法在其自身倾倒后继续完成工作任务。
技术实现思路
为了解决现有双轮自平衡功能的机器人通常均不具备倾倒后自行重新站立的能力，因此无法适应由地震造成的行进路线坑洼不平、晃动摇摆等复杂路况的技术问题，本技术提供一种能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人。本技术解决技术问题所采取的技术方案如下：能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人，其包括两套平衡走行轮机构、门形控制箱体、两个支撑臂、支撑臂轴座、两个支撑臂回位到位开关和走行轮机构座板；所述门形控制箱体包括两个控制箱、上端连接板和两个倾倒触点开关，在控制箱的中段侧壁上设有支撑臂驱动电机安装孔，两个控制箱的支撑臂驱动电机安装孔彼此同轴对称布置；所述上端连接板的下端与两个控制箱的上端面均分别固连，其三者共同形成一个门字型的整体结构，两个控制箱各自的控制电路均通过上端连接板彼此连接；所述两个倾倒触点开关分别固连在一个对应控制箱的侧壁上，所述的两个倾倒触点开关的倾倒触点探测端头彼此朝向相反，且倾倒触点探测端头均位于门字型的整体结构的外部；支撑臂包括支臂、支臂滚轮和支臂步进电机，支臂的前端设有滚轮轴承座，支臂的后端设有支臂轴承安装盲孔，所述支臂步进电机的转子轴杆同轴固连于支臂轴承安装盲孔的背面；支臂滚轮的转轴穿过滚轮轴承座上的轴孔，其二者转动连接；支撑臂轴座包括轴座板、两个滚珠轴承和轴承连杆，轴座板下部的侧壁上设有轴承连杆安装孔，所述轴承连杆的中段与轴承连杆安装孔同轴固连，两个滚珠轴承对称地分布在轴座板的两侧，轴承连杆的两端均分别与一个对应滚珠轴承的内环同轴固连；所述两个支撑臂对称地布置在轴座板的两侧，每一个支臂步进电机均分别嵌入并固连于一个对应的支撑臂驱动电机安装孔内，每一个滚珠轴承的外环均嵌入并固连于一个对应的支臂轴承安装盲孔内；所述两个支撑臂回位到位开关对称地布置在轴座板的两侧，支撑臂回位到位开关的上端与上端连接板的底面固连，两个支撑臂回位到位开关各自的回位触点探测端头分别与一个对应滚轮轴承座的中点对齐；回位触点探测端头插入到滚轮轴承座转动圆周外径的距离为5mm；所述走行轮机构座板包括基座板和两个支撑臂限位开关，所述基座板的两个长边上分别设有一个缺口，缺口的宽度大于支臂的宽度，每一个缺口均与一个支撑臂相对应；每一个支撑臂限位开关的下端面均与一个对应缺口后方的基座板的上端固连；所述两个支撑臂限位开关各自的限位触点探测端头彼此朝向相反；所述走行轮通过走行轮轴座固连在走行轮机构座板的下方，两套平衡走行轮机构对称地布置在轴座板的两侧。所述位于轴座板同一侧的倾倒触点开关、支臂步进电机、支撑臂回位到位开关、支撑臂限位开关和平衡走行轮机构均与其所对应一侧的控制箱电气连接。所述的两个支撑臂同步反向运动。本技术的有益效果是：该能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人在固有自平衡功能的基础之上，将门形控制箱体设置为由上端连接板彼此连接的两个控制箱三者共同组成门字型的整体结构。从而在保持整体结构对称性的前提下，为增设两个支撑臂提供了空间。分别设置在两个控制箱上的支臂步进电机能够驱动两个对称设置的支撑臂做同步反向旋转，支臂滚轮的外缘与地面接触后，其同时与两个锁止的走行轮共同构成三点支撑的稳定状态，从而在支臂后续的进一步转动过程中，得以使门形控制箱体围绕两个走行轮的共同轴线旋转抬升。位于基座板上分别设有两个彼此反向的支撑臂限位开关，当支撑臂限位开关被支臂触发时，说明门形控制箱体与水平面的倾角已进入了足以启动自平衡系统的状态，从而可以恢复并启动自平衡机器人的自平衡能力，使其自行竖立并继续保持平衡状态。支撑臂还具有回位功能，在两个支撑臂的同步反向回位旋转和抬升过程中，其二者始终保持对称，从而有助于自动平衡系统继续维持机器人的整体平衡状态。当滚轮轴承座的外侧壁与其对应的回位触点探测端头接触时，两个支撑臂在竖直姿态下停止动作，并停留在门形控制箱体的门字型的整体结构内部，从而得到保护。此外该能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人还具有结构简单实用，自动智能等优点。附图说明图1是现有双轮自平衡机器人的立体图；图2是现有双轮自平衡机器人的自平衡原理示意图；图3是本技术能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人的立体图；图4是图3的主视图；图5是本技术的能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人在其两个支撑臂同时回位并水平伸直姿态下的应用示意图；图6是图5的爆炸结构示意图；图7是本技术门形控制箱体的爆炸结构示意图；图8是本技术支撑臂的立体结构示意图；图9是本技术支撑臂轴座的爆炸结构示意图；图10是本技术支撑臂回位到位开关分别与上端连接板以及轴座板的装配位置的示意图；图11是本技术走行轮机构座板的立体结构示意图；图12是本技术的能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人在倾倒后重新站立时的应用示意图；图13是本技术的能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人的在轴座板侧壁所在平面下的剖面示意图；图14是本技术的能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人在倾倒后完全站立时的应用示意图；图15是本技术的支撑臂在竖直方向上回位到位时的剖面示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细说明。如图3至图11所示，本技术的能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人包括两套平衡走行轮机构6以及门形控制箱体1、两个支撑臂2、支撑臂轴座3、两个支撑臂回位到位开关4和走行轮机构座板5。门形控制箱体1包括两个控制箱1-1、上端连接板1-2和两个倾倒触点开关1-3，在控制箱1-1的中段侧壁上设有支撑臂驱动电机安装孔1-1-1，两个控制箱1-1的支撑臂驱动电机安装孔1-1-1彼此同轴对称布置。上端连接板1-2的下端与两个控制箱1-1的上端面均分别固连，其三者共同形成一个门字型的整体结构，两个控制箱1-1各自的控制电路均通过上端本文档来自技高网...

【技术保护点】
能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人，包括两套平衡走行轮机构(6)，其特征在于：该机器人还包括门形控制箱体(1)、两个支撑臂(2)、支撑臂轴座(3)、两个支撑臂回位到位开关(4)和走行轮机构座板(5)；所述门形控制箱体(1)包括两个控制箱(1‑1)、上端连接板(1‑2)和两个倾倒触点开关(1‑3)，在控制箱(1‑1)的中段侧壁上设有支撑臂驱动电机安装孔(1‑1‑1)，两个控制箱(1‑1)的支撑臂驱动电机安装孔(1‑1‑1)彼此同轴对称布置；所述上端连接板(1‑2)的下端与两个控制箱(1‑1)的上端面均分别固连，其三者共同形成一个门字型的整体结构，两个控制箱(1‑1)各自的控制电路均通过上端连接板(1‑2)彼此连接；所述两个倾倒触点开关(1‑3)分别固连在一个对应控制箱(1‑1)的侧壁上，所述的两个倾倒触点开关(1‑3)的倾倒触点探测端头(1‑3‑1)彼此朝向相反，且倾倒触点探测端头(1‑3‑1)均位于门字型的整体结构的外部；支撑臂(2)包括支臂(2‑1)、支臂滚轮(2‑2)和支臂步进电机(2‑3)，支臂(2‑1)的前端设有滚轮轴承座(2‑1‑2)，支臂(2‑1)的后端设有支臂轴承安装盲孔(2‑1‑1)，所述支臂步进电机(2‑3)的转子轴杆同轴固连于支臂轴承安装盲孔(2‑1‑1)的背面；支臂滚轮(2‑2)的转轴穿过滚轮轴承座(2‑1‑2)上的轴孔，其二者转动连接；支撑臂轴座(3)包括轴座板(3‑1)、两个滚珠轴承(3‑3)和轴承连杆(3‑2)，轴座板(3‑1)下部的侧壁上设有轴承连杆安装孔(3‑1‑1)，所述轴承连杆(3‑2)的中段与轴承连杆安装孔(3‑1‑1)同轴固连，两个滚珠轴承(3‑3)对称地分布在轴座板(3‑1)的两侧，轴承连杆(3‑2)的两端均分别与一个对应滚珠轴承(3‑3)的内环同轴固连；所述两个支撑臂(2)对称地布置在轴座板(3‑1)的两侧，每一个支臂步进电机(2‑3)均分别嵌入并固连于一个对应的支撑臂驱动电机安装孔(1‑1‑1)内，每一个滚珠轴承(3‑3)的外环均嵌入并固连于一个对应的支臂轴承安装盲孔(2‑1‑1)内；所述两个支撑臂回位到位开关(4)对称地布置在轴座板(3‑1)的两侧，支撑臂回位到位开关(4)的上端与上端连接板(1‑2)的底面固连，两个支撑臂回位到位开关(4)各自的回位触点探测端头(4‑1)分别与一个对应滚轮轴承座(2‑1‑2)的中点对齐；回位触点探测端头(4‑1)插入到滚轮轴承座(2‑1‑2)转动圆周外径的距离为5mm；所述走行轮机构座板(5)包括基座板(5‑1)和两个支撑臂限位开关(5‑2)，所述基座板(5‑1)的两个长边上分别设有一个缺口(5‑1‑1)，缺口(5‑1‑1)的宽度大于支臂(2‑1)的宽度，每一个缺口(5‑1‑1)均与一个支撑臂(2)相对应；每一个支撑臂限位开关(5‑2)的下端面均与一个对应缺口(5‑1‑1)后方的基座板(5‑1)的上端固连；所述两个支撑臂限位开关(5‑2)各自的限位触点探测端头(5‑2‑1)彼此朝向相反；所述走行轮(6‑1)通过走行轮轴座固连在走行轮机构座板(5)的下方，两套平衡走行轮机构(6)对称地布置在轴座板(3‑1)的两侧。...

【技术特征摘要】
1.能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人，包括两套平衡走行轮机构(6)，其特征在于：该机器人还包括门形控制箱体(1)、两个支撑臂(2)、支撑臂轴座(3)、两个支撑臂回位到位开关(4)和走行轮机构座板(5)；所述门形控制箱体(1)包括两个控制箱(1-1)、上端连接板(1-2)和两个倾倒触点开关(1-3)，在控制箱(1-1)的中段侧壁上设有支撑臂驱动电机安装孔(1-1-1)，两个控制箱(1-1)的支撑臂驱动电机安装孔(1-1-1)彼此同轴对称布置；所述上端连接板(1-2)的下端与两个控制箱(1-1)的上端面均分别固连，其三者共同形成一个门字型的整体结构，两个控制箱(1-1)各自的控制电路均通过上端连接板(1-2)彼此连接；所述两个倾倒触点开关(1-3)分别固连在一个对应控制箱(1-1)的侧壁上，所述的两个倾倒触点开关(1-3)的倾倒触点探测端头(1-3-1)彼此朝向相反，且倾倒触点探测端头(1-3-1)均位于门字型的整体结构的外部；支撑臂(2)包括支臂(2-1)、支臂滚轮(2-2)和支臂步进电机(2-3)，支臂(2-1)的前端设有滚轮轴承座(2-1-2)，支臂(2-1)的后端设有支臂轴承安装盲孔(2-1-1)，所述支臂步进电机(2-3)的转子轴杆同轴固连于支臂轴承安装盲孔(2-1-1)的背面；支臂滚轮(2-2)的转轴穿过滚轮轴承座(2-1-2)上的轴孔，其二者转动连接；支撑臂轴座(3)包括轴座板(3-1)、两个滚珠轴承(3-3)和轴承连杆(3-2)，轴座板(3-1)下部的侧壁上设有轴承连杆安装孔(3-1-1)，所述轴承连杆(3-2)的中段与轴承连杆安装孔(3-1-1)同轴固连，两个滚珠轴承(3-3)对称地分布在轴座板(3-1)的两侧，轴承连杆(3-2)的两端均分别与一个对应滚珠轴承(3-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帅，邹智慧，
申请(专利权)人：杨帅，邹智慧，
类型：新型
国别省市：吉林,22