基于单摆结构的两轮平衡机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种基于单摆结构的两轮平衡机器人，包括两个车轮、位于两个车轮之间的机器人本体；机器人本体包括外壳及设置在外壳内的支架、两个驱动单元和两个配重单元，驱动单元和配重单元都设置在车轮轴的下方；支架上设置向左右伸出的两个支架轴，支架内设置有位于支架轴下方的两个驱动单元座；支架的支架轴与车轮中心轴承的内圈固连，车轮与所述轴承的外圈固连；驱动单元的电机和驱动齿轮箱嵌在驱动单元座内；驱动单元的输出齿轮轴与车轮内齿圈啮合；配重单元包括至少一块配重块，所述配重块设置在支架前后两侧。本发明专利技术将驱动单元和配重都设置在车轮轴的下方，从而保证质心位于其形心之下，结构简单。

【技术实现步骤摘要】
基于单摆结构的两轮平衡机器人
本专利技术涉及一种两轮平衡机器人，尤其涉及一种基于单摆结构的两轮平衡机器人。
技术介绍
目前市场上常见的两轮平衡机器人，为了控制简单，其质心是位于形心之上，即倒立摆结构。倒立摆结构的两轮平衡机器人，虽然技术比较成熟，但结构相对复杂，因此，在某些场合，需要一种结构简单的两轮平衡机器人。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于单摆结构的两轮平衡机器人，其采用单摆结构且结构简单。所述的单摆结构指质心位于其形心之下。本专利技术的技术方案是：所提供的基于单摆结构的两轮平衡机器人，包括两个车轮、位于两个车轮之间的机器人本体，其特殊之处在于：所述机器人本体包括外壳以及设置在外壳内的支架、两个驱动单元和两个配重单元，驱动单元和配重单元都设置在车轮轴的下方；所述支架由前支架和后支架扣合而成，支架上设置向左右伸出的两个支架轴，所述支架内设置有位于支架轴下方的两个驱动单元座；所述驱动单元包括依次传动的电机、驱动齿轮箱和输出齿轮轴；所述车轮包括外胎、设置在外胎内侧的车轮内齿圈、设置在轮胎中心的轴承；所述支架的支架轴与轴承的内圈固连，所述车轮与轴承的外圈固连；所述电机和驱动齿轮箱嵌在支架的驱动单元座内；所述输出齿轮轴与车轮内齿圈啮合；所述配重单元包括至少一块配重块，所述配重块设置在支架前后两侧。基于上述基本技术方案，本专利技术还作出以下优化/限定：为防止两轮平衡机器人启动时后仰，上述两个车轮的径向平面相交，存在夹角B。在不影响整个产品外观效果的情况下，车轮的夹角越大，防启动后仰的效果越明显。根据这一原则，上述两个车轮径向平面之间的夹角B范围为5°～15°。最佳的，上述两个车轮径向平面之间的夹角B为7°。上述两轮平衡机器人还包括设置在所述支架下方的电池，所述电池也能起到配重作用。为便于装配和保证两个车轮径向平面之间的夹角B，上述车轮还包括与所述轴承内圈固连的支架座，所述支架轴固定套装在所述支架座内。在装配时，将前后支架和左右车轮通过所述支架座装配在一起，再整体固定在机器人的壳体上，从而保证所述夹角B。上支架前后两侧的配重块的数量分别为3个，且配重块形状与支架外轮廓相适配，以使结构更紧凑。本专利技术的优点：1、本专利技术结构简单。本专利技术将驱动单元和配重都设置在车轮轴的下方，从而保证质心位于其形心之下。2、本专利技术通过两轮间设定夹角，使得两侧车轮的轴线不共线，即存在夹角。一方面使整机结构的质心进一步下降，以增大力矩克服反向扭矩；另一方面，两侧车轮轴线不共线，机器人本体就没有了转动轴，转动就受到了约束。3、本专利技术体积小。本专利技术配重采用多块不同结构的配重，充分利用了支架的空间，减小了配重的空间体积。附图说明图1是本专利技术主视图；图2是图1的A-A视图；图3是图1的分解图；图中：11-左车轮，12-右车轮，21-前支架，22-后支架，23-支架轴，24-驱动单元座，31-左支架座，32-右支架座，33-轴承，4-驱动单元，41-电机，42-驱动齿轮箱，43-输出齿轮轴，44-车轮内齿圈，5-配重A，6-配重B，7-配重C，8-电池。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的内容加以详细说明。图1-图3给出了本专利技术的一个具体实施例，它包括支架、配重单元、驱动单元和车轮。支架由前支架21和后支架22扣合而成，支架上设置向左右伸出的两个支架轴23，支架内设置有位于支架轴下方的两个驱动单元座24，驱动单元位于驱动单元座24内，驱动单元包括依次传动的电机41、驱动齿轮箱42和输出齿轮轴43，支架轴23套接在与车轮中心的轴承33内圈固连的支架座内，通过支架座将支架与车轮连接，配重单元和驱动单元位于支架部分底部，即整个结构的质心位于其形心之下。本专利技术两轮平衡机器人，由于其质心位于形心之下，属于单摆结构，且由于外形尺寸和需要在平面上运动的限制，质心无法超出车轮外形尺寸的限制。其平衡控制相较于质心位于形心之上的倒立摆结构复杂。支架部分包括:支架A、支架B；配重单元包括：配重A、配重B、配重C；驱动单元包括：电池8、驱动齿轮箱42和电机41；车轮包括：左右两侧的车轮，两个车轮的径向平面相交，具有5°～15°的夹角以防启动时后仰。驱动单元和电池既满足驱动和供电的功能要求，同时利用其重量也起到一部分配重的作用，这样可以减少单纯的配重块的重量，节省结构空间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单摆结构的两轮平衡机器人，包括两个车轮、位于两个车轮之间的机器人本体，其特征在于：所述机器人本体包括外壳以及设置在外壳内的支架、两个驱动单元(4)和两个配重单元，驱动单元和配重单元都设置在车轮轴的下方；所述支架由前支架和后支架扣合而成，支架上设置向左右伸出的两个支架轴(23)，所述支架内设置有位于支架轴下方的两个驱动单元座(24)；所述驱动单元包括依次传动的电机(41)、驱动齿轮箱(42)和输出齿轮轴(43)；所述车轮包括外胎、设置在外胎内侧的车轮内齿圈(44)、设置在轮胎中心的轴承(33)；所述支架的支架轴与轴承(33)的内圈固连，所述车轮与轴承(33)的外圈固连；所述电机(41)和驱动齿轮箱(42)嵌在支架的驱动单元座内；所述输出齿轮轴(43)与车轮内齿圈(44)啮合；所述配重单元包括至少一块配重块，所述配重块设置在支架前后两侧。

【技术特征摘要】
1.一种基于单摆结构的两轮平衡机器人，包括两个车轮、位于两个车轮之间的机器人本体，其特征在于：所述机器人本体包括外壳以及设置在外壳内的支架、两个驱动单元(4)和两个配重单元，驱动单元和配重单元都设置在车轮轴的下方；所述支架由前支架和后支架扣合而成，支架上设置向左右伸出的两个支架轴(23)，所述支架内设置有位于支架轴下方的两个驱动单元座(24)；所述驱动单元包括依次传动的电机(41)、驱动齿轮箱(42)和输出齿轮轴(43)；所述车轮包括外胎、设置在外胎内侧的车轮内齿圈(44)、设置在轮胎中心的轴承(33)；所述支架的支架轴与轴承(33)的内圈固连，所述车轮与轴承(33)的外圈固连；所述电机(41)和驱动齿轮箱(42)嵌在支架的驱动单元座内；所述输出齿轮轴(43)与车轮内齿圈(44)啮合；所述配重单元包括至少一块配重块，所述配...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔珉，马中杰，赵勇，
申请(专利权)人：西安豆芽电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61