一种自平衡机器人系统技术方案

技术编号:15676161 阅读:9 留言:0更新日期:2017-06-23 02:41
本发明专利技术提供了一种自平衡机器人系统,涉及机器人技术领域。机器人本体为四立柱八横梁结构的整体框架,底部与载重组件之间通过立柱相连;三个呈环状均匀分布的驱动轮组与载重组件均通过螺栓连接,其轮缘均与球面相接触;载重组件通过万向球轴承与球面相连,承重臂的一端与环形支撑的一端重叠并设有通孔,立柱的下端穿过该重叠部的通孔通过螺母固定;承重臂的另一端与弹簧钢片固定,限位爪的一端通过螺栓与弹簧钢片固定,另一端设有万向球轴承;环形支撑的另一端与固定臂通过螺栓固定,减速器的输出轴通过键和键槽与全向轮相连;电机支座穿过固定臂与电机模块相连;直线轴穿过直线轴承与固定臂相连。主要用于机器人平衡。

A self balancing robot system

The invention provides a self balancing robot system, which relates to the technical field of robots. The robot body is an integrated framework of the four column eight beam structure, between the bottom and the load components through the column connected; three circular drive wheel group and the load evenly distributed components are connected by bolts, the flange being in contact with the ball surface; load component universal ball bearing with spherical end connected to the bearing and the supporting ring the boom of the overlapping and is provided with a through hole, the lower end of the columns through the through hole of the overlapping part of the fixed by nut; bearing arm and the other end of the spring steel sheet is fixed at one end of the claw, limiting bolt and steel spring fixed by, the other end is provided with a universal ball bearing support ring; and the other end of the fixed arm by bolts that is connected with the output shaft through the omni-directional wheel keys and keyways reducer; motor mount through the fixed arm is connected with the motor module; straight shaft bearing and a fixing arm connected through line . Mainly used for robot balance.

【技术实现步骤摘要】
一种自平衡机器人系统
本专利技术涉及机器人

技术介绍
随着人力成本的上升,移动机器人在各行各业的应用变得更加广泛。现在被广泛应用的机器人主要是轮式、履带式、足式等静平衡机器人,存在着转向不够灵活、需要占用较大的空间来维持自身稳定等弊端。内球型机器人的出现虽然一定程度上解决了上述问题,但是由于其将运动机构、传感器、控制器等部件置于球体内部,所以具有体积较大、环境感知能力较弱等缺点,目前还未有较为成熟的内球型机器人应用。外球型自平衡机器人把球作为驱动轮,将部件置于球体上方,很好的解决了转向不灵活、占用空间大等问题。外球型自平衡机器人是动平衡机器人的一种,相对于静平衡机器人具有更好的稳定性,能在地面实现任意方向运动且无转弯半径,适合在狭窄拥挤的空间中使用。中国专利CN102991600A提出了一种外球型自平衡机器人结构,但是由于运动时球体与驱动轮之间会产生滑动摩擦,所以稳定性依旧不足,且无独立的承重结构,机器人承载能力较差。目前这类外球型自平衡机器人还尚待完善。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自平衡机器人系统,它能有效地解决机器人荷重情况下的动平衡问题。本专利技术的目的是是通过以下技术方案来实现的:一种自平衡机器人系统,包括机器人本体和远程监控辅助计算机、电源、双目深度摄像头,机器人本体为四立柱八横梁结构的整体框架,整体框架底部与载重组件之间通过立柱相连;三个呈环状均匀分布的驱动轮组与载重组件均通过螺栓连接,其轮缘均与球面相接触;载重组件通过万向球轴承与球面相连,承重臂的一端与环形支撑的一端重叠并设有通孔,立柱的下端穿过该重叠部的通孔通过螺母固定;承重臂的另一端与弹簧钢片固定,中部设有万向球轴承,限位爪的一端通过螺栓与弹簧钢片固定,另一端设有万向球轴承;环形支撑的另一端与固定臂通过螺栓固定,减速器的输出轴通过键和键槽与全向轮相连;电机支座穿过固定臂与电机模块相连;直线轴穿过直线轴承与固定臂相连;弹簧套在直线轴上,并位于固定臂和电机支座之间。所述整体框架内的搁板上设有控制系统和电源,下方的横梁中部外侧设有双目深度摄像头。所述的控制系统包括微型计算机、电机控制器、惯性传感器和室内定位模块,电机控制器、惯性传感器和室内定位模块均与微型计算机通过电缆连接。所述控制系统和驱动轮组均与电源通过电缆连接;双目深度摄像头与控制系统通过电缆连接。所述机器人本体和远程监控辅助计算机之间通过电缆连接。所述电机模块包括编码器、直流伺服电机和减速器,编码器与直流伺服电机相连,减速器与直流电机输出轴相连。所述驱动轮组由电机模块、轮组悬挂和全向轮构成,电机模块包括编码器、直流伺服电机和减速器,编码器与直流伺服电机相连,与电机同步转动,检测电机的实际转速;减速器与直流电机输出轴相连,降低输出转速,提升输出转矩;减速器的输出轴通过键和键槽与全向轮相连,将输出轴的转动转变为全向轮的转动;减速器与轮组悬挂相连。所述的轮组悬挂包括电机支座、固定臂、直线轴承、弹簧和直线轴,固定臂与环形支撑相连;电机支座穿过固定臂与电机模块相连;直线轴承与电机支座相连;直线轴穿过直线轴承与固定臂相连,限制了电机支座的位移方向;弹簧套在直线轴上,并位于固定臂和电机支座之间。轮组悬挂保证了全向轮和球之间的实时接触,使得全向轮能一直驱动球的转动。所述的双目深度摄像头能实时获取机器人所处环境的三维信息,实现机器人所处环境的三维