一种双驱动的无人自行车制造技术

本发明专利技术公开了一种双驱动的无人自行车，属于移动机器人领域。无人自行车其包括车架结构、车轮结构、转向结构、配重结构；所述的车架结构用于连接配重结构和两个转向结构；两个车轮结构各自通过一个转向结构安装于车架结构的两端；每个所述的转向结构上均设有独立的转向电机，用于控制车轮转向；每个车轮结构中设有驱动电机，用于驱动车轮转动；所述的配重结构中，配重悬挂于车架结构上，且通过配重电机驱动配重朝自行车的侧面摇摆，改变其挂载角度，进而改变整车质量分布，实现自行车的平衡。本发明专利技术能够提高无人自行车的灵活性和驱动能力，同时可以利用电池自重，改变无人自行车的质量分布情况，实现平衡，提高无人自行车的稳定性。

A Dual-Drive Unmanned Bicycle

The invention discloses a dual-drive unmanned bicycle, which belongs to the field of mobile robots. The unmanned bicycle includes frame structure, wheel structure, steering structure and counterweight structure; the frame structure is used to connect the counterweight structure and two steering structures; the two wheel structures are respectively installed at both ends of the frame structure through a steering structure; each steering structure is equipped with an independent steering motor to control the wheel steering; and each wheel structure is equipped with a steering motor. A driving motor is used to drive the wheels to rotate; in the weight structure, the weight is suspended on the frame structure, and the weight is driven by the weight motor to swing towards the side of the bicycle, changing its loading angle, thereby changing the mass distribution of the whole vehicle and realizing the balance of the bicycle. The invention can improve the flexibility and driving ability of the unmanned bicycle, and can change the mass distribution of the unmanned bicycle by using the self-weight of the battery, achieve balance and improve the stability of the unmanned bicycle.

【技术实现步骤摘要】
一种双驱动的无人自行车
本专利技术属于移动机器人领域，具体涉及一种双驱动的无人自行车。
技术介绍
轮式机器人是近年来不断发展应用的一种机器人。在自行车式机器人领域，现已有带飞轮，配重块等平衡结构的自行车机器人，和改装车把的自行车机器人，如前叉直立的变结构自行车机器人。带平衡结构的自行车机器人，结构复杂，转向不便，无法适应狭窄的巷道和错综的道路等复杂路况。改装车把的自行车机器人，虽然车轮可以360度转动，但由于其车把处于直立状态，系统的平衡控制困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有无人自行车存在的问题，搭建一个双驱动的无人自行车系统，具体技术方案如下：一种双驱动的无人自行车，其包括车架结构、车轮结构、转向结构、配重结构；所述的车架结构用于连接配重结构和两个转向结构；两个车轮结构各自通过一个转向结构安装于车架结构的两端；每个所述的转向结构上均设有独立的转向电机，用于控制车轮转向；每个车轮结构中设有驱动电机，用于驱动车轮转动；所述的配重结构中，配重悬挂于车架结构上，且通过配重电机驱动配重朝自行车的侧面摇摆，改变其挂载角度，进而改变整车质量分布，实现自行车的平衡。作为优选，所述的车架结构包括一段左右对称的弯曲钢管、直钢管和两块矩形连接板；弯曲钢管和直钢管的两端分别固定于一块矩形连接板上，构成容纳所述配重结构的空间；每块矩形连接板上均开有通孔，用于安装转向结构的轴承座和减速器支撑座。作为优选，所述的每个转向结构包括第一步进电机、减速器、减速器支撑座、联轴器、前叉、两个前叉固定环、两个推力滚子轴承、两个第一深沟球轴承、两个轴承座；转向结构上端为第一步进电机，第一步进电机输出轴插入减速器输入端，第一步进电机前法兰和减速器连接；减速器支撑座和矩形连接板以及减速器连接固定，减速器输出轴穿过减速器支撑座后，通过联轴器和前叉连接固定；两个轴承座上下固定在矩形连接板上，每个轴承座上分别安装有一个推力滚子轴承和一个第一深沟球轴承；从下往上，前叉轴依次穿过前叉固定环、推力滚子轴承、第一深沟球轴承、第一深沟球轴承、推力滚子轴承、前叉固定环，最后与联轴器相连；两个第一深沟球轴承用于支撑前叉，保证前叉具有倾斜角度；前叉固定环固定在前叉轴上，前叉固定环随前叉轴转动而转动，而轴承座与车架固定不动，且两个前叉固定环分别位于两个轴承座的外侧，推力滚子轴承安装在轴承座与前叉固定环之间，用于减少摩擦；两个前叉固定环与轴承座共同构成限制前叉上下滑移的限位结构。作为优选，所述的前叉固定环是一个开槽并制有螺纹孔的铝环，通过螺钉压紧固定于前叉轴上。作为优选，所述的车轮结构包括轮胎、轮毂、驱动电机、碟刹盘片和刹车制动器；轮胎安装在轮毂外圈；驱动电机、轮毂和碟刹盘片同轴安装；驱动电机与轮毂同轴，从而驱动车轮旋转；碟刹盘片固定在驱动电机一侧，与驱动电机同步旋转；刹车制动器通过摩擦片与碟刹盘片接触摩擦，从而起到刹车制动效果。作为优选，所述车轮结构的车轮轴截面为鼓形，两端固定在前叉上。作为优选，所述的配重结构包括两个挂环、第二步进电机、第二减速器、挂载板、电池包、第二深沟球轴承、轴套筒、固定环、摆杆、摆杆套筒、第三深沟球轴承、电池围板；挂载板总共由五块板组成，分别为顶板、左固定板、右固定板、左可动板和右可动板；顶板通过挂环挂接在直钢管上，且两者能够相对转动；第二步进电机输出轴插入第二减速器输入端，第二步进电机前法兰和第二减速器连接且两者共同固定在顶板上；顶板左右两侧分别与左固定板、右固定板固定连接；左固定板上有一个轴承孔，轴承孔中安装一个与第二减速器同轴的第二深沟球轴承，第二深沟球轴承的轴承内圈与轴套筒外圈配合，轴套筒与第二减速器输出轴键连接；左可动板与第二减速器输出轴固定且同步转动；左可动板左侧装有一个固定环，固定环与第二减速器输出轴固定连接，用于防止左可动板滑移；右固定板上开设有一个轴承孔，轴承孔中安装一个与第二减速器同轴的第三深沟球轴承；摆杆是一大一小两个圆柱同轴连接而成的组合体，第三深沟球轴承的轴承内圈套于小圆柱外部；右可动板上有与摆杆大圆柱等直径的沉孔和与小圆柱等直径的通孔，右可动板与大圆柱固定嵌套；右固定板和右可动板构成铰接转动结构；在右可动板与第三深沟球轴承的轴承内圈之间，装有一个摆杆套筒，用于限制右可动板滑动；电池围板总共有三块板，两块横板和一块底板，左可动板和右可动板与电池围板一起围成一个用于放置电池包的长方体空间，电池包用于给各电机供电并利用电池包自重调节整车配重分布。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的双前叉结构和双驱动结构，使无人自行车具有两个转向自由度，不仅能够提高无人自行车的灵活性，在狭窄的空间内实现180°转向，也能够增强无人自行车的驱动能力，提高对复杂恶劣环境的适应性。(2)本专利技术的配重结构可以利用电池自重，改变无人自行车的质量分布情况，帮助无人自行车实现静平衡，提高无人自行车的稳定性。(3)本专利技术具有扩展功能，可将两辆无人自行车拼合成为四驱无人驾驶车辆，提高无人车稳定性，增强运载能力，同时又保留了高度灵活性。附图说明图1为无人自行车结构图；图2为无人自行车车架结构；图3为无人自行车车轮结构；图4为无人自行车转向结构；图5为本专利技术中转向结构删除轴承座后的局部视图；图6为无人自行车配重结构；图7为无人自行车配重结构内部视图；图8为本专利技术中配重结构中减速器输出轴部分视图；图9为本专利技术中配重结构中摆杆部分视图。图中，直钢管1、弯曲钢管2、矩形连接板3、第一步进电机4、第一减速器5、减速器支撑座6、联轴器7、前叉固定环8、推力滚子轴承9、轴承座10、第一深沟球轴承11、前叉12、轮胎13、刹车制动器14、轮毂15、碟刹盘片16、驱动电机17、挂环18、顶板19、左固定板20、右固定板21、第二步进电机22、第二减速器23、第三深沟球轴承24、摆杆套筒25、摆杆26、右可动板27、第二深沟球轴承28、轴套筒29、固定环30、左可动板31、横板32、底板33和电池包34。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个优选实现方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。本专利技术的双驱动的无人自行车，其包括车架结构、车轮结构、转向结构、配重结构。其中车架结构用于连接配重结构和两个转向结构，两个车轮结构各自通过一个转向结构安装于车架结构的两端，因此车架的两端各自有一个车轮结构。车轮的转向是通过转向结构来实现的，在本专利技术中每个转向结构上均设有独立的转向电机，用于独立控制相应车轮转向。每个车轮结构中也设有独立的驱动电机，用于独立驱动车轮转动。由此，本专利技术实际上具有前后双驱动结构，前轮和后轮均可以独立转向和驱动。另外，为了保持无人自行车的自身平衡，本专利技术中挂载了配重结构。在该结构中，配重悬挂于车架结构上，且通过配重电机驱动配重朝自行车的侧面摇摆，即垂直或近似垂直车架所在平面摇摆，由此通过改变其挂载角度进而能够改变整车的重心所在位置以及质量分布，实现自行车的静平衡、动平衡。驱动电机、转向电机和配重电机的电机型号需根据其功能要求进行选择。上位机通过给控制单元发送指令，控制驱动电机、转向电机和配重电机。在无人自行车原地不动时，可利用配重结构改变整车质量分布，实现静平衡；在无人自行车运动时，控制驱动电机可改变前进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双驱动的无人自行车，其特征在于：包括车架结构、车轮结构、转向结构、配重结构；所述的车架结构用于连接配重结构和两个转向结构；两个车轮结构各自通过一个转向结构安装于车架结构的两端；每个所述的转向结构上均设有独立的转向电机，用于控制车轮转向；每个车轮结构中设有驱动电机，用于驱动车轮转动；所述的配重结构中，配重悬挂于车架结构上，且通过配重电机驱动配重朝自行车的侧面摇摆，改变其挂载角度，进而改变整车质量分布，实现自行车的平衡。

【技术特征摘要】
1.一种双驱动的无人自行车，其特征在于：包括车架结构、车轮结构、转向结构、配重结构；所述的车架结构用于连接配重结构和两个转向结构；两个车轮结构各自通过一个转向结构安装于车架结构的两端；每个所述的转向结构上均设有独立的转向电机，用于控制车轮转向；每个车轮结构中设有驱动电机，用于驱动车轮转动；所述的配重结构中，配重悬挂于车架结构上，且通过配重电机驱动配重朝自行车的侧面摇摆，改变其挂载角度，进而改变整车质量分布，实现自行车的平衡。2.如权利要求1所述的双驱动的无人自行车，其特征在于：所述的车架结构包括一段左右对称的弯曲钢管(2)、直钢管(1)和两块矩形连接板(3)；弯曲钢管(2)和直钢管(1)的两端分别固定于一块矩形连接板(3)上，构成容纳所述配重结构的空间；每块矩形连接板(3)上均开有通孔，用于安装转向结构的轴承座(10)和减速器支撑座(6)。3.如权利要求1所述的双驱动的无人自行车，其特征在于：所述的每个转向结构包括第一步进电机(4)、第一减速器(5)、减速器支撑座(6)、联轴器(7)、前叉(12)、两个前叉固定环(8)、两个推力滚子轴承(9)、两个第一深沟球轴承(11)、两个轴承座(10)；转向结构上端为第一步进电机(4)，第一步进电机(4)输出轴插入第一减速器(5)输入端，第一步进电机(4)前法兰和第一减速器(5)连接；减速器支撑座(6)和矩形连接板(3)以及第一减速器(5)连接固定，第一减速器(5)输出轴穿过减速器支撑座(6)后，通过联轴器(7)和前叉(12)连接固定；两个轴承座(10)上下固定在矩形连接板(3)上，每个轴承座(10)上分别安装有一个推力滚子轴承(9)和一个第一深沟球轴承(11)；从下往上，前叉轴依次穿过前叉固定环(8)、推力滚子轴承(9)、第一深沟球轴承(11)、第一深沟球轴承(11)、推力滚子轴承(9)、前叉固定环(8)，最后与联轴器(7)相连；两个第一深沟球轴承(11)用于支撑前叉(12)，保证前叉具有倾斜角度；前叉固定环(8)固定在前叉轴上，前叉固定环(8)随前叉轴转动而转动，而轴承座(10)与车架固定不动，且两个前叉固定环(8)分别位于两个轴承座(10)的外侧，推力滚子轴承(9)安装在轴承座(10)与前叉固定环(8)之间，用于减少摩擦；两个前叉固定环(8)与轴承座(10)共同构成限制前叉(12)上下滑移的限位结构。4.如权利要求1所述的双驱动的无人自行车，其特征在于：所述的前叉固定环(8)是一个开槽并制有螺纹孔的铝环，通过螺钉压紧固定于前叉轴上。5.如权利要求1所述的双驱动的无人自行车系统，其特征在于：所述的车轮结构包括轮胎(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，王艳慧，王增豪，易劲刚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33