可转换成独轮车的自行车机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种可转换成独轮车的自行车机器人，包括前车轮机构和后车轮机构，所述前车轮机构包括前车架、前车叉和前车轮，所述前车叉的转轴通过轴承结构于前车架内安装，所述前车轮与前车叉之间设有驱动前车轮转动的前车轮驱动机构；所述后车轮机构包括后车架、后车叉和后车轮，所述后车叉的转轴通过轴承结构于后车架内安装，所述后车架内设有转动后车轮的后车轮转动机构，所述后车轮与后车叉之间设有驱动后车轮转动的后车轮驱动机构，所述后车架与前车架的后端铰装，前、后车架之间设有将后车轮机构向上翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构。本发明专利技术实现了自行车机器人向独轮车机器人的转换，为两种机器人的有机结合。

【技术实现步骤摘要】
可转换成独轮车的自行车机器人
本专利技术涉及自行车机器人机构，具体为一种可转换成独轮车的自行车机器人。
技术介绍
自行车机器人和独轮车机器人都属于静态不稳定但动态可稳定的道路行走机构。自行车机器人通过控制车把的偏转角度和车轮的驱动速度能实现无人驾驶自行车平衡，而独轮车机器人通过控制接地独轮和惯性摆轮的转速可以实现其平衡，通过控制腰轮可以改变其航向。由于机器人不受地形影响，可将它引入复杂地形环境，在运输和营救以及对地面环境的监控与探测方面具有潜在的应用。目前单独针对自行车机器人和独轮车机器人的研究比较多，在国外，日本村田制造所开发的能骑自行车的机器人“村田顽童”和能骑独轮车的机器人“村田少女”；在国内，北京邮电大学郭磊等人研究的无人驾驶自行车机器人和北京工业大学阮晓刚等人研究的独轮车机器人，无论是机器人的机构设计还是平衡控制，均取得一定的成果。上述研究成果相互独立，自行车机器人和独轮车机器人之间没有相关联的研究，即针对一种可转换成独轮车机器人的自行车机器人机构几乎没有研究。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提出了一种在独轮车与自行车之间变换的可转换成独轮车的自行车机器人。能够解决上述技术问题的可转换成独轮车的自行车机器人，其技术方案包括前车轮机构和后车轮机构，所不同的是所述前车轮机构包括前车架、前车叉和前车轮，所述前车叉的转轴通过轴承结构安装于前车架并通过车把控制方向，所述前车轮与前车叉之间设有驱动前车轮转动的前车轮驱动机构；所述后车轮机构包括后车架、后车叉和后车轮，所述后车叉的转轴通过轴承结构于后车架安装，所述后车架上设有360°转动后车轮的后车轮转动机构，所述后车轮与后车叉之间设有驱动后车轮转动的后车轮驱动机构，所述后车架与前车架的后端铰装，前、后车架之间设有将后车轮机构向上方翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构，后车轮机构翻转后，自行车机器人转变为以前车轮机构为基础的独轮车。于后车轮机构向上方翻转180°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮使其与前车轮正交，所述后车轮作为独轮车的摆轮，以调节独轮车机器人的侧向平衡。于后车轮机构向上后方翻270°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮使其与前车轮正交，所述后车轮作为独轮车的腰轮，以改变独轮车机器人的航向。所述前车轮驱动机构与后车轮驱动机构均采用薄饼电机，所述薄饼电机输出轴上的车轮主动齿轮啮合前车轮或后车轮钢圈上的内齿圈。所述后车轮转动机构的一种结构包括转动步进电机、相互啮合的转动主动齿轮和转动从动齿轮以及转动编码器，所述转动步进电机于后车架上安装，所述转动主动齿轮于转动步进电机的输出轴上安装，所述转动从动齿轮于后车叉的转轴上安装，所述转动编码器于后车架上安装，转动编码器输出轴上的转动编码器齿轮与转动从动齿轮啮合。所述翻转机构的一种结构包括翻转步进电机、主动同步带轮和从动同步带轮以及翻转编码器，所述翻转步进电机于前车架的前端安装，所述主动同步带轮于翻转步进电机的输出轴上安装，所述从动同步带轮于前车架与后车架之间的铰连轴上安装(后车架与铰连轴固装)，所述铰连轴上还安装有编码器主动齿轮，所述翻转编码器通过偏心板与铰连轴安装连接，翻转编码器输出轴上的翻转编码器从动齿轮啮合编码器主动齿轮，所述主动同步带轮与从动同步带轮通过同步带连接。本专利技术的有益效果：本专利技术可转换成独轮车的自行车机器人实现了从自行车机器人向独轮车机器人的转换，将两种机器人有机联系在一起，并具有机构设计简单，加工装配性好等优点。附图说明图1是本专利技术一种实施方式的结构示意图，显示为自行车转独轮车之前的自行车机器人状态。图2是图1实施方式的正面视图。图3表示为图1实施方式的自行车转成独轮车机器人的一种状态。图4表示为图1实施方式的自行车转成独轮车机器人的另一种状态。图号标识：1、前车架；2、前车叉；3、前车轮；4、轴承结构；5、车把；6、后车架；7、后车叉；8、后车轮；9、薄饼电机；10、内齿圈；11、转动步进电机；12、转动主动齿轮；13、转动从动齿轮；14、转动编码器；15、转动编码器齿轮；16、翻转步进电机；17、主动同步带轮；18、从动同步带轮；19、翻转编码器；20、编码器主动齿轮；21、翻转编码器从动齿轮；22、同步带；23、卡座；24、安装座。具体实施方式下面结合附图所示实施方式对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术可转换成独轮车的自行车机器人，其技术方案包括前车轮机构和后车轮机构，所述前车轮机构和后车轮机构通过铰连的方式连接，两者之间设有将后车轮机构向上方翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构。所述前车轮机构包括前车架1、前车叉2和前车轮3，所述前车架1的前侧为上、下板和前侧板构成的方形框体，前车架1的后侧为斜板与向后延长的上板之间构成的三角形框体，所述前车叉2的转轴通过前车架1框体内的轴承结构4安装，伸出前车架1顶部的前车叉2转轴的轴端上通过卡座23安装有左、右方向的车把5；所述前车轮3安装于前车叉2内，前车叉2的一侧叉体上设有薄饼电机9，所述薄饼电机9输出轴上的车轮主动齿轮啮合内齿圈10，所述内齿圈10安装在前车轮3的钢圈上，如图1、图2、图3、图4所示。所述后车轮机构包括后车架6(左、右侧板和底板构成的U形框体)、后车叉7、后车轮8、转动步进电机11和转动编码器14，所述后车叉7的转轴通过后车架6底板上的轴承结构4安装并伸入U形框体内，后车叉7转轴的轴端上安装有转动从动齿轮13，所述转动步进电机11和转动编码器14分别于后车叉7转轴的左、右两侧安装在后车架6底板上，所述转动步进电机11输出轴上的转动主动齿轮12与转动从动齿轮13啮合，所述转动编码器14输出轴上的转动编码器齿轮15与转动从动齿轮13啮合；所述后车轮8安装于后车叉7内，后车叉7的一侧叉体上设有薄饼电机9，所述薄饼电机9输出轴上的车轮主动齿轮啮合内齿圈10，所述内齿圈10安装在后车轮8的钢圈上；所述前车架1上板后端的安装座24置于后车架6的U形框体内，所述安装座24左、右两侧的销轴与后车架6的左、右侧板固定连接后分别伸出在左、右侧板外，如图1、图2、图3、图4所示。所述翻转机构包括翻转步进电机16、主动同步带轮17和从动同步带轮18以及翻转编码器19，所述翻转步进电机16安装于前车叉2前侧的方形框体内(具有前后调节距离的结构)，翻转步进电机16的输出轴于向右侧伸在前机架1外，所述主动同步带轮17安装于翻转步进电机16输出轴的外伸端上，所述从动同步带轮18于安装座24的右销轴外伸端上安装，所述从动同步带轮18与主动同步带轮17之间由同步带22连接，所述翻转编码器19通过偏心板安装于安装座24左侧销轴的外伸端(翻转编码器19与销轴错位不同轴)，翻转编码器19输出轴上的翻转编码器从动齿轮21与编码器主动齿轮20啮合，所述编码器主动齿轮20安装于安装座24左侧销轴的外伸端，如图1、图2、图3、图4所示。本专利技术变换前为前车轮3和后车轮8着地的自行车机器人骑行状态，在车把5和转动步进电机11的控制下，前车轮3和后车轮8保持前、后的运动方向，如图1、图2所示。第一种变换方式：转动步进电机11控制后车轮8旋转90°与前车轮3正交，翻转步进电机16顺时针转动，主动同步带轮17通本文档来自技高网...

【技术保护点】
可转换成独轮车的自行车机器人，包括前车轮机构和后车轮机构，其特征在于：所述前车轮机构包括前车架(1)、前车叉(2)和前车轮(3)，所述前车叉(2)的转轴通过轴承结构(4)于前车架(1)上安装并通过车把(5)控制方向，所述前车轮(3)与前车叉(2)之间设有驱动前车轮(3)转动的前车轮驱动机构；所述后车轮机构包括后车架(6)、后车叉(7)和后车轮(8)，所述后车叉(7)的转轴通过轴承结构(4)于后车架(6)安装，所述后车架(6)内设有360°转动后车轮(8)的后车轮转动机构，所述后车轮(8)与后车叉(7)之间设有驱动后车轮(8)转动的后车轮驱动机构，所述后车架(6)与前车架(1)的后端铰装，前、后车架(1、6)之间设有将后车轮机构向上翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构。

【技术特征摘要】
1.可转换成独轮车的自行车机器人，包括前车轮机构和后车轮机构，其特征在于：所述前车轮机构包括前车架(1)、前车叉(2)和前车轮(3)，所述前车叉(2)的转轴通过轴承结构(4)于前车架(1)上安装并通过车把(5)控制方向，所述前车轮(3)与前车叉(2)之间设有驱动前车轮(3)转动的前车轮驱动机构；所述后车轮机构包括后车架(6)、后车叉(7)和后车轮(8)，所述后车叉(7)的转轴通过轴承结构(4)于后车架(6)安装，所述后车架(6)内设有360°转动后车轮(8)的后车轮转动机构，所述后车轮(8)与后车叉(7)之间设有驱动后车轮(8)转动的后车轮驱动机构，所述后车架(6)与前车架(1)的后端铰装，前、后车架(1、6)之间设有将后车轮机构向上翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构。2.根据权利要求1所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：于后车轮机构向上方翻转180°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮(8)使其与前车轮(3)正交，所述后车轮(8)作为独轮车的摆轮。3.根据权利要求1所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：于后车轮机构向上后方翻转270°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮(8)使其与前车轮(3)正交，所述后车轮(8)作为独轮车的腰轮。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：所述前车轮驱动机构与后车轮驱动机构均...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄未，刘成举，黄用华，张帆，何淑通，张明明，江汉，张杰，钟永全，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45