一种具有多种运动模式的两轮机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有多种运动模式的两轮机器人，包括支撑板、以及设置在支撑板上的两个行进机构、两个转向机构、两个平衡机构、传动机构，两个所述的行进机构、以及转向机构对称设置在支撑板的左右两端，其中，两个所述的转向机构分别与两个行进机构传动连接，两个所述的平衡机构与传动机构设置在支撑板中央位置，且位于传动机构的左右两侧，并且所述的传动机构分别与两个所述的平衡机构传动连接，本实用新型专利技术结构简单、设计合理、实用性强，该机器人通过行进机构驱动机器人转动，并通过转向机构实现机器人转向，并通过平衡机构、以及传动机构实现机器人的平衡，并且该机器人具有3种运动模式，可根据不同需求使用不同运动模式，使用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多种运动模式的两轮机器人
本技术涉及一种机器人
，尤其是一种具有多种运动模式的两轮机器人。
技术介绍
随着经济的快速发展，机器人广泛应用于各个领域，特别是前、后排布的两轮机器人，由于其主体狭长，动作灵活，该两轮机器人广泛应用在狭窄路面上高速行驶，并能适应复杂路况，特别是在地势起伏波动较大的路况下行驶。但是上述两轮机器人在运动时，有向其前进方向的左、右两侧倾斜的趋势，因此，两轮机器人需要自平衡。目前的自平衡技术包括前轮转向法、重心调整法及反作用力矩法。前轮转向法中机器人仅依靠自身结构就可以实现平衡，但必须依靠地面与机器人轮子的相互作用，受地形和机器人速度影响较大。重心调整法中自平衡设备结构简单、容易控制，但因需要进行质量块的位置调整，机器人响应较慢。反作用力矩法中自平衡设备结构较为简单、反应速度快，但机器人不能承受较大的冲击。目前，常见的轮式交通工具和移动平台，如摩托车、两轮机器人、三轮车、汽车等，不具备原地自转或任意方向平移的能力。如摩托车、三轮车和汽车都不具备这两种能力。两轮机器人通过两轮以不同的方向转动实现原地自转，但不能沿任意方向平移。基于上述原因，一般的轮式交通工具和移动平台的运动灵活性受到一定的限制。另外，常见的轮式交通工具和移动平台不能根据实际需要结合辅助轮来设置轮子的位置和数量，单一的设计不能满足不同领域的移动需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种具有多种运动模式的两轮机器人。本技术的技术方案为：一种具有多种运动模式的两轮机器人，包括支撑板、以及设置在支撑板上的两个行进机构、两个转向机构、两个平衡机构、传动机构，两个所述的行进机构、以及转向机构对称设置在支撑板的左右两端，其中，两个所述的转向机构分别与两个行进机构传动连接，从而控制行进机构实现转向动作，两个所述的平衡机构与传动机构设置在支撑板中央位置，且位于传动机构的左右两侧，并且所述的传动机构分别与两个所述的平衡机构传动连接，从而通过传动机构驱动两所述的平衡机构以相反的方向旋转，从而实现机器人的动态平衡。进一步的，所述的转向机构包括连接板、转向电机、车叉转轴、转向齿轮a、转向齿轮b，所述的连接板设置在支撑板上，所述的转向电机设置在连接板上，所述转向电机的电机轴上设置有转向齿轮a，所述的转向齿轮a与设置在车叉转轴上的转向齿轮b传动连接，所述的车叉转轴通过车叉轴承座设置在连接板上，所述车叉转轴的下端向下延伸并与行进机构固定连接；通过转向电机驱动转向齿轮a旋转，从而驱动转向齿轮b带动车叉转轴转动，从而控制行进机构实现转向动作。进一步的，所述的行进机构包括车叉、车轮、导电滑环、轮毂电机，所述的车叉与车叉转轴固定连接，所述车叉下端设置有可相对车叉转动的车轮，所述车轮内置有轮毂电机，所述的轮毂电机与设置在连接板上的导电滑环电连接，从而通过轮毂电机驱动车轮转动。所述的传动机构包括偏转电机、偏转电机固定架、联轴器、带轮转轴a、固定座a，所述的偏转电机通过偏转电机固定架安装在固定座a上，所述的偏转电机通过联轴器与带轮转轴a的一端传动连接，所述带轮转轴a的另一端穿过固定座a，并通过带轮轴承a设置在固定座b上，所述的带轮转轴a上还设置有同步带轮a。两所述的平衡机构设置在传动机构的两侧，并与传动机构传动连接，所述的平衡机构包括保护罩、飞轮、旋转电机、旋转电机安装架，所述保护罩的内部设置有一用于容纳飞轮的容置腔，所述的旋转电机通过旋转电机安装架设置在保护罩上端，并与放置于保护罩的容置腔内的飞轮传动连接，从而通过旋转电机驱动飞轮在保护罩内旋转，其中一平衡机构的保护罩外侧壁上还对称设置有带轮转轴b、偏转轴a，所述的带轮转轴b的另一端通过固定座c设置在支撑板上，所述的带轮转轴b上设置有同步带轮b，所述的同步带轮b通过同步带与同步带轮a传动连接，所述的偏转轴a的另一端与设置在固定座d上的偏转角度传感器b连接，从而通过偏转角度传感器b实时检测飞轮的偏转角度；另一平衡机构的保护罩外侧壁上还对称有齿轮轴、偏转轴b，所述的齿轮轴的另一端设置在固定座a上，所述的齿轮轴上设置有齿轮a，所述的齿轮a与设置在带轮转轴c上的齿轮b齿合，所述的带轮转轴c的两端分别与固定座a和固定座b连接，所述的带轮转轴c上还设置有同步带轮c，所述的同步带轮c通过同步带与同步带轮a传动连接，所述的偏转轴b的另一端通过固定座e设置在支撑板上；通过旋转电机驱动飞轮高速旋转，且两飞轮的旋转方向相反时，偏转电机通过同步带驱动平衡机构以相反的方向绕偏转轴a和偏转轴b以特定的角速度偏转，通过陀螺效应从而产生平衡力矩，从而实现双轮机器人的动态平衡。进一步的，所述的导电滑环包括内环和外环，所述的内环和外环电连接，并且所述的外环固定，内环可在外环内旋转；进一步的，所述的车轮与车叉之间还设置有减震器。进一步的，所述的转向电机上端还设置有用于检测检测车轮的转向角度的偏转角度传感器a，所述的偏转角度传感器a与转向电机电连接。进一步的，所述的支撑板上还设置有用于检测所述支撑板倾斜角度、倾斜角速度的姿态传感器。进一步的，所述的支撑板上还设置有用于检测车轮转速的角速度传感器，所述的角速度传感器与导电滑环电连接。进一步的，所述的机器人还包括控制系统，所述的控制系统分别与导电滑环、转向电机、偏转电机、旋转电机、偏转角度传感器a、和偏转角度传感器b、姿态传感器、角速度传感器连接。所述的机器人具有3种运动模式，该3种运动模式分别为：(a)摩托车机器人模式，两车轮前后排布，两平衡机构工作，姿态传感器检测支撑板向左右两侧倾斜角度、角速度信息，控制系统接收姿态传感器信号，旋转电机带动飞轮高速旋转，且两个飞轮的转向相反时，偏转电机通过同步带驱动两平衡机构以相反的方向绕各偏转轴a和偏转轴b以特定角速度偏转时，通过陀螺效应即可产生令机器人平衡的力矩，根据姿态传感器检测的支撑板的倾斜角度信号来控制两个飞轮的偏转速度。该模式具有高度的转向灵活性和高速性能；适用于对货物、负载的前后稳定性要求高的场合，适用于颠簸狭窄的路段。(b)左右轮排布双轮机器人模式，两车轮左右同轴线排布，两平衡机构停止工作，当机器人重心与车轮轴线偏移时，支撑板发生倾斜，姿态传感器检测支撑板前后两侧倾斜角度、角速度信息，控制系统接收到的姿态传感器信号后根据倒立摆效应发出控制信号，控制信号经过导电滑环传输到两车轮控制其转速和转向，从而实现控制整辆车行进的平衡。该模式具有天然的左右稳定性，具有原地转动功能，适用于对货物、负载的前后稳定性要求高的场合；适用于宽阔的路面。(c)汽车模式，该模式由两个或者多个机器人组成，形成四轮或者多轮的汽车形态，并且两平衡机构停止工作，转向时，控制系统通过导电滑环控制车轮行进、以及通过转向电机控制车叉带动车轮转向，实现向各个方向运行，偏转角度传感器a检测机器人转向角度，并反馈到控制系统，实现准确转向，实现两个或者多个组合的机器人以特定的速度运行和转向。该模式稳定性强，具有向各个方向运动功能，适用于宽阔路面对较多货物的运载场合。本技术的有益效果为：结构简单、设计合理、实用性强，该机器人通过行进机构驱动机器人转动，并通过转向机构实现机器人转向，并通过平衡机构、以及传动机构实现机器人的平衡，并且该机器人具有3种运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多种运动模式的两轮机器人，其特征在于：包括支撑板、以及设置在支撑板上的两个行进机构、两个转向机构、两个平衡机构、传动机构，两个所述的行进机构、以及转向机构对称设置在支撑板的左右两端，并且两个所述的转向机构分别与相应的行进机构传动连接，两个所述的平衡机构与传动机构设置在支撑板的中央位置，且两所述的平衡机构位于传动机构的左右两侧，并且所述的传动机构分别与两个所述的平衡机构传动连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有多种运动模式的两轮机器人，其特征在于：包括支撑板、以及设置在支撑板上的两个行进机构、两个转向机构、两个平衡机构、传动机构，两个所述的行进机构、以及转向机构对称设置在支撑板的左右两端，并且两个所述的转向机构分别与相应的行进机构传动连接，两个所述的平衡机构与传动机构设置在支撑板的中央位置，且两所述的平衡机构位于传动机构的左右两侧，并且所述的传动机构分别与两个所述的平衡机构传动连接。2.根据权利要求1所述的一种具有多种运动模式的两轮机器人，其特征在于：所述的转向机构包括连接板、转向电机、车叉转轴、转向齿轮a、转向齿轮b，所述的连接板设置在支撑板上，所述的转向电机设置在连接板上，所述转向电机的电机轴上设置有转向齿轮a，所述的转向齿轮a与设置在车叉转轴上的转向齿轮b传动连接，所述的车叉转轴通过车叉轴承座设置在连接板上，所述车叉转轴的下端向下延伸并与行进机构固定连接。3.根据权利要求1所述的一种具有多种运动模式的两轮机器人，其特征在于：所述的行进机构包括车叉、车轮、导电滑环、轮毂电机，所述的车叉与车叉转轴固定连接，所述车叉下端设置有可相对车叉转动的车轮，所述车轮内置有轮毂电机，所述的轮毂电机与设置在连接板上的导电滑环连接，从而通过轮毂电机驱动车轮转动。4.根据权利要求1所述的一种具有多种运动模式的两轮机器人，其特征在于：所述的传动机构包括偏转电机、偏转电机固定架、联轴器、带轮转轴a、固定座a，所述的偏转电机通过偏转电机固定架安装在固定座a上，所述的偏转电机通过联轴器与带轮转轴a的一端传动连接，所述带轮转轴a的另一端穿过固定座a，并通过带轮轴承a设置在固定座b上，所述的带轮转轴a上还设置有同步带轮a。5.根据权利要求1所述的一种具有多种运动模式的两轮机器人，其特征在于：所述的平衡机构包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：林群煦，杨一湛，黎家健，陆宗峰，王卫超，翟玉江，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：新型
国别省市：广东,44