一种自平衡移动机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及移动机器人技术领域，更具体地，涉及一种自平衡移动机器人，包括前体和后体，所述的前体和后体转动连接，所述的前体和后体上各设置有至少一个万向轮，还包括驱动模块，所述的驱动模块分别连接前体和后体，控制前体和后体相对往复摆动；用于调整机器人平衡的平衡模块，所述的平衡模块设置在前体或后体；用于采集运动信息的传感模块，所述的传感模块设置在前体或后体；控制器，所述的控制器与平衡模块、驱动模块和传感模块电连接；电源，所述的电源与控制器、驱动模块、平衡模块和传感模块电连接。运动灵活敏捷，具有动态自平衡以及自主移动的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种自平衡移动机器人
本技术涉及移动机器人
，更具体地，涉及一种自平衡移动机器人。
技术介绍
当前，虽然市面上出现了各种各样的两轮移动机器人，但是已有的两轮移动机器人的基本特征都是两个轮子呈左右排布，且两个轮子的轴线共线。目前，轮式同轴移动机器人具有结构简单、成本低、能量利用率高等特点，是机器人研究的重要方向之一。但是轮式同轴移动机器人工作过程中难以适应遇到道路狭窄、空间有限、路况复杂等情况。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种自平衡移动机器人，运动灵活敏捷，具有动态自平衡以及自主移动的能力。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种自平衡移动机器人，包括前体和后体，所述的前体和后体转动连接，所述的前体和后体上各设置有至少一个万向轮，还包括驱动模块，所述的驱动模块分别连接前体和后体，控制前体和后体相对往复摆动；用于调整机器平衡的平衡模块，所述的平衡模块设置在前体或后体；用于采集运动信息的传感模块，所述的传感模块设置在前体或后体；控制器，所述的控制器与平衡模块、驱动模块和传感模块电连接；电源，所述的电源与控制器、驱动模块、平衡模块和传感模块电连接。在本装置中，通过驱动模块对前体和后体进行驱动，使前体和后体相对规律地往复摆动，通过摆动使机器人能够自主地蛇形前进运动，在运动过程中，传感模块用于对机器人的运动信息进行采集，控制器在收集处理完毕传感模块的传感数据之后，对平衡模块发出控制指令以调整机器的运动平衡，使机器人具有动态自平衡和自主移动的能力。进一步的，所述的驱动模块包括扭转电机和轴座，所述的扭转电机和轴座分别分开固定设置在前体和后体上，所述的扭转电机的输出轴与轴座连接。扭转电机的输出轴转动带动与轴座连接的前体或后体进行一定角度范围内的转动，从而实现前体和后体之间的相对往复摆动，以驱动机器人前进。进一步的，所述的平衡模块包括飞轮和飞轮电机，所述的飞轮电机与控制器电连接，所述的飞轮电机与飞轮连接。其中，飞轮的旋转轴线与前体和后体之间的旋转轴线平行，飞轮安装在飞轮电机的输出轴上，飞轮电机启动带动飞轮转动，本机器人利用角动量守恒的原理，通过调控飞轮电机的转速和启动方向，进而控制飞轮的旋转加速度大小以及旋转方向，从而对机器人平衡进行调整。进一步的，所述的传感模块包括测速编码器、转角编码器、姿态传感器和视觉传感器，至少一个视觉传感器设置于前体或后体上，所述的姿态传感器分别设置于前体和后体上，所述的测速编码器和转角编码器设于万向轮上。测速编码器用于测量万向轮的转速，转角编码器用于测量万向轮的转角，并且通过姿态传感器实时测量前体和后体的运动姿态。另外，作为避障以及导航的需要，设置的视觉传感器可以采集机器人周围环境的信息，上述传感器所采集的信息全部传输至控制器中，并通过控制器对数据进行整合处理，协调驱动模块和平衡模块，使得机器人具有动态自平衡以及自主移动的能力。进一步的，所述的万向轮包括轮架和滚轮，所述的滚轮转动设置在轮架上，所述的轮架与前体或后体转动连接。进一步的，所述的轮架的转动轴线与前体(11)和后体(1)之间的转动轴线之间的夹角为23°～27°。进一步的，所述的电源、扭转电机和平衡模块均共同设置在前体或后体上，具体地，电源和平衡模块设置于前体或后体靠近转动连接点的一侧。电源优选采用移动电源，可拆卸安装在机器人上，在需要充电的时候可以方便将电源拆卸下来进行充电，更换维护也更加方便，另外，由于电源和平衡模块的质量较大，因此将他们设置于机器人的中部位置附近可以提高整体的稳定性。进一步的，所述的扭转电机设于前体或后体的近地面。扭转电机质量较大，因此将其设置在近地面可以降低机器人的整体中心，运动更加平稳。进一步的，还包括用于将飞轮与外界环境隔开的保护盖(5)，所述的飞轮设置在保护盖内。保护盖将飞轮与外界隔离开来，保护人员的安全，提高机器人的安全性。进一步的，所述的视觉传感器向上延伸设置于前体或后体远地面上靠近转动连接点的一侧，所述的视觉传感器设置于安装平衡模块的前体或后体上。该设置可以使视觉传感器保持相对稳定，能更好地采集机器人周围的环境，另外该设置还能够减少视觉传感器的设置数量，通过设置一个万向球形视觉传感器即可将机器人周围环境进行视觉信息采集，视觉传感器向上延伸设置使其高出前体和后体上安装的其余设备，以免受到遮挡无法对周围环境信息进行采集。与现有技术相比，有益效果是：本机器人运动灵活敏捷，具有自主移动和动态自平衡的能力，可以用于狭小空间，另外，本机器人配备传感模块，可以对机器人的运动状态和周边环境进行数据采集，因此可以适应不同的路况。附图说明图1是本技术整体结构示意图；图2是本技术保护盖半拆卸状态的示意图；图3是本技术保护盖完全拆卸状态的示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。如图1-3所示，一种自平衡移动机器人，包括前体11和后体1，前体11和后体1的中部位置相互转动连接，在前体11和后体1上各设置了至少一个万向轮，在本实施例中，前体11和后体1各设置了一个万向轮，两个万向轮不同轴。在本机器人中，设置了驱动模块用于动力源驱动前体11和后体1相对往复摆动，驱动模块可根据实际的安装使用需求设置在前体11或后体1上，具体地，在本实施例中，驱动模块包括扭转电机14和轴座13，扭转电机14通过固定架7固定安装在后体1上，轴座13固定设置在前体11上，扭转电机14的输出轴与轴座13固定连接，扭转电机14输出轴在一定周期内往复循环正反转动，前体11绕着扭转电机14的轴线做正反转动动作，前体11和后体1相对往复摆动，实现机器人的扭动前进和转弯，其前进速率可以通过调整扭转电机14的转动速率进行调整。另外，为了实现机器人的动态自平衡，保证机器人在运动过程中的运动平衡以适应不同的路面状况，因此机器人中还设置了平衡模块、传感模块和控制器9，各传感器对机器人运动时的实时运动数据和周边数据进行采集，并将所采集到的相关数据传输至控制器9中进行处理，控制器9在收集和处理完各数据后，对平衡模块发出控制指令以调节机器人的运动平衡，即使机器人遇到路面情况改变或外力干扰的时候，也可以通过平衡模块及时对机器人的平衡进行调整，保证其不会偏倒。另外，控制器9同时也会对驱动模块发送控制指令以使机器人扭动前进。具体地，在本实施例中，传感模块包括测速编码器16、转角编码器10、姿态传感器8和视觉传感器6，至少一个视觉传感器6设置于前体11或后体1上，所述的姿态传感器8分别设置于前体11和后体1上，所述的测速编码器16和转角编码器10设于万向轮上。测速编码器16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自平衡移动机器人，包括前体(11)和后体(1)，所述的前体(11)和后体(1)转动连接，所述的前体(11)和后体(1)上各设置有至少一个万向轮，其特征在于：/n还包括驱动模块，所述的驱动模块分别连接前体(11)和后体(1)，控制前体(11)和后体(1)相对往复摆动；/n用于调整机器平衡的平衡模块，所述的平衡模块设置在前体(11)或后体(1)；/n用于采集运动信息的传感模块，所述的传感模块设置在前体(11)或后体(1)；/n控制器(9)，所述的控制器(9)与平衡模块、驱动模块和传感模块电连接；/n电源(2)，所述的电源(2)与控制器(9)、驱动模块、平衡模块和传感模块电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种自平衡移动机器人，包括前体(11)和后体(1)，所述的前体(11)和后体(1)转动连接，所述的前体(11)和后体(1)上各设置有至少一个万向轮，其特征在于：
还包括驱动模块，所述的驱动模块分别连接前体(11)和后体(1)，控制前体(11)和后体(1)相对往复摆动；
用于调整机器平衡的平衡模块，所述的平衡模块设置在前体(11)或后体(1)；
用于采集运动信息的传感模块，所述的传感模块设置在前体(11)或后体(1)；
控制器(9)，所述的控制器(9)与平衡模块、驱动模块和传感模块电连接；
电源(2)，所述的电源(2)与控制器(9)、驱动模块、平衡模块和传感模块电连接。


2.根据权利要求1所述的一种自平衡移动机器人，其特征在于，所述的驱动模块包括扭转电机(14)和轴座(13)，所述的扭转电机和轴座分别分开固定设置在前体(11)和后体(1)上，所述的扭转电机(14)的输出轴与轴座(13)连接。


3.根据权利要求1所述的一种自平衡移动机器人，其特征在于，所述的平衡模块包括飞轮(4)和飞轮电机(3)，所述的飞轮电机(3)与控制器(9)电连接，所述的飞轮电机(3)与飞轮(4)连接。


4.根据权利要求1所述的一种自平衡移动机器人，其特征在于，所述的传感模块包括测速编码器(16)、转角编码器(10)、姿态传感器(8)和视觉传感器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：管贻生，陈大业，曾昭恒，张涛，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44