可轉(zhuǎn)換成獨輪車的自行車機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及自行車機器人機構(gòu)，具體為一種可轉(zhuǎn)換成獨輪車的自行車機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]自行車機器人和獨輪車機器人都屬于靜態(tài)不穩(wěn)定但動態(tài)可穩(wěn)定的道路行走機構(gòu)。自行車機器人通過控制車把的偏轉(zhuǎn)角度和車輪的驅(qū)動速度能實現(xiàn)無人駕駛自行車平衡，而獨輪車機器人通過控制接地獨輪和慣性擺輪的轉(zhuǎn)速可以實現(xiàn)其平衡，通過控制腰輪可以改變其航向。由于機器人不受地形影響，可將它引入復(fù)雜地形環(huán)境，在運輸和營救以及對地面環(huán)境的監(jiān)控與探測方面具有潛在的應(yīng)用。
[0003]目前單獨針對自行車機器人和獨輪車機器人的研究比較多，在國外，日本村田制造所開發(fā)的能騎自行車的機器人“村田頑童”和能騎獨輪車的機器人“村田少女”;在國內(nèi)，北京郵電大學(xué)郭磊等人研究的無人駕駛自行車機器人和北京工業(yè)大學(xué)阮曉剛等人研究的獨輪車機器人，無論是機器人的機構(gòu)設(shè)計還是平衡控制，均取得一定的成果。
[0004]上述研究成果相互獨立，自行車機器人和獨輪車機器人之間沒有相關(guān)聯(lián)的研究，即針對一種可轉(zhuǎn)換成獨輪車機器人的自行車機器人機構(gòu)幾乎沒有研究。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提出了一種在獨輪車與自行車之間變換的可轉(zhuǎn)換成獨輪車的自行車機器人。
[0006]能夠解決上述技術(shù)問題的可轉(zhuǎn)換成獨輪車的自行車機器人，其技術(shù)方案包括前車輪機構(gòu)和后車輪機構(gòu)，所不同的是所述前車輪機構(gòu)包括前車架、前車叉和前車輪，所述前車叉的轉(zhuǎn)軸通過軸承結(jié)構(gòu)安裝于前車架并通過車把控制方向，所述前車輪與前車叉之間設(shè)有驅(qū)動前車輪轉(zhuǎn)動的前車輪驅(qū)動機構(gòu)；所述后車輪機構(gòu)包括后車架、后車叉和后車輪，所述后車叉的轉(zhuǎn)軸通過軸承結(jié)構(gòu)于后車架安裝，所述后車架上設(shè)有360°轉(zhuǎn)動后車輪的后車輪轉(zhuǎn)動機構(gòu)，所述后車輪與后車叉之間設(shè)有驅(qū)動后車輪轉(zhuǎn)動的后車輪驅(qū)動機構(gòu)，所述后車架與前車架的后端鉸裝，前、后車架之間設(shè)有將后車輪機構(gòu)向上方翻轉(zhuǎn)180°或向上后方翻轉(zhuǎn)270°的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，后車輪機構(gòu)翻轉(zhuǎn)后，自行車機器人轉(zhuǎn)變?yōu)橐郧败囕啓C構(gòu)為基礎(chǔ)的獨輪車。
[0007]于后車輪機構(gòu)向上方翻轉(zhuǎn)180°的獨輪車位置，所述后車輪轉(zhuǎn)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動后車輪使其與前車輪正交，所述后車輪作為獨輪車的擺輪，以調(diào)節(jié)獨輪車機器人的側(cè)向平衡。
[0008]于后車輪機構(gòu)向上后方翻270°的獨輪車位置，所述后車輪轉(zhuǎn)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動后車輪使其與前車輪正交，所述后車輪作為獨輪車的腰輪，以改變獨輪車機器人的航向。
[0009]所述前車輪驅(qū)動機構(gòu)與后車輪驅(qū)動機構(gòu)均采用薄餅電機，所述薄餅電機輸出軸上的車輪主動齒輪嚙合前車輪或后車輪鋼圈上的內(nèi)齒圈。
[0010]所述后車輪轉(zhuǎn)動機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機、相互嚙合的轉(zhuǎn)動主動齒輪和轉(zhuǎn)動從動齒輪以及轉(zhuǎn)動編碼器，所述轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機于后車架上安裝，所述轉(zhuǎn)動主動齒輪于轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機的輸出軸上安裝，所述轉(zhuǎn)動從動齒輪于后車叉的轉(zhuǎn)軸上安裝，所述轉(zhuǎn)動編碼器于后車架上安裝，轉(zhuǎn)動編碼器輸出軸上的轉(zhuǎn)動編碼器齒輪與轉(zhuǎn)動從動齒輪嚙合。
[0011 ] 所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)包括翻轉(zhuǎn)步進(jìn)電機、主動同步帶輪和從動同步帶輪以及翻轉(zhuǎn)編碼器，所述翻轉(zhuǎn)步進(jìn)電機于前車架的前端安裝，所述主動同步帶輪于翻轉(zhuǎn)步進(jìn)電機的輸出軸上安裝，所述從動同步帶輪于前車架與后車架之間的鉸連軸上安裝(后車架與鉸連軸固裝)，所述鉸連軸上還安裝有編碼器主動齒輪，所述翻轉(zhuǎn)編碼器通過偏心板與鉸連軸安裝連接，翻轉(zhuǎn)編碼器輸出軸上的翻轉(zhuǎn)編碼器從動齒輪嚙合編碼器主動齒輪，所述主動同步帶輪與從動同步帶輪通過同步帶連接。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型可轉(zhuǎn)換成獨輪車的自行車機器人實現(xiàn)了從自行車機器人向獨輪車機器人的轉(zhuǎn)換，將兩種機器人有機聯(lián)系在一起，并具有機構(gòu)設(shè)計簡單，加工裝配性好等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，顯示為自行車轉(zhuǎn)獨輪車之前的自行車機器人狀態(tài)。
[0015]圖2是圖1實施方式的正面視圖。
[0016]圖3表示為圖1實施方式的自行車轉(zhuǎn)成獨輪車機器人的一種狀態(tài)。
[0017]圖4表示為圖1實施方式的自行車轉(zhuǎn)成獨輪車機器人的另一種狀態(tài)。
[0018]圖號標(biāo)識:1、前車架；2、前車叉；3、前車輪；4、軸承結(jié)構(gòu)；5、車把；6、后車架；7、后車叉；8、后車輪；9、薄餅電機；10、內(nèi)齒圈；11、轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機；12、轉(zhuǎn)動主動齒輪；13、轉(zhuǎn)動從動齒輪；14、轉(zhuǎn)動編碼器；15、轉(zhuǎn)動編碼器齒輪；16、翻轉(zhuǎn)步進(jìn)電機；17、主動同步帶輪；18、從動同步帶輪；19、翻轉(zhuǎn)編碼器；20、編碼器主動齒輪；21、翻轉(zhuǎn)編碼器從動齒輪；22、同步帶；23、卡座；24、安裝座。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖所示實施方式對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0020]本實用新型可轉(zhuǎn)換成獨輪車的自行車機器人，其技術(shù)方案包括前車輪機構(gòu)和后車輪機構(gòu)，所述前車輪機構(gòu)和后車輪機構(gòu)通過鉸連的方式連接，兩者之間設(shè)有將后車輪機構(gòu)向上方翻轉(zhuǎn)180°或向上后方翻轉(zhuǎn)270°的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。
[0021]所述前車輪機構(gòu)包括前車架1、前車叉2和前車輪3，所述前車架1的前側(cè)為上、下板和前側(cè)板構(gòu)成的方形框體，前車架1的后側(cè)為斜板與向后延長的上板之間構(gòu)成的三角形框體，所述前車叉2的轉(zhuǎn)軸通過前車架1框體內(nèi)的軸承結(jié)構(gòu)4安裝，伸出前車架1頂部的前車叉2轉(zhuǎn)軸的軸端上通過卡座23安裝有左、右方向的車把5 ;所述前車輪3安裝于前車叉2內(nèi)，前車叉2的一側(cè)叉體上設(shè)有薄餅電機9，所述薄餅電機9輸出軸上的車輪主動齒輪嚙合內(nèi)齒圈10，所述內(nèi)齒圈10安裝在前車輪3的鋼圈上，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。
[0022]所述后車輪機構(gòu)包括后車架6 (左、右側(cè)板和底板構(gòu)成的U形框體)、后車叉7、后車輪8、轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機11和轉(zhuǎn)動編碼器14，所述后車叉7的轉(zhuǎn)軸通過后車架6底板上的軸承結(jié)構(gòu)4安裝并伸入U形框體內(nèi)，后車叉7轉(zhuǎn)軸的軸端上安裝有轉(zhuǎn)動從動齒輪13，所述轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機11和轉(zhuǎn)動編碼器14分別于后車叉7轉(zhuǎn)軸的左、右兩側(cè)安裝在后車架6底板上，所述轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機11輸出軸上的轉(zhuǎn)動主動齒輪12與轉(zhuǎn)動從動齒輪13嚙合，所述轉(zhuǎn)動編碼器14輸出軸上的轉(zhuǎn)