本實(shí)用新型涉及智能機(jī)器人行走裝置，具體為一種能實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)雙獨(dú)輪輔助行走裝置。

背景技術(shù)：

電動(dòng)平衡車(chē)是一種新型行走裝置，主要用作代步工具。

現(xiàn)有的電動(dòng)平衡車(chē)從結(jié)構(gòu)上區(qū)分主要有獨(dú)輪平衡車(chē)、車(chē)輪左右設(shè)置的Segway雙輪平衡車(chē)和車(chē)輪前后設(shè)置的無(wú)人駕駛自行車(chē)。

目前，這三類(lèi)電動(dòng)平衡車(chē)均具有一定的平衡性能，但是由于車(chē)體結(jié)構(gòu)的限制，駕駛?cè)藘赡_必須站在同一車(chē)體上，降低了系統(tǒng)的靈活性和娛樂(lè)性。

申請(qǐng)?zhí)枮?01620104697.1的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種《可穿戴式雙獨(dú)輪自平衡裝置》，其技術(shù)方案通過(guò)分別控制兩個(gè)獨(dú)輪平衡單元的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和相對(duì)位置，可使裝置在獨(dú)輪平衡車(chē)、Segway雙輪平衡車(chē)、無(wú)人駕駛自行車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)之間靈活進(jìn)行切換。

但是由于車(chē)輪結(jié)構(gòu)的限制，該裝置只能前、后滾動(dòng)而不能側(cè)向移動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了一種能實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)雙獨(dú)輪輔助行走裝置。

本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)雙獨(dú)輪輔助行走裝置，其技術(shù)方案包括供左、右腳穿戴的兩個(gè)獨(dú)輪平衡單元，兩個(gè)獨(dú)輪平衡單元分別受控于穿戴在人體身上的運(yùn)動(dòng)控制單元，所不同的是各獨(dú)輪平衡單元包括直行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和側(cè)移機(jī)構(gòu)，其中，

1、所述直行機(jī)構(gòu)包括前、后轉(zhuǎn)動(dòng)的全向輪，所述全向輪包括同軸固裝的左、右輪轂，各輪轂上圓周均布有左、右轉(zhuǎn)動(dòng)的節(jié)輪，左、右輪轂上的節(jié)輪位置相錯(cuò)，左、右輪轂通過(guò)固裝有軸承的支撐軸安裝于直行輪架的左、右側(cè)板之間，驅(qū)動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)的直行電機(jī)安裝于直行輪架的一側(cè)板上。

2、所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括腳踏架，所述腳踏架的底板安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)軸承組件安裝于直行輪架的頂板上，腳踏架的頂板上設(shè)置腳套，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向電機(jī)設(shè)于腳踏架的頂板與底板之間。

3、所述側(cè)移機(jī)構(gòu)即節(jié)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括輪轂外傳動(dòng)組件和輪轂內(nèi)傳動(dòng)組件，所述輪轂外傳動(dòng)組件包括于左、右輪轂上部前、后對(duì)稱(chēng)設(shè)置且左、右轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦驅(qū)動(dòng)輪，各摩擦驅(qū)動(dòng)輪的輪體上圓周均布有前、后轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦節(jié)輪，前、后摩擦驅(qū)動(dòng)輪分別于前、后側(cè)移輪架上安裝，前、后側(cè)移輪架分別通過(guò)前、后彈性斜拉結(jié)構(gòu)安裝于直行輪架上從而將前、后摩擦節(jié)輪于徑向分別壓緊在左、右輪轂的節(jié)輪上，前、后摩擦驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)為安裝于直行輪架頂板底部的側(cè)移電機(jī)，所述側(cè)移電機(jī)的前、后輸出軸通過(guò)前、后側(cè)移傳動(dòng)副同步驅(qū)動(dòng)前、后摩擦驅(qū)動(dòng)輪，所述輪轂內(nèi)傳動(dòng)組件包括分別于左、右輪轂內(nèi)圓周均布設(shè)置的傳動(dòng)軸，各傳動(dòng)軸之間通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接并與對(duì)應(yīng)輪轂上的節(jié)輪對(duì)位，所述傳動(dòng)軸與對(duì)位的節(jié)輪之間通過(guò)傳動(dòng)副連接。

輪轂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用至少一級(jí)降速傳動(dòng)的直行齒輪傳動(dòng)副，所述直行齒輪傳動(dòng)副的直行小主動(dòng)齒輪安裝于直行電機(jī)的輸出軸上，齒輪傳動(dòng)副的直行大從動(dòng)齒輪與對(duì)應(yīng)的輪轂同軸固連。

轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用至少一級(jí)降速傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向齒輪傳動(dòng)副，所述轉(zhuǎn)向齒輪傳動(dòng)副的轉(zhuǎn)向小主動(dòng)齒輪安裝于轉(zhuǎn)向電機(jī)從腳踏架底板伸出的輸出軸上，轉(zhuǎn)向齒輪傳動(dòng)副的轉(zhuǎn)向大從動(dòng)齒輪安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。

一種彈性斜拉結(jié)構(gòu)采用左、右搖板，左、右搖板的上端分別鉸連在直行輪架的左、右側(cè)板上，所述側(cè)移輪架安裝于對(duì)應(yīng)的左、右搖板之間，左、右搖板的下端通過(guò)左、右彈簧拉緊在直行輪架的左、右側(cè)板上。

所述側(cè)移傳動(dòng)副采用至少一級(jí)降速傳動(dòng)的側(cè)移圓錐齒輪傳動(dòng)副，所述側(cè)移圓錐齒輪傳動(dòng)副的側(cè)移小主動(dòng)圓錐齒輪安裝于側(cè)移電機(jī)對(duì)應(yīng)的輸出軸上，側(cè)移圓錐齒輪傳動(dòng)副的側(cè)移大從動(dòng)圓錐齒輪的轉(zhuǎn)軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接對(duì)應(yīng)的摩擦驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)軸。

所述傳動(dòng)軸與節(jié)輪之間的傳動(dòng)副可采用同步帶，所述同步帶張緊在傳動(dòng)軸與節(jié)輪之間。

為均衡腳踏架的負(fù)載，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸前、后的直行輪架頂部設(shè)均有左、右兩個(gè)牛眼軸承，四個(gè)牛眼軸承支撐在腳踏架底板的底部。

為提高行走穩(wěn)定性而采取的設(shè)計(jì)為：與一側(cè)輪轂的節(jié)輪相對(duì)的另一側(cè)輪轂的轂體圓周面上均布有滾珠，各滾珠頂部構(gòu)成的弧面與節(jié)輪頂部弧面等高。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)雙獨(dú)輪輔助行走裝置通過(guò)分別控制兩獨(dú)輪平衡單元的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和相對(duì)位置，使其可以在獨(dú)輪平衡車(chē)、segway平衡車(chē)、無(wú)人駕駛平衡自行車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)之間靈活進(jìn)行切換，同時(shí)具有自行車(chē)的快速性、segway的穩(wěn)定性和獨(dú)輪車(chē)的輕便性。

2、本實(shí)用新型通過(guò)摩擦驅(qū)動(dòng)輪摩擦驅(qū)動(dòng)全向輪的節(jié)輪，實(shí)現(xiàn)了裝置的側(cè)向移動(dòng)。

3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)中，全向輪的節(jié)輪在摩擦驅(qū)動(dòng)輪的帶動(dòng)下能夠產(chǎn)生一個(gè)使裝置橫移的速度矢量，該矢量與全向輪直行的速度矢量的合成能夠使裝置全方位運(yùn)動(dòng)。

4、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)中，全向輪上部的左、右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝有前、后摩擦驅(qū)動(dòng)輪，前、后摩擦驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)前、后彈性斜拉結(jié)構(gòu)壓緊在左、右輪轂(2)的節(jié)輪(3)上，這種柔性的結(jié)構(gòu)能夠確保摩擦傳動(dòng)的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為圖1實(shí)施方式的前視圖。

圖3為圖2實(shí)施方式的右視圖。

圖4為圖3沿垂直中線的剖視圖。

圖5為圖2中隱藏直行電機(jī)、拉伸彈簧及其支撐機(jī)構(gòu)后的視圖。

圖6(a)為圖1、圖2、圖3、圖4、圖5實(shí)施方式中半邊全向輪的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖6(b)為圖6(a)的前視圖。

圖號(hào)標(biāo)識(shí)：1、全向輪；2、輪轂；3、節(jié)輪；4、支撐軸；5、直行輪架；6、直行電機(jī)；7、腳踏架；8、轉(zhuǎn)動(dòng)軸；9、腳套；10、摩擦驅(qū)動(dòng)輪；11、摩擦節(jié)輪；12、側(cè)移輪架；13、側(cè)移電機(jī)；14、傳動(dòng)軸；15、萬(wàn)向節(jié)；16、直行小主動(dòng)齒輪；17、直行大從動(dòng)齒輪；18、傳動(dòng)套；19、轉(zhuǎn)向小主動(dòng)齒輪；20、轉(zhuǎn)向電機(jī)；21、轉(zhuǎn)向大從動(dòng)齒輪；22、搖板；23、彈簧；24、小主動(dòng)圓錐齒輪；25、側(cè)移大從動(dòng)圓錐齒輪；26、同步帶；27、牛眼軸承；28、推力軸承；29、滾珠；30、螺栓組件；31、深溝球軸承。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)雙獨(dú)輪輔助行走裝置，其結(jié)構(gòu)包括供左、右腳穿戴的兩個(gè)獨(dú)輪平衡單元，兩個(gè)獨(dú)輪平衡單元分別受控于穿戴在人體身上的運(yùn)動(dòng)控制單元，各獨(dú)輪平衡單元包括直行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和側(cè)移機(jī)構(gòu)，其中，

所述直行機(jī)構(gòu)包括基于直行輪架5設(shè)置的全向輪1(獨(dú)輪)和驅(qū)動(dòng)全向輪1的直行電機(jī)6(采用薄餅電機(jī))：

所述直行輪架5采用左、右豎直側(cè)板和水平頂部的框體結(jié)構(gòu)；所述全向輪1的結(jié)構(gòu)包括同軸固裝的左、右輪轂2，所述輪轂2包括中間轂套和于轂套上圓周均布的輪輻，兩兩輪輻上部之間安裝有左、右轉(zhuǎn)動(dòng)的節(jié)輪3，各輪輻的圓周面上均布有滾珠29，各滾珠29頂部構(gòu)成的弧面與節(jié)輪3頂部弧面等高，左、右輪轂2上的節(jié)輪3位置相錯(cuò)，全向輪1置于直行輪架5內(nèi)，并通過(guò)左、右輪轂2上的支撐軸4(采用一根整軸橫穿左、右輪轂2的轂套)安裝于直行輪架5的左、右側(cè)板下部，支撐軸4通過(guò)左、右深溝球軸承31與左、右輪轂2安裝，并于支撐軸4上設(shè)置傳動(dòng)套18軸向限位深溝球軸承31；所述直行電機(jī)6于直行輪架5一側(cè)的側(cè)板上部安裝并通過(guò)一級(jí)降速傳動(dòng)的直行齒輪傳動(dòng)副(相嚙合的直行小主動(dòng)齒輪16和直行大從動(dòng)齒輪17)連接對(duì)應(yīng)側(cè)的輪轂2，所述直行小主動(dòng)齒輪16安裝于直行電機(jī)6的輸出軸上，所述直行大從動(dòng)齒輪17與對(duì)應(yīng)輪轂2同軸固連，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。

所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括基于腳踏架7設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸8和轉(zhuǎn)向電機(jī)20(采用薄餅電機(jī))：

所述腳踏架7采用螺栓組件30連接的頂板和底板結(jié)構(gòu)，腳踏架7的底板安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸8上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸8通過(guò)軸承組件(深溝球軸承31與推力軸承28的組合)安裝于直行輪架5的頂板上，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)20安裝于腳踏架7的底板上，轉(zhuǎn)向電機(jī)20的輸出軸向下伸出腳踏架7的底板并通過(guò)一級(jí)降速傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向齒輪傳動(dòng)副(相嚙合的轉(zhuǎn)向小主動(dòng)齒輪19和轉(zhuǎn)向大從動(dòng)齒輪21)連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸8，所述轉(zhuǎn)向小主動(dòng)齒輪19安裝于轉(zhuǎn)向電機(jī)20的輸出軸上，所述轉(zhuǎn)向大從動(dòng)齒輪21安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸8上，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。

所述側(cè)移機(jī)構(gòu)包括輪轂外傳動(dòng)組件和輪轂內(nèi)傳動(dòng)組件，所述輪轂外傳動(dòng)組件基于直行輪架5前、后對(duì)稱(chēng)設(shè)置，共同采用側(cè)移電機(jī)13作為驅(qū)動(dòng)，各輪轂外傳動(dòng)組件包括摩擦驅(qū)動(dòng)輪10和彈性斜拉結(jié)構(gòu)以及一級(jí)降速傳動(dòng)的側(cè)移圓錐齒輪傳動(dòng)副，以前側(cè)輪轂外傳動(dòng)組件為例：

前摩擦驅(qū)動(dòng)輪10安裝于前側(cè)移輪架12上并可左、右轉(zhuǎn)動(dòng)，前摩擦驅(qū)動(dòng)輪10的輪體上圓周均布有前、后轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦節(jié)輪11，前摩擦驅(qū)動(dòng)輪10向外斜置于全向輪1上部前方(前摩擦驅(qū)動(dòng)輪10的轉(zhuǎn)軸向內(nèi)斜置)并徑向接觸在全向輪1的左、右輪轂2上(一側(cè)的節(jié)輪3上和另一側(cè)的輪輻頂部滾珠29上)；前彈性斜拉結(jié)構(gòu)包括左、右搖板22和左、右彈簧23，左、右搖板22向內(nèi)斜置，左、右搖板22的上端分別鉸連在直行輪架5的左、右側(cè)板的左上位置，所述前側(cè)移輪架12置于左、右搖板22下端之間并與之鉸連，左、右彈簧23向外斜置，左、右彈簧23分別拉緊在左、右搖板22下端和直行輪架5的左、右側(cè)板的左下位置，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。

所述側(cè)移電機(jī)13設(shè)于全向輪1上方的直行輪架5的頂板底部，側(cè)移電機(jī)13的前、后輸出軸分別通過(guò)前、后一級(jí)降速傳動(dòng)的側(cè)移圓錐齒輪傳動(dòng)副(相嚙合的小主動(dòng)圓錐齒輪24和側(cè)移大從動(dòng)圓錐齒輪25)，所述小主動(dòng)圓錐齒輪24安裝于對(duì)應(yīng)的側(cè)移電機(jī)13輸出軸上，所述側(cè)移大從動(dòng)圓錐齒輪25通過(guò)萬(wàn)向節(jié)15與對(duì)應(yīng)摩擦驅(qū)動(dòng)輪10的轉(zhuǎn)軸連接，如圖1、圖2、圖5所示。

所述輪轂內(nèi)傳動(dòng)組件包括于左、右輪轂2內(nèi)圓周均布設(shè)置的傳動(dòng)軸14，各傳動(dòng)軸14安裝于兩兩輪輻下部之間的軸座(設(shè)于轂套)上，各傳動(dòng)軸14之間通過(guò)萬(wàn)向節(jié)15連接，所述傳動(dòng)軸14與對(duì)位的節(jié)輪3之間通過(guò)張緊的兩條同步帶26連接，如圖6(a)、圖6(b)所示。

本實(shí)用新型的運(yùn)行方式：

1、裝置的直行——直行電機(jī)6單獨(dú)啟動(dòng)，通過(guò)直行齒輪傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)左、右輪轂2轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)全向輪1的前、后滾動(dòng)。

2、裝置的側(cè)移——側(cè)移電機(jī)13單獨(dú)啟動(dòng)，通過(guò)前、后側(cè)移圓錐齒輪傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)前、后摩擦驅(qū)動(dòng)輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左、右輪轂2上的節(jié)輪3同步轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)全向輪1的左、右移動(dòng)。

3、裝置的全方位運(yùn)行——直行電機(jī)6與側(cè)移電機(jī)13同時(shí)啟動(dòng)，全向輪1的直行速度矢量與側(cè)移速度矢量合成為全方位的運(yùn)動(dòng)。

4、以上三種運(yùn)行方式中，在轉(zhuǎn)向電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)下，裝置均可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。