專利名稱：一種智能自平衡交通機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，特別是一種能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)前后和左右平衡的交通機(jī)器人，屬于可由于代步的交通工具。
背景技術(shù)：
自行車、摩托車、汽車等陸地交通工具發(fā)展至今，除了動(dòng)力來(lái)源和材料的應(yīng)用以夕卜，在原理上沒(méi)有更大的突破。自平衡車，打破了傳統(tǒng)的思維理念，為新交通工具的誕生、發(fā)展和應(yīng)用開辟了新的道路。利用重力能源，可以為人們?cè)陉懙厣线M(jìn)行安全、平穩(wěn)、綠色的運(yùn)輸提供更加有效的技術(shù)解決方案。上個(gè)世紀(jì)末，美國(guó)發(fā)明家狄恩.卡門(Dean Kamen)與他的DEKA研發(fā)公司(DEKAResearch and Development Corp.)團(tuán)隊(duì)發(fā)明設(shè)計(jì)了一種電力驅(qū)動(dòng)、具有自我平衡能力的個(gè)人用運(yùn)輸載具，可以讓人們騎著它在都市里面毫無(wú)障礙地移動(dòng)，并稱之為“思維車”。思維車的發(fā)明構(gòu)思是建立在“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”(DynamicStabilization)的基本原理上,也就是基于車輛本身的自動(dòng)平衡能力。以內(nèi)置的精密固態(tài)陀螺儀(Solid-StateGyroscopes)來(lái)判斷車身所處的姿勢(shì)狀態(tài)，透過(guò)精密且高速的中央微處理器計(jì)算出適當(dāng)?shù)闹噶詈?，?qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)做到平衡的效果。思維車上的構(gòu)造包括四大主要部件車輪和發(fā)動(dòng)機(jī)組、傳感器系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)和操作員控制系統(tǒng)。主要的傳感器系統(tǒng)是一組陀螺儀，通過(guò)利用陀螺儀具有保持其旋轉(zhuǎn)軸所指的方向不變的特性對(duì)思維車的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)地?cái)?shù)據(jù)采集。思維車裝有3 5個(gè)陀螺儀傳感器，用以完成探測(cè)前、后方向的傾斜度和側(cè)傾程度。由于思維車的系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，且需采用多個(gè)陀螺儀，制造成本高，同時(shí)也顯著增加了其軟硬件的維護(hù)的成本。北京工業(yè)大學(xué)的專利號(hào)為ZL201020650188.1的實(shí)用新型專利公開了一種自平衡載人獨(dú)輪車系統(tǒng)，包括行走單元和控制單元；行走單元的行走輪設(shè)置在系統(tǒng)的下方，行走輪的上方設(shè)有機(jī)架，機(jī)架的上方設(shè)有平衡輪，平衡輪的上方設(shè)有控制獨(dú)輪車前后運(yùn)動(dòng)速度的操控手柄；機(jī)架內(nèi)設(shè)有電源和運(yùn)動(dòng)控制單元，操控手柄連接到傳感器組件上；控制單元包括運(yùn)動(dòng)控制單元，與運(yùn)動(dòng)控制單元連接的操控手柄，由傾角傳感器、慣性傳感器組成的傳感器組件，以及平衡輪輪毅電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和行走輪輪毅電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；平衡輪的軸線與行走輪的軸線垂直并且不相交。該發(fā)明創(chuàng)造雖然實(shí)現(xiàn)了獨(dú)輪車不同行進(jìn)速度下在前后方向和左右方向的平衡控制，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高?？傊?，而對(duì)于一些短距離且無(wú)需承擔(dān)過(guò)重運(yùn)輸任務(wù)的情況，常規(guī)的交通機(jī)器人由于體積大，對(duì)于能源的消耗以及占用空間面積都比較大，很不環(huán)保。傳統(tǒng)的交通機(jī)器人，還存在著以下缺點(diǎn)人力交通機(jī)器人費(fèi)力且效率低；而傳統(tǒng)的電力或其他動(dòng)力的交通機(jī)器人由于體積大、質(zhì)量大，因此對(duì)于能源需求較大，對(duì)于一些短距離且無(wú)需承擔(dān)過(guò)重運(yùn)輸任務(wù)的情況顯得非常不經(jīng)濟(jì)。
發(fā)明內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能自平衡交通機(jī)器人，對(duì)于機(jī)器人的前后平衡和左右平衡分別采用了不同的智能平衡技術(shù)方案，采用較低成本的發(fā)明構(gòu)思，解決交通機(jī)器人的平衡問(wèn)題，并提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)、響應(yīng)迅速、操作容易且安全穩(wěn)定的實(shí)用智能交通機(jī)器人。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案一種智能自平衡交通機(jī)器人，包括基架本體、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號(hào)傳感系統(tǒng)和為所述各機(jī)構(gòu)系統(tǒng)供電的電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)還裝有電源總開關(guān)，所述基架本體包括底盤架和與其固定連接的踏板，所述控制系統(tǒng)安裝于所述底盤架上，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括與地面發(fā)生位移的接地裝置，所述接地裝置至少為一個(gè)，所述接地裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)主軸與所述底盤架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述接地裝置與旋轉(zhuǎn)主軸固定連接，所述底盤架和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成平衡的一級(jí)倒立擺，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)包括至少一個(gè)電機(jī)，所述電機(jī)執(zhí)行所述控制系統(tǒng)輸出的正反轉(zhuǎn)指令，所述旋轉(zhuǎn)主軸由所述電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述接地裝置與地面發(fā)生位移，所述信號(hào)傳感系統(tǒng)包括至少一個(gè)機(jī)器人姿態(tài)傳感器，所述姿態(tài)傳感器向所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋傳輸所述基架本體前后傾斜的角度信號(hào)，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括維持所述接地裝置左右平衡的慣性元件，所述慣性元件也通過(guò)芯軸與所述底盤架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述慣性元件也與所述芯軸固定連接，且所述芯軸與所述旋轉(zhuǎn)主軸的軸線平行，所述芯軸也由所述一個(gè)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述慣性元件高速旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步，所述慣性元件為圓形的質(zhì)量盤，所述質(zhì)量盤以其芯軸為軸進(jìn)行慣性高速旋轉(zhuǎn)；所述踏板上設(shè)有墊式軟體薄膜開關(guān)，所述薄膜開關(guān)的信號(hào)引出線與所述控制系統(tǒng)的初始化信號(hào)接收端相連接。本實(shí)用新型的接地裝置的方案一為所述接地裝置為為兩個(gè)同軸的主驅(qū)動(dòng)輪子，兩個(gè)同軸的主驅(qū)動(dòng)輪子分別并列間隔安裝于底盤架的左右兩側(cè)，形成長(zhǎng)軸距的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述踏板位于兩個(gè)所述主驅(qū)動(dòng)輪子之間的所述底盤架的上表面上。本實(shí)用新型的接地裝置的方案二為所述接地裝置為履帶機(jī)構(gòu)，所述履帶機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成旋轉(zhuǎn)擺。本實(shí)用新型的的接地裝置的方案三為所述接地裝置為機(jī)械腿，所述機(jī)械腿和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成支撐擺。進(jìn)一步，所述姿態(tài)傳感器為角度傳感器。進(jìn)一步，所述主驅(qū)動(dòng)輪子與所述質(zhì)量盤相結(jié)合，所述質(zhì)量盤內(nèi)含于所述主驅(qū)動(dòng)輪子的輪轂外圈內(nèi)，并繞相同的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述主驅(qū)動(dòng)輪子與所述質(zhì)量盤共用一個(gè)電機(jī)，在所述質(zhì)量盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和所述主驅(qū)動(dòng)輪子的輪轂傳動(dòng)主軸之間加裝大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)，所述主驅(qū)動(dòng)輪子相比質(zhì)量盤為低速運(yùn)動(dòng)件，所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，所述電機(jī)的傳動(dòng)軸直接驅(qū)動(dòng)所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件，所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的從動(dòng)執(zhí)行件間接傳動(dòng)所述質(zhì)量盤和所述主驅(qū)動(dòng)輪子；所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)為輪系，所述輪系的原動(dòng)件和從動(dòng)執(zhí)行件為齒輪、摩擦輪或鏈輪；所述輪系為行星輪系，所述行星輪系的太陽(yáng)輪的傳動(dòng)軸直接與所述主驅(qū)動(dòng)輪子的旋轉(zhuǎn)主軸固定連接，所述行星輪系的從動(dòng)執(zhí)行件與所述慣性元件固定連接。進(jìn)一步，所述基架本體上固定連接有方向操縱桿，所述方向操縱桿的頂端固定安裝把手，所述方向操縱桿的底部與轉(zhuǎn)向輪子的中心軸的端部鉸接，并向所述中心軸傳輸扭矩，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪子左右擺動(dòng)。[0016]進(jìn)一步，所述把手的中部通過(guò)同軸的柱形短套筒與方向操縱桿活動(dòng)連接，所述柱形短套筒與所述方向操縱桿的頂端固定連接，所述把手與所述柱形短套筒間隙配合，所述把手沿所述柱形短套筒的內(nèi)腔進(jìn)行微動(dòng)直線滑移，所述柱形短套筒的內(nèi)壁和所述把手的外壁對(duì)應(yīng)處通過(guò)凹凸結(jié)合部互相嵌合形成滑移限位機(jī)構(gòu)，在把手軸向上的所述凹凸結(jié)合部的凸緣兩側(cè)與凹槽邊之間空隙內(nèi)設(shè)有彈性體，所述柱形短套筒的內(nèi)壁或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手的外壁區(qū)域設(shè)有檢測(cè)所述把手滑移的位移傳感器，所述位移傳感器向控制系統(tǒng)傳輸位移信號(hào);本實(shí)用新型的位移傳感器的方案一為所述位移傳感器為霍爾式位移傳感器，霍爾式位移傳感器的磁鐵和霍爾元件分別安裝于所述柱形短套筒的內(nèi)壁上或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手的外壁上，霍爾元件的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)接收端連接。本實(shí)用新型的位移傳感器的方案二為所述位移傳感器為電阻式位移傳感器，電阻式位移傳感器的電阻體和可移動(dòng)的電刷分別安裝于所述柱形短套筒的內(nèi)壁上或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手的外壁上，所述電阻式位移傳感器的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)接收端連接。進(jìn)一步，所述底盤架上安裝座位。進(jìn)一步，所述底盤架的左右側(cè)均安裝有擋泥板，擋泥板的上部向?qū)?yīng)的主驅(qū)動(dòng)輪子的上方延伸；所述方向操縱桿包括外桿和內(nèi)桿，內(nèi)桿插接在外桿內(nèi)并通過(guò)鎖緊旋鈕固定。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是本實(shí)用新型交通機(jī)器人的平衡采用組合平衡的技術(shù)方案交通機(jī)器人的左右平衡通過(guò)質(zhì)量盤受控高速轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，基于高速旋轉(zhuǎn)的慣性體具有保持其自轉(zhuǎn)軸姿態(tài)的定軸特性，質(zhì)量盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力會(huì)使其自身保持平衡；交通機(jī)器人的前后平衡通過(guò)角度傳感器進(jìn)行傾斜參數(shù)采集，經(jīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后指令電機(jī)驅(qū)動(dòng)接地裝置前進(jìn)或后退加以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)交通機(jī)器人行進(jìn)姿態(tài)在不同方向上的受力特點(diǎn)，采用不同的穩(wěn)定平衡方案，可以更加有效地實(shí)現(xiàn)交通機(jī)器人自平衡。2.采用質(zhì)量盤高速旋轉(zhuǎn)的駝螺效應(yīng)，在實(shí)現(xiàn)交通機(jī)器人的左右平衡的同時(shí)，質(zhì)量盤高速旋轉(zhuǎn)還會(huì)產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)性，還會(huì)輔助接地裝置運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量盤成為儲(chǔ)能蓄能器并能間斷地釋放能量，優(yōu)化運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作效率。3.本實(shí)用新型在踏板上設(shè)有墊式軟體薄膜開關(guān)，在啟動(dòng)電源開關(guān)對(duì)系統(tǒng)加電時(shí)，交通機(jī)器人并不能保持平衡，只有踏上踏板，啟動(dòng)墊式軟體薄膜開關(guān)后，控制系統(tǒng)才開始初始化，使交通機(jī)器人保持平衡，防止交通機(jī)器人加電迅速平衡導(dǎo)致碰傷使用者；此外，還可以防止在斜坡上突然啟動(dòng)交通機(jī)器人時(shí)，發(fā)生溜坡而導(dǎo)致危險(xiǎn)事故。4.本實(shí)用新型的方向控制系統(tǒng)采用可抽動(dòng)的把手，帶動(dòng)傳感器，構(gòu)造簡(jiǎn)單，可以很好地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向動(dòng)作。5.由于質(zhì)量盤在地面接觸裝置內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)，能有效地保持左右平衡，體積小巧，可以使本交通機(jī)器人在最小的空間實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向功能，克服普通兩輪平衡車車體較大而導(dǎo)致空間占用的不足，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，適用于廣泛的人群。

[0027]圖1是本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例的原理圖。圖2是本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖。圖3是本實(shí)用新型的操縱桿安裝霍爾式位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型的方向操縱桿安裝電阻式位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例1 :如圖1-3所示，一種智能自平衡交通機(jī)器人，包括基架本體、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)4、信號(hào)傳感系統(tǒng)和為所述各機(jī)構(gòu)系統(tǒng)供電的電源系統(tǒng)5，所述電源系統(tǒng)還裝有電源總開關(guān)，所述基架本體包括底盤架13和與其固定連接的踏板，所述控制系統(tǒng)4安裝于所述底盤架13上，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括與地面發(fā)生位移的接地裝置，所述接地裝置至少為一個(gè)，所述接地裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)主軸與所述底盤架13轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述接地裝置與旋轉(zhuǎn)主軸固定連接，所述底盤架13和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成平衡的一級(jí)倒立擺，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)包括至少一個(gè)電機(jī)6，所述電機(jī)6執(zhí)行所述控制系統(tǒng)4輸出的正反轉(zhuǎn)指令，所述旋轉(zhuǎn)主軸由所述電機(jī)6來(lái)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述接地裝置與地面發(fā)生位移，所述信號(hào)傳感系統(tǒng)包括至少一個(gè)機(jī)器人姿態(tài)傳感器1，所述姿態(tài)傳感器I向所述控制系統(tǒng)4實(shí)時(shí)反饋傳輸所述基架本體前后傾斜的角度信號(hào)，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括維持所述接地裝置左右平衡的慣性元件，所述慣性元件也通過(guò)芯軸與所述底盤架3轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述慣性元件也與所述芯軸固定連接，且所述芯軸與所述旋轉(zhuǎn)主軸的軸線平行，所述芯軸也由所述一個(gè)電機(jī)6來(lái)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述慣性元件高速旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步，所述慣性元件為圓形的質(zhì)量盤，所述質(zhì)量盤以其芯軸為軸進(jìn)行慣性高速旋轉(zhuǎn)；所述踏板上設(shè)有墊式軟體薄膜開關(guān)2，所述薄膜開關(guān)2的信號(hào)引出線與所述控制系統(tǒng)4的初始化信號(hào)接收端相連接。進(jìn)一步，所述接地裝置為為兩個(gè)同軸的主驅(qū)動(dòng)輪子12，兩個(gè)同軸的主驅(qū)動(dòng)輪子12分別并列間隔安裝于底盤架13的左右兩側(cè)，形成長(zhǎng)軸距的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述踏板位于兩個(gè)所述主驅(qū)動(dòng)輪12子之間的所述底盤架13的上表面上。進(jìn)一步，所述姿態(tài)傳感器I為角度傳感器。進(jìn)一步，所述主驅(qū)動(dòng)輪子12與所述質(zhì)量盤相結(jié)合，所述質(zhì)量盤內(nèi)含于所述主驅(qū)動(dòng)輪子12的輪轂外圈內(nèi)，并繞相同的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述主驅(qū)動(dòng)輪子與所述質(zhì)量盤共用一個(gè)電機(jī)，在所述質(zhì)量盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和所述主驅(qū)動(dòng)輪子的輪轂傳動(dòng)主軸之間加裝大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)，所述主驅(qū)動(dòng)輪子相比質(zhì)量盤為低速運(yùn)動(dòng)件，所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，所述電機(jī)6的傳動(dòng)軸直接驅(qū)動(dòng)所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件，所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的從動(dòng)執(zhí)行件間接傳動(dòng)所述質(zhì)量盤和所述主驅(qū)動(dòng)輪子；所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)為輪系，所述輪系的原動(dòng)件和從動(dòng)執(zhí)行件為齒輪、摩擦輪或鏈輪；所述輪系為行星輪系，所述行星輪系的太陽(yáng)輪的傳動(dòng)軸直接與所述主驅(qū)動(dòng)輪子的旋轉(zhuǎn)主軸固定連接，所述行星輪系的從動(dòng)執(zhí)行件與所述慣性元件固定連接。進(jìn)一步，所述基架本體上固定連接有方向操縱桿，所述方向操縱桿的頂端固定安裝把手7，所述方向操縱桿的底部與轉(zhuǎn)向輪子的中心軸的端部鉸接，并向所述中心軸傳輸扭矩，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪子左右擺動(dòng)。進(jìn)一步，所述把手7的中部通過(guò)同軸的柱形短套筒14與方向操縱桿活動(dòng)連接，所述柱形短套筒14與所述方向操縱桿的頂端固定連接，所述把手7與所述柱形短套筒14間隙配合，所述把手7沿所述柱形短套筒14的內(nèi)腔進(jìn)行微動(dòng)直線滑移，所述柱形短套筒17的內(nèi)壁和所述把手的外壁對(duì)應(yīng)處通過(guò)凹凸結(jié)合部互相嵌合形成滑移限位機(jī)構(gòu)，在把手軸向上的所述凹凸結(jié)合部的凸緣兩側(cè)與凹槽邊之間空隙內(nèi)設(shè)有彈性體15，所述柱形短套筒的內(nèi)壁或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手的外壁區(qū)域設(shè)有檢測(cè)所述把手滑移的位移傳感器5，所述位移傳感器5向控制系統(tǒng)傳輸位移信號(hào)；所述位移傳感器為霍爾式位移傳感器，霍爾式位移傳感器的磁鐵16和霍爾元件17分別安裝于所述柱形短套筒14的內(nèi)壁上或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手7的外壁上，霍爾元件17的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)4的信號(hào)接收端連接。進(jìn)一步，所述底盤架13上安裝座位。進(jìn)一步，所述底盤架13的左右側(cè)均安裝有擋泥板11，擋泥板11的上部向?qū)?yīng)的主驅(qū)動(dòng)輪子12的上方延伸；所述方向操縱桿包括外桿10和內(nèi)桿8,內(nèi)桿8插接在外桿10內(nèi)并通過(guò)鎖緊旋鈕8固定，擋泥板的設(shè)計(jì)使本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)積水路面也不易沾濕衣物，同時(shí)操作人員可以通過(guò)旋松或旋緊所述鎖緊旋鈕來(lái)調(diào)整方向操縱桿的高度，以適應(yīng)不同的人群。實(shí)施例2 :本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，其不同之處在于所述接地裝置為履帶機(jī)構(gòu)，所述履帶機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成旋轉(zhuǎn)擺。實(shí)施例3 :本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，其不同之處在于所述接地裝置為機(jī)械腿，所述機(jī)械腿和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成支撐擺。實(shí)施例4 :如圖1、2、4所示,本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同,其不同之處在于所述位移傳感器為電阻式位移傳感器，電阻式位移傳感器的電阻體18和可移動(dòng)的電刷19分別安裝于所述柱形短套筒14的內(nèi)壁上或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手7的外壁上，所述電阻式位移傳感器的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)4的信號(hào)接收端連接。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種智能自平衡交通機(jī)器人，包括基架本體、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號(hào)傳感系統(tǒng)和為所述各機(jī)構(gòu)系統(tǒng)供電的電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)還裝有電源總開關(guān)，所述基架本體包括底盤架和與其固定連接的踏板，所述控制系統(tǒng)安裝于所述底盤架上，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括與地面發(fā)生位移的接地裝置，所述接地裝置至少為一個(gè)，所述接地裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)主軸與所述底盤架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述接地裝置與旋轉(zhuǎn)主軸固定連接，所述底盤架和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成平衡的一級(jí)倒立擺，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)包括至少一個(gè)電機(jī)，所述電機(jī)執(zhí)行所述控制系統(tǒng)輸出的正反轉(zhuǎn)指令，所述旋轉(zhuǎn)主軸由所述電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述接地裝置與地面發(fā)生位移，所述信號(hào)傳感系統(tǒng)包括至少一個(gè)機(jī)器人姿態(tài)傳感器，所述姿態(tài)傳感器向所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋傳輸所述基架本體前后傾斜的角度信號(hào)，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括維持所述接地裝置左右平衡的慣性元件，所述慣性元件也通過(guò)芯軸與所述底盤架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述慣性元件也與所述芯軸固定連接，且所述芯軸與所述旋轉(zhuǎn)主軸的軸線平行，所述芯軸也由所述一個(gè)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述慣性元件高速旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述慣性元件為圓形的質(zhì)量盤，所述質(zhì)量盤以其芯軸為軸進(jìn)行慣性高速旋轉(zhuǎn)；所述踏板上設(shè)有墊式軟體薄膜開關(guān)，所述薄膜開關(guān)的信號(hào)引出線與所述控制系統(tǒng)的初始化信號(hào)接收端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述接地裝置為為兩個(gè)同軸的主驅(qū)動(dòng)輪子，兩個(gè)同軸的主驅(qū)動(dòng)輪子分別并列間隔安裝于底盤架的左右兩側(cè)，形成長(zhǎng)軸距的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述踏板位于兩個(gè)所述主驅(qū)動(dòng)輪子之間的所述底盤架的上表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述接地裝置為履帶機(jī)構(gòu)，所述履帶機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成旋轉(zhuǎn)擺；或，所述接地裝置為機(jī)械腿，所述機(jī)械腿和旋轉(zhuǎn)主軸構(gòu)成支撐擺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于 所述姿態(tài)傳感器為角度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述主驅(qū)動(dòng)輪子與所述質(zhì)量盤相結(jié)合，所述質(zhì)量盤內(nèi)含于所述主驅(qū)動(dòng)輪子的輪轂外圈內(nèi)，并繞相同的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述主驅(qū)動(dòng)輪子與所述質(zhì)量盤共用一個(gè)電機(jī)，在所述質(zhì)量盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和所述主驅(qū)動(dòng)輪子的輪轂傳動(dòng)主軸之間加裝大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)，所述主驅(qū)動(dòng)輪子相比質(zhì)量盤為低速運(yùn)動(dòng)件，所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，所述電機(jī)的傳動(dòng)軸直接驅(qū)動(dòng)所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件，所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的從動(dòng)執(zhí)行件間接傳動(dòng)所述質(zhì)量盤和所述主驅(qū)動(dòng)輪子；所述大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)為輪系，所述輪系的原動(dòng)件和從動(dòng)執(zhí)行件為齒輪、摩擦輪或鏈輪；所述輪系為行星輪系，所述行星輪系的太陽(yáng)輪的傳動(dòng)軸直接與所述主驅(qū)動(dòng)輪子的旋轉(zhuǎn)主軸固定連接，所述行星輪系的從動(dòng)執(zhí)行件與所述慣性元件固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述基架本體上固定連接有方向操縱桿，所述方向操縱桿的頂端固定安裝把手，所述方向操縱桿的底部與轉(zhuǎn)向輪子的中心軸的端部鉸接，并向所述中心軸傳輸扭矩，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪子左右擺動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述把手的中部通過(guò)同軸的柱形短套筒與方向操縱桿活動(dòng)連接，所述柱形短套筒與所述方向操縱桿的頂端固定連接，所述把手與所述柱形短套筒間隙配合，所述把手沿所述柱形短套筒的內(nèi)腔進(jìn)行微動(dòng)直線滑移，所述柱形短套筒的內(nèi)壁和所述把手的外壁對(duì)應(yīng)處通過(guò)凹凸結(jié)合部互相嵌合形成滑移限位機(jī)構(gòu)，在把手軸向上的所述凹凸結(jié)合部的凸緣兩側(cè)與凹槽邊之間空隙內(nèi)設(shè)有彈性體，所述柱形短套筒的內(nèi)壁或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手的外壁區(qū)域設(shè)有檢測(cè)所述把手滑移的位移傳感器，所述位移傳感器向控制系統(tǒng)傳輸位移信號(hào)，其中，所述位移傳感器為霍爾式位移傳感器，霍爾式位移傳感器的磁鐵和霍爾元件分別安裝于所述柱形短套筒的內(nèi)壁上或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手的外壁上，霍爾元件的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)接收端連接；或，所述位移傳感器為電阻式位移傳感器，電阻式位移傳感器的電阻體和可移動(dòng)的電刷分別安裝于所述柱形短套筒的內(nèi)壁上或與其相對(duì)應(yīng)的所述把手的外壁上，所述電阻式位移傳感器的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)接收端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述底盤架上安裝座位。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種智能自平衡交通機(jī)器人，其特征在于所述底盤架的左右側(cè)均安裝有擋泥板，擋泥板的上部向?qū)?yīng)的主驅(qū)動(dòng)輪子的上方延伸；所述方向操縱桿包括外桿和內(nèi)桿，內(nèi)桿插接在外桿內(nèi)并通過(guò)鎖緊旋鈕固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自平衡智能交通機(jī)器人，包括基架本體、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號(hào)傳感系統(tǒng)和為各機(jī)構(gòu)系統(tǒng)供電的電源系統(tǒng)，基架本體包括底盤架和與其固定連接的踏板，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括接地裝置，接地裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)主軸與底盤架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)包括至少一個(gè)電機(jī)，可帶動(dòng)接地裝置與地面發(fā)生位移，信號(hào)傳感系統(tǒng)包括機(jī)器人姿態(tài)傳感器，可實(shí)時(shí)反饋傳輸基架本體前后傾斜的角度信號(hào)，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括維持接地裝置左右平衡的慣性元件，慣性元件也通過(guò)芯軸與底盤架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且芯軸與旋轉(zhuǎn)主軸的軸線平行，芯軸也由一個(gè)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)慣性元件高速旋轉(zhuǎn)。本交通機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)、響應(yīng)迅速、操作容易且安全穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G05D1/08GK202879697SQ20122050148
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者吳海林 申請(qǐng)人:仙居縣威隆能動(dòng)力科技有限公司