本發(fā)明涉及一種兩輪平衡機器人，尤其涉及一種基于單擺結(jié)構(gòu)的兩輪平衡機器人。

背景技術(shù)：

目前市場上常見的兩輪平衡機器人，為了控制簡單，其質(zhì)心是位于形心之上，即倒立擺結(jié)構(gòu)。倒立擺結(jié)構(gòu)的兩輪平衡機器人，雖然技術(shù)比較成熟，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，因此，在某些場合，需要一種結(jié)構(gòu)簡單的兩輪平衡機器人。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種基于單擺結(jié)構(gòu)的兩輪平衡機器人，其采用單擺結(jié)構(gòu)且結(jié)構(gòu)簡單。所述的單擺結(jié)構(gòu)指質(zhì)心位于其形心之下。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

所提供的基于單擺結(jié)構(gòu)的兩輪平衡機器人，包括兩個車輪、位于兩個車輪之間的機器人本體，其特殊之處在于：

所述機器人本體包括外殼以及設(shè)置在外殼內(nèi)的支架、兩個驅(qū)動單元和兩個配重單元，驅(qū)動單元和配重單元都設(shè)置在車輪軸的下方；

所述支架由前支架和后支架扣合而成，支架上設(shè)置向左右伸出的兩個支架軸，所述支架內(nèi)設(shè)置有位于支架軸下方的兩個驅(qū)動單元座；

所述驅(qū)動單元包括依次傳動的電機、驅(qū)動齒輪箱和輸出齒輪軸；

所述車輪包括外胎、設(shè)置在外胎內(nèi)側(cè)的車輪內(nèi)齒圈、設(shè)置在輪胎中心的軸承；

所述支架的支架軸與軸承的內(nèi)圈固連，所述車輪與軸承的外圈固連；

所述電機和驅(qū)動齒輪箱嵌在支架的驅(qū)動單元座內(nèi)；

所述輸出齒輪軸與車輪內(nèi)齒圈嚙合；

所述配重單元包括至少一塊配重塊，所述配重塊設(shè)置在支架前后兩側(cè)。

基于上述基本技術(shù)方案，本發(fā)明還作出以下優(yōu)化/限定：

為防止兩輪平衡機器人啟動時后仰，上述兩個車輪的徑向平面相交，存在夾角B。

在不影響整個產(chǎn)品外觀效果的情況下，車輪的夾角越大，防啟動后仰的效果越明顯。根據(jù)這一原則，上述兩個車輪徑向平面之間的夾角B范圍為5°～15°。

最佳的，上述兩個車輪徑向平面之間的夾角B為7°。

上述兩輪平衡機器人還包括設(shè)置在所述支架下方的電池，所述電池也能起到配重作用。

為便于裝配和保證兩個車輪徑向平面之間的夾角B，上述車輪還包括與所述軸承內(nèi)圈固連的支架座，所述支架軸固定套裝在所述支架座內(nèi)。在裝配時，將前后支架和左右車輪通過所述支架座裝配在一起，再整體固定在機器人的殼體上，從而保證所述夾角B。

上支架前后兩側(cè)的配重塊的數(shù)量分別為3個，且配重塊形狀與支架外輪廓相適配，以使結(jié)構(gòu)更緊湊。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明將驅(qū)動單元和配重都設(shè)置在車輪軸的下方，從而保證質(zhì)心位于其形心之下。

2、本發(fā)明通過兩輪間設(shè)定夾角，使得兩側(cè)車輪的軸線不共線，即存在夾角。一方面使整機結(jié)構(gòu)的質(zhì)心進一步下降，以增大力矩克服反向扭矩；另一方面，兩側(cè)車輪軸線不共線，機器人本體就沒有了轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動就受到了約束。

3、本發(fā)明體積小。本發(fā)明配重采用多塊不同結(jié)構(gòu)的配重，充分利用了支架的空間，減小了配重的空間體積。

附圖說明

圖1是本發(fā)明主視圖；

圖2是圖1的A-A視圖；

圖3是圖1的分解圖；

圖中：11-左車輪，12-右車輪，21-前支架，22-后支架，23-支架軸，24-驅(qū)動單元座，31-左支架座，32-右支架座，33-軸承，4-驅(qū)動單元，41-電機，42-驅(qū)動齒輪箱，43-輸出齒輪軸，44-車輪內(nèi)齒圈，5-配重A，6-配重B，7-配重C，8-電池。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的內(nèi)容加以詳細說明。

圖1-圖3給出了本發(fā)明的一個具體實施例，它包括支架、配重單元、驅(qū)動單元和車輪。支架由前支架21和后支架22扣合而成，支架上設(shè)置向左右伸出的兩個支架軸23，支架內(nèi)設(shè)置有位于支架軸下方的兩個驅(qū)動單元座24，驅(qū)動單元位于驅(qū)動單元座24內(nèi)，驅(qū)動單元包括依次傳動的電機41、驅(qū)動齒輪箱42和輸出齒輪軸43，支架軸23套接在與車輪中心的軸承33內(nèi)圈固連的支架座內(nèi)，通過支架座將支架與車輪連接，配重單元和驅(qū)動單元位于支架部分底部，即整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)心位于其形心之下。

本發(fā)明兩輪平衡機器人，由于其質(zhì)心位于形心之下，屬于單擺結(jié)構(gòu)，且由于外形尺寸和需要在平面上運動的限制，質(zhì)心無法超出車輪外形尺寸的限制。其平衡控制相較于質(zhì)心位于形心之上的倒立擺結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

支架部分包括:支架A、支架B；配重單元包括：配重A、配重B、配重C；

驅(qū)動單元包括：電池8、驅(qū)動齒輪箱42和電機41；車輪包括：左右兩側(cè)的車輪，兩個車輪的徑向平面相交，具有5°～15°的夾角以防啟動時后仰。

驅(qū)動單元和電池既滿足驅(qū)動和供電的功能要求，同時利用其重量也起到一部分配重的作用，這樣可以減少單純的配重塊的重量，節(jié)省結(jié)構(gòu)空間。