本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種自平衡機器人的承載能力上的改進。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有雙輪的自平衡機器人的結(jié)構(gòu)特點是兩輪共軸、獨立驅(qū)動、車身重心位于車輪軸上方，它通過車輪運動保持車體平衡。如圖1所示，自平衡機器人由右車輪11、右電機12、左電機13、左車輪14和車體15組成。在車體15上固定的右電機12、左電機1分別驅(qū)動右車輪11、左車輪14。

由于傳統(tǒng)的雙輪的自平衡機器人一般僅可保持動態(tài)平衡，運動過程需要隨時調(diào)整，且由于動態(tài)平衡以及雙輪的限制，使得其承載能力低，如若非要通過算法實現(xiàn)自平衡，則提高了軟件算法的難度，而且難于保證可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自平衡機器人，在避免復(fù)雜的軟件算法的條件下，通過改進其結(jié)構(gòu)，不僅提高了自平衡機器人的承載力，還有效保證了運行的平穩(wěn)性。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種自平衡機器人，包括車體以及相對布設(shè)的第一車輪、第二車輪，還包括車輪收放機構(gòu)，所述車輪收放機構(gòu)包括第一萬向輪、曲柄滑塊機構(gòu)、伸縮機構(gòu)，所述曲柄滑塊機構(gòu)包括所述第一曲柄、滑塊以及轉(zhuǎn)動連接于所述第一曲柄與所述滑塊之間的第一連桿。所述伸縮機構(gòu)用于帶動所述滑塊往復(fù)移動；所述第一曲柄轉(zhuǎn)動連接于所述車體，并固定連接于所述第一萬向輪；當(dāng)所述伸縮機構(gòu)帶動所述滑塊移動至第一位置時，所述第一萬向輪抵接地面以承載所述車體，當(dāng)所述伸縮機構(gòu)帶動所述滑塊移動至第二位置時，所述第一萬向輪收容于所述車體內(nèi)部。

進一步的，當(dāng)所述第一萬向輪抵接地面時，所述第一萬向輪位于所述第一車輪與第二車輪連線的垂直平分面上。

進一步的，當(dāng)所述第一萬向輪抵接地面時，所述第一萬向輪與所述第一車輪、第二車輪呈等邊三角形布設(shè)。

進一步的，所述車輪收放機構(gòu)還包括第二萬向輪，所述曲柄滑塊機構(gòu)還包括所述第二曲柄以及轉(zhuǎn)動連接于所述第二曲柄與所述滑塊之間的第二連桿，所述第二曲柄轉(zhuǎn)動連接于所述車體，并固定連接于所述第二萬向輪：當(dāng)所述伸縮機構(gòu)帶動所述滑塊移動至第一位置時，所述第二萬向輪抵接地面以承載所述車體，當(dāng)所述伸縮機構(gòu)帶動所述滑塊移動至第二位置時，所述第二萬向輪收容于所述車體內(nèi)部。

進一步的，當(dāng)所述第一萬向輪、第二萬向輪均抵接地面時，所述第一萬向輪、第二萬向輪均位于所述第一車輪與第二車輪連線的垂直平分面上。

進一步的，所述伸縮機構(gòu)包括電機、套筒、梯形絲杠、絲母:所述梯形絲杠、絲母位于所述套筒內(nèi)部；所述電機連接于所述車體與所述梯形絲杠之間，用于帶動所述梯形絲杠往復(fù)轉(zhuǎn)動；所述絲母螺紋連接于所述梯形絲杠，用于帶動所述滑塊往復(fù)移動；所述套筒與所述絲母之間設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)，用于限制所述絲母的轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述伸縮機構(gòu)還包括連接件、滾動軸承：所述連接件固定連接于所述絲母與所述滑塊之間；所述滾動軸承裝配于所述套筒與所述梯形絲杠之間，并鄰近所述電機。

所述車體形成有第一限位塊、第二限位塊，當(dāng)所述第一萬向輪、第二萬向輪抵接地面時，所述第一曲柄、第二曲柄分別抵靠所述第一限位塊、第二限位塊。

進一步的，所述第一曲柄、第二曲柄結(jié)構(gòu)相同，第一萬向輪、第二萬向輪結(jié)構(gòu)相同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：本發(fā)明提供的自平衡機器人，無需借助復(fù)雜的軟件算法便可實現(xiàn)自平衡。增設(shè)的車輪收放機構(gòu)，在將滑塊移動至第一位置時，第一萬向輪抵接地面，此時的第一萬向輪使得自平衡機器人多了有效的支撐點，不僅可以與第一車輪、第二車輪一同起到承載車體的作用，從而有效提高平衡機器人的承載力，而且由于第一萬向輪本身具有可360度旋轉(zhuǎn)的特性，在自平衡機器人處于移動時，也不會影響自平衡機器人的運行，且增設(shè)的第一萬向輪還有效避免了運行中的自平衡機器人需要隨時調(diào)整以確保維持動平衡的狀態(tài)，也避免了動平衡所帶來的承載力低的問題。

結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中雙輪的自平衡機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實施例自平衡機器人中車輪收放機構(gòu)的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明具體實施例自平衡機器人中車輪收放機構(gòu)的分解示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實施例自平衡機器人中伸縮機構(gòu)的剖視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

針對傳統(tǒng)的雙輪自平衡機器人在運行過程中，需要隨時調(diào)整來保持動態(tài)平衡的狀態(tài)，不僅可靠性不能保證，還大大降低其承載力，為此，本實施例提出了一種自平衡機器人，除了包括車體20以及相對布設(shè)的第一車輪21、第二車輪22，重點在于還包括車輪收放機構(gòu)，具體來講，車輪收放機構(gòu)包括有第一萬向輪31、曲柄滑塊機構(gòu)40、伸縮機構(gòu)50，參考圖2至圖4所示。

曲柄滑塊機構(gòu)40包括第一曲柄41、滑塊42以及轉(zhuǎn)動連接于第一曲柄41與滑塊42之間的第一連桿43。而伸縮機構(gòu)50的設(shè)置就是為了用于帶動滑塊42往復(fù)移動，而為了在實現(xiàn)滑塊42往復(fù)直線移動的同時,第一曲柄41能夠在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，本實施例中第一曲柄41轉(zhuǎn)動連接于車體20，例如，采用銷軸鉸接實現(xiàn)，第一曲柄41還固定連接有第一萬向輪31，使得第一曲柄41在滑塊42的驅(qū)動下，不僅自身轉(zhuǎn)動還能同時帶動第一萬向輪31抵接地面。具體的，為了便于描述，滑塊42在其移動行程上有兩個位置：第一位置，第二位置。當(dāng)伸縮機構(gòu)50帶動滑塊42移動至第一位置時，第一萬向輪31抵接地面以承載車體20，當(dāng)伸縮機構(gòu)50帶動滑塊42移動至第二位置時，第一萬向輪31收容于車體20內(nèi)部。

本發(fā)明車輪收放機構(gòu)中萬向輪的數(shù)量并不唯一，例如，在本發(fā)明的其他實施例中，可只設(shè)置一個萬向輪，即第一萬向輪31，為了保持第一萬向輪31與第一車輪21、第二車輪22之間的對稱性，提高自平衡機器人運行的可靠性，在第一萬向輪31抵接地面時，使得第一萬向輪31位于第一車輪21、第二車輪22之間連線的垂直平分面上，使得在第一萬向輪31抵接地面時，第一萬向輪31到第一車輪21的距離與第一萬向輪31到第二車輪22的距離相等，或者，利用等邊三角形穩(wěn)定性的特點，進一步設(shè)計第一萬向輪31與第一車輪21、第二車輪22呈等邊三角形布設(shè)。

本實施例中在車輪收放機構(gòu)中設(shè)置了兩個萬向輪，即除了第一萬向輪31，車輪收放機構(gòu)還包括第二萬向輪32，為了使得第二萬向輪32可以與第一萬向輪31同時起相同的作用，本實施例中曲柄滑塊機構(gòu)40還包括第二曲柄44以及轉(zhuǎn)動連接于第二曲柄44與滑塊42之間的第二連桿45，與第一曲柄41連接方案類似，第二曲柄44轉(zhuǎn)動連接于車體20，并固定連接于第二萬向輪32。當(dāng)伸縮機構(gòu)50帶動滑塊42移動至第一位置時，第二萬向輪32抵接地面以承載車體20，當(dāng)伸縮機構(gòu)50帶動滑塊42移動至第二位置時，第二萬向輪32收容于車體20內(nèi)部，以保證滑塊42往復(fù)移動的同時，可以實現(xiàn)第一萬向輪31、第二萬向輪32同時抵接地面或同時收容于車體20內(nèi)部。進一步的，所述第一萬向輪31、第二萬向輪32均位于所述第一車輪21與第二車輪22連線的垂直平分面上，以保證均衡承載整個車體20。

本發(fā)明中伸縮機構(gòu)50有多種選擇，例如，液壓頂桿、液壓升降臺、電動推桿、電缸、氣動滑臺等，為簡化結(jié)構(gòu)，本實施例中伸縮機構(gòu)50具體包括電機51、套筒52、梯形絲杠53、絲母54。其中，梯形絲杠53與絲母54螺紋連接并均位于套筒52內(nèi)部，而套筒52與絲母54之間設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)（附圖未示出），用于限制絲母54的轉(zhuǎn)動，例如，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以是形成于所述絲母54上的導(dǎo)向塊以及形成于所述套筒52內(nèi)壁上的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向塊插裝于導(dǎo)向槽內(nèi)實現(xiàn)限制絲母54的轉(zhuǎn)動。電機51連接于車體20與梯形絲杠53之間，以實現(xiàn)帶動梯形絲杠53往復(fù)轉(zhuǎn)動，由于絲母54與梯形絲桿螺紋連接以及套筒52與絲母54之間設(shè)置的導(dǎo)向機構(gòu)，梯形絲杠53的往復(fù)轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)絲母54的往復(fù)移動，因此，絲母54可以用來帶動滑塊42往復(fù)移動。本發(fā)明中絲母54與滑塊42既可采用同種材料一體制成，也可以焊接連接，由于絲母54位于套筒52內(nèi)部，為了便于拆裝，即方便絲母54與滑塊42之間的連接或拆卸，具體的，本實施例中伸縮機構(gòu)50還包括連接件55、滾動軸承56，其中，連接件55固定連接于絲母54與滑塊42之間，既能實現(xiàn)絲母54與滑塊42之間的固定連接，還能對滑塊的移動起到導(dǎo)向的作用，連接件55的上部位于套筒52內(nèi)部，其下部位于套筒52外部并固定連接滑塊42，例如，可采用螺釘或螺栓連接連接件55與絲母54，并采用焊接的方式將滑塊42與連接件55之間焊接連接，如圖4所示，滾動軸承56則裝配于套筒52與梯形絲杠53之間，并鄰近電機51，以便于降低套筒52與梯形絲杠53之間的磨損，還能防止灰塵、顆粒等進入套筒52。

此外，在本實施例的基礎(chǔ)上，可在本發(fā)明的其他實施例中再在車體20上形成有第一限位塊、第二限位塊，可通過焊接或螺栓連接或一體成型來實現(xiàn)，使得在第一萬向輪31、第二萬向輪32抵接地面時，即滑塊42移動至第一位置時，第一曲柄41抵靠第一限位塊且第二曲柄44抵靠第二限位塊，第一限位塊、第二限位塊的設(shè)置可提高車輪收放機構(gòu)的穩(wěn)固性，提高其使用周期。另一方面，為了簡化零部件的采購類型，提高零部件的通用性，還可設(shè)計第一曲柄41、第二曲柄44結(jié)構(gòu)相同，第一萬向輪31、第二萬向輪32結(jié)構(gòu)相同。

雖然本發(fā)明的方面已參考上述實施例加以特別示出和說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離所公開的精神和范圍的前提下可通過對所公開的技術(shù)方案進行修改來預(yù)期各種其他的實施例。此類實施例應(yīng)當(dāng)被理解為落在如基于權(quán)利要求書和其任何等同物確定的本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。