[實用新型]重心可調(diào)節(jié)的小車式倒立擺

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720148944.9
• 申請日: 2007-04-27
• 公開（公告）號: CN201035818Y
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮曉鋼;狄海江;劉江;李欣源;孫亮;趙崗金;于建均;李明愛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及科研或教學(xué)實驗裝置，尤其涉及重心可調(diào)節(jié)的小車式倒立擺。

背景技術(shù)

倒立擺是一種典型的、非線性的、不穩(wěn)定的系統(tǒng)，我們所看到的幾乎所有的重心在上、支點在下的裝置的穩(wěn)定問題都能歸結(jié)于倒立擺的控制，因此倒立擺成為控制領(lǐng)域經(jīng)久不衰的研究課題。倒立擺成為自動控制領(lǐng)域里控制理論及其應(yīng)用的典型科研或教學(xué)裝置。

自動控制理論在近二十年來的發(fā)展其最重要的一個成果就是魯棒控制理論，魯棒控制理論對于對象不確定性因素包括外部擾動、對象模型參數(shù)變化等的處理具有優(yōu)越性。

現(xiàn)有的最常用的倒立擺有《西南工學(xué)院學(xué)報》(2001，Vol.16，No.3，P.12-16)所介紹的在有限長度的軌道上作直線運動的倒立擺(以下簡稱常規(guī)倒立擺)。常規(guī)倒立擺電機固定在導(dǎo)軌的一端，電機帶動皮帶輪以及皮帶驅(qū)動小車在軌道上作直線運動。這種常規(guī)倒立擺存在的主要問題是導(dǎo)軌上小車的運動范圍是有限的，不能超出軌道的長度。中國科技大學(xué)所公開的兩輪遙控小車倒立擺有效地解決了倒立擺水平方向上運動受限的問題，但是其擺桿的重心不可調(diào)節(jié)，限制了魯棒控制理論在倒立擺裝置上的研究和驗證。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供了重心可調(diào)節(jié)的小車式倒立擺，能夠通過改變車體的重心來改變整個系統(tǒng)的參數(shù)，從而有效地驗證和研究魯棒控制理論。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。，主要包括有車輪1、底盤2、頭部10、支撐桿9，支撐桿9的一端與頭部10固定連接；其特征在于：還包括有重心調(diào)節(jié)箱，重心調(diào)節(jié)箱包括有箱體3、兩個齒條支撐架4、第一齒條5、第二齒條11、帶齒輪的第一舵機7、帶齒輪的第二舵機8、橫梁6；其中，兩個齒條支撐架4固定在底盤2上，支撐架4為內(nèi)部為中空的殼體，第一齒條5和第二齒條11分別設(shè)置在兩個支撐架4的中空部分，兩個齒條分別通過設(shè)置在支撐架4側(cè)壁上的十字型凹槽13與舵機上的齒輪相咬合，在舵機的帶動下可以沿著齒條支撐架4上下移動，在兩個齒條之間設(shè)置有橫梁6，橫梁6的兩端分別與兩個齒條固定連接，橫梁6的中間與支撐桿9固定連接，齒條支撐架4在齒條與橫梁6連接的一側(cè)設(shè)置有橫梁運動凹槽12，橫梁6能夠沿著凹槽12上下移動。

所述的凹槽13為十字型。

本實用新型可以通過控制舵機正反轉(zhuǎn)來完成車體重心的上下移動的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，可靠實用，對于提高移動式倒立擺裝置的性能，豐富移動式倒立擺裝置的科研和實驗內(nèi)容有很大的幫助。它不僅能夠驗證和調(diào)試各種常規(guī)控制算法，還能夠通過改變車體的重心來改變整個系統(tǒng)的參數(shù)，對魯棒控制理論進行有效的驗證和研究。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本實用新型齒條支撐架前視示意圖

圖3為本實用新型齒條支撐架左視示意圖

圖4為本實用新型齒條支撐架右視圖

其中：1、車輪，2、底盤，3、調(diào)節(jié)箱箱體，4、齒條支撐架，5、第一齒條，6、橫梁，7第一舵機，8、第二舵機，9、支撐桿，10、頭部，11、第二齒條，12、橫梁運動凹槽，13、放置齒輪的十字型槽。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1～圖4詳細說明本實施例。

如圖1、圖2所示，兩個直流電機對稱固定在車體底盤2的兩側(cè)，每個直流電機的軸分別與一個輪子的軸相互固接，兩個輪子的軸線落在車底盤2的中心線上。重心調(diào)節(jié)箱部分包括：箱體3、兩個齒條支撐架4、第一齒條5、橫梁6、帶齒輪的第一舵機7和帶齒輪的第二舵機8。其中，兩個齒條支撐架4固定在底盤2上，支撐架4為內(nèi)部為中空的殼體，齒條設(shè)置在支撐架4的中空部分，齒條在舵機的帶動下可以沿著齒條支撐架4上下移動，在兩個齒條之間設(shè)置有橫梁6，橫梁6的兩端分別與兩個齒條固定連接，橫梁6的中間與支撐桿9固定連接。齒條支撐架4的具體結(jié)構(gòu)參照圖2～圖4，支撐架4為長方體殼體，齒條5放置在其中，與齒條5光滑面緊鄰的一面有橫梁6穿過，并且在支撐機4的側(cè)壁上設(shè)置有用于橫梁6上下移動的凹槽12。支撐架4與第一舵機7、第二舵機8相配合的一面有一個十字型槽13，用來完成舵機上的齒輪與齒條的配合。

當(dāng)帶齒輪的舵機7、8轉(zhuǎn)動時，帶動兩個齒條上下運動，當(dāng)齒條5、12向上運動時橫梁6也一起向上運動，因為橫梁6是與支撐桿9固定在一起的，所以可以帶動支撐桿9向上運動，從而使車體的重心可以上下移動。