[發(fā)明專利]拖掛式多節(jié)模塊化自行車機(jī)器人機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610092386.2
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105539679B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃用華;王昌盛;莊未;張杰;何淑通;朱贛閩;孫永厚;黃美發(fā);劉夫云;楊運(yùn)澤;鐘永全
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: B62K13/02
• 分類號: B62K13/02
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司45107
• 代理人: 廖世傳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，具體為一種拖掛式多節(jié)模塊化自行車機(jī)器人機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

自行車由車架、車輪、車叉、腳踏、鏈條等結(jié)構(gòu)部件組成，其車輪前、后排布，具有結(jié)構(gòu)簡單、體型小巧、快速靈活等特點，是一種人們廣為使用的代步運(yùn)輸工具。自行車機(jī)器人(又稱無人駕駛自行車或自動駕駛自行車)是機(jī)器人自動控制技術(shù)與自行車機(jī)構(gòu)相結(jié)合的產(chǎn)物，相比于無人駕駛汽車，體型狹小的自行車機(jī)器人可以更自由地穿梭于街頭巷尾和鄉(xiāng)間小道，這種優(yōu)點使其在快遞傳送、外賣派送以及安保巡邏等方面具有潛在的應(yīng)用。

目前，具有代表性的自行車機(jī)器人有可以騎自行車的機(jī)器人“村田頑童”、自動駕駛自行車“C-1”以及無人駕駛自行車“DuBike”等。

其中，騎自行車機(jī)器人“村田頑童”是日本村田公司于2005年推出的一款智能玩具，它的身上安裝有一個可以旋轉(zhuǎn)的慣性輪，在車體行駛時“村田頑童”可以通過改變慣性輪的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度來避免摔倒；自動駕駛自行車“C-1”是Lit Motors公司在2014年推出的商業(yè)化載人交通工具，它的車體底部裝有兩個高速旋轉(zhuǎn)的飛輪，根據(jù)陀螺儀原理，只有按一定的規(guī)律驅(qū)動飛輪進(jìn)動就可以產(chǎn)生陀螺力矩來保持車體的平衡；無人駕駛自行車“DuBike”是百度公司在2015年公布的一款在研智能自行車，迄今為止它可以依靠遙控車把轉(zhuǎn)向保持車體的側(cè)向平衡。

所述的自行車機(jī)器人體現(xiàn)了一定的自動平衡和承載能力。然而，就機(jī)構(gòu)而言，現(xiàn)有的自行車機(jī)器人均采用雙輪前后排布的結(jié)構(gòu)，其兩個車輪的軸距決定了車架的跨度，這樣的設(shè)計會限制車體載人或載貨數(shù)量和重量；如果加大車輪的軸距來增加承載能力，其結(jié)果可能會引起車架變形、車體失穩(wěn)、靈活性降低等問題，尤其對于蜿蜒崎嶇的復(fù)雜地形，非常容易造成車體失去平衡。

發(fā)明內(nèi)容：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種由多節(jié)單輪模塊掛接而成的拖掛式多節(jié)模塊化自行車機(jī)器人機(jī)構(gòu)，以此解決大跨度自行車機(jī)器人容易失穩(wěn)、車體路面適應(yīng)能力差以及運(yùn)動靈活性不足的問題。

能夠解決上述技術(shù)問題的拖掛式多節(jié)模塊化自行車機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其技術(shù)方案包括牽引車和至少一節(jié)掛接車，所不同的是所述牽引車包括牽引前輪和牽引后輪，所述牽引前輪和牽引后輪通過牽引前車叉和牽引后車叉分別安裝在牽引車架的前端和后端，所述牽引前車叉上設(shè)有牽引前輪驅(qū)動組件和檢測牽引前輪轉(zhuǎn)速的牽引前輪行走編碼器組件，所述牽引后車叉上設(shè)有牽引后輪制動組件和檢測牽引后輪轉(zhuǎn)速的牽引后輪制動編碼器組件，所述牽引車架上設(shè)有牽引前輪轉(zhuǎn)向組件和檢測牽引前輪轉(zhuǎn)向幅度的轉(zhuǎn)向編碼器組件；所述掛接車包括掛接車輪，所述掛接車輪通過掛接車叉安裝于掛接車架后端，所述掛接車叉上設(shè)有掛接車輪制動組件和檢測掛接車輪轉(zhuǎn)速的掛接輪制動編碼器組件，所述掛接車架的前端通過虎克鉸總成連接牽引車架的后端。

上述結(jié)構(gòu)中，所述牽引車可以為掛接在其車架尾部的掛接車提供前進(jìn)和轉(zhuǎn)向動力；所述掛接車的制動組件可以為整車提供制動力，以此降低掛接車車體折疊傾翻的危險。

所述虎克鉸總成的一種結(jié)構(gòu)包括十字軸以及前架和后架，所述十字軸的上、下軸通過軸承安裝于前架上，十字軸的左、右軸通過軸承安裝于后架上，所述前架上分別設(shè)有檢測上、下軸轉(zhuǎn)動幅度的轉(zhuǎn)角編碼器，所述后架上分別設(shè)有檢測左、右軸轉(zhuǎn)動幅度的轉(zhuǎn)角編碼器；所述前架安裝在牽引車架的后端，所述后架安裝在掛接車架的前端。

上述虎克鉸總成的結(jié)構(gòu)使掛接車相對牽引車同時具有水平方向和豎直方向兩個相互正交的轉(zhuǎn)動自由度，既可以使掛接車隨著地面的起伏變化而做上下擺動，又可以使其跟隨牽引車的運(yùn)動軌跡進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)向。

為減少顛簸即對掛接車的上下擺動進(jìn)行緩沖，提高整車的平順性和穩(wěn)定性，左、右軸上均安裝有輔助轉(zhuǎn)軸回位的扭轉(zhuǎn)彈簧。

所述牽引前輪驅(qū)動組件的一種結(jié)構(gòu)包括前輪驅(qū)動薄餅電機(jī)，所述前輪驅(qū)動薄餅電機(jī)輸出軸上的前輪驅(qū)動主動齒輪與牽引前輪的鋼圈內(nèi)齒輪嚙合；所述行走編碼器組件的一種結(jié)構(gòu)包括行走編碼器，所述牽引前輪行走編碼器轉(zhuǎn)軸上的牽引前輪行走編碼器從動齒輪嚙合牽引前輪的鋼圈內(nèi)齒輪。

所述牽引后輪制動組件的一種結(jié)構(gòu)包括后輪制動薄餅電機(jī)，所述后輪制動薄餅電機(jī)輸出軸上的后輪制動主動齒輪與牽引后輪的鋼圈內(nèi)齒輪嚙合；所述牽引后輪制動編碼器組件的一種結(jié)構(gòu)包括牽引后輪制動編碼器，所述牽引后輪制動編碼器轉(zhuǎn)軸上的牽引后輪制動編碼器從動齒輪嚙合牽引后輪的鋼圈內(nèi)齒輪。