[發明專利]一種自平衡機器人系統

有效

• 申請號: 201710217713.7
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN106864617B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 高宏力;應宏鐘;邱德軍;廖丹;黃曉蓉;宋興國
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;B25J19/00;B25J19/02;B25J9/16
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明提供了一種自平衡機器人系統，涉及機器人技術領域。機器人本體為四立柱八橫梁結構的整體框架，底部與載重組件之間通過立柱相連；三個呈環狀均勻分布的驅動輪組與載重組件均通過螺栓連接，其輪緣均與球面相接觸；載重組件通過萬向球軸承與球面相連，承重臂的一端與環形支撐的一端重疊并設有通孔，立柱的下端穿過該重疊部的通孔通過螺母固定；承重臂的另一端與彈簧鋼片固定，限位爪的一端通過螺栓與彈簧鋼片固定，另一端設有萬向球軸承；環形支撐的另一端與固定臂通過螺栓固定，減速器的輸出軸通過鍵和鍵槽與全向輪相連；電機支座穿過固定臂與電機模塊相連；直線軸穿過直線軸承與固定臂相連。主要用于機器人平衡。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域。

背景技術

隨著人力成本的上升，移動機器人在各行各業的應用變得更加廣泛。現在被廣泛應用的機器人主要是輪式、履帶式、足式等靜平衡機器人，存在著轉向不夠靈活、需要占用較大的空間來維持自身穩定等弊端。內球型機器人的出現雖然一定程度上解決了上述問題，但是由于其將運動機構、傳感器、控制器等部件置于球體內部，所以具有體積較大、環境感知能力較弱等缺點，目前還未有較為成熟的內球型機器人應用。

外球型自平衡機器人把球作為驅動輪，將部件置于球體上方，很好的解決了轉向不靈活、占用空間大等問題。外球型自平衡機器人是動平衡機器人的一種，相對于靜平衡機器人具有更好的穩定性，能在地面實現任意方向運動且無轉彎半徑，適合在狹窄擁擠的空間中使用。中國專利CN?102991600?A提出了一種外球型自平衡機器人結構，但是由于運動時球體與驅動輪之間會產生滑動摩擦，所以穩定性依舊不足，且無獨立的承重結構，機器人承載能力較差。目前這類外球型自平衡機器人還尚待完善。

發明內容

本發明的目的是提供一種自平衡機器人系統，它能有效地解決機器人荷重情況下的動平衡問題。

本發明的目的是是通過以下技術方案來實現的：一種自平衡機器人系統，包括機器人本體和遠程監控輔助計算機、電源、雙目深度攝像頭，機器人本體為四立柱八橫梁結構的整體框架，整體框架底部與載重組件之間通過立柱相連；三個呈環狀均勻分布的驅動輪組與載重組件均通過螺栓連接，其輪緣均與球面相接觸；載重組件通過萬向球軸承與球面相連，承重臂的一端與環形支撐的一端重疊并設有通孔，立柱的下端穿過該重疊部的通孔通過螺母固定；承重臂的另一端與彈簧鋼片固定，中部設有萬向球軸承，限位爪的一端通過螺栓與彈簧鋼片固定，另一端設有萬向球軸承；環形支撐的另一端與固定臂通過螺栓固定，減速器的輸出軸通過鍵和鍵槽與全向輪相連；電機支座穿過固定臂與電機模塊相連；直線軸穿過直線軸承與固定臂相連；彈簧套在直線軸上，并位于固定臂和電機支座之間。

所述整體框架內的擱板上設有控制系統和電源，下方的橫梁中部外側設有雙目深度攝像頭。

所述的控制系統包括微型計算機、電機控制器、慣性傳感器和室內定位模塊，電機控制器、慣性傳感器和室內定位模塊均與微型計算機通過電纜連接。

所述控制系統和驅動輪組均與電源通過電纜連接；雙目深度攝像頭與控制系統通過電纜連接。

所述機器人本體和遠程監控輔助計算機之間通過電纜連接。

所述電機模塊包括編碼器、直流伺服電機和減速器，編碼器與直流伺服電機相連，減速器與直流電機輸出軸相連。

所述驅動輪組由電機模塊、輪組懸掛和全向輪構成，電機模塊包括編碼器、直流伺服電機和減速器，編碼器與直流伺服電機相連，與電機同步轉動，檢測電機的實際轉速；減速器與直流電機輸出軸相連，降低輸出轉速，提升輸出轉矩；減速器的輸出軸通過鍵和鍵槽與全向輪相連，將輸出軸的轉動轉變為全向輪的轉動；減速器與輪組懸掛相連。