[發(fā)明專利]一種摩托車型機(jī)器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711116906.X
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107856762A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洪陽;李睿智
• 申請（專利權(quán)）人: 北京賽曙科技有限公司
• 主分類號: B62D63/02
• 分類號: B62D63/02;B62D37/04;G05D1/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所11569
• 代理人: 王加貴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種摩托車型機(jī)器人。

背景技術(shù)

機(jī)器人從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，可將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。

需要移動的機(jī)器人通常采用輪式結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)輪式機(jī)器人至少具備一個驅(qū)動輪和兩個與驅(qū)動輪不在一條直線上的支撐輪，在實(shí)際應(yīng)用中存在體積過大的問題。對于兩輪自平衡式機(jī)器人，其布置形式為兩輪在同一軸線上，兩輪中至少有一個寬度較大，整體寬度方向尺寸不可避免的會比較大，大大降低了兩輪自平衡式機(jī)器人通過狹窄環(huán)境的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種摩托車型機(jī)器人，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使摩托車型機(jī)器人可保持自平衡，以提高其通過狹窄環(huán)境的性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供了一種摩托車型機(jī)器人，包括車架、前輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向舵機(jī)、后輪機(jī)構(gòu)、后輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)和平衡機(jī)構(gòu)，所述前輪機(jī)構(gòu)和所述后輪機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在所述車架的前端和后端，且所述前輪機(jī)構(gòu)和所述后輪機(jī)構(gòu)均與所述車架轉(zhuǎn)動連接，所述前輪機(jī)構(gòu)與所述轉(zhuǎn)向舵機(jī)傳動連接，所述后輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)與所述后輪機(jī)構(gòu)傳動連接，所述平衡機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述車架上。

優(yōu)選地，所述前輪機(jī)構(gòu)包括前輪、前輪軸叉、轉(zhuǎn)向手把和轉(zhuǎn)向軸套，所述轉(zhuǎn)向軸套的兩側(cè)分別與一所述車架連接，所述轉(zhuǎn)向手把通過軸承與所述轉(zhuǎn)向軸套連接，所述前輪軸叉與所述轉(zhuǎn)向手把固連，所述前輪通過前軸和軸承與所述前輪軸叉連接；所述轉(zhuǎn)向舵機(jī)通過一支撐架與所述車架固連，所述轉(zhuǎn)向舵機(jī)的轉(zhuǎn)盤鉸接有轉(zhuǎn)向連桿，所述轉(zhuǎn)向連桿與所述轉(zhuǎn)向手把鉸接，所述轉(zhuǎn)向舵機(jī)的所述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動能夠帶動所述轉(zhuǎn)向手把轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述后輪機(jī)構(gòu)包括后輪和后軸，所述后輪通過軸承套設(shè)在所述后軸上，所述后軸的兩端分別與一所述車架連接；所述后輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動電機(jī)和主齒輪和副齒輪，所述驅(qū)動電機(jī)與所述車架固連，所述主齒輪套設(shè)在所述驅(qū)動電機(jī)的輸出軸上，所述副齒輪與所述后輪連接，所述主齒輪和所述副齒輪嚙合，所述驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動能夠帶動所述后輪繞所述后軸轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述平衡機(jī)構(gòu)包括平衡支架、平衡電機(jī)、動量輪和轉(zhuǎn)軸，所述平衡支架的兩側(cè)分別與一所述車架的上部連接，所述平衡電機(jī)與所述平衡支架固連，所述平衡電機(jī)的輸出軸與所述轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承與所述平衡支架轉(zhuǎn)動連接，所述動量輪套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上，所述平衡電機(jī)轉(zhuǎn)動能夠帶動所述動量輪和所述轉(zhuǎn)軸繞所述轉(zhuǎn)軸的軸線旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述平衡機(jī)構(gòu)還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動器、動量輪控制器和姿態(tài)采集器，姿態(tài)采集器設(shè)于所述車架上，用于檢測所述車架左右傾斜的姿態(tài)數(shù)據(jù)；所述控制系統(tǒng)分別與所述姿態(tài)采集器和所述動量輪控制器電連接，所述動量輪控制器、所述電機(jī)驅(qū)動器和所述平衡電機(jī)依次電連接，所述控制系統(tǒng)獲取所述姿態(tài)采集器采集的姿態(tài)數(shù)據(jù)以及所述動量輪的轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，利用控制算法控制所述平衡電機(jī)的輸出與姿態(tài)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)相對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，從而控制所述平衡電機(jī)驅(qū)動所述動量輪轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)所述摩托車型機(jī)器人的直立自平衡。

優(yōu)選地，所述姿態(tài)采集器包括兩組三軸加速度計(jì)和兩組三軸陀螺儀，兩組所述三軸加速度計(jì)用于檢測所述車架傾斜時的六組加速度，兩組所述三軸陀螺儀用于檢測車架傾斜時的六組角加速度。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)通過所述姿態(tài)采集器獲取所述車架傾斜的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)利用姿態(tài)測量模型計(jì)算車架傾斜的角度和車架傾斜角速度；

所述控制系統(tǒng)獲取所述動量輪的當(dāng)前角速度；

所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述車架傾斜角度、所述車架傾斜角速度和所述當(dāng)前角速度利用控制算法確定所述平衡電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；

所述控制系統(tǒng)通過控制平衡電機(jī)按照所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動，同時由所述平衡電機(jī)帶動所述動量輪轉(zhuǎn)動，得到所述車架調(diào)整后的修正姿態(tài)數(shù)據(jù)；

所述控制系統(tǒng)判斷所述修正姿態(tài)數(shù)據(jù)是否等于所述車架的直立自平衡姿態(tài)數(shù)據(jù)，得到判斷結(jié)果；

當(dāng)所述判斷結(jié)果表示是時，確定所述車架處于直立自平衡狀態(tài)；

當(dāng)所述判斷結(jié)果表示否時，返回所述“所述控制系統(tǒng)通過所述姿態(tài)采集器獲取所述車架傾斜的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)利用姿態(tài)測量模型計(jì)算車架傾斜的角度和車架傾斜角速度”的步驟。

優(yōu)選地，還包括電池，所述電池設(shè)置在所述車架的下部。