[發(fā)明專利]一種基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810535449.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN108436916A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李清都;柯梅花;周平;王成剛;李青嶺;楊鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J19/00;B25J9/12;B62D57/032
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 李金蓉

1.一種基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置，其特征在于：包括萬(wàn)向支架(3)、飛輪(4)、角度傳感器(5)、電機(jī)Ⅰ(6)、速度傳感器(7)和電機(jī)Ⅱ(8)，其中所述飛輪(4)與萬(wàn)向支架(3)鉸接，萬(wàn)向支架(3)上固定有電機(jī)Ⅰ(6)，電機(jī)Ⅰ(6)與角度傳感器(5)固定連接，所述萬(wàn)向支架(3)縱向固定塊中間固定速度傳感器(7)，并通過連接桿與飛輪(4)軸心處相接，速度傳感器(7)固定連接電機(jī)Ⅱ(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置，其特征在于：所述萬(wàn)向支架(3)由兩個(gè)橫向固定塊和兩個(gè)縱向固定塊連接構(gòu)成矩形框架。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置，其特征在于：所述飛輪(4)的外緣上的兩點(diǎn)分別與萬(wàn)向支架(3)的兩個(gè)橫向固定塊的中心鉸接，所述外緣上的兩點(diǎn)位于飛輪(4)的同一直徑上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置，其特征在于：所述電機(jī)Ⅰ(6)固定在萬(wàn)向支架(3)的橫向固定塊上。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置，其特征在于：所述電機(jī)Ⅱ(8)與速度傳感器(7)固定連接于萬(wàn)向支架(3)的縱向固定塊上。

6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置，用于控制機(jī)器人平衡的控制方法，其特征在于，將所述平衡裝置安裝于機(jī)器人背部，控制方法包括以下步驟：

(1)角度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人相對(duì)于基準(zhǔn)方向的傾斜角；

(2)當(dāng)角度傳感器檢測(cè)到機(jī)器人偏離基準(zhǔn)方向，產(chǎn)生傾斜角；

(3)該信號(hào)被傳遞至機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)傾斜角超過閾值時(shí)，對(duì)平衡裝置實(shí)施控制，驅(qū)動(dòng)飛輪沿機(jī)器人傾斜的方向旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生反作用力矩；

(4)若機(jī)器人偏離平衡的傾斜角逐漸增大，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器將驅(qū)動(dòng)飛輪加速旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)加速度a＞0；若機(jī)器人偏離平衡的傾斜角逐漸減小，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器將驅(qū)動(dòng)飛輪減速旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)加速度a＜0；

(5)機(jī)器人通過調(diào)整后恢復(fù)到平衡狀態(tài)，即傾斜角在閾值范圍內(nèi)，此時(shí)飛輪旋轉(zhuǎn)加速度a＝0，角速度為0，不產(chǎn)生反作用力矩，不影響機(jī)器人的正常行走。

7.權(quán)利要求6所述基于陀螺驅(qū)動(dòng)器的平衡裝置，用于控制機(jī)器人平衡的控制方法，其特征在于：所述平衡裝置中陀螺驅(qū)動(dòng)器以對(duì)稱的方式安裝于機(jī)器人背部。