[发明专利]一种多地形自平衡两轮车

说明书

技术领域

发明涉及一种两轮车，具体涉及一种多地形自平衡两轮车，属于机器人技术领域。

背景技术

两轮自平衡车具有灵活的优点，但越障性较差，而履带式移动机器人越障能力强，但灵活性较差，如何将轮式机器人的灵活性和履带机器人的高越障性结合在一起是机器人机构技术的难点。

轮/履变结构移动机器人的研制在一定程度上大大提高了传统履带式机器人的灵活性，但作为一种传统的三轮和四轮机器人，与两轮自平衡移动机器人的灵活性相比，仍旧存在一定的差距。轮/履变结构移动机器人的专利文献较少，专利文献[公开号：CN101570216]提出了一种轮/履变结构的移动机器人，由带有轮/履变结构的行走轮和后面安装的万向轮组成。该机器人的越障碍能力较强，但由于轮子较多和体积上的限制，在一定路况下或狭小的空间内，其灵活性会受到限制。

两轮自平衡车的研究较为成熟，参考文献也较多，但现在的两轮自平衡车一般工作在平坦或较为平坦的路面上，在沟壑、楼梯等复杂路面上无法行走。由于两轮车的越障碍能力较差，所以两轮自平衡车的推广和应用受到了很大的限制。

本发明中的行走轮定位机构采用了申请号为“201210539103.6”（专利名称为“一种用于轮履变换结构移动机器人的可伸缩履带及行走轮定位机构”）中提出的行走轮定位方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多地形自平衡两轮车，通过改装带有轮/履变换装置的车轮，加装可伸缩、轮式/杆式可切换的尾杆机构，实现两轮车能够在平地、楼梯台阶、沟壑等多地形下通过特定的行走模式平衡稳定的行走。

本发明的多地形的自平衡两轮车包括：箱体、尾杆机构和两套相同的行走轮机构。

所述行走轮机构包括：弹性履带、外片行走轮、内片行走轮、行走轮驱动机构和轮履变换装置。其中轮履变换装置包括：直线步进电机A、光轴、滑块、支架、连接板A和两套相同的执行机构。行走轮驱动机构包括：驱动电机、外片行走轮驱动轴、齿轮轴、小同步带轮、同步带和大同步带轮。

所述尾杆机构包括：蜗轮蜗杆减速电机A、齿轮组、尾部摆杆驱动轴A、尾部摆杆驱动轴B、关节A、万向轮和连接座。

所述两套行走轮机构通过行走轮定位机构对称的安装在箱体的左端面和右端面，所述尾杆机构通过连接座与箱体后侧面的底部固接，并位于两套行走轮机构中间。所述轮履变换装置中的支架与箱体固接。

所述行走轮机构中，内片行走轮和外片行走轮同轴放置，弹性履带与内片行走轮和外片行走轮的外齿啮合。所述驱动电机的安装座固定在支架上，驱动电机减速后与齿轮轴相连，所述齿轮轴上固接有与内片行走轮内齿啮合的齿轮，从而驱动内片行走轮；所述小同步带轮与齿轮轴固接，小同步带轮通过同步带与大同步带轮相连。所述外片行走轮驱动轴与大同步带轮固接，外片行走轮驱动轴用于驱动外片行走轮。所述轮履变换装置位于内片行走轮和外片行走轮之间的位置；其中直线步进电机A安装在支架上，所述直线步进电机A通过螺杆沿竖直方向输出动力；与直线步进电机A输出轴配套的螺母与连接板A固接，所述滑块与连接板A固接。所述光轴竖直穿过连接板A和滑块后固接在支架上，所述连接板A和滑块能够沿光轴的轴线运动。所述轮履变换装置的两套执行机构沿光轴的轴线对称安装，每套执行机构包括均连杆A、连杆B和小脚轮。所述连杆A的一端与滑块铰接，另一端与连杆B在非端点处铰接；所述连杆B的一端与小脚轮连接，另一端和支座铰接，设该铰接点为A点，所述连杆B能够绕A点转动，从而收起小脚轮。所述轮履变换装置保证在收起两个小脚轮时，不影响两轮车的轮式移动；两个小脚轮展开时，两轮车能够实现履带式移动。

所述尾杆机构中，与连接座固接的蜗轮蜗杆减速电机A的输出轴通过齿轮组驱动尾部摆杆驱动轴A，尾部摆杆驱动轴A与尾部摆杆驱动轴B间通过链轮链条机构传递动力；所述尾部摆杆驱动轴A和尾部摆杆驱动轴B的轴线均与外片行走轮的轴线平行。所述关节A的一端固接在尾部摆杆驱动轴B的中间位置，另一端通过关节B连接万向轮安装座，万向轮固接在万向轮安装座上，所述万向轮的轴线与外片行走轮的轴线平行。所述关节A能够在尾部摆杆驱动轴B的带动下绕其轴线摆动。

所述尾杆机构中进一步包括直线步进电机B。所述关节A和关节B均为套筒结构，关节B与关节A相连的一端套装在关节A内。所述直线步进电机B安装在关节A内部与摆杆驱动轴B固接端的端部，直线步进电机B以螺杆作为输出轴，与直线步进电机B的输出轴配套的螺母固接在关节B上，通过直线步进电机B的驱动实现关节B的在关节A中的伸缩。