[实用新型]一种纵向两轮自平衡机器人及控制系统

权利要求书

1.一种纵向两轮自平衡机器人，其特征在于，包括依次连接的车头部分、车身部分、车尾部分，还包括电控箱、前轮转向机构、前轮安装机构、前轮、后轮安装机构、后轮；

所述电控箱安装在车身部分的腔体内，用于安装电控及供电部件；

所述前轮转向机构安装在车头部分，用于传动前轮的转向运动；

所述前轮安装机构安装在前轮转向机构上，用于给前轮提供安装支架；

所述前轮安装在前轮安装机构上，用于作为机器人的承重轮以及改变机器人的转向；

所述后轮安装机构安装在车尾部分，用于给后轮提供安装支架。

2.一种纵向两轮自平衡机器人控制系统，安装在如权利要求1所述的一种纵向两轮自平衡机器人上，其特征在于，包括：

主控制单元，安装在电控箱内，分别与双陀螺平衡部件、舵机驱动单元、后轮驱动单元、人机交互单元、信息检测单元、供电单元连接，用于控制机器人动作以及读取检测信号；

双陀螺平衡部件，安装在车身部分的内腔里，用于保持机器人的平衡；

舵机驱动单元，安装在车头部分，包括依次电连接的舵机、舵机驱动器，用于驱动前轮转向机构从而改变前轮转向的角度大小；

后轮驱动单元，安装在后轮安装机构，用于驱动后轮前进、后退以及刹车；

人机交互单元，安装在车头部分，用于显示电控系统的各种信息以及响应用户的操作输入；

信息检测单元，安装在机器人相应的检测位，分别与双陀螺平衡部件、舵机驱动单元、后轮驱动单元连接，用于检测机器人各种运动参数；

供电单元，安装在电控箱内，分别与双陀螺平衡部件、舵机及驱动模块、后轮驱动单元、人机交互单元、信息检测单元，用于给整个系统供电以及对电源进行管理。

3.如权利要求2所述纵向两轮自平衡机器人的控制系统，其特征在于，所述主控制单元包括：

微处理器，分别与信号调理电路、存储区域、工作指示器连接，用于实现机器人自平衡控制算法，用于数据处理和发送命令，用于与外部功能模块进行通信；

信号调理电路，用于各路传感器信号的滤波、放大和采集；

存储区域，用于保存初始化配置参数，实时记录操作过程中的状态数据；

工作指示器，用于指示系统成功运行或故障报警。

4.如权利要求3所述纵向两轮自平衡机器人的控制系统，其特征在于，所述双陀螺平衡部件包括：

两个飞轮，固定安装在车身部分，用于在高速自转时产生保持机器人平衡的陀螺力矩；

两个无刷电机，一对一地与两个飞轮安装连接，用于驱动两个飞轮高速自转；

无刷电调装置，分别与两个无刷电机电连接，用于调节无刷电机的转速；

飞轮同步偏转装置，用于实现两个飞轮以相反方向的同步偏转从而自平衡的陀螺力矩，同时抵消单飞轮效应存在的不利力矩；

飞轮偏转电机驱动单元，包括依次电连接的飞轮偏转电机、飞轮偏转电机驱动器，用于驱动飞轮同步偏转装置。

5.如权利要求4所述纵向两轮自平衡机器人控制系统，其特征在于，所述供电单元包括依次连接的充电电池组、电源管理模块，所述后轮驱动单元包括依次电连接的轮毂电机、轮毂电机驱动器；

所述充电电池组，安装在电控箱内，用于提供直流电源给机器人；

所述电源管理模块，安装在电控箱内，用于管理与监测充电电池组；

所述轮毂电机，与所述后轮进行机械连接，用于驱动机器人后轮的前后运动；

所述轮毂电机驱动器，用于控制轮毂电机的启停、转速和刹车。