[发明专利]一种双轮耦合式全向倒立摆平衡移动平台

说明书

本发明公开一种轮耦合式全向倒立摆平衡移动平台，包括车身，车身上设有两个转向轴，两轴由同步装置连接实现同步转向，每个转向轴的上端由锁紧螺母锁紧，下端固定有连接件的一端，两连接件的另一端分别连有轮毂电机。车身包括上车身和下车身两部分，上车身与下车身通过支撑柱相连，并对所述转向轴进行周向定位。同步转向机构有两种形式：其一为同步带及同步带轮，两同步带轮分别固定在两转动轴上，同步带则缠绕在同步带轮上实现各轴的同步转向。其二为平行四连杆机构，两等长平行连杆一端分别固定在两转动轴上，另一端由与两转动轴中心距等长的连杆相连，连杆一长两短与两转动轴定中心距形成一平行四边形，即可实现两转轴同步转向。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别适用于一种双轮耦合式全向倒立摆平衡移动平台。

背景技术

现如今移动平台技术已成为机器人学的一个重要分支，其中全方位移动平台AGV由于具有平面运动的全部三个自由度，前后、左右和自转，理论上可以在任何角度以任何速度在所处平面上运动。以麦克纳姆轮、瑞士轮等复合轮式机构为代表，全向移动机械的发展较为迅速，广泛应用在科研、工业自动化生产及游戏竞赛等机械中。目前，轮式全向移动平台大致分为两种：一种是应用特殊轮结构，另一种是应用传统轮结构。特殊轮结构过于复杂且被动轮易引起车体振动。而传统轮结构电机数目多，整体设计成本高，不适用于小型系统。目前，世界范围内出现很多双轮自平衡倒立摆的成功例子，已广泛应用于日常生活中，例如Segway代步车的系统架构有一定的参考价值，但方案细节需要重新考虑。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种双轮耦合式全向倒立摆平衡移动平台，具体技术方案如下：

一种双轮耦合式全向倒立摆平衡移动平台，包括支撑柱、同步带张紧装置、锁紧螺母、轴承、转向轴、电池、控制装置、轮毂电机、连接件、同步转向机构和车身；

所述车身由上车身和下车身两部分组成，且上车身与下车身均设有安装孔，用于安装转向轴；

所述上车身与下车身通过圆锥滚子轴承设置两个转向轴，通过锁紧螺母锁紧；

所述转向轴之间设有支撑柱，支撑柱端角设有角码，用于增大接触面积保证支撑柱竖直，提高车身的承载能力；

所述同步转向机构分为同步带或四杆机构两种方式，均设置在转向轴上；

所述同步带轮通过顶丝固定在转向轴上，贴紧圆锥滚子轴承上，上端顶在轴承上，下端通过轴肩定位，同步带缠绕在同步带轮上实现各轴的同步转向；

所述同步带张紧装置由深沟球轴承、纤维板、垫片和螺母组成；

上车身下端有固定间距的两个塞打螺栓，其上分别由两个深沟球轴承，作用在同步带两侧，纤维板设置在塞打螺栓两端，垫片设置在上面纤维板和深沟球轴承之间，螺母设置在下面的深沟球轴承和纤维板之间，同步带通过同步带张紧装置实现张紧；

由两个短杆和一个长与两个转向轴的固定中心距组成四连杆机构，实现转向同步作用；将两个短杆的一端套由上车身上端伸出的转向轴上或下车身下端伸出的转向轴上，另一端与长杆连接，其中长杆与两转向轴的中心距等长；

所述连接件呈L形，下车身下端伸出转向轴插接在连接件上，连接件的另一端连接轮毂电机；

所述电池粘到下车身上端，控制器粘到电池上。

所述的一种双轮耦合式全向倒立摆平衡移动平台，其优选方案为每个所述转向轴通过四个圆锥滚子轴承与车身相连，其中两个圆锥滚子轴承面对面安装固定转向轴与上车身，另用两个圆锥滚子轴承面对面安装固定该转向轴与下车身。

所述的一种双轮耦合式全向倒立摆平衡移动平台，其优选方案为所述上车身、下车身、支撑柱均为铝制品。