CN105197156B - 可转换成独轮车的自行车机器人 - Google Patents
可转换成独轮车的自行车机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105197156B CN105197156B CN201510669452.3A CN201510669452A CN105197156B CN 105197156 B CN105197156 B CN 105197156B CN 201510669452 A CN201510669452 A CN 201510669452A CN 105197156 B CN105197156 B CN 105197156B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wheel
- frame
- rear wheel
- front vehicle
- wheelbarrow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 49
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 13
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 12
- 235000012771 pancakes Nutrition 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Handcart (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可转换成独轮车的自行车机器人，包括前车轮机构和后车轮机构，所述前车轮机构包括前车架、前车叉和前车轮，所述前车叉的转轴通过轴承结构于前车架内安装，所述前车轮与前车叉之间设有驱动前车轮转动的前车轮驱动机构；所述后车轮机构包括后车架、后车叉和后车轮，所述后车叉的转轴通过轴承结构于后车架内安装，所述后车架内设有转动后车轮的后车轮转动机构，所述后车轮与后车叉之间设有驱动后车轮转动的后车轮驱动机构，所述后车架与前车架的后端铰装，前、后车架之间设有将后车轮机构向上翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构。本发明实现了自行车机器人向独轮车机器人的转换，为两种机器人的有机结合。
Description
技术领域
本发明涉及自行车机器人机构，具体为一种可转换成独轮车的自行车机器人。
背景技术
自行车机器人和独轮车机器人都属于静态不稳定但动态可稳定的道路行走机构。自行车机器人通过控制车把的偏转角度和车轮的驱动速度能实现无人驾驶自行车平衡，而独轮车机器人通过控制接地独轮和惯性摆轮的转速可以实现其平衡，通过控制腰轮可以改变其航向。由于机器人不受地形影响，可将它引入复杂地形环境，在运输和营救以及对地面环境的监控与探测方面具有潜在的应用。
目前单独针对自行车机器人和独轮车机器人的研究比较多，在国外，日本村田制造所开发的能骑自行车的机器人“村田顽童”和能骑独轮车的机器人“村田少女”；在国内，北京邮电大学郭磊等人研究的无人驾驶自行车机器人和北京工业大学阮晓刚等人研究的独轮车机器人，无论是机器人的机构设计还是平衡控制，均取得一定的成果。
上述研究成果相互独立，自行车机器人和独轮车机器人之间没有相关联的研究，即针对一种可转换成独轮车机器人的自行车机器人机构几乎没有研究。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种在独轮车与自行车之间变换的可转换成独轮车的自行车机器人。
能够解决上述技术问题的可转换成独轮车的自行车机器人，其技术方案包括前车轮机构和后车轮机构，所不同的是所述前车轮机构包括前车架、前车叉和前车轮，所述前车叉的转轴通过轴承结构安装于前车架并通过车把控制方向，所述前车轮与前车叉之间设有驱动前车轮转动的前车轮驱动机构；所述后车轮机构包括后车架、后车叉和后车轮，所述后车叉的转轴通过轴承结构于后车架安装，所述后车架上设有360°转动后车轮的后车轮转动机构，所述后车轮与后车叉之间设有驱动后车轮转动的后车轮驱动机构，所述后车架与前车架的后端铰装，前、后车架之间设有将后车轮机构向上方翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构，后车轮机构翻转后，自行车机器人转变为以前车轮机构为基础的独轮车。
于后车轮机构向上方翻转180°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮使其与前车轮正交，所述后车轮作为独轮车的摆轮，以调节独轮车机器人的侧向平衡。
于后车轮机构向上后方翻270°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮使其与前车轮正交，所述后车轮作为独轮车的腰轮，以改变独轮车机器人的航向。
所述前车轮驱动机构与后车轮驱动机构均采用薄饼电机，所述薄饼电机输出轴上的车轮主动齿轮啮合前车轮或后车轮钢圈上的内齿圈。
所述后车轮转动机构的一种结构包括转动步进电机、相互啮合的转动主动齿轮和转动从动齿轮以及转动编码器，所述转动步进电机于后车架上安装，所述转动主动齿轮于转动步进电机的输出轴上安装，所述转动从动齿轮于后车叉的转轴上安装，所述转动编码器于后车架上安装，转动编码器输出轴上的转动编码器齿轮与转动从动齿轮啮合。
所述翻转机构的一种结构包括翻转步进电机、主动同步带轮和从动同步带轮以及翻转编码器，所述翻转步进电机于前车架的前端安装，所述主动同步带轮于翻转步进电机的输出轴上安装，所述从动同步带轮于前车架与后车架之间的铰连轴上安装(后车架与铰连轴固装)，所述铰连轴上还安装有编码器主动齿轮，所述翻转编码器通过偏心板与铰连轴安装连接，翻转编码器输出轴上的翻转编码器从动齿轮啮合编码器主动齿轮，所述主动同步带轮与从动同步带轮通过同步带连接。
本发明的有益效果：
本发明可转换成独轮车的自行车机器人实现了从自行车机器人向独轮车机器人的转换，将两种机器人有机联系在一起，并具有机构设计简单，加工装配性好等优点。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的结构示意图，显示为自行车转独轮车之前的自行车机器人状态。
图2是图1实施方式的正面视图。
图3表示为图1实施方式的自行车转成独轮车机器人的一种状态。
图4表示为图1实施方式的自行车转成独轮车机器人的另一种状态。
图号标识：1、前车架；2、前车叉；3、前车轮；4、轴承结构；5、车把；6、后车架；7、后车叉；8、后车轮；9、薄饼电机；10、内齿圈；11、转动步进电机；12、转动主动齿轮；13、转动从动齿轮；14、转动编码器；15、转动编码器齿轮；16、翻转步进电机；17、主动同步带轮；18、从动同步带轮；19、翻转编码器；20、编码器主动齿轮；21、翻转编码器从动齿轮；22、同步带；23、卡座；24、安装座。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明可转换成独轮车的自行车机器人，其技术方案包括前车轮机构和后车轮机构，所述前车轮机构和后车轮机构通过铰连的方式连接，两者之间设有将后车轮机构向上方翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构。
所述前车轮机构包括前车架1、前车叉2和前车轮3，所述前车架1的前侧为上、下板和前侧板构成的方形框体，前车架1的后侧为斜板与向后延长的上板之间构成的三角形框体，所述前车叉2的转轴通过前车架1框体内的轴承结构4安装，伸出前车架1顶部的前车叉2转轴的轴端上通过卡座23安装有左、右方向的车把5；所述前车轮3安装于前车叉2内，前车叉2的一侧叉体上设有薄饼电机9，所述薄饼电机9输出轴上的车轮主动齿轮啮合内齿圈10，所述内齿圈10安装在前车轮3的钢圈上，如图1、图2、图3、图4所示。
所述后车轮机构包括后车架6(左、右侧板和底板构成的U形框体)、后车叉7、后车轮8、转动步进电机11和转动编码器14，所述后车叉7的转轴通过后车架6底板上的轴承结构4安装并伸入U形框体内，后车叉7转轴的轴端上安装有转动从动齿轮13，所述转动步进电机11和转动编码器14分别于后车叉7转轴的左、右两侧安装在后车架6底板上，所述转动步进电机11输出轴上的转动主动齿轮12与转动从动齿轮13啮合，所述转动编码器14输出轴上的转动编码器齿轮15与转动从动齿轮13啮合；所述后车轮8安装于后车叉7内，后车叉7的一侧叉体上设有薄饼电机9，所述薄饼电机9输出轴上的车轮主动齿轮啮合内齿圈10，所述内齿圈10安装在后车轮8的钢圈上；所述前车架1上板后端的安装座24置于后车架6的U形框体内，所述安装座24左、右两侧的销轴与后车架6的左、右侧板固定连接后分别伸出在左、右侧板外，如图1、图2、图3、图4所示。
所述翻转机构包括翻转步进电机16、主动同步带轮17和从动同步带轮18以及翻转编码器19，所述翻转步进电机16安装于前车叉2前侧的方形框体内(具有前后调节距离的结构)，翻转步进电机16的输出轴于向右侧伸在前机架1外，所述主动同步带轮17安装于翻转步进电机16输出轴的外伸端上，所述从动同步带轮18于安装座24的右销轴外伸端上安装，所述从动同步带轮18与主动同步带轮17之间由同步带22连接，所述翻转编码器19通过偏心板安装于安装座24左侧销轴的外伸端(翻转编码器19与销轴错位不同轴)，翻转编码器19输出轴上的翻转编码器从动齿轮21与编码器主动齿轮20啮合，所述编码器主动齿轮20安装于安装座24左侧销轴的外伸端，如图1、图2、图3、图4所示。
本发明变换前为前车轮3和后车轮8着地的自行车机器人骑行状态，在车把5和转动步进电机11的控制下，前车轮3和后车轮8保持前、后的运动方向，如图1、图2所示。
第一种变换方式：转动步进电机11控制后车轮8旋转90°与前车轮3正交，翻转步进电机16顺时针转动，主动同步带轮17通过同步带22带动从动同步带轮18转动，将后车架6向上翻转180°，使后车轮机构竖直向上，自行车机器人变换为独轮车机器人，此时的后车轮8成为独轮车机器人的摆轮(调节独轮车机器人的侧向平衡)，如图3所示。
第二种变换方式：转动步进电机11控制后车轮8旋转90°与前车轮3正交，翻转步进电机16顺时针转动，主动同步带轮17通过同步带22带动从动同步带轮18转动，将后车架6向上后方翻转270°，使后车叉7到达前车架1上方并由卡座23支撑，自行车机器人变换为独轮车机器人，此时的后车轮8成为独轮车机器人的腰轮(改变独轮车机器人的航向)，如图4所示。
Claims (6)
1.可转换成独轮车的自行车机器人，包括前车轮机构和后车轮机构，其特征在于：所述前车轮机构包括前车架(1)、前车叉(2)和前车轮(3)，所述前车叉(2)的转轴通过轴承结构(4)于前车架(1)上安装并通过车把(5)控制方向，所述前车轮(3)与前车叉(2)之间设有驱动前车轮(3)转动的前车轮驱动机构；所述后车轮机构包括后车架(6)、后车叉(7)和后车轮(8)，所述后车叉(7)的转轴通过轴承结构(4)于后车架(6)安装，所述后车架(6)内设有360°转动后车轮(8)的后车轮转动机构，所述后车轮(8)与后车叉(7)之间设有驱动后车轮(8)转动的后车轮驱动机构，所述后车架(6)与前车架(1)的后端铰装，前、后车架(1、6)之间设有将后车轮机构向上翻转180°或向上后方翻转270°的翻转机构。
2.根据权利要求1所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：于后车轮机构向上方翻转180°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮(8)使其与前车轮(3)正交，所述后车轮(8)作为独轮车的摆轮。
3.根据权利要求1所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：于后车轮机构向上后方翻转270°的独轮车位置，所述后车轮转动机构转动后车轮(8)使其与前车轮(3)正交，所述后车轮(8)作为独轮车的腰轮。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：所述前车轮驱动机构与后车轮驱动机构均采用薄饼电机(9)，所述薄饼电机(9)输出轴上的车轮主动齿轮啮合前车轮(3)或后车轮(8)钢圈上的内齿圈(10)。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：所述后车轮转动机构包括转动步进电机(11)、相互啮合的转动主动齿轮(12)和转动从动齿轮(13)以及转动编码器(14)，所述转动步进电机(11)于后车架(6)上安装，所述转动主动齿轮(12)于转动步进电机(11)的输出轴上安装，所述转动从动齿轮(13)于后车叉(7)的转轴上安装，所述转动编码器(14)于后车架(6)上安装，转动编码器(14)输出轴上的转动编码器齿轮(15)与转动从动齿轮(13)啮合。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的可转换成独轮车的自行车机器人，其特征在于：所述翻转机构包括翻转步进电机(16)、主动同步带轮(17)和从动同步带轮(18)以及翻转编码器(19)，所述翻转步进电机(16)于前车架(1)的前端安装，所述主动同步带轮(17)于翻转步进电机(16)的输出轴上安装，所述从动同步带轮(18)于前车架(1)与后车架(6)之间的铰连轴上安装，所述铰连轴上还安装有编码器主动齿轮(20)，所述翻转编码器(19)通过偏心板与铰连轴安装连接，翻转编码器(19)输出轴上的翻转编码器从动齿轮(21)啮合编码器主动齿轮(20)，所述主动同步带轮(17)与从动同步带轮(18)通过同步带(22)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510669452.3A CN105197156B (zh) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | 可转换成独轮车的自行车机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510669452.3A CN105197156B (zh) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | 可转换成独轮车的自行车机器人 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105197156A CN105197156A (zh) | 2015-12-30 |
| CN105197156B true CN105197156B (zh) | 2017-09-22 |
Family
ID=54945229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510669452.3A Active CN105197156B (zh) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | 可转换成独轮车的自行车机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105197156B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105539679B (zh) * | 2016-02-19 | 2017-12-15 | 桂林电子科技大学 | 拖挂式多节模块化自行车机器人机构 |
| CN106385898A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-02-15 | 江苏大学 | 一种株距可调行星轮式栽植装置 |
| CN106741403B (zh) * | 2016-12-23 | 2022-04-08 | 桂林电子科技大学 | 能实现侧向移动双独轮辅助行走装置 |
| US10451222B2 (en) * | 2017-07-12 | 2019-10-22 | Saudi Arabian Oil Company | Magnetic crawler vehicle with passive rear-facing apparatus |
| CN107628174B (zh) * | 2017-09-30 | 2022-10-28 | 桂林电子科技大学 | 全向球轮驱动无车把自平衡自行车 |
| CN107554665B (zh) * | 2017-09-30 | 2022-11-01 | 桂林电子科技大学 | 自平衡自行车轴距自动调节机构及方法 |
| CN109178144B (zh) * | 2018-09-04 | 2020-09-29 | 沈阳工业大学 | 一种可变形具有自主导航及行走功能的轮式双足机器人 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011031992A2 (en) * | 2009-09-10 | 2011-03-17 | Bpg Inc. | Personal transport vehicle |
| JP4978873B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2012-07-18 | 関東自動車工業株式会社 | 全駆動型回転体付き車輪及び倒立制御型一輪車 |
| CN202351703U (zh) * | 2011-10-10 | 2012-07-25 | 北京工业大学 | 一种独轮自平衡机器人系统 |
| CN102616297B (zh) * | 2012-04-11 | 2014-04-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 轮腿复合式运动平台 |
| CN202935516U (zh) * | 2012-11-30 | 2013-05-15 | 王瑞达 | 一种可转换成独轮车的自行车 |
| CN103523134A (zh) * | 2013-10-15 | 2014-01-22 | 昆明理工大学 | 一种可变位多用自行车 |
| CN203732988U (zh) * | 2013-12-04 | 2014-07-23 | 桂林电子科技大学 | 一种可实现自平衡的独轮车机器人 |
| CN205044883U (zh) * | 2015-10-13 | 2016-02-24 | 桂林电子科技大学 | 可转换成独轮车的自行车机器人 |
-
2015
- 2015-10-13 CN CN201510669452.3A patent/CN105197156B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105197156A (zh) | 2015-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105197156B (zh) | 可转换成独轮车的自行车机器人 | |
| CN105197155B (zh) | 多工作模式轮式行走装置 | |
| CN104260817B (zh) | 自行车电动助力装置 | |
| CN101972191B (zh) | 自控式轮履自动转换爬楼机 | |
| WO2011031992A3 (en) | Personal transport vehicle | |
| CN103676943A (zh) | 座椅型重心手控转向脚踏式两轮自平衡智能车 | |
| CN104743028A (zh) | 前驱可折叠自行车及箱包一体装置 | |
| CN108298003A (zh) | 一种平衡车 | |
| CN107628174A (zh) | 全向球轮驱动无车把自平衡自行车 | |
| CN205059869U (zh) | 多工作模式轮式行走装置 | |
| KR101545078B1 (ko) | 다인승 자전거 | |
| CN205044883U (zh) | 可转换成独轮车的自行车机器人 | |
| KR200412116Y1 (ko) | 2중 증속 일륜자전거 | |
| CN106985952A (zh) | 一种代步健身多用电动自行车 | |
| CN204798855U (zh) | 一种走8字型轨迹重力牵引小车 | |
| CN103847911A (zh) | 高效直蹬自行车 | |
| CN103587632B (zh) | 双驱动三轮自行车 | |
| CN103419886B (zh) | 具有用户接口组件的车辆系统 | |
| CN103538679A (zh) | 一种驱动装置及具有该驱动装置的脚踏车 | |
| CN2835056Y (zh) | 前轮行星齿轮驱动、后轮转向自行车 | |
| CN208248387U (zh) | 一种平衡车 | |
| CN2507434Y (zh) | 恢复残疾人运动功能用两人驾驶三轮车 | |
| CN205801416U (zh) | 一种电动自行车的挡位调节装置 | |
| CN204489065U (zh) | 前轮驱动可折叠自行车 | |
| CN201186727Y (zh) | 自行车驱动装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20151230 Assignee: Guangxi Cuizhi Rongchuang Technology Co.,Ltd. Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980046599 Denomination of invention: A bicycle robot that can be converted into a unicycle Granted publication date: 20170922 License type: Common License Record date: 20231108 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |