CN106627824A - 球上自平衡移动机器人平台支架 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种球上自平衡移动机器人平台支架，包括第一PVB塑料板、第二PVB塑料板和第三PVB塑料板，在第三PVB塑料板的下方通过第一L连接件安装第一直流伺服电机，第一直流伺服电机的轴上连接第一QL万向轮，在第三PVB塑料板下方、与第一直流伺服电机垂直的方向上通过第二L连接件安装有第二直流伺服电机，第二直流伺服电机的轴上连接第二QL万向轮，在第一直流伺服电机与第二直流伺服电机的对称的轴线上安装有小型万向轮，第一QL万向轮与第二QL万向轮与驱动球的球心在同一直线上。本发明球上自平衡移动机器人通过该平台支架，电机安装更方便，电机驱动信号相对简单，更容易驱动球形驱动轮，全方位的进行移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种能使移动机器人在单个球体上完成自平衡的平台支架，尤其是能使移动机器人通过该平台支架驱动球形驱动轮，全方位的进行移动。
背景技术
目前，公知的球上自平衡移动机器人实验平台支架是由PVB塑料板、三个步进电机、QL万向轮通过螺丝螺母连接拼装而成的。平台支架由三块圆形的PVB塑料板组成整体框架，每块PVB塑料板通过在其圆周边上均匀分布的四根竖直架起的长螺丝与其他圆形PVB塑料板相连，第一层的上方不放置任何物体，第二层一般用来放置移动机器人的控制器、传感器和步进电机驱动等，第三层一般用来放置电池等，第三层的下方固定互成120度角的步进电机，步进电机轴上直接连接QL万向轮。但是，通过惯性测量单元等传感器反馈回来的信号需要驱动三个步进电机，驱动的步进电机个数较多；三个步进电机的驱动信号耦合性强，较为复杂；三个步进电机的驱动器所占体积比较大，互成120度角的步进电机安装不方便。这些都是不利于实现移动机器人在单个球体上完成自平衡的相关因素。
发明内容
为了克服现有的球上自平衡移动机器人平台支架的步进电机驱动信号复杂、步进电机个数多、步进电机驱动器占用体积大和三个步进电机安装不便的不足，本发明提供一种新结构的球上自平衡移动机器人平台支架，该支架不仅减少了电机数量，电机驱动信号变得更为简单，同时将步进电机换成了更容易驱动的直流伺服电机，减小了电机驱动器的体积，使球上自平衡移动机器人更容易驱动球形驱动轮，全方位的进行移动。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种球上自平衡移动机器人平台支架，包括第一PVB塑料板、第二PVB塑料板和第三PVB塑料板，第一PVB塑料板与第二PVB塑料板之间通过设置在第一PVB塑料板与第二PVB塑料板的圆周边上均匀分布的四根竖直架起的第一长螺丝进行连接，第二PVB塑料板与第三PVB塑料板之间通过设置在第二PVB塑料板与第三PVB塑料板的圆周边上均匀分布的四根竖直架起的第二长螺丝进行连接，在第三PVB塑料板的下方通过第一L连接件安装有第一直流伺服电机，第一直流伺服电机的轴上连接第一QL万向轮，在第三PVB塑料板下方、与第一直流伺服电机垂直的方向上通过第二L连接件安装有第二直流伺服电机，第二直流伺服电机的轴上连接第二QL万向轮，在第一直流伺服电机与第二直流伺服电机的对称的轴线上安装有小型万向轮，第一QL万向轮与第二QL万向轮与驱动球的球心在同一直线上。
本发明的进一步改进在于：第一直流伺服电机与第二直流伺服电机互成90度夹角。
本发明的进一步改进在于：第一QL万向轮的轮胎面的轴线位于第三PVB塑料板的对称轴上。
本发明的进一步改进在于：第二QL万向轮的轮胎面的轴线位于第三PVB塑料板的对称轴上。
本发明的进一步改进在于：第一PVB塑料板、第二PVB塑料板和第三PVB塑料板均为圆形。
本发明的有益效果是：本发明自平衡移动机器人平台支架是由三个PVB塑料板、两个直流伺服电机、两个QL万向轮通过螺丝螺母连接拼装而成的，将原有的步进电机改为使用直流伺服电机，且将原来的三个电机修改为两个电机，平台支架由三块圆形的PVB塑料板组成整体框架，每块PVB塑料板通过在其圆周边上均匀分布的四根竖直架起的长螺丝与其他圆形PVB塑料板相连，第一层的上方不放置任何物体，第二层一般用来放置移动机器人的控制器、传感器和直流伺服电机驱动等，第三层一般用来放置电池等，第三层的下方通过改变电机的布局，更换电机的种类，减少电机的数量，固定两个互成90度角的直流伺服电机，将控制动力解分为X轴、Y轴两个方向，符合该类移动机器人的动力学建模，即分为X轴、Y轴两个方向上的倒立摆模型，直流伺服电机轴上直接连接QL万向轮，同时在两个电机的对称的轴线上安装一个较小的万向轮，用来支撑球上的平台支架，更好地实现移动机器人的球上平衡和控制。
本发明结构简单，设计合理新颖，球上自平衡移动机器人通过该平台支架，电机安装更方便，电机驱动信号相对简单，更容易驱动球形驱动轮，全方位的进行移动。
附图说明
图1 是本发明的结构示意图。
图2 是本发明第三PVB塑料板连接电机的主视图。
图3 是本发明第三PVB塑料板连接电机的仰视图。
图4 是本发明平台支架与驱动球相配合的结构示意图。
其中：2-第二长螺丝，3-第一L连接件，4-第一直流伺服电机，5-第一QL万向轮，6-小型万向轮，7-驱动球，8-第一PVB塑料板，9-第二PVB塑料板，10-第三PVB塑料板，11-第二L连接件，12-第二直流伺服电机，13-第二QL万向轮，14-第一长螺丝。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1-4所示，本发明是一种球上自平衡移动机器人平台支架，包括第一PVB塑料板8、第二PVB塑料板9和第三PVB塑料板10，所述第一PVB塑料板8、第二PVB塑料板9和第三PVB塑料板10均为圆形，第一PVB塑料板8上不放置任何物体，第二PVB塑料板9上一般用来放置移动机器人的控制器、传感器和直流伺服电机驱动等，第三PVB塑料板10一般用来放置电池等，所述第一PVB塑料板8与所述第二PVB塑料板9之间通过设置在所述第一PVB塑料板8与所述第二PVB塑料板9的圆周边上均匀分布的四根竖直架起的第一长螺丝14进行连接，所述第二PVB塑料板9与所述第三PVB塑料板10之间通过设置在所述第二PVB塑料板9与所述第三PVB塑料板10的圆周边上均匀分布的四根竖直架起的第二长螺丝2进行连接，也就是说，每块PVB塑料板通过在其圆周边上均匀分布的四根竖直架起的长螺丝与其他圆形PVB塑料板相连，在所述第三PVB塑料板10的下方通过第一L连接件3安装第一直流伺服电机4，所述第一直流伺服电机4的轴上连接第一QL万向轮5，在所述第三PVB塑料板10下方、与所述第一直流伺服电机4垂直的方向上通过第二L连接件11安装有第二直流伺服电机12，也就是说所述第一直流伺服电机4与所述第二直流伺服电机12互成90度夹角，所述第二直流伺服电机12的轴上连接第二QL万向轮13，第三PVB塑料板10的下方通过改变电机的布局，更换电机的种类，减少电机的数量，固定两个互成90度角的直流伺服电机，将控制动力分解为X轴、Y轴两个方向，符合该类移动机器人的动力学建模，即分为X轴、Y轴两个方向上的倒立摆模型，在所述第一直流伺服电机4与所述第二直流伺服电机12的对称的轴线上安装有小型万向轮6，用来支撑球上的平台支架，更好地实现移动机器人的球上平衡和控制，所述第一QL万向轮5与所述第二QL万向轮13与驱动球7的球心在同一直线上，所述第一QL万向轮5的轮胎面的轴线位于所述第三PVB塑料板10的对称轴上，所述第二QL万向轮13的轮胎面的轴线位于所述第三PVB塑料板10的对称轴上。
本发明自平衡移动机器人平台支架是由三个PVB塑料板、两个直流伺服电机、两个QL万向轮通过螺丝螺母连接拼装而成的，平台支架由三块圆形的PVB塑料板组成整体框架，每块PVB塑料板通过在其圆周边上均匀分布的四根竖直架起的长螺丝与其他圆形PVB塑料板相连，第一层的上方不放置任何物体，第二层一般用来放置移动机器人的控制器、传感器和直流伺服电机驱动等，第三层一般用来放置电池等，第三层的下方通过改变电机的布局，更换电机的种类，减少电机的数量，固定两个互成90度角的直流伺服电机，将控制动力分解为X轴、Y轴两个方向，符合该类移动机器人的动力学建模，即分为X轴、Y轴两个方向上的倒立摆模型，直流伺服电机轴上直接连接QL万向轮，同时在两个电机的对称的轴线上安装一个较小的万向轮，用来支撑球上的平台支架，更好地实现移动机器人的球上平衡和控制。
本发明结构简单，设计合理新颖，球上自平衡移动机器人通过该平台支架，电机安装更方便，电机驱动信号相对简单，更容易驱动球形驱动轮，全方位的进行移动。
Claims (5)
1.一种球上自平衡移动机器人平台支架，包括第一PVB塑料板（8）、第二PVB塑料板（9）和第三PVB塑料板（10），其特征在于：所述第一PVB塑料板（8）与所述第二PVB塑料板（9）之间通过设置在所述第一PVB塑料板（8）与所述第二PVB塑料板（9）的圆周边上均匀分布的四根竖直架起的第一长螺丝（14）进行连接，所述第二PVB塑料板（9）与所述第三PVB塑料板（10）之间通过设置在所述第二PVB塑料板（9）与所述第三PVB塑料板（10）的圆周边上均匀分布的四根竖直架起的第二长螺丝（2）进行连接，在所述第三PVB塑料板（10）的下方通过第一L连接件（3）安装有第一直流伺服电机（4），所述第一直流伺服电机（4）的轴上连接第一QL万向轮（5），在所述第三PVB塑料板（10）下方、与所述第一直流伺服电机（4）垂直的方向上通过第二L连接件（11）安装有第二直流伺服电机（12），所述第二直流伺服电机（12）的轴上连接第二QL万向轮（13），在所述第一直流伺服电机（4）与所述第二直流伺服电机（12）的对称的轴线上安装有小型万向轮（6），所述第一QL万向轮（5）与所述第二QL万向轮（13）与驱动球（7）的球心在同一直线上。
2.根据权利要求1所述球上自平衡移动机器人平台支架，其特征在于：所述第一直流伺服电机（4）与所述第二直流伺服电机（12）互成90度夹角。
3.根据权利要求1所述球上自平衡移动机器人平台支架，其特征在于：所述第一QL万向轮（5）的轮胎面的轴线位于所述第三PVB塑料板（10）的对称轴上。
4.根据权利要求1所述球上自平衡移动机器人平台支架，其特征在于：所述第二QL万向轮（13）的轮胎面的轴线位于所述第三PVB塑料板（10）的对称轴上。
5.根据权利要求1所述球上自平衡移动机器人平台支架，其特征在于：所述第一PVB塑料板（8）、第二PVB塑料板（9）和第三PVB塑料板（10）均为圆形。
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2015
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