CN107696914A - 载人机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载人机器人，包括舱体、贯穿舱体两侧的第一转轴、分别固定于该第一转轴两端且可随第一转轴转动的车轮连杆、设置于舱体上且位于第一转轴前方的辅助轮架、设置于舱体上的承载架、固定于舱体内的第一电机及体感平衡系统；所述第一电机通过第一齿轮组带动第一转轴转动，每一所述车轮连杆的两端分别安装有一主动车轮；所述承载架上设置有车体运行控制器及第一电机控制器；所述第一电机控制器控制第一电机驱动第一转轴转动，当仅有两主动车轮着地时，体感平衡系统开启；当主动车轮均着地时，体感平衡系统关闭。本发明的载人机器人具有平衡车模式和非平衡车模式。

Description

载人机器人

技术领域

本发明涉及自平衡车技术领域，尤其涉及一种具有平衡车模式和非平衡车模式的载人机器人。

背景技术

平衡车一般是利用锂电池作为动力电源，环保节能，广泛应用于行人代步，商场、机场巡逻等场合。平衡车通过本身自动平衡能力来维持车体在运行方向上的平衡，车体内部设置陀螺仪系统即体感平衡系统，通过体感平衡系统来感知车体实时状况，把信息传递给信息处理系统，经信息处理系统对感知的信息处理后运算出适当的指令传递给控制车轮转动的电机，控制电机来实现平衡车运行的平衡状态，驾驶员可通过重心位移来直接控制车体的加减速实现运行平衡。

传统轮椅作为病患者身体康复的器具，以及作为肢体伤残者的代步工具。随着人们生活水平的提高，市场中出现了不同种类的轮椅以满足不同需求，轮椅的功能也不局限于康复器具和代步工具。该领域的厂商也非常注重轮椅结合平衡车技术的研发，以提供消费者更多具有新鲜驾驶体验的车体产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有平衡车模式和非平衡车模式的载人机器人。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种载人机器人，包括舱体、贯穿舱体两侧的第一转轴、分别固定于该第一转轴两端且可随第一转轴转动的车轮连杆、设置于舱体上且位于第一转轴前方的辅助轮架、设置于舱体上的承载架、固定于舱体内的第一电机及体感平衡系统；所述第一电机通过第一齿轮组带动第一转轴转动，每一所述车轮连杆的两端分别安装有一主动车轮；所述承载架上设置有车体运行控制器及第一电机控制器；所述第一电机控制器控制第一电机驱动第一转轴转动，当仅有两主动车轮着地时，体感平衡系统开启，且车体运行控制器控制载人机器人的转向；当主动车轮均着地时，体感平衡系统关闭，且车体运行控制器控制载人机器人的运行。

本发明的载人机器人具有如下有益效果：本发明的载人机器人包括贯穿于舱体两侧的第一转轴、驱动第一转轴转动的第一电机、固定于舱体内部的体感平衡系统、车体运行控制器。第一转轴的两端分别固定连接有车轮连杆，每一车轮连杆的两端均安装有主动车轮。使用者通过第一电机控制器控制第一电机驱动第一转轴转动，分别安装于每一车轮连杆两端的两主动车轮均跟随第一转轴转动。当仅有两主动车轮与地面接触时，体感平衡系统处于开启状态，此时载人机器人处于平衡车模式，使用者依靠控制载人机器人的重心前进和后退，并通过车体运行控制器控制载人机器人的转向。当所有主动车轮与地面接触时，体感平衡系统处于关闭状态，此时载人机器人处于非平衡车模式，使用者通过车体运行控制器控制载人机器人的前进、后退和转向。

优选的，所述主动车轮采用为轮毂电机车轮。

优选的，所述第一齿轮组包括安装于第一电机输出轴的第一主动齿轮、与第一主动齿轮直接或间接啮合传动的第一从动齿轮；所述第一从动齿轮安装于第一转轴上。

优选的，每一所述车轮连杆包括中间固定部、第一伸缩部、第二伸缩部以及驱动第一伸缩部、第二伸缩部伸展或收缩的驱动机构；所述中间固定部固定安装于第一转轴的端部，所述第一伸缩部和第二伸缩部均安装有所述主动车轮。

优选的，载人机器人包括固定于舱体内的第二电机、设置于承载架上的第二电机控制器、分别位于舱体两侧且前后排列的两第一连杆及两第二连杆；每一第一连杆的一端支撑于舱体上且可相对舱体转动，另一端连接于承载架上且可相对承载架转动；每一第二连杆的一端支撑于舱体上且可相对舱体转动，另一端连接于承载架上且可相对承载架转动；所述第二电机通过第二齿轮组带动两第一连杆及两第二连杆转动。

优选的，所述第二齿轮组包括设置于第二电机输出轴上的第二主动齿轮、安装于第一连杆上的第二从动齿轮、安装于第二连杆上的第三从动齿轮；第二主动齿轮分别与第二从动齿轮、第三从动齿轮啮合。

优选的，所述承载架包括安装于所述舱体上的第一承载部、分别可转动地连接于第一承载部前部和后部的第二承载部和第三承载部。

优选的，所述承载架上安装有第一电动推杆及第二电动推杆；第一电动推杆的一端与第一承载部连接、另一端与第二承载部连接；第二电动推杆的一端与第一承载部连接、另一端与第三承载部连接。

优选的，所述第三承载部设有可自动伸缩的支撑于地面的支撑架。

优选的，所述第三承载部设有安装所述支撑架的两滑动导轨；所述支撑架包括左支撑杆、右支撑杆，以及固定连接于左支撑杆和右支撑杆之间的前支撑杆和后支撑杆；所述支撑架固定连接有两连接块和力臂杆；所述两连接块均安装有滚动滑块，两滚动滑块分别安装于两滑动导轨中；所述第三承载部和支撑架之间连接有支撑连杆和第三电动推杆；所述支撑连杆的一端可转动地连接于支撑架，另一端可转动地连接于第三承载部；所述第三电动推杆的一端连接于第三承载部，另一端连接于力臂杆。

附图说明

图1为本发明实施例一中载人机器人的立体示意图；

图2为实施例一中舱体与两车轮组的连接示意图；

图3为实施例一中舱体的内部示意图；

图4为图1中沿A-A线的剖视示意图；

图5为实施例一中第一转轴的角度转动范围的区域分布示意图；

图6为实施例一中车轮组的示意图；

图7为实施例一中舱体与第一承载部连接的立体示意图；

图8为实施例一中第二齿轮组与第一承载部的连接示意图；

图9为第二齿轮组与第一承载部的另一形式的连接示意图；

图10为实施例一中舱体与辅助轮架、第一承载部的连接示意图；

图11为实施例一中载人机器人处于普通轮椅模式的示意图；

图12为实施例一中载人机器人处于平衡车模式的示意图；

图13为实施例一中载人机器人处于非平衡车模式的示意图；

图14为实施例一中载人机器人处于非平衡车模式的另一形式的示意图；

图15为实施例一中载人机器人处于楼梯模式的示意图；

图16为实施例一中载人机器人变形为担架的示意图；

图17为实施例一中载人机器人变形为担架的另一形式的示意图；

图18为实施例一中第三承载部与支撑架连接的侧视图；

图19为图18的立体示意图；

图20为实施例二中车轮连杆的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明，而非对本发明的保护范围限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

参阅图1及图2，一种载人机器人包括舱体1、贯穿于舱体1两侧的第一转轴64、分别固定于该第一转轴64两端且可随第一转轴64转动的两车轮组3、安装于舱体1前侧的两辅助轮架4、设置于舱体1上的承载架2。承载架2通过两第一连杆51和两第二连杆52安装于舱体1上。承载架2包括安装于舱体1上的第一承载部21、分别可转动地连接于第一承载部21前部和后部的第二承载部22和第三承载部23。第三承载部23的左侧和右侧均安装有扶手25，右侧的扶手25上安装有操控装置26。操控装置26包括车体运行控制器、第一电机控制器及第二电机控制器。本实施例中的载人机器人的运行模式包括平衡车模式、非平衡车模式、普通轮椅模式和楼梯模式。

参阅图2至图4，舱体1的内部设置有用以驱动两车轮组3旋转的第一电机11、用以驱动承载架2前后方向移动的第二电机12、用以控制载人机器人在平衡车模式下运行的体感平衡系统13、用以检测第一转轴64的转动角度的角度位移传感器（图中未示出）以及用以给载人机器人供电的电源14。舱体1的后部设置有安装第一电机11的第一基座15，第一基座15靠近于舱体1的下端面。舱体1的中部设置有安装第二电机12的第二基座16，第二基座16间隔设置于第一基座15的前侧并靠近于舱体1的上端面。第一基座15和第二基座16之间设置有安装第一转轴64的轴套17，轴套17位于舱体1的底部并贯穿舱体1的两侧侧壁。舱体1的上端面设为敞口并通过第一盖板18密封。舱体1的底部开设有安装电源14的电源卡槽，电源卡槽的开口设于舱体1的下端面并通过第二盖板19密封，可以方便于拆换电源14。

第一电机11接受来自第一电机控制器的操作指令，并通过第一齿轮组6带动第一转轴64转动。第一齿轮组6包括安装于第一电机输出轴63的第一主动齿轮61、与第一主动齿轮61直接啮合传动的第一从动齿轮62。第一从动齿轮62安装于第一转轴64上。第一转轴64通过轴承安装于轴套17内，第一转轴64的两端贯穿于轴套17并突出于舱体1外部。第一电机11顺时针转动时，第一转轴64逆时针转动；第一电机11逆时针转动时，第一转轴64顺时针转动。第一电机11纵向设置于第一基座15上，第一电机11和第一基座15之间设有减震垫。第一电机输出轴63平行于第一转轴64。第一电机11为减速电机。减速电机是指减速机和电机的集成体，可以将电机输出轴的转速减少至预设的转速。减速电机具有结构简单、节省空间；能耗低、噪音小、荷载能力大的优点。当然在其他实施方式中，可以根据舱体1的实际内部空间，将第一电机11横向设置于第一基座15上，其电机输出轴垂直于第一转轴64。第一主动齿轮61和第一从动齿轮62相应的均采用锥齿轮。亦可以方便于舱体1内部的各个配件的位置调整，合理利用舱体1的内部空间。当然，第一齿轮组6亦可以包括啮合于第一主动齿轮61与第一从动齿轮62之间的一个以上的中间齿轮。第一电机11通过多级齿轮带动第一转轴64转动，此时第一主动齿轮61间接啮合传动于第一从动齿轮62。

每一车轮组3包括可伴随第一转轴64转动的车轮连杆31、分别通过轮毂轴安装于车轮连杆31两端的第一车轮32和第二车轮33。两车轮连杆31分别固定安装于第一转轴64的两端。第一车轮32的直径可大于、小于或等于第二车轮33的直径，本实施方式中，优选为第一车轮32的直径等于第二车轮33的直径，方便于精确控制载人机器人的运行。第一车轮32和第二车轮33前后间隔设置，两轮毂轴均平行于第一转轴64。两第一车轮32和两第二车轮33均为主动车轮，本实施例中，两第一车轮32和两第二车轮33采用为轮毂电机车轮。车体运行控制器可根据载人机器人的运行模式，分别控制每个轮毂电机车轮的前进、后退、加速、减速的动作。两车轮组3对称设置于舱体1的两侧，每一第一车轮32和第二车轮33均可伴随第一转轴64进行旋转运动。载人机器人在运行过程中，第一车轮32和第二车轮33的前后位置可根据实际运行模式，进行前后位置的交替转换。

角度位移传感器安装于轴套17上用以检测第一转轴64的转动角度。角度位移传感器分别与第一电机控制器和体感平衡系统13连接。第一电机控制器可以控制角度位移传感器的开启或关闭。使用者在驾乘载人机器人的过程中，通过第一电机控制器开启角度位移传感器检测第一转轴64的转动角度，角度位移传感器将采集的角度转动信息经分析处理后，以判断是否启动或关闭体感平衡系统13。对于是否能够启动或关闭体感平衡系统13，取决于第一转轴64转动的角度范围。如图5所示，具体的角度范围设置可以将第一转轴64转动一周的角度360度划分为四个区域，四个区域分别为：左侧区、右侧区、上侧区和下侧区。其中左侧区和右侧区的区域角度范围相等、上侧区和下侧区的区域角度范围相等。使用者亦可以根据个人的使用习惯或不同的运行模式，设置第一转轴64在四个区域转动的任意角度范围，有利于载人机器人在不同模式下的运行。在此补充说明的是，本实施例中的载人机器人在平衡车模式、非平衡车模式以及普通轮椅模式下，角度位移传感器均处于开启状态。

当载人机器人当前处于普通轮椅模式或非平衡车模式时，若第一转轴64转动的角度超出左侧区或右侧区预定的角度范围，进入上侧区或下侧区的角度范围，载人机器人则启动体感平衡系统13，载人机器人可实现平衡车模式；否则仍然处于普通轮椅模式或非平衡车模式。载人机器人在普通轮椅模式或非平衡车模式下，使用者可以将左侧区和右侧区的角度范围设置得很大，并大于上侧区和下侧区的角度范围，有利于两第一车轮32和两第二车轮33行驶于倾斜的坡面或沆洼不平的地面上时均接触地面，提高载人机器人的稳定性。

当载人机器人当前处于平衡车模式时，若第一转轴64转动的角度超出上侧区或下侧区预定的角度范围，进入左侧区或右侧区的角度范围，载人机器人则关闭体感平衡系统13，载人机器人可实现非平衡车模式；否则仍然处于平衡车模式。本实施例中，载人机器人处于平衡车模式时，第一转轴64会被锁定，即第一转轴64不会转动。除非使用者控制第一电机控制器驱动第一转轴64转动，以解除第一转轴64的锁定状态。

使用者可以将左侧区和右侧区的角度范围设置得很小，例如正负1度的区间。在载人机器人转换为平衡车模式时，通过第一转轴64使得两第一车轮32或两第二车轮33与地面分离。可以尽快的启动体感平衡系统13，提高驾乘的乐趣；在载人机器人转换为非平衡车模式时，可以延迟关闭体感平衡系统13，在平衡车模式下第一转轴64带动两第一车轮32和两第二车轮33转动，有利于分离于地面的两第一车轮32或两第二车轮33平稳的接触地面，并使得两第一车轮32和两第二车轮33均与地面接触。此种角度范围偏小的设置方式，偏向于追求驾乘刺激感的使用者。

当然使用者亦可以将左侧区和右侧区的角度范围设置得很大，例如正负89度的区间。在载人机器人转换为平衡车模式时，可以延迟开启体感平衡系统13，有利于使用者逐渐的适应车轮连杆31跟随第一转轴64转动时承载架2被抬升的高度，方便于使用者在此高度操控平衡车模式下的载人机器人。在载人机器人转换为非平衡车模式时，可以尽快的关闭体感平衡系统13，通过第一转轴64带动两第一车轮32和两第二车轮33转动，并使得分离于地面的两第一车轮32或两第二车轮33平稳的接触地面，有利于使用者逐渐的适应承载架下降的高度，直至载人机器人的两第一车轮32和两第二车轮33均与地面接触。此种角度范围偏大的设置方式，偏向于追求驾乘舒适感的使用者。

当然在其他实施方式中，载人机器人在平衡车模式、非平衡车模式以及普通轮椅模式下角度位移传感器处于关闭状态时，使用者亦可以根据运行状况通过手动方式开启或关闭体感平衡系统13。

参阅图6，前后间隔设置的两第一车轮32和两第二车轮33的规格均相同；第一车轮32的轮毂轴至第一转轴64的距离等于第二车轮33的轮毂轴至第一转轴64的距离，使得第一车轮32和第二车轮33相对于第一转轴64的转矩相同。不仅有利于使用者在平衡车模式、非平衡车模式以及普通轮椅模式下精确控制载人机器人；还有利于载人机器人在楼梯模式下，两第一车轮32和两第二车轮33可以在相等高度的楼梯台阶中位置轮流转换，实现载人机器人爬升或下降楼梯。第一转轴64至第一车轮32和第二车轮33的距离均大于第一转轴64至舱体1后端的距离。使得第一车轮32和第二车轮33中远离第一转轴64的至少部分轮廓均可突出于舱体1的后端。有利于第一车轮32和第二车轮33伴随第一转轴64旋转时与楼梯台阶的接触，防止舱体1碰撞楼梯台阶；亦有利于载人机器人在平衡车模式下，两第一车轮32或两第二车轮33与地面接触时，提升舱体1相对于地面的高度，满足使用者与行人之间的视线高度，提高驾乘体验。当然在其他实施方式中，可以同时增加两第一车轮32和两第二车轮33的轮辋或/和轮胎的尺寸，只要远离第一转轴64的至少部分轮廓突出于舱体1的后端，亦可以达到相同的技术效果。

参阅图7，前后排列的两第一连杆51及两第二连杆52分别位于舱体1的两侧。每一第一连杆51的一端支撑于舱体1上且可相对舱体1转动，另一端连接于承载架2上且可相对承载架2转动。每一第二连杆52的一端支撑于舱体1上且可相对舱体1转动，另一端连接于承载架2上且可相对承载架2转动。

再次参阅图2至图4，第二电机12纵向设置于第二基座16上，第二电机12和第二基座16之间亦设有减震垫。第二电机12为双向输出轴电机。第二电机12的两个输出轴上均连接有第二齿轮组7，两第二齿轮组7对称设置。两第二电机输出轴74均平行于第一转轴64。两第二电机输出轴74位于同一轴线上，并分别朝向舱体1的左右侧壁延伸。双向输出轴电机相较于单向输出轴电机可以方便于组装两第一连杆51和两第二连杆52，省略了贯穿于舱体1内部的传动轴，简化了传动方式，为安装舱体1内部的其他零部件提供了空间，且安装方便。第二电机12接受来自第二电机控制器的操作指令，并分别通过两第二齿轮组7带动两第一连杆51及两第二连杆52转动。

每一第二齿轮组7包括设置于第二电机输出轴74上的第二主动齿轮71、安装于第一连杆51上的第二从动齿轮72、安装于第二连杆52上的第三从动齿轮73。第二主动齿轮71分别与第二从动齿轮72、第三从动齿轮73啮合。本实施例中，第二从动齿轮72和第三从动齿轮73分别直接与第二主动齿轮71进行外啮合齿轮传动，可以使得第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的转动方向相同。当然在其他实施方式中，可通过齿轮副内啮合传动的方式，或者设置一个以上中间齿轮的方式，亦可以实现第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的旋转方向相同的技术效果。

两第二从动齿轮72分别通过两第二转轴75安装于舱体1的左右侧壁上，两第二转轴75彼此独立且轴向间隔设置。轴向间隔设置的两第二转轴75相较于采用一根传动轴贯穿舱体1安装两第二从动齿轮72的技术方案，本实施方式可以为安装于舱体1内部的其他零部件提供安装空间，且方便了零部件的安装。两第三从动齿轮73亦采用两第二从动齿轮72的技术方案，具体为：两第三从动齿轮73分别通过第三转轴76安装于舱体1的侧壁上，两第三转轴76彼此独立且轴向间隔设置。

参阅图7和图8，第二转轴75位于第二电机输出轴74的前侧下方，第三转轴76位于第二电机输出轴74的后侧下方并高于第二转轴75。两第二转轴75和两第三转轴76均通过独自的轴承可转动地连接于舱体1的侧壁，并贯穿舱体1的侧壁向舱体1外部延伸。每一第二转轴75的延伸部分安装有第一连杆51，每一第三转轴76的延伸部分安装有第二连杆52。两第一连杆51和两第二连杆52均对称设置于舱体1的两侧。第一连杆51的一端固定连接于第二转轴75，另一端可转动地连接于承载架2的前部。第一连杆51可伴随第二从动齿轮72相对于舱体1作往复摆动运动。第二连杆52的一端固定连接于第三转轴76，另一端可转动地连接于承载架2的后部。第二连杆52可伴随第三从动齿轮73相对于舱体1作往复摆动运动。第二转轴75位于第三转轴76的前侧，第一连杆51和第二连杆52分别可转动地连接于承载架2的前部和后部，使得第一连杆51和第二连杆52呈前后排列设置。当然在其他实施方式中，第一连杆51和第二连杆52可交错设置，亦可以通过连杆机构的技术原理实现承载架2前后方向的移动。

本实施方式中，参阅图8，分别啮合于第二主动齿轮71的第二从动齿轮72、第三从动齿轮73，以及第一连杆51、第二连杆52和承载架2构成一连杆机构。第二从动齿轮72和第三从动齿轮73构成连杆机构的机架，第一连杆51、第二连杆52构成连接于机架的连架杆，承载架2构成连杆机构的连杆。通过第二电机12驱动第二从动齿轮72和第三从动齿轮73同方向旋转，从而带动第一连杆51和第二连杆52作出相应的转动，可以实现承载架2前后方向的移动，并能实现承载架2向前或向后的角度变化。结构简单、传动效率高。优选的，舱体1侧壁上安装有限位开关（图中未示出），限位开关位于第一连杆51或第二连杆52的移动轨迹上，限位开关发送信号至车体运行控制器。防止第一连杆51和第二连杆52在摆动时与承载架2发生卡死现象。

当然在其他实施方式中，参阅图9，第二从动齿轮72和第三从动齿轮73之间的圆心连接线可平行于承载架2；第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的分度圆直径相等；第一连杆51和第二连杆52的长度相等且分别连接于承载架2的角度也相等。此时，分别啮合于第二主动齿轮71的第二从动齿轮72、第三从动齿轮73，以及第一连杆51、第二连杆52和承载架2构成一平行四边形连杆机构。使得第二电机驱动承载架2前后移动时，承载架2相对于舱体1始终处于平行状态。相较于承载架2可前后角度变化的连接结构，平行四边形连杆机构可以减少使用者因角度瞬间变化过大时而产生的头晕不适感。

参阅图2和图7，第一转轴64安装于舱体1后部，第二转轴75和第三转轴76均安装于舱体1前部。舱体1后部的两侧侧壁均突出于舱体1前部的两侧侧壁，舱体1后部的宽度大于舱体1前部的宽度。可以增加舱体1前部与安装于第一转轴64端部的车轮连杆31之间的间隙宽度，避免第一连杆51和第二连杆52分别与车轮连杆31发生摩擦。当然亦可以通过增加第一转轴64突出于舱体1后部的长度。第一连杆51和第二连杆52均向舱体1的后端弯曲延伸呈弯折的弧形。使得第二连杆52的中部可以避让舱体1后部的侧壁突出部；使得第一连杆51的中部可以避让安装第三转轴76的轴承座。弧形的第一连杆51和第二连杆52亦可以提高支撑能力，亦能减少第一连杆51和第二连杆52发生折断的现象。

参阅图8，第二从动齿轮72和第三从动齿轮73分别外啮合齿轮传动于第二主动齿轮71。第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的转动方向相同，并且转动的齿数相同。第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的转动速度分别取决于第二从动齿轮72和第三从动齿轮73相对于第二主动齿轮71的分度圆直径比。本实施例中，第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的分度圆直径相同，第二主动齿轮71的分度圆直径小于第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的分度圆直径。减小第二从动齿轮72和第三从动齿轮73相对于第二主动齿轮71的转动速度，有利于第二电机驱动第二从动齿轮72和第三从动齿轮73，控制精确。同时，可结合位移编码器一起控制第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的转动角度。当然在其他实施方式中，第二主动齿轮71的分度圆直径亦可以大于或者等于第二从动齿轮72和第三从动齿轮73的分度圆直径。

参阅图11，载人机器人在初始状态下为普通轮椅模式，第一转轴64在初始状态下处于锁定状态。位于后部的两轮毂电机车轮接触地面，位于前部的两轮毂电机车轮被抬起分离地面，并倾斜于后部两轮毂电机车轮的前上方。两个万向轮41结合位于后部的两轮毂电机车轮共同接触地面。

参阅图2及图10，两辅助轮架4安装于舱体1的前侧并位于第一转轴64的前方。两辅助轮架4对称设置于舱体1的两侧。每一辅助轮架4的一端可转动地连接于舱体1前部的侧壁上，另一端安装有万向轮41。两辅助轮架4分别向舱体1的左前方和右前方弯折延伸，以增加两个万向轮41之间的轮距，提高载人机器人的稳定性；同时在转动辅助轮架4调整万向轮41相对于地面的水平高度时，避免万向轮41碰撞承载架2。优选的，两辅助轮架4可上下移动于舱体1。舱体1的侧壁上设置有配合辅助轮架4上下移动的滑轨42。载人机器人在转换为平衡车模式时，两辅助轮架4连接于舱体1的一端均移动至滑轨42的底端，有利于提高承载架2的前部高度，减少使用者从承载架2上滑落至地面的风险；同时也有利于使用者的重心向后偏移，方便使用者操控载人机器人；另外，通过两个万向轮41支撑于舱体1前部，增加载人机器人前部与地面的摩擦力，当两第一车轮32和两第二车轮33在跟随第一转轴64转动时，可以有利于两第一车轮32或两第二车轮33被抬起并分离于地面，方便于载人机器人转换为平衡车模式。

本实施例中的载人机器人在平衡车模式、非平衡车模式以及普通轮椅模式下的转换及工作原理，具体如下：

1、载人机器人由普通轮椅模式转换为平衡车模式。使用者通过操作第一电机控制器控制第一电机11驱动第一转轴64转动，通过第一转轴64的转动以及两个分别安装于两辅助轮架上的万向轮41的配合，使得仅有两第一车轮32或两第二车轮33与地面接触，当第一转轴64的转动角度符合开启体感平衡系统13的角度范围时，此时载人机器人则启动体感平衡系统13。载人机器人转换为平衡车模式，如图12所示，体感平衡系统13处于开启状态。同时，使用者可操作第二电机控制器控制第二电机驱动两第一连杆51和两第二连杆52相对舱体1转动，使得承载架2的第一承载部21向后移动，以便于使用者控制身体重心的前后位移。载人机器人的第一转轴64和体感平衡系统13因受控于不同的控制指令，彼此独立操作。两车轮连杆31在体感平衡系统开启后继续跟随第一转轴64转动，并垂直于地面，可以将载人机器人的重心集中于两车轮连杆31上，有利于载人机器人在平衡车模式下的操控。车轮连杆31垂直于地面时，第一转轴64的转动角度仍处于体感平衡系统13启动状态的角度范围内，所以载人机器人仍处于平衡车模式。并且，车轮连杆31垂直于地面时，第一电机11停止转动，第一转轴64处于锁定状态。使用者可通过身体重心的前后位置偏移，实现载人机器人的前进和后退的动作；并且使用者可通过操作车体运行控制器控制载人机器人的转向，具体通过控制与地面接触的舱体1左右两侧的两轮毂电机车轮之间的速度差，实现载人机器人的转向。

2、载人机器人由平衡车模式转换为非平衡车模式。首先，使用者通过第一电机控制器控制第一电机11驱动第一转轴64转动，以解除第一转轴64的锁定状态。第一转轴64继续转动，当第一转轴64的转动角度符合关闭体感平衡系统13的角度范围时，此时载人机器人则关闭体感平衡系统13。第一转轴64带动两第一车轮32和两第二车轮33转动，并使得分离于地面的两第一车轮32或两第二车轮33平稳的接触地面；体感平衡系统13仍处于关闭状态，两第一车轮32和两第二车轮33均与地面接触。此时载人机器人转换为非平衡车模式，如图13所示，体感平衡系统13处于关闭状态。同时，使用者可通过第二电机控制器控制第二电机驱动承载架2的前后方向的移动位置，用以调节承载架2相对于地面的倾斜角度。有利于载人机器人在倾斜的坡面或沆洼不平的地面上运行时，协调使用者的坐姿角度，可以保持使用者的整体重心，提高安全性。当然载人机器人的第一转轴64和体感平衡系统13因受控于不同的控制指令，能够彼此独立操作。载人机器人在上坡和下坡的过程中，第一转轴64可以根据地势的变化带动两第一车轮32和两第二车轮33作出相应的转动，亦能有利于两第一车轮32和两第二车轮33行驶于倾斜的坡面或沆洼不平的地面上时均接触地面，提高载人机器人的稳定性。载人机器人在非平衡车模式下，第一转轴64左侧区和右侧区的转动角度范围设置得比较大，例如在正负60度的区间范围以上。第一转轴64在转动时不会超出左侧区和右侧区的转动角度范围，可防止载人机器人在使用者毫无心理准备的情况下转换为平衡车模式。载人机器人在非平衡车模式下，使用者通过操作车体运行控制器控制载人机器人的各个轮毂电机车轮，实现载人机器人的前进和后退的动作，以及通过控制舱体1左侧与右侧的轮毂电机车轮之间的速度差，实现载人机器人的转向。另外，非平衡车模式下的载人机器人在行进过程中遇到高度较低的障碍物或台阶时，使用者可调整两个万向轮41相对地面的水平高度并分离于地面，具体可以转动辅助轮架4抬升万向轮41的离地高度，或者将辅助轮架4滑动至滑轨42的上端以进一步提升万向轮41的离地高度。以方便于载人机器人运行于障碍物上方或爬升于台阶表面，如图14所示。

3、载人机器人由非平衡车模式转换为普通轮椅模式。首先需要确认两个万向轮41是否处于普通轮椅模式下的初始位置，即两个万向轮41是否支撑于地面，若在非平衡车模式时调整了两个万向轮41的水平高度，那么此时需要将两个万向轮41复位至初始位置。然后操作第一电机控制器控制第一转轴64带动两第一车轮32和两第二车轮33转动，使得位于后部的两轮毂电机车轮接触地面，位于前部的两轮毂电机车轮被抬起分离地面，并倾斜于后部两轮毂电机车轮的前上方，两第一车轮32和两第二车轮33处于初始状态。再操作第二电机控制器使得承载架2处于初始状态。此时因第一转轴64的转动角度较小，不会超出左侧区或右侧区预定的角度范围，则不能启动体感平衡系统13。载人机器人转换为普通轮椅模式，如图11所示，体感平衡系统13处于关闭状态。同时第一转轴64通过第一电机控制器控制处于锁定状态，两个万向轮41结合位于后部的两轮毂电机车轮共同接触地面。载人机器人在普通轮椅模式下，使用者通过操作车体运行控制器控制与地面接触的两个轮毂电机车轮，实现载人机器人的前进和后退的动作，以及通过控制与地面接触的两个轮毂电机车轮之间的速度差，实现载人机器人的转向。接触地面的两个轮毂电机车轮配合两个万向轮41，使得载人机器人在普通轮椅模式下运行于地面，两个万向轮41可提高载人机器人在普通轮椅模式下与地面接触时的稳定性。

当然载人机器人在非平衡车模式下亦能转换为平衡车模式。首先，需要确认两个万向轮41是否支撑于地面。然后操作第一电机控制器控制第一转轴64带动两第一车轮32和两第二车轮33转动，只要第一转轴64超出左侧区或右侧区预定的角度范围，仅有两第一车轮32或两第二车轮33与地面接触，则启动体感平衡系统13。此时载人机器人转换为平衡车模式，体感平衡系统13处于开启状态。

如图15所示，本实施例中的载人机器人还可以实现楼梯模式，附图中省略了楼梯侧边的扶手杆。其爬升楼梯的工作原理如下： A、载人机器人移动至楼梯前方时停止移动，并调整方向使得使用者的背部朝向楼梯。B、通过第一电机控制器关闭角度位移传感器，或使用者手动关闭体感平衡系统13。C、通过第二电机控制器控制承载架2向载人机器人的后部移动，使得使用者的重心向后偏移，以及使用者的手部抓握于楼梯侧边的扶手杆，以保持载人机器人的平衡。D、通过第一电机控制器控制第一转轴64转动，并使得两第一车轮32和两第二车轮33依次在楼梯中各个台阶的表面轮流转移，实现载人机器人爬升楼梯。同样，在下降楼梯时，只需要使用者面朝楼梯，参照爬升楼梯中的B至D的步骤即可实现下降楼梯。

参阅图4、图16及图17，承载架2包括安装于舱体1上的第一承载部21、分别可转动地连接于第一承载部21前部和后部的第二承载部22和第三承载部23。两第一连杆51和两第二连杆52分别可转动地连接于第一承载部21的前部和后部。承载架2上安装有第一电动推杆27及第二电动推杆28。第二承载部22设有支撑使用者脚部的支撑件221。第三承载部23设有可自动伸缩地支撑于地面的支撑架24。

第一电动推杆27连接于第一承载部21与第二承载部22之间。第一电动推杆27的一端连接于第一承载部21，另一端连接于第二承载部22。第二承载部22通过第一电动推杆27可转动地连接于第一承载部21的前部，第二承载部22可相对第一承载部21呈展开状态或折叠状态。第二承载部22在折叠状态下可实现各种折叠角度，以提供使用者腿部摆放的舒适性。第二承载部22在展开状态下可以使得使用者的下半身承载于第二承载部22和第一承载部21的上方。

参阅图18，第三承载部23包括转动连接于第一承载部21后部的左承载杆231和右承载杆232，以及固定连接于左承载杆231和右承载杆232之间的前承载杆233和后承载杆234。前承载杆233趋近于左承载杆231和右承载杆232的前端，后承载杆234位于左承载杆231和右承载杆232的后端。左承载杆231和右承载杆232的内侧均安装有滑动导轨235，两滑动导轨235安装有可自动伸缩地支撑于地面的支撑架24。载人机器人的两扶手25分别可转动地连接于左承载杆231和右承载杆232。前承载杆233的底端面固定连接有第一力臂杆236，第一力臂杆236突出于第三承载部23并延伸至第一承载部21。

再次参阅图4、图16及图17，第二电动推杆28连接于第一承载部21和第三承载部23之间。第二电动推杆28的一端连接于第一承载部21，另一端连接于第三承载部23的第一力臂杆236的突出端。第一力臂杆236的突出端的突出长度大小，可以决定第二电动推杆28作用于第三承载部23的力矩大小。突出长度越大力矩就越大；反之，突出长度越小力矩就越小。第三承载部23通过第二电动推杆28可转动地连接于第一承载部21的后部，第三承载部23可相对第一承载部21呈展开状态或折叠状态。第三承载部23在折叠状态下可实现各种折叠角度，以提供使用者坐姿的舒适性。第三承载部23在展开状态下可以使得使用者的上半身承载于第三承载部23和第一承载部21的上方。

参阅图11、图13、图16及图17，第二承载部22和第三承载部23均相对于第一承载部21呈展开状态时，载人机器人变形为担架。第二承载部22和第三承载部23均相对于第一承载部21呈折叠状态时，第三承载部23位于第一承载部21的后上方，第二承载部22位于第一承载部21的前下方，此时载人机器人变形为轮椅。本发明的载人机器人变形为担架或轮椅是通过电动推杆完成操作，无需使用者手动进行，老年人或残障人士亦可以自行调节，无需他人帮助。

参阅图18及图19，支撑架24包括左支撑杆241、右支撑杆242，以及固定连接于左支撑杆241和右支撑杆242之间的前支撑杆243和后支撑杆244。前支撑杆243位于左支撑杆241和右支撑杆242的前端，后支撑杆244位于左支撑杆241和右支撑杆242的后端。支撑架24前端的左侧和右侧均固定连接有连接块245。两连接块245均向上延伸，其延伸部分安装有滚动滑块（图中未示出）。两滚动滑块分别安装于两滑动导轨235中，使得支撑架24前端可滑动于第三承载部23。

第三承载部23和支撑架24之间连接有两支撑连杆246，两支撑连杆246相互对称设置。两支撑连杆246的一端分别可转动地连接于支撑架24的左支撑杆241和右支撑杆242，另一端相应的可转动地连接于第三承载部23的两滑动导轨235。支撑架24、支撑连杆246以及第三承载部23构成连杆机构。支撑架24的前支撑杆243的中部固定连接有第二力臂杆247，第二力臂杆247向上延伸。第二力臂杆247的延伸端作为连杆机构中的推动实施端。第三承载部23与支撑架24之间连接有第三电动推杆29。第三电动推杆29的一端连接于第三承载部23的后承载杆234，另一端连接于支撑架24的第二力臂杆247的延伸端。通过第三电动推杆29推动于支撑架24的前端，可以使得支撑架24支撑于地面。支撑架24的后支撑杆244安装有两辅助轮248。

参阅图16及图17，当第三承载部23通过第二电动推杆28相对于第一承载部21呈展开状态时，载人机器人变形为担架。支撑架24通过第三电动推杆29支撑于地面，有利于支撑架24辅助两第一连杆51、两第二连杆52共同支撑承载架2；同时支撑架24的两辅助轮248辅助两万向轮41、两第一车轮32和/或两第二车轮33共同移动载人机器人。

参阅图11、图13及图14，载人机器人变形为轮椅。如因坡面倾斜角度过大，或者因使用者操作不当，导致载人机器人向后方侧翻时，支撑架24可通过第三电动推杆29自动支撑于地面，提高载人机器人的安全性。

实施例二

与实施例一不同之处在于车轮连杆的结构。

参阅图20，本实施例中的车轮连杆8包括中间固定部81、第一伸缩部82、第二伸缩部83以及驱动第一伸缩部82、第二伸缩部83同步伸展或收缩的驱动机构84。中间固定部81固定安装于第一转轴64的端部。第一车轮32和第二车轮33分别通过轮毂轴安装于第一伸缩部82和第二伸缩部83上。驱动机构84安装于中间固定部81上。驱动机构84包括电机、安装于电机输出轴的驱动齿轮。第一伸缩部82和第二伸缩部83分别设置有与驱动齿轮啮合的第一齿条和第二齿条。第一齿条和第二齿条分别位于驱动齿轮的两侧。驱动齿轮旋转时，使得第一齿条和第二齿条进行相反方向运动，进而使得第一伸缩部82、第二伸缩部83同步伸展或收缩于中间固定部81。 结构简单、控制精确。

第一伸缩部82和第二伸缩部83通过驱动机构84同步伸展或收缩，以增加或减小两第一车轮32和两第二车轮33相对于第一转轴64的距离。有利于载人机器人在平衡车模式下，可以进一步的增加承载架2相对地面的高度，方便于使用者拿取放置于高处的物品、提高使用者驾乘的视线高度、提高车辆跨越障碍物的通过性。有利于载人机器人在楼梯模式下，可以运行于各种不同高度的楼梯台阶，提高载人机器人的适应能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种载人机器人，其特征在于：包括舱体、贯穿舱体两侧的第一转轴、分别固定于该第一转轴两端且可随第一转轴转动的车轮连杆、设置于舱体上且位于第一转轴前方的辅助轮架、设置于舱体上的承载架、固定于舱体内的第一电机及体感平衡系统；

所述第一电机通过第一齿轮组带动第一转轴转动，每一所述车轮连杆的两端分别安装有一主动车轮；

所述承载架上设置有车体运行控制器及第一电机控制器；

所述第一电机控制器控制第一电机驱动第一转轴转动，当仅有两主动车轮着地时，体感平衡系统开启，且车体运行控制器控制载人机器人的转向；当主动车轮均着地时，体感平衡系统关闭，且车体运行控制器控制载人机器人的运行。

2.根据权利要求1所述的载人机器人，其特征在于：所述主动车轮采用为轮毂电机车轮。

3.根据权利要求1所述的载人机器人，其特征在于：所述第一齿轮组包括安装于第一电机输出轴的第一主动齿轮、与第一主动齿轮直接或间接啮合传动的第一从动齿轮；所述第一从动齿轮安装于第一转轴上。

4.根据权利要求1所述的载人机器人，其特征在于：每一所述车轮连杆包括中间固定部、第一伸缩部、第二伸缩部以及驱动第一伸缩部、第二伸缩部伸展或收缩的驱动机构；所述中间固定部固定安装于第一转轴的端部，所述第一伸缩部和第二伸缩部均安装有所述主动车轮。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的载人机器人，其特征在于：载人机器人包括固定于舱体内的第二电机、设置于承载架上的第二电机控制器、分别位于舱体两侧且前后排列的两第一连杆及两第二连杆；每一第一连杆的一端支撑于舱体上且可相对舱体转动，另一端连接于承载架上且可相对承载架转动；每一第二连杆的一端支撑于舱体上且可相对舱体转动，另一端连接于承载架上且可相对承载架转动；所述第二电机通过第二齿轮组带动两第一连杆及两第二连杆转动。

6.根据权利要求5所述的载人机器人，其特征在于：所述第二齿轮组包括设置于第二电机输出轴上的第二主动齿轮、安装于第一连杆上的第二从动齿轮、安装于第二连杆上的第三从动齿轮；第二主动齿轮分别与第二从动齿轮、第三从动齿轮啮合。

7.根据权利要求5所述的载人机器人，其特征在于：所述承载架包括安装于所述舱体上的第一承载部、分别可转动地连接于第一承载部前部和后部的第二承载部和第三承载部。

8.根据权利要求7所述的载人机器人，其特征在于：所述承载架上安装有第一电动推杆及第二电动推杆；第一电动推杆的一端与第一承载部连接、另一端与第二承载部连接；第二电动推杆的一端与第一承载部连接、另一端与第三承载部连接。

9.根据权利要求8所述的载人机器人，其特征在于：所述第三承载部设有可自动伸缩的支撑于地面的支撑架。

10.根据权利要求9所述的载人机器人，其特征在于：所述第三承载部设有安装所述支撑架的两滑动导轨；所述支撑架包括左支撑杆、右支撑杆，以及固定连接于左支撑杆和右支撑杆之间的前支撑杆和后支撑杆；

所述支撑架固定连接有两连接块和力臂杆；所述两连接块均安装有滚动滑块，两滚动滑块分别安装于两滑动导轨中；

所述第三承载部和支撑架之间连接有支撑连杆和第三电动推杆；所述支撑连杆的一端可转动地连接于支撑架，另一端可转动地连接于第三承载部；所述第三电动推杆的一端连接于第三承载部，另一端连接于力臂杆。