CN107842571B - 一种导盲机器人底盘及其平衡减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导盲机器人底盘及其平衡减震装置。所述平衡减震装置包括：并排且平行设置的第一导磁部和第二导磁部，以及设于所述第一导磁部与所述第二导磁部之间的平衡部。本申请采用盲机器人底盘及其平衡减震装置能够使得导盲机器人在行驶过程中始终保持平衡，避免颠簸。

Description

一种导盲机器人底盘及其平衡减震装置

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，特别是涉及一种导盲机器人底盘及其平衡减震装置。

背景技术

为了方便盲人平等地参与社会生活，市场出现了无障碍助残设备，例如导盲杖、导盲机器人等，其中以导盲机器人最为先进，当前导盲机器人的研究方向都是为盲人提供引导信息为主，通常在平坦的路面上使用。

现今的导盲机器人的研究目的是为了替代导盲犬，为盲人提供更详细的路面信息，但路面上的障碍，就算一小块砖，假如路面存在体积小的障碍物，导盲机器人识别障碍难度增大，盲人根据导盲机器人提供的识别障碍信息识别路面障碍也会更加困难，如果存在一款能够承载盲人行驶的导盲机器人会给盲人的行走带来极大的便利，但是现有技术当中并没有一款能够承载盲人行驶的导盲机器人，即使设计一款承载盲人的导盲机器人，由于路面的障碍物或不平整的路况，也会使得导盲机器人发生上下颠簸现象。这种上下颠簸会造成底盘不平稳及震动，导致盲人站立不稳甚至是摔倒。

发明内容

本发明的目的是提供一种导盲机器人底盘及其平衡减震装置，以解决导盲机器人在行驶过程中易上下颠簸的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种导盲机器人底盘的平衡减震装置，包括：并排且平行设置的第一导磁部和第二导磁部，以及设于所述第一导磁部与所述第二导磁部之间的平衡部；

所述第一导磁部包括第一半框导磁体，所述第一半框导磁体包括一第一横臂和两个第一竖臂；所述第一横臂上绕有第一线圈；每一所述第一竖臂的固定端垂直连接于所述第一横臂的端部，每一所述第一竖臂的自由端连接有第一永磁体，两个所述第一永磁体之间连接有第一隔磁柱，所述第一隔磁柱与所述第一横臂平行；

所述第二导磁部包括与所述第一半框导磁体平行的第二半框导磁体，所述第二半框导磁体包括一第二横臂和两个第二竖臂；所述第二横臂上绕有第二线圈；每一所述第二竖臂的固定端垂直连接于所述第二横臂的端部，每一所述第二竖臂的自由端连接有第二永磁体，两个所述第二永磁体之间连接有第二隔磁柱，所述第二隔磁柱与所述第二横臂平行；

所述平衡部包括平行设于所述第一半框导磁体和所述第二半框导磁体之间的续磁框、垂直穿设于所述续磁框内的磁浮滑块；所述续磁框包括一第三横臂和两个第三竖臂；所述第三横臂为第三隔磁柱，所述第三竖臂为第一导磁条；所述磁浮滑块的两端分别设于所述第一半框导磁体的半框内和所述第二半框导磁体的半框内，所述磁浮滑块上缠绕有第三线圈和第四线圈，所述第三线圈与所述第四线圈缠绕方向相互垂直；每一所述第三竖臂上套设有导磁框，且两个所述导磁框分别对称固定连接于所述磁浮滑块相对的两个侧面；

所述第一竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第四隔磁柱，所述第二竖臂的固定端与所述所述第三竖臂之间设有第五隔磁柱；所述第一永磁体与所述第三竖臂之间设有第二导磁条，所述第二永磁体与所述第三竖臂之间设有第三导磁条。

可选的，所述磁浮滑块包括上表面、下表面、两个短侧面以及两个长侧面；

所述第三线圈缠绕在由所述上表面、两个所述长侧面以及所述下表面构成的方形环面上；

所述第四线圈缠绕在由所述上表面、两个所述短侧面以及所述下表面构成的方形环面上。

可选的，所述导磁框的内侧表面上设有红外传感器，所述红外传感器用于检测所述导磁框内的所述第一导磁条。

可选的，所述红外传感器具有多个，多个所述红外传感器等间距设于所述导磁框的内侧表面，且多个所述红外传感器构成的平面与所述第一导磁条垂直。

可选的，所述平衡减震装置还包括：悬浮控制器；

所述悬浮控制器与多个所述红外传感器电连接；

所述悬浮控制器分别与所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈电连接，用于控制所述平衡减震装置前后方向和左右方向运动。

可选的，所述第一永磁体的N极与所述第一竖臂的自由端相接触，所述第一永磁体的S极与所述第二导磁条相接触；

所述第二永磁体的N极与所述第二竖臂的自由端相接触，所述第二永磁体的S极与所述第三导磁条相接触。

可选的，所述平衡减震装置包括六条磁路；所述第一竖臂包括第一前臂和第一后臂，所述第二竖臂包括第二前臂和第二后臂；

六条磁路分别是：

磁路a由所述第一半框导磁体、所述磁浮滑块组成的闭合回路；当所述第一线圈上的电流按逆时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第一线圈出发，流向所述第一前臂，控制第一线圈所述的电流大小，使得所述第一线圈的磁势低于所述第一前臂末端的第一永磁体的磁势，所述第一线圈产生的磁力线不能到达所述第一前臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第一后臂，返回所述第一线圈；当所述第一线圈上的电流按顺时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第一半框导磁体出发，流向所述第一后臂，控制所述第一线圈的电流大小，使得所述第一线圈的磁势低于所述第一后臂末端的所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一线圈产生的磁力线不能到达所述第一后臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第一前臂，最后返回所述第一线圈；

磁路b由所述第二半框导磁体、所述磁浮滑块组成的闭合回路；当所述第二线圈上的电流按逆时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第二线圈出发，流向所述第二前臂，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势低于所述第二前臂末端的所述第二永磁体的磁势，所述第二线圈产生的磁力线不能到达所述第二前臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第二后臂，返回所述第二线圈；当所述第二线圈上的电流按顺时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第一半框导磁体出发，流向所述第二后臂，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势低于所述第二后臂末端的所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一线圈产生的磁力线不能到达所述第二后臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第二前臂，返回所述第二线圈；

磁路c由所述第一永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第二导磁条组成的闭合回路，磁场方向为：磁力线由所述第一永磁体的N极出发，沿着所述第一前臂向上传递，控制所述第一线圈的电流大小，使得所述第一线圈的磁势高于所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一永磁体所产生的磁力线会进入到所述磁浮滑块并向右传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条并向下传递，再进入所述第二导磁条回到所述第一永磁体的S极；

磁路d由所述第一永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第二导磁条组成的闭合回路。磁场方向为：磁力线由所述第一永磁体的N极出发，沿着所述第一后臂向上传递，控制所述第一线圈的电流大小，使得所述第一线圈的磁势高于所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一永磁体所产生的磁力线会进入到所述磁浮滑块并向右传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条并向下传递，再进入所述第二导磁条回到所述第一永磁体的S极；

磁路e由所述第二永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第三导磁条组成的闭合回路。磁场方向为：磁力线由所述第二永磁体的N极出发，沿着所述第二前臂向上传递，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势高于所述第一永磁体的磁势，因此，所述第二永磁体所产生的磁力线会进入所述磁浮滑块并向左传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条向下传递，再进入所述第三导磁条回到所述第二永磁体的S极；

磁路f由所述第二永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第三导磁条组成的闭合回路。磁场方向为：磁力线由所述第二永磁体的N极出发，沿着所述第二后臂向上传递，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势高于所述第二永磁体的磁势，因此，所述第二永磁体所产生的磁力线会进入磁浮滑块，并向左传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条向下传递，再进入所述第三导磁条回到所述第二永磁体的S极。

一种导盲机器人底盘，包括：承载平台、设于所述承载平台上表面的主控制器以及设于所述承载平台两侧的4个平衡减震装置；所述平衡减震装置包括并排且平行设置的第一导磁部和第二导磁部，以及设于所述第一导磁部与所述第二导磁部之间的平衡部；

所述第一导磁部包括第一半框导磁体，所述第一半框导磁体包括一第一横臂和两个第一竖臂；所述第一横臂上绕有第一线圈；每一所述第一竖臂的固定端垂直连接于所述第一横臂的端部，每一所述第一竖臂的自由端连接有第一永磁体，两个所述第一永磁体之间连接有第一隔磁柱，所述第一隔磁柱与所述第一横臂平行；

所述第二导磁部包括与所述第一半框导磁体平行的第二半框导磁体，所述第二半框导磁体包括一第二横臂和两个第二竖臂；所述第二横臂上绕有第二线圈；每一所述第二竖臂的固定端垂直连接于所述第二横臂的端部，每一所述第二竖臂的自由端连接有第二永磁体，两个所述第二永磁体之间连接有第二隔磁柱，所述第二隔磁柱与所述第二横臂平行；

所述平衡部包括平行设于所述第一半框导磁体和所述第二半框导磁体之间的续磁框、垂直穿设于所述续磁框内的磁浮滑块；所述续磁框包括一第三横臂和两个第三竖臂；所述第三横臂为第三隔磁柱，所述第三竖臂为第一导磁条；所述磁浮滑块的两端分别设于所述第一半框导磁体的半框内和所述第二半框导磁体的半框内，所述磁浮滑块上缠绕有第三线圈和第四线圈，所述第三线圈与所述第四线圈缠绕方向相互垂直；每一所述第三竖臂上套设有导磁框，且两个所述导磁框分别对称固定连接于所述磁浮滑块相对的两个侧面；

所述第一竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第四隔磁柱，所述第二竖臂的固定端与所述所述第三竖臂之间设有第五隔磁柱；所述第一永磁体与所述第三竖臂之间设有第二导磁条，所述第二永磁体与所述第三竖臂之间设有第三导磁条；

所述主控制器与所述第四线圈电连接，用于控制所述磁浮滑块沿上下方向上运动；当导盲机器人经过颠簸路面时，所述悬浮控制器以及所述主控器根据所述底盘下方的滑轮的运动方向共同控制所述磁浮滑块的运动方向。

可选的，所述底盘还包括：陀螺仪；

所述陀螺仪与所述主控制器电连接；所述承载平台的两侧各设有2个所述平衡减震装置，4个平衡减震装置组成的2条对角线分别作为所述陀螺仪的X轴和所述陀螺仪的Y轴，所述承载平台的垂直方向作为所述陀螺仪的Z轴，所述陀螺仪用于检测到所述底盘的倾角，并将所述倾角发送给所述主控制器，所述主控制器控制所述磁浮滑块运动。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种导盲机器人底盘，让导盲机器人承载盲人在较为复杂的路面行驶，并提供一种应用于底盘的平衡减震装置，通过多个磁场的相互作用，改变不同位置的线圈的电流方向或大小，从而产生不同方向的磁力线，从而能够根据当前路面的颠簸程度控制平衡减震装置内磁浮滑块的运动，即使在颠簸路段也能够抵消导盲机器人在运动过程中对导盲机器人底盘所产生的冲力，进而为机器人提供一个平稳的运动环境，为盲人提供方便舒适的代步服务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的平衡减震装置结构图；

图2为本发明所提供的磁浮滑块结构图；

图3为本发明所提供的平衡减震装置的主视图；

图4为本发明所提供的平衡减震装置的俯视图；

图5为本发明所提供的平衡减震装置的左视图

图6为本发明所提供的第一半框导磁体和第二半框导磁体的结构示意图；

图7为本发明所提供的磁路分布示意图；

图8为本发明所提供的导磁框的左剖视图；

图9为本发明所提供的导盲机器人底盘结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种导盲机器人底盘及其平衡减震装置，能够使得导盲机器人在行驶过程中始终保持平衡。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的平衡减震装置结构图，如图1所示，一种导盲机器人底盘的平衡减震装置，包括：并排且平行设置的第一导磁部和第二导磁部，以及设于所述第一导磁部与所述第二导磁部之间的平衡部；

所述第一导磁部包括第一半框导磁体1，所述第一半框导磁体1包括一第一横臂1-1和两个第一竖臂1-2；所述第一横臂1-1上绕有第一线圈1-3；每一所述第一竖臂1-2的固定端垂直连接于所述第一横臂1-1的端部，每一所述第一竖臂1-2的自由端连接有第一永磁体2，两个所述第一永磁体2之间连接有第一隔磁柱3，所述第一隔磁柱3与所述第一横臂1-1平行；

所述第二导磁部包括与所述第一半框导磁体1平行的第二半框导磁体4，所述第二半框导磁体4包括一第二横臂4-1和两个第二竖臂4-2；所述第二横臂4-1上绕有第二线圈4-3；每一所述第二竖臂4-2的固定端垂直连接于所述第二横臂4-1的端部，每一所述第二竖臂4-2的自由端连接有第二永磁体5，两个所述第二永磁体5之间连接有第二隔磁柱6，所述第二隔磁柱6与所述第二横臂4-1平行；

所述平衡部包括平行设于所述第一半框导磁体1和所述第二半框导磁体4之间的续磁框7、垂直穿设于所述续磁框7内的磁浮滑块8；所述续磁框7包括一第三横臂7-1和两个第三竖臂7-2；所述第三横臂7-1为第三隔磁柱，所述第三竖臂7-2为第一导磁条7-2；所述磁浮滑块8的两端分别设于所述第一半框导磁体1的半框内和所述第二半框导磁体4的半框内，所述磁浮滑块8上缠绕有第三线圈8-1和第四线圈8-2，所述第三线圈8-1与所述第四线圈8-2缠绕方向相互垂直；每一所述第三竖臂7-2上套设有导磁框9，且两个所述导磁框9分别对称固定连接于所述磁浮滑块8相对的两个侧面；

所述第一竖臂1-2的固定端与所述第三竖臂7-2之间设有第四隔磁柱10，所述第二竖臂4-2的固定端与所述所述第三竖臂7-2之间设有第五隔磁柱11；所述第一永磁体2与所述第三竖臂7-2之间设有第二导磁条12，所述第二永磁体5与所述第三竖臂7-2之间设有第三导磁条13；所述第一永磁体2的N极与所述第一竖臂1-2的自由端相接触，所述第一永磁体2的S极与所述第二导磁条12相接触；

所述第二永磁体5的N极与所述第二竖臂4-2的自由端相接触，所述第二永磁体5的S极与所述第三导磁条13相接触；

图2-图5所示，所述磁浮滑块8包括上表面8-3、下表面8-4、两个短侧面8-5以及两个长侧面8-6；所述第三线圈8-1缠绕在由所述上表面8-3、两个所述长侧面8-6以及所述下表面8-4构成的方形环面上；所述第四线圈8-2缠绕在由所述上表面8-3、两个所述短侧面8-5以及所述下表面8-4构成的方形环面上。

所述导磁框9的内侧表面上设有红外传感器，所述红外传感器用于检测所述导磁框9内的所述第一导磁条7-2；所述红外传感器具有多个，多个所述红外传感器等间距设于所述导磁框9的内侧表面；且多个所述红外传感器构成的平面与所述第一导磁条7-2垂直，当所述第一导磁条7-2位于所述导磁框9的中心位置时，所述红外传感器未检测到所述第一导磁条7-2。

所述平衡减震装置，还包括：悬浮控制器；

所述悬浮控制器与多个所述红外传感器电连接；所述悬浮控制器分别与所述第一线圈1-3、所述第二线圈4-3以及所述第三线圈8-1电连接，用于控制所述磁浮滑块8前后方向和左右方向运动。

两个第一永磁体2和两个第二永磁体5均可产生磁场，磁场的磁力线由第一永磁体2和第二永磁体5的N极出发，最终回到其S极，第一线圈1-3和第二线圈4-3通电后也可以产生磁场，第一线圈1-3和第二线圈4-3产生的磁场方向由线圈的电流方向决定，磁势大小由线圈电流大小决定。磁力线可沿导磁材料传递，或穿过空气从一个导磁材料传递到另一个导磁材料上，无法在隔磁柱上传递。因此，在平衡减震装置的外框上可以形成六条闭合磁路，磁浮滑块8是利用这六条闭合磁路实现悬浮和移动的。图6为本发明所提供的第一半框导磁体和第二半框导磁体的结构示意图，如图6所示，为了方便描述磁路方向，将两个所述第一竖臂1-2分别定义为第一前臂1-2-1和第一后臂1-2-2，将两个所述第二竖臂4-2分别定义为第二前臂4-2-1和第二后臂4-2-2；

图7为本发明所提供的磁路分布示意图，如图7所示，这六条磁路分别是：

磁路a由第一半框导磁体1、磁浮滑块8组成的闭合回路。当第一线圈1-3上的电流按逆时针流动时，磁场方向为：磁力线由第一线圈1-3出发，流向第一前臂1-2-1，控制第一线圈1-3的电流大小，使得第一线圈1-3的磁势低于第一前臂1-2-1末端的第一永磁体2的磁势，因此，第一线圈1-3产生的磁力线不能到达第一前臂1-2-1末端，而是穿过空气依次到达磁浮滑块8和第一后臂1-2-2，最后返回第一线圈1-3；当第一线圈1-3上的电流按顺时针流动时，磁场方向为：磁力线由第一半框导磁体1出发，流向第一后臂1-2-2，控制第一线圈1-3的电流大小，使得第一线圈1-3的磁势低于第一后臂1-2-2末端的第一永磁体2的磁势，因此，第一线圈1-3产生的磁力线不能到达第一后臂1-2-2末端，而是穿过空气依次到达磁浮滑块8和第一前臂1-2-1，最后返回第一线圈1-3。

磁路b由第二半框导磁体4、磁浮滑块8组成的闭合回路。当第二线圈4-3上的电流按逆时针流动时，磁场方向为：磁力线由第二线圈4-3出发，流向第二前臂4-2-1，控制第二线圈4-3的电流大小，使得第二线圈4-3的磁势低于第二前臂4-2-1末端的第二永磁体5的磁势，因此，第二线圈4-3产生的磁力线不能到达第二前臂4-2-1末端，而是穿过空气依次到达磁浮滑块8和第二后臂4-2-2，最后返回第二线圈4-3；当第二线圈4-3上的电流按顺时针流动时，磁场方向为：磁力线由第一半框导磁体1出发，流向第二后臂4-2-2，控制第二线圈4-3的电流大小，使得第二线圈4-3的磁势低于第二后臂4-2-2末端的第一永磁体2的磁势，因此，第一线圈1-3产生的磁力线不能到达第二后臂4-2-2末端，而是穿过空气依次到达磁浮滑块8和第二前臂1-2-1，最后返回第二线圈4-3。

磁路c由第一永磁体2、磁浮滑块8、导磁框9、第一导磁条7-2以及第二导磁条12组成的闭合回路，磁场方向为：磁力线由第一永磁体2的N极出发，沿着第一前臂1-2-1向上传递，控制第一线圈1-3的电流大小，使得第一线圈1-3的磁势高于第一永磁体2的磁势，因此，第一永磁体2所产生的磁力线会进入到磁浮滑块8并向右传递，穿过导磁框9进入第一导磁条7-2并向下传递，再进入第二导磁条12回到第一永磁体2的S极。

磁路d由第一永磁体2、磁浮滑块8、导磁框9、第一导磁条7-2以及第二导磁条12组成的闭合回路。磁场方向为：磁力线由第一永磁体2的N极出发，沿着第一后臂1-2-2向上传递，控制第一线圈1-3的电流大小，使得第一线圈1-3的磁势高于第一永磁体2的磁势，因此，第一永磁体2所产生的磁力线会进入到磁浮滑块8并向右传递，穿过导磁框9进入第一导磁条7-2并向下传递，再进入第二导磁条12回到第一永磁体2的S极。

磁路e由第二永磁体5、磁浮滑块8、导磁框9、第一导磁条7-2以及第三导磁条13组成的闭合回路。磁场方向为：磁力线由第二永磁体5的N极出发，沿着第二前臂4-2-1向上传递，控制第二线圈4-3的电流大小，使得第二线圈4-3的磁势高于第一永磁体2的磁势，因此，第二永磁体5所产生的磁力线会进入磁浮滑块8并向左传递，穿过导磁框9进入第一导磁条7-2向下传递，再进入第三导磁条13回到第二永磁体5的S极。

磁路f由第二永磁体5、磁浮滑块8、导磁框9、第一导磁条7-2以及第三导磁条13组成的闭合回路。磁场方向为：磁力线由第二永磁体5的N极出发，沿着第二后臂4-2-2向上传递，控制第二线圈4-3的电流大小，使得第二线圈4-3的磁势高于第二永磁体5的磁势，因此，第二永磁体5所产生的磁力线会进入磁浮滑块8，并向左传递，穿过导磁框9进入第一导磁条7-2向下传递，再进入第三导磁条13回到第二永磁体5的S极。

由于磁路c的存在，第一前臂1-2-1对磁浮滑块8有磁吸力；同样由于磁路d存在，第一后臂1-2-2对磁浮滑块8也有磁吸力，控制第一线圈1-3的电流大小及方向，使得这两个磁吸力平衡。同理，由于磁路e和磁路f的存在，第二前臂4-2-1和第二后臂4-2-2也会对磁浮滑块8分别产生磁吸力。当四个磁吸力相同时，磁浮滑块8可悬浮在第一半框导磁体1和第二半框导磁体4之间，而不会触碰到第一半框导磁体1和第二半框导磁体4的两臂，也不会有摩擦产生。

磁路a是由第一线圈1-3产生，磁势的强弱由第一线圈1-3的电流大小决定，方向由第一线圈1-3的电流方向决定，可用右手定则判定磁路a的方向。磁路b是由第二线圈4-3产生，磁势的强弱由第二线圈4-3的电流大小决定，方向由第一线圈1-3的电流方向决定，可用右手定则判定磁路b的方向。因此，当第一线圈1-3和第二线圈4-3的电流方向为逆时针方向时，增加电流大小能够加强第一前臂1-2-1及第二前臂4-2-1的磁吸力，控制磁浮滑块8向前运动；当第一线圈1-3和第二线圈4-3的电流方向为顺时针方向时，增加电流大小能够加强第一后臂1-2-2及第二后臂4-2-2的磁吸力，控制磁浮滑块8向后运动。

由于磁浮滑块8与导磁框9固定连接，磁浮滑块8的前后位置变化会反映到导磁框9与第一导磁条7-2的相对位置上。当磁浮滑块8的位置向前偏移，则以导磁框9为参照物，第一导磁条7-2会向后偏移，且其位置偏移长度与磁浮滑块8的位置偏移长度相等，在导磁框9的左右内侧表面上安装红外传感器，用于检测第一导磁条7-2的偏移量。当红外传感器有感应，说明磁浮滑块8处于不平衡状态。

优选的，图8为本发明所提供的导磁框的左剖视图，如图8所示，可以在左内侧表面或右内侧表面设置6个红外传感器，以左内侧表面为例，以左内侧表面内平行于第一导磁条7-2的中心线为对称轴，对称设置6个红外传感器，即在中心线的一侧设置3个红外传感器，且3个红外传感器的设置位置是逐一远离中心线，6个红外传感器包括两个第一红外传感器9-1，两个第二红外传感器9-2，两个第三红外传感器9-3；如图8所示，第二红外传感器9-2设于第一红外传感器9-1和第三红外传感器9-3之间；当第一红外传感器9-1检测到第一导磁条7-2时，说明磁浮滑块8向前偏移或者向后偏移，但偏移量不大，即前偏较小或后偏较小；当第二红外传感器9-2检测到第一导磁条7-2，则说明磁浮滑块8前偏或后偏；当第三红外传感器9-3检测到第一导磁条7-2时，则磁浮滑块8向前或向后偏移，并且偏移量较大，即前偏较大或后偏较大；将所检测的偏移信号发送到对应的悬浮控制器中，悬浮控制器根据偏移的大小和方向控制第一线圈1-3和第二线圈4-3中的电流的大小和方向，从而修正偏移量，使得磁浮滑块8一直处于平衡状态。

当第三线圈8-1通电后，磁场内会产生洛伦兹力，力的方向根据左手定则可判定，磁势的大小与磁场截面积、线圈电流大小和导线长短有关，第三线圈8-1会产生向左或向右的洛伦兹力，带动磁浮滑块8向左或向右移动，改变洛伦兹力的方向和大小，即改变第三线圈8-1中电流的方向和大小，带动磁浮滑块8向左或向右移动直至磁浮滑块8处于平衡状态。

由于磁浮滑块8与导磁框9相接触，磁浮滑块8的左右位置变化会反映到导磁框9与第一导磁条7-2的相对位置上。如果磁浮滑块8的位置向左偏移，则以导磁框9为参照物，第一导磁条7-2会向右偏移，且其位置偏移长度与磁浮滑块8的位置偏移长度相等，在导磁框9的前后内侧表面上安装多个红外传感器，用于检测第一导磁条7-2的偏移量。当红外传感器检测到第一导磁条7-2时，说明平衡减震装置处于不平衡状态。

优选的，可以在前内侧表面或后内侧表面设置6个红外传感器，以前内侧表面为例，以前内侧表面内平行于第一导磁条7-2的中心线为对称轴，对称设置6个红外传感器，即在中心线的一侧设置3个红外传感器，且3个红外传感器的设置位置是逐一远离中心线，6个红外传感器包括两个第一红外传感器、两个第二红外传感器以及两个第三红外传感器，其中，第二红外传感器设于第一红外传感器和第三红外传感器之间；当第一红外传感器检测到第一导磁条7-2时，说明磁浮滑块8向左偏移或者向右偏移，但偏移量不大，即左偏较小或右偏较小；当第二红外传感器检测到第一导磁条7-2，则说明磁浮滑块8左偏或右偏；当第三红外传感器检测到第一导磁条7-2时，则磁浮滑块8向左或向右偏移，并且偏移量较大，即左偏较大或右偏较大；将所检测的偏移信号发送到对应的悬浮控制器中，悬浮控制器根据偏移的大小和方向控制第三线圈8-1的电流的大小和方向，修正偏移量，保证磁浮滑块8不会与外框触碰而产生摩擦，从而平衡减震装置没有噪音，而且能耗少，并且使得磁浮滑块8一直处于平衡状态。

当第四线圈8-2通电后，磁场内会产生洛伦兹力，力的方向根据左手定则可判定，大小由磁场截面积，线圈电流大小和导线长短有关，第四线圈8-2会产生向上或向下的洛伦兹力，在相互平衡的磁场中，带动磁浮滑块8向上或向下移动。

图9为本发明所提供的导盲机器人底盘结构图，如图9所示，一种导盲机器人底盘，包括：承载平台901、设于所述承载平台901上表面的主控制器902以及设于所述承载平台901两侧的4个平衡减震装置903；所述平衡减震装置903包括并排且平行设置的第一导磁部和第二导磁部，以及设于所述第一导磁部与所述第二导磁部之间的平衡部；

所述第一导磁部包括第一半框导磁体，所述第一半框导磁体包括一第一横臂和两个第一竖臂；所述第一横臂上绕有第一线圈；每一所述第一竖臂的固定端垂直连接于所述第一横臂的端部，每一所述第一竖臂的自由端连接有第一永磁体，两个所述第一永磁体之间连接有第一隔磁柱，所述第一隔磁柱与所述第一横臂平行；

所述第二导磁部包括与所述第一半框导磁体平行的第二半框导磁体，所述第二半框导磁体包括一第二横臂和两个第二竖臂；所述第二横臂上绕有第二线圈；每一所述第二竖臂的固定端垂直连接于所述第二横臂的端部，每一所述第二竖臂的自由端连接有第二永磁体，两个所述第二永磁体之间连接有第二隔磁柱，所述第二隔磁柱与所述第二横臂平行；

所述平衡部包括平行设于所述第一半框导磁体和所述第二半框导磁体之间的续磁框、垂直穿设于所述续磁框内的磁浮滑块；所述续磁框包括一第三横臂和两个第三竖臂；所述第三横臂为第三隔磁柱，所述第三竖臂为第一导磁条；所述磁浮滑块的两端分别设于所述第一半框导磁体的半框内和所述第二半框导磁体的半框内，所述磁浮滑块上缠绕有第三线圈和第四线圈，所述第三线圈与所述第四线圈缠绕方向相互垂直；每一所述第三竖臂上套设有导磁框，且两个所述导磁框分别对称固定连接于所述磁浮滑块相对的两个侧面；

所述第一竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第四隔磁柱，所述第二竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第五隔磁柱；所述第一永磁体与所述第三竖臂之间设有第二导磁条，所述第二永磁体与所述第三竖臂之间设有第三导磁条；所述主控制器与所述第四线圈电连接，用于控制所述磁浮滑块沿上下方向上运动；当导盲机器人经过颠簸路面时，所述悬浮控制器以及所述主控器根据所述底盘下方的驱动承重轮的运动方向共同控制所述磁浮滑块的运动方向；

在实际应用中，所述底盘还包括：陀螺仪；

所述陀螺仪与所述主控制器902电连接；所述承载平台901的两侧各设有2个所述平衡减震装置903，4个所述平衡减震装置分别设于由4个所述平衡减震装置构成的正方形的顶角上，4个所述平衡减震装置903组成的2条对角线分别作为所述陀螺仪的X轴和所述陀螺仪的Y轴，所述承载平台901的垂直方向作为所述陀螺仪的Z轴，所述陀螺仪用于检测到所述底盘的倾角，并将所述倾角发送给所述主控制器902，所述主控制器902控制所述平衡减震装置903运动；

导盲机器人底盘的任意倾角都可以分解成X轴的倾角数据分量和Y轴的倾角数据分量，陀螺仪检测出底盘倾角的X轴的倾角数据分量和Y轴的倾角数据分量，采用两套PID闭环控制系统，即X轴PID控制系统和Y轴PID控制系统。底盘的X轴的倾角数据分量和Y轴的倾角数据分量分别是X轴PID控制系统和Y轴PID控制系统的输入量，而陀螺仪的输出量为控制平衡减震装置903的第四线圈的电流值，主控制器902根据陀螺仪检测的倾角数据控制四个平衡减震装置903中第四线圈的电流大小及方向，从而控制四个平衡减震装置903的磁浮滑块的上下运动，消除机器人底盘的倾角，从而保证了机器人底盘的平衡；

在实际应用中，平衡减震装置设于驱动承重轮和承载平台之间，驱动承重轮与平衡减震装置中的磁浮滑块固定连接，承载平台的侧表面与套设于另一第一导磁条的导磁框固定连接；当驱动承重轮出现颠簸时，驱动承重轮带动平衡减震装置的磁浮滑块运动，根据力的相互作用原则，即磁力的相互作用，磁浮滑块的运动会传导给第一导磁条的导磁框，造成整个承载平台出现倾角。此时的陀螺仪检测到承载平台处于不平衡状态，主控制和悬浮控制器控制平衡减震装置内的第一线圈至第四线圈，根据前述平衡方法，使得四个平衡减震装置的磁浮滑块进行上下调整，进而使得承载平台一直处于平衡状态，减少导盲机器人在行驶过程中的颠簸。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种导盲机器人底盘的平衡减震装置，其特征在于，包括：并排且平行设置的第一导磁部和第二导磁部，以及设于所述第一导磁部与所述第二导磁部之间的平衡部；

所述第一导磁部包括第一半框导磁体，所述第一半框导磁体包括一第一横臂和两个第一竖臂；所述第一横臂上绕有第一线圈；每一所述第一竖臂的固定端垂直连接于所述第一横臂的端部，每一所述第一竖臂的自由端连接有第一永磁体，两个所述第一永磁体之间连接有第一隔磁柱，所述第一隔磁柱与所述第一横臂平行；

所述第二导磁部包括与所述第一半框导磁体平行的第二半框导磁体，所述第二半框导磁体包括一第二横臂和两个第二竖臂；所述第二横臂上绕有第二线圈；每一所述第二竖臂的固定端垂直连接于所述第二横臂的端部，每一所述第二竖臂的自由端连接有第二永磁体，两个所述第二永磁体之间连接有第二隔磁柱，所述第二隔磁柱与所述第二横臂平行；

所述平衡部包括平行设于所述第一半框导磁体和所述第二半框导磁体之间的续磁框、垂直穿设于所述续磁框内的磁浮滑块；所述续磁框包括一第三横臂和两个第三竖臂；所述第三横臂为第三隔磁柱，所述第三竖臂为第一导磁条；所述磁浮滑块的两端分别设于所述第一半框导磁体的半框内和所述第二半框导磁体的半框内，所述磁浮滑块上缠绕有第三线圈和第四线圈，所述第三线圈与所述第四线圈缠绕方向相互垂直；每一所述第三竖臂上套设有导磁框，且两个所述导磁框分别对称固定连接于所述磁浮滑块相对的两个侧面；所述磁浮滑块包括上表面、下表面、两个短侧面以及两个长侧面；所述第三线圈缠绕在由所述上表面、两个所述长侧面以及所述下表面构成的方形环面上；所述第四线圈缠绕在由所述上表面、两个所述短侧面以及所述下表面构成的方形环面上；

所述第一竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第四隔磁柱，所述第二竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第五隔磁柱；所述第一永磁体与所述第三竖臂之间设有第二导磁条，所述第二永磁体与所述第三竖臂之间设有第三导磁条；所述第一永磁体的N极与所述第一竖臂的自由端相接触，所述第一永磁体的S极与所述第二导磁条相接触；所述第二永磁体的N极与所述第二竖臂的自由端相接触，所述第二永磁体的S极与所述第三导磁条相接触。

2.根据权利要求1所述的平衡减震装置，其特征在于，所述导磁框的内侧表面上设有红外传感器，所述红外传感器用于检测所述导磁框内的所述第一导磁条。

3.根据权利要求2所述平衡减震装置，其特征在于，所述红外传感器具有多个，多个所述红外传感器等间距设于所述导磁框的内侧表面，且多个所述红外传感器构成的平面与所述第一导磁条垂直。

4.根据权利要求3所述的平衡减震装置，其特征在于，所述平衡减震装置还包括：悬浮控制器；

所述悬浮控制器与多个所述红外传感器电连接；

所述悬浮控制器分别与所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈电连接，用于控制所述磁浮滑块前后方向和左右方向运动。

5.根据权利要求1所述的平衡减震装置，其特征在于，所述平衡减震装置包括六条磁路；所述第一竖臂包括第一前臂和第一后臂，所述第二竖臂包括第二前臂和第二后臂；

六条磁路分别是：

磁路a由所述第一半框导磁体、所述磁浮滑块组成的闭合回路；当所述第一线圈上的电流按逆时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第一线圈出发，流向所述第一前臂，控制所述第一线圈的电流大小，使得所述第一线圈的磁势低于所述第一前臂末端的第一永磁体的磁势，所述第一线圈产生的磁力线不能到达所述第一前臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第一后臂，返回所述第一线圈；当所述第一线圈上的电流按顺时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第一半框导磁体出发，流向所述第一后臂，控制所述第一线圈的电流大小，使得所述第一线圈的磁势低于所述第一后臂末端的所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一线圈产生的磁力线不能到达所述第一后臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第一前臂，最后返回所述第一线圈；

磁路b由所述第二半框导磁体、所述磁浮滑块组成的闭合回路；当所述第二线圈上的电流按逆时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第二线圈出发，流向所述第二前臂，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势低于所述第二前臂末端的所述第二永磁体的磁势，所述第二线圈产生的磁力线不能到达所述第二前臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第二后臂，返回所述第二线圈；当所述第二线圈上的电流按顺时针流动时，磁场方向为：磁力线由所述第一半框导磁体出发，流向所述第二后臂，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势低于所述第二后臂末端的所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一线圈产生的磁力线不能到达所述第二后臂末端，而是穿过空气依次到达所述磁浮滑块和所述第二前臂，返回所述第二线圈；

磁路c由所述第一永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第二导磁条组成的闭合回路，磁场方向为：磁力线由所述第一永磁体的N极出发，沿着所述第一前臂向上传递，控制所述第一线圈的电流大小，使得所述第一线圈的磁势高于所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一永磁体所产生的磁力线会进入到所述磁浮滑块并向右传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条并向下传递，再进入所述第二导磁条回到所述第一永磁体的S极；

磁路d由所述第一永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第二导磁条组成的闭合回路；磁场方向为：磁力线由所述第一永磁体的N极出发，沿着所述第一后臂向上传递，控制所述第一线圈的电流大小，使得所述第一线圈的磁势高于所述第一永磁体的磁势，因此，所述第一永磁体所产生的磁力线会进入到所述磁浮滑块并向右传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条并向下传递，再进入所述第二导磁条回到所述第一永磁体的S极；

磁路e由所述第二永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第三导磁条组成的闭合回路；磁场方向为：磁力线由所述第二永磁体的N极出发，沿着所述第二前臂向上传递，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势高于所述第一永磁体的磁势，因此，所述第二永磁体所产生的磁力线会进入所述磁浮滑块并向左传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条向下传递，再进入所述第三导磁条回到所述第二永磁体的S极；

磁路f由所述第二永磁体、所述磁浮滑块、所述导磁框、所述第一导磁条以及所述第三导磁条组成的闭合回路；磁场方向为：磁力线由所述第二永磁体的N极出发，沿着所述第二后臂向上传递，控制所述第二线圈的电流大小，使得所述第二线圈的磁势高于所述第二永磁体的磁势，因此，所述第二永磁体所产生的磁力线会进入磁浮滑块，并向左传递，穿过所述导磁框进入所述第一导磁条向下传递，再进入所述第三导磁条回到所述第二永磁体的S极。

6.一种导盲机器人底盘，其特征在于，包括：承载平台、设于所述承载平台上表面的主控制器以及设于所述承载平台两侧的4个平衡减震装置；所述平衡减震装置包括并排且平行设置的第一导磁部和第二导磁部，以及设于所述第一导磁部与所述第二导磁部之间的平衡部；

所述第一导磁部包括第一半框导磁体，所述第一半框导磁体包括一第一横臂和两个第一竖臂；所述第一横臂上绕有第一线圈；每一所述第一竖臂的固定端垂直连接于所述第一横臂的端部，每一所述第一竖臂的自由端连接有第一永磁体，两个所述第一永磁体之间连接有第一隔磁柱，所述第一隔磁柱与所述第一横臂平行；

所述第二导磁部包括与所述第一半框导磁体平行的第二半框导磁体，所述第二半框导磁体包括一第二横臂和两个第二竖臂；所述第二横臂上绕有第二线圈；每一所述第二竖臂的固定端垂直连接于所述第二横臂的端部，每一所述第二竖臂的自由端连接有第二永磁体，两个所述第二永磁体之间连接有第二隔磁柱，所述第二隔磁柱与所述第二横臂平行；

所述平衡部包括平行设于所述第一半框导磁体和所述第二半框导磁体之间的续磁框、垂直穿设于所述续磁框内的磁浮滑块；所述续磁框包括一第三横臂和两个第三竖臂；所述第三横臂为第三隔磁柱，所述第三竖臂为第一导磁条；所述磁浮滑块的两端分别设于所述第一半框导磁体的半框内和所述第二半框导磁体的半框内，所述磁浮滑块上缠绕有第三线圈和第四线圈，所述第三线圈与所述第四线圈缠绕方向相互垂直；每一所述第三竖臂上套设有导磁框，且两个所述导磁框分别对称固定连接于所述磁浮滑块相对的两个侧面；

所述第一竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第四隔磁柱，所述第二竖臂的固定端与所述第三竖臂之间设有第五隔磁柱；所述第一永磁体与所述第三竖臂之间设有第二导磁条，所述第二永磁体与所述第三竖臂之间设有第三导磁条；

所述主控制器与所述第四线圈电连接，用于控制所述磁浮滑块沿上下方向上运动；当导盲机器人经过颠簸路面时，悬浮控制器以及所述主控制器根据所述底盘下方的滑轮的运动方向共同控制所述磁浮滑块的运动方向。

7.根据权利要求6所述底盘，其特征在于，所述底盘还包括：陀螺仪；

所述陀螺仪与所述主控制器电连接；所述承载平台的两侧各设有2个所述平衡减震装置，4个平衡减震装置组成的2条对角线分别作为所述陀螺仪的X轴和所述陀螺仪的Y轴，所述承载平台的垂直方向作为所述陀螺仪的Z轴，所述陀螺仪用于检测到所述底盘的倾角，并将所述倾角发送给所述主控制器，所述主控制器控制所述磁浮滑块运动。