CN110466644A - 一种平衡机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人领域，具体公开了一种平衡机器人，包括支架、电源模块、控制器模块和两个驱动模块；所述电源模块和控制器模块安装在支架上；所述支架底面上设置有两个连接板；所述驱动模块包括大腿板、小腿板、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第一角度传感器、第二角度传感器、姿态传感器、前轮和后轮；所述第一电机安装在连接板上，所述第一电机的转轴穿过连接板后与大腿板的顶端连接；所述第一角度传感器安装在连接板上；所述第二角度传感器和姿态传感器分别安装在小腿板上。本发明的平衡机器人可以切换两轮或者四轮模式，且无需改变实时速度便可以实现机器人平衡。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种平衡机器人。
背景技术
近年来，平衡机器人的研究在众多发达国家得到迅速发展，对平衡机器人的系统改造让其迅速地应用到众多现实环境中，国外市场也已经推出了众多商业产品并投放市场。两轮自平衡机器人两轮共轴、独立驱动、车身通过运动保持平衡，它对于地形的变化有着很强的适应能力，有着灵活的运动性能，在保持自平衡，还能够在比较复杂的环境里面工作。两轮自平衡机器人是一个集动态决策和规划、环境感知、行为控制和执行等多种功能于一体的综合复杂系统，通过运用速度传感器、超声波传感器、倾角传感器、防碰撞开关等，可以实现跟踪、路径规划和自主避障等多种复杂的功能。
但是由于现阶段平衡机器人普遍采用多足式、轮式、履带式、复合式等多种运动方式，而复合腿轮式机器人的轮腿部分基本由摆动驱动件、伸缩液压缸等复杂机构组成，整体结构复杂、不易控制。
多足式拟人机器人轮式在相对平坦的地面上移动比轮式机器人缓慢且噪声相对较大，当机器人为多足式时机器人的冗余结构增多且控制方法也更加复杂；而普通无腿的两轮式机器人在平滑地面上静止时的重心无法降低，稳定性较低，且无法调节机器人的高度。
发明内容
本发明的目的是提供一种平衡机器人，实现机器人的两轮和四轮的转换，使平衡机器人适应崎岖地形。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种平衡机器人，包括支架、电源模块、控制器模块和两个驱动模块；
所述电源模块和控制器模块安装在支架上；
所述支架底面上设置有两个连接板；
所述驱动模块包括大腿板、小腿板、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第一角度传感器、第二角度传感器、姿态传感器、前轮和后轮；
所述第一电机安装在连接板上，所述第一电机的转轴水平穿过连接板后与大腿板的顶端连接；
所述第二电机安装在小腿板上，所述第二电机的转轴水平穿过小腿板后与大腿板的底端连接；
所述第三电机和第四电机分别安装在小腿板的两端，所述第三电机的转轴水平穿过小腿板后与前轮连接，所述第四电机的转轴水平穿过小腿板后与后轮连接；
所述第一角度传感器安装在连接板上；
所述第二角度传感器和姿态传感器分别安装在小腿板上；
所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机的电源端分别与电源模块电性连接；
所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第一角度传感器、第二角度传感器和姿态传感器的信号端分别与控制器模块电性连接。
作为优选方案，所述支架包括通过固定杆自上而下设置的第一安装板、第二安装板和第三安装板。
作为优选方案，所述第一安装板与第二安装板之间设置有第一卡槽，所述电源模块安装在第一卡槽内。
作为优选方案，所述第三安装板上通过固定杆连接有第四安装板，所述第四安装板的底面设置有第二卡槽，所述控制器模块安装在第二卡槽内。
作为优选方案，所述控制器模块为可编程逻辑控制器。
作为优选方案，所述第二电机与第三电机之间的直线距离小于第二电机和第四电机之间的距离。
作为优选方案，所述小腿板连接前轮的一端设置有加固板。
本发明具有以下有益效果：
本发明的平衡机器人启动时，通过姿态传感器监视小腿板和地面之间的角度，随后通过第一角度传感器监视大腿板与支架之间的角度，并利用第一电机进行调节，使得机器人在启动时，可以快速保持平衡，而不需要调节机器人的实时速度，保证机器人的快速稳定行驶，也不会产生过大的调整幅度，过程简单快捷，保证了机器人的稳定性。同时设置第二电机，可以通过控制第二电机，调节小腿板和大腿板之间的角度，使机器人中心向后，前轮提升浮空，机器人切换成两轮模式，方便在平地上快速移动，当遇到崎岖地形时，控制第二电机将前轮放下，切换成四轮模式，确保机器人在崎岖地形行走时的平稳性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的平衡机器人的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的平衡机器人的四轮行驶时的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的平衡机器人的两轮行驶时的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的平衡机器人的简图。
附图标记：1、第一安装板；2、第二安装板；3、第三安装板；4、第四安装板；5、电源模块；6、控制器模块；7、大腿板；8、小腿板；9、第一电机；10、第二电机；11、第三电机；12、第四电机；13、第一角度传感器；14、第二角度传感器；15、姿态传感器；16、前轮；17、后轮；18、连接板；19、支架。
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作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。
参见图1，本发明优选实施例中一种平衡机器人，包括支架19、电源模块5、控制器模块6和两个驱动模块；
所述电源模块5和控制器模块6安装在支架19上；
所述支架19底面上设置有两个连接板18；
所述驱动模块包括大腿板7、小腿板8、第一电机9、第二电机10、第三电机11、第四电机12、第一角度传感器13、第二角度传感器14、姿态传感器15、前轮16和后轮17；
所述第一电机9安装在连接板18上，所述第一电机9的转轴水平穿过连接板18后与大腿板7的顶端连接；
所述第二电机10安装在小腿板8上，所述第二电机10的转轴水平穿过小腿板8后与大腿板7的底端连接；
所述第三电机11和第四电机12分别安装在小腿板8的两端，所述第三电机11的转轴水平穿过小腿板8后与前轮16连接，所述第四电机12的转轴水平穿过小腿板8后与后轮17连接；
所述第一角度传感器13安装在连接板18上；
所述第二角度传感器14和姿态传感器15分别安装在小腿板8上；
所述第一电机9、第二电机10、第三电机11和第四电机12的电源端分别与电源模块5电性连接；
所述第一电机9、第二电机10、第三电机11、第四电机12、第一角度传感器13、第二角度传感器14和姿态传感器15的信号端分别与控制器模块6连接。
具体的，在本发明优选实施例中的平衡机器人启动时，通过姿态传感器15监视小腿板8和地面之间的角度，随后通过第一角度传感器13监视大腿板7与支架19的角度，并利用第一电机9进行调节，使得机器人在启动时，可以快速保持平衡，而不需要调节机器人的实时速度，保证机器人的快速稳定行驶，也不会产生过大的调整幅度，过程简单快捷，保证了机器人的稳定性。同时设置第二电机10，可以通过控制第二电机10，调节小腿板8和大腿板7之间的角度，使机器人中心向后，前轮16提升浮空，机器人切换成两轮模式，方便在平地上快速移动，当遇到崎岖地形时，控制第二电机10将前轮16放下，切换成四轮模式，确保机器人在崎岖地形行走时的平稳性。
值得说明的是，第一电机9、第二电机10、第三电机11和第四电机12均包括有电机驱动模块，所述电机驱动模块的电源端口与电源模块5连接。
在本发明优选实施例中，所述支架19包括通过固定杆自上而下设置的第一安装板1、第二安装板2和第三安装板3。
在本发明优选实施例中，所述第一安装板1与第二安装板2之间设置有第一卡槽，所述电源模块5安装在第一卡槽内。
在本发明优选实施例中，所述第三安装板3上通过固定杆连接有第四安装板4，所述第四安装板4的底面设置有第二卡槽，所述控制器模块6安装在第二卡槽内。
在本发明优选实施例中，所述控制器模块6为可编程逻辑控制器。
值得说明的，控制器模块6包括树莓派3B+控制器，所述树莓派3B+控制器的输出脉冲引脚分别与第一电机9、第二电机10、第三电机11和第四电机12的电机驱动模块脉冲信号端连接。
在本发明优选实施例中，所述第二电机10与第三电机11之间的直线距离小于第二电机10和第四电机12之间的距离。
在本发明优选实施例中，所述小腿板8连接前轮16的一端设置有加固板。
参见图2，当机器人启动时候，由于惯性，大腿板7与地面之间形成角度γ，控制第一电机9调节支架19，使支架19向机器人前进的方向倾斜，支架19与大腿板7之间形成角度α，抵消机器人前进的惯性，实现机器人在启动时可以快速调节，保持平衡，不需要降低机器人的实时速度，机器人可以快速起步，提高效率。
参见图3和图4，当机器人需要在平地上快速行驶的时候，第二电机10控制大腿板7向后倾斜，使β减小，使机器人的重心向后移动，并且通过第一电机9调整角度α，使机器人整体重心稳定在后轮17，前轮16向上浮空，使机器人切换成两轮模式。
在本发明优选实施例中，所述的小腿板8上套设有防滑套。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种平衡机器人，其特征在于：包括支架、电源模块、控制器模块和两个驱动模块；
所述电源模块和控制器模块安装在支架上；
所述支架底面上设置有两个连接板；
所述驱动模块包括大腿板、小腿板、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第一角度传感器、第二角度传感器、姿态传感器、前轮和后轮；
所述第一电机安装在连接板上，所述第一电机的转轴水平穿过连接板后与大腿板的顶端连接；
所述第二电机安装在小腿板上，所述第二电机的转轴水平穿过小腿板后与大腿板的底端连接；
所述第三电机和第四电机分别安装在小腿板的两端，所述第三电机的转轴水平穿过小腿板后与前轮连接，所述第四电机的转轴水平穿过小腿板后与后轮连接；
所述第一角度传感器安装在连接板上；
所述第二角度传感器和姿态传感器分别安装在小腿板上；
所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机的电源端分别与电源模块电性连接；
所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第一角度传感器、第二角度传感器和姿态传感器的信号端分别与控制器模块电性连接。
2.如权利要求1所述的平衡机器人，其特征在于:所述支架包括通过固定杆自上而下设置的第一安装板、第二安装板和第三安装板。
3.如权利要求2所述的平衡机器人，其特征在于:所述第一安装板与第二安装板之间设置有第一卡槽，所述电源模块安装在第一卡槽内。
4.如权利要求2所述的平衡机器人，其特征在于:所述第三安装板上通过固定杆连接有第四安装板，所述第四安装板的底面设置有第二卡槽，所述控制器模块安装在第二卡槽内。
5.如权利要求1所述的平衡机器人，其特征在于:所述控制器模块为可编程逻辑控制器。
6.如权利要求1所述的平衡机器人，其特征在于:所述第二电机与第三电机之间的直线距离小于第二电机和第四电机之间的距离。
7.如权利要求1所述的平衡机器人，其特征在于:所述小腿板连接前轮的一端设置有加固板。
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110900560A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-24 | 佛山科学技术学院 | 一种具有场景理解能力的多足轮式移动机器人系统 |
| CN113247138A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-13 | 太原理工大学 | 多运动模态轮腿分离式四足机器人 |
| CN114834558A (zh) * | 2021-02-01 | 2022-08-02 | 天津工业大学 | 一种变形机器人 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110035334A (ko) * | 2009-09-30 | 2011-04-06 | 한국과학기술연구원 | 이동 로봇 및 그 제어 방법 |
| CN103802904A (zh) * | 2012-11-10 | 2014-05-21 | 上海市闵行区知识产权保护协会 | 一种机器人 |
| CN105480322A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-13 | 哈尔滨龙海特机器人科技有限公司 | 一种用于高速奔跑足式机器人并联腿结构 |
| WO2017162125A1 (zh) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | 深圳市踏路科技有限公司 | 一种基于重力重心检测的四轮平衡车 |
| CN207937873U (zh) * | 2017-12-25 | 2018-10-02 | 华南理工大学广州学院 | 一种双轮自平衡机器人 |
-
2019
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110035334A (ko) * | 2009-09-30 | 2011-04-06 | 한국과학기술연구원 | 이동 로봇 및 그 제어 방법 |
| CN103802904A (zh) * | 2012-11-10 | 2014-05-21 | 上海市闵行区知识产权保护协会 | 一种机器人 |
| CN105480322A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-13 | 哈尔滨龙海特机器人科技有限公司 | 一种用于高速奔跑足式机器人并联腿结构 |
| WO2017162125A1 (zh) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | 深圳市踏路科技有限公司 | 一种基于重力重心检测的四轮平衡车 |
| CN207937873U (zh) * | 2017-12-25 | 2018-10-02 | 华南理工大学广州学院 | 一种双轮自平衡机器人 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110900560A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-24 | 佛山科学技术学院 | 一种具有场景理解能力的多足轮式移动机器人系统 |
| CN114834558A (zh) * | 2021-02-01 | 2022-08-02 | 天津工业大学 | 一种变形机器人 |
| CN113247138A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-13 | 太原理工大学 | 多运动模态轮腿分离式四足机器人 |
| CN113247138B (zh) * | 2021-06-15 | 2022-03-11 | 太原理工大学 | 多运动模态轮腿分离式四足机器人 |
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