CN205113555U - 一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构，包括：电池、扩展板、单片机控制电路板、上板、下板、麦克纳姆轮Ⅰ、麦克纳姆轮Ⅱ、电机Ⅰ、电机Ⅱ、编码器、电机Ⅲ、电机Ⅳ、麦克纳姆轮Ⅲ、麦克纳姆轮Ⅳ、法兰盘Ⅰ、同心轴Ⅰ、轴承Ⅰ、法兰盘Ⅱ、同心轴Ⅱ、轴承Ⅱ、轴承座Ⅱ、齿轮Ⅱ、轴承Ⅲ、轴承座Ⅰ、联轴器Ⅰ、法兰轴承Ⅰ、轴承座Ⅰ、齿轮Ⅰ、法兰轴承Ⅱ、传动轴、联轴器Ⅱ。本实用新型提供了一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构，设计合理，结构简单、具有操作方便、功能可扩展、实用性强等优点，具有运动灵活，智能操作，操作简单，节约电源，绿色环保，转弯半径小等优点，本装置市场潜力大，可以在市场上进行推广。

Description

一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构

技术领域

本实用新型涉及一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构，属于工具设计应用领域。

背景技术

双轮平衡车是一种由电力驱动，具有自我平衡能力的新型绿色交通工具，目前已应用于各种大型场馆工作人员的巡视工作中，又往进一步普及并作为个人短途交通代步工具。现在市场上主流的平衡车生产厂家有segway，ninebot，还有小米。平衡车是采用两轮并排固定的方式，像一种两轮平行的机器人一样。两轮平衡控制系统是一种两轮左右平行布置的，像传统的倒立摆一样，本身是一个自然不稳定体必须有加强有力的控制手段才能使之稳定。因为两轮平衡车具有运动灵活，智能操作，操作简单，节约电源，绿色环保，转弯半径小等优点所以适用在狭小空间内运行。平衡车的工作原理，非常类似于我们人体自身的平衡系统。就我们的人体而言，当身体重心前倾时，为了保证平衡，我们需要往前走；而当重心后倾式，我们需要往后走，其中也是同样的道理。

当我们在驾驶平衡车的时候平衡车的两个轮子就代替了双脚。与身体的平衡系统非常类似，当我们的重心前倾时，智能系统就会自动感应到，并精确的驱动轮子向前运动；同样的当我们的身体向后重心后倾时，轮子就会向后运动。这套工作原理也被称为动态平衡原理，这也是平衡车被叫做平衡车的原因；有时候也被叫做体感车，这是因为它能感应身体重心的变化，因驾驶者姿态的变化而改变行驶状态；有时也叫思维车，这是因为它能感应重心的变化，智能调整姿态和运行。

为此，设计一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构，利用“动态平衡”原理，采用运动补偿算法利用其内部的陀螺仪和加速度传感器，来精确检测车体姿态的微小变化，并利用精妙的伺服控制系统，灵敏地驱动电机，进行相应的调整，以保持整个车体的稳定和平衡。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构，包括：电池、扩展板、单片机控制电路板、上板、下板、麦克纳姆轮Ⅰ、麦克纳姆轮Ⅱ、电机Ⅰ、电机Ⅱ、编码器、电机Ⅲ、电机Ⅳ、麦克纳姆轮Ⅲ、麦克纳姆轮Ⅳ、法兰盘Ⅰ、同心轴Ⅰ、轴承Ⅰ、法兰盘Ⅱ、同心轴Ⅱ、轴承Ⅱ、轴承座Ⅱ、齿轮Ⅱ、轴承Ⅲ、轴承座Ⅰ、联轴器Ⅰ、法兰轴承Ⅰ、轴承座Ⅰ、齿轮Ⅰ、法兰轴承Ⅱ、传动轴、联轴器Ⅱ，其特征在于：一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构的上方安装上板，下方安装下板，上板和下板的相互支撑固定构成车架；在上板上方安装电池，电池与单片机控制电路板相连，单片机控制电路板还连接扩展板，电池为装置提供电能，扩展板连接其他设备，获取的信号发送到单片机控制电路板中进行处理；在车架内部左侧安装电机Ⅰ，电机Ⅰ下方安装电机Ⅱ，在车架右侧安装电机Ⅲ，电机Ⅲ下方安装电机Ⅳ，电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ均通过编码器与单片机控制电路板相连，单片机控制电路板检测到人体的姿态信号，经过处理分析后发送给编码器进行编码处理，之后控制电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ的工作；电机Ⅰ通过联轴器Ⅰ与同心轴Ⅰ相连，同心轴Ⅰ通过法兰轴承Ⅰ安装在法兰盘Ⅰ内部，法兰盘Ⅰ与麦克纳姆轮Ⅰ连接，同心轴Ⅰ通过轴承Ⅰ固定，联轴器Ⅰ通过轴承Ⅲ固定在轴承座Ⅰ上，轴承座Ⅰ固定在上板和下板之间，电机Ⅰ的动力经过联轴器Ⅰ传递给同心轴Ⅰ，同心轴Ⅰ的转动通过法兰轴承Ⅰ带动法兰盘Ⅰ转动，进而带动麦克纳姆轮Ⅰ转动；电机Ⅱ通过联轴器Ⅱ与传动轴连接，传动轴与齿轮Ⅰ相连，齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合相连，齿轮Ⅱ与同心轴Ⅱ相连，同心轴Ⅱ通过法兰轴承Ⅱ安装在法兰盘Ⅱ内部，法兰盘Ⅱ与麦克纳姆轮Ⅱ相连，同心轴Ⅱ经过轴承Ⅱ固定，轴承Ⅱ固定在轴承座Ⅱ上，轴承座Ⅱ也固定在上板和下板之间，电机Ⅱ的动力通过联轴器Ⅱ和传动轴传递给齿轮Ⅰ，齿轮Ⅰ带动齿轮Ⅱ转动，齿轮Ⅱ带动同心轴Ⅱ转动，同心轴Ⅱ通过法兰轴承Ⅱ带动法兰盘Ⅱ转动，法兰盘Ⅱ进而带动麦克纳姆轮Ⅱ转动，由此，通过控制四个电机的转速实现车身的全向移动。

本实用新型的有益效果是：采用运动补偿算法利用其内部的陀螺仪和加速度传感器，来精确检测车体姿态的微小变化，并利用精妙的伺服控制系统，灵敏地驱动电机，进行相应的调整，以保持整个车体的稳定和平衡，具有运动灵活，智能操作，操作简单，节约电源，绿色环保，转弯半径小等优点。

附图说明

图1为一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构整体示意图。

图2为一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构俯视图示意图。

图3为一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构以同心轴Ⅰ剖视示意图。

图4为一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构以同心轴Ⅱ剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构作进一步说明。

图1，2，3，4中，1—电池，2—扩展板，3—单片机控制电路板，4—上板，5—下板，6—麦克纳姆轮Ⅰ，7—麦克纳姆轮Ⅱ，8—电机Ⅰ，9—电机Ⅱ，10—编码器，11—电机Ⅲ，12—电机Ⅳ，13—麦克纳姆轮Ⅲ，14—麦克纳姆轮Ⅳ，15—联轴器Ⅰ，16—轴承座Ⅰ，17—轴承Ⅲ，18—齿轮Ⅱ，19—轴承座Ⅱ，20—轴承Ⅱ，21—同心轴Ⅱ，22—法兰盘Ⅱ，23—轴承Ⅰ，24—同心轴Ⅰ，25—法兰盘Ⅰ，26—联轴器Ⅱ，27—传动轴，28—法兰轴承Ⅱ，29—齿轮Ⅰ，30—法兰轴承Ⅰ。

一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构电池1为装置的工作提供动力，扩展板2用来安装其他设备，如摄像头等，扩展全向移动平衡车的功能。单片机控制电路板3可以分析车辆的运行姿态，并控制全车的移动。上板4和下板5为车架，具有支撑作用。麦克纳姆轮Ⅰ6、麦克纳姆轮Ⅱ7、麦克纳姆轮Ⅳ14、麦克纳姆轮Ⅲ13用来带动车体移动。电机Ⅰ8、电机Ⅱ9、电机Ⅲ11、电机Ⅳ12为车体的移动提供动力。编码器10具有编码作用。联轴器Ⅰ15、同心轴Ⅰ24、联轴器Ⅱ26、同心轴Ⅱ21以及传动轴27具有传输动力的作用，轴承座Ⅰ16、轴承座Ⅱ19具有固定作用，轴承Ⅲ、轴承Ⅰ23、轴承Ⅱ20、法兰轴承Ⅰ30以及法兰轴承Ⅱ28具有支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数的作用。法兰盘Ⅰ25和法兰盘Ⅱ22可以带动车轮旋转。

一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构的上方安装上板4，下方安装下板5，上板4和下板5的相互支撑固定构成车架。在上板4上方安装电池1，电池1与单片机控制电路板3相连，单片机控制电路板3还连接扩展板2。在车架内部左侧安装电机Ⅰ8，电机Ⅰ8下方安装电机Ⅱ9，在车架右侧安装电机Ⅲ11，电机Ⅲ11下方安装电机Ⅳ12，电机Ⅰ8、电机Ⅱ9、电机Ⅲ11、电机Ⅳ12均通过编码器10与单片机控制电路板3相连。电机Ⅰ8通过联轴器Ⅰ15与同心轴Ⅰ24相连，同心轴Ⅰ24通过法兰轴承Ⅰ30安装在法兰盘Ⅰ25内部，法兰盘Ⅰ25与麦克纳姆轮Ⅰ6连接，同心轴Ⅰ24通过轴承Ⅰ23固定，联轴器Ⅰ15通过轴承Ⅲ固定在轴承座Ⅰ16上，轴承座Ⅰ16固定在上板4和下板5之间。电机Ⅱ9通过联轴器Ⅱ26与传动轴27连接，传动轴27与齿轮Ⅰ29相连，齿轮Ⅰ29与齿轮Ⅱ18啮合相连，齿轮Ⅱ18与同心轴Ⅱ21相连，同心轴Ⅱ21通过法兰轴承Ⅱ28安装在法兰盘Ⅱ22内部，法兰盘Ⅱ22与麦克纳姆轮Ⅱ7相连，同心轴Ⅱ21经过轴承Ⅱ20固定，轴承Ⅱ20固定在轴承座Ⅱ19上，轴承座Ⅱ19也固定在上板4和下板5之间。

在使用时，由电池1提供电能，单片机控制电路板3获取人体的姿态信号后，发出控制命令，经编码器10编码后控制电机Ⅰ8、电机Ⅱ9、电机Ⅲ11、电机Ⅳ12的工作，从而控制麦克纳姆轮Ⅰ6、麦克纳姆轮Ⅱ7、麦克纳姆轮Ⅳ14、麦克纳姆轮Ⅲ13的工作状态，实现车体的全向移动。当我们的身体向后重心后倾时，轮子就会向后运动。

本实用新型提供了一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构，设计合理，结构简单、具有操作方便、功能可扩展、实用性强等优点，具有运动灵活，智能操作，操作简单，节约电源，绿色环保，转弯半径小等优点，本装置市场潜力大，可以在市场上进行推广。

Claims (1)

1.一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构，包括：电池、扩展板、单片机控制电路板、上板、下板、麦克纳姆轮Ⅰ、麦克纳姆轮Ⅱ、电机Ⅰ、电机Ⅱ、编码器、电机Ⅲ、电机Ⅳ、麦克纳姆轮Ⅲ、麦克纳姆轮Ⅳ、法兰盘Ⅰ、同心轴Ⅰ、轴承Ⅰ、法兰盘Ⅱ、同心轴Ⅱ、轴承Ⅱ、轴承座Ⅱ、齿轮Ⅱ、轴承Ⅲ、轴承座Ⅰ、联轴器Ⅰ、法兰轴承Ⅰ、轴承座Ⅰ、齿轮Ⅰ、法兰轴承Ⅱ、传动轴、联轴器Ⅱ，其特征在于：一种基于麦克纳姆轮的全向平衡车移动结构的上方安装上板，下方安装下板，上板和下板的相互支撑固定构成车架；在上板上方安装电池，电池与单片机控制电路板相连，单片机控制电路板还连接扩展板，电池为装置提供电能，扩展板连接其他设备，获取的信号发送到单片机控制电路板中进行处理；在车架内部左侧安装电机Ⅰ，电机Ⅰ下方安装电机Ⅱ，在车架右侧安装电机Ⅲ，电机Ⅲ下方安装电机Ⅳ，电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ均通过编码器与单片机控制电路板相连，单片机控制电路板检测到人体的姿态信号，经过处理分析后发送给编码器进行编码处理，之后控制电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ的工作；电机Ⅰ通过联轴器Ⅰ与同心轴Ⅰ相连，同心轴Ⅰ通过法兰轴承Ⅰ安装在法兰盘Ⅰ内部，法兰盘Ⅰ与麦克纳姆轮Ⅰ连接，同心轴Ⅰ通过轴承Ⅰ固定，联轴器Ⅰ通过轴承Ⅲ固定在轴承座Ⅰ上，轴承座Ⅰ固定在上板和下板之间，电机Ⅰ的动力经过联轴器Ⅰ传递给同心轴Ⅰ，同心轴Ⅰ的转动通过法兰轴承Ⅰ带动法兰盘Ⅰ转动，进而带动麦克纳姆轮Ⅰ转动；电机Ⅱ通过联轴器Ⅱ与传动轴连接，传动轴与齿轮Ⅰ相连，齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合相连，齿轮Ⅱ与同心轴Ⅱ相连，同心轴Ⅱ通过法兰轴承Ⅱ安装在法兰盘Ⅱ内部，法兰盘Ⅱ与麦克纳姆轮Ⅱ相连，同心轴Ⅱ经过轴承Ⅱ固定，轴承Ⅱ固定在轴承座Ⅱ上，轴承座Ⅱ也固定在上板和下板之间，电机Ⅱ的动力通过联轴器Ⅱ和传动轴传递给齿轮Ⅰ，齿轮Ⅰ带动齿轮Ⅱ转动，齿轮Ⅱ带动同心轴Ⅱ转动，同心轴Ⅱ通过法兰轴承Ⅱ带动法兰盘Ⅱ转动，法兰盘Ⅱ进而带动麦克纳姆轮Ⅱ转动，由此，通过控制四个电机的转速实现车身的全向移动。