[实用新型]能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于能在倾倒后自行重新站立的特种机器人领域，具体涉及一种能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人。

背景技术

目前，具有自平衡功能的机器人控制方法已取得了长足进步，一种双轮自平衡机器人的结构如图1至图2所示，其包括控制箱体6和两套平衡走行轮机构5，每一套平衡走行轮机构5包括走行轮5-1和走行电机5-2，走行轮5-1受走行电机5-2驱动，而两个走行电机5-2彼此对称地安装在控制箱体6下方并由控制箱体6内的基于陀螺仪的自平衡系统进行分别的独立控制。该双轮自平衡机器人具有整体对称性，其重心位于控制箱体6的竖直中心线上。该双轮自平衡机器人能够在其控制箱体6的竖直中心线与竖直方向呈±20度倾角的范围内自动调整平衡姿态，通过使走行轮5-1向发生倾斜的方向加速运动，可以重新调整整体重心，实现平衡机器人的屹立不倒。

然而，在实际应用的过程中，上述的双轮自平衡机器人往往被应用在极其复杂和危险的工作环境中，以替代人去完成探测、搜救或传递物资等工作。这些复杂或危险的工况的地面并不平坦，机器人的行进路线出现坑洼不平、晃动摇摆等路况的情形时有发生，这可能导致机器人因未能保持平衡而发生倾覆倒下。例如，在地震后的废墟厂房中行进的机器人，很可能在余震发生时失去平衡而倾倒。

但是，现有的双轮自平衡功能的机器人通常均不具备倾倒后自行重新站立的能力，因此也就无法在其自身倾倒后继续完成工作任务。

实用新型内容

为了解决现有双轮自平衡功能的机器人通常均不具备倾倒后自行重新站立的能力，因此无法适应由地震造成的行进路线坑洼不平、晃动摇摆等复杂路况的技术问题，本实用新型提供一种能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案如下：

能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人，包括两套平衡走行轮机构、门形控制箱体、两个支撑臂、支撑臂轴座和两个支撑臂回位到位开关；所述门形控制箱体包括两个控制箱、上端连接板、两个倾倒触点开关和两个支撑臂限位开关，在控制箱的中段侧壁上设有支撑臂驱动电机安装孔，两个控制箱的支撑臂驱动电机安装孔彼此同轴对称布置；所述上端连接板的下端与两个控制箱的上端面均分别固连，其三者共同形成一个门字型的整体结构，两个控制箱各自的控制电路均通过上端连接板彼此连接；所述两个倾倒触点开关分别固连在一个对应控制箱的侧壁上，所述的两个倾倒触点开关的倾倒触点探测端头彼此朝向相反，且倾倒触点探测端头均位于门字型的整体结构的外部；所述两个支撑臂限位开关分别布置在门字型的整体结构两个内侧壁下端的同一条对角线的两个顶角上，两个支撑臂限位开关朝向彼此相反；支撑臂包括支臂、支臂滚轮和支臂步进电机，支臂的前端设有滚轮轴承座，支臂的后端设有支臂轴承安装盲孔，所述支臂步进电机的转子轴杆同轴固连于支臂轴承安装盲孔的背面；支臂滚轮的转轴穿过滚轮轴承座上的轴孔，其二者转动连接；支撑臂轴座包括轴座板、两个滚珠轴承和轴承连杆，轴座板下部的侧壁上设有轴承连杆安装孔，所述轴承连杆的中段与轴承连杆安装孔同轴固连，两个滚珠轴承对称地分布在轴座板的两侧，轴承连杆的两端均分别与一个对应滚珠轴承的内环同轴固连；所述两个支撑臂对称地布置在轴座板的两侧，每一个支臂步进电机均分别嵌入并固连于一个对应的支撑臂驱动电机安装孔内，每一个滚珠轴承的外环均嵌入并固连于一个对应的支臂轴承安装盲孔内；所述两个支撑臂回位到位开关对称地布置在轴座板的两侧，支撑臂回位到位开关的上端与上端连接板的底面固连，两个支撑臂回位到位开关各自的回位触点探测端头分别与一个对应滚轮轴承座的中点对齐；回位触点探测端头到滚轮轴承座转动圆周外径的距离为5mm；所述两个走行轮固连在一个对应的控制箱底部，两个走行轮彼此对称。

所述位于轴座板同一侧的倾倒触点开关、支臂步进电机、支撑臂回位到位开关、支撑臂限位开关和平衡走行轮机构均与其所对应一侧的控制箱电气连接。

所述的两个支撑臂同步反向运动。

本实用新型的有益效果是：该能在倾倒后重新自动站立的自平衡机器人在固有自平衡功能的基础之上，将门形控制箱体设置为由上端连接板彼此连接的两个控制箱三者共同组成门字型的整体结构。从而在保持整体结构对称性的前提下，为增设两个支撑臂提供了空间。分别设置在两个控制箱上的支臂步进电机能够驱动两个对称设置的支撑臂做同步反向旋转，支臂滚轮的外缘与地面接触后，其同时与两个锁止的走行轮共同构成三点支撑的稳定状态，从而在支臂后续的进一步转动过程中，得以使门形控制箱体围绕两个走行轮的共同轴线旋转抬升。