[实用新型]自平衡机器人的状态切换装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种自平衡机器人的状态切换装置。

背景技术

现在市面上所使用的双轮自平衡机器人是由两个电机分别驱动两个共轴的车轮，通过车轮运动保持车体的自平衡。这种设计结构可以充分地利用双轮自平衡机器人的运动非线性、强耦合、参数不确定性、更好的转向体验等一系列的优点。与此同时，现在市面上所使用的四轮差速机器人具有承载能力高、运动平稳等优点。但是，在很多情况下，人们希望能够让同一个机器人既能够实现双轮自平衡状态的运动，又能够切换成四轮差速状态的运动，需要实现这两种状态进行有效地结合，以满足人们的需求，所以就亟需开发一种集两种运动状态于一身的机器人。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种自平衡机器人的状态切换装置，使得自平衡机器人在使用的过程中，能够实现双轮自平衡运动状态和四轮差速运动状态之间的随意切换。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：自平衡机器人的状态切换装置，其特征在于，所述状态切换装置设置在所述自平衡机器人的车体下部，所述状态切换装置包括：由电机驱动的传动机构；两个铰链平行四边形机构，每个所述铰链平行四边形机构包括依次首尾铰接的输入连杆、中间连杆和输出连杆，所述输入连杆的首端与所述传动机构中的动力输出轴固定连接，所述输出连杆的尾端与所述车体铰接；对应每个所述铰链平行四边形机构设有一个万向轮，所述万向轮设置在所述中间连杆与所述输出连杆的铰接处。

进一步的，两个所述铰链平行四边形机构对称设置。

进一步的，所述传动机构采用齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括依次啮合的偶数个齿轮；所述输入连杆的首端与所述齿轮传动机构中的输出齿轮的轮轴固定连接。

进一步的，所述齿轮传动机构包括四个依次啮合的齿轮；或者两个啮合的齿轮。

进一步的，所述传动机构采用同步带传动机构，所述同步带传动机构包括两条同步带，分别定义为第一同步带、第二同步带，其中所述第一同步带绕过第一同步带输出带轮和所述电机上的皮带轮；所述第二同步带绕过一个换向轮与所述电机上的皮带轮，所述第二同步带的外侧设有一个由所述第二同步带驱动的第二同步带输出带轮；其中一个所述铰链平行四边形机构的所述输入连杆的首端与所述第一同步带输出带轮的轮轴固定连接，另一个所述铰链平行四边形机构的所述输入连杆的首端与所述第二同步带输出带轮的轮轴固定连接。

进一步的，两个所述铰链平行四边形机构同向设置。

进一步的，所述传动机构采用齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括依次啮合的奇数个齿轮；所述输入连杆的首端与所述齿轮传动机构中的输出齿轮的轮轴固定连接。

进一步的，所述传动机构采用同步带传动机构，所述同步带传动机构包括两条同步带，所述输入连杆的首端与所述同步带的输出带轮的轮轴固定连接。

进一步的，所述输入连杆为拐臂形杆件，或者直形杆件。

进一步的，自平衡机器人，所述自平衡机器人包括：车体，在所述车体的下部设有两个由主电机驱动的车轮，所述自平衡机器人还包括前述的状态切换装置。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

自平衡机器人的状态切换装置，通过电机控制齿轮传动机构的齿轮之间的传动，利用铰链平行四边形结构的死点来控制两个万向轮同时着地或者同时离地，以实现自平衡机器人的双轮自平衡运动状态和四轮差速运动状态之间的随意切换。

使用本实用新型的自平衡机器人的状态切换装置，自平衡机器人可以充分利用双轮自平衡运动状态的非线性、强耦合、参数不确定性、更好的转向体验等优点；同时也可以充分利用四轮差速运动状态的承载能力高、运动平稳等优点。并且在使用该状态切换装置时，只有当双轮自平衡运动状态和四轮差速运动状态之间进行切换时，状态切换装置的电机才需要输出扭矩，能够节约能源，降低成本。

该装置不论是在轮自平衡运动状态还是四轮差速运动状态下，机器人的重心始终都能够保持在两个驱动轮轴线的垂直面上，该装置可以减小两个状态之间切换过程中重心的影响，很好地实现两种状态之间的转换。该装置能够很好地降低重心对双轮自平衡状态下的动态平衡运动以及四轮差速运动状态下机器人转弯半径为0运动的影响。

附图说明

图1是现有技术的自平衡机器人的结构示意图；

图2是本实用新型的一种实施方式的自平衡机器人的结构示意图；

图3是本实用新型的自平衡机器人的分解示意图；

图4是图3中齿轮传动机构的结构示意图；