[发明专利]两轮式自平衡可变形机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种两轮式自平衡可变形机器人。

背景技术

随着人类活动领域的不断扩大，机器人在探索，救援，作战等领域所起的作用日益明显。这些领域的主要特点是工作环境的复杂性和不确定性，在这些环境中执行侦查任务往往伴随着极高的风险，时刻威胁着侦查人员的生命安全。

目前引用较多的侦查机器人为履带式或轮式机器人，而轮式机器人多以四轮为主。履带式越障能力强，但是速度低；轮式速度较快，但是越障能力不足。

2015年林群煦等公开了一种《自平衡两轮机器人》，该发明是一种纵向布置的两轮式自平衡机器人，可在狭小空间中通过，但是灵活性和通过性较差。

沈轲飏在《一种可投掷轮式侦查机器人的设计》（机械设计与制造工程）一文中提出了一种两轮式侦查机器人，采用一种螺旋式的移动轮，两个轮子中部装有平衡杆，具有一定的越障能力，但是面对台阶沟壑时，越障能力明显不足。同时，螺旋式的轮子振动噪声较大，灵活性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两轮式自平衡可变形机器人，解决了危险复杂地形的不便侦查问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种两轮式自平衡可变形机器人，包括中控舱、两个驱动舱、两个驱动轮、两个变形爪轮和两个丝杠电机，两个驱动舱对称设置在中控舱两侧，与中控舱固连，驱动舱包括驱动电机、电机座和驱动舱外壳，驱动电机通过电机座固定在驱动舱外壳内，驱动电机输出轴与驱动轮固连，两个变形爪轮分别设置在两个驱动轮的外侧，变形爪轮与驱动轮的轮毂连接。丝杠电机位于驱动轮和驱动舱之间。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）根据液压减震器原理设计一种可张开式变形爪轮，在面对复杂地形，障碍时，可用变形爪轮替代驱动轮提高通过性；（2）变形爪轮与驱动轮集成于一体，结构轻巧便捷，控制简单；（3）带有偏心自平衡机构，用于抵消电机转矩，保持本体姿态平衡与稳定；（4）结构紧凑，体积小，隐蔽性好，便于携带，空投作业。

附图说明

图1为本发明的两轮式自平衡可变形机器人整体外形图。

图2为本发明的两轮式自平衡可变形机器人变形后的整体外形图。

图3为本发明的可伸缩爪的剖视图。

图4为本发明的变形爪轮的结构示意图。

图5为本发明的偏心自平衡机构的示意图。

图6为本发明中控舱的模块连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1和图2，本发明所述的两轮式自平衡可变形机器人包括中控舱1、两个驱动舱2、两个驱动轮3、两个变形爪轮5和两个丝杠电机，两个驱动舱2对称设置在中控舱1两侧，通过螺栓与中控舱1固连，驱动舱2包括驱动电机、电机座和驱动舱外壳，驱动电机通过电机座固定在驱动舱外壳内，驱动电机输出轴与驱动轮3固连，两个变形爪轮5分别设置在两个驱动轮3的外侧，变形爪轮5与驱动轮3的轮毂连接。丝杠电机位于驱动轮3和驱动舱2之间。

结合图6，所述中控舱1包括传感器、主控板、陀螺仪、偏心自平衡机构，中控舱外壳、传感器、主控板和偏心自平衡机构均设置在中控舱外壳内。主控板分别与传感器、陀螺仪、偏心自平衡机构连接，主控板与驱动电机相连。机器人作业时，通过传感器采集周围环境信号，将信号发送给主控板，同时通过陀螺仪采集自身姿态位置信息，将信号传递至主控板。通过主控板控制驱动电机以及偏心自平衡机构，实现机器的运动以及对自身姿态的控制。

结合图4，所述变形爪轮5包括环形基座22、限位保护罩27、丝杠24、N个可伸缩爪23和M个连杆25，其中M=N，N≥3；环形基座22外壁均匀分布P个连接卡口，N个可伸缩爪23一端分别与基座22的连接卡口铰接，P=N，丝杠24设置在限位保护罩27内，一端伸出限位保护罩27并穿过环形基座22与丝杠电机固连，限位保护罩27一端固定在环形基座22中心，限位保护罩27外侧壁上均匀分布若干个滑槽，M个连杆25一端通过丝杠螺母26穿过所述滑槽与丝杠24连接，另一端与可伸缩爪23外壁铰接。环形基座22与驱动轮3的轮毂连接，通过丝杠电机驱动丝杠24，将丝杠24的转动转化为丝杠螺母26的直线运动，完成变形动作。