專利名稱：一種可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種獨(dú)輪機(jī)器人，具體來(lái)說(shuō)，涉及ー種可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人。
技術(shù)背景 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)兩輪自平衡機(jī)器人進(jìn)行了大量的研究。兩輪自平衡機(jī)器人由兩個(gè)同軸的車(chē)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，其重心倒置于輪軸上方。采用倒立擺的平衡控制原理自主保持車(chē)體動(dòng)態(tài)平衡；通過(guò)對(duì)兩個(gè)輪子采用不同電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎等功能。該機(jī)器人可以適應(yīng)復(fù)雜的地形變化，運(yùn)動(dòng)靈活，可以在ー些復(fù)雜的環(huán)境里工作。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，美國(guó)Segway LLC公司的Dean Kamen實(shí)用新型了世界上第一部自平衡式兩輪交通工具Segway, Segway沒(méi)有制動(dòng)裝置、引擎、傳動(dòng)裝置和方向盤(pán),外形小巧、運(yùn)動(dòng)靈活，與駕乘者如影隨形。國(guó)外關(guān)于自平衡獨(dú)輪機(jī)器人進(jìn)行了一系列研究，加州大學(xué)的Jascha vanPommeren等人成功研制了獨(dú)輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人Unibot，結(jié)合了倒立擺以及慣性平衡系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式自動(dòng)保持平衡。村田制作所開(kāi)發(fā)出了騎獨(dú)輪車(chē)的機(jī)器人“村田少女”，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器人軀體中央配備的的慣性輪來(lái)保持左右平衡。國(guó)內(nèi)關(guān)于自平衡獨(dú)輪機(jī)器人的研究還很少。相比于兩輪機(jī)器人，獨(dú)輪機(jī)器人只有ー個(gè)輪子驅(qū)動(dòng)，在節(jié)省材料，減輕重量，節(jié)約能量方面具有更大的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)它減少了與地面的接觸面積，因而運(yùn)動(dòng)更加靈活。然而獨(dú)輪機(jī)器人本身是ー個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其側(cè)向平衡和轉(zhuǎn)彎等方面更難控制。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供ー種可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，該獨(dú)輪機(jī)器人不僅能保持前后平衡和側(cè)向平衡，而且具有加減速靈活、轉(zhuǎn)向性能良好的特點(diǎn)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是ー種可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，該獨(dú)輪機(jī)器人包括支架、平衡桿、平衡桿轉(zhuǎn)軸、車(chē)輪、車(chē)輪軸、皮帶、碼盤(pán)，以及固定在支架上的車(chē)輪電機(jī)、電池組、控制器、驅(qū)動(dòng)器、傾角傳感器、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)和平衡桿角度傳感器；其中，所述的車(chē)輪位于支架的下部，并且車(chē)輪通過(guò)車(chē)輪軸與支架連接，車(chē)輪軸通過(guò)皮帶與車(chē)輪電機(jī)連接，車(chē)輪電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)器連接，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)導(dǎo)線與控制器連接；所述的平衡桿通過(guò)平衡桿轉(zhuǎn)軸連接于支架的上部，平衡桿轉(zhuǎn)軸的一端與平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)相連，平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)器連接；所述的平衡桿角度傳感器靠近平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)的轉(zhuǎn)軸；碼盤(pán)固定連接在車(chē)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上；傾角傳感器的輸出端和平衡桿角度傳感器的輸出端分別與控制器的輸入端連接；平衡桿角度傳感器、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)、碼盤(pán)、車(chē)輪電機(jī)、控制器、驅(qū)動(dòng)器和傾角傳感器分別通過(guò)導(dǎo)線與電池組連接。進(jìn)一歩，所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，其特征在干，還包括攝像頭，攝像頭位干支架的上部，攝像頭的輸入端與電池組的輸出端連接，攝像頭的輸出端與控制器的輸入端連接。
進(jìn)一歩，所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，其特征在干，還包括無(wú)線接收器，無(wú)線接收器位干支架的上部，無(wú)線接收器的輸入端與電池組的輸出端連接，無(wú)線接收器的輸出端與控制器的輸入端連接。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果I.該獨(dú)輪機(jī)器人能夠保持前后平衡和側(cè)向平衡。本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人能夠保持前后平衡通過(guò)傾角傳感器檢測(cè)支架的縱向傾角，并將該縱向傾角傳送控制器中?？刂破鲗⒃摽v向傾角與期望的縱向角度進(jìn)行計(jì)算，產(chǎn)生控制信號(hào)?？刂破鲗⒖刂菩盘?hào)傳送至驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器依照控制信號(hào)控制車(chē)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。車(chē)輪電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)，使獨(dú)輪機(jī)器人作加速或減速運(yùn)動(dòng)，從而獨(dú)輪機(jī)器人的縱向傾角亦隨之發(fā)生改變。本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人能夠保持側(cè)向平衡傾角傳感器測(cè)量支架側(cè)向傾角，并將側(cè)向傾角傳送至控制器。碼盤(pán)測(cè)量車(chē)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并計(jì)算出獨(dú)輪機(jī)器人的前進(jìn)速度。碼盤(pán)將前進(jìn)速度傳送至控制器。平衡桿角度傳感器測(cè)量平衡桿與支架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角，并將相對(duì)轉(zhuǎn)角信號(hào)傳遞給控制器?？刂破鹘邮諅?cè)向傾角、前進(jìn)速度和相對(duì)轉(zhuǎn)角信號(hào)后，通過(guò)計(jì)算得到控制信號(hào)?？刂破鲗⒃摽刂菩盘?hào)傳送至驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器依照控制信號(hào)，控制平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使平衡桿繞平衡桿轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變獨(dú)輪機(jī)器人的側(cè)向傾角與轉(zhuǎn)彎半徑。2.該獨(dú)輪機(jī)器人加減速靈活、轉(zhuǎn)向性能良好。本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人在控制器的控制之下，獨(dú)輪機(jī)器人的縱向傾角是完全可控的。欲使獨(dú)輪機(jī)器人加速前進(jìn)，控制縱向傾角e f >0 ;欲使獨(dú)輪機(jī)器人保持勻速運(yùn)動(dòng)或者靜止，須控制縱向傾角e f = 0 ;欲使獨(dú)輪機(jī)器人減速前進(jìn)、剎車(chē)或者后退，則須控制縱向傾角0f〈 O。通過(guò)獨(dú)輪機(jī)器人重心的傾斜控制其轉(zhuǎn)彎，可以在快速行駛的狀態(tài)下完成半徑很小的轉(zhuǎn)彎而不會(huì)翻車(chē)，轉(zhuǎn)彎更加靈活。3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活。相對(duì)于兩輪及多輪結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人在結(jié)構(gòu)上更加簡(jiǎn)化，降低了造價(jià)；同時(shí)體型更加小巧，重量減輕，節(jié)約能量。本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人通過(guò)重心后移實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)的減速，無(wú)需剎車(chē)系統(tǒng)。通過(guò)改變獨(dú)輪機(jī)器人的縱向傾角實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、停止和后退操作，操作更加靈活。該獨(dú)輪機(jī)器人可以代替人類在復(fù)雜地形從事特殊工作，也可作為簡(jiǎn)單便攜的代步工具或游樂(lè)設(shè)施，用途廣泛。4.獨(dú)輪機(jī)器人上部設(shè)置攝像頭，可以拍攝地面的軌跡，從而使獨(dú)輪機(jī)器人按照地面畫(huà)好的路徑行駛。5.獲取期望的運(yùn)行信號(hào)十分便利。本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人，可以在獨(dú)輪機(jī)器人的上部設(shè)置攝像頭或者無(wú)線接收器。攝像頭可以自動(dòng)尋找地面軌跡，得到期望轉(zhuǎn)彎半徑。在控制器的控制之下，可以使獨(dú)輪機(jī)器人按照預(yù)定的路線前進(jìn)。通過(guò)接收無(wú)線器，人可以在遠(yuǎn)處使用遙控器控制獨(dú)輪機(jī)器人。由遙控信號(hào)給出獨(dú)輪機(jī)器人的期望轉(zhuǎn)彎半徑，從而控制獨(dú)輪機(jī)器人的行駛路線。

[0020]圖I是本實(shí)用新型的正視圖。圖2是本實(shí)用新型的 立體圖。圖3是本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人在前 進(jìn)時(shí)的側(cè)視圖。圖4是本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人向前傾斜時(shí)的縱向傾角控制結(jié)構(gòu)圖。圖5是本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎時(shí)的主視圖。圖6是本實(shí)用新型的獨(dú)輪機(jī)器人側(cè)向傾角控制結(jié)構(gòu)圖。圖中有I.支架，2.平衡桿，3.平衡桿轉(zhuǎn)軸，4.平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)，5.車(chē)輪，6.車(chē)輪電機(jī)，7.車(chē)輪軸，8.皮帯，9.碼盤(pán)，10.電池組，11.控制器，12.驅(qū)動(dòng)器，13.傾角傳感器，14.平衡桿角度傳感器，15.攝像頭，16.無(wú)線接收器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I和圖2所示，本實(shí)用新型的ー種可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，包括支架I、平衡桿2、平衡桿轉(zhuǎn)軸3、車(chē)輪5、車(chē)輪軸7、皮帶8、碼盤(pán)9、車(chē)輪電機(jī)6、電池組10、控制器11、驅(qū)動(dòng)器12、傾角傳感器13、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4和平衡桿角度傳感器14。車(chē)輪電機(jī)6、電池組10、控制器11、驅(qū)動(dòng)器12、傾角傳感器13、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4和平衡桿角度傳感器14固定連接在支架I上。車(chē)輪5位于支架I的下部，并且車(chē)輪5通過(guò)車(chē)輪軸7與支架I連接。車(chē)輪5可以圍繞車(chē)輪軸7轉(zhuǎn)動(dòng)。車(chē)輪軸7通過(guò)皮帶8與車(chē)輪電機(jī)6連接，車(chē)輪電機(jī)6通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)器12連接，驅(qū)動(dòng)器12通過(guò)導(dǎo)線與控制器11連接。平衡桿2通過(guò)平衡桿轉(zhuǎn)軸3連接干支架I的上部。平衡桿2可以繞平衡桿轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)。平衡桿轉(zhuǎn)軸3的一端與平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4相連，平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)器12連接。平衡桿角度傳感器14靠近平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4的轉(zhuǎn)軸。平衡桿角度傳感器14用于測(cè)量平衡桿2與支架I之間的相對(duì)角度9 p。碼盤(pán)9固定連接在車(chē)輪電機(jī)6的轉(zhuǎn)軸上。碼盤(pán)9用于測(cè)量車(chē)輪5的轉(zhuǎn)速。傾角傳感器13的輸出端和平衡桿角度傳感器14的輸出端分別與控制器11的輸入端連接。傾角傳感器13用于測(cè)量支架I的縱向傾角0 f以及側(cè)向傾角0 10平衡桿角度傳感器14、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4、碼盤(pán)9、車(chē)輪電機(jī)6、控制器11、驅(qū)動(dòng)器12和傾角傳感器13分別通過(guò)導(dǎo)線與電池組10連接。電池組10分別對(duì)平衡桿角度傳感器14、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4、碼盤(pán)9、車(chē)輪電機(jī)6、控制器11、驅(qū)動(dòng)器12和傾角傳感器13供電。該結(jié)構(gòu)的獨(dú)輪機(jī)器人在行駛的過(guò)程保持自平衡的過(guò)程是獨(dú)輪機(jī)器人的縱向平衡及加減速的控制獨(dú)輪機(jī)器人通過(guò)倒立擺的平衡控制原理來(lái)實(shí)現(xiàn)縱向平衡。如圖3和圖4所示，傾角傳感器13檢測(cè)支架I的縱向傾角ef，并將該縱向傾角9f傳送控制器11中?？刂破?1接收縱向傾角信號(hào)，并將該縱向傾角Gf與期望的縱向角度ef*進(jìn)行比較，即將ef與ef*相減，得到eef。將e0f進(jìn)行差分運(yùn)算得到Cleef /dt，然后將Cleef /dt作為輸入信號(hào)，采用控制算法，例如采用比例一積分ー微分控制算法(即PID控制算法)，模糊控制算法，或者滑?？刂扑惴ǎa(chǎn)生控制信號(hào)uf。控制器11將該控制信號(hào)Uf傳送至驅(qū)動(dòng)器12。驅(qū)動(dòng)器12依照控制信號(hào)Uf控制車(chē)輪電機(jī)6的轉(zhuǎn)矩。車(chē)輪電機(jī)6通過(guò)皮帶8帶動(dòng)車(chē)輪5旋轉(zhuǎn)，使獨(dú)輪機(jī)器人作加速或減速運(yùn)動(dòng)，從而獨(dú)輪機(jī)器人的縱向傾角ef亦隨之發(fā)生改變。在控制器11的控制之下，獨(dú)輪機(jī)器人的縱向傾角是完全可控的，通過(guò)控制獨(dú)輪機(jī)器人的縱向傾角可以控制獨(dú)輪機(jī)器人的加速、減速和勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。欲使獨(dú)輪機(jī)器人加速前進(jìn)，控制縱向傾角0 f >0，在車(chē)輪轉(zhuǎn)矩Uf的作用下，獨(dú)輪機(jī)器人將向前作加速運(yùn)動(dòng)；欲使獨(dú)輪機(jī)器人保持勻速運(yùn)動(dòng)或者靜止，須控制縱向傾角ef= 0 ;欲使獨(dú)輪機(jī)器人減速前迸、剎車(chē)或者后退，則須控制縱向傾角0f〈 O。獨(dú)輪機(jī)器人側(cè)向平衡及轉(zhuǎn)彎控制獨(dú)輪機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)的示意圖如圖5所示。當(dāng)獨(dú)輪機(jī)器人的側(cè)向傾角為Q1時(shí)，獨(dú)輪機(jī)器人的側(cè)向加速度用于提供獨(dú)輪機(jī)器人轉(zhuǎn)彎所需的向心加速度。獨(dú)輪機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑r、側(cè)向傾角Q1W及獨(dú)輪機(jī)器人的速度V之間存在著v2/r=g*sin 0 x cos 0 x 的關(guān)系。如圖6所示，獨(dú)輪機(jī)器人轉(zhuǎn)彎半徑的控制采用ー套閉環(huán)控制系統(tǒng)。獨(dú)輪機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑不能直接得到，而是需要由側(cè)向傾角G1以及獨(dú)輪機(jī)器人的速度r換算得到。傾角傳感器13測(cè)量支架I側(cè)向傾角ん，并將側(cè)向傾角G1傳送至控制器11。碼盤(pán)9測(cè)量車(chē)輪電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，并將該車(chē)輪電機(jī)6的轉(zhuǎn)速傳送給控制器11。控制器11根據(jù)車(chē)輪電機(jī)6的轉(zhuǎn)速以及車(chē)輪的直徑計(jì)算出獨(dú)輪機(jī)器人的前進(jìn)速度V。結(jié)合前進(jìn)速度V和控制器11接收的側(cè)向傾角Q1信號(hào)，控制器11通過(guò)公式r=v2/g*sin 0 : cos 0 :計(jì)算得到獨(dú)輪機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑r?？刂破?1將計(jì)算得到的獨(dú)輪機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑!■與獨(dú)輪機(jī)器人期望的轉(zhuǎn)彎半徑r*進(jìn)行比較，即將r與Z相減得到er。平衡桿角度傳感器14測(cè)量平衡桿2與支架I之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角e p，并將相對(duì)轉(zhuǎn)角Gp信號(hào)傳遞給控制器11。控制器11接收相對(duì)轉(zhuǎn)角Gp信號(hào)，并將相對(duì)轉(zhuǎn)角日p和er進(jìn)行差分運(yùn)算得到der/dt和d 0 p/dt，將er、der/dt、0 p、d 0 p/dt作為輸入信號(hào)，采用控制算法，例如采用比例一積分ー微分控制算法(即PID控制算法)，模糊控制算法，或者滑模控制算法，產(chǎn)生控制信號(hào)Ul。控制器11將該控制信號(hào)U1傳送至驅(qū)動(dòng)器12。驅(qū)動(dòng)器12依照控制信號(hào)U1，控制平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)4的轉(zhuǎn)矩，使平衡桿2繞平衡桿轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變獨(dú)輪機(jī)器人的側(cè)向傾角0 I與轉(zhuǎn)彎半徑r。進(jìn)ー步，所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，還包括攝像頭15，攝像頭15位干支架I的上部，攝像頭15的輸入端與電池組10的輸出端連接，攝像頭15的輸出端與控制器11的輸入端連接。攝像頭15可以自動(dòng)尋找地面軌跡，得到期望轉(zhuǎn)彎半徑Z。在控制器11的控制之下，可以使獨(dú)輪機(jī)器人按照預(yù)定的路線前迸。進(jìn)ー步，所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，還包括無(wú)線接收器16，無(wú)線接收器16位干支架I的上部，無(wú)線接收器16的輸入端與電池組10的輸出端連接，無(wú)線接收器16的輸出端與控制器11的輸入端連接。無(wú)線接收器16可以接收人的遙控指令，由遙控信號(hào)給出獨(dú)輪機(jī)器人的期望轉(zhuǎn)彎半徑Z，從而控制獨(dú)輪機(jī)器人的行駛路線。如圖6所示，獨(dú)輪機(jī)器人的期望轉(zhuǎn)彎半徑Z可以由無(wú)線接收器16發(fā)送至控制器11，也可以由攝像頭15將期望轉(zhuǎn)彎半徑Z發(fā)送至控制器11。如圖4所示，獨(dú)輪機(jī)器人的期望的縱向角度ef*可以由人通過(guò)遙控器，遙控?zé)o線接收器16接收并發(fā)送期望的縱向角度e f*至控制器11。進(jìn)ー步，所述的支架I的中部設(shè)有空腔，車(chē)輪 電機(jī)6、電池組10、控制器11、驅(qū)動(dòng)器12和傾角傳感器13固定在支架I的空腔中。在支架I上設(shè)置空腔，并且將車(chē)輪電機(jī)6、電池組10、控制器11、驅(qū)動(dòng)器12和傾角傳感器13置于該空腔內(nèi)，可以保護(hù)這些部件，避免外露損壞。同時(shí)在支架I的中部設(shè)置空腔，可以使獨(dú)輪機(jī)器人結(jié)構(gòu)布局更合理。其中，傾角傳感器13固定在空腔的底板的中部。這樣有利于傾角傳感器13準(zhǔn)確測(cè)量支架I的縱向傾角0 f以及側(cè)向傾角9 io
權(quán)利要求1.ー種可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，其特征在干，該獨(dú)輪機(jī)器人包括支架(I)、平衡桿(2)、平衡桿轉(zhuǎn)軸(3)、車(chē)輪(5)、車(chē)輪軸(7)、皮帶(8)、碼盤(pán)(9)，以及固定在支架(I)上的車(chē)輪電機(jī)(6)、電池組(10)、控制器(11)、驅(qū)動(dòng)器(12)、傾角傳感器(13)、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)(4)和平衡桿角度傳感器(14);其中， 所述的車(chē)輪(5)位于支架(I)的下部，并且車(chē)輪(5)通過(guò)車(chē)輪軸(7)與支架(I)連接，車(chē)輪軸(7 )通過(guò)皮帶(8 )與車(chē)輪電機(jī)(6 )連接，車(chē)輪電機(jī)(6 )通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)器(12 )連接，驅(qū)動(dòng)器(12 )通過(guò)導(dǎo)線與控制器(11)連接； 所述的平衡桿(2)通過(guò)平衡桿轉(zhuǎn)軸(3)連接于支架(I)的上部，平衡桿轉(zhuǎn)軸(3)的一端與平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)(4)相連，平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)(4)通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)器(12)連接； 所述的平衡桿角度傳感器(14)靠近平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)軸；碼盤(pán)(9)固定連接在車(chē)輪電機(jī)(6)的轉(zhuǎn)軸上；傾角傳感器(13)的輸出端和平衡桿角度傳感器(14)的輸出端分別與控制器(11)的輸入端連接；平衡桿角度傳感器(14)、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)(4)、碼盤(pán)(9)、車(chē)輪電機(jī)(6)、控制器(11)、驅(qū)動(dòng)器(12)和傾角傳感器(13)分別通過(guò)導(dǎo)線與電池組(10)連接。
2.按照權(quán)利要求I所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，其特征在干，還包括攝像頭(15)，攝像頭(15)位于支架(I)的上部，攝像頭(15)的輸入端與電池組(10)的輸出端連接，攝像頭(15)的輸出端與控制器(11)的輸入端連接。
3.按照權(quán)利要求I所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，其特征在于，還包括無(wú)線接收器(16)，無(wú)線接收器(16)位干支架(I)的上部，無(wú)線接收器(16)的輸入端與電池組(10)的輸出端連接，無(wú)線接收器(16)的輸出端與控制器(11)的輸入端連接。
4.按照權(quán)利要求I所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，其特征在于，所述的支架(I)的中部設(shè)有空腔，車(chē)輪電機(jī)(6)、電池組(10)、控制器(11)、驅(qū)動(dòng)器(12)和傾角傳感器(13)固定在支架(I)的空腔中。
5.按照權(quán)利要求4所述的可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，其特征在干，所述的傾角傳感器(13)固定在空腔的底板的中部。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可實(shí)現(xiàn)自平衡的獨(dú)輪機(jī)器人，該獨(dú)輪機(jī)器人包括支架、平衡桿、平衡桿轉(zhuǎn)軸、車(chē)輪、車(chē)輪軸、皮帶、碼盤(pán)，以及固定在支架上的車(chē)輪電機(jī)、電池組、控制器、驅(qū)動(dòng)器、傾角傳感器、平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)和平衡桿角度傳感器；車(chē)輪軸通過(guò)皮帶與車(chē)輪電機(jī)連接，車(chē)輪電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器連接，驅(qū)動(dòng)器與控制器連接；平衡桿連接于支架的上部，平衡桿轉(zhuǎn)軸的一端與平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)相連，平衡桿轉(zhuǎn)軸電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器連接；碼盤(pán)固定連接在車(chē)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上；傾角傳感器和平衡桿角度傳感器分別與控制器連接。該獨(dú)輪機(jī)器人不僅能保持前后平衡和側(cè)向平衡，而且具有加減速靈活、轉(zhuǎn)向性能良好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202362674SQ20112050927
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者包宇慶, 高丙團(tuán) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)