可轉換成獨輪車的自行車機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自行車機器人機構，具體為一種可轉換成獨輪車的自行車機器人。
【背景技術】
[0002]自行車機器人和獨輪車機器人都屬于靜態不穩定但動態可穩定的道路行走機構。自行車機器人通過控制車把的偏轉角度和車輪的驅動速度能實現無人駕駛自行車平衡，而獨輪車機器人通過控制接地獨輪和慣性擺輪的轉速可以實現其平衡，通過控制腰輪可以改變其航向。由于機器人不受地形影響，可將它引入復雜地形環境，在運輸和營救以及對地面環境的監控與探測方面具有潛在的應用。
[0003]目前單獨針對自行車機器人和獨輪車機器人的研究比較多，在國外，日本村田制造所開發的能騎自行車的機器人“村田頑童”和能騎獨輪車的機器人“村田少女”;在國內，北京郵電大學郭磊等人研究的無人駕駛自行車機器人和北京工業大學阮曉剛等人研究的獨輪車機器人，無論是機器人的機構設計還是平衡控制，均取得一定的成果。
[0004]上述研究成果相互獨立，自行車機器人和獨輪車機器人之間沒有相關聯的研究，即針對一種可轉換成獨輪車機器人的自行車機器人機構幾乎沒有研究。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提出了一種在獨輪車與自行車之間變換的可轉換成獨輪車的自行車機器人。
[0006]能夠解決上述技術問題的可轉換成獨輪車的自行車機器人，其技術方案包括前車輪機構和后車輪機構，所不同的是所述前車輪機構包括前車架、前車叉和前車輪，所述前車叉的轉軸通過軸承結構安裝于前車架并通過車把控制方向，所述前車輪與前車叉之間設有驅動前車輪轉動的前車輪驅動機構；所述后車輪機構包括后車架、后車叉和后車輪，所述后車叉的轉軸通過軸承結構于后車架安裝，所述后車架上設有360°轉動后車輪的后車輪轉動機構，所述后車輪與后車叉之間設有驅動后車輪轉動的后車輪驅動機構，所述后車架與前車架的后端鉸裝，前、后車架之間設有將后車輪機構向上方翻轉180°或向上后方翻轉270°的翻轉機構，后車輪機構翻轉后，自行車機器人轉變為以前車輪機構為基礎的獨輪車。
[0007]于后車輪機構向上方翻轉180°的獨輪車位置，所述后車輪轉動機構轉動后車輪使其與前車輪正交，所述后車輪作為獨輪車的擺輪，以調節獨輪車機器人的側向平衡。
[0008]于后車輪機構向上后方翻270°的獨輪車位置，所述后車輪轉動機構轉動后車輪使其與前車輪正交，所述后車輪作為獨輪車的腰輪，以改變獨輪車機器人的航向。
[0009]所述前車輪驅動機構與后車輪驅動機構均采用薄餅電機，所述薄餅電機輸出軸上的車輪主動齒輪嚙合前車輪或后車輪鋼圈上的內齒圈。
[0010]所述后車輪轉動機構的一種結構包括轉動步進電機、相互嚙合的轉動主動齒輪和轉動從動齒輪以及轉動編碼器，所述轉動步進電機于后車架上安裝，所述轉動主動齒輪于轉動步進電機的輸出軸上安裝，所述轉動從動齒輪于后車叉的轉軸上安裝，所述轉動編碼器于后車架上安裝，轉動編碼器輸出軸上的轉動編碼器齒輪與轉動從動齒輪嚙合。
[0011 ] 所述翻轉機構的一種結構包括翻轉步進電機、主動同步帶輪和從動同步帶輪以及翻轉編碼器，所述翻轉步進電機于前車架的前端安裝，所述主動同步帶輪于翻轉步進電機的輸出軸上安裝，所述從動同步帶輪于前車架與后車架之間的鉸連軸上安裝(后車架與鉸連軸固裝)，所述鉸連軸上還安裝有編碼器主動齒輪，所述翻轉編碼器通過偏心板與鉸連軸安裝連接，翻轉編碼器輸出軸上的翻轉編碼器從動齒輪嚙合編碼器主動齒輪，所述主動同步帶輪與從動同步帶輪通過同步帶連接。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型可轉換成獨輪車的自行車機器人實現了從自行車機器人向獨輪車機器人的轉換，將兩種機器人有機聯系在一起，并具有機構設計簡單，加工裝配性好等優點。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型一種實施方式的結構示意圖，顯示為自行車轉獨輪車之前的自行車機器人狀態。
[0015]圖2是圖1實施方式的正面視圖。
[0016]圖3表示為圖1實施方式的自行車轉成獨輪車機器人的一種狀態。
[0017]圖4表示為圖1實施方式的自行車轉成獨輪車機器人的另一種狀態。
[0018]圖號標識:1、前車架；2、前車叉；3、前車輪；4、軸承結構；5、車把；6、后車架；7、后車叉；8、后車輪；9、薄餅電機；10、內齒圈；11、轉動步進電機；12、轉動主動齒輪；13、轉動從動齒輪；14、轉動編碼器；15、轉動編碼器齒輪；16、翻轉步進電機；17、主動同步帶輪；18、從動同步帶輪；19、翻轉編碼器；20、編碼器主動齒輪；21、翻轉編碼器從動齒輪；22、同步帶；23、卡座；24、安裝座。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖所示實施方式對本實用新型的技術方案作進一步說明。
[0020]本實用新型可轉換成獨輪車的自行車機器人，其技術方案包括前車輪機構和后車輪機構，所述前車輪機構和后車輪機構通過鉸連的方式連接，兩者之間設有將后車輪機構向上方翻轉180°或向上后方翻轉270°的翻轉機構。
[0021]所述前車輪機構包括前車架1、前車叉2和前車輪3，所述前車架1的前側為上、下板和前側板構成的方形框體，前車架1的后側為斜板與向后延長的上板之間構成的三角形框體，所述前車叉2的轉軸通過前車架1框體內的軸承結構4安裝，伸出前車架1頂部的前車叉2轉軸的軸端上通過卡座23安裝有左、右方向的車把5 ;所述前車輪3安裝于前車叉2內，前車叉2的一側叉體上設有薄餅電機9，所述薄餅電機9輸出軸上的車輪主動齒輪嚙合內齒圈10，所述內齒圈10安裝在前車輪3的鋼圈上，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。
[0022]所述后車輪機構包括后車架6 (左、右側板和底板構成的U形框體)、后車叉7、后車輪8、轉動步進電機11和轉動編碼器14，所述后車叉7的轉軸通過后車架6底板上的軸承結構4安裝并伸入U形框體內，后車叉7轉軸的軸端上安裝有轉動從動齒輪13，所述轉動步進電機11和轉動編碼器14分別于后車叉7轉軸的左、右兩側安裝在后車架6底板上，所述轉動步進電機11輸出軸上的轉動主動齒輪12與轉動從動齒輪13嚙合，所述轉動編碼器14輸出軸上的轉