多工作模式輪式行走裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自行車機器人應用技術，具體為一種多工作模式輪式行走裝置。
【背景技術】
[0002]自行車機器人和Segway兩輪車(一種電力驅動、具有自我平衡能力的個人用運輸載具)屬于靜態不穩定但動態可穩定的輪式行走機構，通過在自行車機器人車架上加裝機械調節裝置實現無人駕駛自行車自平衡。由于機器人自行車不受地形及環境影響，可將其引入復雜地形、惡劣環境，在運輸和營救以及對地面環境的監控與探測方面發揮作用，具有潛在應用價值。
[0003]目前單獨針對自行車研究得比較深入，在國外，日本村田研究開發的能騎自行車的機器人“村田頑童”，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，無論是機器人的機構設計還是平衡控制，均取得了一定的成果；SegWay兩輪車更是走進了人們的生活，為人類的出行提供便利。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提出了一種動態穩定的可實現自行車機器人、Segway兩輪車和三輪車相互轉換的多工作模式輪式行走裝置。
[0005]能夠實現上述目的的多工作模式輪式行走裝置，其技術方案包括可動態平衡的兩輪車，所述兩輪車包括車架以及設于車架前、后端的前、后車輪機構，所述車輪機構包括軸座、車叉和車輪，所述軸座于車架底部安裝，所述車叉的轉軸于軸座內安裝，所述車輪于車叉內安裝，于車架上設有360°轉動車叉的車叉轉動機構，所述車叉上設有驅動車輪轉動的車輪驅動機構，與現有技術所不同的是還包括側向車輪機構，所述側向車輪機構包括轉架、側向車叉和側向車輪，所述轉架于車架一側鉸裝，所述側向車叉的轉軸于轉架內安裝，所述側向車輪于側向車叉內安裝，于車架上設有可將轉架轉出使側向車輪豎直向下(工作于三輪狀態)、將轉架轉回使側向車輪收藏于車架內的轉架轉動機構，所述轉架內設有360°轉動側向車叉的側向車叉轉動機構，所述側向車叉上設有驅動側向車輪轉動的側向車輪驅動機構。
[0006]所述轉架轉動機構的一種結構包括薄餅電機、相互嚙合的轉架主動齒輪和轉架從動齒輪，所述薄餅電機通過機架安裝于車架上，所述轉架主動齒輪安裝于薄餅電機的輸出軸上，所述轉架從動齒輪安裝于轉架的鉸裝軸；所述轉架的鉸裝軸上還安裝有轉架編碼器齒輪，所述轉架編碼器齒輪分別與轉架絕對編碼器齒輪和轉架增量編碼器齒輪嚙合，所述轉架絕對編碼器齒輪和轉架增量編碼器齒輪分別安裝于轉架絕對編碼器和轉架增量編碼器的輸出軸上，所述轉架絕對編碼器和轉架增量編碼器安裝于轉架上。
[0007]所述側向車叉轉動機構的一種結構包括轉動電機、相互嚙合的側向車輪主動齒輪和側向車輪從動齒輪，所述轉動電機于轉架上安裝，所述側向車輪主動齒輪于轉動電機的輸出軸上安裝，所述側向車輪從動齒輪于側向車叉的轉軸上安裝；所述側向車輪從動齒輪還分別與側向車輪絕對編碼器齒輪和側向車輪增量編碼器齒輪嚙合，所述側向車輪絕對編碼器齒輪和側向車輪增量編碼器齒輪分別安裝于側向車輪絕對編碼器和側向車輪增量編碼器的輸出軸上，所述側向車輪絕對編碼器和側向車輪增量編碼器安裝于轉架上。
[0008]所述車叉轉動機構包括薄餅電機、相互嚙合的車輪主動齒輪和車輪從動齒輪，所述薄餅電機通過機座安裝于機架上，所述車輪主動齒輪于薄餅電機的輸出軸上安裝，所述車輪從動齒輪安裝于車叉的轉軸上；所述車輪從動齒輪還分別與車輪絕對編碼器齒輪和車輪增量編碼器齒輪嚙合，所述車輪絕對編碼器齒輪和車輪增量編碼器齒輪分別安裝于車輪絕對編碼器和車輪增量編碼器的輸出軸上，所述車輪絕對編碼器和車輪增量編碼器安裝于機座上。
[0009]所述車輪驅動機構與側向車輪驅動機構相同，其一種簡單結構均采用薄餅電機，所述薄餅電機的輸出軸上安裝驅動主動齒輪，所述驅動主動齒輪與車輪或側向車輪鋼圈上的內齒圈嚙合。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011]1、本實用新型多工作模式輪式行走裝置通過調整前、后車輪機構的行駛方向和調節側向車輪機構的工作位置和行駛方向，可使行走裝置分別處于三輪縱向行駛狀態、三輪橫向行駛狀態、帶機械調節器(側向車輪機構收回)的二輪橫向行駛Segway狀態、帶機械調節器(側向車輪機構收回)的二輪縱向行駛自行車狀態。
[0012]2、本實用新型工作于三輪行走狀態，具有自然平衡和零半徑轉向等優點；工作于兩輪狀態，收回的側向車輪機構充當機械調節器，易于在兩輪狀態時裝置的平衡。
[0013]3、本實用新型實現了從自行車機器人向三輪車機器人的轉換，實現了兩種機器人的有機聯系，機構設計簡單，加工裝配性好。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一種實施方式的結構示意圖，顯示為三輪縱向行駛工作模式。
[0015]圖2為圖1實施方式的三輪橫向行駛工作模式。
[0016]圖3為圖1實施方式的二輪橫向行駛工作模式。
[0017]圖4為圖1實施方式的二輪縱向行駛工作模式。
[0018]圖號標識:1、車架；2、軸座；3、車叉；4、車輪；5、轉架；6、薄餅電機；7、轉架從動齒輪；8、機架；9、轉架編碼器齒輪；10、轉架絕對編碼器齒輪；11、轉架增量編碼器齒輪；12、轉架絕對編碼器；13、轉架增量編碼器；14、轉動電機；15、側向車輪主動齒輪；16、側向車輪從動齒輪；17、側向車叉；18、側向車輪；19、側向車輪絕對編碼器齒輪；20、側向車輪增量編碼器齒輪；21、側向車輪增量編碼器；22、車輪從動齒輪；23、機座；24、車輪絕對編碼器齒輪；25、車輪增量編碼器齒輪；26、車輪絕對編碼器；27、車輪增量編碼器；28、內齒圈。
【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]本實用新型多工作模式輪式行走裝置是在可動態平衡的兩輪車上加裝側向車輪機構，實現兩輪車的靜態平衡和運動的穩定，并且側向車輪機構還可以充當機械調節器，易于本實用新型在兩輪狀態時裝置的平衡。
[0021]所述的兩輪車包括車架I以及設于車架I前、后端的前、后車輪機構，所述的前、后車輪機構采用相同的結構。
[0022]所述車輪機構相同的結構包括軸座2、車叉3和車輪4，所述軸座2 (內置有軸承)于車架I底部安裝，所述車叉3頂部的轉軸于軸座2內配合軸承安裝，配裝后的轉軸伸出車架I頂部，所述車輪4于車叉3內安裝，所述車叉3上設有驅動車輪4轉動的車輪驅動機構，對應于車叉3的伸出位置于車架I上設有360°轉動車叉3的車叉轉動機構，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。
[0023]所述車叉轉動機構包括薄餅電機6、相互嚙合的車輪主動齒輪和車輪從動齒輪22以及車輪絕對編碼器26和車輪增量編碼器27，所述車輪從動齒輪22安裝于車叉3轉軸伸出的軸端上，所述薄餅電機6通過機座23于車輪從動齒輪22側旁安裝于機架I上，所述車輪主動齒輪安裝于薄餅電機6的輸出軸上，所述車輪絕對編碼器26和車輪增量編碼器27于機座23上安裝并處于車輪從動齒輪22另一側旁，車輪絕對編碼器26輸出軸上安裝的車輪絕對編碼器齒輪24與車輪從動齒輪22嚙合，車輪增量編碼器27輸出軸上安裝的車輪增量編碼器齒輪25與車輪從動齒輪22嚙合，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。
[0024]所述車輪驅動機構包括薄餅電機6以及相互嚙合的驅動主動齒輪和內齒圈28，所述薄餅電機6安裝于車叉3的一側，所述驅動主動齒輪安裝于薄餅電機6的輸出軸上，所述內齒圈28安裝于車輪4的鋼圈上，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。
[0025]所述側向車輪機構設于車架I的前側，并處于前、后車輪機構的中央，包括U形轉架5、側向車叉17和側向車輪18，所述轉架5的兩側部通過前后方向的銷軸與車架I鉸裝，所述側向車叉17頂部的轉軸通過軸承于轉架5的底部安裝并伸進在U形轉架5內部，所述車架I與轉架5之間設有轉架轉動機構將側向車輪機構轉出使側向車輪18變為第三輪而參與平衡或行走、和將側向車輪機構收回在車架I內部的中空槽