CN102826147A

CN102826147A - 复位机构及其自平衡两轮机器人转向装置

Info

Publication number: CN102826147A
Application number: CN2012103665417A
Authority: CN
Inventors: 吴家宸; 陈养彬
Original assignee: SHANGHAI NEW CENTURY ROBOT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI NEW CENTURY ROBOT CO Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种复位机构，包括转轴、机架和扭转复位元件。扭转复位元件的一端固定在机架上，另一端与转轴的一端相连；当转轴由一初始位置转动时，会带动该扭转复位元件扭转变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该扭转复位元件产生的复位扭力会带动该转轴复位到所述的初始位置。本发明还公开了采用上述的复位机构的自平衡两轮机器人转向装置。本发明的复位机构在操作者撤销施加给自平衡两轮机器人的转向装置的转动力矩后，能够使自平衡两轮机器人的转向装置自动复位到初始位置，该复位机构结构简单，坚固耐用。

Description

复位机构及其自平衡两轮机器人转向装置

技术领域

本发明涉及复位机构以及转向装置，尤其涉及一种用于自平衡两轮机器人转向装置的复位机构及其转向装置。

背景技术

目前，自平衡两轮机器人的转向装置主要有两种操作结构，一种是摆动式，另外一种是转动式。在摆动式的转向装置中，转轴水平地设置在自平衡两轮机器人的支撑平台上，转轴的一端与一摆杆相连，操作者在转向时操纵设置于摆杆上端的把手带动摆杆从初始的中间位置向左或向右摆动，进而带动与该摆杆相连的水平转轴由初始位置围绕该水平转轴的中轴线沿顺时针方向或逆时针方向转动，通过检测装置检测到该水平转轴转动角度的大小，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至该自平衡两轮机器人的控制系统，从而控制该自平衡两轮机器人的转向。在转动式的转向装置中，转轴竖立在自平衡两轮机器人的支撑平台上，操作者在转向时通过手或腿的操作带动设置于转轴上端的把手向顺时针方向或逆时针方向转动，进而带动与该把手相连的转轴由初始位置围绕该转轴的中轴线沿顺时针方向或逆时针方向转动，通过检测装置检测到该转轴转动角度的大小，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至该自平衡两轮机器人的控制系统，从而控制该自平衡两轮机器人的转向。

在上述的两种转向装置中，都需要考虑在操作者撤销施加给转向装置的转动力矩后、能够使该转向装置的转轴以及把手或摆杆自动回复到初始位置的复位问题。在现有的摆动式转向装置中，虽然设有复位机构，但存在着结构复杂、不耐用的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种当驱使转轴转动的力矩消除后、能够使转轴复位到初始位置的复位机构，该复位机构结构简单，坚固耐用。

本发明所要解决的进一步的技术问题在于提供一种采用了上述复位机构的自平衡两轮机器人转向装置, 在操作者撤销施加给自平衡两轮机器人的转向装置的转动力矩后,该自平衡两轮机器人的转向装置的把手或摆杆可自动复位到初始位置。

本发明提供了一种复位机构，包括转轴和机架；其特点是，该复位机构还包括扭转复位元件；扭转复位元件的一端固定在所述的机架上，另一端与转轴的一端相连；当转轴由一初始位置转动时，会带动该扭转复位元件扭转变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该扭转复位元件产生的复位扭力会带动该转轴复位到所述的初始位置。

上述的复位机构，其中，扭转复位元件为可弹性扭转变形的板或棒。

上述的复位机构，其中，所述可弹性扭转变形的板或棒由金属、塑料或者橡胶制成。

上述的复位机构，其中，扭转复位元件为弹性钢片。

上述的复位机构，其中，机架包括机架本体和设置在机架本体上的一固定块；扭转复位元件的一端与该固定块可拆卸式连接，另一端与转轴的一端可拆卸式连接。

上述的复位机构，其中，转轴水平地安装于机架上。

上述的复位机构，其中，机架包括机架本体和设置在机架本体上的轴承座，转轴上套设有轴承，该轴承安装在轴承座上。

本发明还提供了一种自平衡两轮机器人转向装置，该转向装置包括把手和复位机构；该复位机构包括转轴、机架和扭转复位元件；扭转复位元件的一端固定在所述的机架上，另一端与所述转轴的一端相连；当转轴由一初始位置转动时，会带动该扭转复位元件扭转变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该扭转复位元件产生的复位扭力会带动该转轴复位到所述的初始位置；其中，把手与转轴的另一端连接，并可带动转轴围绕该转轴的中轴线转动；该复位机构的机架为自平衡两轮机器人的车架或者是自平衡两轮机器人的支撑平台。

本发明还提供了一种自平衡两轮机器人转向装置，该转向装置包括摆杆和复位机构；该复位机构包括转轴、机架和扭转复位元件；扭转复位元件的一端固定在机架上，另一端与转轴的一端相连；当转轴由一初始位置转动时，会带动该扭转复位元件扭转变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该扭转复位元件产生的复位扭力会带动该转轴复位到所述的初始位置；其中，摆杆与转轴的另一端连接，并可带动转轴围绕该转轴的中轴线转动；该复位机构的机架为自平衡两轮机器人的支撑平台，转轴水平地安装于支撑平台上。

上述的自平衡两轮机器人转向装置，其中，支撑平台包括支撑平台本体、设置在支撑平台本体上的固定块和设置在支撑平台本体上的轴承座，扭转复位元件的一端与该固定块可拆卸式连接，转轴上套设有轴承，该轴承安装在轴承座上。

本发明具有以下优点：

1、本发明的复位机构主要通过一扭转复位元件提供的扭力实现转轴的复位。当转轴由初始位置向顺时针方向及逆时针方向转动时，会带动该扭转复位元件扭转变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该扭转复位元件所产生的复位扭力会带动该转轴复位到初始位置。该扭转复位元件可拆卸地固定在机架上，结构简单，并且容易制造及安装；

2、本发明采用弹性钢片作为扭转复位元件，更加坚固耐用，并且复位控制精度高。

附图说明

图1是采用本发明的复位机构的自平衡两轮机器人一个实施例的总体示意图。

图2是图1的局部放大示意图，示出了本发明复位机构的一个实施例。

图3是图2的剖面示意图。

图4是本发明复位机构的另一个实施例的剖面结构示意图，其中，摆杆处于初始位置。

图5是图4的A-A方向剖面示意图，其中，摆杆和转轴处于初始位置。

图6是图4的俯视示意图。

图7是本发明复位机构的另一个实施例的剖面结构示意图，摆杆处于摆动位置。

图8是图7的A-A方向剖面示意图，其中，摆杆处于摆动位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出进一步说明。

图1示出了一种采用转动式转向装置的自平衡两轮机器人100的整体结构示意图。图2是图1的P部分的局部放大示意图。图3是图2的侧视示意图。

参考图1至图3。根据本发明一实施例的复位机构包括转轴1、机架2和扭转复位元件3。转轴1的上端与自平衡两轮机器人的把手120相连，并可在把手120的带动下围绕该转轴的中轴线10转动。在本实施例中，机架2为自平衡两轮机器人的车架，车架设置在支撑平台110上。转轴1可以是一实心轴或一管状体。扭转复位元件3的一端固定在机架上，另一端与转轴1的下端相连。

扭转复位元件3可采用可弹性扭转变形的板或棒，该可弹性扭转变形的板或棒由金属、塑料、橡胶等材料制成，例如聚氨酯橡胶。在一具体实施方式中，扭转复位元件3可采用弹性钢片。机架2包括机架本体21、设置在机架本体21上的固定块22以及设置在机架本体上的一对轴承座23。固定块22包括本体部221和由本体部221的顶部向转轴一侧延伸的第一固定部222。转轴1与该固定块22相对的一端设有一第二固定部12。第一固定部222和第二固定部12的相对面上分别设有沿竖直方向延伸的第一凹槽223和第二凹槽13。弹性钢片3的一端嵌在第一凹槽223内，并通过穿过弹性钢片和第一固定部222的螺纹紧固件41与第一固定部222可拆卸式连接；弹性钢片的另一端嵌在第二凹槽13内，并通过穿过弹性钢片和第二固定部12的螺纹紧固件42与该第二固定部13可拆卸式连接。该螺纹紧固件41、42均可采用螺栓。转轴1上套设有一对轴承（图中未示出），该一对轴承分别安装在一对轴承座23上。

在又一实施例中，机架2为自平衡两轮机器人的支撑平台110，转轴1的上端与把手120连接，转轴1的下端与扭转复位元件3的上端连接，扭转复位元件3的下端固定在支撑平台110上。

当操作者要操作自平衡电动两轮车向一侧方向转弯时，可将把手120向该侧方向转动，从而对与把手120相连的转轴1施加一转动力矩，转轴1可从一初始位置向顺时针方向或逆时针方向转动，一端与转轴1相连的扭转复位元件3因转轴的转动且另一端被固定而发生扭转变形。当操作者松开把手120、驱使转轴1转动的力矩消除后，转轴1在扭转复位元件3 的复位扭力的作用下可以复位到原来的初始位置，并同时带动把手120回转至初始位置，同时扭转变形的扭转复位元件也恢复原状。

图4至图8示出了根据本发明又一实施例的应用于摆动式转向装置的复位机构的结构示意图。根据本发明另一实施例的复位机构包括转轴1a、机架2a和扭转复位元件3a。在该实施例中，机架2a为自平衡两轮机器人的支撑平台。转轴1a水平地安装于机架2a（即支撑平台）上。扭转复位元件3a的一端固定在机架2a上，另一端与转轴1a的一端相连。转轴1a的另一端与摆动式转向装置的摆杆5连接，并可在摆杆5的带动下围绕该转轴的中轴线10a转动。

扭转复位元件3a可采用弹性钢片。机架2a包括机架本体21a、设置在机架本体21a上的固定块22a以及设置在机架本体上的一对轴承座23a。固定块22a包括本体部221a和由本体部221a的顶部向转轴一侧延伸的第一固定部222a。转轴1a与该固定块22a相对的一端设有一第二固定部12a。第一固定部222a和第二固定部12a的相对面上分别设有沿水平方向延伸的第一凹槽223a和第二凹槽13a。弹性钢片3a的一端嵌在第一凹槽223a内，并通过穿过弹性钢片和第一固定部222a的螺纹紧固件41a与第一固定部222a可拆卸式连接；弹性钢片的另一端嵌在第二凹槽13a内，并通过穿过弹性钢片和第二固定部12a的螺纹紧固件42a与该第二固定部13a可拆卸式连接。该螺纹紧固件41a、42a均可采用螺栓。转轴1a上套设有一对轴承（图中未示出），该一对轴承分别安装在一对轴承座23a上。

当操作者要操作自平衡两轮机器人向一侧方向转弯时，可将摆杆5向该侧方向摆动，从而对与摆杆5相连的转轴1a施加一转矩，使转轴1a从初始位置向顺时针方向或逆时针方向转动，一端与转轴1a相连的扭转复位元件3a因转轴的转动且另一端被固定而发生扭转变形。当操作者松开摆杆5、驱使转轴1a转动的力矩消除后，转轴1a在扭转复位元件3a的复位扭力的作用下可以复位到原来的初始位置，并同时带动摆杆5回复至初始的中间位置，同时扭转变形的扭转复位元件也恢复原状。

Claims

1.一种复位机构，包括转轴和机架；其特征在于，该复位机构还包括扭转复位元件；所述扭转复位元件的一端固定在所述的机架上，另一端与所述转轴的一端相连；

当转轴由一初始位置转动时，会带动该扭转复位元件扭转变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该扭转复位元件产生的复位扭力会带动该转轴复位到所述的初始位置。

2.如权利要求1所述的复位机构，其特征在于，所述的扭转复位元件为可弹性扭转变形的板或棒。

3.如权利要求2所述的复位机构，其特征在于，所述可弹性扭转变形的板或棒由金属、塑料或者橡胶制成。

4.如权利要求1所述的复位机构，其特征在于，所述的扭转复位元件为弹性钢片。

5.如权利要求1至4中任何一项所述的复位机构，其特征在于，所述的机架包括机架本体和设置在机架本体上的一固定块；所述扭转复位元件的一端与该固定块可拆卸式连接，另一端与所述转轴的一端可拆卸式连接。

6.如权利要求1所述的复位机构，其特征在于，所述的转轴水平地安装于所述的机架上。

7.如权利要求1或6所述的复位机构，其特征在于，所述的机架包括机架本体和设置在机架本体上的轴承座，所述的转轴上套设有轴承，该轴承安装在所述的轴承座上。

8.一种自平衡两轮机器人转向装置，其特征在于，该转向装置包括把手和如权利要求1至4中任何一项所述的复位机构；

其中，所述的把手与转轴的另一端连接，并可带动所述转轴围绕该转轴的中轴线转动；该复位机构的机架为自平衡两轮机器人的车架或者是自平衡两轮机器人的支撑平台。

9.一种自平衡两轮机器人转向装置，其特征在于，该转向装置包括摆杆和如权利要求1至4中任何一项所述的复位机构；

其中，所述的摆杆与所述复位机构的转轴的另一端连接，并可带动所述转轴围绕该转轴的中轴线转动；该复位机构的机架为自平衡两轮机器人的支撑平台，所述的转轴水平地安装于所述的支撑平台上。

10.如权利要求9所述的自平衡两轮机器人转向装置，其特征在于，所述的支撑平台包括支撑平台本体、设置在支撑平台本体上的固定块和设置在支撑平台本体上的轴承座，所述扭转复位元件的一端与该固定块可拆卸式连接，所述的转轴上套设有轴承，该轴承安装在所述的轴承座上。