多工作模式轮式行走装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自行车机器人应用技术，具体为一种多工作模式轮式行走装置。
【背景技术】
[0002]自行车机器人和Segway两轮车(一种电力驱动、具有自我平衡能力的个人用运输载具)属于静态不稳定但动态可稳定的轮式行走机构，通过在自行车机器人车架上加装机械调节装置实现无人驾驶自行车自平衡。由于机器人自行车不受地形及环境影响，可将其引入复杂地形、恶劣环境，在运输和营救以及对地面环境的监控与探测方面发挥作用，具有潜在应用价值。
[0003]目前单独针对自行车研究得比较深入，在国外，日本村田研究开发的能骑自行车的机器人“村田顽童”，在国内，北京邮电大学郭磊等人研究的无人驾驶自行车机器人，无论是机器人的机构设计还是平衡控制，均取得了一定的成果；SegWay两轮车更是走进了人们的生活，为人类的出行提供便利。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提出了一种动态稳定的可实现自行车机器人、Segway两轮车和三轮车相互转换的多工作模式轮式行走装置。
[0005]能够实现上述目的的多工作模式轮式行走装置，其技术方案包括可动态平衡的两轮车，所述两轮车包括车架以及设于车架前、后端的前、后车轮机构，所述车轮机构包括轴座、车叉和车轮，所述轴座于车架底部安装，所述车叉的转轴于轴座内安装，所述车轮于车叉内安装，于车架上设有360°转动车叉的车叉转动机构，所述车叉上设有驱动车轮转动的车轮驱动机构，与现有技术所不同的是还包括侧向车轮机构，所述侧向车轮机构包括转架、侧向车叉和侧向车轮，所述转架于车架一侧铰装，所述侧向车叉的转轴于转架内安装，所述侧向车轮于侧向车叉内安装，于车架上设有可将转架转出使侧向车轮竖直向下(工作于三轮状态)、将转架转回使侧向车轮收藏于车架内的转架转动机构，所述转架内设有360°转动侧向车叉的侧向车叉转动机构，所述侧向车叉上设有驱动侧向车轮转动的侧向车轮驱动机构。
[0006]所述转架转动机构的一种结构包括薄饼电机、相互啮合的转架主动齿轮和转架从动齿轮，所述薄饼电机通过机架安装于车架上，所述转架主动齿轮安装于薄饼电机的输出轴上，所述转架从动齿轮安装于转架的铰装轴；所述转架的铰装轴上还安装有转架编码器齿轮，所述转架编码器齿轮分别与转架绝对编码器齿轮和转架增量编码器齿轮啮合，所述转架绝对编码器齿轮和转架增量编码器齿轮分别安装于转架绝对编码器和转架增量编码器的输出轴上，所述转架绝对编码器和转架增量编码器安装于转架上。
[0007]所述侧向车叉转动机构的一种结构包括转动电机、相互啮合的侧向车轮主动齿轮和侧向车轮从动齿轮，所述转动电机于转架上安装，所述侧向车轮主动齿轮于转动电机的输出轴上安装，所述侧向车轮从动齿轮于侧向车叉的转轴上安装；所述侧向车轮从动齿轮还分别与侧向车轮绝对编码器齿轮和侧向车轮增量编码器齿轮啮合，所述侧向车轮绝对编码器齿轮和侧向车轮增量编码器齿轮分别安装于侧向车轮绝对编码器和侧向车轮增量编码器的输出轴上，所述侧向车轮绝对编码器和侧向车轮增量编码器安装于转架上。
[0008]所述车叉转动机构包括薄饼电机、相互啮合的车轮主动齿轮和车轮从动齿轮，所述薄饼电机通过机座安装于机架上，所述车轮主动齿轮于薄饼电机的输出轴上安装，所述车轮从动齿轮安装于车叉的转轴上；所述车轮从动齿轮还分别与车轮绝对编码器齿轮和车轮增量编码器齿轮啮合，所述车轮绝对编码器齿轮和车轮增量编码器齿轮分别安装于车轮绝对编码器和车轮增量编码器的输出轴上，所述车轮绝对编码器和车轮增量编码器安装于机座上。
[0009]所述车轮驱动机构与侧向车轮驱动机构相同，其一种简单结构均采用薄饼电机，所述薄饼电机的输出轴上安装驱动主动齿轮，所述驱动主动齿轮与车轮或侧向车轮钢圈上的内齿圈啮合。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]1、本实用新型多工作模式轮式行走装置通过调整前、后车轮机构的行驶方向和调节侧向车轮机构的工作位置和行驶方向，可使行走装置分别处于三轮纵向行驶状态、三轮横向行驶状态、带机械调节器(侧向车轮机构收回)的二轮横向行驶Segway状态、带机械调节器(侧向车轮机构收回)的二轮纵向行驶自行车状态。
[0012]2、本实用新型工作于三轮行走状态，具有自然平衡和零半径转向等优点；工作于两轮状态，收回的侧向车轮机构充当机械调节器，易于在两轮状态时装置的平衡。
[0013]3、本实用新型实现了从自行车机器人向三轮车机器人的转换，实现了两种机器人的有机联系，机构设计简单，加工装配性好。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图，显示为三轮纵向行驶工作模式。
[0015]图2为图1实施方式的三轮横向行驶工作模式。
[0016]图3为图1实施方式的二轮横向行驶工作模式。
[0017]图4为图1实施方式的二轮纵向行驶工作模式。
[0018]图号标识:1、车架；2、轴座；3、车叉；4、车轮；5、转架；6、薄饼电机；7、转架从动齿轮；8、机架；9、转架编码器齿轮；10、转架绝对编码器齿轮；11、转架增量编码器齿轮；12、转架绝对编码器；13、转架增量编码器；14、转动电机；15、侧向车轮主动齿轮；16、侧向车轮从动齿轮；17、侧向车叉；18、侧向车轮；19、侧向车轮绝对编码器齿轮；20、侧向车轮增量编码器齿轮；21、侧向车轮增量编码器；22、车轮从动齿轮；23、机座；24、车轮绝对编码器齿轮；25、车轮增量编码器齿轮；26、车轮绝对编码器；27、车轮增量编码器；28、内齿圈。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图所示实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。
[0020]本实用新型多工作模式轮式行走装置是在可动态平衡的两轮车上加装侧向车轮机构，实现两轮车的静态平衡和运动的稳定，并且侧向车轮机构还可以充当机械调节器，易于本实用新型在两轮状态时装置的平衡。
[0021]所述的两轮车包括车架I以及设于车架I前、后端的前、后车轮机构，所述的前、后车轮机构采用相同的结构。
[0022]所述车轮机构相同的结构包括轴座2、车叉3和车轮4，所述轴座2 (内置有轴承)于车架I底部安装，所述车叉3顶部的转轴于轴座2内配合轴承安装，配装后的转轴伸出车架I顶部，所述车轮4于车叉3内安装，所述车叉3上设有驱动车轮4转动的车轮驱动机构，对应于车叉3的伸出位置于车架I上设有360°转动车叉3的车叉转动机构，如图1、图2、图3、图4所示。
[0023]所述车叉转动机构包括薄饼电机6、相互啮合的车轮主动齿轮和车轮从动齿轮22以及车轮绝对编码器26和车轮增量编码器27，所述车轮从动齿轮22安装于车叉3转轴伸出的轴端上，所述薄饼电机6通过机座23于车轮从动齿轮22侧旁安装于机架I上，所述车轮主动齿轮安装于薄饼电机6的输出轴上，所述车轮绝对编码器26和车轮增量编码器27于机座23上安装并处于车轮从动齿轮22另一侧旁，车轮绝对编码器26输出轴上安装的车轮绝对编码器齿轮24与车轮从动齿轮22啮合，车轮增量编码器27输出轴上安装的车轮增量编码器齿轮25与车轮从动齿轮22啮合，如图1、图2、图3、图4所示。
[0024]所述车轮驱动机构包括薄饼电机6以及相互啮合的驱动主动齿轮和内齿圈28，所述薄饼电机6安装于车叉3的一侧，所述驱动主动齿轮安装于薄饼电机6的输出轴上，所述内齿圈28安装于车轮4的钢圈上，如图1、图2、图3、图4所示。
[0025]所述侧向车轮机构设于车架I的前侧，并处于前、后车轮机构的中央，包括U形转架5、侧向车叉17和侧向车轮18，所述转架5的两侧部通过前后方向的销轴与车架I铰装，所述侧向车叉17顶部的转轴通过轴承于转架5的底部安装并伸进在U形转架5内部，所述车架I与转架5之间设有转架转动机构将侧向车轮机构转出使侧向车轮18变为第三轮而参与平衡或行走、和将侧向车轮机构收回在车架I内部的中空槽