一种两轮全向自平衡底盘的制作方法

本实用新型涉及平衡控制技术领域，更具体地，涉及一种两轮全向自平衡底盘。

背景技术：

随着机器人技术的迅速发展，移动机器人已经广泛地应用于机械制造、电商物流、服务、军事等各个领域。基于各个行业的需要，很多场合都要求移动机器人具有运动快速响应能力，运动的灵活性以及在各种狭窄的区域共行进的能力。这就需要有一种具备全向移动能力的平台来帮助移动机器人实现这个功能，因而这个全向移动平台的设计就成为移动机器人设计工作的重点。

目前全向移动平台技术一般使用至少三个驱动轮，但是移动不灵活，四个驱动轮的移动平台移动灵活，但是机械结构复杂度较高，导致其能耗和制作维护成本高。

自平衡底盘采用单个驱动轮或两个驱动轮的机械结构，但是单驱动轮底盘只有在运动中才能够保持平衡，而且平衡是由操作者保持的，并非自动控制。双驱动轮的机械结构，虽然在静止状态下仍然能保持平衡，但是其运动方向为前后单一方向，如果需要转向，需要整个底盘做整体变向移动，转向的半径与底盘半径相关，移动不灵活。

因此，如何设计出一种结构简单、操作移动灵活且成本低廉的全向移动平台的自平衡底盘，成为全向移动平台技术发展的关键。

技术实现要素：

本实用新型提供一种两轮全向自平衡底盘，以解决上现有全向移动平台结构复杂、移动不灵活且操作复杂的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种两轮全向自平衡底盘，包括车架、两个安装座和两个全向轮，所述安装座呈凹槽状，两个所述安装座间隔式装设在所述车架底部，且两个所述安装座相对垂直设置，所述全向轮通过车轮轴转动式装设在所述安装座上，并在所述车轮轴一端通过一个弹性联轴器与一减速电机的输出轴相连，所述减速电机的输出轴上设有光电测速器。

在上述方案基础上优选，所述车架上还装设有安装板，所述减速电机装设在安装板上。

在上述方案基础上优选，所述全向轮包括两个同轴设置的轮体。

在上述方案基础上优选，所述轮体包括中心轮和多个以所述中心轮的轴线为轴心圆周阵列排布的周边轮。

在上述方案基础上优选，所述车架上还装设有用于检测所述车架角速度的陀螺仪。

在上述方案基础上优选，还包括控制器，所述陀螺仪、光电测速器和减速电机分别与所述控制器电性相连。

本实用新型的一种两轮全向自平衡底盘，通过在车架上装设两个安装座，使两个安装座呈垂直状设置，并在安装座上分别装设全向轮，从而使得车架上的两个全向轮相互垂直设置，即两个全向轮一个沿着X 方向布设，另一个沿着Y方向布设，并配合在两个全向轮上分别设置了减速电机，通过分别控制两个减速电机的转速和方向，使得两个全向轮各自产生的力形成一个可转向为任意方向的合力，从而实现控制两个全向轮上的作用力，以实现两个轮子的自动转向，使其结构更加简单，成本更加低廉且操作更加方便。

附图说明

图1为本实用新型的一种两轮全向自平衡底盘的结构示意图；

图2为本实用新型的一种两轮全向自平衡底盘的车架受力分析图；

图3为本实用新型的全向轮的立体图；

图4为本实用新型的全向轮的正视图；

图中：10、车架；12、安装座；13、全向轮；14、车轮轴；15、弹性联轴器；16、减速电机；20、轮体；21、中心轮；22、周边轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

请参阅图1并结合图2所示，本实用新型提供了一种两轮全向自平衡底盘，包括车架10、两个安装座12和两个全向轮13。

其中，本实用新型的安装座12呈凹槽状，将安装座12的开口端朝下安装在车架10底部，并使两个安装座12相互垂直间隔设置。安装座12上设有转动式装设有车轮轴14，全向轮13通过车轮轴14装设在安装座12上，并在车轮轴14的一端装设有一个减速电机16，减速电机16的输出轴通过一个弹性联轴器15与车轮轴14相连，并在减速电机16的输出轴上设有光电测速器。

使用时，减速电机16带动车轮轴14旋转，从而带动全向轮13转动，由于两个全向轮13垂直设置，并且每个全向轮13对应设有一个减速电机16，因此，使用时，可通过控制减速电机16，改变每个全向轮13的受力大小，从而使得车架10整体收到两个全向轮13的合力，从而以改变车架10整体的转动方向。

如图1所示，本实用新型的两个全向轮13，一个沿着X方向设置，另一个沿着Y方向设置，当沿着X方向的全向轮13受力为m_x时，沿着Y方向的全向轮13受力为m_Y时，而车架10受力为S，则车架10 受力具体受力分析请参阅图2所示。

其中，当m_x受到作用力为沿着X轴正方向时，m_Y受到作用力为沿着Y轴正方向时，则车架10受力在第一象限；当m_x受到作用力为沿着X轴反方向时，m_Y受到作用力为沿着Y轴正方向时，则车架10受力在第二象限；当m_x受到作用力为沿着X轴反方向时，m_Y受到作用力为沿着Y轴反方向时，则车架10受力在第三象限；当m_x受到作用力为沿着X轴正方向时，m_Y受到作用力为沿着Y轴反方向时，则车架10 受力在第四象限。

基于上述原理，用户可通过控制两个全向轮13的减速电机16的转速和转向，从而实现车架10的快速灵活转向。

需要说明的是，本实用新型的车架10上还装设有安装板，减速电机16装设在安装板上。

本实用新型的全向轮13包括两个同轴设置的轮体20，其中，轮体 20包括中心轮21和多个以中心轮21的轴线为轴心圆周阵列排布的周边轮22，具体结构请参阅图3和图4所示。需要说明的是，本实用新型的两个轮体20的直径可以相等也可以不同。

优选的，本实用新型的车架10上还装设有用于检测所述车架10 角速度的陀螺仪及控制器，其中，陀螺仪、光电测速器和减速电机16 分别与控制器电性相连。使用时，陀螺仪获取车架10的角速度，并利用光电测速器获取两个全向轮13的速度，从而以得到两个全向轮13 的受力大小，然后根据目的需要，通过控制器调节减速电机16的扭矩改变其速度和转向，从而以达到自动调节转向的目的。

本实用新型的一种两轮全向自平衡底盘，通过在车架10上装设两个安装座12，使两个安装座12呈垂直状设置，并在安装座12上分别装设全向轮13，从而使得车架10上的两个全向轮13相互垂直设置，即两个全向轮13一个沿着X方向布设，另一个沿着Y方向布设，并配合在两个全向轮13上分别设置了减速电机16，通过分别控制两个减速电机16的转速和方向，使得两个全向轮13各自产生的力形成一个可转向为任意方向的合力，从而实现控制两个全向轮13上的作用力，以实现两个轮子的自动转向，使其结构更加简单，成本更加低廉且操作更加方便。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。