[实用新型]一种自动平衡装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传动装置，具体是涉及一种根据工作环境传递的信号动作传送运动从而使各部件运动相协调的一种自动平衡装置。

背景技术

自主移动式自动平衡搬运机器人广泛应用于工作环境差、工作量大、工作时间较长、劳动强度高且危险性高的工作；此外，由于某些工种的特殊性和危险性，使得这些工种的工作环境相对比较复杂多变，如在仓储业的搬运、汽车装配、矿山作业、钢铁冶炼、医用护理、星际探索等领域都需要用到自主移动式自动平衡搬运机器人代替人力，提高这些工种的可操作性。

近几年来，无论是自主移动式机器人还是搬运机器人都有成熟的产品；且随着科技的发展和创新，自主移动式自动平衡搬运机器人开始出现并得到完善。例如中国专利ZL200510029904.8公开的一种由各自的带减速器的电机驱动旋转的轮子，机身内部的由长轴和以长轴中心为圆心的圆盘构成的飞轮，以及驱动飞轮旋转的不带减速器的飞轮电机；轮子对称设置在飞轮下部两端；通过设定两个轮子和飞轮的运动方式和速度值，让飞轮产生足够大的反作用力矩，可使双轮移动机器人机身逐渐从水平的位置直立起来，从而达到实现自行直立的目的。此技术仅解决了双轮移动机器人受外力冲击翻倒后自行直立的问题，不能保证双轮移动机器人行走时根据路况变化自动保持平衡。

再如2009年11月25日公开的发明专利200810123354.x提出了一种应用在摇杆式机器人上，通过齿轮式差动平衡机构对机器人主车体起差动平衡的作用；但差动轮系结构复杂，设置困难，且不能根据摇杆式机器人行走时遇到的路况灵活的调整，从而不能保证摇杆式机器人的自平衡。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种自动平衡装置，该装置与机器人结合后，能满足机器人根据路况变化行走时自动保持平衡。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下所述的技术方案：

一种自动平衡装置，包括触发系统、传动机构，其中触发系统包括设置在凹槽端部的接触开关及在凹槽内滚动的滚子；传动机构包括电机、蜗杆涡轮机构，电机输出轴端固联齿轮，所述齿轮与与蜗杆端齿轮相啮合；接触开关与电机线连接。

进一步的，涡轮设置为不完整涡轮，如涡轮圆周角设置为160-180°。

进一步的，凹槽设置为十字形凹槽。

更进一步的，十字形凹槽底部设置为倾向于凹槽中心的斜坡。

所述触发系统的滚子通过在凹槽内滚动从而启动和关闭接触开关，接触开关控制其相应的电机运转，带动齿轮啮合及蜗杆涡轮的传动，通过涡轮的运动带动相关部件，从而调节各部件的协调平衡。

当该自动平衡装置与机器人结合时，该自动平衡装置设置在机器人机身与行走机构之间，并根据需要设置一套或两套自动平衡装置；当设置两套自动平衡装置时，一套实现机器人的前后平衡，一套实现机器人的左右平衡；这两套平衡装置即可以单独作用，也可同时工作。

该自动平衡装置与机器人结合具体结构设置为：一套自动平衡装置的传动机构与另一套自动平衡装置的传动机构用平衡板隔开，两套传动机构共用一个触发系统；其中一套传动机构的蜗杆I置于平衡板支架内并固定，与蜗杆I啮合的涡轮I与平衡块轴I及机身固联在一起；设置在平衡板支架内与蜗杆I平行的电机输出端固联齿轮，所述齿轮与设置在蜗杆I同一端的齿轮相啮合；另一套传动机构的蜗杆II固定在机身内支架上，与蜗杆II啮合的涡轮II与平衡块轴II及其以上机身固联在一起；设置在机身内与蜗杆II平行的电机输出端固联齿轮，所述齿轮与设置在蜗杆II同一端的齿轮相啮合；其中，涡轮II轴线与涡轮I轴线空间交错，轴交角为90°；触发系统设置在机身内。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、机器人正常前行时，触发系统的滚子处于十字形凹槽中部的弧形槽内；且凹槽底部设置为倾向于凹槽中心的斜坡，便于滚子滚动。机器人机身的任意一个角度的偏移，滚子脱离中部弧形槽沿凹槽滚动触发相应的接触开关，传动系统动作调节机身的平衡，该触发系统就起到了万向调节的功能；从而实现机器人行走时的自动保持平衡。

2、本实用新型自动平衡装置采用的齿轮及蜗杆涡轮是常用的机械传动零件，结构简单，且通过两对空间交错的蜗轮蜗杆机构的配合协调实现了机器人领域中行走时的平衡问题，避免了使用复杂的技术或繁琐的程序控制。

附图说明

图1是配置自动平衡装置的自主移动式搬运机器人正常工作示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是该自动平衡装置内部结构图；

图4配置自动平衡装置的自主移动式搬运机器人遇障碍物前后平衡工作时机身状态；