一种智能机器人助行车的制作方法
【专利摘要】一种智能机器人助行车，本发明涉及一种助行车。所述助行车包括手控车速调节机构、底盘机构、载物框架、支撑架和电控箱，手控车速调节机构包括手动调速机构和手动转向机构，支撑架的下端安装在底盘机构上的整体焊接骨架上，手控车速调节机构上的手动转向机构安装在支撑架的上端，载物框架安装在支撑架的前端，电控箱安装在底盘机构上的下载物架的下面。本发明用于载人和载物。
【专利说明】
一种智能机器人助行车
技术领域
[0001]本发明涉及一种助行车，具体涉及一种智能机器人助行车。【背景技术】
[0002]随着机器人型智能车研究的深入和各方面需求的飞速增长，机器人型智能助行车的应用领域在不断地扩大，并且受到普遍的关注，已经成为智能机器人领域中最活跃的热点之一。行驶的操纵性、通用性和可靠性已经成为机器人型智能助力车智能实现的首要任务，机器人型智能车能不能被人们认可和接收，一定程度上由机器人智能车的运动是否灵活，与人协作的舒适性所决定，这是保证机器人智能车可塑性和与人交流的前提，因此，机器人智能车的结构是否紧凑，外形是否美观，承载能力是否好是机器人智能车设计时考虑的主要因素。目前市场上还未见机器人助行车，本发明实属首创。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑、承载能力强的机械结构。可以使得通过简单的机械结构，完成要求的机器人智能车的功能，本发明设计过程中，以结构简单紧凑，受力性能好为主要目标。
[0004]—种智能机器人助行车，其组成包括手控车速调节机构、底盘机构、载物框架、支撑架和电控箱，手控车速调节机构包括手动调速机构和手动转向机构；
[0005]手动调速机构包括支撑板、同步架、锁紧环、车把左轴、车把右轴、左轴承座、右轴承座、左车把、右车把、弹簧壳体、弹簧压板、车把角度传感器、两个弹簧导柱和两个钳位弹簧，同步架位于支撑板一侧端面的中心处，同步架将车把左轴和车把右轴固定连接在一起， 车把左轴和车把右轴与同步架之间没有相互转动，锁紧环安装在支撑板另一侧端面的中心处，车把左轴和车把右轴对称设置在同步架的左右侧，车把左轴支撑在左轴承座中，车把右轴支撑在右轴承座中，左车把与车把左轴法兰连接，右车把与车把右轴法兰连接，弹簧壳体设置在同步架与右轴承座之间且固装在支撑板上，两个弹簧导柱均设置在弹簧壳体中，两个弹簧导柱对称设置在车把右轴的两侧，每个弹簧导柱上套装一个钳位弹簧，弹簧压板设置在两个弹簧导柱的上端且与车把右轴固连，车把角度传感器设置在同步架中且固装在车把右轴上；
[0006]手动转向机构包括转向轴、两个转向轴承、转向轴承座、转向叉、转向弹簧座、车把转向传感器、两个弹簧轴和两个压缩弹簧；
[0007]转向轴的下端通过转向轴承安装在转向轴承座中，转向叉的一端位于两个转向轴承之间且套装在转向轴上，转向叉的另一端位于两个弹簧轴之间，每个弹簧轴上套装有一个压缩弹簧，弹簧轴的外端支撑在转向弹簧座中，车把转向传感器固装在转向轴承座的下面，转向轴的上端设置在锁紧环中；
[0008]所述底盘机构包括整体焊接骨架、下载物架、随动万向轮和两个驱动车轮机构，下载物架设置在整体焊接骨架的前端，随动万向轮设置在下载物架的下面且位于中间，两个驱动车轮机构对称随动万向轮的两侧且安装在整体焊接骨架上；
[0009]支撑架的下端安装在整体焊接骨架上，手控车速调节机构上的手动转向机构安装在支撑架的上端，载物框架安装在支撑架的前端，电控箱安装在下载物架的下面。
[0010]本发明具有以下有益效果:
[0011]—、本发明的机器人智能的助行车的车速调节机构采用一体化的u型车把结构，u 型车把带动同步架相对于车把轴承座俯仰转动，同轴的角度传感器测得相对转角，该结构简单，紧凑性强，并且转动稳定，直接可以利用手握u型车把俯仰转动，根据手向下按压的力度来控制智能助力车的转速，符合人体工程学的要求。本发明的转向机构，转向轴与转向轴承座组成车体转向的旋转副，同轴的角度传感器测得相对转角，该结构简单，并且角度零点位置可以微调，结构稳定。本发明的转向结构采用转向叉结构，转向轴带动转向叉做轴线转动，转向叉拨动左右压缩弹簧，左压缩弹簧和右压缩弹簧共同的刚度及阻尼作用保持u型车把转向处于一个平衡位置。
[0012]二、本发明的车速调节部分通过使用简单的角度测量机构，不仅可以通过U型车把控制智能车的启动和停止，还可根据手动调速机构相对于车把支撑座的旋转角度调节智能车的行驶速度，而且结构简单，紧凑，并且受力性能好，可以完成智能助行车所需的各种功能。[〇〇13]三、本发明可实现整体智能助力车的前进，直行，转弯，后退。
[0014]四、本发明具有完成载人及载物一体化的移动功能，可以作为超市、机场、大型商场的智能载人移动工具。【附图说明】
[0015]图1为智能机器人助行车的整体结构立体图；
[0016]图2为手控车速调节机构A的立体图图中标记1-15为支撑板扣盖)；[〇〇17]图3为手动调速机构1的立体图；[〇〇18]图4为手动调速机构1的主视图；[〇〇19]图5为手动调速机构1的俯视图；
[0020]图6为左轴承座1-6、右轴承座1-7两个弹簧导柱1-11在支撑板1-1上的位置关系示意图；
[0021]图7为车把右轴1-5、右轴承座1-7、弹簧壳体1-10、弹簧压板1-13、两个弹簧导柱1-11和两个钳位弹簧1-12在支撑板1-1上的位置关系示意图；[〇〇22]图8为手动转向机构2的立体图；[〇〇23]图9为手动转向机构2的主视图；
[0024]图10为图9的M-M剖视图；
[0025]图11为图9的N-N剖视图；[〇〇26]图12为底盘机构B的立体图；[〇〇27]图13为驱动车轮机构6的主视图；[〇〇28] 图14为驱动车轮机构6的立体图。【具体实施方式】
[0029]【具体实施方式】一:结合图1?图12明本实施方式，本实施方式包括手控车速调节机构A、底盘机构B、载物框架C、支撑架D和电控箱E，手控车速调节机构A包括手动调速机构1和手动转向机构2;
[0030] 手动调速机构1包括支撑板1-1、同步架1-2、锁紧环1-3、车把左轴1-4、车把右轴1-5、左轴承座1-6、右轴承座1-7、左车把1-8、右车把1-9、弹簧壳体1-10、弹簧压板1-13、车把角度传感器1-14、两个弹簧导柱1-11和两个钳位弹簧1-12,同步架1-2位于支撑板1-1 一侧端面的中心处，同步架1-2将车把左轴1-4和车把右轴1-5固定连接在一起，车把左轴1-4和车把右轴1-5与同步架1-2之间没有相互转动，锁紧环1-3安装在支撑板1-1另一侧端面的中心处，车把左轴1-4和车把右轴1-5对称设置在同步架1-2的左右侧，车把左轴1-4支撑在左轴承座1-6中，车把右轴1-5支撑在右轴承座1-7中，左轴承座1-6和右轴承座1-7均固装在支撑板1-1上，左车把1-8与车把左轴1-4法兰连接，右车把1-9与车把右轴1-5法兰连接，弹簧壳体1-10设置在同步架1-2与右轴承座1-7之间且固装在支撑板1-1上，两个弹簧导柱1-11 均设置在弹簧壳体1-10中，两个弹簧导柱1-11对称设置在车把右轴1-5的两侧，每个弹簧导柱1-11上套装一个钳位弹簧1-12,弹簧压板1-13设置在两个弹簧导柱1-11的上端且与车把右轴1-5固连(弹簧压板1-13不与弹簧导柱1-11固连)，车把角度传感器1-14设置在同步架 1-2中且固装在车把右轴1-5上；
[0031]手动转向机构2包括转向轴2-1、两个转向轴承2-2、转向轴承座2-3、转向叉2-4、转向弹簧座2-7、车把转向传感器2-8、两个弹簧轴2-5和两个压缩弹簧2-6,转向轴2-1的下端通过转向轴承2-2安装在转向轴承座2-3中，转向叉2-4的一端位于两个转向轴承2-2之间且套装在转向轴2-1上，转向叉2-4的另一端位于两个弹簧轴2-5之间，每个弹簧轴2-5上套装有一个压缩弹簧2-6,弹簧轴2-5的外端支撑在转向弹簧座2-7中，车把转向传感器2-8固装在转向轴承座2-3的下面，转向轴2-1的上端设置在锁紧环1 -3中；
[0032]转向轴2-1带动转向叉2-4绕转向轴承座2-3的轴线转动，转向叉2-4转动时拨动左右压缩弹簧2-6,左侧的压缩弹簧2-6和右侧的压缩弹簧2-6共同的刚度及阻尼减震作用以保持U型车把101转向处于一个平衡位置；
[0033]所述底盘机构B包括整体焊接骨架3、下载物架4、随动万向轮5和两个驱动车轮机构6，下载物架4设置在整体焊接骨架3的前端，随动万向轮5设置在下载物架4的下面且位于中间，两个驱动车轮机构6对称随动万向轮5的两侧且安装在整体焊接骨架3上;随动万向轮 5)仅起到支撑车体的作用而无导向作用；
[0034]支撑架D的下端安装在整体焊接骨架3上，手控车速调节机构A上的手动转向机构2 安装在支撑架D的上端，载物框架C安装在支撑架D的前端，电控箱E安装在下载物架4的下面。载物框架C用来安放箱形物件。整体焊接骨架3能够保证智能助行车的结构强度和稳定性；[〇〇35]同步架1-2将车把左轴1-4、车把右轴1-5、左车把1-8和右车把1-9固连为一体化U 型车把101结构，U型车把101的平衡位置利用前后的两个钳位弹簧1-12来实现，手动调速机构1轴线的前后两个钳位弹簧1-12,前钳位弹簧1-12的作用为钳位作用即保持U型车把101 处于平衡位置)，后钳位弹簧1-12的作用首先为按下U型车把101调速时提供阻尼减震作用， 后钳位弹簧1-12的作用其次是和前钳位弹簧1-12—样为钳位作用即保持U型车把101处于平衡位置。
[0036]U型车把101带动转向轴2-1相对转向轴承2-2产生相对转动，通过车把转向传感器 2-8测得转角，U型车把101转向左侧，则右侧的驱动车轮机构6转速大于左侧的驱动车轮机构6转速;U型车把101转向右侧，则左侧的驱动车轮机构6转速大于右侧的驱动车轮机构6转速，并且左右侧驱动车轮机构6的转速差值同转动角度成正比例关系。
[0037]转向叉2-4固连在转向轴2-1上，转向轴2-1带动转向叉2-4绕转向轴承2-2的轴线转动，转向叉2-4转动时拨动左右压缩弹簧2-6,左侧压缩弹簧2-6和右侧压缩弹簧2-6共同的刚度及阻尼减震作用以保持U型车把101转向处于一个平衡位置。
[0038]手动调速机构1控制驱动车轮机构6的转动速度，手动转向机构2控制整体助力车的左右驱动车轮机构6的差速转向。[〇〇39]手动调速机构1的工作原理:手动调速机构1利用同步架1-2、车把左轴1-4、车把右轴1-5、弹簧压板1-13等实现绕左轴承座1-6和右轴承座1-7的轴线做旋转运动，由于车把右轴1-5的旋转，带动其上的弹簧压板1-13绕车把右轴1-5的轴线做旋转运动，弹簧压板1-13 压迫受钳位弹簧1-12弹性支撑的弹簧导柱1-11向下运动，U型车把101与左轴承座1-6和右轴承座1-7的轴线之间产生相对转角。当双手轻按左车把1-8和右车把1-9时，带动固连在车把右轴1-5上的弹簧压板1-13运动，压迫受钳位弹簧1-12弹性支撑的弹簧导柱1-11向下运动并触发整体的助行车系统供电。当双手下按的力量加大后，U型车把101的转动角度变大， 转角由和同步架1-2同轴的车把角度传感器1-14所测出并反馈到电控箱E的控制电路，车轮的转速和U型车把101绕车把轴承座轴线转过的角度成对应正比例的线性关系。双手离开U 型车把101时，利用钳位弹簧1-12的钳位作用将车把稳定住在一个平衡位置。
[0040]手动转向机构2的工作原理:手动转向机构2的平衡位置通过左右的两个压缩弹簧 2-6来实现。转向轴2-1在转向轴承2-2的支撑和约束下由U型车把101带动转动，转向轴2-1 左右转角的相对差值由同轴的车把转向传感器2-8)所测出并反馈到控制电路，控制左右驱动车轮机构6实现差速运动。双手离开U型车把101时，利用压缩弹簧2-6、转向叉2-4)将U型车把101稳定住在一个平衡位置，并且可以适当调整静止状态时U型车把101对应于车体的位置保持对中。
[0041]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式是为电控箱E提供直流电源的蓄电池采用标准的24V铅酸蓄电池。24V铅酸蓄电池与传统的锂电池组相比更加安全和稳定。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。[〇〇42]【具体实施方式】三:结合图13和图14说明本实施方式，本实施方式的驱动车轮机构6 包括车轮6-1、轮毂电机6-2、电机轴6-8、轮内上块6-3、轮内下块6-4、轮外上块6-5、轮外下块6-6和轮架板6-7，车轮6-1安装在轮毂电机6-2上，电机轴6-8设置在轮毂电机6-2中，轮外上块6-5与轮外下块6-6上下夹持在电机轴6-8的外端上，轮内上块6-3与轮内下块6-4上下夹持在电机轴6-8的内端上，轮内下块6-4和轮外下块6-6均固装在轮架板6-7上，轮架板6-7 固装在整体焊接骨架3上。驱动车轮采用轮毂电机6-2,这种电机两端固定，中间承受集中载荷，以提高了力学强度和稳定性。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。[〇〇43]【具体实施方式】四:结合图13和图14说明本实施方式，本实施方式是车轮6-1的轮胎为充气轮胎，以提高整体行走时的减震性能。其它组成及连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0044]【具体实施方式】五:结合图12说明本实施方式，本实施方式是底盘机构B还包括两个防翻轮7,两个防翻轮7均固装在整体焊接骨架3的后端。两个防翻轮7在重心失衡时起保护作用，以防止载人时承载中心过于靠后所意外发生的倾覆可能。其它组成及连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0045]【具体实施方式】六:结合图1说明本实施方式，本实施方式是载物框架C采用内凹式骨架结构。保证结构强度的情况下外形足够简单和美观，适合承载篮式物件。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二或四相同。
[0046]【具体实施方式】七:结合图12说明本实施方式，本实施方式是下载物架4的上端面为平滑的框架结构。这样设计可以用来安放箱形物件。其它组成及连接关系与【具体实施方式】六相同。
【主权项】
1.一种智能机器人助行车，其特征在于:所述助行车包括手控车速调节机构(A)、底盘 机构(B)、载物框架(C)、支撑架(D)和电控箱(E)，其特征在于:手控车速调节机构(A)包括手 动调速机构(1)和手动转向机构(2);手动调速机构(1)包括支撑板(1-1)、同步架(1-2)、锁紧环(1-3)、车把左轴(1-4)、车把 右轴(1-5)、左轴承座(1-6)、右轴承座(1-7)、左车把(1-8)、右车把(1-9)、弹簧壳体(1-10)、 弹簧压板(1-13)、车把角度传感器(1-14)、两个弹簧导柱(1-11)和两个钳位弹簧(1-12)，同 步架(1-2)位于支撑板(1-1)一侧端面的中心处，同步架(1-2)将车把左轴(1-4)和车把右轴 (1-5)固定连接在一起，车把左轴(1-4)和车把右轴(1-5)与同步架(1-2)之间没有相互转 动，锁紧环(1-3)安装在支撑板(1-1)另一侧端面的中心处，车把左轴(1-4)和车把右轴(1-5)对称设置在同步架(1-2)的左右侧，车把左轴(1-4)支撑在左轴承座(1-6)中，车把右轴 (1-5)支撑在右轴承座(1-7)中，左车把(1-8)与车把左轴(1-4)法兰连接，右车把(1-9)与车 把右轴(1-5)法兰连接，弹簧壳体(1-10)设置在同步架(1-2)与右轴承座(1-7)之间且固装 在支撑板(1-1)上，两个弹簧导柱(1-11)均设置在弹簧壳体(1-10)中，两个弹簧导柱(1-11) 对称设置在车把右轴(1-5)的两侧，每个弹簧导柱(1-11)上套装一个钳位弹簧(1-12)，弹簧 压板(1-13)设置在两个弹簧导柱(1-11)的上端且与车把右轴(1-5)固连，车把角度传感器 (1-14)设置在同步架(1-2)中且固装在车把右轴(1-5)上；手动转向机构(2)包括转向轴(2-1)、两个转向轴承(2-2)、转向轴承座(2-3)、转向叉 (2-4)、转向弹簧座(2-7)、车把转向传感器(2-8)、两个弹簧轴(2-5)和两个压缩弹簧(2-6)， 转向轴(2-1)的下端通过转向轴承(2-2)安装在转向轴承座(2-3)中，转向叉(2-4)的一端位 于两个转向轴承(2-2)之间且套装在转向轴(2-1)上，转向叉(2-4)的另一端位于两个弹簧 轴(2-5)之间，每个弹簧轴(2-5)上套装有一个压缩弹簧(2-6)，弹簧轴(2-5)的外端支撑在 转向弹簧座(2-7)中，车把转向传感器(2-8)固装在转向轴承座(2-3)的下面，转向轴(2-1) 的上端设置在锁紧环(1-3)中；所述底盘机构(B)包括整体焊接骨架(3)、下载物架(4)、随动万向轮(5)和两个驱动车 轮机构(6)，下载物架(4)设置在整体焊接骨架(3)的前端，随动万向轮(5)设置在下载物架 (4)的下面且位于中间，两个驱动车轮机构(6)对称随动万向轮(5)的两侧且安装在整体焊 接骨架(3)上；支撑架(D)的下端安装在整体焊接骨架(3)上，手控车速调节机构(A)上的手动转向机 构(2)安装在支撑架(D)的上端，载物框架(C)安装在支撑架(D)的前端，电控箱(E)安装在下 载物架(4)的下面。2.根据权利要求1所述的一种智能机器人助行车，其特征在于:为电控箱(E)提供直流 电源的蓄电池采用标准的24V铅酸蓄电池。3.根据权利要求1或2所述的一种智能机器人助行车，其特征在于:所述驱动车轮机构 (6)包括车轮(6-1)、轮毂电机(6-2)、电机轴(6-8)、轮内上块(6-3)、轮内下块(6-4)、轮外上 块(6-5)、轮外下块(6-6)和轮架板(6-7)，车轮(6-1)安装在轮毂电机(6-2)上，电机轴(6-8) 设置在轮毂电机(6-2)中，轮外上块(6-5)与轮外下块(6-6)上下夹持在电机轴(6-8)的外端 上，轮内上块(6-3)与轮内下块(6-4)上下夹持在电机轴(6-8)的内端上，轮内下块(6-4)和 轮外下块(6-6)均固装在轮架板(6-7)上。4.根据权利要求3所述的一种智能机器人助行车，其特征在于:所述车轮(6-1)的轮胎为充气轮胎。5.根据权利要求3所述的一种智能机器人助行车，其特征在于:所述底盘机构(B)还包 括两个防翻轮(7)，两个防翻轮(7)均固装在整体焊接骨架(3)的后端。6.根据权利要求1、2或4所述的一种智能机器人助行车，其特征在于:所述载物框架(C) 采用内凹式骨架结构。7.根据权利要求6所述的一种智能机器人助行车，其特征在于:所述下载物架(4)的上 端面为平滑的框架结构。
【文档编号】B60L15/20GK106004514SQ201610318218
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】李瑞峰, 邢立明
【申请人】哈尔滨工业大学