本發(fā)明涉及自行車機器人領域，具體而言，涉及一種慣性輪及自行車機器人。

背景技術：

隨著科技的不斷發(fā)展，人類幾乎在所有領域都應用了智能控制。其中，智能車隨著智能控制技術的不斷發(fā)展，智能車的發(fā)展前景非常廣闊。

而影響智能車發(fā)展的一個主要問題是如何解決車體的平衡。目前，解決車體平衡的方式主要是：在車體上安裝慣性輪。慣性輪存在質量、具有慣性，當車體發(fā)生傾斜時，慣性輪加速轉動，產生使車體恢復平衡的回復力。

然而在車體結構或者重量發(fā)生變化時，慣性輪的重量不會隨之發(fā)生相應的改變，并且?guī)討T性輪的轉速存在極限，自行車機器人本身的電能也不能支撐慣性輪一直加速轉動。因此，慣性輪產生的回復力不能使車體保持平衡。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種慣性輪及自行車機器人，其能夠在自行車機器人車體結構或重量發(fā)生變化時，所述慣性輪通過改變與主輪可拆卸連接的輔輪的數量以使所述慣性輪重量發(fā)生相應的變化。

本發(fā)明較佳實施例提供一種慣性輪，所述慣性輪與慣性輪電機連接，所述慣性輪包括一主輪及至少一個輔輪；

所述主輪與所述慣性輪電機連接，所述主輪由所述慣性輪電機提供轉動動力；

所述輔輪為環(huán)狀結構，所述輔輪與所述主輪可拆卸連接以改變所述慣性輪的重量。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述主輪及輔輪均為片狀飛輪；

所述輔輪的環(huán)狀大小與所述主輪的環(huán)狀大小一致，其中，所述主輪還包括一連接部以與所述慣性輪電機連接。

本發(fā)明較佳實施例還提供一種自行車機器人，所述自行車機器人包括控制單元、慣性輪單元、驅動輪單元及從動輪單元，所述慣性輪單元包括慣性輪電機及上述任意一項所述的慣性輪，

所述控制單元用于獲取并根據所述自行車機器人的側向傾角角度、角速度及慣性輪的轉速控制所述慣性輪的轉速，以使所述自行車機器人保持平衡；

所述驅動輪單元用于帶動所述自行車機器人移動；

所述從動輪單元用于與所述驅動輪單元配合以移動所述自行車機器人。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述慣性輪單元還包括：聯(lián)軸器；

所述聯(lián)軸器一端與所述慣性輪電機連接，所述聯(lián)軸器另一端與所述慣性輪的主輪連接；

所述慣性輪電機通過所述聯(lián)軸器帶動所述慣性輪轉動。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述驅動輪單元包括驅動輪、第一連接軸、傳動齒輪及驅動電機；

所述傳動齒輪與所述驅動電機的驅動齒輪嚙合，以使所述驅動電機通過驅動齒輪帶動傳動齒輪轉動；

所述驅動輪通過第一連接軸與所述傳動齒輪連接，以使所述驅動輪由所述傳動齒輪帶動轉動。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述自行車機器人還包括用于支撐及保護所述自行車機器人的車身，所述從動輪單元包括從動輪及第二連接軸；

所述從動輪與所述第二連接軸連接；

所述第二連接軸與所述車身轉動連接。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述車身包括相對設置的第一擋板及第二擋板，所述第一擋板及第二擋板與所述第一連接軸、第二連接軸連接。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述車身還包括第三擋板；

所述第三擋板設置在所述第一擋板、第二擋板的上方；

所述第三擋板兩端均設置有第一固定塊；

所述第一擋板及第二擋板與所述第三擋板接觸的一端均設置有與所述第一固定塊對應的第一固定孔；

所述第三擋板通過所述第一固定塊與所述第一固定孔的配合與所述第一擋板及第二擋板連接。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述車身還包括相對設置的第四擋板及第五擋板；

所述第四擋板及第五擋板設置在所述第一擋板的兩側；

所述第四擋板及第五擋板兩端均設置有第二固定塊；

所述第一擋板及第二擋板上設置有與所述第二固定塊對應的第二固定孔；

所述第四擋板通過所述第二固定塊與第二固定孔的配合分別與所述第一擋板及第二擋板連接；

所述第五擋板通過所述第二固定塊與第二固定孔的配合分別與所述第一擋板及第二擋板連接；

所述第五擋板上還設置有一通孔，所述慣性輪電機穿過所述通孔并通過聯(lián)軸器與所述慣性輪連接。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述控制單元包括處理器、陀螺儀、加速度計及測速光碼盤；

所述處理器與所述陀螺儀、加速度計及測速碼盤電性連接；

所述陀螺儀用于獲取所述自行車機器人的側向傾角角速度；

所述加速度計用于獲取所述自行車機器人的側向傾角角度；

所述測速光碼盤用于獲取所述慣性輪的轉速；

所述處理器用于接收并根據所述自行車機器人的側向傾角角度、角速度及慣性輪的轉速控制慣性輪的轉速，以使所述自行車機器人保持平衡。

相對于現(xiàn)有技術而言，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明較佳實施例提供一種慣性輪及自行車機器人。所述慣性輪與慣性輪電機連接，所述慣性輪包括主輪及輔輪，所述輔輪的數量至少為一個。其中，所述慣性輪電機與所述主輪連接，以帶動所述主輪轉動。所述輔輪為環(huán)狀結構，所述輔輪與所述主輪通過可拆卸連接的方式連接。由此，在自行車機器人車體結構或重量發(fā)生變化時，通過改變所述慣性輪的重量，以使所述慣性輪產生使自行車機器人保持平衡的回復力。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發(fā)明較佳實施例提供的慣性輪的結構示意圖之一。

圖2為本發(fā)明較佳實施例提供的慣性輪的結構示意圖之二。

圖3為本發(fā)明實施例提供的自行車機器人的方框示意圖。

圖4為本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人的結構示意圖之一。

圖5為本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人的結構示意圖之二。

圖6為本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人的車身的結構示意圖之一。

圖7為本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人的車身的結構示意圖之二。

圖8為本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人的車身的結構示意圖之三。

圖9為圖3中控制單元的方框示意圖。

圖標：10-自行車機器人；100-慣性輪單元；110-慣性輪；112-主輪；1121-連接部；1122-連接件；1123-轉輪；113-第一安裝孔；115-輔輪；116-第二安裝孔；120-慣性輪電機；130-聯(lián)軸器；200-控制單元；210-處理器；220-陀螺儀；230-加速度計；240-測速光碼盤；300-驅動輪單元；310-驅動輪；320-第一連接軸；330-傳動齒輪；340-驅動電機；341-驅動齒輪；400-從動輪單元；410-從動輪；420-第二連接軸；500-車身；501-連接孔；503-第一固定孔；505-第二固定孔；507-第一通孔；510-第一擋板；513-第二通孔；520-第二擋板；530-第三擋板；531-第一固定塊；540-第四擋板；542-第二固定塊；550-第五擋板；553-第三通孔；601-連接桿；603-支撐孔。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的電源或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

請參照圖1及圖4，圖1是本發(fā)明較佳實施例提供的慣性輪110的結構示意圖之一，圖4是本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人10的結構示意圖之一。所述慣性輪110與所述慣性輪電機120連接，以使所述慣性輪電機120為所述慣性輪110提供轉動的動力。

在本實施例中，所述慣性輪110包括一主輪112及至少一個輔輪115。所述主輪112與所述慣性輪電機120連接，所述主輪112由所述慣性輪電機120提供轉動動力。所述輔輪115為環(huán)狀結構，所述輔輪115與所述主輪112可拆卸連接，由此，可以通過改變輔輪115的數量改變所述慣性輪110的重量。

其中，所述輔輪115與所述主輪112可拆卸連接的方式有多種。比如，所述主輪112上設置有多個第一安裝孔113，所述輔輪115上設置有多個第二安裝孔116，所述螺栓通過所述第一安裝孔113、第二安裝孔116與螺母配合，以實現(xiàn)所述輔輪115與所述主輪112的可拆卸連接。

請參照圖2，圖2為本發(fā)明較佳實施例提供的慣性輪110的結構示意圖之二。所述主輪112及輔輪115均為片狀飛輪，所述輔輪115的環(huán)狀大小與所述主輪112的環(huán)狀大小一致。所述主輪112包括一連接部1121、連接件1122及轉輪1123，所述連接部1121通過所述連接件1122與所述轉輪1123連接，所述慣性輪電機120通過所述連接部1121帶動所述轉輪1123轉動。其中，所述慣性輪110可以由金屬材料制成，比如，采用厚度為1mm的304不銹鋼材制成。

請參照圖3及圖4，圖3是本發(fā)明實施例提供的自行車機器人10的方框示意圖。所述自行車機器人10包括慣性輪單元100、控制單元200、驅動輪單元300及從動輪單元400。其中，所述慣性輪單元100包括慣性輪電機120及上述慣性輪110。

在本實施例中，所述控制單元200用于獲取并根據所述自行車機器人10的側向傾角角度、角速度及慣性輪110的轉速控制所述慣性輪110的轉速，以使所述自行車機器人10保持平衡。所述驅動輪單元300用于帶動所述自行車機器人10移動，所述從動輪單元400用于與所述驅動輪單元300配合以移動所述自行車機器人10。

請再次參照圖4，所述慣性輪單元100還包括聯(lián)軸器130。所述聯(lián)軸器130一端與所述慣性輪電機120連接，所述聯(lián)軸器130另一端與所述慣性輪110的主輪112連接。由此，所述慣性輪電機120為所述主輪112提供轉動動力。

其中，所述慣性輪110的設置高度可以根據實際情況設定。比如，所述慣性輪110設置在所述自行車機器人10高度的三分之二處。

請參照圖5，圖5是本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人10的結構示意圖之二。所述驅動輪單元300包括驅動輪310、第一連接軸320、傳動齒輪330及驅動電機340。

在本實施例中，所述驅動電機340包括一驅動齒輪341。所述驅動電機340通過所述驅動齒輪341與所述傳動齒輪330嚙合，帶動所述傳動齒輪330轉動。在本實施例的實施方式中，所述傳動齒輪330與所述第一連接軸320固定連接；所述第一連接軸320上套設有驅動輪310，所述驅動輪310與所述第一連接軸320固定連接，由此，所述驅動電機340通過所述傳動齒輪330帶動所述第一連接軸320上的驅動輪310轉動，以使所述自行車機器人10移動。

請再次參照圖4，所述自行車機器人10還包括用于支撐及保護所述自行車機器人10的車身500。所述從動輪單元400可以包括從動輪410及第二連接軸420。所述從動輪410與所述第二連接軸420連接，所述第二連接軸420與所述車身500連接。

在本實施例的實施方式中，所述從動輪單元400與所述車身500的連接方式可以是：所述從動輪410與所述第二連接軸420固定連接，所述第二連接軸420與所述車身500轉動連接；或所述從動輪410與所述第二連接軸420轉動連接，所述第二連接軸420與所述車身500固定連接等。

請參照圖4及圖6，圖6是本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人10的車身500的結構示意圖之一。所述車身500包括相對設置的第一擋板510及第二擋板520。所述第一連接軸320分別與所述第一擋板510及第二擋板520連接，所述第二連接軸420分別與所述第一擋板510及第二擋板520連接。

在本實施例中，所述第一擋板510、第二擋板520上均設置有連接孔501。所述第一連接軸320通過相對設置的所述連接孔501與所述第一擋板510及第二擋板520轉動連接。所述第二連接軸420通過相對設置的所述連接孔501與所述第一擋板510及第二擋板520連接。

在本實施例的實施方式中，所述第一擋板510及所述第二擋板520上設置有用于使控制單元200中器件(比如，電池)穿過的第一通孔507。

在本實施例的實施方式中，所述第一擋板510(或第二擋板520)上還可以設置有用于使所述驅動電機340穿過所述第一擋板510(或第二擋板520)的第二通孔513。由此，所述驅動電機340通過驅動齒輪341帶動所述驅動輪310轉動。

在本實施例中，所述車身500還可以包括第三擋板530。所述第三擋板530設置在所述第一擋板510及第二擋板520的上方，并與所述第一擋板510及第二擋板520連接。

請參照圖6及圖7，圖7是本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人10的車身500的結構示意圖之二。所述第三擋板530的兩端設置有第一固定塊531，所述第一擋板510及第二擋板520與所述第三擋板530接觸的一端均設置有與所述第一固定塊531對應的第一固定孔503。其中，所述第一固定孔503的數量與所述第三擋板530每端的第一固定塊531的數量相同，所述第一固定孔503的尺寸與所述第一固定塊531的尺寸匹配。當所述第一固定塊531處于所述第一固定孔503中時，所述第三擋板530與所述第一擋板510及第二擋板520連接。

請參照圖4、圖6及圖8，圖8是本發(fā)明較佳實施例提供的自行車機器人10的車身500的結構示意圖之三。所述車身500還可以包括相對設置的第四擋板540及第五擋板550。所述第四擋板540與所述第五擋板550設置在所述第一擋板510的兩側，且與所述第一擋板510連接。

在本實施例中，所述第四擋板540及第五擋板550的兩端均設置有第二固定塊542。所述第一擋板510及第二擋板520上設置有與所述第二固定塊542對應的第二固定孔505。所述第一擋板510(或第二擋板520)包括兩個相對設置的固定孔小組，每個固定孔小組由預設數量的所述第二固定孔505組成。每個固定孔小組中包括的第二固定孔505的數量與所述第四擋板540(或第五擋板550)每端上的第二固定塊542的數量相同。當所述第二固定塊542處于所述第二固定孔505中時，所述第四擋板540分別與所述第一擋板510及第二擋板520連接，所述第五擋板550分別與所述第一擋板510及第二擋板520連接。

在本實施例的實施方式中，靠近所述從動輪410的第五擋板550上設置有一通孔狀的第三通孔553。所述慣性輪電機120包括一電機軸，所述電機軸穿過所述第三通孔553與所述聯(lián)軸器130連接。由此，所述慣性輪電機120通過所述聯(lián)軸器130與所述慣性輪110連接。

由于車身500中的所述第一擋板510及第二擋板520分別為一塊整板，同時所述驅動輪310及從動輪410共同連接在所述第一擋板510及第二擋板520上，這使得所述自行車機器人10沒有包括不必要的機械結構，降低了車身500重量。其中，所述車身500可以由5mm厚、質量輕、硬度高、便于切割、透明度高的亞克力板制成。

在本實施例的實施方式中，所述車身500有一腔室，所述腔室中設置有用于支撐慣性輪電機120的慣性輪支架。由此，所述慣性輪電機120固定設置在所述車身500內，以使所述慣性輪電機120避免由于外界原因受到損害，同時所述車身500還可用于放置各種自行車機器人10的其他器件(比如，電路板)。

請參照圖4及圖6，在本實施例的實施方式中，所述自行車機器人10還可以包括連接桿601及支撐孔603。所述連接桿601設置在所述第一擋板510及第二擋板520之間。所述第一擋板510、第二擋板520上設置有多個用于使所述連接桿601穿過的支撐孔603。其中，所述連接桿601及支撐孔603的數量可以根據實際情況設定。所述第一擋板510及第二擋板520通過所述連接桿601、支撐孔603的配合固定連接。

請參照圖9，圖9是圖2中控制單元200的方框示意圖。所述控制單元200可以包括處理器210、陀螺儀220、加速度計230及測速光碼盤240。

所述處理器210分別與陀螺儀220、加速度計230及測速光碼盤240各元件之間直接或間接地電性連接，以實現(xiàn)數據的傳輸或交互。所述陀螺儀220用于獲取所述自行車機器人10的側向傾角角速度。所述加速度計230用于獲取所述自行車機器人10的側向傾角角度。所述測速光碼盤240用于獲取所述慣性輪110的轉速。所述處理器210用于接收并根據所述自行車機器人10的側向傾角角度、角速度及慣性輪110的轉速通過控制慣性輪電機120的轉動速度，以控制慣性輪110的轉速。由此，使得所述慣性輪110產生使自行車機器人10保持平衡的回復力。

其中，所述處理器210可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器210可以是數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。

綜上所述，本發(fā)明較佳實施例提供了一種慣性輪及自行車機器人。所述慣性輪與慣性輪電機連接，所述慣性輪電機帶動所述慣性輪轉動。其中，所述慣性輪由主輪及輔輪組成，所述輔輪的數量為至少一個。所述主輪與所述慣性輪電機連接，所述主輪由所述慣性輪電機提供轉動動力。所述輔輪為環(huán)狀結構，所述輔輪與所述主輪可拆卸連接。由此，在自行車機器人車體結構、重量發(fā)生變化時，通過改變與所述主輪連接的輔輪的數量，以使所述慣性輪的重量與所述自行車機器人匹配，從而產生使所述自行車機器人保持平衡的回復力。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。