CN209921505U - 一种两轮防爆电动平衡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两轮防爆电动平衡车，包括一车架，车架中包含踏板，陀螺仪系统设置于车架上，还包括设置于车架上的辅助平衡组件和行驶机构；行驶机构包括两个分别设置于踏板两侧的机械弹性防爆车轮，辅助平衡组件包括四个完全相同的辅助机械臂，每个辅助机械臂均能进行多自由度的运动；陀螺仪系统的信号输出端分别与行驶机构和辅助平衡组件的控制端电性连接，根据陀螺仪系统采集的平衡车实时状态信息控制行驶机构运行速度、方向以及四个辅助机械臂的姿态，从而调整整个平衡车的运行状态，保证平衡车的稳定运行。

Description

一种两轮防爆电动平衡车

技术领域

本实用新型涉及了一种两轮平衡车。

背景技术

两轮直立平衡智能车是近年来出现的新兴交通工具，由于其灵活、环保、便捷的特性深受广大消费者的青睐。由于其简单易操作和智能化已经得到众多消费者的认可，目前市面上的两轮平衡车大多采用的是倒立摆原理，系统以姿态传感器(陀螺仪、加速度计)来监测车身所处的俯仰状态和状态变化率，通过高速微控制器计算出适当数据和指令后，驱动电动机产生前进或后退的加速度来达到车体前后平衡的效果。以站在车上的驾驶人与车辆的总体重心纵轴作为参考线，当这条轴往前倾斜时，车身内的内置电动马达会产生往前的力量，一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩，一方面产生让车辆前进的加速度，相反地，当陀螺仪发现驾驶人的重心往后倾时，也会产生向后的力量达到平衡效果。

目前市面上两轮平衡车技术难度高，前倾加速时容易站不稳；停车时，现有技术中对陀螺系统进行卸载的方式，会使得车辆来回摆动，这样会造成驾驶者驾驶不适，影响使用体验，降低行驶安全系数；目前平衡车由于存在电池，电机，控制器等部件，需要占用较大空间；同时两轮平衡车对路面要求高，无法适应复杂道路条件行驶。

实用新型内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本实用新型提出了一种两轮防爆电动平衡车。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：

一种两轮防爆电动平衡车，包括一车架，车架中包含踏板，陀螺仪系统设置于车架上，还包括设置于车架上的辅助平衡组件和行驶机构；所述行驶机构包括两个分别设置于踏板两侧的机械弹性防爆车轮，所述辅助平衡组件包括四个完全相同的辅助机械臂，每个辅助机械臂均能进行多自由度的运动；陀螺仪系统的信号输出端分别与行驶机构和辅助平衡组件的控制端电性连接，根据陀螺仪系统采集的平衡车实时状态信息控制行驶机构运行速度、方向以及四个辅助机械臂的姿态，从而调整整个平衡车的运行状态，保证平衡车的稳定运行。

基于上述技术方案的优选方案，所述辅助机械臂包括小臂、小臂第一驱动电机、小臂第二驱动电机、大臂、大臂驱动电机、驱动臂、驱动臂电机、底盘旋转涡轮箱、拉杆、拉杆电机以及辅助机械臂控制器；驱动臂的一端与底盘旋转涡轮箱机械连接，驱动臂的另一端与大臂的一端机械连接，大臂的另一端与小臂的一端机械连接；陀螺仪系统的信号输出端以及小臂第一驱动电机、小臂第二驱动电机、大臂驱动电机、驱动臂电机、拉杆电机的信号输入端分别与辅助机械臂控制器电性连接；驱动臂电机设置于驱动臂与底盘旋转涡轮箱的连接处，驱动臂电机的输出轴与驱动臂机械连接，驱动臂电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制驱动臂绕底盘旋转涡轮箱转动；大臂驱动电机设置在大臂与驱动臂的连接处，大臂驱动电机的输出轴与大臂机械连接，大臂驱动电机根据辅助机械控制器的控制信号来控制大臂绕驱动臂转动；小臂第一驱动电机和小臂第二驱动电机设置在小臂与大臂的连接处，小臂第一驱动电机和小臂第二驱动电机的输出轴分别与小臂机械连接，小臂第一驱动电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制小臂绕其轴心转动，小臂第二驱动电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制小臂绕大臂转动；拉杆的一端与小臂机械连接，拉杆的另一端与拉杆电机的输出轴机械连接，拉杆电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来调整拉杆拉力，从而使小臂绕拉杆转动。

基于上述技术方案的优选方案，所述辅助平衡组件还包括支撑板，四个辅助机械臂分别固定在支撑板上，支撑板固定在车架上。

基于上述技术方案的优选方案，所述行驶机构还包括两个车轮控制器和两个轮毂电机，每个轮毂电机分别安装在对应的机械弹性防爆车轮的中心，每个轮毂电机的信号输入端与对应的车轮控制器电性连接，每个轮毂电机的输出轴与对应的机械弹性防爆车轮机械连接，陀螺仪系统的信号输出端与车轮控制器电性连接。

基于上述技术方案的优选方案，还包括动力系统，设置在踏板下方，动力系统包括动力电池和逆变器，动力电池的输出端与逆变器的输入端电性连接，逆变器的输出端与辅助平衡组件和行驶机构的电源端电性连接。

基于上述技术方案的优选方案，所述陀螺仪系统通过CAN总线与行驶机构和辅助平衡组件的控制端电性连接。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本实用新型增加了辅助平衡组件，配合原始平衡车的平衡系统，保证平衡车在行驶和停止时具有较高的稳定平衡性；采用机械弹性防爆车轮取代普通充气轮胎，大大提高了平衡车对复杂路面的适应能力，弹性和承载效果好；采用轮毂电机作为驱动装置，将电机分别置于轮胎内，通过合理布置空间，原位置可以用于合理增加电池等装置，以提高平衡车的续航能力，大大提高了两轮平衡车的空间利用率。

附图说明

图1是本实用新型中辅助平衡组件的结构示意图；

图2是本实用新型中一个辅助机械臂的结构示意图；

图3是本实用新型中辅助平衡组件的控制电路图；

图4是本实用新型中行驶机构的控制电路图；

图5是本实用新型中机械弹性防爆车轮示意图。

标号说明：1、拉杆电机；2、拉杆；3、小臂第一驱动电机；4、小臂第二驱动电机；5、小臂；6、大臂；7、大臂驱动电机；8、底盘旋转涡轮箱；9、驱动臂电机；10、驱动臂。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

一种两轮防爆电动平衡车，包括一车架，车架中包含踏板，陀螺仪系统设置于车架上，还包括设置于车架上的辅助平衡组件和行驶机构。陀螺仪系统的信号输出端分别与行驶机构和辅助平衡组件的控制端电性连接，根据陀螺仪系统采集的平衡车实时状态信息控制行驶机构运行速度、方向以及辅助平衡组件的姿态，从而调整整个平衡车的运行状态，保证平衡车的稳定运行。

如图1所示，辅助平衡组件包括四个完全相同的辅助机械臂，每个辅助机械臂均能进行多自由度的运动，四个辅助机械臂可以固定在一支撑板上，同时支撑板固定在车架上。

如图2所示，每个辅助机械臂包括小臂5、小臂第一驱动电机3、小臂第二驱动电机4、大臂6、大臂驱动电机7、驱动臂10、驱动臂电机9、底盘旋转涡轮箱8、拉杆2、拉杆电机1以及辅助机械臂控制器。驱动臂10的一端与底盘旋转涡轮箱8机械连接，驱动臂10的另一端与大臂6的一端机械连接，大臂6的另一端与小臂5的一端机械连接。陀螺仪系统的信号输出端以及小臂第一驱动电机3、小臂第二驱动电机4、大臂驱动电机7、驱动臂电机9、拉杆电机1的信号输入端分别与辅助机械臂控制器电性连接。驱动臂电机9设置于驱动臂10与底盘旋转涡轮箱8的连接处，驱动臂电机9的输出轴与驱动臂10机械连接，驱动臂电机9根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制驱动臂10绕底盘旋转涡轮箱8转动。大臂驱动电机7设置在大臂6与驱动臂10的连接处，大臂驱动电机7的输出轴与大臂6机械连接，大臂驱动电机7根据辅助机械控制器的控制信号来控制大臂6绕驱动臂10转动。小臂第一驱动电机3和小臂第二驱动电机4设置在小臂5与大臂6的连接处，小臂第一驱动电机3和小臂第二驱动电机4的输出轴分别与小臂5机械连接，小臂第一驱动电机3根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制小臂5绕其轴心转动，小臂第二驱动电机4根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制小臂5绕大臂6转动。拉杆2的一端与小臂5机械连接，拉杆2的另一端与拉杆电机1的输出轴机械连接，拉杆电机1根据辅助机械臂控制器的控制信号来调整拉杆拉力，从而使小臂5绕拉杆转动。辅助平衡组件的控制电路如图3所示。

行驶机构包括两个机械弹性防爆车轮、两个车轮控制器和两个轮毂电机，每个轮毂电机分别安装在对应的机械弹性防爆车轮的中心，每个轮毂电机的信号输入端与对应的车轮控制器电性连接，每个轮毂电机的输出轴与对应的机械弹性防爆车轮机械连接，陀螺仪系统的信号输出端与车轮控制器电性连接。行驶机构的控制电路如图4所示。将传统的充气轮胎替换为如图5所示的机械弹性防爆车轮，其由外至内依次为胎面、铰链和轮辋，提高了两轮平衡车的耐磨性和对复杂路面的适应程度，轮毂电机作为动力装置，无需传动结构，分别直接安装在两侧车轮内部，大大提高空间利用率。每个轮毂电机单独配置相应控制器，可以实现提高系统可靠性及容错性的目的。

在本实施例中，在踏板下方设置动力系统，动力系统包括动力电池和逆变器，动力电池的输出端与逆变器的输入端电性连接，逆变器的输出端与辅助平衡组件和行驶机构的电源端电性连接，将直流电转换为交流电进行供电。

在本实施例中，陀螺仪系统通过CAN总线传输数据。

实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (6)

1.一种两轮防爆电动平衡车，包括一车架，车架中包含踏板，陀螺仪系统设置于车架上，其特征在于：还包括设置于车架上的辅助平衡组件和行驶机构；所述行驶机构包括两个分别设置于踏板两侧的机械弹性防爆车轮，所述辅助平衡组件包括四个完全相同的辅助机械臂，每个辅助机械臂均能进行多自由度的运动；陀螺仪系统的信号输出端分别与行驶机构和辅助平衡组件的控制端电性连接，根据陀螺仪系统采集的平衡车实时状态信息控制行驶机构运行速度、方向以及四个辅助机械臂的姿态，从而调整整个平衡车的运行状态，保证平衡车的稳定运行。

2.根据权利要求1所述两轮防爆电动平衡车，其特征在于：所述辅助机械臂包括小臂、小臂第一驱动电机、小臂第二驱动电机、大臂、大臂驱动电机、驱动臂、驱动臂电机、底盘旋转涡轮箱、拉杆、拉杆电机以及辅助机械臂控制器；驱动臂的一端与底盘旋转涡轮箱机械连接，驱动臂的另一端与大臂的一端机械连接，大臂的另一端与小臂的一端机械连接；陀螺仪系统的信号输出端以及小臂第一驱动电机、小臂第二驱动电机、大臂驱动电机、驱动臂电机、拉杆电机的信号输入端分别与辅助机械臂控制器电性连接；驱动臂电机设置于驱动臂与底盘旋转涡轮箱的连接处，驱动臂电机的输出轴与驱动臂机械连接，驱动臂电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制驱动臂绕底盘旋转涡轮箱转动；大臂驱动电机设置在大臂与驱动臂的连接处，大臂驱动电机的输出轴与大臂机械连接，大臂驱动电机根据辅助机械控制器的控制信号来控制大臂绕驱动臂转动；小臂第一驱动电机和小臂第二驱动电机设置在小臂与大臂的连接处，小臂第一驱动电机和小臂第二驱动电机的输出轴分别与小臂机械连接，小臂第一驱动电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制小臂绕其轴心转动，小臂第二驱动电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来控制小臂绕大臂转动；拉杆的一端与小臂机械连接，拉杆的另一端与拉杆电机的输出轴机械连接，拉杆电机根据辅助机械臂控制器的控制信号来调整拉杆拉力，从而使小臂绕拉杆转动。

3.根据权利要求1或2所述两轮防爆电动平衡车，其特征在于：所述辅助平衡组件还包括支撑板，四个辅助机械臂分别固定在支撑板上，支撑板固定在车架上。

4.根据权利要求1所述两轮防爆电动平衡车，其特征在于：所述行驶机构还包括两个车轮控制器和两个轮毂电机，每个轮毂电机分别安装在对应的机械弹性防爆车轮的中心，每个轮毂电机的信号输入端与对应的车轮控制器电性连接，每个轮毂电机的输出轴与对应的机械弹性防爆车轮机械连接，陀螺仪系统的信号输出端与车轮控制器电性连接。

5.根据权利要求1所述两轮防爆电动平衡车，其特征在于，在踏板下方设置动力系统，所述动力系统包括动力电池和逆变器，动力电池的输出端与逆变器的输入端电性连接，逆变器的输出端与辅助平衡组件和行驶机构的电源端电性连接。

6.根据权利要求1所述两轮防爆电动平衡车，其特征在于：所述陀螺仪系统通过CAN总线与行驶机构和辅助平衡组件的控制端电性连接。

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