[實用新型]可穿戴式雙獨輪自平衡裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620104697.1
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN205345211U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊未;張杰;黃用華;孫永厚;王昌盛;何淑通;張明明;陳亞雄;鐘永全
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B62K3/00
• 分類號: B62K3/00;A63C17/12;A63C17/26
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及機器人技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)領(lǐng)域，具體為一種可穿戴式雙獨輪自平衡裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中的電動平衡車分為獨輪和雙輪兩大類，其中，以Solowheel為代表的獨輪平衡車是在兩腳踏板中間安裝車輪的獨輪行駛結(jié)構(gòu)，以Segway為代表的雙輪平衡車則是車輪左右平行排布的雙輪行駛結(jié)構(gòu)，這兩者的理論和技術(shù)相對較為成熟，且作為產(chǎn)品在市場上也有銷售，而車輪前、后布置的載人平衡自行車還處在探索性研究階段，離市場應(yīng)用還有一定的距離。

從結(jié)構(gòu)原理上分析，電動平衡車是以穩(wěn)定控制為基礎(chǔ)的動態(tài)系統(tǒng)，需要利用陀螺儀、加速度傳感器等感知元件來檢測人車組合系統(tǒng)的位置和姿態(tài)，然后通過控制系統(tǒng)驅(qū)動動力元件進行調(diào)整，以此保持系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

目前，獨輪平衡車、雙輪平衡車和載人平衡自行車這三類平衡車均具有一定的平衡性能，但普遍存在可攜帶性差的共性問題，即使是最輕的獨輪平衡車攜帶起來也不夠方便；另外這三種平衡車通常要求騎車人兩只腳站在同一車體上不能自由分開運動，這樣的設(shè)計容易束縛系統(tǒng)的靈活度，從而大大降低其騎行運動機動性和娛樂性。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提出了一種攜帶方便、運動形式多樣、靈活性好的可穿戴式雙獨輪自平衡裝置。

能夠解決上述技術(shù)問題的可穿戴式雙獨輪自平衡裝置，其技術(shù)方案包括由運動控制單元主控的兩個獨輪平衡單元，各獨輪平衡單元的機械部分包括基于腳踏板設(shè)置的由行走輪電機驅(qū)動的行走驅(qū)動機構(gòu)和由轉(zhuǎn)向電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)，所述行走輪電機和轉(zhuǎn)向電機均內(nèi)含有增量式編碼器，各獨輪平衡單元的電控部分包括設(shè)于腳踏板上的數(shù)字信號分處理器、分陀螺儀、無線通訊分模塊、壓力傳感器和分別設(shè)于行走輪電機和轉(zhuǎn)向電機上的電流傳感器；所述運動控制單元包括穿戴在人體上的數(shù)字信號主處理器、主陀螺儀和無線通訊主模塊。

所述行走驅(qū)動機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)包括安裝于輪架上的行走輪以及行走輪傳動組件，所述輪架通過轉(zhuǎn)向軸與推力軸承安裝于支撐板下方，所述支撐板于腳踏板下方與之安裝連接，所述行走輪傳動組件包括行走齒輪傳動副，所述行走電機通過行走齒輪傳動副連接行走輪。

所述轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)設(shè)于支撐板上，包括轉(zhuǎn)向齒輪傳動副，所述轉(zhuǎn)向電機通過轉(zhuǎn)向齒輪傳動副連接轉(zhuǎn)向軸，并設(shè)有檢測轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動幅度的絕對編碼器。

所述行走齒輪傳動副的一種結(jié)構(gòu)包括行走主動齒輪、行走中間齒輪和行走從動齒輪，所述行走主動齒輪安裝于行走電機的輸出軸上，所述行走從動齒輪安裝于行走輪的輪軸上，所述行走中間齒輪分別與行走主動齒輪和行走從動齒輪嚙合。

所述轉(zhuǎn)向齒輪傳動副的一種結(jié)構(gòu)包括相嚙合的轉(zhuǎn)向主動錐齒輪和轉(zhuǎn)向從動錐齒輪以及相嚙合的轉(zhuǎn)向主動齒輪和轉(zhuǎn)向從動齒輪，所述轉(zhuǎn)向主動錐齒輪安裝于轉(zhuǎn)向電機的輸出軸上，所述轉(zhuǎn)向從動錐齒輪與轉(zhuǎn)向主動齒輪同軸安裝，所述轉(zhuǎn)向從動齒輪安裝于轉(zhuǎn)向軸上。

所述絕對編碼器的輸出軸上安裝轉(zhuǎn)向編碼齒輪，所述轉(zhuǎn)向編碼齒輪與主動齒輪嚙合。

本實用新型的有益效果：

本實用新型可穿戴式雙獨輪自平衡裝置通過分別控制兩獨輪平衡單元的運動姿態(tài)和相對位置，可以在獨輪平衡車、雙輪平衡車、平衡自行車的運行狀態(tài)之間靈活進行切換。

附圖說明

圖1為本實用新型一種實施方式的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為圖1實施方式中行走驅(qū)動機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖3為圖1實施方式中轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖4為獨輪平衡單元的控制原理框圖。

圖5為運動控制單元的控制原理框圖。

圖號標識：1、腳踏板；2、輪架；3、行走輪；4、轉(zhuǎn)向軸；5、推力軸承；6、支撐板；7、行走電機；8、絕對編碼器；9、轉(zhuǎn)向電機；10、行走主動齒輪；11、行走中間齒輪；12、行走從動齒輪；13、轉(zhuǎn)向主動錐齒輪；14、轉(zhuǎn)向從動錐齒輪；15、轉(zhuǎn)向主動齒輪；16、轉(zhuǎn)向從動齒輪；17、轉(zhuǎn)向編碼齒輪；18、腳套。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖所示實施方式對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明。

本實用新型可穿戴式雙獨輪自平衡裝置包括供左、右腳穿戴的兩個獨輪平衡單元，兩個獨輪平衡單元受控于穿戴在人體身上的運動控制單元。

各獨輪平衡單元包括有機械部分和電控部分。