專利名稱：自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置。
背景技術(shù)：
自行車騎行學(xué)習(xí)過(guò)程中，一般采用他人人工輔助平衡。輔助人需要隨車跟跑，在自行車失去平衡時(shí)，通過(guò)扶持自行車確保學(xué)習(xí)人的安全，該過(guò)程輔助人相當(dāng)消耗體力，且一般無(wú)法全程跟隨。自行車輔助平衡也有采用輔助桿的方式，輔助桿連接自行車，輔助人通過(guò)把持輔助桿盡量避免自行車傾倒，該方式減輕輔助人的體力消耗有限，其實(shí)質(zhì)與人工輔助相同。因此傳統(tǒng)的自行車騎行學(xué)習(xí)保持平衡困難，存在一定的安全隱患。本發(fā)明采用3D重力加速度傳感器探測(cè)自行車具體的狀態(tài)，以機(jī)電方式升降兩側(cè)輔助輪，實(shí)現(xiàn)自行車騎行輔助平衡的功能。隨著3D重力加速度傳感器越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，成本大幅下降。蓄電池的小型化與低成本化，使該裝置能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在普通自行車上。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置，利用本裝置可實(shí)現(xiàn)自行車騎行學(xué)習(xí)過(guò)程的自動(dòng)平衡，可無(wú)需它人跟隨輔助平衡，避免了騎行學(xué)習(xí)過(guò)程中的安全隱患，方便了自行車的騎行學(xué)習(xí)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置包括自行車、重力加速度傳感器、控制器、升降機(jī)構(gòu)、左輔助輪和右輔助輪，所述重力加速度傳感器設(shè)于所述自行車車架，所述控制器和升降機(jī)構(gòu)設(shè)于所述自行車后輪上方或兩側(cè)，所述左輔助輪和右輔助輪中心設(shè)有輪軸并位于所述自行車后輪兩側(cè)，所述升降機(jī)構(gòu)連接所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降，所述重力加速度傳感器信號(hào)輸出端連接所述控制器信號(hào)輸入端，所述控制器信號(hào)輸出端連接所述升降機(jī)構(gòu)信號(hào)輸入端。進(jìn)一步,上述升降機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)推桿、連接桿、左連桿和右連桿,所述電動(dòng)推桿設(shè)于所述自行車后輪上方，所述左連桿和右連桿中部分別鉸接于所述自行車后輪轉(zhuǎn)軸兩端，所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端分別連接所述左連桿和右連桿底端，所述連接桿兩端分別連接所述左連桿和右連桿頂端，所述電動(dòng)推桿頂端連接所述連接桿中部并推拉連接桿，所述連接桿驅(qū)動(dòng)所述左連桿和右連桿繞所述自行車后輪轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)所述左輔助輪和右輔助輪同步上升或下降。進(jìn)一步，上述升降機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)安裝支架和兩個(gè)電動(dòng)推桿，所述兩個(gè)安裝支架位于所述自行車后輪兩側(cè)并通過(guò)螺栓安裝于后輪轉(zhuǎn)軸兩端，所述兩個(gè)電動(dòng)推桿分別通過(guò)壓板固定于所述兩個(gè)安裝支架上，所述兩個(gè)電動(dòng)推桿頂端分別通過(guò)接套連接所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降。進(jìn)一步，上述升降機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)安裝支架、兩個(gè)直流電機(jī)、兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱和兩根擺動(dòng)接桿，所述兩個(gè)安裝支架位于所述自行車后輪兩側(cè)并通過(guò)螺栓安裝于后輪轉(zhuǎn)軸兩端，所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱分別設(shè)于所述兩個(gè)安裝支架上，所述兩個(gè)直流電機(jī)分別連接所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱，所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱輸出軸分別通過(guò)兩根擺動(dòng)接桿連接所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降。進(jìn)一步，上述升降機(jī)構(gòu)還包括兩個(gè)定位盤和四個(gè)行程開關(guān)，所述兩個(gè)定位盤分別設(shè)于所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱外側(cè)并沿圓周方向開有一段弧形槽，所述四個(gè)行程開關(guān)分別設(shè)于所述兩個(gè)定位盤上和弧形凹槽內(nèi)，所述每個(gè)定位盤上的兩個(gè)行程開關(guān)分別位于所述擺動(dòng)接桿的兩側(cè)，其中安裝于弧形凹槽內(nèi)的行程開關(guān)可在弧形凹槽內(nèi)移動(dòng)到相應(yīng)位置并定位，從而可控制輔助輪升起的極限位置，起到行程保護(hù)作用，所述四個(gè)行程開關(guān)的信號(hào)輸出端連接所述控制器的信號(hào)輸入端。進(jìn)一步，上述控制器包括微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、存儲(chǔ) 芯片和串行接口，所述重力加速度傳感器信號(hào)輸出端連接所述微處理器信號(hào)輸入端，所述微處理器與存儲(chǔ)芯片和串行接口雙向連接，所述微處理器信號(hào)輸出端連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)輸入端，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接所述升降機(jī)構(gòu)。由于本實(shí)用新型自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置采用了上述技術(shù)方案，即本裝置包括自行車、重力加速度傳感器、控制器、升降機(jī)構(gòu)、左輔助輪和右輔助輪，重力加速度傳感器設(shè)于自行車車架，控制器和升降機(jī)構(gòu)設(shè)于自行車后輪上方或兩側(cè)，左輔助輪和右輔助輪中心設(shè)有輪軸并位于自行車后輪兩側(cè)，升降機(jī)構(gòu)連接左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降，重力加速度傳感器信號(hào)輸出端連接控制器信號(hào)輸入端，控制器信號(hào)輸出端連接升降機(jī)構(gòu)信號(hào)輸入端。本裝置可實(shí)現(xiàn)自行車騎行學(xué)習(xí)過(guò)程的自動(dòng)平衡，無(wú)需它人跟隨輔助平衡，避免了騎行學(xué)習(xí)過(guò)程中的安全隱患，方便了自行車的騎行學(xué)習(xí)。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明圖I為本實(shí)用新型自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本平衡裝置中一種升降機(jī)構(gòu)的示意圖；圖3為圖2的側(cè)視圖(省略車架部分)；圖4為本平衡裝置中另一種升降機(jī)構(gòu)的示意圖；圖5為圖4的側(cè)視圖(省略車架部分)；圖6為本平衡裝置中控制器的原理框圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置包括自行車I、重力加速度傳感器2、控制器3、升降機(jī)構(gòu)、左輔助輪和右輔助輪7，所述重力加速度傳感器設(shè)于2所述自行車I車架，所述控制器3和升降機(jī)構(gòu)設(shè)于所述自行車后輪11上方或兩側(cè)，所述左輔助輪和右輔助輪7中心設(shè)有輪軸71并位于所述自行車后輪11兩側(cè)，所述升降機(jī)構(gòu)連接所述左輔助輪和右輔助輪7中心輪軸71 一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪7升降，所述重力加速度傳感器2信號(hào)輸出端連接所述控制器3信號(hào)輸入端，所述控制器3信號(hào)輸出端連接所述升降機(jī)構(gòu)信號(hào)輸入端。進(jìn)一步,上述升降機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)推桿4、連接桿5、左連桿和右連桿6,所述電動(dòng)推桿4設(shè)于所述自行車后輪11上方，所述左連桿和右連桿6中部分別鉸接于所述自行車后輪11轉(zhuǎn)軸兩端，所述左輔助輪和右輔助輪7中心輪軸71 一端分別連接所述左連桿和右連桿6底端，所述連接桿5兩端分別連接所述左連桿和右連桿6頂端，所述電動(dòng)推桿4頂端連接所述連接桿5中部并推拉連接桿5，所述連接桿5驅(qū)動(dòng)所述左連桿和右連桿6繞所述自行車后輪11轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)所述左輔助輪和右輔助輪7同步上升或下降。如圖2和圖3所示，進(jìn)一步，上述升降機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)安裝支架81和兩個(gè)電動(dòng)推桿82，所述兩個(gè)安裝支架81位于所述自行車后輪11兩側(cè)并通過(guò)螺栓83固定于后輪11轉(zhuǎn)軸兩端，所述兩個(gè)電動(dòng)推桿82分別通過(guò)壓板84固定于所述兩個(gè)安裝支架81上，所述兩個(gè)電動(dòng)推桿82頂端分別通過(guò)接套85連接所述左輔助輪和右輔助輪7中心輪軸71 一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪7升降?！0022]如圖4和圖5所示，進(jìn)一步，上述升降機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)安裝支架81、兩個(gè)直流電機(jī)91、兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱92和兩根擺動(dòng)接桿93，所述兩個(gè)安裝支架81位于所述自行車后輪11兩側(cè)并通過(guò)螺母83設(shè)于后輪11轉(zhuǎn)軸兩端，所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱92分別設(shè)于所述兩個(gè)安裝支架81上，所述兩個(gè)直流電機(jī)91分別連接所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱92，所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱92輸出軸分別通過(guò)兩根擺動(dòng)接桿93連接所述左輔助輪和右輔助輪7中心輪軸71 一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪7升降。如圖4和圖5所示，上述升降機(jī)構(gòu)還包括兩個(gè)定位盤94和四個(gè)行程開關(guān)96、97，所述兩個(gè)定位盤94分別設(shè)于所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱92外側(cè)并沿圓周方向開有一段弧形槽95，所述四個(gè)行程開關(guān)96、97分別設(shè)于所述兩個(gè)定位盤94上和弧形凹槽95內(nèi)，所述每個(gè)定位盤上的兩個(gè)行程開關(guān)分別位于所述擺動(dòng)接桿93的兩側(cè)，所述四個(gè)行程開關(guān)96、97的信號(hào)輸出端連接所述控制器2的信號(hào)輸入端。每個(gè)定位盤上的兩個(gè)行程開關(guān)用于限定輔助輪的升降位置，其中一個(gè)行程開關(guān)用于限定輔助輪最低下降位置，另一個(gè)行程開關(guān)用于限定輔助輪最高提升位置，且該行程開關(guān)可通過(guò)定位盤上的一段弧形凹槽滑動(dòng)后緊固，以調(diào)整輔助輪最高提升位置的限定，行程開關(guān)信號(hào)輸出至控制器，由控制器控制直流電機(jī)的相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)輔助輪最低和最高位置的限定。如圖6所示，進(jìn)一步，上述控制器3包括微處理器31、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33、存儲(chǔ)芯片32和串行接口 34，所述重力加速度傳感器2信號(hào)輸出端連接所述微處理器31信號(hào)輸入端，所述微處理器31與存儲(chǔ)芯片32和串行接口 34雙向連接，所述微處理器31信號(hào)輸出端連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33信號(hào)輸入端，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33連接所述升降機(jī)構(gòu)。本裝置可以小型化的24V鋰電池作為電力供應(yīng)，鋰電池和控制器可一并安裝于自行車后輪上方的車架上，通過(guò)控制器控制升降機(jī)構(gòu)雙向運(yùn)動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)設(shè)于自行車后輪兩側(cè)的輔助輪升降，以保證自行車騎行中的平衡，避免自行車的傾倒。本裝置的升降機(jī)構(gòu)可以有多種形式，如一個(gè)電動(dòng)推桿帶動(dòng)鉸接于所述自行車后輪轉(zhuǎn)軸兩端的左連桿和右連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使設(shè)于左連桿和右連桿底端的左輔助輪和右輔助輪同步升降；如二個(gè)電動(dòng)推桿通過(guò)安裝支架設(shè)于自行車后輪兩側(cè)，二個(gè)電動(dòng)推桿的頂端分別通過(guò)接套連接左輔助輪和右輔助輪中心轉(zhuǎn)軸的一端并直接帶動(dòng)左輔助輪和右輔助輪實(shí)現(xiàn)升降；再有兩個(gè)直流電機(jī)和蝸輪蝸桿減速箱通過(guò)兩個(gè)安裝支架分別設(shè)于自行車后輪兩側(cè)，兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱的輸出軸通過(guò)擺動(dòng)接桿連接左輔助輪和右輔助輪中心轉(zhuǎn)軸的一端并帶動(dòng)左輔助輪和右輔助輪實(shí)現(xiàn)升降。[0026]本裝置中控制器的微處理器連續(xù)采集安裝于自行車的重力加速度傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)自行車傾斜角度及運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)判斷，控制升降機(jī)構(gòu)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)輔助輪的升降。在自行車出現(xiàn)傾倒趨勢(shì)時(shí)，重力加速度傳感器發(fā)出信號(hào)給控制器，控制器通過(guò)升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)輔助輪同步下降或自行車傾倒側(cè)的輔助輪下降，以使自行車回復(fù)平衡，當(dāng)自行車恢復(fù)平衡后，重力加速度傳感器信號(hào)使控制器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)輔助輪同步提升或自行車傾倒側(cè)的輔助輪提升，回復(fù)到自行車的正常騎行狀態(tài)，從而起到自行車騎行學(xué)習(xí)的自動(dòng)輔助平衡作用。在升降機(jī)構(gòu)為電動(dòng)推桿或直流電機(jī)時(shí)，本裝置的控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)推桿或直流電機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)調(diào)速，實(shí)現(xiàn)輔助輪升降速度控制，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助輪升降高度的控制。根據(jù)重力加速度傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)控制器、升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車狀態(tài)的自動(dòng)智能調(diào)整。應(yīng)用本裝置后自行車學(xué)騎過(guò)程中可無(wú)需他人跟隨輔助平衡，可保證自行車的平衡，避免學(xué)騎過(guò)程的安全隱患；同時(shí)控制器的微處理器和存儲(chǔ)芯片可將一定時(shí)間學(xué)騎過(guò)程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過(guò)串行接口上傳到計(jì) 算機(jī)中，供學(xué)騎自行車的仿真、分析；微處理器也可根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)判斷學(xué)騎人的熟練程度，控制輔助輪的升降行程及速度，智能地輔助自行車學(xué)騎；以提高自行車學(xué)騎的效率。
權(quán)利要求1.一種自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置，包括自行車，其特征在于還包括重力加速度傳感器、控制器、升降機(jī)構(gòu)、左輔助輪和右輔助輪，所述重力加速度傳感器設(shè)于所述自行車車架，所述控制器和升降機(jī)構(gòu)設(shè)于所述自行車后輪上方或兩側(cè)，所述左輔助輪和右輔助輪中心設(shè)有輪軸并位于所述自行車后輪兩側(cè)，所述升降機(jī)構(gòu)連接所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降，所述重力加速度傳感器信號(hào)輸出端連接所述控制器信號(hào)輸入端，所述控制器信號(hào)輸出端連接所述升降機(jī)構(gòu)信號(hào)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡 裝置，其特征在于所述升降機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)推桿、連接桿、左連桿和右連桿，所述電動(dòng)推桿設(shè)于所述自行車后輪上方，所述左連桿和右連桿中部分別鉸接于所述自行車后輪轉(zhuǎn)軸兩端，所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端分別連接所述左連桿和右連桿底端，所述連接桿兩端分別連接所述左連桿和右連桿頂端，所述電動(dòng)推桿頂端連接所述連接桿中部并推拉連接桿，所述連接桿驅(qū)動(dòng)所述左連桿和右連桿繞所述自行車后輪轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)所述左輔助輪和右輔助輪同步上升或下降。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置，其特征在于所述升降機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)安裝支架和兩個(gè)電動(dòng)推桿，所述兩個(gè)安裝支架位于所述自行車后輪兩側(cè)并通過(guò)螺栓安裝于后輪轉(zhuǎn)軸兩端，所述兩個(gè)電動(dòng)推桿分別通過(guò)壓板固定于所述兩個(gè)安裝支架上，所述兩個(gè)電動(dòng)推桿頂端分別通過(guò)接套連接所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置，其特征在于所述升降機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)安裝支架、兩個(gè)直流電機(jī)、兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱和兩根擺動(dòng)接桿，所述兩個(gè)安裝支架位于所述自行車后輪兩側(cè)并通過(guò)螺栓安裝于后輪轉(zhuǎn)軸兩端，所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱分別安裝于所述兩個(gè)安裝支架上，所述兩個(gè)直流電機(jī)分別連接所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱，所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱輸出軸分別通過(guò)兩根擺動(dòng)接桿連接所述左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置，其特征在于所述升降機(jī)構(gòu)還包括兩個(gè)定位盤和四個(gè)行程開關(guān)，所述兩個(gè)定位盤分別設(shè)于所述兩個(gè)蝸輪蝸桿減速箱外側(cè)并沿圓周方向開有一段弧形槽，所述四個(gè)行程開關(guān)分別設(shè)于所述兩個(gè)定位盤上和弧形凹槽內(nèi)，所述每個(gè)定位盤上的兩個(gè)行程開關(guān)分別位于所述擺動(dòng)接桿的兩側(cè)，其中安裝于所述弧形凹槽內(nèi)的行程開關(guān)可在弧形凹槽內(nèi)移動(dòng)并定位，所述四個(gè)行程開關(guān)的信號(hào)輸出端連接所述控制器的信號(hào)輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置，其特征在于所述控制器包括微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、存儲(chǔ)芯片和串行接口，所述重力加速度傳感器信號(hào)輸出端連接所述微處理器信號(hào)輸入端，所述微處理器與存儲(chǔ)芯片和串行接口雙向連接，所述微處理器信號(hào)輸出端連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)輸入端，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接所述升降機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自行車騎行學(xué)習(xí)自動(dòng)輔助平衡裝置，即本裝置包括自行車、重力加速度傳感器、控制器、升降機(jī)構(gòu)、左輔助輪和右輔助輪，重力加速度傳感器設(shè)于自行車車架，控制器和升降機(jī)構(gòu)設(shè)于自行車后輪上方或兩側(cè)，左輔助輪和右輔助輪中心設(shè)有輪軸并位于自行車后輪兩側(cè)，升降機(jī)構(gòu)連接左輔助輪和右輔助輪中心輪軸一端并驅(qū)動(dòng)左輔助輪和右輔助輪升降，重力加速度傳感器信號(hào)輸出端連接控制器信號(hào)輸入端，控制器信號(hào)輸出端連接升降機(jī)構(gòu)信號(hào)輸入端。本裝置可實(shí)現(xiàn)自行車騎行學(xué)習(xí)過(guò)程的自動(dòng)平衡，無(wú)需它人跟隨輔助平衡，避免了騎行學(xué)習(xí)過(guò)程中的安全隱患，方便了自行車的騎行學(xué)習(xí)。
文檔編號(hào)G05D1/08GK202694150SQ20122021133
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者朱弘 申請(qǐng)人:朱弘