一種機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其包括內(nèi)置有第一電機(jī)的車輪、設(shè)置在所述車輪外側(cè)的外殼以及分別設(shè)置在所述外殼兩側(cè)的空心踏板，所述踏板內(nèi)設(shè)有機(jī)電陀螺組件，所述機(jī)電陀螺組件包括第二電機(jī)和在所述第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠在不需要任何外加輔助力量的情況下，使初學(xué)者能夠快速上車，并且隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)依然能夠很好地在左右方向上實(shí)現(xiàn)自平衡。
【專利說(shuō)明】
一種機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)獨(dú)輪車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)獨(dú)輪車是一種依靠電力驅(qū)動(dòng)及自我平衡能力控制的代步工具。在社會(huì)飛速發(fā)展的今天，交通擁堵在很多大中城市也成了普遍現(xiàn)象，一款時(shí)尚、便捷的電動(dòng)獨(dú)輪車，讓人們享受到穿梭于鬧市的輕松與快樂(lè)以及上下班的快捷。電動(dòng)獨(dú)輪車是新一代的節(jié)能、環(huán)保、便攜的代步工具。充電3-4小時(shí)，可以行駛15-30千米，短途代步非常方便，可以代替公交和地鐵。電動(dòng)獨(dú)輪車體形小巧、攜帶方便，可以直接放進(jìn)汽車的后備箱，提到家里或是辦公室。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的背景下，電動(dòng)獨(dú)輪車作為一種新型環(huán)保的代步工具，宣傳綠行出行、低碳環(huán)保的生活理念。
[0003]現(xiàn)有的電動(dòng)獨(dú)輪車大多是通過(guò)陀螺儀(陀螺儀，是指用高速回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，是電子陀螺儀)進(jìn)行前后穩(wěn)定的，其不能實(shí)現(xiàn)左右方向的平衡，在運(yùn)行過(guò)程中只有通過(guò)控制身體來(lái)保持左右平衡，這對(duì)于初學(xué)者而言十分不易掌控。為了解決左右方向平衡的問(wèn)題，市面上出現(xiàn)了這樣一種電動(dòng)獨(dú)輪車:其包括車輪、機(jī)架以及設(shè)置在機(jī)架下端左右兩側(cè)的腳踏板，在機(jī)架內(nèi)還設(shè)有位于車輪正上方的飛輪、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一陀螺儀、第二陀螺儀、第一加速度計(jì)、第二加速度計(jì)和控制器，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第一陀螺儀和第一加速度計(jì)設(shè)置在飛輪的左側(cè)，第二陀螺儀和第二加速度計(jì)設(shè)置在飛輪的右側(cè)，第一陀螺儀、第二陀螺儀、第一加速度計(jì)和第二加速度計(jì)均用于測(cè)量飛輪的角度，然后控制器根據(jù)檢測(cè)到的角度來(lái)控制飛輪旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)左右平衡。
[0004]上述電動(dòng)獨(dú)輪車雖然能在一定程度上實(shí)現(xiàn)左右平衡，但仍存在以下缺陷:首先，該種獨(dú)輪車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要設(shè)置的陀螺儀和加速度計(jì)的數(shù)量多，增加了控制器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，為了能準(zhǔn)確計(jì)算和控制車輪以及飛輪的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)控制器的性能也不得不提出較高要求，而性能越好的控制器價(jià)格也越貴，因此無(wú)形之中增加了產(chǎn)品成本。更重要的是，該種獨(dú)輪車通過(guò)設(shè)置在車輪正上方的飛輪來(lái)控制左右平衡，其前提是飛輪的重心需與車輪的重心保持在同一條直線上才能很好的控制，但是在實(shí)際使用過(guò)程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)松動(dòng)，根本無(wú)法做到飛輪始終保持在車輪的正上方。因此，隨著使用時(shí)間的不斷加長(zhǎng)，獨(dú)輪車的左右平衡功能會(huì)逐漸降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠在不需要任何外加輔助力量的情況下，使初學(xué)者能夠快速上車，并且隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)依然能夠很好地在左右方向上實(shí)現(xiàn)自平衡。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明特采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，包括內(nèi)置有第一電機(jī)的車輪、設(shè)置在車輪外側(cè)的外殼以及分別設(shè)置在外殼兩側(cè)的空心踏板，踏板內(nèi)設(shè)有機(jī)電陀螺組件，機(jī)電陀螺組件包括第二電機(jī)和在第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的轉(zhuǎn)子。
[0008]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述轉(zhuǎn)子為盤狀的金屬構(gòu)件，第二電機(jī)內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子的軸心處。
[0009]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述外殼包括對(duì)稱設(shè)置的兩塊半殼體，由兩塊半殼體限定出的第一腔體內(nèi)容納有車輪。
[0010]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述半殼體包括主殼體和設(shè)置在主殼體的遠(yuǎn)離車輪的一側(cè)的蓋板，主殼體和蓋板限定出的第二腔體內(nèi)設(shè)有電池組和控制板。
[0011 ]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，兩塊上述主殼體在各自頂部分別設(shè)有彼此對(duì)應(yīng)的通孔。
[0012]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述蓋板的外表面設(shè)有護(hù)腿墊。
[0013]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車還包括沿外殼周向依次設(shè)置在兩個(gè)主殼體之間的剎車燈、充電接口、開(kāi)關(guān)、USB接口和照明燈。
[0014]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車還包括拉桿，拉桿與外殼連接。
[0015]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述車輪還包括設(shè)置在第一電機(jī)軸心的支撐軸，支撐軸從第一電機(jī)的表面向車輪的兩側(cè)延伸凸出。
[0016]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述支撐軸的兩端分別設(shè)有L形連接件，L形連接件將外殼和踏板連接固定至支撐軸的兩端。
[0017]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0018]本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車通過(guò)設(shè)置在空心踏板內(nèi)的機(jī)電陀螺組件來(lái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)輪車在運(yùn)行過(guò)程中前后左右方向上的全方位自平衡。本發(fā)明的陀螺組件包括第二電機(jī)以及在第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的轉(zhuǎn)子，由于陀螺效應(yīng)，轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在其所處水平面內(nèi)沿各個(gè)方向，包括獨(dú)輪車的前后左右方向，均產(chǎn)生扭矩，從而維持獨(dú)輪車車體前后左右方向的平衡。本發(fā)明的獨(dú)輪車不需要使用者通過(guò)控制身體來(lái)調(diào)整左右方向上的平衡，只需要使用者通過(guò)控制身體重心來(lái)調(diào)節(jié)車體的運(yùn)動(dòng)方向以及運(yùn)行速度即可，而且本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易控制。
【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車的結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車的立體圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車的剖視圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車在運(yùn)行過(guò)程中所受力的分布圖，由于質(zhì)量相同，因此圖中僅用對(duì)應(yīng)的加速度表示，圖中α為機(jī)電陀螺平衡滑板車的傾斜角度，a為機(jī)電陀螺平衡滑板車的加速度，g為重力加速度，等于9.8m/s2。
[0024]附圖標(biāo)記列表:
[0025]機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100;
[0026]車輪101 ；外殼102 ；踏板103 ；機(jī)電陀螺組件104 ；控制板105 ；電池組106 ；剎車燈107;充電接口 108;開(kāi)關(guān)109 ； USB接口 110;照明燈111;拉桿112;
[0027]第一電機(jī)1011;充氣輪胎1012;支撐軸1013;L形連接件1014;
[0028]半殼體1021;主殼體1022;蓋板1023;通孔1024;護(hù)腿墊1025;
[0029]陀螺上支架1031;陀螺下支架1032;
[0030]第二電機(jī)1041;轉(zhuǎn)子 1042。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。
[0032]因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“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(duì)重要性。
[0034]此外，術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件絕對(duì)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(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)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(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)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(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]參見(jiàn)圖1所示出的本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100的結(jié)構(gòu)爆炸圖，機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車包括:車輪101、外殼102、踏板103、機(jī)電陀螺組件104、控制板105、電池組106、剎車燈107、充電接口 108、開(kāi)關(guān)109、USB接口 110、照明燈111和拉桿112。外殼102設(shè)置在車輪101的外側(cè)，兩塊踏板103對(duì)稱地設(shè)置在外殼102的兩側(cè)，兩塊機(jī)電陀螺組件104分別設(shè)置在兩塊踏板103內(nèi)，控制板105和電池組106設(shè)置在外殼102內(nèi)，剎車燈107、充電接口 108、開(kāi)關(guān)109、USB接口 110、照明燈111沿外殼102的周向設(shè)置，并且分別于電池組106連接，拉桿112與外殼102連接。
[0037]車輪101包括第一電機(jī)1011、充氣輪胎1012、支撐軸1013和L形連接件1014。第一電機(jī)1011內(nèi)置在車輪1I的軸心處，用于驅(qū)動(dòng)車輪101轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，第一電機(jī)1011為直流無(wú)刷電機(jī)。充氣輪胎1012嵌套在第一電機(jī)1011的外側(cè)。支撐軸1013從第一電機(jī)1011的表面向車輪101的兩側(cè)延伸凸出。支撐軸1013用于支撐固定外殼102以及設(shè)置外殼102兩側(cè)的踏板102。同時(shí)，支撐軸1013也是第一電機(jī)1011圍繞自身旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸。兩塊L形連接件1014設(shè)置支撐軸1013的兩端，用于將外殼102和踏板103連接固定至支撐軸1013的兩端。
[0038]L形連接件1014由呈長(zhǎng)方體的豎直臂和水平臂兩部分構(gòu)成。L形連接件1014的豎直臂設(shè)有第一安裝孔，第一安裝孔的形狀和尺寸與支撐軸1013的形狀、尺寸相匹配。通過(guò)第一安裝孔，L形連接件1014被“掛”在支撐軸1013的兩側(cè)。L形連接件1014的水平臂與豎直臂相垂直，水平臂的長(zhǎng)度明顯小于豎直臂的長(zhǎng)度。水平臂的遠(yuǎn)離豎直臂的端部設(shè)有第二安裝孔，用于連接踏板103。優(yōu)選地，踏板103鉸接在第二安裝孔內(nèi)。在安裝狀態(tài)下，L形連接件1014的豎直臂與第一電機(jī)1011的垂直于支撐軸1013的表面相平行，水平臂向車輪101的兩側(cè)向外凸出延伸。
[0039]外殼102包括對(duì)稱設(shè)置的兩塊半殼體1021，由兩塊半殼體1021限定出的第一腔體內(nèi)容納有車輪101。第一腔體具有足以容納車輪101的空間。外殼102保持與車輪101保持相匹配的形狀。外殼102的形狀大致呈圓形。結(jié)合圖1和圖2，兩塊半殼體1021在車輪101的上方的部分彼此連接，兩塊半殼體1021在車輪101下方的部分互不接觸，并在車輪下方形成一開(kāi)口，將車輪101從外殼102中部分暴露出來(lái)，以在地面上運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0040]再次參見(jiàn)圖1，半殼體1021包括主殼體1022和蓋板1023。兩塊主殼體1022之間設(shè)置車輪101，蓋板1023設(shè)置在主殼體1022的遠(yuǎn)離車輪101的一側(cè)。主殼體1022和蓋板1023限定出的第二腔體內(nèi)設(shè)有電池組106和控制板105。電池組106用于為控制板105、第一電機(jī)1011、第二電機(jī)1041、剎車燈107和照明燈111等提供電能，并且可以通過(guò)USB接口為移動(dòng)設(shè)備例如手機(jī)進(jìn)行充電。
[0041]本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100通過(guò)主殼體1022將車輪101與外殼102內(nèi)其他組件，尤其是電池組106和控制板105等帶電組件隔開(kāi)，將車輪101單獨(dú)處于一個(gè)獨(dú)立的腔體中，能夠避免在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中將連接電池組106和其他組件之間的導(dǎo)線卷入到車輪101中，并且對(duì)于下雨天氣也能在外殼102內(nèi)部做到干濕分區(qū)。有利于提高車輪的安全使用性能，并延長(zhǎng)獨(dú)輪車的使用壽命。而且，將主殼體1022和蓋板1023—層層安裝至車輪101的兩偵U，對(duì)于產(chǎn)品組裝和拆卸都十分方便。兩塊主殼體1022在各自頂部分別設(shè)有彼此對(duì)應(yīng)的通孔1024。通孔1024大致呈橢圓形，分別設(shè)置兩塊主殼體1022上的通孔1024構(gòu)成一個(gè)橢圓形孔，便于使用者在不需要騎行時(shí)提拿。
[0042]蓋板1023的外表面設(shè)有護(hù)腿墊1025。優(yōu)選地，護(hù)腿墊1025鑲嵌在蓋板1023的外表面。優(yōu)選地，護(hù)腿墊1025設(shè)置在蓋板1023的上半部。護(hù)腿墊1025使用PU皮(超細(xì)纖維增強(qiáng)皮革)制成的，用于保護(hù)腿部，并且在騎行過(guò)程為腿部提供一定支撐力，減少腿部壓力，提高騎行過(guò)程中的舒適度。
[0043]踏板103設(shè)置在外殼102的兩側(cè)，并且設(shè)置在外殼102的下側(cè)。踏板103為空心踏板，包括陀螺上支架1031和陀螺下支架1032。在俯視狀態(tài)下，陀螺上支架1031和陀螺下支架1032保持相匹配的長(zhǎng)方形或正方形以及相同的尺寸。陀螺上支架1031和陀螺下支架1032通過(guò)對(duì)應(yīng)設(shè)置在各自外周緣的卡扣結(jié)構(gòu)連接固定。陀螺上支架1031包括用于踩踏的第一上表面，第一上表面沿水平方向設(shè)置。在第一上表面的兩側(cè)向下分別延伸出第二上表面和第三上表面，并且第二上表面和第三上表面彼此平行。陀螺下支架1032包括與第一上表面相對(duì)應(yīng)的第一下表面。第一下表面的兩側(cè)斜向上延伸出第二下表面和第三下表面，并且第二下表面和第三下表面彼此彼此相對(duì)。在安裝狀態(tài)下，第二上表面和第三上表面分別位于第二下表面和第三下表面之間。通過(guò)第一上表面、第二上表面、第三上表面、第一下表面、第二下表面和第三下表面限定出用于容納機(jī)電陀螺組件104的第三腔體。
[0044]結(jié)合圖1和圖3，踏板103內(nèi)設(shè)有機(jī)電陀螺組件104。每個(gè)踏板103內(nèi)至少設(shè)置有一個(gè)機(jī)電陀螺組件104。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況增加機(jī)電陀螺組件104，機(jī)電陀螺組件104的數(shù)量增加后，踏板103的尺寸也相應(yīng)增大。機(jī)電陀螺組件104包括第二電機(jī)1041和在第二電機(jī)1041驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的轉(zhuǎn)子1042。轉(zhuǎn)子1042為盤狀的金屬構(gòu)件，第二電機(jī)1041內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子的軸心處。
[0045]第二電機(jī)1041的轉(zhuǎn)軸固定在陀螺下支架1032上，在電力驅(qū)動(dòng)下，第二電機(jī)1041高速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與之連接的轉(zhuǎn)子1042高速旋轉(zhuǎn)。第二電機(jī)1041和轉(zhuǎn)子1042構(gòu)成了大致呈玩具陀螺的造型，轉(zhuǎn)子1042在第二電機(jī)1041的驅(qū)動(dòng)下，高速旋轉(zhuǎn)，由于陀螺效應(yīng)，轉(zhuǎn)子1042在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在其所處水平面內(nèi)沿各個(gè)方向產(chǎn)生扭矩，使得車體能夠在各個(gè)方向受力均衡，進(jìn)而在整體上平衡車體。
[0046]第二電機(jī)1041和轉(zhuǎn)子1042成對(duì)地設(shè)置在踏板103內(nèi)。即，一個(gè)轉(zhuǎn)子1042便對(duì)應(yīng)一個(gè)第二電機(jī)1041。優(yōu)選地，第二電機(jī)1041為高速直流無(wú)刷電機(jī)。本發(fā)明的第二電機(jī)1041體積小，并且轉(zhuǎn)速可達(dá)18000-20000r/min。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子1042為鐵合金制成的盤狀結(jié)構(gòu)。
[0047]控制板105用于控制第一電機(jī)1011和第二電機(jī)1041旋轉(zhuǎn)。控制板105設(shè)置在主殼體1022和蓋板1023限定出的第二腔體內(nèi)并且分別與第一電機(jī)1011和第二電機(jī)1041連接。
[0048]控制板105上設(shè)有藍(lán)牙模塊和加速度傳感器(圖中未示出)。
[0049]藍(lán)牙模塊與移動(dòng)設(shè)備(例如手機(jī)或遙控器)連接，并根據(jù)移動(dòng)設(shè)備發(fā)出的指令將機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100設(shè)定為柔和騎行模式、舒適騎行模式或勁爆騎行模式。
[0050]柔和騎行模式為低速運(yùn)行模式，S卩，機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100在低速下行駛，一般在10km/h以下。柔和騎行模式適用于路況較差的情形，例如，下雨天道路，擁堵導(dǎo)道路，坑洼道路;此外還適合人群較多的路口，例如，十字路口、學(xué)校路口等。
[0051]舒適騎行模式為中速運(yùn)行模式，S卩，機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100在中速下行駛，一般在10-25km/h內(nèi)。舒適騎行模式適合一般路況，其介于柔和騎行模式和勁爆騎行模式之間。
[0052]勁爆騎行模式為高速運(yùn)行模式，S卩，機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100在高速下行駛，一般在25km/h以上。但為了安全起見(jiàn)，在生產(chǎn)時(shí)，將機(jī)電陀螺平衡滑板車100的最高運(yùn)行速度設(shè)置為40km/h。勁爆騎行模式適用于路況較好的情形，例如，行人和車輛較少的平直道路。
[0053]柔和騎行模式、舒適騎行模式以及勁爆騎行模式均為機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100的自動(dòng)運(yùn)行模式。當(dāng)使用者未開(kāi)啟自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，使用者仍通過(guò)調(diào)節(jié)身體在運(yùn)動(dòng)方向上的重心，例如，前傾或后仰身體，來(lái)自行控制機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100的車速。當(dāng)使用者開(kāi)啟自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，即選擇上述三種模式中的任意一種，控制板105控制第一電機(jī)1011的旋轉(zhuǎn)，將車速調(diào)整到與設(shè)定模式相匹配的速度。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)1011的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，第二電機(jī)1041也相應(yīng)發(fā)生正相關(guān)的變化。即，第一電機(jī)1011轉(zhuǎn)速增大，第二電機(jī)1041相應(yīng)增大，反之亦然。
[0054]在運(yùn)行過(guò)程中，若當(dāng)前車速超過(guò)當(dāng)前騎行模式下的預(yù)設(shè)閾值時(shí)，剎車燈107開(kāi)始閃亮，以提醒使用者超速，并且控制板105會(huì)控制第一電機(jī)1011將車速減慢。該預(yù)設(shè)閾值也可是使用者通過(guò)手機(jī)運(yùn)用軟件進(jìn)行設(shè)定的。
[0055]本發(fā)明的檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100還可以通過(guò)藍(lán)牙模塊向手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，例如，車速、系統(tǒng)溫度、電池組106的剩余電量等。
[0056]加速度傳感器用于檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100的運(yùn)行加速度的。加速度傳感器不斷檢測(cè)檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100的運(yùn)行加速度，并將檢測(cè)到的加速度反饋給控制板105。優(yōu)選地，加速度傳感器的檢測(cè)周期為2ms。
[0057]控制板105根據(jù)反饋的加速度傳感器算出檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車100的傾斜角度，并根據(jù)傾斜角度來(lái)控制第一電機(jī)1011的旋轉(zhuǎn)方向。以獨(dú)輪車的前進(jìn)方向?yàn)檎较?，將加速度傳感器檢測(cè)到的加速度在水平和豎直方向分解，如圖4所示，并根根反三角函數(shù)α =arCsin(a/g)進(jìn)行計(jì)算。其中，α為機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車的傾斜角度，a為加速度傳感器檢測(cè)至1J的加速度，g為重力加速度，g = 9.8m/s2。
[0058]當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度大于零時(shí)，說(shuō)明車體向前傾寫，此時(shí)控制板105控制第一電機(jī)1011向后旋轉(zhuǎn)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度為零，S卩，檢測(cè)到的運(yùn)行加速度為零，說(shuō)明車體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度小于零時(shí)，說(shuō)明車體向后傾斜，控制板105控制第一電機(jī)1011向前旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過(guò)控制板105和加速度傳感器來(lái)控制檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車100在前后方向上的自平衡。
[0059]電池組106設(shè)置在主殼體1022和蓋板1023限定出的第二腔體內(nèi)。電池組106分別與第一電機(jī)1011、第二電機(jī)1041、控制板105以及控制板105上的加速度傳感器和藍(lán)牙模塊連接，為其提供電能。電池組106為具有充放電功能的蓄電池組。
[0060]優(yōu)選地，電池組106用16串18650電池，電池電壓可以達(dá)到53-67.2V。
[0061]照明燈111用于在光線不好的道路上行駛時(shí)為使用者提供照明。
[0062]優(yōu)選地，照明燈111內(nèi)置有光敏傳感器，光敏傳感器能夠感知外界環(huán)境光線的變化，當(dāng)采集到的光線低于預(yù)設(shè)閾值或高于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，照明燈111自動(dòng)點(diǎn)亮或熄滅，使得機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100更加方便、智能化。
[0063]下面結(jié)合圖4，對(duì)本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0064]使用者通過(guò)開(kāi)關(guān)109啟動(dòng)機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100，控制板105控制設(shè)置在踏板103內(nèi)的至少一個(gè)機(jī)電陀螺組件104高速旋轉(zhuǎn)，由于陀螺效應(yīng)，機(jī)電陀螺組件104的轉(zhuǎn)子1042在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在其所處水平面內(nèi)沿各個(gè)方向產(chǎn)生扭矩，使得車體能夠在各個(gè)方向受力均衡，進(jìn)而在整體上平衡車體。加速度傳感器將檢測(cè)到的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車100的加速度以脈沖信號(hào)(PWM)的形式發(fā)送給控制板105，控制板105根據(jù)接受到的代表加速度值的脈沖信號(hào)(PffM)和反三角函數(shù)a = arc s in (g/a)計(jì)算出機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車的傾斜角度。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度大于零時(shí)，說(shuō)明車體向前傾寫，此時(shí)控制板105控制第一電機(jī)1011向后旋轉(zhuǎn)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度為零，即，檢測(cè)到的運(yùn)行加速度為零，說(shuō)明車體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度小于零時(shí)，說(shuō)明車體向后傾斜，控制板105控制第一電機(jī)1011向前旋轉(zhuǎn)。通過(guò)調(diào)節(jié)第一電機(jī)1011向前或前后旋轉(zhuǎn)來(lái)控制機(jī)電陀螺平衡滑板車100在前后方向上的平衡。
[0065]優(yōu)選地，剎車燈107、充電接口 108、開(kāi)關(guān)109、USB接口 110和照明燈111沿外殼周向依次設(shè)置在兩個(gè)主殼體之間的。以設(shè)置在外殼102頂部的通孔1024為分界點(diǎn)，剎車燈107和充電接口 108沿外殼102的周向依次設(shè)置在通孔1024的后側(cè)，開(kāi)關(guān)109、USB接口 110和照明燈111沿外殼102的周向依次設(shè)置在通孔1024的前側(cè)。
[0066]拉桿112連接在外殼102的后側(cè)下方。拉桿112為伸縮拉桿，起長(zhǎng)度可以伸縮調(diào)節(jié)。拉桿112收縮到的最短長(zhǎng)度與車輪高度相匹配。
[0067]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，包括內(nèi)置有第一電機(jī)的車輪、設(shè)置在所述車輪外側(cè)的外殼以及分別設(shè)置在所述外殼兩側(cè)的空心踏板，所述踏板內(nèi)設(shè)有機(jī)電陀螺組件，所述機(jī)電陀螺組件包括第二電機(jī)和在所述第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的轉(zhuǎn)子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子為盤狀的金屬構(gòu)件，所述第二電機(jī)內(nèi)嵌在所述轉(zhuǎn)子的軸心處。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述外殼包括對(duì)稱設(shè)置的兩塊半殼體，由兩塊所述半殼體限定出的第一腔體內(nèi)容納有所述車輪。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述半殼體包括主殼體和設(shè)置在所述主殼體的遠(yuǎn)離所述車輪的一側(cè)的蓋板，所述主殼體和所述蓋板限定出的第二腔體內(nèi)設(shè)有電池組和控制板。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，兩塊所述主殼體在各自頂部分別設(shè)有彼此對(duì)應(yīng)的通孔。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述蓋板的外表面設(shè)有護(hù)腿墊。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車還包括沿所述外殼周向依次設(shè)置在兩個(gè)所述主殼體之間的剎車燈、充電接口、開(kāi)關(guān)、USB接口和照明燈。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車還包括拉桿，所述拉桿與所述外殼連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述車輪還包括設(shè)置在所述第一電機(jī)軸心的支撐軸，所述支撐軸從所述第一電機(jī)的表面向所述車輪的兩側(cè)延伸凸出。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)電陀螺平衡獨(dú)輪車，其特征在于，所述支撐軸的兩端分別設(shè)有L形連接件，所述L形連接件將所述外殼和所述踏板連接固定至所述支撐軸的兩端。
【文檔編號(hào)】B62K1/00GK105923082SQ201610327374
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】林鴻貴
【申請(qǐng)人】林鴻貴