CN104760644A - 一种电动独轮车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动独轮车，具有车架，主轮、压力传感器、陀螺仪以及中央处理器，其特征在于，还具有：与主轮和中央处理器相连的测速器，用于检测车速信息并将该车速信息传递给中央处理器；以及两套对称安装在车架两侧的平衡装置，包括与中央处理器相连的能够伸长或缩短的伸缩部件以及与该伸缩部件一端相连的辅助轮，当中央处理器判断车速大于高车速阈值，中央处理器发出缩短指令给伸缩部件，伸缩部件根据缩短指令缩至最短，使得辅助轮远离地面；当中央处理器判断车速小于低车速阈值，中央处理器发出伸长指令给伸缩部件，伸缩部件伸长，使得辅助轮和主轮均在地面上。本发明的技术方案安全性能高，路况适应性强，不易摔倒，适合各种人群使用。

Description

一种电动独轮车

技术领域

本发明具体涉及一种电动独轮车，属于代步工具领域。

背景技术

随着城市交通越来越拥挤以及汽车尾气排放量的日益增多，人们越来越倾向使用小巧轻便且环保的交通工具。相对于电动自行车、摩托车以及汽车而言，电动独轮车具有体积小、重量轻、携带方便、对环境污染小等诸多优点，成为一种新型的短途出行代步工具。

电动独轮车内部设有陀螺仪、压力传感器及中央处理器。未使用时，陀螺仪处于零位，当使用者踩上脚踏板，压力传感器将脚踏板受到的压力信息传递给中央处理器，中央处理器控制电动独轮车处于准备启动状态，当使用者身体前倾，陀螺仪检测到车身的重心向前，驱动主轮的电机驱动电动独轮车加速，反之，当使用者身体后仰，陀螺仪检测到车身的重心向后，驱动主轮的电机驱动电动独轮车减速。

但由于电动独轮车仅有一个支点，靠陀螺仪检测偏转或倾斜时的转动角速度，因此在启动和停止时较不平稳，使用者需要经过大量练习才能掌握技巧，尤其是在路况不平稳的情况下，对使用者的技术水平要求更高，极易摔倒，对于身体不够灵活的群体如老年人和儿童来讲，由于安全隐患较大，均使他们望而却步。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动独轮车，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电动独轮车，具有车架，安装在该车架上的主轮、压力传感器、陀螺仪以及与压力传感器和陀螺仪相连的中央处理器，压力传感器用来检测和传递压力信息；陀螺仪用来检测和传递车架和地面的相对位置信息，当车架与地面垂直，陀螺仪处于零位，当车架倾斜，陀螺仪偏转；中央处理器根据压力信息控制主轮启动，根据相对位置信息控制主轮加速或减速，其特征在于，还具有：

与主轮和中央处理器相连的测速器，用于检测车速信息并将该车速信息传递给中央处理器；以及

两套对称安装在车架两侧的平衡装置，包括与中央处理器相连的能够伸长或缩短的伸缩部件以及与该伸缩部件一端相连的辅助轮。

其中，中央处理器存储有高车速阈值及低车速阈值，高车速阈值为6km/h～10km/h之间的任意数值，低车速阈值为3km/h～6km/h之间的任意数值，当电动独轮车放置在地面上时，中央处理器根据相对位置信息控制伸缩部件调节长度直至陀螺仪处于零位，使得辅助轮和主轮均在地面上；当中央处理器判断车速大于高车速阈值，中央处理器发出缩短指令给伸缩部件，伸缩部件根据缩短指令缩至最短，使得辅助轮远离地面；当中央处理器判断车速小于低车速阈值，中央处理器发出伸长指令给伸缩部件，伸缩部件伸长至陀螺仪处于零位，使得辅助轮和主轮均在地面上。

本发明的技术方案的进一步特征在于：高车速阈值为7km/h～9km/h之间的任意数值，低车速阈值为4km/h～6km/h之间的任意数值。

本发明的技术方案的进一步特征在于：高车速阈值为8km/h，低车速阈值为5km/h。

本发明的技术方案的进一步特征在于：伸缩部件包括驱动电机、与该驱动电机相连的移动杆、以及套在该移动杆外部的套筒，驱动电机与中央处理器相连，驱动移动杆沿套筒的内壁滑出或滑入。

本发明的技术方案的进一步特征在于：伸缩部件包括驱动电机、与驱动电机相连的丝杠及与丝杠相匹配的套筒，驱动电机与中央处理器相连，驱动丝杠转入套筒内部或转出套筒内部。

本发明的技术方案的进一步特征在于：平衡装置位于车架的后部。

与背景技术相比，本发明的技术方案安全性能高，路况适应性强，不易摔倒，适合各种人群使用，具体优点和积极效果如下：

1.具有两套平衡装置，当电动独轮车空载时，中央处理器根据相对位置信息控制伸缩部件调节长度直至陀螺仪处于零位，使辅助轮和主轮均在地面上，从而保证本发明的电动独轮车在不同地面均能保持静平衡，方便使用者上车。

2.还具有测速器，测速器将车辆行进过程中的车速信息传递给中央处理器，中央处理器根据车速信息对伸缩部件进行调控，从而使电动独轮车刚启动时主轮和两个辅助轮均在地面上，不会导致使用者在车辆突然启动后失去平衡摔倒，当车速超过高车速阈值后，伸缩部件缩至最短，辅助轮远离地面，从而不会影响电动独轮车的前行，当车速小于低车速阈值，伸缩部件伸长至辅助轮到达地面，使电动独轮车保持静平衡，方便使用者保持平衡或下车。

3.设置的高车速阈值及低车速阈值均为实验测定，在所提供的范围内，人体受到的惯性较小，不会因为伸缩部件伸长或缩短而摔倒。

附图说明

图1为本发明所涉及的电动独轮车在实施例中的结构示意图；

图2为本发明所涉及的电动独轮车在实施例中的结构框图；

图3为实施例中平衡装置的结构爆炸图；

图4为实施例中平衡装置在伸长状态下的结构说明图；

图5为实施例中平衡装置在完全缩短状态下的结构说明图；

图6为实施例中电动独轮车空载时平衡装置的动作说明图；

图7为实施例中电动独轮车负载时平衡装置的动作说明图；

图8为实施例中电动独轮车的工作流程说明图；

图9为实施例中中央处理器控制电动独轮车是否启动的流程说明图；以及

图10为实施例中中央处理器控制驱动电机是否启动的流程说明图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明所涉及的电动独轮车的具体实施形态做进一步的描述。

<实施例>

图1为本发明所涉及的电动独轮车在实施例中的结构示意图。

图2为本发明所涉及的电动独轮车在实施例中的结构框图。

如图1和2所示，本实施例所提供的电动独轮车10具有车架11、安装在车架11上的主轮12、与主轮12相连的驱动主轮12加速或减速的主轮电机17、以及两套对称安装在车架11两侧的平衡装置14。车架11包括架本体111及位于架本体111两侧的脚踏板112，架本体111的内部设有陀螺仪15、中央处理器16以及测速器18，脚踏板112上设有压力传感器13。

图3为实施例中平衡装置的结构爆炸图。

图4为实施例中平衡装置在伸长状态下的结构说明图。

图5为实施例中平衡装置在完全缩短状态下的结构说明图。

如图1，3，4和5所示，平衡装置14位于架本体111的后部，包括能够伸长或缩短的伸缩部件以及辅助轮144。伸缩部件包括驱动电机141、丝杠142、与丝杠142通过螺纹相匹配的螺母147以及与螺母147连接的套筒143。驱动电机141焊接在架本体111上并与中央处理器16相连，丝杠142的一端通过垫片145和E型卡簧146与驱动电机141匹配相连，在驱动电机141的驱动下，丝杠142转入套筒143内部使伸缩部件缩短或从套筒143内部转出使伸缩部件伸长，辅助轮144安装在套筒143的端部。

如图2所示，陀螺仪15与中央处理器16相连，用来检测车架11和地面的相对位置信息并将相对位置信息传递到中央处理器16，当车架11与地面垂直，陀螺仪15处于零位，当车架11倾斜，陀螺仪15偏转。测速器18与主轮12以及中央处理器16相连，用于检测主轮12的车速信息并将该车速信息传递给中央处理器16。压力传感器13与中央处理器16相连，用来检测脚踏板111接受到的压力信息并将该压力信息传递给中央处理器16。

中央处理器16内存储有高车速阈值、低车速阈值以及压力阈值，在本实施例中，高车速阈值为8km/h，低车速阈值为5km/h，压力阈值为30kg。在电动独轮车10空载放置在地面时(即车速为零、压力为零)，中央处理器16根据接收到的相对位置信息控制驱动电机141是否启动。在电动独轮车10开启后，中央处理器16将接收到的压力信息与压力阈值相比较，根据比较结果对电动独轮车是否准备行驶进行判断，并根据判断结果控制主轮电机17是否启动。中央处理器16将接收到的车速信息与高车速阈值和低车速阈值相比较，根据比较结果控制驱动电机141是否启动。

图6为实施例中电动独轮车空载时平衡装置的动作说明图。

如图6所示，在电动独轮车空载条件下，当放置在水平地面B上时，辅助轮144处在图中②的位置，两个辅助轮144及主轮12均处在图中地面B上；当放置在下坡地面A上时，陀螺仪15检测到车架11的重心向前(即沿图6中箭头D所示的方向)偏转，陀螺仪15将偏转的相对位置信息发送到中央处理器16，中央处理器16根据该相对位置信息发送相应的微调指令给驱动电机141，驱动电机141根据相应的微调指令，驱动丝杠142转入套筒143内部直至陀螺仪15处于零位，使得辅助轮144处在图中①的位置，两个辅助轮144及主轮12均处在地面A上；当放置在上坡地面C上时，陀螺仪15检测到车架11的重心向后偏转(即沿图6中箭头E所示的方向)，陀螺仪15将偏转的相对位置信息发送到中央处理器16，中央处理器16根据该相对位置信息发送相应的微调指令给驱动电机141，驱动电机141根据相应的微调指令，驱动丝杠142从套筒143内部转出，直至陀螺仪15处于零位，辅助轮144处在图中③的位置，使得两个辅助轮144及主轮12均处在地面C上。

图7为实施例中电动独轮车负载时平衡装置的动作说明图。

如图7-a所示，当中央处理器16判断车速大于高车速阈值时，中央处理器16发出缩短指令给驱动电机141，驱动电机141根据缩短指令，驱动丝杠142向套筒143内部转动，使得伸缩部件沿图7-a中箭头的方向缩至最短，从而使辅助轮144远离地面。当中央处理器16判断车速小于低车速阈值时，中央处理器16发出伸长指令给驱动电机141，驱动电机141根据伸长指令，驱动丝杠142从套筒143内部向外转动，使得伸缩部件沿图7-b中箭头的方向伸长，直至陀螺仪15处于零位，使得两个辅助轮144和主轮12均在地面上。

图8为实施例中电动独轮车的工作流程说明图。

图9为实施例中中央处理器控制电动独轮车是否启动的流程说明图。

如图8和9所示，使用本实施例所提供的电动独轮车10时，首先打开电源开机(S100)，当压力传感器13检测到脚踏板112所承受的压力低于压力阈值时，电动独轮车10处于未激发不动作阶段；当压力传感器13检测到脚踏板112所承受的压力超过压力阈值，即说明使用者的双脚已经踩在脚踏板112上，此时电动独轮车10激发处于准备阶段(S200)。当陀螺仪15处于零位即陀螺仪15未发生偏转时，电动独轮车10处于不动作阶段；当陀螺仪15检测到车架11的重心向前倾斜，开始加速(S300)；当陀螺仪15检测到车架11的重心向后倾斜，开始减速(S400)；当车速减至0时，电动独轮车10停止(S500)，使用者下车后关机(S600)。

图10为实施例中中央处理器控制驱动电机是否启动的流程说明图。

如图10所示，电动独轮车10开机后，压力传感器先检测电动独轮车10是否空载，如果空载，陀螺仪15检测车架11的重心是否偏转，不偏转，平衡装置14不动作，偏转，陀螺仪15将偏转信息传递给中央处理器16，中央处理器16根据偏转信息发送微调指令给驱动电机141，驱动电机141根据相应的微调指令，驱动丝杠142转入套筒143内部或从套筒143内部转出，直至陀螺仪15处于零位，使主轮12和两个辅助轮144均处在地面上。当电动独轮车10处于行驶过程中，测速器18对车速进行实时监测并将车速信息发送到中央处理器16，中央处理器16根据车速信息进行判断，一旦车速大于8km/h，发出缩短指令给驱动电机141，驱动电机141根据缩短指令，驱动丝杠142向套筒143内部转动，使得伸缩部件缩至最短，从而使辅助轮144远离地面。当电动独轮车10减速时，一旦车速小于5km/h，中央处理器16发出伸长指令给驱动电机141，驱动电机141根据伸长指令，驱动丝杠142从套筒143内部向外转动，使得伸缩部件伸长，直至陀螺仪15处于零位，使得两个辅助轮144和主轮12均在地面上。当车速处于5km/h～8km/h之间时，驱动电机141处于不动作状态。

在本实施例中，高车速阈值为8km/h，低车速阈值为5km/h，压力阈值为30kg，本发明的电动独轮车所涉及的高车速阈值可以选自6km/h～10km/h之间的任意数值，低车速阈值可以选自3km/h～6km/h之间的任意数值。

与背景技术相比，本实施例所提供的电动独轮车安全性能高，路况适应性强，不易摔倒，适合各种人群使用，具体优点和积极效果如下：

1.具有两套平衡装置，当电动独轮车空载时，中央处理器根据相对位置信息控制伸缩部件调节长度直至陀螺仪处于零位，使辅助轮和主轮均在地面上，从而保证本发明的电动独轮车在不同地面均能保持静平衡，方便使用者上车。

2.还具有测速器，测速器将车辆行进过程中的车速信息传递给中央处理器，中央处理器根据车速信息对伸缩部件进行调控，从而使电动独轮车刚启动时主轮和两个辅助轮均在地面上，不会导致使用者在车辆突然启动后失去平衡摔倒，当车速超过高车速阈值后，伸缩部件缩至最短，辅助轮远离地面，从而不会影响电动独轮车的前行，当车速小于低车速阈值，伸缩部件伸长至辅助轮到达地面，使电动独轮车保持静平衡，方便使用者保持平衡或下车。

3.设置的高车速阈值及低车速阈值均为实验测定，在所提供的范围内，人体受到的惯性较小，不会因为伸缩部件伸长或缩短而摔倒。

当然，本发明所涉及的电动独轮车并不仅仅限定于上述实施例中的内容。以上结构仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动独轮车，具有车架，安装在该车架上的主轮、压力传感器、陀螺仪以及与所述压力传感器和所述陀螺仪相连的中央处理器，所述压力传感器用来检测和传递压力信息；所述陀螺仪用来检测和传递所述车架和地面的相对位置信息，当所述车架与所述地面垂直，所述陀螺仪处于零位，当所述车架倾斜，所述陀螺仪偏转；所述中央处理器根据所述压力信息控制所述主轮启动，根据所述相对位置信息控制所述主轮加速或减速，其特征在于，还具有：

与所述主轮及所述中央处理器相连的测速器，用于检测车速信息并将该车速信息传递给所述中央处理器；以及

两套对称安装在所述车架两侧的平衡装置，包括与所述中央处理器相连的能够伸长或缩短的伸缩部件以及与该伸缩部件一端相连的辅助轮，

其中，所述中央处理器存储有高车速阈值及低车速阈值，所述高车速阈值为6km/h～10km/h之间的任意数值，所述低车速阈值为3km/h～6km/h之间的任意数值，

当所述电动独轮车放置在所述地面上时，所述中央处理器根据所述相对位置信息控制所述伸缩部件调节长度直至所述陀螺仪处于所述零位，使得所述辅助轮和所述主轮均在所述地面上，

当所述中央处理器判断车速大于所述高车速阈值，所述中央处理器发出缩短指令给所述伸缩部件，所述伸缩部件根据所述缩短指令缩至最短，使得所述辅助轮远离所述地面；当所述中央处理器判断车速小于所述低车速阈值，所述中央处理器发出伸长指令给所述伸缩部件，所述伸缩部件伸长至所述陀螺仪处于所述零位，使得所述辅助轮和所述主轮均在所述地面上。

2.根据权利要求1所述的电动独轮车，其特征在于：

其中，所述高车速阈值为7km/h～9km/h之间的任意数值，所述低车速阈值为4km/h～6km/h之间的任意数值。

3.根据权利要求1所述的电动独轮车，其特征在于：

其中，所述高车速阈值为8km/h，所述低车速阈值为5km/h。

4.根据权利要求1所述的电动独轮车，其特征在于：

其中，所述伸缩部件包括驱动电机、与该驱动电机相连的移动杆、以及套在该移动杆外部的套筒，所述驱动电机与所述中央处理器相连，驱动所述移动杆沿所述套筒的内壁滑出或滑入。

5.根据权利要求1所述的电动独轮车，其特征在于：

其中，所述伸缩部件包括驱动电机、与所述驱动电机相连的丝杠及与所述丝杠相匹配的套筒，所述驱动电机与所述中央处理器相连，驱动所述丝杠转入所述套筒内部或转出所述套筒内部。

6.根据权利要求1所述的电动独轮车，其特征在于：

其中，所述平衡装置位于所述车架的后部。