CN106314593A

CN106314593A - 一种载运工具

Info

Publication number: CN106314593A
Application number: CN201510332459.6A
Authority: CN
Inventors: 年四成; 程勇; 杨文�
Original assignee: Beijing Zhong Tongke Xiang Science And Technology Ltd
Current assignee: Beijing Zhong Tongke Xiang Science And Technology Ltd
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2017-01-11

Abstract

本发明涉及一种载运工具，该载运工具包括球形壳体(2)、支撑框(3)、转向框(5)和承载框(6)，支撑框通过第一旋转驱动装置(1)连接于球形壳体，支撑框与该球形壳体能够在第一旋转驱动装置的驱动作用下绕球形壳体的第一中心轴线(L1)相对旋转；转向框通过第二旋转驱动装置(4)连接于支撑框，转向框能够在第二旋转驱动装置的驱动作用下绕球形壳体的第二中心轴线(L2)旋转；承载框通过第三旋转驱动装置(7)连接于转向框，承载框与该转向框能够在第三旋转驱动装置的驱动作用下绕球形壳体的第三中心轴线旋转。本发明的载运工具结构新颖、娱乐性强，安全可靠。

Description

一种载运工具

技术领域

本发明涉及交通设备，具体地，涉及一种载运工具。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对交通工具样式的追求越来越多元化，对交通工具的娱乐属性要求也越来越高。目前已有的两轮自平衡载人车及独轮自平衡载人车，由于其独特的驾驶体验为人们的交通出行及娱乐提供了乐趣，但是，由于这两种载人工具都需要复杂的电子控制系统，以在其运行时保持平衡，从而对其安全性提出了很高的要求。

有鉴于此，有必要提供一种控制简单、具备自平衡性能且安全可靠的载运工具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种载运工具，该载运工具的结构简单、便于控制，且具有良好的自平衡性能和较高的安全性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种载运工具，包括球形壳体、支撑框、转向框和承载框，其中，所述支撑框通过第一旋转驱动装置连接于所述球形壳体，并且，所述支撑框与该球形壳体能够在所述第一旋转驱动装置的驱动作用下绕所述球形壳体的第一中心轴线相对旋转；所述转向框通过第二旋转驱动装置连接于所述支撑框，并且，转向框能够在能够在所述第二旋转驱动装置的驱动作用下绕所述球形壳体的第二中心轴线旋转；所述承载框通过第三旋转驱动装置连接于所述转向框，并且，所述承载框与该转向框能够在所述第三旋转驱动装置的驱动作用下绕所述球形壳体的第三中心轴线旋转。

优选地，所述承载框上安装有操控室。

优选地，所述载运工具还包括用于控制所述第一旋转驱动装置、第二旋转驱动装置、第三旋转驱动装置中的至少一者的控制器。

优选地，所述第一旋转驱动装置、第二旋转驱动装置、第三旋转驱动装置为电机。

优选地，所述第一中心轴线、第三中心轴分别与第二中心轴线线垂直。

优选地，所述载运工具为载人车。

优选地，所述球形壳体包括外表面位于同一圆柱面上的环形壳以及对称连接于该环形壳轴向两侧的左半球壳和右半球壳。

优选地，所述环形壳的轴向宽度与半径之比为0～0.65。

通过本发明的上述技术方案，在未通过第一旋转驱动装置和第三旋转驱动装置施加驱动力时，载运工具的重力与地面对该载运工具的支持力保持共线，从而能够使该载运工具在地面保持静止；当通过第一旋转驱动装置驱动支撑框绕球形壳体的第一中心轴线相对该球形壳体旋转时，载运工具的重心沿第一中心轴线的法线方向偏移出初始位置(以下称“偏置”)，因此，由于重力与支持力不在同一直线上而产生作用于球形壳体的转矩，该转矩对地面产生与偏置方向相反的圆周力，同时，地面对球形壳体具有反作用力。从而，球形壳体能够在该反作用力的驱动下向所述偏置方向(即第一中心轴线的法线方向)运动。基于相同的原理，球形壳体能够在第三旋转驱动装置作用下向第三中心轴线的法线方向运动。

本发明的载运工具仅需通过使支撑框与球形壳体、承载框与支撑框相对旋转即可实现驱动控制，并通过球形壳体实现对其内部载运的人或物的安全保护，具有结构简单、安全可靠等优点。另外，本发明将转向框作为支撑框与承载框的中间连接件，便于使得驾乘人员朝向载运工具的任意行驶方向，且结构简单，便于减小自重。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是根据本发明一种优选实施方式的载运工具去除球形壳体后的立体结构示意图；

图2是根据本发明一种优选实施方式的载运工具的沿经过第一中心轴线的竖直平面剖切的半剖结构示意图；

图3是图2中的载运工具的沿经过第三中心轴线的竖直平面剖切的半剖结构示意图；

图4是本发明的载运工具的一种球形壳体的结构示意图；

图5是本发明的载运工具的另一种球形壳体的结构示意图。

其中，1.第一旋转驱动装置；2.球形壳体；2-2.环形壳；2-11，2-12.左半球壳；2-31，2-32.右半球壳；3.支撑框；4.第二旋转驱动装置；5.转向框；6.承载框；7.第三旋转驱动装置；8.操控室；9.控制器；L1.第一中心轴线；L2.第二中心轴线；L3.第三中心轴线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

参照图1至图5所示，根据本发明一种优选实施方式的载运工具，包括球形壳体2和安装于该球形壳体2内的支撑框3、转向框5和承载框6。

其中，支撑框3通过第一旋转驱动装置1连接于球形壳体2，使得支撑框3与球形壳体2能够在第一旋转驱动装置1的驱动作用下绕所述球形壳体2的沿水平方向延伸的第一中心轴线L1相对旋转；转向框5通过第二旋转驱动装置4连接于支撑框3，以使该转向框5能够在第二旋转驱动装置4的驱动作用下绕所述球形壳体2的沿竖直方向延伸的第二中心轴线L2旋转；承载框6通过第三旋转驱动装置7连接于转向框5，以使该承载框6能够在第三旋转驱动装置7的驱动作用下绕球形壳体2沿水平方向延伸的第三中心轴线L2相对旋转。

为便于说明，在图1中标示出了三维坐标系。其中，第一中心轴线L1的延伸方向平行于X轴；第二中心轴线L2平行于Z轴；第三中心轴线L3平行于Y轴。

在未通过第一旋转驱动装置1和第三旋转驱动装置7施加驱动力时，载运工具的重力与地面对该载运工具的支持力保持共线(均沿第二中心轴线L2)，从而能够使该载运工具在地面保持静止。

当通过第一旋转驱动装置1驱动支撑框3绕球形壳体2的第一中心轴线L1相对该球形壳体2旋转时，载运工具的重心沿第一中心轴线L1的法线方向(即Y轴方向)偏置。因此，由于重力与支持力不在同一直线上而产生作用于球形壳体2的转矩，该转矩对地面产生与偏置方向相反的圆周力，同时，地面对球形壳体2具有反作用力。从而，球形壳体2能够在该反作用力的驱动下向所述偏置方向运动。在该过程中，安装于支撑框3上的转向框5和承载框6随支撑框3一起偏置。

当通过第二旋转驱动装置4驱动转向框5绕球形壳体2的第二中心轴线L2旋转时，可以使得转向框5以及安装在其上的承载框6绕竖直延伸的第二中心轴线L2旋转。当本发明的载运工具作为载人车时，这有利于驾驶人观测四周环境，并在适当的朝向上操纵载运工具。

当通过第三旋转驱动装置7驱动承载框6绕球形壳体2的第三中心轴线L3旋转时，载运工具的重心沿第三中心轴线L3的法线方向(即转向框5位于其初始位置时的X轴方向)偏置。基于与支撑框3类似的原理，球形壳体2能够被驱动为沿X轴方向运动。

通过以上说明可以看出，球形壳体2运动的直接驱动力来自于其重心的偏置，为此，可以使得支撑框3、转向框5和承载框6在初始状态下位于由第一中心轴线L1和第三中心轴线L3所确定的平面下方。继而，支撑框3可以在第一中心轴线L1上连接于球形壳体2，承载框6可以在第三中心轴线L3上连接于转向框5。

以上所述第一中心轴线L1和第三中心轴线L3沿水平方向延伸、第二中心轴线L2沿竖直方向延伸，均是针对如图1-3所示的初始状态而言的。在运动过程中，这些中心轴线并不一定保持在水平或竖直方向上延伸。

另外，尽管以上分别仅对三个旋转驱动装置单独驱动时的运动进行了说明，但可以理解的是，为了获得所需的运动，也可以同时由其中两个或三个旋转驱动装置共同驱动，从而能够使载运工具沿任意方向运动，以获得更多驾驶乐趣。为此，可以在承载框6上安装操控室8，并且/或者，可以设置用于控制第一旋转驱动装置1、第二旋转驱动装置4、第三旋转驱动装置7中的至少一者的控制器9，以通过该控制器9控制载运工具的不同运动形式。另外，在本发明的各种实施方式中，三组旋转驱动装置可以分别为电机。但并不限于此，旋转驱动装置也可以为液压马达等能够输出旋转动力的任意装置。

尽管在图示实施方式中的球形壳体2的第一中心轴线L1与第三中心轴线L3相互垂直，以能够使载运工具能够在彼此垂直的方向上运动，但本发明并不限于此。例如，当转向框5相对支撑框3转动时，第一中心轴线L1和第三中心轴线L3可以具有任意夹角。

如图4和图5所示，球形壳体2包括环形壳2-2以及对称连接于该环形壳2-2两侧的左半球壳2-11，2-12和右半球壳2-31，2-32。其中，环形壳2-2的外表面位于同一圆柱面上，以在球形壳体2绕该环形壳2-2的轴线滚动时形成为线接触(在球形壳体2及地面不变形条件下)，从而具有较高的稳定性。另外，这种运动由于具有较好的平顺性，通常作为载运工具的主要运动形式。优选地，环形壳2-2的轴向宽度L与半径R之比为0～0.65，以保证其具备一定的稳定性。

在图4中所示的左半球壳2-11和右半球壳2-31为具有相同结构的半圆球壳，在图5中所示的左半球壳2-31和右半球壳2-32为具有相同结构的半椭球壳。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种载运工具，其特征在于，该载运工具包括球形壳体(2)、支撑框(3)、转向框(5)和承载框(6)，其中，所述支撑框(3)通过第一旋转驱动装置(1)连接于所述球形壳体(2)，并且，所述支撑框(3)与该球形壳体(2)能够在所述第一旋转驱动装置(1)的驱动作用下绕所述球形壳体(2)的第一中心轴线(L1)相对旋转；所述转向框(5)通过第二旋转驱动装置(4)连接于所述支撑框(3)，并且，所述转向框(5)能够在所述第二旋转驱动装置(4)的驱动作用下绕所述球形壳体(2)的第二中心轴线(L2)旋转；所述承载框(6)通过第三旋转驱动装置(7)连接于所述转向框(5)，并且，所述承载框(6)与该转向框(5)能够在所述第三旋转驱动装置(7)的驱动作用下绕所述球形壳体(2)的第三中心轴线(L3)旋转。

2.根据权利要求1所述的载运工具，其特征在于，所述承载框(6)上安装有操控室(8)。

3.根据权利要求1所述的载运工具，其特征在于，所述载运工具还包括用于控制所述第一旋转驱动装置(1)、第二旋转驱动装置(4)、第三旋转驱动装置(7)中的至少一者的控制器(9)。

4.根据权利要求1所述的载运工具，其特征在于，所述第一旋转驱动装置(1)、第二旋转驱动装置(4)、第三旋转驱动装置(7)为电机。

5.根据权利要求1所述的载运工具，其特征在于，所述第一中心轴线(L1)、第三中心轴线(L3)分别与所述第二中心轴线(L2)垂直。

6.根据权利要求1所述的载运工具，其特征在于，所述载运工具为载人车。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的载运工具，其特征在于，所述球形壳体(2)包括外表面位于同一圆柱面上的环形壳(2-2)以及对称连接于该环形壳(2-2)轴向两侧的左半球壳(2-11，2-12)和右半球壳(2-31，2-32)。

8.根据权利要求7所述的载运工具，其特征在于，所述环形壳(2-2)的轴向宽度(L)与半径(R)之比为0～0.65。