CN107499436A - 一种仿生自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仿生骑行代步工具技术领域,尤其是一种具有趣味性和观赏性的仿生自行车，包括车架、分别设置在车架两侧的仿生腿、以及设置在车架上的车座，是一款仿生骑行代步工具，它模仿人类走路的姿态，骑行者只需要通过调整重心，控制平衡，通过车把控制方向，即可实现轻松的骑行和出行，整个车架轻便、便携，少占空间，操作简单，功能多样，骑行有趣。

Description

一种仿生自行车

技术领域

本发明涉及仿生骑行代步工具技术领域,尤其是一种具有趣味性和观赏性的仿生自行车。

背景技术

现代交通工具的发展极大地解决了人们出行难的问题，公共交通越来越便利，如公共汽车、城市轨道交通、地铁、轻轨，但是从地铁到工作地点还有一定的距离，人们为了追求出行方便，发明了折叠自行车、平衡电动独轮车，对于折叠自行车，最大的缺点是重量重，而电动独轮车的平衡性需要骑行者自身有很好的把握，并且现有的折叠自行车和独轮车功能较为单一，除了作为一种代步工具以外，一般不做他用。

基于此，本发明设计出一种步态自行车，是一款仿生骑行代步工具，它模仿人类走路的姿态，骑行者只需要通过调整重心，控制平衡，通过车把控制方向，即可实现轻松的骑行和出行，整个车架轻便、便携，少占空间，操作简单，功能多样，骑行有趣。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种仿生自行车，该仿生自行车在滑行状态时，不仅可以骑行，也可以用脚滑行；在折叠状态时，可以形成一张椅子，供骑行者休息。

为了实现上述目的，本发明提供的一种仿生自行车，包括车架、分别设置在车架两侧的仿生腿、以及设置在车架上的车座，所述车架包括支撑杆，支撑杆上端固定连接有车把固定件，所述车把固定件上固定连接有车把轴，所述车把轴上铰接有车把，所述支撑杆中部活动连接有连接杆，连接杆的端部设置有拉绳固定件，拉绳固定件通过固定杆连接有驱动轴，驱动轴上固定设置驱动带轮，所述驱动带轮通过驱动曲柄连接有脚踏板，所述驱动带轮通过皮带连接从动带轮，所述从动带轮中部设置有从动轴，从动轴固定设置在所述支撑杆下端；所述从动轴两端分别固定连接有从动曲柄，所述从动曲柄的端部铰接有直线轴承；所述每个仿生腿均包括大腿杆，所述大腿杆顶端设置有髋关节铰链，所述大腿杆底端连接膝关节机构，所述膝关节机构连接有小腿杆，所述小腿杆底部连接滑轮走行机构；所述两个仿生腿上的膝关节机构之间连接有用于拉力绳，所述拉力绳的一端固定在所述拉绳固定件上，拉力绳的另一端固定在带轮；所述车把固定件上固定有髋关节轴，两个仿生腿通过髋关节轴铰接在支架两侧，仿生腿的中部通过直线轴承与从动曲柄连接。

在上述技术方案中，所述膝关节机构包括膝关节上件和膝关节下件，膝关节上件和膝关节下件之间通过第一膝关节轴、第二膝关节轴铰接，所述第一膝关节轴上面设置有带轮，所述第二膝关节轴上铰接有第一折叠支撑杆和第二折叠支撑杆，所述第一折叠支撑杆铰接所述膝关节上件，所述第二折叠支撑杆铰接所述膝关节下件，所述第一膝关节轴和第二膝关节轴之间通过拉力弹簧连接，所述第二折叠支撑杆底端通过轴连接有支撑扭杆。

在上述技术方案中，所述滑轮走行机构包括驱动轮和方向轮，所述驱动轮的轴和方向轮的轴之间通过滑动体支架固定连接，所述驱动轮外侧设置有棘齿带轮，所述棘齿带轮上设置有传动带，所述传动带连接至带轮，所述滑动体支架上设置有刹车机构，所述刹车机构沿着所述驱动轮的外侧分布，所述刹车机构连接有刹车线，所述刹车线连接至车把上，所述滑动体支架与方向轮连接处设置有方向线，所述方向线连接至车把上。

在上述技术方案中，所述滑动体支架的端部连接有固定块，所述固定块固定连接有U形架，U形架的U形口与滑动体支架本体方向垂直，所述方向轮通过轴承固定在U形架上。

在上述技术方案中，所述滑动体支架上设有张紧机构，张紧机构包括丝杆、滑块，所述丝杆设置在滑动体支架与棘齿带轮连接的一端，丝杆上穿插配合有滑块，所述滑块设置在滑动体支架上，所述滑块通过轴承固定有滑轮，所述传动带经过滑轮调节松紧。

在上述技术方案中，所述小腿杆的外侧设置小腿盖，所述大腿杆的外侧设置大腿盖，所述刹车线、方向线设置在小腿盖和大腿盖内。

本发明设计的仿生自行车，具有如下优点，相对于传统的自行车而言，其传动比为：脚踏板上的曲柄长度与后轮直径大小之比；后轮直径一般为脚踏板上的曲柄长度3倍左右，其传动比为1/3，想要获得更大的传动力，需要脚踏力量更大；本发明的支撑件采用仿生腿的结构设计，两个仿生腿在运行的过程中，相当于两个直径为仿生腿长度的大轮子，其传动比为：驱动轮的半径与仿生腿长度的比值，仿生腿长度一般设计驱动轮的半径9倍，其传动比为1/9，要想获得相同的驱动力，仿生自行车需要的驱动力为传统自行车需要的驱动力的1/3，仿生自行车骑行更加省力；当步态自行车处于骑行状态时，骑行者需坐在车座之上，双脚蹬驱动踏板，通过带轮组合，将动力传递到从动曲柄，从而使步态自行车开始运行，在运行的同时，通过拉绳产生的动力，和皮带轮组，使动力轮转动，获得骑行距离；同时手握车把，通过车把轴上下转动控制方向，通过人体自身调整重心，控制平衡。当步态自行车有了速度之后，双腿处于一前一后时，可仅仅控制方向滑行；也可双脚或双脚之一置于地上，在地上滑行。当骑行者累的时候，可将步态自行车折叠成椅子，短暂休息，具有多种多样的功能。

使用者需要乘坐地铁时，可以将仿生自行车进行折叠，随身携带进入地铁乘车，在仿生自行车折叠的状态下，将座位放置到拉绳固定件上，使用者背靠大腿壳和把手，坐在座位上，当座椅使用。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明的车架结构示意图；

图3是本发明的仿生腿结构示意图；

图4是本发明的膝关节机构的结构示意图；

图5是本发明的滑动体支架(43)及张紧机构(25)结构示意图；

图6是本发明折叠状态参考图。

图中附图标记：1、车把；2、车把固定件；3、直线轴承；4、从动曲柄；5、驱动曲柄；6、驱动带轮；7、从动带轮；8、皮带；9、拉绳固定件；10、大腿盖；11、髋关节轴；12、驱动轴；13、从动轴；14、车把轴；15、髋关节铰链；16、大腿杆；17、小腿杆；18、支撑扭杆；19、拉力弹簧；20、带轮；21、膝关节机构；22、驱动轮；23、棘齿带轮；24、传动带；25、张紧机构；26、刹车机构；27、方向轮；28、刹车线；29、小腿盖；30、拉力绳；32、车座；33、膝关节上件；34、膝关节下件；35、第一折叠支撑杆；36、第二折叠支撑杆；37、支撑杆；38、连接杆；39、固定杆；40、脚踏板；41、第一膝关节轴；42、第二膝关节轴；43、滑动体支架；44、方向线；45、固定块；46、U形架；47、滑块；48、丝杆；49、滑轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图6所示，本发明设计的一种仿生自行车，包括车架、分别设置在车架两侧的仿生腿、以及设置在车架上的车座32，车架包括支撑杆37，支撑杆37上端固定连接有车把固定件2，车把固定件2上固定连接有车把轴14，车把轴14上铰接有车把1，支撑杆37中部活动连接有连接杆38，连接杆38的端部设置有拉绳固定件9，拉绳固定件9通过固定杆39连接有驱动轴12，驱动轴12上固定设置驱动带轮6，驱动带轮6通过驱动曲柄5连接有脚踏板40，驱动带轮6通过皮带8连接从动带轮7，从动带轮7中部设置有从动轴13，从动轴13固定设置在支撑杆37下端；从动轴13两端分别固定连接有从动曲柄4，从动曲柄4的端部铰接有直线轴承3；每个仿生腿均包括大腿杆16，大腿杆16顶端设置有髋关节铰链15，大腿杆16底端连接膝关节机构21，膝关节机构21连接有小腿杆17，小腿杆17底部连接滑轮走行机构；两个仿生腿上的膝关节机构21之间连接有用于拉力绳30，拉力绳30的一端固定在拉绳固定件9上，拉力绳30的另一端固定在带轮20；车把固定件2上固定有髋关节轴11，两个仿生腿通过髋关节轴11铰接在支架两侧，仿生腿的中部通过直线轴承3与从动曲柄4连接。

膝关节机构21包括膝关节上件33和膝关节下件34，膝关节上件33和膝关节下件34之间通过第一膝关节轴41、第二膝关节轴42铰接，第一膝关节轴41上面设置有带轮20，第二膝关节轴42上铰接有第一折叠支撑杆35和第二折叠支撑杆36，第一折叠支撑杆35铰接膝关节上件33，第二折叠支撑杆36铰接膝关节下件34，第一膝关节轴41和第二膝关节轴42之间通过拉力弹簧19连接，第二折叠支撑杆36底端通过轴连接有支撑扭杆18。

滑轮走行机构包括驱动轮22和方向轮27，驱动轮22的轴和方向轮27的轴之间通过滑动体支架43固定连接，驱动轮22外侧设置有棘齿带轮23，棘齿带轮23上设置有传动带24，传动带24连接至带轮20，滑动体支架43上设置有刹车机构26，刹车机构26沿着驱动轮22的外侧分布，刹车机构26连接有刹车线28，刹车线28连接至车把1上，滑动体支架43与方向轮27连接处设置有方向线44，方向线44连接至车把1上。

滑动体支架43的端部连接有固定块45，固定块45固定连接有U形架46，U形架46的U形口与滑动体支架43本体方向垂直，方向轮27通过轴承固定在U形架46上。

滑动体支架43上设有张紧机构25，张紧机构25包括丝杆48、滑块47，丝杆48设置在滑动体支架43与棘齿带轮23连接的一端，丝杆48上穿插配合有滑块47，滑块47设置在滑动体支架43上，滑块47通过轴承固定有滑轮49，传动带24经过滑轮49调节松紧。

小腿杆17的外侧设置小腿盖29，大腿杆16的外侧设置大腿盖10，刹车线28、方向线44设置在小腿盖29和大腿盖10内。

本发明的驱动过程(即运动原理)：骑行者坐在车座32上，双脚放在脚踏板40上，双手握住车把1，双脚踩动脚踏板40做圆周运动，使得驱动带轮6圆周运动，驱动带轮6通过皮带8传动至从动带轮7，从动带轮7通过从动曲柄4带动直线轴承3沿着小腿杆17上下往复运动，当从动曲柄4运动至与小腿杆17第一次垂直状态时，直线轴承3与支撑扭杆18接触，使支撑扭杆18产生扭矩并支撑在直线轴承3上，使膝关节机构21伸直和折叠；

当从动曲柄4继续运动到与小腿杆17的第二次垂直状态时，直线轴承3与支撑扭杆18分离，在拉力弹簧19的拉力下，使大腿杆16与小腿杆17伸直，从第一垂直状态到到第二垂直状态时，在拉力绳30的带动下，带轮20运动，带轮20带动传动带24，传动带24带动棘齿带轮23转动，从而带动驱动轮22运动；直线轴承3接触到支撑扭杆18，开始产生扭矩，带动第二折叠支撑杆36，使之向外侧转动。随着直线轴承3向上升，带动仿生腿折叠抬起并向前跨步。

大腿杆16与小腿杆17折叠之后，拉力绳30缠绕在带轮20上回收，供下次动力输出，如此往复行驶。

通过双手对车把1的转向，车把1带动方向线44拉扯，两跟方向线44配合，带动两个方向轮27转动，控制运行方向。

通过双手对车把1上的刹车把手的紧握和松开，带动刹车线28收紧与放松，刹车线28带动刹车机构26动作，实现刹车的功能。

当需要实现折叠状态时，使两个仿生腿平行，通过刹车机构26固定驱动轮22的转动，实现稳定的、占空间小的折叠状态。

本发明使用状态有三种：

双脚放置在脚踏板40上，踩踏脚踏板40骑行，仿生腿折叠抬起，滚动时并向前跨步；

当步态自行车有了速度之后，两个仿生腿处于一前一后时，可仅仅控制方向滑行；也可双脚或双脚之一置于地上，在地上滑行；

当骑行者累的时候，可将步态自行车折叠成椅子，将车座32取下，卡在拉绳固定件9上，坐在车座32上短暂休息，实现多种多样的功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种仿生自行车，包括车架、分别设置在车架两侧的仿生腿、以及设置在车架上的车座(32)，其特征在于：

所述车架包括支撑杆(37)，支撑杆(37)上端固定连接有车把固定件(2)，所述车把固定件(2)上固定连接有车把轴(14)，所述车把轴(14)上铰接有车把(1)，所述支撑杆(37)中部活动连接有连接杆(38)，连接杆(38)的端部设置有拉绳固定件(9)，拉绳固定件(9)通过固定杆(39)连接有驱动轴(12)，驱动轴(12)上固定设置驱动带轮(6)，所述驱动带轮(6)通过驱动曲柄(5)连接有脚踏板(40)，所述驱动带轮(6)通过皮带(8)连接从动带轮(7)，所述从动带轮(7)中部设置有从动轴(13)，从动轴(13)固定设置在所述支撑杆(37)下端；所述从动轴(13)两端分别固定连接有从动曲柄(4)，所述从动曲柄(4)的端部铰接有直线轴承(3)；

所述每个仿生腿均包括大腿杆(16)，所述大腿杆(16)顶端设置有髋关节铰链(15)，所述大腿杆(16)底端连接膝关节机构(21)，所述膝关节机构(21)连接有小腿杆(17)，所述小腿杆(17)底部连接滑轮走行机构；

所述两个仿生腿上的膝关节机构(21)之间连接有用于拉力绳(30)，所述拉力绳(30)的一端固定在所述拉绳固定件(9)上，拉力绳(30)的另一端固定在带轮(20)；

所述车把固定件(2)上固定有髋关节轴(11)，两个仿生腿通过髋关节轴(11)铰接在支架两侧，仿生腿的中部通过直线轴承(3)与从动曲柄(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种仿生自行车，其特征在于：所述膝关节机构(21)包括膝关节上件(33)和膝关节下件(34)，膝关节上件(33)和膝关节下件(34)之间通过第一膝关节轴(41)、第二膝关节轴(42)铰接，所述第一膝关节轴(41)上面设置有带轮(20)，所述第二膝关节轴(42)上铰接有第一折叠支撑杆(35)和第二折叠支撑杆(36)，所述第一折叠支撑杆(35)铰接所述膝关节上件(33)，所述第二折叠支撑杆(36)铰接所述膝关节下件(34)，所述第一膝关节轴(41)和第二膝关节轴(42)之间通过拉力弹簧(19)连接，所述第二折叠支撑杆(36)底端通过轴连接有支撑扭杆(18)。

3.根据权利要求2所述的一种仿生自行车，其特征在于：所述滑轮走行机构包括驱动轮(22)和方向轮(27)，所述驱动轮(22)的轴和方向轮(27)的轴之间通过滑动体支架(43)固定连接，所述驱动轮(22)外侧设置有棘齿带轮(23)，所述棘齿带轮(23)上设置有传动带(24)，所述传动带(24)连接至带轮(20)，所述滑动体支架(43)上设置有刹车机构(26)，所述刹车机构(26)沿着所述驱动轮(22)的外侧分布，所述刹车机构(26)连接有刹车线(28)，所述刹车线(28)连接至车把(1)上，所述滑动体支架(43)与方向轮(27)连接处设置有方向线(44)，所述方向线(44)连接至车把(1)上。

4.根据权利要求3所述的一种仿生自行车，其特征在于：所述滑动体支架(43)的端部连接有固定块(45)，所述固定块(45)固定连接有U形架(46)，U形架(46)的U形口与滑动体支架(43)本体方向垂直，所述方向轮(27)通过轴承固定在U形架(46)上。

5.根据权利要求4所述的一种仿生自行车，其特征在于：所述滑动体支架(43)上设有张紧机构(25)，张紧机构(25)包括丝杆(48)、滑块(47)，所述丝杆(48)设置在滑动体支架(43)与棘齿带轮(23)连接的一端，丝杆(48)上穿插配合有滑块(47)，所述滑块(47)设置在滑动体支架(43)上，所述滑块(47)通过轴承固定有滑轮(49)，所述传动带(24)经过滑轮(49)调节松紧。

6.根据权利要求3所述的一种仿生自行车，其特征在于：所述小腿杆(17)的外侧设置小腿盖(29)，所述大腿杆(16)的外侧设置大腿盖(10)，所述刹车线(28)、方向线(44)设置在小腿盖(29)和大腿盖(10)内。