CN108327836A - 一种自平衡电动双轮无人车 - Google Patents

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陈胜宏
温志强
利剑情
梁炽标
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种自平衡电动双轮无人车，包括底盘、装于底盘左右外侧的车轮，所述底盘上左右两侧装有用于驱动车轮的驱动电机，所述底盘上装有中部电机；所述中部电机驱动位于底盘底部中央的自平衡飞轮机构；通过平衡飞轮机构让两轮平衡车的平衡控制，从PID电子平衡到自动储能平衡；提高了平衡车的保障系统平衡及安全，能够充分发挥双轮平衡车灵活的运动优势；由于自储能平衡的特点，本发明能在戈壁、草地、树林等特殊地形条件行驶，对平衡和运动有较强抗干扰能力，进行无人载货作业时能修正部分偏心情况；通过平衡和运动结构分离，使得平衡车双轮减速距离短，控制方式更简单，不容易倾覆和摔倒，安全性和可靠性提高。

Description

一种自平衡电动双轮无人车
技术领域
本发明涉及电动代步产品，尤其涉及一种自平衡电动双轮无人车。
背景技术
平衡车是一种现代用作代步、休闲娱乐绿色环保的工具，但是传统的平衡车的平衡建立在“动态平衡”的基本原理上，这种动态平衡在载重和载人在较高速运动时，及其容易发生安全事故。这种纯粹的双轮PI D控制方式限制了平衡车的刹车和高速转弯性能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种通过中部电机独立实现车身自平衡的电动双轮无人车，
本发明所采取的技术方案是：
一种自平衡电动双轮无人车，包括底盘、装于底盘左右外侧的车轮，所述底盘上装有用于驱动车轮的驱动电机，所述底盘上装有中部电机，所述底盘通过支架固定安装有控制机构，所述控制机构控制中部电机、驱动电机；所述中部电机驱动位于底盘底部中央的自平衡飞轮机构。
作为一个优选项，所述自平衡飞轮机构包括飞轮、主动齿轮、从动齿轮，所述从动齿轮装于底盘底部中央的转轴上，所述从动齿轮与装于中部电机上的主动齿轮齿合；所述飞轮装于转轴上并可通过固定旋钮进行固定拆装。
作为一个优选项，所述飞轮顶面外缘均匀排列活动连接有配重块。
作为一个优选项，所述飞轮由可拆卸组合的飞轮片组成。
作为一个优选项，所述控制机构包括触摸控制器、与触摸控制器连接的电机控制器；所述电机控制器与中部电机、驱动电机连接，所述驱动电机左右对称设置并独立对应控制底盘左右外侧的车轮。
作为一个优选项，所述驱动电机采用减速电机。
作为一个优选项，所述底盘上装有用于供电的锂电池。
本发明具有以下优点：
1.通过平衡飞轮机构让两轮平衡车的平衡控制，从P I D电子平衡到自动储能平衡；提高了平衡车的保障系统平衡及安全，能够充分发挥双轮平衡车灵活的运动优势。
2.由于自储能平衡的特点，本发明能在戈壁、草地、树林等特殊地形条件行驶，对平衡和运动有较强抗干扰能力，进行无人载货作业时能修正部分偏心情况。
3.通过平衡和运动结构分离，使得平衡车双轮减速距离短，控制方式更简单，不容易倾覆和摔倒，安全性和可靠性提高。
附图说明
图1是本发明的立体示意图；
图2是本发明的后侧平面示意图；
图3是本发明的自平衡飞轮机构放大立体示意图；
图4是本发明的飞轮立体局部放大示意图；
图5是本发明的飞轮受力示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1-图4所示，一种自平衡电动双轮无人车，包括底盘1、装于底盘1左右外侧的车轮2，所述底盘1上装有用于驱动车轮2的驱动电机3，驱动电机3为车身提供前进动力，所述底盘1上装有中部电机4，所述底盘1通过支架固定安装有控制机构5，所述控制机构5控制中部电机4、驱动电机3，中部电机4驱动位于底盘1底部中央的自平衡飞轮机构6，通过自平衡飞轮机构6为车身提供平衡力，自平衡飞轮机构6位于底盘中央使车身受到的平衡力更为均衡稳定。
上述自平衡飞轮机构6包括飞轮61、主动齿轮62、从动齿轮63，所述从动齿轮63装于底盘1底部中央的转轴64上，所述从动齿轮63与装于中部电机4上的主动齿轮62齿合；所述飞轮61装于转轴64上并可通过固定旋钮66进行固定拆装，中部电机4开始运转，通过主动齿轮62与从动齿轮63间的传动，带动飞轮61运转，来实现自平衡；同时可通过固定旋钮66对飞轮61进行更换，来改变飞轮61的直径与重量，来对平衡力进行修正。
为方便快速的对飞轮61的重量进行改变，可采用以下方式：第一种方式在飞轮61顶面外缘均匀排列活动连接有配重块65的方式，通过配重块65自身的重量来增加飞轮61的重量；第二种方式采用多片飞轮片611来组合成飞轮61，通过不同片数的飞轮片611来组合成不同重量的飞轮61；第三种方式可通过飞轮片611组成的飞轮61和配重块65来组合成不同重量的飞轮61。
参考图5，进一步对本平衡车平衡原理作进一步阐述：设飞轮61等效质量为M，所示中向心力：F向＝Mv2/R；其所提供的平衡力为：F平衡＝Fa1+Fb1＝Mv2/R*sin(α)；在飞轮61高速旋转下，其平衡力与速度V为指数正比例关系，平衡力与倾斜α也为正比例关系，即转盘转速越快平衡修正力越大，倾斜越多力也越大。飞轮61直径、重量在可工程化范围内，平衡电机能达到1000至3000转速左右，其抗倾覆已相当大。
上述控制机构5包括触摸控制器51、与触摸控制器51连接的电机控制器52；所述电机控制器52与中部电机4、驱动电机3连接，通过触摸控制器51输入指令并进行控制计算；所述驱动电机3左右对称设置并独立对应控制底盘1左右外侧的车轮2，所述驱动电机3采用减速电机，可在刹车时右轮或左轮相对减速，另一轮则反向运动的方式转换为平衡车原地旋转的动量，大大缩短减速距离，以此保证行车安全，本平衡车分离了平衡控制和减速控制，使得控制运算更为简单、灵活；平衡车通过底盘1上的锂电池7，来为自身供电。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改，因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自平衡电动双轮无人车，包括底盘(1)、装于底盘(1)左右外侧的车轮(2)，其特征在于，所述底盘(1)上装有用于驱动车轮(2)的驱动电机(3)，所述底盘(1)上装有中部电机(4)，所述底盘(1)通过支架固定安装有控制机构(5)，所述控制机构(5)控制中部电机(4)、驱动电机(3)；所述中部电机(4)驱动位于底盘(1)底部中央的自平衡飞轮机构(6)。
2.根据权利要求1所述的一种自平衡电动双轮无人车，其特征在于，所述自平衡飞轮机构(6)包括飞轮(61)、主动齿轮(62)、从动齿轮(63)，所述从动齿轮(63)装于底盘(1)底部中央的转轴(64)上，所述从动齿轮(63)与装于中部电机(4)上的主动齿轮(62)齿合；所述飞轮(61)装于转轴(64)上并可通过固定旋钮(66)进行固定拆装。
3.根据权利要求2所述的一种自平衡电动双轮无人车，其特征在于，所述飞轮(61)顶面外缘均匀排列活动连接有配重块(65)。
4.根据权利要求2或3所述的一种自平衡电动双轮无人车，其特征在于，所述飞轮(61)由可拆卸组合的飞轮片(611)组成。
5.根据权利要求1所述的一种自平衡电动双轮无人车，其特征在于，所述控制机构(5)包括触摸控制器(51)、与触摸控制器(51)连接的电机控制器(52)；所述电机控制器(52)与中部电机(4)、驱动电机(3)连接，所述驱动电机(3)左右对称设置并独立对应控制底盘(1)左右外侧的车轮(2)。
6.根据权利要求1所述的一种自平衡电动双轮无人车，其特征在于，所述驱动电机(3)采用减速电机。
7.根据权利要求1所述的一种自平衡电动双轮无人车，其特征在于，所述底盘(1)上装有用于供电的锂电池(7)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114084263A (zh) * 2021-11-19 2022-02-25 广州城市理工学院 一种双平衡系统平衡车及其平衡控制方法

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