CN109292027A - 一种防摔倒自行车自动起落支架和自行车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种防摔倒自行车自动起落支架和自行车，包括起落支架，所述起落支架由依靠旋转轴连接的支撑臂、伸缩杆、减震器和橡胶轮组成，所述伸缩杆通过上连接环连接支撑臂的上端，通过下连接环连接支撑臂的下端，橡胶轮和支撑臂底端通过减震器连接；所述伸缩杆，由上连接环、传动齿轮、直流电机、螺纹轴、伸缩臂和下连接环组成，所述直流电机固定在伸缩杆的顶部一端，直流电机和螺纹轴之间通过传动齿轮齿接，伸缩臂中间设置和螺纹轴相匹配的螺纹，所述直流电机通过导线与电机驱动模块2相连。本发明提供了一种实时监控自行车行驶状态，有效防止老人和儿童等特殊人群骑行自行车时因平衡性低而摔倒的问题发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种防摔倒自行车自动起落支架和自行车，属于自行车辅助配件领域。
背景技术
近年来，老人和儿童骑车由于不好掌控自行车的平衡，频发摔倒的事故，他们骑行的安全问题亟待解决。国内外目前研究的平衡控制方案都主要针对平衡机器人和平衡小车，本发明提出一种防摔倒自行车自动起落支架和自行车，本装置可以根据车辆的倾斜角度和行驶速度自动收放，当车辆的倾斜角度超出正常范围时，支架伸出，保证车的平衡。当车的倾斜角度正常且速度高于某一设定值时，支架自动收起；当车的倾斜角度正常且速度低于该值时，支架又自动伸出，使得装有本装置的自行车既具有三轮车的稳定性，又有两轮车的灵活性。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供一种防摔倒自行车自动起落支架和自行车，技术方案如下：一种防摔倒自行车自动起落支架，包括对称车中线安装在自行车后支架两边的起落支架，其中，所述起落支架由依靠旋转轴连接的支撑臂、伸缩杆、减震器和橡胶轮组成，所述伸缩杆通过上连接环连接支撑臂的上端，通过下连接环连接支撑臂的下端，橡胶轮和支撑臂底端通过减震器连接；所述伸缩杆，由上连接环、传动齿轮、直流电机、螺纹轴、伸缩臂和下连接环组成，所述直流电机固定在伸缩杆的顶部一端，直流电机和螺纹轴之间通过传动齿轮齿接，伸缩臂中间设置和螺纹轴相匹配的螺纹，所述直流电机通过导线与电机驱动模块2相连。
进一步的所述橡胶轮为同轴双轮，减震器为弹簧连接橡胶轮轴中心和支撑臂底端，超声波探头固定安装在橡胶轮轴中心对地端。
一种自行车，应用了权利要求1所述的一种防摔倒自行车自动起落支架，自行车还包括：和微控单元MCU电性相连的测距模块、测速模块、侧倾斜角模块、执行模块，所述测速模块由霍尔传感器、永磁体和微控单元MCU 组成，霍尔传感器固定在自行车车架通过导线与单片机的IO口相连传递脉冲信号，永磁体固定在车轮上随着车轮转动，每经过一次霍尔传感器就输出一次脉冲，微控单元MCU通过计算每两次脉冲相隔时间和车轮周长得出自行车行驶速度。
进一步的所述微控单元MCU由STC公司的89C52RC芯片及其最小系统组成，固定于自行车车架。
进一步的所述的测距模块由左、右两个相同的SR-04超声波测距模块和微控单元MCU组成，测距模块通过导线与MCU1的IO口相连。
进一步的所述的测倾斜角模块由MPU6050倾斜角传感器和微控单元MCU组成，MPU6050与MCU连接进行串口通讯传回角度数据，倾斜角传感器固定于自行车车架下端。
进一步的所述执行模块由电机驱动模块L298N和起落支架组成，MCU通过IO口连接L298N的逻辑电路，L298N的控制电路分别连接蓄电池与直流电机。
本发明有益效果在于:防摔倒自行车自动起落支架装置提供了一种实时监控自行车行驶状态，有效防止老人和儿童等特殊人群骑行自行车时因平衡性低而摔倒的问题发生。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明橡胶轮连接结构图；
图3是本发明起落支架连接结构图；
图4是本发明伸缩杆结构示意图；
图5是本发明整体工作示意图；
图6是本发明工作流程示意图；
其中：1-微控单元MCU、2-电机驱动模块、3-蓄电池、4-霍尔传感器、5-支撑臂、6-倾斜角传感器、7-永磁体、8-伸缩杆、9-支撑轮、10-减震器、11-超声波探头、12-上连接环、13-旋转轴、14-下连接环、15-传动齿轮、16-直流电机、17-螺纹轴、18-伸缩臂。
具体实施方案
为了本发明实现的技术、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：一种防摔倒自行车起落支架，包括对称车中线螺栓固定安装在自行车后支架两边的起落支架，所述起落支架由依靠旋转轴13连接的支撑臂5、伸缩杆8、减震器10和橡胶轮9组成，所述伸缩杆8通过上连接环12连接支撑臂的上端，通过下连接环14连接支撑臂的下端，橡胶轮9和支撑臂底端通过减震器连接；所述伸缩杆8，由上连接环12、传动齿轮15、直流电机16、螺纹轴17、伸缩臂18和下连接环14组成，所述直流电机16固定在伸缩杆的顶部一端，直流电机16和螺纹轴17之间通过传动齿轮15齿接，伸缩臂18中间设置和螺纹轴17相匹配的螺纹。所述直流电机通过导线与电机驱动模块2相连。所述橡胶轮9为同轴双轮，减震器10为弹簧连接橡胶轮轴中心和支撑臂底端，超声波探头固定安装在橡胶轮轴中心对地端。所述直流电机为步进电机直接控制伸缩臂的升降，起到安全支称作用。
实施例2：另外本起落支架可以自动控制，还包括和微控单元MCU电性相连的测距模块、测速模块、侧倾斜角模块、执行模块，所述测速模块由3144霍尔传感器4、永磁体7和微控单元MCU 组成，3144霍尔传感器固定在自行车车架通过导线与单片机的IO口相连传递脉冲信号，永磁体7固定在车轮上随着车轮转动，每经过一次3144霍尔传感器4就输出一次脉冲，微控单元MCU通过计算每两次脉冲相隔时间和车轮周长得出自行车行驶速度。
微控单元MCU由STC公司的89C52RC芯片及其最小系统组成，固定于自行车车架。
测距模块由左、右两个相同的SR-04超声波测距模块11和微控单元MCU 组成，测距模块通过导线与MCU的IO口相连。
测倾斜角模块由MPU6050倾斜角传感器6和微控单元MCU 组成，MPU6050与MCU连接进行串口通讯传回角度数据，倾斜角传感器6固定于自行车车架下端。
执行模块由电机驱动模块L298N和起落支架组成，MCU通过IO口连接L298N的逻辑电路，L298N的控制电路分别连接蓄电池3与12V20W直流电机16，所述的整个装置由蓄电池3为其他各模块提供电源，蓄电池通过螺丝固定在车架上。
当骑行自行车时，永磁体7随着车轮转动，每经过一次霍尔测速模块4，霍尔测速模块4就输出一次脉冲，微控单元MCU 通过计算每两次脉冲相隔时间和车轮周长得出自行车行驶速度。
请参阅图5，自行车在行驶时，微控单元MCU 1根据所测出的速度判断是否超出指定速度，若超出则对直流电机16发出控制信号使支架收起；若小于指定速度则落下支架。同时，利用超声波测距模块11测距，当测得距离恰使橡胶轮触地时，伸缩杆直流电机16立刻停止运动并锁定。
请参阅图6，倾斜角传感器6在自行车行驶过程中实时监控车辆的倾斜程度，一旦检测到倾斜角度大于30°，无论车速如何，立刻伸出支架，直到倾斜角度回到正常范围，再根据车速来判断是否要收起支架。
当车速低于1m/s时，起落支架能够自动伸出；当车速高于1m/s时，起落架自动收起；整个支架采用两路超声波测距分别对应两路驱动电机，当自行车处于斜坡上（车辆左右高低不一）车速低于1m/s时，地面高的一侧支撑轮触地后立即停止下降并锁定，而另一侧继续下降直至触地锁定；而车速高于1m/s时两边支架又同时升起；当车在行驶时，一旦车辆倾斜达到30°，立刻伸出对应一侧的支架，直至倾斜角恢复到正常范围再根据速度来判断支架是否要收起，可以有效的避免一些突发情况。
Claims (7)
1.一种防摔倒自行车起落支架，包括对称车中线安装在自行车后支架两边的起落支架，其特征在于，所述起落支架由依靠旋转轴（13）连接的支撑臂（5）、伸缩杆（8）、减震器（10）和橡胶轮（9）组成，所述伸缩杆（8）通过上连接环（12）连接支撑臂的上端，通过下连接环（14）连接支撑臂的下端，橡胶轮（9）和支撑臂底端通过减震器连接；所述伸缩杆（8），由上连接环（12）、传动齿轮（15）、直流电机（16）、螺纹轴（17）、伸缩臂（18）和下连接环（14）组成，所述直流电机（16）固定在伸缩杆的顶部一端，直流电机（16）和螺纹轴（17）之间通过传动齿轮（15）齿接，伸缩臂（18）中间设置和螺纹轴（17）相匹配的螺纹，所述直流电机通过导线与电机驱动模块（2）相连。
2.根据权利要求1所述的一种防摔倒自行车自动起落支架，其特征在于，所述橡胶轮（9）为同轴双轮，减震器（10）为弹簧连接橡胶轮轴中心和支撑臂底端，超声波探头固定安装在橡胶轮轴中心对地端。
3.一种自行车，其特征在于，应用了权利要求1所述的一种防摔倒自行车自动起落支架，自行车还包括：和微控单元MCU（1）电性相连的测距模块、测速模块、侧倾斜角模块、执行模块，所述测速模块由霍尔传感器（4）、永磁体（7）和微控单元MCU（1） 组成，霍尔传感器固定在自行车车架通过导线与单片机的IO口相连传递脉冲信号，永磁体7固定在车轮上随着车轮转动，每经过一次霍尔传感器4就输出一次脉冲，微控单元MCU （1）通过计算每两次脉冲相隔时间和车轮周长得出自行车行驶速度。
4.根据权利要求2所述的自行车，其特征在于，所述微控单元MCU由STC公司的89C52RC芯片及其最小系统组成，固定于自行车车架。
5.根据权利要求2所述的自行车，其特征在于，所述的测距模块由左、右两个相同的SR-04超声波测距模块11和微控单元MCU （1）组成，测距模块通过导线与MCU1的IO口相连。
6.根据权利要求2所述的自行车，其特征在于，所述的测倾斜角模块由MPU6050倾斜角传感器（6）和微控单元MCU （1）组成，MPU6050与MCU（1）连接进行串口通讯传回角度数据，倾斜角传感器（6）固定于自行车车架下端。
7.根据权利要求2所述的自行车，其特征在于，所述执行模块由电机驱动模块L298N和起落支架组成，MCU（1）通过IO口连接L298N的逻辑电路，L298N的控制电路分别连接蓄电池（3）与直流电机（16）。
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