CN109533087B - 一种四轮平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四轮平衡装置，涉及四轮平衡设备领域，一种四轮平衡装置，包括下盘部分、电控部分、上盘部分、侧翼部分；下盘部分位于整个设备的最下部分，电控部分分布在下盘部分和上盘部分上表面，上盘部分位于下盘部分正上方，侧翼部分位于设备四周。本发明的优点：采用陀螺仪时时检测，以及球面板棘齿的设计，实现了各个方向上倾斜马上做出调整保持上表面水平。采用四棱滑珠和四棱滑槽设计，保证上盘与下盘的相对方位不会改变。

Description

一种四轮平衡装置

技术领域

本发明涉及四轮平衡设备领域，具体为一种四轮平衡装置。

背景技术

在我们生活中运送物品或患者，需要水平运送，减少颠簸，这样既可以保证货物或者患者不受损害与伤害，因此对运载工具和装置的要求会比较高，这就增加了运送难度。目前市场上的运送设备不具备自平衡调整能力，运货条件做不到保证货物一直保持与水平面平行，如要减少物品损伤只能通过人为地调节控制，人工调整不但需要浪费大量人力还浪费时间，如何保证把货物“平安”送到客户手中是件非常棘手的事。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四轮平衡装置，以解决上述背景技术中做不到运输中保持水平的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种四轮平衡装置，包括下盘部分、电控部分、上盘部分、侧翼部分；所述下盘部分位于整个设备的最下部分，所述电控部分分布在下盘部分和上盘部分上表面，所述上盘部分位于下盘部分正上方，所述侧翼部分位于设备四周；所述下盘部分包括车轮及车架、下盘、平衡电机、支撑柱和四棱滑珠，所述下盘为圆形盘，所述车轮及车架均匀焊接在下盘上，下盘上均匀开设四个凹口，四个平衡电机分别设置在下盘的凹口上，平衡电机整体外形与齿轮类似，所述支撑柱设置在圆形下盘的圆心处，支撑柱顶部焊接四棱滑珠；所述电控部分包括主控板、电机驱动、电源、陀螺仪，所述主控板、电机驱动、电源设置在下盘上表面，所述陀螺仪设置在上盘部分上表面，之间通过导线相连；所述上盘部分包括上盘、四棱滑槽，所述上盘为比下盘更大的圆盘，所述上盘的下表面圆心处有倒扣的碗形四棱滑槽，四棱滑槽的碗形底部与上盘下表面焊接，四棱滑槽底部与四棱滑珠顶部连接；所述侧翼部分包括球面板及棘齿；所述球面板为四段球面的长条薄板，焊接在上盘前后左右四个方向的下边缘，球面板与四棱滑珠、四棱滑槽共球心；球面板内表面焊接有较宽的棘齿，所述棘齿与平衡电机啮合。

进一步地，所述车轮及车架有四组，均位于设备最下面与地面接触，车轮及车架上表面分别焊接在圆形下盘的下表面左前、右前、左后、右后边缘，平衡电机为扁圆柱形，旋转轴心与所在位置的下盘边缘相切，平衡电机上下圆面为定子，刚性连接在下盘凹口，圆柱侧面为电机转子，转子外表面设有延长线通过平衡电机轴心的舌形齿。

进一步地，支撑柱为一个柱体位于下盘圆心处，支撑柱与下盘连接方式为焊接，支撑柱上表面焊接有一个光滑的四棱滑珠，四棱滑珠主体为一个球形，由球心向前后左右四个正方向伸出圆柱轴，圆柱轴伸出球面较短距离。

进一步地，所述主控板、电机驱动、电源并排粘连在下盘上表面，陀螺仪粘连在上盘部分上表面正中间。

进一步地，四棱滑槽的碗形内表面有前后左右方向的方形沟槽，四条沟槽相互垂直交点位于四棱滑槽碗形球面的上顶点，四棱滑槽内表面的沟槽宽度比四棱滑珠球心伸出的圆柱轴底面直径略大，四棱滑槽碗形的碗口平面过四棱滑珠的球心，四棱滑槽扣在四棱滑珠上，沟槽与四棱滑珠的圆柱轴配合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用陀螺仪时时检测，以及球面板棘齿的设计，实现了各个方向上倾斜马上做出调整保持上表面水平。

2、采用四棱滑珠和四棱滑槽设计，保证上盘与下盘的相对方位不会改变。

附图说明

附图1是本发明四轮平衡装置的整体结构示意图；

附图2是本发明四轮平衡装置的侧面结构示意图；

附图3是本发明四轮平衡装置的仰视结构示意图；

附图中：1、下盘部分，2、电控部分，3、上盘部分，4、侧翼部分，11、车轮及支架，12、下盘，13、平衡电机，14、支撑柱，15、四棱滑珠，21、主控板，22、电机驱动，23、电源，24、陀螺仪，31、上盘，32、四棱滑槽，41、球面板，42、棘齿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种四轮平衡装置，包括下盘部分1、电控部分2、上盘部分3、侧翼部分4；下盘部分1位于整个设备的最下部分，电控部分2分布在下盘部分1和上盘部分3上表面，上盘部分位于下盘部分1正上方，侧翼部分4位于设备四周。

下盘部分1包括车轮及车架11、下盘12、平衡电机13、支撑柱14、四棱滑珠15；车轮及车架11有四组，均位于设备最下面与地面接触，车轮及车架11上表面分别焊接在圆形下盘12的下表面左前、右前、左后、右后边缘，平衡电机13为扁圆柱形，旋转轴心与所在位置的下盘边缘相切，平衡电机13上下圆面为定子刚性连接在下盘凹口，圆柱侧面为电机转子，转子外表面设有延长线通过平衡电机13轴心的舌形齿，整个平衡电机13外形与齿轮类似；支撑柱14为一个柱体位于下盘圆心处，支撑柱14与下盘12连接方式为焊接，支撑柱14上表面焊接有一个光滑的四棱滑珠15，四棱滑珠15主体为一个球形，由球心向前后左右四个正方向伸出圆柱轴，圆柱轴伸出球面较短距离。

电控部分2包括主控板21、电机驱动22、电源23、陀螺仪24；主控板21、电机驱动22、电源23并排粘连在下盘12上表面，陀螺仪24粘连在上盘部分3上表面正中间，元件之间通过导线相连。

上盘部分3包括上盘31、四棱滑槽32；上盘31为比下盘12更大的圆盘，上表面圆心处粘连有陀螺仪24，下表面圆心处有碗形的四棱滑槽32，碗底位置与上盘31下表面焊接，四棱滑槽32的碗形内表面有前后左右方向的四条方形沟槽，四条沟槽相互垂直交点位于四棱滑槽32与四棱滑珠15连接处，四棱滑槽32内表面的沟槽宽度比四棱滑珠15球心伸出的圆柱轴底面直径略大，四棱滑槽碗形的碗口平面过四棱滑珠的球心，四棱滑槽扣在四棱滑珠上，沟槽与四棱滑珠的圆柱轴配合。

侧翼部分4包括球面板41、棘齿42；球面板41为四段球面的长条薄板，焊接在上盘前后左右四方向的下边缘，球面板41与四棱滑珠15、四棱滑槽32共球心；球面板41内表面焊接有较宽的棘齿42，与平衡电机13的齿啮合。

工作原理：上盘部分附带侧翼部分安装在下盘部分的四棱滑珠上，四棱滑珠与四棱滑槽配合，沟槽与四棱滑珠的圆柱轴配合保证设备在转弯的时候，上盘与下盘不会发生相对旋转，打开电源的内置开关，设备上电，当设备上坡时陀螺仪检测到设备前端翘起，主控板与电机驱动通讯，使电机驱动向前方的平衡电机发送正转的PWM信号，向后方的平衡电机发送反转的PWM信号，前面的平衡电机转子上的齿带动与之啮合的棘齿向下运动，后面的平衡电机反转，抬升后面的棘齿，由于棘齿之间间距较大，前后两电机工作时，左右两侧的棘齿与平衡电机的齿不会干涉，直到陀螺仪反馈上盘已水平的信号，主控板命令电机驱动使电机停止运行保持状态，待到上坡将要结束时，陀螺仪检测到上盘不水平，且倾斜角度低于水平面，主控板与电机驱动通讯，发出相应PWM信号，平衡电机反向运行，直到水平，如果只有一角的车轮由于种种原因被抬高，陀螺仪检测到该角的相邻两正方向都有倾角，则四个平衡电机一起工作，假如右前角被抬高，则主控板和电机驱动控制前方和右方的平衡电机正转，左边和后边的平衡电机反转，降低右前方向的上盘边缘，降低这一角的倾斜度数，直至水平。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种四轮平衡装置，其特征在于，包括下盘部分、电控部分、上盘部分、侧翼部分；所述下盘部分位于整个设备的最下部分，所述电控部分分布在下盘部分和上盘部分上表面，所述上盘部分位于下盘部分正上方，所述侧翼部分位于设备四周；所述下盘部分包括车轮及车架、下盘、平衡电机、支撑柱和四棱滑珠，所述下盘为圆形盘，所述车轮及车架均匀焊接在下盘上，下盘的前后左右四个正方位开设有四个凹口，四个平衡电机分别设置在下盘的凹口上，平衡电机为扁圆柱形，旋转轴心与所在位置的下盘边缘相切，平衡电机上下圆面为定子，刚性连接在下盘凹口，圆柱侧面为电机转子，转子外表面设有延长线通过平衡电机轴心的舌形齿，所述支撑柱设置在圆形下盘的圆心处，支撑柱顶部焊接四棱滑珠，所述四棱滑珠主体为一个球形，由球心向前后左右四个正方向伸出圆柱轴；所述电控部分包括主控板、电机驱动、电源、陀螺仪，所述主控板、电机驱动、电源设置在下盘上表面，所述陀螺仪设置在上盘部分上表面，之间通过导线相连；所述上盘部分包括上盘、四棱滑槽，所述上盘为比下盘更大的圆盘，所述上盘的下表面圆心处有倒扣的碗形四棱滑槽，四棱滑槽的碗形底部与上盘下表面焊接，四棱滑槽为碗形的内表面有前后左右方向的方形沟槽，四条沟槽相互垂直交点位于四棱滑槽碗形球面的上顶点，四棱滑槽内表面的沟槽宽度比四棱滑珠球心伸出的圆柱轴底面直径略大，四棱滑槽碗形的碗口平面过四棱滑珠的球心，四棱滑槽扣在四棱滑珠上，沟槽与四棱滑珠的圆柱轴配合；所述侧翼部分包括球面板及棘齿；所述球面板为四段球面的长条薄板，焊接在上盘前后左右四个方向的下边缘，球面板与四棱滑珠、四棱滑槽共球心；球面板内表面焊接有较宽的棘齿，所述棘齿与平衡电机转子的舌形齿啮合。

2.根据权利要求1所述的一种四轮平衡装置，其特征在于，所述车轮及车架有四组，均位于设备最下面与地面接触，车轮及车架上表面分别焊接在圆形下盘的下表面左前、右前、左后、右后边缘。

3.根据权利要求1所述的一种四轮平衡装置，其特征在于，支撑柱为一个柱体位于下盘圆心处，支撑柱与下盘连接方式为焊接，支撑柱上表面焊接有一个光滑的四棱滑珠。

4.根据权利要求1所述的一种四轮平衡装置，其特征在于，所述主控板、电机驱动、电源并排粘连在下盘上表面，陀螺仪粘连在上盘部分上表面正中间。

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