CN110654483A - 人机互动体感车及其车体 - Google Patents

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CN110654483A CN201910950506.1A CN201910950506A CN110654483A CN 110654483 A CN110654483 A CN 110654483A CN 201910950506 A CN201910950506 A CN 201910950506A CN 110654483 A CN110654483 A CN 110654483A
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Abstract

本发明公开了一种人机互动体感车及其车体，包括一支撑骨架和设置在该支撑骨架上的两个脚踏装置；所述支撑骨架为一整体结构且与车轮转动连接，所述脚踏装置与所述支撑骨架转动连接，所述脚踏装置上设有用于使脚踏装置回位和/或缓冲的弹性装置。本发明车体仅包括一个起支撑作用的支撑骨架，而脚踏装置独立设置在支撑骨架上，而不需要两个相互转动连接的机构用来分别设置脚踏装置，结构较为简单。

Description

人机互动体感车及其车体
本申请是下述专利申请：
申请号：CN201610866884.8
申请名称：人机互动体感车
申请日：2016年09月30日
之分案申请。
技术领域
本发明涉及一种人机互动平衡车，具体涉及一种人机互动体感车及其车体。
背景技术
人机互动体感车，又叫电动平衡车、思维车，其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。
现有的人机互动体感车一般分为有操作杆和无操作杆这两类，其中带操作杆的人机互动体感车，其人机互动体感车的前进、后退及转向均由操作杆来进行具体操作控制。而不带操作杆的人机互动体感车，其人机互动体感车的前进、后退是由整个人机互动体感车的倾斜来控制，转向则由使用者脚踏在脚踏平台上，并通过两个脚踏平台之间相对旋转角度差来进行控制实现。其中，不带操作杆的两轮人机互动体感车主要为专利CN201410262108.8所揭示的两轮自平衡人机互动体感车为代表，该平衡车中的内盖包括内盖包括对称设置的左内盖与右内盖，且左内盖相对右内盖转动连接。
然，所述平衡车用于起支撑骨架作用的内盖需包括左内盖与右内盖，结构相对复杂。
发明内容
本发明是为了克服现有技术而提出的一种结构简单的人机互动体感车及其车体。
为了实现上述目的，本发明提供一种人机互动体感车的车体，其特征在于：包括一支撑骨架和设置在该支撑骨架上的两个脚踏装置；所述支撑骨架为一整体结构且与车轮转动连接，所述脚踏装置与所述支撑骨架转动连接，所述脚踏装置上设有用于使脚踏装置回位和/或缓冲的弹性装置。
作为优选，所述支撑骨架远离地面的一侧设置有两个对称的脚踏区域，所述两个脚踏装置分别设置在该两个脚踏区域。
作为优选，所述支撑骨架上设有向内凹陷的容置槽，所述脚踏装置相对的两端设有沿车轮轴向方向向外延伸的凸柱，所述脚踏装置通过凸柱与支撑骨架进行铰接连接。
作为优选，还包括电源、驱动装置、控制装置和第一位置传感器，所述电源用于对所述驱动装置、第一位置传感器及控制装置供电，所述第一位置传感器用于感测两个脚踏装置的倾角，所述控制装置用于控制所述电源、驱动装置及第一位置传感器，并根据第一位置传感器所感测到的倾斜度信息向驱动装置发出驱动信号，从而驱动车轮转动或移动；两个脚踏装置的倾角相同，则前进或后退，两个脚踏装置的倾角有偏差，则转弯。
作为优选，所述第一位置传感器为陀螺仪、光电传感器或压感传感器。
作为优选，所述第一位置传感器设置于一子电路板上，所述子电路板固持于所述脚踏装置上随脚踏装置运动。
作为优选，所述弹性装置为弹簧或压感装置或扭簧。
作为优选，所述支撑骨架外侧设有壳体。
一种人机互动体感车，其特征在于：包括如上所述的人机互动体感车的车体。
一种人机互动体感车，其包括车体及设于车体上的两个车轮，所述车轮在径向方向上可绕车体转动；其特征在于：所述车体进一步包括一支撑骨架、设置在该支撑骨架上的两个脚踏装置、第一位置传感器及控制装置，所述支撑骨架为一整体结构且与车轮转动连接，所述第一位置传感器用于感测所述两个脚踏装置上使用者的位置信息/重力信息/压力信息。
由于上述技术方案的运用，本发明具备以下优点：
本发明的人机互动体感车，在两个车轮仅包括一个起支撑作用的支撑骨架，而脚踏装置独立设置在支撑骨架上，而不需要两个相互转动连接的机构用来分别设置脚踏装置，结构较为简单。
附图说明
图1为本发明人机互动体感车实施例一的示意图。
图2为本发明人机互动体感车实施例一的具体实施方式立体组合图。
图3为图2的结构分解图。
图4为图2的部分立体分解图。
图5为图4中进一步的部分立体分解图。
图6为图2中脚踏装置与弹性装置等的立体组合图。
图7为本发明人机互动体感车实施例二的示意图。
图8为本发明人机互动体感车实施例三的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用以限定本发明。
请参阅图1至图5所示，为本发明具体实施例一所提供的人机互动体感车100，包括车体10及设于车体10上的两个车轮20。
优选地，所述两个车轮20相互平行且其车轴基本处于同一直线上。所述两个车轮20安装在车体10相对的两侧，既可安装在车体10相对的两端，也可安装在车体10的下侧。在本实施例中，所述车轮20转动安装在车体10相对的两端，且所述车轮20在径向方向上可绕车体10进行转动，以实现该人机互动体感车100的运动。
所述车体10包括一支撑骨架11、设置在该支撑骨架11上的两个脚踏装置12、第一位置传感器13及控制装置15。其中，所述支撑骨架11为一整体结构且与车轮20转动连接，所谓整体结构，即安装所述两个脚踏装置12的支撑骨架11，内部不可相互转动，从而有别于传统的内盖中左内盖与右内盖可相互转动，可以理解，所述支撑骨架11可通过一体成型、焊接、铆接等固接方式形成。所述支撑骨架11的形状不限，可为刚性板状结构，也可为刚性轴等结构。在本实施例中，所述支撑骨架11为板状结构。进一步地，所述支撑骨架11远离地面的一侧设置有两个对称的脚踏区域111，且所述的两个脚踏装置12分别设置在该两个脚踏区域111内，并在每个脚踏区域111内分别设置至少一个第一位置传感器13。进一步地，所述脚踏区域111为所述支撑骨架11向内凹陷的容置槽1110，所述脚踏装置12相对的两端沿车轮20轴向方向向外延伸有一凸柱121，并通过该凸柱121与车体10进行铰接连接，进而实现该两个脚踏装置12与支撑骨架11之间的转动连接。可以理解，所述脚踏区域111为平面而不是凹槽时，所述脚踏装置12则设置在所述支撑骨架11上。
所述脚踏装置12相互独立设置在所述支撑骨架11上，所谓独立设置，即所述脚踏装置12的设置及运动不相互影响。所述脚踏装置12可通过转动连接的方式与支撑骨架11连接。所述转动连接，既包括沿车轮20轴向方向的转动连接，也可包括沿车轮20径向方向的连接。在本实施例中，所述脚踏装置12与支撑骨架11之间沿车轮20轴向方向连接，当使用者站立在脚踏装置12上，所述脚踏装置12相对于支撑骨架11转动，从而具有一定的倾斜角度。所述脚踏装置12的形状不限，在本实施例中，所述脚踏装置12为一板状结构。具体的，所述脚踏装置12包括板状踏板127、安装于或一体成型于所述踏板127下方的固持部122、以及安装于或一体成型于所述固持部122上的安装轴120，所述安装轴120沿车轮20轴向方向向两侧凸伸出所述踏板127形成上述凸柱121。如此设置，所述整根的安装轴120使所述脚踏装置12具有更好的结构强度。可以理解，在其他实施方式中，所述凸柱121可自所述固持部122和/或踏板127向两侧延伸而成，或者分离组装于所述固持部122和/或踏板127上。
所述第一位置传感器13用以感测所述两个脚踏装置12相对所述支撑骨架11的转动信息或倾斜度信息，所述控制装置15可根据第一位置传感器13所检测到的脚踏装置12的倾斜度信息，来对应地驱动车轮20进行移动。可以理解，仅用该第一位置传感器13即可控制车轮20运动而不仅仅是转动。感应两个脚踏装置12的倾角或位差，相同或相近的话，前进或后退，如果偏差大，左侧倾角或位差大，即左转弯。所述第一位置传感器13的传感方式不限，具体的，所述第一位置传感器13可包括陀螺仪、光电传感器及压感传感器。当第一位置传感器13为压力传感器时，所述脚踏装置12与支撑骨架11之间可为转动连接或固定连接。所述第一位置传感器13的个数及设置位置不限，可设置多个也可以设置单个，在本实施例中，仅设置有一个第一位置传感器13。可以理解，也可在感应开关14的位置设置或加装第一位置传感器。可以理解，所述车体10上还可设置有第二位置传感器，用以感测支撑骨架11相对车轮20的倾斜信息，亦即实现对支撑骨架11相对地面的倾斜信息进行感测。这样，本实施例的人机互动体感车100在使用时，所述驱动装置根据第二位置传感器所感测到的倾斜信息来驱动人机互动体感车100的前进或者后退，亦即，本实施例的人机互动体感车100的前进或者后退是通过该车体10整体的倾斜度来实现的，具体是通过驱动装置对应控制的车轮20所转动的角速度一样来实现的。所述驱动装置根据第一位置传感器13所感测到的倾斜信息来驱动人机互动体感车100的转弯，亦即，本实施例的人机互动体感车100的转弯是通过该脚踏装置12的倾斜度来实现的，具体是通过驱动装置对应控制的车轮20所转动的角度不一样来实现的。在本实施中，所述第一位置传感器13和/或第二位置传感器设置于子电路板124上，所述子电路板124固持于所述脚踏装置12下方，如此设置，所述子电路板124上的所述第一位置传感器13等可随踏板127进行转动从而感知踏板127的相对运动。具体的，所述踏板127向下延伸有若干用以固持所述子电路板124的安装柱125。可以理解，在其他实施方式中，所述第一位置传感器13等可通过其他方式连接于所述踏板127上随踏板127进行运动。
作为本实施例的优选方案，本实施例的人机互动体感车100中车体10在脚踏区域111内还设置有感应开关14，并用该感应开关14来感测脚踏装置12是否对其进行挤压，以控制车轮20的启停。具体地，当两个脚踏装置12对感应开关14挤压均衡时，才会使得该人机互动体感车100启动。这样可预防使用者在站立到脚踏装置12的过程中，该人机互动体感车100的车轮20就发生转动而对使用者造成摔伤。具体的，在本实施例中，所述感应开关14设置于所述踏板127上方，在其他实施方中，所述感应开关14也可设于所述踏板127下方，所述感应开关14感受到踏板127整体下降情况来控制启停；或者所述踏板127上也可以开设槽部(未图示)，所述感应开关14收容于所述槽部内。
当然了，本实施例的车体10还包括多个弹性装置17，且所述弹性装置17设置在所述脚踏装置12与容置槽1110的底部之间，以对脚踏装置12相对于第一位置传感器13及感应开关14的挤压进行缓冲，且用以使脚踏装置12回位。在本实施方式中，所述弹性装置17为弹簧，所述弹簧固持于位于容置槽1110内的定位凸部112上而实现定位和固持。可以理解，所述弹簧也可以与踏板127相固持。在其他实施方式中，所述弹性装置17也可以为扭簧(未图示)。
在其他实施例中，所述弹性装置17还可以为压感结构，具体的，所述弹簧或其他弹性部件与踏板127内或之间设置有压力传感器。如此，当脚踏装置发生转动时，所述压力传感器能够感测踏板127上的压力信息/重力信息/位置信息，所述控制装置15根据所述压力信息/重力信息/位置信息控制车体10的移动或转动，此时，所述脚踏装置12与支撑骨架11之间为转动连接。
在其他实施例中，所述弹性装置17还可以为具有弹性的柔性支撑体(未图示)，且所述第一位置传感器13也可设置于所述柔性支撑体内，所述第一位置传感器13基于柔性支撑体的平衡位置，感应柔性支撑体的形变量，从而感应柔性支撑体的形变，从而简化结构，便于制造组装。
在其他实施例中，所述脚踏装置12可以为电容/电感装置(未图示)，即所述脚踏装置12无需机械性转动，可缩小车体体积。当使用者踩至脚踏装置12上后，所述电容电感装置通过感知受到挤压而控制车轮20的启停，通过感知不同方位之间的受力不同来控制车轮20的具体运动，包括车轮20的前进、后退、转弯和/或加减速等。可以理解，所述脚踏装置12也可以是机械性运动和电容电感装置相结合。在本实施方式中，设有两个电容/电感脚踏装置12，在其他实施方式中也可以仅包括一个电容/电感装置由单脚控制或双脚同时控制，或多个分散的电容/电感装置。
可以理解，所述车体10进一步包括电源16、驱动装置(未图示)，所述电源16用以对所述驱动装置、第一位置传感器13及控制装置15供电，所述控制装置用以控制所述电源16、驱动装置及第一位置传感器13，并根据第一位置传感器13所感测到的倾斜度信息向驱动装置发出驱动信号，从而驱动车轮20转动或移动。优选地，所述车体10内可具体包括两个驱动装置，且所述的两个驱动装置分别设置在两个车轮20内，以对相应的车轮20进行控制。在其他实施方式中，所述驱动装置也可设置于支撑骨架11内，如此设置，可使车轮20更小型化。
在本实施方式中，所述支撑骨架11大致呈舟状，包括所述脚踏区域111的两个容置槽1110以及位于所述两容置槽1110之间的用以收容电源16及控制装置15的收容区域116，在本实施例中，所述控制装置15为一主电路板。所述控制装置15与电源16之间设有一隔板115进行阻隔，从而实现各自定位，避免相互影响。
所述收容区域116上方覆盖有用以保护所述电源16及控制装置15的上盖117。
所述收容区域116与容置槽1110之间设有一用以支撑脚踏装置12凸柱121的支撑件113，所述支撑件113可与所述支撑骨架11分体制造后组装在一起或与所述支撑骨架11一体成型。所述支撑骨架11及所述支撑件113上设有内陷的用以收容枢接所述凸柱121的枢接凹部1130，所述枢接凹部1130上方设有一用以限位所述凸柱121的固持件114，所述固持件114可与支撑骨架11分体组装或一体成型。
所述车体10还包括包覆于支撑骨架11外侧的壳体，所述壳体为垂直于车轮径向方向抽拉式，具体的在图示中，所述壳体为沿人机互动体感车100前后运动方向的抽拉式，包括自前向后抽拉套接于支撑骨架11上的第一壳体101以及自后向前抽拉套接于支撑骨架11上的第二壳体102，所述壳体包括面向车轮20所在位置的端壁104、连接两端壁104的侧壁103、位于顶面的顶壁106以及相对于顶壁106的底壁105，所述顶壁106设有位于脚踏区域111上方用以避让脚踏装置12的空槽107。在本实施方式中，所述第一壳体101与第二壳体102前后形状对称设置，在其他实施方式中，所述第一壳体101与第二壳体102也可为非对称结构设置；或者所述第一壳体101与第二壳体102呈上下方向的抽拉方式安装、或沿车轮20径向的其他角度抽拉式或沿车轮20轴向的抽拉方式安装。
所述脚踏装置12上方还设有的脚踏盖体126，所述脚踏盖体126固持于所述脚踏装置12上，所述脚踏盖体126上设有供使用者踩踏的防滑脚踏垫123。在其他实施方式中，所述脚踏盖体126也可以固持于所述支撑骨架11或壳体上，所述脚踏盖体126上中部镂空或呈柔性状，当使用者踩至脚踏垫123后能够使脚踏装置12产生相应的上下或倾斜等运动。
所述车轮20上方覆盖有车轮盖21，所述车轮盖21侧向延伸有固定部22，所述固定部22安装固定于所述支撑骨架11或壳体上，在其他实施方中，所述车轮盖21也可以一体成型于支撑骨架11或壳体上。
请参阅图7，本发明实施例二的人机互动体感车200，其第一位置传感器(图未示)可通过对脚踏装置212的转动角度的检测来实现该脚踏装置212相对与支撑骨架211的倾斜度检测。
其中，所述支撑骨架211为一刚性轴，而脚踏装置212具体是套设在该刚性轴上，并实现脚踏装置212与支撑骨架211的转动连接。这样，相应地，用以对脚踏装置212相对于刚性轴的倾斜度检测的第一位置传感器则设置在所述脚踏装置212与刚性轴之间。当所述第一位置传感器为压力传感器时，所述压力传感器可以用于感测脚踏装置上的压力信息/重力信息/位置信息，从另一角度来看，所述压力传感器可以用于感测脚踏装置相对刚性轴之间的微小的转动角度或倾斜角度。虽然其转动角度或倾斜角度可能非常小，肉眼难见，仅仅是形变，肉眼难见，但依然可以表述为转动连接。
本发明还可提供另外一种实施例的人机互动体感车，其车体至少包括两个设置在所述脚踏装置与支撑骨架之间的柔性支撑体。所述第一位置传感器通过感测所述柔性支撑体的形变获得脚踏装置上的使用者的位置信息。具体地，所述第一位置传感器基于柔性支撑体的平衡位置，感应柔性支撑体的形变量，从而感应柔性支撑体的形变，进而获知脚踏装置的倾斜度。
作为本实施例的优选方案，所述脚踏装置与所述支撑骨架沿车轮的径向转动连接，所述第一位置传感器感测该脚踏装置沿平行于车轮轴向平面方向的转动信息。
请参图8所示，本发明还提供另一种实施例的人机互动体感车300，包括车体30及设于车体30上的两个车轮304，所述车轮304在径向方向上可绕车体30转动；所述车体30进一步包括一支撑骨架31以及设置在该支撑骨架31上的两个脚踏装置32，所述支撑骨架31为一整体结构且与车轮304转动连接，所述脚踏装置32上设有用以感测所述两个脚踏装置32上的压力信息/重力信息/位置信息的压力传感器，所述人机互动体感车300还包括用以根据所述压力信息/重力信息/位置信息驱动所述车轮304移动或转动的控制装置。所述控制装置设于所述车体内。在本实施例不同具体实施方式中，所述脚踏装置32与支撑骨架31之间可以为固定连接，也可为转动连接。所述转动连接，可以包括前述脚踏装置32绕支撑骨架31的中心轴转动，此时所述转动信息可理解为倾斜度信息。而不限于此，所述转动角度可根据实际情况而设置，在前述利用绕轴转动以及弹性体形变等实施例中，其倾斜角度或转动角度就较大；而当采用压力传感器时，除了前述设置压感装置的转动连接的实施例外，在将脚踏区域设置为平面的实施例中，虽然但其转动角度可能非常小，肉眼难见，仅仅是形变；如果是贴附在支撑骨架31上的压力传感器，通过压力分布来感测，其转动角度或倾斜角度就可以非常小，肉眼难见，但依然可以表述为转动连接。另外，在其他实施例中，当脚踏区域为平面时，也可为固定连接。
具体的，当所述两个脚踏装置32上使用者的位置信息/重力信息/压力信息不对等时，实现车体30转向。
例如，在一具体实施方式中，所述控制装置用以根据两个脚踏装置32上压力信息驱动所述车轮304移动或转动。即通过左右两脚踏装置32的压力信息来实现转弯，如果两个脚踏装置32上使用者的压力信息不对等，则其中一侧车轮304转动速度更大，使得车体30向一侧转弯。此时，可以理解，所述左右两脚踏装置32之间存在微小的向右下方倾斜的倾斜度。此外，可以理解，所述重力信息为倾斜度信息，压力传感器通过重力分布来感测，其转动角度或倾斜角度就可以非常小，肉眼难见，但依然可以理解为具有微小的倾斜度。
所述压力传感器还可用以感测脚踏装置32上是否有使用者，以控制车轮304的启停。即在本实施方式中，无需额外设置用以感测是否有使用者的感应开关，简化结构。
所述脚踏装置32包括踏板以及位于踏板上方的防滑脚垫，所述压力传感器设置于所述踏板下方。具体的，所述压力传感器可以通过连接于控制装置的导线(未图示)将踏板上使用者的压力信息传输到控制装置。
当车体30整体向前或向后倾斜时，实现车体30前进或后退。
具体的，所述人机互动体感车300进一步包括第二位置传感器，用以感测支撑骨架31相对车轮304的倾斜信息。具体的，所述第二位置传感器可以包括陀螺仪、加速度传感器和/或光电传感器等。所述陀螺仪用以固定在支撑骨架31内的电路板(未图示)上，所述电路板可以是整体的一块，也可以分别有两块，陀螺仪用以实现平衡，当人及支撑骨架31整体往前倾的时候，陀螺仪来感测到倾斜，就会发出信号给控制装置，所述控制装置控制驱动车轮304向前运动，使得整体具有向后倾斜的力，起到平衡的作用。
综上所述，本发明的人机互动体感车，在两个车轮仅包括一个起支撑作用的支撑骨架，而脚踏装置独立设置在支撑骨架上，而不需要两个相互转动连接的机构用来分别设置脚踏装置，对比市面上现有平衡车或扭扭车，结构简单，车体为一体式，可扩展性强，减化方向杆或车身分开转动结构，车身更坚固。
虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (10)

1.一种人机互动体感车的车体，其特征在于：包括一支撑骨架和设置在该支撑骨架上的两个脚踏装置；所述支撑骨架为一整体结构且与车轮转动连接，所述脚踏装置与所述支撑骨架转动连接，所述脚踏装置上设有用于使脚踏装置回位和/或缓冲的弹性装置。
2.根据权利要求1所述的人机互动体感车的车体，其特征在于：所述支撑骨架远离地面的一侧设置有两个对称的脚踏区域，所述两个脚踏装置分别设置在该两个脚踏区域。
3.根据权利要求1所述的人机互动体感车的车体，其特征在于：所述支撑骨架上设有向内凹陷的容置槽，所述脚踏装置相对的两端设有沿车轮轴向方向向外延伸的凸柱，所述脚踏装置通过凸柱与支撑骨架进行铰接连接。
4.根据权利要求1所述的人机互动体感车的车体，其特征在于：还包括电源、驱动装置、控制装置和第一位置传感器，所述电源用于对所述驱动装置、第一位置传感器及控制装置供电，所述第一位置传感器用于感测两个脚踏装置的倾角，所述控制装置用于控制所述电源、驱动装置及第一位置传感器，并根据第一位置传感器所感测到的倾斜度信息向驱动装置发出驱动信号，从而驱动车轮转动或移动；两个脚踏装置的倾角相同，则前进或后退，两个脚踏装置的倾角有偏差，则转弯。
5.根据权利要求4所述的人机互动体感车的车体，其特征在于：所述第一位置传感器为陀螺仪、光电传感器或压感传感器。
6.根据权利要求4所述的人机互动体感车的车体，其特征在于：所述第一位置传感器设置于一子电路板上，所述子电路板固持于所述脚踏装置上随脚踏装置运动。
7.根据权利要求1所述的人机互动体感车的车体，其特征在于：所述弹性装置为弹簧或压感装置或扭簧。
8.根据权利要求1所述的人机互动体感车的车体，其特征在于：所述支撑骨架外侧设有壳体。
9.一种人机互动体感车，其特征在于：包括如权利要求1至8中任一项所述的人机互动体感车的车体。
10.一种人机互动体感车，其包括车体及设于车体上的两个车轮，所述车轮在径向方向上可绕车体转动；其特征在于：所述车体进一步包括一支撑骨架、设置在该支撑骨架上的两个脚踏装置、第一位置传感器及控制装置，所述支撑骨架为一整体结构且与车轮转动连接，所述第一位置传感器用于感测所述两个脚踏装置上使用者的位置信息/重力信息/压力信息。
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