CN202700076U - 全向遥控玩具车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于遥控玩具车，尤其涉及一种全向遥控玩具车，其特征是：包括底盘和通过联轴节与直流电机连接的车轮，所述直流电机通过电机座固定在底盘上，所述底盘上方安装有四轮驱动控制电路和电池组、所述车轮的轮毂上固接有六个U型支架，所述U型支架上通过轴承和轴支承有自由滚子，所述自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角呈锐角或钝角。有益效果：本设计的全向遥控玩具车无需转向装置可以实现10个方向的运动，填补遥控玩具车的市场空白；可操纵性好、娱乐性、趣味性强；性价比高，批量生产后，零件注塑成型，成本较低。

Description

全向遥控玩具车

技术领域

本实用新型属于遥控玩具车，尤其涉及一种全向遥控玩具车。

背景技术

玩具遥控车即遥控车，也就是一种可以通过无线电遥控器远程控制的模型汽车。根据车身外型的不同，可以分为普通的私家房车、越野车、货柜车、翻斗车等等。如现实生活中的越野车，不但可以在野外适应各种不同程度的路面状况，而且还能给人一种粗犷豪迈的驾驶优越感。然而，目前市场上的遥控玩具车是基于普通汽车的结构，玩具车上装有转向装置，故只能实现前进、后退、左转和右转的功能。随着各种遥控车比赛技术升级，对遥控车的可控性、技术难度要求越来越高，市场上亟待研发出具备多方向运动能力的遥控车。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种全向遥控玩具车，可以遥控控制小车实现前、后、左、右、左前、右前、左后、右后、逆时针旋转、顺时针旋转共十个方向运动。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种全向遥控玩具车，其特征是：包括底盘和通过联轴节与直流电机连接的车轮，所述直流电机通过电机座固定在底盘上，所述底盘上方安装有四轮驱动控制电路和电池组、所述车轮的轮毂上固接有六个U型支架，所述U型支架上通过轴承和轴支承有自由滚子，所述自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角呈锐角或钝角。

所述车轮分成前方左右及后方左右四个车轮，所述前方左右车轮的自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角为45°；所述后方左右车轮的自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角为135°。

所述四轮驱动控制电路包括分别与一对直流电机连接的驱动模块、单片机、无线接收模块和电池组，所述单片机与驱动模块连接呈开环控制，所述单片机与无线接收模块连接，所述电池组与单片机和驱动模块连接。

有益效果：本设计的全向遥控玩具车无需转向装置可以实现10个方向的运动，填补遥控玩具车的市场空白；可操纵性好、娱乐性、趣味性强；性价比高，批量生产后，零件注塑成型，成本较低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是45°自由滚子的组装结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是135°自由滚子的组装结构示意图；

图5是联轴节的结构示意图；

图6是玩具车前进自由滚子旋转方向图；

图7是玩具车后退自由滚子旋转方向图；

图8是玩具车左行自由滚子旋转方向图；

图9是玩具车右行自由滚子旋转方向图；

图10是玩具车左前行（45°）自由滚子旋转方向图；

图11是玩具车右后行（45°）自由滚子旋转方向图；

图12是玩具车右前行（45°）自由滚子旋转方向图；

图13是玩具车左后行（45°）自由滚子旋转方向图；

图14是玩具车逆时针旋转自由滚子旋转方向图；

图15玩具车顺时针旋转自由滚子旋转方向图；

图16是四轮驱动控制电路框图；

图17-图17a是自由滚子与车轮的坐标关系示意图。

图中：1、自由滚子，2、U型支架，3、螺钉，4、轴，5、垫圈，6、深沟球轴承，7、轮毂，8、车轮，9、底盘，10、L298N驱动模块，11、直流电机，12、联轴节，13、电机座，14、电池组，15、单片机，16、螺钉，17、开关。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：详见附图，一种全向遥控玩具车，包括底盘9和通过联轴节12与直流电机11连接的车轮，所述直流电机通过电机座13固定在底盘上，所述底盘上方安装有四轮驱动控制电路和电池组14、所述车轮的轮毂上固接有六个U型支架2，所述U型支架上通过深沟球轴承6和轴4支承有自由滚子1，所述车轮分成前方左右及后方左右四个车轮，所述前方左右车轮的自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角为45°；所述后方左右车轮的自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角为135°。所述四轮驱动控制电路包括分别与一对直流电机连接的L298N驱动模块10、STC89C52单片机15、无线接收模块和电池组，所述STC89C52单片机与驱动模块连接呈开环控制，所述单片机与无线接收模块连接，所述电池组与单片机和驱动模块连接。

如图2和图4所示，自由滚子1通过两个轴承6与轴4装配，轴4支撑在U型支架2上，在轴承6两端与U型支撑架2间各安一个垫圈5。六个U型支架2支撑六个自由滚子1通过螺钉3固定在轮毂7的六个外表面上的斜45°槽中，轮毂为对边27mm的六方棒。车轮通过联轴节与直流电机装配。

如图1所示，四轮驱动控制底盘上四个车轮8通过联轴节12与四个直流电机11分别装配，直流电机4通过电机座13安装在底盘的下方。在底盘9上方安装有两个L298N驱动板10、一个最小系统版STC89C52单片机15、一个电池组14、一个电源开关17。图中车轮上的斜线表示俯视时自由滚子轴线方向。根据自由滚子的参数值可得到：对称的U型支架底面间的距离为22mm，自由滚子轴中心到U型支架底面的距离为15.5mm。

工作原理

1、自由滚子的参数：

如图3所示，滚子的轴线O₂Z₂与轮子轴线O₁Z₁呈空间交错布置，两轴夹角取α=45°。滚子的轴线O₂Z₂支撑于以O₁Z₁为轴线，半径为R₀的圆柱体上。轮子的半径为R。自由滚子的轴向轮廓线参数方程为：

$\left\{\begin{array}{c}l=z_2\\ r=\sqrt{x_2^2+y_2^2}\end{array}\right.$

（1）

式中：l—滚子长度；r—滚子半径；x₂—RcosθA，A为两坐标系O₁与O₂之间的距离；

$y_2-\frac{\sqrt{2}}{2}R(\sin \mathrm{\θ}-\mathrm{\θ}\cot \mathrm{\β}),-\mathrm{\δ}\≤\mathrm{\θ}\≤\mathrm{\δ};$ $z_2-\frac{\sqrt{2}}{2}R(\sin \mathrm{\θ}+\mathrm{\θ}\cot \mathrm{\β}),-\mathrm{\δ}\≤\mathrm{\θ}\≤\mathrm{\δ}.$

为了保证自由滚子运动的连续性，重合度λ必需≥1。λ为全部滚子参与运动的接触线总长与轮子周长的比率，称为运动连续性比率系数，简称重合度。

$\mathrm{\λ}=\frac{N\·2\mathrm{\δ}\·R}{2\mathrm{\πR}}=\frac{\mathrm{N\δ}}{\mathrm{\π}}---\left(2\right)$

式中：N为自由滚子的个数。

根据全向遥控玩具车尺寸的协调性、美观性，取自由滚子半径R=36.5mm，自由滚子宽度为43.5mm，自由滚子长度为49mm，最大半径取r_max=10mm。滚子选用MR84zz微型密封轴承，轴承内径4mm，外径8mm，由此通过式（1）经MatLab编制程序计算运算得：自由滚子最小半径r_min=5.2mm，螺旋角β=0.90489，转角θ=0.54664。

重合度λ的验算。本设计中，先取λ=1，求滚子的数量N。

$N=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\θ}}=\frac{\mathrm{\π}}{0.54664}=5.747$

最后滚子的数量N取整为6。

在确定了N，R，滚子长度l，θ，β后，将式（1）经MatLab编制程序运算得到自由滚子的轴向轮廓型线。

2、自由滚子的安装方式

将四个自由滚子两两对称安装，通过控制四个自由滚子正、反转及停止，就可以实现全向遥控玩具车的10个方向的运动。图6~图15中自由滚子中的虚线表示与地面接触的自由滚子的轴线方向。

前进如图6所示，四个自由滚子向前旋转，自由滚子所受摩擦力方向沿与地面接触自由滚子轴线方向，摩擦力分解为X和Y分量，X方向抵消，所以小车向前移动。

后退如图7所示，四个自由滚子向后旋转，摩擦力X方向分量抵消，所以小车向后移动。

左行如图8所示，1、4自由滚子向后旋转，2、3自由滚子向前旋转，摩擦力Y方向分量抵消，所以小车向左移动。

右行如图9所示，1、4自由滚子向前旋转，2、3自由滚子向后旋转，摩擦力Y方向分量抵消，所以小车向右移动。

左前行如图10所示，第二与第三车轮停止不动，第一与第四车轮向前转动，地面给予车轮左前方向摩擦力，所以小车沿左前方向移动。

右后行如图11所示，第二与第三车轮停止不动，第一与第四车轮向后转动，地面给予车轮右后方向摩擦力，所以小车沿右后方向移动。

右前行如图12所示，第一与第四车轮停止不动，第二与第三车轮向前转动，地面给予车轮右前方向摩擦力，所以小车沿右前方向移动。

左后行如图13所示，第一与第四车轮停止不动，第二与第三车轮向后转动，地面给予车轮左后方向摩擦力，所以小车沿左后方向移动。

逆时针旋转如图14所示，第二与第四车轮向后转动，第一与第三车轮向前转动，地面给予车轮摩擦力方向如图所示，小车以自身重心为圆心原地逆时针旋转。

顺时针旋转如图15所示，第二与第四车轮向前转动，第一与第三车轮向后转动，地面给予车轮摩擦力方向如图所示，小车以自身重心为圆心原地顺时针旋转。

工作过程

为了实现全向遥控玩具车的10个方向的运动，需设计四轮驱动控制电路来控制全向遥控车的四个自由滚子按图6~图15所示的旋转方向。

如图16所示，四轮驱动控制电路中采用STC89C52单片机开环控制。12键的遥控器中的十个键分别控对应全向遥控玩具车的10个运动方向：2键——前进；8键——后退；4键——左行；6键——右行；1键——左前行；3键——右前行；7键——左后行；9键——右后行；5键——逆时针旋转；11键——顺时针旋转。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种全向遥控玩具车，其特征是：包括底盘和通过联轴节与直流电机连接的车轮，所述直流电机通过电机座固定在底盘上，所述底盘上方安装有四轮驱动控制电路和电池组、所述车轮的轮毂上固接有六个U型支架，所述U型支架上通过轴承和轴支承有自由滚子，所述自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角呈锐角或钝角。

2.根据权利要求1所述的全向遥控玩具车，其特征是：所述车轮分成前方左右及后方左右四个车轮，所述前方左右车轮的自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角为45°；所述后方左右车轮的自由滚子的轴线与轮子的轴线夹角为135°。

3.根据权利要求1或2所述的全向遥控玩具车，其特征是：所述四轮驱动控制电路包括分别与一对直流电机连接的驱动模块、单片机、无线接收模块和电池组，所述单片机与驱动模块连接呈开环控制，所述单片机与无线接收模块连接，所述电池组与单片机和驱动模块连接。

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