CN203544190U - 一种基于差动转向的自驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于解决现有技术所存在的问题，设计一种运动轨迹控制难度低、又稳定的自驱动装置。一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架，所述支架下端连接有配重块，所述支架两侧分别固定有一个电机，电机的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件，所述配重块高于转动部件底部，所述支架内设有控制装置和电源装置。本实用新型采用差动转向方法控制运动方向，结构简单，方向控制精度高，可控性强，更加具备实用价值。

Description

一种基于差动转向的自驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种自驱动装置，具体涉及一种基于差动转向的自驱动装置。

背景技术

现有自动车辆是带轮子的机电或机械系统，在日常生活中应用广泛，但为了保证安全性和稳定性，往往设计较为沉重的底盘和复杂的传动机构，导致能源利用效率低下，且对于复杂地貌适用性差，另外由于运动部件暴露在外部，在儿童玩具、婴幼儿监控等某些家用领域易对未成年人造成伤害。

中国专利申请CN99103781.2公布了一款独轮车，采用自驱动原理，利用独轮车上的单摆产生动力，用陀螺力调向，但在运动过程中调向的稳定性和抗干扰能力差，使其应用受限。

中国专利申请CN00123877.9、CN0311914.0公开了两款新颖的自驱动球车，通过改变球体重心驱动球体移动，中国专利申请CN03128216.4和中国专利申请CN201120417227.8对自驱动球车的内部机构进行改进，为载人驾驶提供方案。自驱动球车稳定性增加，但运动轨迹控制难度大，控制计算复杂度高，外形限制较大，主要为球形。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术所存在的问题，找到一种运动轨迹控制难度低、稳定性好的自驱动装置。

一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架，所述支架下端连接有配重块，所述支架两侧分别固定有一个电机，电机的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件，所述配重块高于转动部件底部，所述支架内设有控制装置和电源装置。

优选的，所述配重块重量大于两倍的转动部件重量。可以使装置稳定性高，并保证自驱动能力。

优选的，所述支架中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部。可以通过搭载部搭载摄像头、传感器、录音装置、扬声器、存储设备等，便于附加相应的功能。

优选的，所述控制装置中设有用于接受指令并传递数据的遥控装置，可以遥控本装置的运动，并控制搭载设备发挥相应的功能，使适用于远程领域。也可在载人应用领域设置本地控制装置，供驾乘人员对装置进行操控。

优选的，所述转动部件为平整面面向支架的半球形结构，并设有沿边缘向内延伸的第一圆环形延伸部。

优选的，所述转动部件为平整面面向支架的球冠结构，支架上固定有球台形外壳，所述球台形外壳与两边的转动部件构成一个球形，所述球台形外壳底部为平面且不与地面接触。

进一步的，所述转动部件设有沿边缘向内延伸的第二圆环形延伸部。使转动部件与运动平面接触面更大，增加稳定性和安全性。

优选的，所述转动部件为平整面面向支架的半球形结构，所述转动部件上设有与其平整面相平行的圆环，所述圆环外侧半径大于转动部件的平整面半径。可以通过圆环实现转动。

优选的，所述转动部件为开口面向支架的桶状结构，增大转动部件与地面的接触面，提高装置的稳定性，同时可以保护内部结构。

优选的，所述转动部件为中空的轮形结构，其材料为防水材料。这样的结构，可以使装置浮在水面，在水面上运作。

优选的，所述转动部件接触运动平面的轨迹形状为对称或不对称的齿轮形、椭圆形、多边形中的一种。可以提高趣味性，齿轮形还可以提高爬坡能力。

通过实施本实用新型可以取得以下有益技术效果：采用差动转向方法控制运动方向，结构简单，方向控制精度高，可控性强，更加具备实用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的前视结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的左视结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的等轴侧视结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的直线运动原理图；

图5为本实用新型实施例1的方向调节原理图；

图6为本实用新型实施例2的前视结构示意图；

图7为本实用新型实施例2的外观示意图；

图8为本实用新型实施例3的外观示意图；

图9为本实用新型实施例4的前视结构示意图；

图10为本实用新型实施例4的外观示意图；

图11为本实用新型实施例5的前视结构示意图；

图12为本实用新型实施例5的外观示意图；

图13为本实用新型实施例6的前视结构示意图；

图14为本实用新型实施例6的外观前视图；

图15为本实用新型实施例6的外观仰视图；

图16为本实用新型实施例6的做进一步改进后的前视结构示意图；

图17为本实用新型实施例6的做进一步改进后的外观前视图；

图18为本实用新型实施例7的结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明：

实施例1：

如图1、2、3所示，一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架1，所述支架1下端连接有配重块2，所述支架1两侧分别固定有一个电机3，电机3的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件4，与地面接触部分为两个大小相等的平行圆环。所述配重块2高于转动部件4底部，所述支架1内设有控制装置6和电源装置7。所述控制装置6中设有遥控装置，可通过Wi-Fi或其它无线传输技术接受指令并传递数据。所述配重块2外侧设有防护层。

工作原理：如图4，当自驱动装置的两个电机3的驱动力一致时即扭转力矩相同，转动方向相反，支架1将被抬起一定角度0～90度，控制装置、电源装置以及配重块2等物体的重力将形成力矩，在地面的共同作用下，驱动自驱动装置做直线运动。如图5，当两个电机3的驱动力发生差异时(扭转力矩不同、转动方向相同、或以上两种情况并存)，产生差动力矩，调节自驱动装置运动的方向。如仅为转动方向相同，自驱动装置将以两个电机3的中点为轴心在原地旋转。其他情况下，支架1都将被抬起一定角度0～90度，促使自驱动装置按照所调节的方向前进。采用这样的结构，构造简单，控制方向精度高。

可根据自驱动装置的动力和稳定性要求，选择配重块2的重量，如需要车体爬坡能力强，则可增加配重块2重量；如需要自驱动装置稳定性好，减少抖动，也可增加配重。但配重过大，会增加对转动部件、外壳的力学特性要求，且导致车体运动时惯性过大；为了装置能稳定，所述配重块2重量大于两倍的转动部件4重量。

配重块2外侧设有防护层，可以在配重块2发生意外碰撞时，有效地保护配重块2；所述配重块2高于转动部件4底部，可以保证采用不同的转动部件4时，均不会出现配重块2与地面或转动部件底部接触刮擦的情况；所述支架1中设有搭载部5，所述搭载部5上可搭载摄像头、传感器、录音装置、扬声器、存储设备等，可通过搭载部5搭载不同的设备实现不同的功能，搭载部5外形不限于本说明书图示形状。

所述控制装置6和电源装置7也可设在配重块2内，成为配重块2的一部分，除实现其本身的功能外，还起到配重作用。

所述转动部件4可以根据需要设置成不同形状，如齿轮形可以提高爬坡能力，椭圆形和多边形可以提高趣味性。

本装置采用差动转向方法控制运动方向，结构简单，稳定性高，方向控制精度高，可控性强，更加具备实用价值。

本实用新型对转动部件4要求简单，因此形状更加多样化，相比传统的球形车更能够适用于多种应用场景。

实施例2：

如图6、7所示，一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架1，所述支架1下端连接有配重块2，所述支架1两侧分别固定有一个电机3，电机3的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件4，所述配重块2高于转动部件4底部，所述支架1内设有控制装置6和电源装置7。所述控制装置6中设有遥控装置，可通过Wi-Fi或其它无线传输技术接受指令并传递数据。所述配重块2重量大于两倍的转动部件4重量。所述支架1中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部5。

所述转动部件4为开口面向支架1的桶状结构，这样的结构，不但稳定性好，而且可以保护内部装置。

实施例3：

如图8所示，一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架1，所述支架1下端连接有配重块2，所述支架1两侧分别固定有一个电机3，电机3的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件4，所述配重块2高于转动部件4底部，所述支架1内设有控制装置6和电源装置7。所述控制装置6中设有遥控装置，可通过Wi-Fi或其它无线传输技术接受指令并传递数据。所述配重块2重量大于两倍的转动部件4重量，外侧设有防护层。所述支架1中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部5。

所述转动部件4为中空的轮形结构，其材料为防水材料。这样的结构可以使装置在水面上运作。

为了使本装置在水中活动更灵活，所述转动部件4远离支架的那一侧设有多个与转动部件垂直的翼片8，所述翼片8可以起到类似划桨的作用。

实施例4：

如图9、10所示，一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架1，所述支架1下端连接有配重块2，所述支架1两侧分别固定有一个电机3，电机3的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件4，所述配重块2高于转动部件4底部，所述支架1内设有控制装置6和电源装置7。所述控制装置6中设有遥控装置，可通过Wi-Fi或其它无线传输技术接受指令并传递数据。所述配重块2重量大于两倍的转动部件4重量。所述支架1中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部5。

所述转动部件4为平整面面向支架1的半球形结构，并设有沿边缘面向支架1延伸的第一圆环形延伸部。这样的结构，在装置两侧与其他物体碰撞接触时，不容易卡住；第一圆环形延伸部可以使装置更稳定，同时第一圆环形延伸部的宽度可以根据稳定性和使用环境的要求设置，提高实用性。

实施例5：

如图11、12所示，一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架1，所述支架1下端连接有配重块2，所述支架1两侧分别固定有一个电机3，电机3的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件4，所述配重块2高于转动部件4底部，所述支架1内设有控制装置6和电源装置7。所述控制装置6中设有遥控装置，可通过Wi-Fi或其它无线传输技术接受指令并传递数据。所述配重块2重量大于两倍的转动部件4重量。所述支架1中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部5。所述转动部件4为半球形。所述转动部件上设有与其平整面相平行的圆环9，所述圆环外侧半径大于转动部件的平整面半径。

两转动部件4形成球状结构，同时圆环9可以形成平稳的支撑点，使装置运动平稳。如果用做玩具，这样的结构不会使小孩受伤，非常安全；两转动部件4采用透明材料，所述搭载部5上搭载摄像头，可以在不会对婴幼儿造成伤害的情况下起到监控的作用，也可作为儿童探索外部世界的一个工具。

实施例6：

如图13、14、15所示，一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架1，所述支架1下端连接有配重块2，所述支架1两侧分别固定有一个电机3，电机3的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件4，所述配重块2高于转动部件4底部，所述支架1内设有控制装置6和电源装置7。所述控制装置6中设有遥控装置，可通过Wi-Fi或其它无线传输技术接受指令并传递数据。所述配重块2重量大于两倍的转动部件4重量。所述支架1中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部5。

所述转动部件4为两个球冠（球冠参考高度为5/16球直径）。中间为球台形外壳10（球台参考高度为3/8球直径），固定在支架1上。所述球台形外壳10的外侧半径与转动部件4的平整面半径相同，与两边的转动部件4构成一个球形。中间球台形外壳10底部为平面，不与地面接触。摄像头等传感部件可固定在中间的外壳10上。如果用做玩具，这样的结构不会使小孩受伤，非常安全；可以在不对婴幼儿造成伤害的情况下起到监控的作用，也可作为儿童探索外部世界的一个工具。

此外，还可做进一步改进，如图16、17所示，可将转动部件4沿边缘向内延伸，形成第二圆环形延伸部，使转动部件与运动平面接触面更大，增加稳定性和安全性。

实施例7：

如图18所示，一种基于差动转向的自驱动装置，包括支架1，所述支架1下端连接有配重块2，所述支架1两侧分别固定有一个电机3，电机3的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件4，所述配重块2高于转动部件4底部，所述支架1内设有控制装置6和电源装置7。所述控制装置6中设有遥控装置，可通过Wi-Fi或其它无线传输技术接受指令并传递数据。所述配重块2重量大于两倍的转动部件4重量。所述配重块2外侧设有防护层。所述支架1中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部5。所述转动部件4为光碟，电机3的转轴通过轴联器向外延伸，并与光碟卡口11相连接并固定。

采用光碟作为转动部件4，实现其功能，可以有效利用现有物品；同时装置也可以采用其他可转动物品作为转动部件4，使装置起到节省资源的目的。

通过实施本实用新型可以取得以下有益技术效果：本实用新型采用差动转向方法控制运动方向，结构简单，方向控制精度高，可控性强，适用环境广，更加具备实用价值。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (11)

1.一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：包括支架（1），所述支架（1）下端连接有配重块（2），所述支架（1）两侧分别固定有一个电机（3），电机（3）的转轴朝向相反且在同一直线上，所述转轴上固定有转动部件（4），所述配重块（2）高于转动部件（4）底部，所述支架（1）内设有控制装置（6）和电源装置（7）。

2.如权利要求1所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述配重块（2）重量大于两倍的转动部件（4）重量。

3.如权利要求1所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述支架（1）中设有用于搭载摄像头、各种传感器、录音装置、扬声器或存储设备的搭载部（5）。

4.如权利要求1所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述控制装置（6）中设有用于接受指令并传递数据的遥控装置。

5.如权利要求1～4中任意一个所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述转动部件（4）为平整面面向支架（1）的半球形结构，并设有沿边缘向内延伸的第一圆环形延伸部。

6.如权利要求1～4中任意一个所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述转动部件（4）为平整面面向支架（1）的球冠结构，支架（1）上固定有球台形外壳（10），所述球台形外壳（10）与两边的转动部件（4）构成一个球形，所述球台形外壳（10）底部为平面且不与地面接触。

7.如权利要求6所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述转动部件（4）设有沿边缘向内延伸的第二圆环形延伸部。

8.如权利要求1～4中任意一个所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述转动部件（4）为平整面面向支架（1）的半球形结构，所述转动部件（4）上设有与其平整面相平行的圆环（9），所述圆环外侧半径大于转动部件的平整面半径。

9.如权利要求1～4中任意一个所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述转动部件（4）为开口面向支架（1）的桶状结构。

10.如权利要求1～4中任意一个所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述转动部件（4）为中空的轮形结构，其材料为防水材料。

11.如权利要求1～4中任意一个所述的一种基于差动转向的自驱动装置，其特征在于：所述转动部件（4）接触运动平面的轨迹形状为对称或不对称的齿轮形、椭圆形、多边形中的一种。

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