CN206394728U - 重心调节装置、平衡车及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种重心调节装置、平衡车及机器人，重心调整装置包括：前配重机构和后配重机构；所述前配重机构能够调节转动轴前侧的力矩，所述后配重机构能够调节转动轴后侧的力矩，所述前配重机构和所述后配重机构分别安装在平衡车的转动轴的前后两侧，并配合调节转动轴的前后两侧的力矩，使转动轴的前后两侧的力矩相等，以使平衡车保持平衡。本实用新型提供的重心调节装置，结构简单，便于操作，能够较好地调节平衡车的重心，使平衡车平稳运行，并且该重心调节装置成本较低，能够降低使用成本。

Description

重心调节装置、平衡车及机器人

技术领域

本实用新型涉及交通工具技术领域，尤其是涉及一种重心调节装置，一种具有该重心调节装置的平衡车，以及具有该重心调节装置的机器人。

背景技术

随着道路拥堵及尾气污染的问题日益严重，人们越来越倾向使用智能化、便捷化、环保化的交通工具。平衡车作为一种交通工具，广泛应用于个人交通、工作巡视、室内场馆以及旅游娱乐等多个方面，同时还可以成为机器人的搭载平台。平衡车具有体积小、重量轻、携带方便、对环境污染小等诸多优点，缓解了很多诸如交通、能源、环保等问题带来的压力，具有较大的市场前景。

平衡车在运作时，需要调节平衡车的重心以使其保持平衡，现有的平衡车上设有电机、控制器和陀螺仪，电机用于驱动平衡车的车轮，陀螺仪用于检测车体的重心位置，控制器用于接收陀螺仪检测的信息并控制电机的转速。当陀螺仪检测到车身的重心向前时，控制器控制电机驱动平衡车加速；当陀螺仪检测到车身的重心向后时，控制器控制电机驱动平衡车减速，以调节平衡车的重心使其保持平衡。

这种调节平衡车的重心的方式，主要利用控制器对车体的运行状态进行调节，以达到调节平衡车的重心的目的。由于控制器内部的程序较为复杂且编写难度较高，利用控制器调节平衡车的重心的控制难度较大，难以保证对平衡车的重心的调节效果，导致平衡车运行时平稳性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种重心调整组件，以解决现有技术中的利用控制器调节平衡车的重心的控制难度较大的技术问题。

本实用新型提供一种重心调节装置，包括：前配重机构和后配重机构；所述前配重机构能够调节转动轴前侧的力矩，所述后配重机构能够调节转动轴后侧的力矩，所述前配重机构和所述后配重机构分别安装在平衡车的转动轴的前后两侧，并配合调节转动轴的前后两侧的力矩，使转动轴的前后两侧的力矩相等，以使平衡车保持平衡。

进一步地，所述前配重机构包括第一配重块和第一支撑件，所述第一支撑件安装在平衡车上，用于支撑所述第一配重块；

所述后配重机构包括第二配重块和第二支撑件，所述第二支撑件安装在平衡车上，用于支撑所述第二配重块。

进一步地，所述第一配重块与所述第一支撑件可拆卸地连接；所述第二配重块与所述第二支撑件可拆卸地连接。

进一步地，所述第一支撑件与平衡车转动连接并形成第一连接点，所述第一支撑件能够绕第一连接点在竖直面内转动，以调节所述第一配重块与转动轴的相对位置。

进一步地，所述前配重机构还包括驱动件；

所述驱动件与所述第一支撑件固定连接，以驱动所述第一支撑件绕第一连接点在竖直面内转动。

进一步地，所述第二支撑件与平衡车转动连接并形成第二连接点，所述第二支撑件能够绕第二连接点在竖直面内转动，以调节所述第二配重块与转动轴的相对位置。

进一步地，所述第二配重块与所述第二支撑件滑动连接，所述第二配重块能够沿所述第二支撑件的长度方向滑动。

进一步地，所述第二支撑件为支撑板，所述第二配重块与所述支撑板粘接。

本实用新型的目的还在于提供一种平衡车，包括车轮、转动轴以及本实用新型所述的重心调节装置；

所述转动轴的两侧分别设有车轮；

所述前配重机构和所述后配重机构分别安装在平衡车的转动轴的前后两侧，并配合调节转动轴的前后两侧的力矩，使转动轴的前后两侧的力矩相等，以使平衡车保持平衡。

本实用新型的目的还在于提供一种机器人，包括本实用新型所述的重心调节装置或本实用新型所述的平衡车。

本实用新型提供的重心调节装置，包括：前配重机构和后配重机构；所述前配重机构能够调节转动轴前侧的力矩，所述后配重机构能够调节转动轴后侧的力矩，所述前配重机构和所述后配重机构分别安装在平衡车的转动轴的前后两侧，并配合调节转动轴的前后两侧的力矩，使转动轴的前后两侧的力矩相等，以使平衡车保持平衡。平衡车运动时，当车身的重心向转动轴前侧偏时，可以通过后配重机构调节转动轴后侧的力矩使平衡车保持平衡，例如：增大后配重机构的重量，以增大转动轴后侧的力矩，直至转动轴前后两侧的力矩相等，平衡车能够保持平衡；当车身的重心向转动轴后侧偏时，可以通过前配重机构调节转动轴前侧的力矩使平衡车保持平衡，例如：增大前配重机构1与转动轴在水平方向上的距离，以增大力臂，从而增大转动轴前侧的力矩，直至转动轴前后两侧的力矩相等，平衡车能够保持平衡。本实用新型提供的重心调节装置，结构简单，便于操作，能够较好地调节平衡车的重心，使其平稳运行，并且该重心调节装置成本较低，能够降低使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的具有重心调整装置的平衡车的结构示意图一；

图2是图1所示的平衡车的局部放大图；

图3是本实用新型实施例提供的具有重心调整装置的平衡车的结构示意图二；

图4是图3所示的平衡车的局部放大图。

图标：1－前配重机构；11－支撑架；12－第一配重块；2－后配重机构；21－支撑板；22－第二配重块；211－第二面；212－第一面；3－平衡车；31－车轮；32－转动轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种重心调节装置，包括：前配重机构和后配重机构；前配重机构能够调节转动轴前侧的力矩，后配重机构能够调节转动轴后侧的力矩，前配重机构和后配重机构分别安装在平衡车的转动轴的前后两侧，并配合调节转动轴的前后两侧的力矩，使转动轴的前后两侧的力矩相等，以使平衡车保持平衡。

力与其力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。其中，前配重机构1位于转动轴32的前侧通过自身的重量对转动轴32施加竖直向下的力，在水平方向上，前配重机构1与转动轴32的轴线之间的距离为前配重机构1对转动轴32施加的力的力臂，前配重机构1对转动轴32施加的力产生的力矩为逆时针力矩；后配重机构2位于转动轴32的后侧通过自身的重量对转动轴32施加竖直向下的力，在水平方向上，后配重机构2与转动轴32的轴线之间的距离为后配重机构2对转动轴32施加的力的力臂，后配重机构2对转动轴32施加的力产生的力矩为顺时针力矩。通过调节前配重机构1的重量或前配重机构1与转动轴32的轴线在水平方向上的距离，可以调节转动轴前侧的力矩，通过调节后配重机构2的重量或后配重机构与转动轴32的轴线在水平方向上的距离，可以调节转动轴后侧的力矩，前配重机构1和后配重机构2分别安装在平衡车3的转动轴32的前后两侧，并配合调节转动轴32的前后两侧的力矩，使转动轴32的前后两侧的力矩相等，由于转动轴32的前后两侧的力矩的方向相反，进而使转动轴32的合力矩为零，以使平衡车保持平衡。

具体地，平衡车运动时，当车身的重心向转动轴32前侧偏时，可以通过后配重机构2调节转动轴32后侧的力矩使平衡车3保持平衡，例如：增大后配重机构2的重量，以增大转动轴32后侧的力矩，直至转动轴32前后两侧的力矩相等，平衡车3能够保持平衡；当车身的重心向转动轴32后侧偏时，可以通过前配重机构1调节转动轴32前侧的力矩使平衡车3保持平衡，例如：增大前配重机构1与转动轴32在水平方向上的距离，以增大力臂，从而增大转动轴32前侧的力矩，直至转动轴32前后两侧的力矩相等，平衡车3能够保持平衡。

本实用新型提供的重心调节装置，结构简单，便于操作，能够较好地调节平衡车3的重心，使其平稳运行，并且操作过程较为简便，能够较快地调节平衡车3的重心使其保持平衡，缩短调节时间，提高调节效率，此外该重心调节装置生产成本较低，能够有效地降低使用成本。

具体地，前配重机构1包括第一配重块12和第一支撑件，第一支撑件安装在平衡车3上，用于支撑第一配重块12；后配重机构2包括第二配重块22和第二支撑件，第二支撑件安装在平衡车3上，用于支撑第二配重块22。

本实施例中，重心调节装置能够调节两轮平衡车3的重心，其中，两轮平衡车3包括车轮31、转动轴32和车架，转动轴32安装在车架上，并且转动轴32的两端均设有车轮31。第一支撑件和第二支撑件均安装在车架上，并且第一支撑件和第二支撑件分别朝向转动轴32的前后两侧设置，且均向上倾斜设置，第一支撑件用于支撑第一配重块12，第二支撑件用于支撑第二配重块22。

其中，第一支撑件和第二支撑件可以为支撑架11，也可以为支撑板21等任何适合的形式；第一配重块12可以直接放置在第一支撑件上，也可以与第一支撑件固定连接，只要第一支撑件能够支撑第一配重块12即可；第二配重块22可以直接放置在第二支撑件上，也可以与第二支撑件固定连接，只要第二支撑件能够支撑第二配重块22即可。

优选地，第一配重块12与第一支撑件可拆卸地连接；第二配重块22与第二支撑件可拆卸地连接。例如，第一支撑件为支撑杆，支撑杆的外表面上设有凹槽，第一配重块12能够与该凹槽卡合连接；第二支撑件为支撑板21，第二配重块22通过紧固件与支撑板21螺纹连接。在调节车体重心的过程中，由于第一配重块12与第一支撑件可拆卸地连接，第二配重块22与第二支撑件可拆卸地连接，可以根据调节需要，更换不同质量的第一配重块12和第二配重块22，能够便于调节车体的重心，并且可拆卸地连接方式能够便于更换第一配重块12和第二配重块22，增强使用的便捷性，提高调节效率。

此处需要说明的是，上述实施例提供的重心调节装置可以应用于搭载固定的设备的平衡车中，使用时先将需要搭载的固定的设备放置在平衡车上，然后通过更换不同重量的第一配重块12和第二配重块22，对平衡车的重心进行调节；待需要搭载其他固定的设备时，可以再次通过更换不同重量的第一配重块和第二配重块22，对平衡车的重心进行调节。

本实施例的优选方案中，第一支撑件为支撑架11，支撑架11安装在车架上，支撑架11的两端分别与车架转动连接并形成第一连接点，支撑架11能够绕第一连接点在竖直面内转动，以调节第一配重块12与转动轴32的相对位置。

具体地，如图1至图2所示，支撑架11向上倾斜设置，当支撑架11向上转动时，能够带动第一配重块12也向上转动，缩小第一配重块12与转动轴32在水平方向上的距离，从而缩小力臂；当支撑架11向下转动时，能够带动第一配重块12也向下转动，增大第一配重块12与转动轴32在水平方向上的距离，从而增大力臂。当重心向转动轴32前侧偏时，可以将支撑架11向上转动，减小第一配重块12与转动轴32在水平方向上的距离，从而降低转动轴32前侧的力矩，直至转动轴32前侧的力矩与转动轴32后侧的力矩相等时，平衡车3能够保持平衡；当重心向转动轴32后侧偏时，可以将支撑架11向下转动，增大第一配重块12与转动轴32在水平方向上的距离，从而增大转动轴32前侧的力矩，直至转动轴32前侧的力矩与转动轴32后侧的力矩相等时，平衡车3能够保持平衡。本实施例提供的重心调节装置，通过调节支撑架11与水平面的夹角即可调节平衡车3的重心，能够进一步简化操作，并且调节的精度较高，能够提高调节能力。

优选地，前配重机构1还包括驱动件；驱动件与第一支撑件固定连接，以驱动第一支撑件绕第一连接点在竖直面内转动。

驱动件可以为电动推杆，也可以为液压杆等任何适合的形式，只要能够驱动第一支撑件绕第一连接点在竖直面内转动即可。本实施例中，驱动件为电动推杆，电动推杆的一端与支撑架11固定连接，另一端与车架固定连接，电动推杆能够驱动支撑架11绕第一连接点在竖直面内转动，当需要调节重心时，可以利用电动推杆推动支撑架11转动，能够节省人力，便于操作，并且还可以在平衡车3上设置控制系统，控制系统与电动推杆相连，控制系统能够控制电动推杆运动，进而调节支撑架11与水平面的夹角，以调节平衡车3的重心，在平衡车3运动的过程中，使用者可以通过控制系统随时控制电动推杆运动以调节平衡车3的重心，能够让使用者在运动过程中，随时对平衡车3进行调节，进一步增强了调节效果和使用的便捷性。

此外，电动推杆还可以对支撑架11起一定的支撑和定位作用，能够较好地将支撑架11固定在适合的位置，以保证调节重心的效果。

此处需要说明的是，上述实施例提供的重心调节装置可以应用于搭载活动的物体的平衡车以及搭载固定的设备的平衡车中，在应用于搭载活动的物体的平衡车中时，使用时可以通过调节支撑架11，从而动态调节平衡车3的重心。

进一步地，第二支撑件与平衡车3转动连接并形成第二连接点，第二支撑件能够绕第二连接点在竖直面内转动，以调节第二配重块22与转动轴32的相对位置。

本实施例中，第二支撑件为支撑杆，支撑杆安装在车架上，支撑杆的一端与车架转动连接并形成第二连接点，支撑杆能够绕第二连接点在竖直面内转动，以调节第二配重块22与转动轴32的相对位置。

具体地，支撑杆向上倾斜设置，支撑杆向上转动时，能够带动第二配重块22也向上转动，缩小第二配重块22与转动轴32在水平方向上的距离，从而缩小力臂；支撑杆向下转动时，能够带动第二配重块22也向下转动，增大第二配重块22与转动轴32在水平方向上的距离，从而增大力臂。当重心向转动轴32后侧偏时，可以将支撑杆向上转动，减小第二配重块22与转动轴32的轴线在水平方向上的距离，从而降低转动轴32后侧的力矩，直至转动轴32后侧的力矩与转动轴32前侧的力矩相等时，平衡车3能够保持平衡；当重心向转动轴32前侧偏时，可以将支撑杆向下转动，增大第二配重块22与与转动轴32的轴线在水平方向上的距离，从而增大转动轴32后侧的力矩，直至转动轴32后侧的力矩与转动轴32前侧的力矩相等时，平衡车3能够保持平衡。本实施例提供的重心调节装置，通过调节支撑杆与水平面的夹角即可调节平衡车3的重心，能够进一步简化操作，并且能够根据运动状态，动态调节平衡车3的重心，能够提高调节能力。

优选地，第二配重块22与支撑杆滑动连接，第二配重块22能够沿支撑杆的长度方向滑动。具体地，第二配重块22可以套设在支撑杆上，调节重心时，可以将支撑杆固定在适合的位置不动，通过使第二配重块22沿支撑杆的长度方向滑动，调节第二配重块22与转动轴32的轴线在水平方向上的距离，进而调节平衡车3的重心。

本实用新型的另一个实施例中，如图3至图4所示，第二支撑件为支撑板21，第二配重块22与支撑板21粘接。支撑板21可以与车架固定连接，也可以与车架转动连接。本实施例中，支撑板21与车架固定连接，且支撑板21与水平面呈角度设置并朝向上倾斜，调节平衡车3重心时，可以将第二配重块22粘接在支撑板21上任何适合的位置，以调节第二配重块22与转动轴32的轴线在水平方向上的距离，还可以根据调节需要，更换不同重量的第二配重块，进而调节平衡车3的重心，本实施例提供的重心调节装置，利用第二配重块22与支撑板21粘接，能够将第二配重块22粘接在任何适合的位置，待需要改变第二配重块22的位置时，将第二配重块22从支撑板21上拆卸下来，再粘接到需要的位置即可，能够较为便捷地改变第二配重块22与转动轴32之间的相对位置，能够提高调节的便捷性，同时还可以将第二配重块22较为牢固地固定在支撑板21上，防止配重块22移位，提高使用的可靠性。此外，支撑板21也可以与车架为一体式结构，可以在支撑板21上安装平衡车3的一些零件，使结构更加紧凑，能够便于加工，节约加工成本。

本实用新型的目的还在于提供一种平衡车3，包括车轮31、转动轴32以及本实用新型所述的重心调节装置；转动轴32的两侧分别设有车轮31；前配重机构1和后配重机构2分别安装在平衡车3的转动轴32的前后两侧，并配合调节转动轴32的前后两侧的力矩，使转动轴32的前后两侧的力矩相等，以使平衡车3保持平衡。

本实施例中，第二支撑件为支撑板21，支撑板21具有第一面212和第二面211，第一面212水平设置，第二面211与第一面212呈角度设置并朝向上方倾斜，支撑板21的第一面212与转动轴32转动连接，使转动轴32能够绕其自身的轴线自转，第一支撑件为支撑架11，支撑架11与支撑板21的第一面212转动连接并形成连接点，支撑架11能够绕该连接点在竖直平面内转动，且第二支撑件为支撑板21，第二配重块22与支撑板21粘接。

此外，平衡车3的电池、电机等零部件，可以安装在支撑板21的第一面212上，优选地，平衡车3的零部件尽量靠近转动轴32安装，能够便于使平衡车3保持平衡。对本实施例提供的平衡车3调节重心时，可以通过调节支撑架11与水平面的夹角、调节第二配重块22固定在支撑板21的第二面211上的位置或更换不同重量的第一配重块12和第二配重块22实现调节平衡车3的重心，使其保持平衡，结构简单，便于操作，能够较好地调节平衡车3的重心，使其平稳运行，并且操作过程较为简便，能够较快地调节平衡车3的重心使其保持平衡，缩短调节时间，提高调节效率，此外该重心调节装置生产成本较低，能够有效地降低使用成本。

本实用新型的目的还在于提供一种机器人，包括本实用新型所述的重心调节装置或本实用新型所述的平衡车3。通过重心调节装置对机器人的重心进行调节，或者使用本实用新型提供的平衡车3作为机器人的搭载平台，使机器人运行的更加平稳，保证其工作的稳定性。此处需要说明的是，本实用新型提供的机器人，机器人的搭载平台可以为由一根转动轴驱动的搭载平台。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种重心调节装置，其特征在于，包括：前配重机构和后配重机构；所述前配重机构能够调节转动轴前侧的力矩，所述后配重机构能够调节转动轴后侧的力矩，所述前配重机构和所述后配重机构分别安装在平衡车的转动轴的前后两侧，并配合调节转动轴的前后两侧的力矩，使转动轴的前后两侧的力矩相等，以使平衡车保持平衡。

2.根据权利要求1所述的重心调节装置，其特征在于，所述前配重机构包括第一配重块和第一支撑件，所述第一支撑件安装在平衡车上，用于支撑所述第一配重块；

所述后配重机构包括第二配重块和第二支撑件，所述第二支撑件安装在平衡车上，用于支撑所述第二配重块。

3.根据权利要求2所述的重心调节装置，其特征在于，所述第一配重块与所述第一支撑件可拆卸地连接；所述第二配重块与所述第二支撑件可拆卸地连接。

4.根据权利要求2所述的重心调节装置，其特征在于，所述第一支撑件与平衡车转动连接并形成第一连接点，所述第一支撑件能够绕第一连接点在竖直面内转动，以调节所述第一配重块与转动轴的相对位置。

5.根据权利要求4所述的重心调节装置，其特征在于，所述前配重机构还包括驱动件；

所述驱动件与所述第一支撑件固定连接，以驱动所述第一支撑件绕第一连接点在竖直面内转动。

6.根据权利要求2－5中任一项所述的重心调节装置，其特征在于，所述第二支撑件与平衡车转动连接并形成第二连接点，所述第二支撑件能够绕第二连接点在竖直面内转动，以调节所述第二配重块与转动轴的相对位置。

7.根据权利要求2－5中任一项所述的重心调节装置，其特征在于，所述第二配重块与所述第二支撑件滑动连接，所述第二配重块能够沿所述第二支撑件的长度方向滑动。

8.根据权利要求2－5中任一项所述的重心调节装置，其特征在于，所述第二支撑件为支撑板，所述第二配重块与所述支撑板粘接。

9.一种平衡车，其特征在于，包括车轮、转动轴以及根据权利要求1－8中任一项所述的重心调节装置；

所述转动轴的两侧分别设有车轮；

所述前配重机构和所述后配重机构分别安装在平衡车的转动轴的前后两侧，并配合调节转动轴的前后两侧的力矩，使转动轴的前后两侧的力矩相等，以使平衡车保持平衡。

10.一种机器人，其特征在于，包括根据权利要求1－8中任一项所述的重心调节装置或权利要求9所述的平衡车。