CN211918873U - 行走装置及其平衡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了行走装置及其平衡系统。平衡系统包括检测模块、调节模块以及控制模块；所述检测模块用于检测所述行走装置的倾角以及加速度；所述控制模块分别与所述检测模块和所述调节模块电连接，所述控制模块根据所述检测模块的检测信号，控制所述调节模块调节所述行走装置的重心。行走装置包括平衡系统。具有平衡系统的行走装置始终具有较为稳定的重心，有效的防止了行走装置发生倾翻，提升了行驶安全性。

Description

行走装置及其平衡系统

技术领域

本实用新型涉及可移动载体技术领域，具体涉及行走装置及其平衡系统。

背景技术

随着智能化、自动化技术的不断发展，自行车、电动车、汽车等代步工具逐渐普及至千家万户，但是这些代步工具几乎只能够供健全人士使用。对于老年人及残障人士而言，日常独立出行仍然存在较大的障碍。

目前市面上已有各类型的平衡车供人代步出行，但这些平衡车大多需站立行驶，因此这些平衡车无法成为老年人或失能人士的出行工具。虽已有能够跨越楼梯或者低矮障碍物的行走动力装置，但是由于这些行走装置是四轮驱动，体积大，较为笨拙，无法在较狭窄的空间行驶，使用不方便，无法给老年人及残障人士带来便利的出行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供行走装置及其平衡系统，以解决现有的行走装置存在的行走平衡性差的问题。

本实用新型提供如下技术方案：行走装置的平衡系统，包括检测模块、调节模块以及控制模块；

所述检测模块用于检测所述行走装置的倾角以及加速度；

所述控制模块分别与所述检测模块和所述调节模块电连接，所述控制模块根据所述检测模块的检测信号，控制所述调节模块调节所述行走装置的重心。

可选的，所述行走装置包括车体和座体，所述座体设于所述车体上，所述车体可移动；

所述调节模块包括角度调节单元，所述角度调节单元用于驱动所述座体相对所述车体转动。

可选的，所述角度调节单元包括设于所述车体与所述座体之间的旋转驱动件；

所述旋转驱动件用于驱动所述座体相对所述车体转动。

可选的，所述角度调节单元还包括设于所述车体与所述座体之间的辅助驱动件；

当所述检测模块检测到所述车体的倾角和/或加速度未超过预设值时，所述控制模块控制所述辅助驱动件驱动所述座体转动或控制所述辅助驱动件和所述旋转驱动件驱动所述座体转动，维持装置的平衡；

当所述检测模块检测到所述车体的倾角和/或加速度超过预设值时，所述控制模块已无法通过控制所述辅助驱动件和所述旋转驱动件驱动所述座体转动来维持装置平衡，所述车体相对移动以配合所述控制模块控制所述辅助驱动件和所述旋转驱动件驱动所述座体转动，维持装置的平衡；

可选的，所述检测模块用于检测所述座体的倾角以及加速度。

可选的，所述调节模块还包括防倾倒调节单元，当所述检测模块检测到所述行走装置的倾角和/或加速度超过预设值，使所述车体相对移动，且无法维持平衡而倾倒时，所述防倾倒调节单元支撑于地面以维持所述行走装置的平衡。

可选的，所述防倾倒调节单元包括设于所述行走装置的行走方向的前后至少一侧上的支撑件和支撑驱动件，所述支撑驱动件能够驱动所述支撑件相对所述行走装置翻折。

可选的，所述调节模块包括升降调节单元。

可选的，所述检测模块包括陀螺仪、重力加速度传感器中的至少一种。

作为对上述技术方案的进一步延伸：本实用新型还提供一种行走装置，包括上述的行走装置的平衡系统。

实施本实用新型提供的行走装置及其平衡系统，将至少具有如下有益效果：

通过设置检测模块，检测行走装置的倾角以及加速度，对行走装置的倾斜状态进行检测，通过控制模块实时控制调节模块驱动行走装置依据倾斜角度以及角度变化速度调节行走装置的重心，以使得行走装置始终具有较为稳定的重心，有效的防止了行走装置发生倾翻，提升行走装置的使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

其中：

图1示出了本实用新型实施例提供的行走装置的模块图；

图2示出了本实用新型实施例提供的平衡系统的模块图；

图3示出了本实用新型第一实施例提供的调节模块的模块图；

图4示出了本实用新型第二实施例提供的调节模块的模块图；

图5示出了本实用新型第三实施例提供的调节模块的模块图。

图中：

1000-行走装置；

1100-平衡系统；

1110-检测模块；

1120、2120、3120-调节模块；

1121-角度调节单元；1121a-旋转驱动件；1121b-辅助驱动件；

2121-防倾倒调节单元；2121a-支撑件；2121b-支撑驱动件；

3121-升降调节单元；

1130-控制模块；

1200-车体；

1300-座体。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1～2，本实施例提供一种行走装置1000，行走装置1000为电动行走装置，可以省去人力推动，其可以为电动轮椅、电动行走小车，无人送货车等，不限于载人或载物。本实施例的行走装置1000以载人装置为例进行说明。行走装置1000包括平衡系统1100，通过设置平衡系统1100能够维系行走装置1000的重心稳定性，有效地避免行走装置1000发生倾翻。

平衡系统1100包括检测模块1110、调节模块1120以及控制模块1130。检测模块1110用于检测行走装置1000的倾角以及加速度。控制模块1130分别与检测模块1110和调节模块1120电连接，控制模块1130根据检测模块1110的检测信号，控制调节模块1120调节行走装置1000的重心。由此，检测模块1110、调节模块1120以及控制模块1130形成了行走装置1000倾斜角度的闭环控制系统，通过检测模块1110对行走装置1000的倾角以及倾角变化速度进行实时检测，并通过调节模块1120进行实时调节，即调节模块1120根据检测模块1110所检测倾角确定调整范围，根据检测模块1110所述检测的加速度确定调节速度，实现了对行走装置1000的重心的实时调控。

行走装置1000包括车体1200和座体1300，座体1300设于车体1200上且座体1300用于承载人体，车体1200可移动。车体1200是一种可移动的载体，本实施例为电动轮椅车的车体1200，其底部设有车轮，通过车轮的滚动进行行走。座体1300设置在车体1200上，用于供人乘坐，承载人体。

检测模块1110包括陀螺仪、重力加速度传感器中的至少一种。其中，陀螺仪能够直接测出行走装置1000的角度以及角速度变化；而重力加速度传感器用于测量位移和直线加速度，需要通过三角形换算计算行走装置1000的角度以及角速度变化情况。

控制模块1130可以为行走装置1000的总控制器，平衡系统1100的控制与行走装置的行走、机能辅助功能的控制集成在一个控制器上，也可以为独立的控制器。控制模块1130的类型可以为PLC、MCU、单片机等控制器。

请一并参阅图3，本实施例中，调节模块1120包括角度调节单元1121，角度调节单元1121用于驱动座体1300相对车体1200转动。座体1300与车体1200之间的角度在常态时保持不变，由此为人体提供平稳的支撑，保持行走装置1000以及人体的重心稳定性。当行走装置1000在越障或上下楼梯时，角度调节单元1121驱动座体1300相对车体1200转动，从而调节行走装置1000以及人体的重心，防止行走装置1000因倾斜过度而倾翻。座体1300与车体1200之间可转动的安装，角度调节单元1121既具有调节座体1300与车体1200之间的夹角的作用，又具有将座体1300与车体1200之间的夹角固定的作用。

进一步地，角度调节单元1121包括设于车体1200与座体1300之间的旋转驱动件1121a。旋转驱动件1121a用于驱动座体1300相对车体1200转动。旋转驱动件1121a可以为电机，且电机具有刹车装置，在电机停机时，其输出轴不转动。旋转驱动件1121a还可以为电机旋转组件，如电机、齿轮副组件，通过电机驱动齿轮副转动，一方面能够提升电机的转角调节精度，另一方面能够提升旋转驱动件1121a的输出扭力。

进一步地，角度调节单元1121还包括设于车体1200与座体1300之间的辅助驱动件1121b。具体实施时，辅助驱动件1121b可以设于车体1200与旋转驱动件1121a之间，旋转驱动件1121a设于辅助驱动件1121b与座体1300之间。通过辅助驱动件1121b的设置一方面能够增大角度调节单元1121的调节范围、提升调节反应速度、且双驱动件的设置能够在一个驱动件故障时，仍具有角度调节的作用，保证平衡系统1100工作的有效性。

本实施例中，当检测模块1110检测到车体1200的倾角或加速度未超过预设值时，控制模块1130控制旋转驱动件1121a驱动座体1300转动。当检测模块1110检测到车体1200的倾角或加速度超过预设值时，辅助驱动件1121b和旋转驱动件1121a已无法维持装置平衡，车体1200相对移动以配合控制模块1130控制辅助驱动件1121b驱动座体1300转动或控制辅助驱动件1121b和旋转驱动件1121a驱动所述座体1300转动，维持装置平衡。辅助驱动件1121b可以为选用电机或电机减速机组件，同样的，辅助驱动件1121b也具有停机制动功能。

本实施例中，检测模块1110用于检测座体1300的倾角以及加速度。通过检测座体1300的角度能够对座体1300的角度形成更为直接的闭环控制，省去了检测车体1200后在对座体1300的角度进行调控的换算步骤，提升了角度调节的响应速度，且能够对座体1300的最终角形成更为精准的控制。

上述，角度调节单元1121在调控座体1300的角度时，可以将座体1300的支撑面始终调节至与水平面平行，如行走装置1000在20°的斜坡上时，检测模块1110检测到座体1300发生倾斜，同时控制模块1130控制角度调节单元1121调节座体1300转动-20°，从而达到调平座体1300的效果。在其他的实施例中，角度调节单元1121对于座体1300的角度调节也可以依据重心平衡需求调节至其他的角度，如行走装置1000在20°的斜坡上时，检测模块1110检测到座体1300发生倾斜，同时控制模块1130控制角度调节单元1121调节座体1300转动-25°，从而达到平衡重心的效果。

如图4所示，在另一实施例中，调节模块2120包括防倾倒调节单元2121，防倾倒调节单元2121设于行走装置1000上，当检测模块1110检测到行走装置1000，本实施例为检测到车体1200的倾角和/或加速度超过预设值，使所述车体相对移动，且无法维持平衡而倾倒时，防倾倒调节单元2121支撑于地面以维持行走装置1000的平衡。

防倾倒调节单元2121包括设于行走装置1000的行走方向的前后至少一侧上的支撑件2121a和支撑驱动件2121b，具体实施时，车体1200在行走方向的后侧，具体可以为靠背上翻折地设有支撑件2121a，常态下折叠在车体1200上，当检测模块检测到车体1200的倾角和/或加速度超过预设值时，支撑驱动件2121b驱动支撑件2121a支起，提供平衡支点，维持车体1200的平衡，有效地防止车体发生的后仰倾翻。

进一步地，支撑件2121a可以为设于车体1200的靠背上的支架，靠背能够相对车体1200转动，支撑驱动件2121b在驱动靠背转动时联动支撑件2121a支起，从而达到在后仰时防止倾翻的作用。

如图5所示，在又一实施例中，行走装置3000的调节模块3120包括升降调节单元3121。升降调节单元3121用于驱动座体1300相对车体1200升降，从而调节行走装置1000以及人体的重心。当检测模块1110检测到行走装置1000发生倾斜时，升降调节单元3121驱动座体1300相对车体1200下降，降低行走装置1000以及人体的重心，提升形式的平稳性。当检测模块1110检测到行走装置1000恢复平整时，升降调节单元3121驱动座体1300相对车体1200上升复位，以提升行走装置1000的乘坐舒适度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种行走装置的平衡系统，其特征在于，包括检测模块、调节模块以及控制模块；

所述检测模块用于检测所述行走装置的倾角以及加速度；

所述控制模块分别与所述检测模块和所述调节模块电连接，所述控制模块根据所述检测模块的检测信号，控制所述调节模块调节所述行走装置的重心。

2.根据权利要求1所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述行走装置包括车体和座体，所述座体设于所述车体上，所述车体可移动；

所述调节模块包括角度调节单元，所述角度调节单元用于驱动所述座体相对所述车体转动。

3.根据权利要求2所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述角度调节单元包括设于所述车体与所述座体之间的旋转驱动件；

所述旋转驱动件用于驱动所述座体相对所述车体转动。

4.根据权利要求3所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述角度调节单元还包括设于所述车体与所述座体之间的辅助驱动件；

当所述检测模块检测到所述车体的倾角和/或加速度未超过预设值时，所述控制模块控制所述辅助驱动件驱动所述座体转动或控制所述辅助驱动件和所述旋转驱动件驱动所述座体转动，维持装置的平衡；

当所述检测模块检测到所述车体的倾角和/或加速度超过预设值时，所述控制模块已无法通过控制所述辅助驱动件和所述旋转驱动件驱动所述座体转动来维持装置平衡，所述车体相对移动以配合所述控制模块控制所述辅助驱动件和所述旋转驱动件驱动所述座体转动，维持装置的平衡。

5.根据权利要求2所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述检测模块用于检测所述座体的倾角以及加速度。

6.根据权利要求2所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述调节模块还包括防倾倒调节单元，当所述检测模块检测到所述行走装置的倾角和/或加速度超过预设值，使所述车体相对移动，且无法维持平衡而倾倒时，所述防倾倒调节单元支撑于地面以维持所述行走装置的平衡。

7.根据权利要求6所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述防倾倒调节单元包括设于所述行走装置的行走方向的前后至少一侧上的支撑件和支撑驱动件，所述支撑驱动件能够驱动所述支撑件相对所述行走装置翻折。

8.根据权利要求1所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述调节模块包括升降调节单元。

9.根据权利要求1所述的行走装置的平衡系统，其特征在于，所述检测模块包括陀螺仪、重力加速度传感器中的至少一种。

10.一种行走装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的行走装置的平衡系统。

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