CN213705606U - 一种履带式自平衡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种履带式自平衡车，其包括：车体；控制器，安装于车体上，包括用于检测车体的俯仰角度的陀螺仪组件；以及两个动力组件，分别设于车体的左、右两侧，动力组件包括电机、履带拨盘、支架、履带及至少两个导轮，电机安装于车体的侧部且与控制器电连接，履带拨盘安装于电机的动力输出端，导轮安装于支架上，支架与电机转动相连，履带传动连接于履带拨盘及各导轮；当陀螺仪组件检测到车体前倾或后仰时，控制器控制各电机正转或反转，且支架能够根据地形及其自身重力相对支架发生转动。本实用新型的有益效果为：通过复杂路面时，两侧的支架能够根据地形独立偏转，而车体始终与重力方向垂直，可保证不发生翻转，运行稳定，且操作灵活。

Description

一种履带式自平衡车

技术领域

本实用新型涉及自平衡车技术领域，特别是涉及一种履带式自平衡车。

背景技术

目前的自平衡车在行驶过程中很难保持稳定、平衡，且很难适应复杂的路面，如：上下坡、起伏路面或障碍路面，当通过复杂的路面时，车辆通常运行不平稳，易造成车辆翻转，且操作不方便。

实用新型内容

本申请的一个目的在于提供一种自平衡车，其能够平稳运行，且通过复杂路面时能够防止翻转，并且操作灵活、方便。

本申请的目的是通过如下技术方案实现的：

一种履带式自平衡车，其包括：

车体；

控制器，其安装于所述车体上，所述控制器包括用于检测所述车体的俯仰角度的陀螺仪组件；

电池，其安装于所述车体上，并与所述控制器电连接；以及

两个动力组件，其分别设于所述车体的左、右两侧，所述动力组件包括电机、履带拨盘、支架、履带及至少两个导轮，所述电机的固定端安装于所述车体的侧部，所述履带拨盘安装于所述电机的动力输出端，且所述电机与所述控制器电连接，所述导轮安装于所述支架上，且所述支架与所述电机的固定端转动相连，所述履带传动连接于所述履带拨盘及各所述导轮；

其中，当所述陀螺仪检测所述车体的前倾或后仰时，所述控制器控制所述电机正转或反转，以带动所述履带转动，并维持所述车体始终与重力方向垂直；当所述履带式自平衡车行驶于路面时，所述支架根据所述路面的地形及其自身的重力作用能够发生自动转动。

本申请一些实施例中，所述支架上设有用于限制其相对于所述车体的前摆角度的前限位结构及用于限制其相对于所述车体的后摆角度的后限位结构。

本申请一些实施例中，所述前限位结构为设于所述支架的前端且与所述支架的前侧配合限位的第一限位件，所述后限位结构为设于支架的后端且与所述支架的后侧配合限位的第二限位件。

本申请一些实施例中，所述至少两个导轮包括至少两个第一导轮及两个分别设于各所述第一导轮前、后两端的第二导轮，各所述第一导轮呈直线或弧线分布，所述第二导轮位于所述第一导轮的斜上方。

本申请一些实施例中，所述导轮与所述支架之间连接有减震器。

本申请一些实施例中，所述车体包括：

车架，所述控制器、所述电机均安装于所述车架上；以及

车把，其安装于所述车架的顶部。

本申请一些实施例中，所述车把与所述车架转动相连，所述车把与所述车架之间设有用于检测所述车把相对于车架的转动角度的传感器，所述传感器与所述控制器电连接；

其中，当所述传感器检测到所述车把相对于所述车架转动不同角度时，所述控制器分别控制各电机的转动速度不同，以形成差速。

本申请一些实施例中，所述车把包括底杆及顶杆，所述底杆与所述车架之间、以及所述顶杆与所述底杆之间均转动相连，所述底杆能够相对于所述车架左、右摆动，所述顶杆的旋转中心线与所述车把的延伸方向平行；

所述传感器包括设于所述底杆与所述车架的连接位置处的摆动角度传感器以及设于所述顶杆与所述底杆的连接位置处的旋转角度的旋转角度传感器。

本申请一些实施例中，所述底杆与所述车架之间连接有能够使得所述底杆相对于所述车架自动摆动回位的第一回中机构，所述顶杆与所述底杆之间连接有能够使得所述顶杆相对于所述底杆自动旋转回位的第二回中机构。

本申请一些实施例中，所述车架包括支撑座及两个分别安装于所述支撑座左、右两侧的侧框，所述支撑座包括底板及设于所述底板上方的踏板，所述侧框连接所述底板及所述踏板，所述底板与所述踏板之间限定有安装腔，所述控制器及所述电池均安装于所述安装腔内，所述车把安装于所述踏板上，所述电机安装于所述侧框上。

本申请的履带式自平衡车，控制器具有陀螺仪组件，用于检测车体的俯仰角度，陀螺仪时刻检测车体的前倾或者后仰，根据车体的前倾或后仰控制电机正转或反转，从而带动车辆前进或后退，并根据倒立摆的原理，用于维持车体与重力方向垂直，不仅操作灵活，且能够防止车辆发生翻转；在此基础上，将支架转动安装于电机的固定端上，当车辆行驶在非水平的复杂路面时，支架会根据地面的地形及其自身的重力作用相对于车体发生自动转动，支架上的各导轮组成的下表面驱使连接于其中的履带与地面保持紧贴，而车体始终垂直于人体的重力方向，即始终保持水平方向，从而能够保证车辆在通过复杂路面时不会发生翻转。

附图说明

以下结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1是本申请的履带式自平衡车的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的A部布局放示意图；

图3是图1的左视图；

图4图1的爆炸示意图；

图5是图1中履带式自平衡车的车体的结构示意图；

图6是图1中履带式自平衡车上坡时的示意图；

图7是图1中履带式自平衡车下坡时的示意图；

图8是图1中履带式自平衡车过障碍路面的示意图；

图9是图1中履带式自平衡车下台阶的示意图；

图10是图1中履带式自平衡车停止时的示意图；

图11是图1中履带式自平衡车请进时的示意图；

图12是图1中履带式自平衡车刹车或后退时的示意图；

图13是图1中履带式自平衡车左转弯时的示意图；

图14是图1中履带式自平衡车右转弯时的示意图。

图中，1、车体；11、车架；111、支撑座；1111、底板；1112、踏板；1113、安装腔；112、侧框；12、车把；121、底杆；122、顶杆；2、控制器；3、动力组件；31、电机；32、履带拨盘；33、支架；34、履带；35、导轮；351、第一导轮；352、第二导轮；36、前限位结构；361、第一限位件；37、后限位结构；371、第二限位件；4、摆动角度传感器；5、旋转角度传感器；6、电池。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本申请的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应当被解释为限定了本申请的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而改变。所以，不应将这些或其他方位用于理解为限制性用语。

应注意，术语“包括”并不排除其他要素或步骤，并且“一”或“一个”并不排除复数。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本申请的其他实施例。

另外还应当理解的是，本文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的组件。

如图1-图5所示，本申请实施例的一种履带34式自平衡车，其包括：车体1、控制器2、电池6及两个动力组件3；控制器2安装于车体1上，控制器2包括用于检测车体1的俯仰角度的陀螺仪组件，电池6安装于车体1上，并与控制器2电连接，以给控制器2供电，两个动力组件3分别设于车体1的左、右两侧，动力组件3包括电机31、履带拨盘32、支架33、履带34及至少两个导轮35，电机31的固定端安装于车体1的侧部，且电机31与控制器2电连接，履带拨盘32安装于电机31的动力输出端，导轮35安装于支架33上，且支架33与电机31的固定端转动相连，履带34传动连接于履带拨盘32及各导轮35；其中，当陀螺仪组件检测到车体1前倾或后仰时，控制器2控制各电机31正转或反转，以带动履带34转动，并维持车体1始终与重力方向保持垂直；当车辆行驶于路面时，支架33根据路面的地形及其自身的重力作用能够相对于车体发生自动转动。

本申请的履带34式自平衡车基于倒立摆原理工作：使用时，驾驶人员可竖直站立或坐于车体1上，如图10所示；当驾驶人员驱动车体1向前倾时，如图11所示，陀螺仪组件检测到车体1前倾后控制电机反转，带动履带拨盘32转动以带动履带34向前转动，最终使得车辆向前行驶，且当车体1向前倾的角度越大，则控制电机31的转速越大，不仅实现加速，并利用倒立摆原理使得车体1始终朝向垂直于重力方向的一侧回转，从而避免车辆在行驶过程中发生翻转；当驾驶人员驱动车体1向后仰时，如图12所示，陀螺仪组件检测到车体1后仰后控制电机31正转，带动履带拨盘32转动，履带34向后转动，最终实现对车辆的刹车或后退操作；具体操作时，驾驶人员具体可通过身体前倾、后仰或者通过手推脚踩等带动车体1前倾或后仰，操作灵活，且能够防止在进行、后退及刹车过程中发生车辆翻转现象。

在此基础上，本实施例中的支架33转动连接于电机31的固定端，支架33能够带动其上的导轮35整体绕车体1发生转动，当车辆行驶在非水平的复杂路面时，支架33会根据地面的地形以及其自身重力的作用相对于车体1转动，支架33上的各导轮35组成的下表面驱使连接其中的履带34与地面保持紧贴，而车体1始终垂直于人体的重力方向，即始终保持水平方向，从而能够保证车辆在通过复杂路面时不会发生翻转；具体地，附图6-图8示出了车辆在通过不同路况的路面时的示意图，其中，图6示出了该履带34式平衡车上坡时的示意图，图7示出了车辆下坡时的示意图，图8示出了车辆经过障碍面时的示意图，支架33上的各导轮35组成的下表面始终与路面相贴合，而车体1在陀螺仪组件与电机31的联动作用下，始终维持与驾驶人员的重力方向相垂直，从而能够保证车辆在上坡、下坡或者障碍路面时防止翻转，且保持运行稳定。

示例性地，本实施例中，电机31通过其中轴与车体1连接，且支架33转动连接于电机31的中轴。

另外，当车辆在经过一些极端的路面状况时，为了防止车体1翻转角度过大导致车辆翻转，在支架33上设有用于限制其相对于车体1的前倾角度的前限位结构36及用于限制其相对于车体1的后仰角度的后限位结构37。如图9所示，当车辆前进行驶通过高台阶时，通过后限位结构37能够限定支架33相对于车体1的后摆角度，从而能够有效防止发生车辆发生前翻；同理，当车辆需要向后行驶高台阶时，则通过前限位结构36限位支架33相对于车体1的前摆角度，能够防止车辆发生后翻现象。

具体地，如图3所示，本实施例中的前限位结构36及后限位结构37均采用机械限位，不仅能够实现限位的可靠性，且成本低廉，前限位结构36为设于支架33的前端且与支架33的前侧配合限位的第一限位件361，如图9所示，第一限位件361抵接于车架11的后侧，后限位结构37为设于支架33的后端且与支架33的后侧配合限位的第二限位件371。需要说明的是，同样也可以采用别的限位形式，如感应限位等。

本实施例中，为了能够提高行驶的舒适性，导轮35与支架33之间连接有减震器(附图中未示出)，能够缓冲行驶过程中的震动。

为了进一步提高车辆运行的稳定性，本申请一些实施例中，若干导轮35包括至少两个第一导轮351及两个分别设于各第一导轮351前、后两端的第二导轮352，各第一导轮351呈直线或弧线分布，且通常基于倒立摆原理的结构基础上，第一导轮351呈弧排布更能够保证车辆在过复杂路面或障碍物时的抓持稳定性，第二导轮352位于第一导轮351的斜上方，主要起到张紧履带34的作用，用于自动补充履带松弛后可能导致的履带拨盘打滑，而将第二导轮352安装于第一导轮351的斜上方则使得车辆能够攀爬更高的障碍物。

本实施例中，车体1包括车架11和车把12，控制器2、电机31均安装于车架11上，车把12安装于车架11的顶部；本履带34式自平衡车主要适用于驾驶人员站立于车架11上骑行，操作灵活。在此基础上，通常通过驾驶人员推动车把12以带动车架11跟随身体前倾或者后仰，以控制车辆前进、刹车或倒退。

具体地，为了便于实现转向，车把12与车架11转动相连，车把12与车架11之间设有用于检测车把12相对于车架11的转动角度的传感器，传感器与控制器2电连接；其中，当传感器检测到车把12相对于车架11转动不同角度时，控制器2分别控制各电机31的转动速度不同，以形成差速。例如，当需要左转弯时，通过控制车把12相对于车架11左转，从而控制器2控制两边的电机31转速不同，右边的电机31转速大于左边的电机31转速，从而能够实现左转弯；当需要右转弯时，则控制车把12右转即可。

具体地，如图2、图4及图5所示，本实施例中的车把12包括底杆121及顶杆122，驾驶人员通过握持柱顶杆122的顶部进行操作驾驶，底杆121与车架11之间、以及顶杆122与底杆121之间均转动相连，底杆121能够相对于车架11左、右摆动，顶杆122的旋转中心线与车把12的延伸方向平行；传感器包括设于底杆121与车架11的连接位置处的摆动角度传感器4以及设于顶杆122与底杆121的连接位置处的旋转角度的旋转角度传感器5。首先，顶杆122与底杆121作为整体与车架11摆动相连，其次顶杆122与底杆121转动相连，驾驶人员能够通过手部旋转动作，即将顶杆122相对于底杆121左旋或者右旋，以实现左转弯或右转弯，同样地，驾驶人员也可通过身体左倾或者右倾，以带动顶杆122和底杆121整体相对于车架11左、右摆，以实现转弯，操作灵活、可靠。

具体地，附图13和附图14中示出了驾驶人员通过身体左、右摆动带动把手12整体(顶杆122和底杆121)相对于车架11左、右摆动，从而能够实现左转弯或右转弯。

更具体地，底杆121与车架11之间连接有能够使得底杆121相对于车架11自动摆动回位的第一回中机构(附图中未具体示出)，顶杆122与底杆121之间连接有能够使得顶杆122相对于底杆121自动旋转回位的第二回中机构(附图中未具体示出)；当转动车把12实现转弯操作后，车把12能够进行自动回位。

示例性地，第一回中机构可以是连接底杆与车架的弹性件，第二回中机构可以是连接底杆与顶杆之间的弹性件。优选地，如图5所示，车架11包括支撑座111及两个分别安装于支撑座111左、右两侧的侧框112，电机31安装于侧框112上，车把12、控制器2及电池6均与支撑座111相连。

更具体地，为了便于各部件的分布，支撑座111包括底板1111及设于底板1111上方的踏板1112，侧框112连接底板1111及踏板1112，底板1111与踏板1112之间限定有安装腔1113，控制器2及电池6均安装于安装腔1113内。

综上，本申请的履带式自平衡车，控制器具有陀螺仪组件，用于检测车体的俯仰角度，陀螺仪时刻检测车体的前倾或者后仰，根据车体的前倾或后仰控制电机正转或反转，从而带动车辆前进或后退，并利用倒立摆结构的原理，用于维持车体始终与地球的重力方向垂直(即保持水平)，不仅操作灵活，且能够防止发生翻转；在此基础上，将支架转动安装于电机上，当该车辆行驶在非水平的复杂路面时，支架能够根据地面的地形及其自身的重力作用相对于车体发生自动转动，支架上的各导轮组成的下表面驱使连接于其中的履带与地面保持紧贴，而车体始终垂直于人体的重力方向，即始终保持水平方向，从而能够保证车辆在通过复杂路面时不会发生翻转。

本说明书参考附图来公开本申请，并且还使本领域中的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或系统、采用合适的材料以及使用任何结合的方法。本申请的范围由请求保护的技术方案限定，并且包括本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于本申请请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种履带式自平衡车，其特征在于，包括：

车体；

控制器，其安装于所述车体上，所述控制器包括用于检测所述车体的俯仰角度的陀螺仪组件；

电池，其安装于所述车体上，并与所述控制器电连接；以及

两个动力组件，其分别设于所述车体的左、右两侧，所述动力组件包括电机、履带拨盘、支架、履带及至少两个导轮，所述电机的固定端安装于所述车体的侧部，所述履带拨盘安装于所述电机的动力输出端，且所述电机与所述控制器电连接，所述导轮安装于所述支架上，且所述支架与所述电机的固定端转动相连，所述履带传动连接于所述履带拨盘及各所述导轮；

其中，当所述陀螺仪检测所述车体的前倾或后仰时，所述控制器控制所述电机正转或反转，以带动所述履带转动，并维持所述车体始终与重力方向垂直；当所述履带式自平衡车行驶于路面时，所述支架根据所述路面的地形及其自身的重力作用能够发生自动转动。

2.根据权利要求1所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述支架上设有用于限制其相对于所述车体的前摆角度的前限位结构及用于限制其相对于所述车体的后摆角度的后限位结构。

3.根据权利要求2所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述前限位结构为设于所述支架的前端且与所述支架的前侧配合限位的第一限位件，所述后限位结构为设于支架的后端且与所述支架的后侧配合限位的第二限位件。

4.根据权利要求1所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述至少两个导轮包括至少两个第一导轮及两个分别设于各所述第一导轮前、后两端的第二导轮，各所述第一导轮呈直线或弧线分布，所述第二导轮位于所述第一导轮的斜上方。

5.根据权利要求1所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述导轮与所述支架之间连接有减震器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述车体包括：

车架，所述控制器、所述电机均安装于所述车架上；以及

车把，其安装于所述车架的顶部。

7.根据权利要求6所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述车把与所述车架转动相连，所述车把与所述车架之间设有用于检测所述车把相对于车架的转动角度的传感器，所述传感器与所述控制器电连接；

其中，当所述传感器检测到所述车把相对于所述车架转动不同角度时，所述控制器分别控制各所述电机的转动速度不同，以形成差速。

8.根据权利要求7所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述车把包括底杆及顶杆，所述底杆与所述车架之间、以及所述顶杆与所述底杆之间均转动相连，所述底杆能够相对于所述车架左、右摆动，所述顶杆的旋转中心线与所述车把的延伸方向平行；

所述传感器包括设于所述底杆与所述车架的连接位置处的摆动角度传感器以及设于所述顶杆与所述底杆的连接位置处的旋转角度的旋转角度传感器。

9.根据权利要求8所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述底杆与所述车架之间连接有能够使得所述底杆相对于所述车架自动摆动回位的第一回中机构，所述顶杆与所述底杆之间连接有能够使得所述顶杆相对于所述底杆自动旋转回位的第二回中机构。

10.根据权利要求9所述的履带式自平衡车，其特征在于，所述车架包括支撑座及两个分别安装于所述支撑座左、右两侧的侧框，所述支撑座包括底板及设于所述底板上方的踏板，所述侧框连接所述底板及所述踏板，所述底板与所述踏板之间限定有安装腔，所述控制器及所述电池均安装于所述安装腔内，所述车把安装于所述踏板上，所述电机安装于所述侧框上。

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