一種機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，包括：車(chē)輪，車(chē)輪包括內(nèi)置的第一電機(jī)和嵌套在第一電機(jī)外側(cè)的充氣輪胎；滑板支架，滑板支架設(shè)置在車(chē)輪的外側(cè)并位于車(chē)輪的中間位置處；至少一個(gè)機(jī)電陀螺儀，機(jī)電陀螺儀設(shè)置在滑板支架內(nèi)并且以不影響車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置在車(chē)輪的旁側(cè)，機(jī)電陀螺儀包括第二電機(jī)以及在第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的陀螺；以及控制板，用于控制第一電機(jī)和第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)的控制板設(shè)置在滑板支架內(nèi)并且分別與第一電機(jī)和第二電機(jī)連接，控制板設(shè)有用于檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的運(yùn)行加速度的加速度傳感器。本發(fā)明能夠在不需要任何外加輔助力量的情況下在前后左右方向均能實(shí)現(xiàn)自平衡。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
_種機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及獨(dú)輪滑板車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)滑板車(chē)是一個(gè)擁有兩個(gè)或者更多輪子的小平臺(tái)，依靠使用者蹬踏地面前進(jìn)。由于滑板車(chē)速度適中，好學(xué)易操作，從最開(kāi)始的娛樂(lè)活動(dòng)逐步演變成人們?nèi)粘Ｉ钪写焦ぞ摺Ｍ瑫r(shí)，在綠色、環(huán)保等理念的倡導(dǎo)下，人們也越來(lái)越愿意選擇滑板車(chē)這種既輕便又節(jié)約能源的新型交通工具來(lái)代替汽車(chē)等傳統(tǒng)的交通工具。而且在年輕人群中，滑板車(chē)還被看作是一種時(shí)尚的象征，受到大力追捧。
[0003]滑板車(chē)種類(lèi)繁多，并且隨著科技進(jìn)步不斷更新。從傳統(tǒng)的由車(chē)頭扶手和滑板組成的雙輪、三輪、四輪滑板車(chē)，更新到去掉扶手的雙輪滑板車(chē)，再到獨(dú)輪的自平衡滑板車(chē)，驅(qū)動(dòng)方式由人力驅(qū)動(dòng)變成電力驅(qū)動(dòng)，使用起來(lái)也更加方便，并且由于滑板車(chē)的結(jié)構(gòu)不斷簡(jiǎn)化，夕卜形也不斷簡(jiǎn)約時(shí)尚，占地空間越來(lái)越少，攜帶和收撿也越來(lái)越方便。
[0004]現(xiàn)在市面上運(yùn)用最多也最受消費(fèi)者喜愛(ài)的是一種獨(dú)輪自平衡滑板車(chē)。該種滑板車(chē)的結(jié)構(gòu)大致包括:車(chē)輪、將車(chē)輪固定于中心的外殼、設(shè)置在外殼頂部中央的空心的踏板、置于車(chē)輪內(nèi)的電機(jī)和控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制電路板。通常情況下，該控制電路辦還包括角加速度計(jì)和陀螺儀(陀螺儀，是指用高速回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置)。加速度計(jì)和陀螺儀用于檢測(cè)踏板的傾斜角度。該種滑板車(chē)的工作原理大致如下:控制電路板根據(jù)角加速度計(jì)和陀螺儀檢測(cè)到的角度傾斜數(shù)據(jù)計(jì)算車(chē)體的傾斜角度，再根據(jù)傾斜角度算出滑板車(chē)的運(yùn)行速度，最后根據(jù)滑板車(chē)的速度得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將該信息傳遞給控制電路板，控制電路板再根據(jù)該信息控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)平衡。在滑板車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，使用者通過(guò)控制身體重心來(lái)平衡車(chē)體。
[0005]該種獨(dú)輪滑板車(chē)所指的自平衡，事實(shí)上只實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)體前后方向的平衡，對(duì)于車(chē)體左右方向的平衡并沒(méi)有通過(guò)車(chē)體自身來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡?，F(xiàn)有的獨(dú)輪滑板車(chē)大多采用以下平衡方式來(lái)進(jìn)行左右平衡。方式一，通過(guò)增大車(chē)輪沿軸向的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)左右平衡，由于車(chē)輪沿軸向的厚度較大，使用者在滑板車(chē)上只需要控制身體重心即可，不需擔(dān)心車(chē)體的左右平衡問(wèn)題。但是這種自平衡獨(dú)輪滑板車(chē)由于車(chē)輪厚度較大，導(dǎo)致整個(gè)車(chē)體笨重、體積大、不方便攜帶，已經(jīng)逐漸被淘汰。方式二，使用者通過(guò)控制身體重心來(lái)保持左右平衡，該種獨(dú)輪滑板車(chē)雖然可以避免車(chē)體笨重、體積大等缺陷，但是該種方式顯然不是通過(guò)車(chē)體自身來(lái)實(shí)現(xiàn)左右平衡的，并且該種方式操作難度大，尤其是對(duì)于初學(xué)者而言不易上手。當(dāng)使用者踩上踏板后車(chē)體由于受力不均而左右傾倒，初學(xué)者很難控制身體重心，因此難以順利的踩上滑板車(chē)，在上車(chē)階段需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，而且在后期獨(dú)輪滑板車(chē)運(yùn)行過(guò)程中也要隨時(shí)調(diào)整身體重心以保證車(chē)體左右方向的平衡。同時(shí)，在初學(xué)階段，使用者不得不借助外在的支撐，例如旁人幫忙扶住身體或依靠墻壁支撐學(xué)習(xí)，十分不便。并且，對(duì)于年齡較小的初學(xué)者而言因不易控制身體平衡，還容易在學(xué)習(xí)的過(guò)程中摔倒受傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其能夠在不需要任何外加輔助力量的情況下，使初學(xué)者能夠快速上車(chē)，并且在后期滑板車(chē)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)車(chē)體自身來(lái)實(shí)現(xiàn)前后左右方向的平衡，使用者只需要通過(guò)控制身體前傾或后仰來(lái)控制滑板車(chē)的前進(jìn)、后退、加速或減速。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明特采用了以下技術(shù)方案:
[0008]一種機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，包括:
[0009]車(chē)輪，車(chē)輪包括內(nèi)置的第一電機(jī)和嵌套在第一電機(jī)外側(cè)的充氣輪胎；
[0010]滑板支架，滑板支架設(shè)置在車(chē)輪的外側(cè)并位于車(chē)輪的中間位置處；
[0011]至少一個(gè)機(jī)電陀螺儀，機(jī)電陀螺儀設(shè)置在滑板支架內(nèi)并且以不影響車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置在車(chē)輪的旁側(cè)，機(jī)電陀螺儀包括第二電機(jī)以及在第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的陀螺；以及
[0012]控制板，用于控制第一電機(jī)和第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)的控制板設(shè)置在滑板支架內(nèi)并且分別與第一電機(jī)和第二電機(jī)連接，控制板設(shè)有用于檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的運(yùn)行加速度的加速度傳感器。
[0013]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述車(chē)輪還包括用于支撐固定滑板支架的支撐軸，支撐軸位于第一電機(jī)的軸心并從第一電機(jī)的表面向外延伸凸出。
[0014]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述滑板支架包括上支架和下支架，上支架和下支架限定出一腔體，腔體中設(shè)有加強(qiáng)橫梁。
[0015]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述上支架、下支架和加強(qiáng)橫梁分別在與車(chē)輪對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有足以容納車(chē)輪的第一通孔、第二通孔和第三通孔。
[0016]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述第二電機(jī)和陀螺成對(duì)地設(shè)置在滑板支架內(nèi)，其中，第二電機(jī)為高速直流無(wú)刷電機(jī)，陀螺呈圓盤(pán)狀并且在其軸心處設(shè)置有第二電機(jī)。
[0017]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述控制板根據(jù)加速度傳感器檢測(cè)到的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的加速度以及公式a = arc sin(g/a)計(jì)算出機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的傾斜角度，并根據(jù)計(jì)算出的傾斜角度控制第一電機(jī)和/或第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和/或旋轉(zhuǎn)速度，其中，α為機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的傾斜角度，a為機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的加速度，g為重力加速度，等于9.8m/S2。
[0018]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括沿滑板支架的用于支撐人體的第一表面向外凸出的輪胎保護(hù)蓋，輪胎保護(hù)蓋與暴露在第一表面外側(cè)的車(chē)輪保持相匹配的形狀和尺寸。
[0019]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括設(shè)置在控制板上的藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊與移動(dòng)設(shè)備連接并且根據(jù)移動(dòng)設(shè)備發(fā)出的指令將機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)設(shè)定為柔和騎行模式、舒適騎行模式或勁爆騎行模式。
[0020]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括設(shè)置在滑板支架內(nèi)的電池組，電池組分別與第一電機(jī)、第二電機(jī)、控制板和加速度傳感器連接，并且在滑板支架的外側(cè)設(shè)有與電池組相對(duì)應(yīng)的充電接口。
[0021]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括照明燈、尾燈和USB接口，其中，
[0022]照明燈和尾燈分別設(shè)置在滑板支架的兩個(gè)端面上，
[0023]USB接口設(shè)置在滑板支架的與電池組相對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，并且USB接口與電池組連接。
[0024]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0025]本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)通過(guò)設(shè)置在滑板車(chē)支架內(nèi)且位于車(chē)輪旁側(cè)的至少一個(gè)機(jī)電陀螺儀實(shí)現(xiàn)了滑板車(chē)在前后左右方向上的全方位平衡。本發(fā)明的機(jī)電陀螺儀完全不同于現(xiàn)有技術(shù)中的用于檢測(cè)物體傾斜角度的電子陀螺儀。本發(fā)明的機(jī)電陀螺儀包括由高速直流無(wú)刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)的第二電機(jī)以及陀螺。陀螺在高速直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，由于陀螺效應(yīng)，陀螺在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在其所處水平面內(nèi)沿各個(gè)方向，包括滑板車(chē)的前后左右方向，均產(chǎn)生扭矩，從而維持滑板車(chē)車(chē)體前后左右方向的平衡。本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)在不增加車(chē)輪厚度以及不需要使用者通過(guò)控制身體來(lái)保證左右平衡的情況下，真正實(shí)現(xiàn)了獨(dú)輪滑板車(chē)的自平衡。有效解決了初學(xué)者“上車(chē)難”的問(wèn)題。同時(shí)，本發(fā)明的滑板車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，只需要使用者通過(guò)控制身體重心來(lái)調(diào)節(jié)車(chē)體的運(yùn)動(dòng)方向以及運(yùn)行速度即可，不必?fù)?dān)心在滑板車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的平衡問(wèn)題。
[0026]并且，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形時(shí)尚，既保留了傳統(tǒng)滑板車(chē)的娛樂(lè)性和趣味性，同時(shí)還通過(guò)與移動(dòng)設(shè)備連接的藍(lán)牙模塊來(lái)控制滑板車(chē)的運(yùn)行模式，以滿(mǎn)足不同道路狀況下對(duì)車(chē)速的不同需求，實(shí)現(xiàn)智能化。同時(shí)還可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程控制滑板車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0030]圖3是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的剖視圖；
[0031]圖4是本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中所受力的分布圖，由于質(zhì)量相同，因此圖中僅用對(duì)應(yīng)的加速度表示，圖中α為機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的傾斜角度，a為機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的加速度，g為重力加速度，等于9.8m/s2。
[0032]附圖標(biāo)記列表:
[0033]機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100;
[0034]車(chē)輪101;滑板支架102;機(jī)電陀螺儀103;控制板104;輪胎保護(hù)蓋105;電池組106;充電接口 107;照明燈108 ；尾燈109 ； USB接口 110;開(kāi)關(guān)111 ；
[0035]第一電機(jī)1011;充氣輪胎1012;支撐軸1013;
[0036]上支架1021;下支架1022;加強(qiáng)橫梁1023;腔體1024;第一通孔1025;第二通孔1026 ；第三通孔1027 ；第一表面1028 ；手拿孔1029 ；
[0037]第二電機(jī)1031;陀螺 1032。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。
[0039]因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0040]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0041]此外，術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件絕對(duì)水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。
[0042]在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0043]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0044]參見(jiàn)圖1和圖2，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100，包括:車(chē)輪101、滑板支架102、機(jī)電陀螺儀103、控制板104、輪胎保護(hù)蓋105、電池組106、充電接口 107、照明燈108、尾燈109;USB接口110和開(kāi)關(guān)111。
[0045]車(chē)輪101包括內(nèi)置的第一電機(jī)1011和嵌套在第一電機(jī)1011外側(cè)的充氣輪胎1012以及用于支撐固定滑板支架102的支撐軸1013。
[0046]第一電機(jī)1011設(shè)置在車(chē)輪的軸心位置，具體地，第一電機(jī)1011的軸心線(xiàn)與車(chē)輪101的軸心線(xiàn)重合。優(yōu)選地，第一電機(jī)1011為直流無(wú)刷電機(jī)，其體積小，便于內(nèi)置在車(chē)輪內(nèi)，避免增大車(chē)輪101的體積，從而實(shí)現(xiàn)滑板車(chē)整體小型化。
[0047]優(yōu)選地，充氣輪胎1012表面設(shè)置有凹凸不平的防滑紋路，增大車(chē)輪與地面的摩擦力，尤其是在濕滑路面上。優(yōu)選地，充氣輪胎1012外徑寬9-12英寸，輪胎厚度為2-3cm。
[0048]支撐軸1013位于第一電機(jī)1011的軸心并從第一電機(jī)1011的表面向外延伸凸出。第一電機(jī)1011在電力的驅(qū)動(dòng)下繞支撐軸1013旋轉(zhuǎn)。支撐軸1013從第一電機(jī)1011表面向外延伸的凸出部分用于支撐固定滑板支架102，并且該凸出部分的長(zhǎng)度以足以支撐滑板支架102為宜。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)滑板支架102寬度對(duì)支撐軸1013的長(zhǎng)度做相應(yīng)調(diào)整。
[0049]滑板支架102設(shè)置在車(chē)輪101的外側(cè)并位于車(chē)輪101的中間位置處。車(chē)輪101設(shè)置從滑板支架102的中間穿出，車(chē)輪101的上半部暴露在滑板支架102的上方，車(chē)輪101的下半部暴露在滑板支架102的下方。
[0050]滑板支架102包括上支架1021和下支架1022。上支架1021和下支架1022限定出一腔體1024，如圖3所示。腔體1024中設(shè)有用于增強(qiáng)滑板支架102強(qiáng)度的加強(qiáng)橫梁1023。上支架1021和下支架1022為由塑料制成的板狀構(gòu)件，減輕滑板車(chē)自身重量。加強(qiáng)橫梁1023為金屬板材構(gòu)件，主要起到支撐、承力作用，彌補(bǔ)由塑料制成的上支架1021和下支架1022承載重量有限的缺陷。
[0051 ] 在上支架1021的中間部位設(shè)置有與車(chē)輪101對(duì)應(yīng)匹配的第一通孔1025。第一通孔1025為形狀與上支架相匹配的長(zhǎng)條形孔。第一通孔1025具有足以容納車(chē)輪101的空間，使得車(chē)輪能夠在第一通孔1025內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0052]滑板支架102的第一表面1028成型在上支架1021上，用于使用者踩踏或站立。第一表面1028為中間平直且兩端斜向上微翹，并且中間的平面與兩端的向上微翹的斜面或弧面平滑過(guò)渡連接。本發(fā)明將滑板車(chē)的用于踩踏的第一表面設(shè)計(jì)兩端向上微翹的結(jié)構(gòu)，有利于使用者控制車(chē)速，提高使用者對(duì)滑板車(chē)的操控能力，并且還有可以避免因慣性過(guò)大而發(fā)生的危險(xiǎn)。
[0053]加強(qiáng)橫梁1023為套設(shè)在車(chē)輪外側(cè)的金屬板材構(gòu)件。在加強(qiáng)橫梁1023的中間部位同樣設(shè)置有與車(chē)輪101對(duì)應(yīng)匹配的第二通孔1026。第二通孔1026為形狀與加強(qiáng)橫梁1023相匹配的長(zhǎng)條形孔。第二通孔1026具有足以容納車(chē)輪101的空間，使得車(chē)輪能夠在第二通孔1026內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。由于第二通孔1026處在離車(chē)輪101軸心線(xiàn)更近的位置，因此第二通孔1026沿滑板支架102軸向的長(zhǎng)度大于第一通孔1025的長(zhǎng)度。當(dāng)然，在第二通孔1026能夠足以容納車(chē)輪101的情況下，第一通孔1025可以具有與第二通孔1026相同的尺寸。
[0054]下支架1022與上支架1021相配合，構(gòu)成滑板支架102的外殼。優(yōu)選地，下支架1022以卡扣連接或螺紋連接的方式與上支架1021配合連接。下支架1022形如小船形狀。在下支架1022的底面設(shè)置有與車(chē)輪101對(duì)應(yīng)匹配的第三通孔1027。第三通孔1027為形狀與下支架1022形狀相匹配的長(zhǎng)條形孔。第三通孔1027具有足以容納車(chē)輪101的空間，使得車(chē)輪能夠在第三通孔1027內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0055]優(yōu)選地，第一通孔1025、第二通孔1026和第三通孔1027彼此保持相匹配的形狀和尺寸。
[0056]在滑板支架102的一端設(shè)有手拿孔1029。手拿孔1029貫穿上支架1021和下支架1022，其方便使用者攜帶滑板車(chē)。
[0057]機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100包括至少一個(gè)機(jī)電陀螺儀103。機(jī)電陀螺儀103設(shè)置在滑板支架102內(nèi)并且以不影響車(chē)輪101轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置在車(chē)輪101的旁側(cè)。
[0058]優(yōu)選地，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100包括兩個(gè)機(jī)電陀螺儀103，兩個(gè)機(jī)電陀螺儀103分別設(shè)置在車(chē)輪的前后兩側(cè)。
[0059]優(yōu)選地，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100包括兩個(gè)機(jī)電陀螺儀103，兩個(gè)機(jī)電陀螺儀103分別設(shè)置在車(chē)輪的左右兩側(cè)。
[0060]優(yōu)選地，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100包括四個(gè)機(jī)電陀螺儀103，四個(gè)機(jī)電陀螺儀103分別設(shè)置在車(chē)輪的前后左右。
[0061]優(yōu)選地，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100包括至少兩個(gè)機(jī)電陀螺儀103，至少兩個(gè)機(jī)電陀螺儀103對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在車(chē)輪1I的兩側(cè)。
[0062]機(jī)電陀螺儀103包括第二電機(jī)1031以及在第二電機(jī)1031驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的陀螺1032。第二電機(jī)1031的轉(zhuǎn)軸固定在滑板支架102的下支架1022上，并且第二電機(jī)1031以嵌入的方式設(shè)置在陀螺1032的軸心處。在第二電機(jī)1031的驅(qū)動(dòng)下，陀螺1032高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)人體重心與車(chē)輪重心不在一個(gè)平面上時(shí)，人體沿其傾斜方向施加在車(chē)輪上的力可以通過(guò)陀螺1032在因高速旋轉(zhuǎn)而在水平面內(nèi)產(chǎn)生的力矩進(jìn)行平衡，從而使車(chē)體保持平衡。
[0063]第二電機(jī)1031和陀螺1032成對(duì)地設(shè)置在滑板支架102內(nèi)。即，一個(gè)陀螺1032便對(duì)應(yīng)一個(gè)第二電機(jī)1031。本發(fā)明的第二電機(jī)1031為高速直流無(wú)刷電機(jī)。本發(fā)明的第二電機(jī)1031體積小，并且轉(zhuǎn)速可達(dá)18000-20000r/min。陀螺1032呈圓盤(pán)狀并且在其軸心處與第二電機(jī)1031連接。陀螺1032為鐵合金制成的盤(pán)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的陀螺1032也可以稱(chēng)之為轉(zhuǎn)子，其在第二電機(jī)1031的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)。陀螺1032在第二電機(jī)1031的驅(qū)動(dòng)下，高速旋轉(zhuǎn)，由于陀螺效應(yīng)，陀螺1032在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在其所處水平面內(nèi)沿各個(gè)方向產(chǎn)生扭矩，使得車(chē)體能夠在各個(gè)方向受力均衡，進(jìn)而在整體上平衡車(chē)體。
[0064]控制板104用于控制第一電機(jī)1011和第二電機(jī)1031旋轉(zhuǎn)?？刂瓢?04設(shè)置在滑板支架102內(nèi)并且分別與第一電機(jī)1011和第二電機(jī)1031連接?？刂瓢?04設(shè)有用于檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的運(yùn)行加速度的加速度傳感器。加速度傳感器不斷檢測(cè)檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的運(yùn)行加速度，并將檢測(cè)到的加速度反饋給控制板104。優(yōu)選地，加速度傳感器的檢測(cè)周期為2ms。
[0065]控制板104根據(jù)反饋的加速度計(jì)算出檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的傾斜角度，并根據(jù)傾斜角度來(lái)控制第一電機(jī)1011的旋轉(zhuǎn)方向。例如，當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度大于零時(shí)，說(shuō)明車(chē)體向前傾寫(xiě)，此時(shí)控制板104控制第一電機(jī)1011向后旋轉(zhuǎn)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度為零，SP，檢測(cè)到的運(yùn)行加速度為零，說(shuō)明車(chē)體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度小于零時(shí)，說(shuō)明車(chē)體向后傾斜，控制板104控制第一電機(jī)1011向前旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過(guò)控制板104和加速度傳感器來(lái)控制檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100在前后方向上的自平衡。
[0066]輪胎保護(hù)蓋105沿滑板支架102的用于支撐人體的第一表面1028向外凸出。輪胎保護(hù)蓋105與暴露在第一表面1028外側(cè)的車(chē)輪101保持相匹配的形狀和尺寸。如圖1或圖2所示，輪胎保護(hù)蓋105呈半圓形，其設(shè)置在第一通孔1025處。輪胎保護(hù)蓋105處了保護(hù)暴露在車(chē)輪101上方的輪胎部分以外，對(duì)使用者也具有保護(hù)功能，避免將褲腳或裙角卷入車(chē)輪中，造成危險(xiǎn)。
[0067]機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100還包括設(shè)置在控制板104上的藍(lán)牙模塊。藍(lán)牙模塊與移動(dòng)設(shè)備(例如手機(jī)或遙控器)連接的藍(lán)牙模塊根據(jù)移動(dòng)設(shè)備發(fā)出的指令將機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100設(shè)定為柔和騎行模式、舒適騎行模式或勁爆騎行模式。
[0068]柔和騎行模式為低速運(yùn)行模式，S卩，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100在低速下行駛，一般在10km/h以下。柔和騎行模式適用于路況較差的情形，例如，下雨天道路，擁堵導(dǎo)道路，坑洼道路;此外還適合人群較多的路口，例如，十字路口、學(xué)校路口等。
[0069]舒適騎行模式為中速運(yùn)行模式，S卩，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100在中速下行駛，一般在10-25km/h內(nèi)。舒適騎行模式適合一般路況，其介于柔和騎行模式和勁爆騎行模式之間。
[0070]勁爆騎行模式為高速運(yùn)行模式，S卩，機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100在高速下行駛，一般在25km/h以上。但為了安全起見(jiàn)，在生產(chǎn)時(shí)，將機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的最高運(yùn)行速度設(shè)置為40km/h。勁爆騎行模式適用于路況較好的情形，例如，行人和車(chē)輛較少的平直道路。
[0071]柔和騎行模式、舒適騎行模式以及勁爆騎行模式均為機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的自動(dòng)運(yùn)行模式。當(dāng)使用者未開(kāi)啟自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，使用者仍通過(guò)調(diào)節(jié)身體在運(yùn)動(dòng)方向上的重心，例如，前傾或后仰身體，來(lái)自行控制機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的車(chē)速。當(dāng)使用者開(kāi)啟自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，即選擇上述三種模式中的任意一種，控制板104控制第一電機(jī)1011的旋轉(zhuǎn)，將車(chē)速調(diào)整到與設(shè)定模式相匹配的速度。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)1011的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，第二電機(jī)1031也相應(yīng)發(fā)生正相關(guān)的變化。即，第一電機(jī)1011轉(zhuǎn)速增大，第二電機(jī)1031相應(yīng)增大，反之亦然。
[0072]在運(yùn)行過(guò)程中，若當(dāng)前車(chē)速超過(guò)當(dāng)前騎行模式下的預(yù)設(shè)閾值時(shí)，滑板支架102會(huì)自動(dòng)翹起，即，翹板功能，并且控制板104會(huì)控制第一電機(jī)1011車(chē)速減慢，此時(shí)，使用者便被提醒已超速。該預(yù)設(shè)閾值也可是使用者通過(guò)手機(jī)運(yùn)用軟件進(jìn)行設(shè)定的。
[0073]本發(fā)明的檢測(cè)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100還可以通過(guò)藍(lán)牙模塊向手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，例如，車(chē)速、系統(tǒng)溫度、電池組106的剩余電量等。
[0074]電池組106設(shè)置在滑板支架102內(nèi)。電池組106分別與第一電機(jī)1011、第二電機(jī)1031、控制板104以及控制板104上的加速度傳感器和藍(lán)牙模塊連接，為其提供電能。電池組106為具有充放電功能的蓄電池組。在滑板支架102的外側(cè)設(shè)有與電池組106相對(duì)應(yīng)的充電接口 107。
[0075]優(yōu)選地，電池組106用16串18650電池，電池電壓可以達(dá)到53-67.2V。
[0076]機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的照明燈108和尾燈109分別設(shè)置在滑板支架102的兩個(gè)端面上。
[0077]照明燈108用于在光線(xiàn)不好的道路上行駛時(shí)為使用者提供照明。
[0078]優(yōu)選地，照明燈108內(nèi)置有光敏傳感器，光敏傳感器能夠感知外界環(huán)境光線(xiàn)的變化，當(dāng)采集到的光線(xiàn)低于預(yù)設(shè)閾值或高于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，照明燈108自動(dòng)點(diǎn)亮或熄滅，使得機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100更加方便、智能化。
[0079]優(yōu)選地，尾燈109可以由反光板代替。該反光板表面涂覆有一層熒光粉。當(dāng)在夜路間行駛時(shí)，便于后面行駛的車(chē)輛能看到，起到提醒和警示的作用，從而提高行車(chē)的安全性。并且，涂有熒光粉的反光板不需要消耗電能，節(jié)能環(huán)保。
[0080]USB接口 110設(shè)置在滑板支架102的與電池組106相對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，并且USB接口 110與電池組106連接。使用者可以通過(guò)USB接口 110為手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電。
[0081]下面結(jié)合圖4，對(duì)本發(fā)明的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0082]使用者通過(guò)開(kāi)關(guān)111啟動(dòng)機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100，控制板104控制設(shè)置在車(chē)輪101旁側(cè)的至少一個(gè)機(jī)電陀螺儀103高速旋轉(zhuǎn)，由于陀螺效應(yīng)，機(jī)電陀螺儀103的陀螺1032在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在其所處水平面內(nèi)沿各個(gè)方向產(chǎn)生扭矩，使得車(chē)體能夠在各個(gè)方向受力均衡，進(jìn)而在整體上平衡車(chē)體。加速度傳感器將檢測(cè)到的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100的加速度以脈沖信號(hào)(PWM)的形式發(fā)送給控制板104，控制板104根據(jù)接受到的代表加速度值的脈沖信號(hào)(PffM)和反三角函數(shù)a = arc s in (g/a)計(jì)算出機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的傾斜角度。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度大于零時(shí)，說(shuō)明車(chē)體向前傾寫(xiě)，此時(shí)控制板104控制第一電機(jī)1011向后旋轉(zhuǎn)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度為零，即，檢測(cè)到的運(yùn)行加速度為零，說(shuō)明車(chē)體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)計(jì)算出的傾斜角度小于零時(shí)，說(shuō)明車(chē)體向后傾斜，控制板104控制第一電機(jī)1011向前旋轉(zhuǎn)。通過(guò)調(diào)節(jié)第一電機(jī)1011向前或前后旋轉(zhuǎn)來(lái)控制機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)100在前后方向上的平衡。
[0083]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，包括: 車(chē)輪，所述車(chē)輪包括內(nèi)置的第一電機(jī)和嵌套在所述第一電機(jī)外側(cè)的充氣輪胎； 滑板支架，所述滑板支架設(shè)置在所述車(chē)輪的外側(cè)并位于所述車(chē)輪的中間位置處； 至少一個(gè)機(jī)電陀螺儀，所述機(jī)電陀螺儀設(shè)置在所述滑板支架內(nèi)并且以不影響所述車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置在所述車(chē)輪的旁側(cè)，所述機(jī)電陀螺儀包括第二電機(jī)以及在所述第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)以在水平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩的陀螺；以及 控制板，用于控制所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)的所述控制板設(shè)置在所述滑板支架內(nèi)并且分別與所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)連接，所述控制板設(shè)有用于檢測(cè)所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的運(yùn)行加速度的加速度傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述車(chē)輪還包括用于支撐固定所述滑板支架的支撐軸，所述支撐軸位于所述第一電機(jī)的軸心并從所述第一電機(jī)的表面向外延伸凸出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述滑板支架包括上支架和下支架，所述上支架和所述下支架限定出一腔體，所述腔體中設(shè)有加強(qiáng)橫梁。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述上支架、所述下支架和所述加強(qiáng)橫梁分別在與所述車(chē)輪對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有足以容納所述車(chē)輪的第一通孔、第二通孔和第三通孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述第二電機(jī)和所述陀螺成對(duì)地設(shè)置在所述滑板支架內(nèi)，其中，所述第二電機(jī)為高速直流無(wú)刷電機(jī)，所述陀螺呈圓盤(pán)狀并且在其軸心處設(shè)置有所述第二電機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述控制板根據(jù)所述加速度傳感器檢測(cè)到的所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的加速度以及公式a = arc sin(g/a)計(jì)算出所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的傾斜角度，并根據(jù)計(jì)算出的所述傾斜角度控制所述第一電機(jī)和/或所述第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和/或旋轉(zhuǎn)速度，其中，α為所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的傾斜角度，a為所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)的加速度，g為重力加速度，等于9.8m/s2。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括沿所述滑板支架的用于支撐人體的第一表面向外凸出的輪胎保護(hù)蓋，所述輪胎保護(hù)蓋與暴露在所述第一表面外側(cè)的所述車(chē)輪保持相匹配的形狀和尺寸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括設(shè)置在所述控制板上的藍(lán)牙模塊，所述藍(lán)牙模塊與移動(dòng)設(shè)備連接并且根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備發(fā)出的指令將所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)設(shè)定為柔和騎行模式、舒適騎行模式或勁爆騎行模式。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括設(shè)置在所述滑板支架內(nèi)的電池組，所述電池組分別與所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)、所述控制板和所述加速度傳感器連接，并且在所述滑板支架的外側(cè)設(shè)有與所述電池組相對(duì)應(yīng)的充電接口。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)，其特征在于，所述機(jī)電陀螺平衡滑板車(chē)還包括照明燈、尾燈和USB接口，其中， 所述照明燈和所述尾燈分別設(shè)置在所述滑板支架的兩個(gè)端面上， 所述USB接口設(shè)置在所述滑板支架的與所述電池組相對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，并且所述USB接口與所述電池組連接。
【文檔編號(hào)】A63C17/22GK105833514SQ201610332802
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】林鴻貴
【申請(qǐng)人】林鴻貴