一种万向平衡独轮车的制作方法

本发明涉及平衡车技术领域，尤其是指一种万向平衡独轮车。

背景技术：

在社会飞速发展的今天，交通拥堵在很多大中城市成了普遍现象，加之当下环境污染日益严重，电动独轮车作为一种新型环保、节能、便携的代步工具正在逐渐的流行起来。

现有的电动独轮车利用陀螺仪进行前后稳定。当身体前倾，电动独轮车会感知到动作进行加速；当身体后仰，电动独轮车也会控制电机减速以维持驾驶者与车体的平衡。

现有独轮平衡车的工作原理是以内置的精密传感器来判断车身所处的姿势状态，通过中央微处理器和控制系统，驱动电机转动，实现车子的前进和后退，并保持车子前、后方向的平衡状态；而车子的左右平衡和转向则完全靠身体扭动和腿部、手臂等身体力量的协调控制完成；目前结构状态下左右平衡和转向较难控制，骑行费力，骑行者不易掌控。

尤其是大多数初学者左右平衡性差，难以有效的快速学习电动独轮车的驾驶技巧，势必影响和制约电动独轮车市场普及发展。为此，有必要设计一种具有左右自平衡功能的电动独轮车。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、便于控制独轮平衡车前后左右平衡的万向平衡独轮车。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种万向平衡独轮车，包括机体、电池组及位于机体两侧下部的折叠踏板，机体装设有主轮、平衡检测仪、控制器及用于驱动主轮转动的主电机，所述机体的上部装设有飞轮组及用于驱动飞轮组转动的副电机，该飞轮组的旋转中心轴与所述主轮的旋转中心轴相互垂直布置，主电机的机身与机体固定连接。

优选的，所述机体的上部装设有水平布置的可转动的安装轴，所述飞轮组固定于该安装轴，安装轴装设有用于检测飞轮组转速的加速度计。

优选的，所述飞轮组包括第一飞轮和第二飞轮，该第一飞轮和第二飞轮分别位于安装轴的前部和后部，所述副电机位于安装轴的中部。

优选的，所述第一飞轮和第二飞轮的直径从外端到内端逐渐减小。

优选的，所述平衡检测仪包括用于检测机体前后平衡的第一陀螺仪和用于检测机体左右平衡的第二陀螺仪，第一陀螺仪和第二陀螺仪均与控制器电连接。

优选的，所述平衡检测仪为万向陀螺仪，该万向陀螺仪与控制器电连接。

优选的，所述主电机和副电机均为无刷电机。

优选的，所述电池组包括两块电池包，该两块电池包固定于所述机体的内侧并分别位于主轮的两侧。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种万向平衡独轮车，平衡检测仪用于检测独轮车的位置状态，当独轮车向前倾斜时，主轮在主电机的驱动作用下向前移动，当独轮车向后倾斜时，主轮在主电机的驱动作用下向后移动，从而实现独轮车的前后平衡功能；本发明的万向平衡独轮车还设置有飞轮组，在正常的行驶或停留状态下，飞轮组在副电机保持高速的匀速旋转，当独轮车向一边倾斜时，飞轮组在副电机的作用下加速旋转，并通过飞轮组的加速旋转的过程中产生反作用力使副电机产生反向转动的扭矩，该扭矩通过副电机本身传递至机体，从而纠正机体左右偏移的角度；当独轮车向另一边倾斜时，飞轮组在副电机的作用下减速旋转，并通过飞轮组的减速旋转的过程中产生惯性力使副电机产生正向转动的扭矩，该扭矩通过副电机本身传递至机体，从而再次纠正机体左右偏移的角度，进而实现独轮车的左右平衡的功能。当独轮车同时在左右方向和前后方向上发生偏移时，主电机和副电机同时执行相应的前后驱动和加速减速动作，使独轮车在各个方向上均能做到角度纠正实现其万向平衡功能，尤其适用于左右平衡性差的大多数初学者，并帮助初学者快速掌握电动独轮车的使用技巧，实用性较强。

附图说明

图1为本发明万向平衡独轮车的立体结构示意图。

图2为本发明万向平衡独轮车的立体结构分解示意图。

图3为本发明万向平衡独轮车的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1至图3所示，一种万向平衡独轮车，包括机体1、电池组及位于机体1两侧下部的折叠踏板2，机体1装设有主轮3、平衡检测仪、控制器及用于驱动主轮3转动的主电机4，所述机体1的上部装设有飞轮组及用于驱动飞轮组转动的副电机5，该飞轮组的旋转中心轴与所述主轮3的旋转中心轴相互垂直布置，主电机4的机身与机体1固定连接。

本发明的万向平衡独轮车在实际应用中，平衡检测仪用于检测独轮车的位置状态，当独轮车向前倾斜时，主轮3在主电机4的驱动作用下向前移动，当独轮车向后倾斜时，主轮3在主电机4的驱动作用下向后移动，从而实现独轮车的前后平衡功能；本发明的万向平衡独轮车还设置有飞轮组，在正常的行驶或停留状态下，飞轮组在副电机5保持高速的匀速旋转，当独轮车向一边倾斜时，飞轮组在副电机5的作用下加速旋转，并通过飞轮组的加速旋转的过程中产生反作用力使副电机5产生反向转动的扭矩，该扭矩通过副电机5本身传递至机体1，从而纠正机体1左右偏移的角度；当独轮车向另一边倾斜时，飞轮组在副电机5的作用下减速旋转，并通过飞轮组的减速旋转的过程中产生惯性力使副电机5产生正向转动的扭矩，该扭矩通过副电机5本身传递至机体1，从而再次纠正机体1左右偏移的角度，进而实现独轮车的左右平衡的功能。

当独轮车同时在左右方向和前后方向上发生偏移时，主电机4和副电机5同时执行相应的前后驱动和加速减速动作，使独轮车在各个方向上均能做到角度纠正实现其万向平衡功能，尤其适用于左右平衡性差的大多数初学者，并帮助初学者快速掌握电动独轮车的使用技巧，实用性较强。

本实施例中，所述机体1的上部装设有水平布置的可转动的安装轴6，所述飞轮组固定于该安装轴6，安装轴6装设有用于检测飞轮组转速的加速度计。具体的，所述飞轮组包括第一飞轮7和第二飞轮8，该第一飞轮7和第二飞轮8分别位于安装轴6的前部和后部，所述副电机5位于安装轴6的中部。

通过两个飞轮的结构设计，既能提高相同质量飞轮组的角动量平衡性，又能大大提高万向平衡独轮车的内部构造紧凑性，独轮车的外形尺寸无需过度增大，保留了独轮车小巧和方便携带的优点，实用性较强。

相对于一个飞轮模块的方案，两个飞轮工作时，当控制器控制两个飞轮的旋转方向相反时，其作用在车体上的反作用力相互抵消。确保车体保持平衡及稳定；当控制器控制两个飞轮旋转方向相同时，可加大作用在车体上的反作用力，从而使独轮车自转，提高独轮车的功能与体验性。

本实施例中，所述第一飞轮7和第二飞轮8的直径从外端到内端逐渐减小，在不增加飞轮组的旋转中心轴与所述主轮3的旋转中心轴之间的距离的前提下，进一步提高了飞轮组的自身质量，再转速相同的前提下提高了飞轮组存储的角动量，在进行独轮车的左右纠偏过程中，其纠偏扭矩更大，角度调整效率更高，平衡性及稳定性更佳。

本实施例中，所述平衡检测仪包括用于检测机体1前后平衡的第一陀螺仪和用于检测机体1左右平衡的第二陀螺仪，第一陀螺仪和第二陀螺仪均与控制器电连接。两个陀螺仪分工协作，能有效提高平衡检测仪的检测效率的相应速度，安全性较高。

当然，所述平衡检测仪还可以为万向陀螺仪，该万向陀螺仪与控制器电连接，内部结构更简单紧凑，集成度更高，组装更方便，从而降低了独轮车的加工和组装成本，性价比更高。

本实施例中，所述主电机4和副电机5均为无刷电机，具有体积小、重量轻、转矩特性优异的优点，并能实现无级调速，调速范围广，过载能力强，能实现软启软停，制动特性更佳。

本实施例中，所述电池组包括两块电池包9，该两块电池包9固定于所述机体1的内侧并分别位于主轮3的两侧。双电池设计结合更可靠电池控制及管理技术与PID遗传算法完美结合，可靠实现零断电，避免了独轮车在行进过程中断电带来的功能失效的危险，安全性得到大大提升，实用性更强。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。