[发明专利]智能自平衡运输工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种交通工具，尤其涉及了一种智能自平衡运输工具。

背景技术

对于广场、步行街、商场、高尔夫球场、花园、别墅周围等场所，汽车无法通行，步行又令人产生疲倦。需要一种可以为人代步的体积小、重量轻、运行灵活、控制方便的新一代车辆。

传统的人力车或两轮电动车虽然是广大用户的代步工具，但是由于它们的两轮前后分布，存在着以下缺点：

⑴车身长，车辆的转弯半径大，无法在小空间范围内灵活运动；⑵非智能化，无法靠车身来维持平衡，只能靠人工控制，骑行者还得有个漫长的学习过程，并且骑行过程中的稳定性还受到骑行者的熟练程度影响。

发明内容

本发明针对现有技术中人力车或两轮电动车转弯半径大，非智能化，骑行过程中的稳定性受到骑行者的熟练程度影响的缺点，提供了一种体积小、重量轻、运行灵活、控制方便，智能化程度高，车身可自行维持平衡的智能自平衡运输工具。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

智能自平衡运输工具，包括车架、安装于车架上的车座及设置在车架上的脚踏板，车架包括踏板、安装于车架上的至少一个车轮、安装于车架上的车轮驱动机构、转向机构、重心检测机构、控制装置以及电源，所述车轮驱动机构与车轮相连，车轮驱动机构驱动车轮沿车轮自身的转动轴转动，所述转向机构的一端与车架连接，另一端与车轮相连，所述重心检测机构包括位置感应器和变化速率感应器，重心检测机构用于感应使用者由于身体姿态的变化而引起的重心位置的变化，并发出相应的重心状态信号。在使用者使用智能自平衡运输工具时，只有当使用者和承载使用者的智能自平衡运输工具同时处于平衡态时，使用者才可能平稳运动而不会倾倒，该重心位置即为使用者和智能自平衡运输工具形成的组合体的重心。控制装置与车轮驱动机构、转向机构以及重心检测机构电连接车座可折叠收藏以节省空间。车轮为圆形轮体，车轮的形状和数量均不限，可以根据实际需要而决定，只要保证车架平稳行走即可；当车轮的数量也可为多个时，该多个车轮呈直线排布。

作为优选，所述的位置感应器包括用于感测重心位置变化的倾角传感器及加速度传感器。位置感应器用于时时监测重心位置，当重心位置发生变化时发出相应的位置信号。该重心位置可以通过感应每一时刻该重心位置的受力方向或每一时刻该重心位置的加速度的方向等可以确定的方式获得。

作为优选，所述的变化速率感应器包括通过车轮转动次数计算路程的路程感应器和用于计算相邻两次重心变化时间间隔的时间感应器，所述变化速率感应器通过计算的路程与时间间隔的比值获得重心位置变化速率，并通过重心位置变化速率输出相应的矫正信号。

作为优选，所述的车轮驱动机构采用嵌入式安装在车轮内，车轮驱动机构的转动轴与车轮的中心轴重合，并带动车轮转动，用于将电能转换为转动。

作为优选，所述的车轮驱动机构为轮毂电机，车轮为橡胶轮胎，橡胶轮胎包裹在轮毂电机的外侧，轮毂电机带动橡胶轮胎转动。

作为优选，所述的车轮驱动机构包括驱动器和与驱动器相连的传动装置，驱动器与传动装置相连，车轮安装在传动装置上，驱动器通过传动装置带动车轮转动。

作为优选，所述的驱动器为电机，传动装置包括齿轮和传动链，传动链与设置在车轮转动轴上的齿轮相连。

作为优选，所述的转向机构包括转向驱动装置与转向件，转向驱动装置安装于车架上，转向件的一端与转向驱动装置相连，另一端的车轮相连，转向驱动装置通过转向件带动车轮转向偏离先前运行轨迹。当使用者重心向左偏，位置感应器感应到使用者重心发生变化，向控制装置发出使用者向左偏的位置信号。其次，控制装置接收到位置感应器的向左偏的位置信号，控制车轮驱动机构和转向驱动装置工作，带动车轮向左转，从而实现自平衡运输工具左转目的。

为保证使用中智能自平衡运输工具稳定运动，控制装置在根据位置感应器的重心位置信号执行控制的同时，还用于根据变化速率感应器的矫正信号调整根据重心位置信号控制获得的车轮的运动状态（如：转速、转动方向或转弯），以使使用者更稳定更安全使用。具体地，首先，使用者向左偏的同时偏转的幅度在增加，变化速率感应器即可获得两次重心变化的速率，并向控制装置输出矫正信号。其次，控制装置根据该矫正信号和位置信号同时控制车轮驱动机构和转向驱动装置工作。

作为优选，所述的转向件为转轴，转轴上设置有固定支架，固定支架的两端分别与车轮转动轴的两端相连接。

作为优选，所述的电源为铅酸电池、镍氢电池或锂电电池中的任何一种。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：