一种自平衡独轮运动机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自平衡独轮运动机构，包括：行走轮，行走轮设置有安装让位；支架，支架设置有若干支撑滚轮并通过支撑滚轮抵接行走轮，支撑滚轮与行走轮之间设置有限位结构，支架通过限位结构而穿设于安装让位内；传动连接行走轮的第一驱动电机；轴向水平并垂直于行走轮的轴向设置的惯性轮；传动连接惯性轮的第二驱动电机；控制电路板，控制电路板安装于支架上，其电性连接有姿态检测装置和第二驱动电机，姿态检测装置用于检测行走轮于行走轮轴向的平衡状态。本实用新型专利技术整体重心偏低，控制更加容易，利用惯性轮的冲量来平衡侧翻力矩，使行走轮保持平衡，反应时间短，稳定性高，可实现独轮的定向运动，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种自平衡独轮运动机构
本技术属于平衡车
，具体涉及一种自平衡独轮运动机构。
技术介绍
现有的平衡系统大多只能实现单个轴向上多点支撑的平衡控制，在仅有一个支撑点的的情况下无法平衡，因此市面上的平衡车多为双轮平衡车。而市面上现有的独轮平衡车，在发生垂直于车轮行进方向的重心偏移时，车轮会进行转向而平衡重力的侧翻力矩，无法定向前进或后退。申请号为CN2017100414265的《一种增稳装置及其算法及基于该装置的独轮小车》公开了通过自动控制水平翻滚方向惯性轮、偏航方向惯性轮转速的方式实现稳定调节的独轮小车。但其结构复杂，整体重心偏高，控制难度大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供一种重心低、通过惯性轮平衡侧翻力矩的独轮运动机构。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自平衡独轮运动机构，其包括：行走轮，所述行走轮沿轴向设置有贯穿行走轮的安装让位；支架，所述支架绕行走轮的轴向设置有若干支撑滚轮并通过支撑滚轮抵接行走轮，所述支撑滚轮与行走轮之间设置有限位结构，所述支架通过限位结构作用而稳固地穿设于安装让位内并可绕行走轮轴向转动；第一驱动电机，所述第一驱动电机安装于支架上并传动连接行走轮；惯性轮，所述惯性轮的轴向水平并垂直于行走轮的轴向设置；第二驱动电机，所述第二驱动电机传动连接惯性轮；控制电路板，所述控制电路板安装于支架上，其电性连接有姿态检测装置和第二驱动电机，所述姿态检测装置用于检测行走轮于行走轮轴向的平衡状态，在非平衡状态可通过控制电路板控制惯性轮顺时针或逆时针转动和停止转动而平衡侧翻力矩。作为支架安装于行走轮上的第一优选实施方式，所述行走轮的两侧对称设置有绕轴向圆周分布的滑轨，所述滑轨为尺寸与支撑滚轮适配的内凹的轨道，所述支架包括对称设置于行走轮两侧的第一支架、第二支架和支撑板，若干所述的支撑滚轮对应滑轨而对称安装于第一支架和第二支架上，所述支撑板穿设于安装让位内并固定第一支架和第二支架，在所述行走轮绕轴向滚动时，所述第一支架和第二支架可通过支撑滚轮与滑轨的配合而绕行走轮轴向转动，并带动支撑板于安装让位内绕行走轮轴向转动。进一步的，所述惯性轮和第二驱动电机安装于支撑板上。进一步的，所述行走轮为圆环形结构，其内圈形成安装让位，所述第一驱动电机传动连接行走轮的内圈壁。进一步的，所述姿态检测装置为陀螺仪，在陀螺仪检测到行走轮向一侧产生倾角时，通过控制电路板控制惯性轮转动而产生冲量，以此平衡行走轮的侧翻力矩并使之回到平衡位置。进一步的，所述控制电路板上设置有线性二阶调整器并通过所述线性二阶调整器控制第二驱动电机工作。作为支架安装于行走轮上的第一优选实施方式，所述行走轮为圆环形结构，其内圈形成安装让位，若干所述的支撑滚轮对应该内圈而同圆周地安装于支架上，所述支撑滚轮对应行走轮的内圈设置有卡合凹位或所述行走轮的内圈上对应支撑滚轮内凹设置有导轨，所述支架通过支撑滚轮支撑并通过卡合凹位或导轨限位而稳固地安装于安装让位内。进一步的，所述第一驱动电机传动连接于行走轮的侧面。为了使第二驱动电机与惯性轮在非工作状态下，整个独轮运动机构保持平稳，优选的，在行走轮竖直摆置时，所述行走轮、支架、支撑滚轮、第一驱动电机、惯性轮和第二驱动电机的整体重心位于行走轮的竖直平分面内。除此之外，所述支架上还设置有电源组件，所述电源组件电性连接第一驱动电机、第二驱动电机和控制电路板，以提供工作电源。本技术的有益效果是：在行走轮上设置安装让位，再通过安装让位实现支架、第一驱动电机、惯性轮、第二驱动电机等的安装，整体重心偏低，稳定性得到提高，控制更加容易，在行走轮向两侧偏摆而产生倾角时，第二驱动电机控制惯性轮在极短的时间内进行加速转动而产生冲量，形成反作用力而克服行走轮的侧翻力矩，使之回到平衡位置，也可控制惯性轮在转动过程中减速而利用惯性轮的冲量来平衡侧翻力矩，使行走轮保持平衡，反应时间短，稳定性高，可实现独轮的定向运动，实用性强。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明：图1是本技术的结构示意图；图2是本技术中支撑滚轮与行走轮的安装示意图之一；图3是本技术中支撑滚轮与行走轮的安装示意图之二。具体实施方式实施例1参照图1，本技术是一种自平衡独轮运动机构，其包括：行走轮1，所述行走轮1沿轴向设置有贯穿行走轮1的安装让位；支架4，所述支架4绕行走轮1的轴向设置有若干支撑滚轮2并通过支撑滚轮2抵接行走轮1，所述支撑滚轮2与行走轮1之间设置有限位结构，所述支架4通过限位结构作用而稳固地穿设于安装让位内并可绕行走轮1轴向转动；第一驱动电机6，所述第一驱动电机6安装于支架4上并传动连接行走轮1；惯性轮3，所述惯性轮3的轴向水平并垂直于行走轮1的轴向设置；第二驱动电机5，所述第二驱动电机5传动连接惯性轮3；控制电路板，所述控制电路板安装于支架4上，其电性连接有姿态检测装置和第二驱动电机5，所述姿态检测装置用于检测行走轮1于行走轮1轴向的平衡状态，在非平衡状态可通过控制电路板控制惯性轮3顺时针或逆时针转动和停止转动而平衡侧翻力矩。采用上述结构的本技术在行走轮1上设置安装让位，再通过安装让位实现支架4、第一驱动电机6、惯性轮3、第二驱动电机5等的安装，整体重心偏低，稳定性得到提高，控制更加容易，在行走轮1向两侧偏摆而产生倾角时，第二驱动电机5控制惯性轮3在极短的时间内进行加速转动而产生冲量，形成反作用力而克服行走轮1的侧翻力矩，使之回到平衡位置，也可控制惯性轮3在转动过程中减速而利用惯性轮3的冲量来平衡侧翻力矩，使行走轮1保持平衡，反应时间短，稳定性高，可实现独轮的定向运动，实用性强。如图所示，本实施例中支架4包括第一支架和第二支架，具体的，所述行走轮1的两侧对称设置有绕轴向圆周分布的滑轨7，所述滑轨7为尺寸与支撑滚轮2适配的内凹的轨道，所述支架4包括对称设置于行走轮1两侧的第一支架、第二支架和支撑板8，若干所述的支撑滚轮2对应滑轨7而对称安装于第一支架和第二支架上，所述支撑板8穿设于安装让位内并固定第一支架和第二支架，在所述行走轮1绕轴向滚动时，所述第一支架和第二支架可通过支撑滚轮2与滑轨7的配合而绕行走轮1轴向转动，并带动支撑板8于安装让位内绕行走轮1轴向转动。如图所示，行走轮1为圆环形结构，其内圈形成安装让位，第一支架和第二支架结构相同，均为由三根连杆形成的三叉形结构，支撑滚轮2枢设于三根连杆的末端，轨道抵接支撑滚轮2近心端的侧面或远心端的侧面而实现对支撑滚轮2及支架4的限位。考虑到支撑滚轮2会于轨道内滚动，为了避免轨道侧壁抵接支撑滚轮2侧壁时影响支撑滚轮2的滚动，支撑滚轮2与轨道侧壁抵接而实现限位的一端设置为球面。优选的，所述惯性轮3和第二驱动电机5安装于支撑板8上，所述第一驱动电机6传动连接行走轮1的内圈壁。其中第一驱动电机6的轴向平行于行走轮1的轴向设置，其输出端对应行走轮1的内圈设置一摩擦轮，通过摩擦轮作用于行走轮1的内圈而实现传动连接。此外，也可在行走轮1的内圈上设置齿条，使第一驱动电机6的输出端通过齿轮齿条啮合实现传动连接。优选的，所述姿态检测装置为陀螺仪，在陀螺仪检测到行走轮1向一侧产生倾角时，通过控制电路板控制惯性轮3转动而产生冲量，以此平衡行走轮1的侧翻力矩并使之回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自平衡独轮运动机构，其特征在于包括：行走轮，所述行走轮沿轴向设置有贯穿行走轮的安装让位；支架，所述支架绕行走轮的轴向设置有若干支撑滚轮并通过支撑滚轮抵接行走轮，所述支撑滚轮与行走轮之间设置有限位结构，所述支架通过限位结构作用而稳固地穿设于安装让位内并可绕行走轮轴向转动；第一驱动电机，所述第一驱动电机安装于支架上并传动连接行走轮；惯性轮，所述惯性轮的轴向水平并垂直于行走轮的轴向设置；第二驱动电机，所述第二驱动电机传动连接惯性轮；控制电路板，所述控制电路板安装于支架上，其电性连接有姿态检测装置和第二驱动电机，所述姿态检测装置用于检测行走轮于行走轮轴向的平衡状态，在非平衡状态可通过控制电路板控制惯性轮顺时针或逆时针转动和停止转动而平衡侧翻力矩。

【技术特征摘要】
1.一种自平衡独轮运动机构，其特征在于包括：行走轮，所述行走轮沿轴向设置有贯穿行走轮的安装让位；支架，所述支架绕行走轮的轴向设置有若干支撑滚轮并通过支撑滚轮抵接行走轮，所述支撑滚轮与行走轮之间设置有限位结构，所述支架通过限位结构作用而稳固地穿设于安装让位内并可绕行走轮轴向转动；第一驱动电机，所述第一驱动电机安装于支架上并传动连接行走轮；惯性轮，所述惯性轮的轴向水平并垂直于行走轮的轴向设置；第二驱动电机，所述第二驱动电机传动连接惯性轮；控制电路板，所述控制电路板安装于支架上，其电性连接有姿态检测装置和第二驱动电机，所述姿态检测装置用于检测行走轮于行走轮轴向的平衡状态，在非平衡状态可通过控制电路板控制惯性轮顺时针或逆时针转动和停止转动而平衡侧翻力矩。2.如权利要求1所述的一种自平衡独轮运动机构，其特征在于，所述行走轮的两侧对称设置有绕轴向圆周分布的滑轨，所述滑轨为尺寸与支撑滚轮适配的内凹的轨道，所述支架包括对称设置于行走轮两侧的第一支架、第二支架和支撑板，若干所述的支撑滚轮对应滑轨而对称安装于第一支架和第二支架上，所述支撑板穿设于安装让位内并固定第一支架和第二支架，在所述行走轮绕轴向滚动时，所述第一支架和第二支架可通过支撑滚轮与滑轨的配合而绕行走轮轴向转动，并带动支撑板于安装让位内绕行走轮轴向转动。3.如权利要求2所述的一种自平衡独轮运动机构，其特征在于，所述惯性轮和第二驱动电机安装于支撑板上。4.如权利要求2所述的一种自平衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王石晶，孙雷，刘毅，
申请(专利权)人：中山华粹智能装备有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44