CN212369532U - 具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置 - Google Patents

Abstract

公开了具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置的各种实施例。一个实施例是一种踏板车式装置，其具有可前后摆动的平台结构，驱动马达可以设置在平台部分，并因此随平台部分一起摆动，或以其他方式定位。其他实施例包括直线排列轮的滑板式实施例。其他实施例包括那些利用连续履带的实施例，连续履带实施例可以具有两个驱动马达，并公开了各种实施例。

Description

具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2017年8月5日提交的，名称为自平衡骑行者的车的美国临时申请No.62 / 541,658的优先权。并且具有与上述相同的发明人。

技术领域

本发明涉及使用自动平衡***来控制车辆驱动的车辆，并且更具体地，涉及使用自动平衡的多轮轴车辆。

背景技术

在本领域中，已知有使用自动平衡的各种车辆，它们包括Segwey，Solowheel和Hovertrak，在美国专利No. 6,302,230； 8,807,250;和8,738,278，分别通过引用并入本文。

在这些装置中，通常有一个主轴旋转。车辆通过加速或减速来执行自动平衡，以试图使车辆的平台表面达到稳态平衡位置。

本发明提供了一种具有彼此前后的多个旋转轴的装置，例如前轮和后轮。具有相关位置传感器的可移动的骑行者平台允许用户通过向前或向后倾斜来控制车辆。该装置被配置为试图使骑乘者平台达到稳态平衡，当平台倾斜更大程度时加速，并随着骑乘者平台更少倾斜而减速。

这产生了平台移动可以独立于车辆（或车架）的位置的车辆。因此，在反馈回路中使用骑乘人平衡而不是车辆平衡来控制速度。

如本发明所教导的，多轴自动平衡驱动车辆具有优于单轴自动平衡车辆的多个优点。一种是它们的行驶速度更快（将踏板车与Solowheel或Segway进行比较）。另一个是它们可以承受更大的负荷。另一个是它们通常更稳定，更容易骑乘和更安全。因此，需要一种自动平衡驱动装置，以提供多轴，同时保持来自基于自动平衡的速度控制的有益和固有的感觉。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种运输装置，其具有两个（或更多个）旋转轴，一个旋转轴与另一个旋转轴间隔开，并且具有基于自动平衡的速度控制。

本发明的另一个目的是提供具有基于自动平衡的驱动控制的踏板车或滑板状装置。

本发明的另一个目的是提供具有基于自动平衡的驱动控制的连续履带运输装置。

本发明的这些和相关是通过使用具有多个旋转轴和如本文所述的基于自动平衡的驱动控制的运输装置来实现。

在结合附图阅读以下对本发明的更详细的描述之后，对本领域技术人员而言，本发明的前述以及相关的优点和特征应该是更容易明白的。

附图说明

图1是具有基于自动平衡的驱动控制的踏板车装置的实施方式的侧视图。

图2是具有基于自动平衡的驱动控制的踏板车装置的另一实施例的侧视图。

图3是具有基于自动平衡的驱动控制的直列轮式滑板的侧视图。

图4是具有基于自动平衡的驱动控制的连续履带装置的实施例的透视图。

图5是具有基于自动平衡的驱动控制的连续履带装置的实施例的透视图。

具体实施方式

参照图1，示出了根据本发明的具有基于自动平衡或“驾驶员平衡”的驱动控制的踏板车装置10的侧视图。

踏板车10可以包括分别具有旋转轴21,31的前轮20和后轮30。框架构件40优选地联接在两个车轮之间。在图1的实施例中，框架构件40具有围绕前轮20的一部分的弯曲部分41和从弯曲部分延伸到后轮的更平或更直的部分42。车把结构50可以从前轮升起。如本领域中已知的，它可以包括联接到前轮的叉51，转向轴53和转向手柄54。

平台结构60优选地安装在框架40上，并且构造成可前后旋转运动。平台结构60可包括在其上面的骑乘者平台61。平台结构优选地绕枢转轴线65安装，以进行前后转动，例如，如箭头B所示，并且可以包括联接至驱动头62的驱动马达64。驱动头驱动皮带或链条63，皮带或链条63旋转驱动互补的驱动轮组件34，该组件可以是轮子，链轮，带齿轮的齿轮箱或其他齿轮（如果是齿轮箱，则可以在手柄54处提供变速控制）。驱动轮34的旋转使后轮30转动。

平台结构60优选地包括位置传感器67和控制电路68，位置传感器67优选地是陀螺仪传感器。陀螺仪传感器可以检测平台相对于水平的前后倾斜位置，以及其他度量（左右倾斜位置，装置被放倒等）。控制电路基于由位置传感器感测到的前后倾斜角来驱动驱动马达，从而驱动后轮30，这对于自动平衡车辆是已知的，例如美国专利发行给Chen的专利号为8,807,250和8,738,278。马达64可以具有与平台的旋转轴共线的驱动轴，或者以其他方式布置。

可在平台结构60前后的框架40上提供站立空间或非移动平台空间43。在图1中，平台43位于平台结构的前部，但是如果皮带63被遮盖或者电动机/驱动器以其他方式来布置，则辅助平台43可以在平台结构的后面（或前后都有）。辅助平台43为骑手提供了另一个放置脚部，更线性地放置脚部或将两脚位置切换为休息肌肉或具有更安全的位置来推地起步等。它还允许其他骑手也在车上或者提供货物空间，补充平台可以比框架部分42的其他部分宽。

应该注意的是，平台结构60可以分为左右两部分（用于骑乘者的右脚和左脚），其构造使其可以旋转越过框架构件42，以适应在较陡峭的上坡或下坡坡道上骑行。

应该注意的是，脚踏板下方的驱动马达的存在，并且与脚踏板的旋转轴基本对齐，为骑手提供了良好的触感，以实现平衡和驱动，并且与如果电机放在其他位置的驱动***相比，这个驱动***可产生更好的响应性。

参照图2，示出了根据本发明的具有基于骑乘者平衡的驱动控制的踏板车装置110的另一实施例的侧视图。

图2的装置类似于图1的装置，并且可以包括与相关装置相同或相似的前轮和后轮120,130，框架结构140，转向组件150和平台结构160。然而，与图1相反，驱动马达164位于后轮处并且电连接至控制电路168，控制电路168又连接至位于平台结构160中的陀螺仪传感器167。

在本实施例中，骑手通过平台161的前后倾斜以相同的方式输入骑手驱动控制，但是驱动马达位于后轮处并且可以与后轮同轴地布置，例如，马达164可以是轮毂马达。

参考图3，示出了根据本发明的具有基于骑乘者平衡的驱动控制的运输装置210的另一实施例。装置210类似于图1的装置10，但是它不具有升起来的手柄转向结构，装置210被构造成像直列两轮滑板。在图3的实施例中，叉251从弯曲的框架部分241向后下降。这产生了偏置方向的车轮组件，并且通过骑车人将其重量向左或向右移动以实现向左或向右转弯。

装置210包括前轮和后轮220，230，具有位置传感器267和控制电路268的平台结构260，驱动马达264和以上参考图1至图2描述的其他组件。

参见图4，示出了根据本发明的具有骑乘者平衡驱动控制的运输装置310的另一实施例的透视图。装置310包括成对的前轮320A，320B和成对的后轮330A，330B，每个均分别具有旋转轴321，331。所述成对的轮优选地在它们的成对内共轴线，但是也可以另外布置。

成对的车轮通过连续的履带315,316（在相对的两侧）连接。轮子330A，330B由驱动马达364驱动，继而驱动履带（类似于坦克，推土机或拖拉机）。优选地，在装置310中有两个驱动马达，一个驱动马达驱动轮330A，另一个驱动马达330B。以这种方式，可以实现差速驱动轮和履带以提供转向。履带315，316显示为在骑乘者平台框架348的下方。

升起的控制结构380优选地在平台上方升起。该结构可以包括杆382和两个腿接收构件383，384，其优选地构造成接收使用者的小腿。位置传感器367可联接在杆382的底部（或位于其顶部或其他位置）以检测升起结构的位置。可以检测前后倾斜角和侧向倾斜度，以分别控制速度和方向。测向倾斜可以用来以不同的速度来分别驱动两个履带。

参照图5，示出了根据本发明的具有骑乘者平衡驱动控制的运输装置410的另一实施例的透视图。装置410包括成对的前轮420和成对的后轮430，以及连续的履带415，416，类似于针对图4的装置310所描述的。

装置410包括平台361，在平台361中设置有两个可移动的平台部分491，492，这两个平台部分中的每一个分别包括陀螺位置传感器467,469，提供了控制电路和两个驱动马达，如本文其他地方所讨论的（例如，图4）。

在使用中，可移动平台部分491,492可以相对于平台框架448独立地向前或向后倾斜。平台框架448下的两个驱动马达被配置为独立地驱动两个后轮，从而实现对履带415,416的独立驱动，它们是基于各个脚踏平台部分的前后倾斜角度，左平台部分的前后倾斜位置控制左后轮，以及右平台部分的前后倾斜位置控制右后轮。

参见图5，根据本发明的运输装置的其它实施例可以具有与装置410相似的外观，但是配置不同，例如，平台框架448和两个平台部分491，492可被配置为具有连续的表面或至少看起来基本上是平坦的或单一的（而不是在框架中的两个分离且可明显移动的平台部分）。

在一个这样的实施例中，可以在每个平台部分491，492的脚掌和脚跟处提供压力传感器。这些压力传感器可以检测平台部分上的前后重量偏移，从而控制相关的驱动轮，类似于前面讨论过的用前后倾斜方式控制相关驱动轮的平台。左右方向的重量偏移也可以由压力传感器检测到，并用于调整车速和/或性能。

在另一个这样的实施例中，应变仪传感器可以用于感测扭转力，例如一个平台部分的前后倾斜比另一平台的倾斜更大，在装置的一侧比另一侧有更多的重量，和/或前后重量分布的变化等，所有这些都旨在实现装置的驱动。

此外，本文讨论的这些传感器（位置（陀螺仪），压力和应变（包括扭矩））的各种传感器组合可以在同一装置中使用。

合适的电池及其放置在本领域中是已知的，尽管电池可以放置在平台下方和/或耦合到框架等。

本文中的轮和驱动轮可以称为旋转装置。

虽然已经结合本发明的特定实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明能够进行进一步的修改，并且本申请旨在覆盖在本发明之后的本发明的任何变化，使用或修改。通常，本发明的原理，并且包括与本发明分离开的，而属于本发明所属领域的已知或惯常实践中的，并且可以应用于上文阐述的基本特征的，应落入本发明的范围之内及所附权利要求的限制。

Claims (12)

1.一种具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，包括：

一个具有第一旋转轴线的第一旋转装置；

一个具有第二旋转轴线的第二旋转装置并与第一旋转轴线不同；

一个驱动第一旋转装置的第一驱动电机;

一个可移动的控制构件；

一个与可移动控制构件相关联的第一位置传感器；和

一个控制电路，它接收来自第一位置传感器的可移动控制构件的位置信息，并且基于该位置信息来驱动驱动轮子。

2.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，其中，所述第一旋转装置和

第二个旋转装置的其中一个位于前面，第一旋转装置和第二个旋转装置的其中另一个位于后部。

3.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，其中，所述第一旋转装置是后轮，第二个旋转装置是前轮。

4.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，还包括骑乘者平台，其中第一驱动电机位于骑乘者平台下方。

5.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，其中，所述第一驱动电机位于第一旋转装置上。

6.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，还包括驱动第二旋转装置的第二驱动电机。

7.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，还包括第一连续履带和第二连续履带，以及其中第一连续履带由第一驱动电机通过第一旋转装置来驱动。

8.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，其中，所述可移动控制构件包括一个至少具有第一腿接触构件的升起来的控制结构。

9.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，其中，所述第二旋转装置是前轮，并且该装置进一步包括一个升起来的转向结构来转向前轮。

10.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，还包括一个与架子连接并可前后倾斜的骑乘者平台。

11.根据权利要求1所述的具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，还包括第一和第二可移动平台部分以及第二位置传感器，第一位置传感器感测第一平台部分的位置，第二位置传感器感测第二平台部分的位置，两个平台部分可彼此相对前后的摆动。

12.一种具有多轴旋转和基于自动平衡的驱动控制的运输装置，包括：

一个位于前面的第一旋转装置，具有第一旋转轴线；

一个位于后方的第二旋转装置，带有一个与第一旋转轴线不同的第二旋转轴线；

一个驱动电动机，其驱动第二旋转装置；

一个可移动的控制构件；

一个与可移动控制构件相关联的第一位置传感器；和

一个控制电路，它接收来自第一位置传感器的可移动控制构件的位置信息，并且基于该位置信息来驱动驱动轮。

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