TWM473321U - 自平衡行動載具 - Google Patents

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TWM473321U
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Bing-Huang Shih
Tung-Tsai Liao
Yu-Cheng Liao
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Generalplus Technology Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K1/00—Unicycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M7/00—Motorcycles characterised by position of motor or engine
    • B62M7/12—Motorcycles characterised by position of motor or engine with the engine beside or within the driven wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Transportation (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)

Description

自平衡行動載具
本新型係關於一種行動載具的技術，更進一步來說，本新型係關於一種自平衡行動載具。
隨著科技的進步，電子技術已經由最早的真空管、電晶體，進展到積體電路晶片。其用途十分的廣泛，也因此，電子產品也漸漸的成為現代人生活中不可或缺的生活必需品。2001年美國的Dean Kamen與DEKA公司團隊推出同軸兩輪速克達(Segway Scooter)。如第1圖所示，第1圖繪示為先前技術的同軸兩輪速克達之示意圖。請參考第1圖，此同軸兩輪速克達的時速可達20公里，並使用了三個陀螺儀來掌控車身平衡，另外還加裝兩個陀螺儀作備用，而其扶手與底盤之間採用旋轉對相連接，它可讓駕駛者在進行過彎動作時能夠隨身體傾斜扶持。
上述先前技術是以陀螺儀(Gyroscope)或線性加速度計(G-sensor/Accelerometer)進行感測整個行動器的平衡狀態，然而，此種控制行動器的方法需要 相對複雜的系統和較高的成本。
本新型的一目的在於提供一種自平衡行動載具，利用腳底的壓力分佈來判斷人的平衡方向，進而控制行動器做相對的行動，藉此，減少設計複雜度，減低成本。
有鑒於此，本新型提供一種自平衡行動載具。此自平衡行動載具包括一第一方向荷重元、一第二方向荷重元、一第三方向荷重元、一行動器以及一控制電路。第一方向荷重元、一第二方向荷重元以及一第三方向荷重元分別包括一壓力感測平面以及一電訊號輸出端。第一方向荷重元用以將荷重元用以將該壓力感測平面的壓力轉換為一第一電訊號，輸出到第一方向荷重元的電訊號輸出端。第二方向荷重元用以將荷重元用以將該壓力感測平面的壓力轉換為一第二電訊號，輸出到第二方向荷重元的電訊號輸出端。第三方向荷重元用以將荷重元用以將該壓力感測平面的壓力轉換為一第三電訊號，輸出到第三方向荷重元的電訊號輸出端。行動器包括一行動機構以及一承載平面。承載平面用以承載該第一方向荷重元、第二方向荷重元以及第三方向荷重元。
控制電路耦接第一方向荷重元的電訊號輸出端、第二方向荷重元的電訊號輸出端、第三方向荷重元的電訊號輸出端以及行動器。控制電路根據第一電訊 號、第二電訊號以及第三電訊號之差異，改變行動器的行動機構之行進方向。
依照本新型較佳實施例所述之自平衡 行動載具，更包括一第四方向荷重元(Load Cell)，此第四方向荷重元包括一壓力感測平面以及一電訊號輸出端，其中，第四方向荷重元用以將荷重元用以將壓力感測平面的壓力轉換為一第四電訊號，輸出到電訊號輸出端。 控制電路更耦接第四方向荷重元的電訊號輸出端。承載平面用以承載第四方向荷重元。控制電路根據第一電訊號、第二電訊號、第三電訊號以及第四電訊號之差異，改變行動器的行動機構之行進方向。
本新型之精神在於利用人本身就有的 平衡能力，利用多個荷重元偵測人在做平衡時的腳底的壓力分佈來判斷人的平衡方向，進而控制行動器做相對的行動。藉此，避免用過於複雜的系統，減少了先前技術為了達成平衡所使用的陀螺儀(Gyroscope)或線性加速度計(G-sensor/Accelerometer)。
為讓本新型之上述和其他目的、特徵和 優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
201、301‧‧‧第一方向荷重元
202‧‧‧第二方向荷重元
203‧‧‧第三方向荷重元
204‧‧‧第四方向荷重元
205‧‧‧行動器
206‧‧‧控制電路
205-1‧‧‧行動機構
205-2‧‧‧承載平面
第1圖繪示為先前技術的同軸兩輪速克達之示意圖。
第2圖繪示為本新型一較佳實施例的自平衡行動載具的示意圖。
第3圖繪示為本新型一較佳實施例的自平衡行動載具的示意圖。
第2圖繪示為本新型一較佳實施例的自平衡行動載具的示意圖。請參考第2圖，此自平衡行動載具包括一第一方向荷重元(Load Cell)201、第二方向荷重元202、第三方向荷重元203、第四方向荷重元204、行動器205以及控制電路206。每一荷重元201、202、203、204分別包括一壓力感測平面以及一電訊號輸出端，荷重元201、202、203、204的功能主要是用以將其壓力感測平面的壓力轉換為一電訊號，輸出到電訊號輸出端。控制電路206耦接第一方向荷重元201、第二方向荷重元202、第三方向荷重元203、第四方向荷重元204的電訊號輸出端以及行動器205。行動器205包括一行動機構205-1以及一承載平面205-2，承載平面205-2係用以承載上述第一方向荷重元201、第二方向荷重元202、第三方向荷重元203、第四方向荷重元204以及一使用者。
在此例中，第一方向荷重元201、第二方向荷重元202、第三方向荷重元203、第四方向荷重元204分別用以表示使用者可以用腳控制的四個方向。當使用者移動其重心，往第一方向荷重元201時，第一方向荷 重元201的壓力感測平面所受的壓力增加，導致第一電訊號ES1增加幅度相對於第二電訊號ES2、第三電訊號ES3、第四電訊號ES4高，此時，控制電路206控制行動機構205-1向第一方向行進(左前方)。
同樣的道理，當使用者移動其重心，同時往第一方向荷重元201以及第二方向荷重元202時，第一方向荷重元201以及第二方向荷重元202的壓力感測平面所受的壓力增加，導致第一電訊號ES1與第二電訊號ES2增加幅度相對於第三電訊號ES3、第四電訊號ES4高，此時，控制電路206控制行動機構205-1向第一方向與第二方向行進(前方)。
由上述實施例可以看出，此例是利用人本身就有的平衡能力，利用4個荷重元偵測人在做平衡時的腳底的壓力分佈來判斷人的平衡方向，進而控制載具的行動方向。雖然此例中，係使用4個荷重元來判斷四個行進方向。然所屬技術領域具有通常知識者應當可以理解，只需要3個荷重元便可以用來判斷平面兩軸的重心，並控制移動方向，如第3圖所示，第3圖繪示為本新型一較佳實施例的自平衡行動載具的示意圖。在此實施例，僅使用3個荷重元301、203、204。
另外，上述實施例中，行動器的行動機構205-1可以是一萬向球或是一萬向輪等，故本領域具有通常知識者應當知道只要是可以控制方向，並承載使用者的行動機構，便可以據以實施本新型。故本新型不限於此。
由上述實施例可知，自平衡行動載具可以應用於蛇版、滑板或滑板車等等，讓使用者能夠更直覺的控制此自平衡行動載具，因此，只要是用偵測腳的重心偏移並藉此控制移動方向的載具，就屬於本新型的應用範圍。
綜上所述，本新型之精神在於利用人本身就有的平衡能力，利用多個荷重元偵測人在做平衡時的腳底的壓力分佈來判斷人的平衡方向，進而控制行動器做相對的行動。藉此，避免用過於複雜的系統，減少了先前技術為了達成平衡所使用的陀螺儀(Gyroscope)或線性加速度計(G-sensor/Accelerometer)。本新型簡化了的控制，且在方向計算上，無需複雜的計算即可得到重心偏移的訊息，降低成本，且讓使用者控制此自平衡行動載具更加直覺。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本新型之技術內容，而非將本新型狹義地限制於上述實施例，在不超出本新型之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本新型之範圍。因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
201‧‧‧第一方向荷重元
202‧‧‧第二方向荷重元
203‧‧‧第三方向荷重元
204‧‧‧第四方向荷重元
205‧‧‧行動器
206‧‧‧控制電路
205-1‧‧‧行動機構
205-2‧‧‧承載平面

Claims (4)

  1. 一種自平衡行動載具，包括：一第一方向荷重元(Load Cell)，包括一壓力感測平面以及一電訊號輸出端，其中，該第一方向荷重元用以將該壓力感測平面的壓力轉換為一第一電訊號，輸出到該電訊號輸出端；一第二方向荷重元(Load Cell)，包括一壓力感測平面以及一電訊號輸出端，其中，該第二方向荷重元用以將該壓力感測平面的壓力轉換為一第二電訊號，輸出到該電訊號輸出端；一第三方向荷重元(Load Cell)，包括一壓力感測平面以及一電訊號輸出端，其中，該第三方向荷重元用以將該壓力感測平面的壓力轉換為一第三電訊號，輸出到該電訊號輸出端；一行動器，包括一行動機構以及一承載平面，其中，該承載平面用以承載該第一方向荷重元、該第二方向荷重元以及該第三方向荷重元；以及一控制電路，耦接該第一方向荷重元的電訊號輸出端、該第二方向荷重元的電訊號輸出端、該第三方向荷重元的電訊號輸出端以及該行動器，其中，該控制電路根據該第一電訊號、該第二電訊號以及該第三電訊號之差異，改變行動器的行動機構之行進方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之自平衡行動載具，更包括：一第四方向荷重元(Load Cell)，包括一壓力感測平面以及一電訊號輸出端，其中，該第四方向荷重元用以將該壓力感測平面的壓力轉換為一第四電訊號，輸出到該電訊號輸出端；其中，該控制電路更耦接該第四方向荷重元的電訊號輸出端，其中，該承載平面用以承載該第四方向荷重元，其中，該控制電路根據該第一電訊號、該第二電訊號、該第三電訊號以及該第四電訊號之差異，改變行動器的行動機構之行進方向。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之自平衡行動載具，其中，該行動器的行動機構係一萬向球。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之自平衡行動載具，其中，該行動器的行動機構係一萬向輪。
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