搭载有安全舱的左右并列式自平衡车

技术领域

本发明涉及自平衡车，具体涉及一种小载荷自平衡车。

背景技术

自平衡车种类繁多，市场上主要有独轮和双轮两类，双轮又分为串列式和并列式。从用途角度，自平衡车可作为低强度代步工具、休闲娱乐产品。从体量、荷载角度分类，大型自平衡车可负荷成人体重，小型自平衡车可以用于搭载摄像头等设备作为机器人使用。

小载荷自平衡车搭载摄像头工作时，需要在各种崎岖不平环境行走，人们希望其搭载的摄像头等负载能保持相对稳定的姿态以获得高质量的视频信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种搭载有安全舱的左右并列式自平衡车，其行走过程中，所搭载的安全舱能保持相对稳定的姿态，为负载工作创造较好工况。

为解决上述技术问题，本发明的搭载有安全舱的左右并列式自平衡车，包括并排布置的左、右车轮，所述车轮包括同轴设置的动力配重舱和外轮毂，所述动力配重舱设置为半圆形结构，其上端为平面、下端为圆弧面；

所述动力配重舱的内侧沿车轮的中心线分别卡接有中空的左、右轴套，所述左、右轴套之间固定连接有外环，所述左、右轴套内腔都设置有轴孔，所述左、右轴套的轴孔之间经左、右销轴活动设置有内环，所述内环上通过前、后销轴活动设置有安全舱；所述前、后销轴的轴线垂直于所述左、右轴套的轴线；

所述左、右车轮的外轮毂的端面套装有轮胎，所述左、右车轮的外轮毂的内侧面设置有与所述左、右轴套匹配的开口；

还包括行走驱动装置，用于驱动所述外轮毂相对于所述动力配重舱旋转；

所述安全舱内还设置有辅助平衡装置；所述辅助平衡装置包括设置于安全舱中轴线以下的定位圈，所述定位圈上沿其中轴线设置有X向导轨，所述X向导轨上活动设置有X向滑块，所述X向滑块与X向导轨之间设置有X向进给装置；所述X向滑块的下方固定连接有Y向滑块；

所述辅助平衡装置还包括半球体，所述半球体通过设置在其上端面的Y向导轨与所述的Y向滑块活动连接；所述Y向滑块与所述半球体之间还设置有Y向进给装置，用于驱动所述半球体沿Y向导轨相对于Y向滑块运动；

所述半球体上沿其中轴线贯通的切割有摆杆腔，所述摆杆腔上端固定连接有鱼眼轴承，所述辅助平衡装置还包括Z向摆杆，所述Z向摆杆经所述鱼眼轴承悬挂设置于摆杆腔内，所述Z向摆杆的下部自由端穿过所述摆杆腔并延伸至半球体以外；所述半球体的底部外侧共面的设置有四个微动开关，所述四个微动开关沿所述Z向摆杆对称分布，所述四个微动开关的感应部件都设置在Z向摆杆一侧；

还包括控制器，所述控制器与所述四个微动开关、X向进给装置、X向进给装置电气连接。

所述左、右车轮的中轴线上都固定设置有电机，所述电机的转轴与所述车轮的外轮毂传动连接。

本发明的优点体现在：A、车身具备自平衡功能，能搭载额定负载行走，适用于作为小型功能型机器人使用；B、所搭载的安全舱具备自稳定功能，具体而言能始终保持自然悬垂状态，从而使安全舱内的负载保持良好工况。当安全舱内搭载摄像头时，其可以保持稳定的拍摄角度。C、车轮中搭载的半圆形动力配重舱兼具配重作用，降低了整体重心，提高了车辆姿态稳定性。D、安全舱的下部设置有辅助平衡装置（陀螺仪），能将重心调整在垂直于地面的中心线上；进一步提高车身自平衡能力。

附图说明

图1 是本发明的搭载有安全舱的左右并列式自平衡车的示意图；

图2是图１的正视图；

图３是图1沿Ａ－Ａ线的剖视图；

图４是图２沿B－B线的剖视图；

图５是本发明的搭载有安全舱的左右并列式自平衡车的爆炸图；

图6是图5的正视图；

图7是安全舱内辅助平衡装置的示意图；

图8是图7的仰视图；

图9是图8沿C－C线的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1至图9可见，本发明的搭载有安全舱的左右并列式自平衡车，包括并排布置的左、右车轮1、1’，所述车轮包括同轴设置的动力配重舱10和外轮毂11，所述动力配重舱10设置为半圆形结构，其上端为平面、下端为圆弧面。

上述结构中，沿垂直向，动力配重舱10设置于车轮的下半端，车轮的整体重心下降产生不倒翁效应，提高了整车的自平衡能力。有必要的情况下，所述动力配重舱10内可以设置配重，进一步提高自平衡能力。

所述动力配重舱10的内侧沿车轮的中心线分别卡接有中空的左、右轴套2、2’，所述左、右轴套2、2’之间固定连接有外环4，所述左、右轴套2、2’内腔都设置有轴孔，所述左、右轴套2、2’的轴孔之间经左、右销轴活动设置有内环5，所述内环5上通过前、后销轴6、6’活动设置有安全舱7；所述前、后销轴6、6’的轴线垂直于所述左、右轴套2、2’的轴线。

上述结构中，安全舱7经前、后销轴6、6’可相对于内环5旋转；安全舱7与内环5作为一个整体可相对于外环4旋转；外环4经左、右轴套2、2’ 随动于左、右车轮1、1’。

如图5、图6可见，本实施例中，所述安全舱7设置为便于装配的分体式结构。

所述左、右车轮1、1’的外轮毂11的端面套装有轮胎12，所述左、右车轮1、1’的外轮毂11的内侧面设置有与所述左、右轴套2、2’匹配的开口，即左、右车轮1、1’的外轮毂11都能相对于各自的轴套旋转。本实施例中，所述外轮毂11的内侧面完全开放。

还包括行走驱动装置，用于驱动所述外轮毂11相对于所述动力配重舱10旋转，从而实现车辆行走。

行走驱动装置工作时，动力配重舱10不动，外轮毂11相对于动力配重舱10转动，带动车辆行驶。

为便于表述，以下将左、右车轮1、1’中轴连线称为宽度方向，将左、右车轮1、1’前进、后退方向称为前后方向。本自平衡车行驶过程中，当车辆的两个车轮在宽度方向产生高度差时，安全舱7相对于前、后销轴6、6’自转，并以其重力自然下垂，从而使得安全舱7保持垂直向姿态不变。当车辆在额定幅度内发生前后方向偏转时，安全舱7相对于左、右轴套2、2’自转，并以其重力自然下垂，仍然能够使得安全舱7保持姿态不变。作为应用方式之一，安全舱7内可搭载摄像头及配套传输设备，并能在各种危险环境或狭小空间内作业。

使用上述结构，本自平衡车在行驶状态下，能保证安全舱7始终以铅垂线方向布置，从而使得负载的工况稳定。另外本自平衡车具备一定的复杂地形工作能力，当路面不平、两侧车轮存在高度差时，安全舱7仍然保持自然下垂状态。

作为行走驱动装置的实现方式之一，所述左、右车轮1、1’的中轴线上都固定设置有电机13，所述电机13的转轴与所述车轮的外轮毂11传动连接，当电机13的输出轴转动时，外轮毂11、轮胎12随动；而左、右轴套2、2’和动力配重舱10不动。

如图3、图4、图5可见，本实施例中，所述动力配重舱10的上端面沿外侧设置电机13，沿内侧设置轴套。

如图5、图6可见，所述动力配重舱10的上端面设置有配重舱上端盖100，所述左右车轮对应的两个电机13和左、右轴套2、2’均连接在配重舱上端盖100上。

如图6至图9可见，所述安全舱7内还设置有辅助平衡装置；所述辅助平衡装置包括设置于安全舱7中轴线以下的定位圈80，所述定位圈80上沿其中轴线设置有X向导轨81，所述X向导轨81上活动设置有X向滑块82，所述X向滑块82与X向导轨81之间设置有X向进给装置；所述X向进给装置包括设置于X向导轨81上的X向齿条83，还包括设置于X向滑块82上的X向电机84，所述X向电机84的主轴与所述X向齿条83传动连接；所述X向滑块82的下方固定连接有Y向滑块85；

所述辅助平衡装置还包括半球体86，所述半球体86通过设置在其上端面的Y向导轨860与所述的Y向滑块85活动连接；所述Y向滑块85与所述半球体86之间还设置有Y向进给装置，用于驱动所述半球体86沿Y向导轨860相对于Y向滑块85运动；所述Y向进给装置包括设置于Y向滑块85上的Y向电机850，还包括设置于半球体86上的Y向齿条861，所述Y向电机850与所述Y向齿条861传动连接；

如图7、图8、图9可见，所述半球体86上沿其中轴线贯通的切割有摆杆腔861，所述摆杆腔861上端固定连接有鱼眼轴承91，所述辅助平衡装置还包括Z向摆杆9，所述Z向摆杆9经所述鱼眼轴承91悬挂设置于摆杆腔861内，所述Z向摆杆9的下部自由端穿过所述摆杆腔并延伸至半球体86以外；所述半球体86的底部外侧共面的设置有四个微动开关90，所述四个微动开关90沿所述Z向摆杆9对称分布，所述四个微动开关90的感应部件都设置在Z向摆杆9一侧。优选的，其中2个微动开关90沿X向导轨81方向布置，另2个沿Y向导轨860方向布置，从而降低控制难度。

如图9可见，鱼眼轴承91设置于摆杆腔861上端，其轴承座开口向下，为了减少连接环节，本实施例中，所述Z向摆杆9的上端直接加工为球头并与所述轴承座匹配安装。所述Z向摆杆9在摆杆腔内具备合适的动程，从而使得车身倾斜时Z向摆杆9自由端能驱动所述四个微动开关90的感应部件。

还包括控制器，所述控制器与所述四个微动开关90、X向进给装置、X向进给装置电气连接；具体而言，所述控制器与所述四个微动开关90、X向电机84、Y向电机850电气连接。

使用鱼眼轴承91后，所述Z向摆杆9始终沿铅垂线方向悬垂，车辆理想平衡状态下，Z向摆杆9自由端与四个微动开关90的感应部件均无接触；当车辆在左右或前后方向偏转时，Z向摆杆9自由端与四个微动开关90之一的感应部件接触，控制器根据微动开关90信号向X向电机84或Y向电机850发出指令，驱动所述半球体86在X向或Y向作补偿行走，使得自平衡车的整体重心继续保持平衡。当车辆在前后、左右方向同时偏转时，Z向摆杆9自由端同时驱动一个X向、一个Y向两个微动开关90，控制器信号同时传递给X向电机、Y向电机，驱动所述半球体同时作X、Y向补偿行走，使安全舱重心保持平衡。

本发明的具体实施方式包括但不局限于上述实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但仍然落入本发明的保护范围。