[发明专利]一种动态自平衡结构

说明书

一种动态自平衡结构，属于基于微机电系统（MEMS）的自动控制技术领域，包括上基板，在上基板的顶面设置四个电阻条、四个双端固支悬挂电极和四个上基板顶面接地电极；在上基板的底面设置四个下拉电极上电极、四个分压电阻、环形直流偏置电极和上基板底面环形接地电极，在上基板的底面中央固定连接球形铰链半球形基座，在上基板上设置直流偏置金属通孔和接地金属通孔；在上基板的下方设置下基板，在下基板的顶面设置四个下拉电极下电极、直流偏置输入电极、直流接地电极、下基板顶面环形接地电极和接地电极连接导线，在下基板上固定连接球形铰链球形体。本发明实时感知并调整结构所在平面相对于水平面的偏离，实现结构的动态自平衡。

技术领域

本发明涉及一种动态自平衡结构与方法，尤其涉及一种基于MEMS双端固支悬挂梁的动态自平衡结构与方法，属于基于微机电系统（MEMS）的自动控制技术领域。

背景技术

大到飞机、舰船，小到平衡车、手机，在其运行过程中，都会因各种因素发生机体倾斜或方位的偏斜，而对其运行状态产生影响，需要采取相应的措施保持其运行过程中的动态平衡。

现有技术中用于检测和控制运动物体平衡状态的装置主要是陀螺，传统惯性陀螺主要是机械式陀螺，其中液浮陀螺、动力陀螺和静电陀螺是其典型结构。旋转的陀螺轴总是试图指向一个固定方向，用两个旋转轴互成直角的陀螺构成一个平台，并将该平台置于平衡环中，则无论平衡环如何转动，平台都将保持稳定状态，如此便构成惯性导航系统，这也是平衡车的平衡原理，但机械式陀螺结构复杂、工艺要求高，其精度受诸多因素的制约，成本较高。

目前光纤陀螺已在很多的领域取代机械式陀螺，光纤陀螺具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等优点，但对光源的频谱宽度、单色性等有较高的要求。

而随着微电子和微机械加工技术的发展，微机电陀螺发展迅速，硅微机械陀螺基于MEMS技术和标准IC工艺，具有产品体积小、质量轻、成本低、功耗低等优点，在运动导航和平衡控制领域得到越来越多的应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于MEMS双端固支悬挂电极的动态自平衡结构。

本发明的目的是这样实现的：一种动态自平衡结构，包括上基板，在所述上基板的顶面设置四个电阻条、四个双端固支悬挂电极和四个上基板顶面接地电极；在所述上基板的底面设置四个下拉电极上电极、四个分压电阻、一个环形直流偏置电极和一个上基板底面环形接地电极，在上基板的底面中央固定连接球形铰链半球形基座，在上基板上设置贯穿上基板的多个直流偏置金属通孔和多个接地金属通孔；在所述上基板的下方设置下基板，在下基板的顶面设置四个下拉电极下电极、一个直流偏置输入电极、一个直流接地电极、一个下基板顶面环形接地电极和接地电极连接导线，在下基板的顶面中央固定连接球形铰链球形体，球形铰链球形体的下部位于下基板顶面环形接地电极内，上部嵌在球形铰链半球形基座内；所述四个双端固支悬挂电极与四个上基板顶面接地电极一一对应相连，四个上基板顶面接地电极分别通过接地金属通孔均与上基板底面环形接地电极相连，上基板底面环形接地电极、球形铰链半球形基座、球形铰链球形体、下基板顶面环形接地电极、直流接地电极依次相连，直流接地电极分别通过接地电极连接导线与四个下拉电极下电极相连；所述四个电阻条的两端通过直流偏置金属通孔与四个下拉电极上电极一一对应相连，四个下拉电极上电极分别通过分压电阻与环形直流偏置电极相连，环形直流偏置电极通过软质导线与直流偏置输入电极相连；所述四个下拉电极上电极分别位于上基板的四个角上，与位于下基板的四个角上的四个下拉电极下电极一一对应；所述上基板的四个角与下基板的四个角之间分别安装弹性缓冲环，所述弹性缓冲环的底部和顶部分别环绕下拉电极下电极和下拉电极上电极。