[实用新型]一种自平衡自行车

说明书

一种自平衡自行车属于自行车技术领域，包括前轮、前叉、车把、自行车转向控制装置、防水包、车架、信息采集装置和信息处理反馈装置。本实用新型中车把与车架焊接在一起，骑乘者不是通过车把控制自行车转向而是通过采用伺服电机控制前叉转向的方式控制自行车转向，结构简单，便于由普通自行车改装而成，适用性广。本实用新型采用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，可以精确测量车架侧倾角及侧倾角速度并做出修正；采用STM32单片机保证计算速度快，控制指令准确及时；采用伺服电机闭环控制保证前轮转角控制的准确性。

技术领域

本实用新型属于自行车技术领域，特别是涉及到一种自平衡自行车。

背景技术

随着新时代“最后一公里”概念的提出以及“共享单车”的逐步推行，在城市中越来越多的人选择自行车作为短距离出行方式。自行车在城市交通中比重逐渐增大，但是，事故发生率也逐步提高，据统计，在我国城市交通事故统计中与自行车有关的交通事故占30％左右。排除交通的干扰性问题，引起自行车事故多发的重要因素是自行车本身稳定性差，在骑行过程中稍受干扰就会改变方向、摇晃或倾倒，从而引起事故的发生。

国内外学者目前针对自平衡自行车研究重点主要是在自行车机器人控制策略以及算法的设计上，与交通方面的联系较少。如果要实现自平衡自行车在交通上得到应用，控制策略应在实现功能的情况下越简单越好，以便于采用成本低廉的单片机进行计算。其次，控制方法要适合实际的自行车。比如有学者设计的惯性轮式自平衡自行车，是利用一个转向轴线和车前进方向一致的惯性轮的旋转来保持车身平衡。由于惯性轮需要很大的转动惯量，因此安装此装置需要较大的空间，与自行车体积小的优点相矛盾。也有学者通过控制车把转向来实现平衡控制，但只是设计出了自行车模型，未能在实际自行车上得以应用。

专利CN201610155175设计的自平衡自行车采用陀螺结构控制自行车平衡，因此陀螺转子的转动惯量较大，才能提供足够的陀螺力矩，造成自行车重量较大。此外，针对不同自行车，电机、主控芯片等设备的布置也比较困难，不利于对现有自行车的改装。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种自平衡自行车，用于解决现有技术中的自平衡自行车应用性不强，不利于对现有自行车改装的技术问题。

一种自平衡自行车包括前轮、前叉、车把、自行车转向控制装置、防水包、车架、信息采集装置和信息处理反馈装置，

所述自行车转向控制装置包括伺服电机、安装座和传动套筒；所述安装座固定安装在车架的前端上部，安装座的内侧上部与伺服电机固定连接；所述伺服电机的输出轴与传动套筒连接；

所述前叉的一端与前轮连接，前叉的另一端与传动套筒连接；所述车把固定安装在车架的前端；所述防水包固定安装在车架上，并且防水包位于自行车转向控制装置的一侧，防水包内固定安装有供电电源、信息采集装置和信息处理反馈装置；所述供电电源分别与信息采集装置、信息处理反馈装置以及伺服电机连接；所述信息采集装置包括陀螺仪传感器；所述信息处理反馈装置包括单片机，信息处理反馈装置分别与信息采集装置以及伺服电机连接。

所述车把上设置有安装座固定孔。

所述安装座固定孔通过螺栓与安装座的一端固定连接。

所述安装座与车架间隙配合连接。

所述陀螺仪传感器为三轴陀螺仪和三轴加速度传感器。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

本实用新型中车把与车架焊接在一起，骑乘者不是通过车把控制自行车转向而是通过采用伺服电机控制前叉转向的方式控制自行车转向，结构简单，便于由普通自行车改装而成，适用性广。由自行车转向控制装置、信息采集装置以及信息处理反馈装置组成的自平衡装置也比较轻便，具有体积小，便于安装的优点。