[发明专利]一种具有仿生学尾部结构的二轮平衡车

摘要

本发明公开了一种具有仿生学尾部结构的二轮平衡车，属于自动控制技术领域。该装置将仿生学原理运用到现代生活当中、从动物运动中尾巴对于自身平衡的重大意义抽象出机械尾巴并利用机械尾巴调控自动控制系统从而提升系统整体稳定性，以达到具有仿生学尾部结构的二轮平衡车在极限条件下的调节与控制，并能大大缩短系统恢复平衡状态所需要的响应时间。本装置的实现是通过安装在二轮平衡车后部的利用仿生学原理的机械尾部结构通过上下左右运动保持机体平衡，同时二轮平衡车本身也通过控制双轮独立转动(速度、方向)来合作控制平衡，这样的设计克服二轮平衡车本身自动平衡但其所存在明显缺点，另外还显现了其他二轮车平台不能或者难以实现的功能。

主权项

一种具有仿生学尾部结构的二轮平衡车，由平衡车车体(1)和机械尾巴(2)组成，其中，机械尾巴(2)在平衡车车体(1)的上方后部，机械尾巴(2)由尾部结构和控制系统组成，控制系统由控制尾巴水平方向运动的第一控制系统和控制尾巴竖直方向运动的第二控制系统组成；其特征在于，第一控制系统为皮带传动，由小齿轮控制部分(3)、皮带(4)、大齿轮控制部分(5)组成，小齿轮(6)通过皮带(4)与大齿轮(7)连接；小齿轮控制部分(3)由小齿轮(6)、转动电机(8)、第一码盘(9)及第一光电编码器(10)组成；将转动电机(8)和第一光电编码器(10)分别固定在下层亚格力支架(12)的一端上面，第一光电编码器(10)固定在转动电机(8)和小齿轮(6)之间，将第一光电编码器(10)的凹形槽夹在第一码盘(9)的两侧；大齿轮控制部分(5)由大齿轮(7)、轴承(13)及法兰盘(14)组成，大齿轮(7)在下层亚格力支架(12)的另一端上面，法兰盘(14)在下层亚格力支架(12)的下面，用法兰盘(14)将轴承(13)固定在下层亚格力支架(12)上，大齿轮(7)即通过轴承(13)、法兰盘(14)固定在下层亚格力支架(12)上；第二控制系统由拉绳电机(17)、第二码盘(18)、第二光电编码器(19)、绳子(20)、滑轮(21)、滑轮支架(22)、第一长螺栓(23)及尾部平台(24)构成，尾部平台(24)固定在大齿轮(7)上，滑轮支架(22)由凹形槽(25)和和第二长螺栓(26)组成，滑轮(21)固定在凹形槽(25)上，第二长螺栓(26)固定在尾部平台(24)上，将拉绳电机(17)固定在尾部平台(24)上部，使其缠有绳子(20)的一侧轴、第二长螺栓(26)及螺栓(15)在同一平面内，将第二码盘(18)与拉绳电机(17)另一侧轴固定，使得第二码盘(18)与拉绳电机(17)同轴转动，将第二光电编码器(19)的凹形槽夹在第二码盘(18)的两侧，第二光电编码器(19)固定在尾部平台(24)上，将绳子另一端绕过滑轮(21)后连接尾下部底板(27)；尾部结构由合页(29)连接尾上部底板(28)、尾下部底板(27)构成，尾上部底板(28)与尾部平台(24)相连，弹簧(30)固定在尾上部底板(28)和尾下部底板(27)的两端；其中，平衡车车体(1)由上层车体(32)及下层车体(33)组成；上层车体(32)与下层车体(33)用铜柱(34)连接，上层车体(32)由上层亚格力支架(35)、上位机(36)及下位机(37)组成，上位机(36)与下位机(37)固定在上层亚格力支架(35)上面；下层车体(33)由下层亚格力支架(12)、第一电机驱动(38)、第二电机驱动(39)、第一固定架(40)、第一电机(41)、第一联轴器(42)、第一轮子(43)、第二固定架(44)、第二电机(45)、第二联轴器(46)、第二轮子(47)、电池(48)、电池支架(49)、角度传感器(50)及角度传感器支架(51)组成；第一电机驱动(38)与第二电机驱动(39)固定在下层亚格力支架(12)上，第一轮子(43)通过第一联轴器(42)与第一电机(41)相连接，使第一轮子(43)与第一电机(41)同轴转动，第一电机(41)通过第一固定架(40)固定在下层亚格力支架(12)上，第二固定架(44)、第二电机(45)、第二联轴器(46)、第二轮子(47)的固定方式与第一固定架(40)、第一电机(41)、第一联轴器(42)、第一轮子(43)完全相同；电池(48)由电池支架(49)固定在下层亚格力支架(12)上，与第一轮子(43)同侧；角度传感器(50)由角度传感器支架(51)固定在下层亚格力支架(12)上，与第一轮子(43)同侧，角度传感器支架(51)在电池支架(49)下方，角度传感器支架(51)与电池支架(49)固定在下层亚格力支架(12)上。