阅读说明：本技术 一种电动平衡车 (A kind of electrodynamic balance vehicle ) 是由 贾朋鹤 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电动平衡车,包括车架和设置在车架两侧的车轮,所述车架上设置有陀螺仪,所述车架上设置有用于监测使用者脚部压力变化的压力监测机构。所述压力监测机构包括设置在所述车架上用于与使用者脚部配合的两压力监测模块,所述压力监测模块能够将监测到压力变化通过设置在车架上的主板转换成命令信号反馈至车轮。本发明采用陀螺仪调整车架初始角度和压力监测模块控制运行状态相结合的方式,具有灵敏度高、响应速度快的优点。(The invention discloses a kind of electrodynamic balance vehicles, and including vehicle frame and the wheel that vehicle frame two sides are arranged in, gyroscope is provided on the vehicle frame, and the pressure monitoring mechanism for monitoring the variation of user's foot pressure is provided on the vehicle frame.The pressure monitoring mechanism includes two pressure monitoring modules being arranged on the vehicle frame for cooperating with user foot, and the pressure monitoring module can will monitor that pressure change is converted into command signal by the mainboard being arranged on vehicle frame and feeds back to wheel.The present invention has the advantages that high sensitivity, fast response time in such a way that gyroscope adjusts vehicle frame initial angle and pressure monitoring module control operating status combines.)

一种电动平衡车

技术领域

本发明属于电动平衡车机械设计技术领域，尤其是涉及一种电动平衡车。

背景技术

电动平衡车是一种新型的交通工具，它与电动自行车和摩托车车轮前后排列方式不同，而是采用两轮并排固定的方式。两轮电动平衡车采用两个轮子支撑，蓄电池供电，无刷电机驱动，加上单片机控制，姿态传感器采集角速度和角度信号，共同协调控制车体的平衡，仅仅依靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。目前市场上的平衡车主要有独轮和双轮两类，其中双轮平衡车安全系数较高，更适合代步出行。但市场上的双轮平衡车仍存在不足之处：市场上的双轮平衡车的车架分为左右两部分，利用陀螺仪控制车体的平衡，转弯时一侧车架与地面相对转动完成转弯，灵敏度差且响应速度也不敏感。

授权公告号为 CN201597703U 的实用新型专利公开了一种用于自动平衡两轮车上的转向机构。包括底板以及通过支撑架与其固定连接的水平转轴，水平转轴的一端固定链接有操作杆，水平转轴的另一端设有电位器，在水平转轴上固定有沿轴线对称的、与操纵杆锤子的承力支架，在承力支架两侧的下方或上方安装有弹性体。操作时，操作者通过转动操作杆，控制水平转轴的转动，转动的方向和大小通过电位器变成指令，实现小车的方向转动。但是，该实用新型采用操作杆转向的方式，整体体积比较大，灵敏度不高。

授权公告号为CN207631412U的实用新型专利公开了一种双轮平衡车，采用连接件与车架之间均固定设置有压力传感器，压力传感器与控制电路电连接，双轮平衡车转弯时，使用者身体重心向一侧车轮方向转移，使两个压力传感器上压力大小不同，实现两个车轮的差速转动，从而完成转弯，实践中，发现此结构的双轮平衡车的两个压力传感器距离双脚力的作用较小，传送信号弱，出现反应迟钝，不够灵敏。

因此，需要研发一种新的电动平衡车。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种电动平衡车，采用陀螺仪调整车架初始角度和压力监测模块控制运行状态相结合的方式，具有灵敏度高、响应速度快的优点。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动平衡车，包括车架和设置在车架两侧的车轮，所述车架上设置有陀螺仪，所述车架上设置有用于监测使用者脚部压力变化的压力监测机构。

所述压力监测机构包括设置在所述车架上用于与使用者脚部配合的两压力监测模块，所述压力监测模块能够将监测到压力变化通过设置在车架上的主板转换成命令信号反馈至车轮。

进一步地，所述压力监测模块包括设置在车架上且用于对脚部压力进行实时采集的多个压力传感器，通过多个压力传感器采集脚部前部区域与后部区域的压力值差异，并将压力值差异反馈至所述主板，用于调整平衡车的运行状态。

进一步地，所述压力监测模块包括设置在车架上用于采集脚部前部区域与后部区域压力值变化的两压力传感器，将采集到的压力值差异反馈至所述主板，用于调整平衡车的运行状态。

进一步地，所述运行状态包括脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为零时的平衡运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为正值时的前进运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为负值时的减速运行状态，以及车架两侧的脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值的压力差数值不同时的转向运动状态。

进一步地，所述车架的中部设置有便于初始状态站人的辅助支撑机构；

所述辅助支撑机构包括设置在车架底部且沿车架前后方向设置的第一通孔，设置在所述车架的中心位置上且沿竖向设置的第二通孔，设置在所述第二通孔内且与所述主板信号连接的自动伸缩杆，设置在所述第一通孔内且位于所述自动伸缩杆两侧部位的套筒，所述套筒通过两根短轴与所述第一通孔内壁转动连接，所述套筒内滑动设置有摆杆，所述摆杆的端部均通过铰接的方式与所述自动伸缩杆的自由端相连，所述摆杆的下端设置有辅助支撑轮，所述第一通孔的底部前后两端分别设置有能够使得所述辅助支撑轮落地的缺口。

进一步地，所述摆杆上靠近辅助支撑轮一端与所述第一通孔的顶部之间设置有一收缩件用于为所述摆杆提供预收缩力。

进一步地，所述车架的上表面中部位置设置有与所述主板信号互联的显示屏。

进一步地，所述第一通孔前后两端的顶壁上分别设置一个限位块，当所述摆杆处于收起状态时能够对所述摆杆提供限位保护。

进一步地，所述第一通孔的内侧底部且位于所述自动伸缩杆的下方位置设置有防撞垫。

进一步地，所述车轮由双轮毂无刷电机驱动。

进一步地，所述自动伸缩杆为电动伸缩杆，或者气动伸缩杆。

进一步地，所述自动伸缩杆的外端设置有端盖为所述自动伸缩杆外端提供保护和反支撑力。

进一步地，所述收缩件为拉力弹簧，或者橡胶带。

进一步地，所述车架上部设置有扶手。

进一步地，所述限位块底部设置有橡胶垫。

进一步地，所述辅助支撑轮采用万向球轮。

本发明的有益效果是：

本发明针对现有技术中电动平衡车灵敏度低、响应速度慢的问题，提供一种电动平衡车，包括车架和设置在车架两侧的车轮，车架上设置有陀螺仪，车架上设置有用于监测使用者脚部压力变化的压力监测机构。其中，压力监测机构包括设置在车架上用于与使用者脚部配合的两压力监测模块，压力监测模块能够将监测到压力变化通过设置在车架上的主板转换成命令信号反馈至车轮。

另外，压力监测模块包括设置在车架上且用于对脚部压力进行实时采集的多个压力传感器，通过多个压力传感器采集脚部前部区域与后部区域的压力值差异，并将压力值差异反馈至主板，用于调整平衡车的运行状态。

另外，运行状态包括脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为零时的平衡运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为正值时的前进运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为负值时的减速运行状态，以及车架两侧的脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值的压力差数值不同时的转向运动状态。

本发明采用陀螺仪控制调整开机后未站人时车架的倾角，并使得车架初始平衡，之后根据压力监测模块采集受理分布信息用于调整平衡车的运行状态；其中，压力监测模块包括设置在车架上用于采集脚部前部区域与后部区域压力值变化的两压力传感器，将采集到的压力值差异反馈至所述主板，用于调整平衡车的运行状态；该运行状态包括脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为零时的平衡运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为正值时的前进运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为负值时的减速运行状态，以及车架两侧的脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值的压力差数值不同时的转向运动状态。本发明采用陀螺仪调整车架初始角度和压力监测模块控制运行状态相结合的方式，具有灵敏度高、响应速度快的优点。

另外，为了避免使得人员由地面向车架上站立的过程中，由于陀螺仪反应较慢无法及时调整车架至平衡，平稳性差，难以上手的问题，在车架中部设置有辅助支撑机构，进而提高人员上车过程中的平稳性，能够更快上手，增加使用人员尤其是初学者的使用体验，便于初始状态站人过程中车架保持可靠的平衡态。该辅助支撑机构包括设置在车架底部且沿车架前后方向设置的第一通孔，设置在车架的中心位置上且沿竖向设置的第二通孔，设置在第二通孔内且与主板信号连接的自动伸缩杆，设置在第一通孔内且位于自动伸缩杆两侧部位的套筒，而套筒通过两根短轴与第一通孔内壁转动连接，在套筒内滑动设置有摆杆，且摆杆的上端部均通过铰接的方式与自动伸缩杆的自由端相连，摆杆的下端设置有辅助支撑轮，在第一通孔的底部前后两端分别设置有能够使得辅助支撑轮落地的缺口。

采用该辅助支撑机构后，当使用人员使用本电动平衡车时，开机后主板上的陀螺仪会自动监测车架的倾角，主板根据监测到的车架倾角调整车架使得车架保持平衡，同时主板控制自动伸缩杆向上收缩带动摆杆下端向下摆动，进而使得摆杆下端的辅助支撑轮落到地面，由于车架的前后两侧分别有一个辅助支撑轮，因此能够为车架提供可靠的平衡姿态，这样当人员在站立到车架的过程中能够避免人员身体难以保持平衡造成上车失败，而且能够彻底有效地避免造成人员在上车过程中车架发生前倾或者后仰，使用安全性和使用体验更好。当压力监测模块都检测到压力并且压力值趋于相同时能够确认人员已经站稳在车架上，此时主板控制自动伸缩杆向下伸长带动摆杆下端向上收回并使得辅助支撑轮脱离地面，以便于后续人员进行前进、后退、转弯灯操作。

此外，辅助支撑轮采用万向球轮，能够在为车架提供平稳支撑力的同时不影响整体的方向改变。另外，自动伸缩杆采用电动伸缩杆，当然也可以采用其他类型的自动伸缩杆，比如气动伸缩杆等，同样能够起到相同的效果。另外，在自动伸缩杆的外端设置有端盖为自动伸缩杆外端提供保护和反支撑力。

另外，为了增加摆杆带动辅助支撑轮收回时的反应速度，使得摆杆能够快速收回，在摆杆上靠近辅助支撑轮的一端与第一通孔的顶部之间连接有收缩件用于为摆杆提供与收缩力，该收缩件可以是各种类型，比如拉力弹簧或者橡胶带等都能够起到相同效果。

另外，为了避免自动伸缩杆在将摆杆推至最低位置时与第一通孔发生硬接触造成损伤，在第一通孔的内侧底部且位于自动伸缩杆的上方位置设置有防撞垫。

另外，为了在摆杆处于收起状态时也就是摆杆下端的辅助支撑轮收起时给摆杆上方提供限位保护，在第一通孔的前后两端的顶壁上分别设置一个限位块，这样，当摆杆处于收起状态时能够对摆杆提供限位保护。

另外，为了避免摆杆与限位块底部发生碰撞造成损伤，在限位块的底部设置有橡胶垫。另外，为了便于站人时更加平稳，在车架上部设置有扶手。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式的结构主视示意图；

图2为本发明第一种实施方式的结构左视示意图；

图3为本发明第二种实施方式的结构主视示意图；

图4为本发明第二种实施方式的结构左视示意图；

图5为本发明第三种实施方式的结构左视示意图；

图6为本发明第四种实施方式的结构左视示意图；

图7为本发明第五种实施方式的结构主视示意图；

图8为本发明第五种实施方式的结构左视示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1至8，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1和图2所示，一种电动平衡车，包括车架1和设置在车架1两侧的车轮2，所述车架1上设置有陀螺仪4，所述车架1上设置有用于监测使用者脚部压力变化的压力监测机构。

所述压力监测机构包括设置在所述车架1上用于与使用者脚部配合的两压力监测模块5，所述压力监测模块5能够将监测到压力变化通过设置在车架1上的主板3转换成命令信号反馈至车轮2。

所述压力监测模块5包括设置在车架1上用于采集脚部前部区域与后部区域压力值变化的两压力传感器，将采集到的压力值差异反馈至所述主板3，用于调整平衡车的运行状态。

所述运行状态包括脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为零时的平衡运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为正值时的前进运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为负值时的减速运行状态，以及车架1两侧的脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值的压力差数值不同时的转向运动状态。

所述车轮2由双轮毂无刷电机驱动。

该实施例中，采用陀螺仪控制调整开机后未站人时车架的倾角，并使得车架初始平衡，之后根据压力监测模块采集受理分布信息用于调整平衡车的运行状态；其中，压力监测模块包括设置在车架上用于采集脚部前部区域与后部区域压力值变化的两压力传感器，将采集到的压力值差异反馈至所述主板，用于调整平衡车的运行状态；该运行状态包括脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为零时的平衡运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为正值时的前进运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为负值时的减速运行状态，以及车架两侧的脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值的压力差数值不同时的转向运动状态。本发明采用陀螺仪调整车架初始角度和压力监测模块控制运行状态相结合的方式，具有灵敏度高、响应速度快的优点。

当有使用人员站立在车架上时，脚部前部压力值为T1，脚部后部压力值为T2，脚部前部压力值减去脚部后部压力值的差值为F，即，T1-T2=F；一侧脚部的压力差值为A1，另一侧脚部的压力差值为A2；在正常不转弯时，A1=A2，此时仅考虑F数值的大小，正值为加速，负值为减速，零值为平衡不动；

另外，为了便于运算，设定了标准体重的方式来使用程序，即假设为60KG的标准值，则每只脚在平衡时分配的提供为30㎏，而脚部的前端与后端分别为15㎏，并将压力之间的每2㎏质量变化设定为阈值K，并设定对应的电机前进或制动电流脉冲的数值，当然能够根据灵敏度的要求调整阈值与对应质量压力之间对应数值的大小；

举例说明，每个K代表2Km/h即，当脚前部的压力值为25㎏，后部压力值为5㎏时，差值为20㎏，则获得的速度为20千米每小时，由于压力值是不断变化的，因此获得的速度变化是瞬时的，优选的反应时间为0.05S；如果差值为-20㎏，则代表需要快速减速，则会给电机提供瞬间的反向电流快速减速制动。

当出现转弯时，举例说明例如A1代表左脚，则A2代表右脚，那么A1-A2的数值为正值时，则代表向左转弯，而数值越大则转弯速度越快，其每侧车轮转速与前述的阈值K算法获得速度数值相反，即，当出现左右压力不平衡时，左侧轮的按照压力差获得的速度与右侧轮按照压力差获得的速度相互交换，来实现对转弯的控制。

由于每个人的体重均不同，则通过自动换算成标准数值的压力变化，以此来便于调整，例如体重为70㎏时则会自动换算为60㎏的数据变化。

另外，压力监测模块也不限于仅包含两个压力传感器，也可以包括更多个，比如三个、四个等，有两个或两个以上压力传感器时检测到的压力值更加精确。

陀螺仪为市场上能够购买得到的现有产品，比如日本村田制造所制造的SCC1300-D02陀螺仪，或者意大利半导体集团制造的A3G4250D陀螺仪等。

压力传感器为市场上能够购买到的现有产品，比如型号为PT124G-111T、PT124G-121T、PT124B-111T、PT124G-210、PT124G-214、PT124G-650、N90等的压力传感器。

主板为市场上能够购买到的现有产品，比如深圳市云通为科技有限公司制造的AC4603主板、品牌为东材的迷你mini九号平衡车主板控制器电路板驱动霍尔触点同款通用配件 36V主板+副板（MN反向）（网址为https://item.jd.com/57216896604.html）、品牌为追途（ZTTO）的小米9号平衡车主板（网址为https://item.jd.com/56126666365.html）等。

实施例二：

如图3和图4所示，一种电动平衡车，包括车架1和设置在车架1两侧的车轮2，所述车架1上设置有陀螺仪4，所述车架1上设置有用于监测使用者脚部压力变化的压力监测机构。

所述压力监测机构包括设置在所述车架1上用于与使用者脚部配合的两压力监测模块5，所述压力监测模块5能够将监测到压力变化通过设置在车架1上的主板3转换成命令信号反馈至车轮2。

所述压力监测模块5包括设置在车架1上且用于对脚部压力进行实时采集的多个压力传感器，通过多个压力传感器采集脚部前部区域与后部区域的压力值差异，并将压力值差异反馈至所述主板3，用于调整平衡车的运行状态。

所述压力监测模块5包括设置在车架1上用于采集脚部前部区域与后部区域压力值变化的两压力传感器，将采集到的压力值差异反馈至所述主板3，用于调整平衡车的运行状态。

所述运行状态包括脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为零时的平衡运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为正值时的前进运行状态，脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值为负值时的减速运行状态，以及车架1两侧的脚部前部区域压力值减去脚部后部区域压力值的压力差数值不同时的转向运动状态。

所述车架1的中部设置有便于初始状态站人的辅助支撑机构；

所述辅助支撑机构包括设置在车架1底部且沿车架1前后方向设置的第一通孔6，设置在所述车架1的中心位置上且沿竖向设置的第二通孔7，设置在所述第二通孔7内且与所述主板3信号连接的自动伸缩杆8，设置在所述第一通孔6内且位于所述自动伸缩杆8两侧部位的套筒10，所述套筒10通过两根短轴9与所述第一通孔6内壁转动连接，所述套筒10内滑动设置有摆杆11，所述摆杆11的端部均通过铰接的方式与所述自动伸缩杆8的自由端相连，所述摆杆11的下端设置有辅助支撑轮12，所述第一通孔6的底部前后两端分别设置有能够使得所述辅助支撑轮12落地的缺口13。

所述自动伸缩杆8的外端设置有端盖14为所述自动伸缩杆8外端提供保护和反支撑力。

所述辅助支撑轮12为万向球轮。

所述自动伸缩杆8为电动伸缩杆。

该实施例中，为了避免使得人员由地面向车架上站立的过程中，由于陀螺仪反应较慢无法及时调整车架至平衡，平稳性差，难以上手的问题，在车架中部设置有辅助支撑机构，进而提高人员上车过程中的平稳性，能够更快上手，增加使用人员尤其是初学者的使用体验，便于初始状态站人过程中车架保持可靠的平衡态。该辅助支撑机构包括设置在车架底部且沿车架前后方向设置的第一通孔，设置在车架的中心位置上且沿竖向设置的第二通孔，设置在第二通孔内且与主板信号连接的自动伸缩杆，设置在第一通孔内且位于自动伸缩杆两侧部位的套筒，而套筒通过两根短轴与第一通孔内壁转动连接，在套筒内滑动设置有摆杆，且摆杆的上端部均通过铰接的方式与自动伸缩杆的自由端相连，摆杆的下端设置有辅助支撑轮，在第一通孔的底部前后两端分别设置有能够使得辅助支撑轮落地的缺口。

采用该辅助支撑机构后，当使用人员使用本电动平衡车时，开机后主板上的陀螺仪会自动监测车架的倾角，主板根据监测到的车架倾角调整车架使得车架保持平衡，同时主板控制自动伸缩杆向上收缩带动摆杆下端向下摆动，进而使得摆杆下端的辅助支撑轮落到地面，由于车架的前后两侧分别有一个辅助支撑轮，因此能够为车架提供可靠的平衡姿态，这样当人员在站立到车架的过程中能够避免人员身体难以保持平衡造成上车失败，而且能够彻底有效地避免造成人员在上车过程中车架发生前倾或者后仰，使用安全性和使用体验更好。当压力监测模块都检测到压力并且压力值趋于相同时能够确认人员已经站稳在车架上，此时主板控制自动伸缩杆向下伸长带动摆杆下端向上收回并使得辅助支撑轮脱离地面，以便于后续人员进行前进、后退、转弯灯操作。

此外，该实施例中，辅助支撑轮采用万向球轮，能够在为车架提供平稳支撑力的同时不影响整体的方向改变。另外，自动伸缩杆采用电动伸缩杆，当然也可以采用其他类型的自动伸缩杆，比如气动伸缩杆等，同样能够起到相同的效果。电动伸缩杆采用市场上成熟的产品，比如南京永诺传动设备有限公司生产的YNT-03电动推拉杆，或者型号为SD20的小型电动推杆等。另外，在自动伸缩杆的外端设置有端盖为自动伸缩杆外端提供保护和反支撑力。

实施例三：

如图5所示，其与实施例二的区别在于：所述摆杆11上靠近辅助支撑轮12一端与所述第一通孔6的顶部之间设置有一收缩件15用于为所述摆杆11提供预收缩力。

所述收缩件15为拉力弹簧。

该实施例中，为了增加摆杆带动辅助支撑轮收回时的反应速度，使得摆杆能够快速收回，在摆杆上靠近辅助支撑轮的一端与第一通孔的顶部之间连接有收缩件用于为摆杆提供与收缩力，该收缩件可以是各种类型，比如拉力弹簧或者橡胶带等都能够起到相同效果。

实施例四：

如图6所示，其与实施例二的区别在于：所述第一通孔6的内侧底部且位于所述自动伸缩杆8的下方位置设置有防撞垫16。

该实施例中，为了避免自动伸缩杆在将摆杆推至最低位置时与第一通孔发生硬接触造成损伤，在第一通孔的内侧底部且位于自动伸缩杆的上方位置设置有防撞垫。

实施例五：

如图7和图8所示，其与实施例四的区别在于：所述第一通孔6前后两端的顶壁上分别设置一个限位块17，当所述摆杆11处于收起状态时能够对所述摆杆11提供限位保护。

所述限位块17底部设置有橡胶垫18。

所述车架1上部设置有扶手19。

所述车架1的上表面中部位置设置有与所述主板3信号互联的显示屏20。

所述显示屏20为触摸屏。

所述车架1采用整体式结构，包括下壳体和上壳体。

该实施例中，为了在摆杆处于收起状态时也就是摆杆下端的辅助支撑轮收起时给摆杆上方提供限位保护，在第一通孔的前后两端的顶壁上分别设置一个限位块，这样，当摆杆处于收起状态时能够对摆杆提供限位保护。同时，显示屏也不限于使用触摸屏，也可以采用普通的液晶屏。另外，车架采用整体式结构，包括下壳体和上壳体，开模时只需要开设两个模具，比车架采用左右分体式的结构减少了两个模具，这样就变相提高了加工的效率，另外，由于在车架上表面采用压力监测机构的方式，减少了触点的连接位置，提高了装配的速度，使得原本需要20分钟的装配时间，减少为9分钟。

另外，为了避免摆杆与限位块底部发生碰撞造成损伤，在限位块的底部设置有橡胶垫。另外，为了便于站人时更加平稳，在车架上部设置有扶手。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。