[发明专利]一种变结构自平衡两轮车

说明书

技术领域

本发明涉及一种变结构自平衡两轮车，确切地说，涉及一种由人驾驶的智能化控制载人两轮交通工具，属于陆地交通工具技术领域。

背景技术

自行车是中国乃至全世界范围内广泛应用的一种普及交通工具或健身器材。自从1818年，德国人德莱斯(Baron Karl von Drais)在法国巴黎发明了带车把的木制两轮自行车以来，自行车给人类生活带来了极大的便利，同时，人们也在使用过程中，对其进行不断的改进。例如，电动自行车就是利用电力全部或部分地替代人的动力，以节省骑行人的体力。但是，人们的愿望远远不能满足。近年来，对于能够自主行驶的自行车的研究已经相当广泛和深入，人们期望研制和生产一种能够自主保持平衡，甚至通过GPS实现自主驾驶的电动自行车，以便替代汽车，缓解日趋恶化的都市交通，还能够实现低碳环保。

另一方面，近年来一种名为Segway的两轮小车涌现出来，并在许多领域获得了应用。Segway早先源于1987年东京电信大学自动化系的山腾一雄教授提出的设计思想。1995年美国发明家Dean Kamen就开始研制Segway，直到2001年12月才公布了这项新发明成果。并于2003年3月在美国市场正式上市，并被认为是一种极好的健身工具和未来汽车的替代品。

上述两种设备都属于交通工具，虽然其外形差异很大，但是其结构有很多相似的地方，例如它们都有两个车轮，又如它们自身都是一种自然不稳定，需要是加强有力控制手段才能稳定的系统。

为了表述方便，现对两轮车做以下定义：两个车轮中心连线的方向为车身的纵向，在同一水平面内，与之相垂直的方向为车身的横向，通过前面描述，不难看出上述两种两轮车的最大区别是行驶方向与车身方向的不同，前者行驶方向为沿着车身的纵向，后者则是沿着车身的横向。由于结构和功能的限制，这两种两轮车都是只能沿着特定方向运动，大大限制了两轮车的运动灵活性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构新颖的变结构自平衡两轮车，本发明两轮车依靠电力驱动，通过其改进的结构和创新的控制电路，使得该两轮车既能沿着车身的纵向前进，也能沿着车身的横向前进，并在行驶过程中能够随意实现两个状态间的切换。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种变结构自平衡两轮车，其特征在于：该两轮车的整体呈对称结构，设有车身装置、驱动装置、转把装置和电控装置四个组成部件，其中，

车身装置整体呈U型下凹状，由两侧对称的、用于供驾驶员远距离驾驶时乘坐休息的车座与中间位置较低的、供驾驶员站立驾驶的载人踏板、以及将车座与踏板固接为一体的立板所组成；其中车座与载人踏板都是中空箱体，车座箱体内设有驱动装置，踏板箱体内设有电控装置；

驱动装置是由两个垂直于车身并位于车身纵向中线上的轮架，两个分别铰接于该两个轮架下方、并绕其固设于轮架的轮轴转动的车轮，为该两个轮架和两个车轮分别提供动力和受控于电控装置的四个驱动电机，以及传动齿轮和蓄电池所组成；

转把装置是由位于踏板中心的转把底座、转把、卷弹簧以及转把电机所组成，并在转把上方设有操控车辆行驶的主控面板；

电控装置是由包括数字信号处理DSP芯片的主控电路与分别位于各个检测部位的包括倾角、角度和速度的多个不同传感器及其控制电路，以及电控电源所组成，用于控制驱动装置和转把装置的五个电机的运转，进而控制该两轮车的行驶。

所述驱动装置中的轮架通过其上方的轮架套铰接于车座箱体底板，以便能够环绕垂直于该底板的固定轴自由转动；固装在该底板上的轮架转向电机通过传动齿轮驱动轮架及其轮轴上的车轮一起沿着该固定轴转动，固装在轮架上的车轮电机通过其输出轴齿轮以及车轮轮圈内侧周边的内齿轮带动车轮转动；轮架转向电机和车轮电机的驱动器都固装于轮架转向电机下方的底板，以节约空间；为驱动装置提供动力的蓄电池固装在车座箱体底板上。

所述转把装置中的转把电机固装于踏板下侧的中心，其转轴通过螺栓与踏板上方的转把底座紧固为一体；转把底座与其上方的转把藉由卷弹簧实现铰接，转把电机驱动转把底座，再通过卷弹簧带动转把转动，使得转把朝向车轮前进方向；或者手动操作转把，再由转把转角传感器测量转把与其底座之间的相对角度，即转把与前进方向的角度，并将该参数上传电控装置；电控装置根据该参数计算获得两个轮架与其车轮的转弯信号，再下达给驱动装置，实现车辆转向；转把顶端设有主控面板，以供驾驶员通过该主控面板掌握其行驶状况和及时下达相应指令。