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原文传递双轮车的自平衡系统及可摆动动量轮平衡调节方法

专利名称：	双轮车的自平衡系统及可摆动动量轮平衡调节方法
摘要：	本发明专利公开了一种双轮车的自平衡系统及可摆动动量轮平衡调节方法，自平衡系统包括基础组件、摆动组件、动量轮组件和控制组件，涉及机器人研究领域。所述基础组件包括：车身和车轮；所述摆动组件包括：摆动电机、摆动支架和摆动轴；所述动量轮组件包括：动量轮、动量轮轴、动量轮支架和动量轮电机；所述控制组件包括：微控制单元和陀螺仪。一方面，所述动量轮轴沿车身前后方向设置，所述动量轮可以在所述动量轮电机的带动下旋转。另一方面，所述摆动轴沿车身前后方向设置，因所述动量轮支架与所述摆动轴固定连接，所以所述动量轮组件可以在所述摆动电机的带动下旋转并保持在某一位置。本申请实施例通过动量轮与摆动组件结合，使得动量轮在提供回复力的同时，充当可以移动的平衡配重块，有效处理车身因外力影响而改变重心的情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学金城学院
发明人：	唐艺立;田莉
专利状态：	有效
申请日期：	2023-03-14T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202310244546.0
公开号：	CN117048726A
分类号：	B62D37/04;B62D61/02;B62K3/00;B;B62;B62D;B62K;B62D37;B62D61;B62K3;B62D37/04;B62D61/02;B62K3/00
申请人地址：	211156 江苏省南京市江宁区禄口街道航金大道88号
主权项：	1.一种双轮车的自平衡系统，其特征在于，所述自平衡系统包括：基础组件、摆动组件、动量轮组件和控制组件；所述基础组件包括：车身和车轮；所述摆动组件包括：摆动电机、摆动支架和摆动轴；所述动量轮组件包括：动量轮、动量轮轴、动量轮支架和动量轮电机；所述控制组件包括：微控制单元和陀螺仪。 2.根据权利要求1所述的自平衡系统，其特征在于，所述动量轮组件包括：动量轮、动量轮轴、动量轮支架、动量轮支架轴承、动量轮联轴器和动量轮电机；所述动量轮与所述动量轮轴套接，所述动量轮轴与所述动量轮支架轴承套接，所述动量轮支架轴承固定于所述动量轮支架下部的孔中，所述动量轮电机与所述动量轮支架固定连接，所述动量轮电机的输出轴与所述动量轮联轴器的一端连接，所述动量轮联轴器的另一端与所述动量轮轴连接。 3.根据权利要求1所述的自平衡系统，其特征在于，所述摆动组件包括：摆动轴、摆动支架、摆动支架前部轴承、摆动支架后部轴承、摆动联轴器和摆动电机；所述摆动支架为倒U型支架，所述摆动支架前部轴承固定于所述摆动支架前部，所述摆动支架后部轴承固定于所述摆动支架后部，所述摆动轴的前端与所述摆动支架前部轴承套接，所述摆动轴的后端与所述摆动支架后部轴承套接，所述摆动电机与所述摆动支架固定连接，所述摆动电机的输出轴与摆动联轴器的一端连接，所述摆动联轴器的另一端与所述摆动轴连接。 4.根据权利要求1所述的自平衡系统，其特征在于，所述摆动轴与所述动量轮支架固定连接，所述摆动支架与所述车身固定连接；所述动量轮轴沿车身前后方向设置，所述动量轮可以在所述动量轮电机的带动下旋转；所述摆动轴沿车身前后方向设置，因所述动量轮支架与所述摆动轴固定连接，所以所述动量轮组件可以在所述摆动电机的带动下旋转并保持在某一位置。 5.根据权利要求1所述的自平衡系统，其特征在于，所述陀螺仪安装与车身并可以获得所述车身的实时运动数据，所述微控制单元可以通过读取所述陀螺仪数据解算出所述车身的倾斜角度、倾斜角速度与倾斜角加速度并根据情况控制电机。 6.一种可摆动动量轮平衡调节方法，其特征在于，所述方法用于对权利要求1至5任一项所述的自平衡系统的所述动量轮组件与所述摆动组件进行调节，所述方法包括：下文所述的第一方向为所述双轮车左方向或右方向，第二方向与第一方向相反，若第一方向为所述双轮车左方向，则第二方向为所述双轮车右方向；若第一方向为所述双轮车右方向，则第二方向为所述双轮车左方向；在静止的、没有外力干扰的状态下，所述动量轮组件与所述车身均垂直于地面，所述车身在所述动量轮的运作下保持平衡，此时若所述车身受到第一方向的外力扰动，则通过所述微控制单元的调节方法，控制所述动量轮加速或减速旋转产生第二方向的回复力，使所述车身恢复平衡；在静止状态下，若在所述车身侧面挂载重物，重心则向第一方向偏移，所述车身在所述动量轮的运作下达到新的平衡，在新的平衡状态下所述车身是向第二方向倾斜的，此时，在所述摆动电机的驱动下，将所述动量轮缓慢向第二方向转动，所述车身缓慢向第一方向回正，直到所述车身重新垂直于地面，所述摆动电机停止转动并保持在这一位置。 7.一种微控制单元，其特征在于，存储有代码或指令由处理器加载并执行以实现如权利要求6所述的方法。