一种单边平衡方块的制作方法

本实用新型涉及教学仪器技术领域，具体为一种单边平衡方块。

背景技术：

角动量守恒定律作为物理学的普遍定律之一，反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律：对于一固定点o，质点所受的合外力矩为零，则此质点的角动量矢量保持变。角动量守恒定律在实际生活中应用广泛，同时也是当代中学生必学的一个知识点，现有的角动量守恒定律教学仪器存在诸多不便，有手持式、人工驱动的简陋教学仪器，一方面无法准确地实现角动量守恒定律，另一方面则是难于引起学生学习兴趣；也有电路繁琐、内部结构复杂、操作不便的较精密的教学仪器，这一类则存在制作成本高、普及范围小等问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

为解决以上问题，本实用新型提供了一种单边平衡方块，准确应用角动量守恒定律实现整体的单边站立，运动方式新颖，结构简单稳固，整体轻巧美观。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种单边平衡方块包括框架、固定装置、电机、飞轮和控制装置，框架由六个框板形成立方块，框板包括安装板和与安装板相邻的四个侧框板，四个侧框板之间相互形成四条单边，固定装置设置于框架内并与安装板可拆卸连接，电机安装在固定装置上，且电机转轴与单边平行，飞轮与电机转轴固定连接，控制装置与电机电性连接，控制装置可控制电机驱动飞轮转动。

优选地，控制装置包括控制面板，任一单边两侧的侧框板上设有控制窗口，控制面板与固定装置靠近控制窗口的一端固定连接。

优选地，固定装置包括底架和侧架，底架与安装板可拆卸连接，且底架与安装板之间形成容纳腔，电机前端与底架固定连接，飞轮设置于容纳腔内与电机转轴固定连接，侧架环绕电机设置，控制装置与侧架固定连接。

优选地，还包括连接块，连接块设有六个，连接块可连接各个框板形成框架。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该一种单边平衡方块包括框架、固定装置、电机、飞轮和控制装置，框架由六个框板形成立方块，框板包括安装板和与安装板相邻的四个侧框板，框板外形尺寸相同，中部镂空设置，使得该单边平衡方块外形平整对称，整体轻巧美观；四个侧框板之间相互形成四条单边，固定装置设置于框架内并与安装板可拆卸连接，电机安装在固定装置上，且电机转轴与单边平行，保证该单边平衡方块在运动过程中，框架内各个结构的稳定，从结构上确保该单边平衡方块在应用角动量守恒定律实现自身的单边站立，飞轮与电机转轴固定连接，控制装置与电机电性连接，控制装置可控制电机驱动飞轮转动，电机在本实施中采用编码器电机，使得飞轮可实现加减速、正反转的精准转动，从而更好地实现该单边平衡方块的单边站立和整体的平稳性，总的来说，该单边平衡方块，准确应用角动量守恒定律实现整体的单边站立，运动方式新颖，结构简单稳固，整体轻巧美观。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制,

在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例整体结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施例的爆炸图；

图3示出了本实用新型的实施例的内部结构示意图。

图中：1框架、10框板、11安装板、12侧框板、120控制窗口、13单边、2固定装置、20底架、21侧架、22容纳腔、3电机、4飞轮、5控制装置、50控制面板、6连接块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅附图1、附图2和附图3，一种单边平衡方块，包括框架1、固定装置2、电机3、飞轮4和控制装置5，框架1由六个框板10形成的立方块，框板10可采用重量轻、强度高的铝板、铜板或钢板等金属材料制成，在本实施例中，优选为铝板，具体的，框板10外形尺寸相同，中部镂空设置，从而使得该单边平衡方块外形平整对称，整体轻巧美观，进一步地，框板10包括安装板11和与安装板相邻的四个侧框板12，四个侧框板12之间相互形成四条单边13，具体的，安装板11镂空的中部设有环形的安装架，安装架上有多个螺纹孔，用于与固定装置2固定连接，保证内部其余部件的稳固性，另外，侧框板12实际作为该单边平衡方块的放置面，即该单边平衡方块在不启动时，侧框板12与桌面、地板等平台接触，而侧框板12之间的单边13则是该单边平衡方块在启动后站立的支撑点。

固定装置2设置于框架1内并与安装板11可拆卸连接，具体的，固定装置2与安装板11的螺纹孔螺纹连接，固定装置2设有多个安装位，用于稳固电机3和控制装置5，保证该单边平衡方块在运动过程中，框架1内各个结构的稳定，从结构上确保该单边平衡方块在应用角动量守恒定律实现自身的单边站立；电机3安装在固定装置2上，且电机3转轴与单边13平行，飞轮4与电机3转轴固定连接，该电机3转轴与安装板11的轮廓中心同轴，从而使得飞轮4的转动中心成为四条单边13的转动中心，确保该单边平衡方块在启动后的运动或单边站立稳定性，另外的，电机3在本实施中采用编码器电机，使得飞轮4可实现加减速、正反转的精准转动，从而更好地实现该单边平衡方块的单边站立和整体的平稳性。

进一步地，控制装置5与电机3电性连接，控制装置5可控制电机3驱动飞轮4转动，具体的，控制装置5设有姿态传感器，可用于检测和反馈该单边平衡方块的姿态信息，控制装置5通过姿态传感器反馈的姿态信息可控制电机3，根据角动量守恒定律来确定飞轮4是进行正向转动或反向转动、加速转动或减速转动，从而实现该单边平衡方块的单边站立和整体的平衡性。

根据上述方案，先将该单边平衡方块的侧框板12放置在桌面、地板等平面上，然后通过控制装置5启动，电机3驱动飞轮4转动，飞轮4的快速转动可带动该单边平衡方块自身的转动，使得该单边平衡方块从以侧框板12作为支撑面转换为以单边13作为支撑点，在该单边平衡方块的单边13与平面接触时，控制装置5可根据单边平衡方块的姿态信息来控制电机3，具体的，当单边平衡方块实现单边站立，该单边平衡方块在自身重力作用下会往一个方向倾倒，此时飞轮4的转动方向在控制装置5控制下会往该单边平衡方块倾倒的反方向转动，从而准确应用角动量守恒定律来实现该单边平衡方块的单边站立，另外的，当该单边平衡方块需要换另一条单边13进行接触站立时，可通过控制装置5控制电机3，使得飞轮4加速并往需站立的单边13方向进行转动，总的来说，该单边平衡方块，准确应用角动量守恒定律实现整体的单边站立，运动方式新颖，结构简单稳固，整体轻巧美观。

进一步地，控制装置5包括控制面板50，任一单边13两侧的侧框板12上设有控制窗口120，控制面板50与固定装置2靠近控制窗口120的一端固定连接，具体的，该控制面板50不伸出框架1设置，确保该单边平衡方块在运动过程中，控制面板50受到框架1保护，增强整体的安全可靠性，另外，使用者可通过控制窗口120操控控制面板50，从而启动该单边平衡方块。

为了确保该单边平衡方块在运动过程中，内部结构的稳固性和整体的对称平稳性，该单边平衡方块的固定装置2包括底架20和侧架21，底架20与安装板11可拆卸连接，且底架20与安装板11之间形成容纳腔22，具体的，底架20与安装板11之间设有四根安装杆，为飞轮4提供容纳腔22，电机3前端与底架20固定连接，飞轮4设置于容纳腔22内与电机3转轴固定连接，侧架21环绕电机3设置，控制装置5与侧架21固定连接。

参阅附图2和附图3，还包括连接块6，连接块6设有六个，连接块6可连接各个框板10形成框架1，在本实施例中，连接块6优选为六面螺母块，具体的，在任意三个框板10之间形成的空间直角内放置连接块6，并通过螺栓进行连接固定，使得框架1结构简单，并加强整体的安全性。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。