一种自平衡装置的制作方法

本实用新型涉及机械领域的平衡控制技术领域，尤其涉及一种自平衡装置，可应用在车辆座椅以及其他所需场合。

背景技术：

机械领域的很多设备、装置在运行中需要平衡控制，尤其是一些以振动、摆动、行走等运动为主要动作方式的机械设备，通过平衡控制来实现设备的稳定运行以及人员、物料等的安全，是重要的技术关注点。以各种工程类或民用类车辆为例，当车辆面临复杂的路况时，多会发生倾斜、颠簸等情况，现有技术中多通过车体结构的设计来实现平衡和安全问题，这种技术多数是基于重心调整目的对车体尺寸和框架提出技术要求，是一种防御性设计，往往导致设计时不得不放弃一些其他方面的优点，例如节约材料、控制车体尺寸等。近年来非常流行的电动平衡车，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，驱动电机进行相应的调整，虽然有了主动调整的想法，但这本身是由于这种运动器材特殊，其站立式操控的设计决定了非平衡态是其主要应对的工作状态。

目前，尚没有任何技术提出对在常规工作状态下的通用机械设备、装置，例如带座椅的普通车辆(也可以是带座椅的平衡车)，进行非稳态主动调整的思路。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种自平衡装置，能够实现对通用机械在非稳态下的自平衡控制，利用液位变化感应活动部位的倾斜，灵敏度高，利用伸缩动作来调整平衡，响应快，控制灵活，结构简单，尤其适合对带座椅的车辆进行平衡控制。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种自平衡装置，包括底架、活动部，在所述底架和所述活动部之间设置有自平衡组件，所述自平衡组件根据所述自平衡装置在动作过程中的倾斜方向调整所述活动部的角度，使所述活动部朝着与所述自平衡装置的倾斜方向相反的方向运动，以恢复或保持平衡。

如上所述的一种自平衡装置，包括支撑部，所述支撑部一端设置在所述底架上，所述活动部活动设置在所述支撑部上。

如上所述的一种自平衡装置，所述自平衡组件包括倾斜感应件和自平衡驱动件，所述倾斜感应件为平衡管，所述平衡管内装有液体油、浮子，所述平衡管具有至少二个管端，在每个管端设有接近开关和平衡管堵头，所述平衡管堵头开有电线孔，接近开关的电线穿过电线孔连入驱动回路，所述浮子在水平状态下与接近开关之间留有一定间隙。

如上所述的一种自平衡装置，所述平衡管包括左右平衡管和前后平衡管，所述自平衡驱动件包括左右驱动件和前后驱动件，所述左右平衡管和所述左右驱动件布置在自平衡装置的横向方向，二者配合控制左右平衡，所述前后平衡管和所述前后驱动件布置在自平衡装置的纵向方向，二者配合控制前后平衡。

如上所述的一种自平衡装置，所述平衡管还包括平衡管底座，用于与所述活动部连接。

如上所述的一种自平衡装置，所述平衡管为U型管。

如上所述的一种自平衡装置，所述自平衡驱动件为伸缩杆，所述伸缩杆通过伸缩杆底座与底架和/或活动部相连，所述伸缩杆底座中装有关节轴承，能使伸缩杆在一定范围内自由转动。

如上所述的一种自平衡装置，所述驱动回路包括驱动电机和电源，所述电源设置在操作箱中。

如上所述的一种自平衡装置，所述自平衡装置为自平衡车，所述底架为车架，所述车架上设有车轮，所述活动部为座椅。

如上所述的一种自平衡装置，所述底架后端向下折弯或设置止挡部，作为安全支撑。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种自平衡装置，能够实现对通用机械在非稳态下的自平衡控制，利用液位变化感应活动部位的倾斜，灵敏度高，利用伸缩动作来调整平衡，响应快，控制灵活，结构简单，尤其适合对带座椅的车辆进行平衡控制。

本实用新型提供一种自平衡装置，通过对自平衡装置整体框架结构、传动结构、驱动结构、控制结构、安全防护结构的整体设计，优化了结构，提高了机械效率和电功效率，也提高了操纵的舒适性和用户体验度，为市场产业化提供了保障。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例1的一种自平衡装置结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为实施例1中伸缩杆底座7结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图。

图4为实施例1中平衡管结构示意图。

图5为实施例1中平衡管堵头202结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图。

图中各附图标记所代表的组件为：

1、活动部，2、左右平衡管，3、左右驱动件，4、左车轮，5、左支撑架，6、左减速电机，7、伸缩杆底座，8、底架，9、穿线盒，10、操作箱，11、支撑部，12、前后驱动件，13、右减速电机，14、右支撑架，15、右车轮，16、万向节，17、前后平衡管，201、平衡管底座，202、平衡管堵头，203、接近开关，204、浮子，205、液体油，701、关节轴承。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

应当理解，当提及元件被“连接”或“联接”至另一元件时，所述元件可以直接连接或联接至另一元件，或者可以存在中间元件。用于描述元件之间关系的其它用语应当以同样的方式解释(例如，“在......之间”、“邻近”等)。本实用新型中提及的方位“左右”、“前后”等，仅用来表达相对的位置关系，而不受实际应用中任何具体方向参照的约束。

实施例1

参见图1和图2，图1和图2为本实施例的一种自平衡装置。装置包括底架8、活动部1，在所述底架8和所述活动部1之间设置有自平衡组件，所述自平衡组件根据所述自平衡装置在动作过程中的倾斜方向调整所述活动部1的角度，使所述活动部1朝着与所述自平衡装置的倾斜方向相反的方向运动，以恢复或保持保持平衡。

本实用新型的自平衡装置可以是在运行中需要平衡控制的任何机械设备或其附件，尤其是一些以振动、摆动、行走等运动为主要动作方式的机械设备。在本实施例中，所述自平衡装置为带座椅的车辆，该车辆也可以称为自平衡车，相应的，所述底架8为该自平衡车的车架，所述车架上设有左车轮4、右车轮15，所述活动部1为自平衡车的座椅。

如图1所示，自平衡装置(自平衡车)包括支撑部11，所述支撑部11一端设置在所述底架8(车架)上，所述活动部1(座椅)活动设置在所述支撑部11上。具体的，该支撑部11可以为座椅支撑杆，座椅可以通过万向节16设置在座椅支撑杆上，万向节16与座椅支撑杆、座椅都通过螺栓连接，方便安装。进一步的，底架8高度低于车轮中心高度，后端向下折弯或设置止挡部，作为安全支撑，以防止后仰力度过大发生事故。

具体的，所述自平衡组件包括倾斜感应件和自平衡驱动件，所述倾斜感应件为平衡管，所述平衡管具有至少二个管端，如图4所示，在本实施例中，所述平衡管为U型管，所述平衡管内装有液体油205、浮子204，在U型管的每个管端设有接近开关203和平衡管堵头202，所述平衡管堵头202开有电线孔，接近开关203的电线穿过电线孔连入驱动回路，所述浮子204在水平状态下与接近开关203之间留有一定间隙。

下面结合图1和图2，在本实施例中，所述平衡管包括左右平衡管2和前后平衡管17，所述自平衡驱动件包括左右驱动件3和前后驱动件12，所述左右平衡管2和所述左右驱动件3布置在自平衡装置(自平衡车)的横向方向，二者配合控制左右平衡，所述前后平衡管17和所述前后驱动件12布置在自平衡装置的纵向方向，二者配合控制前后平衡。

作为较佳的实现方式，本实施例中所述自平衡驱动件为伸缩杆，所述伸缩杆通过伸缩杆底座7与底架8(车架)和活动部1(座椅)相连，结合图3，所述伸缩杆底座7中装有关节轴承701，能使伸缩杆在一定范围内自由转动，如果座椅发生两个自由度以上的转动，左右和/或前后方向的伸缩杆可以顺应扭动，防止伸缩杆损坏。较佳的，每个位置的伸缩杆底座7均为二片一组，中间放置伸缩杆的吊耳，并留出关节轴承701自由转动的间隙。进一步的，伸缩杆底座与座椅连接点尽量靠近座椅外缘，以增大座椅的稳固性。

这里，左右和前后方向的伸缩杆均为电动伸缩杆，可根据电机正反转进行拉伸、收缩动作。这种电动伸缩杆可以为市场上的成熟产品，伸缩装置与驱动电机集成于一体，也可以为平衡车单独设计，将伸缩装置与驱动电机分模块布局，这里不再赘述。

如图所示，作为对车体基础结构的优化，所述车架还包括左支撑架5、右支撑架14、左减速电机6、右减速电机13、穿线盒9、操作箱10，所述左支撑架5和右支撑架14可以为矩形管材，连接车轮与车架。

下面结合图4和图5，本实施例的U型的平衡管还包括平衡管底座201，用于与座椅连接，平衡管底座201可参照伸缩杆底座7结构，其尺寸匹配平衡管堵头202，所述平衡管堵头202下端为螺纹，方便旋入，上端两片吊耳与平衡管底座201配合连接，中间开有电线孔，方便接近开关203的电线引出，每个U型的平衡管中装有两个接近开关203，电线经中间电线孔引出后，顺着座椅、座椅支撑杆、操作箱等，分别连接至驱动电机的正转、反转电路上。

本实施例的操作箱10中装有整个装置运作所需电源(蓄电池)以及必要的控制系统，驱动伸缩杆运动的时间及时序控制器也均设置在操作箱10中，根据需要，其它一些附属装置也均可以设置在操作箱10中。

较佳的，操作箱10放置在底架8(车架)上部中间靠前位置，左减速电机6和右减速电机13也放置在靠前的位置上，使车架重心尽量靠前，人坐上之后就可以适当后仰了，增加舒适性。

较佳的，底架8(车架)上的所有管线通过穿线盒9连接至操作箱10中，使底架8(车架)上无裸露线路，整洁、安全。

本实施例的自平衡车，当座椅向左倾斜时，左右平衡管2中的浮子向左侧接近开关203靠近，接近开关203接通驱动电路，驱动电路中的伸缩杆驱动电机运转，驱动左右方向的伸缩杆伸长，使座椅回到水平位置，这时，左右平衡管2中的浮子204离开接近开关203，电机停止运转。反之，当座椅向右倾斜时，伸缩杆驱动电机会向相反方向运转，驱动左右方向的伸缩杆收缩，使座椅回到水平位置。

前后方向的平衡原理与左右方向的平衡原理相同，不再赘述。

进一步的，所述座椅可能会同时在左右和前后方向晃动，左右和前后方向的伸缩杆会共同作用来维持座椅的平衡。

另外，本实施例中列举了左右和前后方向的伸缩杆采用电机驱动，根据电机正反转进行拉伸、收缩动作的实例，但其实现方式并不仅限于此，这里根据实际机械设备的控制和使用条件，也可以采用液压驱动或其他机械驱动结构如链条驱动等，只要能实现相同的操作目的即可。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。