，飞轮I的上下表面靠近飞轮轴3处周向设有凹槽2，使得飞轮I远离飞轮轴3的部分厚，而靠近飞轮轴3的部分薄，从而可以在相同质量和相同转速的情况下提高飞轮I的转动惯量。飞轮轴3通过第一离合器6连接第一电机7，第一电机7为高速电机，可带动飞轮I进行高速运转，第一电机7安装在飞轮外壳4上。飞轮I上设有转速传感器15。
[0036]飞轮外壳4为一真空封闭的壳体，飞轮外壳4通过外壳转轴5安装在外框9上，外壳转轴5与飞轮轴3相互垂直。外壳转轴5通过第二离合器11连接第二电机12，第二电机12为减速电机，安装在外框9上。外壳转轴5上设有角度传感器8。
[0037]外框9上设有主控盒10，主控盒10内设置有相互连接的处理器14和控制器13，处理器14分别连接3轴陀螺仪传感器17、3轴加速度传感器16、转速传感器15和角度传感器8，控制器13分别连接第一电机7和第二电机12。
[0038]该高稳定智能自平衡装置的控制方法包括以下步骤:
[0039]I)转速传感器15采集飞轮I的转速数据，将数据信号传输给处理器14，当飞轮I的转速达到需求的最低值后，装置进入平衡控制状态，其中第一电机7用于保持飞轮I的高速旋转；
[0040]2) 3轴陀螺仪传感器17和3轴加速度传感器16分别采集装置的角度和加速度数据，并将采集到的信号传输给处理器14，处理器14对信号进行分析处理，当发现装置偏离平衡状态时，对控制器13发出指令，使控制器13控制第二电机12发生改变，控制飞轮外壳4的偏转方向和偏转速度，调节装置的倾斜角度，直到恢复平衡状态；
[0041]3)角度传感器8采集飞轮轴3的偏转角度数据，并将该数据信号传输给所述处理器14，处理器14对该数据信号进行分析和处理，当发现偏转角度过大或持续增加时，处理器14对控制器13发出指令，使控制器13控制第二电机12发生改变，调节装置使其在维持装置稳定的状态下自动将外壳偏转角恢复至零点。
[0042]由于飞轮外壳4为一封闭真空壳体，因此，可降低飞轮I转动的空气阻力，减少功耗，提高转速。另外，第一电机7和第二电机12分别连接有第一离合器6和第二离合器11，第一离合器6和第二离合器11在装置有电的情况下，将飞轮轴3与第一电机7结合在一起，将外壳转轴5与第二电机12结合在一起，而在电力被切断的情况下使其分开，从而可以使系统在停电的状态下依靠惯性继续维持一段时间的平衡而不会立即倾倒，使操作者在这段时间内作出反应，大大提高了整个装置的可靠性。
[0043]以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.高稳定智能自平衡装置，其特征在于:包括外框、可转动设置于所述外框上的封闭外壳、可转动设置于所述外壳内的旋转体、驱动所述外壳的第二驱动装置、驱动旋转体的第一驱动装置、检测组件、处理装置和控制装置，所述外壳的转动轴与所述旋转体的转动轴相垂直，所述检测组件包括用于采集数据的角度传感器、转速传感器、陀螺仪传感器和加速度传感器，所述处理装置分别连接所述检测组件和控制装置，所述控制装置连接所述第一驱动装置和第二驱动装置。
2.根据权利要求1所述的高稳定智能自平衡装置，其特征在于:所述旋转体为飞轮，所述飞轮远离其转动轴的部分厚，而靠近其转动轴的部分薄。
3.根据权利要求2所述的高稳定智能自平衡装置，其特征在于:所述飞轮上下面靠近其转动轴处分别周向设有凹槽。
4.根据权利要求1所述的高稳定智能自平衡装置，其特征在于:所述外壳为一真空封闭的壳体。
5.根据权利要求1所述的高稳定智能自平衡装置，其特征在于:所述旋转体的转动轴通过第一离合器连接所述第一驱动装置，所述第一驱动装置安装在所述外壳上，可带动所述旋转体进行高速旋转。
6.根据权利要求1所述的高稳定智能自平衡装置，其特征在于:所述外壳的转动轴通过第二离合器连接所述第二驱动装置，第二驱动装置安装在所述外框上。
7.根据权利要求1所述的高稳定智能自平衡装置，其特征在于:所述外壳的转动轴上设有用于采集旋转体偏移角度的所述角度传感器，旋转体上设有用于采集其转速的所述转速传感器，所述外框上设有主控盒，所述主控盒内设有所述处理装置、控制装置、陀螺仪传感器和加速度传感器。
8.根据权利要求1所述的高稳定智能自平衡装置，其特征在于:所述旋转体和外壳至少有一组，每组中的所述旋转体均设置于所述外壳中，旋转体连接第一驱动装置，外壳连接第二驱动装置，旋转体的转动轴与外壳的转动轴相垂直，所述外壳均设置于所述外框上。
9.根据权利要求1所述的高稳定智能自平衡装置的控制方法，其特征在于:该方法包括以下步骤， 1)所述转速传感器采集旋转体转速数据，将数据信号传输给所述处理装置，当旋转体转速达到需求的最低值后，装置进入平衡控制状态； 2)所述陀螺仪传感器和加速度传感器分别采集装置的角度和加速度数据，并将采集到的信号传输给所述处理装置，处理装置对信号进行分析处理，当发现装置偏离平衡状态时，对控制装置发出指令，使控制装置控制第二驱动装置发生改变，控制外壳的偏转方向和偏转速度，调节装置的倾斜角度，直到恢复平衡状态； 3)所述角度传感器采集飞轮转动轴的偏转角度数据，并将该数据信号传输给所述处理装置，处理装置对该数据信号进行分析和处理，当发现偏转角度过大或持续增加时，处理装置对控制装置发出指令，使控制装置控制第二驱动装置发生改变，调节装置使其在维持装置稳定的状态下自动将外壳偏转角恢复至零点。
【专利摘要】本发明提供一种高稳定智能自平衡装置及其控制方法，包括外框、可转动设置于所述外框上的封闭外壳、可转动设置于所述外壳内的旋转体、驱动所述外壳的第二驱动装置、驱动旋转体的第一驱动装置、检测组件、处理装置和控制装置，所述外壳的转动轴与所述旋转体的转动轴相垂直，所述检测组件包括用于采集数据的角度传感器、转速传感器、陀螺仪传感器和加速度传感器，所述处理装置分别连接所述检测组件和控制装置，所述控制装置连接所述第一驱动装置和第二驱动装置。本发明的高稳定智能自平衡装置，可安装在各种需要维持平衡的设备，尤其是动态不稳定设备(如两轮车辆)上，具有高的抗干扰性，稳定性强。
【IPC分类】B62J99-00, B64D47-00, F42B15-01, B63B39-00
【公开号】CN104608859
【申请号】CN201510001777
【发明人】颜伟荣
【申请人】颜伟荣
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月5日