一种电动平衡车用测功机的制作方法

本发明涉及电动车试验技术及装备制造领域，尤其涉及一种用于电动平衡车的测功机。

背景技术：

电动平衡车的运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上。当人站在电动平衡车的踏板上做前倾或后仰动作，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，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡，从而产生加速或减速等相应动作。电动平衡车已经称为人们用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。

电动平衡车自发明以来发展非常迅速，获得了各类人群尤其是年轻人的青睐，目前已开始较广泛的被用来商用和警用，起到了非常好的效果。在中国的市场，随着民众生活水平的不断提高，电动平衡车的市场前景是十分乐观的，国家标准及行业标准的出台，将更加有利于电动平衡车的规范发展和检测需求。

随着电动平衡车相关标准的制定和实施，电动平衡车的应用和产品检测市场需求也将得到较快发展。虽然市场有各种形式和大小不一的通用性摩托车底盘测功机，但目前国内外均无适合于电动平衡车用的测功机。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种电动平衡车用测功机，整体结构紧凑，能模拟人体姿态驱动电动平衡车完成道路模拟检测，降低测试人员工作强度，且提高测试效率。

具体地，本发明提出了一种电动平衡车用测功机，所述电动平衡车包括车轮和踏板，所述测功机包括，

底架；

第一转鼓和第二转鼓，并排间隔设置在所述底架上，所述电动平衡车的车轮与所述第一、第二转鼓表面接触并能带动所述第一、第二转鼓旋转；

扭力电机，设置在所述底架上，所述扭力电机能带动所述第一转鼓与所述车轮产生同向转动，以模拟施加于所述车轮的地面阻力；

两组模拟装置，并排布置在所述底架上，每组模拟装置包括，

第一支架和第二支架，相对间隔设置在所述底架上；

丝杆安装板，其两端分别活动固定于所述第一、第二支架上，所述丝杆安装板能保持在水平位置，且能沿所述第一、第二支架上下移动，所述丝杆安装板底面设有向下的固定柱；

丝杆电机，固定设置在所述丝杆安装板上，所述丝杆电机带动推杆向下穿过所述丝杆安装板；

配重块，固定设置在所述丝杆安装板上；

模拟脚板，设置在所述丝杆安装板的下方，所述模拟脚板的两端分别活动固定于所述第一、第二支架上，其顶面抵靠在所述固定柱的底部，以及所述推杆的底部，所述模拟脚板的底面贴合于所述电动平衡车的踏板；

在检测过程中，所述丝杆电机能带动所述推杆上下移动使所述模拟脚板产生倾斜，两组所述模拟装置同步工作，以模拟人体来操控所述电动平衡车做直线运动。

根据本发明的一个实施例，在所述底架的顶面开设有安装孔，所述第一转鼓和第二转鼓并排间隔设置在所述安装孔内。

根据本发明的一个实施例，在所述底架的底部设有带刹车的脚轮。

根据本发明的一个实施例，所述底架的表面设有防滑地板。

根据本发明的一个实施例，在所述第一、第二支架的相对面上开设有竖槽，所述丝杆安装板的两端分别设有第一滚珠轴承，所述第一滚珠轴承与所述竖槽导向配合；

所述配重块的一侧设有第二滚珠轴承，所述第二滚珠轴承与所述第一支架的竖槽导向配合，所述丝杆电机的一侧设有第三滚珠轴承，所述第三滚珠轴承与所述第二支架的竖槽导向配合，以使所述丝杆安装板能在垂直方向上移动。

根据本发明的一个实施例，所述配重块的另一侧紧靠在所述丝杆电机上。

根据本发明的一个实施例，每组所述模拟装置还包括固定销和多块上下叠置的所述配重块，多块所述配重块通过所述固定销固定一体。

根据本发明的一个实施例，在所述固定柱的底部设有第四滚珠轴承，在所述推杆的底部设有第五滚珠轴承，所述模拟脚板通过所述第四、第五滚珠轴承抵靠在所述固定柱和推杆的底部。

根据本发明的一个实施例，还包括设置在所述底架上的保护装置，所述保护装置布置在所述电动平衡车的车轮外侧，以防止所述电动平衡车向两侧窜动。

根据本发明的一个实施例，在两组所述模拟装置的第一支架上跨接有第一侧保护横杆，在两组所述模拟装置的第二支架上跨接有第二侧保护横杆，所述第一、第二侧保护横杆用以防止所述电动平衡车在前后方向上窜动。

本发明提供的一种电动平衡车用测功机，整体结构紧凑，能模拟人体姿态驱动电动平衡车以完成道路模拟测试，提升测试效率且操作方便。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1是现有技术的电动平衡车的结构示意图。

图2是本发明的测功机的结构示意图。

图3是本发明的测功机的俯视图。

图4是本发明的测功机在初始状态下的侧面结构示意图。

图5是本发明的测功机在测试状态下的侧面结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

电动平衡车100底座101

踏板102车轮103

推杆104推杆把手105

测功机200底架201

第一转鼓202第二转鼓203

扭力电机204模拟装置205

第一支架206第二支架207

丝杆电机安装板208丝杆电机209

配重块210模拟脚板211

固定杆212推杆213

安装孔214脚轮215

防滑地板216竖槽217

第一滚珠轴承218第二滚珠轴承219

第三滚珠轴承220固定销221

第四滚珠轴承222第五滚珠轴承223

第六滚珠轴承224保护滚轮225

第一侧保护横杆226第二侧保护横杆227

防护板228

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1是现有技术的电动平衡车的结构示意图。如图所示，电动平衡车100主要包括底座101，设置在底座101上的踏板102以及设置在底座101两侧的车轮103。在底座101上还设有向上延伸的推杆104，在推杆104的顶部设置有推杆把手105。当人双脚分别站在电动平衡车100的踏板102上，双腿贴靠于推杆把手105上，做前倾动作，底座101内部的传感器检测到车体姿态的变化，从而产生启动、加速动作，驱动车轮103滚动前进以保持系统整体平衡。当人体略微后仰时，驱动车轮103减速至停止。在电动平衡车100的运动过程中，人体前倾和后仰的动作转化为踏板102相对于水平面的夹角变化，进而形成车轮103的加速和减速。

图2是本发明的测功机的结构示意图。图3是本发明的测功机的俯视图。如图所示，一种电动平衡车用测功机200主要包括底架201、第一转鼓202、第二转鼓203、扭力电机204和两组模拟装置205。

其中，底架201呈长方体。第一转鼓202和第二转鼓203的长度方向与底架201的长度方向一直，且两者并排间隔设置在底架201上。电动平衡车100的车轮103与第一、第二转鼓202、203的表面接触，车轮103能带动第一、第二转鼓202、203旋转。

扭力电机204设置在底架201的一侧。扭力电机204与第一转鼓202连接，能带动第一转鼓202与车轮103产生同向转动。扭力电机204驱动第一转鼓202旋转对车轮103施加阻力以模拟实际地面道路。第二转鼓203在电动平衡车100的车轮103的带动下被动转动。

两组模拟装置205并排布置在底架201上。每组模拟装置205主要包括第一支架206、第二支架207、丝杆安装板208、丝杆电机209、配重块210和模拟脚板211。

第一支架206和第二支架207相对间隔设置在底架201上，用于支撑模拟装置205的其它部件。丝杆安装板208的两端分别活动固定于第一、第二支架上。丝杆安装板208能保持在水平位置，相当于丝杆安装板208的表面始终平行于地面，且丝杆安装板208能沿第一、第二支架206、207上下移动，丝杆安装板208的底面设有向下的固定柱212。

丝杆电机209固定设置在丝杆安装板208上。丝杆电机209带动推杆213向下穿过丝杆安装板208。

配重块210固定设置在丝杆安装板208上。

模拟脚板211设置在丝杆安装板208的下方。模拟脚板211的两端分别活动固定于第一、第二支架206、207上。模拟脚板211的顶面抵靠在固定柱212的底部以及推杆213的底部，模拟脚板211的底面贴合于电动平衡车100的踏板102。

两组模拟装置205分别模拟人体的双脚踩踏在踏板102上，即通过各组的模拟脚板211贴合在电动平衡车100的踏板102上。在测功机200的实际检测过程中，丝杆电机209能带动推杆213上下移动，在配重块210的重力作用下，使模拟脚板211产生倾斜，带动踏板102与水平面形成夹角，进而驱动电动平衡车100动作。两组模拟装置205同步工作，以模拟人体来操控电动平衡车100做直线运动。

较佳地，在底架201的顶面开设有安装孔214。第一转鼓202和第二转鼓203并排间隔设置在安装孔214内。第一、第二转鼓202、203的顶部与底架201的顶面大致位于同一高度，这样设置能适当降低模拟装置205的各部件的安装高度，使得测功机200整体结构更紧凑。另外，降低了测试用电动平衡车100的高度，提升安全性能。

较佳地，在底架201的底部设有带刹车的脚轮215。方便测功机200移动，能够推入环境仓做试验，该环境仓用于模拟各种气候状态下的场景，例如模拟不同温度、湿度条件等。

较佳地，底架201的顶面设有防滑地板216，便于操作人员站立在防滑地板216上安装模拟装置205及安放电动平衡车100。

图4是本发明的测功机在初始状态下的侧面结构示意图。图5是本发明的测功机在测试状态下的侧面结构示意图。结合图2和图3所示，在第一、第二支架206、207的相对面上开设有竖槽217。丝杆安装板208的两端分别设有第一滚珠轴承218。第一滚珠轴承218与竖槽217导向配合，即第一滚珠轴承218只能沿着竖槽217的长度方向上移动。在配重块210的一侧设有第二滚珠轴承219，第二滚珠轴承219与第一支架206的竖槽217导向配合。同样，第二滚珠轴承219只能沿着竖槽217的长度方向上上下移动。丝杆电机209的一侧设有第三滚珠轴承220。第三滚珠轴承220与第二支架207的竖槽217导向配合，以使丝杆安装板208能在竖槽217的竖直方向上移动。丝杆安装板208、丝杆电机209及配重块210固定一体，如图4所示，在其周边设置的两个第一滚珠轴承218、第二滚珠轴承219及第三滚珠轴承220类似于一个矩形的四个顶点。第一滚珠轴承218和第二滚珠轴承219连线形成矩形的一条边，只能在第一支架206的竖槽217内的上下移动。同样的，另一个第一滚珠轴承218和第三滚珠轴承220连线形成矩形的另一条边，只能在第二支架207的竖槽217内的上下移动。这样矩形的两条侧边被限制在第一、第二支架206、207内上下移动，使得矩形的上下两条边能够始终保持在水平位置。换言之，底边对应的丝杆电机安装板208能始终保持在水平位置，配重块210和丝杆电机209同样保持在丝杆电机安装板208上。丝杆电机安装板208、配重块210和丝杆电机209所模拟的人体重量的重心始终保持在同一垂直方向，该垂直方向应与车轮103的轴线相交。

较佳地，配重块210的另一侧紧靠在丝杆电机209上，提升配重块210和丝杆电机209的整体稳定度，保持重心，不会在测试过程中产生倾斜或微小移动。

较佳地，每组模拟装置205还包括固定销221和多块上下叠置的配重块210。多块配重块210通过固定销221固定一体。多块配重块210可分别设置多个第二滚珠轴承219。

较佳地，在固定柱212的底部设有第四滚珠轴承222。在推杆213的底部设有第五滚珠轴承223。模拟脚板211通过第四、第五滚珠轴承222、223抵靠在固定柱212和推杆213的底部。

较佳地，模拟脚板211的两端分别设有第六滚珠轴承224。两个第六滚珠轴承224分别与第一支架206和第二支架207的竖槽217导向配合，即第六滚珠轴承224只能沿着竖槽217的垂直方向上移动。

较佳地，测功机200还包括设置在底架201上的保护装置。保护装置布置在电动平衡车100的车轮103外侧，以防止电动平衡车100向两侧窜动。在图示的实施例中，保护装置是保护滚轮225。

较佳地，在两组模拟装置205的第一支架206上跨接有第一侧保护横杆226。在两组模拟装置205的第二支架207上跨接有第二侧保护横杆227。第一、第二侧保护横杆226、227用以防止电动平衡车100在前后方向上窜动。

较佳地，测功机200还包括控制器及与控制器连接的扭力传感器、速度传感器和角度传感器。其中，扭力传感器设置在底架201上，与第一转鼓202连接，用于检测第一转鼓202的扭矩，通过扭力传感器的检测结果可以大致推算出电动平衡车100的实时输出功率。速度传感器用于检测车轮103的转速，角度传感器用于检测踏板102与水平面的夹角。更佳地，在扭力传感器的上方还设有防护板228。

以下结合所有附图进一步详细描述测功机200的装配及测试过程。

首先，将第一转鼓202和第二转鼓203安装在底架201的安装孔214内，在将扭力电机204设置在底架201的一侧，与第一转鼓202电连接。在底架201上固定装配第一、第二支架206、207。然后，电动平衡车100被放置到底架201上，车轮103贴合第一、第二转鼓202、203，在将模拟脚板211两端的第六滚珠轴承装入第一、第二支架206、207的竖槽217内，使模拟脚板211贴合到电动平衡车100的踏板102表面。接着，在第一、第二支架206、207之间装入丝杆电机安装板208和丝杆电机209，使第一、第三滚珠轴承218、220分别卡入第一、第二支架206、207的竖槽217内，并使固定杆212底部的第四滚珠轴承222和推杆213底部的第五滚珠轴承223贴合到模拟脚板211的顶面。再逐一放上配重块210，将第二滚动轴承219卡入第一支架206的竖槽217内，插入固定销221固定。常规的，电动平衡车100的两侧踏板102上的承载物应同时放置，且承载物的总重量约为75kg(公斤)以符合测试要求。在测试过程中要保持承载物的平稳状态，需要依赖与各个滚珠轴承与竖槽217的配合，减少磨损，增加灵活性，保证丝杆电机安装板208及配重块210保持水平状态下的上下移动，重心稳定。

开始测试时，参考图4，固定杆212的底部和推杆213的底部处于同一高度，踏板102和模拟脚板211都处于水平状态。参考图5，两个模拟装置205同步启动丝杆电机209，推杆213上升，其底部与固定杆212的底部产生高度差，在配重块210和丝杆电机209的重力作用下，模拟脚板211靠近第二支架207一侧上升，使其顶面仍紧靠固定杆212的底部和推杆213的底部，模拟脚板211带动踏板102形成与水平面的夹角，产生前倾，电动平衡车100启动。模拟脚板211模拟人体的脚部动作，提升推杆213相当于人体脚踝部分的提踵动作，带动踏板102产生前倾。在此状态下，继续提升推杆213，踏板102与水平面的夹角继续增大，电动平衡车100加速。在速度传感器和角度传感器的双重信号的反馈下，丝杆电机209准确控制推杆213动作，即相当于控制踏板102与水平面的夹角，以将电动平衡车100的前进速度控制在要求的数值内，进行各速度段的扭力、功率测试。容易理解的，当反向转动丝杆电机209，两模拟装置205的推杆213同步下降，模拟脚板211带动踏板102与水平面夹角减小直至水平，电动平衡车100减速至停止。

本发明提供的一种电动平衡车整体结构紧凑，能模拟人体姿态驱动电动平衡车以完成道路模拟测试，降低了试验人员的劳动强度，安全可靠，提高了试验效率，降低成本。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。