一种太阳能风帆车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能风帆车。它包括车体以及安装在车体上的风帆、转向系统、帆转向系统、太阳能电池板、传感器和控制系统。其特征在于：所述风帆安装于车体上；所述转向系统包括舵机、平行四边形转向架、四个车轮，并安装于车体的下部；所述帆转动系统包括斜拉绳、电机和联轴器，并与风帆连接；所述太阳能电池板覆盖在风帆表面，并给电机、舵机和控制系统供电；所述的传感器安装于风帆的顶端，用于检测风向和风速；所述控制系统连接舵机控制器、电机驱动器、传感器。太阳能风帆车由风能驱动前进，电机控制帆的转动，以获得最佳的动力。舵机控制车体的前进方向和角度，使得风帆车能按照既定的轨迹运动。
【专利说明】—种太阳能风帆车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能风帆车，尤其是应用于风力驱动的可自主运动的风帆车。
【背景技术】
[0002]风能作为一种清洁、绿色的能源在很多领域中得到应用。在海洋上，帆船是一种以风能作为动力的船舶。在电力行业，风能可用于风力发电。风能还能用于灌溉等等。此外风力还可以作为动力驱动，在专利201120361505.2，专利201020189150.9是应用一种风帆作为动力的新型运动小车。专利201010536879.3，是应用风帆作为小车的动力，节能环保、车速高，用于运动爱好者。专利201230537856.4的风帆车，利用帆布驱动三轮小车前进。
[0003]对比发现，这些风帆小车在运动健身领域有着不错的应用，但是其稳定性不够，在风速很大的情况下，风帆产生的力矩有可能使得小车倾覆。并且这些小车没有自主运动的能力，帆的转动和车前进的方向依靠外在的掌控，无法按照预定的轨迹路线行驶。对于在环境探测，避障，科学考察等方面是很难满足自主运动的要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决现有的技术存在的问题，提供一种太阳能风帆车，该风帆车能自主转向，根据风向和风速调整帆的迎风角度，以获得最佳的驱动力。
[0005]一种太阳能风帆车，为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:它包括车体以及安装在车体上的风帆、转向系统、帆转向系统、太阳能电池板、传感器和控制系统。其特征在于:所述风帆安装于车体上；所述转向系统包括舵机、平行四边形转向架、四个车轮，并安装于车体的下部；所述帆转动系统包括斜拉绳、电机和联轴器，并与风帆连接；所述太阳能电池板覆盖在风帆表面，并给电机、舵机和控制系统供电；所述的传感器安装于风帆的顶端，用于检测风向和风速；所述控制系统连接舵机控制器、电机驱动器、传感器。
[0006]所述车体的结构由铝型材APS20X20通过螺钉联接而成，为太阳能风帆车提供平台。
[0007]所述转向系统包括舵机、平行四边形转向架、四个车轮。所述舵机型号为:UD-1OOF0所述平行四边形转向架由固定轴、活动轴、连杆、两个固定槽、两块固定板组成。活动轴、固定轴安装在固定板上、固定板与轮子相连接。在固定轴和活动轴之间通过连杆连接，并且在连杆上开一小圆孔，用于与舵机连接。两个固定槽分别于车身连接，并用螺钉固定。舵机工作时，通过连杆传递力矩给活动轴，活动轴带动轮子偏左或偏右转动。太阳能风帆车通过转向系统调整运行方向。
[0008]所述帆转动系统包括斜拉绳、电机和联轴器，并与风帆连接。所述风帆是NACA0018翼型风帆，通过快速成型方法制造。风帆用一根桅杆固定，并与车身相连。桅杆安装于空心轴内，并通过螺钉紧固。空心轴经联轴器与电机输出轴连接。空心轴通过固定板和轴承用螺钉固定车身上。所述的斜拉绳是通过两块钢条与风帆连接。在桅杆的上端固定一个轴承，轴承与钢条固定。斜拉绳的另一端与车身用扣子连接，目的是增大风帆的强度。帆的转动系统，是由电机转动，通过联轴器传递力矩给风帆，使得风帆改变帆的迎风角度，以获得最佳的驱动力。
[0009]所述控制系统是一个单片机电连接一个舵机控制器、一个电机驱动器及所述传感器。舵机控制器和电机驱动器分别电连接舵机和电机。传感器检测风向和风速，并传送到单片机，转换后，向电机驱动器和舵机控制器发送命令，从而驱动舵机和电机，以得到合适的帆角和转向角。
[0010]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进
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少:
1.本发明的太阳能风帆车，利用风能和太阳能作为动力源。
[0011]2.本发明的太阳能风帆车，能实现自主控制，能自动调整风帆的迎风角度，自动调整运动方向。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1太阳能风帆车的外形图图2转向架借给他
图3风帆连接图图4帆转动结构图。
【具体实施方式】
[0013]本发明的优选实例集合附图详述如下:
实施例一
一种太阳能风帆车，包括车体(I)以及安装在车体(I)上的风帆(8 )、转向系统(7 )、帆转向系统(12)、太阳能电池板(10)、传感器(9)和控制系统(12)。其特征在于:所述风帆(8 )转动安装于车体(I)上；所述转向系统(7 )包括舵机(6 )、平行四边形转向架(22 )、四个车轮(28 )，安装于车体(I)的下部；所述帆转动系统(12 )包括斜拉绳(11)、电机(3 )和联轴器(43)，并与风帆(8)连接；所述太阳能电池板(10)覆盖在风帆(8)表面，并给电机(3)、舵机(6)和控制系统(2)供电；所述的传感器(9)安装于风帆(8)的顶端，用于检测风向和风速；所述控制系统(2)连接舵机控制器(5)、电机驱动器(4)、传感器(9)。
[0014]实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下:
所述车体(I)的结构由铝型材APS20 X 20通过螺钉联接而成，为太阳能风帆车提供平台。
[0015]所述转向系统(7)包括舵机(6)、平行四边形转向架(22)、四个轮子(28)。所述舵机(6)型号为:UD-100F。所述平行四边形转向架(22)由固定轴(27)、活动轴(23)、连杆(24)、两个固定槽(25)、两块固定板(21)组成。活动轴(23)、固定轴(27)固定安装在固定板
(21)上、固定板(21)与轮子(28)相连接。在固定轴(27)和活动轴(23)之间通过连杆(24)连接，并且在连杆(24)上开一小圆孔(26)，用于与舵机(6)连接。两个固定槽(25)分别于车身(I)连接，并用螺钉固定。舵机(6)工作时，通过连杆(24)传递力矩给活动轴(23)，活动轴(23 )带动轮子(28 )偏左或偏右转动。太阳能风帆车通过转向系统(7 )调整运行方向。
[0016]所述帆转动系统(12)包括斜拉绳(11)、电机(3)和联轴器(43)，并与风帆(8)连接。所述风帆(8)是NACA0018翼型风帆，通过快速成型方法制造。风帆(8)用一根桅杆(35)固定，并与车身(I)相连。桅杆(35)安装于空心轴(33)内，并通过螺钉紧固。空心轴(33)经联轴器(43)与电机(3)输出轴连接。空心轴(33)通过固定板(41)和轴承(42)用螺钉固定车身(I)上。所述的斜拉绳(11)是通过两块钢条(31)与风帆(8)连接。在桅杆(32)的上端固定一个轴承(35)，轴承(35)与钢条(31)固定。斜拉绳(11)的另一端与车身(I)用扣子(34)连接，目的是增大风帆(8)的强度。帆的转动系统(12)，是由电机(3)转动，通过联轴器(43)传递力矩给风帆(8)，使得风帆(8)改变帆的迎风角度，以获得最佳的驱动力。
[0017]所述控制系统(2)是一个单片机(44)电连接一个舵机控制器(5)、一个电机驱动器(4 )及所述传感器(9 )。所述舵机控制器(5 )和电机驱动器(4 )分别连接舵机(6 )和电机
(3)。所述传感器(9)检测风向和风速，并传送到单片机(44)，转换后，向电机驱动器(4)和舵机控制器(5)发送命令，从而驱动舵机(6)和电机(3)，以得到合适的帆角和转向角。
[0018]实施例三太阳能风帆车运动过程中，传感器(9)检测风向和风速大小，数据反馈到控制系统
(2)，经单片机(44)转换后，向舵机控制器(5)和电机驱动器(4)发送指令。电机(3)输出轴经联轴器(43)传递力矩，使得风帆(8)转动，得到合适的帆角度，以获得最佳驱动力。舵机(6)根据控制系统(2)预定的路径规划，调整轮子(28)的转向角，使得风帆车按照路径行驶。太阳能电池板(10)给电机(3)、舵机(6)和控制系统(2)提供电源。
【权利要求】
1.一种太阳能风帆车，包括车体(1)以及安装在车体(1)上的风帆(8)、转向系统(7)、帆转向系统(12)、太阳能电池板(10)、传感器(9)和控制系统(12);其特征在于:所述风帆(8 )转动安装于车体(1)上；所述转向系统(7 )包括舵机(6 )、平行四边形转向架(22 )、四个车轮(28 )，安装于车体(1)的下部；所述帆转动系统(12 )包括斜拉绳(11)、电机(3 )和联轴器(43)，并与风帆(8)连接；所述太阳能电池板(10)覆盖在风帆(8)表面，并给电机(3)、舵机(6)和控制系统(2)供电；所述的传感器(9)安装于风帆(8)的顶端，用于检测风向和风速；所述控制系统(2)连接舵机控制器(5)、电机驱动器(4)、传感器(9)。
2.根据权利要求1所述的太阳能风帆车，其特征在于:所述车体(1)的结构由铝型材APS20X20通过螺钉联接而成，为太阳能风帆车提供平台。
3.根据权利要求1所述的太阳能风帆车，其特征在于:所述转向系统(7)中的所述舵机(6)型号为:UD-100F，所述平行四边形转向架(22)由固定轴(27)、活动轴(23)、连杆(24)、两个固定槽(25)、两块固定板(21)组成，活动轴(23)、固定轴(27)固定安装在固定板(21)上、固定板(21)与轮子(28)相连接；在固定轴(27)和活动轴(23)之间通过连杆(24)连接，并且在连杆(24)上开一小圆孔(26)，用于与舵机(6)连接；两个固定槽(25)分别于车身(1)连接，并用螺钉固定；舵机(6)工作时，通过连杆(24)传递力矩给活动轴(23)，活动轴(23 )带动轮子(28 )偏左或偏右转动；太阳能风帆车通过转向系统(7 )调整运行方向。
4.根据权利要求1所述的太阳能风帆车，其特征在于:所述帆转动系统(12)中的所述风帆(8)是NACA0018翼型风帆，通过快速成型方法制造；风帆(8)用一根桅杆(35)固定，并与车身(1)相连；桅杆(35)安装于空心轴(33)内，并通过螺钉紧固；空心轴(33)经联轴器(43 )与电机(3 )输出轴连接；空心轴(33 )通过固定板(41)和轴承(42 )用螺钉固定车身(1)上；所述的斜拉绳(11)是通过两块钢条(31)与风帆(8)连接；在桅杆(32)的上端固定一个轴承(35)，轴承(35)与钢条(31)固定；斜拉绳(11)的另一端与车身(1)用扣子(34)连接，目的是增大风帆(8)的强度；帆的转动系统(12)，是由电机(3)转动，通过联轴器(43)传递力矩给风帆(8)，使得风帆(8)改变帆的迎风角度，以获得最佳的驱动力。
5.根据权利要求1所述的太阳能风帆车，其特征在于:所述控制系统(2)是一个单片机(44)电连接一个舵机控制器(5)、一个电机驱动器(4)及所述传感器(9);所述舵机控制器(5)和电机驱动器(4)分别连接舵机(6)和电机(3);所述传感器(9)检测风向和风速，并传送到单片机(44)，转换后，向电机驱动器(4)和舵机控制器(5)发送命令，从而驱动舵机(6)和电机(3)，以得到合适的帆角和转向角。
【文档编号】B62D15/00GK104401398SQ201410590072
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】谢少荣, 陈继清, 冯凯, 张凯, 沈天昊, 罗均 申请人:上海大学