自我平衡的移动载具的制作方法

本发明涉及个人载具的技术领域，尤其涉及一种自我平衡的移动载具。

背景技术：

随着环保与节能减碳的意识高涨，电动车辆的研制已成为当今交通技术开发的重要指标。目前，一般民众的交通运输工具使用仍旧是以汽机车为主；然而，汽机车因燃烧燃料所排放的一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物等污染气体对环境与空气质量造成相当程度的危害。因此，就现在的交通运输现况来看，是相当适合推展环保型交通运输工具，例如电动车、太阳能车等无污染且低噪音的新式移动载具。

请参阅图1，图1示出了现有技术中的一种两轮移动载具的立体图。图1所示的两轮移动载具1’为众人熟知的赛格威(segway)，其主要包括:辅助平衡杆11’、载台12’、轮组13’、与动力系统。请同时参阅图2，图2示出了显示该动力系统的系统方块图。其中，该动力系统14’大部分设置于该载台12’内部，并至少包括：控制模块141’、用户接口142’、至少三个陀螺仪143’、左马达驱动模块144’、右马达驱动模块145’、至少一个个加速计146’与电源模块147’。

继续地参阅图1与图2，并请同时参阅图3a与图3b，图3a与图3b分别示出了该两轮移动载具的操作示意图。如图所示，当驾驶者者乘上该两轮移动载具1’之时，位于载台12’内的三个陀螺仪143’会侦测该载台12’的倾斜角度，并输出倾斜角度信号至该控制模块141’；同时，该至少一个加速计146’会侦测该载台12’的角速度，并输出角速度信号至该控制模块141’。进一步地，该控制模块141’会根据该倾斜角度信号与该角速度信号而输出控制信号至该左马达驱动模块144’与该右马达驱动模块145’，以通过左马达驱动模块144’与右马达驱动模块145’驱动该轮组13’，进而由该轮组13’的作动而输出平衡力矩至该载台12’，此方式维持载台12’的平衡。

如图3a所示，驾驶者者可以通过将其身体前倾的方式而控制该两轮移动载具1’向前行驶；其中，当驾驶者者身体前倾时，载台12’的前端也同步地向下倾斜，此时该控制模块141’会根据载台12’的倾斜角度的变化量以及角速度的变化量而驱动该轮组13’，使得该两轮移动载具1’向前行驶。相反地，如图3b所示，当驾驶者者身体后倾时，载台12’的前端也同步地向上倾斜，此时该控制模块141’会根据载台12’的倾斜角度的变化量以及角速度的变化量而驱动该轮组13’，使得该两轮移动载具1’向后行驶。

虽然该两轮移动载具1’(segway)目前被广泛地应用于机场、大型卖场、游乐园的警卫巡逻用途，该两轮移动载具1’(segway)于实务操作中显示出以下缺陷:

1、对于体感能力较差的人而言，想要乘上该两轮移动载具1’并同时维持在平衡状态是非常困难的，特别是利用将其身体前倾/后倾的方式来控制该两轮移动载具1’的行驶；

2、由于该两轮移动载具1’必须搭载至少三个陀螺仪143’才能够有效的侦测该载台12’的平衡状态，导致该两轮移动载具1’因为构件成本过高而售价高昂。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一种自我平衡的移动载具。不同于现有技术中的两轮移动载具(segway)必须依靠驾驶者的体感操作才能够移动行驶，本发明提供的自我平衡的移动载具搭载由操控单元与作动单元所组成的移动控制模块；驾驶者便可以通过该操控单元控制该作动单元进行作动，进而使得设置于该作动单元上的陀螺仪向前倾斜或向后倾斜，达到轻易控制该自我平衡的移动载具向前或向后行驶的效果。除此之外，不同于现有技术中的两轮移动载具必须搭载至少三个陀螺仪，本发明提供的自我平衡的移动载具仅搭载由陀螺仪与加速计所组成的平衡状态侦测模块便能够实现相同于现有技术中的两轮移动载具的基础功能；显然，相较于现有技术中的两轮移动载具，本发明提供的自我平衡的移动载具因为构件成本低廉而具有价格上的优势。

为了达成上述本发明的主要目的，本发明提供一种自我平衡的移动载具，包括：

载台；

轮组，连接于该载台的两侧；

平衡状态侦测模块，设置于该载台之上，用以侦测该载台的倾斜角与角速度，输出倾斜角信号与角速度信号；

主控模块，设置于该载台的内部，并电性连接该平衡状态侦测模块以接收该倾斜角信号与该角速度信号；

轮组驱动模块，设置于该载台内并电性连接该主控模块；

移动控制模块，连接至该平衡状态侦测模块；以及

电源模块，设于该载台之中，用以供应所需电力；

其中，该主控模块可根据该倾斜角信号与该角速度信号控制该轮组驱动模块，以通过该轮组驱动模块驱动该轮组运转，维持该载台的平衡；

其中，该移动控制模块可令该平衡状态侦测模块输出特定倾斜角信号与特定角速度信号，使得该主控模块根据该特定倾斜角信号与该特定角速度信号控制该轮组驱动模块，以通过该轮组驱动模块驱动该轮组运转，驱使该载台移动行驶。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1示出了现有技术中的一种两轮移动载具的立体图；

图2示出了显示动力系统的系统方块图；

图3a与图3b分别示出了显示两轮移动载具的操作示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种自我平衡的移动载具的第一实施例的立体图；

图5示出了本发明实施例提供的显示平衡状态侦测模块、主控模块、与轮组驱动模块的电性连接方块图；

图6示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具与移动控制模块的架构图；

图7a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图；

图7b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图；

图8a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图；

图8b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图；

图9a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图；

图9b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图；

图10a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图；

图10b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图；

图11示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的第二实施例的架构图；

图12示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的第三实施例的架构图；

图13示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的第四实施例的立体图；

图14示出了本发明实施例提供的平衡状态侦测模块、主控模块、轮组驱动模块、与辅助平衡模块的电性连接方块图。

符号说明：

1自我平衡的移动载具11载台

12轮组13平衡状态侦测模块

14主控模块15轮组驱动模块

16移动控制模块17电源模块

131陀螺仪132加速计

151左轮驱动单元152右轮驱动单元

161操控单元162作动单元

18用户操控接口19座椅模块

160操控杆

1’两轮移动载具11’辅助平衡杆

12’载台13’轮组

14’动力系统141’控制模块

142’用户接口143’陀螺仪

144’左马达驱动模块145’右马达驱动模块

146’加速计147’电源模块

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明提供的一种自我平衡的移动载具，以下将配合图式，详尽说明本发明的较佳实施例。

第一实施例

请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供的一种自我平衡的移动载具的第一实施例的立体图。如图4所示，本发明实施例提供的自我平衡的移动载具1包括：载台11、轮组12、平衡状态侦测模块13、主控模块14、轮组驱动模块(未图标)、移动控制模块16、以及电源模块(未图标)；其中，该轮组12安装连接于该载台11的两侧。

继续地参阅图4，并请同时参阅图5，图5示出了本发明实施例提供的显示平衡状态侦测模块、主控模块、与轮组驱动模块的电性连接方块图。如图所示，该电源模块17设于该载台11之中，用以供应所需电力。并且，该平衡状态侦测模块13设置于该载台11之上，并由陀螺仪131(gyroscope)与加速计132(accelerometer)所组成。于本发明实施例中，平衡状态侦测模块13用以侦测该载台11的倾斜角与角速度，进而输出倾斜角信号与角速度信号。

该主控模块14设置于该载台11内部，并电性连接该平衡状态侦测模块，用以接收该倾斜角信号与该角速度信号。如此，主控模块14便可以根据所接收到的倾斜角信号与角速度信号控制该轮组驱动模块15，以通过该轮组驱动模块15驱动该轮组12运转，以维持该载台11的平衡。如图所示，电性连接该主控模块14的轮组驱动模块15设置于该载台11内，并包括左轮驱动单元151与右轮驱动单元152。于本发明实施例中，主控模块14通过该左轮驱动单元151与该右轮驱动单元152分别以不同的动力驱动该轮组12的左轮与右轮，由左轮与右轮之间的转速差异来形成平衡力矩，达到平衡该载台11的效果。

值得强调的是，本发明实施例特别设计连接至该平衡状态侦测模块13的移动控制模块16；如此设计，驾驶者人便可以通过该移动控制模块16向前或向后倾斜该平衡状态侦测模块13，使得该平衡状态侦测模块13输出特定倾斜角信号与特定角速度信号；接着，主控模块14便会根据该特定倾斜角信号与该特定角速度信号而控制该轮组驱动模块15，以通过该轮组驱动模块15驱动该轮组12运转，以驱使该载台11向前或向后移动。

请继续同时参阅图6，图6示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具与该移动控制模块的架构图。本发明实施例以操控单元161及作动单元162组成所述的移动控制模块16。于第一实施例中，该操控单元161为操控杆，且用户操控接口18设置于该操控杆之上，便利于驾驶者人启动/关闭自我平衡的移动载具1的电源。此外，驾驶者人也可通过该用户操控接口18设定自我平衡的移动载具1的行驶速度与操控模式。另外，该作动单元162的最简单形式为4个压缩弹簧。如图6所示，该4个压缩弹簧的一端支撑该平衡状态侦测模块13，另一端连接至该载台11。

请再同时参阅图7a与图7b，其中图7a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图，并且图7b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图。如图7a与图7b所示，驾驶者可以通过该操控单元161可控制该作动单元162，以使得该平衡状态侦测模块13向前倾斜，进而令该平衡状态侦测模块13输出特定的倾斜角信号与特定的角速度信号；此时，该主控模块14便会根据所接收到的特定倾斜角信号与特定角速度信号而控制该轮组驱动模块15，以通过该轮组驱动模块15驱动该轮组12运转，进而驱使该载台11向前移动行驶。

请再同时参阅图8a与图8b，其中图8a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图，并且图8b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图。如图8a与图8b所示，驾驶者者也可以通过该操控单元161可控制该作动单元162，以使得该平衡状态侦测模块13向后倾斜，进而令该平衡状态侦测模块13输出特定的倾斜角信号与特定的角速度信号；此时，该主控模块14便会根据所接收到的特定倾斜角信号与特定角速度信号而控制该轮组驱动模块15，以通过该轮组驱动模块15驱动该轮组12运转，进而驱使该载台11向后移动行驶。

请再同时参阅图9a与图9b，其中图9a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图，并且图9b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图。如图9a与图9b所示，驾驶者者也可以通过该操控单元161可控制该作动单元162，以使得该平衡状态侦测模块13向右倾斜，进而令该平衡状态侦测模块13输出特定的倾斜角信号与特定的角速度信号；此时，该主控模块14便会根据所接收到的特定倾斜角信号与特定角速度信号而控制该轮组驱动模块15，以通过该轮组驱动模块15驱动该轮组12运转，进而驱使该载台11向右移动行驶。

请再同时参阅图10a与图10b，其中图10a示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的操作示意图，并且图10b示出了本发明实施例提供的作动单元的作动图。如图10a与图10b所示，驾驶者者也可以通过该操控单元161可控制该作动单元162，以使得该平衡状态侦测模块13向左倾斜，进而令该平衡状态侦测模块13输出特定的倾斜角信号与特定的角速度信号；此时，该主控模块14便会根据所接收到的特定倾斜角信号与特定角速度信号而控制该轮组驱动模块15，以通过该轮组驱动模块15驱动该轮组12运转，进而驱使该载台11向左移动行驶。

第二实施例

虽然图6示出了用以倾斜平衡状态侦测模块13的该移动控制模块16由操控杆(操控单元161)与4个压缩弹簧(作动单元162)所组成，但并非用以限制所述移动控制模块16的实施态样。请参阅图11，示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的第二实施例的架构图。不同于前述第一实施例(图6)的是，第二实施例以游戏杆式操控器做为该移动控制模块16的操控单元161，并同时以电子式云台(electroniccradleheaddevice)作为该移动控制模块16的作动单元162。值得说明的是，于第二实施例中，操控杆160仅供驾驶者握持及搭载该游戏杆式操控器(操控单元161)；必须强调的是，操控杆160系采固定式，并不能用来控制作动单元162的作动。

于第二实施例中，驾驶者可以其手指拨动该游戏杆式操控器(操控单元161)之上的游戏杆，以控制该电子式云台(作动单元162)进行作动，以令该平衡状态侦测模块13向前、向后、向右、或向左倾斜，达到轻易控制该自我平衡的移动载具向前、向后、向右、或向左行驶的效果。然而，必须补充说明的是，第二实施例之中的游戏杆式操控器也可以操控杆、按键式操控器、滚轮式操控器等类似功能的操控单元161。

第三实施例

虽然图11示出了用以倾斜平衡状态侦测模块13的该移动控制模块16系由游戏杆式操控器(操控单元161)与电子式云台(作动单元162)所组成，但并非用以限制所述移动控制模块16的实施态样。请参阅图12，示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的第三实施例的架构图。不同于前述第二实施例(图11)的是，第三实施例以无线传输式操控器作为该移动控制模块16的操控单元161，其中，无线传输式操控器可以是无线游戏杆(joystick)、智能型电子装置、或遥控器。同时，必须加以强调的是，虽然图11图标作动单元162(电子式云台)系设置于载台11上；然而，熟悉机电设计的工程师应该可以根据其实务经验，将电子式云台设置于自我平衡的移动载具1的其它位置上。

以智能型手机作为第三实施例的设计范例，其中，驾驶者可以事先将用以控制该电子式云台(作动单元162)进行作动的应用程序(app)安装至其智能型手机内；接着，驾驶者便可以通过智能型手机的应用程控该电子式云台(作动单元162)进行作动，进而使该平衡状态侦测模块13向前、向后、向右、或向左倾斜，达到轻易控制该自我平衡的移动载具向前、向后、向右、或向左行驶之效果。除此之外，如图12所示，于第三实施例之中，该自我平衡的移动载具1包括有座椅模块19，系设置于该载台11之上，用以供驾驶者乘坐。

第四实施例

请参阅图13，示出了本发明实施例提供的自我平衡的移动载具的第四实施例的立体图。如图13所示，本发明实施例提供的自我平衡的移动载具1包括：载台11、轮组12、平衡状态侦测模块13、主控模块14、轮组驱动模块(未图标)、移动控制模块16、以及电源模块(未图标)。显然地，于第四实施例中，所述自我平衡的移动载具1作为载运平台，用以载送物品或装置。

继续地参阅图13，并请同时参阅图14，示出了本发明实施例提供的平衡状态侦测模块、主控模块、轮组驱动模块、与辅助平衡模块的电性连接方块图。相同于前述第三实施例(图12)，第四实施例同样系以无线传输式操控器作为该移动控制模块16的操控单元161，例如：无线传输式操控器可以是无线游戏杆(joystick)、智能型电子装置、或遥控器。以无线游戏杆作为设计范例，其中，用户可以通过该无线游戏杆该电子式云台(作动单元162)进行作动，进而使该平衡状态侦测模块13向前、向后、向右、或向左倾斜，达到轻易控制该自我平衡的移动载具向前、向后、向右、或向左行驶的效果。同时，必须加以强调的是，虽然图13图标作动单元162(电子式云台)设置于载台11上；然而，熟悉机电设计的工程师应该可以根据其实务经验，将电子式云台设置于自我平衡的移动载具1的其它位置上。

如此，上述已完整且清楚地说明本发明实施例提供的自我平衡的移动载具1，经由上述，可以得知本发明具有下列的优点：

1、不同于现有技术中的两轮移动载具1’(如图3a与图3b所示)必须依靠驾驶者体感操作才能够移动行驶，本发明提供的自我平衡的移动载具1特别搭载由操控单元161与作动单元162所组成的移动控制模块16；如此设计，驾驶者便可以通过该操控单元161控制该作动单元162进行作动，进而使得设置于该作动单元162之上的陀螺仪向前倾斜或向后倾斜，达到轻易控制该自我平衡的移动载具1向前或向后行驶的效果。

2、并且，不同于现有技术中的两轮移动载具1’(如图1与图2所示)必须搭载至少三个陀螺仪143’，本发明实施例提供的自我平衡的移动载具1仅搭载由陀螺仪131与加速计132所组成的平衡状态侦测模块13便能够实现相同于现有技术中的两轮移动载具的基础功能；显然，相较于现有技术中的两轮移动载具1’，本发明实施例提供的自我平衡的移动载具1因构件成本低廉而具有价格上的优势。

必须加以强调的是，上述的详细说明针对本发明技术思想特点与可行实施例的具体说明，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。