一种自平衡车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆领域，尤其是涉及一种用于货物派送的车辆。

背景技术：

随着我国快递行业的快速壮大，用于货物运输的物流技术也得到了蓬勃的发展，而物流技术的进一步发展趋势是实现货物的无人派送。无人派送即通过无人小车替代快递员运输货物，其中对于依靠车轮运动，尤其是依靠两个车轮运动的无人小车而言，如何避免行驶过程中发生倾倒是保证小车能够实际应用的重要因素之一，现有技术中的无人小车通常只用于单一的抗倾倒装置，难以满足复杂多变的实际使用环境。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种自平衡车辆，用于解决现有技术中抗倾倒装置单一、难以满足复杂多变的实际使用环境的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自平衡车辆，包括车架与安装于车架上的车轮，还包括

第一陀螺、第二陀螺与陀螺驱动装置，第一陀螺、第二陀螺均可相对车架绕经过自身轴向的自转轴发生自转，以及绕经过自身径向的偏摆轴发生偏摆，在陀螺驱动装置的驱动下，第一陀螺、第二陀螺同步反向自转，并同步反向偏摆以产生抵抗车辆倾倒的陀螺力矩；

重心调节支架与重心驱动装置，在重心驱动装置的驱动下，重心调节支架相对车架移动以调整车辆的重心。

作为上述方案的进一步改进方式，重心调节支架为用于承载待运输货物的货架。

作为上述方案的进一步改进方式，重心调节支架相对车架沿车架的左右方向移动。

作为上述方案的进一步改进方式，重心驱动装置包括固定于车架顶部的滑轨，滑动连接于滑轨上的滑块，以及动力装置，滑轨沿车架的左右方向分布，滑块与重心调节支架固定连接，动力装置驱动重心调节支架沿滑轨滑动。

作为上述方案的进一步改进方式，第一陀螺与第二陀螺沿车架的前后方向分布，第一陀螺与第二陀螺的偏摆轴均沿车架的左右方向分布；

或者，第一陀螺与第二陀螺沿车架的左右方向分布，第一陀螺与第二陀螺的偏摆轴均沿所述车架的前后方向分布。

作为上述方案的进一步改进方式，车轮包括沿车架的前后方向分布的第一车轮与第二车轮。

作为上述方案的进一步改进方式，第一车轮与第二车轮对称分布于车架的两端。

作为上述方案的进一步改进方式，第一车轮与第二车轮均可相对车架绕经过自身径向的转向轴转动，且当转动至与车架长度方向垂直的位置时，第一车轮与第二车轮同步反向转动以实现自平衡车辆的原地转向。

作为上述方案的进一步改进方式，第一车轮与第二车轮独立驱动。

作为上述方案的进一步改进方式，还包括设置于车架左右两侧的辅助支架，辅助支可与地面抵持以抵抗车辆倾倒。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过陀螺组件与重心调节组件的配合，共同维持车辆的平衡，相比于现有技术其抗倾倒的能力更强，更加适用于城市等复杂多变的实际使用环境。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的正视图；

图2是本实用新型一个方向上的立体示意图；

图3是本实用新型另一个方向上的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

本实用新型可以应用于快递、外卖、药物配送、生鲜配送、商超、新零售等需要涉及货物配送的领域，本实用新型所称的“货物”，指可以被运输装置运输的物体，其不局限于传统快递运输的快递件。

参照图1至图3，分别示出了本实用新型的正视图与不同方向上的立体示意图。如图所示，自平衡车辆包括车架100与安装于车架100上的车轮，本实施例中的车架100较为窄小，并且采用前后布局的双车轮方案，使得自平衡车辆整体细长，对于复杂的城市道路具有更好的通过性，比如可通过窄小的两路桩，宽度较窄的路面，甚至是独木桥等。即使对于相互之间的间距小于车身宽度的障碍物，只要保证障碍物的高度低于车轮的高度，且障碍物之间的间距大于车轮的宽度，自平衡车辆同样可以通过。

具体地，本实施例中，车架100的前、后两端分别设置有第一车轮210与第二车轮220。优选地，第一车轮210与第二车轮220相对车架100的中轴线对称分布，并可自由调整旋转方向，使得自平衡车辆可以灵活的改变前进方向。

进一步地，第一车轮210与第二车轮220相对车架100均具有两个转动自由度，即绕自身轴的自转，以及绕经过自身径向的转向轴的转向转动，依靠上述两个自由度的转动，自平衡车辆可以实现前进、后退、转向等动作。本实施例对车轮转向转动的角度不作限制，当第一车轮210与第二车轮220均从初始位置转动90°，直至车轮与车架100的长度方向垂直时，第一车轮210与第二车轮220同步反向运动便可实现自平衡车辆的原地转向，从而极大的缩小了自平衡车辆的转弯半径，增加了自平衡车辆的灵活性。第一车轮210与第二车轮220也可以同步同向转动，此时自平衡车辆可以进行横移。

为了实现第一车轮210与第二车轮220的独立控制，车架100上对应第一车轮210与第二车轮220分别安装有驱动电机230。

自平衡车辆还包括用于抵抗倾倒的陀螺组件，该陀螺组件包括第一陀螺310、第二陀螺320与陀螺驱动装置(未示出)。第一陀螺310、第二陀螺320分别通过一陀螺支架330与车架连接，具体地，两个陀螺支架330分别独立的与车架100转动连接，且陀螺支架300的偏摆轴沿安装于其上的陀螺的径向分布。第一陀螺310、第二陀螺320则分别转动连接于对应的陀螺支架330之上，陀螺相对陀螺支架330的自转轴则经过自身轴向。如此，在陀螺驱动装置的驱动下，第一陀螺310、第二陀螺320均可相对车架100绕自转轴发生自转，以及绕偏摆轴发生偏摆。

优选地，第一陀螺310、第二陀螺320沿车架100的前后方向分布，第一陀螺310、第二陀螺320的偏摆轴均沿车架100的左右方向分布。正常行驶时，第一陀螺310、第二陀螺320同步反向自转，不发生偏摆，当自平衡车辆受到外部作用力而朝一侧倾倒或者具有朝一侧倾倒的趋势时，第一陀螺310、第二陀螺320同步反向偏摆，依据陀螺的进动原理，第一陀螺310、第二陀螺320会产生作用于车架100的陀螺力矩，该陀螺力矩与外力矩相互抵消，从而使得自平衡车辆恢复平衡状态。依据外力的大小，第一陀螺310、第二陀螺320的自转转速与偏摆角度均可进行调整，该调整方向可以采用现有技术，本实用新型对此不作详述。

在本实用新型的其他实施例中，第一陀螺310、第二陀螺320也可以沿车架100的左右方向分布，第一陀螺310、第二陀螺320的偏摆轴则均沿车架100的前后方向分布。

除上述的陀螺组件外，本实用新型还至少包括有另一自平衡组件，即重心调节组件，重心调节组件具体包括重心调节支架(未示出)与重心驱动装置，当自平衡车辆受到外部作用力而朝一侧倾倒或者具有朝一侧倾倒的趋势时，重心调节支架在重心驱动装置的驱动下可以相对车架移动以调整车辆的重心，依靠重力矩抵消外力矩而达到使自平衡车辆恢复平衡的目的。

优选地，重心驱动装置包括固定于车架100顶部的滑轨，滑动连接于滑轨上的滑块，以及动力装置。滑轨沿车架100的左右方向分布，滑块与重心调节支架固定连接，动力装置可以采用电缸、直线电机、旋转电机-丝杆驱动系统、旋转电机-同步带驱动系统等常规技术，用于驱动重心调节支架沿滑轨滑动。

本实施例中的重心调节支架优选为用于承载待运输货物400的货架，即重心调节支架除了用于调节重心之外，还可以用于承载货物。当货物固定于重心调节支架之上时，货物也可以视为重心调节支架的一部分，从而可以增加重心调节机构的重量，减少重心调节支架的移动距离。

除上述的陀螺组件、重力调节组件外，本实施例还设置有另一自平衡组件，即辅助支撑组件(未示出)，辅助支撑组件包括设置于车架100左右两侧的辅助支架，以及驱动辅助支架伸出/落下的动力装置，当自平衡车辆受到外部作用力而朝一侧倾倒或者具有朝一侧倾倒的趋势时，辅助支架伸出/落下并与地面抵持，从而抵抗车辆倾倒。

上述的陀螺组件、重力调节组件与辅助支撑组件可以是先后工作，比如先通过某一组件抵抗倾倒，如果仅依靠该组件已经不足以恢复平衡时，其余组件再开始工作；陀螺组件、重力调节组件与辅助支撑组件也可以同时工作，如一开始就利用两个或者三个组件的配合抵抗倾倒。

以上是对本实用新型的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。