一种气垫平衡车

本发明涉及平衡车，尤其涉及一种气垫平衡车。

背景技术：

1、平衡车(电动平衡车)，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和双轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为"动态稳定"(dynamicstabilization)的基本原理上，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。是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。现有的平衡车存在一下不足：站在站人平台上时的舒适性不足；只能够在站人平台相当于车架系统产生不平衡(倾斜时)才能够触发平衡动作，当车架系统同站人平台之间没有产生倾斜而车子整体产生倾斜(避让路面的倾斜导致的倾斜)上时，则不能够使得站人平台维持水平，但是由平衡车的平面面积小，车子整体倾斜时人的重心会超出车子，从而导致人从车上掉下，此时需要人自身进行身体平衡才能够避免人掉下，故现有的平衡车对使用者的乘坐水平要求高，导致使用者需要多次练习后才能够使用平衡车，也就现有的平衡车对使用者的技术要求高、不是每一个人站在车上就能够驾驶；路上有积水时，容易淹没到站人平台而弄湿使用者的鞋子，也即涉水能力差。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的旨在提供一种站立时的舒适性好的气垫平衡车，解决了现有的平衡车站立其上时的舒适性差的问题。

2、本发明的第二个目的旨在进一步提供一种站人倾斜时能够进行复位的气垫平衡车，解决了现有的平衡车平台连同车架一起倾斜时不能够复位的问题。

3、本发明的第三个目的旨在提供一种站人平台能够升降的气垫平衡车，解决了现有的平衡车平台不能够升降导致的涉水能力差的问题。

4、以上技术问题是通过以下技术方案解决的：一种气垫平衡车，包括车架、支撑车架的车轮、连接在车架上的站人平台和驱动车轮转动的动力系统，所述站人平台包括底板、位于底板上的充气垫和连接在充气垫上的顶板，顶板和底板平行，所述车轮包括前排车轮和后排车轮，所述站人平台和车架之间设有使得站人平台维持在水平状态的平衡系统，所述站人平台的面积为0.15平方米以下。站人平台设置充气垫，能够提高缓震效果和站立时的舒适性。

5、作为优选，所述充气垫同三通阀的总口连接在一起，三通阀的第一支口同气泵连接在一起，三通阀的第二支口位于气囊的外部。能够通过气泵对充气垫进行充气和第二支口对充气垫进行放气，从而改变充气垫的气压，一个钢板站在顶板上时的柔软度。

6、作为优选，所述平衡系统包括失衡复位机构和失衡位置检测机构，失衡复位机构包括中心立柱和若干平台升降缸，中心立柱的下端同车架固定在一起、上端球面铰接在底板的下表面上，所述平台升降缸分布在以中心立柱为圆心的圆上，平台升降缸的下端同车架固接在一起、上端同底板铰接在一起；失衡位置检测机构用于检测底板的倾斜角度和倾斜方向；失衡位置检测机构检测到底板产生倾斜时，位于经过中心立柱中心线且垂直于底板倾斜方向线与中心立柱中心线所确定的平面的平面的下方的平台升降缸伸长、上方的平台升降缸收缩，使得底板恢复到处于平衡状态；经过中心立柱中心线且垂直于底板倾斜方向线与中心立柱中心线所确定的平面的平面称为分界面。当检测到产生倾斜时，平台升降气缸伸缩，从而将站人平台调整水平。

7、作为优选，所述失衡位置检测机构包括摆杆和角度传感器，摆杆的一端设有套设在中心立柱上的能够在中心立柱上转动的连接套、另一端设有沿中心立柱的径向延伸的滑孔，滑孔内设有称重传感器和重球，称重传感器位于重球远离中心立柱的一侧，称重传感器用于检测重球朝远离中心立柱方向滚动的力，角度传感器用于检测摆杆以中心立柱为轴转动的角度a，使底板恢复水平的方法为：位于分界面下方的平台升降缸伸长距离h，位于分界面上方的平台升降缸收缩距离h，h＝r*sin(d-a)*tan(arcsinw/g)h＝l*tanb，d为经过平台升降气缸与中心立柱的平面和分界面之间的夹角的初始值、也即a为0°时平台升降缸所在面和分界面之间的夹角，w为称重传感器检测到的重量，g为重球的重量。提供了检测倾斜°的一种新的技术方案，即通过称重的方式获取倾斜角。能够方便的获知倾斜方向从而进行对应的升降调整，以维持站人平台水平。360°方向倾斜时都能够进行调整。

8、作为优选，所述车架上设有底托，所述底板通过升降系统连接在所述底托上，所述动力系统包括驱动电机和给驱动电机供电的电源，所述驱动电机连接在所述车架上，所述驱动电机为防水电机，所述电源设置在所述站人平台上，电源通过电线同驱动电机连接在一起。当有水时，升降抬升站人平台，使得站人平台不会被水淹没，从而提高了平衡车的涉水能力。

9、作为优选，所述升降系统包括竖向定位杆、若干水平方向的滑动连接在车架上的齿条、啮合在齿条上的齿轮、驱动齿轮转动的斜度调节电机和若干排高度调节升降缸，竖向定位杆的上端同底板固定在一起、下端穿设在车架上的竖向滑孔内，高度调节升降缸相互平行且长度相等，一根所述齿条上连接有一排所述高度调节升降缸，升降缸的上端通过上铰轴同底板铰接在一起、下端通过下铰轴同齿条铰接在一起，上铰轴和下铰轴平行，下铰轴同齿条垂直，斜度调节电机同车架固定在一起。能够降低高度调节升降缸的设置导致的站人平台的高度增加。平衡车的车架离地面是很低的，不足以安装升降缸，直接通过降缸进行升降时，站人台面被升高的距离至少为升降缸的长度，从而导致不涉水时重心太高，重心高则不容易平衡。本技术方案，既能够保证不涉水时重心低，又能够通过长的气缸以提高能够涉过的水的水深。

10、作为优选，所述车架上设有若干支撑块，所述升降系统使所述底板下降到最低位时，底板支撑在支撑块上。不涉水时，通过支撑块进行支撑，能够避免高度调节气缸长期工作，长期工作则会缩短升降缸的寿命。

11、作为优选，升降系统驱动底板上升的方法为：斜度调节电机驱动齿轮转动，齿轮驱动齿条平移，齿条平移时驱动高度调节升降缸朝上摆动，当高度调节升降缸摆动到处于竖直状态时高度调节升降缸进行伸长；升降系统驱动底板下降的方法为：高度调节升降缸收缩到最短，然后斜度调节电机驱动齿轮转动，齿轮驱动齿条平移，齿条平移时驱动高度调节升降缸朝下摆动。在升降距离恒定时，能够使齿条的平移距离最小，从而便于实现小空间内的大幅度升降。

12、本发明具有下述优点：设置充气垫，能够提高站在站人平台上时的舒适性；充气垫的刚度能够调整；360°方向中的任一方向倾斜时都能够进行平衡，里面倾斜导致的整体倾斜能够进行调整以维持站人平台的水平；涉水能力好。

技术特征：

1.一种气垫平衡车，包括车架、支撑车架的车轮、连接在车架上的站人平台和驱动车轮转动的动力系统，其特征在于，所述站人平台包括底板、位于底板上的充气垫和连接在充气垫上的顶板，顶板和底板平行，所述车轮包括前排车轮和后排车轮，所述站人平台和车架之间设有使得站人平台维持在水平状态的平衡系统，所述站人平台的面积为0.15平方米以下。

2.根据权利要求1所述的一种气垫平衡车，其特征在于，所述平衡系统包括失衡复位机构和失衡位置检测机构，失衡复位机构包括中心立柱和若干平台升降缸，中心立柱的下端同车架固定在一起、上端球面铰接在底板的下表面上，所述平台升降缸分布在以中心立柱为圆心的圆上，平台升降缸的下端同车架固接在一起、上端同底板铰接在一起；失衡位置检测机构用于检测底板的倾斜角度和倾斜方向；失衡位置检测机构检测到底板产生倾斜时，位于经过中心立柱中心线且垂直于底板倾斜方向线与中心立柱中心线所确定的平面的平面的下方的平台升降缸伸长、上方的平台升降缸收缩，使得底板恢复到处于平衡状态；经过中心立柱中心线且垂直于底板倾斜方向线与中心立柱中心线所确定的平面的平面称为分界面。

3.根据权利要求2所述的一种气垫平衡车，其特征在于，所述失衡位置检测机构包括摆杆和角度传感器，摆杆的一端设有套设在中心立柱上的能够在中心立柱上转动的连接套、另一端设有沿中心立柱的径向延伸的滑孔，滑孔内设有称重传感器和重球，称重传感器位于重球远离中心立柱的一侧，称重传感器用于检测重球朝远离中心立柱方向滚动的力，角度传感器用于检测摆杆以中心立柱为轴转动的角度a，使底板恢复水平的方法为：位于分界面下方的平台升降缸伸长距离h，位于分界面上方的平台升降缸收缩距离h，h＝r*sin(d-a)*tan(arcsinw/g)r为所述圆的半径，d为经过平台升降气缸与中心立柱的平面和分界面之间的夹角的初始值、也即a为0°时平台升降缸所在面和分界面之间的夹角，经过平台升降气缸与中心立柱的平面称为平台升降缸所在面，r为所述圆的半径w为称重传感器检测到的重量，g为重球的重量。

4.根据权利要求1所述的一种气垫平衡车，其特征在于，还包括底托，所述底托通过升降系统连接在所述车架上，所述动力系统包括驱动电机和给驱动电机供电的电源，所述驱动电机连接在所述车架上，所述驱动电机为防水电机，所述电源设置在所述底托上，电源通过电线同驱动电机连接在一起。

5.根据权利要求4所述的一种气垫平衡车，其特征在于，所述升降系统包括竖向定位杆、若干水平方向的滑动连接在车架上的齿条、啮合在齿条上的齿轮、驱动齿轮转动的斜度调节电机和若干排高度调节升降缸，竖向定位杆的上端同底托固定在一起、下端穿设在车架上的竖向滑孔内，高度调节升降缸相互平行且长度相等，一根所述齿条上连接有一排所述高度调节升降缸，高度调节升降缸的上端通过上铰轴同底托铰接在一起、下端通过下铰轴同齿条铰接在一起，上铰轴和下铰轴平行，下铰轴同齿条垂直，斜度调节电机同车架固定在一起。

6.根据权利要求5所述的一种气垫平衡车，其特征在于，所述车架上设有若干支撑块，所述升降系统使所述底板下降到最低位时，底板支撑在支撑块上。

7.根据权利要求5所述的一种气垫平衡车，其特征在于，升降系统驱动底板上升的方法为：斜度调节电机驱动齿轮转动，齿轮驱动齿条平移，齿条平移时驱动高度调节升降缸朝上摆动，当高度调节升降缸摆动到处于竖直状态时高度调节升降缸进行伸长；升降系统驱动底板下降的方法为：高度调节升降缸收缩到最短，然后斜度调节电机驱动齿轮转动，齿轮驱动齿条平移，齿条平移时驱动高度调节升降缸朝下摆动。在升降距离恒定时，能够使齿条的平移距离最小，从而便于实现小空间内的大幅度升降。

8.根据权利要求1所述的一种气垫平衡车，其特征在于，所述充气垫同三通阀的总口连接在一起，三通阀的第一支口同气泵连接在一起，三通阀的第二支口位于气囊的外部。

技术总结
本发明涉及一种气垫平衡车，包括车架、支撑车架的车轮、连接在车架上的站人平台和驱动车轮转动的动力系统，所述站人平台包括底板、位于底板上的充气垫和连接在充气垫上的顶板，顶板和底板平行，所述车轮包括前排车轮和后排车轮，所述站人平台和车架之间设有使得站人平台维持在水平状态的平衡系统，所述站人平台的面积为0.15平方米以下。本发明的第一个目的旨在提供一种站立时的舒适性好的气垫平衡车，解决了现有的平衡车站立其上时的舒适性差的问题。

技术研发人员：王少青,朱骏骜,张平异,沈华锋
受保护的技术使用者：嘉兴南洋职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15