一種太陽能風帆車的製作方法

2023-10-08 00:18:34 1

一種太陽能風帆車的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種太陽能風帆車。它包括車體以及安裝在車體上的風帆、轉向系統、帆轉向系統、太陽能電池板、傳感器和控制系統。其特徵在於：所述風帆安裝於車體上；所述轉向系統包括舵機、平行四邊形轉向架、四個車輪，並安裝於車體的下部；所述帆轉動系統包括斜拉繩、電機和聯軸器，並與風帆連接；所述太陽能電池板覆蓋在風帆表面，並給電機、舵機和控制系統供電；所述的傳感器安裝於風帆的頂端，用於檢測風向和風速；所述控制系統連接舵機控制器、電機驅動器、傳感器。太陽能風帆車由風能驅動前進，電機控制帆的轉動，以獲得最佳的動力。舵機控制車體的前進方向和角度，使得風帆車能按照既定的軌跡運動。
【專利說明】—種太陽能風帆車

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能風帆車，尤其是應用於風力驅動的可自主運動的風帆車。

【背景技術】
[0002]風能作為一種清潔、綠色的能源在很多領域中得到應用。在海洋上，帆船是一種以風能作為動力的船舶。在電力行業，風能可用於風力發電。風能還能用於灌溉等等。此外風力還可以作為動力驅動，在專利201120361505.2，專利201020189150.9是應用一種風帆作為動力的新型運動小車。專利201010536879.3，是應用風帆作為小車的動力，節能環保、車速高，用於運動愛好者。專利201230537856.4的風帆車，利用帆布驅動三輪小車前進。
[0003]對比發現，這些風帆小車在運動健身領域有著不錯的應用，但是其穩定性不夠，在風速很大的情況下，風帆產生的力矩有可能使得小車傾覆。並且這些小車沒有自主運動的能力，帆的轉動和車前進的方向依靠外在的掌控，無法按照預定的軌跡路線行駛。對於在環境探測，避障，科學考察等方面是很難滿足自主運動的要求。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於解決現有的技術存在的問題，提供一種太陽能風帆車，該風帆車能自主轉向，根據風向和風速調整帆的迎風角度，以獲得最佳的驅動力。
[0005]一種太陽能風帆車，為解決上述技術問題，本發明採用下述技術方案:它包括車體以及安裝在車體上的風帆、轉向系統、帆轉向系統、太陽能電池板、傳感器和控制系統。其特徵在於:所述風帆安裝於車體上；所述轉向系統包括舵機、平行四邊形轉向架、四個車輪，並安裝於車體的下部；所述帆轉動系統包括斜拉繩、電機和聯軸器，並與風帆連接；所述太陽能電池板覆蓋在風帆表面，並給電機、舵機和控制系統供電；所述的傳感器安裝於風帆的頂端，用於檢測風向和風速；所述控制系統連接舵機控制器、電機驅動器、傳感器。
[0006]所述車體的結構由鋁型材APS20X20通過螺釘聯接而成，為太陽能風帆車提供平臺。
[0007]所述轉向系統包括舵機、平行四邊形轉向架、四個車輪。所述舵機型號為:UD-1OOF0所述平行四邊形轉向架由固定軸、活動軸、連杆、兩個固定槽、兩塊固定板組成。活動軸、固定軸安裝在固定板上、固定板與輪子相連接。在固定軸和活動軸之間通過連杆連接，並且在連杆上開一小圓孔，用於與舵機連接。兩個固定槽分別於車身連接，並用螺釘固定。舵機工作時，通過連杆傳遞力矩給活動軸，活動軸帶動輪子偏左或偏右轉動。太陽能風帆車通過轉向系統調整運行方向。
[0008]所述帆轉動系統包括斜拉繩、電機和聯軸器，並與風帆連接。所述風帆是NACA0018翼型風帆，通過快速成型方法製造。風帆用一根桅杆固定，並與車身相連。桅杆安裝於空心軸內，並通過螺釘緊固。空心軸經聯軸器與電機輸出軸連接。空心軸通過固定板和軸承用螺釘固定車身上。所述的斜拉繩是通過兩塊鋼條與風帆連接。在桅杆的上端固定一個軸承，軸承與鋼條固定。斜拉繩的另一端與車身用扣子連接，目的是增大風帆的強度。帆的轉動系統，是由電機轉動，通過聯軸器傳遞力矩給風帆，使得風帆改變帆的迎風角度，以獲得最佳的驅動力。
[0009]所述控制系統是一個單片機電連接一個舵機控制器、一個電機驅動器及所述傳感器。舵機控制器和電機驅動器分別電連接舵機和電機。傳感器檢測風向和風速，並傳送到單片機，轉換後，向電機驅動器和舵機控制器發送命令，從而驅動舵機和電機，以得到合適的帆角和轉向角。
[0010]本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著技術進
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少:
1.本發明的太陽能風帆車，利用風能和太陽能作為動力源。
[0011]2.本發明的太陽能風帆車，能實現自主控制，能自動調整風帆的迎風角度，自動調整運動方向。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1太陽能風帆車的外形圖圖2轉向架借給他
圖3風帆連接圖圖4帆轉動結構圖。

【具體實施方式】
[0013]本發明的優選實例集合附圖詳述如下:
實施例一
一種太陽能風帆車，包括車體(I)以及安裝在車體(I)上的風帆(8 )、轉向系統(7 )、帆轉向系統(12)、太陽能電池板(10)、傳感器(9)和控制系統(12)。其特徵在於:所述風帆(8 )轉動安裝於車體(I)上；所述轉向系統(7 )包括舵機(6 )、平行四邊形轉向架(22 )、四個車輪(28 )，安裝於車體(I)的下部；所述帆轉動系統(12 )包括斜拉繩(11)、電機(3 )和聯軸器(43)，並與風帆(8)連接；所述太陽能電池板(10)覆蓋在風帆(8)表面，並給電機(3)、舵機(6)和控制系統(2)供電；所述的傳感器(9)安裝於風帆(8)的頂端，用於檢測風向和風速；所述控制系統(2)連接舵機控制器(5)、電機驅動器(4)、傳感器(9)。
[0014]實施例二
本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:
所述車體(I)的結構由鋁型材APS20 X 20通過螺釘聯接而成，為太陽能風帆車提供平臺。
[0015]所述轉向系統(7)包括舵機(6)、平行四邊形轉向架(22)、四個輪子(28)。所述舵機(6)型號為:UD-100F。所述平行四邊形轉向架(22)由固定軸(27)、活動軸(23)、連杆(24)、兩個固定槽(25)、兩塊固定板(21)組成。活動軸(23)、固定軸(27)固定安裝在固定板
(21)上、固定板(21)與輪子(28)相連接。在固定軸(27)和活動軸(23)之間通過連杆(24)連接，並且在連杆(24)上開一小圓孔(26)，用於與舵機(6)連接。兩個固定槽(25)分別於車身(I)連接，並用螺釘固定。舵機(6)工作時，通過連杆(24)傳遞力矩給活動軸(23)，活動軸(23 )帶動輪子(28 )偏左或偏右轉動。太陽能風帆車通過轉向系統(7 )調整運行方向。
[0016]所述帆轉動系統(12)包括斜拉繩(11)、電機(3)和聯軸器(43)，並與風帆(8)連接。所述風帆(8)是NACA0018翼型風帆，通過快速成型方法製造。風帆(8)用一根桅杆(35)固定，並與車身(I)相連。桅杆(35)安裝於空心軸(33)內，並通過螺釘緊固。空心軸(33)經聯軸器(43)與電機(3)輸出軸連接。空心軸(33)通過固定板(41)和軸承(42)用螺釘固定車身(I)上。所述的斜拉繩(11)是通過兩塊鋼條(31)與風帆(8)連接。在桅杆(32)的上端固定一個軸承(35)，軸承(35)與鋼條(31)固定。斜拉繩(11)的另一端與車身(I)用扣子(34)連接，目的是增大風帆(8)的強度。帆的轉動系統(12)，是由電機(3)轉動，通過聯軸器(43)傳遞力矩給風帆(8)，使得風帆(8)改變帆的迎風角度，以獲得最佳的驅動力。
[0017]所述控制系統(2)是一個單片機(44)電連接一個舵機控制器(5)、一個電機驅動器(4 )及所述傳感器(9 )。所述舵機控制器(5 )和電機驅動器(4 )分別連接舵機(6 )和電機
(3)。所述傳感器(9)檢測風向和風速，並傳送到單片機(44)，轉換後，向電機驅動器(4)和舵機控制器(5)發送命令，從而驅動舵機(6)和電機(3)，以得到合適的帆角和轉向角。
[0018]實施例三太陽能風帆車運動過程中，傳感器(9)檢測風向和風速大小，數據反饋到控制系統
(2)，經單片機(44)轉換後，向舵機控制器(5)和電機驅動器(4)發送指令。電機(3)輸出軸經聯軸器(43)傳遞力矩，使得風帆(8)轉動，得到合適的帆角度，以獲得最佳驅動力。舵機(6)根據控制系統(2)預定的路徑規劃，調整輪子(28)的轉向角，使得風帆車按照路逕行駛。太陽能電池板(10)給電機(3)、舵機(6)和控制系統(2)提供電源。
【權利要求】
1.一種太陽能風帆車，包括車體(1)以及安裝在車體(1)上的風帆(8)、轉向系統(7)、帆轉向系統(12)、太陽能電池板(10)、傳感器(9)和控制系統(12);其特徵在於:所述風帆(8 )轉動安裝於車體(1)上；所述轉向系統(7 )包括舵機(6 )、平行四邊形轉向架(22 )、四個車輪(28 )，安裝於車體(1)的下部；所述帆轉動系統(12 )包括斜拉繩(11)、電機(3 )和聯軸器(43)，並與風帆(8)連接；所述太陽能電池板(10)覆蓋在風帆(8)表面，並給電機(3)、舵機(6)和控制系統(2)供電；所述的傳感器(9)安裝於風帆(8)的頂端，用於檢測風向和風速；所述控制系統(2)連接舵機控制器(5)、電機驅動器(4)、傳感器(9)。
2.根據權利要求1所述的太陽能風帆車，其特徵在於:所述車體(1)的結構由鋁型材APS20X20通過螺釘聯接而成，為太陽能風帆車提供平臺。
3.根據權利要求1所述的太陽能風帆車，其特徵在於:所述轉向系統(7)中的所述舵機(6)型號為:UD-100F，所述平行四邊形轉向架(22)由固定軸(27)、活動軸(23)、連杆(24)、兩個固定槽(25)、兩塊固定板(21)組成，活動軸(23)、固定軸(27)固定安裝在固定板(21)上、固定板(21)與輪子(28)相連接；在固定軸(27)和活動軸(23)之間通過連杆(24)連接，並且在連杆(24)上開一小圓孔(26)，用於與舵機(6)連接；兩個固定槽(25)分別於車身(1)連接，並用螺釘固定；舵機(6)工作時，通過連杆(24)傳遞力矩給活動軸(23)，活動軸(23 )帶動輪子(28 )偏左或偏右轉動；太陽能風帆車通過轉向系統(7 )調整運行方向。
4.根據權利要求1所述的太陽能風帆車，其特徵在於:所述帆轉動系統(12)中的所述風帆(8)是NACA0018翼型風帆，通過快速成型方法製造；風帆(8)用一根桅杆(35)固定，並與車身(1)相連；桅杆(35)安裝於空心軸(33)內，並通過螺釘緊固；空心軸(33)經聯軸器(43 )與電機(3 )輸出軸連接；空心軸(33 )通過固定板(41)和軸承(42 )用螺釘固定車身(1)上；所述的斜拉繩(11)是通過兩塊鋼條(31)與風帆(8)連接；在桅杆(32)的上端固定一個軸承(35)，軸承(35)與鋼條(31)固定；斜拉繩(11)的另一端與車身(1)用扣子(34)連接，目的是增大風帆(8)的強度；帆的轉動系統(12)，是由電機(3)轉動，通過聯軸器(43)傳遞力矩給風帆(8)，使得風帆(8)改變帆的迎風角度，以獲得最佳的驅動力。
5.根據權利要求1所述的太陽能風帆車，其特徵在於:所述控制系統(2)是一個單片機(44)電連接一個舵機控制器(5)、一個電機驅動器(4)及所述傳感器(9);所述舵機控制器(5)和電機驅動器(4)分別連接舵機(6)和電機(3);所述傳感器(9)檢測風向和風速，並傳送到單片機(44)，轉換後，向電機驅動器(4)和舵機控制器(5)發送命令，從而驅動舵機(6)和電機(3)，以得到合適的帆角和轉向角。
【文檔編號】B62D15/00GK104401398SQ201410590072
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】謝少榮, 陳繼清, 馮凱, 張凱, 沈天昊, 羅均 申請人:上海大學