一种站坐两用式的双轮自平衡车及其平衡控制方法_2

文档序号:9363547阅读:来源:国知局
明车身已被驾驶人扶正,且 至少有一只脚踏上踏板准备行驶,此时系统启动平衡程序,通过油门等接收驾驶人的驾驶 指令。单纯检测到脚掌接触踏板而车身没有(近似)水平,此时并不能排除其他物体遮盖 脚踏传感器的可能,为避免勿启动带来的危险,此时系统不会启动平衡程序。
[0040] 3)本发明具有友好传统的转向车龙头。本发明中配有与传统电动自行车类似的车 龙头转向装置。对于有自行车或电动自行车驾驶经验的人来说,这是一种亲切友好的设计。 特别是坐式驾驶中,驾驶人其实更方便靠车龙头来转向,而不是左右倾斜身体或其他方式。
[0041] 4)本发明具有丰富多样的状态提示与信息显示;通过人机交互组件的IXD液晶 屏、语音模块和喇叭,可以方便友好地进行人机交互,适时播放系统启动、超速提醒、系统异 常等语音提示信息。通过人机交互组件的温湿度传感器、PM2. 5灰尘传感器等部件,可以为 驾驶人提供环境温湿度信息、空气质量信息、时间信息、电池电量信息等,为驾驶人的出行 提供更贴心的关怀。
[0042] 5)本发明具有便捷安全的遥控锁车功能。通过人机交互组件的无线遥控模块,可 以通过遥控器进行远距离无线锁车。锁车模式下,强行进行启动操作,系统不仅不会启动, 还会发出危险报警信号。
[0043] 6)本发明具有省时省力的助力模式。当电池电量不足或路况不佳时,可切换至助 力模式,驾驶人只需要轻扶车身,平衡车自动判别需要前进还是后退,同时尽力保持车身平 衡。
【附图说明】
[0044] 图1是按照本发明优选实施例所构建的站坐两用式的双轮自平衡车的整体结构 示意图;
[0045] 图2是本发明的踏板组件的爆炸示意图;
[0046] 图3是本发明的驱动轮组件的爆炸示意图;
[0047] 图4是本发明的转向组件的爆炸示意图;
[0048] 图5是本发明的人机交互组件的爆炸示意图;
[0049] 图6是本发明的运动控制组件的爆炸示意图;
[0050] 图7是本发明的人机交互系统的程序流程图;
[0051 ] 图8是本发明的运动控制系统的程序流程图;
[0052] 图9是图8中的平衡控制程序的控制原理框图;
[0053] 在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:
[0054] 1-右电动调速转把组件2-车龙头3-连接杆4-座椅组件
[0055] 5-踏板组件6-右行驶组件7-底座8-电池充电接头9-电源开关
[0056] 10-左行驶组件11-左挡板12-转向组件支架13-转向组件罩壳
[0057] 14-模式开关安装座15-模式开关16-左固定把手组件17-人机交互组件
[0058] 18-踏板19-光电传感器20-光电传感器安装支架21-伺服电机
[0059] 22-减速器23-减速器安装座24-车轮安装法兰25-车轮
[0060] 26-车轮轴向挡圈27-第一轴承座28-第一轴承
[0061] 29-操作转轴30-第二轴承31-第二轴承座32-电位器支架33-电位器
[0062] 34-承力支架35-弹簧安装座36-基座37-复位弹簧38-安装盒盖
[0063] 39-喇叭40-IXD液晶屏41-上层显示控制板42-PM2. 5灰尘传感器
[0064] 43-语音模块44-安装盒底45-无线遥控模块46-温湿度传感器
[0065] 47-锂电池固定架48-右轮伺服电机驱动器安装支架49-右轮伺服电机驱动器
[0066] 50-锂电池51-电源接线板52-电源接线板底板53-安装盒
[0067] 54-左伺服电机驱动器55-左伺服电机驱动器安装支架56-电路板底板
[0068] 57-传感器信号调理板58-运动控制板
【具体实施方式】
[0069] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并 不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0070] 如图1中所示,该站坐两用式双轮自平衡车主要包括底座、踏板组件、驱动轮组 件、转向组件、转向组件支架、连接杆、车龙头、座椅组件、人机交互组件和运动控制组件; [0071 ] 其中,就功能而言,车龙头、连接杆、转向组件和转向组件支架通过电位器将驾驶 人的转向意图以电信号的形式传出,控制系统根据接收的电信号控制站坐两用式双轮自平 衡车的转向,并且车龙头能够在没有外部转向力的情况下通过复位弹簧自动回复到中位;
[0072] 踏板组件中的光电传感器用于检测是否有人正在或将要驾驶站坐两用式双轮自 平衡车,控制系统根据是否有脚踏信号控制平衡车的启动和停止;
[0073] 驱动轮组件用于驱动底座的运动,通过左右伺服电机的转动带动减速器转动,从 而带动车轮转动,进而控制车主体的动态平衡;
[0074] 控制系统(包括人机交互组件和运动控制组件)用于控制站坐两用式双轮自平衡 车的平衡、转弯、加减速以及将平衡车的运行状态通过LCD液晶屏进行显示和语音模块进 行语音提示。
[0075] 下面将就各个组件的结构和功能分别给出具体说明。
[0076] 所述踏板组件由踏板18、光电传感器19和光电传感器安装支架20组成。光电传 感器19通过沉头螺栓安装于光电传感器安装支架上,光电传感器安装支架20通过四颗沉 头螺栓安装于踏板上,四个光电传感器分布于两侧脚踏部位,其中一个传感器检测到脚踏 则说明有人驾驶平衡车,保证了检测的可靠性和安全性。
[0077] 所述驱动轮组件包括两左右对称设置的行驶装置,每个行驶装置均包括伺服电机 21、减速器22、减速器安装座23、车轮安装法兰24、车轮25和车轮轴向挡圈26。伺服电机 21的输出轴与减速器22的输入轴之间采用键连接,用于传递转速和转矩,两者之间通过螺 栓固连在一起,减速器22通过螺栓安装于减速器安装座23上,减速器安装座23通过螺栓 安装于底座上,车轮安装法兰24通过螺栓与车轮25的轮毂固连,减速器22的输出轴与车 轮安装法兰24之间为键连接,用于传递转速和转矩,二者通过车轮轴向挡圈26进行轴向固 定。
[0078] 所述转向组件由第一轴承座27、第一轴承28、操作转轴29、第二轴承30、第二轴承 座31、电位器支架32、电位器33、承力支架34、弹簧安装座35、基座36和复位弹簧37组成。 第一轴承28安装于第一轴承座27中,第二轴承30安装于第二轴承座31中,第一轴承座和 第二轴承座31通过螺栓安装于基座36上,第一轴承28和第二轴承30支撑操作转轴29的 转动,承力支架34通过螺栓将两个复位弹簧37预紧并安装于弹簧安装座上,两个复位弹簧 分别为水平设置的左复位弹簧和右复位弹簧,并且二者并排设置。电位器33通过螺栓安装 于电位器支架32上,其用于获取车龙头的转向信息;电位器支架32通过螺栓安装于基座 36上,操作转轴29的一端通过连接杆与车龙头2固连,传递转向信号,另一端通过螺栓与电 位器33输出轴固连,从而将转向信号以电信号的形式输出给运动控制组件,驾驶人操作车 龙头2转向时,操作转轴29带动承力支架34压缩其中一个的复位弹簧,而与另一个的复位 弹簧分离,因此,当驾驶人松开车龙头后,在复位弹簧
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