自平衡兩輪行走車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種自平衡兩輪行走車，它涉及電池驅(qū)動(dòng)的自平衡車領(lǐng)域，包括車體、車輪及與車體連接的控制系統(tǒng)，車體下方裝有底盤，底盤上固定有控制電路板、無線通信模塊和電機(jī)，控制電路板上集成有傳感器模塊、中央處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，中央處理器不斷讀取來自角度傳感器、角速度傳感器關(guān)于車體傾斜信息的數(shù)據(jù)，并根據(jù)中央處理器內(nèi)部的控制算法做出相應(yīng)控制決策。在運(yùn)行過程中自動(dòng)保持車體平衡，靈活性強(qiáng)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易，可作為大型廣場(chǎng)或娛樂場(chǎng)所、紡織車間、高爾夫球場(chǎng)等工作人員的代步工具；也可作為電動(dòng)交通工具。
【專利說明】自平衡兩輪行走車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池驅(qū)動(dòng)的自平衡兩輪行走車，特別是同軸驅(qū)動(dòng)的自平衡兩輪行走車。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于步行街、廣場(chǎng)、游樂場(chǎng)、和大型會(huì)場(chǎng)等場(chǎng)合，汽車無法通行，步行又令人疲勞。需要一種可以為人代步、運(yùn)行靈活、控制方便的特殊車輛。
[0003]傳統(tǒng)的人力自行車或電動(dòng)自行車雖然可以為人代步，但是由于兩輪前后分布，它存在以下的缺點(diǎn):
[0004]①車輛的轉(zhuǎn)彎半徑大,無法在小空間范圍靈活運(yùn)動(dòng)；
[0005]②完全依靠駕駛者的身體來人工控制車體的平衡，操作復(fù)雜，易失去重心，人摔下造成摔傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種自平衡兩輪行走車，在運(yùn)動(dòng)過程中通過傳感模塊對(duì)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，自動(dòng)保持車體平衡、操作簡(jiǎn)單、能完成360度原地轉(zhuǎn)彎，車輪左右分布，以減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，靈活性強(qiáng)。
[0007]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明包括車體、兩車輪及與車體連接的控制系統(tǒng)，所述車體下方設(shè)有一底盤，所述兩車輪分別固定于底盤兩側(cè)，底盤上設(shè)有腳踏板，底盤內(nèi)固定有控制電路板、無線通信模塊和兩個(gè)電機(jī)，所述控制系統(tǒng)包括一 L型的外接控制擺桿，其底部與底盤電信連接，頂部連接一個(gè)方向控制手柄。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述底盤通過一連接器分別與每一車輪連接，所述車輪通過螺母與連接器連接，且所述連接器還分別連接兩個(gè)電機(jī)。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述控制電路板上設(shè)置有兩塊相同的電池，其分別由螺絲固定于底盤下。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述方向控制手柄中部還設(shè)有一控制手表。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述控制電路板上集成有傳感器模塊、中央處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述傳感器模塊由角度傳感器、角速度傳感器、光電傳感器、拐角檢測(cè)裝置構(gòu)成，角度傳感器、角速度傳感器固定在控制電路板上，光電傳感器固定在腳踏板上，拐角檢測(cè)裝置設(shè)于外接控制擺桿與底盤的鉸接處。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:①由于兩輪左右分布，使車輛的轉(zhuǎn)彎半徑最小化，可以在小空間范圍內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)；②車體控制系統(tǒng)利用傳感器模塊采集到的實(shí)時(shí)車體數(shù)據(jù)，進(jìn)而經(jīng)過中央處理器做出相應(yīng)控制決策，經(jīng)由電機(jī)以帶動(dòng)車輪輸出相應(yīng)控制力矩，以使車體保持前進(jìn)、后退，結(jié)合外接控制擺桿的使用，還可實(shí)現(xiàn)360度轉(zhuǎn)彎，時(shí)刻使人車系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)而不加摔倒；③用途廣泛，可作為大型廣場(chǎng)或娛樂場(chǎng)所等步行人員、大范圍的維持秩序有關(guān)人員、紡織車間操作人員、高爾夫球場(chǎng)工作人員等的代步工具，也可應(yīng)用在人口密集的城市及地區(qū)的電動(dòng)交通工具。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的自平衡兩輪行走車結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1中的車輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的控制電路板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的電路控制連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明由車體2、兩車輪6以及與車體2連接的控制系統(tǒng)三部分組成，車體2下方設(shè)有底盤1，底盤I內(nèi)固定有控制電路板13、無線通信模塊16和兩個(gè)電機(jī)8，所述底盤I兩側(cè)通過一連接器10分別與每一車輪6連接，所述車輪6通過螺母9與連接器10連接，且所每一連接器10還分別連接一個(gè)電機(jī)8。所述控制系統(tǒng)包括一 L型的外接控制擺桿3，其底部與底盤I電信連接，頂部連接一個(gè)方向控制手柄19。所述方向控制手柄19中部設(shè)有一塊控制手表18，其可發(fā)送控制命令給底盤I上的無線通信模塊16，做出開啟、關(guān)閉電動(dòng)車的指令；同時(shí)，當(dāng)電動(dòng)車開啟時(shí)，控制手表18也可接收來自無線通信模塊16傳回的車體速度、里程等信息并在控制手表18所帶有的顯示屏上作出相應(yīng)顯示。
[0020]如圖3所示，本發(fā)明所述的自平衡兩輪行走車采用兩塊可多次充電的電池4作為自平衡兩輪行走車的動(dòng)力源，兩塊電池4通過螺絲固定在底盤I的下側(cè)，底盤I內(nèi)對(duì)稱的固定有兩塊控制電路板13，控制電路板13上集成了傳感器模塊、中央處理器12、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元17 ;兩塊控制電路板13均可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)8，相互之間不受彼此影響，設(shè)置兩塊控制電路板的目的就在于以防某塊電路板因不可預(yù)知的原因突然不工作，另一塊能繼續(xù)工作以保持車體處于平衡狀態(tài)?？刂齐娐钒?3的作用就是借助傳感器模塊檢測(cè)車體的各種實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過中央處理器12的運(yùn)算得到控制決策，輸出電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)8運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)車輪6產(chǎn)生向前、向后運(yùn)動(dòng)，以使車體處于動(dòng)態(tài)平衡之中。所述傳感器模塊由角度傳感器14、角速度傳感器15、光電傳感器11、拐角檢測(cè)裝置7構(gòu)成。其中角度傳感器14、角速度傳感器15固定在控制電路板13上，其作用是檢測(cè)車體的實(shí)時(shí)傾斜信息；光電傳感器11固定在腳踏板5上，其目的在于檢測(cè)車體上是否有人駕駛，有人駕駛時(shí)，腳踏板5上光線被阻斷，致使光電傳感器11將相應(yīng)電信號(hào)傳給中央處理器12，使其做好控制平衡準(zhǔn)備；若無人駕駛時(shí)，則繼續(xù)處于檢測(cè)狀態(tài)。拐角檢測(cè)裝置7位于外接控制擺桿3與車體I的鉸接處，其作用在于檢測(cè)由方向控制手柄19帶動(dòng)外接控制擺桿3相對(duì)底盤I的擺動(dòng)角度及擺動(dòng)的角速度，以供中央處理器12作出相應(yīng)拐彎控制決策。本實(shí)施例中中央處理器可選用可燒錄程序的DSP處理器20(見圖4)，電池可選用多次充電的鋰電池，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0021]圖4為本發(fā)明的電路控制連接圖。本發(fā)明的工作過程如下:使用時(shí)，借助控制手表18，發(fā)送開啟電動(dòng)車的開機(jī)指令，無線通信模塊16接收到該控制指令后，開啟控制電路板13的電源，在控制電路板13上電完成后系統(tǒng)啟動(dòng)。若系統(tǒng)啟動(dòng)正常，無線通信模塊16回傳相應(yīng)指令給控制手表18，控制手表18所帶有的顯示屏上顯示正常啟動(dòng)；若啟動(dòng)異常，則控制手表18所帶有的顯示屏上顯示異常啟動(dòng)。在系統(tǒng)正常啟動(dòng)后，控制電路板13通過位于腳踏板5下的光電傳感器11來檢測(cè)車體上是否站人，若無人駕駛，則繼續(xù)處于檢測(cè)狀態(tài)；若有人駕駛，則電路板13上的中央處理器12不斷讀取來自角度傳感器14、角速度傳感器15關(guān)于車體2傾斜信息的數(shù)據(jù)，并根據(jù)中央處理器12內(nèi)部的控制算法做出相應(yīng)控制決策，具體而言即為中央處理器12根據(jù)傾斜情況產(chǎn)生控制電流至電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元17，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)8工作，進(jìn)而帶動(dòng)車輪6做出前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)，以此平衡車體2傾倒趨勢(shì)，使人車系統(tǒng)時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。人站立在車體2上往前傾斜即可帶動(dòng)車體往前運(yùn)動(dòng)，往后傾斜即可往后運(yùn)動(dòng)，人體站直即可使車體2停止運(yùn)動(dòng)，不設(shè)置任何剎車裝置，能實(shí)現(xiàn)原地拐彎。
[0022]若車體2需要拐彎，駕駛者只需手握操縱方向控制手柄19，使其往拐彎方向偏置，則此時(shí)位于外接控制擺桿3與底盤I連接處的拐角檢測(cè)裝置7將檢測(cè)到此時(shí)外接控制擺桿3的擺動(dòng)情況，并把擺動(dòng)數(shù)據(jù)傳送至中央處理器12，中央處理器12根據(jù)內(nèi)部算法做出拐彎決策，產(chǎn)生控制電流至控制電機(jī)8，以使左右兩個(gè)車輪6產(chǎn)生差速，最終實(shí)現(xiàn)拐彎動(dòng)作。
[0023]本發(fā)明不僅局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本發(fā)明相同或相近似的技術(shù)方案，均在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自平衡兩輪行走車，包括車體(2)、兩車輪(6)及與車體(2)連接的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述車體(2)下方設(shè)有一底盤(I)，所述兩車輪(6)分別固定于底盤(I)兩側(cè)，底盤⑴上設(shè)有腳踏板(5)，底盤⑴內(nèi)固定有控制電路板(13)、無線通信模塊(16)和兩個(gè)電機(jī)(8)，所述控制系統(tǒng)包括一 L型的外接控制擺桿(3)，其底部與底盤(I)電信連接，頂部連接一個(gè)方向控制手柄(19)。
2.如權(quán)利要求1所述的自平衡兩輪行走車，其特征在于:所述底盤(I)通過一連接器(10)分別與每一車輪(6)連接，所述車輪(6)通過螺母(9)與連接器(10)連接，且所述連接器(10)還分別連接電機(jī)(S)0
3.如權(quán)利要求1所述的自平衡兩輪行走車，其特征在于:所述控制電路板(13)上設(shè)置有兩塊相同的電池(4)，其分別由螺絲固定于底盤(I)下。
4.如權(quán)利要求1所述的自平衡兩輪行走車，其特征在于:所述方向控制手柄(19)中部還設(shè)有一控制手表18。
5.如權(quán)利要求1所述的自平衡兩輪行走車，其特征在于:所述控制電路板(13)上集成有傳感器模塊、中央處理器(12)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(17)。
6.如權(quán)利要求5所述的自平衡兩輪行走車，其特征在于:所述傳感器模塊由角度傳感器(14)、角速度傳感器(15)、光電傳感器(11)、拐角檢測(cè)裝置(7)構(gòu)成，角度傳感器(14)、角速度傳感器(15)固定在控制電路板(13)上，光電傳感器(11)固定在腳踏板(5)上，拐角檢測(cè)裝置(7)設(shè)于外接控制擺桿(3)與底盤⑴的鉸接處。
【文檔編號(hào)】B62K3/00GK103754301SQ201110321403
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月21日
【發(fā)明者】許寧 申請(qǐng)人:許寧