專利名稱：自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
自平衡電動(dòng)兩輪車是一種綠色環(huán)保的個(gè)人交通工具，采用蓄電池供電。自平衡電動(dòng)兩輪車的重心倒置于輪軸的上方，兩個(gè)車輪平行共軸放置，且各由一伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，圖I是駕駛者100駕駛自平衡兩輪車200的狀態(tài)示意圖。在非控制的狀態(tài)下，該系統(tǒng)為一不穩(wěn)定系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，控制器接受車身姿態(tài)傳感器的信息，并根據(jù)倒立擺系統(tǒng)的工作原理，控制伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，從而使車身維持在一動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)駕駛者100與自平衡兩輪車200的總體重心前傾斜時(shí)，車身內(nèi)的內(nèi)置伺服電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生往前的力量，一方面平衡人與車往前傾倒的扭矩，另一方面產(chǎn)生讓車輛前進(jìn)的加速以維持車體平衡。相反的，當(dāng)駕駛 者100的重心往后傾時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生向后的力量達(dá)到平衡效果。因此，駕駛者只要改變自己身體的角度往前或往后傾，自平衡兩輪車就會(huì)根據(jù)傾斜的方向前進(jìn)或后退。車輛的負(fù)載質(zhì)量和路面狀況對(duì)車輛的操控性能影響很大，為了檢測(cè)負(fù)載狀況，若在自平衡兩輪車200的支撐臺(tái)表面設(shè)置壓力傳感器，由于壓力傳感器與人直接接觸，容易發(fā)生磨損。并且，目前市面上的自平衡兩輪車均沒(méi)有負(fù)載稱重功能，所以對(duì)駕駛者的體重要求較高，使得部分過(guò)輕或過(guò)重的人無(wú)法駕駛自平衡兩輪車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其能夠以非接觸的方式檢測(cè)支撐臺(tái)上的負(fù)載壓力，從而避免了負(fù)載檢測(cè)裝置的磨損，延長(zhǎng)了負(fù)載檢測(cè)裝置的使用壽命。本發(fā)明所要解決的進(jìn)一步的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其能夠?qū)嚿县?fù)載進(jìn)行稱重，以判斷運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，該自平衡兩輪車包括支撐臺(tái)，所述的支撐臺(tái)包括殼體，其特點(diǎn)在于，該自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置包括支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置；該支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置包括至少一組磁檢測(cè)裝置，每組磁檢測(cè)裝置包括永久磁體和磁性傳感器；永久磁體通過(guò)彈性件支承于支撐臺(tái)上，用于承受負(fù)載的壓力；磁性傳感器設(shè)置在支撐臺(tái)的殼體內(nèi)，用于檢測(cè)由于該永久磁體與該磁性傳感器之間的相對(duì)位移所引起的磁場(chǎng)變化，并輸出檢測(cè)信號(hào)。上述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其中，還包括一中央控制器，該中央控制器用于接收支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)判斷自平衡兩輪車的支撐臺(tái)的受壓狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
I、采用本發(fā)明可以檢測(cè)到支撐臺(tái)上的負(fù)載壓力。當(dāng)支撐臺(tái)上施加負(fù)載后，永久磁體下方的彈性件發(fā)生壓縮變形，永久磁體與磁性傳感器之間產(chǎn)生相對(duì)位移，改變作用到磁性傳感器上的磁場(chǎng)，從而改變磁性傳感器的輸出電壓的大小。彈性件的壓縮變形量(即永久磁體與該磁性傳感器之間的相對(duì)位移量)與負(fù)載壓力的大小成正比，而磁性傳感器的輸出電壓大小與永久磁體和該磁性傳感器之間的相對(duì)位移量成正比，使得利用磁性傳感器可以檢測(cè)到負(fù)載壓力的大??；
2、本發(fā)明的磁性傳感器設(shè)置在支撐臺(tái)的殼體內(nèi)，無(wú)須與負(fù)載直接接觸，無(wú)磨損，不易損壞，具有較長(zhǎng)的使用壽命；
3、本發(fā)明通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)對(duì)自平衡兩輪車是否有人、駕駛者在車輛直行和轉(zhuǎn)彎時(shí)的駕駛姿態(tài)、車輛是 否在做自由落體或拋物線運(yùn)行等進(jìn)行在線檢測(cè)和判斷。通過(guò)該判斷，自平衡兩輪車內(nèi)的中央控制器可發(fā)出提示或進(jìn)行安全操作，從而方便了駕駛者對(duì)駕駛狀態(tài)信息的掌握，并確保了其在駕駛過(guò)程中的安全。


圖I為駕駛者駕乘自平衡兩輪車的狀態(tài)示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的磁檢測(cè)裝置的檢測(cè)原理示意圖。圖3為本發(fā)明自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置一實(shí)施例的原理框圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的磁性傳感器的布置示意圖。圖5為本發(fā)明平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置另一實(shí)施例的原理框圖。圖6為本發(fā)明自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置又一實(shí)施例的原理框圖。圖7是本發(fā)明的座位的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置再一實(shí)施例的原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步說(shuō)明。參考圖2和圖3。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置包括支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置，該支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置包括至少一組磁檢測(cè)裝置，每組磁檢測(cè)裝置包括一永久磁體11和一磁性傳感器12。永久磁體11通過(guò)彈性件13支承于自平衡兩輪車的支撐臺(tái)21上，用于承受負(fù)載的壓力。支撐臺(tái)21具有一殼體，磁性傳感器12設(shè)置在支撐臺(tái)21的殼體內(nèi)，與永久磁體11相對(duì)設(shè)置，用于檢測(cè)由于永久磁體11與磁性傳感器12之間的相對(duì)位移所引起的磁場(chǎng)變化，并輸出檢測(cè)信號(hào)。永久磁體11可以是磁鋼，磁性傳感器可12以是線性霍爾傳感器、巨磁阻傳感器或磁阻傳感器，彈性件13可以彈簧等彈性元件。在圖3所示的實(shí)施例中，在支撐臺(tái)21上設(shè)有彈性墊22，彈性墊22由彈性材料制成，永久磁體11設(shè)置在彈性墊22內(nèi)，位于永久磁體11下方的部分彈性墊充當(dāng)了上述的彈性件13。當(dāng)人踩上彈性墊時(shí)，在重力作用下，彈性墊22發(fā)生彈性形變，帶動(dòng)安裝在其內(nèi)部的永久磁體向下運(yùn)動(dòng)，而人離開(kāi)彈性墊時(shí)，彈性的彈性墊將恢復(fù)原形，帶動(dòng)安裝在其內(nèi)部的永久磁體向上運(yùn)動(dòng)，安裝在電路板14上的磁性傳感器12可檢測(cè)到由于永久磁體的運(yùn)動(dòng)所引起的磁場(chǎng)變化，并可以根據(jù)磁場(chǎng)變化程度得到彈性材料的形變程度，從而檢測(cè)是否有人登上自平衡兩輪車，另外，也可以對(duì)人進(jìn)行稱重。優(yōu)選地，本發(fā)明的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置還包括一中央控制器3，中央控制器3接收支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)判斷自平衡兩輪車的支撐臺(tái)的受壓狀態(tài)。在圖3的實(shí)施例中，中央控制器3包括與至少一組磁檢測(cè)裝置--對(duì)應(yīng)的至少一
個(gè)負(fù)載壓力查詢單元311，每一負(fù)載壓力查詢單元311基于支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器12輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器12的輸出電壓與永久磁體11承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值。為了獲得車上負(fù)載的重量，以實(shí)現(xiàn)將重量用于調(diào)整自平衡兩輪車的控制參數(shù)，使車輛的操控性能運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，中央控制器3還包括一總負(fù)載壓力求和單元312和一載人狀態(tài)檢測(cè)檢測(cè)單元313?？傌?fù)載壓力求和單元312將所有負(fù)載壓力查詢單元311得到的壓力值求和，得到總負(fù)載壓力SF，載人狀態(tài)檢測(cè)單元313將總負(fù)載壓力求和單元312得到的總負(fù)載壓力SF與一預(yù)設(shè)的載人閾值Gl (Gl例如為2 0kg)進(jìn)行比較，若SF > G1，則判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車。從而，也可以確定SF也就是負(fù)載的重量，中央控制器3可以根據(jù)該重量調(diào)整系統(tǒng)的控制參數(shù)，使車輛的操控性能運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)。由于自平衡兩輪車是根據(jù)倒立擺系統(tǒng)的工作原理，控制伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，從而使車身維持在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)駕駛者與車輛的總體重心前傾斜時(shí)，車身內(nèi)的內(nèi)置伺服電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生往前的力量，一方面平衡人與車往前傾倒的扭矩，另一方面產(chǎn)生讓車輛前進(jìn)的加速以維持車體平衡。相反的，當(dāng)駕駛者的重心往后傾時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生向后的力量達(dá)到平衡效果。當(dāng)自平衡兩輪車在做自由落體或拋物線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其姿態(tài)傳感器可能檢測(cè)到的車體姿態(tài)向前傾斜，控制系統(tǒng)將控制車輪快速向前轉(zhuǎn)動(dòng)以保持平衡，同樣，若姿態(tài)傳感器檢測(cè)到車體姿態(tài)向后傾斜，控制系統(tǒng)將控制車輪快速向后轉(zhuǎn)動(dòng)以保持平衡，由于此時(shí)車輪懸空，即正處于空載狀態(tài)，可能導(dǎo)致車輪過(guò)快的向前或向后轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在輪胎接地的瞬間使車失去平衡，導(dǎo)致發(fā)生翻車事故。另外，當(dāng)自平衡兩輪車在行駛過(guò)程中，如果遇到突發(fā)情況，駕駛者有可能做出跳車動(dòng)作，此時(shí)兩輪車處于無(wú)人駕駛狀態(tài)，很容易造成事故。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輪速的控制以防止車輪著地時(shí)的沖擊導(dǎo)致失去平衡以及實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)后的人在線檢測(cè)，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，中央控制器3還包括一跳車和自由落體檢測(cè)單元314。跳車和自由落體檢測(cè)單元314用于接收載人狀態(tài)檢測(cè)單元313的檢測(cè)結(jié)果和總負(fù)載壓力求和單元312的計(jì)算結(jié)果，在載人狀態(tài)檢測(cè)單元313判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車后，當(dāng)總負(fù)載壓力SF小于預(yù)設(shè)的載荷閾值G2 (G2例如為O. 3Kg)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果總負(fù)載壓力SF保持小于載荷閾值G2的時(shí)間大于等于事先設(shè)定的時(shí)間閾值Tl (Tl例如為2秒)，則判斷駕駛?cè)藛T已離開(kāi)該自平衡兩輪車；如果總負(fù)載壓力SF保持小于載荷閾值G2的時(shí)間小于該時(shí)間閾值Tl，則判斷該自平衡兩輪車處于自由落體或拋物線運(yùn)行狀態(tài)，從而可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的控制，保持或降低輪速以防止車輪著地時(shí)的沖擊導(dǎo)致失去平衡。參考圖4和圖5。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，支撐臺(tái)21包括左腳支撐臺(tái)211和右腳支撐臺(tái)212。支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置包括左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置和右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置，左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置和右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置均包括至少一組所述的磁檢測(cè)裝置，其中，左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器設(shè)置在左腳支撐臺(tái)211的殼體內(nèi)，右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器設(shè)置在右腳支撐臺(tái)212的殼體內(nèi)。更具體地，考慮到單個(gè)磁性傳感器的面積比較小，如圖4所示，左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置和右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置均包括三組磁檢測(cè)裝置。在左腳支撐臺(tái)211的殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)磁性傳感器12a、12b和12c，在右腳支撐臺(tái)212的殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)磁性傳感器12d、12e和12f。磁場(chǎng)傳感器12b和12e設(shè)置在車輛的橫向軸線X上，磁性傳感器12a與12c之間、12d與12f之間分別關(guān)于橫向軸線X對(duì)稱，磁性傳感器12a、12b、12c與磁性傳感器12d、12e。12f相互對(duì)稱地分別位于縱向軸線Y的兩側(cè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖4僅僅作為示例，磁性傳感器也可采用其他合適的數(shù)量和布置方式。如圖5所示，中央控制器3包括與六組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的六個(gè)負(fù)載壓力查詢單元321a 321f、左腳支撐臺(tái)壓力求和單元324、右腳支撐臺(tái)壓力求和單元325、總負(fù)載壓力求和單元322和載人狀態(tài)檢測(cè)單元323。每一負(fù)載壓力查詢單元基于支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器的輸出電壓與永久磁體承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值。左腳支撐臺(tái)壓力求和單元324將與左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有負(fù)載壓力查詢單元321a 321c所得到的壓力值求和，得到Fl。右腳支撐臺(tái)壓力求和單元325將與右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有負(fù)載壓力查詢單元321d 321f所得到的壓力值求和，得到F2?？傌?fù)載壓力求和單元322將左腳支撐臺(tái)壓力求和單元得到的壓力值Fl和右腳支撐臺(tái)壓力求和單元得到的壓力值F2求和，得到總負(fù)載壓力SF。載人狀態(tài)檢測(cè)單元323將總負(fù) 載壓力求和單元得到的總負(fù)載壓力SF與預(yù)設(shè)的載人閾值Gl進(jìn)行比較，若SFSGl，則判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車。在人上車過(guò)程中，由于腳踩位置的不同，以及雙腳分配人體重量的不同，有可能造成兩個(gè)支撐臺(tái)之間的壓力差較大，在轉(zhuǎn)彎時(shí)容易側(cè)翻，不利于行車安全。為了檢測(cè)到此種情況時(shí)，在一優(yōu)選實(shí)施方式中，中央控制器還可設(shè)置一駕駛姿態(tài)檢測(cè)單兀326,其用于接收載人狀態(tài)檢測(cè)單元323的檢測(cè)結(jié)果，在載人狀態(tài)檢測(cè)單元323判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車時(shí)，將Fl與F2的差值的絕對(duì)值與預(yù)設(shè)的駕駛姿態(tài)閾值G3 (例如為人體體重的十分之三)進(jìn)行比較，若Fl與F2的差值絕對(duì)值大于等于該駕駛姿態(tài)閾值G3，則判斷駕駛者的駕駛姿態(tài)不正確，從而可提醒駕駛者合理分配兩腳的體重。當(dāng)自平衡兩輪車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于自平衡兩輪車的重心較高，如果速度過(guò)快，在離心力的作用下，轉(zhuǎn)彎側(cè)車輪有可能脫離地面從而導(dǎo)致翻車。為了檢測(cè)到車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的駕駛姿態(tài)，參考圖6，在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，該自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置還包括一轉(zhuǎn)彎?rùn)z測(cè)傳感器4，該轉(zhuǎn)彎傳感器4在檢測(cè)到該自平衡兩輪車轉(zhuǎn)彎時(shí)，向中央控制器3輸出一轉(zhuǎn)彎信號(hào)。中央控制器3包括與至少一組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元、與至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元、左腳支撐臺(tái)力矩求和單元、右腳支撐臺(tái)力矩求和單元和轉(zhuǎn)彎姿態(tài)檢測(cè)單元。在圖6所示的實(shí)施方式中，中央控制器3包括與圖4所示的六組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的六個(gè)負(fù)載壓力查詢單元331a 331f、與該六個(gè)負(fù)載壓力查詢單元331a 331f——對(duì)應(yīng)的六個(gè)轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元332a 332f。每一負(fù)載壓力查詢單元基于支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器的輸出電壓與永久磁體承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值。每一轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元用于接收轉(zhuǎn)彎傳感器4的轉(zhuǎn)彎信號(hào)，在接收到該轉(zhuǎn)彎信號(hào)時(shí)，將負(fù)載壓力查詢單元的壓力值乘以預(yù)先存儲(chǔ)的力臂值(如圖4所示，該力臂值為磁性傳感器與縱向軸線Y之間的垂直距離)，得到力矩值。左腳支撐臺(tái)力矩求和單元333將與左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元332a 332c所得到的力矩值求和，得到Ml。右腳支撐臺(tái)力矩求和單元334將與右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元332d 332f所得到的力矩值求和，得到M2。轉(zhuǎn)彎姿態(tài)檢測(cè)單元335將Ml與M2的差值的絕對(duì)值與預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎姿態(tài)閾值G4進(jìn)行比較，若大于等于該轉(zhuǎn)彎姿態(tài)閾值G4，則判斷轉(zhuǎn)彎時(shí)駕駛者的駕駛姿態(tài)不正確，從而可以進(jìn)一步提醒駕駛者或自動(dòng)調(diào)整車速及轉(zhuǎn)彎的靈敏度以確保安全駕駛。參考圖7至圖8。在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，自平衡兩輪車為坐立兩用自平衡兩輪車。在自平衡兩輪車的載人平臺(tái)上設(shè)有供人乘坐的座位。在該實(shí)施例中，該自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置除了包括前述的支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置外，還包括座位壓力傳感器6。較佳的是,座位5由諸如發(fā)泡材料之類的彈性材料制成，座位壓力傳感器6為薄膜壓力傳感器。當(dāng)人坐上座位時(shí)，人的重力會(huì)導(dǎo)致安裝在發(fā)泡材料上的薄膜壓力傳感器受到壓力，而人離開(kāi)座位時(shí)該壓力消失，薄膜壓力傳感器能夠檢測(cè)到該壓力并可以根據(jù)事先標(biāo)定結(jié)果從而檢測(cè)是否有人，同時(shí)也可以對(duì)人進(jìn)行稱重。如圖8所示，在一個(gè)較佳實(shí)施方式中，自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置還包括一中央控制器3，中央控制器3包括與至少一組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元341、座位壓力信號(hào)接收單元342、支撐臺(tái)總負(fù)載壓力求和單元343以及載人狀態(tài)和·駕駛狀態(tài)檢測(cè)單元344。每一負(fù)載壓力查詢單元341基于支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器的輸出電壓與永久磁體承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值；座位壓力信號(hào)接收單元342用于接收座位壓力傳感器檢測(cè)到的座位負(fù)載壓力2F2。支撐臺(tái)總負(fù)載壓力求和單元343將所有負(fù)載壓力查詢單元得到的壓力值求和，得到支撐臺(tái)的總負(fù)載壓力2F1。載人狀態(tài)和駕駛狀態(tài)檢測(cè)單元344對(duì)從支撐臺(tái)總負(fù)載壓力求和單元343接收的支撐臺(tái)總負(fù)載壓力SFl與從座位壓力信號(hào)接收單元342接收的座位負(fù)載壓力2F2求和，得到總負(fù)載壓力2F，并將該總負(fù)載壓力SF與預(yù)設(shè)的載人閾值Gl進(jìn)行比較，若SF > G1，則判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車；在判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車后，將2F2與Gl進(jìn)行比較，若2F2 < G1，則判斷駕駛者采取站立姿態(tài)，若SF2 ^ G1，則判斷駕駛者采取坐姿。
權(quán)利要求
1.一種自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，該自平衡兩輪車包括支撐臺(tái)，所述的支撐臺(tái)包括殼體，其特征在于，該自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置包括支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置； 所述的支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置包括至少一組磁檢測(cè)裝置，每組磁檢測(cè)裝置包括永久磁體和磁性傳感器； 所述的永久磁體通過(guò)彈性件支承于所述的支撐臺(tái)上，用于承受負(fù)載的壓力； 所述的磁性傳感器設(shè)置在所述的支撐臺(tái)的殼體內(nèi)，用于檢測(cè)由于該永久磁體與該磁性傳感器之間的相對(duì)位移所弓I起的磁場(chǎng)變化，并輸出檢測(cè)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述的磁性傳感器為線性霍爾傳感器、巨磁阻傳感器或磁阻傳感器。
3.如權(quán)利要求I所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于，該自平衡兩輪車包括設(shè)置在支撐臺(tái)上的彈性墊，該彈性墊由彈性材料制成，所述的永久磁體設(shè)置在該彈性墊內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括一中央控制器，所述的中央控制器用于接收所述支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)判斷自平衡兩輪車的支撐臺(tái)的受壓狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的中央控制器包括 與所述至少一組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元，每一負(fù)載壓力查詢單元基于所述支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器的輸出電壓與永久磁體承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值。
6.如權(quán)利要求5所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的中央控制器還包括 總負(fù)載壓力求和單元，用于將所有所述負(fù)載壓力查詢單元得到的壓力值求和，得到總負(fù)載壓力SF; 載人狀態(tài)檢測(cè)單元，用于將總負(fù)載壓力求和單元得到的總負(fù)載壓力SF與預(yù)設(shè)的載人閾值Gl進(jìn)行比較，若2F > Gl，則判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車。
7.如權(quán)利要求6所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述中央控制器還包括 跳車和自由落體檢測(cè)單元，用于接收所述載人狀態(tài)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果和所述總負(fù)載壓力求和單元的計(jì)算結(jié)果，載人狀態(tài)檢測(cè)單元判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車后，當(dāng)總負(fù)載壓力2F小于預(yù)設(shè)的載荷閾值G2時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果總負(fù)載壓力2F保持小于所述載荷閾值G2的時(shí)間大于等于事先設(shè)定的時(shí)間閾值Tl，則判斷駕駛?cè)藛T已離開(kāi)該自平衡兩輪車；如果總負(fù)載壓力SF保持小于所述載荷閾值G2的時(shí)間小于該時(shí)間閾值Tl，則判斷該自平衡兩輪車處于自由落體或拋物線運(yùn)行狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求4所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述的支撐臺(tái)包括左腳支撐臺(tái)和右腳支撐臺(tái)； 所述的支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置包括左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置和右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置，左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置和右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置均包括至少一組所述的磁檢測(cè)裝置；其中，左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器設(shè)置在左腳支撐臺(tái)的殼體內(nèi)，右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器設(shè)置在右腳支撐臺(tái)的殼體內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的中央控制器包括 與所述至少一組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元，每一負(fù)載壓力查詢單元基于所述支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器的輸出電壓與永久磁體承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值； 左腳支撐臺(tái)壓力求和單元，用于將與所述左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有負(fù)載壓力查詢單元所得到的壓力值求和，得到Fl ； 右腳支撐臺(tái)壓力求和單元，用于將與所述右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有負(fù)載壓力查詢單元所得到的壓力值求和，得到F2 ； 總負(fù)載壓力求和單元，用于將左腳支撐臺(tái)壓力求和單元得到的壓力值Fl和右腳支撐臺(tái)壓力求和單元得到的壓力值F2求和，得到總負(fù)載壓力SF ； 載人狀態(tài)檢測(cè)單元，用于將總負(fù)載壓力求和單元得到的總負(fù)載壓力SF與預(yù)設(shè)的載人閾值Gl進(jìn)行比較，若2F > Gl，則判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車。
10.如權(quán)利要求9所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的中央控制器還包括 駕駛姿態(tài)檢測(cè)單元，用于接收所述載人狀態(tài)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，在所述載人狀態(tài)檢測(cè)單元判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車時(shí)，將Fl與F2的差值的絕對(duì)值與預(yù)設(shè)的駕駛姿態(tài)閾值G3進(jìn)行比較，若Fl與F2的差值的絕對(duì)值大于等于該駕駛姿態(tài)閾值G3，則判斷駕駛者的駕駛姿態(tài)不正確。
11.如權(quán)利要求8所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于， 該自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置還包括一轉(zhuǎn)彎?rùn)z測(cè)傳感器，該轉(zhuǎn)彎傳感器在檢測(cè)到該自平衡兩輪車轉(zhuǎn)彎時(shí)，向中央控制器輸出一轉(zhuǎn)彎信號(hào)； 所述的中央控制器還包括 與所述至少一組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元，每一負(fù)載壓力查詢單元基于所述支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器的輸出電壓與永久磁體承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值； 與所述至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元，每一轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元用于接收所述轉(zhuǎn)彎傳感器的轉(zhuǎn)彎信號(hào)，在接收到該轉(zhuǎn)彎信號(hào)時(shí)，將負(fù)載壓力查詢單元的壓力值乘以預(yù)先存儲(chǔ)的力臂值，得到力矩值； 左腳支撐臺(tái)力矩求和單元，將與所述左腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元所得到的力矩值求和，得到Ml ； 右腳支撐臺(tái)力矩求和單元，將與所述右腳支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)的所有轉(zhuǎn)彎力矩計(jì)算單元所得到的力矩值求和，得到M2 ； 轉(zhuǎn)彎姿態(tài)檢測(cè)單元，將Ml與M2的差值的絕對(duì)值與預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎姿態(tài)閾值G4進(jìn)行比較，若大于等于該轉(zhuǎn)彎姿態(tài)閾值G4，則判斷轉(zhuǎn)彎時(shí)駕駛者的駕駛姿態(tài)不正確。
12.如權(quán)利要求I所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于， 在所述的載人平臺(tái)上設(shè)有供人乘坐的座位； 所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置還包括設(shè)置在該座位上的座位壓力傳感器。
13.如權(quán)利要求12所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述的座位由彈性材料制成； 所述的座位壓力傳感器為薄膜壓力傳感器。
14.如權(quán)利要求12所述的自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其特征在于， 還包括一中央控制器，所述的中央控制器包括 與所述至少一組磁檢測(cè)裝置一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)負(fù)載壓力查詢單元，每一負(fù)載壓力查詢單元基于所述支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置的磁性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)查詢預(yù)先存儲(chǔ)的表示磁性傳感器的輸出電壓與永久磁體承受的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓-壓力曲線，得到永久磁體承受的壓力值； 座位壓力信號(hào)接收單元，用于接收所述座位壓力傳感器檢測(cè)到的座位負(fù)載壓力2F2 ；支撐臺(tái)總負(fù)載壓力求和單元，將所有負(fù)載壓力查詢單元得到的壓力值求和，得到支撐臺(tái)的總負(fù)載壓力2Fl ； 載人狀態(tài)和駕駛狀態(tài)檢測(cè)單元，用于對(duì)從支撐臺(tái)總負(fù)載壓力求和單元接收的支撐臺(tái)總負(fù)載壓力2F1與從座位壓力信號(hào)接收單元接收的座位負(fù)載壓力2F2求和，得到總負(fù)載壓力2F;并將該總負(fù)載壓力2F與預(yù)設(shè)的載人閾值Gl進(jìn)行比較，若2F3G1，則判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車；在判斷有駕駛者登上該自平衡兩輪車后，將2F2與Gl進(jìn)行比較，若2F2 < G1，則判斷駕駛者采取站立姿態(tài)，若2F2 ^ G1，則判斷駕駛者采取坐姿。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自平衡兩輪車負(fù)載在線檢測(cè)裝置，其包括支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置。該支撐臺(tái)負(fù)載檢測(cè)裝置包括至少一組磁檢測(cè)裝置，每組磁檢測(cè)裝置包括永久磁體和磁性傳感器；永久磁體通過(guò)彈性件支承于支撐臺(tái)上，用于承受負(fù)載的壓力；磁性傳感器設(shè)置在支撐臺(tái)的殼體內(nèi)，用于檢測(cè)由于該永久磁體與該磁性傳感器之間的相對(duì)位移所引起的磁場(chǎng)變化，并輸出檢測(cè)信號(hào)。本發(fā)明能夠以非接觸的方式檢測(cè)支撐臺(tái)上的負(fù)載壓力，從而避免了負(fù)載檢測(cè)裝置的磨損，延長(zhǎng)了負(fù)載檢測(cè)裝置的使用壽命。
文檔編號(hào)G01G19/08GK102798448SQ201210326838
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者蘭天, 陳養(yǎng)彬 申請(qǐng)人:上海新世紀(jì)機(jī)器人有限公司