一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)及實(shí)現(xiàn)方法，屬于平衡車(chē)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市面上的主流代步車(chē)有平衡車(chē)和扭扭車(chē)，這些產(chǎn)品只有兩輪，不易保持平衡，行駛時(shí)站姿不自然，長(zhǎng)時(shí)間行駛?cè)菀自斐善冢w積大，不易隨身攜帶?，F(xiàn)有的平衡車(chē)，一般設(shè)計(jì)為兩輪的形式，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)的申請(qǐng)?zhí)枮?br> 201410262108.8的電動(dòng)平衡扭扭車(chē)，其雖然包括輪轂電機(jī)、用作平衡機(jī)構(gòu)的陀螺儀，但由于兩輪的不穩(wěn)定性，容易在突然斷電后出現(xiàn)傾斜等安全性問(wèn)題。
[0003]中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)的申請(qǐng)?zhí)枮?01510644941.3的一種電動(dòng)四輪平衡車(chē)，包括殼體、踏板裝置、平衡裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和供電裝置，平衡裝置設(shè)于殼體內(nèi)，踏板裝置包括踏板、固定框和彈性墊，殼體上開(kāi)有兩個(gè)踏板孔，踏板活動(dòng)嵌置于踏板孔中并通過(guò)位于踏板頂部的所述固定框限位于殼體，彈性墊墊設(shè)于殼體和踏板之間；平衡裝置設(shè)于殼體內(nèi)并與踏板傳動(dòng)相連，驅(qū)動(dòng)裝置包括控制主板、兩個(gè)電機(jī)前輪和兩個(gè)萬(wàn)向后輪，平衡裝置與控制主板通信相連，供電裝置分別電連接平衡裝置、控制主板和電機(jī)前輪，兩電機(jī)前輪對(duì)稱(chēng)分別樞裝于殼體前部，兩萬(wàn)向后輪安裝于殼體后部。其能在平衡裝置的控制下，平穩(wěn)、平衡運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)及實(shí)現(xiàn)方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)，其特征在于，包括車(chē)身、控制系統(tǒng)、電池模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述車(chē)身為平板結(jié)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)、所述電池模塊分別固定設(shè)置在所述車(chē)身上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于所述車(chē)身的前端，所述車(chē)身的前端和后端還分別設(shè)置有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、兩個(gè)從動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述驅(qū)動(dòng)輪的輪轂相配合連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置于所述控制系統(tǒng)的前端，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的一端與所述控制系統(tǒng)電連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的另一端與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接;所述車(chē)身上靠近所述驅(qū)動(dòng)輪與所述從動(dòng)輪的位置設(shè)置有若干個(gè)壓力傳感器，所述驅(qū)動(dòng)輪上設(shè)置有速度傳感器，所述壓力傳感器、所述速度傳感器分別與所述控制系統(tǒng)電連接;所述電池模塊用來(lái)提供動(dòng)力。
[0006]優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)。
[0007 ] 優(yōu)選地，控制系統(tǒng)包括速度控制單元、轉(zhuǎn)向控制單元、速度檢測(cè)單元、遙控單元，壓力傳感器分別與速度控制單元、轉(zhuǎn)向控制單元電連接;壓力傳感器實(shí)時(shí)采集駕駛?cè)酥匦臄?shù)據(jù)，傳輸給速度控制單元根據(jù)駕駛?cè)酥匦那昂笃瞥潭冗M(jìn)行PID運(yùn)算，然后輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出信號(hào)分別調(diào)節(jié)左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制平衡車(chē)的前進(jìn)、后退;壓力傳感器實(shí)時(shí)采集駕駛?cè)酥匦臄?shù)據(jù)，傳輸給轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)駕駛?cè)酥匦淖笥移瞥潭冗M(jìn)行PID運(yùn)算，然后輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出信號(hào)分別調(diào)節(jié)左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的差速，控制平衡車(chē)的轉(zhuǎn)向。
[0008]優(yōu)選地，速度傳感器與速度檢測(cè)單元電連接，速度傳感器實(shí)時(shí)采集驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)速度然后傳輸?shù)剿俣葯z測(cè)單元進(jìn)行保存和檢測(cè)，速度檢測(cè)單元根據(jù)保存的車(chē)速數(shù)據(jù)判斷平衡車(chē)當(dāng)前的行駛狀況，并傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)不同的車(chē)速及行駛狀況向電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出不同指令;行駛狀況包括起步、巡航、減速、前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎。
[0009]優(yōu)選地，遙控單元通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)外接遙控設(shè)備，遙控單元用于接收來(lái)自遙控設(shè)備的指令，實(shí)現(xiàn)既可以通過(guò)遙控設(shè)備查看平衡車(chē)的即時(shí)狀態(tài)，也可以通過(guò)遙控設(shè)備控制平衡車(chē)行駛。
[0010]優(yōu)選地，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為WIFI無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或者Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或者CPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。
[0011]優(yōu)選地，遙控設(shè)備為遙控器或者智能手機(jī)。
[0012]本發(fā)明還提出一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟SSl壓力傳感器實(shí)時(shí)采集駕駛?cè)酥匦臄?shù)據(jù)傳輸?shù)剿俣瓤刂茊卧⑥D(zhuǎn)向控制單元，速度傳感器采集驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)速度然后傳輸?shù)剿俣葯z測(cè)單元進(jìn)行保存和檢測(cè)；
步驟SS2速度控制單元根據(jù)駕駛?cè)酥匦那昂笃瞥潭冗M(jìn)行PID運(yùn)算，然后輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出信號(hào)分別調(diào)節(jié)左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制平衡車(chē)的前進(jìn)、后退；轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)駕駛?cè)酥匦淖笥移瞥潭冗M(jìn)行PID運(yùn)算，然后輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出信號(hào)分別調(diào)節(jié)左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的差速，控制所述平衡車(chē)的轉(zhuǎn)向；
步驟SS3速度檢測(cè)單元根據(jù)保存的車(chē)速數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)判斷所述平衡車(chē)當(dāng)前的行駛狀況，并傳輸給控制系統(tǒng)，所述行駛狀況包括起步、巡航、減速、前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎；
步驟SS4控制系統(tǒng)根據(jù)不同的車(chē)速及行駛狀況向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(11)發(fā)出不同指令控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)；遙控單元接收遙控設(shè)備的指令發(fā)出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。
[0013]作為一種較佳的實(shí)施例，所述平衡車(chē)當(dāng)前行駛狀況的判斷方法包括:
步驟SS31當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪車(chē)速不同時(shí)，判斷平衡車(chē)的行駛狀況為轉(zhuǎn)彎，否則判斷為起步、巡航、減速、前進(jìn)、后退，轉(zhuǎn)入步驟SS32 ；
步驟SS32當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪車(chē)速的矢量方向?yàn)檎驎r(shí)，判斷平衡車(chē)的行駛狀況為前進(jìn)，否則判斷為后退，轉(zhuǎn)入步驟SS33;
步驟SS33當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪的車(chē)速不變時(shí)，判斷平衡車(chē)的行駛狀況為巡航；
步驟SS34當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪的車(chē)速不斷增加時(shí)，判斷平衡車(chē)的行駛狀況為起步；當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪的車(chē)速不斷減小時(shí)，判斷平衡車(chē)的行駛狀況為減速。
[0014]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:(I)本發(fā)明通過(guò)左右電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)了左右驅(qū)動(dòng)輪的獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)；(2)本發(fā)明采用四輪結(jié)構(gòu)，自然平衡，行駛時(shí)保持正常站姿，易于操控，不易勞累；(3)采用小尺寸輪轂，體積小，易于攜帶；(4)本發(fā)明采用壓力傳感器與速度傳感器的配合實(shí)現(xiàn)了平衡車(chē)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向；(5)本發(fā)明采用遙控設(shè)備實(shí)現(xiàn)了控制平衡車(chē)的運(yùn)動(dòng)與接收平衡車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)的左視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)的俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中標(biāo)記的含義:1-車(chē)身，2-驅(qū)動(dòng)輪，3-從動(dòng)輪，4-壓力傳感器，5-速度傳感器，6-控制系統(tǒng)，7-速度控制單元，8-轉(zhuǎn)向控制單元，9-速度檢測(cè)單元，10-遙控單元，11-電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，12-左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，13-電池模塊，14-右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]圖1是本發(fā)明的一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)的左視圖的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)的俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明提出一種智能電動(dòng)四輪平衡車(chē)，其特征在于，包括車(chē)身1、控制系統(tǒng)6、電池模塊13、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元11、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，車(chē)身I為平板結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)6、電池模塊13分別固定設(shè)置在車(chē)身I上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)12設(shè)置于車(chē)身I的前端，車(chē)身I的前端和后端還分別設(shè)置有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪2、兩個(gè)從動(dòng)輪3，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與驅(qū)動(dòng)輪2的輪轂相配合連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元11設(shè)置于控制系統(tǒng)6的前端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元11的一端與控制系統(tǒng)6電連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元11的另一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接;車(chē)身I上駕駛?cè)苏玖⒌南路娇拷?qū)動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3的位置設(shè)置有若干個(gè)壓力傳感器4，驅(qū)動(dòng)輪2上設(shè)置有速度傳感器5，壓力傳感器4、速度傳感器5分別與控制系統(tǒng)6電連接;電池模塊13用來(lái)提供動(dòng)力。
[0020]驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)12、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)14，左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)12用來(lái)驅(qū)動(dòng)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)14用來(lái)驅(qū)動(dòng)右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)。
[0021 ] 控制系統(tǒng)6包括速度控制單元7、轉(zhuǎn)向控制單元8、速度檢測(cè)單元9、遙控單元10，壓力傳感器4分別與速度控制單元7、轉(zhuǎn)向控制單元8電連接;壓力傳感器4實(shí)時(shí)采集駕駛?cè)酥匦臄?shù)據(jù)，傳輸給速度控制單元7根據(jù)駕駛?cè)酥匦那昂笃瞥潭冗M(jìn)行PID運(yùn)算，然后輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元11發(fā)出信號(hào)分別調(diào)節(jié)左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)12、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的轉(zhuǎn)速，控制平衡車(chē)的前進(jìn)、后退;壓力傳感器4實(shí)時(shí)采集駕駛?cè)酥匦臄?shù)據(jù)，傳輸給轉(zhuǎn)向控制單元8根據(jù)駕駛?cè)酥匦淖笥移瞥潭冗M(jìn)行PID運(yùn)算，然后輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元11發(fā)出信號(hào)分別調(diào)節(jié)左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)12、右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的差速，控制平衡車(chē)的轉(zhuǎn)向。
[0022]速度傳感器5與速度檢測(cè)單元9電