自平衡兩輪平衡車及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及平衡車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自平衡兩輪平衡車及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能機(jī)器人的發(fā)展，兩輪平衡車越來(lái)越成熟，但目前所有的兩輪平衡車都是需要人來(lái)做重心調(diào)整和保持平衡，難以用于自動(dòng)貨運(yùn)機(jī)器人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種自平衡兩輪平衡車及控制方法，使平衡車自動(dòng)調(diào)整重心，保持平衡。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供的一種自平衡兩輪平衡車，包括:左輪、右輪、橫梁和移動(dòng)平臺(tái)，所述左輪和右輪分別連接在橫梁的兩端，并以橫梁為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置于橫梁上方，所述橫梁上設(shè)置有平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)前后移動(dòng)以調(diào)整平衡車的重心，使平衡車自動(dòng)平衡。
[0005]可選地，還包括:CPU和陀螺儀，所述陀螺儀用于感應(yīng)移動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至CPU;所述CPU用于采集平衡車的行駛速度，并根據(jù)行駛速度和姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)向；
所述平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于根據(jù)CPU的命令帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)或向平衡車前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動(dòng)。
[0006]可選地，還包括:左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)；
所述左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于左輪上，用于驅(qū)動(dòng)左輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于右輪上，用于驅(qū)動(dòng)右輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述CPU，還用于接收移動(dòng)平臺(tái)上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度，以使平衡車行走。
[0007]可選地，所述左輪和右輪皆為輪轂電機(jī)。
[0008]可選地，所述移動(dòng)平臺(tái)的前后兩側(cè)皆設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)，用于維持移動(dòng)平臺(tái)的平衡，當(dāng)平衡車在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)落下；當(dāng)平衡車在行駛狀態(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)收起。
[0009]可選地，所述支撐結(jié)構(gòu)為起落架和/或固定輪。
[0010]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供的一種自平衡兩輪平衡車的控制方法，包括:
采集平衡車的行駛速度和移動(dòng)平臺(tái)上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)；
通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)是否傾斜，若是，通過(guò)CPU控制左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)向傾斜方向加速，否則，保持平衡車行駛速度不變；
判斷所述行駛速度是否大于預(yù)設(shè)的給定速度，若是，則平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動(dòng);否則，帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)。
[0011]可選地，所述通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)是否傾斜之后還包括:
通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)傾斜角度是否大于預(yù)設(shè)的傾斜角度閾值，若是，則平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車傾斜方向的反方向運(yùn)動(dòng)。
[0012]可選地，所述采集平衡車的行駛速度和移動(dòng)平臺(tái)上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)之前還包括:
啟動(dòng)平衡車，緩慢收起支撐結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:一種自平衡兩輪平衡車及控制方法，該自平衡兩輪平衡車包括:左輪、右輪、橫梁和移動(dòng)平臺(tái)，所述左輪和右輪分別連接在橫梁的兩端，并以橫梁為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置于橫梁上方，所述橫梁上設(shè)置有平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)前后移動(dòng)以調(diào)整平衡車的重心，使平衡車自動(dòng)平衡，本發(fā)明通過(guò)平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)移動(dòng)平臺(tái)，使平衡車自動(dòng)調(diào)整重心，保持平衡。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種自平衡兩輪平衡車結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種自平衡兩輪平衡車功能示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種自平衡兩輪平衡車的控制方法流程圖。
[0015]其中，【附圖說(shuō)明】為左輪I
右輪2 橫梁3 移動(dòng)平臺(tái)4 平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)5 左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)6 右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)7 支撐結(jié)構(gòu)8。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合圖1-圖3并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0017]實(shí)施例一
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自平衡兩輪平衡車結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自平衡兩輪平衡車功能示意圖。
[0018]一種自平衡兩輪平衡車，包括:左輪1、右輪2、橫梁3和移動(dòng)平臺(tái)4，所述左輪I和右輪2分別連接在橫梁3的兩端，并以橫梁3為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述移動(dòng)平臺(tái)4設(shè)置于橫梁3上方，所述橫梁3上設(shè)置有平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)5，用于帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)4前后移動(dòng)以調(diào)整平衡車的重心，使平衡車自動(dòng)平衡。
[0019]本發(fā)明通過(guò)平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)5自動(dòng)調(diào)節(jié)移動(dòng)平臺(tái)4，使平衡車自動(dòng)調(diào)整重心，保持平衡，為以后的兩輪智能機(jī)器人、兩輪貨運(yùn)機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支持；同時(shí)還使得機(jī)器人巡邏成為可能。
[0020]在本實(shí)施例中，還包括:CPU和陀螺儀，所述陀螺儀用于感應(yīng)移動(dòng)平臺(tái)4的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至CPU;所述CPU用于采集平衡車的行駛速度，并根據(jù)行駛速度和姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)5轉(zhuǎn)向；
在本實(shí)施例中，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括平衡車的運(yùn)行姿態(tài)和移動(dòng)平臺(tái)4的傾斜角度；
所述平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)5，用于根據(jù)CPU的命令帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)4向平衡車前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)或向平衡車前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動(dòng)。
[0021]在本實(shí)施例中，還包括:左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)6和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)7;
所述左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)6設(shè)置于左輪I上，用于驅(qū)動(dòng)左輪I轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)7設(shè)置于右輪2上，用于驅(qū)動(dòng)右輪2轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述CPU，還用于接收移動(dòng)平臺(tái)4上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)6和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的速度，以使平衡車行走。
[0022]在本實(shí)施例中，所述左輪I和右輪2皆為輪轂電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)和車輪的一體化。
[0023]在本實(shí)施例中，所述移動(dòng)平臺(tái)4的前后兩側(cè)皆設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)8，用于維持移動(dòng)平臺(tái)4的平衡，當(dāng)平衡車在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)8落下；當(dāng)平衡車在行駛狀態(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)8收起。
[0024]在本實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)8為起落架和/或固定輪，所述固定輪為比左輪I或右輪2小的輪子，只起支撐作用，其中所述支撐結(jié)構(gòu)8可以為起落架和固定輪相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。
[0025]實(shí)施例二
如圖3所示，在本實(shí)施例中，一種自平衡兩輪平衡車的控制方法，其特征在于，包括:
S10、采集平衡車的行駛速度和移動(dòng)平臺(tái)上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)；
S20、通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)是否傾斜，若是，進(jìn)入步驟S21、通過(guò)CPU控制左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)向傾斜方向加速，否則，進(jìn)入步驟S22、保持平衡車行駛速度不變；
S30、判斷所述行駛速度是否大于預(yù)設(shè)的給定速度，若是，則進(jìn)入步驟S11、平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動(dòng)；否則，進(jìn)入步驟S32、帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)。
[0026]在本實(shí)施例中，所述步驟S20之后還包括:
通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)傾斜角度是否大于預(yù)設(shè)的傾斜角度閾值，若是，則平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車傾斜方向的反方向運(yùn)動(dòng)，所述傾斜角度閾值可以手動(dòng)設(shè)置，如5度，當(dāng)移動(dòng)平臺(tái)的傾斜角度大于該閾值時(shí)，判定為傾斜角度太大，僅靠加速度難以調(diào)節(jié)平衡，此時(shí)就需要通過(guò)平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)調(diào)整移動(dòng)平臺(tái)的前后位置。
[0027]在本實(shí)施例中，所述步驟SlO之前還包括:
啟動(dòng)平衡車，緩慢收起支撐結(jié)構(gòu)；
在本實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)用于維持移動(dòng)平臺(tái)的平衡，當(dāng)平衡車在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)落下；當(dāng)平衡車在行駛狀態(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)收起。
[0028]
以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。基于此處的解釋，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方法，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自平衡兩輪平衡車，其特征在于，包括:左輪、右輪、橫梁和移動(dòng)平臺(tái)，所述左輪和右輪分別連接在橫梁的兩端，并以橫梁為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置于橫梁上方，所述橫梁上設(shè)置有平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)前后移動(dòng)以調(diào)整平衡車的重心，使平衡車自動(dòng)平衡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自平衡兩輪平衡車，其特征在于，還包括:CPU和陀螺儀，所述陀螺儀用于感應(yīng)移動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至CPU;所述CPU用于采集平衡車的行駛速度，并根據(jù)行駛速度和姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)向； 所述平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于根據(jù)CPU的命令帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)或向平衡車前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自平衡兩輪平衡車，其特征在于，還包括:左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)； 所述左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于左輪上，用于驅(qū)動(dòng)左輪轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于右輪上，用于驅(qū)動(dòng)右輪轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述CPU，還用于接收移動(dòng)平臺(tái)上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度，以使平衡車行走。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自平衡兩輪平衡車，其特征在于，所述左輪和右輪皆為輪轂電機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自平衡兩輪平衡車，其特征在于，所述移動(dòng)平臺(tái)的前后兩側(cè)皆設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)，用于維持移動(dòng)平臺(tái)的平衡，當(dāng)平衡車在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)落下；當(dāng)平衡車在行駛狀態(tài)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)收起。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自平衡兩輪平衡車，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)為起落架和/或固定輪。7.—種自平衡兩輪平衡車的控制方法，其特征在于，包括: 采集平衡車的行駛速度和移動(dòng)平臺(tái)上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)； 通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)是否傾斜，若是，通過(guò)CPU控制左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)向傾斜方向加速，否則，保持平衡車行駛速度不變； 判斷所述行駛速度是否大于預(yù)設(shè)的給定速度，若是，則平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動(dòng);否則，帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)是否傾斜之后還包括: 通過(guò)陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)判斷所述平衡車的移動(dòng)平臺(tái)傾斜角度是否大于預(yù)設(shè)的傾斜角度閾值，若是，則平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向平衡車傾斜方向的反方向運(yùn)動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述采集平衡車的行駛速度和移動(dòng)平臺(tái)上陀螺儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)之前還包括: 啟動(dòng)平衡車，緩慢收起支撐結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及平衡車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自平衡兩輪平衡車及控制方法，該自平衡兩輪平衡車包括：左輪、右輪、橫梁和移動(dòng)平臺(tái)，所述左輪和右輪分別連接在橫梁的兩端，并以橫梁為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置于橫梁上方，所述橫梁上設(shè)置有平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)前后移動(dòng)以調(diào)整平衡車的重心，使平衡車自動(dòng)平衡，本發(fā)明通過(guò)平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)移動(dòng)平臺(tái)，使平衡車自動(dòng)調(diào)整重心，保持平衡。
【IPC分類】G05D1/08, B62K3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105676858
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610118977
【發(fā)明人】謝永亮, 王志華, 黃敏, 張蕾
【申請(qǐng)人】深圳市美萊創(chuàng)新股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日