CN102527024A - 一种电动平衡滑板车及其控制实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑板车，旨在提供一种电动平衡滑板车及其控制实现方法。该滑板车包括车轮，踏板通过支架和轴承固定于轮轴上；有一根与运行方向垂直的轮轴；同时还包括加速度感应单元、控制调节单元、运动执行单元，所述加速度感应单元、控制调节单元和运动执行单元依次连接。本发明利用加速度感应单元与控制调节单元的配合，达到控制滑板车是否启动的效果，可以应用于锻炼儿童平衡能力。使用者双脚站在滑板车上，若倾斜角在设定值以内则表示能保持平衡，启动电源执行向前缓行的运动命令。若倾角超过设定值则表示不能保持平衡，立即停止前进。该产品简单易用，且能够在使用者失去平衡时立即停止运行，确保使用者安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种滑板车，特别是涉及AXDL345加速度传感器在滑板玩具中应用的一种电动平衡滑板车及其控制实现方法。
背景技术
现有滑板车以结构设计为主，适合10岁以上儿童使用，并没有针对幼儿设计的以锻炼平衡能力为目标的滑板车。
现有滑板车是一个拥有两个或者更多轮子的小平台，靠使用者蹬踏地面前进。如今最常见的滑板车有两个轮子，为了轻便，是主要由铝制成的。有些滑板车有3个或4个轮子，有些是由塑料制成的，有些更大，有些不能折叠。有些为了杂技表演而给成人用的滑板车有点像前轮大后轮小的旧式自行车。而这些滑板车的使用目的主要是以娱乐为主，如两轮滑板车很注重技巧的使用，对于幼儿来说难度大、易受伤，并不能应用于幼儿的平衡训练中；而具有3个及以上轮子的滑板车，或带有支架把手的滑板车可给幼儿作为一种娱乐运动的玩具，但由于滑板车本身即可平衡或无需人力以具备平衡的能力，不能起到锻炼幼儿平衡能力的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种适于幼儿锻炼平衡能力的电动平衡滑板车及其控制实现方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种电动平衡滑板车，包括车轮，踏板通过支架和轴承固定于轮轴上；该电动平衡滑板车有一根与运行方向垂直的轮轴；同时还包括：用于检测平衡滑板车运动过程中的倾角的加速度感应单元；用于接收所述加速度感应单元测量反馈的倾角数据、并根据倾角数据进行平衡状态判断和发送动作指令的控制调节单元，控制调节单元能够在倾角位于设定值范围内时发出开始运行的指令，或在倾角超出设定值时发出停止运行的指令；以及用于执行动作指令的运动执行单元，包括电源和与车轮连接的电机；所述加速度感应单元、控制调节单元和运动执行单元依次连接。
作为一种改进，所述控制调节单元还连接至电源开关。
作为一种改进，所述加速度感应单元包括至少一个AXDL345加速度传感器。
作为一种改进，所述控制调节单元包括：依次连接的用于接收倾角信号的单片机接收模块、根据倾角数据进行平衡状态判断的识别计算模块、发送开始运行与停止运行指令的输出控制信号模块；输出控制信号模块连接至所述的电机。
作为一种改进，所述车轮是一个，设于轮轴的中间位置；或者车轮是两个，分设于轮轴的两端。
本发明还提供了一种基于前述电动平衡滑板车的控制实现方法，包括：
(1)加速度感应单元由AXDL345加速度传感器检测平衡滑板车运动过程中的倾角实时数据，并传送至控制调节单元；
(2)控制调节单元根据接受到的倾角数据进行平衡状态判断，在倾角位于设定值范围内时发出开始运行的指令，或在倾角超出设定值时发出停止运行的指令；
(3)运动执行单元执行控制调节单元发出的指令：当控制调节单元发出开始运行的指令时，电机驱动车轮并保持缓速前行状态；当控制调节单元发出停止运行的指令时，电机停止运转。
本发明中，所述倾角是指踏板平面与水平线之间夹角，其设定值范围为5°～15°。
本发明的有益效果在于：
本发明利用加速度感应单元与控制调节单元的配合，达到控制滑板车是否启动的效果，可以应用于锻炼儿童平衡能力。使用者双脚站在滑板车上，若倾斜角在设定值以内则表示能保持平衡，启动电源执行向前缓行的运动命令。若倾角超过设定值则表示不能保持平衡，立即停止前进。该产品简单易用，且能够在使用者失去平衡时立即停止运行，确保使用者安全性。
附图说明
图1为本发明产品结构示意图(该图不考虑踏板的遮挡效果)；
图2为本发明的产品立体图。
图3为本发明的产品立体图。
图4为本发明的产品立体图。
图5为本发明产品保持最佳平衡状态的示意图。
图6为图5中产品的右视图。
图7为图5中产品的左视图。
图8为本发明产品保持平衡最大倾角状态的示意图。
图9为本发明产品保持平衡最大倾角状态的示意图。
图中附图标记为：踏板1、车轮2、电机3、电源4、支架5、AXDL345加速度传感器6、单片机7、轮轴8。
具体实施方式
首先需要说明的是，本发明涉及控制技术的应用。在本发明的实现过程中，会涉及到多个内置于单片机的软件功能模块。申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本发明。前述软件功能模块包括但不限于：单片机接收模块、识别计算模块、输出控制信号模块等，凡本发明申请文件提及的均属此范畴，申请人不再一一列举。
另外，ADXL345加速度传感器是ADI公司的三轴数字加速度传感器，主要应用于消费电子的微型惯性器件，最大可感知±16g的加速度，感应精度可达3.9mg/LSB，倾角测量典型误差小于1°，通过其内置的ADC将加速度信号转换为数字量存放在片内缓冲区，使用SPI总线读取数据。对于该产品的运用，本领域技术人员也是熟练掌握的，本发明不再赘述。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述：
本发明所提供的电动平衡滑板车，包括车轮2、电源4及电机3，踏板1通过支架5和轴承固定于轮轴8上；该电动平衡滑板车有一根轮轴8；本实施例中选用的是单轮，设于轮轴8的中间位置。当然也可选用两个车轮2，分设于轮轴8的两端。
本发明的控制系统包括：加速度感应单元、控制调节单元和运动执行单元；本实施例中的加速度感应单元使用了两个AXDL345加速度传感器6，分别位于滑板车的两侧；
控制调节单元则包括内置于单片机7内的单片机接收模块、识别计算模块和输出控制信号模块，输出控制信号模块连接至电机3。
运动执行单元包括电源4和与车轮2连接的电机3。当然，从广义上说，车轮2、也属于运动执行单元的组成部分。本发明中，电机的启动和停运由控制调节单元的指令实现控制。本发明以蓄电池作为电源4，其电源开关连接至单片机7，作为整个系统的供电总开关。
本发明实现控制的方法是：
(1)加速度感应单元由AXDL345加速度传感器检测平衡滑板车运动过程中的倾角实时数据，并传送至控制调节单元；
(2)控制调节单元根据接受到的倾角数据进行平衡状态判断，在倾角位于设定值范围内时发出开始运行的指令，或在倾角超出设定值时发出停止运行的指令；
(3)运动执行单元执行控制调节单元发出的指令：当控制调节单元发出开始运行的指令时，电机驱动车轮并保持缓速前行状态；当控制调节单元发出停止运行的指令时，电机停止运转。
本发明中，所述倾角是指踏板平面与水平线之间夹角，其设定值范围为5°～15°。
本发明设计倾角的设定值的用意在于：在5°～15°的范围内任意设定一个夹角度数，当踏板实际夹角小于或等于该设定值时视为处于平衡状态，滑板车向前缓行；当踏板实际夹角大于该设定值时视为处于不平衡状态，滑板车停止运行，保证安全。
该产品的具体操作方法如下：
当AXDL345加速度传感器6感应到平衡滑板车向前或向后的倾角在10°(实施例的设定值)以内时，单片机7中内置的软件功能模块启动，发出向前缓行的指令。当AXDL345加速度传感器6感应到平衡滑板车在左右任意方向上的倾角大于10°时，单片机7中内置的软件功能模块启动保护程序，发出停止运行的指令，电机停止运转。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种电动平衡滑板车，包括车轮，踏板通过支架和轴承固定于轮轴上；其特征在于，该电动平衡滑板车有一根与运行方向垂直的轮轴；同时还包括：
用于检测平衡滑板车运动过程中的倾角的加速度感应单元；
用于接收所述加速度感应单元测量反馈的倾角数据、并根据倾角数据进行平衡状态判断和发送动作指令的控制调节单元，控制调节单元能够在倾角位于设定值范围内时发出开始运行的指令，或在倾角超出设定值时发出停止运行的指令；以及
用于执行动作指令的运动执行单元，包括电源和与车轮连接的电机；
所述加速度感应单元、控制调节单元和运动执行单元依次连接。
2.根据权利要求1所述的电动平衡滑板车，其特征在于，所述控制调节单元还连接至电源开关。
3.根据权利要求1所述的电动平衡滑板车，其特征在于，所述加速度感应单元包括至少一个AXDL345加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的电动平衡滑板车，其特征在于，所述控制调节单元包括：依次连接的用于接收倾角信号的单片机接收模块、根据倾角数据进行平衡状态判断的识别计算模块、发送开始运行与停止运行指令的输出控制信号模块；输出控制信号模块连接至所述的电机。
5.根据权利要求1至4任意一项中所述的电动平衡滑板车，其特征在于，所述车轮是一个，设于轮轴的中间位置；或者车轮是两个，分设于轮轴的两端。
6.一种基于权利要求1所述电动平衡滑板车的控制实现方法，其特征在于，包括：
(1)加速度感应单元由AXDL345加速度传感器检测平衡滑板车运动过程中的倾角实时数据，并传送至控制调节单元；
(2)控制调节单元根据接受到的倾角数据进行平衡状态判断，在倾角位于设定值范围内时发出开始运行的指令，或在倾角超出设定值时发出停止运行的指令；
(3)运动执行单元执行控制调节单元发出的指令：当控制调节单元发出开始运行的指令时，电机驱动车轮并保持缓速前行状态；当控制调节单元发出停止运行的指令时，电机停止运转。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述倾角是指踏板平面与水平线之间夹角，其设定值的范围为5°～15°。
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