CN102910235A - 一种智能自平衡多轮电动车系统 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种配备姿态传感器（陀螺仪和加速度计），中央控制单元MCU，伺服系统，和电动传动系统的智能微型多轮（三轮以上）平台系统，该平台在运动或静止状态时，通过姿态传感器获得平台倾斜角度的信号，中央控制单元MCU计算需要调节的伺服系统位置，驱动伺服系统进行调节，使平台恢复和保持水平性和平稳，因而使该平台在电动系统的驱动下平稳地行驶在不同路况的地面上，能够上下台阶，且能够保持该平台的水平，因而可以用于代步和运送货物。本发明可采用本发明设计的弹性速度杆控制速度和便携式太阳能充电器充电。

Description

一种智能自平衡多轮电动车系统

技术领域

本发明涉及一种配备姿态传感器（陀螺仪和加速度计），中央控制单元MCU，伺服系统，和电动传动系统的智能微型多轮（三轮以上）平台系统，能够行驶在不同路面和上下台阶，用于代步和运送货物。

背景技术

目前，现代城市的公共交通系统主要由地铁，公交车，有轨或无轨电车，出租车等，以及城市间飞机，铁路，公共汽车等组成，这些公共交通工具共同的缺陷是站与站之间需要步行，特别是在携带行李的情况下，乘客步行比较辛苦，需要一种微型的代步工具来代替步行和帮助运送行李，并且能够进入车站，机场，超市，旅游景点等公共场合，以提高交通效率，提高人民生活质量。

目前电动车使用较多，但存在速度较快，易发生交通事故，不环保等缺点。类似于儿童车，老年人四轮车等的交通工具只能在较平稳的路面上行驶，不能在崎岖路面上行驶，不能上下台阶等，因而受到较多限制。

另外，普通电动车耗电量较大，因此不能用太阳能板充电。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种能够智能自平衡的三轮，四轮，或更多轮的可折叠的环保型微型电动车，能够在公路和崎岖路面上行驶，能够上下台阶，能够代步或运送货物，解决上述现有公共交通系统存在的问题，为高效率交通和提高生活质量做出贡献。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：在一个电动驱动的微型平台上安装有姿态传感器（陀螺仪和加速度计），中央控制单元MCU，和平衡伺服系统，当姿态传感器检测到平台有倾斜时，发送倾斜角信号到中央控制单元MCU，该MCU计算需要将平台恢复水平的平衡伺服系统的位置和伸缩量，驱动相应的平衡伺服系统伸缩，使平台恢复水平。

本发明的有益效果是：能够低成本地满足城市中需要代步和运送货物的需要，更好地推广公共交通，无污染，乘客舒适等，同时由于本发明所需电量较少，可以用太阳能板充电，即可以在行驶或停放时使用太阳能板充电，因此更加环保和低能耗。

附图说明

在所附的图中，以非限制性的举例形式，说明本发明的一个实施例，随后，在详细的描述中，较清楚地显示本发明的另外一些特性和优点。在所附的图中：

图1是配备有智能自平衡系统的三轮电动车的示意侧面透视图。

图2是姿态传感器，中央控制单元，和平衡伺服系统的示意电路结构图。

图3是姿态传感器，中央控制单元，和平衡伺服系统的示意电路图。

图4是中央控制单元自适应算法的计算机流程示意图。

图5是便携式太阳能充电器示意图。

图中1.站人或载物平台，2.姿态传感器，3.中央控制单元MCU，4.平衡伺服系统-电液伸缩杆，5.行驶驱动电机，6.驱动轮，7.导向轮，8.电池，9.地面，10.信号导线，11.可伸缩可收起导向杆和扶手杆，12.把手及控制杆，13.速度控制把手，14.电源管理模块，15.太阳能板，16.太阳能充电器电源线，17.太阳能充电器通用型插头，18.太阳能充电器挂钩，19.折叠后的太阳能充电器。

具体实施方式

参阅附图1，载有一名乘客或货物的电动机5驱动的平台1在路面上行驶，当地面9有坡度时，平台1上的姿态传感器2检测到俯仰角或横滚角，将角度信号经导线10传送至中央控制单元3，中央控制单元3经计算后，控制相应的平衡伺服系统4，即伸缩电液推杆，使平台1恢复平衡和水平位置，以此种方式使平台1无论在行驶状态中还是静止状态下均使平台保持水平和平稳。

参阅附图2，中央控制单元MCU3的设计思路如下：采用一块单独的MCU板，设计了一套控制算法,动态控制平台1的水平平衡；需采集的信号是两轴角速度和角度（俯仰角和横滚角），控制一组电动液压杆4调节水平面。其具体电路示意图参阅附图3。

参阅附图4，其智能自适应自平衡算法为：

1.    姿态传感器2检测到平台1倾斜，获得俯仰角和横滚角角度量信号；

2.    倾角信号传送至中央控制单元MCU3；

3.    判断某个或某几个电液伸缩杆4需要伸缩来使平台恢复水平；

4.    如果某个电液伸缩杆4已经有过伸缩，则首先试图将该伸缩杆恢复零伸出位置，判断是否能够使平台1恢复水平位置；

5.    中央控制单元MCU3输出控制信号驱动电液伸缩杆4进行平衡平台1的动作；

6.    当姿态传感器2检测到平台1恢复水平后，传送信号至中央控制单元3，中央控制单元3控制电液伸缩杆4停止动作。

当乘客站立在平台上行驶时，手扶方向杆上方的扶把12，控制方向和通过速度控制把手13控制速度。因该电动车速度较慢，仅比人步行速度稍快一些，因此不用刹车系统，速度控制杆13具有回到零速度的弹性恢复功能，松开速度控制把手13，速度控制杆13自动回到零速度位置，平台1速度即降为0，使平台1停止行驶。

当运送货物或拖曳行李时，货物或行李放在平台1上，控制杆12可以放倾斜，人握把手13控制方向和速度，而不用用力拖拉。

参阅附图5，由于该电动车所需电量较少，可以用太阳能板充电，即可以在行驶或停放时使用太阳能板充电。本发明设计了一种可折叠的太阳能充电器，方便随身携带，可随时为该电动车充电。同时，采用通用性插头，如USB插头，因此也可为手机等便携设备充电。

Claims (5)

1.一种智能自平衡多轮电动车系统，它包括：

配备有电动机驱动的智能自平衡结构和平台，用于代步或运送货物；

由姿态传感器，中央控制单元MCU，伺服系统组成的智能自平衡系统使运动平台保持水平和平稳；

平衡算法能够自适应不同路况的路面，坡道，台阶等，使平台无论在任何情况下均处于水平姿态；

具有回到零速度的弹性恢复功能的速度控制杆；

可折叠式太阳能充电器。

2.根据权利要求1的一种智能自平衡多轮电动车系统，其特征在于，配备有姿态传感器，中央控制单元MCU，伺服系统，电动驱动系统，和方向速度控制系统，通过智能系统自平衡和自适应不同路面，控制车辆的平稳地行驶。

3.根据权利要求1的一种自平衡和自适应算法，其特征在于：

当姿态传感器检测到平台倾斜时，由中央控制单元MCU计算需要动作的伺服系统，控制伺服系统动作使平台恢复水平；

当伺服系统原来有过动作时，首先使该伺服系统恢复零动作位置。

4.根据权利要求1的一种速度控制杆具有回到零速度的弹性恢复功能，当手离开速度控制杆时，速度控制杆自动回到零速度位置，使平台停止行驶，而不需要刹车系统。

5.根据权利要求1的一种可折叠式太阳能充电器，方便随身携带，可随时给本电动车充电，无论在行驶中还是停放状态。

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