CN103600800A - 基于压力传感器的自平衡小车转向指令装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压力传感器的自平衡小车转向指令装置，所述装置包括车体，所述车体两侧分别设有踏板，还包括：车体支撑组件，所述车体支撑组件上设有压力传感器组件，所述压力传感器组件上设置有压力采集系统和转向分析系统。本发明的转向指令装置占用空间小，有效减小小车的体积，同时本发明能够释放操作者的双手，提升自平衡两轮车的操作体验和驾驶乐趣，并且使自平衡两轮车的转向更加自然。

Description

基于压力传感器的自平衡小车转向指令装置

技术领域

本发明涉及的是一种基于压力传感器的自平衡小车转向指令装置，该装置适用于两轮自平衡小车的转向指令的获取。

背景技术

自平衡两轮车是一种左右各有一个轮，并独立驱动，通过倒立摆原理实现平衡的新型车体。自平衡两轮车采用精密的陀螺仪和加速度传感器来感应人在车上的微小的重心的变化，根据倒立摆原理，通过一定的算法得出左右电机的驱动力和转速，从而实现自平衡两轮车行进和转弯过程中的平衡。作为一种新型的轻便车辆，自平衡两轮车已经在广场、景区、大型活动中得到广泛的应用。

常见的自平衡两轮车一般是通过双手操作操作杆来实现转向功能。

授权公告号为CN201597703U的实用新型专利公开了一种用于自平衡两轮车上的转向机构。包括底板以及通过支撑架与其固定连接的水平转轴，水平转轴的一端固定链接有操作杆，水平转轴的另一端设有电位器，在水平转轴上固定有沿轴线对称的、与操纵杆垂直的承力支架，在承力支架两侧的下方或上方安装有弹性体。操作时，操作者通过转动操作杆，控制水平转轴的转动，转动的方向和大小通过电位器转换成转向指令。

申请公布号为CN102849156A的发明专利公布了一种自平衡两轮车转向装置。包括：液压管道组件，其设置于车体内，包括水平管道以及分别位于该水平管道两侧、并且与该水平管道相连通的两个竖直管道，两个竖直管道端部有上下活动的活塞，使液体处于密闭状态，两个活塞置于踏板下；唯一传感器组件，包括运动元件和运动信号接收信号；转向控制系统，用于接收位置信号并控制自平衡两轮车的转向。

现有的两轮自平衡车多数为手操作操作杆来实现转向功能，但是由于每个人的身高不同，这给操作杆的设计带来很多不便。而且操作者需要时时刻刻双手握住操作杆，这严重影响了自平衡两轮车的驾驶乐趣和体验。现有的无把自平衡车的结构略显复杂，部件的更换并不容易。一种操作更加趣味性、机械结构更加简单的两轮自平衡车成为市场对自平衡车的新要求。

发明内容

本发明的目的，在于为现有的自平衡两轮车提供一种创新的转向指令装置，克服自平衡两轮车转向指令装置上的不足之处，提高自平衡两轮车的操作体验和驾驶乐趣。释放驾驶者的双手。同时，压力传感器得到的数字信号用来控制两轮自平衡车转向能够得到更高的转向控制精度。

本发明的转向指令装置可以为自平衡两轮车提供一种新的转向指令获取方法。在自平衡两轮车的车体左右两侧分别设置有供操作者站立踏板。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

基于压力传感器的自平衡小车转向指令装置，所述装置包括车体，所述车体两侧分别设有踏板，其特征在于，还包括：车体支撑组件，该组件主要用来承受车体的受重以及为压力传感器提供支撑，所述车体支撑组件上设有压力传感器组件，所述压力传感器组件上设置有压力采集系统和转向分析系统，所述压力采集系统负责将压力值进行模数转换传输给转向控制系统，所述转向分析系统可以接受传感器的数据值，并且根据压力传感器的数据值获取自平衡两轮车的转向指令。

作为优选方案，所述压力传感器采用的元件为刚性元件。

本发明的转向指令装置占用空间小，有效减小小车的体积，同时本发明能够释放操作者的双手，提升自平衡两轮车的操作体验和驾驶乐趣，并且使自平衡两轮车的转向更加自然。

附图说明

图1为本发明的自平衡两轮车的转向指令装置的主视图示意图；

图2为本发明的自平衡两轮车的转向指令装置的侧视图示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。

本发明的自平衡两轮车转向指令装置可以为自平衡两轮车提供一种新的转向方法，参见附图。自平衡两轮车包括一个车体，附图中未画出完整车体，车体左右两侧有供操作者站立和操作转向的左侧踏板1和右侧踏板2，操作者对两个踏板施加不同的压力，通过本发明的转向指令装置，获得转向指令。

具体而言，如图1和图2所示，本发明的转向指令装置主要结构为形成悬臂结构的第一压力传感器3和第二压力传感器5。第一压力传感器3和第二压力传感器5水平放置于车体的支撑组件4之上，一端与车体组件4用螺栓和垫片6固定连接，另一端由于自身的刚性，与车体组件4之间保持一定的空隙10，形成悬臂结构。左侧踏板1和右侧踏板2通过螺栓及垫片6固定连接于压力传感器之上，便于操作者对其施加驱动力。操作者施加不同的驱动力，因为是悬臂结构，压力传感器将输出不同的压力值。压力采集转换元件将压力传感器与中央控制器相连，将压力传感器的压力值进行模数转换后，传送给中央控制器，中央控制器根据两个压力传感器的读值，来控制自平衡两轮车的转向的实现。

更具体的，设左侧踏板1上和右侧踏板2上的力分别为F1和F2，同时假设一个启动系数K。当没有操作者站在车上时，第一压力传感器3和第一压力传感器5依靠自身的刚性保持在平衡状态。当有操作者站立于自平衡两轮车上时，操作者通过左移或者右移重心就可以达到是第一压力传感器3和第二压力传感器5得到不同的读数的要求。在本发明中，当(F1-F2)/(F1+F2)的值大于等于K时，系统则认为操作者发出了向左转弯或者向右转弯的命令。两个压力传感器的读值差的正负和大小通过中央控制器的算法计算，可以得到小车的转动方向和转动速度大小的信息，从而通过控制电机使小车达到操作者的控制要求。在本实施方案中，(F1-F2)的值为正时，自平衡两轮车向左转，(F1-F2)的值为负时，自平衡两轮车向右转；（F1-F2）的绝对值的大小与转向速度的大小成线性关系。当然，总体而言，在转向控制系统中，也可以根据需要，将转向速度和压力差值设计成线性相关意外的其他正相关关系。同时，考虑到操作者上车的过程中必然是单脚上车，为了避免误操作，通过不同操作者的压力的标定，只有第一压力传感器3和第二压力传感器5的值在某一个较短时间内都超过标定的最小值，中央控制器的转向功能才会启动。当操作者下车后，左侧踏板1和右侧踏板2由于第一压力传感器3和第二压力传感器5的弹性而回到平衡位置。

转向控制系统可以由单片机或者其他信号处理器或者中央处理器为基础构建，通过中央处理器处理压力信息，并输出控制信号驱动左右电机转动来实现自平衡两轮车的转向功能。

本发明的转向指令装置，可以省去自平衡两轮车的车把组件，从而缩小自平衡两轮车的整体的体积，减少存储空间，而且搬运更加方便；同时，通过压力传感器采集到的信号转换成数字信号之后，应用于实现自平衡车的转向指令装置，可以得到更高的转向控制精度，而且配置压力传感器的方式也使得自平衡车的机械结构比较简单，自平衡车看起来更加紧凑、简洁，部件的损坏易于更换；自平衡车上可以加上压力传感器压力值的显示装置，通过值的显示，可以让操作者对脚下的压力有一定的感性认识，可以让操作者更快的适应自平衡车的操作。本发明的转向指令装置等价于是通过操作者左右移动重心实现自平衡两轮车的转向，不影响操作者对小车前后行进的控制。因此，本发明可以使得自平衡两轮车的转向操作更加方便、快捷、自然。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (2)

1.基于压力传感器的自平衡小车转向指令装置，所述装置包括车体，所述车体两侧分别设有踏板，其特征在于，还包括：车体支撑组件，所述车体支撑组件上设有压力传感器组件，所述压力传感器组件上设置有压力采集系统和转向分析系统。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力传感器采用的元件为刚性元件。

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