CN103770872B - 一种两轮平衡车的转向控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两轮平衡车的转向控制方法，该方法涉及的两轮平衡车的左踏板和右踏板上均安装有压力传感器，包括以下步骤：S1，获取平衡车左踏板对应承受的压力值l(t)，右踏板对应承受的压力值r(t)，以及平衡车的当前行驶速度vcard(t)；S2，计算压力值r(t)和l(t)的差值K，判断该差值K的绝对值是否小于预设阈值，并且该差值K是否持续时间T；S3，若差值K小于阈值并且该差值K维持了时间T，则控制平衡车转向。本发明通过获取平衡车左压力传感器和右压力传感器的数值，实现智能化转向控制，方便操作。

Description

一种两轮平衡车的转向控制方法
技术领域
本发明涉及一种两轮平衡车的转向控制方法，具体地说是利用传感器来实现两轮平衡车的转向的控制方法。
背景技术
传统的两轮载人平衡车主要是通过一个可以左右摆动的把手来转弯的，这样虽然操作简单，但是对于一个真正意义上的体感设备，如果能够不借助外界的设备而直接通过身体重心的变化来操纵一个设备的话，那么这样的设备就更智能。两轮平衡车检测是否载人可以有多种方案，比如光电开关或者压力传感器等。目前大部分的平衡车采用的方案是利用光电开关来检测，这样做虽然可以准确地判断载人与没载人，但是它是一个开关量，能够获取的信息量很少，如果仅用开关量来使平衡车转向并不能适应多种操作情况，而压力传感器的输出是一个模拟量，这就为平衡车运用压力传感器转向带来了可能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种两轮平衡车的转向控制方法，通过获取平衡车左踏板和右踏板上承受的压力，实现平衡车智能化转向控制，方便用户的操作。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种两轮平衡车的转向控制方法，该方法涉及的两轮平衡车的左踏板和右踏板上均安装有压力传感器，包括以下步骤：
S1，获取平衡车左踏板对应承受的压力值l(t)，右踏板对应承受的压力值r(t)，以及平衡车的当前行驶速度vcard(t)；
S2，计算压力值r(t)和l(t)的差值K，判断该差值K的绝对值是否小于预设阈值，并且该差值K是否持续时间T；
S3，若差值K小于阈值并且该差值K维持了时间T，则控制平衡车转向。
所述步骤S3还进一步包括：若压力值r(t)大于l(t)，则控制平衡车向右转向；若压力值r(t)小于压力值l(t)，则控制平衡车向左转向；若r(t)等于l(t)，则控制平衡车保持当前状态。
控制平衡车向右转向时，此时平衡车右轮的目标速度vr(t)＝vcard(t)+Voffset(t)，左轮的目标速度vl(t)＝vcard(t)-Voffset(t)；控制平衡车向左转向时，此时平衡车右轮的目标速度vr(t)＝vcard(t)-Voffset(t)，左轮目标速度vl(t)＝vcard(t)+Voffset(t)，其中Voffset(t)为左轮和右轮的速度差，Voffset(t)的值＝K值。
所述压力值r(t)与压力值l(t)间的差值绝对值位于预设死区H的范围内，控制平衡车不能左右转向。
本发明通过采集平衡车左踏板和右踏板承受的压力值，通过它们间的压力差来进行转向的控制，不需要用户去操作把手，直接依靠体感即实现平衡车的转向，更加智能化，方便用户的操作。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
本发明揭示了一种两轮平衡车的转向控制方法，该方法涉及的两轮平衡车的左踏板和右踏板上均安装有压力传感器，可以方便的采集到左踏板和右踏板所承受的重量，从而得到相应的压力值，该方法包括以下步骤：
S1，获取平衡车左踏板对应承受的压力值l(t)，右踏板对应承受的压力值r(t)，以及平衡车的当前行驶速度vcard(t)。安装在平衡车上的压力传感器，会预先经过离线校准，得到压力传感器与重量转换的曲线以及压力传感器的零点。可以将压力传感器放置在平地上，然后往压力传感器上放置不同重量的砝码，然后用单片机进行数据采样，将采样得到的数据通过最小二乘法拟合成一条压力传感器采样值与重量转换的直线，并记录该压力传感器的零点值，确保后续测量的精确度。将校正后的压力传感器装在平衡车踏板上，踏板受到重量后压力传感器即输出精确的压力测量值。在上下车，及骑行过程中抬脚和放脚都会使压力传感器的输出发生变化。实时的采集获取当前的压力值。
S2，计算压力值r(t)和压力值l(t)的差值K，判断该差值K的绝对值是否小于预设阈值，并且该差值K是否持续时间T，该时间T通常可以设置为1秒、2秒或者其他时间，可灵活设定。
S3，若差值K小于阈值并且该差值K维持了时间T，则控制平衡车转向。只有当平衡车上左踏板的压力值l(t)和右踏板的压力值r(t)之间的差值K小于预设阈值，并且在时间T内该差值K都小于预设阈值，同时满足此两条件，才控制平衡车进行转向动作，只满足其中一个条件都不进行转向动作。使压力差K维持一定时间T，充分避免了上下车瞬间产生的压力差在符合预设阈值的情况下发生平衡车的转向情况，有效提高用户的安全性，以及平衡车在行驶过程中，一只脚突然抬起又放下的瞬间，此情况同样不会发生转向。
此外，步骤S3还进一步包括：若压力值r(t)大于l(t)，则控制平衡车向右转向，此时说明右踏板承受的重量大于右踏板的重量；若压力值r(t)小于压力值l(t)，则控制平衡车向左转向；若r(t)等于l(t)，则控制平衡车保持当前状态，此时平衡车没有转向需求。
由上述得到，当控制平衡车向右转向时，此时右踏板承受的压力大于左踏板承受的压力，平衡车右轮的目标速度vr(t)＝vcard(t)-Voffset(t)，左轮的目标速度vl(t)＝vcard(t)+Voffset(t)，由于向右转向，此时左轮在外围转动，转动半径较大，需要的速度较快；控制平衡车向左转向时，此时平衡车右轮的目标速度vr(t)＝vcard(t)+Voffset(t)，左轮目标速度vl(t)＝vcard(t)-Voffset(t)，其中Voffset(t)为左轮和右轮的速度差，Voffset(t)的值＝K值，由于压力传感器采集得到的压力数值经过系统内部处理，因此该压力差即是两个轮子的速度差，当平衡车转向时，两个轮子就存在速度差，从而实现转向。
此外，还设置一个压力差的死区，该死区为一个范围区间，压力值r(t)与压力值l(t)间的差值绝对值位于预设死区H的范围内，控制平衡车不能左右转向，避免产生车子一直在左右转向的现象。
本发明中，不需要用户去操作把手实现转向，只需要向左踏板或者右踏板施加压力或者减少重量，增加或者降低左踏板压力传感器或者右踏板压力传感器所受到的压力，从而实现平衡车的自动转向，方便快捷，并且安全性较高。

Claims (4)

1.一种两轮平衡车的转向控制方法，该方法涉及的两轮平衡车的左踏板和右踏板上均安装有压力传感器，包括以下步骤：
S1，获取平衡车左踏板对应承受的压力值l(t)，右踏板对应承受的压力值r(t)，以及平衡车的当前行驶速度vcard(t)；
S2，计算压力值r(t)和l(t)的差值K，判断该差值K的绝对值是否小于预设阈值，并且该差值K是否持续时间T；
S3，若差值K小于阈值并且该差值K维持了时间T，则控制平衡车转向。
2.根据权利要求1所述的两轮平衡车的转向控制方法，其特征在于，所述步骤S3还进一步包括：若压力值r(t)大于l(t)，则控制平衡车向右转向；若压力值r(t)小于压力值l(t)，则控制平衡车向左转向；若r(t)等于l(t)，则控制平衡车保持当前状态。
3.根据权利要求2所述的两轮平衡车的转向控制方法，其特征在于，控制平衡车向右转向时，此时平衡车右轮的目标速度vr(t)＝vcard(t)+Voffset(t)，左轮的目标速度vl(t)＝vcard(t)-Voffset(t)；控制平衡车向左转向时，此时平衡车右轮的目标速度vr(t)＝vcard(t)-Voffset(t)，左轮目标速度vl(t)＝vcard(t)+Voffset(t)，其中Voffset(t)为左轮和右轮的速度差，Voffset(t)的值＝K值。
4.根据权利要求3所述的两轮平衡车的转向控制方法，其特征在于，所述压力值r(t)与压力值l(t)间的差值绝对值位于预设死区H的范围内，控制平衡车不能左右转向。
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