CN104691674B - 一种设有负载检测装置的独轮自平衡车及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自平衡车的技术领域，公开了一种设有负载检测装置的独轮自平衡车及其控制方法。所述独轮自平衡车，包括控制电路、外壳、电机、车轮和负载检测装置，若干个所述负载检测装置分别设置在外壳两侧的靠腿部位，并与控制电路连接，所述负载检测装置为测量距离的传感器。所述控制方法根据设置在机壳两侧的负载检测装置来检测使用者的腿部是否靠近独轮自平衡车（即使用者站上脚踏板）来判断是否将进入载人模式，并给予相应的控制模式。所述独轮自平衡车结构新颖，结合所述控制方法达到快速起步，并能利于对骑行过程中异常情况的处理，给使用者提供了更安全、简单的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及自平衡车的技术领域，更具体的，涉及一种设有负载检测装置的独轮自平衡车及其控制方法。
背景技术
独轮自平衡车是一种依靠电力驱动，利用陀螺仪、加速度计等传感器控制平衡的具有自我平衡控制能力的代步工具。现有的独轮自平衡车在静止时起步，用户需要借助支撑保持平衡后再开始骑行，或者单脚向前滑动一段距离达到一定速度后再踏上另外一边保持平衡。因此，在无支撑物或较为拥挤的场合起步会有一定困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种设有负载检测装置的独轮自平衡车。
本发明的另一目的在于提供一种设有负载检测装置的独轮自平衡车的控制方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种设有负载检测装置的独轮自平衡车，包括控制电路、外壳、电机、车轮和负载检测装置，若干个所述负载检测装置分别设置在外壳两侧的靠腿部位，并与控制电路连接，所述负载检测装置为测量距离的传感器。
本发明所述独轮自平衡车通过设置在机壳两侧的负载检测装置来检测使用者的腿部是否靠近独轮自平衡车（即使用者站上脚踏板）来判断是否将进入载人模式。
所述靠腿部位为使用者站立在独轮自平衡车一侧和/或两侧的脚踏板时，使用者腿部与机壳相对的部位。具体地，所述靠腿部位呈长条形，位于机壳两侧的中部。
所述测量距离的传感器为距离传感器或位移传感器，其利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的设备。进一步地，所述负载检测装置为光学式位移传感器、线性接近传感器、声波位移传感器的任意一种。
优选地，所述负载检测装置为红外线测距离传感器、激光测距离传感器或超声波位移传感器。
进一步地，所述控制电路包括平衡控制电路、运动控制电路、电源控制电路等。
进一步地，所述负载检测装置的个数为2个，分别镶嵌在外壳上。
进一步地，所述独轮自平衡车还包括脚踏板，所述靠腿部位为脚踏板收起时无法挡住的位置，以防止脚踏板收起时对负载检测装置造成损坏。
一种所述设有负载检测装置的独轮自平衡车的控制方法，包括以下步骤：
S1. 开机，自检，进入非载人模式；
S2. 控制电路通过任意一个或多个负载检测装置检测使用者的腿部与外壳的距离是否小于预设值；
S3. 当使用者的腿部与外壳的距离小于预设值，并保持时间为1～10秒时，控制电路控制独轮自平衡车进入起步状态；
S4. 独轮自平衡车的速度逐渐增大，当速度大于等于2.5～3.5km/h后，独轮自平衡车进入骑行状态；
S5. 当位于外壳两侧的负载检测装置检测到使用者的腿部与外壳的距离均大于预设值时，独轮自平衡车进入异常处理模式。
所述异常处理模式为控制电路检测车体的状态，如果车体没有左右倾斜，仍保持左右平衡的状态，控制电路将控制车体进入限速保护模式，逐渐减速直至车体的速度为零。如果车体已经倾斜，没有处于左右平衡的状态则控制器直接停止电机的控制。
所述起步状态为车体处于速度为0的情况下，根据所述S2，车体使用者的其中一边腿部与外壳的距离小于预设值，与车体速度低于所述S4中设定的速度，车体将进入自主平衡，通过程序自设角度漂移，控制车体向前运动。
所述骑行状态为车体的正常的工作模式，可以通过检测车体的重力来控制车体前进后退与加速减速。
为了便于控制和人性化应用，优选地，所述S2中预设值为0～5cm。
优选地，所述S3中保持时间为3秒。
优选地，所述S4中速度大于等于3km/h时，所述独轮自平衡车进入骑行状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在独轮自平衡车的机壳两侧添加负载检测装置来实现判断是否是载人情况，通过起步辅助控制达到快速起步，并能利于对骑行过程中异常情况的处理。本发明所述的控制方法给使用者提供了更安全、简单的使用体验。
附图说明
图1为所述独轮自平衡车的正视图；
图2为所述独轮自平衡车的立体图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1～2所示，一种设有负载检测装置的独轮自平衡车，包括控制电路（未示出）、外壳1、电机（未示出）、车轮2和负载检测装置3，2个负载检测装置3镶嵌设置在外壳1两侧的靠腿部位4，且在脚踏板5收起时无法挡住的位置。2个负载检测装置3分别与控制电路连接。控制电路包括平衡控制电路、运动控制电路、电源控制电路等。负载检测装置3为测量距离的传感器。
独轮自平衡车通过设置在机壳1两侧的负载检测装3置来检测使用者的腿部是否靠近独轮自平衡车（即使用者站上脚踏板5）来判断是否将进入载人模式。
如图1～2所示，靠腿部位4为使用者站立在独轮自平衡车一侧和/或两侧的脚踏板5时，使用者腿部与机壳1相对的部位。具体地，靠腿部位4呈长条形，位于机壳1两侧的中部。
测量距离的传感器为距离传感器或位移传感器，其利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的设备。本实施例中，负载检测装置3为红外线测距离传感器、激光测距离传感器或超声波位移传感器中的一种。
本实施例的独轮自平衡车的控制方法，包括以下步骤：
S1. 开机，自检，进入非载人模式；
S2. 控制电路通过任意一个或多个负载检测装置检测使用者的腿部与外壳的距离是否小于预设值，预设值为3cm；
S3. 当使用者的腿部与外壳的距离小于预设值，并保持时间为4秒时，控制电路控制独轮自平衡车进入起步状态；
S4. 独轮自平衡车的速度逐渐增大，当速度大于等于3km/h后，独轮自平衡车进入骑行状态；
S5. 当位于外壳两侧的负载检测装置检测到使用者的腿部与外壳的距离均大于预设值时，独轮自平衡车进入异常处理模式。
所述异常处理模式为控制电路检测车体的状态，如果车体没有左右倾斜，仍保持左右平衡的状态，控制电路将控制车体进入限速保护模式，逐渐减速直至车体的速度为零。如果车体已经倾斜，没有处于左右平衡的状态则控制器直接停止电机的控制。
所述起步状态为车体处于速度为0的情况下，根据所述S2，车体使用者的其中一边腿部与外壳的距离小于预设值，与车体速度低于所述S4中设定的速度，车体将进入自主平衡，通过程序自设角度漂移，控制车体向前运动。
所述骑行状态为车体的正常的工作模式，可以通过检测车体的重力来控制车体前进后退与加速减速。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种设有负载检测装置的独轮自平衡车，其特征在于，包括控制电路、外壳、电机、车轮和负载检测装置，若干个所述负载检测装置分别设置在外壳两侧的靠腿部位，并与控制电路连接，所述负载检测装置为测量距离的传感器；所述独轮自平衡车还包括脚踏板，所述靠腿部位为脚踏板收起时无法挡住的位置；所述负载检测装置为光学式位移传感器、线性接近传感器、声波位移传感器的任意一种；所述负载检测装置的个数为2个，分别镶嵌在外壳上。
2.根据权利要求1所述独轮自平衡车，其特征在于，所述负载检测装置为红外线测距离传感器、激光测距离传感器或超声波位移传感器。
3.一种如权利要求1～2任意一项所述设有负载检测装置的独轮自平衡车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 开机，自检，进入非载人模式；
S2. 控制电路通过任意一个或多个负载检测装置检测使用者的腿部与外壳的距离是否小于预设值；
S3. 当使用者的腿部与外壳的距离小于预设值，并保持时间为1～10秒时，控制电路控制独轮自平衡车进入起步状态；
S4. 独轮自平衡车的速度逐渐增大，当速度大于等于2.5～3.5km/h后，独轮自平衡车进入骑行状态；
S5. 当位于外壳两侧的负载检测装置检测到使用者的腿部与外壳的距离均大于预设值时，独轮自平衡车进入异常处理模式；所述S2中预设值为0～5cm。
4.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于，所述S3中保持时间为3秒。
5.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于，所述S4中速度大于等于3km/h时，所述独轮自平衡车进入骑行状态。
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