CN107792283A - 四轮体感车制动方法、装置、系统及四轮体感车 - Google Patents

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Abstract

一种四轮体感车制动方法，包括：获取分别包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力；获取所述四轮体感车的当前速度；根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令；根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端；当所述当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号。本申请还提供一种四轮体感车制动装置、系统及四轮体感车。通过输出反向脉冲信号使得电机在制动后可迅速从很高的速度减到抱死状态，缩短刹车时间和刹车距离，增强操控安全性。

Description

四轮体感车制动方法、装置、系统及四轮体感车
技术领域
本发明涉及体感车领域，尤其涉及一种体感车制动方法、装置、系统及具有所述体感车制动系统的四轮体感车。
背景技术
现有技术中的体感车，又叫平衡车，其运作原理主要是建立在一种“动态稳定”(DynamicStabilization)的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪(Solid-StateGyroscopes)来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。
随着智能生活迅猛发展的今天，各种品牌的体感车层出不穷。无论在消遣娱乐，还是代步商用和休闲健身等领域上，体感车无疑成为了一个相对重要的角色。随着体感车应用得越来越多，一些不完美的性能也随之呈现。市面最新型的四轮体感车的制动大多是通过普通正向速度减速达到刹车，由于惯性造成刹车时间过长和刹车距离过大。毋庸置疑，制动系统对运行中的车体是至关重要，刹车失灵或者滞后都会产生意外事故发生的可能，对驾驶者安全带来巨大的隐患。
发明内容
基于此，有必要提供一种安全性高的四轮体感车制动方法和、装置、系统及四轮体感车。
一种四轮体感车制动方法，包括：获取分别包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力；获取所述四轮体感车的当前速度；根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令；根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端；当所述当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号。
一种四轮体感车制动装置，包括：压力获取模块，用于获取分别包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力；速度获取模块，用于获取所述四轮体感车的当前速度；指令获取模块，用于根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令；第一控制模块，用于根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端；第二控制模块，用于当所述当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号。
一种四轮体感车制动系统，包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、脉冲发送装置及制动装置，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器分别检测检测包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力并输出至所述制动装置；所述脉冲发送装置用于根据所述制动装置的控制输出相应的脉冲信号至电机驱动端。
一种四轮体感车，包括体感车车体、位于所述车体前端的第一车轮和第二车轮、位于所述车体后端的第三车轮和第四车轮及制动系统，所述第一车轮和所述第二车轮上分别设有轮毂电机，所述第一传感器和所述第二传感器分别安装于所述第一车轮和所述第二车轮上，所述第三传感器和所述第四传感器分别安装于所述第三车轮和所述第四车轮上。
上述四轮体感车制动方法、装置、系统和四轮体感车，通过在制动过程中输出反向脉冲信号至电机驱动端，可使得电机逆向扭矩刹车，电机在制动后可迅速从很高的速度减到抱死状态，缩短刹车时间和刹车距离，增强体感车操控的安全性与制动的及时性。
附图说明
图1为一实施例中四轮体感车制动方法的流程图；
图2采用本申请实施例的四轮体感车制动方法进行制动的效果示意图；
图3为第二实施例中四轮体感车制动方法的流程图；
图4为第三实施例中四轮体感车制动方法的流程图；
图5为一实施例中四轮车体感车制动装置的结构示意图；
图6为第二实施例中四轮车体感车制动装置的结构示意图；
图7为第三实施例中四轮车体感车制动装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，在一个实施例中，提供一种四轮体感车刹车制动方法，具体包括如下步骤。
步骤101，获取分别包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力。
四轮体感车的结构上采用前后各两个车轮，通过分别获取包含四轮体感车的四个车轮在内的四个象限的压力，可以获取体感车的不同象限内重量及驾驶者整体重量，驾驶者可通过改变身体位置而改变体感车的不同象限内的重量变化以对应发出不同的控制指令。优选的，四个象限是以四轮体感车的重心为中心对称进行划分的四个区域。
步骤103，获取所述四轮体感车的当前速度。
步骤104，根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令。
预刹车指令是指四轮体感车在制动过程中从当前速度到完全停止之前的快速减速指令。驾驶者可通过改变身体位置而对四轮体感车发出减速或者刹车的指令。控制系统通过获取四轮体感车的四个象限的压力以及当前速度来判断减速或者刹车的时机，通过获取适当的时机发出相应的制动指令。
步骤105，根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端。
步骤107，当所述当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号。
反向脉冲信号是指输出与当前电机运转方向相反的脉冲信号。通过反向脉冲信号使得电机在短时间内可以把速度快速减下来。通常，四轮体感车位于陈体结构前方的两个车轮是驱动轮，位于后方的两个车轮是从动轮，从动轮无法反方向转，人体也很难进行倒退控制，因此电机出现反转车体后退，会导致控制难度大。当通过反向脉冲信号控制使得当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出反向脉冲信号，从而可避免电机可能会出现反转的现象，确保良好的制动效果的情况下也方便驾驶者操作。其中，预设刹车速度的大小根据四轮体感车的配置、运动场景和运动性能而设定，本实施例中，四轮体感车不采用机械制动装置和编码器，在当前速度较低的情况下，反馈的速度不够准确，预设刹车速度优选为3000rpm(转/分)。
本实施例所提供的四轮体感车制动方法，通过在制动过程中输出反向脉冲信号至电机驱动端，可使得电机逆向扭矩刹车，电机在制动后可迅速从很高的速度减到抱死状态，缩短刹车时间和刹车距离，增强体感车操控的安全性与制动的及时性。请参与图2，为采用本实施所提供的四轮体感车制动方法进行制动的效果示意图，线I、II分别代表输入第一车轮的电机和第二车轮的电机的脉冲信号，线III、IV分别代表第一车轮的电机和第二车轮的电机的反馈速度，采用反向脉冲信号，电机在制动后迅速从高速减到抱死状态，刹车时间和刹车距离大大缩短。
优选的，在另一个实施例中，请参阅图3，步骤107，当所述当前速度小于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号的步骤之后，还包括：
步骤109，输出刹车指令至所述电机驱动端，控制所述第一车轮的第一电机和所述第二车轮的第二电机处于刹车抱死状态。
刹车抱死是指轮子受到强大的制动力后立即停止转动，由于车速产生的惯性，即使轮子不转了，车还是向前移动。在车速比较大的情况下，刹车抱死会导致滑行距离远且不受控制，从而对驾驶者安全带来巨大的隐患。本实施所提供的制动方法中，首先通过输出反向脉冲信号快速降低当前速度，再通过刹车指令控制电机处于刹车抱死状态，从而进一步精准地控制了刹车时间和刹车距离，也消除了安全隐患。
优选的，在另一个实施例中，请参阅图4，步骤104，根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令的步骤包括：
步骤1040，计算所述第三象限压力与所述第四象限压力的和减去所述第一象限压力与所述第二象限压力的和的差值；
步骤1042，判断所述差值与预设值的大小；
步骤1044，当所述差值小于预设值时，控制输出以设定斜率的递减脉冲信号至电机驱动端；
步骤1046，当所述当前速度大于预设刹车速度且所述递减脉冲信号为零时，即获得预刹车指令。
当驾驶者通过改变身体位置使得第三象限压力与第四象限压力的和减去第一象限压力与第二象限压力的和的差值小于预设值时，表示驾驶者对四轮体感车发出减速的指令，此时的当前速度较大，因此先通过控制输出以设定的斜率的递减脉冲信号至电机驱动端，使用速度斜坡函数以设定一定陡峭的斜率的递减脉冲信号对速度的控制，在减速过程中的脉冲斜坡可通过设定斜率调节输出，避免相邻时刻的脉冲信号反差过大，导致电机的运转不均匀而影响体感或导致危险事件发生，在递减脉冲信号为零时即获得预刹车指令。
优选的，步骤105，根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端的步骤，包括：
根据所述预刹车指令控制输出以所述设定斜率的递增脉冲信号至所述电机驱动端。
本实施例中，获得预刹车指令为刹车指令发出之前可快速控制速度减小的时机，通过反向脉冲信号使得速度得以有效快速减小。反向脉冲信号同样以设定斜率递增，电机的运转均匀，体感效果更好。
请参阅图5，在另一个实施例中，提供了一种四轮体感车制动装置，包括压力获取模块10、速度获取模块12、指令获取模块14、第一控制模块16和第二控制模块18。压力获取模块10用于获取分别包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力。速度获取模块12用于获取所述四轮体感车的当前速度。指令获取模块14用于根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力以及所述当前速度获取预刹车指令。第一控制模块16用于根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端。第二控制模块18用于当所述当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号。
优选的，请参阅图6，四轮体感车制动装置还包括刹车控制模块19。刹车控制模块19用于输出刹车指令至所述电机驱动端，控制所述第一车轮的第一电机和所述第二车轮的第二电机处于刹车抱死状态。
请参阅图7，在另一实施例中，指令获取模块14包括差值计算单元141、判断单元142、脉冲控制单元143及指令获取单元144。差值计算单元141用于计算所述第三象限压力与所述第四象限压力的和减去所述第一象限压力与所述第二象限压力的和的差值。判断单元142用于判断所述差值与预设值的大小。脉冲控制单元143用于当所述差值小于预设值时，控制输出以设定斜率的递减脉冲信号至电机驱动端。指令获取单元144用于当所述当前速度大于预设刹车速度且所述递减脉冲信号为零时，获得预刹车指令。
优选的，第二控制模块18具体用于根据所述预刹车指令控制输出以所述设定斜率的递增脉冲信号至所述电机驱动端。
本实施例所提供的四轮体感车制动装置，通过在制动过程中输出反向脉冲信号至电机驱动端，可使得电机逆向扭矩刹车，电机在制动后可迅速从很高的速度减到抱死状态，缩短刹车时间和刹车距离，增强体感车操控的安全性与制动的及时性。
在其中一个实施例中，四轮体感车制动装置优选为四轮体感车控制器，四轮体感车控制器与第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器和脉冲发送装置连接形成四轮体感车制动系统。第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器分别检测检测包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力并输出至四轮体感车制动装置。四轮体感车控制器通过获取四个象限压力，经过分析四个象限压力的变化情况而进行向前、左拐、右拐、减速、刹车等控制。四轮体感车制动装置控制脉冲发送装置输出相应的脉冲信号至电机驱动端，以控制四轮体感车的运动。
在一具体实施例中，四轮体感车包括体感车车体、位于所述车体前端的第一车轮和第二车轮、位于所述车体后端的第三车轮和第四车轮及以上实施例中的制动系统。所述第一车轮和所述第二车轮上分别设有轮毂电机，所述第一传感器和所述第二传感器分别安装于所述第一车轮和所述第二车轮上，所述第三传感器和所述第四传感器分别安装于所述第三车轮和所述第四车轮上。其中四个象限优选是以四轮体感车为中心对称的方式设置。本实施例所提供的四轮体感车通过四个传感器分别安装在以其中心为对称中心的四个象限压力，在制动过程中输出反向脉冲信号至电机驱动端，可使得电机逆向扭矩刹车，电机在制动后可迅速从很高的速度减到抱死状态，缩短刹车时间和刹车距离，增强体感车操控的安全性与制动的及时性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种四轮体感车制动方法，包括：
获取分别包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力；
获取所述四轮体感车的当前速度；
根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令；
根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端；
当所述当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号。
2.如权利要求1所述的四轮体感车制动方法，其特征在于：所述当所述当前速度小于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号的步骤之后，还包括：
输出刹车指令至所述电机驱动端，控制所述第一车轮的第一电机和所述第二车轮的第二电机处于刹车抱死状态。
3.如权利要求1所述的四轮体感车制动方法，其特征在于：所述根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令的步骤包括：
计算所述第三象限压力与所述第四象限压力的和减去所述第一象限压力与所述第二象限压力的和的差值；
判断所述差值与预设值的大小；
当所述差值小于预设值时，控制输出以设定斜率的递减脉冲信号至电机驱动端；
当所述当前速度大于预设刹车速度且所述递减脉冲信号为零时，即获得预刹车指令。
4.如权利要求3所述的四轮体感车制动方法，其特征在于：所述根据所述预刹车指令输出反向脉冲信号至电机驱动端的步骤包括：
根据所述预刹车指令控制输出以所述设定斜率的递增脉冲信号至所述电机驱动端。
5.一种四轮体感车制动装置，包括：
压力获取模块，用于获取分别包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力；
速度获取模块，用于获取所述四轮体感车的当前速度；
指令获取模块，用于根据所述第一象限压力、所述第二象限压力、所述第三象限压力和所述第四象限压力、以及所述当前速度获取预刹车指令；
第一控制模块，用于根据所述预刹车指令控制输出反向脉冲信号至电机驱动端；
第二控制模块，用于当所述当前速度小于或者等于预设刹车速度时，控制停止输出所述反向脉冲信号。
6.如权利要求5所述的四轮体感车制动装置，其特征在于：还包括刹车控制模块，用于输出刹车指令至所述电机驱动端，控制所述第一车轮的第一电机和所述第二车轮的第二电机处于刹车抱死状态。
7.如权利要求5所述的四轮体感车制动装置，其特征在于：所述指令获取模块包括：
差值计算单元，用于计算所述第三象限压力与所述第四象限压力的和减去所述第一象限压力与所述第二象限压力的和的差值；
判断单元，用于判断所述差值与预设值的大小；
脉冲控制单元，用于当所述差值小于预设值时，控制输出以设定斜率的递减脉冲信号至电机驱动端；
指令获取单元，用于当所述当前速度大于预设刹车速度且所述递减脉冲信号为零时，获得预刹车指令。
8.如权利要求7所述的四轮体感车制动装置，其特征在于：所述第二控制模块，具体用于根据所述预刹车指令控制输出以所述设定斜率的递增脉冲信号至所述电机驱动端。
9.一种四轮体感车制动系统，包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、脉冲发送装置及如权利要求1-8中任意一项所述的制动装置，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器分别检测检测包含四轮体感车的第一车轮在内的第一象限压力、第二车轮在内的第二象限压力、第三车轮在内的第三象限压力以及第四车轮在内的第四象限压力并输出至所述制动装置；所述脉冲发送装置用于根据所述制动装置的控制输出相应的脉冲信号至电机驱动端。
10.一种四轮体感车，包括体感车车体、位于所述车体前端的第一车轮和第二车轮、位于所述车体后端的第三车轮和第四车轮及如权利要求9所述的制动系统，所述第一车轮和所述第二车轮上分别设有轮毂电机，所述第一传感器和所述第二传感器分别安装于所述第一车轮和所述第二车轮上，所述第三传感器和所述第四传感器分别安装于所述第三车轮和所述第四车轮上。
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