CN108275189A - 一种电动助力婴儿车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动助力婴儿车系统，包括底部设置有滚轮的婴儿车，所述婴儿车设置有助力系统，所述助力系统包括：力传感器，用于检测所述婴儿车受到的改变运动状态的力；控制单元，存储有PID算法；驱动制动装置，用于执行所述PID算法与力的比较结果，并作用于所述滚轮。一种电动助力婴儿车系统，本系统实时检测婴儿车的受力，根据受力情况对婴儿车实现主动的驱动补偿，具有省力、方便的优点；本系统还根据受力情况或前方路障情况对婴儿车实现制动，具有安全的优点。

Description

一种电动助力婴儿车系统

技术领域

本发明涉及婴儿车的控制领域，具体涉及一种电动助力婴儿车系统。

背景技术

婴儿车是照顾婴儿的一种工具车。使用婴儿车护理婴儿，即能减少长时间者抱或者背婴儿产生的身体酸痛，又有利于婴儿的健康发育。现有技术中的婴儿车，一般包括带有把手的车体，车体底部安装有车轮。由于现在的小区、公园等主要活动场所经常具有上下缓坡道路，家长会因为上坡的推行以及下坡的限速感到非常吃力，且在较长路途的推行时，家长还是会感觉非常疲累，造成身体尤其是肩膀酸痛等问题；如逛超市或商场时家长往往会在使用婴儿车的同时放置杂物，婴儿车重量增加导致家长手、腰和腿的劳累，十分不便。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种电动助力婴儿车系统，本系统实时检测婴儿车的受力，根据受力情况对婴儿车实现主动的驱动补偿，具有省力、方便的优点；本系统还根据受力情况或前方路障情况对婴儿车实现制动，具有安全的优点。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种电动助力婴儿车系统，包括底部设置有滚轮的婴儿车，所述婴儿车设置有助力系统，所述助力系统包括：

力传感器，用于检测所述婴儿车受到的改变运动状态的力；

控制单元，存储有PID算法，用于根据力传感器的检测结果得到控制信号；

驱动制动装置，用于控制信号，并作用于所述滚轮。

优选的，所述婴儿车包括有把手，所述力传感器设置于所述把手上，所述力传感器用于检测所述婴儿车受到的改变运动状态的力的大小，所述PID算法用于通过力传感器检测的力的值计算生成控制信号。

优选的，所述力传感器包括：

第一传感器，具体为朝向所述婴儿车后方设置的压力传感器；

第二传感器，具体为朝向所述婴儿车前方设置的压力传感器。

优选的，所述PID算法设置有对应于所述第一传感器的第一阈值和对应于所述第二传感器的第二阈值；当：

第一传感器检测的值大于第一阈值时，所述驱动制动装置用于执行加速信号；

第一传感器检测的值小于或等于第一阈值时，所述驱动制动装置用于执行匀速信号；

第二传感器检测的值大于第二阈值时，所述驱动制动装置用于执行减速信号；

第二传感器检测的值小于或等于第二阈值时，所述驱动制动装置用于执行匀速信号。

优选的，所述PID算法还设置有安全速度阈值，所述驱动制动装置用于向控制单元反馈包括有所述驱动制动装置转速的速度信号，当速度信号的值达到安全速度阈值时，所述驱动制动装置不执行加速信号。

优选的，所述驱动制动装置的动力输出端连接在所述滚轮的转轴上。

优选的，所述助力系统还包括避障检测传感器，用于检测婴儿车前方障碍物与婴儿车之间的距离，所述PID算法包括有预设的安全阈值，所述驱动制动装置用于当距离的值小于安全阈值时执行制动信号。

优选的，所述避障检测传感器设置在所述婴儿车的正前方。

优选的，所述避障检测传感器具体为双目摄像机或红外测距传感器中的一种。

本申请与现有技术相比，其详细说明如下：

本申请公开了一种电动助力婴儿车系统，包括力传感器，该力传感器实时检测婴儿车受到的改变运动状态的力的大小，所述控制单元用于存储PID算法，所述PID算法用于将所述力传感器检测的力与预设的第一阈值、第二阈值进行比较，计算得到控制信号，驱动制动装置根据控制信号驱动或制动所述滚轮。本系统通过实时检测该状态下驱动制动装置对所述滚轮的驱动速度与使用者之间相互作用力的大小，实时调整所述婴儿车的滚轮的驱动速度，使使用者在使用过程中节省力气，达到省力方便的效果。

力传感器设置在把手上。使用者在推动婴儿车时或反向拉婴儿车减速或制动时，双手或单手都需要放置在把手上，此时力传感器可以精确检测出使用者对婴儿车施加的改变运动状态的力的大小。

力传感器包括朝向所述婴儿车背面设置的第一传感器，用于检测婴儿车受到的推力；还包括朝向所述婴儿车前面设置的第二传感器，用于检测婴儿车受到的拉力。控制单元中的PID算法预存有第一阈值和第二阈值，第一阈值用于与第一传感器检测的值比较；第二阈值用于与第二传感器检测的值比较，根据比较结果计算得到控制信号，所述控制信号包括匀速信号、加速信号和减速信号。

驱动制动装置具体为动力输出端连接在所述滚轮的转轴上的电机，所述驱动制动装置可以与所述婴儿车前进时滚轮的转向相同，此时驱动制动装置提供正向扭矩驱动所述滚轮旋转，所述驱动制动装置还可以与所述婴儿车前进时滚轮的转向相反，所述驱动制动装置对所述滚轮的转动提供相反的扭矩。当使用者在平地或上坡时推动婴儿车，此时使用者对婴儿车施加的改变运动状态的力很大，第一传感器检测的值超过了第一阈值，此时驱动制动装置接收的控制信号为加速信号，驱动制动装置提供正向扭矩驱动所述滚轮旋转，对使用者的推力进行主动补偿；如使用者在下坡时需要减速防止婴儿车向下滑行时，所述使用者对婴儿车施加的改变运动状态的力为相反的扭矩，作用在第二传感器的力增大，当第二传感器检测的值超过了第二阈值，此时驱动制动装置接收的控制信号为减速信号，所述驱动制动装置对所述滚轮的转动提供相反的扭矩，使滚轮减速或制动；使用者可以以较小的力作用在婴儿车上时，第一传感器检测的值小于或等于第一阈值，或者第二传感器检测的值小于或等于第二阈值，所述驱动制动装置接收的控制信号为匀速信号，驱动制动装置使所述滚轮匀速旋转，节省使用者推动婴儿车时使用的力气。本申请公开的系统既可以保证婴儿车向下滑行时以安全速度滚动，也可以减轻上坡或平坦路面下使用者的负担。

所述PID算法还设置有安全速度阈值，控制单元接收驱动制动装置反馈的速度信号，当速度信号的值达到安全速度阈值时，所述驱动制动装置仅用于执行匀速信号或减速信号，此时使用者即使再向婴儿车施加推力，驱动制动装置也不再执行加速信号，用于保证婴儿车在推行过程中保持在安全速度范围内，具有较高的安全性。

所述助力系统还包括避障检测传感器，通过实时检测婴儿车前方障碍物与婴儿车之间的距离判断是否执行制动信号，进一步提高婴儿车的安全性。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为应用本发明的婴儿车的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种电动助力婴儿车系统，包括婴儿车，所述婴儿车包括支架(1)和固定在支架(1)上的座体(2)，所述座体(2)用于放置婴儿，使婴儿坐或卧于其中。所述支架(1)包括对称设置的伸缩支架(11)，两个所述伸缩支架(11)的上端连接有把手(12)，所述伸缩支架(11)的底部设置有滚轮(13)，所述伸缩支架(11)还设置有用于防止座体(2)内婴儿攀爬滑落的防护横杆。所述把手(12)用于使用者抓握，并经把手(12)向婴儿车施加改变运动状态的力，使婴儿车移动或制动。

所述婴儿车的把手(12)上设置有力传感器(2)，所述力传感器(2)用于检测使用者抓握把手(12)时向婴儿车施加的改变运动状态的力的大小。在本实施例中，所述力传感器(2)包括朝向所述婴儿车背面设置的第一传感器(21)，用于检测婴儿车受到的推力；还包括朝向所述婴儿车前面设置的第二传感器(22)，用于检测婴儿车受到的拉力。

所述控制单元(3)具体为设置在婴儿车上座体的下方的单片机，所述控制单元(3)存储有PID算法，所述控制单元(3)用于接收力传感器(2)检测的力的信号，并通过PID算法将力传感器(2)检测的值与预设的阈值进行比较，根据比较结果生成控制信号，所述驱动制动装置(4)的动力输出端连接在所述滚轮(13)的转轴上，所述驱动制动装置(4)用于执行控制信号，并作用于所述滚轮(13)上。

具体的：

力传感器(2)包括朝向所述婴儿车背面设置的第一传感器(21)，用于检测婴儿车受到的推力；还包括朝向所述婴儿车前面设置的第二传感器(22)，用于检测婴儿车受到的拉力。控制单元中的PID算法预存有第一阈值和第二阈值，第一阈值对应于第一传感器(21)，用于与第一传感器检测的值比较；第二阈值对应于第二传感器(22)，用于与第二传感器检测的值比较，根据比较结果计算得到控制信号，所述控制信号包括匀速信号、加速信号和减速信号。

当第一传感器(21)检测到的力的值大于第一阈值时，此时所述婴儿车受到较大的向前的推力，所述控制单元(3)中PID算法根据比较结果计算生成加速信号，驱动制动装置(4)执行该加速信号，具体表现为驱动制动装置(4)向前的转速增加，滚轮(13)的转速提升，主动驱动婴儿车向前运动；

当第二传感器(22)检测到的力的值大于第二阈值时，婴儿车收到反向的拉力，所述控制单元(3)用于向所述驱动制动装置(4)发送减速信号，驱动制动装置(4)执行该减速信号，具体表现为，驱动制动装置(4)转速降低，滚轮(13)的转速下降，滚轮(13)的主动驱动速度降低。此时驱动制动装置(4)提供的驱动力与使用者施加的改变运动状态的力相互作用，当第二传感器(22)的力很大时，驱动制动装置(4)持续减速直至不再补偿驱动，此时使用者施加的改变运动状态的力用于制动所述婴儿车；

当第一传感器(21)检测到的力的值小于或等于第一阈值，或当第二传感器(22)检测到的力的值小于或等于第二阈值时，此时所述婴儿车收到较小的向前的推力，或较小的拉力，所述控制单元(3)用于向所述驱动制动装置(4)发送匀速信号，驱动制动装置(4)停止工作，执行该匀速运动。具体表现为，驱动制动装置(4)匀速驱动滚轮(13)转动，使用者以相对轻松的情况推动婴儿车，直至第一传感器(21)检测到的力的值大于第一阈值。

所述驱动制动装置(4)还用于实时向控制单元(3)反馈速度信号，所述控制单元(3)预设有安全速度阈值，所述控制单元(3)比较速度信号的值与所述安全速度阈值，当所述驱动制动装置(4)反馈的速度信号达到安全速度阈值时，所述驱动制动装置(4)接收匀速信号，保持所述滚轮(13)匀速转动。

所述婴儿车还包括避障检测传感器(5)，所述避障检测传感器(5)连接所述控制单元(5)，所述避障检测传感器(5)设置在所述婴儿车的正前方，所述避障检测传感器(5)用于检测婴儿车前方障碍物与婴儿车之间的距离，所述控制单元(3)接收所述避障检测传感器(5)检测到的距离信号，当距离信号的值小于安全阈值时生成制动信号，所述驱动制动装置(4)接收所述制动信号，所述驱动制动装置(4)反转，使所述婴儿车制动。

所述避障检测传感器(5)可以为双目摄像机或红外测距传感器中的一种，本实施例中，所述避障检测传感器(5)为红外测距传感器。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动助力婴儿车系统，包括底部设置有滚轮(13)的婴儿车，其特征在于，所述婴儿车设置有助力系统，所述助力系统包括：

力传感器(2)，用于检测所述婴儿车受到的改变运动状态的力；

控制单元(3)，存储有PID算法，用于根据力传感器(2)的检测结果得到控制信号；

驱动制动装置(4)，用于控制信号，并作用于所述滚轮(13)。

2.根据权利要求1所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述婴儿车包括有把手(12)，所述力传感器(2)设置于所述把手(12)上，所述力传感器(2)用于检测所述婴儿车受到的改变运动状态的力的大小，所述PID算法用于通过力传感器(2)检测的力的值计算生成控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述力传感器(2)包括：

第一传感器(21)，具体为朝向所述婴儿车后方设置的压力传感器；

第二传感器(22)，具体为朝向所述婴儿车前方设置的压力传感器。

4.根据权利要求3所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述PID算法设置有对应于所述第一传感器(21)的第一阈值和对应于所述第二传感器(22)的第二阈值；当：

第一传感器(21)检测的值大于第一阈值时，所述驱动制动装置(4)用于执行加速信号；

第一传感器(21)检测的值小于或等于第一阈值时，所述驱动制动装置(4)用于执行匀速信号；

第二传感器(22)检测的值大于第二阈值时，所述驱动制动装置(4)用于执行减速信号；

第二传感器(22)检测的值小于或等于第二阈值时，所述驱动制动装置(4)用于执行匀速信号。

5.根据权利要求4所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述PID算法还设置有安全速度阈值，所述驱动制动装置(4)用于向控制单元(3)反馈包括有所述驱动制动装置(4)转速的速度信号，当速度信号的值达到安全速度阈值时，所述驱动制动装置(4)不执行加速信号。

6.根据权利要求1所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述驱动制动装置(4)的动力输出端连接在所述滚轮(13)的转轴上。

7.根据权利要求1所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述助力系统还包括避障检测传感器(5)，用于检测婴儿车前方障碍物与婴儿车之间的距离，所述PID算法包括有预设的安全阈值，所述驱动制动装置(4)用于当距离的值小于安全阈值时执行制动信号。

8.根据权利要求8所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述避障检测传感器(5)设置在所述婴儿车的正前方。

9.根据权利要求8所述的一种婴儿车助力系统，其特征在于，所述避障检测传感器(5)具体为双目摄像机或红外测距传感器中的一种。