CN109484549A - 平衡车离地制动方法及平衡车 - Google Patents

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    • B62K11/007Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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Abstract

本发明涉及一种平衡车离地制动方法及平衡车,离地制动方法包括如下步骤:获取平衡车的离地信息;判定所述离地信息是否从接地状态变成离地状态,若判定结果为是,则控制平衡车的车轮停止运转。本发明方法简便巧妙,平衡车的离地制动安全可靠。

Description

平衡车离地制动方法及平衡车
技术领域
本发明涉及一种平衡车离地制动方法及平衡车。
背景技术
目前在平衡车领域,当车子在工作状态或待机状态下,人为的将车提起时,因车架或多或少会发生倾斜,车子轮胎会加速行驶或持续运转,容易造成受伤事故,为了避免这一问题,需要更为简便高效的离地制动方案。
发明内容
本发明涉及平衡车离地制动方法及平衡车,在平衡车人为的提起时,平衡车的车轮能自动停止运转,安全可靠。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种平衡车离地制动方法,包括如下步骤:
获取平衡车的离地信息;
判定所述离地信息是否从接地状态变成离地状态,若判定结果为是,则控制平衡车的车轮停止运转。
通过采用上述技术方案,若平衡车在工作状态或待机状态中,人为地将车子提起,车子离地,则平衡车自动停止运转,安全可靠。
作为本发明的进一步改进,所述平衡车的离地信息包括平衡车的Z轴方向的加速度。通过采用上述技术方案,平衡车的离地信息根据平衡车自身的Z轴方向的加速度来判断,准确可靠,可巧妙利用平衡车本身具备的陀螺仪即可,无需再对平衡车的硬件结构作较大改变,使得平衡车的操控安全性大大提升。
作为本发明的进一步改进,所述离地信息从接地状态变成离地状态的判定条件为,若G>A+g*cosθ,且Ta>Tb,则判定为离地状态;其中G为传感器检测到的平衡车的Z轴方向的加速度,A为预设的铅垂方向的加速度阀值,g为重力加速度,θ为平衡车的Z轴与铅垂方向的夹角,Ta为G>A+g*cosθ的持续时间,Tb为预设的时间阀值。通过采用上述技术方案,离地状态的判定条件,为标量的比对,其中有重力加速度,阀值A等,仅涉及大小的比对,不涉及方向的比对。平衡车的Z轴与铅垂方向不为同一轴向,当平衡车的车架与水平面平行时,可认为平衡车的Z轴与铅垂方向一致,若平衡车的车架相对于水平面倾斜,则Z轴与铅垂方向会产生夹角θ。上述判定方法,结合了平衡车的车架的倾斜情况,若车架有倾斜,则车架倾斜时的G所达到的离地情况的判定值小于车架平行于水平面时G所达到的离地情况的判定值,使得离地情况的判断更符合实际情况,因一般而言,若操作者斜向提起平衡车,相对于竖向提起平衡车,操作者的可发挥的力气较小,而斜向提起平衡车时,平衡车的车架通常会倾斜。上述判定方法巧妙实用,更符合实际情况,有利于安全制动。
作为本发明的进一步改进,阀值A的取值范围为0.15g-0.25g,g为重力加速度,阀值Tb的取值范围为0.15s-0.35s,s为时间单位秒。通过采用上述技术方案,阀值A的取值可在上述取值范围的任一值,如0.15倍g,0.2倍g或0.25倍g,阀值A优选0.2g,而阀值Tb,可取上述范围的任一值,如0.15s,0.2s或0.35s,优先0.2s,有利于判定G值的大小是否满足预定条件,只有G值满足离地条件一定时间后,才制动,更加安全可靠。
作为本发明的进一步改进,所述离地信息从接地状态变成离地状态的判定条件为,若G>B,且Tc>Td,则判定为离地状态;其中G为传感器检测到的平衡车的Z轴方向的加速度,B为预设的平衡车的Z轴方向的加速度阀值,Tc为G>B的持续时间,Td为预设的时间阀值。阀值B的取值(大小)范围为0.25g-1.25g(g为重力加速度);阀值Tb的取值范围为0.15s-0.35s,s为时间单位秒。通过采用上述技术方案,B为预设的平衡车的Z轴方向的加速度阀值,只要考虑传感器检测到的平衡车的Z轴方向的加速度是否满足预设条件,无需再考虑平衡车车架倾斜的情况,更为简单,也为本发明的一种离地保护方案。
作为本发明的进一步改进,若检测到平衡车上载有操作者时,则不作离地信息的判定。通过采用上述技术方案,平衡车上载有乘客,则控制模块不作离地信息的判定,不作突然制动,保证了乘客安全;而感测平衡车上是否有乘客,可采用光电传感器或应变片传感器或压力传感器等,为本领域现有技术。或者,平衡车通过APP操控时,不作离地信息的判定。
平衡车,采用上述任一项方案所述的平衡车离地制动方法,包括用于采集离地信息的传感模块,用于根据传感模块所采集的信息进行处理及控制的控制模块,用于对平衡车的车轮进行驱动的驱动模块,所述传感模块连接控制模块,所述控制模块连接驱动模块。当然,平衡车上还设置有用于给各模块供电的电池。通过采用上述技术方案,平衡车的传感模块用于感测离地信息,具体为平衡车的Z轴方向的加速度,安全便利。
作为本发明的进一步改进,所述传感模块采用可测量平衡车的Z轴加速度的6轴陀螺仪或9轴陀螺仪。通过采用上述技术方案,6轴陀螺仪或9轴陀螺仪均含有检测3轴加速度的陀螺仪,包括检测Z轴方向的加速度的功能,利用了平衡车本身具有结构,不用加装其他传感模块,巧妙实用。陀螺仪的型号为ICM20618。
作为本发明的进一步改进,平衡车的左车架和右车架相对转动地连接,或者,平衡车的左车架和右车架为不可相对转动的一体成型。通过采用上述技术方案,平衡车的离地制动方案可应用于多种平衡车的车型,应用范围广。
作为本发明的进一步改进,所述控制模块包括处理器和存储器,所述存储器中存储有预设的铅垂方向的加速度阀值,还存储有预设的时间阀值Tb。通过采用上述技术方案,加速度阀值A或B,时间阀值Tb或Td,预存储于存储器中,便于处理器的实时调用,提高运算和处理效率。
作为本发明的进一步改进,所述驱动模块为电机。具体地,可为轮毂电机。
本发明的优点以下几点:
第一:不增加平衡车硬件生产成本,每辆平衡车都有一个或者多个6轴或者9轴陀螺仪,这里面都会包含3轴加速度传感器,正好可以用作本次方案的加速度传感器矢量数据采集。
第二:能做到当车子有离地动作时,立即制动,实时性很高,检测时间短暂精准,实时性强,有效杜绝摩擦到人体。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的平衡车的整体结构示意图。
图2为本发明一个实施例提供的平衡车的传感模块的结构示意图。
图中:车轮1、左车架2、连接轴3、右车架4、双电机控制板5、电池6、陀螺控制板7。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下扣合附图及较佳实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“铅垂”、“Z轴”、“X轴”和“Y轴”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
具体地,“X轴”、“Y轴”和“Z轴”为相对于平衡车而言的,参阅图2,若平衡车倾斜,则相应的,“X轴”、“Y轴”和“Z轴”也会发生倾斜。而铅垂方向,为垂直于水平面的方向。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。电连接可以是有线的电连接,也可是无线的电连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明一个实施中,平衡车,包括用于采集离地信息的传感模块,用于根据传感模块所采集的信息进行处理及控制的控制模块,用于对平衡车的车轮进行驱动的驱动模块,所述传感模块连接控制模块,所述控制模块连接驱动模块。传感模块采用可测量平衡车的Z轴加速度的6轴陀螺仪或9轴陀螺仪。陀螺仪的型号为ICM20618。控制模块包括处理器和存储器,存储器中存储有预设的加速度阀值,还存储有预设的时间阀值。
更为具体地,请参阅图1和图2,包括车轮1、陀螺控制板7、双电机控制板5、电池6、左车架2、右车架4和连接轴3,左车架和右车架通过连接轴转动连接。电池、陀螺控制板和双电机控制板均安装于各车架上。陀螺控制板属于传感模块,上面具有6轴陀螺仪,双电机控制板为控制模块,车轮1内置有轮毂电机,为驱动模块。陀螺控制板电连接控制模块,控制模块电连接驱动模块。
其他实施例中,平衡车的左车架和右车架可不相对转动。
一种平衡车离地制动方法,包括:
获取平衡车的离地信息;
判定所述离地信息是否从接地状态变成离地状态,若判定结果为是,则控制平衡车的车轮停止运转。
平衡车的离地信息包括平衡车的Z轴方向的加速度。
离地信息从接地状态变成离地状态的判定条件为,若G>A+g*cosθ,且Ta>Tb,则判定为离地状态;其中G为传感器检测到的平衡车的Z轴方向的加速度,A为预设的铅垂方向的加速度阀值,g为重力加速度,θ为平衡车的Z轴与铅垂方向的夹角,Ta为G>A+g*cosθ的持续时间,Tb为预设的时间阀值。阀值A的取值范围为0.15g-0.25g,g为重力加速度,阀值Tb的取值范围为0.15s-0.35s,s为时间单位秒。
具体的实施方法如下:
陀螺控制板A将和车体固定在一起,陀螺控制板A上将有最少一颗陀螺仪(6轴或者9轴),这里以6轴 ICM20618为例,陀螺仪Z轴垂直于车体踏板,将陀螺仪6轴数据获取后,经CPU分析后,做出判断,当车体踏板和水平面平行时,Z轴上的加速度为一个g(g为重力加速度),当踏板与地面有夹角θ时,Z轴加速度为g*cosθ,以上为静止状态下的Z轴加速度计算方法。当有人为的提起车子时,Z轴上的速度为由0加到V,令陀螺检测到Z轴值为G。
那么V=0+a*t,a为垂直水平面方向加速度,t为加速时间,垂直水平面的实际受力加速度Gf。
a=Gf-g;
Gf=a+g;
G=Gf*cosθ;
即G=(a+g)*cosθ;
这里设置一个阀值A(0.2倍的g),当a>A有,且持续时间为0.2秒,即认为有将车提起动作,那么G=(a+g)*cosθ>(0.2g+g)*cosθ。
展开G>(0.2g*cosθ +g*cosθ),因角度过小,同时避免出现90度G=0情况,把0.2g*cosθ近似为0.2g。
即当陀螺检测值 G>0.2g+gcosθ,且持续时间大于0.2秒即认为车子有提起,启用制动程序即可,实际中,为了避免误动作,当车辆有载人,或者车子在用APP控制时,不做离地信息的判断,即可避免误动作。
在其他实施例中,离地信息从接地状态变成离地状态的判定条件为,若G>B,且Tc>Td,则判定为离地状态;其中G为传感器检测到的平衡车的Z轴方向的加速度,B为预设的平衡车的Z轴方向的加速度阀值,Tc为G>B的持续时间,Td为预设的时间阀值。阀值B的取值(大小)范围为0.25g-1.25g(g为重力加速度);阀值Tb的取值范围为0.15s-0.35s,s为时间单位秒。此实施例中,当车辆有载人,或者车子在用APP控制时,不做离地信息的判断,即可避免误动作。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.平衡车离地制动方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取平衡车的离地信息;
判定所述离地信息是否从接地状态变成离地状态,若判定结果为是,则控制平衡车的车轮停止运转。
2.如权利要求1所述的平衡车离地制动方法,其特征在于,所述平衡车的离地信息包括平衡车的Z轴方向的加速度。
3.如权利要求2所述的平衡车离地制动方法,其特征在于,所述离地信息从接地状态变成离地状态的判定条件为,若G>A+g*cosθ,且Ta>Tb,则判定为离地状态;其中G为传感器检测到的平衡车的Z轴方向的加速度,A为预设的铅垂方向的加速度阀值,g为重力加速度,θ为平衡车的Z轴与铅垂方向的夹角,Ta为G>A+g*cosθ的持续时间,Tb为预设的时间阀值。
4.如权利要求3所述的平衡车离地制动方法,其特征在于,阀值A的取值范围为0.15g-0.25g,g为重力加速度,阀值Tb的取值范围为0.15s-0.35s,s为时间单位秒。
5.如权利要求2所述的平衡车离地制动方法,其特征在于,所述离地信息从接地状态变成离地状态的判定条件为,若G>B,且Tc>Td,则判定为离地状态;其中G为传感器检测到的平衡车的Z轴方向的加速度,B为预设的平衡车的Z轴方向的加速度阀值,Tc为G>B的持续时间,Td为预设的时间阀值。
6.如权利要求1-5任一项所述的平衡车离地制动方法,其特征在于,若检测到平衡车上载有操作者时,则不作离地信息的判定。
7.平衡车,其特征在于,采用如权利要求1-6任一项所述的平衡车离地制动方法,包括用于采集离地信息的传感模块,用于根据传感模块所采集的信息进行处理及控制的控制模块,用于对平衡车的车轮进行驱动的驱动模块,所述传感模块连接控制模块,所述控制模块连接驱动模块。
8.如权利要求7所述的平衡车,其特征在于,所述传感模块采用可测量平衡车的Z轴加速度的6轴陀螺仪或9轴陀螺仪。
9.如权利要求7所述的平衡车,其特征在于,平衡车的左车架和右车架相对转动地连接,或者,平衡车的左车架和右车架为不可相对转动的一体成型。
10.如权利要求7所述的平衡车,其特征在于,所述控制模块包括处理器和存储器,所述存储器中存储有预设的加速度阀值,还存储有预设的时间阀值。
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