CN110696953A - 一种双手杆平衡车 - Google Patents

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邓金声
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Abstract

本发明属于代步工具技术领域，涉及一种双手杆平衡车，包括车架、两个分别安装于车架底部沿长度方向两侧的车轮，每个车轮分别由一个电机驱动，其特征在于：车架上部沿长度方向两侧分别设置一用于控制平衡车转弯运动的手扶杆；还包括用于检测手扶杆摇动数据的线性传感器及用于控制平衡车直行或转向的控制器，控制器接收线性传感器检测到的手扶杆摆动数据，并将接收到的摆动数据反馈至相应的电机，以实现对平衡车转弯方向和转弯速度的控制。该平衡车通过车体两侧分别设置的手扶杆来实现对转弯运动的有效控制。

Description

一种双手杆平衡车
技术领域
本发明属于代步工具技术领域，涉及一种双手杆平衡车。
背景技术
平衡车是一种依靠陀螺仪判断人体重心从而控制方向的装置，平衡车没有专门的制动装置，使用者前倾，平衡车前进。使用者后倾，平衡车通过车轮转速降低然后反向转动实现刹车和后退的功能。
当前平衡车主要有两种类型，第一款：双轮通过联轴器连接，两个轮子的中心在同一轴上，且两个轮子轴可以相对转动，正因两个轮子轴可以相对转动，所以在两轴上各装一个陀螺仪，用来感应各自的姿态，通个运算达到控制电机前进，后退，左转，右转的目的，这类车称之为“扭扭车”或者“漂移车”。第二款：双轮同轴且固定在一个金属架上，中间没有连轴器，两个轮子的轴固定，不能发生相对转动，为了达到控制平衡，装一个陀螺仪在金属架上，通过运算控制可以使其平衡，为了控制其转向，再在车架中心位置装一款转向把手，通过左右摇动把手使其转向。以上两款虽说都能实现平衡控制功能，但都存在不足。
其中第一款存在的问题如下：一、因为两个轴可以相对转动，所以两边脚踏板很难保持相同的姿势，所以在快速行驶时方向容易偏转，不易控制直线行驶。二、使用者完全依靠双脚控制前进后退，转弯的动作，容易发生安全事故。第二款存在的问题如下：一、因为在车架中心安装了转向把手，平衡车的前进后退方向已经固定，如果使用者反向上车，转弯方向和转向把手控制的方向相反，易发生安全事故。二、使用者如果在骑行状态下，车辆发生故障，由于转向把手的安装位置，使用者无法从平衡车前方下车，易发生安全事故。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种双手杆平衡车，该平衡车通过车体两侧分别设置的手扶杆来实现对转弯运动的有效控制。
按照本发明的技术方案：一种双手杆平衡车，包括车架、两个分别安装于车架底部沿长度方向两侧的车轮，每个车轮分别由一个电机驱动，其特征在于：车架上部沿长度方向两侧分别设置一用于控制平衡车转弯运动的手扶杆；
还包括用于检测手扶杆摇动数据的线性传感器及用于控制平衡车直行或转向的控制器，控制器接收线性传感器检测到的手扶杆摆动数据，并将接收到的摆动数据反馈至相应的电机，以实现对平衡车转弯方向和转弯速度的控制。
作为本发明的进一步改进，每个所述手扶杆在自然状态均垂直于车架，线性传感器用于检测手扶杆中心点的摆动数据。
作为本发明的进一步改进，所述手扶杆能够在与车架连接部位进行摆动。
作为本发明的进一步改进，当一侧手扶杆向前摆动，同侧车轮向前转动；当一侧手扶杆向后摆动，同侧车轮向后转动。
作为本发明的进一步改进，两侧手扶杆向同一方向摆动，平衡车保持原有工作状态。
作为本发明的进一步改进，手扶杆摇动的幅度越大，车轮转速越大。
作为本发明的进一步改进，所述控制器内置姿态传感器，姿态传感器用于检测车体角度，以控制平衡车直行或后退。
作为本发明的进一步改进，所述线性传感器设置于手扶杆下部。
作为本发明的进一步改进，所述控制器内置于车架中。
本发明的技术效果在于：本发明通过在车体两侧分别设置手扶杆，增加了上车的安全性，降低了使用者的学习难度；同时，实现使用者不必区分前后就能有效上车；车架为整体，不会发生相对转动，直线行驶时不易发生偏转；依靠手扶杆的摇动数据稳定能做到转弯的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的爆炸示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1、2中，包括上盖1、下盖2、车轮3、车体4、手扶杆5、摇杆上盖6、压力触点开关压片7、压力触点开关8、第一摇杆转轴9、第二摇杆转轴10、第三摇杆转轴11、摇杆弹片12、车轮固定压片13、电池14、控制器15、螺栓16等。
如图1、2所示，本发明一种双手杆平衡车，通过在车架两侧分别设置手扶杆5来实现对平衡车转弯的有效控制，具体实现方案如下，车架包括上、下对合连接的上盖1、下盖2及封装于上盖1、下盖2之间的车体4，上盖1与下盖2对合后，通过螺栓16锁紧，上盖1与下盖2连接后的两侧分别安装车轮3，为了实现车轮3与车体4的可靠连接，车轮3与车体4的连接处，设置车轮固定压片13以对车轮3连接轴进行限位，对应于每个车轮3分别设置一电机以驱动车轮3转动，可以理解的是，为了实现对电机的供电，下盖2两侧的电池槽内分别设置有电池14，下盖2上设置有定位槽与车体4底面的凸堎相配合，实现对车体4的有效定位。
每个所述手扶杆5在自然状态均垂直于车架，线性传感器用于检测手扶杆5中心点的摆动数据。两只手扶杆5分别穿过上盖1两侧沿前后方向开设的槽体延伸至车体4部位，穿过摇杆上盖6与摇杆转轴组件相连接，实现手扶杆5与摇杆转轴组件的相互连动，为了实现对手扶杆5摆动的位置进行有效检测，在摇杆上盖6上安装霍尔线性传感器，上盖6固定于车体4，霍尔线性传感器的位置相对于车体4不发生改变。磁铁安装于转轴10上，随着手扶杆的摆动而转动。因此手扶杆带动摇杆转轴组件摆动时，磁场相对于霍尔线性传感器发生变化，通过霍尔效应，霍尔线性传感器能将磁场变化值转化为电压变化方便控制系统进行计算，具体设置时，摇杆转轴组件包括第二摇杆转轴10，手扶杆5下端的连接轴与第二摇杆转轴10上的连接孔相连接，第二摇杆转轴10轴向两端分别连接第一摇杆转轴9、第二摇杆转轴11，线性传感器安装于第二摇杆转轴10上；摇杆转轴组件转动设置于车体4上部表面两端的安装座上，每个安装座均内置摇杆弹片12， 摇杆弹片12与摇杆转轴组件相配合。线性传感器或霍尔线性传感器的型号是SS49E。
为了实现手扶杆5的上述作业方式，本发明在车体4与下盖2之间还设置了控制器15，线性传感器将对手扶杆5的检测数据反馈至控制器15，控制器15根据线性传感器的数据对相应车轮3的电机发出指令，实现对车轮3前进或后退的控制，从而实现对平衡车进行转弯操作。具体的工作过程如下：当将一侧的手扶杆5向前摆动时，相对应的车轮3向前转动，此时将另一侧的手扶杆5向后摆动，相对应的车轮3向后转动；此时，平衡车实现转弯运动；反之，一侧的手扶杆5向后摆动，相对应的车轮3向后转动，此时将另一侧的手扶杆向前摆动，相对应的车轮3向前转动，实现平衡车相应的转弯运动。平衡车转弯时的转速由手扶杆5的摆动幅度决定，手扶杆5摆动的幅度越大，车轮3的转动速度越大，实现的原理在于，手扶杆5摆动的幅度越大，线性传感器检测到的电压变化越大，控制器15计算得到电压值和手扶杆垂直不摇动时中心点的差值越大，此时向相应的电机发出指令，驱动电机转动。本发明中的控制器15采用型号为STM32F030C8T6的芯片。
由于两侧手扶杆5的摆动还有另外两种组合形式，即，两侧手扶杆5同时向前或同时向后摆动，为了确保用车安全，当两侧的手扶杆5向同一方向摆动时，线性传感器检测到上述数据信号，将信号反馈至控制器15，此时，控制器15将出信号，使得电机保持原有工作状态，即，平衡车保持原有工作状态。
可以理解的是，手扶杆5除了相对于上盖1前后方向摆动外，还可以相对于上盖1作左右方向的摆动，当将手扶杆5的摆动方向设置为左右方向时，手扶杆5下部的安装座的设置方向同步进行相应调整，以使得手扶杆5能够实现相应方向的摆动。当然在具体生产制造时，还可以根据客户的需要对手扶杆5的摆动方向进行相应设置。手扶杆5的这些设置方式对平衡车的转弯控制方式与手扶杆5前后摆动时的控制方式一致。本发明中的姿态传感器的型号采用MPU6050或MPU6887。
为了实现平衡车的前进、后退的有效控制，在上盖1上还设置有与人体脚型相对应的站立位踩踏区，车体4上对应于站立位踩踏区的下方设置有压力触点开关压片7，压力触点开关压片7的下方前后两端分别设置一个压力触点开关8，每个压力触点开关8均与控制器15内置的姿态传感器相连接，姿态传感器用于检测平衡车的角度，当用车人员在平衡车上，身体前倾时，前方压力触点开关8通过压力触点开关压片7检测到的压力较大，姿态传感器8将检测到的信号反馈至控制器15，控制器15向电机发出信号，使得电机带动车轮3向前转动，此时平衡车向前行走；反之，平衡车后退。在具体生产中，压力触点开关压片7的形状呈工字型，相对应地，车体4的上表面两侧分别设置相对应的工字型安装槽以对压力触点开关压片7进行有效容纳，工字型的压力触点开关压片7的前后两端底面分别设置一压力触点开关8。

Claims (9)

1.一种双手杆平衡车，包括车架、两个分别安装于车架底部沿长度方向两侧的车轮（3），每个车轮（3）分别由一个电机驱动，其特征在于：车架上部沿长度方向两侧分别设置一用于控制平衡车转弯运动的手扶杆（5）；
还包括用于检测手扶杆（5）摇动数据的线性传感器及用于控制平衡车直行或转向的控制器（15），控制器（15）接收线性传感器检测到的手扶杆（5）摆动数据，并将接收到的摆动数据反馈至相应的电机，以实现对平衡车转弯方向和转弯速度的控制。
2.如权利要求1所述的双手杆平衡车，其特征在于：每个所述手扶杆（5）在自然状态均垂直于车架，线性传感器用于检测手扶杆（5）中心点的摆动数据。
3.如权利要求1所述的双手杆平衡车，其特征在于：所述手扶杆（5）能够在与车架连接部位进行摆动。
4.如权利要求3所述的双手杆平衡车，其特征在于：当一侧手扶杆（5）向前摆动，同侧车轮（3）向前转动；当一侧手扶杆（5）向后摆动，同侧车轮（3）向后转动。
5.如权利要求3所述的双手杆平衡车，其特征在于：两侧手扶杆（5）向同一方向摆动，平衡车保持原有工作状态。
6.如权利要求1~5任一项所述的双手杆平衡车，其特征在于：手扶杆（5）摇动的幅度越大，车轮（3）转速越大。
7.如权利要求1所述的双手杆平衡车，其特征在于：所述控制器（15）内置姿态传感器，姿态传感器用于检测车体角度，以控制平衡车直行或后退。
8.如权利要求1所述的双手杆平衡车，其特征在于：所述线性传感器设置于手扶杆（5）下部。
9.如权利要求1所述的双手杆平衡车，其特征在于：所述控制器（15）内置于车架中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112666941A (zh) * 2020-12-15 2021-04-16 广东盈峰智能环卫科技有限公司 手扶式智能扫路机

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