CN111891274A - 平衡车控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平衡车控制方法，包括如下步骤：响应于启动指令，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度；检测踏板的倾斜角度及车轮转速；检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度，获取操作指令控制所述平衡车。本发明可以应用踏板的倾斜角度及车轮转速来判断平衡车的踏板上是否有承载，而不是依靠光电开关来进行识别是否有人驾驶这一汽车。在应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度时，平衡车上无人操作，整体灵敏度较低。而当检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变时，表明有人在操作平衡车，因此需要调高平衡车的灵敏度，以方便用户操作。

Description

平衡车控制方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及一种平衡车控制领域，更具体的说，涉及一种平衡车控制方法、装置及存储介质。

背景技术

平衡车，是一种完全依赖驾驶者重心的移动来实现加速、减速和转向的交通工具。以内置的陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，透过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。现有平衡车在开机之后，为了让用户上车的时候能够保持平衡，更易用，会采用自平衡的算法，使平衡车在用户上车前和上车时都与地面保持水平。

现有的平衡车为了实现这个目的，使用脚踏板来感知用户是否已经踏上平衡车，这一结构需要使用到可能失效的光电开关，容易产生自平衡功能失效的问题，危及用户安全。而且这一结构要求脚踏板能够活动，与平衡车本身不是一体的设计，增加了安装难度以及设计成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种平衡车控制方法，用以控制平衡车。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种平衡车控制方法，包括如下步骤：

响应于启动指令，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度；

检测踏板的倾斜角度及车轮转速；

检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度，获取操作指令控制所述平衡车。

进一步地，所述平衡车包括陀螺仪及设有转速传感器的电机，所述检测到所述平衡车的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的步骤包括：

在预设时间内，应用所述陀螺仪检测所述踏板的倾斜角度变化值超过倾斜变化阈值；

在预设时间内，应用所述转速传感器检测到所述电机的转速变化值超过转速变化阈值。

进一步地，所述电机设有电流传感器，所述检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的步骤之后，还包括：

检测所述踏板负载重量，确认所述踏板负载重量大于第一预设负载值；

通过所述电流传感器获取电流变化值，比较并确定所述电流变化值超过预设变化阈值。

具体的，所述获取并按照第二灵敏参数设置平衡车的灵敏度，获取操纵指令控制所述平衡车的步骤中，包括：

使平衡车处于自平衡状态，应用所述陀螺仪获取所述用户的重心；

根据所述用户的重心，控制所述平衡车进行移动。

其中，所述获取操纵指令控制所述平衡车的步骤中，还包括：

在预设时间内，检测到所述踏板的倾斜角度变化值小于所述倾斜变化阈值；

检测到所述电机的转速变化值小于所述转速变化阈值，

检测到所述电路电流小于电流变化阈值；

应用所述第一灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度。

可选地，所述获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度的步骤之后，还包括：

获取转速变化阈值及安全电流值；

若所述转轮转速超过转速变化阈值，且所述电路电流小于安全电流值，控制电机停转。

上述中，所述获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度的步骤中，具体包括：

按照低灵敏度陀螺仪参数设置所述陀螺仪的灵敏度；

按照第一预设电机转速，限制所述电机的最高转速。

进一步地，所述使平衡车处于自平衡状态的步骤之前，具体包括：

按照高灵敏度陀螺仪参数调节所述陀螺仪的灵敏度；

取消所述电机转速的限制。

本申请还提供了一种平衡车控制装置，包括：

获取模块，用于响应于启动指令，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度；

监测模块，用于检测踏板的倾斜角度及车轮转速；

突变模块，用于检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度，获取并控制所述平衡车。

本申请又提供了一种存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令用于执行所述的图像处理方法。

本发明的有益效果在于：本发明可以应用踏板的倾斜角度及车轮转速来判断平衡车的踏板上是否有承载，而不是依靠光电开关来进行识别是否有人驾驶这一平衡车。在应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度时，平衡车上无人操作，整体灵敏度较低。而当检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变时，表明有人在操作平衡车，因此需要调高平衡车的灵敏度，以方便用户操作。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明的平衡车控制方法第一实施例中的流程图；

图2为本发明的平衡车控制方法第二实施例中检测出平衡车的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的流程图；

图3为本发明的平衡车控制方法第三实施例中检测出平衡车的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的流程图；

图4为本发明的平衡车控制方法第四实施例中的平衡车转化为无人状态的流程图；

图5为本发明的平衡车控制装置第一实施例中的结构框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，图1为本发明的平衡车控制方法第一实施例中的流程图，本发明采用的技术方案为：一种平衡车控制方法，包括如下步骤：

步骤S100、响应于启动指令，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度；

步骤S200、检测踏板的倾斜角度及车轮转速；

步骤S300、检测到踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，获取并应用第二灵敏参数设置平衡车的灵敏度，获取操作指令控制平衡车。

运用本发明之后，可以应用踏板的倾斜角度及车轮转速来判断平衡车的踏板上是否有承载，而不是依靠光电开关来进行识别是否有人驾驶这一平衡车。在应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度时，平衡车上无人操作，整体灵敏度较低。而当检测到踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变时，表明有人在操作平衡车，因此需要调高平衡车的灵敏度，以方便用户操作。

其中，步骤S100中，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度的步骤中，具体包括：

步骤S110、按照低灵敏度陀螺仪参数设置陀螺仪的灵敏度。

调低陀螺仪的灵敏度，可以降低外界刺激对平衡车本体的影响。需要了解的是，在这一状态下的平衡车是没有承载用户的，除用户踏上平衡车之外，任何直接施加在平衡车本体上的指令，都属于干扰信号。平衡车本体只需要识别承载用户与否的能力，以此更精确地控制平衡车，保证车体的安全。此外，由于陀螺仪的灵敏度较低，用户更容易踏上平衡车，而且整体耗电量较低，可以延迟待机时间与使用时间。

步骤S120、按照第一预设电机转速，限制电机的最高转速。

在无人状态下，限制了电机的最高转速，可以保证平衡车的安全性。即使平衡车受到了外界干扰，产生了意外动作，限制了最高转速的电机不会使平衡车运动过大，降低了收到外界因素影响所产生的危害。

步骤S200、检测踏板的倾斜角度及车轮转速；

请参阅图2，图2为本发明的平衡车控制方法第二实施例中检测出平衡车的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的流程图；平衡车包括陀螺仪及设有转速传感器的电机，步骤S300中，检测到平衡车的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，具体包括：

步骤S310、在预设时间内，应用陀螺仪检测踏板的倾斜角度变化值超过倾斜变化阈值。

具体的，步骤S310包括：

步骤S311、获取踏板的第一倾斜角度；

步骤S312、在第一预设时间后，获取踏板的第二倾斜角度；

步骤S313、根据踏板的第一倾斜角度及踏板的第二倾斜角度，计算踏板的倾斜角度变化值。

经过步骤S311～步骤S313，可以较为便捷地获取踏板的倾斜角度变化值。需要了解的是，本实施例中，第一预设时间可以是多个，每个第一预设时间有一个第二倾斜角度与之相对应，而多个第二倾斜角度是需要进行加权计算的，其权重可以是与获得第二倾斜角度的时间顺序正相关。

步骤S310还包括：

步骤S314、预设倾斜变化阈值；

步骤S315、将计算踏板的倾斜角度变化值与倾斜变化阈值进行比较；

步骤S316、若踏板的倾斜角度变化值超过倾斜变化阈值，则进行步骤S320；

若踏板的倾斜角度变化值小于倾斜变化阈值，则未产生第一突变，重新执行上述步骤。

步骤S320、在预设时间内，应用转速传感器检测到电机的转速变化值超过转速变化阈值。

在步骤S320中，计算电机的转速变化值与步骤S311～步骤S316本质上是相近的，因此不在此处赘述。

上述实施例中，通过踏板倾斜角度的变化值及电机的转速变化值来作为第一突变的中心因素。踏板倾斜角度的变化值是可以通过外部观测直接观察到的，同时也可以通过现有器材中的传感器计算出来的；而电机的转速变化值是通过电机的传感器直接测量到的。

当用户踏上踏板时，踏板在瞬间产生特定的倾斜，而这一倾斜的角度一般会超过一个预设变化值，与此同时，电机中的传感器感知到平衡车的轮子产生一定速度的转动。由此，无人状态的平衡车就转变成了有人状态的平衡车，因此开启了自平衡状态，成为了高灵敏度的平衡车，方便用户使用。

需要了解的是，上述方法所采用的因素虽然可以表明第一突变的产生，然而仅使用这两个参数控制平衡车的状态，发生巧合的几率相对较高，基于此，请参阅图3，如3为本发明的平衡车控制方法第三实施例中检测出平衡车的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的流程图，在本实施例中还包括：

步骤S330、检测踏板负载重量，确认踏板负载重量大于第一预设负载值。

通过监测负载重量，以确保平衡车上有人驾驶。可以理解的是，由于平衡车可能作为游园车，可以按照需求设置第一预设负载值，以适应不同环境下的状态转变。

可以理解的是，踏板载重量仅能作为启动因素，而由于用户会在平衡车上运动，而监测用户的动作相对较为复杂，因此单纯检测踏板负载重量不容易被监测。

为了进一步地增加冗余性，步骤S340、通过电流传感器获取电流变化值，比较并确定电流变化值超过预设变化阈值。

步骤340中，计算电流变化值与步骤S311～步骤S316本质上是相近的，因此不在此处赘述。

本实施例中，运用踏板的倾斜角度变化值、电机的转速变化值以及电流变化值这三个可以监控的要素，形成冗余信息，增强对平衡车的状态进行判断的准确性，使得平衡车可以更客观地感知其是否承载用户。

当平衡车承载用户后，在步骤S300中表现为，获取并按照第二灵敏参数设置平衡车的灵敏度，其包括，步骤S340、步骤S350、步骤S360等步骤；

在步骤S300中，获取操纵指令控制平衡车，具体包括：

步骤S348、按照高灵敏度陀螺仪参数调节陀螺仪的灵敏度。

由此，可以保证用户的动作被陀螺仪快速的获取，从而保证用户可以得心应手地操控平衡车。

需要了解的是，目前大多数平衡车出于安全考虑，对平衡车有一定的限速，这就使得好电机的转速不能完美的发挥出来，造成资源浪费，也不能较为准确地控制平衡车，导致用户体验交差。基于此，本实施例还包括，步骤S349、取消电机转速的限制。

由此，用户可以充分体验控制平衡车的乐趣，而且因为目前的平衡车不是主要交通工具，因此，在有限的空间内，即使平衡车的加速度较大，也不会产生过高的速度，即使发生意外，用户也不容易受到真正的伤害。

需要了解的是，平衡车大多是基于自平衡状态运行的。自平衡状态，就是平衡车通过内置系统来调整平衡。它的工作原理是，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。

步骤S350、使平衡车处于自平衡状态，应用陀螺仪获取用户的重心。

可以理解的是，应用第二灵敏度参数设置平衡车的灵敏度，相当于启动了平衡车的自平衡状态，以此保证了平衡车正常运行的灵敏度，保证陀螺仪的正常运行。

步骤S360、根据用户的重心，控制平衡车进行移动。

本实施例中，用户通过向四方倾斜而改变自身的重心，而平衡车跟随用户的重心，进行方向选择。可以理解的是，在另一实施例中，平衡车中的加速度传感器可以根据用户倾斜的程度确定加速的程度。

需要了解的是，平衡车是有可能出现故障的，在一实施例中，步骤S300、获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度的步骤之后，还包括：

步骤S370、获取转速变化阈值及安全电流值；

步骤S380、若转轮转速超过转速变化阈值，且电路电流小于安全电流值，控制电机停转。

在本实施例中，电机转速大，且电路电流很小，表明整个平衡车处于空转状态，因此为了保证用户的人身与财产安全，有必要将电机停转，以降低平衡车的运行速度。

上述控制平衡车的方法，包括了无人状态下的平衡车，电动车由无人状态向有人状态的转变，有人状态的平衡车，而本实施例中，将对有人状态的平衡车转化成无人状态的平衡车进行说明，请参阅图4，图4为本发明的平衡车控制方法第四实施例中的平衡车转化为无人状态的流程图。在步骤S300之后，还包括：

步骤S410、在预设时间内，检测到踏板的倾斜角度变化值小于倾斜变化阈值。可以理解的是，检测到踏板的倾斜角度变化值较小，有两种情况：在一种情况下，用户已经离开踏板，因此踏板产生了这种运动；另一种情况下，用户身体动作变化较小。

步骤S420、检测到电机的转速变化值小于转速变化阈值。

可以理解的是，电机的转速变化值较小，则表明平衡车运动速度较慢，也有两种情况：在一种情况下，用户施加一个外力，降低了电机的转速；在另一种情况下，用户离开平衡车，平衡车失去动力，在摩擦力单独的作用下，速度降低；

步骤S430、检测到电路电流小于电流变化阈值；

可以理解的是，电路电流较小，则表明平衡车负载较弱，包括两种情况：在一种情况下，平衡车电路异常；在另一种情况下，用户离开平衡车，平衡车失去负载。

步骤S440、应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度。

本实施例中，使用踏板的倾斜角度变化值、电机的转速变化值以及电路电流这三个因素，对平衡车的状态进行判断，既可以较准确地判断平衡车状态，又具有一定的冗余度，可以容纳一部分有误差的传感信息。由此，运用本方法可以较准确地分析出用户离开平衡车的这一状态，从而及时控制平衡车从有人状态转变为无人状态，从而更好地避免有人状态的平衡车造成人身安全的威胁与财产损失。

综上所述，运用本申请之后，减少了脚踏开关的安装和设计，节省了成本并且降低了工艺要求，而多传感器综合判断，避免光电开关失效即失去自平衡功能，提高了冗余度

请参阅图5，图5为本发明的平衡车控制装置第一实施例中的结构框图。本申请第二方面提供了一种平衡车控制装置，包括：

获取模块100，用于响应于启动指令，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度；

监测模块200，用于检测踏板的倾斜角度及车轮转速；

突变模块300，用于检测到踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，获取并应用第二灵敏参数设置平衡车的灵敏度，获取并控制平衡车。

需要说明的是，本发明提供的平衡车控制装置是应用上述方法的装置，则上述方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

本申请第三方面提供了一种存储介质，存储有可执行指令，可执行指令用于执行上述的图像处理方法。上述计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种平衡车控制方法，其特征在于，包括如下方法：

响应于启动指令，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度；

检测踏板的倾斜角度及车轮转速；

检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度，获取操作指令控制所述平衡车。

2.如权利要求1所述的平衡车控制方法，其特征在于，所述平衡车包括陀螺仪及设有转速传感器的电机，所述检测到所述平衡车的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的步骤包括：

在预设时间内，应用所述陀螺仪检测所述踏板的倾斜角度变化值超过倾斜变化阈值；

在预设时间内，应用所述转速传感器检测到所述电机的转速变化值超过转速变化阈值。

3.如权利要求2所述的平衡车控制方法，其特征在于，所述电机设有电流传感器，所述检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变的步骤之后，还包括：

检测所述踏板负载重量，确认所述踏板负载重量大于第一预设负载值；

通过所述电流传感器获取电流变化值，比较并确定所述电流变化值超过预设变化阈值。

4.如权利要求3所述的平衡车控制方法，其特征在于，所述获取并按照第二灵敏参数设置平衡车的灵敏度，获取操纵指令控制所述平衡车的步骤中，具体包括：

使平衡车处于自平衡状态，应用所述陀螺仪获取所述用户的重心；

根据所述用户的重心，控制所述平衡车进行移动。

5.如权利要求4所述的平衡车控制方法，其特征在于，所述获取操纵指令控制所述平衡车的步骤中，还包括：

在预设时间内，检测到所述踏板的倾斜角度变化值小于所述倾斜变化阈值；

检测到所述电机的转速变化值小于所述转速变化阈值，

检测到所述电路电流小于电流变化阈值；

应用所述第一灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度。

6.如权利要求5所述的平衡车控制方法，其特征在于，所述获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度的步骤之后，还包括：

获取转速变化阈值及安全电流值；

若所述转轮转速超过转速变化阈值，且所述电路电流小于安全电流值，控制电机停转。

7.如权利要求5所述的平衡车控制方法，其特征在于，所述获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度的步骤中，具体包括：

按照低灵敏度陀螺仪参数设置所述陀螺仪的灵敏度；

按照第一预设电机转速，限制所述电机的最高转速。

8.如权利要求5所述的平衡车控制方法，其特征在于，所述使平衡车处于自平衡状态的步骤之前，具体包括：

按照高灵敏度陀螺仪参数调节所述陀螺仪的灵敏度；

取消所述电机转速的限制。

9.一种平衡车控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于响应于启动指令，获取并应用第一灵敏参数设置平衡车的灵敏度；

监测模块，用于检测踏板的倾斜角度及车轮转速；

突变模块，用于检测到所述踏板的倾斜角度及车轮转速均产生第一突变，获取并应用第二灵敏参数设置所述平衡车的灵敏度，获取并控制所述平衡车。

10.一种存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令用于执行权利要求1至8任一项所述的图像处理方法。

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