CN115892313A - 一种高速全向自平衡车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速全向自平衡车及其控制方法，包括车体、人机输入设备、设置于所述车体前部的至少一个前轮、设置于所述车体后部的至少一个后轮、驱动机构、转向控制机构、设置在所述车体底部的电源模块以及集成电路控制模块。相比前后方向平衡车，本发明前后方向的稳定性由前后两组车轮的轮距保证，因此具有较强的高速稳定性，且遇到坑洼时不容易摔车；相比左右方向平衡车，可以在静止时依然保持平衡，并且可以完成原地转向；相比通过把手控制方向的滑板车或自行车，可以撒把骑行，且遇到小台阶时车轮方向不会快速变横，降低摔车风险；相较各类型平衡车，更易于学习。

Description

一种高速全向自平衡车及其控制方法

技术领域

本发明涉及平衡车技术领域，具体涉及一种高速全向自平衡车及其控制方法。

背景技术

传统平衡车主要分为两大类。前后方向平衡车及左右方向平衡车。

前后方向平衡车：这种车辆主要通过控制前后方向加速度的方式使车辆保持前后方向上的平衡。而左右方向上的平衡则完全不需要控制，通过左右分布的车轮或由用户介入的方式来进行维持。前后方向平衡车的主要缺点是，车辆平衡时，计入加速度影响后的人车重心，需严格处于车轮轮轴正上方。前后方向重心偏移受随加速度变化的扰动严重。因此高速行驶或遇到路面坎坷时非常容易发生危险，学习成本也相对较高。

左右方向平衡车：这种车辆具有以下两套独立的平衡系统中的至少一种。通过电子控制的方式左右扭转车头来保持平衡。和传统自行车控制平衡的原理一致。但是车辆低速或静止状态时稳定性较差。一个显而易见的例子是，自行车慢骑比赛中，车辆很容易左右倾倒。通过装在额外的配重平衡系统。配重平衡系统一般通过电子控制一个较大的质量块进行运动来保持整车平衡。这种平衡系统的典型例子是陀螺仪、平衡滑块。这种平衡系统的好处是其平衡原理与车辆的行驶速度无关，可以做到静止状态平衡。但缺点是当车辆载重较高时，需要很大的平衡器，耗电严重且高速旋转或运动的质量块容易造成人员伤亡。

现在缺少一种具备以下特性的平衡车：1、高速行驶稳定性高；2、可以在任何速度下，无论载人与否，均可以保持较好稳定性的平衡车；3、车辆不依赖陀螺仪或平衡滑块等配重类的平衡系统结构。静态平衡耗电低，且不容易发生危险。

发明内容

为此，本发明提供一种高速全向自平衡车及其控制方法，以解决现有技术中存在的前后方向平衡车高速行驶容易发生危险，左右方向平衡车在车辆低速或静止状态时稳定性较差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提出了一种高速全向自平衡车，所述平衡车包括车体、人机输入设备、设置于所述车体前部的至少一个前轮、设置于所述车体后部的至少一个后轮、驱动机构、转向控制机构、设置在所述车体底部的电源模块以及集成电路控制模块；

所述前轮与后轮之间具有预设间距，所述车体上设置有位于前轮和后轮之间的人员站立区域或座位安装区域，所述人机输入设备用于获取用户操作意图或指令，所述驱动机构连接前轮和/或后轮，用于驱动前轮和后轮中的至少一个车轮转动，所述前轮和后轮连接转向控制机构，所述转向控制机构用于控制前轮和后轮的转向角度，所述电源模块用于对全车进行供电，所述集成电路控制模块包括主控MCU、倾角侦测传感器，所述倾角侦测传感器用于侦测车体倾斜角度，所述人机输入设备、驱动机构、转向控制机构以及倾角侦测传感器均与所述主控MCU连接。

进一步地，所述人机输入设备包括设置在人员站立区域的压力传感器、用于侦测车体倾斜角度的倾角侦测传感器、手动输入设备以及远程无线设备。

进一步地，所述所述驱动机构包括与主动车轮连接的驱动电机，所述集成电路模块包括与主控MCU连接的电机驱动器，所述驱动电机连接电机驱动器。

进一步地，所述转向控制机构包括转向传动器、转向舵机，所述转向传动器使用可转动的方式安装在车体的前部或后部，所述前轮和后轮与所述转向传动器连接，所述转向传动器的外侧设置有齿轮、皮带、链条或拉线装置，所述转向舵机设置在所述车体上并与所述转向传动器通过齿轮、皮带、链条或拉线装置连接，所述集成电路控制模块包括与主控MCU连接的转向控制器，所述转向控制器连接转向舵机。

进一步地，所述转向控制机构还包括转向角侦测传感器，所述转向角侦测传感器设置于传动装置上或者设置于转向舵机上，用于侦测车轮转向角度。

进一步地，所述前轮包括一个车轮，所述后轮包括一个车轮。

进一步地，所述前轮、后轮均由具有一定宽度的一个车轮，或者左右对称设置的车轮组构成。

进一步地，所述车体上设置有扶手。

根据本发明实施例的第二方面，提出了一种高速全向自平衡车的控制方法，所述控制方法包括：

平衡控制周期开始，通过倾角侦测传感器侦测车辆向左右倾倒的角度θ；

根据当前车速、车轮转向角度、车辆倾角以及用户意图或指令确定车辆平衡控制方式；

根据确定的车辆平衡控制方式以及对应的整车重心侧倾角度θ的控制关系公式，调整车轮速度及车轮转向角度两个参量，实现车辆左右方向的加速度a改变，并最终实现车辆左右方向倾角θ的改变；

侦测进行平衡调整后的车辆倾角，将调整后的车辆倾角与目标倾角进行对比，进行闭环控制；

以上步骤结束后，开始新的平衡控制周期。

进一步地，所述车辆平衡控制方式包括：

变速运动，适用于车速高、车轮转向角度小的状态；

变速运动中的前后轮同时转向方式，适用于用户无需调整车头朝向的状态；

变速运动中的恒定车轮转向角的曲率运动方式，适用于用户需要调整车头朝向的状态；

匀速运动，适用于车速低、车轮转向角度大的状态；

匀速+变速运动，适用于车速低但仍然具有一定车速，同时车辆倾角较大，即将摔倒时的状态；

在确定使用的平衡控制方式时，优先考虑用户意图或指令。

本发明具有如下优点：

本发明提出的一种高速全向自平衡车及其控制方法，包括车体、人机输入设备、设置于所述车体前部的至少一个前轮、设置于所述车体后部的至少一个后轮、驱动机构、转向控制机构、设置在所述车体底部的电源模块以及集成电路控制模块。相比前后方向平衡车，本发明前后方向的稳定性由前后两组车轮的轮距保证，因此具有较强的高速稳定性，且遇到坑洼时不容易摔车；相比左右方向平衡车，可以在静止时依然保持平衡，并且可以完成原地转向；相比通过把手控制方向的滑板车或自行车，可以撒把骑行，且遇到小台阶时车轮方向不会快速变横，降低摔车风险；相较各类型平衡车，更易于学习。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车的底部结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车的转向角侦测传感器结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车的控制原理框图；

图5为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车的扶手结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车的另一结构示意图；

图7为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车的控制方法流程图；

图8为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车倾倒状态分析示意图；

图9为sin(θ)/cos(θ)函数图像；

图10为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车匀速运动状态分析示意图；

图11为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车另一匀速运动状态分析示意图；

图12为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车变速运动状态分析示意图；

图13为本发明实施例1提供的一种高速全向自平衡车变速运动状态分析示意图。

图中：车体1、人机输入设备2、转向传动器3、转向舵机4、转向角侦测传感器5、前轮6、后轮7、电源模块8、集成电路控制模块9、扶手10。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提出了一种高速全向自平衡车，该平衡车包括车体1、人机输入设备2、设置于车体1前部的至少一个前轮6、设置于车体1后部的至少一个后轮7、驱动机构、转向控制机构、设置在车体1底部的电源模块8以及集成电路控制模块9。

前轮6与后轮7之间具有预设间距，车体1上设置有位于前轮6和后轮7之间的人员站立区域或座位安装区域。本实施例所指的前后，指车辆高速(主要)行驶方向的前进和后退方向。

人机输入设备2用于获取用户操作意图或指令。本实施例中使用前后分布的压力传感器。其作用方式为：当用户站立时，将自身重量前移，则前侧压力传感器数值较高，此时车辆加速前进。当用户将自身重量后移，则后侧压力传感器数值较高，此时车辆减速或开始倒车。需要注意的是，人机输入设备2主要目的是获取用户意图，控制车辆前后方向移动。因此人机输入设备2具有多种形态，不仅限于压力传感器。

这里再举例说明两个人机输入设备2的具体实例。

实例①：车体1与前后轮7进行柔性连接，使得骑行者通过移动重心的方式，使车体1相对于地面方向，向前、后方向倾斜。此时可复用倾角侦测单元作为控制车辆前进/后退的人机输入设备2，车体1向前倾斜时车辆加速前进，车体1向后倾斜时车辆减速或倒车。

实例②：车体1安装手扶握把，在手扶握把上安装有线电子油门。或车辆通过无线通信与手机、遥控器等无线设备连接，通过无线设备输入命令。

驱动机构连接前轮6和/或后轮7，用于驱动前轮6和后轮7中的至少一个车轮转动。前、后车轮中至少一个车轮使用电机驱动，提供车辆前后方向行驶的动力。并且可在车辆静止/低速状态提供车辆左右平衡的动力。本实施例中，驱动机构包括与主动车轮连接的驱动电机，集成电路模块包括与主控MCU连接的电机驱动器，驱动电机连接电机驱动器。电机驱动器为车轮提供前进/后退动力，并获得车轮速度/扭矩反馈值。

前轮6和后轮7连接转向控制机构，转向控制机构用于控制前轮6和后轮7的转向角度。本实施例中，转向控制机构包括转向传动器3、转向舵机4，转向传动器3使用可转动的方式安装在车体1的前部或后部，前轮6和后轮7与转向传动器3连接，转向传动器3的外侧设置有齿轮、皮带、链条或拉线装置，转向舵机4设置在车体1上并与转向传动器3通过齿轮、皮带、链条或拉线装置连接，集成电路控制模块9包括与主控MCU连接的转向控制器，转向控制器连接转向舵机4。转向控制器为车轮提供转向力，并获得车轮转向角度反馈。

本实施例中至少一个车轮使用可控转向结构。本实施例中转向传动器3为空心转盘结构，将车体1与前、后轮7之间连接起来，连接后，车轮可沿转向盘的中轴线进行转动。转向传动器3外部具有齿轮，与转向舵机4上的齿轮啮合后可由转向控制器控制车轮的转向角度。

本实施例中转向控制机构还包括转向角侦测传感器5，转向角侦测传感器5设置传动装置上或者设置于转向舵机上，用于侦测车轮转向角度。

电源模块8用于对全车进行供电，集成电路控制模块9包括主控MCU、倾角侦测传感器，倾角侦测传感器用于侦测车体1倾斜角度，人机输入设备2、驱动机构、转向控制机构以及倾角侦测传感器均与主控MCU连接。倾角侦测传感器由形变侦测器组成(应变片、压力传感器、测距传感器)，也可以由六轴/重力传感器组成，其主要目的获得车辆相对于竖直方向的倾角。

本实施例的平衡车，前轮6包括一个车轮，后轮7包括一个车轮。在另外的一个实施例中，前轮6包括两个左右对称设置的车轮，后轮7包括一个车轮，如图6所示。整体可以包括三个及以上的车轮。车轮与车体1连接，并分成两组，分布在车体1前、后位置。每一组内车轮互相左右分布，使得骑行者通过移动重心的方式，使车体1相对于地面方向，向左、右方向倾斜。

本实施例中，如图5所示，可以在本发明形态上继续增加扶手，使得操作人员更容易将人体倾斜和车辆倾斜保持在同一方向及角度。降低车辆学习成本。

如图7所示，本实施例提出的一种高速全向自平衡车的控制方法具体包括以下步骤：

步骤1、平衡控制周期开始，通过倾角侦测传感器侦测车辆向左右倾倒的角度θ。

步骤2、根据当前车速、车轮转向角度、车辆倾角以及用户意图或指令确定车辆平衡控制方式。

车辆平衡控制方式包括：

变速运动，适用于车速高、车轮转向角度小的状态；

变速运动中的前后轮7同时转向方式，适用于用户无需调整车头朝向的状态；

变速运动中的恒定车轮转向角的曲率运动方式，适用于用户需要调整车头朝向的状态；

匀速运动，适用于车速低、车轮转向角度大的状态；

匀速+变速运动，适用于车速低但仍然具有一定车速，同时车辆倾角较大，即将摔倒时的状态；

在确定使用的平衡控制方式时，优先考虑用户意图或指令。例如用户正在控制车速时，尽量使用匀速运动，避免电机转速突变对用户带来的意外感。又比如，当用户控制车辆无需调转车头朝向时，尽量不使用曲率运动方式。

步骤3、根据确定的车辆平衡控制方式以及对应的整车重心侧倾角度θ的控制关系公式，调整车轮速度及车轮转向角度两个参量，实现车辆左右方向的加速度a改变，并最终实现车辆左右方向倾角θ的改变。本步骤结束后可以直接进入新的控制周期，也可以选择进入步骤4及步骤5，进一步增强车辆平衡稳定性。

步骤4、侦测进行平衡调整后的车辆倾角，将调整后的车辆倾角与目标倾角进行对比，进行闭环控制。

此步骤目的是考察步骤3的有效性。若步骤3的有效性高于预期，则降低步骤3中控制公式的参数值，使得控制更柔和，避免控制过冲或反复震荡。若步骤3的有效性低于预期，则增加步骤3中控制公式的参数值，使控制更加快速有效，避免控制滞后无法抑制倾角继续上升带来的摔车。

步骤5、以上步骤结束后，开始新的平衡控制周期。

下文以同时控制前、后两轮转向的两轮平衡车为例，对本实施例的原理与控制策略进行说明：

现有二轮车平衡技术中已经发现如下问题，自行车的平衡性能不主要来自于如下两项原因：1、车轮的陀螺效应。2、前轮6尾迹效应。即使没有这两项效应的存在，二轮车依然可以保持较优秀的自平衡性能。

因此在前后双轮车辆设计中过多考虑车轮拖拽距离，或通过陀螺效应来维持车辆平衡属于本末倒置的行为。因此本发明与传统两轮车设计逻辑出发点不同，不考虑陀螺效应控制和车轮拖曳距离带来的自回正效应。转而使用加速度调整受力均衡的方法进行平衡控制。

因本发明车轮为前后分布，人员可较为方便的将人车重心调整至前后轮7之间，前后方向倾倒的风险较低。因此不考虑前后方向的受力情况，仅考虑左右方向的力分量及加速度分量带来的影响。

考虑如下倾倒情况：

如图8所示，当人车总质量中心高度为H，总质量为M，重力加速度为g，偏离竖直角度为θ时，质心加速度为a。此时若需保持平衡，则需使车辆质心具有右向加速度。此时

有力平衡关系如下F＝Mg*sin(θ)＝M*a/cos(θ)

因此需要整车质心的右向加速度分量需达到a＝g*sin(θ)/cos(θ)。才可在此处保持力平衡。

又因实际情况下，车辆并非启动时便处于倾斜状态，因此达到此状态时，人车质心相对于车轮触地点已经具有向右倾斜的倾倒速度。此时可看作质心点右向速度高于车轮触地点。因此车轮触地点的右向加速度分量需要达到更高的值才能降低倾倒速度。又因直线行驶时，平衡控制的目的是将重心回推至前后轮7连线正上方。因此加速度a需更高。即需要控制质心点加速度a>g*sin(θ)/cos(θ)

如图9所示，当θ接近0时，sin(θ)/cos(θ)的图像与斜率等于1的线性函数近似。而实际的平衡控制中，|θ|很少大于15°。因此可以将目标a值简化为与θ线性相关的函数进行计算。即是a＝k*θ。k为经验系数值。

为了获得目标a值，本发明提出了两种运动方式，以提供人车总质心所需的右向加速度。需要注意到是，两种运动方式均有适合使用的场合。可单独使用其中一种，也可配合使用。

①匀速运动与②变速运动。这两种调整模式分别代指如下两种控制策略。

①匀速运动，指车轮向前/后转动的速度(速度模量)不发生突变，此时加速度的右向分量主要来自速度方向(速度矢量)变化所带来的右向速度分量突变。

②变速运动，指车轮向前/后转动的速度(速度模量)发生突变。此时加速度的右向分量主要来自控制车轮行驶速度(速度模量)变化所带来的速度分量突变。

后文中将指出，匀速运动多用于高速状态下的左右方向平衡。而变速运动多用于低速状态下的左右方向平衡。

①匀速运动

匀速运动1，车轮转向角突变

指车辆车轮速度V不变化，按图10控制车轮转向的方式进行平衡控制，此时控制前后轮7转向角度ρ进行变化，车辆发生平移运动。

当车轮向右转向时，假设车辆速度V的模量不突变。人车的质心运动速度由V0方向变化为V1，速度变化为δV。车轮转向所使用的时间为δt，此时的右向速度分量由0上升至δV*cos(ρ)。即是右向加速度为a＝δV*cos(ρ)/δt。

而从更普遍的情况来看，开始转向角度不一定是从0度开始的。假设轮速V不突变，某一瞬间的右向加速度，可以由如下公式进行表达。其中ρ为车轮当前角度。ω＝δρ/δt为向右转动车轮的转速。

Lim(δt→0):a＝V*[sin(ρ+δρ)-sinρ]/δt

a＝V*ω*cosρ

结合上文中a＝k*θ

因此此时的控制策略可以是则可得如下控制方式公式：

θ＝V*cosρ*ω/k

其中k为经验常数、θ为人车右倾角、V为当前车速。

根据计算可得，当人车倾斜时，通过转向调整平衡，需要速度V及ω均较大，且ρ值在0°附近时，可以取得较好的效果。反之，V及ω均较小，且ρ值在90°附近时，无法进行有效平衡调整。

匀速运动2，车轮转向角不突变，如图11所示：

指车辆车轮速度V不变化，前后轮7转向角度ρ也不变化，此时车辆进行曲率运动，右向加速度主要来自于向心加速度的正右方向分量。

当人车总质心M向右以半径R及线速度V进行转向时，此时无需任何控制变化既可持续性的输出右向加速度。

a＝cos(ρ质心)*(V2/R)

其中a为向心加速度的右方向分量加速度。ρ质心为质心旋转中心连线与正右方向间的夹角。V、R分别为质心运动线速度及质心旋转半径。

此时的控制策略可以是则可得如下控制方式公式：

θ＝cos(ρ质心)*V2/(R*k)

而上式中的V、R、ρ质心可通过前后轮7距L，前轮6转向角度ρ1，后轮7偏转角度ρ2，前轮6转速V进行三角函数计算后获得。因计算较为繁杂，但是推导逻辑是显而易见的。因此在此处不赘述。

②变速运动：因本发明中的电机轮与传统自行车/摩托车轮有较大不同，可以精确灵敏地控制速度，或进行反向旋转并提供反向动力。因此可以进行变速运动平衡。

变速运动1，

前后车轮均维持转向角度ρ、此时车轮速度V发生突变会带来的车轮加速度a轮＝(V1-V0)/δt，而a轮的右向加速度分量则为所需的整车右方向加速度a。

如图12所示，此时的右方向加速度

a＝a轮*sinρ

又因为前文中得出的车辆右向加速度a与整车重心侧倾角度间关系a＝k*θ

可推出此时使用的控制公式：

θ＝a轮*sinρ/k

至此仅需要控制车轮速度V即可控制车辆左右方向的平衡。需要注意的是，当ρ在90°度附近时，此时通过变速运动控制左右方向平衡具有较好的效果。而此时前进方向几乎无速度。因此，变速运动主要运用于低速状态的左右平衡。

需要注意的是，在极端情况下可令ρ＝90°、sinρ＝1。此时的车辆V不会导致车辆前进或后退，而是仅进行左右方向平衡。

变速运动2

变速运动也可仅由一个车轮的转向角度ρ来维持车辆平衡。如图13所示，此时车辆质心的右方向加速度a＝0.5*a轮

可推出此时使用的控制公式θ＝0.5*a轮/k；

而此时控制车辆V的变化可以控制车辆以不转向轮为圆心进行自转。

需要注意的是匀速运动及变速运动的两种控制方式均可通过单独控制一个车辆，或同时控制前后车轮的方式进行，因此平衡控制对于车辆的最低硬件需求为：至少控制一个车轮的转向、且至少控制一个车轮的速度。

并且匀速运动和变速运动并不冲突，可以叠加使用。此时的车辆侧倾方向加速度为两种控制方式所计算加速度值的总和。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述平衡车包括车体、人机输入设备、设置于所述车体前部的至少一个前轮、设置于所述车体后部的至少一个后轮、驱动机构、转向控制机构、设置在所述车体底部的电源模块以及集成电路控制模块；

所述前轮与后轮之间具有预设间距，所述车体上设置有位于前轮和后轮之间的人员站立区域或座位安装区域，所述人机输入设备用于获取用户操作意图或指令，所述驱动机构连接前轮和/或后轮，用于驱动前轮和后轮中的至少一个车轮转动，所述前轮和后轮连接转向控制机构，所述转向控制机构用于控制前轮和后轮的转向角度，所述电源模块用于对全车进行供电，所述集成电路控制模块包括主控MCU、倾角侦测传感器，所述倾角侦测传感器用于侦测车体倾斜角度，所述人机输入设备、驱动机构、转向控制机构以及倾角侦测传感器均与所述主控MCU连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述人机输入设备包括设置在人员站立区域的压力传感器、用于侦测车体倾斜角度的倾角侦测传感器、手动输入设备以及远程无线设备。

3.根据权利要求1所述的一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述所述驱动机构包括与主动车轮连接的驱动电机，所述集成电路模块包括与主控MCU连接的电机驱动器，所述驱动电机连接电机驱动器。

4.根据权利要求1所述的一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述转向控制机构包括转向传动器、转向舵机，所述转向传动器使用可转动的方式安装在车体的前部或后部，所述前轮和后轮与所述转向传动器连接，所述转向传动器的外侧设置有齿轮、皮带、链条或拉线装置，所述转向舵机设置在所述车体上并与所述转向传动器通过齿轮、皮带、链条或拉线装置连接，所述集成电路控制模块包括与主控MCU连接的转向控制器，所述转向控制器连接转向舵机。

5.根据权利要求1所述的一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述转向控制机构还包括转向角侦测传感器，所述转向角侦测传感器设置于传动装置上或者设置于转向舵机上，用于侦测车轮转向角度。

6.根据权利要求1所述的一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述前轮包括一个车轮，所述后轮包括一个车轮。

7.根据权利要求1所述的一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述前轮、后轮均由具有一定宽度的一个车轮，或者左右对称设置的车轮组构成。

8.根据权利要求1所述的一种高速全向自平衡车，其特征在于，所述车体上设置有扶手。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种高速全向自平衡车的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

平衡控制周期开始，通过倾角侦测传感器侦测车辆向左右倾倒的角度θ；

根据当前车速、车轮转向角度、车辆倾角以及用户意图或指令确定车辆平衡控制方式；

根据确定的车辆平衡控制方式以及对应的整车重心侧倾角度θ的控制关系公式，调整车轮速度及车轮转向角度两个参量，实现车辆左右方向的加速度a改变，并最终实现车辆左右方向倾角θ的改变；

侦测进行平衡调整后的车辆倾角，将调整后的车辆倾角与目标倾角进行对比，进行闭环控制；

以上步骤结束后，开始新的平衡控制周期。

10.根据权利要求9所述的一种高速全向自平衡车的控制方法，其特征在于，所述车辆平衡控制方式包括：

变速运动，适用于车速高、车轮转向角度小的状态；

变速运动中的前后轮同时转向方式，适用于用户无需调整车头朝向的状态；

变速运动中的恒定车轮转向角的曲率运动方式，适用于用户需要调整车头朝向的状态；

匀速运动，适用于车速低、车轮转向角度大的状态；

匀速+变速运动，适用于车速低但仍然具有一定车速，同时车辆倾角较大，即将摔倒时的状态；

在确定使用的平衡控制方式时，优先考虑用户意图或指令。

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