CN204440053U - 两轮平衡车控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种两轮平衡车控制系统，包括设置于平衡车车体的第一检测单元、设置于驾驶者的第二检测单元、设置于平衡车车体控制单元以及与所述控制单元连接的执行单元；能够根据驾驶者的姿态准确地判断驾驶者的驾驶意图，从而避免平衡车做出错误的动作状态，进而保证驾驶者的行车安全。

Description

两轮平衡车控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种两轮平衡车控制系统。

背景技术

平衡车有成为体感车、思维车等，平衡车作为现代新兴的一种代步工具，广受年轻人的青睐，现有的平衡车一般分为独轮平衡车和两轮平衡车，在两轮平衡车中，有电机驱动车辆行进，并通过陀螺仪以及加速度传感器来检测车体姿态的变化，从而控制车辆的平衡、前进与制动，但是现有的两轮平衡车存在如下问题：现有的平衡车的控制方式单一，并不能够准确检测驾驶者意图，安全性不高，比如说：在驾驶过程中，虽然驾驶者身体有一定程度的倾斜，但是驾驶者并不想加速或者转弯，如在驾驶过程中驾驶者想调整一下自己的站姿，那么此时平衡车检测到驾驶者姿态变换将作出反应，进入到加速状态或者转向，从而存在安全隐患，甚至引起严重的安全事故。

因此，需要提出一种新型的两轮平衡车控制系统，能够根据驾驶者的姿态准确地判断驾驶者的驾驶意图，从而避免平衡车做出错误的动作状态，进而保证驾驶者的行车安全。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种两轮平衡车控制系统，能够根据驾驶者的姿态准确地判断驾驶者的驾驶意图，从而避免平衡车做出错误的动作状态，进而保证驾驶者

本实用新型提供的一种两轮平衡车控制系统，包括设置于平衡车的行车安全。车体的第一检测单元、设置于驾驶者的第二检测单元、设置于平衡车车体控制单元以及与所述控制单元连接的执行单元；

所述第一检测单元包括第一陀螺仪、设置于平衡车踏板处的压力传感器、加速度传感器以及用于检测车速的速度传感器，所述第一陀螺仪、压力传感器、加速度传感器以及速度传感器的输出端均与所述控制单元的输入端连接；

所述第二检测单元包括第二陀螺仪、与所述第二陀螺仪输出端连接的检测处理电路以及与所述检测处理电路连接的第二中央处理电路，所述第二中央处理电路通过无线传输模块与控制单元连接并进行数据交互；

所述控制单元包括输入端与第一检测单元的输出端连接的前置处理电路、与所述前置处理电路连接的比较器以及与所述比较器连接的第一中央处理电路，所述第一中央处理电路通过无线传输模块与第二中央处理电路连接并进行数据交互。

进一步，所述检测处理电路包括与第二陀螺仪输出端连接的第二放大电路、与第二放大电路输出端连接的第二滤波电路、与第二滤波电路输出端连接的第二模数转换电路以及与第二模数转换电路输出端连接的比较电路，所述比较电路的输出端与第二中央处理电路连接。

进一步，所述前置处理电路包括第一放大电路、与第一放大电路输出端连接的第一滤波电路以及与第一滤波电路输出端连接的第一模数转换电路，所述第一放大电路的输入端与第一陀螺仪、压力传感器、加速度传感器以及速度传感器的输出端连接。

进一步，所述无线传输模块为蓝牙传输模块。

进一步，所述第一检测单元还包括用于行车前方障碍物与车体距离的距离探测器，所述距离探测器的输出端与前置处理电路的输入端连接。

进一步，所述第一中央处理电路和第二中央处理电路均为单片机。

本实用新型的有益效果：本实用新型的两轮平衡车，通过各检测单元综合检测驾驶者姿态变化，并根据监测结果准确判断驾驶者的驾驶意图，控制系统向执行单元输出准确地控制命令，从而能够有效避免在行车过程中存在的安全隐患，确保驾驶者的行车安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

图1为本实用新型的原理框图，如图所示，本实用新型提供的一种两轮平衡车控制系统，包括设置于平衡车车体的第一检测单元、设置于驾驶者的第二检测单元、设置于平衡车车体控制单元以及与所述控制单元连接的执行单元；

所述第一检测单元包括第一陀螺仪、设置于平衡车踏板处的压力传感器、加速度传感器以及用于检测车速的速度传感器，所述第一陀螺仪、压力传感器、加速度传感器以及速度传感器的输出端均与所述控制单元的输入端连接，且压力传感器为两个，分别对应于人踩踏处设置；

所述第二检测单元包括第二陀螺仪、与所述第二陀螺仪输出端连接的检测处理电路以及与所述检测处理电路连接的第二中央处理电路，所述第二中央处理电路通过无线传输模块与控制单元连接并进行数据交互；所述第二检测单元通过可充电蓄电池进行供电，比如锂电池，并且在平衡车上的蓄电池输出端设置有充电接口，并且通过一由第一中央处理电路控制通断开关控制充电接口的通断，在常态下，通断开关断开，如需要通过平衡车蓄电池为第二检测单元的供电蓄电池充电时，则通过设置于平衡车的控制开关(采用按钮开关)输出触发信号，第一中央处理电路输出控制命令使通断开关闭合，即可对第二检测单元的供电蓄电池进行充电，方便使用，并且，第二检测单元可以穿戴的方式设置于驾驶者，比如专门设置一个第二检测单元的背包，并将第二检测单元设置于背包内，当然，平衡车的蓄电池还设置有自身的充电接口；

所述控制单元包括输入端与第一检测单元的输出端连接的前置处理电路、与所述前置处理电路连接的比较器以及与所述比较器连接的第一中央处理电路，所述第一中央处理电路通过无线传输模块与第二中央处理电路连接并进行数据交互；本实用新型的两轮平衡车，通过各检测单元综合检测驾驶者姿态变化，并根据监测结果准确判断驾驶者的驾驶意图，控制系统向执行单元输出准确地控制命令，从而能够有效避免在行车过程中存在的安全隐患，确保驾驶者的行车安全；

其中，所述第一中央处理电路和第二中央处理电路均为单片机，比如AVR单片机等，执行单元为驱动电机。

本实施例中，所述检测处理电路包括与第二陀螺仪输出端连接的第二放大电路、与第二放大电路输出端连接的第二滤波电路、与第二滤波电路输出端连接的第二模数转换电路以及与第二模数转换电路输出端连接的比较电路，所述比较电路的输出端与第二中央处理电路连接。

本实施例中，所述前置处理电路包括第一放大电路、与第一放大电路输出端连接的第一滤波电路以及与第一滤波电路输出端连接的第一模数转换电路，所述第一放大电路的输入端与第一陀螺仪、压力传感器、加速度传感器以及速度传感器的输出端连接。

本实施例中，所述无线传输模块为蓝牙传输模块，当然，也可以采用红外传输模块或者其他传输模块，但是本实施例中优选的采用现有的蓝牙传输模块，第二中央处理电路将第二陀螺仪检测的结果经过处理后通过蓝牙传输模块传输到第一中央处理电路中。

本实施例中，所述第一检测单元还包括用于行车前方障碍物与车体距离的距离探测器，所述距离探测器的输出端与前置处理电路的输入端连接，其中距离探测器可以采用超声波距离探测器，也可以采用红外测距仪，当然，其他的距离传感器均可。

本实用新型的工作原理：

在比较器中，设置有第一陀螺仪的倾角阈值、平衡车行进的速度阈值、障碍物距离阈值以及压力差阈值，在比较电路中，设置有第二陀螺仪的倾角阈值，一般说来，第二陀螺仪的倾角阈值要大于第一陀螺仪的倾角阈值，在行驶过程中，如果驾驶者的姿态发生变化，比如驾驶者向前倾斜，当前状态的第二陀螺仪和第一陀螺仪检测到的倾角均大于设置的阈值，且平衡车上对应于人的两脚的压力差在设定阈值范围内，则第一中央处理电路则根据检测结果认为驾驶者欲进行加速操作，并输出控制命令，驱动电机输出更大功率，但是，如果此时距离探测器检测到障碍物与车体的距离在设置的距离阈值内(一般为在人较多的地方)，虽然驾驶者想进行加速，但是第一中央处理电路在此时并不输出加速控制命令，而是控制平衡车按照当前车速或者小于当前车速的速度行进；

当需要转弯时，如果人体的倾角大于设定的阈值，且车体的倾角同样大于设定的阈值，那么此时第一中央处理电路获取压力差值，如果压力差值大于设定的差值，那么则表明此时驾驶者欲进行转向，第一中央处理电路输出控制命令，控制伺服电机动作并使两轮产生差速，并进行转向，但是，若果此时平衡车的车速大于转弯安全速度(即速度阈值)，则第一中央处理电路不输出转向控制命令，直至车速降到转弯安全速度后驾驶者仍想继续转弯，通过上述的各元件的共同作用，能够有效保证驾驶者的行车安全；

如果当第二陀螺仪检测到人体姿态发生变化，并且倾角达到倾角阈值，但是第一陀螺仪检测到的倾角小于倾角阈值，此时，平衡车保持当前状态，不作出任何动作指令的输出，从而避免因驾驶者自身调整时而使平衡车做出错误动作，保证行车安全。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种两轮平衡车控制系统，其特征在于：包括设置于平衡车车体的第一检测单元、设置于驾驶者的第二检测单元、设置于平衡车车体控制单元以及与所述控制单元连接的执行单元；

所述第一检测单元包括第一陀螺仪、设置于平衡车踏板处的压力传感器、加速度传感器以及用于检测车速的速度传感器，所述第一陀螺仪、压力传感器、加速度传感器以及速度传感器的输出端均与所述控制单元的输入端连接；

所述第二检测单元包括第二陀螺仪、与所述第二陀螺仪输出端连接的检测处理电路以及与所述检测处理电路连接的第二中央处理电路，所述第二中央处理电路通过无线传输模块与控制单元连接并进行数据交互；

所述控制单元包括输入端与第一检测单元的输出端连接的前置处理电路、与所述前置处理电路连接的比较器以及与所述比较器连接的第一中央处理电路，所述第一中央处理电路通过无线传输模块与第二中央处理电路连接并进行数据交互。

2.根据权利要求1所述两轮平衡车控制系统，其特征在于：所述检测处理电路包括与第二陀螺仪输出端连接的第二放大电路、与第二放大电路输出端连接的第二滤波电路、与第二滤波电路输出端连接的第二模数转换电路以及与第二模数转换电路输出端连接的比较电路，所述比较电路的输出端与第二中央处理电路连接。

3.根据权利要求1所述两轮平衡车控制系统，其特征在于：所述前置处理电路包括第一放大电路、与第一放大电路输出端连接的第一滤波电路以及与第一滤波电路输出端连接的第一模数转换电路，所述第一放大电路的输入端与第一陀螺仪、压力传感器、加速度传感器以及速度传感器的输出端连接。

4.根据权利要求1所述两轮平衡车控制系统，其特征在于：所述无线传输模块为蓝牙传输模块。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述两轮平衡车控制系统，其特征在于：所述第一检测单元还包括用于行车前方障碍物与车体距离的距离探测器，所述距离探测器的输出端与前置处理电路的输入端连接。

6.根据权利要求1所述两轮平衡车控制系统，其特征在于：所述第一中央处理电路和第二中央处理电路均为单片机。