CN204536780U - 一种智能平衡车控制系统 - Google Patents

Abstract

一种智能平衡车控制系统，属于平衡车技术领域，包括平衡车，平衡车包括车体、车轮及轮毂电机、车架平台、电源系统，其特征在于，平衡车还包括智能平衡控制系统，所述的智能平衡控制系统包括信号采集子系统、信号整理子系统、信号处理子系统和数据处理子系统；所述的信号采集子系统包括：陀螺仪、加速度计、编码器和采集控制芯片；所述的信号整理子系统包括：滤波处理单元和缓存单元；所述的信号处理子系统包括：信号融合单元；所述的数据处理子系统包括：数据融合单元。本实用新型能实现自平衡车在行驶过程中的动态平衡智能控制，减少由于自平衡车运动中产生刚性干涉形成微小扰动，提高平衡车的驾乘稳定性、安全性和舒适性。

Description

一种智能平衡车控制系统

技术领域

本实用新型属于平衡车技术领域，具体涉及一种智能平衡车控制系统。

背景技术

现有的平衡车大部分无自动平衡系统，如公告号：202641969U“一种平衡车”，包括盾牌(1)，车身(2)和连接在车身(2)前端的摇杆(3)，其特征在于：所述的车身底部设有脚撑机构，所述脚撑机构包括脚踏杆(6)、脚撑(5)和连接杆(4)，脚踏杆(6)与连接杆(4)垂直连接，连接杆(4)与脚撑(5)垂直连接，脚踏杆(6)与脚撑(5)平行，脚踏杆(6)与车身(2)之间设有限位装置。上述的结构表明它仅靠摇杆(3)和脚撑机构来平衡“平衡车”。有的虽有平衡系统但平衡系统不够完善，如公开号：104386183A“两轮平衡车”，主要采用的技术方案为：两轮平衡车，包括平衡车主体、连接件、转向机构、传感器以及信息处理装置；平衡车主体上端设有左踏板和右踏板；转向机构用于收到转向信号后控制两轮平衡车转向；传感器包括第一距离传感器和第二距离传感器，第一距离传感器设置在连接件上靠近左踏板一侧；第二距离传感器设置在连接件上靠近右踏板一侧；信息处理装置的输入端分别与第一距离传感器和第二距离传感器连接，信息处理装置的输出端与转向机构连接。上述的技术方案表明，它虽有自动平衡装置，但只能实现“平衡车”自动转向。所以使得自平衡车在行驶过程中的动态平衡控制成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型主要针对现有技术的不足，提供了一种智能平衡车控制系统，它能实现自平衡车在行驶过程中的动态平衡智能控制，减少由于自平衡车运动中产生刚性干涉形成微小扰动，提高平衡车的驾乘稳定性、安全性和舒适性。

本实用新型的上述发明目的是技术通过以下技术方案实现的的：

一种智能平衡车控制系统，包括平衡车，平衡车包括车体、车轮及轮毂电机、车架平台、电源系统，其要点在于，平衡车还包括智能平衡控制系统，所述的智能平衡控制系统包括信号采集子系统、信号整理子系统、信号处理子系统和数据处理子系统；所述的信号采集子系统包括：陀螺仪、加速度计、编码器和采集控制芯片；所述的信号整理子系统包括：滤波处理单元和缓存单元；所述的信号处理子系统包括：信号融合单元；所述的数据处理子系统包括：数据融合单元。

作为优选，所述的智能平衡控制系统它按如下线路互相连接：：电源系统分别与陀螺仪、加速度计、编码器、采集控制芯片、滤波处理单元、缓存单元、信号融合单元、数据融合单元、车轮及轮毂电机连接；陀螺仪、加速度计、编码器各自与采集控制芯片连接，采集控制芯片与滤波处理单元连接，滤波处理单元与缓存单元、信号融合单元连接，信号融合单元与数据融合单元连接，数据融合单元与车轮及轮毂电机连接。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下突出实质性特点和进步：

本实用新型可实时、精确计算平衡车的车架平台空间角度的变化，并及时调整车架平台空间角度并使之达到平衡，减少由于平衡车运动中产生刚性干涉形成微小扰动，从而大幅度提高了平衡车智能化程度，使平衡车具有驾乘稳定性、安全性和舒适性。

附图说明

图1：本实用新型结构示意图；

图2：本实用新型的智能平衡控制系统结构及线路连接图；

图1-2中：1-平衡车，2-车轮及轮毂电机，3-车架平台，4-车体，5-信号采集子系统，6-信号整理子系统，7-信号处理子系统，8-数据处理子系统，9-电源系统，10-智能平衡控制系统，11-陀螺仪，12-加速度计，13-编码器，14-采集控制芯片，15-滤波处理单元，16-缓存单元，17-信号融合单元，18-数据融合单元。

具体实施方式

以下就图1-2所表示的实施例对本实用新型作进一步描述。

它包括平衡车1、平衡车1包括车体4、车轮及轮毂电机2、车架平台3、电源系统9，平衡车1还包括智能平衡控制系统10，所述的智能平衡控制系统10包括信号采集子系统5、信号整理子系统6、信号处理子系统7和数据处理子系统8；所述的信号采集子系统5包括：陀螺仪11、加速度计12、编码器13和采集控制芯片14；所述的信号整理子系统6包括：滤波处理单元15和缓存单元16；所述的信号处理子系统7包括：信号融合单元17；所述的数据处理子系统8包括：数据融合单元18。所述的智能平衡控制系统它按如下线路互相连接：电源系统9分别与陀螺仪11、加速度计12、编码器13、采集控制芯片14、滤波处理单元15、缓存单元16、信号融合单元17、数据融合单元18、车轮及轮毂电机2连接；陀螺仪11、加速度计12、编码器13各自与采集控制芯片14连接，采集控制芯片14与滤波处理单元15连接，滤波处理单元15与缓存单元16、信号融合单元17连接，信号融合单元17与数据融合单元18连接，数据融合单元18与车轮及轮毂电机2连接。

上述实施例智能平衡控制系统10的控制过程如下：由信号采集子系统5、信号整理子系统6、信号处理子系统7和数据处理子系统8组成的智能平衡控制系统10其产生的控制信号作用于车轮及轮毂电机2，通过驱动车轮及轮毂电机2来实现对平衡车1的动态稳定控制；其中陀螺仪11实时检测车体4的倾斜角度，也相当于实时检测车架平台3的倾斜角度；加速度计12实时检测车轮及轮毂电机2中的车轮轴的转动角度，编码器13实时监测驱动车轮及轮毂电机2中的电气角度，采集控制芯片14处理陀螺仪11、加速度计12和编码器13的检测信息，得到信息采集子系统5在每一时刻的检测信息的采样值，信号整理子系统6包括缓存单元16和滤波处理单元15，缓存单元16缓存当前时刻滤波处理单元15生成的信号精确数据作为下一时刻的滤波处理单元15的数据源之一，滤波处理单元15整理从采集控制芯片14接收到的信息采样值和调用缓存单元16中存储的上一时刻信号精确数据，处理生成当前时刻的信息精确值，信号处理子系统7包括信号融合单元17，信号融合单元17将从滤波处理单元15接收到的当前时刻的信息精确值作为数据源，通过运算处理生成车架平台3在当前时刻的平台角度变化值，也就是当前时刻的车架平台3姿态变化值，再将车架平台3在当前时刻的姿态变化值数据输入数据处理子系统8，数据处理子系统8包括数据融合单元18，数据融合单元18通过控制算法运算得到车轮及轮毂电机2中的轮毂电机能识别控制量的控制指令信号，将控制指令信号输入车轮及轮毂电机2中的轮毂电机的驱动模块，使车轮及轮毂电机2中的车轮进行正转或反转，并调整车架平台3使其保持水平平衡的稳定状态。

Claims (1)

1.一种智能平衡车控制系统，包括平衡车（1），平衡车（1）包括车体（4）、车轮及轮毂电机（2）、车架平台（3）、电源系统（9），其特征在于，平衡车（1）它还包括智能平衡控制系统（10），所述的智能平衡控制系统（10）包括信号采集子系统（5）、信号整理子系统（6）、信号处理子系统（7）和数据处理子系统（8）；所述的信号采集子系统（5）包括：陀螺仪（11）、加速度计（12）、编码器（13）和采集控制芯片（14）； 所述的信号整理子系统（6）包括：滤波处理单元（15）和缓存单元（16）；所述的信号处理子系统（7）包括：信号融合单元（17）；所述的数据处理子系统（8）包括：数据融合单元（18）；所述的智能平衡控制系统（10）它按如下线路互相连接：电源系统（9）分别与陀螺仪（11）、加速度计（12）、编码器（13）、采集控制芯片（14）、滤波处理单元（15）、缓存单元（16）、信号融合单元（17）、数据融合单元（18）、车轮及轮毂电机（2）连接；陀螺仪（11）、加速度计（12）、编码器（13）各自与采集控制芯片（14）连接，采集控制芯片（14）与滤波处理单元（15）连接，滤波处理单元（15）与缓存单元（16）、信号融合单元（17）连接，信号融合单元（17）与数据融合单元（18）连接，数据融合单元（18）与车轮及轮毂电机（2）连接。