CN206202532U - 一种自平衡车及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的自平衡车及其控制系统，其中的控制系统仅包括左控制板及右控制板；通过左控制板将左角度传感器输出的检测数据转换为左俯仰角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机；通过右控制板将右角度传感器输出的检测数据转换为右俯仰角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机；整个控制系统仅包括两个控制板，结构简单，体积小；且将相应电机的驱动分别集成在对应的控制板中，省略了现有技术中主板与两个姿态副板之间的通讯，提高了控制的精度及实时性。

Description

一种自平衡车及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及自平衡车技术领域，特别涉及一种自平衡车及其控制系统。

背景技术

自平衡车是通过其上的角度传感器测量人体倾斜角度，然后由其控制系统根据该人体倾斜角度来驱动电机，实现其自平衡控制。

现有的控制系统参见图1，包括主板101、左姿态副板102及右姿态副板103；其中，两个姿态副板分别用于接收相应的踏板开关状态及相应角度传感器检测得到的人体倾斜角度，并将该人体倾斜角度转换为俯仰角，将俯仰角和相应的踏板开关状态通过串口发送给主板101；然后由主板101输出两路电机驱动信号分别至各自对应的电机，完成两个电机的驱动，实现扭扭车的自平衡控制。

但是图1这种控制方式，由于主板101与两个姿态副板之间存在数据传输的通讯过程，使得控制的精度和实时性存在受到影响的可能性，降低了控制的可靠性；且上述控制系统包括一个主板及两个副板，造成体积大的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种自平衡车及其控制系统，以解决现有技术中控制可靠性低且体积大的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种自平衡车的控制系统，包括：

将左角度传感器输出的检测数据转换为左俯仰角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机的左控制板；所述左控制板分别与所述左角度传感器及所述左电机相连；

将右角度传感器输出的检测数据转换为右俯仰角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机的右控制板；所述右控制板分别与所述右角度传感器及所述右电机相连。

优选的，所述左控制板还与所述右控制板通讯连接，所述左控制板与所述右控制板还为输出或者接收状态信息、故障信息、电池电压数据、当前角度数据及当前速度数据的控制板。

优选的，所述左控制板还与左尾灯相连，所述左控制板还为控制所述左尾灯亮灭的控制板；

所述右控制板还与右尾灯相连，所述右控制板还为控制所述右尾灯亮灭的的控制板。

优选的，所述左角度传感器集成在所述左控制板上，所述右角度传感器集成在所述右控制板上。

一种自平衡车，包括：左角度传感器、左电机、右角度传感器、右电机及控制系统，所述控制系统包括：

将左角度传感器输出的检测数据转换为左俯仰角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机的左控制板；所述左控制板分别与所述左角度传感器及所述左电机相连；

将右角度传感器输出的检测数据转换为右俯仰角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机的右控制板；所述右控制板分别与所述右角度传感器及所述右电机相连。

优选的，所述左控制板还与所述右控制板通讯连接，所述左控制板与所述右控制板还为输出或者接收状态信息、故障信息、电池电压数据、当前角度数据及当前速度数据的控制板。

优选的，所述左控制板还与左尾灯相连，所述左控制板还为控制所述左尾灯亮灭的控制板；

所述右控制板还与右尾灯相连，所述右控制板还为控制所述右尾灯亮灭的控制板。

优选的，所述左角度传感器与所述右角度传感器均为三轴加速度和三轴角速度传感器。

优选的，所述左角度传感器集成在所述左控制板上，所述右角度传感器集成在所述右控制板上。

优选的，所述左控制板或者所述右控制板还与电量指示灯板和电源指示灯板相连。

本实用新型提供的自平衡车及其控制系统，其中的控制系统仅包括左控制板及右控制板；通过左控制板将左角度传感器输出的检测数据转换为左俯仰角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机；通过右控制板将右角度传感器输出的检测数据转换为右俯仰角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机；整个控制系统仅包括两个控制板，结构简单，体积小；且将相应电机的驱动分别集成在对应的控制板中，省略了现有技术中主板与两个姿态副板之间的通讯，提高了控制的精度及实时性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例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，下面描述内的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的自平衡车及其控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的自平衡车的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型提供一种自平衡车的控制系统，以解决现有技术中控制精度低、实时性差且体积大的问题。

具体的，所述自平衡车的控制系统，如图2所示，与自平衡车的左角度传感器301、右角度传感器302、左电机401及右电机402相连，所述自平衡车的控制系统包括：左控制板201及右控制板202；其中：

左控制板201分别与自平衡车的左角度传感器301及左电机401相连；

右控制板202分别与自平衡车的右角度传感器302及右电机402相连。

具体的工作原理为：

左控制板201用于将左角度传感器301输出的检测数据转换为左俯仰角和左横滚角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机401；

右控制板202用于将右角度传感器302输出的检测数据转换为右俯仰角和右横滚角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机402。

在具体的实际应用中：

如果人体的重心位于电机轴心线的正上方，则该自平衡车的控制系统不需要做任何控制，使得该自平衡车保持平衡静止状态。

如果人体的重心靠前，身体会向前倾斜，两只脚同时向前压踏板，则两个控制板分别根据各自的俯仰角生成相应的电机驱动信号，驱动左右两个车轮向前滚动，以保持该自平衡车平衡。

如果人体的重心靠后，身体会向后倾斜，两只脚同时向后压踏板，则两个控制板分别根据各自的俯仰角生成相应的电机驱动信号，驱动车轮向后滚动，以保持该自平衡车平衡。

如果人体的两只脚分别向前向后压相应的踏板，则两个控制板分别根据各自的俯仰角生成相应的电机驱动信号，驱动各自车轮滚动，以保持该自平衡车平衡，同时实现原地转弯。

如果人体的重心靠前，身体会向前倾斜，两只脚同时向前压踏板，但是右俯仰角大于左俯仰角，由于两个俯仰角不同，两个电机驱动信号将使得右边的电机速度快于左边，以保持扭扭车平衡，同时实现前进左转弯。

如果人体的重心靠前，身体会向前倾斜，两只脚同时向前压踏板，但是左俯仰角大于右俯仰角，由于两个俯仰角不同，两个电机驱动信号将使得左边的电机速度快于右边，以保持扭扭车平衡，同时实现前进右转弯。

如果人体的重心靠后，身体会向后倾斜，两只脚同时向后压踏板，但是右俯仰角大于左俯仰角，由于两个俯仰角不同，两个电机驱动信号将使得右边的电机速度快于左边，以保持扭扭车平衡，同时实现后退左转弯。

如果人体的重心靠后，身体会向后倾斜，两只脚同时向后压踏板，但是左俯仰角大于右俯仰角，由于两个俯仰角不同，两个电机驱动信号将使得左边的电机速度快于右边，以保持扭扭车平衡，同时实现后退右转弯。

本实施例提供的自平衡车的控制系统，其中的控制系统仅包括左控制板201及右控制板202，整个控制系统结构简单，体积小，整车的设计将更加的灵活，材料成本更低，生产安装更为方便；且将相应电机的驱动分别集成在对应的控制板中，省略了现有技术中主板与两个姿态副板之间的通讯，提高了控制的精度及实时性。

本实用新型另一实施例还提供了一种具体的自平衡车的控制系统，如图2所示，包括：左控制板201、右控制板202及通讯连接左控制板201与右控制板202的线路；其中：

左控制板201分别与自平衡车的左角度传感器301及左电机401相连；

右控制板202分别与所述自平衡车的右角度传感器302及右电机402相连；

左控制板201与右控制板202通讯连接。

左控制板201与右控制板202还用于输出或者接收状态信息、故障信息、电池电压数据、当前角度数据及当前速度数据。

具体的，所述状态信息可以包括：开关机状态、优先权(主机或从机)信息、是否进行校准的询问信息、校准是否成功的反馈信息、新手模式或者普通模式的开启信息、放电电流信息、充电状态及电机转动方向信息中的一种或多种。

所述故障信息可以包括：静态电流故障标志信息、短路故障标志信息、角度传感器故障标志信息、霍尔传感器故障标志信息、电池故障标志信息、倾斜角度过大标志信息、过温报警标志信息、过温停机标志信息及堵转标志信息中的一种或多种。

在具体的实际应用中，左控制板201与右控制板202之间的通讯内容此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，左控制板201还与左尾灯相连，左控制板201还用于控制所述左尾灯的亮灭；

右控制板202还与右尾灯相连，右控制板202还用于控制所述右尾灯的亮灭。

本实施例提供的所述自平衡车的控制系统，其中的左控制板201和右控制板202还包括现有技术中两个姿态副板的原有功能，此处不再一一赘述。

优选的，左角度传感器301集成在左控制板201上，右角度传感器302集成在右控制板202上。

当角度传感器集成在相应的控制板上时，各个角度传感器设置在相应的控制板上，直接与相应控制板上其他元器件相连，减少控制板外部接线，避免数据传输过程中的失真或者噪声干扰。

本实用新型另一实施例还提供了一种自平衡车，参见图2，包括：左角度传感器301、右角度传感器302、左电机401、右电机402及控制系统，所述控制系统包括：左控制板201及右控制板202；其中：

左控制板201分别与左角度传感器301及左电机401相连；

右控制板202分别与左角度传感器301及右电机402相连。

具体的工作原理为：

左控制板201用于将左角度传感器301输出的检测数据转换为左俯仰角和左横滚角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机401；

右控制板202用于将右角度传感器302输出的检测数据转换为右俯仰角和右横滚角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机402。

本实施例提供的自平衡车，其中的控制系统仅包括左控制板201及右控制板202，整个控制系统结构简单，体积小，整车的设计将更加的灵活，材料成本更低，生产安装更为方便；且将相应电机的驱动分别集成在对应的控制板中，省略了现有技术中主板与两个姿态副板之间的通讯，提高了控制的精度及实时性。

在具体的实际应用中，所述自平衡车可以为电动扭扭车，也可以为其他类型，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

本实用新型另一实施例还提供了另外一种自平衡车，参见图2，包括：左角度传感器301、右角度传感器302、左电机401、右电机402及控制系统，所述控制系统包括：左控制板201、右控制板202及通讯连接左控制板201与右控制板202的线路；其中：

左控制板201分别与左角度传感器301及左电机401相连；

右控制板202分别与右角度传感器302及右电机402相连。

左控制板201与右控制板202还用于输出或者接收状态信息、故障信息、电池电压数据、当前角度数据及当前速度数据。

具体的，所述状态信息可以包括：开关机状态、优先权(主机或从机)信息、是否进行校准的询问信息、校准是否成功的反馈信息、新手模式或者普通模式的开启信息、放电电流信息、充电状态及电机转动方向信息中的一种或多种。

所述故障信息可以包括：静态电流故障标志信息、短路故障标志信息、角度传感器故障标志信息、霍尔传感器故障标志信息、电池故障标志信息、倾斜角度过大标志信息、过温报警标志信息、过温停机标志信息及堵转标志信息中的一种或多种。

在具体的实际应用中，左控制板201与右控制板202之间的通讯内容此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，左控制板201还与左尾灯相连，左控制板201还用于控制所述左尾灯的亮灭；

右控制板202还与右尾灯相连，右控制板202还用于控制所述右尾灯的亮灭。

优选的，左角度传感器301与右角度传感器302均为三轴加速度和三轴角速度传感器。

左控制板201与右控制板202将三轴加速度和三轴角速度传感器的6轴检测数据转换为俯仰角和横滚角，再进行后续的处理实现对于两个电机的驱动。

优选的，左角度传感器301集成在左控制板201上，右角度传感器302集成在右控制板202上。

当角度传感器集成在相应的控制板上时，各个角度传感器设置在相应的控制板上，直接与相应控制板上其他元器件相连，减少控制板外部接线，避免数据传输过程中的失真或者噪声干扰。

优选的，所述左控制板或者所述右控制板还与电量指示灯板和电源指示灯板相连。

在具体的实际应用中，所述电量指示灯板可以设置有五个LED灯，用于显示具体电量，其LED灯的个数和具体颜色此处不做具体限定，可以视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

所述电源指示灯板可以设置有一个LED灯，或者以电源开关的背光进行开启提示，此处也不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

其余工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本实用新型中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种自平衡车的控制系统，其特征在于，包括：

将左角度传感器输出的检测数据转换为左俯仰角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机的左控制板；所述左控制板分别与所述左角度传感器及所述左电机相连；

将右角度传感器输出的检测数据转换为右俯仰角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机的右控制板；所述右控制板分别与所述右角度传感器及所述右电机相连。

2.根据权利要求1所述的自平衡车的控制系统，其特征在于，所述左控制板还与所述右控制板通讯连接，所述左控制板与所述右控制板还为输出或者接收状态信息、故障信息、电池电压数据、当前角度数据及当前速度数据的控制板。

3.根据权利要求1所述的自平衡车的控制系统，其特征在于，所述左控制板还与左尾灯相连，所述左控制板还为控制所述左尾灯亮灭的控制板；

所述右控制板还与右尾灯相连，所述右控制板还为控制所述右尾灯亮灭的控制板。

4.根据权利要求1至3任一所述的自平衡车的控制系统，其特征在于，所述左角度传感器集成在所述左控制板上，所述右角度传感器集成在所述右控制板上。

5.一种自平衡车，其特征在于，包括：左角度传感器、左电机、右角度传感器、右电机及控制系统，所述控制系统包括：

将左角度传感器输出的检测数据转换为左俯仰角，根据所述左俯仰角生成左电机驱动信号，输出至左电机的左控制板；所述左控制板分别与所述左角度传感器及所述左电机相连；

将右角度传感器输出的检测数据转换为右俯仰角，根据所述右俯仰角生成右电机驱动信号，输出至右电机的右控制板；所述右控制板分别与所述右角度传感器及所述右电机相连。

6.根据权利要求5所述的自平衡车，其特征在于，所述左控制板还与所述右控制板通讯连接，所述左控制板与所述右控制板还为输出或者接收状态信息、故障信息、电池电压数据、当前角度数据及当前速度数据的控制板。

7.根据权利要求5所述的自平衡车，其特征在于，所述左控制板还与左尾灯相连，所述左控制板还为控制所述左尾灯亮灭的控制板；

所述右控制板还与右尾灯相连，所述右控制板还为控制所述右尾灯亮灭的控制板。

8.根据权利要求5所述的自平衡车，其特征在于，所述左角度传感器与所述右角度传感器均为三轴加速度和三轴角速度传感器。

9.根据权利要求5至8任一所述的自平衡车，其特征在于，所述左角度传感器集成在所述左控制板上，所述右角度传感器集成在所述右控制板上。

10.根据权利要求5至8任一所述的自平衡车，其特征在于，所述左控制板或者所述右控制板还与电量指示灯板和电源指示灯板相连。