CN206914516U - 两轮电动平衡车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种两轮电动平衡车。其中，仅需要通过一个姿态传感器直接感应获得第一车体或第二车体的运动姿态信息，通过一个感应器直接感应获得第一车体与第二车体的相对运动姿态信息，控制器根据姿态传感器及感应器获得的运动姿态信息对车体的平衡及转向进行控制，从而简化了两轮电动平衡车的硬件电路，降低了生产成本，提高了系统的可靠性。而且，控制器对车体平衡与转向的控制信号可以由姿态传感器及感应器直接获取，只需要做一组姿态解算，简化了控制方法，既保留了分体式平衡车操控的灵活性，又具有一体式平衡车转向与平衡分立控制的可靠性，同时也降低了控制器的运算量和对IO口的需求，使得可以选择更少或更低成本的控制器。
Description
技术领域
本实用新型涉及自平衡代步交通工具，特别是涉及一种两轮电动平衡车。
背景技术
目前，市面上出现的两轮电动平衡车(俗称扭扭车)一般具有两个车体，而在两个车体上各安装一个姿态传感器及一个控制器，姿态传感器与控制器相配合来获取所在分体的运动姿态，另外还需要一个控制器对获得的两个分体的运动姿态进行整合计算，并对车轮的前进、后退或转向进行控制。然而，这种两轮电动平衡车的车体运动姿态的控制就需要使用两个姿态传感器及三个控制器来实现，从而导致电路结构复杂，使得平衡车的控制过程较为复杂，成本较高。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种电路结构较为简单的两轮电动平衡车。
一种两轮电动平衡车，包括：
车体，包括第一车体、第二车体及车轮，所述第一车体与所述第二车体转动连接，所述车轮为两个，两个所述车轮分别安装于所述第一车体及所述第二车体上，两个所述车轮相配合以支撑所述第一车体及所述第二车体；
姿态传感器，安装于所述第一车体上，以感应所述第一车体的运动姿态，或者安装于所述第二车体上，以感应所述第二车体的运动姿态；
感应器，用于感应所述第一车体与所述第二车体的相对运动姿态；及
控制器，与所述姿态传感器、所述感应器及所述车轮分别连接，且能够根据所述姿态传感器及所述感应器的感应信号对所述车轮的前进、后退及转向进行控制。
在其中一个实施例中，所述第一分体包括第一踏板，所述第二分体包括第二踏板，所述第一踏板与所述第二踏板均呈平板状结构，且所述第一踏板与所述第二踏板能够相对旋转至共面状态。
在其中一个实施例中，所述第一车体还包括固定安装于所述第一踏板上的第一安装块，所述第二车体还包括固定安装于所述第二踏板上的第二安装块及安装于所述第二安装块上的转轴，所述转轴穿设于所述第一安装块，并能够相对所述第一安装块旋转。
在其中一个实施例中，所述感应器通过感应所述转轴的旋转角度以感应所述第一踏板与所述第二踏板间的相对角度。
在其中一个实施例中，所述感应器包括电阻体及调节电刷，所述电阻体固定安装于所述第一分体上，所述转轴能够带动所述调节电刷相对所述电阻体运动，以改变所述电阻体的输出电压。
在其中一个实施例中，还包括传动轴，所述传动轴一端安装于所述转轴上远离所述第二安装块的一端，另一端与所述调节电刷连接，所述传动轴带动所述调节电刷相对所述电阻体运动。
在其中一个实施例中，所述感应器包括磁铁及感应端，所述感应端固定安装于所述第一分体上，所述磁铁安装于所述转轴上与所述感应端相对的位置，通过所述感应端的感应面的磁感应强度改变，所述感应端的输出电压改变。
在其中一个实施例中，所述感应器为光电编码器、磁编码器、光电传感器、超声波距离传感器中的一种。
在其中一个实施例中，所述车轮包括轮体及驱动电机，所述驱动电机安装于所述轮体内部，且与所述控制器电连接，所述驱动电机能够带动所述轮体旋转。
在其中一个实施例中，还包括电源，所述电源与所述控制器电连接。
上述两轮电动平衡车中，仅需要通过一个姿态传感器直接感应获得第一车体或第二车体的运动姿态信息，通过一个感应器直接感应获得第一车体与第二车体的相对运动姿态信息，控制器根据姿态传感器及感应器获得的运动姿态信息对车体的平衡及转向进行控制，从而简化了两轮电动平衡车的硬件电路，降低了生产成本，提高了系统的可靠性。
而且，控制器对车体平衡与转向的控制信号可以由姿态传感器及感应器直接获取，只需要做一组姿态解算，而无需对第一车体与第二车体的运动状态进行耦合，简化了控制方法，既保留了分体式平衡车操控的灵活性，又具有一体式平衡车转向与平衡分立控制的可靠性，同时也降低了控制器的运算量和对IO口的需求，使得可以选择更少或更低成本的控制器。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的两轮电动平衡车的一视角的结构示意图；
图2为图1中所示两轮电动平衡车的另一视角的结构示意图；及
图3为图2中所示两轮电动平衡车的结构爆炸示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
结合图1及图2所示，本实用新型一实施例的两轮电动平衡车10包括车体100、姿态传感器200、感应器300及控制器400。其中，姿态传感器200、感应器300及控制器400均安装于车体100上。
具体在本实施例中，车体100包括第一车体110、第二车体120及车轮130。第一车体110与第二车体120转动连接。车轮130为两个，两个车轮130分别安装于第一车体110及第二车体120上，且两个车轮130相配合以支撑第一车体110及第二车体120。姿态传感器200、感应器300及控制器400均安装于第一车体110上。姿态传感器200为一个，以能够感应第一车体110的运动姿态。感应器300为一个，以能够感应第一车体110与第二车体120的相对运动姿态。控制器400与姿态传感器200、感应器300及车轮130分别连接。控制器400能够根据姿态传感器200及感应器300的感应信号对车轮130的前进、后退及转向进行控制。
需要指出的是，在其他实施例中，姿态传感器200还可以安装于第二车体120上，以感应第二车体120的运动姿态。控制器400还可以安装于第二车体120上。
结合图2及图3所示，具体地，第一车体110包括第一踏板111，第二车体120包括第二踏板121，第一踏板111与第二踏板121均呈平板状结构，人的左右脚能够分别踩踏于第一踏板111及第二踏板121上，而且第一踏板111与第二踏板121能够相对旋转至共面状态。
在本实施例中，姿态感应器300安装于第一踏板111上，以感应得到第一踏板111相对水平面的倾角，也即第一车体110的运动姿态。第一车体110与第二车体120的相对运动姿态即为第一踏板111与第二踏板121之间的相对角度情况。
在本实施例中，第一车体110还包括第一安装块112。第二车体120还包括第二安装块122及转轴123。其中，第一安装块112固定安装于第一踏板111上，且位于第一踏板111上靠近第二踏板121的一侧。第二安装块122固定安装于第二踏板121上，且位于第二踏板121上靠近第一踏板111的一侧。第一安装块112与第二安装块122均位于第一踏板111及第二踏板121所在平面的同侧。转轴123固定安装于第二安装块122上，且其轴线与第一踏板111及第二踏板121均平行。转轴123穿设于第一安装块112，且能够相对第一安装块112旋转，从而使得第一踏板111及第二踏板121能够以转轴123的轴线为旋转轴123而旋转。
具体地，感应器300通过感应转轴123相对第一安装块112的旋转角度，以感应得到第一踏板111与第二踏板121之间的相对角度。
需要指出的是，在其他实施例中，上述第一安装块122及第二安装块122还可以省略，此时，第一踏板111与第二踏板121直接通过转轴123转动连接。而感应器300也可以直接感应第一踏板111与第二踏板121之间的相对夹角情况。
在本实施例中，感应器300具体为电位器。感应器300包括电阻体(未示出)及调节电刷(未示出)。第一车体110还包括第三安装块113。第三安装块113固定安装于第一踏板111上，且与第一安装块112相对设置。电阻体固定安装于第三安装块113上，转轴123通过带动调节电刷转动，以使调节电刷相对电阻体运动，从而使电阻体的输出电压改变。控制器400通过电阻体输出电压的改变，即可获得转轴123相对第一安装块112的旋转角度，即为第一踏板111与第二踏板121之间的相对角度，进一步结合从姿态传感器200获得的第一踏板111的倾角情况，从而得到第二踏板121的倾角情况及车体100的倾角情况。
控制器400通过第一踏板111的倾角情况来控制与第一车体110连接的车轮130的前进或后退，通过第二踏板121的倾角情况控制与第二车体120连接的车轮130的前进或后退，即对第一分体与第二分体的平衡进行控制。另外，控制器400还通过车体100的倾角情况来对两个车轮130的转向进行控制。
需要指出的是，车体100的倾角情况即为第一踏板111与第二踏板121相对水平面的倾角的平均值。
具体地，两轮电动平衡车10还包括传动轴500。传动轴500一端安装于转轴123上远离第二安装块122的一端，另一端与调节电刷连接，传动轴500带动调节电刷相对电阻体运动。
转轴123上沿其轴向开设有安装槽(图未标)。传动轴500包括第一连接部510及第二连接部520。第一连接部510容置于安装槽内，第二连接部520与调节电刷连接。第二车体120相对第一车体110旋转时，转轴123带动传动轴500旋转，传动轴500进一步带动调节电刷相对电阻体运动。
需要指出的是，在其他实施例中，上述传动轴500还可以与转轴123一体成型，或者，还可以将上述传动轴500省略，此时，可以直接将转轴123与调节电刷进行连接。
在另一实施例中(未示出)，感应器具体为霍尔传感器。感应器包括磁铁及感应端。感应端固定安装于第一分体上，磁铁安装于转轴上与感应端相对的位置。当第一踏板与第二踏板相对旋转时，磁铁通过感应端的感应面的磁感应强度发生改变，感应端即可输出与磁感应强度正相关的电压信号，控制器根据感应端输出电压信号以计算得到转轴相对第一分体的旋转角度，从而获得第一踏板111与第二踏板之间的相对角度。
需要指出的是，磁铁与感应端也可以分别安装于第一踏板与第二踏板上，以对第一踏板与第二踏板之间的相对角度进行直接检测。
另外，在其他实施例中，感应器300还可以为光电编码器、磁编码器、光电传感器、超声波距离传感器等其他类型的能够用于感应相对角度的感应装置。
具体在本实施例中，第一车体110还包括第四安装块114。第四安装块114固定安装于第一踏板111上，且位于第一踏板111上远离第一安装块112的一侧，以与第一安装块112相对设置。第二车体120还包括第五安装块124，第五安装块124固定安装于第二踏板121上，且位于第二踏板121上远离第二安装块122的一侧，以与第二安装块122相对设置。两个车轮130分别安装于第四安装块114与第五安装块124上，且能够分别相对第四安装块114及第五安装块124转动。
具体地，车轮130包括轮体131及驱动电机(未示出)。驱动电机安装于轮体131内部，且与控制器400电连接，在控制器400的控制下，驱动电机能够带动轮体131前进、后退或转向。
具体在本实施例中，两轮电动平衡车10还包括电源600。电源600安装于第二踏板121上，且与控制器400电连接。在其他实施例中，电源600还可以安装于第一踏板111上。
上述两轮电动平衡车10中，仅需要通过一个姿态传感器200直接感应获得第一车体110或第二车体120的运动姿态信息，通过一个感应器300直接感应获得第一车体110与第二车体120的相对运动姿态信息，控制器400根据姿态传感器200及感应器300获得的运动姿态信息对车体100的平衡及转向进行控制，从而简化了两轮电动平衡车10的硬件电路，降低了生产成本，提高了系统的可靠性。
而且，控制器400对车体100平衡与转向的控制信号可以由姿态传感器200及感应器300直接获取，只需要做一组姿态解算，而无需对第一车体110与第二车体120的运动状态进行耦合，简化了控制方法，既保留了分体式平衡车操控的灵活性，又具有一体式平衡车转向与平衡分立控制的可靠性，同时也降低了控制器400的运算量和对IO口的需求，使得可以选择更少或更低成本的控制器。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种两轮电动平衡车，其特征在于，包括：
车体，包括第一车体、第二车体及车轮，所述第一车体与所述第二车体转动连接，所述车轮为两个，两个所述车轮分别安装于所述第一车体及所述第二车体上，两个所述车轮相配合以支撑所述第一车体及所述第二车体；
姿态传感器，安装于所述第一车体上，以感应所述第一车体的运动姿态，或者安装于所述第二车体上，以感应所述第二车体的运动姿态；
感应器，用于感应所述第一车体与所述第二车体的相对运动姿态；及
控制器，与所述姿态传感器、所述感应器及所述车轮分别连接，且能够根据所述姿态传感器及所述感应器的感应信号对所述车轮的前进、后退及转向进行控制。
2.根据权利要求1所述的两轮电动平衡车，其特征在于，所述第一车体包括第一踏板，所述第二车体包括第二踏板，所述第一踏板与所述第二踏板均呈平板状结构，且所述第一踏板与所述第二踏板能够相对旋转至共面状态。
3.根据权利要求2所述的两轮电动平衡车，其特征在于，所述第一车体还包括固定安装于所述第一踏板上的第一安装块，所述第二车体还包括固定安装于所述第二踏板上的第二安装块及安装于所述第二安装块上的转轴，所述转轴穿设于所述第一安装块，并能够相对所述第一安装块旋转。
4.根据权利要求3所述的两轮电动平衡车，其特征在于，所述感应器通过感应所述转轴的旋转角度以感应所述第一踏板与所述第二踏板间的相对角度。
5.根据权利要求4所述的两轮电动平衡车，其特征在于，所述感应器包括电阻体及调节电刷，所述电阻体固定安装于所述第一车体上，所述转轴能够带动所述调节电刷相对所述电阻体运动，以改变所述电阻体的输出电压。
6.根据权利要求5所述的两轮电动平衡车，其特征在于，还包括传动轴，所述传动轴一端安装于所述转轴上远离所述第二安装块的一端，另一端与所述调节电刷连接，所述传动轴带动所述调节电刷相对所述电阻体运动。
7.根据权利要求4所述的两轮电动平衡车，其特征在于，所述感应器包括磁铁及感应端，所述感应端固定安装于所述第一车体上，所述磁铁安装于所述 转轴上与所述感应端相对的位置，通过所述感应端的感应面的磁感应强度改变，所述感应端的输出电压改变。
8.根据权利要求1所述的两轮电动平衡车，其特征在于，所述感应器为光电编码器、磁编码器、光电传感器、超声波距离传感器中的一种。
9.根据权利要求1所述的两轮电动平衡车，其特征在于，所述车轮包括轮体及驱动电机，所述驱动电机安装于所述轮体内部，且与所述控制器电连接，所述驱动电机能够带动所述轮体旋转。
10.根据权利要求1所述的两轮电动平衡车，其特征在于，还包括电源，所述电源与所述控制器电连接。
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