CN215043381U - 平衡车控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平衡车控制系统，包括设置于车体前端或后端的操纵杆、沿所述车体的中线设置的传动轴，所述传动轴具有与所述操纵杆连接的第一端和位于所述车体内的第二端，所述第二端直接或间接连接有能够绕所述车体左右旋转或前后旋转的副陀螺仪，以对应检测车体的左右偏角信息与所述操作杆的转向信息的叠加信息或前后偏角信息与所述操作杆的转向信息的叠加信息，所述车体内设置有控制器，且所述控制器上设置有主陀螺仪，以检测车体前后偏角信息，或及左右偏角信息。通过上述方式，本实用新型设计合理、结构简单，通过设置主陀螺仪和副陀螺仪检测偏角信息，控制器根据二者的信息判断使用者意图并发出控制指令，调节转向。

Description

平衡车控制系统

技术领域

本实用新型涉及平衡车领域，特别是涉及平衡车控制系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，代步工具也越来越多样化，平衡车作为一种新型的代步工具，因其时尚的外观、便捷的操作深受年轻人的喜爱，这种车是基于一种“动态稳定”的基本原理，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器来检测车体的姿态变化，并通过设置在车体内的伺服系统，精确地驱动电机进行相应调整，从而维持平衡车的平衡。

现有技术中公开了一种新型两轮电动平衡车，包括车体、与车体连接的车轮，所述车体内安装有检测车体倾斜度的陀螺仪、加速度计及控制器，所述车体顶端设置有相对车体转动的左、右踏板，所述左、右踏板接近端分别设置有环形磁铁和霍尔传感器，霍尔传感器伸入环形磁铁内，所述控制器与陀螺仪、加速度计、霍尔传感器及车轮的电机电连接。

这种技术虽然可以通过线性霍尔传感器的特性实现转向，但是这种转向控制系统在安装时磁体的磁极和霍尔元件要对应，否则转向就会和操控方向相反，提高了装配难度，同时由于转弯信号需要信息转换，转弯不够准确。

因此，设计一种结构简单、便于安装、控制精确的平衡车控制系统就很有必要。

实用新型内容

为了克服现有的平衡车控制系统结构复杂、安装繁琐、控制不够精准的问题，本实用新型提供了一种平衡车控制系统，通过在车体内固定控制器，并在控制器上设置主陀螺仪，并在一端与操纵杆连接的传动轴的另一端直接或间接连接有可以绕所述车体左右旋转或前后旋转的副陀螺仪，以检测车体左右偏角信息或前后偏角信息，控制器根据主陀螺仪和副陀螺仪的偏转信息发出控制指令。

为实现上述的目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种平衡车控制系统，包括设置于车体前端或后端的操纵杆、沿所述车体的中线设置的传动轴，所述传动轴具有与所述操纵杆连接的第一端和位于所述车体内的第二端，所述第二端直接或间接连接有能够绕所述车体左右旋转或前后旋转的副陀螺仪，以对应检测车体的左右偏角信息与所述操作杆的转向信息的叠加信息或前后偏角信息与所述操作杆的转向信息的叠加信息，所述车体内设置有控制器，且所述控制器上设置有主陀螺仪，以检测车体前后偏角信息，或及左右偏角信息。

进一步的，所述第二端上连接有连接件，且所述连接件上设置有副陀螺仪，所述副陀螺仪能够随所述传动轴绕车体左右旋转。

进一步的，所述第二端通过传动机构与所述副陀螺仪连接，所述副陀螺仪能够随所述传动轴绕车体前后旋转。

进一步的，所述传动机构为齿轮机构，所述齿轮机构包括与所述第二端连接的第一锥形齿轮、与所述第一锥形齿轮啮合且沿垂直于所述传动轴方向设置的第二锥形齿轮，所述副陀螺仪与所述第二锥形齿轮连接。

进一步的，所述主陀螺仪和副陀螺仪均与所述控制器电连接，所述控制器用于采集所述主陀螺仪和副陀螺仪的检测信息。

进一步的，所述控制器还与设置于所述车体内的驱动系统电连接，以控制所述驱动系统动作，所述驱动系统具有分别驱动位于所述车体两侧车轮的左电机和右电机。

进一步的，所述车体内还设置有位于所述车体中心处并为所述驱动系统提供动力的电池组件，所述控制器位于所述电池组件一侧且固定于所述车体底板上。

进一步的，所述平衡车控制系统内还设有与所述控制器连接的霍尔传感器、加速度传感器、蓝牙模块、蜂鸣器模块、指示灯模块。

进一步的，所述车体上方对称设置有左踏板和右踏板，且所述左踏板和右踏板的底端均设置有与所述控制器连接的感应开关。

进一步的，所述左踏板和右踏板的中间处设置有固定于所述车体上盖的显示屏，且所述显示屏与所述控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在车体内设置控制器，并在控制器上设置能够检测到车体的前后和左右偏角信息的主陀螺仪，控制器可以根据主陀螺仪检测到的车体前后偏角信息发出前进和后退指令。

2、本实用新型通过在车体的中线位置处设置有传动轴，且传动轴具有与所述操纵杆连接的第一端和位于所述车体内的第二端，其第二端直接或间接连接有能够绕车体左右旋转或前后旋转的副陀螺仪，使得副陀螺仪可以随着操纵杆转动，检测左右偏角信息，控制器根据该信息来实现转向。

3、本实用新型通过在一端与操纵杆连接的传动轴的另一端通过传动系统连接有副陀螺仪，使得副陀螺仪可以随着操纵杆的左右转动而绕车体前后转动，控制器根据主陀螺仪和副陀螺仪检测到的数值偏差发出转向指令。

4、本实用新型通过两个不同的陀螺仪检测车体的姿态变化，得到的信息更加可靠，其控制更精确，同时相对于普遍采用的霍尔传感器和磁铁的控制系统，不需要安装磁铁，安装方便省事，内部结构更加简单。

附图说明

图1是本实用新型的平衡车控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型的平衡车控制系统的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型的平衡车控制系统的另一视角的爆炸结构示意图；

图4是图3中A区域的局部放大示意图；

图5是本实用新型的控制系统连接示意图；

附图中各部件的标记如下：1、车体；2、操纵杆；3、传动轴；4、副陀螺仪；5、连接件；6、感应开关；7、左踏板；8、右踏板；9、显示屏；10、控制器；11、主陀螺仪；12、电池组件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

如图1至2所示，一种平衡车控制系统，包括设置于车体1前端的操纵杆2、沿所述车体1的中线设置且一端与所述操纵杆2连接的传动轴3，所述传动轴3的另一端直接或间接连接有可以绕所述车体1左右旋转或前后旋转的副陀螺仪4，以检测车体1左右偏角信息与所述操作杆2的转向信息的叠加信息或前后偏角信息与所述操作杆2的转向信息的叠加信息；所述车体1内设置有控制器10，所述控制器10优选地固定于所述车体1的底板上，且所述控制器10上设置有主陀螺仪11，以检测车体1前后偏角信息，或及左右偏角信息。本领域技术人员应当理解，在其他实施方式中，所述操作杆2也可以设置在车体1后端，具体并不以此为限。

当所述副陀螺仪4绕车体1左右旋转时，所述副陀螺仪4检测车体1的左右偏角信息叠加操纵杆2的转向信息；当所述副陀螺仪4绕车体1前后旋转时，所述副陀螺仪4检测车体1的前后偏角信息叠加操纵杆2的转向信息；控制器10可将主陀螺仪11和副陀螺仪4的检测信息进行对比，判断出使用者的意图。

在本实施例中，所述传动轴3的位于所述车体1内的一端连接有连接件5，且所述连接件5上设置有副陀螺仪4，因此，所述副陀螺仪4可随所述传动轴3绕车体1左右旋转。

其中，当操纵杆2处于与车体1垂直的位置时，副陀螺仪4检测到的左右偏角信息与主陀螺仪11检测到的左右偏角信息一致；当操纵杆2向左旋转时，副陀螺仪4也随之向左旋转，副陀螺仪4检测到的信息是车体1的左右偏角信息叠加操纵杆2的转向信息，因此控制器10能分辨出使用者的使用意图，控制转向。

在本实施例中，所述控制器10均与所述主陀螺仪11和副陀螺仪4电连接，以采集所述主陀螺仪11和副陀螺仪4的检测信息，根据二者的信息对比，控制转向。

在本实施例中，所述控制器10还与设置于所述车体1内的驱动系统电连接，以控制所述驱动系统动作，所述驱动系统包括分别驱动位于所述车体1两侧车轮的左电机和右电机，采用左电机和右电机这种双电机的模式，可以单独控制各自对应的车轮，更好的控制车体1转向。

如图3至4所示，在本实施例中，所述车体1内还设置有位于所述车体1中心处并为所述驱动系统提供动力的电池组件12，所述控制器10位于所述电池组件12一侧且固定于所述车体1底板上，且所述控制器10通过电源管理模块与所述电池组件12连接。

如图5所示，在本实施例中，所述控制器10还连接有霍尔传感器、加速度传感器、蓝牙模块、蜂鸣器模块、指示灯模块，通过霍尔传感器和加速度传感器实现车体1的姿态变化信号采集，通过增设蓝牙模块、蜂鸣器模块和指示灯模块，丰富了平衡车可以实现的功能。

在本实施例中，所述车体1上方对称设置有左踏板7和右踏板8，且所述左踏板7和右踏板8的底端均设置有与所述控制器10连接的感应开关6，当使用者作用于左踏板7和右踏板8上，感应开关6根据踏板的下降及上升，将其检测到的信号传递给控制器10，从而控制平衡车动作。

在本实施例中，所述左踏板7和右踏板8的中间处设置有固定于所述车体1上盖的显示屏9，且所述显示屏9与所述控制器10连接，可实时显示平衡车的当前状态信息。

下面对该平衡车控制系统的工作原理进行说明：

当需要向左转向时，操控操纵杆2向左旋转，副陀螺仪4也随之向左旋转，此时的副陀螺仪检测到的信息为车体的左右偏角信息与操纵杆2向左旋转的转向信息的叠加信息，控制器10将主陀螺仪11检测到的左右偏角信息与副陀螺仪4检测到的叠加信息作对比，根据二者的偏差值判断操纵者的使用意图，控制车体向左转向。

实施例2

在本实施例中，所述传动轴3的位于所述车体1内的一端通过传动机构与所述副陀螺仪4连接，所述副陀螺仪4可随所述传动轴3绕车体1前后旋转，除所述副陀螺仪4与所述传动轴3的连接方式与实施例1不同外，其余结构与实施例1一致。

在本实施例中，所述传动机构为齿轮机构，所述齿轮机构包括与所述传动轴3的位于所述车体1内的一端连接的第一锥形齿轮、与所述第一锥形齿轮啮合且沿垂直于所述传动轴3方向设置的第二锥形齿轮，所述副陀螺仪4与所述第二锥形齿轮连接，操纵杆2带动所述传动轴3转动，进而驱动第一锥形齿轮转动并驱动与之啮合的第二锥形齿轮转动，使得副陀螺仪4可以随之绕车体1前后转动。

依据本领域技术人员对于本实用新型的技术方案的理解，本实用新型中的齿轮机构可依据需要进行调整，例如将传动机构设置成连杆机构，故而上述等效结构可理解为利用本实用新型的方案所作的等同实施方式。

在本实施例中，主陀螺仪11检测车体1的前后偏角信息，控制器10根据主陀螺仪11检测到的车体1前后偏角信息发出前进和后退指令，副陀螺仪4检测车体1的前后偏角信息叠加操纵杆2的转向信息，控制器10根据主陀螺仪11和副陀螺仪4检测的数值偏差发出转向指令，控制转向。

以上所述仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种平衡车控制系统，包括设置于车体(1)前端或后端的操纵杆(2)、沿所述车体(1)的中线设置的传动轴(3)，其特征在于，所述传动轴(3)具有与所述操纵杆(2)连接的第一端和位于所述车体(1)内的第二端，所述第二端直接或间接连接有能够绕所述车体(1)左右旋转或前后旋转的副陀螺仪(4)，以对应检测车体(1)的左右偏角信息与所述操纵杆(2)的转向信息的叠加信息或前后偏角信息与所述操纵杆(2)的转向信息的叠加信息，所述车体(1)内设置有控制器(10)，且所述控制器(10)上设置有主陀螺仪(11)，以检测车体(1)前后偏角信息，或及左右偏角信息。

2.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述第二端上连接有连接件(5)，且所述连接件(5)上设置有副陀螺仪(4)，所述副陀螺仪(4)能够随所述传动轴(3)绕车体(1)左右旋转。

3.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述第二端通过传动机构与所述副陀螺仪(4)连接，所述副陀螺仪(4)能够随所述传动轴(3)绕车体(1)前后旋转。

4.根据权利要求3所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述传动机构为齿轮机构，所述齿轮机构包括与所述第二端连接的第一锥形齿轮、与所述第一锥形齿轮啮合且沿垂直于所述传动轴(3)方向设置的第二锥形齿轮，所述副陀螺仪(4)与所述第二锥形齿轮连接。

5.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述主陀螺仪(11)和副陀螺仪(4)均与所述控制器(10)电连接，所述控制器(10)用于采集所述主陀螺仪(11)和副陀螺仪(4)的检测信息。

6.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述控制器(10)还与设置于所述车体(1)内的驱动系统电连接，以控制所述驱动系统动作，所述驱动系统具有分别驱动位于所述车体(1)两侧车轮的左电机和右电机。

7.根据权利要求6所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述车体(1)内还设置有位于所述车体(1)中心处并为所述驱动系统提供动力的电池组件(12)，所述控制器(10)位于所述电池组件(12)一侧且固定于所述车体(1)底板上。

8.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述平衡车控制系统内还设有与所述控制器(10)连接的霍尔传感器、加速度传感器、蓝牙模块、蜂鸣器模块、指示灯模块。

9.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述车体(1)上方对称设置有左踏板(7)和右踏板(8)，且所述左踏板(7)和右踏板(8)的底端均设置有与所述控制器(10)连接的感应开关(6)。

10.根据权利要求9所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述左踏板(7)和右踏板(8)的中间处设置有固定于所述车体(1)上盖的显示屏(9)，且所述显示屏(9)与所述控制器(10)连接。

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