TW201819878A - 平衡車啟動後的自我平衡方法 - Google Patents

Abstract

一種平衡車啟動後的自我平衡方法，包含有下列步驟：啟動：將一平衡車的電源開啟；狀態查詢：以一微控單元讀取二陀螺儀的數據，將該二陀螺儀目前的數據分別轉換為各個對應的一目前傾斜角度；進行自我平衡：每隔一預定時間分別驅動該二輪轂電動機，藉以使該二踏板分別相對於該二車輪轉動一預定角度，藉以使該二目前傾斜角度分別向0度接近，再重新進行狀態查詢，而得到二個新的目前傾斜角度；如此不斷重複此步驟直到最新的二個目前傾斜角度均為0度，之後即結束自我平衡的動作。

Description

平衡車啟動後的自我平衡方法

本發明係與電動平衡兩輪車有關，特別是指一種平衡車啟動後的自我平衡方法。

台灣M516550號專利揭露了一種電動平衡兩輪車，簡稱平衡車，其具有二組頂蓋(可供踩踏的踏板)、感測器(包含陀螺儀)、車輪、輪轂電動機的組合，且在這兩個組合之間設置一轉動機構，而使得兩個頂蓋之間可以相互轉動。使用者在使用時，即腳踩該二頂蓋來使其傾斜，進而使得該電動平衡兩輪車可以受到控制而前進、後退或轉彎。

然而，在使用平衡車時，使用者在剛開始要站上平衡車的階段是最容易發生危險的，此乃由於使用者的腳一踏上踏板即會對踏板施力，而這個力量可能會使踏板產生相對於轉動機構的轉動，進而驅動了車輪轉動而導致平衡車移動，這樣非常容易使得使用者失去重心而跌倒，因此，在使用平衡車時，踏板是否穩定就非常重要了。

有些廠牌的平衡車，在開機後，其踏板並不呈水平狀態，而是維持在原來的傾斜狀態，在使用者踏上之後，再以推向使用者腳底的力量將踏板轉為水平，此力量亦將使用者抬起，而順勢的站上平衡車。然而，由於平衡車每次的關機狀態不盡相同，因此每次開機前的踏板傾斜角度也不一定相同，對於使用者而言，必須經過多次的學習才能適應這樣的方式，這種問題有待改進。

本發明之主要目的乃在於提供一種平衡車啟動後的自我平衡方法，其可在平衡車開機後，使踏板自我平衡而呈水平狀態，進而可以讓使用者更為容易的站上平衡車。

本發明之再一目的則在於提供一種平衡車啟動後的自我平衡方法，其可在平衡車開機後，使踏板自我平衡而呈水平狀態，進而可以讓使用者更容易的學會站上平衡車。

因此，依據本發明所提供之一種平衡車啟動後的自我平衡方法，包含有下列步驟：啟動：將一平衡車的電源開啟，其中，該平衡車具有二組踏板、陀螺儀、車輪以及輪轂電動機的組合，該二組組合之間係以一連接機構連接；狀態查詢：以一微控單元讀取該平衡車的該二陀螺儀的數據，將該二陀螺儀目前的數據分別轉換為各個對應的一目前傾斜角度，該二目前傾斜角度分別代表該二踏板相對於水平地面法線的夾角；進行自我平衡：藉由該微控單元的控制，每隔一預定時間分別驅動該二輪轂電動機，藉以使該二踏板分別相對於該二車輪轉動一預定角度，藉以使該二目前傾斜角度分別向0度接近，在各自轉動完該預定角度之後，重新進行狀態查詢，而得到二個新的目前傾斜角度；如此不斷重複此步驟直到最新的二個目前傾斜角度均為0度；以及結束自我平衡：在二個最新的目前傾斜角度為0度之後，該微控單元即結束自我平衡的控制動作。

藉此，可在平衡車開機(即啟動)後，使藉由該微控單元來使踏板自我平衡而呈水平狀態，進而可以讓使用者更為容易的站上平衡車，並可讓使用者更容易的學會站上平衡車。

為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：

如第1圖至第7圖所示，本發明一較佳實施例所提供之一種平衡車啟動後的自我平衡方法，主要具有下列步驟：

啟動：將一平衡車10的電源開啟，其中，該平衡車10具有二組踏板12、陀螺儀14、車輪16以及輪轂電動機18的組合11，該二組組合11之間係以一連接機構19連接。其中，在該平衡車10的電源開啟前，如第3圖所示，該平衡車10乃是呈現踏板12自然靠抵於地面的傾斜狀態。

狀態查詢：以一微控單元21讀取平衡車10的該二陀螺儀14的數據，將該二陀螺儀14目前的數據分別轉換為各個對應的一目前傾斜角度θ1,θ2，如第5圖所示，這兩個目前傾斜角度θ1,θ2分別代表該二踏板12相對於水平地面法線的夾角。於本實施例中，係以這兩個目前傾斜角度θ1,θ2的角度相同為例，然而實際的狀況是有可能這兩個目前傾斜角度θ1,θ2的角度不同，於此不再贅述。

進行自我平衡：如第6圖所示，藉由該微控單元21的控制，每隔一預定時間分別驅動該二輪轂電動機18，藉以使該二踏板12分別相對於該二車輪16轉動一預定角度θp，藉以使該二目前傾斜角度θ1,θ2分別向0度接近，在各自轉動完該預定角度θp之後，重新進行狀態查詢，而得到二個新的目前傾斜角度θ1’,θ2’；如此不斷重複此步驟直到最新的二個目前傾斜角度θ1’,θ2’均為0度，此時該二踏板12就都呈水平狀態。於本實施例中，該預定時間可以是1.5ms(毫秒)，而該預定角度θp可以是0.05度，藉由在很短時間內調整很小的角度，並且重覆的調整，可以讓各該踏板12在向水平狀態旋轉的過程中，是緩慢而且均速的旋轉，可以避免因過快的旋轉而可能導致的意外發生。在此步驟的自我平衡過程中，由於使用者還沒有站上踏板12，因此當該二輪轂電動機18被驅動時，即會呈現該二踏板12轉動而非該二車輪16轉動的狀況；而在使用者站上該二踏板12後，由於使用者的重量施加於該二踏板12，因此該二輪轂電動機18被驅動時，會呈現該二車輪16轉動而非該二踏板12旋轉的狀況。

結束自我平衡：在二個最新的目前傾斜角度θ1’,θ2’為0度之後，該微控單元21即結束自我平衡的控制動作，其狀態即如第7圖所示。

藉由上述步驟，可以讓平衡車10在開機後，就讓兩個踏板12都先旋轉至水平狀態，藉以讓使用者可以明確的知道此時平衡車10已處於準備好的狀態。而且，由於平衡車10每次開機後都會自動讓該二踏板12呈水平狀態，因此，使用者每次使用時，踏板12的角度都是水平，這可以讓使用者更容易的學會站上平衡車10，再者，由於踏板12在開機後的角度呈水平，因此使用者要站上平衡車10時更容易調整其腳踏角度，進而更容易站上平衡車10。

前述進行自我平衡的步驟中，該微控單元21可以同時分別對各組踏板12、陀螺儀14、車輪16以及輪轂電動機18的組合11進行自我平衡的控制，例如，以該微控單元21上的兩組控制輸出來進行各別的控制。又，該微控單元21也可以輪流進行，而先對其中一組的組合11進行自我平衡的控制，使該組的踏板12呈水平之後，再對另一組的組合11進行自我平衡的控制使其踏板12呈水平。其中，同時進行自我平衡的控制時，其中的一組組合11較容易受到另一組組合11的干擾，而輪流進行則較無此問題。

10‧‧‧平衡車

11‧‧‧組合

12‧‧‧踏板

14‧‧‧陀螺儀

16‧‧‧車輪

18‧‧‧輪轂電動機

19‧‧‧連接機構

21‧‧‧微控單元

θ1,θ2‧‧‧目前傾斜角度

θp‧‧‧預定角度

θ1’,θ2’‧‧‧新的目前傾斜角度

第1圖係本發明一較佳實施例之流程圖。 第2圖係本發明一較佳實施例之方塊示意圖。 第3圖係本發明一較佳實施例之平衡車組合圖。 第4圖係本發明一較佳實施例之平衡車爆炸圖。 第5圖係本發明一較佳實施例之動作示意圖，顯示兩個目前傾斜角度θ1,θ2的角度。 第6圖係本發明一較佳實施例之另一動作示意圖，顯示兩個目前傾斜角度θ1,θ2的角度調整預定角度θp之後的狀態。 第7圖係本發明一較佳實施例之又一動作示意圖，顯示完成自我平衡的狀態。

Claims (5)

1. 一種平衡車啟動後的自我平衡方法，包含有下列步驟： 啟動：將一平衡車的電源開啟，其中，該平衡車具有二組踏板、陀螺儀、車輪以及輪轂電動機的組合，該二組組合之間係以一連接機構連接； 狀態查詢：以一微控單元讀取該平衡車的該二陀螺儀的數據，將該二陀螺儀目前的數據分別轉換為各個對應的一目前傾斜角度，該二目前傾斜角度分別代表該二踏板相對於水平地面法線的夾角； 進行自我平衡：藉由該微控單元的控制，每隔一預定時間分別驅動該二輪轂電動機，藉以使該二踏板分別相對於該二車輪轉動一預定角度，藉以使該二目前傾斜角度分別向0度接近，在各自轉動完該預定角度之後，重新進行狀態查詢，而得到二個新的目前傾斜角度；如此不斷重複此步驟直到最新的二個目前傾斜角度均為0度；以及 結束自我平衡：在二個最新的目前傾斜角度為0度之後，該微控單元即結束自我平衡的控制動作。
2. 依據申請專利範圍第1項之平衡車啟動後的自我平衡方法，其中：該預定時間係為1.5ms(毫秒)。
3. 依據申請專利範圍第1項之平衡車啟動後的自我平衡方法，其中：該預定角度係為0.05度。
4. 依據申請專利範圍第1項之平衡車啟動後的自我平衡方法，其中：該微控單元係分別對各該踏板、陀螺儀、車輪以及輪轂電動機的組合進行自我平衡的控制。
5. 依據申請專利範圍第1項之平衡車啟動後的自我平衡方法，其中：該微控單元係對一該踏板、陀螺儀、車輪以及輪轂電動機的組合進行自我平衡的控制，使該組的踏板呈水平之後，再對另一該踏板、陀螺儀、車輪以及輪轂電動機的組合進行自我平衡的控制。