[發明專利]基于壓力傳感器的轉向控制系統及其自平衡兩輪車

有效

• 申請號: 201310488678.4
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103600799A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 莫錦秋;陳貴順;段仁全;許恒;吳桐
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B62K21/00
• 分類號: B62K21/00;B62K11/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種基于壓力傳感器的轉向控制系統，其特征在于，包括壓力測量組件和轉向分析系統，其中：

-壓力測量組件，包括壓力傳感器組，所述壓力傳感器組用于采集受力分布信息；

-轉向分析系統，與壓力測量組件的壓力傳感器組相連接，用于分析壓力傳感器采集到的受力分布數據值，并根據受力分布數據值獲得轉向控制指令。

2.根據權利要求1所述的基于壓力傳感器的轉向控制系統，其特征在于，所述壓力傳感器組包括四個平均分布的S型壓力傳感器。

3.一種基于壓力傳感器轉向控制系統的自平衡兩輪車，其特征在于，包括車體以及設置于車體上的中央控制組件和轉向控制系統，其中：

-車體，包括相互連接的踏板和車底板，左車輪和右車輪分別設置于車底板的左右兩側；

-轉向控制系統，包括壓力測量組件和轉向分析系統，所述壓力測量組件包括壓力傳感器組，所述壓力傳感器組支撐于踏板和車底板之間，所述壓力傳感器組的壓力接觸面設置于踏板的上表面，用于采集受力分布信息，所述轉向分析系統與壓力傳感器組相連接，用于分析壓力傳感器采集到的受力分布數據值，并根據受力分布數據值獲得轉向控制指令；

-中央控制組件，包括電源部分、左控制電機、右控制電機以及中央處理單元，所述電源部分設置于踏板和車底板之間，用于提供電力，所述左控制電機和右控制電機分別與左車輪和右車輪連接，所述中央處理單元用于接收轉向分析系統的轉向控制指令，并將控制信號發送至左控制電機和右控制電機，從而控制左車輪和右車輪的運動。

4.根據權利要求3所述的基于壓力傳感器轉向控制系統的自平衡兩輪車，其特征在于，還包括前后傾角測量組件，所述前后傾角測量組件包括陀螺儀組，所述陀螺儀組水平固定于踏板的上表面，并隨車體轉動，從而得到車體的中心在前后方向上的傾斜角度，進而得到前進后退信號，并將前進后退信號傳送至中央處理單元。

5.根據權利要求3或4所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述踏板和車底板之間采用活頁結構連接。

6.根據權利要求3或4所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述壓力傳感器組包括四個S型壓力傳感器，四個S型壓力傳感器在踏板下方平均分布。

7.根據權利要求4所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述陀螺儀組包括兩個單軸陀螺儀，兩個單軸陀螺儀左右對稱設置于踏板的上表面。

8.根據權利要求3或4所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述轉向分析系統獲得轉向控制指令的方法具體為：

-當操作者沒有站在車體上時，踏板通過壓力傳感器組保持在平衡位置上；

-當有操作者站立在車體上時，設踏板左邊的壓力為F1，踏板右邊的壓力為F2，此時，壓力傳感器組中設置于左邊的壓力傳感器對應的均值為T1，壓力傳感器組中設置于右邊的壓力傳感器對應的均值為T2；設一個閾值K，當|(T1-T2)／(T1+T2)|≥K時，則認為操作者向車體發出了轉向的命令；當(T1-T2)／(T1+T2)≥K時，認為操作者對車體發出向左轉的命令；當(T2-T1)／(T1+T2)≥K時，認為操作者向車體發出向右轉的命令。

9.根據權利要求8所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述|(T1-T2)／(T1+T2)|的大小與車體的轉向速度為正相關關系。