[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

技術領域

本發明涉及自平衡兩輪車轉技術領域，具體是一種基于壓力傳感器的轉向控制系統及其自平衡兩輪車。

背景技術

自平衡兩輪車是在倒立擺原理的基礎上實現的一種左右兩個獨立驅動輪的新型車體。自平衡兩輪車通過內置的精密陀螺儀和加速度計來自動感應操作者的重心的微小的變化，從而驅動電機，實現兩輪車的自平衡。目前，自平衡兩輪車在大型運動會、廣場、景區等場所已經取得了廣泛的應用。同時，隨著自平衡兩輪車的認可度和應用范圍的增加，對自平衡兩輪車的娛樂性和輕便型也提出了更多的要求。

目前多數自平衡兩輪車轉向指令裝置的設計上采用可以左右擺動的把手實現。其把手連桿的底部相對車身底盤產生相對轉動，通過采集轉動的角度得到轉向指令。

授權公告號為CN201597703U的實用新型專利公開了一種用于自動平衡兩輪車上的轉向機構。包括底板以及通過支撐架與其固定連接的水平轉軸，水平轉軸的一端固定鏈接有操作桿，水平轉軸的另一端設有電位器，在水平轉軸上固定有沿軸線對稱的、與操縱桿錘子的承力支架，在承力支架兩側的下方或上方安裝有彈性體。操作時，操作者通過轉動操作桿，控制水平轉軸的轉動，轉動的方向和大小通過電位器變成指令，實現小車的方向轉動。

申請公布號為CN102849156A的發明專利公布了一種自平衡兩輪車轉向指令裝置。包括：液壓管道組件，其設置于車體內，包括水平管道以及分別位于該水平管道兩側、并且與該水平管道相連通的兩個豎直管道，兩個豎直管道端部有上下活動的活塞，使液體處于密閉狀態，兩個活塞置于踏板下；唯一傳感器組件，包括運動元件和運動信號接收信號；轉向控制系統，用于接收位置信號并控制自平衡兩輪車的轉向。

目前，自平衡兩輪車的轉向指令裝置主要是通過手操控手把來實現?？梢赃m應不同操作者的連接桿設計比較復雜，同時也大大增加了兩輪車的體積，降低了兩輪車的輕便性，同時，在駕駛的過程中雙手要不斷地操作把手，降低了娛樂性?，F有的無把的自平衡兩輪車的轉向機構相對復雜，兩輪車維修保養不方便。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種基于壓力傳感器的轉向控制系統及其自平衡兩輪車。

本發明是通過以下技術方案實現的。

根據本發明的一個方面，提供了一種基于壓力傳感器的轉向控制系統，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踏板受力分布信息；

-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。

優選地，所述壓力傳感器組包括四個平均分布的S型壓力傳感器。

根據本發明的另一個方面，提供了一種基于壓力傳感器轉向控制系統的自平衡兩輪車，包括車體以及設置于車體上的轉向控制系統和中央控制組件，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，所述轉向分析系統與壓力傳感器組相連接；

-中央控制組件，包括左控制和右控制電機，所述左控制電機和右控制電機分別與左車輪和右車輪相連接，并與轉向分析系統相連接。

優選地，所述自平衡兩輪車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。

優選地，所述踏板和車底板之間采用活頁結構連接。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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；