[發(fā)明專利]基于紅外傳感器的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及其自平衡兩輪車

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310489432.9
• 申請(qǐng)日: 2013-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103600801A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫錦秋;許恒;段仁全;陳貴順;吳桐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B62K21/00
• 分類號(hào): B62K21/00;B62K3/00;B62K11/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

1.一種基于紅外傳感器的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，包括彈簧組、紅外傳感器組以及轉(zhuǎn)向分析系統(tǒng)，所述紅外傳感器組用于采集彈簧組的壓縮距離，所述轉(zhuǎn)向分析系統(tǒng)與紅外傳感器相連接，用于分析紅外傳感器組采集的壓縮距離數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)向控制信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外傳感器的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧組包括平均分布的4根彈簧。

3.一種基于紅外傳感器轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的自平衡兩輪車，其特征在于，包括車體以及設(shè)置于車體上的車體控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其中：

-車體，包括踏板和車體底板，左車輪和右車輪分別設(shè)置于車體底板的左右兩側(cè)；

-轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括彈簧組、紅外傳感器組以及轉(zhuǎn)向分析系統(tǒng)，所述彈簧組支撐于踏板和車體底板之間，所述紅外傳感器組用于采集彈簧組的壓縮距離，所述轉(zhuǎn)向分析系統(tǒng)與紅外傳感器組相連接，并分析紅外傳感器組采集的壓縮距離數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)向控制信息；

-中央控制組件，包括電源管理模塊、左控制電機(jī)、右控制電機(jī)以及中央處理單元，所述電源管理模塊設(shè)置于踏板和車體底板之間，用于提供電力，所述左控制電機(jī)和右控制電機(jī)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(zhuǎn)向分析系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制指令，并將控制信號(hào)發(fā)送至左控制電機(jī)和右控制電機(jī)，從而控制左車輪和右車輪的運(yùn)動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自平衡兩輪車，其特征在于，還包括前后傾角測(cè)量組件，所述前后傾角測(cè)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(zhuǎn)動(dòng)，從而得到車體的中心在前后方向上的傾斜角度，進(jìn)而得到前進(jìn)后退信號(hào)，并將前進(jìn)后退信號(hào)傳送至中央處理單元。

5.根據(jù)權(quán)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(gè)單軸陀螺儀，兩個(gè)單軸陀螺儀左右對(duì)稱設(shè)置于踏板的上表面。

6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述彈簧組包括4根彈簧，4根彈簧平均分布于踏板和車體底板之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向分析系統(tǒng)獲得轉(zhuǎn)向控制指令的具體方法為：

-當(dāng)操作者沒(méi)有站在車體上時(shí)，踏板通過(guò)彈簧組的支撐保持在平衡位置上；

-當(dāng)操作者站立在車體上時(shí)，設(shè)踏板左邊的壓力F1，踏板右邊的壓力F2。對(duì)應(yīng)的，紅外傳感器組中位于踏板左側(cè)的紅外傳感器讀出的踏板和車體底板的距離為H1，紅外傳感器組中位于踏板右側(cè)的紅外傳感器讀出的踏板和車體底板的距離為H2；兩側(cè)的紅外傳感器得出的距離差的正負(fù)和大小通過(guò)中央控制單元的算法計(jì)算，得到車體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度大小的信息，進(jìn)而通過(guò)左控制電機(jī)和右控制電機(jī)使小車達(dá)到操作者的控制要求；設(shè)一個(gè)閾值K，當(dāng)|H1-H2|≥K時(shí)，則認(rèn)為操作者向車體發(fā)出了轉(zhuǎn)向的命令；當(dāng)(H1-H2)＞0時(shí)，認(rèn)為操作者對(duì)車體發(fā)出的是向右轉(zhuǎn)的命令；當(dāng)(H1-H2)＜0時(shí)，認(rèn)為操作者向車體發(fā)出向左轉(zhuǎn)的命令。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述|H1-H2|的大小與自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向速度呈正相關(guān)關(guān)系。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自平衡兩輪車，其特征在于，所述|H1-H2|的大小與自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向速度為線性關(guān)系。