[發明專利]一種雙控型兩輪自平衡智能車

有效

• 申請號: 201310628038.9
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103612695A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 劉承立;朱迪;葉騫
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B62K11/00
• 分類號: B62K11/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發明涉及一種動態平衡機器人，具體涉及一種依賴自身位姿信息來控制行走的雙控型兩輪自平衡智能車，屬于機電一體化技術領域。

背景技術

兩輪自平衡智能小車是基于倒立擺的原理來實現動態平衡的。當智能車處于水平位置時，此時車體處于一種平衡狀態，則控制系統對其位姿不進行調整，若此時人為地加入轉向信號，則智能車將在原地進行零半徑轉彎；然而，當智能車的傳感器組件檢測到車體重心前傾或者人為給出速度信號以后，控制器就會發出控制信號，驅動智能車向前或向后行走，從而使得整個車體始終處于一個動態平衡中。智能車在檢測到傾角信號和人為給出的速度信號以及轉向信號后，會進行信號的疊加，然后發出脈沖信號控制車體的移動，從而實現新的動態平衡，智能車的行進也正是在這種動態平衡中實現的。

目前的兩輪自平衡智能車大多采用站立式、單一的操控方式，有少部分采用了自行車座式的布局，以上兩者均是通過人的前傾后仰來控制智能車的重心往前或往后偏，從而實現智能車的前進和后退。這種操控方式對于具有身體或雙手活動障礙的人群來說是很困難的。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的操控方式單一的不足，提供一種雙控型兩輪自平衡智能車，其具有手控和體控兩套獨立的控制回路，除了適合正常人士使用以外，還能夠分別適用于雙手活動靈活但身體活動障礙和雙手活動障礙但身體其他部位活動靈活的殘疾人士。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種雙控型兩輪自平衡智能車，其包括有機械結構和安裝于該機械結構上的操控系統，所述操控系統以只通過雙手進行的手控操作方式或者只通過身體的協調活動進行的體控操作方式來控制所述智能車實現在豎直方向小傾角范圍內的平穩運行。

進一步地，所述的機械結構包括車架和座椅式車體；所述車架包括底盤、左減速電機、右減速電機、左車輪和右車輪，其中，左減速電機和右減速電機固定在底盤上，左車輪和右車輪分別通過左減速電機和右減速電機與底盤連接；所述座椅式車體包括二導軌基座、左導軌、右導軌、左滑塊、右滑塊、橫梁、座椅支撐架、扭簧、座椅、左扶手架、右扶手架、左扶手和右扶手，其中，左導軌和右導軌分別通過二導軌基座固定連接在所述底盤上，左滑塊和右滑塊分別與左導軌和右導軌連接形成一個自由度的滑動副，橫梁水平地固定連接于左滑塊和右滑塊上，座椅支撐架固定于橫梁上，座椅可旋轉地置于座椅支撐架上，扭簧安裝在座椅支撐架的頂部，左扶手通過左扶手架固定連接在左滑塊上，右扶手通過右扶手架固定連接在右滑塊上。

進一步地，在所述的手控操作方式下，所述左滑塊和右滑塊分別與左導軌和右導軌之間通過螺栓固定連接。

進一步地，所述的操控系統包括：

操控方式切換開關，用于操控系統在手控操作方式與體控操作方式之間切換；

控制盒體，安裝于所述底盤上；

手控部件，包括安裝在所述左扶手上的速度調節撥桿和安裝在所述右扶手上的轉向控制撥桿，該速度調節撥桿用以產生手控操作方式下的速度控制信號，該轉向控制撥桿用以產生手控操作方式下的轉向信號；

體控部件，包括安裝于所述扭簧下端的角位移傳感器、豎直固定于控制盒體內的陀螺儀和加速度計傳感器，該角位移傳感器實時測試并輸出體控操作方式下的轉向信號，該陀螺儀實時測試并輸出車體擺動角速度信號，該加速度計傳感器實時測試并輸出車體角度信號；

核心控制芯片，分別與所述操控方式切換開關、速度調節撥桿、轉向控制撥桿、角位移傳感器、陀螺儀和加速度計傳感器相連接，對它們的信號進行處理得到并輸出所需控制電壓；

驅動器，與所述核心控制芯片以及所述左減速電機和右減速電機連接，接收該核心控制芯片輸出的控制電壓并且分別通過該左減速電機和右減速電機驅動所述左車輪和右車輪。

進一步地，所述的智能車還包括有電池，安裝于所述底盤上，該電池與所述操控系統、左減速電機和右減速電機相連接。