[實(shí)用新型]一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車(chē)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420179838.7
• 申請(qǐng)日: 2014-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203806063U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪子朝;張龍文;鄭華科
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海萬(wàn)硅電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B62K1/00
• 分類(lèi)號(hào): B62K1/00;B62M6/45;B62M6/65
• 代理公司: 北京天平專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 11239
• 代理人: 王雅輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種獨(dú)輪車(chē)，具體地說(shuō)是自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車(chē)。

背景技術(shù)

目前市面上與本申請(qǐng)最接近的是一個(gè)前后自平衡獨(dú)輪車(chē)，基于3個(gè)陀螺儀和一個(gè)加速度計(jì)，一個(gè)電機(jī)，一個(gè)單片機(jī)控制器構(gòu)成，通過(guò)傳感器，單片機(jī)控制電機(jī)的前后方向正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；其只有一個(gè)輪子，人體前后方向自動(dòng)平衡，機(jī)器開(kāi)啟后不會(huì)倒下去，但是人體左右方向需要人為去控制，需要像學(xué)習(xí)騎行自行車(chē)那樣練習(xí)平衡，找感覺(jué)。

現(xiàn)有的獨(dú)輪車(chē)，人體左右方向需要人為控制，就像我們學(xué)習(xí)自行車(chē)一樣,需要提前學(xué)習(xí)很久,目前產(chǎn)品和我們即將要實(shí)用新型的產(chǎn)品就好像自行車(chē)和小轎車(chē)，坐在自行車(chē)上需要控制人體左右方向的平衡，否則會(huì)摔下來(lái)，不像坐在汽車(chē)?yán)锩妫挥脫?dān)心車(chē)子左右方向傾倒。

獨(dú)輪車(chē)作為一個(gè)新的產(chǎn)品，目前產(chǎn)品由于學(xué)習(xí)十分困難，市場(chǎng)前景不是很好，群眾沒(méi)有信心掌控。購(gòu)買(mǎi)力差，沒(méi)有給大眾帶去真正的方便和安全.

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種解決了獨(dú)輪車(chē)左右方向的平衡問(wèn)題的自平衡電動(dòng)車(chē)。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車(chē)，包括主控制器、飛輪以及主輪；所述主控制器包括單片機(jī)以及與單片機(jī)通信連接的陀螺儀和加速度計(jì)；所述飛輪包括飛輪輪組和飛輪電機(jī)；所述主輪包括主輪輪胎和主輪電機(jī)；所述主控制器控制飛輪電機(jī)帶動(dòng)飛輪輪組配合主輪掌握電動(dòng)車(chē)的左右平衡，所述主控制器控制主輪電機(jī)帶動(dòng)主輪輪胎掌握電動(dòng)車(chē)的前進(jìn)和后退。

所述陀螺儀有六個(gè)，其中三個(gè)控制飛輪電機(jī)，另外三個(gè)控制主輪電機(jī)。

所述加速度計(jì)有兩個(gè)，分別控制飛輪電機(jī)和主輪電機(jī)。

在主控制器上還設(shè)有保護(hù)板，使主控制器所在的線路板與兩個(gè)電機(jī)隔離，使輪子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不至于影響電路板的導(dǎo)線和工作性能。

飛輪有一個(gè)左右方向的擺，通過(guò)飛輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，控制擺的左右方向上下擺動(dòng)，就好像走鋼絲的運(yùn)動(dòng)員手里拿著的那根長(zhǎng)竹竿一樣，控制左右方向的平衡。

本申請(qǐng)有兩個(gè)無(wú)刷電機(jī)，即前后方向上的主輪電機(jī)，左右方向上的飛輪電機(jī),采用32位處理器處理。本申請(qǐng)的核心部分是主控制器、飛輪以及主輪三者之間的配合控制。主控制器上的單片機(jī)、陀螺儀、加速度計(jì)和主輪的配合控制獨(dú)輪車(chē)前進(jìn)和后退，主控制器上的單片機(jī)通過(guò)陀螺儀和加速度計(jì)采集小車(chē)前進(jìn)的角速度和角度,采用卡爾曼濾波算法處理,最后控制小車(chē)的速度和平衡。左右平衡的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)陀螺儀和加速度計(jì)采集飛輪的角速度,加速度計(jì)采集飛輪的角度,單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),結(jié)合當(dāng)前飛輪的基座標(biāo)相對(duì)于主電機(jī)軸心的相對(duì)位置,利用空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)移矩陣算法技術(shù)，卡爾曼濾波算法，互補(bǔ)濾波算法等控制飛輪和主輪的運(yùn)動(dòng)方向。例如，當(dāng)獨(dú)輪車(chē)向右側(cè)傾倒的時(shí)候，單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，使飛輪向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)主輪方向略向右側(cè)拐，飛輪和主輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、速度等是根據(jù)上述幾個(gè)算法計(jì)算得出的，這樣獨(dú)輪車(chē)既不會(huì)前后傾倒，也不會(huì)左右傾倒，方便用戶上下車(chē)，保障了安全。

有益效果：本實(shí)用新型解決了獨(dú)輪車(chē)左右方向的平衡問(wèn)題，用戶不需要練習(xí)，啟動(dòng)機(jī)器后，直接上車(chē)，不會(huì)傾倒，徹底改變車(chē)子的學(xué)習(xí)難度，給用戶帶來(lái)巨大的溢出，帶來(lái)不同的體驗(yàn)。通過(guò)感應(yīng)中心控制速度，使用戶能夠迅速學(xué)會(huì)騎行獨(dú)輪車(chē)，并且保障了騎行者的安全。使獨(dú)輪車(chē)擁有小轎車(chē)的平穩(wěn)，同時(shí)體積小，使用可充電電池供電，環(huán)保、安全。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)分解圖；

圖3為本實(shí)用新型電路框圖；

圖4為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電路圖；

圖5為本實(shí)用新型傳感器電路圖；

圖6為本實(shí)用新型主控電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。

如圖1-2所示，一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車(chē)，包括主控制器1、飛輪2以及主輪3、保護(hù)板8、外殼9以及腳踏板10。

其中主控制器1包括單片機(jī)以及與單片機(jī)通信連接的六個(gè)陀螺儀和兩個(gè)加速度計(jì)；飛輪2包括飛輪輪組4和飛輪電機(jī)5；主輪3包括主輪輪胎6和主輪電機(jī)7；主控制器1控制飛輪電機(jī)5帶動(dòng)飛輪輪組4配合主輪3掌握電動(dòng)車(chē)的左右平衡，主控制器1控制主輪電機(jī)7帶動(dòng)主輪輪胎6掌握電動(dòng)車(chē)的前進(jìn)和后退。

如圖3-6所示，本實(shí)用新型左右平衡的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)陀螺儀和加速度計(jì)采集左右飛輪的角速度,加速度計(jì)采集飛輪的角度,單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),結(jié)合當(dāng)前飛輪的基座標(biāo)相對(duì)于主電機(jī)軸心的相對(duì)位置,利用空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)移矩陣算法技術(shù),卡爾曼濾波算法,互補(bǔ)濾波算法等控制飛輪和主輪的運(yùn)動(dòng)方向,例如,當(dāng)獨(dú)輪車(chē)向右側(cè)傾倒的時(shí)候,單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),使飛輪向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)主輪方向略向右側(cè)拐,飛輪和主輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、速度等是根據(jù)上述幾個(gè)算法計(jì)算得出的,這樣獨(dú)輪車(chē)既不會(huì)前后傾倒,也不會(huì)左右傾倒。