[發明專利]一種水上自平衡車裝置

在審

• 申請號: 201710037740.6
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106882341A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 張海濤;劉彬;陳都鑫;趙杰;周維;朱桃;胡博;吳瑋
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B63B35/73
• 分類號: B63B35/73;B63H5/08;B63H5/125;B63H25/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張建偉

1.一種水上自平衡車，其特征在于，包括方向桿(201)、踏板(205)、控制盒(203)、電池(204)、舵機(206)、驅動電機(207)和螺旋槳(208)；其中：

所述方向桿(201)的一端通過軸承與踏板連接，方向桿(201)轉動具有自動回零的特性；在軸承與踏板連接處裝有霍爾傳感器(202)，霍爾傳感器(202)和控制盒相連，用于檢測方向桿的擺角并輸出擺角信息到控制盒(203)；方向桿(201)另一端為手持部，用于左右擺動調節方向；

所述踏板(205)是平衡車的骨架，用于承載人員和安裝包括控制盒、方向桿、舵機、驅動電機、電池在內的部件，踏板(205)設有重力傳感器，用于檢測踏板上物體的重量；重力傳感器連接控制盒里面的控制模塊，用于傳送重量數據；

所述電池(204)安裝在踏板的底部或側部，用于給本平衡車提供電能，該電池為可充式并設有充電接口；

所述舵機(206)包括左舵機和右舵機，對稱于方向桿(201)，固定在所述踏板底面；所述驅動電機(207)包括左驅動電機和右驅動電機，左右舵機的轉軸可分別實現一定角度的旋轉，左右驅動電機分別固定在左右舵機的轉軸上，可隨舵機轉軸的轉動而轉動，從而改變驅動電機軸向方向與踏板表面法向量的夾角；從而改變螺旋槳推力方向；

所述螺旋槳(208)包括左螺旋槳和右螺旋槳，分別固定在左、右驅動電機的轉軸上；左右驅動電機及左右螺旋槳分別構成左、右兩套推力系統，對稱于方向桿(201)固定在所述踏板底面；驅動電機的軸向與踏板表面法向量的夾角分別隨其對應的舵機的輸出角而變化，所述踏板表面法向量的方向為平衡車平置在水面上時，垂直于踏板表面向上；

所述控制盒(203)包括控制模塊(210)、傳感器模塊(209)和電機驅動模塊(211)；所述控制盒(203)安裝在踏板的下方，固定在踏板的表面；所述傳感器模塊包括三維加速度傳感器和三維陀螺儀傳感器；所述三維加速度傳感器用于檢測平衡車速度，三維陀螺儀傳感器用于檢測平衡車的姿態，包括傾角、加速度和偏航角；所述傳感器模塊所采集到的數據均傳輸到控制模塊(210)，控制模塊(210)接收到三維陀螺儀傳感器數據和三維加速度傳感器數據，先經過濾波算法得到姿態信息，再通過控制算法計算出當前的控制量，包括驅動電機的轉速轉向和舵機的轉角，將控制量傳輸到電機驅動模塊上；所述電機驅動模塊設在控制盒內，用于根據獲得的控制量控制驅動電機(207)的轉速和舵機(206)的轉角，從而保持整個平衡車的運動和平衡。