專利名稱：自平衡電動雙履帶車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機電領域，特別涉及一種自平衡電動雙履帶車。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，電動車分為單輪和雙輪兩種。單輪車是根據(jù)倒立擺的原理，由車廂、搖桿、電機組成，利用陀螺儀與加速度傳感器來檢測車輛的傾斜角度，以此控制兩電機的力距大小。其優(yōu)點主要是操控靈活，通過駕駛者傾斜角度可實現(xiàn)前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向。但其安全性能差，駕駛者很容易摔倒，尤其是在高速駕駛和斷電的情況下。雙輪車由踏板、2個輪子、2個電機組成。車輛通過腳下的踏板來檢測駕駛者身體是向前傾斜或直立，當駕駛者身體向前傾斜時，車輛會快速向前移動狀態(tài)；當駕駛者身體處于直立狀態(tài)時，車輛處于慢速移動狀態(tài)；以產生保持駕駛者身體左右平衡的力矩。但其只適合平坦的路面，越野性能差，且電池容量不高，不適合長時間的行駛。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于:提供一種自平衡電動雙履帶車，使駕駛者對電動車的操控更加靈活，不但可實現(xiàn)人體感應前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向等功能，而且具有良好的越野通過性，可以在冰雪、濕滑路面行駛；既具有良好的穩(wěn)定性和安全性，又具有體積小、攜帶方便、新奇等優(yōu)點。本發(fā)明提供的一種自平衡電動雙履帶車，包括車體，還包括:與車體連接的搖桿，及與搖桿連接的把手，及設于車體左右兩側的腳踏板，及設于腳踏板下面與車體相連接的左、右電機，及與分別與左、右電機相連接的減速箱，及設于所述腳踏板下面的感測裝置，及設于車體內的控制裝置和供電裝置；所述感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接；所述左、右電機分別軸接傳動輪，所述傳動輪上裝有履帶。進一步，所述感測裝置包括:電動腳架、加速度傳感器、角速率傳感器、蜂鳴器、設于搖桿底部的搖桿電位器以及設于電機轉軸上的左、右電機增量式編碼器；所述控制裝置包括:CPU，分別與CPU電聯(lián)的左、右電機全橋驅動單元，左、右電機保護單元，轉向檢測單元，腳踏檢測單元，加速度檢測單元，角速率檢測單元，電量檢測及蜂鳴提醒單元，以及遙控鎖車單元；所述左電機全橋驅動單元與左電機保護單元相連；所述右電機全橋驅動單元與右電機保護單元相連；所述左電機全橋驅動單元與所述左電機相連；所述右電機全橋驅動單元與所述右電機相連；所述轉向檢測單元與所述搖桿電位器相連；所述腳踏檢測單元與所述電動腳架相連；所述加速度檢測單元與所述加速度傳感器相連；所述角速率檢測單元與角速度傳感器相連；所述電量檢測及蜂鳴提醒單元與電源電路和蜂鳴器相連；所述左、右電機增量式編碼器與所述CPU相連。進一步，所述左、右電機全橋驅動單元均包括調速控制單元和方向控制單元，所述調速控制單元和方向控制單元分別與CPU電聯(lián)。進一步，所述搖桿頂部還設有顯示面板，所述控制裝置還包括電量顯示單元，所述顯示面板與所述電量顯示單元相連。進一步，所述角速率傳感器為陀螺儀。進一步，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。進一步，還包括5個輔助輪；所述傳動輪上設有支撐架，所述支撐架與輔助輪軸接。進一步，所述電機為大功率電機。進一步，所述履帶上方設有擋板。進一步，所述供電裝置包括電源和電池；所述電源與電池互聯(lián)；所述電源和電池均分別與所述左、右電機連接；所述電源與控制裝置連接。由上可見，應用本發(fā)明的技術方案，具有以下突出的實質性特點和顯著的技術進步性:1、本發(fā)明采用兩個履帶分布在車身兩側，由陀螺儀與加速度傳感器檢測車輛的傾斜角度，通過感應車輛傾斜角度大小控制兩電機的力距大小，可實現(xiàn)前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向等各種車輛狀態(tài)的改變，操控更加靈活。2、本發(fā)明由兩套履帶驅動，通過腳下的踏板來檢測駕駛者身體是向前傾斜或直立，可以使車輛根據(jù)前后傾斜幅度控制前進或后退速度，水平狀態(tài)下原地懸停等移動狀態(tài)，以產生保持身休的左右平衡的力矩，實現(xiàn)車輛移動的方向和快慢。3、本發(fā)明設有左、右電機保護電路，通過檢測兩路電機上驅動電路的輸出電流，t匕較程序的控制狀態(tài)，判斷電機是否處于與控制相符合的狀態(tài)，否則將關閉電機輸出，以防止車輛處于不受控制狀態(tài)，保證駕駛安全。4、本發(fā)明還設有超速保護裝置，通過光電編碼器(左、右電機增量式編碼器)檢測車輛行駛速度，當速度大于設定的保護速度時，蜂鳴器長響提示駕駛者減速，且搖桿將向駕駛者身體方向傾斜，使駕駛者繼續(xù)加速變得困難，如駕駛者繼續(xù)加速，搖桿將向駕駛者身體方向更大的角度傾斜，強迫駕駛者減速，保證駕駛安全。5、本發(fā)明車體設計結構合理，整體感覺體積小，攜帶方便，且由于采用履帶，造型新奇；本發(fā)明的控制系統(tǒng)考慮周全，有全面的安全保護措施，既保證車輛具有良好的越野通過性，可以在冰雪、濕滑路面行駛又具有非常高的穩(wěn)定性和安全性。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明的不當限定，在附圖中:圖1為本發(fā)明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的控制系統(tǒng)連接示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的自平衡電動雙履帶車遙控鎖車工作狀態(tài)轉換示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。圖1為本發(fā)明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的結構示意圖2為本發(fā)明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的控制系統(tǒng)連接示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的自平衡電動雙履帶車遙控鎖車工作狀態(tài)轉換示意圖。參見圖1所示,本實施例提供的自平衡電動雙履帶車,包括車體I,還包括:與車體I連接的搖桿2，及與搖桿2連接的把手3，及設于車體I左右兩側的腳踏板4，及設于腳踏板4下面與車體I相連接的左電機和右電機6，及與分別與左電機和右電機6相連接的減速箱，及設于腳踏板4下面的感測裝置，及設于車體I內的控制裝置和供電裝置；感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接；左、右電機分別軸接傳動輪，傳動輪上裝有履帶，如圖1所示，右電機6通過軸7連接傳動輪8，傳動輪8上裝有履帶9。作為進一步的改進，本實施例中，履帶上方設有擋板11。作為更進一步的改進，本實施例中，每個傳動輪上均設有支撐架10，每個支撐架10上軸接有5個輔助輪12。感測裝置包括:電動腳架、加速度傳感器、角速率傳感器、蜂鳴器、設于搖桿底部的搖桿電位器以及設于電機轉軸上的左、右電機增量式編碼器?？刂蒲b置包括:CPU，分別與CPU電聯(lián)的左、右電機全橋驅動單元，左、右電機保護單元，轉向檢測單元，腳踏檢測單元，加速度檢測單元，角速率檢測單元，電量檢測及蜂鳴提醒單元，以及遙控鎖車單元；左電機全橋驅動單元與左電機保護單元相連；右電機全橋驅動單元與右電機保護單元相連。如圖2所示，左電機全橋驅動單元與左電機相連；右電機全橋驅動單元與右電機相連；轉向檢測單元與搖桿電位器相連；腳踏檢測單元與電動腳架相連；加速度檢測單元與加速度傳感器相連；角速率檢測單元與角速度傳感器相連；電量檢測及蜂鳴提醒單元與電源電路和蜂鳴器相連；左、右電機增量式編碼器與CPU相連。左、右電機全橋驅動單元均包括調速控制單元和方向控制單元，調速控制單元和方向控制單元分別與CPU電聯(lián)。本實施例中，角速率傳感器為陀螺儀傳感器，加速度傳感器為三軸加速度傳感器，電機為大功率電機。另外，作為本實施例的一種優(yōu)選，如圖1所示，搖桿2頂部還設有顯示面板5 ;如圖2所示,控制裝置還包括電量顯示單元；顯示面板5與電量顯示單元相連。作為本實施例的另一種優(yōu)選，本發(fā)明電機采用雙供電系統(tǒng)，供電裝置包括電源和電池；電源與電池互聯(lián)；電源和電池均分別與左電機和右電機連接；電源與控制裝置連接。本實施例提供的自平衡電動雙履帶車，其工作原理為:主要由高速CPU對左右兩個電機進行PID(比例、積分、微分)運算并根據(jù)運算結果主要對車輛進行以下幾個方面的控制:I)角度采集a.CPU的模數(shù)轉換口采集加速度傳感器與角速率傳感器的變化電壓，轉換為內部數(shù)值；b.根據(jù)傳感器的參數(shù)，進行系數(shù)轉換；c.使用卡爾曼濾波算法對兩傳感器的數(shù)據(jù)進行融合計算出車輛的在靜止狀態(tài)及在高速運動狀態(tài)下的角度數(shù)值。2)電機控制
a.由CPU產生脈沖寬度調制信號控制電機的快慢；b.由一個輸出號產生電機正反轉信號，當車輛需向前行駛時需輸出向前信號，電機向正方向轉，車輛向前行，當車輛需向后行駛時輸出向后行駛信號，電機向反方向轉，車輛向后行。當車輛需要轉向時，分別向左右兩個電機輸出向前及向后信號，電機一個向前轉一個向后，實現(xiàn)原地轉向。3)轉向a.搖桿電位器的處于中點電壓在1.5V，當通過搖桿電位器左右擺動時，搖桿電位器的輸出電壓在0-3V之間變化；b.CPU通過模數(shù)轉換口采信搖桿電位器的電壓，轉換成為數(shù)值；c.通過數(shù)值的變化CPU就能知道駕駛人員需要車輛向左轉還是向轉。4)人體檢測兩邊踏板下各有一組檢測裝置，當人踏上時，CPU檢測信號就由高電位向低電位轉變，CPU就可知道車輛需由解鎖狀態(tài)轉變?yōu)轳{駛狀態(tài)，當人離開時CPU檢測信號就由低電位轉變?yōu)楦唠娢?，CPU將車輛由駕駛狀態(tài)轉變?yōu)榻怄i狀態(tài)。5)超速保護通過光電編碼器檢測到行駛速度大于設定的保護速度，蜂鳴器長響，車輛將會使搖桿向駕駛都向體方面傾斜，使駕駛者向繼續(xù)加速變得困難，如駕駛者繼續(xù)加速，搖桿將會向駕駛者更加大的角度傾斜，強迫駕駛者減速。6)電動腳架控制車輛處于待機狀態(tài)或解鎖狀態(tài)時電動腳架自動落下，車輛轉變?yōu)轳{駛狀態(tài)時電動腳架自動升起。7)遙控鎖車功能如圖3所示，當車輛處于解鎖狀態(tài)下，按下遙控器的關車按鍵，車輛裝轉變到待機狀態(tài)。當車輛處于待機狀態(tài)下時按下遙控的開車按鍵，車輛轉變?yōu)榻怄i狀態(tài)。當車輛處于駕駛狀態(tài)時，為駕駛者的安全，此時按遙控不會做出反應。8)電池電量顯示及保護通過手柄上的電量顯示板顯示電池電量，當電池電量小于設定保護電壓時，蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”聲響，車輛處于鎖閉狀態(tài)駕駛都不能開動車輛。9)電機保護電路通過檢測兩路電機上驅動電路的輸出電流，比較程序的控制狀態(tài)，判斷電機是否處于與控制相符合的狀態(tài)，否則將關閉電機輸出，以防止車輛處于不受控制狀態(tài)。需要說明的是，實施本發(fā)明的技術方案，可實現(xiàn)如下功能，駕駛更加靈活，且具有非常高的穩(wěn)定性和安全性:I)可以使車輛根據(jù)前后傾斜幅度控制前進或后退速度，水平狀態(tài)下原地懸停。2)通過搖桿作用可以原地360度轉向，轉彎半徑為O米。3)高速轉向下車輛自動減速后轉向。4)速度保護，當車輛速度超出設定的車速情況下，搖桿向身體方向傾斜并且蜂鳴器長響提示駕駛者減速。以上所述的實施方式，并不構成對該技術方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在該技術方案的保護范圍之內。
權利要求
1.一種自平衡電動雙履帶車包括車體，其特征在于，還包括:與車體連接的搖桿，及與搖桿連接的把手，及設于車體左右兩側的腳踏板，及設于腳踏板下面與車體相連接的左、右電機，及與分別與左、右電機相連接的減速箱，及設于所述腳踏板下面的感測裝置，及設于車體內的控制裝置和供電裝置； 所述感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接； 所述左、右電機均軸接傳動輪，所述傳動輪上裝有履帶。
2.根據(jù)權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述感測裝置包括:電動腳架、加速度傳感器、角速率傳感器、蜂鳴器、設于搖桿底部的搖桿電位器以及設于電機轉軸上的左、右電機增量式編碼器； 所述控制裝置包括:CPU，分別與CPU電聯(lián)的左、右電機全橋驅動單元，左、右電機保護單元，轉向檢測單元，腳踏檢測單元，加速度檢測單元，角速率檢測單元，電量檢測及蜂鳴提醒單元，以及遙控鎖車單元；所述左電機全橋驅動單元與左電機保護單元相連；所述右電機全橋驅動單元與右電機保護單元相連； 所述左電機全橋驅動單元與所述左電機相連；所述右電機全橋驅動單元與所述右電機相連；所述轉向檢測單元與所述搖桿電位器相連；所述腳踏檢測單元與所述電動腳架相連；所述加速度檢測單元與所述加速度傳感器相連；所述角速率檢測單元與角速度傳感器相連；所述電量檢測及蜂鳴提醒單元與電源電路和蜂鳴器相連；所述左、右電機增量式編碼器與所述CPU相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述左、右電機全橋驅動單元均包括調速控制單元和方向控制單元，所述調速控制單元和方向控制單元分別與CPU電聯(lián)。
4.根據(jù)權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述搖桿頂部還設有顯示面板，所述控制裝置還包括電量顯示單元，所述顯示面板與所述電量顯示單元相連。
5.根據(jù)權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述角速率傳感器為陀螺儀。
6.根據(jù)權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。
7.根據(jù)權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，還包括 輔助輪；所述傳動輪上設有支撐架，所述支撐架與輔助輪軸接。
8.根據(jù)權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述電機為大功率電機。
9.根據(jù)權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述履帶上方設有擋板。
10.根據(jù)權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述供電裝置包括電源和電池；所述電源與電池互聯(lián)；所述電源和電池均分別與所述左、右電機連接；所述電源與控制裝置連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及機電領域，公開了一種自平衡電動雙履帶車，包括與車體連接的搖桿，及與搖桿連接的把手，及設于車體左右兩側的腳踏板，及設于腳踏板下面與車體相連接的左、右電機，及設于所述腳踏板下面的感測裝置，及設于車體內的控制裝置和供電裝置；所述感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接；所述左、右電機分別軸接傳動輪，所述傳動輪上裝有履帶。采用本發(fā)明，對電動車的操控更加靈活，不但可實現(xiàn)人體感應前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向等功能，而且具有良好的越野通過性，可以在冰雪、濕滑路面行駛；既具有良好的穩(wěn)定性和安全性，又具有體積小、攜帶方便、新奇等優(yōu)點。
文檔編號B62D55/00GK103112509SQ20131007134
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權日2013年3月6日
發(fā)明者何志波, 朱淑娟 申請人:何志波, 朱淑娟