本實(shí)用新型涉及電動(dòng)平衡車領(lǐng)域，尤其是一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車。

背景技術(shù)：

電動(dòng)平衡車，又叫體感車、思維車、攝位車等。市場(chǎng)上主要有獨(dú)輪和雙輪兩類。其運(yùn)作原理主要是建立在一種被稱為“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”的基本原理上，人在車上的重心變化產(chǎn)生力矩施加給車子，這個(gè)力矩使平衡車產(chǎn)生小角度傾斜，利用車體內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器，來(lái)檢測(cè)車體角度的變化，并利用伺服控制系統(tǒng)，精確地驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以抵消人對(duì)平衡車施加的力矩，進(jìn)而保持系統(tǒng)的平衡。平衡車是現(xiàn)代人用來(lái)代步的工具，是一種新型的綠色環(huán)保交通工具。

平衡車的輸出力矩調(diào)節(jié)一般是利用車體的傾斜角度和傾斜的快慢來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式具有一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)殡姍C(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)會(huì)削弱電機(jī)本來(lái)輸出的力矩，速度越大這種削弱作用越明顯，所以平衡車高速行駛時(shí)容易使人栽跟頭，對(duì)用戶造成不必要的傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車，可以使平衡車平穩(wěn)運(yùn)行，避免因高速運(yùn)行而使用戶得到傷害。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感 知電動(dòng)平衡車，包括平衡車體、車輪、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其中：

所述平衡車體包括壓力傳感模塊，用于測(cè)量平衡車體兩側(cè)的壓力值以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制；

角度傳感模塊，用于測(cè)量平衡車的傾斜角度；

電機(jī)速度反饋模塊，用于測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

控制器，用于利用平衡車的傾斜角度和電機(jī)的轉(zhuǎn)速做速度力矩補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)平衡車平穩(wěn)運(yùn)行；

所述壓力傳感模塊的輸出端與控制器的輸入端連接；所述角度傳感模塊和電機(jī)速度反饋模塊的輸出端分別與控制器的輸入端連接；所述控制器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與電機(jī)的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)速度反饋模塊包括霍爾傳感器、磁電編碼器。

進(jìn)一步地，所述角度傳感模塊包括三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀。

進(jìn)一步地，所述壓力傳感模塊包括壓力傳感器和/或稱重傳感器。

進(jìn)一步地，所述平衡車體還包括藍(lán)牙通信模塊，用于與網(wǎng)絡(luò)終端或手持設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信，所述藍(lán)牙通信模塊與控制器連接，所述藍(lán)牙通信模塊位于平衡車體內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述平衡車體還包括電源模塊，所述電源模塊為帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車提供電源，所述電源模塊位于平衡車體內(nèi)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車通過電機(jī)速度反饋模塊和角度傳感模塊控制電機(jī) 的轉(zhuǎn)速，增加平衡車的速度力矩補(bǔ)償，可以使平衡車在高速運(yùn)行時(shí)保持平穩(wěn)，避免因高速運(yùn)行而使用戶得到傷害。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

圖1是本實(shí)用新型一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車的使用示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車的調(diào)節(jié)示意圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

一種帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車，參考圖1，包括平衡車體、車輪、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其中：

所述平衡車體包括壓力傳感模塊，用于測(cè)量平衡車體兩側(cè)的壓力值以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制；

角度傳感模塊，用于測(cè)量平衡車的傾斜角度；

電機(jī)速度反饋模塊，用于測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

控制器，用于利用平衡車的傾斜角度和電機(jī)的轉(zhuǎn)速做速度力矩補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)平衡車平穩(wěn)運(yùn)行；

所述壓力傳感模塊的輸出端與控制器的輸入端連接；所述角度傳 感模塊和電機(jī)速度反饋模塊的輸出端分別與控制器的輸入端連接；所述控制器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與電機(jī)的輸入端連接。

在本實(shí)施例中，參考圖2，所述平衡車體包括平衡車身1、左踏板3和右踏板4，所述車輪包括左車輪2和右車輪5。所述控制器采用STM32F1系列的微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電機(jī)速度反饋模塊包括霍爾傳感器、磁電編碼器。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述角度傳感模塊包括三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述平衡車體還包括電源模塊，所述電源模塊為帶力矩調(diào)節(jié)機(jī)制的壓力感知電動(dòng)平衡車提供電源，所述電源模塊位于平衡車體內(nèi)。

當(dāng)平衡車行進(jìn)時(shí)，當(dāng)用戶想要加速前進(jìn)時(shí)，由于電機(jī)里面有線圈和磁鋼片，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，即產(chǎn)生一個(gè)與電池極性相反的電壓，這個(gè)電壓會(huì)抵消一部分電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊提供給電機(jī)的電壓，所以電機(jī)實(shí)際得到電壓會(huì)比用戶預(yù)想的電壓要小，也即實(shí)際電流會(huì)比預(yù)想的要小，最終導(dǎo)致電機(jī)輸出的力矩比用戶預(yù)想的要小，這時(shí)候用戶無(wú)法保持動(dòng)態(tài)平衡，用戶在平衡車上就會(huì)栽跟斗。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，平衡車高速行駛時(shí)，線圈切割磁感線的速度越大，產(chǎn)生的反電壓也越大，所以平衡車在低速行走的時(shí)候這種力矩不平衡是不明顯的，速度越大越明顯。

參考圖3，在本實(shí)施例中，角度傳感模塊測(cè)量出平衡車的傾斜角度，電機(jī)速度反饋模塊測(cè)出電機(jī)運(yùn)行的速度做速度補(bǔ)償，控制器根據(jù)角度和速度這兩個(gè)參數(shù)整定出控制參數(shù)PWM，并將控制參數(shù)PWM發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)控制參數(shù)PWM驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而保證平衡車可以在高速行駛的時(shí)候保持平穩(wěn)行駛，避免用戶栽跟頭。增加速度反饋，提高了速度調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。

所述控制參數(shù)PWM是由檢測(cè)到的傾斜角度和速度得到的，在本實(shí)用例中，利用角度傳感模塊可以得到平衡車的傾斜角度A和反應(yīng)平衡車傾斜快慢的角速度B，利用電機(jī)速度反饋模塊可以得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速C，則控制參數(shù)PWM＝A*k1+B*k2+C*k3(k1、k2、k3均為常數(shù))，只要精確調(diào)節(jié)k1、k2、k3的值，就可以抵消反電壓的影響，使平衡車可以在任何速度保持平穩(wěn)行駛。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述壓力傳感模塊包括壓力傳感器和/或稱重傳感器。

在本實(shí)施例中，當(dāng)平衡車開始運(yùn)行時(shí)，通過稱重傳感器反饋平衡車體兩端的壓力值，控制器根據(jù)兩端所測(cè)壓力值控制平衡車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎；控制器根據(jù)角度傳感模塊測(cè)量的角度控制平衡車實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和后退。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述平衡車體還包括藍(lán)牙通信模塊，用于與網(wǎng)絡(luò)終端或手持設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信，所述藍(lán)牙通信模塊與控制器連接，所述藍(lán)牙通信模塊位于平衡車體內(nèi)。

增加藍(lán)牙通信模塊，在本實(shí)施例中，用戶可以通過手機(jī)的藍(lán)牙功 能和平衡車的藍(lán)牙通信模塊與平衡車建立聯(lián)系，進(jìn)而可以與控制器進(jìn)行信息交互控制平衡車的行動(dòng)。

以上是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。