一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車的制作方法

本實用新型涉及電動平衡車領域，尤其是一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車。

背景技術：

電動平衡車，又叫體感車、思維車、攝位車等。市場上主要有獨輪和雙輪兩類。其運作原理主要是建立在一種被稱為“動態穩定”的基本原理上，人在車上的重心變化產生力矩施加給車子，這個力矩使平衡車產生小角度傾斜，利用車體內部的陀螺儀和加速度傳感器，來檢測車體角度的變化，并利用伺服控制系統，精確地驅動電機進行相應的調整，以抵消人對平衡車施加的力矩，進而保持系統的平衡。平衡車是現代人用來代步的工具，是一種新型的綠色環保交通工具。

平衡車的輸出力矩調節一般是利用車體的傾斜角度和傾斜的快慢來進行調節，這種調節方式具有一個缺點，因為電機在轉動的時候會產生反電動勢，這個反電動勢會削弱電機本來輸出的力矩，速度越大這種削弱作用越明顯，所以平衡車高速行駛時容易使人栽跟頭，對用戶造成不必要的傷害。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車，可以使平衡車平穩運行，避免因高速運行而使用戶得到傷害。

本實用新型所采用的技術方案是：一種帶力矩調節機制的壓力感 知電動平衡車，包括平衡車體、車輪、電機、電機驅動模塊，其中：

所述平衡車體包括壓力傳感模塊，用于測量平衡車體兩側的壓力值以實現轉向控制；

角度傳感模塊，用于測量平衡車的傾斜角度；

電機速度反饋模塊，用于測量電機的轉速；

控制器，用于利用平衡車的傾斜角度和電機的轉速做速度力矩補償實現平衡車平穩運行；

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驅動模塊的輸入端連接；所述電機驅動模塊的輸出端與電機的輸入端連接。

進一步地，所述電機速度反饋模塊包括霍爾傳感器、磁電編碼器。

進一步地，所述角度傳感模塊包括三軸加速度計和三軸陀螺儀。

進一步地，所述壓力傳感模塊包括壓力傳感器和/或稱重傳感器。

進一步地，所述平衡車體還包括藍牙通信模塊，用于與網絡終端或手持設備進行無線通信，所述藍牙通信模塊與控制器連接，所述藍牙通信模塊位于平衡車體內。

進一步地，所述平衡車體還包括電源模塊，所述電源模塊為帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車提供電源，所述電源模塊位于平衡車體內。

本實用新型的有益效果是：本實用新型一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車通過電機速度反饋模塊和角度傳感模塊控制電機 的轉速，增加平衡車的速度力矩補償，可以使平衡車在高速運行時保持平穩，避免因高速運行而使用戶得到傷害。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明：

圖1是本實用新型一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車的結構框圖；

圖2是本實用新型一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車的使用示意圖；

圖3是本實用新型一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車的調節示意圖。

具體實施方式

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

一種帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車，參考圖1，包括平衡車體、車輪、電機、電機驅動模塊，其中：

所述平衡車體包括壓力傳感模塊，用于測量平衡車體兩側的壓力值以實現轉向控制；

角度傳感模塊，用于測量平衡車的傾斜角度；

電機速度反饋模塊，用于測量電機的轉速；

控制器，用于利用平衡車的傾斜角度和電機的轉速做速度力矩補償實現平衡車平穩運行；

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驅動模塊的輸入端連接；所述電機驅動模塊的輸出端與電機的輸入端連接。

在本實施例中，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系列的微控制器來實現。

作為進一步優選的實施方式，所述電機速度反饋模塊包括霍爾傳感器、磁電編碼器。

作為進一步優選的實施方式，所述角度傳感模塊包括三軸加速度計和三軸陀螺儀。

作為進一步優選的實施方式，所述平衡車體還包括電源模塊，所述電源模塊為帶力矩調節機制的壓力感知電動平衡車提供電源，所述電源模塊位于平衡車體內。

當平衡車行進時，當用戶想要加速前進時，由于電機里面有線圈和磁鋼片，根據電磁感應原理，電機在轉動的時候會產生反電動勢，即產生一個與電池極性相反的電壓，這個電壓會抵消一部分電機驅動模塊提供給電機的電壓，所以電機實際得到電壓會比用戶預想的電壓要小，也即實際電流會比預想的要小，最終導致電機輸出的力矩比用戶預想的要小，這時候用戶無法保持動態平衡，用戶在平衡車上就會栽跟斗。根據電磁感應定律，平衡車高速行駛時，線圈切割磁感線的速度越大，產生的反電壓也越大，所以平衡車在低速行走的時候這種力矩不平衡是不明顯的，速度越大越明顯。

參考圖3，在本實施例中，角度傳感模塊測量出平衡車的傾斜角度，電機速度反饋模塊測出電機運行的速度做速度補償，控制器根據角度和速度這兩個參數整定出控制參數PWM，并將控制參數PWM發送給電機驅動模塊，電機驅動模塊根據控制參數PWM驅動電機轉動，進而保證平衡車可以在高速行駛的時候保持平穩行駛，避免用戶栽跟頭。增加速度反饋，提高了速度調節的穩定性。

所述控制參數PWM是由檢測到的傾斜角度和速度得到的，在本實用例中，利用角度傳感模塊可以得到平衡車的傾斜角度A和反應平衡車傾斜快慢的角速度B，利用電機速度反饋模塊可以得到電機的轉速C，則控制參數PWM＝A*k1+B*k2+C*k3(k1、k2、k3均為常數)，只要精確調節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行駛。

作為進一步優選的實施方式，所述壓力傳感模塊包括壓力傳感器和/或稱重傳感器。

在本實施例中，當平衡車開始運行時，通過稱重傳感器反饋平衡車體兩端的壓力值，控制器根據兩端所測壓力值控制平衡車實現轉彎；控制器根據角度傳感模塊測量的角度控制平衡車實現前進和后退。

作為進一步優選的實施方式，所述平衡車體還包括藍牙通信模塊，用于與網絡終端或手持設備進行無線通信，所述藍牙通信模塊與控制器連接，所述藍牙通信模塊位于平衡車體內。

增加藍牙通信模塊，在本實施例中，用戶可以通過手機的藍牙功 能和平衡車的藍牙通信模塊與平衡車建立聯系，進而可以與控制器進行信息交互控制平衡車的行動。

以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實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權利要求所限定的范圍內。