CN105270527A - 一种基于压力识别的平衡车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压力识别的平衡车，在所述左支撑组件、右支撑组件上分布有多个用于识别人体脚部覆盖面积以及重量的压力传感器；还包括主控单元，所述主控单元被配置为：根据接受到压力传感器测量的人体脚部覆盖面积以及重量，自动运行相应的工作模式。本发明的平衡车，利用多点压力传感器来识别驾驶员的重力值以及脚部面积，并根据该信息自动调整使用模式，也可通过设置的多种模式让使用者体验不同操作，实现运行更稳定，多模式使用，增添使用乐趣。

Description

一种基于压力识别的平衡车

技术领域

本发明涉及一种自平衡电动车，更准确地说，涉及一种两轮的体感车。

背景技术

电动平衡车，又叫体感车、思维车，其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制***，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持***的平衡，由于其趣味性广受青年和小孩喜欢，此为新兴起类目产品。

目前已有的用脚来控制的两轮平衡车采用的是转动机构、平衡控制机构及顶盖、内盖、底盖均是由两个成对称布置且可相互转动的部件构成，这样其利用脚部的力驱动一侧或者两侧的顶盖、内盖、底盖一起扭转，这样进而使传感器发出信号给平衡控制机构，平衡控制机构依据内部的控制程序驱动轮毂电机运转，进而让使用者朝前或者朝后运动，这样实现“脚控”，但其灵敏较高，只要踏上踏板机器就会灵敏反应启动，初学者或小孩子使用时没有给使用者反应时间处理是否真正开始运行动作，易导致操作不当发生危险，没有可供自动识别调整模式的选择。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种基于压力识别的平衡车。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种基于压力识别的平衡车，包括位于中部的中间支架组件，以及分别位于中间支架组件两侧的左支撑组件、右支撑组件，其中，所述左支撑组件、右支撑组件相向的一端分别设置有受控于各自电机的左轮、右轮，所述中间支架组件包括连接主体，在所述连接主体的下端固定有安装轴，所述安装轴的一端与左支撑组件转动连接，另一端与右支撑组件转动连接；

在所述左支撑组件、右支撑组件上分布有多个用于识别人体脚部覆盖面积以及重量的压力传感器；还包括主控单元，所述主控单元被配置为：根据接受到压力传感器测量的人体脚部覆盖面积以及重量，自动运行相应的工作模式。

优选的是，所述工作模式包括初学模式、运动模式、经济模式、竞技模式。

优选的是，所述左支撑组件、右支撑组件上设置有用于容纳压力传感器的凹槽。

优选的是，所述连接主体的两端分别与左支撑组件、右支撑组件部分重叠，在该重叠的区域还设置四个位于竖直方向上的弹簧，分别记为第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧，其中，第一弹簧设置在连接主体与左支撑组件之间的前端位置，所述第二弹簧设置在连接主体与左支撑组件之间的后端位置；第三弹簧设置在连接主体与右支撑组件之间的后端位置，第四弹簧设置在连接主体与右支撑组件之间的前端位置。

优选的是，所述连接主体呈水平的板状，所述安装轴通过轴瓦固定安装在连接主体的下端。

优选的是，所述左支撑组件包括用于与安装轴转动配合在一起的左套筒；所述右支撑组件包括用于与安装轴转动配合在一起的右套筒。

优选的是，所述安装轴的一端从左套筒内穿出，在所述安装轴上露出左套筒的位置还设置有防止安装轴退出的卡箍；所述安装轴的另一端从右套筒内穿出，在所述安装轴上露出右套筒的位置还设置有防止安装轴退出的卡箍。

优选的是，在所述左支撑组件上相应的位置设置有用于容纳第一弹簧、第二弹簧的凹槽；在所述右支撑组件上相应的位置设置有用于容纳第三弹簧、第四弹簧的凹槽。

本发明的平衡车，利用多点压力传感器来识别驾驶员的重力值以及脚部面积，并根据该信息自动调整使用模式，也可通过设置的多种模式让使用者体验不同操作，实现运行更稳定，多模式使用，增添使用乐趣。

附图说明

图1示出了本发明平衡车的结构示意图。

图2示出了图1的***图。

图3示出了本发明平衡车的部分结构示意图。

图4、图5示出了本发明平衡车两种工作状态图。

图6示出了自动识别的流程图。

具体实施方式

为了使本发明解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面结合具体的附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明。

参考图1、图2，本发明提供了一种两轮电动平衡车，其包括位于中部的中间支架组件，还包括位于中间支架组件两侧的左支撑组件5、右支撑组件4，当然，还包括设置在左支撑组件5、右支撑组件4下方的左下壳、右下壳，以及设置在左支撑组件5、右支撑组件4上方的左踏板、右踏板(视图未给出)等。

其中，所述左支撑组件5、右支撑组件4相向的一端分别设置有受控于各自电机的左轮7、右轮6，也就是说，左支撑组件5位于其外侧的一端转动连接受控于电机的左轮7，右支撑组件4位于其外侧的一端转动连接受控于电机的右轮6。

所述中间支架组件包括连接主体1，在所述连接主体1的下端设置有安装轴11，所述安装轴11的一端与左支撑组件5转动连接在一起，另一端与右支撑组件4转动连接在一起。在本发明一个具体的实施方式中，所述连接主体1呈水平的板状，所述左支撑组件5包括用于与安装轴11转动配合在一起的左套筒9，安装轴11与左套筒9之间通过轴承8转动连接在一起。该安装轴11的端头可以从左套筒9中穿出，且在所述安装轴11上露出左套筒9的位置还设置有防止安装轴11退出的卡箍10。

基于同样的道理，所述右支撑组件4包括用于与安装轴11另一端转动配合在一起的右套筒3，安装轴11与右套筒3之间通过另一轴承8转动连接在一起。该安装轴11的端头可以从右套筒3中穿出，且在所述安装轴11上露出右套筒3的位置还设置有防止安装轴11退出的卡箍10。

本发明的电动平衡车，在所述左支撑组件5、右支撑组件4上分布有多个用于识别人体脚部覆盖面积以及重量的压力传感器13。这些压力传感器13可以安装在所述左支撑组件5、右支撑组件4上设置的凹槽14内。

本发明的电动平衡车，在所述左支撑组件、右支撑组件上分布有多个压力传感器，根据不同压力传感器的踩踏组合，可识别出前着力点、平衡着力点、后着力点，也就是说，可以用来判断是人体前脚掌、后脚掌用力，还是处于稳定的状态，由此可用来控制电动平衡车的运行姿态。

参考图4，以左支撑组件5、右支撑组件4上分别设置12个压力传感器为例，该12个压力传感器以图4、图5的方式进行分布。图4、图5示出了两种不同情况时的状态原理图。图4所示的脚部覆盖了所有的压力传感器，而图5示出的脚部仅仅覆盖了B2、C2传感器，主控单元接收各传感器传送过来的信号，并根据传感器覆盖的个数以及相应的重量值，来调取运行相应的工作模式，也就是说控制电机按照相应的工作模式进行运行，参考图6。

本发明所述的工作模式，其实就是通过控制部分来调整电机的输出参数，从而可以优化电机的转速和扭距、功率等，使调整参数和输出的参数形成不同的比例值，从而可以切换平衡车的多种使用状态，例如初学模式、运动模式、经济模式、竞技模式等。

初学模式，踏板上有多个压力传感器，人体的脚踏上踏板后，多个压力传感器检测出各点位置的重力，经力-电转换装置后发送至主控单元，主控单元根据对应算法发出指令调整直流无刷电机的速度针对儿童或初次使用者，速度可相应调控为5KM/H以内，掌控运行更容易，更稳定，更安全。经济模式，通过采样检测电池组中各相关参数，如电压和电量；和称重传感器获知不同人体重力，微处理器从而计算出直流无刷电机使用对应的速度运行，速度稳定，可掌控速度控制在10km/H以内，以节约电为主，达到使用更持久，以匀速运动为主；运动模式，在初学模式基础上，相同的重力对于的直流无刷电机的速度是其两倍，当使用者使用一段时间更熟练时，在此范围内自行掌控运行速度，可快可慢，但又限定了速度，避免危险产生；竞技模式，在初学模式基础上，相同的重力对于的直流无刷电机速度是其成3倍速度15km/h或相对初学模式的增加倍数，此模式针对非常熟练且喜欢以此为乐趣的使用者使用，运行速度跟快，灵敏度更强，增添玩乐趣味。以上示例速度不限定只为5km/h，10km/h，15km/h，可根据实际设计进行调节。

例如当小孩子使用时，因脚脚部面积较小，压力传感感应装置通过识别其踩踏压力传感器的个数带表征其踩踏的面积，并结合压力传感器识别到的重力值，主控单元判断其为儿童使用，则自动调整为初学模式，以免儿童误操作，或操作不平衡导致的危险发生。

本发明的平衡车，利用多点压力传感器来识别驾驶员的重力值以及脚部面积，并根据该信息自动调整使用模式，也可通过设置的多种模式让使用者体验不同操作，实现运行更稳定，多模式使用，增添使用乐趣。

本发明的电动平衡车，参考图2、图3，所述连接主体1分别与左支撑组件5、右支撑组件4部分重叠，例如，左支撑组件5的部分结构伸入至连接主体1的下方，二者相互平行布置。在该重叠的区域还设置四个位于竖直方向上的弹簧12，记为第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧，其中，第一弹簧设置在连接主体1与左支撑组件5之间的前端位置，第二弹簧设置在连接主体1与左支撑组件5之间的后端位置；第三弹簧设置在连接主体1与右支撑组件4之间的后端位置，第四弹簧设置在连接主体1与右支撑组件4之间的前端位置。进一步优选的是，所述右支撑组件4、左支撑组件5上还设置有分别容纳各自弹簧的凹槽2，弹簧12的一端可以卡在该凹槽2内；当然对于本领域的技术人员来说，还可以设置凸出的定位柱，以用来套接弹簧等。

当出现站立不稳或路况较差的等问题时，例如当使用者后倾时，会使得左、右支撑组件相对于中间支架组件向后转动，此时，在位于前端的弹簧的作用下，会将该后倾的误操作的力度吸收掉，以防止平衡车打开后倾的自感应，避免了危险的产生。当使用者前倾时，会使得左、右支撑组件相对于中间支架组件向前转动，此时，在位于后端的弹簧的作用下，会将该前倾的误操作的力度吸收掉，以防止平衡车打开后倾的自感应，避免了危险的产生。

当使用者脚踏上平衡车的左、右支撑组件时，会产生一个力度，此力度在四弹性的作用下起到缓解的作用，当使用者站立平稳后需克服该弹性装置的弹性力度，倾斜车体才会开始感应移动。同时，增加该弹簧还可缓解当人站上去因未站稳力度控制不均后的左右脚力度不均的问题，有效缓解了误操作或站立不稳、力度不均、路况差等造成的误反应问题，减小危险。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加对于本领域的一般技术人员来说是显而易见的。申请人的意图是所有的这些变化和增加都落在了本发明权利要求所保护的范围中。

Claims (8)

1.一种基于压力识别的平衡车，其特征在于：包括位于中部的中间支架组件，以及分别位于中间支架组件两侧的左支撑组件、右支撑组件，其中，所述左支撑组件、右支撑组件相向的一端分别设置有受控于各自电机的左轮、右轮，所述中间支架组件包括连接主体，在所述连接主体的下端固定有安装轴，所述安装轴的一端与左支撑组件转动连接，另一端与右支撑组件转动连接；

在所述左支撑组件、右支撑组件上分布有多个用于识别人体脚部覆盖面积以及重量的压力传感器；还包括主控单元，所述主控单元被配置为：根据接受到压力传感器测量的人体脚部覆盖面积以及重量，自动运行相应的工作模式。

2.根据权利要求1所述的平衡车，其特征在于：所述工作模式包括初学模式、运动模式、经济模式、竞技模式。

3.根据权利要求1所述的电动平衡车，其特征在于：所述左支撑组件、右支撑组件上设置有用于容纳压力传感器的凹槽。

4.根据权利要求1所述的电动平衡车，其特征在于：所述连接主体的两端分别与左支撑组件、右支撑组件部分重叠，在该重叠的区域还设置四个位于竖直方向上的弹簧，分别记为第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧，其中，第一弹簧设置在连接主体与左支撑组件之间的前端位置，所述第二弹簧设置在连接主体与左支撑组件之间的后端位置；第三弹簧设置在连接主体与右支撑组件之间的后端位置，第四弹簧设置在连接主体与右支撑组件之间的前端位置。

5.根据权利要求1所述的两轮电动平衡车，其特征在于：所述连接主体呈水平的板状，所述安装轴通过轴瓦固定安装在连接主体的下端。

6.根据权利要求1所述的两轮电动平衡车，其特征在于：所述左支撑组件包括用于与安装轴转动配合在一起的左套筒；所述右支撑组件包括用于与安装轴转动配合在一起的右套筒。

7.根据权利要求6所述的两轮电动平衡车，其特征在于：所述安装轴的一端从左套筒内穿出，在所述安装轴上露出左套筒的位置还设置有防止安装轴退出的卡箍；所述安装轴的另一端从右套筒内穿出，在所述安装轴上露出右套筒的位置还设置有防止安装轴退出的卡箍。

8.根据权利要求1所述的两轮电动平衡车，其特征在于：在所述左支撑组件上相应的位置设置有用于容纳第一弹簧、第二弹簧的凹槽；在所述右支撑组件上相应的位置设置有用于容纳第三弹簧、第四弹簧的凹槽。