CN106444747B - 一种平衡车载物的方法和平衡车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平衡车载物的方法和平衡车。该平衡车载物的方法包括步骤：获取控制信号进入载物模式；平衡车在空载状态下启动自平衡；当平衡车检测到载重时，测量物品的高度；根据物品高度计算安全行驶速度；启动平衡车运行。采用本发明无须更改现有平衡车的电路和结构，就可以让平衡车能够安全、可靠地载物。

Description

一种平衡车载物的方法和平衡车
技术领域
本发明涉及平衡车控制领域，更具体的说，涉及一种平衡车载物的方法和平衡车。
背景技术
电动平衡车，又叫平衡车、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，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。
现有的电动平衡车一般有两种，一种是车体上具有一个操作杆，使用者站在电动平衡车的脚踏平台上对操作杆进行操作，从而前进、后退及停止，这样的控制也称“手控”。另一种是车体由两部分组成，左部分和右部分之间通过转动机构实现相互转动，从而实现“脚控”。现有的平衡车都基于载人来设计的，并未考虑到载物的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以让平衡车载物的平衡车载物的方法和平衡车。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
根据本发明的一个方面，本发明公开一种平衡车载物的方法，该方法包括：
获取控制信号进入载物模式；
平衡车在空载状态下启动自平衡；
当平衡车检测到载重时，测量物品的高度；
根据物品高度计算安全行驶速度；
启动平衡车运行。
进一步的，当平衡车检测到载重时还包括：
拍摄物体的图像并发送到云端；
从云端获取物品特性信息；
所述根据物品特性信息计算安全行驶速度的步骤还包括：
根据物品特性信息修正安全行驶速度。
进一步的，当平衡车检测到载重时还包括：
测量物品的重量；
所述根据物品特性信息计算安全行驶速度的步骤还包括：
根据物品的重量修正安全行驶速度。
一般来说，越重的物品惯性越大，因此当载物重量较重时，可以适当降低安全行驶速度越低。反之可以适当提高安全行驶速度。
进一步的，所述获取控制信号进入载物模式的步骤包括：
将平衡车跟移动智能终端配对；
接收移动智能终端的控制信号进入载物模式；
所述启动平衡车运行的步骤包括：
实时计算平衡车跟控制器的距离，控制平衡车跟控制器的距离保持在预设距离内；当检测到平衡车按安全行驶速度运行时，平衡车和控制器的距离仍然持续拉大，发出告警信息；
所述平衡车的最大运行速度小于等于安全行驶速度。
本技术方案独创跟随模式，通过蓝牙跟手机、手环等连接，人走动时平衡车跟随走动。无须复杂的路线规划、导航，且由于有人“带路”，运行可靠性更高，且可以适用于各种复杂的环境和路道，显著提高了平衡车载物的应用场景。
进一步的，所述平衡车载物的方法还包括预存路线信息的步骤，所述启动平衡车运行的步骤包括：控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行；所述预存路线信息的步骤还包括：
与移动智能终端建立通信连接；
存储移动智能终端发送的路线信息；
所述控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行的步骤包括：
基于导航***控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行。
通过导航(GPS、北斗、伽利略等都可以)可以预先规划路线，让平衡车按预定路线行走。
进一步的，所述平衡车载物的方法还包括规避障碍物的步骤：
计算平衡车前方物体高度，将高度超过预设值的物体标记为障碍物；
测量障碍物宽度；
根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线；
标注障碍物坐标位置并更新到障碍物地图数据库；
与附近的平衡车联网共享障碍物地图数据库。
现有技术是被动式探测障碍物，要实时探测、计算，运算量大，算法复杂。本发明先通过判断物体高度，先排除一部分平衡车可以直接越过的物体，而对于平衡车无法越过的障碍物，本发明技术方案也仅计算物品的宽度，不需要构件障碍物的形状和尺寸，算法简单，运算量很小。再者，本发明可以将新发现的障碍物实时更新到障碍物地图，供自己和其他平衡车参考，随着数据的积累，判断障碍物和规划行车路线会越来越准确，具备自成长的能力，智能化程度更高，且避免了不必要的重复计算。
进一步的，所述根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线的步骤还包括：
拍摄障碍物的图片；
将图片上传到云端服务器进行识别；
根据识别结果修正行车路线。
有些物品，比如海绵、草堆，虽然比较高，但平衡车还是可能直接跨过去的。但同样高度的物品，如果换成是砖头，可能就得绕行了。
进一步的，所述根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线的步骤还包括：
访问通用地图数据库；
获取道路信息；
基于道路信息规划行车路线。
通用地图数据库是指百度地图、高德地图、腾讯地图等常用的地图，里面包含了各个道路的信息，因此平衡车可以在道路的限定条件下规划行车路线。传统的通用地图已经给出了道路的边界，即道路的边界等同于障碍物，但道路地图不可能把道路中存在的障碍物标示出来，因此两者结合，才能使行车路线更具有可操作性，安全程度更高。
进一步的，所述标注障碍物坐标位置并更新到障碍物地图数据库包括：
判断障碍物的运动状态；
仅将静止状态的障碍物更新到障碍物地图数据库。
动态障碍物随时移动，更新到地图没有实际意义。
进一步的，所述规避障碍物的方法还包括：
判断障碍物的运动状态；
当障碍物处于运动状态时，控制平衡车减速或暂停。
根据本发明的另一个方面，本发明公开了一种平衡车，包括：
用于获取控制信号进入载物模式的装置；
用于平衡车在空载状态下启动自平衡的装置；
用于当平衡车检测到载重时，测量物品的高度的装置；
用于根据物品高度计算安全行驶速度的装置；
用于启动平衡车运行的装置。
进一步的，所述用于获取控制信号进入载物模式的装置包括：
用于将平衡车跟移动智能终端配对的装置；
用于接收移动智能终端的控制信号进入载物模式的装置；
用于启动平衡车运行的装置包括：
用于实时计算平衡车跟控制器的距离，控制平衡车跟控制器的距离保持在预设距离内；当检测到平衡车按安全行驶速度运行时，平衡车和控制器的距离仍然持续拉大，发出告警信息的装置；
所述平衡车的最大运行速度小于等于安全行驶速度。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：平衡车进入载物模式以后，在空载状态下启动自平衡，这样就可以在上面稳定地放置物品，等放置完毕后，通过判断高度来设定平衡车安全运行速度。一般来说，高度越低，重心越稳定，运输稳定性好，速度快些都没问题，反正，重心就越飘，稳定性越差，就得适当降低速度。采用本发明无须更改现有平衡车的电路和结构，就可以让平衡车能够安全、可靠地载物。
附图说明
图1是本发明平衡车原理示意图；
图2是本发明平衡车载物的方法示意图。
具体实施方式
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
在上下文中所称移动智能终端(如智能手机、平板电脑、穿戴设备或智能眼镜)、计算机、AI(人工智能)、机器人、VR(虚拟现实)、AR(增强现实)、智能家居设备或智能工业控制设备等等均可以通过运行预定程序或指令来执行数值计算和/或逻辑计算等预定处理过程，其可以包括处理器与存储器，由处理器执行在存储器中预存的存续指令来执行预定处理过程，或是由ASIC、FPGA、DSP等硬件执行预定处理过程，或是由上述二者组合来实现。计算机设备包括但不限于服务器、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。
网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(Cloud Computing)的由大量计算机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机。其中，所述计算机设备可单独运行来实现本发明，也可接入网络并通过与网络中的其他计算机设备的交互操作来实现本发明。其中，所述计算机设备所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、VPN网络等。
需要说明的是，所述用户设备、网络设备和网络等仅为举例，其他现有的或今后可能出现的计算机设备或网络如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
后面所讨论的方法(其中一些通过流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
应当理解的是，当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。与此相对，当一个单元被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则不存在中间单元。应当按照类似的方式来解释被用于描述单元之间的关系的其他词语(例如“处于。。。之间”相比于“直接处于。。。之间”，“与。。。邻近”相比于“与。。。直接邻近”等等)。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
下面结合附图1、2和较佳的实施例对本发明作进一步说明。。
作为本发明的一个实施例，本发明公开了一种平衡车，包括：
切换装置10：用于获取控制信号进入载物模式的装置；
平衡装置20：用于平衡车在空载状态下启动自平衡的装置；
测高装置30：用于当平衡车检测到载重时，测量物品的高度的装置；
计算装置40：用于根据物品高度计算安全行驶速度的装置；
驱动装置50：用于启动平衡车运行的装置。
进一步的，所述用于获取控制信号进入载物模式的装置包括：
用于将平衡车跟移动智能终端配对的装置；
用于接收移动智能终端的控制信号进入载物模式的装置；
用于启动平衡车运行的装置包括：
用于实时计算平衡车跟控制器的距离，控制平衡车跟控制器的距离保持在预设距离内；当检测到平衡车按安全行驶速度运行时，平衡车和控制器的距离仍然持续拉大，发出告警信息的装置；
所述平衡车的最大运行速度小于等于安全行驶速度。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：平衡车进入载物模式以后，在空载状态下启动自平衡，这样就可以在上面稳定地放置物品，等放置完毕后，通过判断高度来设定平衡车安全运行速度。一般来说，高度越低，重心越稳定，运输稳定性好，速度快些都没问题，反正，重心就越飘，稳定性越差，就得适当降低速度。采用本发明无须更改现有平衡车的电路和结构，就可以让平衡车能够安全、可靠地载物。
基于上述平衡车，本实施方式公开一种平衡车载物的方法，该方法可应用但不局限于本发明的平衡车。
该平衡车载物的方法包括步骤：
获取控制信号进入载物模式；
平衡车在空载状态下启动自平衡；
当平衡车检测到载重时，测量物品的高度；
根据物品高度计算安全行驶速度；
启动平衡车运行。
平衡车判断载重和空载有多种方式可以实现，比如在踏板设置压力传感器，当测量的压力大于预设值则判断载重，否则判断空载。也可以利用平衡车现成的光耦开关实现，当重物达到一定重量的时候，光耦开关按下，切断光路，则判断为载重。
可选的，当平衡车检测到载重时还包括：
拍摄物体的图像并发送到云端；
从云端获取物品特性信息；
所述根据物品特性信息计算安全行驶速度的步骤还包括：
根据物品特性信息修正安全行驶速度。
物品放置的稳定性不仅跟高度相关，跟物品特性也有直接关系。比如像铁块、石头一类高密度的重物品，运输稳定性好，速度快些都没问题，而想棉花、泡沫一类低密度的轻物品，容易吹跑，就得适当降低速度。
可选的，当平衡车检测到载重时还包括：
测量物品的重量；
所述根据物品特性信息计算安全行驶速度的步骤还包括：
根据物品的重量修正安全行驶速度。
一般来说，越重的物品惯性越大，可以适当降低安全行驶速度；反之可以加大安全行驶速度。
可选的，所述获取控制信号进入载物模式的步骤包括：
将平衡车跟移动智能终端配对；
接收移动智能终端的控制信号进入载物模式；
所述启动平衡车运行的步骤包括：
实时计算平衡车跟控制器的距离，控制平衡车跟控制器的距离保持在预设距离内；当检测到平衡车按安全行驶速度运行时，平衡车和控制器的距离仍然持续拉大，发出告警信息；
所述平衡车的最大运行速度小于等于安全行驶速度。
本技术方案独创跟随模式，通过蓝牙跟手机、手环等连接，人走动时平衡车跟随走动。无须复杂的路线规划、导航，且由于有人“带路”，运行可靠性更高，且可以适用于各种复杂的环境和路道，显著提高了平衡车载物的应用场景。在此模式下，基本上驾驶人员操控平衡车可以运行的环境，载物状态下的平衡车都能适用，应用场景更宽泛。平衡车和控制器的实时测距有多种方式可以实现，以下以蓝牙测距进行举例说明。
蓝牙是一种电磁波的，所以可以使用电磁波原理测距。发射位置与接收位置的距离，可以中间有一个镜子进行反射的。根据发射时间与接收时间进行测距，当然，这种方法用不到电脑上的。且误差是+/-1M左右。按时间与传播的速度得出的。
另外一种方式，可以让蓝牙同时发身不同波长的波，接收后可以得到相应的处理，因为是同时发射击，而不同波在接收后查看其查关的相位。然后进行一些复杂的计算，如果其两个波长又时相位重合，则这个距离一定是波长最小公倍数的整数倍。波长越多越精确，类似激光测距仪的原理的，这样更精确。
可选的，所述平衡车载物的方法还包括预存路线信息的步骤，所述启动平衡车运行的步骤包括：控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行。该预存路线信息的步骤还包括：
与移动智能终端建立通信连接；
存储移动智能终端发送的路线信息；
所述控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行的步骤包括：
基于导航***控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行。
通过导航(GPS、北斗、伽利略等都可以)可以预先规划路线，让平衡车按预定路线行走。
可选的，所述平衡车载物的方法还包括规避障碍物的步骤：
计算平衡车前方物体高度，将高度超过预设值的物体标记为障碍物；
测量障碍物宽度；
根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线；
标注障碍物坐标位置并更新到障碍物地图数据库；
与附近的平衡车联网共享障碍物地图数据库。
现有技术是被动式探测障碍物，要实时探测、计算，运算量大，算法复杂。本发明先通过判断物体高度，先排除一部分平衡车可以直接越过的物体，而对于平衡车无法越过的障碍物，本发明技术方案也仅计算物品的宽度，不需要构件障碍物的形状和尺寸，算法简单，运算量很小。再者，本发明可以将新发现的障碍物实时更新到障碍物地图，供自己和其他平衡车参考，随着数据的积累，判断障碍物和规划行车路线会越来越准确，具备自成长的能力，智能化程度更高，且避免了不必要的重复计算。
可选的，所述根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线的步骤还包括：
拍摄障碍物的图片；
将图片上传到云端服务器进行识别；
根据识别结果修正行车路线。
有些物品，比如海绵、草堆，虽然比较高，但平衡车还是可能直接跨过去的。但同样高度的物品，如果换成是砖头，可能就得绕行了。
可选的，所述根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线的步骤还包括：
访问通用地图数据库；
获取道路信息；
基于道路信息规划行车路线。
通用地图数据库是指百度地图、高德地图、腾讯地图等常用的地图，里面包含了各个道路的信息，因此平衡车可以在道路的限定条件下规划行车路线。传统的通用地图已经给出了道路的边界，即道路的边界等同于障碍物，但道路地图不可能把道路中存在的障碍物标示出来，因此两者结合，才能使行车路线更具有可操作性，安全程度更高。
可选的，所述标注障碍物坐标位置并更新到障碍物地图数据库包括：
判断障碍物的运动状态；
仅将静止状态的障碍物更新到障碍物地图数据库。
动态障碍物随时移动，更新到地图没有实际意义。
可选的，所述规避障碍物的方法还包括：
判断障碍物的运动状态；
当障碍物处于运动状态时，控制平衡车减速或暂停。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种平衡车载物的方法，其特征在于，包括：
获取控制信号进入载物模式；
平衡车在空载状态下启动自平衡；
当平衡车检测到载重时，测量物品的高度；
根据物品高度计算安全行驶速度；
拍摄物体的图像并发送到云端；
从云端获取物品特性信息；
根据物品特性信息修正安全行驶速度；
启动平衡车运行。
2.根据权利要求1所述的平衡车载物的方法，其特征在于，当平衡车检测到载重时还包括：
测量物品的重量；
所述根据物品特性信息计算安全行驶速度的步骤还包括：
根据物品的重量修正安全行驶速度。
3.根据权利要求1所述的平衡车载物的方法，其特征在于，所述获取控制信号进入载物模式的步骤包括：
将平衡车跟移动智能终端配对；
接收移动智能终端的控制信号进入载物模式；
所述启动平衡车运行的步骤包括：
实时计算平衡车跟控制器的距离，控制平衡车跟控制器的距离保持在预设距离内；当检测到平衡车按安全行驶速度运行时，平衡车和控制器的距离仍然持续拉大，发出告警信息；
所述平衡车的最大运行速度小于等于安全行驶速度。
4.根据权利要求1所述的平衡车载物的方法，其特征在于，所述平衡车载物的方法还包括预存路线信息的步骤，所述启动平衡车运行的步骤包括：
控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行；
所述预存路线信息的步骤还包括：
与移动智能终端建立通信连接；
存储移动智能终端发送的路线信息；
所述控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行的步骤包括：
基于导航***控制平衡车按路线信息、以安全行驶速度匀速运行。
5.根据权利要求1-4任一所述的平衡车载物的方法，其特征在于，所述平衡车载物的方法还包括规避障碍物的步骤：
计算平衡车前方物体高度，将高度超过预设值的物体标记为障碍物；
测量障碍物宽度；
根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线；
标注障碍物坐标位置并更新到障碍物地图数据库；
与附近的平衡车联网共享障碍物地图数据库。
6.根据权利要求5所述的平衡车载物的方法，其特征在于，所述根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线的步骤还包括：
拍摄障碍物的图片；
将图片上传到云端服务器进行识别；
根据识别结果修正行车路线。
7.根据权利要求5所述的平衡车载物的方法，其特征在于，所述根据障碍物宽度和坐标位置规划行车路线的步骤还包括：
访问通用地图数据库；
获取道路信息；
基于道路信息规划行车路线。
8.根据权利要求5所述的平衡车载物的方法，其特征在于，所述标注障碍物坐标位置并更新到障碍物地图数据库包括：
判断障碍物的运动状态；
仅将静止状态的障碍物更新到障碍物地图数据库。
9.一种平衡车，其特征在于，包括：
用于获取控制信号进入载物模式的装置；
用于平衡车在空载状态下启动自平衡的装置；
用于当平衡车检测到载重时，测量物品的高度的装置；
用于根据物品高度计算安全行驶速度的装置；
用于拍摄物体的图像并发送到云端的装置；
用于从云端获取物品特性信息的装置；
用于根据物品特性信息修正安全行驶速度的装置；
用于启动平衡车运行的装置。
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