CN107351726A - 一种适于emg控制的分布式驱动电动汽车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于EMG控制的分布式驱动电动汽车及其控制方法，本电动汽车包括一适于佩戴在操作者手臂上的EMG遥控装置，该EMG遥控装置适于远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。本发明的电动汽车能够远程遥控电动汽车，在无需远程遥控时，可以使用本电动汽车的实车驾驶***，同时还可将两种驾驶操作***结合起来，满足使用人员的多种需求。

Description

一种适于EMG控制的分布式驱动电动汽车及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车和电子控制领域，具体涉及一种分布式驱动电动汽车及其控制方法。

背景技术

肌电图(EMG＝Electromyography)是一种用于评估和记录骨骼肌产生的电活动的电诊断技术，使用称为肌电图仪的仪器进行EMG以产生称为肌电图的记录。当这些细胞电位或神经激活时，肌电图检测肌细胞产生的电位。可以分析信号以检测医学异常，激活水平或运动顺序，以此分析人或动物运动的生物力学。专利201620485119.7提出了一种手势检测与识别***，该***通过臂环套在手臂上，通过无线发射器与相对应的感应设备无线连接在一起，通过EMG感应器，加速计，陀螺仪和磁力计的配合，能够感应人体运动时的生物电变化，不同的手部动作牵动不同的肌肉，通过探测肌肉运动产生的生物电来检测手势。专利201120073711.3提出了一种基于无线表面肌电信号的遥控装置。该装置提供了一种基于无线表面肌电信号的遥控装置，包括信号发射端(信号采集板， A/D转换电路，第一单片机，发射模块)和信号接收端(信号接收模块，第二单片机，驱动电路，电机)。该装置体积小，重量轻，使用电池供电，采用无线方式传输数据。

当前电动汽车研究如火如荼，在一些特殊场合需要遥控控制技术，例如地震灾后现场救援，火灾现场灭火，野外不明区域科考考察，危险场合人员救援等。在以上各种情况下亟需结合远程遥控技术和电动汽车技术开展研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车及其控制方法，以通过EMG遥控装置实现远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括一适于佩戴在操作者手臂上的EMG遥控装置，该EMG遥控装置适于远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。

进一步，所述EMG遥控装置包括：装置本体、位于装置本体中的处理器，以及与该处理器相连的EMG肌电传感器、运动传感器；所述EMG肌电传感器紧贴于手臂皮肤表面，以采集手臂动作时引起的肌肉电流信号；所述运动传感器适于检测手臂运动方向，并结合EMG肌电传感器采集的肌肉电流信号，精确采集手臂动作指令，再将手臂动作指令通过与处理器相连的第一无线模块发送至电动汽车。

进一步，所述电动汽车还包括：整车控制器、第二无线模块，以及四个分别带有轮毂电动机的驱动车轮，用于驱动各轮毂电动机的电机驱动器；其中所述第二无线模块适于将接收到的手臂动作指令发送至整车控制器，即当接收到手臂动作指令后，整车控制器通过各电机驱动器控制相应轮毂电动机发生相应转动，进而控制车辆做前进，或后退，或转向，或停止行驶动作。

进一步，所述电动汽车具有实车驾驶***，其包括：方向盘、加速踏板、制动踏板，用于采集方向盘转动角度的转角传感器，用于实时检测路况信息的红外检测传感器，用于检测加速踏板踩踏深度的第一位置传感器，以及用于检测制动踏板踩踏深度的第二位置传感器；所述整车控制器适于根据方向盘转动角度、加速踏板踩踏深度和制动踏板踩踏深度并结合路况信息控制各轮毂电动机发生相应转动，以实现对车辆的前进，或后退，或转向，或停止控制。

进一步，所述电动汽车还包括：电源管理***；所述电源管理***包括：锂电池，用于将交流电转换为直流电的逆变器，与该逆变器相连的充放电保护装置，通过充放电保护装置对锂电池进行充电，并将锂电池的电能提供至整车；以及所述锂电池的正负端还连接有电池电量传感器，以实时检测锂电池的剩余电量。

又一方面，本发明还提供了一种电动汽车的控制方法，所述电动汽车适于提供两套驾驶操作***，即远程遥控驾驶***和实车驾驶***。

进一步，所述远程遥控驾驶***适于通过佩戴在操作者手臂上的EMG遥控装置实现对电动汽车的控制，即远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。

进一步，所述EMG遥控装置包括：装置本体、位于装置本体中的处理器，以及与该处理器相连的EMG肌电传感器、运动传感器；所述EMG肌电传感器紧贴于手臂皮肤表面，以采集手臂动作时引起的肌肉电流信号；所述运动传感器适于检测手臂运动方向，并结合EMG肌电传感器采集的肌肉电流信号，精确采集手臂动作指令，再将手臂动作指令通过与处理器相连的第一无线模块发送至电动汽车；其中

手臂动作指令包括：

手臂水平前伸并向上抬动作时，对应车辆前进指令；

手臂水平前伸并向下伸动作时，对应车辆后退指令；

手臂水平前伸动作时，对应车辆停止指令；

手臂水平前伸并向左伸动作时，对应车辆向左转动指令；以及

手臂水平前伸并向右伸动作时，对应车辆向右转动指令。

进一步，所述电动汽车还包括：整车控制器、第二无线模块，以及四个分别带有轮毂电动机的驱动车轮，用于驱动各轮毂电动机的电机驱动器；其中所述第二无线模块适于将接收到的手臂动作指令发送至整车控制器，即当接收到手臂动作指令后，整车控制器通过各电机驱动器控制相应轮毂电动机发生相应转动，进而控制电动汽车做前进，或后退，或转向，或停止行驶动作。

进一步，所述实车驾驶***包括：方向盘、加速踏板、制动踏板，用于采集方向盘转动角度的转角传感器，用于实时检测路况信息的红外检测传感器，用于检测加速踏板踩踏深度的第一位置传感器，以及用于检测制动踏板踩踏深度的第二位置传感器；所述整车控制器适于根据方向盘转动角度、加速踏板踩踏深度和制动踏板踩踏深度并结合路况信息控制各轮毂电动机发生相应转动，以实现对车辆的前进，或后退，或转向，或停止控制。

本发明的有益效果是，本发明的电动汽车能够远程遥控电动汽车，在无需远程遥控时，可以使用本电动汽车的实车驾驶***，同时还可将两种驾驶操作***结合起来，满足使用人员的多种需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电动汽车的控制原理框图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括一适于佩戴在操作者手臂上的EMG遥控装置，该EMG遥控装置适于远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。

所述EMG遥控装置包括：装置本体、位于装置本体中的处理器，以及与该处理器相连的EMG肌电传感器、运动传感器；所述EMG肌电传感器紧贴于手臂皮肤表面，以采集手臂动作时引起的肌肉电流信号；所述运动传感器适于检测手臂运动方向，并结合EMG肌电传感器采集的肌肉电流信号，精确采集手臂动作指令，再将手臂动作指令通过与处理器相连的第一无线模块发送至电动汽车。

关于手臂动作指令与车辆执行指令的对应关系，在实施例2中进行详细阐述。

可选的，所述EMG遥控装置例如但不限于采用臂环、手环、手表、手带等各种可以佩戴在操作者手臂上的形式；所述处理器例如但不限于采用arm JZ2440。

所述电动汽车还包括：整车控制器(也可以称为ECU模块)、第二无线模块，以及四个分别带有轮毂电动机的驱动车轮，用于驱动各轮毂电动机的电机驱动器；其中所述第二无线模块适于将接收到的手臂动作指令发送至整车控制器，即当接收到手臂动作指令后，整车控制器通过各电机驱动器控制相应轮毂电动机发生相应转动，进而控制车辆做前进，或后退，或转向，或停止行驶动作。

所述第一无线模块与第二无线模块配对使用，例如但不限于采用WiFi通讯模块、3G/4G通讯模块等已知的通讯方式均可以实现本方案。

所述电动汽车具有实车驾驶***，其包括：方向盘、加速踏板、制动踏板，用于采集方向盘转动角度的转角传感器，用于实时检测路况信息的红外检测传感器，用于检测加速踏板踩踏深度的第一位置传感器，以及用于检测制动踏板踩踏深度的第二位置传感器；所述整车控制器适于根据方向盘转动角度、加速踏板踩踏深度和制动踏板踩踏深度并结合路况信息控制各轮毂电动机发生相应转动，以实现对车辆的前进，或后退，或转向，或停止控制。

具体的，路况信息例如但不限于为前方道路是否有障碍物(比如其他车辆、行人或堆放的杂物等)，当红外检测传感器检测到前方有障碍物，并且相对于测距雷达，红外线传感器能够更好的感知生命体，在车辆无人驾驶且无法及时制动时，可以在生命体与障碍物之间做出判断，避免车辆撞击到生命体，并且加入生命体探知功能后，能够使本电动车具备一定的救援功能。

并且，还可以在车辆的前端加载摄像头，EMG遥控装置上安装有显示屏，通过摄像头将车辆的行驶数据采集后，经过车辆端无线模块和手套端无线模块发送至显示屏，便于操作人员远程观察车辆的行驶状况，并且还可以在车辆上加装GPS模块，便于远程对车辆进行定位。

在红外检测传感器的基础上，当本车辆前方安装的测距雷达判断障碍物距离本电动汽车小于一定距离时(比如50米)，通过整车控制器提醒驾驶人员做好转向或减速或停止行驶准备；此时，若驾驶人员转向行驶，通过转角传感器将采集的方向盘转动角度信息发送至整车控制器，整车控制器向各电机驱动器发送转向指令，从而控制相应的轮毂电动机转动，实现整车的转向；若驾驶人员减速或停止行驶，通过第二位置传感器将检测到的制动需求发送至整车控制器，整车控制器向各电机驱动器发送制动指令，从而控制相应的轮毂电动机降低转速，或持续至各车轮停止转动，实现整车的制动。

当测距雷达检测到前方无障碍物，或检测到前方有障碍物，但障碍物距离本电动汽车大于一定距离时(比如200米)，通过整车控制器提醒驾驶人员可以加速行驶，此时，通过第一位置传感器将检测到的加速需求发送至整车控制器，整车控制器向各电机驱动器发送加速指令，从而控制相应的轮毂电动机转动，实现整车的加速。

可选的，所述转角传感器例如但不限于采用89245-TFA00传感器；所述红外检测传感器例如但不限于设于整车前面。

所述电动汽车还包括：电源管理***；所述电源管理***包括：锂电池，用于将交流电转换为直流电的逆变器，与该逆变器相连的充放电保护装置，通过充放电保护装置对锂电池进行充电，并将锂电池的电能提供至整车；以及所述锂电池的正负端还连接有电池电量传感器，以实时检测锂电池的剩余电量。

具体的，所述锂电池为全车所有用电设备提供电源。

通过电源管理***在夜间用电低谷时，可以为整车充电，通过逆变器将交流电转换为直流电，利用充放电保护装置，防止电池过充过放。电池电量传感器可实时检测锂电池的电量，并传递到车体内的仪表板上面，通过指针显示当前电量和根据平均工况预计锂电池剩余工作时间。

可选的，所述电池电量传感器采用例如但不限于CJMCU LTC4150电池电量检测模块。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种电动汽车的控制方法，所述电动汽车适于提供两套驾驶操作***，即远程遥控驾驶***和实车驾驶***。

所述远程遥控驾驶***适于通过佩戴在操作者手臂上的EMG遥控装置实现对电动汽车的控制，即远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。

所述EMG遥控装置包括：装置本体、位于装置本体中的处理器，以及与该处理器相连的EMG肌电传感器、运动传感器；所述EMG肌电传感器紧贴于手臂皮肤表面，以采集手臂动作时引起的肌肉电流信号；所述运动传感器适于检测手臂运动方向，并结合EMG肌电传感器采集的肌肉电流信号，精确采集手臂动作指令，再将手臂动作指令通过与处理器相连的第一无线模块发送至电动汽车；其中

手臂动作指令包括：

手臂水平前伸并向上抬动作时，对应车辆前进指令；

手臂水平前伸并向下伸动作时，对应车辆后退指令；

手臂水平前伸动作时，对应车辆停止指令；

手臂水平前伸并向左伸动作时，对应车辆向左转动指令；以及

手臂水平前伸并向右伸动作时，对应车辆向右转动指令。

具体的，在处理器中设有手臂动作指令数据库，在EMG肌电传感器和运动传感器检测到手臂动作指令时，通过与处理器相连的第一无线模块发送相应的指令代码至电动汽车，其中手臂动作指令数据库如下表1所示：

表一手臂动作指令数据表

将手臂相应动作预存至指令代码a至e，等当EMG肌电传感器和运动传感器获得各手臂动作后，调用相应代码，进而是车辆执行相应指令，如表中，手臂水平前伸并向上抬，即调用代码a，进而车辆执行设置的车辆前进指令，即车辆前进。

所述电动汽车还包括：整车控制器、第二无线模块，以及四个分别带有轮毂电动机的驱动车轮，用于驱动各轮毂电动机的电机驱动器；其中所述第二无线模块适于将接收到的手臂动作指令发送至整车控制器，即当接收到手臂动作指令后，整车控制器通过各电机驱动器控制相应轮毂电动机发生相应转动，进而控制电动汽车做前进，或后退，或转向，或停止行驶动作。

所述实车驾驶***包括：方向盘、加速踏板、制动踏板，用于采集方向盘转动角度的转角传感器，用于实时检测路况信息的红外检测传感器，用于检测加速踏板踩踏深度的第一位置传感器，以及用于检测制动踏板踩踏深度的第二位置传感器；所述整车控制器适于根据方向盘转动角度、加速踏板踩踏深度和制动踏板踩踏深度并结合路况信息控制各轮毂电动机发生相应转动，以实现对车辆的前进，或后退，或转向，或停止控制。

本发明的电动汽车提供的远程遥控驾驶***，能够远程遥控电动汽车，比如远程遥控本电动汽车运输货物，可以节约人工成本；在一些特殊场合，比如地震灾后现场救援、火宅现场救援、野外不明区域科考考察等，可以减少不必要的人员伤亡，保护驾驶人员的生命安全。

另外，当驾驶人员右脚损伤或没有右脚时，可以在驾驶位佩戴手套遥控装置实现电动汽车控制。

本发明的电动汽车的两套驾驶操作***也可以结合使用，比如在驾校，学习者通过实车驾驶***学习驾驶，教练通过远程遥控驾驶***辅助控制电动汽车，便于更好的帮助学习者学习驾驶电动汽车。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车，其特征在于，包括一适于佩戴在操作者手臂上的EMG遥控装置，该EMG遥控装置适于远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。

2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，

所述EMG遥控装置包括：

装置本体、位于装置本体中的处理器，以及与该处理器相连的EMG肌电传感器、运动传感器；

所述EMG肌电传感器紧贴于手臂皮肤表面，以采集手臂动作时引起的肌肉电流信号；

所述运动传感器适于检测手臂运动方向，并结合EMG肌电传感器采集的肌肉电流信号，采集手臂动作指令，再将手臂动作指令通过与处理器相连的第一无线模块发送至电动汽车。

3.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于，

所述电动汽车还包括：整车控制器、第二无线模块，以及四个分别带有轮毂电动机的驱动车轮，用于驱动各轮毂电动机的电机驱动器；其中

所述第二无线模块适于将接收到的手臂动作指令发送至整车控制器，即

当接收到手臂动作指令后，整车控制器通过各电机驱动器控制相应轮毂电动机发生相应转动，进而控制车辆做前进，或后退，或转向，或停止行驶动作。

4.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，

所述电动汽车具有实车驾驶***，其包括：方向盘、加速踏板、制动踏板，用于采集方向盘转动角度的转角传感器，用于实时检测路况信息的红外检测传感器，用于检测加速踏板踩踏深度的第一位置传感器，以及用于检测制动踏板踩踏深度的第二位置传感器；

所述整车控制器适于根据方向盘转动角度、加速踏板踩踏深度和制动踏板踩踏深度并结合路况信息控制各轮毂电动机发生相应转动，以实现对车辆的前进，或后退，或转向，或停止控制。

5.根据权利要求4所述的电动汽车，其特征在于，

所述电动汽车还包括：电源管理***；

所述电源管理***包括：

锂电池，用于将交流电转换为直流电的逆变器，与该逆变器相连的充放电保护装置，通过充放电保护装置对锂电池进行充电，并将锂电池的电能提供至整车；以及

所述锂电池的正负端还连接有电池电量传感器，以实时检测锂电池的剩余电量。

6.一种电动汽车的控制方法，其特征在于，

所述电动汽车适于提供两套驾驶操作***，即

远程遥控驾驶***和实车驾驶***。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

所述远程遥控驾驶***适于通过佩戴在操作者手臂上的EMG遥控装置实现对电动汽车的控制，即

远程控制电动汽车执行前进、后退、转向和停止指令。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，

所述EMG遥控装置包括：

装置本体、位于装置本体中的处理器，以及与该处理器相连的EMG肌电传感器、运动传感器；

所述EMG肌电传感器紧贴于手臂皮肤表面，以采集手臂动作时引起的肌肉电流信号；

所述运动传感器适于检测手臂运动方向，并结合EMG肌电传感器采集的肌肉电流信号，采集手臂动作指令，再将手臂动作指令通过与处理器相连的第一无线模块发送至电动汽车；其中

手臂动作指令包括：

手臂水平前伸并向上抬动作时，对应车辆前进指令；

手臂水平前伸并向下伸动作时，对应车辆后退指令；

手臂水平前伸动作时，对应车辆停止指令；

手臂水平前伸并向左伸动作时，对应车辆向左转动指令；以及

手臂水平前伸并向右伸动作时，对应车辆向右转动指令。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，

所述电动汽车还包括：整车控制器、第二无线模块，以及四个分别带有轮毂电动机的驱动车轮，用于驱动各轮毂电动机的电机驱动器；其中

所述第二无线模块适于将接收到的手臂动作指令发送至整车控制器，即

当接收到手臂动作指令后，整车控制器通过各电机驱动器控制相应轮毂电动机发生相应转动，进而控制电动汽车做前进，或后退，或转向，或停止行驶动作。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，

所述实车驾驶***包括：方向盘、加速踏板、制动踏板，用于采集方向盘转动角度的转角传感器，用于实时检测路况信息的红外检测传感器，用于检测加速踏板踩踏深度的第一位置传感器，以及用于检测制动踏板踩踏深度的第二位置传感器；

所述整车控制器适于根据方向盘转动角度、加速踏板踩踏深度和制动踏板踩踏深度并结合路况信息控制各轮毂电动机发生相应转动，以实现对车辆的前进，或后退，或转向，或停止控制。