CN112874679A - 一种自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法 - Google Patents

一种自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及两轮自平衡车技术领域，且公开了一种自动驾驶两轮自平衡车，包括固定板，所述固定板顶部固定连接有控制机构，所述控制机构正面和背面中间均固定连接有安全机构，所述控制机构顶部固定连接有防滑条；所述固定板底部固定连接有润滑机构，所述固定板底部在润滑机构两侧均固定连接有减震机构。该自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法，电源提供控制器电力通过提前输入的程序，当使用者站在支撑壳顶部的防滑条上时，感应器感应到重力，电源为电机提供电力，当使用者具有向前和向后移动的趋势，感应器将信号传递至控制器，控制器控制电机旋转在带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，从而通过转动杆带动滚轮向前或者向后移动。

Description

一种自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法
技术领域
本发明涉及两轮自平衡车技术领域，具体为一种自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法。
背景技术
随着人们环保意识的加强，电动车的数量与日俱增。与此同时，科学家经过潜心的研究，终于开发出新款两轮电动平衡车。两轮电动平衡车是一种新型的交通工具，它与电动自行车和摩托车车轮前后排列方式不同，而是采用两轮并排固定的方式。两轮电动平衡车采用两个轮子支撑，蓄电池供电，无刷电机驱动，加上单片机控制，姿态传感器采集角速度和角度信号，共同协调控制车体的平衡，仅仅依靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。
现有的两轮自平衡车安全性能不高，容易导致操作者倾倒或者摔伤，且同时不能进行及时的润滑使得两轮自平衡车后期运作不顺滑增加危险，同时减震效果不理想，因此需要重新设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动驾驶两轮自平衡车，包括固定板，所述固定板顶部固定连接有控制机构，所述控制机构正面和背面中间均固定连接有安全机构，所述控制机构顶部固定连接有防滑条；所述固定板底部固定连接有润滑机构，所述固定板底部在润滑机构两侧均固定连接有减震机构，所述减震机构和润滑机构底部中间均转动连接有动力机构。
优选的，所述控制机构包括支撑壳，所述支撑壳固定连接于固定板顶部，所述支撑壳内底部左侧固定连接有电源，所述支撑壳内底部在电源右侧固定连接有感应器，所述支撑壳内底部右侧固定连接有控制器。
优选的，所述电源输出端电性连接有感应器和控制器，所述感应器为重力感应器。
优选的，所述润滑机构包括润滑壳，所述润滑壳固定连接于固定板底部，所述润滑壳内底部右侧固定连接有喷油壳，所述喷油壳顶部固定连接有喷油嘴，所述喷油嘴底部右侧固定连接有输油管，所述润滑壳内右侧在输油管顶部固定连接有保护壳，所述保护壳内底部固定连接有油泵，所述油泵左侧固定连接有输油管，所述油泵右侧固定连接有抽油管，所述抽油管底端固定连接有过滤壳，所述过滤壳两侧均开设有进有孔，所述过滤壳对应进油孔固定连接有过滤网。
优选的，所述减震机构包括减震杆，所述减震杆固定连接于固定板底部两侧，所述减震杆底部设置有固定座，所述固定座顶部对应减震杆开设有减震孔，所述固定座通过减震孔套接有减震杆，所述减震杆底端在减震孔内固定连接有第一限位环，所述减震孔在第一限位环顶部固定连接有第二限位环，所述减震杆底端在减震孔内固定连接有减震弹簧。
优选的，所述安全机构包括固定块，所述固定块固定连接于支撑壳正面和背面，所述固定块底部一侧固定连接有固定筒，所述固定块底部在固定筒内固定连接有推杆，所述推杆底部固定连接有推片，所述推片底部固定连接有推动弹簧，所述推动弹簧底端固定连接有支撑筒，所述支撑筒底端转动连接有滚珠，所述支撑筒套接在固定筒内，所述固定筒内底部固定连接有第三限位环，所述固定筒在第三限位环顶部开设有安装孔，所述固定筒在安装孔内中间固定连接有滑动片，所述滑动片中间滑动连接有滑动杆，所述滑动杆远离滑动片一端固定连接有簧片，所述滑动杆靠近簧片一端固定连接有第五限位环，所述滑动杆靠近滑动片一端固定连接有限位块，所述支撑筒外壁靠近顶端固定连接有第四限位环，所述固定筒内底部固定连接有***块。
优选的，所述动力机构包括转动杆，所述转动杆转动连接于固定座底部中间，所述转动杆两端固定连接有滚轮，所述转动杆中间固定连接有第一锥齿轮，所述固定板顶部对应第一锥齿轮固定连接有电机，所述电机在固定板底端固定连接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮啮合有第一锥齿轮。
优选的，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮设置在润滑壳内，所述电机输出端电性连接有电源。
本发明要解决的另一技术问题提供一种自动驾驶两轮自平衡车控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题；
为实现上述目的，本实发明提供如下技术方案：包括以下步骤：
S1、控制机构控制
电源提供控制器电力通过提前输入的程序，当使用者站在支撑壳顶部的防滑条上时，感应器感应到重力，电源为电机提供电力，当使用者具有向前和向后移动的趋势，感应器将信号传递至控制器，控制器控制电机旋转在带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，从而通过转动杆带动滚轮向前或者向后移动，从而使得平衡车能够进行移动。
S2、润滑机构控制
在平衡车通过S1步骤进行移动时，控制器控制油泵工作，通过抽油管将润滑壳底部的润滑油通过输油管输送至喷油壳内，在通过喷油嘴喷射至第一锥齿轮和第二锥齿轮上。
S3、减震机构控制
在平衡车通过S1步骤进行移动时，根据不同的路况，减震弹簧能够将平衡车受到的震动进行抵消，使得控制器能够平稳的控制平衡车进行移动。
S4、安全机构控制
当平衡车通过S1步骤进行移动发生危险时，控制器控制***块***在推动弹簧作用下将支撑筒快速推出到固定筒外，此时第三限位环和第四限位环能够防止支撑筒完全弹出至固定筒，且簧片在支撑筒推出至固定筒外时，瞬间将限位块推出使得支撑筒不能缩回至固定筒内，此时支撑筒底部的滚珠和地面接触进行滚动，将平衡车四个点和地面接触，进行平稳运行。
与现有技术相比，本发明提供了一种自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法，具备以下有益效果：
1、该自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法，通过设置的控制机构和移动机构，电源提供控制器电力通过提前输入的程序，当使用者站在支撑壳顶部的防滑条上时，感应器感应到重力，电源为电机提供电力，当使用者具有向前和向后移动的趋势，感应器将信号传递至控制器，控制器控制电机旋转在带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，从而通过转动杆带动滚轮向前或者向后移动，从而使得平衡车能够进行移动，从容达到简单控制，且移动方便的目的。
2、该自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法，通过设置的润滑机构，控制器控制油泵工作，通过抽油管将润滑壳底部的润滑油通过输油管输送至喷油壳内，在通过喷油嘴喷射至第一锥齿轮和第二锥齿轮上，能够有效的保证平衡车的润滑效果，有效的解决了后期运作不顺滑增加危险的问题。
3、该自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法，通过设置的减震机构，根据不同的路况，减震弹簧能够将平衡车受到的震动进行抵消，使得控制器能够平稳的控制平衡车进行移动，能够达到良好的减震目的，使得平衡车在不同的路况进行平稳运行。
4、该自动驾驶两轮自平衡车及其控制方法，通过设置的安全机构，移动发生危险时，控制器控制***块***在推动弹簧作用下将支撑筒快速推出到固定筒外，此时第三限位环和第四限位环能够防止支撑筒完全弹出至固定筒，且簧片在支撑筒推出至固定筒外时，瞬间将限位块推出使得支撑筒不能缩回至固定筒内，此时支撑筒底部的滚珠和地面接触进行滚动，将平衡车四个点和地面接触，进行平稳运行，能够很好的保证了平衡车的安全型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明正面立体结构示意图；
图2为本发明左侧立体结构示意图；
图3为控制机构和润滑机构正面剖面示意图；
图4为图3中B处放大结构示意图；
图5为减震机构内侧剖面示意图；
图6为图5中A处放大结构示意图；
图7为移动机构立体结构示意图；
图8为截取的安全机构正面剖面示意图；
图9为图8中C处放大结构示意图。
图中：1、防滑条；2、控制机构；21、支撑壳；22、电源；23、感应器；24、控制器；3、润滑机构；31、保护壳；32、油泵；33、输油管；34、抽油管；341、过滤壳；342、进油孔；35、过滤网；36、喷油嘴；37、喷油壳；38、润滑壳；4、减震机构；41、减震杆；42、固定座；43、减震弹簧；44、减震孔；45、第一限位环；46、第二限位环；5、固定板；6、安全机构；61、固定块；62、支撑筒；622、第三限位环；623、第四限位环；63、固定筒；631、***块；64、滚珠；65、推杆；651、推片；66、推动弹簧；67、限位块；671、滑动杆；672、簧片；673、第五限位环；674、安装孔；68、滑动片；7、动力机构；71、滚轮；72、电机；73、转杆；74、第一锥齿轮；75、第二锥齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种自动驾驶两轮自平衡车，包括固定板5，固定板5顶部固定连接有控制机构2，控制机构2正面和背面中间均固定连接有安全机构6，控制机构2顶部固定连接有防滑条1；固定板5底部固定连接有润滑机构3，固定板5底部在润滑机构3两侧均固定连接有减震机构4，减震机构4和润滑机构3底部中间均转动连接有动力机构7。
控制机构2包括支撑壳21，支撑壳21固定连接于固定板5顶部，支撑壳21内底部左侧固定连接有电源22，支撑壳21内底部在电源22右侧固定连接有感应器23，支撑壳21内底部右侧固定连接有控制器24，电源22输出端电性连接有感应器23和控制器24，感应器23为重力感应器。
润滑机构3包括润滑壳38，润滑壳38固定连接于固定板5底部，润滑壳38内底部右侧固定连接有喷油壳37，喷油壳37顶部固定连接有喷油嘴36，喷油嘴36底部右侧固定连接有输油管33，润滑壳38内右侧在输油管33顶部固定连接有保护壳31，保护壳31内底部固定连接有油泵32，油泵32左侧固定连接有输油管34，油泵32右侧固定连接有抽油管34，抽油管34底端固定连接有过滤壳341，过滤壳341两侧均开设有进有孔342，过滤壳341对应进油孔342固定连接有过滤网35。
减震机构4包括减震杆41，减震杆41固定连接于固定板5底部两侧，减震杆41底部设置有固定座42，固定座42顶部对应减震杆41开设有减震孔44，固定座42通过减震孔44套接有减震杆41，减震杆41底端在减震孔44内固定连接有第一限位环45，减震孔44在第一限位环45顶部固定连接有第二限位环46，减震杆41底端在减震孔44内固定连接有减震弹簧43。
安全机构6包括固定块61，固定块61固定连接于支撑壳21正面和背面，固定块61底部一侧固定连接有固定筒63，固定块61底部在固定筒63内固定连接有推杆65，推杆65底部固定连接有推片651，推片651底部固定连接有推动弹簧66，推动弹簧66底端固定连接有支撑筒62，支撑筒62底端转动连接有滚珠64，支撑筒62套接在固定筒63内，固定筒63内底部固定连接有第三限位环622，固定筒63在第三限位环622顶部开设有安装孔674，固定筒63在安装孔674内中间固定连接有滑动片68，滑动片68中间滑动连接有滑动杆671，滑动杆671远离滑动片68一端固定连接有簧片672，滑动杆671靠近簧片672一端固定连接有第五限位环673，滑动杆671靠近滑动片68一端固定连接有限位块67，支撑筒62外壁靠近顶端固定连接有第四限位环623，固定筒63内底部固定连接有***块631。
动力机构7包括转动杆73，转动杆73转动连接于固定座42底部中间，转动杆73两端固定连接有滚轮71，转动杆73中间固定连接有第一锥齿轮74，固定板5顶部对应第一锥齿轮74固定连接有电机72，电机72在固定板5底端固定连接有第二锥齿轮75，第二锥齿轮75啮合有第一锥齿轮74，第一锥齿轮74和第二锥齿轮75设置在润滑壳38内，电机72输出端电性连接有电源22。
本发明要解决的另一技术问题提供一种自动驾驶两轮自平衡车控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题；
为实现上述目的，本实发明提供如下技术方案：包括以下步骤：
S1、控制机构控制
电源22提供控制器24电力通过提前输入的程序，当使用者站在支撑壳21顶部的防滑条1上时，感应器23感应到重力，电源22为电机72提供电力，当使用者具有向前和向后移动的趋势，感应器23将信号传递至控制器24，控制器24控制电机72旋转在带动第一锥齿轮74和第二锥齿轮75转动，从而通过转动杆73带动滚轮71向前或者向后移动，从而使得平衡车能够进行移动。
S2、润滑机构控制
在平衡车通过S1步骤进行移动时，控制器24控制油泵32工作，通过抽油管24将润滑壳38底部的润滑油通过输油管33输送至喷油壳38内，在通过喷油嘴36喷射至第一锥齿轮74和第二锥齿轮75上。
S3、减震机构控制
在平衡车通过S1步骤进行移动时，根据不同的路况，减震弹簧43能够将平衡车受到的震动进行抵消，使得控制器24能够平稳的控制平衡车进行移动。
S4、安全机构控制
当平衡车通过S1步骤进行移动发生危险时，控制器24控制***块631***在推动弹簧66作用下将支撑筒62快速推出到固定筒63外，此时第三限位环622和第四限位环623能够防止支撑筒62完全弹出至固定筒63，且簧片672在支撑筒62推出至固定筒63外时，瞬间将限位块67推出使得支撑筒62不能缩回至固定筒63内，此时支撑筒62底部的滚珠64和地面接触进行滚动，将平衡车四个点和地面接触，进行平稳运行。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种自动驾驶两轮自平衡车，包括固定板(5)，其特征在于：所述固定板(5)顶部固定连接有控制机构(2)，所述控制机构(2)正面和背面中间均固定连接有安全机构(6)，所述控制机构(2)顶部固定连接有防滑条(1)；所述固定板(5)底部固定连接有润滑机构(3)，所述固定板(5)底部在润滑机构(3)两侧均固定连接有减震机构(4)，所述减震机构(4)和润滑机构(3)底部中间均转动连接有动力机构(7)。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶两轮自平衡车，其特征在于：所述控制机构(2)包括支撑壳(21)，所述支撑壳(21)固定连接于固定板(5)顶部，所述支撑壳(21)内底部左侧固定连接有电源(22)，所述支撑壳(21)内底部在电源(22)右侧固定连接有感应器(23)，所述支撑壳(21)内底部右侧固定连接有控制器(24)。
3.根据权利要求2所述的一种自动驾驶两轮自平衡车，其特征在于：所述电源(22)输出端电性连接有感应器(23)和控制器(24)，所述感应器(23)为重力感应器。
4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶两轮自平衡车，其特征在于：所述润滑机构(3)包括润滑壳(38)，所述润滑壳(38)固定连接于固定板(5)底部，所述润滑壳(38)内底部右侧固定连接有喷油壳(37)，所述喷油壳(37)顶部固定连接有喷油嘴(36)，所述喷油嘴(36)底部右侧固定连接有输油管(33)，所述润滑壳(38)内右侧在输油管(33)顶部固定连接有保护壳(31)，所述保护壳(31)内底部固定连接有油泵(32)，所述油泵(32)左侧固定连接有输油管(34)，所述油泵(32)右侧固定连接有抽油管(34)，所述抽油管(34)底端固定连接有过滤壳(341)，所述过滤壳(341)两侧均开设有进有孔(342)，所述过滤壳(341)对应进油孔(342)固定连接有过滤网(35)。
5.根据权利要求1所述的一种自动驾驶两轮自平衡车，其特征在于：所述减震机构(4)包括减震杆(41)，所述减震杆(41)固定连接于固定板(5)底部两侧，所述减震杆(41)底部设置有固定座(42)，所述固定座(42)顶部对应减震杆(41)开设有减震孔(44)，所述固定座(42)通过减震孔(44)套接有减震杆(41)，所述减震杆(41)底端在减震孔(44)内固定连接有第一限位环(45)，所述减震孔(44)在第一限位环(45)顶部固定连接有第二限位环(46)，所述减震杆(41)底端在减震孔(44)内固定连接有减震弹簧(43)。
6.根据权利要求1所述的一种自动驾驶两轮自平衡车，其特征在于：所述安全机构(6)包括固定块(61)，所述固定块(61)固定连接于支撑壳(21)正面和背面，所述固定块(61)底部一侧固定连接有固定筒(63)，所述固定块(61)底部在固定筒(63)内固定连接有推杆(65)，所述推杆(65)底部固定连接有推片(651)，所述推片(651)底部固定连接有推动弹簧(66)，所述推动弹簧(66)底端固定连接有支撑筒(62)，所述支撑筒(62)底端转动连接有滚珠(64)，所述支撑筒(62)套接在固定筒(63)内，所述固定筒(63)内底部固定连接有第三限位环(622)，所述固定筒(63)在第三限位环(622)顶部开设有安装孔(674)，所述固定筒(63)在安装孔(674)内中间固定连接有滑动片(68)，所述滑动片(68)中间滑动连接有滑动杆(671)，所述滑动杆(671)远离滑动片(68)一端固定连接有簧片(672)，所述滑动杆(671)靠近簧片(672)一端固定连接有第五限位环(673)，所述滑动杆(671)靠近滑动片(68)一端固定连接有限位块(67)，所述支撑筒(62)外壁靠近顶端固定连接有第四限位环(623)，所述固定筒(63)内底部固定连接有***块(631)。
7.根据权利要求1所述的一种自动驾驶两轮自平衡车，其特征在于：所述动力机构(7)包括转动杆(73)，所述转动杆(73)转动连接于固定座(42)底部中间，所述转动杆(73)两端固定连接有滚轮(71)，所述转动杆(73)中间固定连接有第一锥齿轮(74)，所述固定板(5)顶部对应第一锥齿轮(74)固定连接有电机(72)，所述电机(72)在固定板(5)底端固定连接有第二锥齿轮(75)，所述第二锥齿轮(75)啮合有第一锥齿轮(74)。
8.根据权利要求7所述的一种自动驾驶两轮自平衡车，其特征在于：所述第一锥齿轮(74)和第二锥齿轮(75)设置在润滑壳(38)内，所述电机(72)输出端电性连接有电源(22)。
9.一种自动驾驶两轮自平衡车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、控制机构控制
电源(22)提供控制器(24)电力通过提前输入的程序，当使用者站在支撑壳(21)顶部的防滑条(1)上时，感应器(23)感应到重力，电源(22)为电机(72)提供电力，当使用者具有向前和向后移动的趋势，感应器(23)将信号传递至控制器(24)，控制器(24)控制电机(72)旋转在带动第一锥齿轮(74)和第二锥齿轮(75)转动，从而通过转动杆(73)带动滚轮(71)向前或者向后移动，从而使得平衡车能够进行移动。
S2、润滑机构控制
在平衡车通过S1步骤进行移动时，控制器(24)控制油泵(32)工作，通过抽油管(24)将润滑壳(38)底部的润滑油通过输油管(33)输送至喷油壳(38)内，在通过喷油嘴(36)喷射至第一锥齿轮(74)和第二锥齿轮(75)上。
S3、减震机构控制
在平衡车通过S1步骤进行移动时，根据不同的路况，减震弹簧(43)能够将平衡车受到的震动进行抵消，使得控制器(24)能够平稳的控制平衡车进行移动。
S4、安全机构控制
当平衡车通过S1步骤进行移动发生危险时，控制器(24)控制***块(631)***在推动弹簧(66)作用下将支撑筒(62)快速推出到固定筒(63)外，此时第三限位环(622)和第四限位环(623)能够防止支撑筒(62)完全弹出至固定筒(63)，且簧片(672)在支撑筒(62)推出至固定筒(63)外时，瞬间将限位块(67)推出使得支撑筒(62)不能缩回至固定筒(63)内，此时支撑筒(62)底部的滚珠(64)和地面接触进行滚动，将平衡车四个点和地面接触，进行平稳运行。
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