一种平衡车控制系统和平衡车技术方案

本发明专利技术提供一种平衡车控制系统和平衡车，系统包括电源、陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块、中央处理器和电机。其中，中央处理器分别与陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块连接，用于依据陀螺仪发送的平衡车的姿势状态、电压采集模块发送的输出电压值、以及负载信息采集模块发送的负载信息，调节所述平衡车控制系统的平衡车系统增益参数，进而依据调节后的平衡车系统增益参数生成控制指令，将控制指令发送至电机，以驱动电机运转。本发明专利技术随着平衡车的电源状态、负载信息的不同而灵活地调节平衡车控制系统中的平衡车系统增益参数，进而驱动控制电机运转，从而实现平衡车在不同负载情况下的自动平衡，保证了平衡车的平稳性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及平衡车控制
，更具体地说，涉及一种平衡车控制系统和平衡车。
技术介绍
平衡车是利用动态平衡原理控制前进及后退的高科技智能产品，其随着使用者身体的倾斜，可以随心所欲地控制平衡车的行驶速度及前进方向。如图1所示，现有的平衡车控制系统一般包括陀螺仪10、中央处理器20、以及电机30。其中，陀螺仪10用于检测当前平衡车的姿势状态，并将当前平衡车的姿势状态发送至中央处理器20。中央处理器20依据当前平衡车的姿势状态计算得到控制指令，并将控制指令发送至电机30。电机30依据控制指令开始运转，最终实现平衡车车身的自动平衡。此外，现有平衡车控制系统为了保证用户在使用时的安全性，其还会包括一开关模块40，如图2所示。当有用户站立在平衡车上时，开关模块40检测到有用户站立(即有负载)便会闭合，此时的中央处理器20才会发送驱动控制电机30运转的控制指令至电机30，使得平衡车实现平衡。而当用户没有站立在平衡车上时，开关模块40没有检测到用户站立便会断开，此时的中央处理器20不会发送驱动控制电机30运转的控制指令至电机30。也就是说，开关模块40用于检测当前平衡车上是否有用户站立，也即检测当前平衡车上是否有负载。当检测到有负载时，中央处理器20才会发送驱动控制电机30运转的控制指令至电机30，而当其没有检测到负载时，中央处理器20不会发送驱动控制电机30运转的控制指令至电机30。然而本专利技术的申请人对于上述现有的平衡车控制系统进行研究后发现，平衡车的平衡能力是随平衡车的电源状态、负载信息的不同而不同的，虽然现有平衡车控制系统也涉及负载检测，但其开关模块40只是用于反映出当前平衡车是否有负载，却并不涉及对负载信息，例如负载大小的检测，且现有
平衡车控制系统中的中央处理器20是依据预先设定的平衡车系统增益参数来驱动电机30运转的。那么在这种情况下，当体重较重的人使用平衡车时，保持平衡车平衡所需的反馈力不足，这就使得平衡车不平稳。而体重较轻的人，如小孩使用平衡车时，如果反馈力过大则可能导致平衡车控制系统的不稳定导致自激振动，此时的平衡车不平稳、且存在安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种平衡车控制系统和平衡车，以解决现有平衡车控制系统存在的不平稳、存在安全隐患的问题。技术方案如下：基于本专利技术的一方面，本专利技术提供一种平衡车控制系统，包括：电源、陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块、中央处理器以及电机；其中，所述电源用于为平衡车供电；所述陀螺仪用于检测所述平衡车的姿势状态；所述电压采集模块的一端与所述中央处理器连接，所述电压采集模块的另一端与所述电源连接，所述电压采集模块用于检测所述电源的输出电压值，并将所述输出电压值发送至所述中央处理器；所述负载信息采集模块与所述中央处理器连接，用于获知负载信息，并将所述负载信息发送至所述中央处理器；所述中央处理器分别与所述陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块连接，用于依据所述陀螺仪发送的所述平衡车的姿势状态、所述电压采集模块发送的输出电压值、以及所述负载信息采集模块发送的负载信息，调节所述平衡车控制系统的平衡车系统增益参数，进而依据调节后的平衡车系统增益参数生成控制指令，将所述控制指令发送至所述电机；所述电机与所述中央处理器连接，用于依据所述中央处理器发送的控制指令进行运转。优选地，所述负载信息采集模块包括压力传感器。优选地，所述压力传感器设置在平衡车承重结构上。优选地，所述负载信息采集模块包括：用于采集所述电机的工作电流值的电流采集模块，和用于采集所述电机的相位位置的电机相位传感器；其中，所述电流采集模块串联在所述中央处理器和所述电机之间；所述电机相位传感器的一端与所述电机连接，另一端与所述中央处理器连接。优选地，所述电机相位传感器包括霍尔传感器或编码器。优选地，所述负载信息采集模块包括：开关模块。优选地，所述平衡车控制系统包括第一踏板和第二踏板；所述第一踏板与所述第二踏板通过轴进行连接；所述陀螺仪包括第一陀螺仪和第二陀螺仪，所述第一陀螺仪用于检测所述第一踏板的倾斜角度，所述第二陀螺仪用于检测所述第二踏板的倾斜角度；所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机与所述第一踏板连接，所述第二电机与所述第二踏板连接；所述中央处理器还用于，依据所述第一陀螺仪检测到的第一踏板的倾斜角度，以及电压采集模块发送的输出电压值、和负载信息采集模块发送的负载信息，以第一驱动功率驱动控制第一电机运转；以及，根据第二陀螺仪检测到的第二踏板的倾斜角度，以及电压采集模块发送的输出电压值、和负载信息采集模块发送的负载信息，以第二驱动功率驱动控制第二电机运转；其中，所述第一驱动功率P1＝0.5×G×(A1+A2)+0.5×k×G×(A1-A2)；所述第二驱动功率P2＝0.5×G×(A1+A2)+0.5×k×G×(A2-A1)；G为空载情况下平衡车控制系统的自平衡增益，A1为第一踏板的倾斜角度，A2为第二踏板的倾斜角度，k为小于1的衰减系数。优选地，所述中央处理器还用于依据所述电压采集模块发送的输出电压值，以及所述负载信息采集模块发送的负载信息，动态地设定所述平衡车控制系统的平衡车系统限速参数；所述平衡车系统限速参数用于限制平衡车的实际车速不大于所述平衡车系统限速参数。优选地，还包括：与所述中央处理器连接的报警装置；当所述中央处理器依据所述电压采集模块发送的输出电压值，以及所述电流采集模块采集的所述电机的工作电流值，计算得到当前所述电机的实际功率，并判断得知所述电机的实际功率不小于所述电机的额定功率时，生成报警指令至所述报警装置；所述报警装置依据所述报警指令进行报警。基于本专利技术的另一方面，本专利技术还提供一种平衡车，包括如上任一所述的平衡车控制系统。应用本专利技术的上述技术方案，本专利技术提供的平衡车控制系统包括用于为平衡车供电的电源、用于检测所述平衡车的姿势状态的陀螺仪、一端与中央处理器连接，另一端与所述电源连接，用于检测所述电源的输出电压值，并将所述输出电压值发送至所述中央处理器的电压采集模块、与中央处理器连接，用于获知负载信息，并将所述负载信息发送至所述中央处理器的负载信息采集模块、分别与所述陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块连接，用于依据所述陀螺仪发送的所述平衡车的姿势状态、所述电压采集模块发送的输出电压值、以及所述负载信息采集模块发送的负载信息，调节所述平衡车控制系统的平衡车系统增益参数，进而依据调节后的平衡车系统增益参数生成控制指令，将所述控制指令发送至电机的中央处理器、以及与所述中央处理器连接，用于依据所述中央处理器发送的控制指令进行运转的电机。因此本专利技术提供的平衡车控制系统中的中央处理器会充分考虑陀螺仪发送的平衡车的姿势状态、电压采集模块发送的输出电压值、以及负载信息采集模块发送的负载信息，本专利技术会随着平衡车的电源状态、负载信息的不同而灵活地调节平衡车控制系统中的平衡车系统增益参数，进而依据调节后的平衡车系统增益参数来控制电机运转，从而实现平衡车在不同负载情况下的自动平衡，保证了平衡车的平稳性和安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平衡车控制系统，其特征在于，包括：电源、陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块、中央处理器以及电机；其中，所述电源用于为平衡车供电；所述陀螺仪用于检测所述平衡车的姿势状态；所述电压采集模块的一端与所述中央处理器连接，所述电压采集模块的另一端与所述电源连接，所述电压采集模块用于检测所述电源的输出电压值，并将所述输出电压值发送至所述中央处理器；所述负载信息采集模块与所述中央处理器连接，用于获知负载信息，并将所述负载信息发送至所述中央处理器；所述中央处理器分别与所述陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块连接，用于依据所述陀螺仪发送的所述平衡车的姿势状态、所述电压采集模块发送的输出电压值、以及所述负载信息采集模块发送的负载信息，调节所述平衡车控制系统的平衡车系统增益参数，进而依据调节后的平衡车系统增益参数生成控制指令，将所述控制指令发送至所述电机；所述电机与所述中央处理器连接，用于依据所述中央处理器发送的控制指令进行运转。

【技术特征摘要】
1.一种平衡车控制系统，其特征在于，包括：电源、陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块、中央处理器以及电机；其中，所述电源用于为平衡车供电；所述陀螺仪用于检测所述平衡车的姿势状态；所述电压采集模块的一端与所述中央处理器连接，所述电压采集模块的另一端与所述电源连接，所述电压采集模块用于检测所述电源的输出电压值，并将所述输出电压值发送至所述中央处理器；所述负载信息采集模块与所述中央处理器连接，用于获知负载信息，并将所述负载信息发送至所述中央处理器；所述中央处理器分别与所述陀螺仪、电压采集模块、负载信息采集模块连接，用于依据所述陀螺仪发送的所述平衡车的姿势状态、所述电压采集模块发送的输出电压值、以及所述负载信息采集模块发送的负载信息，调节所述平衡车控制系统的平衡车系统增益参数，进而依据调节后的平衡车系统增益参数生成控制指令，将所述控制指令发送至所述电机；所述电机与所述中央处理器连接，用于依据所述中央处理器发送的控制指令进行运转。2.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述负载信息采集模块包括压力传感器。3.根据权利要求2所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述压力传感器设置在平衡车承重结构上。4.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述负载信息采集模块包括：用于采集所述电机的工作电流值的电流采集模块，和用于采集所述电机的相位位置的电机相位传感器；其中，所述电流采集模块串联在所述中央处理器和所述电机之间；所述电机相位传感器的一端与所述电机连接，另一端与所述中央处理器连接。5.根据权利要求4所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述电机相位传感器包括霍尔传感器或编码器。6.根据权利要求1所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述负载信息采集模块包括：开关模块。7.根据权利要求6所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述平衡车控制系统包括第一踏板和第二踏板；所述第一踏...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱炳强，郑慧，皮德义，
申请(专利权)人：北京美思安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11