平衡车车轮滑动的判断方法以及平衡车技术

本发明专利技术提供了一种平衡车车轮滑动的判断方法以及平衡车，该判断方法包括：步骤一，获取前轮所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角值；步骤二，获取前轮转动角速度和后轮转动角速度，根据前轮转动角速度、后轮转动角速度以及夹角值判断车轮是否滑动。通过本发明专利技术提供的技术方案，能够解决现有技术中的无法实时检测两轮汽车车轮是否滑动的问题。

【技术实现步骤摘要】
平衡车车轮滑动的判断方法以及平衡车
本专利技术涉及平衡车
，具体而言，涉及一种平衡车车轮滑动的判断方法以及平衡车。
技术介绍
目前，随着城市汽车数量的不断增加，交通堵塞、环境污染和停车困难等问题越来越严重。针对这些问题，陆续出现了限号行驶和电动汽车等解决方案，但这些方案并不能完成解决交通堵塞和停车困难等问题。两轮汽车是一种新型汽车，它的两个车轮前后布置，车上提供1到2个座位，尺寸只有正常四轮汽车一半宽，重量也不到正常四轮汽车的一半。城市交通推广两轮汽车，不但可以满足人们大多数情况下的出行需求，而且还可极大避免交通堵塞和停车困难等问题。由于两轮汽车由前后两个车轮构成，因此是不稳定结构，需要采用平衡稳定控制保证两轮汽车在滚动方向的平衡。离心力矩是影响两轮汽车平衡稳定的主要力矩，它与车速的平方成正比。两轮汽车的后轮是驱动轮，当车轮没有滑动时，可以根据后轮转速计算车速，得到离心力矩，进而实现两轮汽车的平衡稳定。一旦两轮汽车后轮出现滑动，离心力矩将不能计算，常规平衡稳定将不能保证。因此，需要在平衡车行驶期间实时对车轮是否发生滑动进行判断、检测。现有技术中检测车轮是否滑动是通过以下方式进行检测：对于四轮汽车，正常行驶过程中，两个前轮转速一致，两个后轮转速一致。而前后轮的转速会因为前轮发生转向操作而略有不同。一般会在四轮汽车的每个车轮上都安装有转速传感器，并比较这四个转速传感器的测量值，当发现其中1到2个车轮的转速测量值与其他转速测量值的偏差超过一定范围，则表明汽车车轮出现滑动。但此方式只适用于四轮汽车，对于平衡车，其只有两个轮子，并且两轮汽车在行驶中会存在滚动倾斜，即使车轮不出现滑动，受滚动倾角和前轮转向角影响，前后车轮的转速存在较大差别。此时仅依赖于两个车轮的转速不能判断车轮是否滑动。另一种方式是通过单板或双板式的侧滑试验台，通过该试验台来测量汽车车轮的横向位移，以检测汽车的侧滑量。此方式虽然能够准确判断两轮汽车车轮是否发生滑动，但检测方式依赖试验台，不能进行实时在线检测。
技术实现思路
本专利技术提供一种平衡车车轮滑动的判断方法以及平衡车，以解决现有技术中的无法实时检测两轮汽车车轮是否滑动的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种平衡车车轮滑动的判断方法，判断方法包括：步骤一，获取前轮所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角值；步骤二，获取前轮转动角速度和后轮转动角速度，根据前轮转动角速度、后轮转动角速度以及夹角值判断车轮是否滑动。进一步地，步骤一具体包括：获取车架相对地面的俯仰角、前轮所在平面的法线以及后轮所在平面的法线，根据俯仰角、前轮所在平面的法线以及后轮所在平面的法线计算得到夹角值。进一步地，根据俯仰角、前轮所在平面的法线以及后轮所在平面的法线计算得到夹角值，具体包括：通过公式一计算得到夹角值，公式一为：其中，α为前轮在竖直方向的中心面在水平面的投影与车身在竖直方向的中心面在水平面投影之间的夹角；nfw＝[nfw(1)nfw(2)nfw(3)]T为平衡车前轮所在平面的法线，nfw(1)、nfw(2)和nfw(3)分别为前轮在X轴、Y轴和Z轴上的向量；nrw＝[nrw(1)nrw(2)nrw(3)]T为平衡车后轮所在平面的法线，nrw(1)、nrw(2)和nrw(3)分别为后轮在X轴、Y轴和Z轴上的向量；θb为车架相对地面的俯仰角。进一步地，步骤一具体包括：获取车架相对地面的滚动角、方向盘旋转轴与竖直方向的夹角以及方向盘的旋转角的数值，根据车架相对地面的滚动角、方向盘旋转轴与竖直方向的夹角以及方向盘的旋转角的数值计算得到夹角值。进一步地，根据车架相对地面的滚动角、方向盘旋转轴与竖直方向的夹角以及方向盘的旋转角的数值计算得到夹角值，具体包括：通过公式二计算得到夹角值，公式二为：其中，α为前轮所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角，为车架相对地面的滚动角，θs为方向盘旋转轴与竖直方向的夹角，ψs为方向盘的旋转角。进一步地，步骤二具体包括：将前轮转动角速度、后轮转动角速度以及夹角值带入公式三中计算得到差值，公式三为：根据差值k判断车轮是否滑动，当k大于或等于预设值时，则判断车轮打滑；其中，θfw为前轮转动角速度，θrw为后轮转动角速度，α为前轮所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角。进一步地，预设值为σ，σ＝c*θrw，其中，c的取值范围在3*10-4至1*10-3之间。根据本专利技术的另一方面，提供了一种平衡车，平衡车包括：车架；前车轮，设置在车架上；后车轮，设置在车架上；惯性测量单元，用于测量车架相对地面的滚动角；方向盘编码器，用于测量方向盘的旋转角；转速传感器，用于测量前车轮和后车轮的转动角速度；处理器，与惯性测量单元、方向盘编码器以及转速传感器电连接。进一步地，平衡车还包括处理器，与惯性测量单元、方向盘编码器以及转速传感器电连接，处理器根据车架相对地面的滚动角、方向盘旋转轴与竖直方向的夹角、方向盘的旋转角以及前车轮的转动角速度、后车轮的转动角速度判断车轮是否滑动。进一步地，平衡车还包括平衡系统，设置在车架上，平衡系统用于调整车架平衡，控制器，分别与处理器和平衡系统电连接，控制器根据处理器的处理数据控制平衡系统。应用本专利技术的技术方案，通过获取前轮所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影的夹角值，并根据前轮转动角速度、后轮转动角速度以及夹角值即可判断车轮是否发生滑动，由于前轮转动角速度、后轮转动角速度以及夹角值均可实时获取，因此通过该判断方法能够实时对平衡车进行检测，准确判断车轮的打滑情况，如此能够满足平衡车实时检测车轮是否打滑的需求。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施例提供的平衡车的结构示意图；图2示出了根据本专利技术实施例提供的平衡车所处的坐标系的示意图；图3示出了试验中平衡车滚动角和时间的变化关系示意图；图4示出了试验中平衡车前后轮转速差和时间的变化关系示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、前车轮；20、后车轮。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种平衡车车轮滑动的判断方法，该判断方法包括：步骤一，获取前轮10所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角值。其中，前轮10所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角值可通过仪器直接测得，也可通过测量其它相关值，并通过其它相关值来计算该夹角值。步骤二，获取前轮10的转动角速度和后轮20的转动角速度，根据前轮10的转动角速度、后轮20的转动角速度以及夹角值判断车轮是否滑动。其中，如图1所示可知，当获取该夹角值之后，即可通过前轮10的转动角速度和后轮20的转动角速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平衡车车轮滑动的判断方法，其特征在于，所述判断方法包括：步骤一，获取前轮所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角值；步骤二，获取前轮转动角速度和后轮转动角速度，根据所述前轮转动角速度、所述后轮转动角速度以及所述夹角值判断车轮是否滑动。

【技术特征摘要】
1.一种平衡车车轮滑动的判断方法，其特征在于，所述判断方法包括：步骤一，获取前轮所在平面在水平面的投影与车身所在平面在水平面投影之间的夹角值；步骤二，获取前轮转动角速度和后轮转动角速度，根据所述前轮转动角速度、所述后轮转动角速度以及所述夹角值判断车轮是否滑动。2.根据权利要求1所述的平衡车车轮滑动的判断方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：获取车架相对地面的俯仰角、前轮所在平面的法线以及后轮所在平面的法线，根据所述俯仰角、前轮所在平面的法线以及后轮所在平面的法线计算得到所述夹角值。3.根据权利要求2所述的平衡车车轮滑动的判断方法，其特征在于，根据所述俯仰角、前轮所在平面的法线以及后轮所在平面的法线计算得到所述夹角值，具体包括：通过公式一计算得到所述夹角值，所述公式一为：其中，α为前轮在竖直方向的中心面在水平面的投影与车身在竖直方向的中心面在水平面投影之间的夹角；nfw＝[nfw(1)nfw(2)nfw(3)]T为平衡车前轮所在平面的法线，nfw(1)、nfw(2)和nfw(3)分别为前轮在X轴、Y轴和Z轴上的向量；nrw＝[nrw(1)nrw(2)nrw(3)]T为平衡车后轮所在平面的法线，nrw(1)、nrw(2)和nrw(3)分别为后轮在X轴、Y轴和Z轴上的向量；θb为车架相对地面的俯仰角。4.根据权利要求1所述的平衡车车轮滑动的判断方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：获取车架相对地面的滚动角、方向盘旋转轴与竖直方向的夹角以及方向盘的旋转角的数值，根据所述车架相对地面的滚动角、方向盘旋转轴与竖直方向的夹角以及方向盘的旋转角的数值计算得到所述夹角值。5.根据权利要求4所述的平衡车车轮滑动的判断方法，其特征在于，根据所述车架相对地面的滚动角、方向盘旋转轴与竖直方向的夹角以及方向盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟坤，黄琳，李春福，
申请(专利权)人：北京凌云智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11