一种差速转向控制的电动四轮滑板制造技术

本发明专利技术公开了一种差速转向控制的电动四轮滑板，根据陀螺仪传感器输出的横滚角值判定用户转向意图，差速转向控制模型的控制目标为转向外侧的轮毂电机转速大于转向内侧的轮毂电机转速，转向外侧的轮毂电机与转向内侧的轮毂电机转速差值与横滚角值呈正相关。本发明专利技术加入差速转向控制，从而减小了转弯半径，提升安全性和便利性，并减少轮毂电机无法达到额定转速带来的电机损耗，延长产品的整体使用寿命。

An Electric Four-wheel Skateboard with Differential Steering Control

The invention discloses an electric four-wheel skateboard controlled by differential steering. According to the roll angle value output by gyroscope sensor, the user's steering intention is determined. The control objective of the differential steering control model is that the speed of the hub motor on the outer side of the steering is higher than that of the hub motor on the inner side of the steering, and the speed difference between the hub motor on the outer side of the steering and the hub motor on the inner side of the steering is in positive phase with the roll angle value. Guan. The invention adds differential steering control, thereby reducing turning radius, improving safety and convenience, reducing motor loss caused by hub motor failing to reach rated speed, and prolonging the overall service life of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种差速转向控制的电动四轮滑板
本专利技术涉及一种差速转向控制的电动四轮滑板。
技术介绍
市场上常见的电动滑按控制方式可以分为手持遥控控制类以及重心控制类，按驱动方式可以分为外置皮带电机类以及轮毂电机类。对于现有的重心控制类电动滑板，在用户操作电动转向时，其需要通过左倾或右倾来控制，此时滑板与地面不再平行，有一定的倾斜角度，两个轮毂电机分为转向内侧和转向外侧两个电机，由于转弯半径不同，两个轮毂电机不应该具有相同的转速，也就不应该拥有相同的动力输出。该情况予下，外侧轮毂电机动力不足，造成滑板整体旋转半径很大，而内侧轮毂电机受内侧轮与地面摩擦力增加的作用被迫作低速运转，一方面能量平白损失在热能上，另一方面长期以往对轮毂电机本身损伤很大。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种差速转向控制的电动四轮滑板，减小滑板转弯半径，减小电能损坏。技术方案：包括滑板主体和四个转轮，位于所述滑板主体后部的两个所述转轮上安装有轮毂电机；所述滑板主体的板面上固定有四个双臂电桥式压力检测器，其中两个所述双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的前部，另外两个所述双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的后部；在板面几何中心的安装有陀螺仪传感器，还包括控制器，所述控制器连接所述两组双臂电桥式压力检测器、陀螺仪传感器以及所述轮毂电机；所述控制器包括速度控制模块和差速转向辅助模块，所述速度控制模块根据所述板面前部和后部的双臂电桥式压力检测器输出的差值控制所述轮毂电机加速或减速运行；所述差速转向辅助模块根据所述陀螺仪传感器输出的横滚角值判定用户转向意图，所述差速转向控制模型的控制目标为转向外侧的轮毂电机转速大于转向内侧的轮毂电机转速，所述转向外侧的轮毂电机与转向内侧的轮毂电机转速差值与所述横滚角值呈正相关。进一步的，所述双臂电桥式压力检测器包括上面板、下面板、两个带悬臂梁的应变式压力传感器、电路板；所述应变式压力传感器包括压力回字形框体，位于所述回字形框体内侧的悬臂梁，所述回字形框体与所述悬臂梁处于同一水平面，所述悬臂梁与所述回字形框体连接部贴有电子应变片；所述下面板上设有两个平行设置的第一凹槽，所述第一凹槽内还设有第二凹槽；所述应变式压力传感器嵌入所述第一凹槽内，所述悬臂梁位于所述第二凹槽上方；所述上面板内侧面固定有两个压块，所述上面板盖合在所述下面板上，所述压块分别贴合在所述应变式压力传感器的悬臂梁上；所述电路板设置在由所述上面板和下面板相对形成的腔体内，并位于所述两个带悬臂梁的应变式压力传感器中间，所述电路板连接所述电子应变片。进一步的，所述悬臂梁为倒“山”字形结构，包括与所述回字形框体连接的“T”字形主梁，以及连接所述“T”字形主梁的两根长条形副梁，所述两根长条形副梁关于所述“T”字形主梁对称设置，所述副梁悬空端设有盲孔或通孔，所述压块上设有四个凸起，所述凸起分别嵌入所述盲孔或通孔中。进一步的，所述差速转向控制模型采用机器学习方法建立，包括如下具体步骤：步骤1：获取训练数据：操控电动滑板做转向试验，转向时控制输出到两个轮毂电机的转速相同并采用开环控制，通过霍尔传感器采集转向外侧的轮毂电机的转速s1和转向内侧的轮毂电机转速s2以及所述陀螺仪传感器输出的横滚角θ，设定所述转速差值目标逼近值diffspeed为实际转速差值的1～2倍；步骤2：使用线性逼近模型进行参数训练，所述线性逼近模型为：diffspeed＝w0+w1*s1+w2*s2+w3*θ式中，w0、w1、w2、w3为模型参数；使用均方误差来估计模型当前参数误差err：err＝(real_diffspeed-diffspeed)∧2式中，real_diffspeed为实际转速差值，real_diffspeed＝s1-s2；使用梯度下降法作为训练方法，进行权值更新，即：式中，wi为各个权值参数当前值，wi′为各个权值参数更新值，μ为学习速率；将所述线性逼近模型输出值diffspeed输入到所述速度控制模块，在进行差速转向控制时，控制所述转向外侧的轮毂电机当前转速增加所述diffspeed值，控制所述转向内侧的轮毂电当前机转速减小所述diffspeed值。进一步的，所述控制器还包括上下坡辅助控制模块，所述上下坡辅助控制模块根据所述陀螺仪传感器输出的俯仰角值判断滑板处于上坡或下坡时，输出功率补偿值adp与所述PID控制器输出作和后输入到轮毂电机，所述输出功率补偿值adp计算方法为：其中w为用户体重。进一步的，所述双臂电桥式压力检测器以及陀螺仪传感器输出端设有滤波模块。进一步的，采取乒乓操作，在每一次双臂电桥式压力检测器循环采样之中依次仅读取一个传感器的数值。有益效果：本专利技术的一种差速转向控制的电动四轮滑板，加入差速转向控制，从而减小了转弯半径，提升安全性和便利性，并减少轮毂电机无法达到额定转速带来的电机损耗，延长产品的整体使用寿命。附图说明图1为四个双臂电桥式压力检测器分布示意图；图2为控制系统结构示意图；图3为差速转向控制模型的建立与使用原理示意图；图4为上下坡补偿之后的动力输出和原动力输出的对比如图；图5为实施例中进行参数调整步骤获得的矩阵数据表示在二维坐标中示意图；图6为根据重心倾斜百分比进行加减速控制原理示意图；图7为双臂电桥式压力检测器主视剖面示意图；图8为双臂电桥式压力检测器整体左视图；图9为双臂电桥式压力检测器去掉上面板后的视剖面示意图；图10为双臂电桥式压力检测器去掉上面板后的左视图；图11为双臂电桥式压力检测器去掉上面板后的俯视图；图12为双臂电桥式压力检测器的下面板剖面示意图；图13为双臂电桥式压力检测器的下面板左视图；图14为双臂电桥式压力检测器的下面板的俯视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。一种后轮驱动型电动四轮滑板，包括滑板主体和四个转轮，位于滑板主体后部的两个转轮上安装有轮毂电机，轮毂电机上安装有检测转速的霍尔传感器。如图1所示，滑板主体的板面上固定有四个双臂电桥式压力检测器，每个双臂电桥式压力检测器包括两个由应变片构成的桥式压力检测电路，其中两个双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的前部，另外两个双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的后部，在板面几何中心还安装有陀螺仪传感器。滑板主体上安装有控制器，控制器连接两组双臂电桥式压力检测器、陀螺仪传感器、轮毂电机以及霍尔传感器，如图2。控制器包括速度控制模块，速度控制模块根据板面前部和后部的双臂电桥式压力检测器差值控制轮毂电机加速或减速运行。如图7、图8所示，双臂电桥式压力检测器由上面板1、下面板2、两个带悬臂梁的应变式压力传感器3、电路板4组成。上面板1和下面板2为铝合金材料，并在相对内侧涂覆绝缘漆。应变式压力传感器3包括压力回字形框体31，位于回字形框体31内侧的悬臂梁32，回字形框体31与悬臂梁32处于同一水平面。回字形框体31和悬臂梁32均为硬铝材质，并在上下表面涂覆绝缘漆，悬臂梁32与回字形框体31连接部贴有电子应变片33。其中，悬臂梁32为倒“山”字形结构，包括与回字形框体31连接的“T”字形主梁321，以及连接“T”字形主梁321的两根长条形副梁322。两根长条形副梁322关于“T”字形主梁321对称设置，副梁322悬空端设有盲孔或通孔32本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差速转向控制的电动四轮滑板，其特征在于：包括滑板主体和四个转轮，位于所述滑板主体后部的两个所述转轮上安装有轮毂电机；所述滑板主体的板面上固定有四个双臂电桥式压力检测器，其中两个所述双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的前部，另外两个所述双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的后部；在板面几何中心的安装有陀螺仪传感器，还包括控制器，所述控制器连接所述两组双臂电桥式压力检测器、陀螺仪传感器以及所述轮毂电机；所述控制器包括速度控制模块和差速转向辅助模块，所述速度控制模块根据所述板面前部和后部的双臂电桥式压力检测器输出的差值控制所述轮毂电机加速或减速运行；所述差速转向辅助模块根据所述陀螺仪传感器输出的横滚角值判定用户转向意图，所述差速转向控制模型的控制目标为转向外侧的轮毂电机转速大于转向内侧的轮毂电机转速，所述转向外侧的轮毂电机与转向内侧的轮毂电机转速差值与所述横滚角值呈正相关。

【技术特征摘要】
1.一种差速转向控制的电动四轮滑板，其特征在于：包括滑板主体和四个转轮，位于所述滑板主体后部的两个所述转轮上安装有轮毂电机；所述滑板主体的板面上固定有四个双臂电桥式压力检测器，其中两个所述双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的前部，另外两个所述双臂电桥式压力检测器横向间隔并排布置在板面的后部；在板面几何中心的安装有陀螺仪传感器，还包括控制器，所述控制器连接所述两组双臂电桥式压力检测器、陀螺仪传感器以及所述轮毂电机；所述控制器包括速度控制模块和差速转向辅助模块，所述速度控制模块根据所述板面前部和后部的双臂电桥式压力检测器输出的差值控制所述轮毂电机加速或减速运行；所述差速转向辅助模块根据所述陀螺仪传感器输出的横滚角值判定用户转向意图，所述差速转向控制模型的控制目标为转向外侧的轮毂电机转速大于转向内侧的轮毂电机转速，所述转向外侧的轮毂电机与转向内侧的轮毂电机转速差值与所述横滚角值呈正相关。2.根据权利要求1所述的差速转向控制的电动四轮滑板，其特征在于：所述双臂电桥式压力检测器包括上面板(1)、下面板(2)、两个带悬臂梁的应变式压力传感器(3)、电路板(4)；所述应变式压力传感器(3)包括压力回字形框体(31)，位于所述回字形框体(31)内侧的悬臂梁(32)，所述回字形框体(31)与所述悬臂梁(32)处于同一水平面，所述悬臂梁(32)与所述回字形框体(31)连接部贴有电子应变片(33)；所述下面板(2)上设有两个平行设置的第一凹槽(21)，所述第一凹槽(21)内还设有第二凹槽(22)；所述应变式压力传感器(3)嵌入所述第一凹槽(21)内，所述悬臂梁(32)位于所述第二凹槽(22)上方；所述上面板(1)内侧面固定有两个压块(11)，所述上面板(1)盖合在所述下面板(2)上，所述压块(11)分别贴合在所述应变式压力传感器(3)的悬臂梁(32)上；所述电路板(4)设置在由所述上面板(1)和下面板(2)相对形成的腔体内，并位于所述两个带悬臂梁的应变式压力传感器(3)中间，所述电路板(4)连接所述电子应变片(33)。3.根据权利要求2所述的差速转向控制的电动四轮滑板，其特征在于：所述悬臂梁(32)为倒“山”字形结构，包括与所述回字形框体(31)连接的“T”字形主梁(321)，以及连接所述“T”字形主梁(321)的两根长条形副梁(322)，所述两根长条形副梁(322)关于所述“T”字形主梁(321)对称设置，所述副梁(322)悬空端设有盲孔或通孔(323)，所述压块(11)上设有四个凸起(111)，所述凸起(111)分别嵌入所述盲孔或通孔(323)中。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖珏媛，唐元博，
申请(专利权)人：南京振子智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32