基于姿态传感器的电磁巡线平衡车制造技术

本实用新型专利技术公开了基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，涉及平衡车技术领域，解决了现有电动平衡车的倾斜角度采集存在较大的误差和电磁巡轨时转弯前瞻性不够等问题，其技术方案要点是：包括姿态传感器、单片机、电磁信号放大器、电机驱动单元、直流电机、编码器和电源单元；姿态传感器和电磁信号放大器的信号输出端与单片机的信号输入端连接；单片机的信号输出端与电机驱动单元的信号输入端连接；电机驱动单元的信号输出端与直流电机连接；编码器的信号输入端与直流电机连接；编码器的信号输出端与单片机的信号输入端连接，具有增强小车倾斜角度检测稳定性和巡轨转弯前瞻性的效果，可实现轨道隐秘铺设，减少因铺设轨道而造成地面不平整的情况发生。

Balance vehicle of electromagnetic line inspection based on attitude sensor

【技术实现步骤摘要】
基于姿态传感器的电磁巡线平衡车
本技术涉及平衡车
，更具体地说，它涉及基于姿态传感器的电磁巡线平衡车。
技术介绍
随着社会的智能化发展，无人驾驶技术得到了飞速发展，并越来越受到欢迎，无人驾驶的运载小车，可应用于生产生活的各个领域，用来提高生产效率、便捷性，更可以节约人力成本及提升服务新颖娱乐性。电动电磁巡轨平衡车以电池为能源，绿色无污染的、方便快捷、灵活新颖，尤其是具有较小的体积和零转弯半径可很好应用于运行空间比较狭窄的场合，包括餐厅送餐服务、司内部文件传送、工厂车间货物搬运、智能轮椅等场合。现有的电动巡轨平衡车主要由光电(摄像头)传感器来采集运行轨道信息。但是，受工作环境的环境光影响，现有电动巡轨平衡车的巡轨路径偏差采集将存在较大的误差与不确定性，并导致小车运行中平衡及巡轨不稳定性。因此，如何设计一种能够稳定检测车体倾斜角度和运行线路的电动平衡车是我们目前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，具有增强小车姿态检测稳定性的效果，可实现轨道隐秘铺设，减少因铺设轨道而造成地面不平整的情况发生。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，包括姿态传感器、单片机、电磁信号放大器、电机驱动单元、直流电机、编码器和电源单元；所述姿态传感器和电磁信号放大器的信号输出端与单片机的信号输入端电性连接；所述单片机的信号输出端与电机驱动单元的信号输入端电性连接；所述电机驱动单元的信号输出端与直流电机电性连接；所述编码器的信号输入端与直流电机电性连接；所述编码器的信号输出端与单片机的信号输入端电性连接。本技术进一步设置为：所述单片机的信号输出端与电机驱动单元的信号输入端之间电性连接有隔离芯片。本技术进一步设置为：所述姿态传感器包括陀螺仪、加速度计和磁力计；所述陀螺仪用于检测平衡车姿态和转向的角速度；所述加速度计用于检测平衡车的姿态角度；所述磁力计用于识别平衡车的起停标志。本技术进一步设置为：所述姿态传感器的型号为BMX055。本技术进一步设置为：所述单片机的型号为S9KEAZ128AMLK。本技术进一步设置为：所述编码器的型号为512线增量式。本技术进一步设置为：所述电源单元包括5V稳压电路、3.3V稳压电路和12V升压电路；所述5V稳压电路用于向单片机、隔离芯片和编码器供电；所述3.3V稳压电路用于向姿态传感器和电磁信号放大器供电；所述12V升压电路用于向电机驱动单元供电。本技术进一步设置为：所述电磁信号放大器中的两个电感呈“八”字形布设。综上所述，本技术具有以下有益效果：利用姿态传感器，减小环境因素对小车平衡状态检测的影响，增强小车倾斜角度检测稳定性；利用磁场较强的穿透性能，可实现轨道隐秘铺设，减少因铺设轨道而造成地面不平整的情况发生；“八”字形的电感设计，能有效提高小车转弯前瞻性，使小车平滑过弯道；三种芯片的集成可简化小车控制电路设计，提高检测稳定性，同时降低了硬件成本。附图说明图1是本技术实施例中的工作原理图；图2是本技术实施例中平衡车模拟运行示意图；图3是本技术实施例电磁信号放大器中电感的布置方式对比图。图中：1、电源单元；11、3.3V稳压电路；12、5V稳压电路；13、12V升压电路；2、姿态传感器；3、电磁信号放大器；4、单片机；5、隔离芯片；6、电机驱动单元；7、直流电机；8、编码器。具体实施方式以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。实施例：基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，如图1所示，包括姿态传感器2、单片机4、电磁信号放大器3、电机驱动单元6、直流电机7、编码器8和电源单元1。姿态传感器2和电磁信号放大器3的信号输出端与单片机4的信号输入端电性连接。单片机4的信号输出端与电机驱动单元6的信号输入端电性连接，单片机4的信号输出端与电机驱动单元6的信号输入端之间电性连接有隔离芯片5。电机驱动单元6的信号输出端与直流电机7电性连接。编码器8的信号输入端与直流电机7电性连接。编码器8的信号输出端与单片机4的信号输入端电性连接。电源单元1向姿态传感器2、单片机4、电磁信号放大器3、电机驱动单元6、直流电机7和编码器8供电。如图1与图2所示，姿态传感器2将采集到的小车姿态信息传输至单片机4。单片机4通过四元数姿态解算算法对进行处理，并输出PWM信号。PWM信号经隔离芯片5输出到半桥式的驱动电机单元中。驱动电机单元根据PWM信号控制小车的两直流电机7，隔离芯片5可避免直流电机7运行对单片机4产生的不良影响。编码器8将采集到的车轮角位移信号转换成计数脉冲信号，并传输至单片机4，单片机4根据计数脉冲信号来调控平衡车的运行速度。电磁信号放大器3中的电感可以获取跑道上特定频率的电磁线电磁强度，从而实现平衡车可以识别跑道的路径，给平衡车巡线移动导航。在本实施例中，姿态传感器2的型号为BMX055的九轴传感器，姿态传感器2包括陀螺仪、加速度计和磁力计。陀螺仪用于检测平衡车姿态和转向的角速度。加速度计用于检测平衡车的姿态角度。磁力计用于识别平衡车的起停标志。在本实施例中，单片机4的型号为S9KEAZ128AMLK。在本实施例中，编码器8的型号为512线增量式。如图1所示，电源单元1包括5V稳压电路12、3.3V稳压电路11和12V升压电路13。5V稳压电路12用于向单片机4、隔离芯片5和编码器8供电。3.3V稳压电路11用于向姿态传感器2和电磁信号放大器3供电。12V升压电路13用于向电机驱动单元6中的的IR2104半桥驱动器供电。如图1与图3所示，在本实施例中，电磁信号放大器3中的两个电感与垂直中心线成一定角度的呈“八”字形布设。对比方式：电感与垂直中心线相垂直的“一”字形放置方式。在同一高度下，电感与中心线之间的角度越接近90度，其产生的感应电动势越大。在平衡车入弯时，“一”字型放置方式左右两电感与入弯切线的角度均为β，“八”字型放置方式左右两电感与入弯切线的角度分别为α和γ，可以看出α远大于β，γ远小于β，通过偏移量计算公式(公式六)可以得出：“八”字形放置方式在小车入弯时所得到的偏移量更大，能更好的预测弯道，并及时做出转弯的反应。工作原理：利用姿态传感器2，减小环境因素对小车平衡状态检测的影响，增强小车倾斜角度检测稳定性。利用磁场较强的穿透性能，可实现轨道隐秘铺设，减少因铺设轨道而造成地面不平整的情况发生。“八”字形的电感设计，能有效提高小车转弯前瞻性，使小车平滑过弯道。陀螺仪、加速度计和磁力计三种芯片的集成可简化小车控制电路设计，提高检测稳定性，同时降低了硬件成本。本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，其特征是：包括姿态传感器(2)、单片机(4)、电磁信号放大器(3)、电机驱动单元(6)、直流电机(7)、编码器(8)和电源单元(1)；所述姿态传感器(2)和电磁信号放大器(3)的信号输出端与单片机(4)的信号输入端电性连接；所述单片机(4)的信号输出端与电机驱动单元(6)的信号输入端电性连接；所述电机驱动单元(6)的信号输出端与直流电机(7)电性连接；所述编码器(8)的信号输入端与直流电机(7)电性连接；所述编码器(8)的信号输出端与单片机(4)的信号输入端电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，其特征是：包括姿态传感器(2)、单片机(4)、电磁信号放大器(3)、电机驱动单元(6)、直流电机(7)、编码器(8)和电源单元(1)；所述姿态传感器(2)和电磁信号放大器(3)的信号输出端与单片机(4)的信号输入端电性连接；所述单片机(4)的信号输出端与电机驱动单元(6)的信号输入端电性连接；所述电机驱动单元(6)的信号输出端与直流电机(7)电性连接；所述编码器(8)的信号输入端与直流电机(7)电性连接；所述编码器(8)的信号输出端与单片机(4)的信号输入端电性连接。


2.根据权利要求1所述的基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，其特征是：所述单片机(4)的信号输出端与电机驱动单元(6)的信号输入端之间电性连接有隔离芯片(5)。


3.根据权利要求1所述的基于姿态传感器的电磁巡线平衡车，其特征是：所述姿态传感器(2)包括陀螺仪、加速度计和磁力计；所述陀螺仪用于检测平衡车姿态和转向的角速度；所述加速度计用于检测平衡车的姿态角度；所述磁力计用于识别平衡车的起停标志。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈华珍，夏国清，
申请(专利权)人：广州大学华软软件学院，
类型：新型
国别省市：广东;44