基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车制造技术

本实用新型专利技术涉及基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，包括平衡车结构主体，平衡车结构主体上安装差速驱动模块、自主跟随电气控制模块、自主跟随测距模块；差速驱动模块包括一对轮状转动体，一对轮状转动体同轴安装在平衡车结构主体的底部，一对轮状转动体分别通过驱动机构驱动其转动；自主跟随测距模块能测量平衡车与被跟随者的距离，并将测量的数据传输给自主跟随电气控制模块，自主跟随电气控制模块控制驱动机构工作，通过一对驱动机构分别调节一对轮状转动体的转速来实现平衡车的平衡、前进、后退、转弯、停止状态，从而实现被跟随者在平衡车周边任意朝向位置上的被跟随。本实用新型专利技术能多方位自主跟随。用新型能多方位自主跟随。用新型能多方位自主跟随。

【技术实现步骤摘要】
基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车


[0001]本技术属于平衡车
，尤其涉及基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车及其控制方法。

技术介绍

[0002]平衡车是工业生产、服务行业、休闲娱乐场所、及至生活中最常见的移动载体，在娱乐、服务、物流运输、工业AGV、电子宠物等领域均有广泛的应用。目前，平衡车的智能化自主跟随是其中一个重要的发展方向。为此，研究一种能多方位自主跟随的平衡车，以满足工业生产、社会服务等市场的需求，其意义深远，并且具有广阔的应用前景和较高的实用价值。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能多方位自主跟随的平衡车，以满足工业生产、社会服务等市场的需求。
[0004]本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0005]基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，包括平衡车结构主体，所述平衡车结构主体上安装差速驱动模块、自主跟随电气控制模块、自主跟随测距模块；
[0006]所述差速驱动模块包括一对轮状转动体，一对所述轮状转动体同轴安装在所述平衡车结构主体的底部，一对所述轮状转动体分别通过驱动机构驱动其转动；所述自主跟随测距模块能测量平衡车与被跟随者的距离，并将测量的数据传输给所述自主跟随电气控制模块，所述自主跟随电气控制模块控制所述驱动机构工作，通过一对所述驱动机构分别调节一对轮状转动体的转速来实现所述平衡车的平衡、前进、后退、转弯、停止状态，从而实现被跟随者在平衡车周边任意朝向位置上的被跟随。
[0007]进一步的，所述自主跟随电气控制模块包括供电模块、控制系统、陀螺仪、通讯模块，所述陀螺仪用于检测平衡车的位置与运动状态；所述供电模块通过DC
‑
DC模块为所述控制系统、陀螺仪供电，所述自主跟随测距模块将测得的数据传输到控制系统。
[0008]进一步的，所述控制系统采用STM32、树梅派、51系列单片机、小型工控机中的任意一种。
[0009]进一步的，所述自主跟随测距模块采用UWB、激光雷达、视觉图像、超声雷达、毫米波雷达、红外雷达中的任意一种测距方式实现测量平衡车与被跟随者间的距离。
[0010]进一步的，一对所述轮状转动体采用轮毂车轮，所述驱动机构包括一对直流伺服电机，一对所述直流伺服电机分别通过减速机连接到一对所述轮状转动体。
[0011]进一步的，一对所述轮状转动体采用直流伺服轮毂电机，所述驱动机构包括一对伺服电机驱动器，一对所述伺服电机驱动器驱动一对所述直流伺服轮毂电机转动，并能通过分别改变两个直流伺服轮毂电机的转速，实现两轮的差速控制。
[0012]进一步的，还包括手持终端，所述手持终端与被跟随者同步运动，所述手持终端通
过通讯模块与所述自主跟随电气控制模块连接，并能通过发布指令使得所述自主跟随电气控制模块工作。
[0013]进一步的，所述自主跟随测距模块包括两个UWB基站和一个UWB标签，两个所述UWB基站安装在平衡车结构主体上不对称的位置，所述UWB标签安装在手持终端上，所述UWB标签与两个UWB基站之间距离能发送到所述自主跟随电气控制模块。
[0014]进一步的，所述平衡车结构主体上还安装有自动避障模块、人脸识别模块、智能语音模块、报警模块，且所述自动避障模块、人脸识别模块、智能语音模块、报警模块均与所述控制系统电路连接；所述自动避障模块能检测平衡车前进过程中前方障碍物，并使得所述平衡车停车；所述人脸识别模块能进行人脸特征识别；所述智能语音模块能实现应用需要的语音控制、语音互动、语音识别及娱乐服务；所述控制系统能控制所述报警模块报警。
[0015]以上所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车的控制方法，包括如下步骤：
[0016]获取平衡车本身的方位与状态信息、被跟随者的位置信息；
[0017]根据自主跟随测距模块的布置方式，以及基于测距的自主跟随控制量的选取，按照控制算法，确定跟随控制量，并与平衡车的自主平衡控制相融合，通过一对驱动机构分别调节一对轮状转动体的转速来实现平衡车的平衡、前进、后退、转弯、停止状态，从而实现被跟随者在平衡车周边任意朝向位置上的被跟随。
[0018]本技术的优点和积极效果是：
[0019]1、本技术通过一对驱动机构分别驱动一对轮状转动体，通过分别改变两个轮状转动体的转速，通过差速运动，在自主平衡的基础上，实现平衡车的前进、后退、转弯、停车；
[0020]2.本技术通过自主跟随测距模块能测量平衡车与被跟随者的距离，并将测量的数据传输给自主跟随电气控制模块，自主跟随电气控制模块通过分别改变轮状转动体的转速，实现平衡控制，也可以实现两轮的差速控制，从而达到对被跟随者的同步跟随；
[0021]3.本技术的自主跟随控制算法是基于两轮平衡车自主平衡的控制算法基础上，综合自主跟随控制，实现平衡车在自主平衡的基础上实现跟随模式；其中，跟随控制分量是根据自主跟随测距模块的布置方案，以及基于测距的自主跟随控制量的选取，按照现有的控制算法，将得到的跟随控制分量与平衡车的自主平衡控制相融合，从而实现平衡车的多方位自主跟随。
附图说明
[0022]以下将结合附图和实施例来对本技术的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
[0023]图1为本技术实施例提供的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车的结构示意图；
[0024]图2为本技术实施例提供的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车的自主跟随测距模块布局结构示意图；
[0025]图3为本技术实施例提供的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车的电气连接示意图；
[0026]说明：图3中所有连线仅代表某种通讯方式的关联或者元器件之间的关联，并不是实际的电路连接线路；
具体实施方式
[0027]首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本技术的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本技术形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本技术的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
[0028]实施例1
[0029]如图1
‑
3，本实施例提供的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，包括平衡车结构主体1，所述平衡车结构主体1上安装差速驱动模块、自主跟随电气控制模块、自主跟随测距模块；
[0030]所述差速驱动模块包括一对轮状转动体，如图1，分别为第一轮状转动体2、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：包括平衡车结构主体，所述平衡车结构主体上安装差速驱动模块、自主跟随电气控制模块、自主跟随测距模块；所述差速驱动模块包括一对轮状转动体，一对所述轮状转动体同轴安装在所述平衡车结构主体的底部，一对所述轮状转动体分别通过驱动机构驱动其转动；所述自主跟随测距模块能测量平衡车与被跟随者的距离，并将测量的数据传输给所述自主跟随电气控制模块，所述自主跟随电气控制模块控制所述驱动机构工作，通过一对所述驱动机构分别调节一对轮状转动体的转速来实现所述平衡车的平衡、前进、后退、转弯、停止状态，从而实现被跟随者在平衡车周边任意朝向位置上的被跟随。2.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述自主跟随电气控制模块包括供电模块、控制系统、陀螺仪、通讯模块，所述陀螺仪用于检测平衡车的位置与运动状态；所述供电模块通过DC
‑
DC模块为所述控制系统、陀螺仪供电，所述自主跟随测距模块将测得的数据传输到控制系统。3.根据权利要求2所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述控制系统采用STM32、树梅派、51系列单片机、小型工控机中的任意一种。4.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述自主跟随测距模块采用UWB、激光雷达、视觉图像、超声、毫米波雷达、红外雷达中的任意一种测距方式实现测量平衡车与被跟随者间的距离。5.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：一对所述轮状转动体采用轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永立，
申请(专利权)人：北京理工大学珠海学院，
类型：新型
国别省市：