一种便携自动重心控制小车制造技术

一种便携自动重心控制小车，它涉及高智能化的便携自动重心控制小车，整车具有体积小，重量轻的特点，而且采用折叠结构，使把手能够折叠起来成为提手，使其能够随身携带，减小停放车的空间和被盗的可能。采用检测驾驶者与车辆重心偏移状态来控制车辆的运行，运行灵活，即使在狭小空间运行也十分灵活。采用梯形底盘结构使驾驶更舒适，更安全。采用智能的控制方式和环境感知技术，使车运行安全和稳定，舒适。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种个人辅助交通工具，尤其涉及一种有人驾驶通过控制系统通过检 测人与车体重心偏移角度并控制其运行的车辆，其两个车轮由电机带动且为水平横向布置。
技术介绍
两轮自平衡装置和技术起源于倒立摆理论，最早由日本山藤一雄专利技术了类似的两 轮平衡装置，2002年至2003年相续被美国公司用于ibot轮椅技术和segway两轮平衡车 上。用于商场，高尔夫球场，机场等，被认为是划时代的交通工具。2008年日本丰田公司开 始开发类似产品。现有技术中的一种这样的车辆已经在例如专利文献1中公开。在专利文献1中公 开的车辆是“在重心很高的骑乘状态下，骑乘者可稳定行驶，其身体上部不会左右摇晃。该 车辆包括用于驾驶者骑乘的踏板；车体；当行驶方向被设定为滚动轴线的时候，该车体支 撑所述踏板从而能够在围绕作为中心的滚动轴线旋转的滚动方向上改变姿态；一对车轮。 该对车轮位于与所述车体行驶方向垂直的方向上同一轴线的两侧并且被所述车体看旋转 地支撑；一对单独驱动和旋转所述对车轮的车轮驱动装置；和用于直接改变所述踏板的姿 态或通过所述车体间接改变所述姿态的把手。”根据专利文献1中的具有上诉结构的车辆，希望达到的效果是“当行驶在路面与 行使方向垂直倾斜的倾斜路面上的时候由于重力作用，或当转向的时候由于离心力的作 用，骑乘者会比较稳定”。根据专利文献2中，其所描述的车辆为“两轮左右分布的电动车。包括车体、车轮 和电驱动系统等，带有电机的车轮安装在车体两侧，电源、控制电路、驱动电路以及传感器 和控制开关等安装在车体上，车轮与车体之间为转轴连接，速度传感器和角度传感器将车 轮与车体的转角及倾角信息传输到控制电路中，利用其中的软件计算控制量，从而控制车 轮与车体的运动及平衡状态。”专利文献2中同轴车辆在骑乘时，通过手柄上的转向开关进 行转向控制，踏板在骑乘过程中与地面平行。公开专利申请No 200610089876. 3公开专利申请No 0213838652. 8和专利申请200620105334. 6美国专利6581714B1但在上述专利文献1所述的车辆中，车体为平行连接机构，当转向半径较小时，骑 乘者倾斜的角度较大，此时，骑乘者容易翻到。在上述专利文献2中所述车辆中，其踏板的上表面是连续的，车体在转弯过程中 不能随之改变姿态，离心力变大时，车体容易发生侧翻。而且专利文献2中所述自衡车在倾 斜路面骑乘时，车体和踏板都处于倾斜状态，使骑乘者不舒适，而且有发生侧翻的危险。现有的车辆结构复杂、成本高昂，市场推广相当缓慢。改进技术、提高性能、降低 成本、推进普及是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种便携自动重心控制小车，它采用双备份电机控制策略， 两套电机驱动和控制系统采用互相备份的方式，保障在发生故障时的运行稳定和运行安 全。采用更智能和更安全可靠的软件系统，不仅从硬件上实时纠错，保证运行的可靠性，而 且从软件上逐层实时检测和纠错，不仅在模块之间建立反馈检测，应急报警机制，而且在各 个模块内部建立实时反馈和出错应对机制，保证了自动重心控制小车在运行过程中的安全 可靠性及稳定性。解决转弯时左右踏板同时倾斜造成的使用者站力不舒适的情况，保持人 与车的重心同时发生偏移，在转弯的时候，发生侧翻的可能性降低，安全性和稳定性增强。为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术是采用以下技术方案它包含车体、车 轮、可折叠把手、转向机构、控制系统、安全保障系统，车体是由踏板和车轮连接装置组成， 是自动重心控制小车的主要承载部分；车轮是两个车轮安装于车体的左右两侧，由内嵌于 车轮内的电机提供动力；可折叠把手，一种可按使用者身高伸缩并可折叠的把手，是使作者 驾驶扶持和操作的机构，把手上包含有操作按扭，手柄和指示面板以及固定在把手上的喇 叭与照明灯具；转向机构，通过偏转把手可带动转向机构转动，改变踏板及车体的姿态，并 将车体姿态改变信号传递给控制系统；控制系统，用于所述自动重心控制小车运动和监控 的嵌入式计算机硬件系统和软件系统，包括由加速度传感器，陀螺仪，编码器组成的动态 平衡传感器系统，驱动电路，中央控制系统；安全保障系统，用于保障使用者使用安全的监 控，反馈和控制系统，通过感知周围环境信息，判断所述自动重心控制小车所处的运行环境 是否安全。本专利技术设计的自动重心控制小车踏板是非连续的，而且梯形转向机构使其在骑乘 者在转弯和在倾斜路面上骑乘时身体姿态和重心随之进行调整，在运行过程中，控制系统 和监测系统根据重心偏移程度和把手偏移角度来控制小车的运行。车辆在转弯时，若车体 不倾斜，由受力示意图可知，离心力Fr和重力G合力F车体处于受力不平衡状态，当拐弯速 度V与拐弯半径R :V2/g > a/2h时，车体将会发生翻车，是很不安全的，而在拐弯时，车体倾 斜则会使离心力Fs和重力G合力F方便沿车体方向，受力处于平衡状态，而且车体车弯半 径R与车体的倾角θ与此时车体的速度ν相关，即R = ν2/ (g. tan θ ),保证此时车体倾斜 则会使离心力Fs和重力G合力F方便沿车体方向，受力处于平衡状态，使驾驶安全性和舒 适性提高。在正常状态下，车在水平地面时，车体连杆机构所处次态如图所示，上连杆，下连 杆以及踏板支撑构成等腰梯形，此时，弹簧长度c = d，角度a = b，踢板处于水平位置。当行 驶在倾斜路面时，为保证驾驶者处于一个舒适的姿态，上连杆，下连杆以及踏板支撑所构成 的形状发生变形，由于所构成的形状不是平行四边形，即此时，弹簧c处于压缩状态，d处于 放松状态，d > c，而且倾斜角度越大，弹簧长度差d-c越大，回复力越大，此时，角度a < b， 而且假设偏转前角度为 =Id1，那么ai_a > b-bi;即α > β，此时，踏板倾斜程度不一 样，此时所处位置较高踏板处于水平位置，而所处位置较低的踏板则是向车体内疗稍微倾 斜。使驾驶者驾驶时更加舒适，而且，水平位置较低车轮向车体内侧倾斜，使车体不易翻转， 减小翻车的可能。本专利技术通过用腿控制小车的方式更容易控制重心的偏离，真正达到用身体姿态和重心位置来控制车的运行。用扶手控制易导致车体与驾驶者重心偏移得不一致，安全性和 稳定性易于失控。人体中腿是重心控制的关键，本专利技术所涉及的无把手腿控制自动重心控 制小车解决了这一问题，保持人与车的重心同时发生偏移，在转弯的时候，发生侧翻的可能 性降低，安全性和稳定性增强。本专利技术解决了在不平路面上，颠簸和振动放大的问题。对于没有悬挂系统的车辆， 在不平路面行驶过程中，在车的人体重心位置的振动幅度将达到A = θ *JI*h/180，即若地 面发生角度为θ的颠簸，那么人体重心处的振动幅度为e*ji*h/i80(h为人体重心的高 度)。本专利技术中所涉及的自动重心控制小车底盘采用的梯形结构，并且两轮不共轴，踏板也 不连续，那么地面的不平不会传导，也不会放大。本专利技术中自动重心控制小车控制杆和扶手是可伸缩和可折叠的，便携。可伸缩扶 手和腿控制杆的伸缩和折叠方式，折叠之后小车体积很小，而且扶手和控制杆变为提手，使 小车可随手携带。本专利技术采用双备份电机控制策略，两套电机驱动和控制系统采用互相备份的方 式，保障在发生故障时的运行稳定和运行安全。采用更智能和更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携自动重心控制小车，其特征在于它包含车体、车轮、可折叠把手、转向机构、控制系统、安全保障系统，车体是由踏板和车轮连接装置组成，是自动重心控制小车的主要承载部分；车轮是两个车轮安装于车体的左右两侧，由内嵌于车轮内的电机提供动力；可折叠把手，一种可按使用者身高伸缩并可折叠的把手，是使作者驾驶扶持和操作的机构，把手上包含有操作按扭，手柄和指示面板以及固定在把手上的喇叭与照明灯具；转向机构，通过偏转把手可带动转向机构转动，改变踏板及车体的姿态，并将车体姿态改变信号传递给控制系统；控制系统，用于所述自动重心控制小车运动和监控的嵌入式计算机硬件系统和软件系统，包括由加速度传感器，陀螺仪，编码器组成的动态平衡传感器系统，驱动电路，中央控制系统；安全保障系统，用于保障使用者使用安全的监控，反馈和控制系统，通过感知周围环境信息，判断所述自动重心控制小车所处的运行环境是否安全。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李一鹏，闫学凯，郭盖华，周伟，陈志发，
申请(专利权)人：武汉若比特机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]