一种新型转向系统及其平衡车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及平衡车技术领域，尤其涉及一种平衡车转向控制系统及其平衡车。
【背景技术】
[0002]平衡车是一种新型的代步工具。从力学结构上分析，其可以简化为一个倒立的单摆结构。上述倒立摆结构是一个非线性的不稳定系统，因此需要通过姿态控制系统来保持平衡车在运行过程中的直立状态。
[0003]在现有的平衡车中，通常通过各种姿态传感器来获取平衡车的所处的俯仰状态及状态，然后通过主控制系统，经过一系列运算后，控制平衡车的电机进行相应的运转以保持平衡状态。
[0004]在实际操作中，由于存在上述依据姿态对电机运转速度进行调整从而实现平衡的机制，因此，平衡车的驾驶者可以通过改变自己的身体姿态来实现平衡车的运行方向(前进或者后退)以及运行的速度。亦即，当身体前倾时平衡车前进，身体后仰时平衡车后退，行进速度与倾斜角度相关。
[0005]而在现有的平衡车中，平衡车的左右换向依靠摇杆的摆动以改变电位器或者霍尔元件的电压值从而实现平衡车的转向控制，但上述方法存在一摇杆，使用上智能化程度不足，无法实现完全的由驾驶者的姿态变化以控制平衡车的运行。
[0006]因此，现有技术还有待发展。
【实用新型内容】
[0007]鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种平衡车转向控制系统及其平衡车，旨在解决现有技术中无法实现由驾驶者姿态控制平衡车运行，转向控制系统智能化程度不足的问题。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:
[0009]—种新型转向系统，其中，所述转向系统包括:一设置有位置传感器及其外设电路的电路板；
[0010]所述位置传感器包括陀螺仪以及加速度计；所述转向系统通过有线连接方式与所述主控制系统通信连接；传输位置传感器获取的驾驶者横向姿态变化数据到主控制系统中。
[0011]所述的新型转向系统，其中，所述转向系统还包括一保护电路板的外壳；
[0012]所述电路板固定在所述外壳内，所述外壳的一侧还设置有粘贴胶带以固定所述新型转向系统的位置。
[0013]所述的新型转向系统，其中，所述转向系统还包括一挂饰；所述外壳固定在所述挂饰上。
[0014]所述的新型转向系统，其中，所述转向系统还包括一头盔；所述外壳固定在所述头盔上。
[0015]—种平衡车，其中，所述平衡车应用如上所述的转向控制设备，通过驾驶者的姿态变化以控制平衡车的转向。
[0016]有益效果:本实用新型提供一种新型转向系统及其平衡车，通过设置位置传感器来感知转向系统的位置变化从而实现对平衡车的方向控制。所述转向系统还可以设置在多种设备上或者与各类型的穿戴设备结合，驾驶者只需改变整合有所述转向系统的设备的位置，调整自身姿态，即可实现对平衡车的转向控制，更便于用户的使用，有效的提高了平衡车的智能化程度。
【附图说明】
[0017]图1为应用本实用新型所述新型转向系统的平衡车的机械结构图。
[0018]图2为本实用新型具体实施例的平衡车的转向控制层的功能框图。
[0019]图3为本实用新型具体实施例的转向系统的外部结构示意图。
[0020]图4为本实用新型具体实施例的平衡车的使用状态示意图。
[0021]图5为本实用新型具体实施例的转向系统的陀螺仪及其外设电路的电路原理图。
[0022]图6为本实用新型具体实施例的转向系统的加速度计及其外设电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型提供一种新型转向系统及其平衡车。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]如图1所示，为应用本实用新型所述新型转向系统的平衡车的机械结构图。所述平衡车主体包括电机驱动层10、主控制层20以及电池层30三层结构。踏板设置在电池层上，两个平衡的轮子40相对设置，与电机50的转轴连接。主控制层中设置有控制系统以及姿态检测系统。运行过程中，平衡车通过一个姿态检测系统及控制系统来保持平衡车的车体平衡。
[0025]为实现平衡车的车体平衡控制，需要获取实时的倾角角度以及角速度。一般的，所述姿态检测系统可以包括:加速度计以及陀螺仪。
[0026]其中，所述加速度计可以测量静态和动态的线性加速度，用加速度计来测量物体的静态加速度即可确定物体的倾斜角度。但是加速度计在物体倾斜角度测量时动态响应慢，不适合作动态角度运动跟踪。
[0027]所述陀螺仪可以测量相对于灵敏轴的角速率。角速度对时间的积分即为绕灵敏轴转过的角度值(即相当于倾斜角度)。由于控制系统采样时间短，采用累加的方法即可实现积分的目标，从而完成角度值的计算。
[0028]但陀螺仪通过积分方法获得的角度值，受温度变化、摩擦力及不稳定力矩等的影响，陀螺仪会产生漂移误差，不适合长期跟踪运动。
[0029]为获得准确可靠的倾角角度，可以融合加速度计和陀螺仪计算的角度值，常用的融合测量方法包括卡尔曼滤波以及互补滤波。
[0030]通过陀螺仪与加速度计的相互配合，可以动态的跟踪平衡车的姿态变化并将其传输到控制系统中从而保持平衡车的稳定。
[0031]在主控制系统中，包括有控制平衡车沿行进方向前进/后退及运行速度的直立控制层以及控制平衡车左/右转向的转向控制层。直立控制层具体如上所述。
[0032]在所述转向控制层中，如图2所示，包括本实用新型具体实施例的新型转向系统以及主控制系统。
[0033]所述转向系统包括:位置传感器、其外设电路以及容纳所述位置传感器及外设电路的电路板。转向系统与主控制系统通信连接，传输位置传感器获取的姿态变化数据到主控制系统中。
[0034]具体使用过程可以为:位置传感器获取到驾驶者示意向左转的姿势时，输出一高电平到主控制系统中，由主控制系统控制电机差速(左侧