专利名称：智能平衡车系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆控制领域，特别涉及一种智能平衡车系统。
背景技术：
市场上现有的两轮电动车轮子为前后分布，在行驶过程中完全需要依靠驾驶者的控制来保持车辆平衡，由于车辆自身不能维持平衡，行驶过程中一旦驾驶者失去平衡，就极为容易造成危险，严重时甚至会引起交通事故。因此，迫切需要一种平衡系统来对行驶中的两轮车进行有效控制，以保持其平衡。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种智能平衡车系统，以确保两轮车在行驶过程中的平 衡及安全。为达上述目的及其他目的，本发明的智能平衡车系统，包括两轮车本体；两个手握件，分别安装在所述两轮车本体所包含的方向杆两端；两压力传感器，分别用于感测一个手握件的压力；以及设置在所述两轮车本体的控制模块，用于基于所述两压力传感器所感测的压力值来控制所述方向杆的转向。优选地，所述控制模块包括速度检测单元，用于基于当前所获得的霍尔状态数据，采用预定测速法来确定所述两轮车的速度。优选地，所述控制模块包括第一子控制单元，用于根据相关信息、采用基于倒立摆模型及人主动干预运动相结合的响应模型来控制两轮车的行驶。优选地，所述控制模块包括第二子控制单元，用于基于所述两轮车的相关参数，在所述两轮车车速已达到预定最大值时，使所述两轮车在预定范围内先加速再减速来调整车速。本发明的优点包括能在两轮车行驶过程中，基于压力、速度等信息来控制两轮车的平衡，以确保行车安全。
图I为本发明实施例中智能平衡车系统的一示例性示意图。图2为本发明实施例中智能平衡车系统的控制模块的优选示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。如图I所示，本发明提供一种智能平衡车系统。所述智能平衡车系统至少包括两轮车本体、两个手握件11、两压力传感器12、及控制模块13。需要说明的是，为简化图示，图I中仅示出两轮车本体所包含的方向杆2及支撑所述方向杆的立杆3，控制模块13在图I中也未示出。所述两轮车包括任何一种只有前后两个车轮的车辆，优选地，包括但不限于电动
本坐
寸o由于本领域技术人员应该已经理解两轮车本体的结构，故在此不再予以详述。所述两个手握件11分别安装在所述两轮车本体所包含的方向杆2的左右两端，作为所述两轮车的驾驶者的手握之处。优选地，每一手握件11夹设在两轮车方向杆2的一端，通过施加在方向杆2的压力来控制所述方向杆2的转向。 所述两压力传感器I 2分别用于感测一个手握件11的压力，如图I所示，一个压力传感器12连接左端的手握件11，另一个压力传感器12连接右端的手握件11。所述控制模块13设置在所述两轮车本体，用于基于所述两压力传感器12所感测的压力值来控制所述方向杆2的转向。例如，所述控制模块13基于两个压力传感器12所感测的压力值的差值来确定方向杆2的最佳转向角度，进而控制驱动该方向杆2转动的驱动装置，以使该方向杆2转动该最佳转向角度。作为一种优选方式，所述控制模块13包括速度检测单元131，如图2所示。所述速度检测单元131基于当前所获得的霍尔状态数据，采用预定测速法来确定所述两轮车的速度。其中，所述霍尔状态数据由设置在所述两轮车的电机的霍尔传感器所提供。通常，电机运转一周共有12个霍尔状态。具体地，所述速度检测单元131基于当前所获得的霍尔状态数据，采用诸如周期法、频率法或周期与频率混合法等预定测速法来确定所述两轮车的速度。需要说明的是，本领域技术人员应该理解周期法、频率法及周期与频率混合法，故在此不再予以详述。优选地，所述速度检测单元131包括误差消除单元(未予图示)及速度确定单元(未予图示)。所述误差消除单元用于基于当前所获得的霍尔状态数据与所有霍尔状态各自的标定数据之间的相关性来确定与所述当前所获得的霍尔状态数据对应的标定数据。具体地，所述误差消除单元基于以下公式来确定与所述当前所获得的霍尔状态数
据对应的标定数据
12Z(M) = Z X(1 + u) Y(n -12 + k)
Ic=I其中，XW= (X11X2lX3lX4lX5lX6lX7lX8lX9lXicilXmX12)为电机运转一周霍尔状态的标定数据，其值可归一化处理，在0到I之间取值，为方便运算，将x(i)扩展为两个周期即
f x(k)k <= 12
X(k) = I v ;
!x(k-i2) 12<k <= 24YGg = U1, y2, y3. y4. y5. y6. y7. y8. y9, Yi0. Yu, Yi2. Yi3I 为运行过程中测量所得的霍尔状态数据序列，n为当前霍尔状态的序列号，Y(n)为当前时刻采集到的霍尔状态数据，u取0至11的整数，Z(U)为n序列时霍尔状态数据Y(n)与标定X(k)的相关运算函数。具体计算方法为每得到一个Y(n)值，根据上述公式便会得到一个Z关于u的函数，其中u取0至11的整数，Z(U)是X(k)与Y(n)的相关函数，从中可以得到Z(u)的最大值，我们并不关心Z(U)中具体值，而是关心其中的最大值的序列号，找到对应的序列号，便可根据序列号找到对应的X中的数据，即此对应数据便是与Y(n)时刻霍尔状态最相关的标定数据，例如u=a (a取O至11的整数常量)时Z(U)取得最大值，代入上述公式便得到X(k+a)与Y(n-12+k)对应相关(k取I至12的任意值对应数据相关)，此处k值取12代入便得X(12+a)与Y(n)相关，其中X(12+a)为标定数据的具体数值，参数本次速度运算。所述速度确定单元用于基于所确定的与所述当前所获得的霍尔状态数据对应的
标定数据、采用以下滤波算法来确定所述两轮车的速度及加速度
权利要求
1.一种智能平衡车系统，其特征在于，所述智能平衡车系统至少包括 两轮车本体； 两个手握件，分别安装在所述两轮车本体所包含的方向杆两端； 两压力传感器，分别用于感测一个手握件的压力； 设置在所述两轮车本体的控制模块，用于基于所述两压力传感器所感测的压力值来控制所述方向杆的转向。
2.如权利要求I所述的智能平衡车系统，其特征在于，所述控制模块包括 速度检测单元，用于基于当前所获得的霍尔状态数据，采用预定测速法来确定所述两轮车的速度。
3.如权利要求2所述的平衡系统，其特征在于，所述速度检测单元包括 误差消除单元，用于基于当前所获得的霍尔状态数据与所有霍尔状态各自的标定数据之间的相关性来确定与所述当前所获得的霍尔状态数据对应的标定数据； 速度确定单元，用于基于所确定的与所述当前所获得的霍尔状态数据对应的标定数据、采用以下滤波算法来确定所述两轮车的速度及加速度
4.如权利要求I所述的平衡系统，其特征在于，所述控制模块包括 第一子控制单元，用于根据相关信息、采用基于倒立摆模型及人主动干预运动相结合的响应模型来控制两轮车的行驶。
5.如权利要求4所述的平衡系统，其特征在于，所述响应模型包括
6.如权利要求I所述的平衡系统，其特征在于，所述控制模块包括 第二子控制单元，用于基于所述两轮车的相关参数，在所述两轮车车速已达到预定最大值时，使所述两轮车在预定范围内先加速再减速来调整车速。
全文摘要
本发明公开了一种智能平衡车系统。所述智能平衡车系统至少包括两轮车本体、分别安装在两轮车本体所包含的方向杆两端的两个手握件；分别用于感测一手握件的压力的两压力传感器；以及设置在所述两轮车本体的控制模块，用于基于所述两压力传感器所感测的压力值来控制所述方向杆的转向。优选地，所述控制模块还包括速度检测单元、根据相关信息、采用基于倒立摆模型及人主动干预运动相结合的响应模型来控制两轮车行驶的第一子控制单元、用于基于两轮车的相关参数，在两轮车车速已达到预定最大值时，使两轮车在预定范围内先加速再减速来调整车速的第二子控制单元。本发明能基于压力、速度等来控制两轮车的平衡行驶，以确保行车平稳及安全。
文档编号G05D1/02GK102774453SQ20121023074
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者朱陈焜 申请人:上海跑酷机器人科技有限公司