本发明涉及自平衡车技术领域，特别涉及一种激光云台稳定装置和自平衡车。
背景技术：
随着自动化技术快速发展，机器人越来越多的出现在人们的视野中。机器人主要用于工业生产线上，用于代替人类完成一些简单、繁琐、重复的任务。机器人的行走方式多种多样，较为普遍的为轮式和腿式。
从稳定的角度讲，机器人的身体至少需要三点(不在一条直线上)支撑，少于三点是一个欠稳定的系统。然后SEGWAY自平衡车的横空出世惊艳全球，两轮动态稳定支持的理论得以完美展现。自平衡车具有机动性强，体积小等优点，在车站，商场，办公楼等人流较大，通道狭窄变化多的地域特别适合应用。在这些场所中，自平衡车可以载人行走，也可以升级为自平衡机器人，完成载物，引导，音视频传输等工作。
另一方面，通常机器人自主运动时，都需要配置某些导航设备，最常用的就是激光导航。激光获得的数据是一个二维上的数据集，来显示一个平面上的地形。但是激光导航应用到一些地形变化较大的场景就不行了，因为车体倾角较大时，激光的数据完全不能参考的。车体上安装的360°激光在上坡之前，后面激光扫描到很远没有障碍物，而前面有坡道这个障碍。而上坡之后，一下就变成后面有障碍，而前方没有障碍。当导航激光安装在自平衡机器人系统上时，也会出现此类问题，因为自平衡车体是变化倾角的。
为了激光导航能够稳定的工作，人们研究出激光云台稳定系统，在激光与姿态传感器安装在一起，当姿态传感器检测到有倾角时，电机马上调节角度，保证姿态传感器倾角恢复为0。这样也就保证了激光一直是水平的，当这样的激光云台稳定系统应用到自平衡系统上时，就存在资源的浪费，因为自平衡系统本身就需要惯性姿态传感器。同时自平衡车在改变倾角时，也改变了激光的离地距离，影响激光的地图扫描。
技术实现要素：
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种激光云台稳定装置。所述激光云台稳定装置包括：滑轨；平台，所述平台可滑动地设置在所述滑轨上；传感器，所述传感器可转动地设置在所述平台上。
在一些实施例中，所述激光云台稳定装置还包括第一电机，所述第一电机驱动所述平台在所述滑轨上滑动。
在一些实施例中，所述激光云台稳定装置还包括第二电机，所述第二电机驱动所述传感器在所述平台上转动。
在一些实施例中，所述传感器为激光传感器。
为达到上述目的，本发明的另一个目的在于提出一种自平衡车。所述
本发明提供的激光云台稳定装置和自平衡车，通过控制自平衡系统上的激光云台位置，当车体倾角变化时，能够动态的调整云台位置，保证激光扫描保持水平以及保证水平面的离地距离不变。而且本发明直接利用自平衡系统中的姿态传感器数据，省略了传统激光云台稳定系统中的姿态传感器，节约了成本。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的自平衡车的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的自平衡车倾斜时的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
下面参照图1-图2对本发明实施例提出的激光云台稳定装置和自平衡车进行详细描述。
如图1所示，本发明一个实施例的包括激光云台稳定装置100的自平衡车1000。所述激光云台稳定装置100包括：滑轨10，平台20，传感器30。所述平台20可滑动地设置在所述滑轨10上；所述传感器30可转动地设置在所述平台20上。
在一些实施例中，所述激光云台稳定装置100还包括第一电机40，所述第一电机40驱动所述平台20在所述滑轨10上滑动。
在一些实施例中，所述激光云台稳定装置100还包括第二电机50，所述第二电机50驱动所述传感器30在所述平台上转动。
在一些实施例中，所述传感器30为激光传感器。
为达到上述目的，本发明的另一个目的在于提出一种自平衡车1000。
如图1和图2所示，所述自平衡车1000包括如上所述的激光云台稳定装置100以及自平衡车本体200；所述激光云台稳定装置100通过所述滑轨10设置在所述自平衡车本体200上；所述自平衡车本体200在所述自平衡车发生倾斜时，使所述平台20滑动，并控制所述传感器30转动，使所述传感器30保持水平。
在一些实施例中，所述激光云台稳定装置100还包括第一电机40，所述第一电机40驱动所述平台20在所述滑轨10上滑动。所述滑轨可设置为齿条。所述平台20上设置有与所述齿条配合的齿轮，以使所述平台20相对所述滑轨10滑动。
在一些实施例中，所述激光云台稳定装置100还包括第二电机50，所述第二电机50驱动所述传感器30在所述平台20上转动。
在一些实施例中，所述传感器30为激光传感器。
在一些实施例中，所述自平衡车本体200控制所述第一电机40带动所述平台20滑动保证第二电机40的离地距离不变，并控制所述第二电机40带动所述传感器30转动，使所述传感器30保持水平。
在一些实施例中，所述自平衡车本体200控制所述第一电机40带动所述平台20滑动保证第二电机40的离地距离不变，并控制所述第二电机50带动所述传感器30转动，使所述传感器30保持水平具体为：
当所述自平衡车1000倾倒角度为θ时，所述第一电机40带动所述20平台滑动的距离为x，所述第二电机50带动所述传感器30转动的角度为θ；
所述距离x的计算公式为：
x＝b*tanθ-(1-1/cosθ)*a，
其中，b为第二电机距离所述自平衡车的车轮中心线的距离，
a为自平衡车本体竖直时第二电机与车轮中心的垂直距离。
如图2所示，调节激光水平的第二电机50距离车轮中心线距离为b，车体竖直时第二电机50与车轮中心的垂直距离为a，车轮半径为r，此时第二电机50离地距离L＝a+r。
当向前倾倒角度为θ时，第一电机40应带带动平台20向上滑动的距离为x，来保证第二电机50离地距离不变。此时第二电机50离地距离为(a+x)*cosθ+r-b*sinθ＝a+r，可解x＝b*tanθ-(1-1/cosθ)*a。当向前倾倒角度为θ时，第二电机50应当逆时针转动的角度为θ角度，保证激光的水平。当车体前倾时，第一电机40需要带动平台20向上滑动，当车体后倾时，第一电机40需要带动平台20向下滑动。同理，当车体向前倾倒时，第二电机50应当逆时针转动角度θ，当当车体后倾时，第二电机50应当顺时针转动角度θ。可以理解的是，自平衡车本体上设置有控制器来执行相关的控制动作。通过电机6和电机9的调整，激光保持了高度和仰角的不变，但是水平方向出现了位移，计算水平位移为b/cosθ-(b-a*tanθ)。水平位移的变化可以用来弥补激光扫描数据的抖动，能够使地图的建立与地图中的定位更加准确。
本发明具有如下有益效果：本发明提供的激光云台稳定装置和自平衡车中使用两个电机控制自平衡系统上的激光云台位置，当车体倾角变化时，能够动态的调整云台位置，保证激光扫描保持水平以及保证水平面的离地距离不变。而且本发明直接利用自平衡系统中的姿态传感器数据，省略了传统激光云台稳定系统中的姿态传感器。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，\"计算机可读介质\"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。