因此，控制处理器判定电动自平衡独轮车1被拎起或放下的依据有：
[0030] (1)PMSM电机的角加速度计算公式有角加速撞
而转动惯量与质量成正比，因此可得出PMSM电机的加速度计算公式为a= 其中，a为 m PMSM电机的加速度，F为PMSM电机的输出力矩，m为质量。则车子的加速度为％ = 其中，1?为电动自平衡独轮车1的质量；使用者在骑行过程中的人与车子共同的加速度为
其中，使用者的质量。而根据速度与加速度之间的关系，可得使用者骑 行过程中车子的加速度?
?中，a表示骑行方向加速度，ν表示独轮车的瞬时速 度，t表示时刻，△v表示独轮车当前时刻速度与前一时刻速度的速度差，△t表示当前时刻 与前一时刻的间隔时间。因此，车子在骑行过程中的加速度与PMSM电机输出力矩和速度差 有关。
[0031] (2)电动自平衡独轮车1在骑行过程中一般不会出现速度为零的情况。
[0032] (3)电动自平衡独轮车1在骑行过程中，正常情况下，使用者不会触摸拎起把手2， 因此触摸传感器3检测不到触摸动作和触摸时间。
[0033] (4)电动自平衡独轮车1拎起放下后，控制处理器进入姿态平衡运算。
[0034] (5)在考虑骑行过程中会出现的一些意外情况时，控制处理器采用的是时间段而 非时间点。
[0035] 发明人根据上述的依据作为判断独轮车拎起和放下的设计思想，提出一种电动自 平衡独轮车1的拎起与放下识别方法，该方法的具体操作流程为：
[0036]S1:电动自平衡独轮车1在骑行过程中，控制处理器一直在进行姿态平衡运算。与 此同时，霍尔传感器获取在每个时刻取一次驱动车轮的PMSM电机的速度信息，并采用中值 滤波和滑动平均值滤波对PMSM电机的最终速度值进行滤波处理。然后计算当前时刻速度 与上一时刻速度之间的差值得出电动自平衡独轮车1的本帧速度差，并与预先设定的速度 差定义量进行比较判断。若本帧速度差大于速度差定义量，则跳出姿态平衡运算并进入下 一步检测；否则，继续执行姿态平衡运算。
[0037]S2:获取触摸传感器3检测触摸拎起把手的接触时间，并与预先设定的接触时间 定义量进行比较判断，防止误判拎起或放下；优选地，接触时间定义量为1秒。若触摸传感 器3检测到的接触时间大于1秒，则跳出姿态平衡运算并进入下一步检测；否则，继续执行 姿态平衡运算。
[0038]S3:继续将电动自平衡独轮车1的上帧速度差与预先设定的速度差定义量进行比 较判断，若上帧速度差小于速度差定义量，则跳出姿态平衡运算并进入下一步检测；否则， 继续执行姿态平衡运算。
[0039]S4:获取速度为零值的时刻与当前时刻的时间差，并与预先设定的时间差定义量 进行比较判断，若所得的时间差小于时间差定义量，则跳出姿态平衡运算并判断车子被拎 起，并入下一步检测；否则，继续执行姿态平衡运算。
[0040] S5 :接触传感器检测使用者手触摸拎起把手2的动作，在未检测到触摸动作的情 况下，延时执行姿态平衡运算，以防止控制处理器短时间因检测失误而导致车子非连续控 制耗损元器件。当接触传感器检测使用者手触摸拎起把手2的动作时，最终确认车子被拎 起，则车轮在1秒内停止旋转。
[0041] 当电动自平衡独轮车1从拎起状态到使用者放下准备骑行时，使用者将手从拎起 把手2处离开即可正常骑行。
[0042] 实施例2 :如图3,作为本发明的一种改进，所述触摸传感器3选用电容式触摸传感 器、压力传感器和光感传感器中的任意一种，所述触摸传感器3安装在电动自平衡独轮车1 的拎起把手2处，用于检测使用者手是否接触拎起把手2以及手与拎起把手2的接触时间。 其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0043] 实施例3 :如图1 一图3,作为本发明的一种改进，所述速度滤波的顺序为先中值滤 波再滑动平均值滤波，采用中值滤波可先剔除速度数据中的毛刺量，以保证速度数值的平 滑性，并再采用滑动平均值滤波进一步提高速度数值的平滑度。其余结构和优点与实施例 1完全相同。
[0044] 实施例4 :如图1 一图3,作为本发明的一种改进，在采用霍尔传感器检测PMSM电 机的速度信息的同时，还可以采用加速度传感器测量一个时间段的由地球引力作用或车子 运动所产生的总体加速度信息作为识别条件补充。加速度传感器和姿态传感器都无法单独 获得动态情况下的精准车体平衡控制，将加速度传感器和姿态传感器进行互补，并将两种 信息进行有效融合，才能获得准确的姿态信息。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0045] 实施例5 :如图1一图3,作为本发明的一种改进，所述速度差为线速度差，并根据 线速度差与角速度差之间的关系，还能够采用角速度差对线速度差进行替换。并且，速度差 都来自于霍尔传感器的变换速度差异。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0046] 本发明还可以将实施例2、3、4、5所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成 新的实施方式。
[0047] 需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的 基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围，如改变判定条件的 顺序，类似的判定条件等。
【主权项】
1. 一种电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，其特征在于：该方法包括以下步 骤： 步骤一：预定义电动自平衡独轮车在骑行方向的加速度计算公式如下：⑴ 其中，a表示骑行方向加速度，v表示独轮车的瞬时速度，t表示时刻，Δν表示车子当 前时刻速度与前一时刻速度的速度差，At表示当前时刻与前一时刻的间隔时间；并且计 算过程中将At设定为一定值，则a〇cΔν，〇〇 :正比于，即骑行方向加速度正比于速度差； 步骤二：采用霍尔传感器获取驱动车轮的伺服电机的速度信息，并对所得速度信息进 行速度滤波； 步骤三：计算电动自平衡独轮车的本帧速度差，并与预先设定的速度差定义量进行比 较判断；在每个时刻取一次速度值，并在相邻的三个时刻取两次速度差ΑV，预先设定的速 度差定义量是通过鲁棒性试验获得的数据值，所述速度差定义量为一定值或包含该定值的 邻域； 步骤四：触摸传感器检测触摸拎起把手的接触时间，并与预先设定的接触时间定义量 进行比较判断，预先设定的接触时间定义量是通过鲁棒性试验获得的毫秒级别的数据值， 所述接触时间定义量为一定值或包含该定值的邻域； 步骤五：将电动自平衡独轮车的上帧速度差与预先设定的速度差定义量进行比较判 断； 步骤六：获取速度为零值的时刻与当前时刻的时间差，并与预先设定的时间差定义量 进行比较判断，预先设定的时间差定义量是通过鲁棒性试验获得的数据值，所述接触时间 定义量为一定值或包含该定值的邻域；其中，速度为零值的时刻由控制处理器的时间计时 器进行实时更新； 步骤七：在触摸传感器未检测到使用者手触摸拎起把手的动作的情况下，响应或延时 响应控制处理器的平衡运算； 此外，上述步骤三至步骤六无先后顺序要求，可进行调换；并且，上述步骤三、步骤四、 步骤五以及步骤六所述的识别判定条件既能单独使用，也能组合使用，并在组合使用时各 判定条件的顺序是无要求的。2. 如权利要求1所述的一种电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，其特征在于， 所述触摸传感器安装在电动自平衡独轮车的拎起把手处。3. 如权利要求2所述的一种电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，其特征在于， 所述触摸传感器选用电容式触摸传感器、压力传感器和光感传感器中的任意一种。4. 如权利要求2或3所述的一种电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，其特征 在于，所述速度滤波采用中值滤波结合滑动平均滤波的方式或单独采用滑动平均滤波的方 式。5. 如权利要求4所述的一种电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，其特征在于， 采用中值滤波结合滑动平均滤波的方式进行速度滤波的滤波顺序为先中值滤波再滑动平 均滤波。6. 如权利要求4或5所述的一种电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，其特征在 于，在采用霍尔传感器检测伺服电机的速度信息获取加速度的同时，还采用加速度传感器 测量由地球引力作用或车子运动所产生的加速度信息。7.如权利要求6所述的一种电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，其特征在于， 所述速度差为线速度差，并根据线速度差与角速度差之间的关系，还能够采用角速度差对 线速度差进行替换。
【专利摘要】本发明涉及一种运算复杂度低且灵敏度高的电动自平衡独轮车的拎起与放下识别方法，在车子非骑行但拎起过程中，先通过霍尔传感器实时获取车子的速度，所得速度数据在经过滤波处理后计算得出速度差，并与速度差定义量进行比较判断，再通过触摸传感器检测使用者触摸拎起把手的接触时间，并与接触时间定义量进行比较判断，然后获取相邻的上一次速度差，并与速度差定义量进行比较判断，最后获取速度为零值的时刻与当前时刻的时间差，并与时间差定义量进行比较判断，通过触摸传感器一直检测到触摸拎起把手的动作，确认车子被拎起，则车轮在拎起过程中即停止；而在未检测到传感器触摸操作时，控制处理器延时执行姿态平衡运算，以达到放下识别的效果。
【IPC分类】B62K11/00
【公开号】CN105253230
【申请号】CN201510685609
【发明人】刘峰, 张涛, 薛祖播
【申请人】南京快轮智能科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月20日