一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车的制作方法

本实用新型涉及电动平衡车领域，尤其是一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车。

背景技术：

电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和双轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，人在车上的重心变化产生力矩施加给车子，这个力矩使平衡车产生小角度倾斜，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体角度的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以抵消人对平衡车施加的力矩，进而保持系统的平衡。平衡车是现代人用来代步的工具，是一种新型的绿色环保交通工具。

平衡车的输出力矩调节一般是利用车体的倾斜角度和倾斜的快慢来进行调节，这种调节方式具有一个缺点，因为电机在转动的时候会产生反电动势，这个反电动势会削弱电机本来输出的力矩，速度越大这种削弱作用越明显，所以平衡车高速行驶时容易使人栽跟头，对用户造成不必要的伤害。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车，可以使平衡车平稳运行，避免因高速运行而使用户得到伤害。

本实用新型所采用的技术方案是：一种带力矩调节机制的压力感 知电动平衡车，包括平衡车体、车轮、电机、电机驱动模块，其中：

所述平衡车体包括压力传感模块，用于测量平衡车体两侧的压力值以实现转向控制；

角度传感模块，用于测量平衡车的倾斜角度；

电机速度反馈模块，用于测量电机的转速；

控制器，用于利用平衡车的倾斜角度和电机的转速做速度力矩补偿实现平衡车平稳运行；

所述压力传感模块的输出端与控制器的输入端连接；所述角度传感模块和电机速度反馈模块的输出端分别与控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与电机驱动模块的输入端连接；所述电机驱动模块的输出端与电机的输入端连接。

进一步地，所述电机速度反馈模块包括霍尔传感器、磁电编码器。

进一步地，所述角度传感模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

进一步地，所述压力传感模块包括压力传感器和/或称重传感器。

进一步地，所述平衡车体还包括蓝牙通信模块，用于与网络终端或手持设备进行无线通信，所述蓝牙通信模块与控制器连接，所述蓝牙通信模块位于平衡车体内。

进一步地，所述平衡车体还包括电源模块，所述电源模块为带力矩调节机制的压力感知电动平衡车提供电源，所述电源模块位于平衡车体内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车通过电机速度反馈模块和角度传感模块控制电机 的转速，增加平衡车的速度力矩补偿，可以使平衡车在高速运行时保持平稳，避免因高速运行而使用户得到伤害。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车的结构框图；

图2是本实用新型一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车的使用示意图；

图3是本实用新型一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车的调节示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种带力矩调节机制的压力感知电动平衡车，参考图1，包括平衡车体、车轮、电机、电机驱动模块，其中：

所述平衡车体包括压力传感模块，用于测量平衡车体两侧的压力值以实现转向控制；

角度传感模块，用于测量平衡车的倾斜角度；

电机速度反馈模块，用于测量电机的转速；

控制器，用于利用平衡车的倾斜角度和电机的转速做速度力矩补偿实现平衡车平稳运行；

所述压力传感模块的输出端与控制器的输入端连接；所述角度传 感模块和电机速度反馈模块的输出端分别与控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与电机驱动模块的输入端连接；所述电机驱动模块的输出端与电机的输入端连接。

在本实施例中，参考图2，所述平衡车体包括平衡车身1、左踏板3和右踏板4，所述车轮包括左车轮2和右车轮5。所述控制器采用STM32F1系列的微控制器来实现。

作为进一步优选的实施方式，所述电机速度反馈模块包括霍尔传感器、磁电编码器。

作为进一步优选的实施方式，所述角度传感模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

作为进一步优选的实施方式，所述平衡车体还包括电源模块，所述电源模块为带力矩调节机制的压力感知电动平衡车提供电源，所述电源模块位于平衡车体内。

当平衡车行进时，当用户想要加速前进时，由于电机里面有线圈和磁钢片，根据电磁感应原理，电机在转动的时候会产生反电动势，即产生一个与电池极性相反的电压，这个电压会抵消一部分电机驱动模块提供给电机的电压，所以电机实际得到电压会比用户预想的电压要小，也即实际电流会比预想的要小，最终导致电机输出的力矩比用户预想的要小，这时候用户无法保持动态平衡，用户在平衡车上就会栽跟斗。根据电磁感应定律，平衡车高速行驶时，线圈切割磁感线的速度越大，产生的反电压也越大，所以平衡车在低速行走的时候这种力矩不平衡是不明显的，速度越大越明显。

参考图3，在本实施例中，角度传感模块测量出平衡车的倾斜角度，电机速度反馈模块测出电机运行的速度做速度补偿，控制器根据角度和速度这两个参数整定出控制参数PWM，并将控制参数PWM发送给电机驱动模块，电机驱动模块根据控制参数PWM驱动电机转动，进而保证平衡车可以在高速行驶的时候保持平稳行驶，避免用户栽跟头。增加速度反馈，提高了速度调节的稳定性。

所述控制参数PWM是由检测到的倾斜角度和速度得到的，在本实用例中，利用角度传感模块可以得到平衡车的倾斜角度A和反应平衡车倾斜快慢的角速度B，利用电机速度反馈模块可以得到电机的转速C，则控制参数PWM＝A*k1+B*k2+C*k3(k1、k2、k3均为常数)，只要精确调节k1、k2、k3的值，就可以抵消反电压的影响，使平衡车可以在任何速度保持平稳行驶。

作为进一步优选的实施方式，所述压力传感模块包括压力传感器和/或称重传感器。

在本实施例中，当平衡车开始运行时，通过称重传感器反馈平衡车体两端的压力值，控制器根据两端所测压力值控制平衡车实现转弯；控制器根据角度传感模块测量的角度控制平衡车实现前进和后退。

作为进一步优选的实施方式，所述平衡车体还包括蓝牙通信模块，用于与网络终端或手持设备进行无线通信，所述蓝牙通信模块与控制器连接，所述蓝牙通信模块位于平衡车体内。

增加蓝牙通信模块，在本实施例中，用户可以通过手机的蓝牙功 能和平衡车的蓝牙通信模块与平衡车建立联系，进而可以与控制器进行信息交互控制平衡车的行动。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。