专利名称：一种两轮车自立行走的方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种两轮车自立行走的方法。
背景技术：
对于步行街、广场、游乐场和大型会场等场合，汽车无法通行，步行又令人疲劳，需 要一种可以为人代步、运行灵活、控制方便的两轮车。
现有的两轮车使用方式是通过驾驶者操控来完成两轮车的各种运行状态，为了达 到两轮车的方便实用性，这种两轮车可以使用遥控器从远距离控制其功能，因此也提供了 改善遥控器功能的各种技术。发明内容
本发明是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种两轮车自立行走的方法，以使遥 控器控制两轮车自立行走从而增强两轮车的娱乐性。
为实现上述目的，本发明一种两轮车自立行走的方法，包括两轮车及遥控器，两轮 车包括摆杆、带PID控制器的驱动电机、轮子及控制系统，遥控器发送信号给两轮车控制系 统，所述控制系统接收信号并控制两轮车做相应运动，它包括两轮车自动起立的方法，两轮 车原地站立的方法，两轮车变速行走的方法，两轮车转向控制的方法，两轮车制动的方法及 两轮车自动停车的方法。
进一步地，所述两轮车自动起立的方法，包括以下步骤(1)所述两轮车控制系统设定有自动起立限定速度，所述遥控器发送自动起立信号给 控制系统，所述控制系统根据自动起立信号输出运行速度；(2)两轮车控制系统比较运行速度和限定速度并将运行速度控制量传给带PID控制器 的驱动电机，所述带PID控制器的驱动电机通过传动装置驱动轮子以运行速度旋转；(3)轮子以运行速度持续一段时间，所述控制系统输出反向运行速度并将控制量传给 带PID控制器的驱动电机，所述带PID控制器的驱动电机通过传动装置驱动轮子以反向运 行速度旋转，两轮车车体自动起立；(4)所述控制系统上设置有陀螺仪传感器及加速度传感器，用以输出融合角度值并探 测两轮车车体自动起立状态，所述两轮车自平衡运行时传感器的融合角度值设置有区间范 围，在两轮车车体角度进入两轮车自平衡运行时的融合角度值区间时，两轮车维持自动起 立状态；在两轮车车体角度未进入两轮车自平衡运行时的融合角度值区间时，两轮车控制 系统输出调整速度。
进一步地，所述两轮车原地站立的方法，包括以下步骤(1)遥控器发送原地站立信号给控制系统，所述控制系统根据原地站立信号输出速度 为零，两轮车控制系统将速度为零的控制量传给带PID控制器的驱动电机，所述带PID控制 器的驱动电机通过传动装置驱动轮子保持两轮车运行的速度为零；(2)所述控制系统采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，以使角度模拟量与传感器输出的融合角度值之和为零。
进一步地，所述两轮车变速行走的方法，包括以下步骤(1)遥控器发送变速行走信号给控制系统，所述控制系统根据变速行走信号输出第一 速度，两轮车控制系统将第一速度的控制量传给带PID控制器的驱动电机，所述带PID控制 器的驱动电机通过传动装置驱动轮子保持两轮车运行速度为第一速度；(2)所述控制系统采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，以使角度模拟量与 传感器输出的融合角度值之和为零。
进一步地，所述两轮车转向控制的方法，包括以下步骤(1)遥控器设置有转向控制键，使用者按下所述转向控制键，遥控器发送转向控制信号 给控制系统；(2)所述控制系统根据转向控制信号输出转向速度变化量，两轮车的左轮右轮当前输 出速度分别加上和减去所述转向速度变化量，实现两轮车转向；(3)使用者松开所述转向控制键，遥控器发送转向控制信号给控制系统，所述控制系统 根据转向控制信号输出转向速度变化量归零。
进一步地，所述两轮车制动的方法，包括以下步骤(1)所述控制系统采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，所述两轮车自平衡 运行时所述角度模拟量设置有区间范围，所述角度模拟量具有负向阀值及正向阀值；(2)在两轮车车体受到撞击时，所述控制系统侦测的角度模拟量与负向阀值及正向阀 值进行比较，所述控制系统控制两轮车轮子制动。
进一步地，所述两轮车自动停车的方法，包括以下步骤(1)遥控器发送自动停车信号给控制系统，所述控制系统根据自动停车信号输出第二 速度，两轮车控制系统将第二速度的控制量传给带PID控制器的驱动电机，所述带PID控制 器的驱动电机通过传动装置驱动轮子向后运动；(2)所述控制系统采集两轮车的当前输出速度取值；(3)当前输出速度为非负值，所述带PID控制器的驱动电机通过传动装置驱动轮子向 后运动；当两轮车的当前输出速度为负值，两轮车水平运行状态停止，两轮车车体由于惯性 后仰停车，两轮车车体后仰停车。
综上所述，本发明一种两轮车自立行走的方法通过遥控器控制两轮车自动起立、 原地站立、变速行走、转向控制、制动及自动停车，实现了遥控器与两轮车的互动，从而增强 两轮车的娱乐性。
图1为本发明两轮车的结构示意图。
图2为本发明两轮车自动起立的方法示意图。
图3为本发明两轮车原地站立的方法示意图。
图4为本发明两轮车变速行走的方法示意图。
图5为本发明两轮车自动停车的方法示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。
如图1至图5所示，本发明具体实施方式
采用以下技术方案两轮车包括摆杆10、 带PID控制器的驱动电机20、轮子30、控制系统40。遥控器发送信号给两轮车控制系统40， 所述控制系统40接收信号并控制两轮车做相应运动。所述控制系统40采集两轮车的当前输出速度speed并将当前输出速度speed控制量传给带PID控制器的驱动电机20，所述带 PID控制器的驱动电机20将收到的控制量进行反馈并控制驱动电机，驱动电机通过传动装置驱动轮子30从而控制两轮车的运动。
所述控制系统40上设置有陀螺仪传感器及加速度传感器，陀螺仪传感器的输出的陀螺仪角速度值与加速度传感器的输出的轮子加速度通过两轮车控制系统40内部模/ 数转换器(ADC)读取后转化为数字量，将所得数据经kalman滤波器进行处理计算出传感器输出的融合角度值。
一种两轮车自立行走的方法采用以下技术方案它包括两轮车自动起立的方法， 两轮车原地站立的方法，两轮车变速行走的方法，两轮车转向控制的方法，两轮车制动的方法及两轮车自动停车的方法。
所述两轮车自动起立的方法，包括以下步骤(1)所述两轮车控制系统40设定有自动起立限定速度Iimitspeed,所述遥控器发送自动起立信号给控制系统40，所述控制系统40根据自动起立信号输出运行速度V ；(2)在V> Iimitspeed时，两轮车控制系统40采集到错误数据，两轮车不进行任何动作；在V < Iimitspeed时，两轮车控制系统40将运行速度v控制量传给带PID控制器的驱动电机20，所述带PID控 制器的驱动电机20通过传动装置驱动轮子30以运行速度V旋转；(3)轮子30以运行速度V持续一段时间，所述控制系统40输出反向运行速度-V并将控制量传给带PID控制器的驱动电机20，所述带PID控制器的驱动电机20通过传动装置驱动轮子30以反向运行速度-V旋转，两轮车车体根据惯性原理会自动起立；(4)所述陀螺仪传感器及加速度传感器探测两轮车车体自动起立状态，所述两轮车自平衡运行时传感器输出的融合角度值设置有区间范围，在两轮车车体角度进入两轮车自平衡运行时的融合角度值区间时，两轮车维持自动起立状态；在两轮车车体角度未进入两轮车自平衡运行时的融合角度值区间时，两轮车控制系统输出调整速度ν+Λν。
所述两轮车原地站立的方法，包括以下步骤(1)遥控器发送原地站立信号给控制系统40，所述控制系统40根据原地站立信号输出速度为零，两轮车控制系统40将速度为零的控制量传给带PID控制器的驱动电机20，所述带PID控制器的驱动电机20通过传动装置驱动轮子30保持两轮车运行的速度为零；(2)所述控制系统40采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，以使角度模拟量与传感器输出的融合角度值之和为零，保证两轮车水平运行。
所述两轮车变速行走的方法，包括以下步骤(I)遥控器发送变速行走信号给控制系统40，所述控制系统40根据变速行走信号输出第一速度为V1，两轮车控制系统40将第一速度V1的控制量传给带PID控制器的驱动电机20，所述带PID控制器的驱动电机20通过传动装置驱动轮子30保持两轮车运行第一速度 为V1 ;(2)所述控制系统40采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，以使角度模拟量 与传感器输出的融合角度值之和为零，保证两轮车水平运行。
所述两轮车转向控制的方法，包括以下步骤(1)遥控器设置有转向控制键，使用者按下所述转向控制键，遥控器发送转向控制信号 给控制系统40 ；(2)所述控制系统40根据转向控制信号输出转向速度变化量，两轮车的左轮右轮当前 输出速度speed分别加上和减去所述转向速度变化量，实现两轮车转向；(3)使用者松开所述转向控制键，遥控器发送转向控制信号给控制系统40，所述控制系 统40根据转向控制信号输出转向速度变化量归零，两轮车水平运行。
所述两轮车制动的方法，包括以下步骤(1)所述控制系统40采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，所述两轮车自平 衡运行时所述角度模拟量设置有区间范围，所述角度模拟量具有负向阀值及正向阀值；(2)在两轮车车体受到向前的撞击时，所述控制系统40侦测的角度模拟量小于负向阀 值，所述控制系统40控制两轮车轮子30向前制动；在两轮车车体受到向后的撞击时，所述控制系统40侦测的角度模拟量大于正向阀值， 所述控制系统40控制两轮车轮子30向后制动。
所述两轮车自动停车的方法，包括以下步骤(1)遥控器发送自动停车信号给控制系统40，所述控制系统40根据自动停车信号输出 第二速度为v2，两轮车控制系统40将第二速度V2的控制量传给带PID控制器的驱动电机 20，所述带PID控制器的驱动电机20通过传动装置驱动轮子30向后运动；(2)所述两轮车控制系统40将两轮车前进时的速度定义为正值，两轮车后退时的速度 定义为负值，所述控制系统40采集两轮车的当前输出速度speed ；(3)当两轮车的当前输出速度speed为非负值，所述带PID控制器的驱动电机20通过 传动装置驱动轮子30向后运动；当两轮车的当前输出速度speed为负值，两轮车水平运行状态停止，两轮车车体根据 惯性原理会后仰停车。
综上所述，本发明一种两轮车自立行走的方法通过遥控器控制两轮车自动起立、 原地站立、变速行走、转向控制、制动及自动停车，实现了遥控器与两轮车的互动，从而增强 两轮车的娱乐性。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种两轮车自立行走的方法，其特征在于包括两轮车及遥控器，两轮车包括摆杆(10)、带PID控制器的驱动电机(20)、轮子(30)及控制系统(40)，遥控器发送信号给两轮车控制系统(40)，所述控制系统(40)接收信号并控制两轮车做相应运动，它包括两轮车自动起立的方法，两轮车原地站立的方法，两轮车变速行走的方法，两轮车转向控制的方法，两轮车制动的方法及两轮车自动停车的方法。
2.根据权利要求1所述的一种两轮车自立行走的方法，其特征在于，所述两轮 车自动起立的方法，包括以下步骤 (I)所述两轮车控制系统(40 )设定有自动起立限定速度，所述遥控器发送自动起立信号给控制系统(40 )，所述控制系统(40 )根据自动起立信号输出运行速度； (2 )两轮车控制系统(40 )比较运行速度和限定速度并将运行速度控制量传给带PID控制器的驱动电机(20)，所述带PID控制器的驱动电机(20)通过传动装置驱动轮子(30)以运行速度旋转； (3)轮子(30)以运行速度持续一段时间，所述控制系统(40)输出反向运行速度并将控制量传给带PID控制器的驱动电机(20)，所述带PID控制器的驱动电机(20)通过传动装置驱动轮子30以反向运行速度旋转，两轮车车体自动起立； (4)所述控制系统(40)上设置有陀螺仪传感器及加速度传感器，用以输出融合角度值并探测两轮车车体自动起立状态，所述两轮车自平衡运行时传感器的融合角度值设置有区间范围，在两轮车车体角度进入两轮车自平衡运行时的融合角度值区间时，两轮车维持自动起立状态；在两轮车车体角度未进入两轮车自平衡运行时的融合角度值区间时，两轮车控制系统输出调整速度。
3.根据权利要求1所述的一种两轮车自立行走的方法，其特征在于，所述两轮 车原地站立的方法，包括以下步骤 (1)遥控器发送原地站立信号给控制系统，所述控制系统根据原地站立信号输出速度为零，两轮车控制系统将速度为零的控制量传给带PID控制器的驱动电机(20)，所述带PID控制器的驱动电机(20)通过传动装置驱动轮子(30)保持两轮车运行的速度为零； (2)所述控制系统采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，以使角度模拟量与传感器输出的融合角度值之和为零。
4.根据权利要求1所述的一种两轮车自立行走的方法，其特征在于，所述两轮 车变速行走的方法，包括以下步骤 (1)遥控器发送变速行走信号给控制系统，所述控制系统根据变速行走信号输出第一速度，两轮车控制系统将第一速度的控制量传给带PID控制器的驱动电机(20)，所述带PID控制器的驱动电机(20)通过传动装置驱动轮子(30)保持两轮车运行速度为第一速度； (2)所述控制系统(40)采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，以使角度模拟量与传感器输出的融合角度值之和为零。
5.根据权利要求1所述的一种两轮车自立行走的方法，其特征在于，所述两轮 车转向控制的方法，包括以下步骤 (1)遥控器设置有转向控制键，使用者按下所述转向控制键，遥控器发送转向控制信号给控制系统(40)； (2)所述控制系统(40)根据转向控制信号输出转向速度变化量，两轮车的左轮右轮当前输出速度分别加上和减去所述转向速度变化量，实现两轮车转向； (3)使用者松开所述转向控制键，遥控器发送转向控制信号给控制系统(40)，所述控制系统(40)根据转向控制信号输出转向速度变化量归零。
6.根据权利要求1所述的一种两轮车自立行走的方法，其特征在于，所述两轮 车制动的方法，包括以下步骤 (1)所述控制系统(40)采集两轮车运行状态并计算相应的角度模拟量，所述两轮车自平衡运行时所述角度模拟量设置有区间范围，所述角度模拟量具有负向阀值及正向阀值； (2)在两轮车车体受到撞击时，所述控制系统(40)侦测的角度模拟量与负向阀值及正向阀值进行比较，所述控制系统(40)控制两轮车轮子(30)制动。
7.根据权利要求1所述的一种两轮车自立行走的方法，其特征在于，所述两轮 车自动停车的方法，包括以下步骤 (1)遥控器发送自动停车信号给控制系统，所述控制系统根据自动停车信号输出第二速度，两轮车控制系统(40)将第二速度的控制量传给带PID控制器的驱动电机(20)，所述带PID控制器的驱动电机(20)通过传动装置驱动轮子(30)向后运动； (2)所述控制系统(40)采集两轮车的当前输出速度取值； (3)当前输出速度为非负值，所述带PID控制器的驱动电机(20)通过传动装置驱动轮子(30)向后运动；当两轮车的当前输出速度为负值，两轮车水平运行状态停止，两轮车车体后仰停车。
全文摘要
本发明公开了一种两轮车自立行走的方法，其包括两轮车及遥控器，两轮车包括摆杆、带PID控制器的驱动电机、轮子及控制系统，遥控器发送信号给两轮车控制系统，所述控制系统接收信号并控制两轮车做相应运动，它包括两轮车自动起立的方法，两轮车原地站立的方法，两轮车变速行走的方法，两轮车转向控制的方法，两轮车制动的方法及两轮车自动停车的方法。本发明一种两轮车自立行走的方法通过遥控器控制两轮车自动起立、原地站立、变速行走、转向控制、制动及自动停车，实现了遥控器与两轮车的互动，从而增强两轮车的娱乐性。
文档编号G05D1/02GK103019236SQ20111028729
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者郭盖华, 涂超, 周伟 申请人:东莞易步机器人有限公司