一种载人平衡车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及载人平衡车领域，尤其涉及一种设有三个微控制器的的载人平衡车。
【背景技术】
[0002]载人平衡车是一种电力驱动、具有自我平衡能力的个人用运输载具，是都市用交通工具的一种。两轮式的载人平衡车有下面几个特点和意义:
[0003]1)载人平衡车只要驾骑者改变身体重心即可操纵，载人平衡车会因为重心的改变而改变运动方向，通过改变操纵杆的左右移动就可以实现车轮差速变向。
[0004]2)载人平衡车体积小，质量轻，结构不复杂。用大量的小电子元器件去替代了传统的机械结构，使得控制更加灵敏、精准。可以灵活的穿行于狭小的公路里，典型应用包括代步工具、出游旅行、智能轮椅，军事作战等，在军用和民用领域均有着广泛的应用前景。
[0005]一件申请号为201210104067.0、申请日为2012-04-11、实用新型名称为《自平衡电动载人独轮车》的中国实用新型专利，公开了一种载人平衡车，该载人平衡车为独轮车，包括车架、把手、车座、脚踏板、车轮、轮毂电机、控制器和电池组，控制器包括车体姿态感应系统、车体姿态控制系统和电机驱动系统，车体姿态感应系统负责检测车体的实时前后倾斜角度和倾斜速度，车体姿态控制系统根据检测得到的车体倾斜值运用平衡算法算出补偿倾斜量，经电机驱动系统控制轮毂电机向车体倾斜方向输出相应的扭矩，驱动车轮向车体倾斜方向前进。该平衡车车结构简单、重量轻，控制方式简单，但是其只有一个控制器，一旦该控制器异常则很容易导致车辆失衡，对用户带来安全隐患。部分安全级别较高的平衡车具有两个微控制器，即采用一个微控制器去监控另一微控制器是否异常，一旦异常则使用另一微控制器进行控制，然而这样的做法缺乏实际作用，在同一个环境下的微控制器发生程序跑飞的概率是一样的，无法从根本上提高载人平衡车的安全性能。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种载人平衡车，有效提高安全性能。
[0007]本实用新型为解决其技术问题，所采用的技术方案是:
[0008]一种载人平衡车，包括传感器、驱动电路、存储器和三个微控制器，所述三个微控制器连接所述传感器和驱动电路，所述三个微控制器还连接所述存储器；
[0009]所述三个微控制器分别用于接收传感器采集的数据，并在所述存储器中进行数据共孚;
[0010]所述微控制器中的至少一个用于判断各微控制器采集的数据之间的偏差，如果其中任一微控制器的数据与另外两个微控制器采集的数据之间的差异超过预定阀值，则在另外两个微控制器中选择一个，将与所述传感器相连的输入信号通道和与所述驱动电路相连的输出信号通道切换或保持至该选择的微控制器。
[0011]进一步地，还包括相连的时钟信号发生器和分频器，用于将为所述三个微控制器提供时钟信号，使其在同步时钟信号的控制下，定时将数据写入所述存储器中指定的空间。
[0012]优选地，还包括缓冲器或分配器，连接在所述微控制器与所述传感器相连的输入信号通道上，以及与所述驱动电路相连的输出信号通道上。
[0013]优选地，所述三个微控制器中，一个通过I2C协议读取三轴数字加速度计、三轴数字陀螺仪的数据，一个通过SPI协议读取六轴惯性传感器的数据，另一个通过ADC单元读取单轴模拟加速度计和单轴模拟陀螺仪的数据。
[0014]进一步地，还包括与所述三个微控制器相连的人机界面，如果其中任一微控制器的数据与另外两个微控制器采集的数据之间的差异超过预定阀值，还将该任一微控制器复位，并通过串口将数据传给人机界面的主控并在面板进行显示。
[0015]本实用新型的载人平衡车使用了三个微控制器，利用无主机方式通过一个SRAM进行数据共享、互相监控和评判、控制权抢夺和修复功能，有效避免或减少了因某一微控制器异常而带来的控制失误，显著提高了平衡车的安全性能和用户的使用体验。
【附图说明】
[0016]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0017]图1是本实用新型一种实施例的载人平衡及控制方法总体流程图；
[0018]图2是本实用新型一种实施例的载人平衡车控制框图；
[0019]图3是本实用新型一种实施例的载人平衡车具体控制框图；
[0020]图4为本实用新型一种实施例的载人平衡车中SRAM存储区间分配图；
[0021]图5为本实用新型一种实施例的载人平衡车三个微控制器的状态对比图。
【具体实施方式】
[0022]本实用新型提供的技术方案主要针对平衡类的车辆，主要为载人平衡车，通常情况下这类的车辆由于是靠微控制器进行平衡的维持，所以在微控制器方面的稳定性要求特另ll尚。
[0023]本实用新型的主要构思为:对传统采用一个或者两个微控制器的方式进行改进，通过三个微控制器同时作为核心部分，在运行过程中，如果发现任一微控制器数据采集或者运算出现异常，另外两个微控制器即可通过一定的方式争夺控制权，只要另外两个微控制器运行正常，意味着载人平衡车出现故障的时候就有二分之一的概率是可以成功避免故障的，显著提高了车辆的安全性能，减少了安全隐患。
[0024]具体地，如图1所示，本实用新型提供的一种载人平衡车控制方法，该载人平衡车具有三个微传感器，控制方法包括以下步骤:
[0025]载人平衡车开始启用后的初始状态下，由于具有三个微控制器，因此通过人为或者出厂设置设定三个微控制器的优先级，默认设置其中优先级最高的微控制器具有控制权。
[0026]步骤S01:载人平衡车的三个微控制器分别接收传感器采集的数据，并进行数据共享。数据包括车体角度、车体速度、驱动温度、电池电压、电机电流等表征载人平衡车运行状态的信息，由相应的传感器检测获得。这些传感器的数量和种类可根据具体需要进行选择，例如可包括三轴数字加速度计、三轴数字陀螺仪、六轴惯性传感器、单轴模拟加速度计、单轴模拟陀螺仪、温度传感器、电压采集电路、电流采集电路等。每次采集的数据实时存储在载人平衡车特定的存储器内，并可向其他两个微控制器共享，例如存储器可为SRAM(Static Random Access Memory:静态随机存取存储器)，该SRAM可具有多个存储区间，每个存储区间保存一个微控制器采集的数据。
[0027]步骤S02，根据各微控制器采集和共享的数据，判断各微控制器采集的数据之间的偏差。具体实践中，有时由于系统瘫痪、传感器损坏、微控制器死循环等原因，会导致某一微控制器数据采集的出错或无法实时更新，那么该数据必然会不同于其他正常的微控制器采集的数据，本步骤主要用于判断是否有一个或多个微控制器出现异常。
[0028]本实施例中，为了提高判断的准确性，各微控制器在同步时钟信号的控制下定时将数据写入SRAM指定的空间内，实时保证输出的数据是极为接近的，并进行同步共享和判断。由于每个微控制器均可以将采集的数据实时写入自己指定的空间，并同时可以读取其他两个空间的数据，然后在每个微控制器里就会开始进行三者采集的数据的比较判断。
[0029]考虑到安全因素，本步骤对数据的判断主要体现在车体角度上，也就是说有些实施例中，可仅对车体角度进行判断，有些实施例中，可对多个数据进行判断。
[0030]当然作为一种可替代的方式，判断的主体还可以为三个微控制器中指定的一个，或者可以为另外一个专门的微控制器，同样可以达到以上效果。
[0031]步骤S03:根据以上判断结果，确定是否其中任一微控制器的数据与另外两个微控制器采集的数据之间的差异超过预定阀值，如果是则进入步骤S04，否则回到步骤S01继续进行数据采集和判断。具体阀值大小可根据数据类型、经验值等确定。以车体角度为例，如果预定车体角度的差异阀值为3度，某时刻1号微控制器采集的当前的车体角度为30度，2号和3号微控制器采集的当前的车体角度分别为25度和25.1度，则表明1号微控制器采集的车体角度与另外两个微控制器采集的车体角度之间的差异超过预定阀值。
[0032]步骤S04:表明一个微控制器发生异常，此时需要从另外两个微控制器中选择一个取得载人平衡车的控制权，需要将载人平衡车输入和输出信号通道切换或保持至该选择的微控制器。如果初始状态下设置的微控制器与该选择的微控制器不同，则进行切换，否贝1J，保持该微控制器。
[0033]选择时，可根据事先分配好的优先级进行控制权抢夺，最后将载人平衡车输入和输出信号通道切换或保持至该选择的微控制器，即，通过输出电平对选择器进行数据通道的切换，将输出信号通道和输入信号通道切换到该微控制器，使得载人平衡机后续采集准确的数据，并对驱动电路进行准确控制。对于出现异常的微控制器，可以立即进行复位，并通过串口将数据传给人机界面的主控提示用户。
[0034]本步骤中，从另外两个微控制器中选择一个取得载人平衡车的控制权时，事先分配优先级的方式可灵活确定，例如约定当1号微控制器出现异常时，在2号和3号微控制器中选择2号微控制器具有控制权；约定当2号微控制器出现异常时，在1号和3号微控制器中选择1号微控制器具有控制权；约定当3号微控制器出现异常时，在1号和2号微控制器中选择1号微控制器具有控制权，当然还可用其他的方式分配优先权。
[0035]但本步骤中，如果三个