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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114872822A(43)申请公布日2022.08.09(21)申请号202210518714.6(22)申请日2022.05.12(71)申请人中国农业大学地址100083北京市海淀区清华东路17号(72)发明人王国业韩越强路成宇韩向辉屈龙涛葛畅徐东鑫张锐刘恩宏盖虎(74)专利代理机构北京中安信知识产权代理事务所(普通合伙)11248专利代理师徐林(51)Int.Cl.B62M6/45(2010.01)B62M6/50(2010.01)B62M6/80(2010.01)B62H1/00(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图2页(54)发明名称一种自行车自平衡装置及其控制系统(57)摘要本发明公开了一种自行车自平衡装置及其控制系统,设计包括自行车车体、主控系统、驱动系统、转向系统和辅助平衡系统。主控系统包括主控制器、串口显示屏和通信模块;驱动系统包括驱动电机和电机控制器,通过串口遥控器和手机控制自行车向前行驶和停止;转向系统包括转向电机和相互啮合的大小齿轮组成的减速器,转向电机通过减速器转动控制自行车车头转动;辅助平衡系统包括外壳装置、电动螺杆、辅助支腿和辅助车轮,用于辅助控制自行车平衡。主控制器检测自行车车体的倾角和角速度,根据倾角和角速度通过角度和位置闭环控制使自行车的倾斜角恢复到自行车平衡状态的角度值,自行车既可以实现高速运动平衡,也可以实现低速运动平衡和静止平衡。CN114872822ACN114872822A权利要求书1/2页1.一种自行车自平衡装置及其控制系统,其特征在于,包括自行车车体(16)、主控系统、驱动系统、转向系统、辅助平衡系统和供电系统;主控系统包括串口显示屏(1)、主控制器(2)和通信模块,通信模块包括无线串口遥控器(3)、无线接收器(18)、蓝牙接收模块(17)和手机(4);驱动系统包括驱动电机(5)和电机控制器(6),转向系统包括转向电机(7)和由大小齿轮啮合组成的减速器(13);辅助平衡系统包括外壳装置(8)、电动螺杆(9)、辅助支腿(10)和辅助轮(11);供电系统包括供电电源(12)和ACDC模块(20)。2.如权利要求1所述的一种自行车自平衡装置及其控制系统,其特征在于:所述的驱动电机(5)和电机控制器(6)连接,主控制器(2)与电机控制器(6)连接,主控制器(2)向电机控制器(6)的转把线发出PWM波信号使得驱动车轮(15)转动,主控制器(2)捕捉电机控制器(6)的电机霍尔线的脉冲信号,检测自行车的行驶速度。3.如权利要求1所述的一种自行车自平衡装置及其控制系统,其特征在于:所述的转向电机(7)通过减速器(13)与自行车车头(14)连接,控制车头(14)转动的速度和角度,主控制器(2)与转向电机(7)的编码器连接,检测转向电机(7)的速度和位置。4.如权利要求1所述的一种自行车自平衡装置及其控制系统,其特征在于:所述的电动螺杆(9)通过螺母与辅助支腿(10)连接,电动螺杆(9)上下两端固定在外壳装置(8)里,辅助支腿(10)下端与辅助轮(11)连接,外壳装置(8)起到保护整个平衡系统的作用,电动螺杆(9)与继电器(19)连接,继电器(19)与主控制器(2)连接,通过主控制器(2)控制继电器(19)的通断来控制电动螺杆(9)上升和下降,带动辅助轮(11)和辅助支腿(10)上升和下降。5.如权利要求1所述的一种自行车自平衡装置及其控制系统,其特征在于:所述的串口显示屏(1)与主控制器(2)进行串口通信,串口显示屏(1)显示自行车行驶过程中的状态信息,比如自行车的行驶速度,车头(14)转向的速度和角度,供电电源(12)的电量;在行驶过程中通过串口显示屏(1)控制自行车的运动状态;无线串口遥控器(3)可以进行远距离遥控,无线接收器(18)与主控制器(2)的串口连接,无线串口遥控器(3)发出遥控信号,无线接收器(18)接收到遥控信号,通过串口通信传输给主控制器(2),主控制器(2)解析串口协议,控制自行车运动;手机(4)进行近距离遥控,手机(4)的控制软件通过蓝牙和蓝牙接收模块(17)进行通信,蓝牙接收模块(17)与主控制器(2)进行串口通信,手机(4)发出遥控信号,蓝牙接收模块(17)接收到手机(4)发出的信号,通过串口通信传输给主控制器(2),主控制器(2)解析串口协议,进而来控制自行车车体(16)运动。6.如权利要求1所述的一种自行车自平衡装置及其控制系统,其特征在于:所述的供电系统与主控系统、转向系统、驱动系统和辅助平衡系统连接,用于提供电能。7.一种自行车自平衡装置及其控制系统,其特征在于,控制系统的控制方法包括:导通供电电源(12),通过ACDC模块(20)分别给转向电机(7)、电机控制器(6)、主控制器(2)和