两轮联动平衡车及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109436163A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811552834.8(22)申请日2018.12.19(71)申请人浙江阿尔郎科技有限公司地址321399浙江省金华市永康市东城街道十里牌村九龙北路490号301室(72)发明人臧传美(74)专利代理机构浙江五星国泰律师事务所33245代理人王磊(51)Int.Cl.B62K11/00(2013.01)B62M6/45(2010.01)B62M6/50(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称两轮联动平衡车及其控制方法(57)摘要本发明涉及一种两轮联动平衡车及其控制方法，其中两轮联动平衡车，包括：相对转动的左车架和右车架、安装于左车架上的左车轮、安装于右车架上的右车轮、用于驱动左车轮转动的左电机、用于驱动右车轮转动的右电机、用于感测左车架状态信息的第一传感模块、以及，用于感测右车架状态信息及根据左车架状态信息和右车架状态信息以控制左车架和右车架共同地平衡的主控制模块；所述第一传感模块、左电机及右电机均连接主控制模块；骑行时，平衡车能协同地调节右车轮的转速及左车轮的转速，使左车轮转速大小与右车轮转速的大小具有趋于一致的趋势。本发明平衡车两轮协同地调控，以达到共同的平衡，骑行平稳，转向安全。CN109436163ACN109436163A权利要求书1/2页1.两轮联动平衡车，其特征在于，包括：相对转动的左车架和右车架、安装于左车架上的左车轮、安装于右车架上的右车轮、用于驱动左车轮转动的左电机、用于驱动右车轮转动的右电机、用于感测左车架状态信息的第一传感模块、以及，主控制模块；所述第一传感模块、左电机及右电机均连接主控制模块；所述主控制模块用于感测右车架状态信息及根据左车架状态信息和右车架状态信息以控制左车架和右车架共同地平衡；骑行时，所述主控制模块根据第一传感模块感测到的左车架状态信息以及主控制模块感测到的右车架状态信息，协同地调节右车轮的转速及左车轮的转速，使左车轮转速大小与右车轮转速的大小具有趋于一致的趋势，从而使左车架和右车架共同地实现平衡车整体的平衡。2.如权利要求1所述的两轮联动平衡车，其特征在于，左车架状态信息包括左车架的倾斜角度及左车轮的水平面旋转角速度，右车架状态信息包括右车架的倾斜角度及右车轮的水平面旋转角速度。3.如权利要求1所述的两轮联动平衡车，其特征在于，左车架上设置有左踏板，右车架上设置有右踏板，左踏板及右踏板下均设置有用于感测操作者操作信息的第二传感模块，所述第二传感模块连接所述主控制模块。4.平衡车控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的两轮联动平衡车，骑行时，当左车架的倾斜角度大于右车架的倾斜角度，左车轮的转速大于右车轮的转速时，主控制模块控制左电机的驱动电压值降低，同时控制右电机的驱动电压值升高，以使两车轮转速具有趋于一致的趋势；当右车架的倾斜角度大于左车架的倾斜角度，右车轮的转速大于左车轮的转速时，主控制模块控制右电机的驱动电压值降低，同时控制左电机的驱动电压值升高，以使两车轮转速具有趋于一致的趋势。5.如权利要求4所述的平衡车控制方法，其特征在于，骑行之前，主控制模块和陀螺仪控制模块通电，陀螺仪控制模块将左车架的倾斜角度及左车轮的水平面旋转角速度按照固定周期传输给主控制模块，主控制模块按照同一固定周期测到右车架的倾斜角度及右车轮的水平面旋转角速度；当主控制模块通过第二传感模块检测到左踏板和右踏板都被踩下，则启动左电机及右电机，主控制模块根据左车架的状态信息及右车架的状态信息综合运算得到左车轮以及右车轮对应的电机驱动电压值，以驱动各车轮协同地转动。6.如权利要求4或5所述的平衡车控制方法，其特征在于，主控制模块采用的算法表达式为：KI_PWM_L=Ki*Angle_err_L+KI_PWM_L；（6.1）；PWM_L=Kp*Angle_err_L+KI_PWM_L+Kd*Angle_err_kd_L-(GROP_L*α+GROP_R*β)*Kf；（6.2）；KI_PWM_R=Ki*Angle_err_R+KI_PWM_R；（6.3）；PWM_R=Kp*Angle_err_R+KI_PWM_R+Kd*Angle_err_kd_R+(GROP_L*β+GROP_R*α)*Kf；（6.4）；其中，PWM_L为左车轮矢量电压值，KI_PWM_L为左车轮积分值，Angle_err_kd_L=Angle_err_L-Angle_err_last_L；Angle_err_last_L为左车架上次倾角误差，Angle_err_L为左车架当前倾角误差；2CN109436163A权利要求书2/2页Angle_err_kd_