一種兩輪平衡車的轉向控制方法

《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》是深圳樂行天下科技有限公司於2014年2月20日申請的專利，該專利的公布號為CN103770872A，申請公布日為2014年5月7日，發明人是郭蓋華、吳澤曉。

《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》該方法涉及的兩輪平衡車的左踏板和右踏板上均安裝有壓力感測器，包括以下步驟：S1，獲取平衡車左踏板對應承受的壓力值l（t），右踏板對應承受的壓力值r（t），以及平衡車的當前行駛速度；S2，計算壓力值r（t）和l（t）的差值K，判斷該差值K的絕對值是否小於預設閥值，並且該差值K是否持續時間T；S3，若差值K小於閥值並且該差值K維持了時間T，則控制平衡車轉向。該發明通過獲取平衡車左壓力感測器和右壓力感測器的數值，實現智慧型化轉向控制，方便操作。

2017年12月11日，《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種兩輪平衡車的轉向控制方法
• 申請人：深圳樂行天下科技有限公司
• 申請日：2014年2月20日
• 申請號：2014100567568
• 公布號：CN103770872A
• 公布日：2014年5月7日
• 發明人：郭蓋華、吳澤曉
• 地址：廣東省深圳市南山區西麗塘朗同富裕工業城8號廠房6樓
• 分類號：B62K3/00(2006.01)I、B62K21/00(2006.01)I
• 代理機構：廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人：羅曉林、李志強
• 類別：發明專利

專利背景

傳統的兩輪載人平衡車主要是通過一個可以左右擺動的把手來轉彎的，這樣雖然操作簡單，但是對於一個真正意義上的體感設備，如果能夠不藉助外界的設備而直接通過身體重心的變化來操縱一個設備的話，那么這樣的設備就更智慧型。兩輪平衡車檢測是否載人可以有多種方案，比如光電開關或者壓力感測器等。2014年前大部分的平衡車採用的方案是利用光電開關來檢測，這樣做雖然可以準確地判斷載人與沒載人，但是它是一個開關量，能夠獲取的信息量很少，如果僅用開關量來使平衡車轉向並不能適應多種操作情況，而壓力感測器的輸出是一個模擬量，這就為平衡車運用壓力感測器轉向帶來了可能。

發明內容

專利目的

該發明要解決的技術問題是提供一種兩輪平衡車的轉向控制方法，通過獲取平衡車左踏板和右踏板上承受的壓力，實現平衡車智慧型化轉向控制，方便用戶的操作。

技術方案

《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》該方法涉及的兩輪平衡車的左踏板和右踏板上均安裝有壓力感測器，包括以下步驟：

S1，獲取平衡車左踏板對應承受的壓力值l（t），右踏板對應承受的壓力值r（t），以及平衡車的當前行駛速度；

S2，計算壓力值r（t）和l（t）的差值K，判斷該差值K的絕對值是否小於預設閥值，並且該差值K是否持續時間T；

S3，若差值K小於閥值並且該差值K維持了時間T，則控制平衡車轉向。

所述步驟S3還進一步包括：若壓力值r（t）大於l（t），則控制平衡車向右轉向；若壓力值r（t）小於壓力值l（t），則控制平衡車向左轉向；若r（t）等於l（t），則控制平衡車保持當前狀態。

控制平衡車向右轉向時，此時平衡車右輪的目標速度=+Voffset（t），左輪的目標速度=-Voffset（t）；控制平衡車向左轉向時，此時平衡車右輪的目標速度=-Voffset（t），左輪目標速度=+Voffset（t），其中Voffset（t）為左輪和右輪的速度差，Voffset（t）的值=K值。

所述壓力值r（t）與壓力值l（t）間的差值絕對值位於預設死區H的範圍內，控制平衡車不能左右轉向。

改善效果

《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》通過採集平衡車左踏板和右踏板承受的壓力值，通過它們間的壓力差來進行轉向的控制，不需要用戶去操作把手，直接依靠體感即實現平衡車的轉向，更加智慧型化，方便用戶的操作。

權利要求

1.《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》涉及的兩輪平衡車的左踏板和右踏板上均安裝有壓力感測器，包括以下步驟：

S1，獲取平衡車左踏板對應承受的壓力值l（t），右踏板對應承受的壓力值r（t），以及平衡車的當前行駛速度；

S2，計算壓力值r（t）和l（t）的差值K，判斷該差值K的絕對值是否小於預設閥值，並且該差值K是否持續時間T；

S3，若差值K小於閥值並且該差值K維持了時間T，則控制平衡車轉向。

2.根據權利要求1所述的兩輪平衡車的轉向控制方法，其特徵在於，所述步驟S3還進一步包括：若壓力值r（t）大於l（t），則控制平衡車向右轉向；若壓力值r（t）小於壓力值l（t），則控制平衡車向左轉向；若r（t）等於l（t），則控制平衡車保持當前狀態。

3.根據權利要求2所述的兩輪平衡車的轉向控制方法，其特徵在於，控制平衡車向右轉向時，此時平衡車右輪的目標速=+Voffset（t），左輪的目標速度=-Voffset（t）；控制平衡車向左轉向時，此時平衡車右輪的目標速度=-Voffset（t），左輪目標速度=+Voffset（t），其中Voffset（t）為左輪和右輪的速度差Voffset（t）的值=K值。

4.根據權利要求3所述的兩輪平衡車的轉向控制方法，其特徵在於，所述壓力值r（t）與壓力值l（t）間的差值絕對值位於預設死區H的範圍內，控制平衡車不能左右轉向。

實施方式

《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》所述方法涉及的兩輪平衡車的左踏板和右踏板上均安裝有壓力感測器，可以方便的採集到左踏板和右踏板所承受的重量，從而得到相應的壓力值，該方法包括以下步驟：

S1，獲取平衡車左踏板對應承受的壓力值l（t），右踏板對應承受的壓力值r（t），以及平衡車的當前行駛速度。安裝在平衡車上的壓力感測器，會預先經過離線校準，得到壓力感測器與重量轉換的曲線以及壓力感測器的零點。可以將壓力感測器放置在平地上，然後往壓力感測器上放置不同重量的砝碼，然後用單片機進行數據採樣，將採樣得到的數據通過最小二乘法擬合成一條壓力感測器採樣值與重量轉換的直線，並記錄該壓力感測器的零點值，確保後續測量的精確度。將校正後的壓力感測器裝在平衡車踏板上，踏板受到重量後壓力感測器即輸出精確的壓力測量值。在上下車，及騎行過程中抬腳和放腳都會使壓力感測器的輸出發生變化。實時的採集獲取當前的壓力值。

S2，計算壓力值r（t）和壓力值l（t）的差值K，判斷該差值K的絕對值是否小於預設閥值，並且該差值K是否持續時間T，該時間T通常可以設定為1秒、2秒或者其他時間，可靈活設定。

S3，若差值K小於閥值並且該差值K維持了時間T，則控制平衡車轉向。只有當平衡車上左踏板的壓力值l（t）和右踏板的壓力值r（t）之間的差值K小於預設閥值，並且在時間T內該差值K都小於預設閥值，同時滿足此兩條件，才控制平衡車進行轉向動作，只滿足其中一個條件都不進行轉向動作。使壓力差K維持一定時間T，充分避免了上下車瞬間產生的壓力差在符合預設閥值的情況下發生平衡車的轉向情況，有效提高用戶的安全性，以及平衡車在行駛過程中，一隻腳突然抬起又放下的瞬間，此情況同樣不會發生轉向。

此外，步驟S3還進一步包括：若壓力值r（t）大於l（t），則控制平衡車向右轉向，此時說明右踏板承受的重量大於右踏板的重量；若壓力值r（t）小於壓力值l（t），則控制平衡車向左轉向；若r（t）等於l（t），則控制平衡車保持當前狀態，此時平衡車沒有轉向需求。

由上述得到，當控制平衡車向右轉向時，此時右踏板承受的壓力大於左踏板承受的壓力，平衡車右輪的目標速度=-Voffset（t），左輪的目標速度=+Voffset（t），由於向右轉向，此時左輪在外圍轉動，轉動半徑較大，需要的速度較快；控制平衡車向左轉向時，此時平衡車右輪的目標速度=+Voffset（t），左輪目標速度=-Voffset（t），其中Voffset（t）為左輪和右輪的速度差，Voffset（t）的值=K值，由於壓力感測器採集得到的壓力數值經過系統內部處理，因此該壓力差即是兩個輪子的速度差，當平衡車轉向時，兩個輪子就存在速度差，從而實現轉向。

此外，還設定一個壓力差的死區，該死區為一個範圍區間，壓力值r（t）與壓力值l（t）間的差值絕對值位於預設死區H的範圍內，控制平衡車不能左右轉向，避免產生車子一直在左右轉向的現象。

榮譽表彰

2017年12月11日，《一種兩輪平衡車的轉向控制方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。