一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車，該獨(dú)輪車包括主控制器、飛輪以及主輪；所述主控制器包括單片機(jī)以及與單片機(jī)通信連接的陀螺儀和加速度計(jì)；所述飛輪包括飛輪輪組和飛輪電機(jī)；所述主輪包括主輪輪胎和主輪電機(jī)；所述主控制器控制飛輪電機(jī)帶動(dòng)飛輪輪組配合主輪掌握電動(dòng)車的左右平衡，所述主控制器控制主輪電機(jī)帶動(dòng)主輪輪胎掌握電動(dòng)車的前進(jìn)和后退。本發(fā)明解決了獨(dú)輪車左右方向的平衡問題，用戶不需要練習(xí)，啟動(dòng)機(jī)器后，直接上車，不會(huì)傾倒，徹底改變車子的學(xué)習(xí)難度，給用戶帶來巨大的溢出，帶來不同的體驗(yàn)。通過感應(yīng)中心控制速度，使用戶能夠迅速學(xué)會(huì)騎行獨(dú)輪車，并且保障了騎行者的安全。使獨(dú)輪車擁有小轎車的平穩(wěn)，同時(shí)體積小，使用可充電電池供電，環(huán)保、安全。
【專利說明】一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種獨(dú)輪車，具體地說是自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市面上與本申請(qǐng)最接近的是一個(gè)前后自平衡獨(dú)輪車，基于3個(gè)陀螺儀和一個(gè)加速度計(jì)，一個(gè)電機(jī)，一個(gè)單片機(jī)控制器構(gòu)成，通過傳感器，單片機(jī)控制電機(jī)的前后方向正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；其只有一個(gè)輪子，人體前后方向自動(dòng)平衡，機(jī)器開啟后不會(huì)倒下去，但是人體左右方向需要人為去控制，需要像學(xué)習(xí)騎行自行車那樣練習(xí)平衡，找感覺。
[0003]現(xiàn)有的獨(dú)輪車，人體左右方向需要人為控制，就像我們學(xué)習(xí)自行車一樣，需要提前學(xué)習(xí)很久，目前產(chǎn)品和我們即將要發(fā)明的產(chǎn)品就好像自行車和小轎車，坐在自行車上需要控制人體左右方向的平衡，否則會(huì)摔下來，不像坐在汽車?yán)锩?，不用?dān)心車子左右方向傾倒。
[0004]獨(dú)輪車作為一個(gè)新的產(chǎn)品，目前產(chǎn)品由于學(xué)習(xí)十分困難，市場(chǎng)前景不是很好，群眾沒有信心掌控。購買力差，沒有給大眾帶去真正的方便和安全.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種解決了獨(dú)輪車左右方向的平衡問題的自平衡電動(dòng)車。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車，包括主控制器、飛輪以及主輪；所述主控制器包括單片機(jī)以及與單片機(jī)通信連接的陀螺儀和加速度計(jì)；所述飛輪包括飛輪輪組和飛輪電機(jī)；所述主輪包括主輪輪胎和主輪電機(jī)；所述主控制器控制飛輪電機(jī)帶動(dòng)飛輪輪組配合主輪掌握電動(dòng)車的左右平衡，所述主控制器控制主輪電機(jī)帶動(dòng)主輪輪胎掌握電動(dòng)車的前進(jìn)和后退。
[0007]所述陀螺儀有六個(gè)，其中三個(gè)控制飛輪電機(jī)，另外三個(gè)控制主輪電機(jī)。
[0008]所述加速度計(jì)有兩個(gè)，分別控制飛輪電機(jī)和主輪電機(jī)。
[0009]在主控制器上還設(shè)有保護(hù)板，使主控制器所在的線路板與兩個(gè)電機(jī)隔離，使輪子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不至于影響電路板的導(dǎo)線和工作性能。
[0010]飛輪有一個(gè)左右方向的擺，通過飛輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，控制擺的左右方向上下擺動(dòng)，就好像走鋼絲的運(yùn)動(dòng)員手里拿著的那根長(zhǎng)竹竿一樣，控制左右方向的平衡。
[0011]本申請(qǐng)有兩個(gè)無刷電機(jī)，即前后方向上的主輪電機(jī)，左右方向上的飛輪電機(jī)，采用32位處理器處理。本申請(qǐng)的核心部分是主控制器、飛輪以及主輪三者之間的配合控制。主控制器上的單片機(jī)、陀螺儀、加速度計(jì)和主輪的配合控制獨(dú)輪車前進(jìn)和后退，主控制器上的單片機(jī)通過陀螺儀和加速度計(jì)采集小車前進(jìn)的角速度和角度，采用卡爾曼濾波算法處理，最后控制小車的速度和平衡。左右平衡的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)陀螺儀和加速度計(jì)采集飛輪的角速度，加速度計(jì)采集飛輪的角度，單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前飛輪的基座標(biāo)相對(duì)于主電機(jī)軸心的相對(duì)位置，利用空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)移矩陣算法技術(shù)，卡爾曼濾波算法，互補(bǔ)濾波算法等控制飛輪和主輪的運(yùn)動(dòng)方向。例如，當(dāng)獨(dú)輪車向右側(cè)傾倒的時(shí)候，單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，使飛輪向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)主輪方向略向右側(cè)拐，飛輪和主輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、速度等是根據(jù)上述幾個(gè)算法計(jì)算得出的，這樣獨(dú)輪車既不會(huì)前后傾倒，也不會(huì)左右傾倒，方便用戶上下車，保障了安全。
[0012]有益效果:本發(fā)明解決了獨(dú)輪車左右方向的平衡問題，用戶不需要練習(xí)，啟動(dòng)機(jī)器后，直接上車，不會(huì)傾倒，徹底改變車子的學(xué)習(xí)難度，給用戶帶來巨大的溢出，帶來不同的體驗(yàn)。通過感應(yīng)中心控制速度，使用戶能夠迅速學(xué)會(huì)騎行獨(dú)輪車，并且保障了騎行者的安全。使獨(dú)輪車擁有小轎車的平穩(wěn)，同時(shí)體積小，使用可充電電池供電，環(huán)保、安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)分解圖；
[0015]圖3為本發(fā)明電路框圖；
[0016]圖4為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0017]圖5為本發(fā)明傳感器電路圖；
[0018]圖6為本發(fā)明主控電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0020]如圖1-2所示，一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車，包括主控制器1、飛輪2以及主輪
3、保護(hù)板8、外殼9以及腳踏板10。
[0021]其中主控制器I包括單片機(jī)以及與單片機(jī)通信連接的六個(gè)陀螺儀和兩個(gè)加速度計(jì)；飛輪2包括飛輪輪組4和飛輪電機(jī)5 ;主輪3包括主輪輪胎6和主輪電機(jī)7 ;主控制器I控制飛輪電機(jī)5帶動(dòng)飛輪輪組4配合主輪3掌握電動(dòng)車的左右平衡，主控制器I控制主輪電機(jī)7帶動(dòng)主輪輪胎6掌握電動(dòng)車的前進(jìn)和后退。
[0022]如圖3-6所示，本發(fā)明左右平衡的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)陀螺儀和加速度計(jì)采集左右飛輪的角速度，加速度計(jì)采集飛輪的角度，單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前飛輪的基座標(biāo)相對(duì)于主電機(jī)軸心的相對(duì)位置，利用空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)移矩陣算法技術(shù)，卡爾曼濾波算法，互補(bǔ)濾波算法等控制飛輪和主輪的運(yùn)動(dòng)方向，例如，當(dāng)獨(dú)輪車向右側(cè)傾倒的時(shí)候，單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，使飛輪向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)主輪方向略向右側(cè)拐，飛輪和主輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、速度等是根據(jù)上述幾個(gè)算法計(jì)算得出的，這樣獨(dú)輪車既不會(huì)前后傾倒，也不會(huì)左右傾倒。
【權(quán)利要求】
1.一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車，其特征在于:包括主控制器(I)、飛輪(2)以及主輪(3);所述主控制器(I)包括單片機(jī)以及與單片機(jī)通信連接的陀螺儀和加速度計(jì)；所述飛輪(2)包括飛輪輪組(4)和飛輪電機(jī)(5);所述主輪(3)包括主輪輪胎(6)和主輪電機(jī)(7);所述主控制器(I)控制飛輪電機(jī)(5)帶動(dòng)飛輪輪組(4)配合主輪(3)掌握電動(dòng)車的左右平衡，所述主控制器(I)控制主輪電機(jī)(7 )帶動(dòng)主輪輪胎(6 )掌握電動(dòng)車的前進(jìn)和后退。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車，其特征在于:所述陀螺儀有六個(gè)，其中三個(gè)控制飛輪電機(jī)(5 )，另外三個(gè)控制主輪電機(jī)(7 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車，其特征在于:所述加速度計(jì)有兩個(gè)，分別控制飛輪電機(jī)(5)和主輪電機(jī)(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種前后左右自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車，其特征在于:在主控制器(I)上還設(shè)有 保護(hù)板(8)。
【文檔編號(hào)】B62M6/45GK103895770SQ201410149106
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】汪子朝, 張龍文, 鄭華科 申請(qǐng)人:上海萬硅電子有限公司