專利名稱：自平衡兩輪車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池驅動的自平衡兩輪車，特別是同軸驅動的自平衡兩輪車。
背景技術：
對于步行街、廣場、游樂場、和大型會場等場合，汽車無法通行，步行又令人疲勞。 需要一種可以為人代步、運行靈活、控制方便的特殊車輛。傳統的人力自行車或電動自行車雖然可以為人代步，但是由于兩輪前后分布，它 存在以下的缺點①車輛的轉彎半徑大，無法在小空間范圍靈活運動；②完全依靠駕駛者的身體來人工控制車體的平衡，操作復雜，易失去重心，人摔下 造成摔傷。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種自平衡兩輪車，在運動過程中通過傳感模塊對控 制系統數據的采集，自動保持車體平衡、操作簡單、能完成360度原地轉彎，車輪左右分布， 以減小車輛的轉彎半徑，靈活性強。為達到以上目的，本實用新型包括車體、兩車輪及與車體連接的控制系統，所述車 體下方設有一底盤，所述兩車輪分別固定于底盤兩側，底盤上設有腳踏板，底盤內固定有控 制電路板、無線通信模塊和兩個電機，所述控制系統包括一 L型的外接控制擺桿，其底部與 底盤電信連接，頂部連接一個方向控制手柄。在上述技術方案的基礎上，所述底盤通過一連接器分別與每一車輪連接，所述車 輪通過螺母與連接器連接，且所述連接器還分別連接兩個電機。在上述技術方案的基礎上，所述控制電路板上設置有兩塊相同的電池，其分別由 螺絲固定于底盤下。在上述技術方案的基礎上，所述方向控制手柄中部還設有一控制手表。在上述技術方案的基礎上，所述控制電路板上集成有傳感器模塊、中央處理器和 電機驅動單元。在上述技術方案的基礎上，所述傳感器模塊由角度傳感器、角速度傳感器、光電傳 感器、拐角檢測裝置構成，角度傳感器、角速度傳感器固定在控制電路板上，光電傳感器固 定在腳踏板上，拐角檢測裝置設于外接控制擺桿與底盤的鉸接處。本實用新型的有益效果在于①由于兩輪左右分布，使車輛的轉彎半徑最小化，可 以在小空間范圍內靈活運動；②車體控制系統利用傳感器模塊采集到的實時車體數據，進 而經過中央處理器做出相應控制決策，經由電機以帶動車輪輸出相應控制力矩，以使車體 保持前進、后退，結合外接控制擺桿的使用，還可實現360度轉彎，時刻使人車系統處于動 態平衡狀態而不加摔倒；③用途廣泛，可作為大型廣場或娛樂場所等步行人員、大范圍的維 持秩序有關人員、紡織車間操作人員、高爾夫球場工作人員等的代步工具，也可應用在人口密集的城市及地區的電動交通工具。
圖1是本實用新型的自平衡兩輪車結構示意圖；圖2是圖1中的車輪結構示意圖；圖3是本實用新型的控制電路板結構簡圖；圖4是本實用新型的電路控制連接圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細說明。如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型由車體2、兩車輪6以及與車體2連接的控制 系統三部分組成，車體2下方設有底盤1，底盤1內固定有控制電路板13、無線通信模塊16 和兩個電機8，所述底盤1兩側通過一連接器10分別與每一車輪6連接，所述車輪6通過螺 母9與連接器10連接，且所每一連接器10還分別連接一個電機8。所述控制系統包括一 L 型的外接控制擺桿3，其底部與底盤1電信連接，頂部連接一個方向控制手柄19。所述方向 控制手柄19中部設有一塊控制手表18，其可發送控制命令給底盤1上的無線通信模塊16， 做出開啟、關閉電動車的指令；同時，當電動車開啟時，控制手表18也可接收來自無線通信 模塊16傳回的車體速度、里程等信息并在控制手表18所帶有的顯示屏上作出相應顯示。如圖3所示，本實用新型所述的自平衡兩輪車采用兩塊可多次充電的電池4作為 自平衡兩輪車的動力源，兩塊電池4通過螺絲固定在底盤1的下側，底盤1內對稱的固定 有兩塊控制電路板13，控制電路板13上集成了傳感器模塊、中央處理器12、電機驅動單元 17 ；兩塊控制電路板13均可獨立驅動兩個電機8，相互之間不受彼此影響，設置兩塊控制電 路板的目的就在于以防某塊電路板因不可預知的原因突然不工作，另一塊能繼續工作以保 持車體處于平衡狀態。控制電路板13的作用就是借助傳感器模塊檢測車體的各種實時狀 態，通過中央處理器12的運算得到控制決策，輸出電流驅動電機8運轉，進而帶動車輪6產 生向前、向后運動，以使車體處于動態平衡之中。所述傳感器模塊由角度傳感器14、角速度 傳感器15、光電傳感器11、拐角檢測裝置7構成。其中角度傳感器14、角速度傳感器15固 定在控制電路板13上，其作用是檢測車體的實時傾斜信息；光電傳感器11固定在腳踏板 5上，其目的在于檢測車體上是否有人駕駛，有人駕駛時，腳踏板5上光線被阻斷，致使光電 傳感器11將相應電信號傳給中央處理器12，使其做好控制平衡準備；若無人駕駛時，則繼 續處于檢測狀態。拐角檢測裝置7位于外接控制擺桿3與車體1的鉸接處，其作用在于檢 測由方向控制手柄19帶動外接控制擺桿3相對底盤1的擺動角度及擺動的角速度，以供中 央處理器12作出相應拐彎控制決策。本實施例中中央處理器可選用可燒錄程序的DSP處 理器20 (見圖4)，電池可選用多次充電的鋰電池，但不作為對本實用新型的限定。圖4為本實用新型的電路控制連接圖。本實用新型的工作過程如下使用時，借助 控制手表18，發送開啟電動車的開機指令，無線通信模塊16接收到該控制指令后，開啟控 制電路板13的電源，在控制電路板13上電完成后系統啟動。若系統啟動正常，無線通信模 塊16回傳相應指令給控制手表18，控制手表18所帶有的顯示屏上顯示正常啟動；若啟動 異常，則控制手表18所帶有的顯示屏上顯示異常啟動。在系統正常啟動后，控制電路板13通過位于腳踏板5下的光電傳感器11來檢測車體上是否站人，若無人駕駛，則繼續處于檢 測狀態；若有人駕駛，則電路板13上的中央處理器12不斷讀取來自角度傳感器14、角速度 傳感器15關于車體2傾斜信息的數據，并根據中央處理器12內部的控制算法做出相應控 制決策，具體而言即為中央處理器12根據傾斜情況產生控制電流至電機驅動單元17，以驅 動電機8工作，進而帶動車輪6做出前進、后退運動，以此平衡車體2傾倒趨勢，使人車系統 時刻處于動態平衡狀態。人站立在車體2上往前傾斜即可帶動車體往前運動，往后傾斜即 可往后運動，人體站直即可使車體2停止運動，不設置任何剎車裝置，能實現原地拐彎。若車體2需要拐彎，駕駛者只需手握操縱方向控制手柄19，使其往拐彎方向偏置， 則此時位于外接控制擺桿3與底盤1連接處的拐角檢測裝置7將檢測到此時外接控制擺桿 3的擺動情況，并把擺動數據傳送至中央處理器12，中央處理器12根據內部算法做出拐彎 決策，產生控制電流至控制電機8，以使左右兩個車輪6產生差速，最終實現拐彎動作。本實用新型不僅局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得 出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本實用新型相 同或相近似的技術方案，均在其保護范圍之內。
權利要求1.一種自平衡兩輪車，包括車體(2)、兩車輪(6)及與車體( 連接的控制系統，其特 征在于所述車體( 下方設有一底盤(1)，所述兩車輪(6)分別固定于底盤(1)兩側，底 盤⑴上設有腳踏板(5)，底盤⑴內固定有控制電路板(13)、無線通信模塊(16)和兩個 電機(8)，所述控制系統包括一 L型的外接控制擺桿(3)，其底部與底盤(1)電信連接，頂部 連接一個方向控制手柄(19)。
2.如權利要求1所述的自平衡兩輪車，其特征在于所述底盤(1)通過一連接器(10) 分別與每一車輪(6)連接，所述車輪(6)通過螺母(9)與連接器(10)連接，且所述連接器 (10)還分別連接電機(S)0
3.如權利要求1所述的自平衡兩輪車，其特征在于所述控制電路板(1 上設置有兩 塊相同的電池G)，其分別由螺絲固定于底盤(1)下。
4.如權利要求1所述的自平衡兩輪車，其特征在于所述方向控制手柄(19)中部還設 有一控制手表(18)。
5.如權利要求1所述的自平衡兩輪車，其特征在于所述控制電路板(1 上集成有傳 感器模塊、中央處理器(1 和電機驅動單元(17)。
6.如權利要求5所述的自平衡兩輪車，其特征在于所述傳感器模塊由角度傳感器 (14)、角速度傳感器(15)、光電傳感器(11)、拐角檢測裝置(7)構成，角度傳感器(14)、角速 度傳感器(15)固定在控制電路板(13)上，光電傳感器(11)固定在腳踏板(5)上，拐角檢 測裝置(7)設于外接控制擺桿(3)與底盤⑴的鉸接處。
專利摘要本實用新型是一種自平衡兩輪車，它涉及電池驅動的自平衡車領域，包括車體、車輪及與車體連接的控制系統，車體下方裝有底盤，底盤上固定有控制電路板、無線通信模塊和電機，控制電路板上集成有傳感器模塊、中央處理器和電機驅動單元，中央處理器不斷讀取來自角度傳感器、角速度傳感器關于車體傾斜信息的數據，并根據中央處理器內部的控制算法做出相應控制決策。在運行過程中自動保持車體平衡，靈活性強且結構簡單、操作容易，可作為大型廣場或娛樂場所、紡織車間、高爾夫球場等工作人員的代步工具；也可作為電動交通工具。
文檔編號B62D6/00GK201901016SQ20102066702
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者杜海萍 申請人:杜海萍