專利名稱：自平衡電動雙履帶車的制作方法
技術領域：
本發明涉及機電領域，特別涉及一種自平衡電動雙履帶車。
背景技術：
現有技術中，電動車分為單輪和雙輪兩種。單輪車是根據倒立擺的原理，由車廂、搖桿、電機組成，利用陀螺儀與加速度傳感器來檢測車輛的傾斜角度，以此控制兩電機的力距大小。其優點主要是操控靈活，通過駕駛者傾斜角度可實現前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向。但其安全性能差，駕駛者很容易摔倒，尤其是在高速駕駛和斷電的情況下。雙輪車由踏板、2個輪子、2個電機組成。車輛通過腳下的踏板來檢測駕駛者身體是向前傾斜或直立，當駕駛者身體向前傾斜時，車輛會快速向前移動狀態；當駕駛者身體處于直立狀態時，車輛處于慢速移動狀態；以產生保持駕駛者身體左右平衡的力矩。但其只適合平坦的路面，越野性能差，且電池容量不高，不適合長時間的行駛。

發明內容
本發明目的在于:提供一種自平衡電動雙履帶車，使駕駛者對電動車的操控更加靈活，不但可實現人體感應前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向等功能，而且具有良好的越野通過性，可以在冰雪、濕滑路面行駛；既具有良好的穩定性和安全性，又具有體積小、攜帶方便、新奇等優點。本發明提供的一種自平衡電動雙履帶車，包括車體，還包括:與車體連接的搖桿，及與搖桿連接的把手，及設于車體左右兩側的腳踏板，及設于腳踏板下面與車體相連接的左、右電機，及與分別與左、右電機相連接的減速箱，及設于所述腳踏板下面的感測裝置，及設于車體內的控制裝置和供電裝置；所述感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接；所述左、右電機分別軸接傳動輪，所述傳動輪上裝有履帶。進一步，所述感測裝置包括:電動腳架、加速度傳感器、角速率傳感器、蜂鳴器、設于搖桿底部的搖桿電位器以及設于電機轉軸上的左、右電機增量式編碼器；所述控制裝置包括:CPU，分別與CPU電聯的左、右電機全橋驅動單元，左、右電機保護單元，轉向檢測單元，腳踏檢測單元，加速度檢測單元，角速率檢測單元，電量檢測及蜂鳴提醒單元，以及遙控鎖車單元；所述左電機全橋驅動單元與左電機保護單元相連；所述右電機全橋驅動單元與右電機保護單元相連；所述左電機全橋驅動單元與所述左電機相連；所述右電機全橋驅動單元與所述右電機相連；所述轉向檢測單元與所述搖桿電位器相連；所述腳踏檢測單元與所述電動腳架相連；所述加速度檢測單元與所述加速度傳感器相連；所述角速率檢測單元與角速度傳感器相連；所述電量檢測及蜂鳴提醒單元與電源電路和蜂鳴器相連；所述左、右電機增量式編碼器與所述CPU相連。進一步，所述左、右電機全橋驅動單元均包括調速控制單元和方向控制單元，所述調速控制單元和方向控制單元分別與CPU電聯。進一步，所述搖桿頂部還設有顯示面板，所述控制裝置還包括電量顯示單元，所述顯示面板與所述電量顯示單元相連。進一步，所述角速率傳感器為陀螺儀。進一步，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。進一步，還包括5個輔助輪；所述傳動輪上設有支撐架，所述支撐架與輔助輪軸接。進一步，所述電機為大功率電機。進一步，所述履帶上方設有擋板。進一步，所述供電裝置包括電源和電池；所述電源與電池互聯；所述電源和電池均分別與所述左、右電機連接；所述電源與控制裝置連接。由上可見，應用本發明的技術方案，具有以下突出的實質性特點和顯著的技術進步性:1、本發明采用兩個履帶分布在車身兩側，由陀螺儀與加速度傳感器檢測車輛的傾斜角度，通過感應車輛傾斜角度大小控制兩電機的力距大小，可實現前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向等各種車輛狀態的改變，操控更加靈活。2、本發明由兩套履帶驅動，通過腳下的踏板來檢測駕駛者身體是向前傾斜或直立，可以使車輛根據前后傾斜幅度控制前進或后退速度，水平狀態下原地懸停等移動狀態，以產生保持身休的左右平衡的力矩，實現車輛移動的方向和快慢。3、本發明設有左、右電機保護電路，通過檢測兩路電機上驅動電路的輸出電流，t匕較程序的控制狀態，判斷電機是否處于與控制相符合的狀態，否則將關閉電機輸出，以防止車輛處于不受控制狀態，保證駕駛安全。4、本發明還設有超速保護裝置，通過光電編碼器(左、右電機增量式編碼器)檢測車輛行駛速度，當速度大于設定的保護速度時，蜂鳴器長響提示駕駛者減速，且搖桿將向駕駛者身體方向傾斜，使駕駛者繼續加速變得困難，如駕駛者繼續加速，搖桿將向駕駛者身體方向更大的角度傾斜，強迫駕駛者減速，保證駕駛安全。5、本發明車體設計結構合理，整體感覺體積小，攜帶方便，且由于采用履帶，造型新奇；本發明的控制系統考慮周全，有全面的安全保護措施，既保證車輛具有良好的越野通過性，可以在冰雪、濕滑路面行駛又具有非常高的穩定性和安全性。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的不當限定，在附圖中:圖1為本發明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的控制系統連接示意圖；圖3為本發明實施例提供的自平衡電動雙履帶車遙控鎖車工作狀態轉換示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。圖1為本發明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的結構示意圖2為本發明實施例提供的自平衡電動雙履帶車的控制系統連接示意圖；圖3為本發明實施例提供的自平衡電動雙履帶車遙控鎖車工作狀態轉換示意圖。參見圖1所示,本實施例提供的自平衡電動雙履帶車,包括車體I,還包括:與車體I連接的搖桿2，及與搖桿2連接的把手3，及設于車體I左右兩側的腳踏板4，及設于腳踏板4下面與車體I相連接的左電機和右電機6，及與分別與左電機和右電機6相連接的減速箱，及設于腳踏板4下面的感測裝置，及設于車體I內的控制裝置和供電裝置；感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接；左、右電機分別軸接傳動輪，傳動輪上裝有履帶，如圖1所示，右電機6通過軸7連接傳動輪8，傳動輪8上裝有履帶9。作為進一步的改進，本實施例中，履帶上方設有擋板11。作為更進一步的改進，本實施例中，每個傳動輪上均設有支撐架10，每個支撐架10上軸接有5個輔助輪12。感測裝置包括:電動腳架、加速度傳感器、角速率傳感器、蜂鳴器、設于搖桿底部的搖桿電位器以及設于電機轉軸上的左、右電機增量式編碼器。控制裝置包括:CPU，分別與CPU電聯的左、右電機全橋驅動單元，左、右電機保護單元，轉向檢測單元，腳踏檢測單元，加速度檢測單元，角速率檢測單元，電量檢測及蜂鳴提醒單元，以及遙控鎖車單元；左電機全橋驅動單元與左電機保護單元相連；右電機全橋驅動單元與右電機保護單元相連。如圖2所示，左電機全橋驅動單元與左電機相連；右電機全橋驅動單元與右電機相連；轉向檢測單元與搖桿電位器相連；腳踏檢測單元與電動腳架相連；加速度檢測單元與加速度傳感器相連；角速率檢測單元與角速度傳感器相連；電量檢測及蜂鳴提醒單元與電源電路和蜂鳴器相連；左、右電機增量式編碼器與CPU相連。左、右電機全橋驅動單元均包括調速控制單元和方向控制單元，調速控制單元和方向控制單元分別與CPU電聯。本實施例中，角速率傳感器為陀螺儀傳感器，加速度傳感器為三軸加速度傳感器，電機為大功率電機。另外，作為本實施例的一種優選，如圖1所示，搖桿2頂部還設有顯示面板5 ;如圖2所示,控制裝置還包括電量顯示單元；顯示面板5與電量顯示單元相連。作為本實施例的另一種優選，本發明電機采用雙供電系統，供電裝置包括電源和電池；電源與電池互聯；電源和電池均分別與左電機和右電機連接；電源與控制裝置連接。本實施例提供的自平衡電動雙履帶車，其工作原理為:主要由高速CPU對左右兩個電機進行PID(比例、積分、微分)運算并根據運算結果主要對車輛進行以下幾個方面的控制:I)角度采集a.CPU的模數轉換口采集加速度傳感器與角速率傳感器的變化電壓，轉換為內部數值；b.根據傳感器的參數，進行系數轉換；c.使用卡爾曼濾波算法對兩傳感器的數據進行融合計算出車輛的在靜止狀態及在高速運動狀態下的角度數值。2)電機控制
a.由CPU產生脈沖寬度調制信號控制電機的快慢；b.由一個輸出號產生電機正反轉信號，當車輛需向前行駛時需輸出向前信號，電機向正方向轉，車輛向前行，當車輛需向后行駛時輸出向后行駛信號，電機向反方向轉，車輛向后行。當車輛需要轉向時，分別向左右兩個電機輸出向前及向后信號，電機一個向前轉一個向后，實現原地轉向。3)轉向a.搖桿電位器的處于中點電壓在1.5V，當通過搖桿電位器左右擺動時，搖桿電位器的輸出電壓在0-3V之間變化；b.CPU通過模數轉換口采信搖桿電位器的電壓，轉換成為數值；c.通過數值的變化CPU就能知道駕駛人員需要車輛向左轉還是向轉。4)人體檢測兩邊踏板下各有一組檢測裝置，當人踏上時，CPU檢測信號就由高電位向低電位轉變，CPU就可知道車輛需由解鎖狀態轉變為駕駛狀態，當人離開時CPU檢測信號就由低電位轉變為高電位，CPU將車輛由駕駛狀態轉變為解鎖狀態。5)超速保護通過光電編碼器檢測到行駛速度大于設定的保護速度，蜂鳴器長響，車輛將會使搖桿向駕駛都向體方面傾斜，使駕駛者向繼續加速變得困難，如駕駛者繼續加速，搖桿將會向駕駛者更加大的角度傾斜，強迫駕駛者減速。6)電動腳架控制車輛處于待機狀態或解鎖狀態時電動腳架自動落下，車輛轉變為駕駛狀態時電動腳架自動升起。7)遙控鎖車功能如圖3所示，當車輛處于解鎖狀態下，按下遙控器的關車按鍵，車輛裝轉變到待機狀態。當車輛處于待機狀態下時按下遙控的開車按鍵，車輛轉變為解鎖狀態。當車輛處于駕駛狀態時，為駕駛者的安全，此時按遙控不會做出反應。8)電池電量顯示及保護通過手柄上的電量顯示板顯示電池電量，當電池電量小于設定保護電壓時，蜂鳴器發出“嘀嘀”聲響，車輛處于鎖閉狀態駕駛都不能開動車輛。9)電機保護電路通過檢測兩路電機上驅動電路的輸出電流，比較程序的控制狀態，判斷電機是否處于與控制相符合的狀態，否則將關閉電機輸出，以防止車輛處于不受控制狀態。需要說明的是，實施本發明的技術方案，可實現如下功能，駕駛更加靈活，且具有非常高的穩定性和安全性:I)可以使車輛根據前后傾斜幅度控制前進或后退速度，水平狀態下原地懸停。2)通過搖桿作用可以原地360度轉向，轉彎半徑為O米。3)高速轉向下車輛自動減速后轉向。4)速度保護，當車輛速度超出設定的車速情況下，搖桿向身體方向傾斜并且蜂鳴器長響提示駕駛者減速。以上所述的實施方式，并不構成對該技術方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在該技術方案的保護范圍之內。
權利要求
1.一種自平衡電動雙履帶車包括車體，其特征在于，還包括:與車體連接的搖桿，及與搖桿連接的把手，及設于車體左右兩側的腳踏板，及設于腳踏板下面與車體相連接的左、右電機，及與分別與左、右電機相連接的減速箱，及設于所述腳踏板下面的感測裝置，及設于車體內的控制裝置和供電裝置； 所述感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接； 所述左、右電機均軸接傳動輪，所述傳動輪上裝有履帶。
2.根據權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述感測裝置包括:電動腳架、加速度傳感器、角速率傳感器、蜂鳴器、設于搖桿底部的搖桿電位器以及設于電機轉軸上的左、右電機增量式編碼器； 所述控制裝置包括:CPU，分別與CPU電聯的左、右電機全橋驅動單元，左、右電機保護單元，轉向檢測單元，腳踏檢測單元，加速度檢測單元，角速率檢測單元，電量檢測及蜂鳴提醒單元，以及遙控鎖車單元；所述左電機全橋驅動單元與左電機保護單元相連；所述右電機全橋驅動單元與右電機保護單元相連； 所述左電機全橋驅動單元與所述左電機相連；所述右電機全橋驅動單元與所述右電機相連；所述轉向檢測單元與所述搖桿電位器相連；所述腳踏檢測單元與所述電動腳架相連；所述加速度檢測單元與所述加速度傳感器相連；所述角速率檢測單元與角速度傳感器相連；所述電量檢測及蜂鳴提醒單元與電源電路和蜂鳴器相連；所述左、右電機增量式編碼器與所述CPU相連。
3.根據權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述左、右電機全橋驅動單元均包括調速控制單元和方向控制單元，所述調速控制單元和方向控制單元分別與CPU電聯。
4.根據權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述搖桿頂部還設有顯示面板，所述控制裝置還包括電量顯示單元，所述顯示面板與所述電量顯示單元相連。
5.根據權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述角速率傳感器為陀螺儀。
6.根據權利要求2所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。
7.根據權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，還包括 輔助輪；所述傳動輪上設有支撐架，所述支撐架與輔助輪軸接。
8.根據權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述電機為大功率電機。
9.根據權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述履帶上方設有擋板。
10.根據權利要求1所述的自平衡電動雙履帶車，其特征在于，所述供電裝置包括電源和電池；所述電源與電池互聯；所述電源和電池均分別與所述左、右電機連接；所述電源與控制裝置連接。
全文摘要
本發明涉及機電領域，公開了一種自平衡電動雙履帶車，包括與車體連接的搖桿，及與搖桿連接的把手，及設于車體左右兩側的腳踏板，及設于腳踏板下面與車體相連接的左、右電機，及設于所述腳踏板下面的感測裝置，及設于車體內的控制裝置和供電裝置；所述感測裝置與供電裝置分別與控制裝置連接；所述左、右電機分別軸接傳動輪，所述傳動輪上裝有履帶。采用本發明，對電動車的操控更加靈活，不但可實現人體感應前進、后退、懸停、通過搖桿控制原地轉向等功能，而且具有良好的越野通過性，可以在冰雪、濕滑路面行駛；既具有良好的穩定性和安全性，又具有體積小、攜帶方便、新奇等優點。
文檔編號B62D55/00GK103112509SQ20131007134
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月6日 優先權日2013年3月6日
發明者何志波, 朱淑娟 申請人:何志波, 朱淑娟