[发明专利]基于圆盘光栅的自平衡两轮车

说明书

技术领域

本发明涉及自平衡两轮车技术领域，具体是一种能够实现两轮自平衡小车转向的基于圆盘光栅的自平衡两轮车。

背景技术

Segway(摄位车)的运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”(Dynamic Stabilization)的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪(Solid-State Gyroscopes)来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。假设我们以站在车上的驾驶人与车辆的总体重心纵轴作为参考线。当这条轴往前倾斜时，摄位车车身内的内置电动马达会产生往前的力量，一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩，一方面产生让车辆前进的加速度，相反的，当陀螺仪发现驾驶人的重心往后倾时，也会产生向后的力量达到平衡效果。因此，驾驶人只要改变自己身体的角度往前或往后倾，摄位车就会根据倾斜的方向前进或后退，而速度则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。原则上，只要摄位车有正确打开电源且能保持足够运作的电力，车上的人就不用担心倾倒跌落的可能，这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具大大不同。

授权公告号为CN201597703U的实用新型专利公开了一种用于自动平衡两轮车上的转向机构。包括底板以及通过支撑架与其固定连接的水平转轴，水平转轴的一端固定链接有操作杆，水平转轴的另一端设有电位器，在水平转轴上固定有沿轴线对称的、与操纵杆锤子的承力支架，在承力支架两侧的下方或上方安装有弹性体。操作时，操作者通过转动操作杆，控制水平转轴的转动，转动的方向和大小通过电位器发送指令，实现小车的方向转动。

申请公布号为CN102849156A的发明专利公布了一种自平衡两轮车转向装置。包括：液压管道组件，其设置于车体内，包括水平管道以及分别位于该水平管道两侧、并且与该水平管道相连通的两个竖直管道，两个竖直管道端部有上下活动的活塞，使液体处于密闭状态，两个活塞置于踏板下；唯一传感器组件，包括运动元件和运动信号接收信号；转向控制系统，用于接收位置信号并控制自平衡两轮车的转向。

当今的自平衡两轮车的转向装置主要是通过手操控把手来实现两轮车的转向装置。但是可以适应不同操作者的连接杆设计比较复杂，同时也大大增加了两轮车的体积，降低了两轮车的轻便性。在驾驶的过程中双手要不断地操作把手，降低了娱乐性，且现有的无把的自平衡两轮车的转向机构相对复杂，两轮车维修保养不方便。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于圆盘光栅的自平衡两轮车，该装置通过稳定灵巧的转向装置来控制自平衡两轮车的方向，释放驾驶者的双手，提高自平衡两轮车的娱乐性和操作体验。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于圆盘光栅的自平衡两轮车，包括车体以及固定于车体上的陀螺仪倾角测量组件、圆盘光栅转向组件和中央控制组件，其中：

车体，包括上支撑板和下支撑板，左车轮和右车轮分别连接于下支撑板的左右两侧；

陀螺仪倾角测量组件，包括陀螺仪组，所述陀螺仪组水平固定于上支撑板的上表面，并随车体转动，从而得到车体的中心在前后方向上的倾斜角度，进而得到前进后退信号；

圆盘光栅转向组件，包括左圆盘光栅传感器、右圆盘光栅传感器、左脚套导向槽和右脚套导向槽，所述左圆盘光栅传感器和右圆盘光栅传感器分别固定于上支撑板的下表面，所述左脚套导向槽和右脚套导向槽分别固定于上支撑板的上表面且分别与左圆盘光栅传感器和右圆盘光栅传感器的位置相对应；所述左圆盘光栅传感器和右圆盘光栅传感器用于检测使用者脚部与前进方向的夹角，进而得到转向信号；

中央控制组件，包括电源部分、左控制电机、右控制电机以及中央处理单元，所述电源部分设置于上支撑板和下支撑板之间，用于向整个自平衡两轮车提供其所需电力，所述左控制电机和右控制电机分别与左车轮和右车轮连接，所述中央处理单元用于接收陀螺仪组的前进后退信号以及左圆盘光栅传感器和右圆盘光栅传感器的转向信号，并将控制信号发送至左控制电机和右控制电机，从而控制左车轮和右车轮的运动。

优选地，所述电源部分设置于上支撑板和下支撑板之间的中央；所述陀螺仪组设置于上支撑板的中心处；所述左圆盘光栅传感器和右圆盘光栅传感器对称设置于电源部分的左右两侧，所述左脚套导向槽和右脚套导向槽对称设置于陀螺仪组的左右两侧。

优选地，所述陀螺仪组包括两个单轴陀螺仪，两个单轴陀螺仪左右对称设置于上支撑板的上表面。

优选地，所述车体为一体化的工字型结构。