[发明专利]一种增稳装置及其算法及基于该装置的独轮小车

权利要求书

1.一种增稳装置，其特征在于，由惯性轮、驱动电机、微处理器、姿态检测装置组成, 驱动电机与惯性轮机械上相连接，传导力矩，微处理器分别与驱动电机、姿态检测装置在电路上连接，所述微处理器能够进行计算和控制，包含单片机，所述姿态检测装置能够检测承载着惯性轮的物体的平衡状态，并发送检测到的数据给处理器，姿态检测装置包含陀螺仪、加速度计。

2.根据权利要求1所述的增稳装置，其特征在于，每套增稳装置可以独立运行，可以根据需求将多套增稳装置并行安装使用，以增大增稳力矩,，另一方面，可以将多套增稳装置以正交的形式安装使用，以在多个方向上实现增稳。

3.根据权利要求1所述的增稳装置，其特征在于，还包括电子罗盘，其使装置具备水平指向稳定性。

4.根据权利要求1所述的增稳装置，其特征在于，还包括舵机，其增加增稳装置在不同姿态下的增稳表现。

5.一种二轴增稳装置，其特征在于，在空间直角坐标系的翻滚轴和偏航轴两个轴向上，分别设置了上述的增稳装置，以实现对独轮车的翻滚和偏航角可控。

6.一种基于增稳装置的独轮小车，其特征在于，包含水平翻滚方向惯性轮-1、水平翻滚方向惯性轮驱动电机-2、水平翻滚方向姿态检测装置、微处理器控制系统-3、偏航方向惯性轮驱动电机及-4、偏航方向姿态检测装置、偏航方向惯性轮-5、前进行走轮驱动电机-6、行走轮-7。

7.一种基于增稳装置的算法，其步骤为：

步骤一：设定增稳装置在确保稳定状态下时姿态数据的误差范围，获取搭载增稳装置的物体处于直立状态时的数据；

步骤二：用外力将搭载增稳装置的物体放置于直立状态，检查陀螺仪和加速度计的数据，对两者数据进行卡尔曼滤波融合，得到当前的姿态数据；

步骤三：将当前的姿态数据与直立状态时的数据作差得到偏差数据；

步骤四：判断俯仰方向角度偏差数据的大小是否在设定的允许范围内；

步骤五：若没有超出误差范围，则开启前进驱动电机，根据误差数据的大小，控制驱动电机的力矩，否则重复步骤二；

步骤六：去掉施加在搭载增稳装置的物体上的外力，判断搭载增稳装置的物体翻滚方向角度偏差数据的大小是否超过设定的阈值

步骤七：若超出设定阈值，则开启翻滚方向驱动电机进行翻滚方向增稳，控制惯性轮驱动电机转动，否则，重复骤六；

步骤八：检测是否收到停止增稳装置工作的信号，若收到停止信号，则一切数据归零，电机控制停止；若收到转向和前进后退信号，则分别控制偏航方向惯性轮和前进轮改变转动状态。

8.步骤九：重复步骤六。