一種新型轉向系統及其平衡車的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及平衡車技術領域，尤其涉及一種平衡車轉向控制系統及其平衡車。
【背景技術】
[0002]平衡車是一種新型的代步工具。從力學結構上分析，其可以簡化為一個倒立的單擺結構。上述倒立擺結構是一個非線性的不穩定系統，因此需要通過姿態控制系統來保持平衡車在運行過程中的直立狀態。
[0003]在現有的平衡車中，通常通過各種姿態傳感器來獲取平衡車的所處的俯仰狀態及狀態，然后通過主控制系統，經過一系列運算后，控制平衡車的電機進行相應的運轉以保持平衡狀態。
[0004]在實際操作中，由于存在上述依據姿態對電機運轉速度進行調整從而實現平衡的機制，因此，平衡車的駕駛者可以通過改變自己的身體姿態來實現平衡車的運行方向(前進或者后退)以及運行的速度。亦即，當身體前傾時平衡車前進，身體后仰時平衡車后退，行進速度與傾斜角度相關。
[0005]而在現有的平衡車中，平衡車的左右換向依靠搖桿的擺動以改變電位器或者霍爾元件的電壓值從而實現平衡車的轉向控制，但上述方法存在一搖桿，使用上智能化程度不足，無法實現完全的由駕駛者的姿態變化以控制平衡車的運行。
[0006]因此，現有技術還有待發展。
【實用新型內容】
[0007]鑒于上述現有技術的不足之處，本實用新型的目的在于提供一種平衡車轉向控制系統及其平衡車，旨在解決現有技術中無法實現由駕駛者姿態控制平衡車運行，轉向控制系統智能化程度不足的問題。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型采取了以下技術方案:
[0009]—種新型轉向系統，其中，所述轉向系統包括:一設置有位置傳感器及其外設電路的電路板；
[0010]所述位置傳感器包括陀螺儀以及加速度計；所述轉向系統通過有線連接方式與所述主控制系統通信連接；傳輸位置傳感器獲取的駕駛者橫向姿態變化數據到主控制系統中。
[0011]所述的新型轉向系統，其中，所述轉向系統還包括一保護電路板的外殼；
[0012]所述電路板固定在所述外殼內，所述外殼的一側還設置有粘貼膠帶以固定所述新型轉向系統的位置。
[0013]所述的新型轉向系統，其中，所述轉向系統還包括一掛飾；所述外殼固定在所述掛飾上。
[0014]所述的新型轉向系統，其中，所述轉向系統還包括一頭盔；所述外殼固定在所述頭盔上。
[0015]—種平衡車，其中，所述平衡車應用如上所述的轉向控制設備，通過駕駛者的姿態變化以控制平衡車的轉向。
[0016]有益效果:本實用新型提供一種新型轉向系統及其平衡車，通過設置位置傳感器來感知轉向系統的位置變化從而實現對平衡車的方向控制。所述轉向系統還可以設置在多種設備上或者與各類型的穿戴設備結合，駕駛者只需改變整合有所述轉向系統的設備的位置，調整自身姿態，即可實現對平衡車的轉向控制，更便于用戶的使用，有效的提高了平衡車的智能化程度。
【附圖說明】
[0017]圖1為應用本實用新型所述新型轉向系統的平衡車的機械結構圖。
[0018]圖2為本實用新型具體實施例的平衡車的轉向控制層的功能框圖。
[0019]圖3為本實用新型具體實施例的轉向系統的外部結構示意圖。
[0020]圖4為本實用新型具體實施例的平衡車的使用狀態示意圖。
[0021]圖5為本實用新型具體實施例的轉向系統的陀螺儀及其外設電路的電路原理圖。
[0022]圖6為本實用新型具體實施例的轉向系統的加速度計及其外設電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型提供一種新型轉向系統及其平衡車。為使本實用新型的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0024]如圖1所示，為應用本實用新型所述新型轉向系統的平衡車的機械結構圖。所述平衡車主體包括電機驅動層10、主控制層20以及電池層30三層結構。踏板設置在電池層上，兩個平衡的輪子40相對設置，與電機50的轉軸連接。主控制層中設置有控制系統以及姿態檢測系統。運行過程中，平衡車通過一個姿態檢測系統及控制系統來保持平衡車的車體平衡。
[0025]為實現平衡車的車體平衡控制，需要獲取實時的傾角角度以及角速度。一般的，所述姿態檢測系統可以包括:加速度計以及陀螺儀。
[0026]其中，所述加速度計可以測量靜態和動態的線性加速度，用加速度計來測量物體的靜態加速度即可確定物體的傾斜角度。但是加速度計在物體傾斜角度測量時動態響應慢，不適合作動態角度運動跟蹤。
[0027]所述陀螺儀可以測量相對于靈敏軸的角速率。角速度對時間的積分即為繞靈敏軸轉過的角度值(即相當于傾斜角度)。由于控制系統采樣時間短，采用累加的方法即可實現積分的目標，從而完成角度值的計算。
[0028]但陀螺儀通過積分方法獲得的角度值，受溫度變化、摩擦力及不穩定力矩等的影響，陀螺儀會產生漂移誤差，不適合長期跟蹤運動。
[0029]為獲得準確可靠的傾角角度，可以融合加速度計和陀螺儀計算的角度值，常用的融合測量方法包括卡爾曼濾波以及互補濾波。
[0030]通過陀螺儀與加速度計的相互配合，可以動態的跟蹤平衡車的姿態變化并將其傳輸到控制系統中從而保持平衡車的穩定。
[0031]在主控制系統中，包括有控制平衡車沿行進方向前進/后退及運行速度的直立控制層以及控制平衡車左/右轉向的轉向控制層。直立控制層具體如上所述。
[0032]在所述轉向控制層中，如圖2所示，包括本實用新型具體實施例的新型轉向系統以及主控制系統。
[0033]所述轉向系統包括:位置傳感器、其外設電路以及容納所述位置傳感器及外設電路的電路板。轉向系統與主控制系統通信連接，傳輸位置傳感器獲取的姿態變化數據到主控制系統中。
[0034]具體使用過程可以為:位置傳感器獲取到駕駛者示意向左轉的姿勢時，輸出一高電平到主控制系統中，由主控制系統控制電機差速(左側