[发明专利]一种便携自动重心控制小车

说明书

技术领域：

本发明涉及一种个人辅助交通工具，尤其涉及一种有人驾驶通过控制系统通过检测人与车体重心偏移角度并控制其运行的车辆，其两个车轮由电机带动且为水平横向布置。

背景技术：

两轮自平衡装置和技术起源于倒立摆理论，最早由日本山藤一雄发明了类似的两轮平衡装置，2002年至2003年相续被美国公司用于ibot轮椅技术和segway两轮平衡车上。用于商场，高尔夫球场，机场等，被认为是划时代的交通工具。2008年日本丰田公司开始开发类似产品。

现有技术中的一种这样的车辆已经在例如专利文献1中公开。在专利文献1中公开的车辆是“在重心很高的骑乘状态下，骑乘者可稳定行驶，其身体上部不会左右摇晃。该车辆包括：用于驾驶者骑乘的踏板；车体；当行驶方向被设定为滚动轴线的时候，该车体支撑所述踏板从而能够在围绕作为中心的滚动轴线旋转的滚动方向上改变姿态；一对车轮。该对车轮位于与所述车体行驶方向垂直的方向上同一轴线的两侧并且被所述车体看旋转地支撑；一对单独驱动和旋转所述对车轮的车轮驱动装置；和用于直接改变所述踏板的姿态或通过所述车体间接改变所述姿态的把手。”

根据专利文献1中的具有上诉结构的车辆，希望达到的效果是“当行驶在路面与行使方向垂直倾斜的倾斜路面上的时候由于重力作用，或当转向的时候由于离心力的作用，骑乘者会比较稳定”。

根据专利文献2中，其所描述的车辆为“两轮左右分布的电动车。包括车体、车轮和电驱动系统等，带有电机的车轮安装在车体两侧，电源、控制电路、驱动电路以及传感器和控制开关等安装在车体上，车轮与车体之间为转轴连接，速度传感器和角度传感器将车轮与车体的转角及倾角信息传输到控制电路中，利用其中的软件计算控制量，从而控制车轮与车体的运动及平衡状态。”专利文献2中同轴车辆在骑乘时，通过手柄上的转向开关进行转向控制，踏板在骑乘过程中与地面平行。

[专利文献1]公开专利申请No 200610089876.3

[专利文献2]公开专利申请No 0213838652.8和专利申请200620105334.6

[专利文献3]美国专利6581714B1

但在上述专利文献1所述的车辆中，车体为平行连接机构，当转向半径较小时，骑乘者倾斜的角度较大，此时，骑乘者容易翻到。

在上述专利文献2中所述车辆中，其踏板的上表面是连续的，车体在转弯过程中不能随之改变姿态，离心力变大时，车体容易发生侧翻。而且专利文献2中所述自衡车在倾斜路面骑乘时，车体和踏板都处于倾斜状态，使骑乘者不舒适，而且有发生侧翻的危险。

现有的车辆结构复杂、成本高昂，市场推广相当缓慢。改进技术、 提高性能、降低成本、推进普及是需要解决的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种便携自动重心控制小车，它采用双备份电机控制策略，两套电机驱动和控制系统采用互相备份的方式，保障在发生故障时的运行稳定和运行安全。采用更智能和更安全可靠的软件系统，不仅从硬件上实时纠错，保证运行的可靠性，而且从软件上逐层实时检测和纠错，不仅在模块之间建立反馈检测，应急报警机制，而且在各个模块内部建立实时反馈和出错应对机制，保证了自动重心控制小车在运行过程中的安全可靠性及稳定性。解决转弯时左右踏板同时倾斜造成的使用者站力不舒适的情况，保持人与车的重心同时发生偏移，在转弯的时候，发生侧翻的可能性降低，安全性和稳定性增强。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它包含车体、车轮、可折叠把手、转向机构、控制系统、安全保障系统，车体是由踏板和车轮连接装置组成，是自动重心控制小车的主要承载部分；车轮是两个车轮安装于车体的左右两侧，由内嵌于车轮内的电机提供动力；可折叠把手，一种可按使用者身高伸缩并可折叠的把手，是使作者驾驶扶持和操作的机构，把手上包含有操作按扭，手柄和指示面板以及固定在把手上的喇叭与照明灯具；转向机构，通过偏转把手可带动转向机构转动，改变踏板及车体的姿态，并将车体姿态改变信号传递给控制系统；控制系统，用于所述自动重心控制小车运动和监控的嵌入式计算机硬件系统和软件系统，包括由加速度传感 器，陀螺仪，编码器组成的动态平衡传感器系统，驱动电路，中央控制系统；安全保障系统，用于保障使用者使用安全的监控，反馈和控制系统，通过感知周围环境信息，判断所述自动重心控制小车所处的运行环境是否安全。