[发明专利]基于红外传感器的转向控制系统及其自平衡两轮车

说明书

技术领域

本发明涉及自平衡两轮车技术领域，具体是一种基于红外传感器的转向控制系统及其自平衡两轮车。

背景技术

自在2001年的年末Segway作为一种新型的交通工具诞生了，其主要原理为我们所知的“动平衡原理”。Segway包含一个可站立的自平衡平台，一个可进行转向的手杆装置。同时Segway配备大量的传感器和相应的执行器，从而使得Segway的平衡有很好的保障。鉴于平衡车的简便和易操作性。目前多数自平衡两轮车转向机构的设计上采用可以左右摆动的把手实现转向功能。其把手连杆的底部相对车身底盘产生相对转动，从而输出信号给左右轮电机，完成转向的效果。

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变成指令，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手把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。现有的无把的自平衡两轮车的转向机构相对复杂，使得两轮车的结构设计较难，两轮车维修保养不方便；同时，也不利于操作者日常对两轮车的维护和小问题的拆卸维修。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于红外传感器的转向控制系统及其自平衡两轮车。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于红外传感器的转向控制系统，包括弹簧组、红外传感器组以及转向分析系统，所述红外传感器组用于采集弹簧组的压缩距离，所述转向分析系统与红外传感器相连接，用于分析红外传感器组采集的压缩距离数据，进而获得转向控制信息。

优选地，所述弹簧组包括平均分布的4根弹簧。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于红外传感器转向控制系统的自平衡两轮车，包括车体以及设置于车体上的车体控制系统和转向控制系统，其中：

-车体，包括踏板和车体底板，左车轮和右车轮分别设置于车体底板的左右两侧；

-转向控制系统，包括弹簧组、红外传感器组以及转向分析系统，所述弹簧组支撑于踏板和车体底板之间，所述红外传感器组用于采集弹簧组的压缩距离，所述转向分析系统与红外传感器组相连接，并分析红外传感器组采集的压缩距离数据，进而获得转向控制信息；

-中央控制组件，包括电源管理模块、左控制电机、右控制电机以及中央处理单元，所述电源管理模块设置于踏板和车体底板之间，用于提供电力，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转向分析系统的转向控制指令，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，所述自平衡两轮车，还包括前后倾角测量组件，所述前后倾角测量组件包括陀螺仪组，所述陀螺仪组水平固定于踏板的上表面，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，并将前进后退信号传送至中央处理单元。

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踏板的上表面。

优选地，所述弹簧组包括4根弹簧，4根弹簧平均分布于踏板和车体底板之间。

优选地，所述转向分析系统获得转向控制指令的具体方法为：

-当操作者没有站在车体上时，踏板通过弹簧组的支撑保持在平衡位置上；