[发明专利]一种高精度调速前后自平衡独轮代步车

摘要

本发明属于交通工具领域，公布了一种高精度调速前后自平衡独轮代步车，包括车轮、轮毂电机、踏板、支架、可伸缩连杆、调速转把、驱动模块和电源模块，还包括控制模块、高精度测速模块和姿态测量模块。独轮代步车的速度通过转动右手把调整，左右方向的平衡靠人体自身的平衡能力控制，前后方向上的平衡及速度控制，由姿态平衡控制量和速度控制量进行叠加得到的综合控制量经驱动模块驱动轮毂电机实现。本发明的速度测量模块由于增加了同轴齿轮和加速齿轮，使测速精度大大提高，解决了独轮车在低速运行时速度和位置信息测量精度难以满足要求的问题，实现了独轮代步车高精度的前后方向姿态自平衡控制和速度控制。

主权项

一种高精度调速前后自平衡独轮代步车，包括：车轮（1），轮毂电机（3），踏板（2），踏板连接轴，支架，可伸缩连杆（7），调速转把（14），驱动模块（11），和电源模块（9）；其特征在于还包括：控制模块（12）、速度测量模块（10）和姿态测量模块（13）；其中，所述控制模块（12），安装在支架上槽（6）内，用于产生电机的综合控制量uD(t)；其核心控制器为一DSP芯片，包括：捕获速度测量模块中编码器脉冲的捕获单元CAP_QEP，将调速转把（14）输出的速度模拟信号转换为数字信号的ADC单元，产生综合控制信号uD(t)（PWM脉宽调制波）的事件管理器EV单元，调试过程中与上位机通信（SCI协议）的异步串行通信接口单元和与接收姿态测量模块（ADIS16300）通信（SPI协议）的同步串行接口单元；所述速度测量模块（10），安装在支架右侧槽（5）内，用于精确测量电机的转速；包括：同轴齿轮a（16），加速齿轮b（17），光栅码盘（18）和增量式光电编码器（19）；同轴齿轮a（16）与轮毂电机（3）中心轴同轴连接，同轴齿轮a（16）与加速齿轮b（17）啮齿，光栅码盘（18）与加速齿轮b（17）同轴连接；车轮（1）转动时，带动同轴齿轮a（16）同轴旋转，同轴齿轮a（16）通过加速齿轮b（17）带动光栅码盘（18）与加速齿轮b（17）同轴旋转，增量式光电编码器（19）输出脉冲信息并送至控制模块（12）；所述姿态测量模块（13），由加速度计和陀螺仪组成，安装在支架上槽（6）内，用于测量独轮车的角加速度和角速度信息，并实时反馈给控制模块（12），经过滤波和计算处理后得到对代步车前后方向（俯仰角）进行平衡控制所需的、精确的角度和角速度信息。