動平衡車及其人機交互方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種動平衡車及其人機交互方法。由于傳感器偵測對車輛的敲擊動作，并產生和輸出與所述敲擊動作匹配的動作數(shù)據；之后，控制器對所述動作數(shù)據進行分析獲得所述敲擊動作的類型，根據敲擊動作的類型執(zhí)行對應的人機交互功能。本申請在實現(xiàn)豐富的人機交互功能時，不會增加車輛結構設計的難度，對整車的外在美觀也不會產生任何影響。
【專利說明】動平衡車及其人機交互方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于動平衡車【技術領域】，具體地說，涉及一種動平衡車及其人機交互方法。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)階段，市面上出現(xiàn)了動平衡車，在該動平衡車中配置有平衡控制系統(tǒng)來實現(xiàn)車 輛運行過程中的平衡控制。目前，市面上出現(xiàn)的動平衡車主要包括兩輪平衡車和獨輪平衡 車。對于兩輪平衡車來說，由于具有左右兩個輪子，與地面有兩個接觸點，使得左右平衡容 易控制，因此平衡控制主要是前后平衡控制。對于單輪平衡車來說，由于只有一個輪子，與 地面只有一個接觸點，因此，其平衡控制機制較為復雜。比如，在當前的獨輪平衡車控制中， 通過車體內集成的平衡控制系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)來實現(xiàn)車體的前后平衡，使用者依靠輪子 兩側的腳踏板和車輛外殼上的靠腿板來保持車輛的左右平衡。
[0003] 在人機交互方面，無論是兩輪平衡車還是單輪平衡車，通常只配置有一個開關機 按鈕。而為了保持車體結構的緊湊，與此同時為了增加人機交互的豐富性，通常配置了一個 控制面板。通過在該控制面板上增加多個按鈕實現(xiàn)豐富的人機交互。但是，基于整車結構 緊湊方面的考慮，控制面板上可設置的按鈕也有一個上限。因此，人機交互功能在平衡車上 實現(xiàn)受到了一定的局限。這種情況，單輪平衡車相對于兩輪平衡車更為突出。
[0004] 對于兩輪平衡車來說，一般都配置有一個手把或者腿控操作桿，可以通過在手把 或者腿控操作桿上配置控制面板，或者直接在手把或者腿控操作桿上增加按鈕。但是這種 方式往往會影響整車的結構，增加結構設計的難度，有可能或影響整車的性能，還會影響整 車的外在美觀。
[0005] 對于單輪平衡車來說，不存在兩輪平衡車的手把或者腿控操縱桿，人機交互功能 的豐富難度實現(xiàn)較大，按鈕只有增加輪子的結構件如輪罩上，這也會增加了結構設計的難 度，還會影響整車的外在美觀。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種動平衡車及其人機交互方法，用以解決或 部分緩解現(xiàn)有技術中的上述技術問題。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種動平衡車人機交互方法，其包括：
[0008] 傳感器偵測對車輛的敲擊動作，并產生和輸出與所述敲擊動作匹配的動作數(shù)據；
[0009] 控制器對所述動作數(shù)據進行分析獲得所述敲擊動作的類型，根據敲擊動作的類型 執(zhí)行對應的人機交互功能。
[0010] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種動平衡車，其包括傳感器和控制器，所 述傳感器用于偵測對車輛的敲擊動作，并產生和輸出與所述敲擊動作匹配的動作數(shù)據；所 述控制器用于對所述動作數(shù)據進行分析獲得所述敲擊動作的類型，根據敲擊動作的類型執(zhí) 行對應的人機交互功能。
[0011] 優(yōu)選地，在本申請一交互方法或者動平衡車的實施例中，傳感器偵測對車輛的敲 擊動作包括：由控制系統(tǒng)中現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作；或者由獨立于控制系統(tǒng) 之外增加的傳感器偵測對車輛的敲擊動作。
[0012] 優(yōu)選地，在本申請一交互方法或者動平衡車的實施例中，所述控制系統(tǒng)位于單輪 平衡車的輪子上，由控制系統(tǒng)中現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括偵測對所述單輪 平衡車輪子的敲擊動作；或者，所述控制系統(tǒng)位于兩輪平衡車的腳踏板處，由控制系統(tǒng)中現(xiàn) 有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括偵測對所述兩輪平衡車腳踏板的敲擊動作。
[0013] 優(yōu)選地，在本申請一交互方法或者動平衡車的實施例中，所述獨立于控制系統(tǒng)之 外增加的傳感器位于兩輪平衡車的手把上，由獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳感器偵測對車 輛的敲擊動作包括：偵測對所述兩輪平衡車手把的敲擊動作；或者，所述獨立于控制系統(tǒng) 之外增加的傳感器位于單輪平衡車的輪子設定位置處，由獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳感 器偵測對車輛的敲擊動作包括偵測對所述單輪平衡車的輪子設定位置處的敲擊動作。
[0014] 優(yōu)選地，在本申請一交互方法或者動平衡車的實施例中，所述傳感器包括陀螺儀 和/或加速度傳感器；所述控制器對所述動作數(shù)據進行分析包括：對所述陀螺儀的角速度 和/或所述加速度傳感器的加速度進行分析。
[0015] 優(yōu)選地，在本申請一交互方法或者動平衡車的實施例中，所述加速度傳感器為三 軸加速度傳感器，對所述加速度傳感器的加速進行分析包括：對三個軸向上的加速度進行 大小分析，獲取值最大的加速度。
[0016] 優(yōu)選地，在本申請一交互方法或者動平衡車的實施例中，所述傳感器包括微動開 關和/或者音頻傳感器，所述控制器對所述動作數(shù)據進行分析包括：對所述微動開關輸出 的電平信號進行分析和/或對所述音頻傳感器輸出的音頻信號進行分析。
[0017] 優(yōu)選地，在本申請一交互方法或者動平衡車的實施例中，對所述動作數(shù)據進行分 析獲得所述敲擊動作的類型包括：根據在預先設置的時間段內偵測到的敲擊動作對應的動 作數(shù)據，分析獲得所述敲擊動作的類型。
[0018] 與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明中，由于傳感器偵測對車輛的敲擊動作，并產生和輸出 與所述敲擊動作匹配的動作數(shù)據；之后，控制器對所述動作數(shù)據進行分析獲得所述敲擊動 作的類型，根據敲擊動作的類型執(zhí)行對應的人機交互功能，在實現(xiàn)豐富的人機交互功能時， 無需增加車輛結構設計的難度，對整車的外在美觀不會產生任何影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本申請平衡車人機交互方法重要思想的流程示意圖；
[0020] 圖2為本申請又一實施例動平衡車人機交互方法的流程示意圖；
[0021] 圖3為加速度傳感器一軸向上因被敲擊一次產生的加速度輸出；
[0022] 圖4為本申請實施例預設時間段內偵測到連續(xù)兩組波形變化趨勢的示意圖，
[0023] 圖5為本申請實施例偵測到連續(xù)兩組波形變化趨勢之間的時間間隔在預設的時 間段范圍內
[0024] 圖6為本申請再一實施例動平衡車人機交互方法的流程示意圖；
[0025] 圖7為微動開關因被敲擊一次產生的電平輸出；
[0026] 圖8為本申請實施例預設時間段內偵測到連續(xù)兩個高電平的示意圖，
[0027] 圖9為本申請實施例偵測到連續(xù)兩個高電平之間的時間間隔在預設的時間段范 圍內，
[0028] 圖10為微動開關偵測敲擊動作的電氣原理圖；
[0029] 圖11為音頻傳感器偵測敲擊動作的電氣原理圖。

【具體實施方式】
[0030] 以下結合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細地闡述。應該理解，以 下列舉的實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，而不構成對本發(fā)明技術方案的限制。
[0031] 本申請下述實施例中提及的傳感器包括但不局限于任意可偵測到對車輛的敲擊 動作的部件，包括陀螺儀、加速度傳感器、音頻傳感器、振動傳感器、光電傳感器、微動開關 等。
[0032] 本申請下述實施例中提及的敲擊動作包括但不限于直接用手或者手握持其他部 件進行的敲擊動作，包括單擊、雙擊、多次敲打、滑動手勢等。
[0033] 本申請下述實施例中提及的動作數(shù)據包括但不局限于任意與敲擊動作匹配的數(shù) 據，包括角速度、加速度、音頻數(shù)據、振動數(shù)據、光電數(shù)據等。
[0034] 本申請下述實施例中提及的人機交互功能包括但不局限于開關機、炫彩燈開啟、 炫彩燈切換、啟動藍牙、GPS導航等。
[0035] 本申請下述實施例中提及的控制系統(tǒng)包括但不局限于平衡控制系統(tǒng)以及實現(xiàn)產 品功能配置的其他控制組件。對于東平衡車來說，
[0036] 圖1為本申請平衡車人機交互方法重要思想的流程示意圖；如圖1所示，其至少包 括：
[0037] S101、傳感器偵測對車輛的敲擊動作，并產生和輸出與所述敲擊動作匹配的動作 數(shù)據；
[0038] 本實施例中，可選地，S101中傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括：由控制系統(tǒng)中 現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作；
[0039] 可選地，對于單輪平衡車來說，所述控制系統(tǒng)位于單輪平衡車的輪子上，由控制系 統(tǒng)中現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括：偵測對所述單輪平衡車輪子的敲擊動作。
[0040] 對于單輪平衡車來說，只有一個輪子，由于結構緊湊的考慮，輪子整體上包括輪 罩、輪架、兩個腳踏板等結構，一般是在輪罩的左右兩個側面設置凹形的倉，在其中一倉中 固定包括控制系統(tǒng)的一系列電氣控制電路，另外，在通過一艙蓋對該倉進行包覆。在敲擊 時，可以直接敲擊該艙蓋位置處，即可由艙蓋對應倉中控制系統(tǒng)中的傳感器偵測到敲擊動 作并產生對應的動作數(shù)據，此時，敲擊的力度可能無需太大。在敲擊時，也可以敲擊輪子的 其他位置，但是，如果距離控制系統(tǒng)較遠的話，可能需要較大的敲擊力度。
[0041] 如果單輪平衡車中控制系統(tǒng)不是采用上述設置方法，而是固定在其他結構件上， 比如輪架或者腳踏板或者輪轂，則敲擊的位置優(yōu)選在離控制系統(tǒng)最近的地方。
[0042] 可選地，對于兩輪平衡車來說，所述控制系統(tǒng)位于兩輪平衡車的腳踏板處，由控制 系統(tǒng)中現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括偵測對所述兩輪平衡車腳踏板的敲擊動 作。
[0043] 對于兩輪平衡車來說，設置有同軸的兩個輪子，在兩個輪子之間設置有腳踏板，在 腳踏板下方設置有載人模式檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。因此，在敲擊時，可以直接敲擊腳踏板 處，由腳踏板下方控制系統(tǒng)中的傳感器較為直接的偵測敲擊動作并產生對應的動作數(shù)據。 類似地，由于兩輪平衡車還包括扭桿機構，該扭桿機構耦接于控制系統(tǒng)，因此，也可以敲打 扭桿機構中的手把任意位置，只是可能需要較大的敲擊力度。
[0044] 上述單輪平衡車或者兩輪平衡車中現(xiàn)有的傳感器包括陀螺儀和加速度，因此，在 偵測敲擊動作時，可以利用其中的陀螺儀或加速度傳感器或者同時使用陀螺儀和加速度傳 感器。陀螺儀可以偵測因敲擊動作產生的角速度，加速度傳感器可以偵測因敲擊動作產生 的加速度。
[0045]本實施例中，可選地，S101中傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括：由獨立于控制 系統(tǒng)之外增加的傳感器偵測對車輛的敲擊動作。
[0046] 具體地，對于單輪平衡車來說，所述獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳感器位于單輪 平衡車的輪子設定位置處，由獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包 括偵測對所述單輪平衡車的輪子設定位置處的敲擊動作。單輪平衡車上增加的傳感器可以 固定在輪子的輪架、輪轂或者腳踏板的特定位置處，如果單輪平衡車還配置有類似手把，增 加的傳感器也可以設置在手把上，比如內置在手把中。
[0047] 或者，具體地，對于兩輪平衡車來說，所述獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳感器位于 兩輪平衡車的手把上，由獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括： 偵測對所述兩輪平衡車手把的敲擊動作。由于兩輪平衡車配置有扭桿機構，因此，可以直接 在該扭桿機構上增加傳感器。比如，或者在扭桿機構上固定的操控面板中內置傳感器，敲擊 時，直接敲擊操控面板處；或者，在扭桿機構的手把中內置傳感器，敲擊時，直接敲擊手把。
[0048] 需要說明的是，上述敲擊動作發(fā)生時，在不對車輛的行駛形成干擾的前提下，動平 衡車可以處于靜態(tài)也可以處于動態(tài)行駛過程中。
[0049] S102、控制器對所述動作數(shù)據進行分析獲得所述敲擊動作的類型，根據敲擊動作 的類型執(zhí)行對應的人機交互功能。
[0050] 如前所述，動作數(shù)據可以是角速度、加速度、音頻數(shù)據、振動數(shù)據、光電數(shù)據等，可 以將這些數(shù)據之間轉換為電壓或電流數(shù)據，分析其強度波形變化趨勢從而得知敲擊動作的 類型，比如可以通過強度波形變化曲線中幅值的出現(xiàn)次數(shù)來判斷是單擊或雙擊或多次敲擊 等等。詳細可參見下述實施例記載。
[0051] 以下分別以傳感器為加速度傳感器、微動開關、音頻傳感器為例，對本 申請人:機交 互功能的實現(xiàn)進行示意性說明。
[0052] 圖2為本申請又一實施例動平衡車人機交互方法的流程示意圖；如圖2所示，其至 少包括：
[0053]S201、加速度傳感器偵測對車輛的敲擊動作，并產生和輸出與所述敲擊動作匹配 的加速度；
[0054]本實施例中，對于配置了加速度傳感器的動平衡車中，可以直接利用其加速度傳 感器來偵測敲擊動作，如單輪平衡車的艙蓋處的加速度傳感器，或者兩輪平衡車的腳踏板 處的加速度傳感器。
[0055] 為了敲擊動作能被直接的偵測到，直接敲擊離加速度傳感器最近的位置處，比如 單輪平衡車的艙蓋處或者兩輪平衡車的腳踏板處。
[0056] 為了敲擊動作能被準確的偵測到，現(xiàn)有動平衡車中的三軸加速度傳感器正好滿足 需求。在每一個軸向上會由于敲擊動作產生一個加速度，通過對三個軸向上的加速度進行 處理，從而輸出一個幅值最大的加速度，該幅值最大的加速度作為步驟S202中分析的動 作數(shù)據。比如：假設垂直坐標系定義為X，y,z，當殼體受到任意一個方向的敲擊時，在三個 方向上分別檢測到三個加速度值為a，b，c。則這三個力在敲擊方向上的最大的加速度為

【權利要求】
1. 一種動平衡車人機交互方法，其特征在于，包括： 傳感器偵測對車輛的敲擊動作，并產生和輸出與所述敲擊動作匹配的動作數(shù)據； 控制器對所述動作數(shù)據進行分析獲得所述敲擊動作的類型，根據敲擊動作的類型執(zhí)行 對應的人機交互功能。
2. -種動平衡車，其特征在于，包括傳感器和控制器，所述傳感器用于偵測對車輛的敲 擊動作，并產生和輸出與所述敲擊動作匹配的動作數(shù)據；所述控制器用于對所述動作數(shù)據 進行分析獲得所述敲擊動作的類型，根據敲擊動作的類型執(zhí)行對應的人機交互功能。
3. 根據權利要求1所述的方法或權利要求2所述的動平衡車，其特征在于，傳感器偵測 對車輛的敲擊動作包括：由控制系統(tǒng)中現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作；或者由獨立 于控制系統(tǒng)之外增加的傳感器偵測對車輛的敲擊動作。
4. 根據權利要求3所述的方法或所述的動平衡車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)位于單 輪平衡車的輪子上，由控制系統(tǒng)中現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括偵測對所述單 輪平衡車輪子的敲擊動作；或者，所述控制系統(tǒng)位于兩輪平衡車的腳踏板處，由控制系統(tǒng)中 現(xiàn)有的傳感器偵測對車輛的敲擊動作包括偵測對所述兩輪平衡車腳踏板的敲擊動作。
5. 根據權利要求3所述的方法或所述的動平衡車，其特征在于，所述獨立于控制系統(tǒng) 之外增加的傳感器位于兩輪平衡車的手把上，由獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳感器偵測對 車輛的敲擊動作包括：偵測對所述兩輪平衡車手把的敲擊動作；或者，所述獨立于控制系 統(tǒng)之外增加的傳感器位于單輪平衡車的輪子設定位置處，由獨立于控制系統(tǒng)之外增加的傳 感器偵測對車輛的敲擊動作包括偵測對所述單輪平衡車的輪子設定位置處的敲擊動作。
6. 根據權利要求1所述的方法或權利要求2所述的動平衡車，其特征在于，所述傳感器 包括陀螺儀和/或加速度傳感器；所述控制器對所述動作數(shù)據進行分析包括：對所述陀螺 儀的角速度和/或所述加速度傳感器的加速度進行分析。
7. 根據權利要求6所述的方法或所述的動平衡車，其特征在于，所述加速度傳感器為 三軸加速度傳感器，對所述加速度傳感器的加速進行分析包括：對三個軸向上的加速度進 行大小分析，獲取值最大的加速度。
8. 根據權利要求1所述的方法或權利要求2所述的動平衡車，其特征在于，所述傳感器 包括微動開關和/或者音頻傳感器，所述控制器對所述動作數(shù)據進行分析包括：對所述微 動開關輸出的電平信號進行分析和/或對所述音頻傳感器輸出的音頻信號進行分析。
9. 根據權利要求1所述的方法或權利要求2所述的動平衡車，其特征在于，對所述動作 數(shù)據進行分析獲得所述敲擊動作的類型包括：根據在預先設置的時間段內偵測到的敲擊動 作對應的動作數(shù)據，分析獲得所述敲擊動作的類型。
【文檔編號】B62K11/00GK104494752SQ201510003689
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月5日 優(yōu)先權日:2015年1月5日
【發(fā)明者】柴富華, 陳中元, 王野 申請人:納恩博（天津）科技有限公司