專利名稱：一種兩輪車自立行走的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制技術領域，尤其是涉及一種兩輪車自立行走的方法。
背景技術：
對于步行街、廣場、游樂場和大型會場等場合，汽車無法通行，步行又令人疲勞，需 要一種可以為人代步、運行靈活、控制方便的兩輪車。
現(xiàn)有的兩輪車使用方式是通過駕駛者操控來完成兩輪車的各種運行狀態(tài)，為了達 到兩輪車的方便實用性，這種兩輪車可以使用遙控器從遠距離控制其功能，因此也提供了 改善遙控器功能的各種技術。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述背景技術存在的缺陷提供一種兩輪車自立行走的方法，以使遙 控器控制兩輪車自立行走從而增強兩輪車的娛樂性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種兩輪車自立行走的方法，包括兩輪車及遙控器，兩輪 車包括擺桿、帶PID控制器的驅(qū)動電機、輪子及控制系統(tǒng)，遙控器發(fā)送信號給兩輪車控制系 統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)接收信號并控制兩輪車做相應運動，它包括兩輪車自動起立的方法，兩輪 車原地站立的方法，兩輪車變速行走的方法，兩輪車轉(zhuǎn)向控制的方法，兩輪車制動的方法及 兩輪車自動停車的方法。
進一步地，所述兩輪車自動起立的方法，包括以下步驟(1)所述兩輪車控制系統(tǒng)設定有自動起立限定速度，所述遙控器發(fā)送自動起立信號給 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)自動起立信號輸出運行速度；(2)兩輪車控制系統(tǒng)比較運行速度和限定速度并將運行速度控制量傳給帶PID控制器 的驅(qū)動電機，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機通過傳動裝置驅(qū)動輪子以運行速度旋轉(zhuǎn)；(3)輪子以運行速度持續(xù)一段時間，所述控制系統(tǒng)輸出反向運行速度并將控制量傳給 帶PID控制器的驅(qū)動電機，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機通過傳動裝置驅(qū)動輪子以反向運 行速度旋轉(zhuǎn)，兩輪車車體自動起立；(4)所述控制系統(tǒng)上設置有陀螺儀傳感器及加速度傳感器，用以輸出融合角度值并探 測兩輪車車體自動起立狀態(tài)，所述兩輪車自平衡運行時傳感器的融合角度值設置有區(qū)間范 圍，在兩輪車車體角度進入兩輪車自平衡運行時的融合角度值區(qū)間時，兩輪車維持自動起 立狀態(tài)；在兩輪車車體角度未進入兩輪車自平衡運行時的融合角度值區(qū)間時，兩輪車控制 系統(tǒng)輸出調(diào)整速度。
進一步地，所述兩輪車原地站立的方法，包括以下步驟(1)遙控器發(fā)送原地站立信號給控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)原地站立信號輸出速度 為零，兩輪車控制系統(tǒng)將速度為零的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機，所述帶PID控制 器的驅(qū)動電機通過傳動裝置驅(qū)動輪子保持兩輪車運行的速度為零；(2)所述控制系統(tǒng)采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，以使角度模擬量與傳感器輸出的融合角度值之和為零。
進一步地，所述兩輪車變速行走的方法，包括以下步驟(1)遙控器發(fā)送變速行走信號給控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)變速行走信號輸出第一 速度，兩輪車控制系統(tǒng)將第一速度的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機，所述帶PID控制 器的驅(qū)動電機通過傳動裝置驅(qū)動輪子保持兩輪車運行速度為第一速度；(2)所述控制系統(tǒng)采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，以使角度模擬量與 傳感器輸出的融合角度值之和為零。
進一步地，所述兩輪車轉(zhuǎn)向控制的方法，包括以下步驟(1)遙控器設置有轉(zhuǎn)向控制鍵，使用者按下所述轉(zhuǎn)向控制鍵，遙控器發(fā)送轉(zhuǎn)向控制信號 給控制系統(tǒng)；(2)所述控制系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向控制信號輸出轉(zhuǎn)向速度變化量，兩輪車的左輪右輪當前輸 出速度分別加上和減去所述轉(zhuǎn)向速度變化量，實現(xiàn)兩輪車轉(zhuǎn)向；(3)使用者松開所述轉(zhuǎn)向控制鍵，遙控器發(fā)送轉(zhuǎn)向控制信號給控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng) 根據(jù)轉(zhuǎn)向控制信號輸出轉(zhuǎn)向速度變化量歸零。
進一步地，所述兩輪車制動的方法，包括以下步驟(1)所述控制系統(tǒng)采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，所述兩輪車自平衡 運行時所述角度模擬量設置有區(qū)間范圍，所述角度模擬量具有負向閥值及正向閥值；(2)在兩輪車車體受到撞擊時，所述控制系統(tǒng)偵測的角度模擬量與負向閥值及正向閥 值進行比較，所述控制系統(tǒng)控制兩輪車輪子制動。
進一步地，所述兩輪車自動停車的方法，包括以下步驟(1)遙控器發(fā)送自動停車信號給控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)自動停車信號輸出第二 速度，兩輪車控制系統(tǒng)將第二速度的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機，所述帶PID控制 器的驅(qū)動電機通過傳動裝置驅(qū)動輪子向后運動；(2)所述控制系統(tǒng)采集兩輪車的當前輸出速度取值；(3)當前輸出速度為非負值，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機通過傳動裝置驅(qū)動輪子向 后運動；當兩輪車的當前輸出速度為負值，兩輪車水平運行狀態(tài)停止，兩輪車車體由于慣性 后仰停車，兩輪車車體后仰停車。
綜上所述，本發(fā)明一種兩輪車自立行走的方法通過遙控器控制兩輪車自動起立、 原地站立、變速行走、轉(zhuǎn)向控制、制動及自動停車，實現(xiàn)了遙控器與兩輪車的互動，從而增強 兩輪車的娛樂性。
圖1為本發(fā)明兩輪車的結(jié)構示意圖。
圖2為本發(fā)明兩輪車自動起立的方法示意圖。
圖3為本發(fā)明兩輪車原地站立的方法示意圖。
圖4為本發(fā)明兩輪車變速行走的方法示意圖。
圖5為本發(fā)明兩輪車自動停車的方法示意圖。
具體實施方式
為能進一步了解本發(fā)明的特征、技術手段以及所達到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述。
如圖1至圖5所示，本發(fā)明具體實施方式
采用以下技術方案兩輪車包括擺桿10、 帶PID控制器的驅(qū)動電機20、輪子30、控制系統(tǒng)40。遙控器發(fā)送信號給兩輪車控制系統(tǒng)40， 所述控制系統(tǒng)40接收信號并控制兩輪車做相應運動。所述控制系統(tǒng)40采集兩輪車的當前輸出速度speed并將當前輸出速度speed控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機20，所述帶 PID控制器的驅(qū)動電機20將收到的控制量進行反饋并控制驅(qū)動電機，驅(qū)動電機通過傳動裝置驅(qū)動輪子30從而控制兩輪車的運動。
所述控制系統(tǒng)40上設置有陀螺儀傳感器及加速度傳感器，陀螺儀傳感器的輸出的陀螺儀角速度值與加速度傳感器的輸出的輪子加速度通過兩輪車控制系統(tǒng)40內(nèi)部模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)讀取后轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)kalman濾波器進行處理計算出傳感器輸出的融合角度值。
一種兩輪車自立行走的方法采用以下技術方案它包括兩輪車自動起立的方法， 兩輪車原地站立的方法，兩輪車變速行走的方法，兩輪車轉(zhuǎn)向控制的方法，兩輪車制動的方法及兩輪車自動停車的方法。
所述兩輪車自動起立的方法，包括以下步驟(1)所述兩輪車控制系統(tǒng)40設定有自動起立限定速度Iimitspeed,所述遙控器發(fā)送自動起立信號給控制系統(tǒng)40，所述控制系統(tǒng)40根據(jù)自動起立信號輸出運行速度V ；(2)在V> Iimitspeed時，兩輪車控制系統(tǒng)40采集到錯誤數(shù)據(jù)，兩輪車不進行任何動作；在V < Iimitspeed時，兩輪車控制系統(tǒng)40將運行速度v控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機20，所述帶PID控 制器的驅(qū)動電機20通過傳動裝置驅(qū)動輪子30以運行速度V旋轉(zhuǎn)；(3)輪子30以運行速度V持續(xù)一段時間，所述控制系統(tǒng)40輸出反向運行速度-V并將控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機20，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機20通過傳動裝置驅(qū)動輪子30以反向運行速度-V旋轉(zhuǎn)，兩輪車車體根據(jù)慣性原理會自動起立；(4)所述陀螺儀傳感器及加速度傳感器探測兩輪車車體自動起立狀態(tài)，所述兩輪車自平衡運行時傳感器輸出的融合角度值設置有區(qū)間范圍，在兩輪車車體角度進入兩輪車自平衡運行時的融合角度值區(qū)間時，兩輪車維持自動起立狀態(tài)；在兩輪車車體角度未進入兩輪車自平衡運行時的融合角度值區(qū)間時，兩輪車控制系統(tǒng)輸出調(diào)整速度ν+Λν。
所述兩輪車原地站立的方法，包括以下步驟(1)遙控器發(fā)送原地站立信號給控制系統(tǒng)40，所述控制系統(tǒng)40根據(jù)原地站立信號輸出速度為零，兩輪車控制系統(tǒng)40將速度為零的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機20，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機20通過傳動裝置驅(qū)動輪子30保持兩輪車運行的速度為零；(2)所述控制系統(tǒng)40采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，以使角度模擬量與傳感器輸出的融合角度值之和為零，保證兩輪車水平運行。
所述兩輪車變速行走的方法，包括以下步驟(I)遙控器發(fā)送變速行走信號給控制系統(tǒng)40，所述控制系統(tǒng)40根據(jù)變速行走信號輸出第一速度為V1，兩輪車控制系統(tǒng)40將第一速度V1的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機20，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機20通過傳動裝置驅(qū)動輪子30保持兩輪車運行第一速度 為V1 ;(2)所述控制系統(tǒng)40采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，以使角度模擬量 與傳感器輸出的融合角度值之和為零，保證兩輪車水平運行。
所述兩輪車轉(zhuǎn)向控制的方法，包括以下步驟(1)遙控器設置有轉(zhuǎn)向控制鍵，使用者按下所述轉(zhuǎn)向控制鍵，遙控器發(fā)送轉(zhuǎn)向控制信號 給控制系統(tǒng)40 ；(2)所述控制系統(tǒng)40根據(jù)轉(zhuǎn)向控制信號輸出轉(zhuǎn)向速度變化量，兩輪車的左輪右輪當前 輸出速度speed分別加上和減去所述轉(zhuǎn)向速度變化量，實現(xiàn)兩輪車轉(zhuǎn)向；(3)使用者松開所述轉(zhuǎn)向控制鍵，遙控器發(fā)送轉(zhuǎn)向控制信號給控制系統(tǒng)40，所述控制系 統(tǒng)40根據(jù)轉(zhuǎn)向控制信號輸出轉(zhuǎn)向速度變化量歸零，兩輪車水平運行。
所述兩輪車制動的方法，包括以下步驟(1)所述控制系統(tǒng)40采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，所述兩輪車自平 衡運行時所述角度模擬量設置有區(qū)間范圍，所述角度模擬量具有負向閥值及正向閥值；(2)在兩輪車車體受到向前的撞擊時，所述控制系統(tǒng)40偵測的角度模擬量小于負向閥 值，所述控制系統(tǒng)40控制兩輪車輪子30向前制動；在兩輪車車體受到向后的撞擊時，所述控制系統(tǒng)40偵測的角度模擬量大于正向閥值， 所述控制系統(tǒng)40控制兩輪車輪子30向后制動。
所述兩輪車自動停車的方法，包括以下步驟(1)遙控器發(fā)送自動停車信號給控制系統(tǒng)40，所述控制系統(tǒng)40根據(jù)自動停車信號輸出 第二速度為v2，兩輪車控制系統(tǒng)40將第二速度V2的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機 20，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機20通過傳動裝置驅(qū)動輪子30向后運動；(2)所述兩輪車控制系統(tǒng)40將兩輪車前進時的速度定義為正值，兩輪車后退時的速度 定義為負值，所述控制系統(tǒng)40采集兩輪車的當前輸出速度speed ；(3)當兩輪車的當前輸出速度speed為非負值，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機20通過 傳動裝置驅(qū)動輪子30向后運動；當兩輪車的當前輸出速度speed為負值，兩輪車水平運行狀態(tài)停止，兩輪車車體根據(jù) 慣性原理會后仰停車。
綜上所述，本發(fā)明一種兩輪車自立行走的方法通過遙控器控制兩輪車自動起立、 原地站立、變速行走、轉(zhuǎn)向控制、制動及自動停車，實現(xiàn)了遙控器與兩輪車的互動，從而增強 兩輪車的娛樂性。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說， 在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范 圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種兩輪車自立行走的方法，其特征在于包括兩輪車及遙控器，兩輪車包括擺桿(10)、帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)、輪子(30)及控制系統(tǒng)(40)，遙控器發(fā)送信號給兩輪車控制系統(tǒng)(40)，所述控制系統(tǒng)(40)接收信號并控制兩輪車做相應運動，它包括兩輪車自動起立的方法，兩輪車原地站立的方法，兩輪車變速行走的方法，兩輪車轉(zhuǎn)向控制的方法，兩輪車制動的方法及兩輪車自動停車的方法。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種兩輪車自立行走的方法，其特征在于，所述兩輪 車自動起立的方法，包括以下步驟 (I)所述兩輪車控制系統(tǒng)(40 )設定有自動起立限定速度，所述遙控器發(fā)送自動起立信號給控制系統(tǒng)(40 )，所述控制系統(tǒng)(40 )根據(jù)自動起立信號輸出運行速度； (2 )兩輪車控制系統(tǒng)(40 )比較運行速度和限定速度并將運行速度控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)通過傳動裝置驅(qū)動輪子(30)以運行速度旋轉(zhuǎn)； (3)輪子(30)以運行速度持續(xù)一段時間，所述控制系統(tǒng)(40)輸出反向運行速度并將控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)通過傳動裝置驅(qū)動輪子30以反向運行速度旋轉(zhuǎn)，兩輪車車體自動起立； (4)所述控制系統(tǒng)(40)上設置有陀螺儀傳感器及加速度傳感器，用以輸出融合角度值并探測兩輪車車體自動起立狀態(tài)，所述兩輪車自平衡運行時傳感器的融合角度值設置有區(qū)間范圍，在兩輪車車體角度進入兩輪車自平衡運行時的融合角度值區(qū)間時，兩輪車維持自動起立狀態(tài)；在兩輪車車體角度未進入兩輪車自平衡運行時的融合角度值區(qū)間時，兩輪車控制系統(tǒng)輸出調(diào)整速度。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種兩輪車自立行走的方法，其特征在于，所述兩輪 車原地站立的方法，包括以下步驟 (1)遙控器發(fā)送原地站立信號給控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)原地站立信號輸出速度為零，兩輪車控制系統(tǒng)將速度為零的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)通過傳動裝置驅(qū)動輪子(30)保持兩輪車運行的速度為零； (2)所述控制系統(tǒng)采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，以使角度模擬量與傳感器輸出的融合角度值之和為零。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種兩輪車自立行走的方法，其特征在于，所述兩輪 車變速行走的方法，包括以下步驟 (1)遙控器發(fā)送變速行走信號給控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)變速行走信號輸出第一速度，兩輪車控制系統(tǒng)將第一速度的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)通過傳動裝置驅(qū)動輪子(30)保持兩輪車運行速度為第一速度； (2)所述控制系統(tǒng)(40)采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，以使角度模擬量與傳感器輸出的融合角度值之和為零。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種兩輪車自立行走的方法，其特征在于，所述兩輪 車轉(zhuǎn)向控制的方法，包括以下步驟 (1)遙控器設置有轉(zhuǎn)向控制鍵，使用者按下所述轉(zhuǎn)向控制鍵，遙控器發(fā)送轉(zhuǎn)向控制信號給控制系統(tǒng)(40)； (2)所述控制系統(tǒng)(40)根據(jù)轉(zhuǎn)向控制信號輸出轉(zhuǎn)向速度變化量，兩輪車的左輪右輪當前輸出速度分別加上和減去所述轉(zhuǎn)向速度變化量，實現(xiàn)兩輪車轉(zhuǎn)向； (3)使用者松開所述轉(zhuǎn)向控制鍵，遙控器發(fā)送轉(zhuǎn)向控制信號給控制系統(tǒng)(40)，所述控制系統(tǒng)(40)根據(jù)轉(zhuǎn)向控制信號輸出轉(zhuǎn)向速度變化量歸零。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種兩輪車自立行走的方法，其特征在于，所述兩輪 車制動的方法，包括以下步驟 (1)所述控制系統(tǒng)(40)采集兩輪車運行狀態(tài)并計算相應的角度模擬量，所述兩輪車自平衡運行時所述角度模擬量設置有區(qū)間范圍，所述角度模擬量具有負向閥值及正向閥值； (2)在兩輪車車體受到撞擊時，所述控制系統(tǒng)(40)偵測的角度模擬量與負向閥值及正向閥值進行比較，所述控制系統(tǒng)(40)控制兩輪車輪子(30)制動。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種兩輪車自立行走的方法，其特征在于，所述兩輪 車自動停車的方法，包括以下步驟 (1)遙控器發(fā)送自動停車信號給控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)自動停車信號輸出第二速度，兩輪車控制系統(tǒng)(40)將第二速度的控制量傳給帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)通過傳動裝置驅(qū)動輪子(30)向后運動； (2)所述控制系統(tǒng)(40)采集兩輪車的當前輸出速度取值； (3)當前輸出速度為非負值，所述帶PID控制器的驅(qū)動電機(20)通過傳動裝置驅(qū)動輪子(30)向后運動；當兩輪車的當前輸出速度為負值，兩輪車水平運行狀態(tài)停止，兩輪車車體后仰停車。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩輪車自立行走的方法，其包括兩輪車及遙控器，兩輪車包括擺桿、帶PID控制器的驅(qū)動電機、輪子及控制系統(tǒng)，遙控器發(fā)送信號給兩輪車控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)接收信號并控制兩輪車做相應運動，它包括兩輪車自動起立的方法，兩輪車原地站立的方法，兩輪車變速行走的方法，兩輪車轉(zhuǎn)向控制的方法，兩輪車制動的方法及兩輪車自動停車的方法。本發(fā)明一種兩輪車自立行走的方法通過遙控器控制兩輪車自動起立、原地站立、變速行走、轉(zhuǎn)向控制、制動及自動停車，實現(xiàn)了遙控器與兩輪車的互動，從而增強兩輪車的娛樂性。
文檔編號G05D1/02GK103019236SQ20111028729
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2011年9月26日
發(fā)明者郭蓋華, 涂超, 周偉 申請人:東莞易步機器人有限公司