一種新型智能平衡車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種新型智能平衡車，其包括絕緣外殼，絕緣外殼內(nèi)設(shè)有一控制板、第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊，第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊與控制板雙向連接；控制板至少包括馬達(dá)、驅(qū)動電路以及信號檢測電路，驅(qū)動電路的輸入端接于信號檢測電路的輸出端，驅(qū)動電路的輸出端接于馬達(dá)的輸入端?？刂瓢宓男盘枡z測電路接收第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板的姿態(tài)信號，并根據(jù)該姿態(tài)信號來通過驅(qū)動電路控制馬達(dá)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)動作；同時控制板通過WiFi模塊和帶有WiFi功能的智能終端通信，把控制、狀態(tài)數(shù)據(jù)往服務(wù)器上傳，或者接收服務(wù)器或智能終端下發(fā)的控制數(shù)據(jù)。
【專利說明】
一種新型智能平衡車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種方便的交通工具裝置，尤其是能夠代步、綠色環(huán)保的智能平衡車。
【背景技術(shù)】
[0002]智能平衡車，又叫體感車、思維車、攝位車等。市場上主要有獨輪和雙輪兩類。其運作原理主要利用車體內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器，來檢測車體姿態(tài)的變化，并利用伺服控制系統(tǒng)，精確地驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保持系統(tǒng)的平衡。智能平衡車的時尚特性，這點從外觀上可以一目了然的看到。另外，它能夠被大眾所接受還因為其方便易學(xué)、老少皆宜的特點。一般正常情況下，通過短時間的練習(xí)，基本上絕大多數(shù)人都可以掌握其特性。另夕卜，智能平衡車確實為我們的生活提供了多種便利，不僅可以強(qiáng)身健體，也可以玩一些花式動作作為娛樂節(jié)目，并且?guī)缀醪皇苋魏蔚膱龅?、氣候等一些外在因素所影響和限制。另外，智能平衡車操作簡單方便，又不會像自行車一樣容易翻車?dǎo)致危險，因此被各種人群廣泛喜愛和使用。
[0003]目前市面上出現(xiàn)的平衡車主要是單機(jī)系統(tǒng)，只能受本地控制，而不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)并通過云端進(jìn)行統(tǒng)籌控制，不能滿足某些特殊場合的應(yīng)用。另外，現(xiàn)有的平衡車為了實現(xiàn)平衡控制，一般體積大，重量大，給用戶的搬運帶來很大的困擾。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]因此，針對上述的問題，本實用新型提出一種新型智能平衡車，其采用鋰電電力驅(qū)動，噪音小，碳零排放、采用動力轉(zhuǎn)換技術(shù)，從而實現(xiàn)體積小、重量輕的目的；同時，還通過對其電路的改進(jìn)，使其實現(xiàn)智能連接并且和云端交換數(shù)據(jù)的目的。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種新型智能平衡車，包括絕緣外殼，絕緣外殼內(nèi)設(shè)有一控制板、第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊，第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊與控制板雙向連接;控制板至少包括馬達(dá)、驅(qū)動電路以及信號檢測電路，驅(qū)動電路的輸入端接于信號檢測電路的輸出端，驅(qū)動電路的輸出端接于馬達(dá)的輸入端?？刂瓢宓男盘枡z測電路接收第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板的姿態(tài)信號，并根據(jù)該姿態(tài)信號來通過驅(qū)動電路控制馬達(dá)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)動作；同時控制板通過WiFi模塊和帶有WiFi功能的智能終端通信，把控制、狀態(tài)數(shù)據(jù)往服務(wù)器上傳，或者接收服務(wù)器或智能終端下發(fā)的控制數(shù)據(jù)。
[0006]另外，為了進(jìn)一步方便用戶使用，絕緣外殼內(nèi)還設(shè)有藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊與控制板雙向連接，使該新型智能平衡車可實現(xiàn)藍(lán)牙音箱功能。
[0007]進(jìn)一步的，控制板包括M⑶控制單元、供電單元、按鍵單元、左輪MOSFET驅(qū)動單元、右輪MOSFET驅(qū)動單元、馬達(dá)、GP1輸入輸出單元;按鍵單元的輸出端接于M⑶控制單元的輸入端，左輪MOSFET驅(qū)動單元和右輪MOSFET驅(qū)動單元的輸入輸出端與MCU控制單元雙向連接，左輪MOSFET驅(qū)動單元和右輪MOSFET驅(qū)動單元的輸出端接于馬達(dá)的輸入端;GP1輸入輸出單元與MCU控制單元雙向連接;供電單元為上述模塊供電。
[0008]為了方便數(shù)據(jù)傳輸，該控制板還進(jìn)一步設(shè)有左輪UART傳輸單元、右輪UART傳輸單元，左輪UART傳輸單元和右輪UART傳輸單元的輸入輸出端接于MCU控制單元的輸入輸出端。
[0009]作為一個可行的方案，所述第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板包括第二MCU控制單元、供電模塊、光電開關(guān)采集單元、UART數(shù)據(jù)傳輸單元和MEMS數(shù)據(jù)采集單元，光電開關(guān)采集單元的輸出端接于第二 MCU控制單元的輸入端，UART數(shù)據(jù)傳輸單元和MEMS數(shù)據(jù)采集單元與第二 MCU控制單元雙向連接;供電模塊為上述模塊進(jìn)行供電。
[0010]為了進(jìn)一步方便用戶使用，該第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板還包括狀態(tài)指示燈單元，狀態(tài)指示燈單元的輸入端接于第二 MCU控制單元的輸出端。
[0011]進(jìn)一步的，作為一個可行的方案，所述WiFi模塊采用型號為RTL8711的芯片實現(xiàn)，從而實現(xiàn)與智能終端互聯(lián)。
[0012]進(jìn)一步的，作為一個可行的方案，控制板的MCU控制單元可采用型號為⑶32F103RCT6的芯片實現(xiàn)。
[0013]進(jìn)一步的，作為一個可行的方案，姿態(tài)板的第二MCU控制單元采用型號為⑶32F103C8T6的芯片實現(xiàn)，其MEMS數(shù)據(jù)采集單元采用Freescale的MPU6050芯片實現(xiàn)。
[0014]進(jìn)一步的，絕緣外殼內(nèi)還設(shè)有兩個PCB燈板:L葉形板和R葉形板。其中，L葉形板是指裝配在左邊的葉子形狀的PCB燈板，PCB燈板上設(shè)有若干個LED燈珠，例如具有8顆藍(lán)色LED13R葉形板指的是裝配在右邊的葉子形狀的PCB燈板，PCB燈板上設(shè)有若干個LED燈珠，例如具有8顆藍(lán)色LED。
[0015]進(jìn)一步的，絕緣外殼內(nèi)還設(shè)有兩個指示燈模塊:電機(jī)顯示指示燈和姿態(tài)板狀態(tài)指示燈，例如電機(jī)顯示指示燈采用具有4個LED的燈板實現(xiàn)，其中，2顆紅色LED顯示錯誤警示，2顆綠色LED燈顯示正常狀態(tài);姿態(tài)板狀態(tài)指示燈采用具有6個LED的燈板實現(xiàn)，其中，2顆綠色LED，用以指示電池電量狀態(tài)為正常，另兩顆紅色LED用以提示電池電量過低，剩下的2顆橙色LED用以在充電的時候指示充電狀態(tài)。
[0016]本實用新型的新型智能平衡車采用WiFi模塊以及藍(lán)牙模塊，可實現(xiàn)與智能終端以及遠(yuǎn)端的服務(wù)器互聯(lián)，從而實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)并通過云端進(jìn)行統(tǒng)籌控制，可滿足某些特殊場合的應(yīng)用。同時，該本實用新型采用一塊控制板兩個姿態(tài)板實現(xiàn)，實現(xiàn)體積小、重量輕的有益效果。另外，該新型智能平衡車可以休閑、娛樂、短途代步，綠色環(huán)保安全出行，具有很好的實用性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的控制板的電路原理框圖；
[0018]圖2是本實用新型的姿態(tài)板的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0020]本實用新型的一種新型智能平衡車，包括絕緣外殼，絕緣外殼內(nèi)設(shè)有一控制板、第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊，第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊與控制板雙向連接;控制板至少包括馬達(dá)、驅(qū)動電路以及信號檢測電路，驅(qū)動電路的輸入端接于信號檢測電路的輸出端，驅(qū)動電路的輸出端接于馬達(dá)的輸入端?？刂瓢宓男盘枡z測電路接收第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板的姿態(tài)信號，并根據(jù)該姿態(tài)信號來通過驅(qū)動電路控制馬達(dá)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)動作；同時控制板通過WiFi模塊和帶有WiFi功能的智能終端通信，把控制、狀態(tài)數(shù)據(jù)往服務(wù)器上傳，或者接收服務(wù)器或智能終端下發(fā)的控制數(shù)據(jù)。
[0021]另外，為使該新型智能平衡車可實現(xiàn)藍(lán)牙音箱功能，絕緣外殼內(nèi)還設(shè)有藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊與控制板雙向連接，
[0022]參見圖1，本實用新型的控制板包括MCU控制單元、供電單元、按鍵單元、左輪MOSFET驅(qū)動單元、右輪MOSFET驅(qū)動單元、馬達(dá)、GPICKGeneral Purpose Input Output，通用輸入/輸出)輸入輸出單元、左輪UART傳輸單元和右輪UART傳輸單元;按鍵單元的輸出端接于MCU控制單元的輸入端，左輪MOSFET驅(qū)動單元和右輪MOSFET驅(qū)動單元的輸入輸出端與M⑶控制單元雙向連接，左輪MOSFET驅(qū)動單元和右輪MOSFET驅(qū)動單元的輸出端接于馬達(dá)的輸入端;GP1輸入輸出單元與MCU控制單元雙向連接;左輪UART傳輸單元和右輪UART傳輸單元的輸入輸出端接于MCU控制單元的輸入輸出端;供電單元為上述模塊供電。
[0023]作為一個具體的實現(xiàn)方案，該控制板可采用一塊帶有左右mosfet驅(qū)動電路驅(qū)動馬達(dá)和信號檢測輸入的板子來實現(xiàn)，該控制板整個輸出最大功率為500W，其中左右兩邊各最大輸出250W來控制馬達(dá)。
[0024]本實施例中，第一姿態(tài)板功能:采集傳感器數(shù)據(jù)，接收控制板指令，顯示電機(jī)狀態(tài)和轉(zhuǎn)向狀態(tài)提示;第二姿態(tài)板功能:采集傳感器數(shù)據(jù)，接收控制板指令，顯示電池電量和充電狀態(tài)和轉(zhuǎn)向狀態(tài)提示。第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板用于采集左右兩邊的姿態(tài)信號，兩個姿態(tài)板可以采用相同的構(gòu)造實現(xiàn)。具體的，參見圖2，第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板包括第二 MCU控制單元、供電模塊、光電開關(guān)采集單元、UART數(shù)據(jù)傳輸單元、MEMS數(shù)據(jù)采集單元和狀態(tài)指示燈單元，光電開關(guān)采集單元的輸出端接于第二 MCU控制單元的輸入端，UART數(shù)據(jù)傳輸單元和MEMS數(shù)據(jù)采集單元與第二 M⑶控制單元雙向連接;狀態(tài)指示燈單元的輸入端接于第二 MCU控制單元的輸出端;供電模塊為上述模塊進(jìn)行供電。MEMS數(shù)據(jù)采集單元可采用MEMS傳感器來實現(xiàn)。第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板是通過第二 MCU控制單元采集MEMS傳感器的數(shù)據(jù)，從而獲得角速度和加速度值，然后經(jīng)過運算后傳給控制板，作為控制板驅(qū)動馬達(dá)的參數(shù)。
[0025]WiFi模塊作為橋梁，可以把控制和狀態(tài)信息傳遞給服務(wù)器，并到達(dá)智能終端設(shè)備(該智能終端設(shè)備帶有WiFi功能)；也可以是智能終端設(shè)備把控制信息傳到WiFi模塊，再到WiFi模塊把數(shù)據(jù)送到控制板的MCU控制單元。
[0026]作為一個較佳的方案，絕緣外殼內(nèi)設(shè)有一控制板、第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板、一L葉形板、一塊R葉形板、一塊4燈板、一塊6燈板、一±夬們？丨模塊、兩個帶霍爾三相無刷電機(jī)。控制板上具有兩組驅(qū)動三相無刷電機(jī)的電路和兩組檢測霍爾傳感接口，通過電纜連接到霍爾三相無刷電機(jī)接口 ；同時控制板具有兩組UART接口，其中一組通過電纜連接到第一姿態(tài)板的UART接口，另一組通過電纜連接到第二姿態(tài)板的UART接口。控制板功能是采集兩個姿態(tài)板數(shù)據(jù)(接收姿態(tài)板數(shù)據(jù)和發(fā)送電池，電機(jī)，充電狀態(tài))，驅(qū)動電機(jī)，采集電機(jī)數(shù)據(jù)，檢查電池狀態(tài)，檢測充電狀態(tài)等。WIFI模塊可以跟手機(jī)終端進(jìn)行通信，上傳或者下行數(shù)據(jù)，用于控制和米集狀態(tài)?目息。
[0027]L葉形板、R葉形板、4燈板、6燈板受控制板控制，能夠根據(jù)不同狀態(tài)，顯示不同顏色，不同閃爍功能。L葉形板功能:顯示左轉(zhuǎn)彎狀態(tài);R葉形板功能:顯示右轉(zhuǎn)彎狀態(tài);其中，L葉形板是指裝配在左邊的葉子形狀的PCB燈板，PCB燈板上設(shè)有若干個LED燈珠，例如具有8顆藍(lán)色LED13R葉形板，指的是裝配在右邊的葉子形狀的PCB燈板，PCB燈板上設(shè)有若干個LED燈珠，例如具有8顆藍(lán)色LEDj燈板和6燈板作為指示燈模塊，分別用作電機(jī)顯示指示燈和姿態(tài)板狀態(tài)指示燈，4燈板功能顯示正?；蝈e誤狀態(tài)，6燈板功能:顯示電池電量和充電狀態(tài)。例如電機(jī)顯示指示燈采用具有4個LED的燈板實現(xiàn)，其中，2顆紅色LED顯示錯誤警示，2顆綠色LED燈顯示正常狀態(tài);姿態(tài)板狀態(tài)指示燈采用具有6個LED的燈板實現(xiàn)，其中，2顆綠色LED，用以指示電池電量狀態(tài)為正常，另兩顆紅色LED用以提示電池電量過低，剩下的2顆橙色LED用以在充電的時候指示充電狀態(tài)。
[0028]第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板通過MEMS傳感器采集角速度和加速度數(shù)據(jù)，并傳輸給控制板?？刂瓢逋ㄟ^判斷人體姿態(tài)來控制馬達(dá)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)動作；同時控制板通過WiFi模塊和智能終端通信，把控制、狀態(tài)數(shù)據(jù)往服務(wù)器上傳，或者接收服務(wù)器或智能終端下發(fā)的控制數(shù)據(jù)。具體的，第一姿態(tài)板:上面通過IIC總線連接到MEMS傳感器件，用以讀取傳感器數(shù)據(jù)；第一姿態(tài)板上有兩組LED接口，分別驅(qū)動L葉形板和4燈板；第二姿態(tài)板:上面通過IIC總線連接到MEMS傳感器件，用以讀取傳感器數(shù)據(jù);第二姿態(tài)板上有兩組LED接口，分別驅(qū)動R葉形板和6燈板。形板、R葉形板、4燈板、6燈板受控制板控制，能夠根據(jù)不同狀態(tài)，顯示不同顏色，不同閃爍功能。其受控于控制板和姿態(tài)板。
[0029]其中，控制板的M⑶控制單元可采用型號為⑶32F103RCT6的芯片實現(xiàn)，該芯片的內(nèi)核是ARM 32位的Cortex ? -M3 CPU，高達(dá)72MHz工作頻率，在存儲器的O等待周期訪問時可達(dá)1.25DMips/MHz (Dhrystone 2.1)單周期乘法和硬件除法。存儲器:從64K字節(jié)的閃存程序存儲器，高達(dá)20K字節(jié)的SRAM JiFi模塊采用RTL8711芯片，實現(xiàn)與智能終端互聯(lián)。
[0030]姿態(tài)板的第二MCU控制單元采用型號為⑶32F103C8T6的芯片實現(xiàn)，其MEMS數(shù)據(jù)采集單元采用Freescale的MPU6050芯片實現(xiàn)。另外，姿態(tài)板帶有兩個光耦，用來檢測人體是否站在智能平衡車的上面。
[0031]馬達(dá)的驅(qū)動電路精心設(shè)計，該電路驅(qū)動300w的功率電機(jī)，采用8路P麗控制車的運行狀態(tài)。其中細(xì)節(jié)如下說明:在其中一路驅(qū)動中，上下臂功率驅(qū)動管采用N型溝道M0SFET，上臂由3只三極管、一只二極管、一只儲能電容組成驅(qū)動電路。上臂有自舉功能，這樣可以提供穩(wěn)定的高電壓值給上臂驅(qū)動管。下臂同樣使用了 3只三極管組成驅(qū)動電路。上下臂的信號輸入是互補型PWM。另外電流檢測電路由采樣電阻和運放電路組成。
[0032]本實用新型采用ST公司的高速運算32位CPU，使用FR4高等級防燃燒PCB基板，內(nèi)置高精度6軸陀螺儀檢測，配合復(fù)雜的運動姿態(tài)算法組成的智能平衡車系統(tǒng)，它能根據(jù)人體的不同姿態(tài)進(jìn)行智能調(diào)整，以達(dá)到平衡身體的效果;行駛速度可達(dá)到12KM/H，續(xù)航能力根據(jù)不同的路況，充電一次可達(dá)到15 — 25KM距離不等;具有超速報警功能;低電提示功能；采用高亮度LED顯示直行，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)狀態(tài);具有自動偵測故障及故障報警功能；兼容市面上大部分6.5;[11011，8;[11011，10;[11011的公模外殼，如經(jīng)典款，變形金剛等等。
[0033]另外，本實用新型具有很好的擴(kuò)展性，例如可實現(xiàn)機(jī)器視覺物體識別跟隨功能:通過軟件(投票、圖像擴(kuò)散、自適應(yīng))算法識別要跟隨的人或者物；同時根據(jù)人聲的不同意思來做不同的動作;再例如障礙物避讓功能;再例如VDR人聲識別功能等等。
[0034]盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種新型智能平衡車，其特征在于:包括絕緣外殼，絕緣外殼內(nèi)設(shè)有一控制板、第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊，第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板和WiFi模塊與控制板雙向連接；控制板至少包括馬達(dá)、驅(qū)動電路以及信號檢測電路，驅(qū)動電路的輸入端接于信號檢測電路的輸出端，驅(qū)動電路的輸出端接于馬達(dá)的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:絕緣外殼內(nèi)還設(shè)有藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊與控制板雙向連接，使該新型智能平衡車可實現(xiàn)藍(lán)牙音箱功能。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:控制板包括MCU控制單元、供電單元、按鍵單元、左輪MOSFET驅(qū)動單元、右輪MOSFET驅(qū)動單元、馬達(dá)和GP1輸入輸出單元;按鍵單元的輸出端接于MCU控制單元的輸入端，左輪MOSFET驅(qū)動單元和右輪MOSFET驅(qū)動單元的輸入輸出端與M⑶控制單元雙向連接，左輪MOSFET驅(qū)動單元和右輪MOSFET驅(qū)動單元的輸出端接于馬達(dá)的輸入端;GP1輸入輸出單元與MCU控制單元雙向連接;供電單元為上述模塊供電。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:該控制板還設(shè)有左輪UART傳輸單元、右輪UART傳輸單元，左輪UART傳輸單元和右輪UART傳輸單元的輸入輸出端接于MCU控制單元的輸入輸出端。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:所述MCU控制單元可采用型號為⑶32F103RCT6的芯片實現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:所述第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板包括第二 M⑶控制單元、供電模塊、光電開關(guān)采集單元、UART數(shù)據(jù)傳輸單元和MEMS數(shù)據(jù)采集單元，光電開關(guān)采集單元的輸出端接于第二 MCU控制單元的輸入端，UART數(shù)據(jù)傳輸單元和MEMS數(shù)據(jù)采集單元與第二 MCU控制單元雙向連接;供電模塊為上述模塊進(jìn)行供電。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:該第一姿態(tài)板和第二姿態(tài)板還包括狀態(tài)指示燈單元，狀態(tài)指示燈單元的輸入端接于第二 MCU控制單元的輸出端。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:所述第二MCU控制單元采用型號為⑶32F103C8T6的芯片實現(xiàn)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:所述MEMS數(shù)據(jù)采集單元采用MPU6050芯片實現(xiàn)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能平衡車，其特征在于:所述WiFi模塊采用型號為RTL8711的芯片實現(xiàn)。
【文檔編號】B62K11/00GK205469478SQ201620150063
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月29日
【發(fā)明人】游江, 梁志強(qiáng), 黃常強(qiáng)
【申請人】深圳市科中龍光電科技有限公司