专利名称：自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测自平衡两轮车支撑平台绕车轮轮轴的摆动角度的装置。
背景技术：
参考图I至图3。现有自平衡两轮车的平衡控制都是基于倒立摆模型，利用传感器91 (例如陀螺仪、加速度传感器等)获得两轮的转角以及车体的倾角等信息，然后通过固化在诸如DSP之类的控制芯片92中的算法程序，计算出左、右车轮所需的电机转矩控制量，通过电机控制器95来驱动左轮电机93和右轮电机94正转或反转，从而带动左车轮97和右车轮98向前或向后转动，使人体100与支撑平台200共同的重心(G)始终处于轮子轴线正上方，从而使人车倒立摆模型不断摆动到平衡位置，实现自平衡。上述整个控制系统所采用的传感器与控制电路结构复杂，传感器的精度和灵敏度 容易受到温度和振动的影响。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于检测自平衡两轮车的支撑平台绕车轮轮轴的摆动角度的检测装置。本发明所采用的技术方案是一种自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置，包括
支架，垂直设置在支撑平台上；
摆臂，该摆臂的上端与支架枢接；
磁钢摆锤，该磁钢摆锤与摆臂的下端连接；
两个磁性传感器，分别位于磁钢摆锤的前侧和后侧，并与磁钢摆锤相对设置。采用上述技术方案后，可以检测出支撑平台绕车轴摆动时的摆臂与支架之间的夹角，而该夹角等于自平衡两轮车支撑平台绕车轮轮轴的摆动角度，因此，利用本发明的摆动角度检测装置可以代替现有技术中用于检测自平衡两轮车支撑平台绕车轮轮轴的摆动角度的传感器，从而可以使自平衡两轮车的控制电路结构得到简化，对上下振动与温度的抗干扰能力也大大增强。


图I是现有自平衡两轮车的使用状态示意图。图2是图I的侧视示意图。图3是现有自平衡两轮车的驱动控制系统的原理框图。图4示出了本发明自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置的一个实施例的结构示意图，其中，支撑平台处于水平位置。图5示出了本发明自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置的一个实施例的结构示意图，其中，支撑平台处于倾斜位置。
图6是采用本发明的摆动角度检测装置的自平衡两轮车的驱动控制系统的原理框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作出进一步说明。参考图4至图6。自平衡两轮车包括左车轮201、右车轮202、轮轴203、电机控制器204、用于驱动左车轮旋转的左轮电机205、用于驱动右车轮旋转的右轮电机206和支撑平台200，电机控制器204用于驱动左轮电机205和右轮电机206正转或反转以及加减速；左轮电机205和右轮电机206分别用于驱动左车轮201和右车轮202正转或反转以及加速或减速。支撑平台200可绕车轮的轮轴摆动。本发明的自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置300包括支架I、摆臂2、磁钢摆锤3和一对磁性传感器41、42。支架I固定设置在支撑平台的顶面上，并垂直于支撑平台200。摆臂2的上端通过一枢轴11与支架I枢接，摆臂2的下端与磁钢摆锤3连接，摆臂2和磁钢摆锤3可以绕枢轴11前后摆动。磁钢摆锤3用于提供重力趋势，使摆臂2始终趋向于竖直状态。在图中所示出的实施例中，摆臂2为一根摆杆。两个磁性传感器41、42分别位于磁钢摆锤3的前侧和后侧，并与磁钢摆锤3相对 设置。自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置300可检测出支撑平台200绕车轮轮轴摆动时的摆臂2与支架I之间的夹角β，该夹角β等于自平衡两轮车支撑平台200绕车轮轮轴的摆动角度Θ，因此，利用本发明的摆动角度检测装置可以代替现有技术中用于检测自平衡两轮车支撑平台绕车轮轮轴的摆动角度的传感器，从而可以使自平衡两轮车的控制电路结构得到简化。磁性传感器41、42例如可以是线性霍尔传感器或巨磁阻传感器。在图4和图5的实施例中，两个线性霍尔传感器41、42固定在支架I上，并相互对称地分别位于磁钢摆锤3的前侧和后侧。两个磁性传感器的信号输出端与自平衡两轮车的电机控制器204的信号输入端电连接。电机控制器204接收自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置300的检测结果，并根据检测结果控制左轮电机205和右轮电机206的输出转矩。如图4所示，当支撑平台200处于水平平衡位置时，磁钢摆锤3处于自由悬垂状态，此时，线性霍尔传感器41和线性霍尔传感器42的输出电压均为零。如图5所示，当人与车的重心G向前微倾Θ角度时，支撑平台200会带着支架I跟着向前倾斜Θ角度，磁钢摆锤3在重力作用下会靠近线性霍尔传感器41，并远离线性霍尔传感器42。当磁钢摆锤3与线性霍尔传感器41之间产生相对位移时，会改变作用到线性霍尔传感器41上的磁场,从而改变线性霍尔传感器41的输出电压的大小。磁钢摆锤3与线性霍尔传感器41之间的相对位移量与摆臂2与支架I的中心轴线X之间的夹角β的大小成正比，而线性霍尔传感器41的输出电压大小与磁钢摆锤3和该线性霍尔传感器41之间的相对位移量成正比，使得线性霍尔传感器41会输出一与夹角β的大小成正比的电压，从而利用线性霍尔传感器可以检测到夹角β的大小。电机控制器204接收线性霍尔传感器41的输出信号,根据该输出信号驱动左轮电机205和右轮电机206逆时针转动,从而带动左车轮201和右车轮202也逆时针转动，使支撑平台200回到水平平衡位置。当人与车的重心G向后倾斜，磁钢摆锤3在重力作用下远离线性霍尔传感器41，并靠近另一侧的线性霍尔传感器42，线性霍尔传感器42会输出一与摆臂2与支架I的中心轴线X之间的夹角β的大小成正比的电压。此时电机控制器204根据线性霍尔传感器42的输出信号，驱动左轮电机205和右轮电机206顺时针转动，从而带动左车轮201和右车轮202也顺时针转动，使支撑平台200再次回到水平平衡位置。本发明利用磁钢摆锤3的重力矢量始终垂直于水平面的原理，用磁钢摆锤3的自垂趋势来自行控制整车平台的水平趋势，从而使自平衡两轮车的控制电路结构更为简单可 靠，抗干扰能力强。
权利要求
1.一种自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置，其特征在于，包括 支架，设置在所述的支撑平台上； 摆臂，所述摆臂的上端与所述支架枢接； 磁钢摆锤，所述磁钢摆锤与所述摆臂的下端连接； 两个磁性传感器，分别位于所述磁钢摆锤的前侧和后侧，并与磁钢摆锤相对设置。
2.如权利要求I所述的摆动角度检测装置，其特征在于，所述的两个磁性传感器固定在所述的支架上。
3.如权利要求I所述的摆动角度检测装置，其特征在于，所述的两个磁性传感器相互对称地分别位于所述磁钢摆锤的前侧和后侧。
4.如权利要求I所述的摆动角度检测装置，其特征在于，所述的磁性传感器为线性霍尔传感器或巨磁阻传感器。
5.如权利要求I所述的摆动角度检测装置，其特征在于，所述的摆臂为一根摆杆。
6.如权利要求I所述的摆动角度检测装置，其特征在于，所述两个磁性传感器的信号输出端与自平衡两轮车的电机控制器的信号输入端电连接。
全文摘要
本发明公开了一种自平衡两轮车支撑平台的摆动角度检测装置，包括垂直设置在支撑平台上的支架；摆臂，该摆臂的上端与支架枢接；磁钢摆锤，该磁钢摆锤与摆臂的下端连接；两个磁性传感器，分别位于磁钢摆锤的前侧和后侧，并与磁钢摆锤相对设置。采用上述技术方案后，可以检测出支撑平台绕车轴摆动时的摆臂与支架之间的夹角，而该夹角等于自平衡两轮车支撑平台绕车轮轮轴的摆动角度，因此，利用本发明的摆动角度检测装置可以代替现有技术中用于检测自平衡两轮车支撑平台绕车轮轮轴的摆动角度的传感器，从而可以使自平衡两轮车的控制电路结构得到简化，对上下振动与温度的抗干扰能力也大大增强。
文档编号G01B7/30GK102853759SQ201210389278
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者徐航, 陈养彬 申请人:上海新世纪机器人有限公司