一种两轮自平衡车控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种两轮自平衡车控制装置，该装置包括主控模块及与其连接的电机驱动模块、测速模块、陀螺仪；所述陀螺仪设于两轮自平衡车上，用于采集其车体旋转角度与旋转角加速度，并将测得的数据传送给主控模块；测速模块与两轮自平衡车的电机连接，用于测量电机转速并反馈至主控模块；所述主控模块根据接收到的车体旋转角度、转角加速度与电机转速，通过电机驱动模块调整电机的转速与转向。本实用新型专利技术结构简单，成本低并且很好解决了自平衡车的转矩控制和转速匹配问题。

A Control Device for Two-wheeled Self-balancing Vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种两轮自平衡车控制装置
本技术属于自动化检测与智能控制
，特别涉及一种两轮自平衡车控制装置。
技术介绍
随着科技的发展与进步，最近这些年来，移动机器人产业的发展和创新日新月异，人们的生活也越来越离不开各式各样的机器人。自平衡车就是众多机器人中的一种。由于只有两个轮子，所以体积相对其他移动机器人可以做的很小，能够适应比较狭窄的空间。同时，由于采用双轮驱动，移动起来也十分灵活，甚至可以做到原地旋转。由于其轻便，运动灵活，适应面广，节约能源，环保等种种优点使得它的发展和应用前景非常地广阔。然而现有的自平衡车抗干扰能力不强、稳定性不高、不能灵活的控制车体的转向和转速，在车体速度过快时不能及时降低车速，以避免危险。
技术实现思路
技术的目的：针对上述两轮自平衡车不能灵活的控制车体的转速和转向的问题；本技术提供一种两轮自平衡车控制装置。技术方案：本技术提供一种两轮自平衡车控制装置，该装置包括主控模块及分别与其连接的电机驱动模块、测速模块、陀螺仪；所述陀螺仪设于两轮自平衡车上，用于采集其车体旋转角度与旋转角加速度，并将测得的数据传送给主控模块；测速模块与两轮自平衡车的电机连接，用于测量电机转速并反馈至主控模块；所述主控模块根据接收到的车体旋转角度、转角加速度与电机转速，通过电机驱动模块调整电机的转速与转向。进一步的，所述测速模块包括测速电路与编码器，其中，测速电路与电机连接，将采集的电机转速送入编码器，编码器将所述电机转速转换成主控模块可读的形式传送至主控模块。进一步的，所述测速电路包括转盘、红外发射端、红外接收端和施密特触发器，其中，转盘安装于电机轴上，并能够随电机转动而转动，该转盘上均匀分布有扇形槽孔；红外发射端和红外接收端相对设于转盘的两侧，在转盘随电机转动过程中，红外接收端周期性接收红外发射端发射的红外光信号；红外接收端的输出端连接施密特触发器，红外接收端将接收到的红外光信号输入施密特触发器，施密特触发器产生脉冲信号并发送至编码器。进一步的，所述陀螺仪采用GY521MPU-6050传感器。进一步的，所述主控模块采用STM32F407芯片。进一步的，该装置还包括客户终端，所述客户终端通过蓝牙模块与主控模块通信。有益效果：本技术结构简单，成本低；并且很好解决了自平衡车的转矩控制和转速匹配问题。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细说明。如图1所示，本实施例提供一种两轮自平衡车控制装置，该装置包括主控模块及分别与其连接的蓝牙模块、电机驱动模块、测速模块、陀螺仪、加速度传感器；所述控制装置还包括客户终端和电机；所述陀螺仪设于两轮自平衡车上，用于采集其车体旋转角度与旋转角加速度，并将测得的数据传送给主控模块；测速模块与两轮自平衡车的电机连接，用于测量电机转速并反馈至主控模块；主控模块将上述接收到的车体旋转角度、旋转角加速度和电机的转速，进行滤波、分析等操作判断是否需要调整电机转速与转向，若需要调整则利用电机驱动模块调整电机转速与转向；客户终端通过蓝牙模块控制两轮自平衡车的速度与转向，并且主控模块通过蓝牙模块将电机的转速与转向发送至客户终端显示。本实施例中主控模块采用STM32F407单片机，所述陀螺仪采用GY521MPU-6050传感器。它的内部同时带有陀螺仪传感器和加速度传感器的功能；陀螺仪传感器的可测量范围为-250dps到+250dps，-500dps到+500dps，-1000dps到+1000dps，-2000dps到+2000dps。本实施例中陀螺仪的供电电压为3.3V。本实施例中测速模块包括测速电路与编码器；所述测速电路采用光栅法测量电机的转速，具体的为：在电机轴上安装转盘，该转盘能够随电机的转动而转动，转盘上均匀分布有扇形槽孔，在转盘的两侧分别放置红外发射端和红外接收端，所述红外接收端的输出端与施密特触发器连接，该施密特触发器连接编码器；当转盘随着电机旋转时，红外接收端以一定的频率接收红外发射端通过扇形槽孔发射的红外光信号，红外接收端将该红外光信号输入至施密特触发器，由施密特触发器产生与速度相应的PULSE(脉冲)信号，并将该PULSE信号传送给编码器，由编码器的A相输出PULSE信息，所述编码器的A相连接单片机的脉冲计数口，单片机的PACNT模块对输入脉冲进行计数，从而获取电机的转速。本实施例中由于编码器采用集电极开路输出，输出波形为矩形波，因此需要在编码器的信号输出端接入一个上拉电阻，才可将信号提供给单片机。上述主控模块利用电机驱动模块调整电机转速与转向的具体方法为：本实施例中通过改变单片机PWM模块的输出电平控制电机的正反转，当PWM1为高电平，PWM2为低电平时，电机正转；当PWM1为低电平而PWM2为高电平时，电机反转。同时通过改变PMW1和PWM2端口的驱动波形占空比改变电机的转速；本实施例采用7.2v电源为电机驱动模块供电。本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两轮自平衡车控制装置，其特征在于，该装置包括主控模块及分别与其连接的电机驱动模块、测速模块、陀螺仪；所述陀螺仪设于两轮自平衡车上，用于采集其车体旋转角度与旋转角加速度，并将测得的数据传送给主控模块；测速模块与两轮自平衡车的电机连接，用于测量电机转速并反馈至主控模块；所述主控模块根据接收到的车体旋转角度、转角加速度与电机转速，通过电机驱动模块调整电机的转速与转向。

【技术特征摘要】
1.一种两轮自平衡车控制装置，其特征在于，该装置包括主控模块及分别与其连接的电机驱动模块、测速模块、陀螺仪；所述陀螺仪设于两轮自平衡车上，用于采集其车体旋转角度与旋转角加速度，并将测得的数据传送给主控模块；测速模块与两轮自平衡车的电机连接，用于测量电机转速并反馈至主控模块；所述主控模块根据接收到的车体旋转角度、转角加速度与电机转速，通过电机驱动模块调整电机的转速与转向。2.根据权利要求1所述的一种两轮自平衡车控制装置，其特征在于，所述测速模块包括测速电路与编码器，其中，测速电路与电机连接，将采集的电机转速送入编码器，编码器将所述电机转速转换成主控模块可读的形式传送至主控模块。3.根据权利要求2所述的一种两轮自平衡车控制装置，其特征在于，所述测速电路包括转盘、红外发射端...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅永，王海峰，朱颖，程思远，徐王颖，戴海玲，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32