CN205113575U - 基于外部智能装置app控制的两轮自平衡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，包括车本体、带APP程序并具有蓝牙功能的外部智能装置和分别安装于车本体两相对侧的车轮，车本体内安装有蓝牙通信装置、用于控制小车保持平衡的微控制器和用于获取小车姿态的车体姿态传感器，微控制器与车轮控制连接；车体姿态传感器分别与微控制器和车轮连接；外部智能装置通过蓝牙通信装置与微控制器连接。本实用新型提供的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，通过外部智能装置上的APP，实现对两轮自平衡车运动的远程控制。使得该小车可以适用于各类复杂地形。提高自平衡小车的适用范围。

Description

基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车

技术领域

本实用新型涉及自平衡车技术领域，特别的涉及一种基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车。

背景技术

早在1987年，日本电信大学教授山藤一雄就提出了两轮自平衡机器人的概念。这个基本的概念就是用数字处理器来侦测平衡的改变，然后以平行的双轮来保持机器的平稳。本世纪初瑞士联邦工业大学的Joe、美国的SegwayN等两轮自平衡机器人相继问世，世界各国越来越多的机器人爱好者和研究者开始关注两轮自平衡机器人。由于两轮自平衡车有着活动灵便，环境无害等优点，其被广泛应用于各类高规格社会活动，目前该车已用于奥运会以及世博会等大型场合。

现有两轮自平衡车的运行无法通过外部智能装置等常用通讯设备进行控制。当两轮自平衡车用于机器人的运载时，尤其是为了执行任务时，难以远程控制机器人在狭窄区域内运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，本实用新型主要解决了现有技术中难以远程控制两轮自平衡车，在狭窄区域内运行的技术问题。

本实用新型提供一种基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，包括车本体、带APP程序并具有蓝牙功能的外部智能装置和分别安装于车本体两相对侧的车轮，车本体内安装有蓝牙通信装置、用于控制两轮自平衡车保持平衡的微控制器和用于获取两轮自平衡车姿态的车体姿态传感器，微控制器与车轮控制连接；车体姿态传感器分别与微控制器和车轮连接；外部智能装置通过蓝牙通信装置与微控制器连接。

车轮包括第一车轮和第二车轮，第一车轮内安装有用于驱动第一车轮的第一轮电机；第二车轮内安装有用于驱动第二车轮的第二轮电机。

优选的，还包括用于控制车轮运动的控速器、控速器与微控制器连接的同时还与第一轮电机和第二轮电机分别连接。

优选的，还包括用于实时显示两轮自平衡车倾角和角速度的显示器，显示器与微控制器连接。

优选的，显示器为OLED显示器。

优选的，微控制器中包含卡尔曼滤波器和PID控制器。

优选的，车本体上还安装有用于与车轮、微控制器和车本体姿态控制器分别供电连接的电源。

优选的，车本体上安装有操作部件。

优选的，微控制器为STM32f103C8T6型单片机；车体姿态传感器为MPU6050六轴传感器。

优选的，外部智能装置为手机、智能手环或平板电脑。

本实用新型的优点：

本实用新型提供的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，通过外部智能装置上的APP，实现对两轮自平衡车运动的远程控制。使得该两轮自平衡车可以适用于各类复杂地形。提高自平衡小车的适用范围。

参考根据本实用新型的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车的各种实施例的如下描述将使得本实用新型的上述和其他方面显而易见。

附图说明

现在将参考附图更详细地解释本实用新型，其中：

图1是本实用新型的优选实施例的两轮自平衡车结构示意图；

图2是本实用新型的一种优选实施例的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车结构示意图；

图3是本实用新型的另一种优选实施例的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车结构示意图。

图例说明：

100、车本体；410、第一车轮；420、第二车轮；10、微控制器；20、蓝牙通信装置；30、外部智能装置；400、控速器；41、第一轮电机；42、第二轮电机；50、车体姿态传感器；60、显示器。

具体实施方式

参见图1～2，本实用新型提供了一种基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，包括车本体100、带APP程序并具有蓝牙功能的外部智能装置30和分别安装于所述车本体100两相对侧的车轮，所述车本体100内安装有蓝牙通信装置20、用于控制所述两轮自平衡车保持平衡的微控制器10和用于获取两轮自平衡车姿态的车体姿态传感器50，所述微控制器10与所述车轮控制连接；所述车体姿态传感器50与所述微控制器10传输连接，所述车体姿态传感器50和所述车轮控制连接；所述外部智能装置30通过所述蓝牙通信装置20与所述微控制器10连接。

参见图1，该车包括车本体100，车本体100内设有空腔，可以容纳微控制器10和车体姿态传感器50。当然也可以用于容纳其他部件，例如电源等部件。车本体100的两相对侧分别安装有车轮，车轮包括第一车轮410第二车轮420。车轮用于带动车本体100运动。车本体100内安装的微控制器10用于控制车整体，使其在前进、静止或倒退的情况下保持整体平衡。从而保证车本体100上转载的操作部件的安全可靠性。

车体姿态传感器50用于获取整车的姿态变化，例如整车的倾角和角速度等姿态参数。车体姿态传感器50获取整车姿态后，将姿态参数传输至微控制器10中进行处理，微控制器10根据整车实时姿态，对车轮进行控制，从而实现了整车的平衡。当需要车运动时，由外部智能装置30通过其中安装的APP程序发出相应的控制指令，并调用外部智能装置30的蓝牙功能，通过蓝牙通信装置20向微控制器10发出控制指令。所用蓝牙通信装置20安装与车体内，从而实现对外部智能装置30的蓝牙控制信号的接收。通过外部智能装置上的APP，实现对两轮自平衡车运动的远程控制。使得该两轮自平衡车可以适用于各类复杂地形。提高自平衡小车的适用范围。车轮的控制连接，是指车轮的运动可以根据微控制器10的指令进行运动。具体按常规实现方法即可实现。

蓝牙通信装置20可以为现有常用的蓝牙类通信装置。例如可以为采用SPP-C蓝牙模块，遵循V2.1+EDR蓝牙规范，采用串口协议。所用车体姿态传感器50可以为任何具有陀螺仪与加速度计功能的常用传感器。例如MPU6050六轴传感器。优选为MPU6050六轴传感器，该传感器灵敏度高，获取数据准确。外部智能装置30可以为各类常用的外部智能装置30，例如手机、智能手环或平板电脑均可。优选为手机，手机便于携带体积小，发射信号好，操作方便。

优选的，车轮包括第一车轮410、第二车轮420，第一车轮410内安装有用于驱动第一车轮410的第一轮电机41；第二车轮420内安装有用于驱动第二车轮420的第二轮电机42。第一车轮410与第二车轮420分别安装电机，能实现对单个车轮的分别控制，提高控制精度。

优选的，车本体100上还可以放置具有操作能力的机器人或机械手臂。通过车轮的运载可以实现将上述操作部件运输到指定地点进行工作。

优选的，还包括用于控制车轮运动的控速器400、控速器400与微控制器10连接的同时还与第一轮电机41和第二轮电机42分别连接。控速器400接收微控制器10发出的控制指令，从而调整第一轮电机41和第二轮电机42，进而控制第一车轮410和第二车轮420的转速等运动状态。例如可以为TB6612驱动器，其中包括2个直流减速电机。

参见图3，优选的，还包括用于实时显示车倾角和角速度的显示器60，显示器60与微控制器10连接。显示器60能显示车体的运动情况，便于及时了解整车运动情况，对其进行监控。显示器60可以为各类常用的显示屏。更优选的可以为OLED显示器60。该屏幕价格低廉，使用方便。

优选的，微控制器10中包含卡尔曼滤波器。通过使用卡尔曼滤波器可以更快使车体处于平衡。提高对车体的控制精度。更优选的，微控制器10中还包括PID控制器(比例-积分-微分控制器)，用于获取准确控制信号。进一步的提高整车运行平稳性。当然同时包含卡尔曼滤波器和PID控制器，则效果更佳。显然包含卡尔曼滤波器和/或PID控制器的微控制器10可以为市售常用单片机。优选的，微控制器10为STM32f103C8T6型单片机。

优选的，车本体100上还安装有用于与车轮、微控制器10和车本体100姿态控制器分别供电连接的电源。电源可以通过电线等常用供电连接方式与上述部件分别连接。从而实现车体一体化。电源可以为12V的航模电池，通过对12V进行稳压分别输出5V和3.3V的电流，对相应器件供电。

本领域技术人员将清楚本实用新型的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本实用新型的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本实用新型，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本实用新型并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本实用新型时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本实用新型的范围的限制。

Claims (10)

1.一种基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，包括车本体、带APP程序并具有蓝牙功能的外部智能装置和分别安装于所述车本体两相对侧的车轮，所述车本体内安装有蓝牙通信装置、用于控制所述两轮自平衡车保持平衡的微控制器和用于获取所述两轮自平衡车姿态的车体姿态传感器，

所述微控制器与所述车轮控制连接；

所述车体姿态传感器分别与所述微控制器和所述车轮连接；

所述外部智能装置通过所述蓝牙通信装置与所述微控制器连接。

2.根据权利要求1所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，所述车轮包括第一车轮和第二车轮，所述第一车轮内安装有用于驱动所述第一车轮的第一轮电机；

所述第二车轮内安装有用于驱动所述第二车轮的第二轮电机。

3.根据权利要求2所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，还包括用于控制所述车轮运动的控速器、所述控速器分别与所述微控制器、所述第一轮电机和所述第二轮电机连接。

4.根据权利要求3所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，还包括用于实时显示所述两轮自平衡车倾角和角速度的显示器，所述显示器与所述微控制器连接。

5.根据权利要求4所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，所述显示器为OLED显示器。

6.根据权利要求1～5中任一项中所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，所述微控制器中包含卡尔曼滤波器和/或PID控制器。

7.根据权利要求6所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，还包括用于分别向所述车轮、所述微控制器和所述车本体姿态控制器供电的电源，所述电源安装于所述车本体上。

8.根据权利要求7所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，所述车本体上安装有操作部件。

9.根据权利要求6所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，所述微控制器为STM32f103C8T6型单片机；所述车体姿态传感器为MPU6050六轴传感器。

10.根据权利要求6所述的基于外部智能装置APP控制的两轮自平衡车，其特征在于，所述外部智能装置为手机、智能手环或平板电脑。