专利名称：自平衡两轮车转向偏移量校准装置及校准方法
技术领域：
本发明涉及一种自平衡两轮车转向偏移量校准装置及校准方法。
背景技术：
现有的自平衡两轮车，主要是采用陀螺仪传感器来进行平衡调节。在实际生产自 平衡两轮车中，将陀螺仪传感器安装在车体内这个过程，由于电路板搭载支架的倾斜或车 体内壳的倾斜等原因，搭载有陀螺仪传感器的电路板很难安装得十分水平，对于单轴的陀 螺仪传感器，这种轻微的角度倾斜会随着转动半径的增大，而使倾斜弧长被放大，长此以 往，使用者在驾驶自平衡两轮车时，人体会更容易感知倾斜，严重的还会在平衡转向时出现 前倾后仰的状况，而现有技术中，尚未有针对自平衡两轮车的陀螺仪传感器进行校准的校 准装置出现，也尚未有这样的校准方法供生产厂家使用。发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了一种自平衡两轮车转向偏移量校准装置及 校准方法，以解决现有技术中自平衡两轮车不能够得到很好校准的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种自平衡两轮车转向偏移量校准装置，用 于测量并校准自平衡两轮车的陀螺仪传感器，包括采集陀螺仪传感器和编码器信号并发送 偏移量信号给陀螺仪传感器板的MCU的人机交互显示板、用于为人机交互显示板和自平衡 两轮车供电的电源、由人机交互显示板供电的编码器和通过转轴上下连接的上圆盘、下圆 盘，所述上圆盘、下圆盘之间设置用于测量上圆盘转速的所述编码器，该编码器与所述转轴 同轴，所述上圆盘的上表面设有用于与自平衡两轮车底部固定的固定架。
由于本技术方案中人工参与操作的步骤很少，只需将自平衡两轮车安装到上圆盘 的固定架即可，人机交互显示板会自动计算偏移角度，因此其自动化、智能化程度高，操作 简单且可靠性强。人机交互显示板计算出陀螺仪传感器的偏移角度，然后将偏移信息发送 至陀螺仪传感器板的MCU，而陀螺仪传感器板的MCU会自动保存该信息到其flash空间内， 陀螺仪传感器接收到偏移信息后，会自动进行补偿，从而达到陀螺仪传感器校准的目的。除 非陀螺仪传感器板损毁，否则记录的信息不会丢失，因此一次校准可永久免除陀螺仪传感 器再次偏移。
所述电源的输出端与所述人机交互显示板的电源输出端、信号输出端共同连接一 个集通讯与供电为一体的综合插头，该综合插头接入自平衡两轮车的CAN总线和与所述编 码器连接。目的是避免接入自平衡两轮车的线路混乱。
所述电源与所述人机交互显示板安装在同一个控制柜内。便于让人机交互显示板 和电源能够安装在合适的位置。
所述上圆盘和所述下圆盘的边缘开设有上下对应的尺寸相同的可供同一固定销 同时插入固定的圆孔。当不使用本装置时，防止了上圆盘自动旋转，也避免了上圆盘被人为 旋转。
所述编码器为增量式编码器。采用增量式编码器在本技术方案中比采用绝对式编 码器更加合适。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种自平衡两轮车转向偏移量的校准方 法，包括以下步骤(1)将自平衡两轮车转向偏移量校准装置的下圆盘放置在水平的平台上；(2)取下自平衡两轮车的电池，将自平衡两轮车的车体底部与固定架固定；(3)将电源和人机交互显示板连接到自平衡两轮车上，使人机交互显示板与自平衡两 轮车通讯，电源为其供电；(4)将自平衡两轮车的车体顺时针旋转不超过I圈，然后再逆时针旋转不超过I圈，如 此重复至少2次；(5)编码器输出反映上圆盘转速的方波信号，人机交互显示板将该信号采集并解算后 得出上圆盘的转速，该转速信号为标准信号值，同时，人机交互显示板采集自平衡两轮车的 陀螺仪传感器的实际转速信号，该转速信号为待校准信号值；(6 )人机交互显示板将标准信号值和待校准信号值进行对比、计算，得出陀螺仪传感器 的偏移量，再将偏移量发送至自平衡两轮车的陀螺仪传感器板的MCU ；(7)陀螺仪传感器板的MCU接收到该偏移量后，自动保存进其flash空间内；(8)校准结束。
步骤(4)中，自平衡两轮车的转速大于15转/分。
本发明具有如下有益技术效果(1)装置的操作步骤简单，校准方法的步骤也比较简单，由于人机交互显示板的自动计 算，陀螺仪传感器板的MCU自动存储偏移数据，因此其自动化、智能化程度高，操作简单且 可靠性强；(2)由于陀螺仪传感器板的MCU自动保存偏移数据，除非陀螺仪传感器板损毁，才会使 记录的信息丢失，因此一次校准可永久免除陀螺仪传感器再次偏移。
图1为本发明的校准装置的结构示意图。
图2为图1所示校准装置与自平衡两轮车底部相接触部位的主视图。
图3为本发明校准方法的工作流程图。
图中1-人机交互显示板，2-电源，3-编码器，4-上圆盘，5-下圆盘，6-固定架， 7-综合插头，8-控制柜，9-圆孔，10-自平衡两轮车的车体。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，一种自平衡两轮车转向偏移量校准装置，用于测量并校准自平 衡两轮车的陀螺仪传感器。它包括采集陀螺仪传感器和编码器3信号并发送偏移量信号给 陀螺仪传感器板的MCU的人机交互显示板1、用于为人机交互显示板I和自平衡两轮车供电 的电源2、由人机交互显示板I供电的编码器3和通过转轴上下连接的上圆盘4、下圆盘5。 所述上圆盘4、下圆盘5之间设置用于测量上圆盘4转速的所述编码器3，该编码器3与所述转轴同轴。所述上圆盘4的上表面设有用于与自平衡两轮车底部固定的固定架6。所述 电源2的输出端与所述人机交互显示板I的电源输出端、信号输出端共同连接一个集通讯 与供电为一体的综合插头7，该综合插头7接入自平衡两轮车的CAN总线和与所述编码器3 连接，目的是避免接入自平衡两轮车的线路混乱。所述电源2与所述人机交互显示板I安 装在同一个控制柜8内，便于让人机交互显示板I和电源2能够安装在合适的位置。所述 上圆盘4和所述下圆盘5的边缘开设有上下对应的尺寸相同的可供同一固定销同时插入固 定的圆孔9。当不使用本装置时，防止了上圆盘4自动旋转，也避免了上圆盘4被人为旋转。 所述编码器3为增量式编码器，采用增量式编码器在本实施例中比采用绝对式编码器更加 合适。另外，在现有技术的自平衡两轮车中，陀螺仪传感器和MCU，均是设置在同一块陀螺仪 传感器板上的。
本实施例的装置，人工参与操作的步骤很少，只需将自平衡两轮车的车体10的底 部安装到上圆盘4的固定架6即可，而人机交互显示板I会自动计算偏移角度。人机交互 显示板I计算出陀螺仪传感器的偏移角度，然后将偏移角度的信息发送至陀螺仪传感器板 的MCU，而陀螺仪传感器板的MCU会自动保存偏移量的数据到其flash空间内，陀螺仪传感 器接收到偏移信息后，会自动进行补偿，从而达到陀螺仪传感器校准的目的。除非陀螺仪传 感器板损毁，否则记录的信息不会丢失。
如图3所示，一种自平衡两轮车转向偏移量的校准方法，包括以下步骤S301，将自平衡两轮车转向偏移量校准装置的下圆盘5放置在水平的平台上；S302，取下自平衡两轮车的电池，将自平衡两轮车的车体10底部与固定架6固定； S303，将电源2和人机交互显示板I连接到自平衡两轮车上，使人机交互显示板I与自平衡两轮车通讯，电源2为其供电；S304，将自平衡两轮车的车体10顺时针旋转不超过I圈，然后再逆时针旋转不超过I 圈，如此重复2次，超过两次也是可以的，其中，自平衡两轮车旋转过程中的转速大于15转 /分；S305，编码器3输出反映上圆盘4转速的方波信号，人机交互显示板I将该信号采集并 解算后得出上圆盘4的转速，该转速信号为标准信号值，同时，人机交互显示板I采集自平 衡两轮车的陀螺仪传感器的实际转速信号，该转速信号为待校准信号值；S306，人机交互显示板I将标准信号值和待校准信号值进行对比、计算，这一步通过设 置于人机交互显示板I内部的计算机程序实现，得出陀螺仪传感器的偏移量(即倾斜角度)， 再将偏移量发送至自平衡两轮车的陀螺仪传感器板的MCU ；S307，陀螺仪传感器板的MCU接收到该偏移量后，自动保存进其flash空间内；陀螺仪 传感器接收到偏移量后，会自动对其进行补偿；S308，校准结束。
上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制 本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围 中。
权利要求
1.一种自平衡两轮车转向偏移量校准装置，用于测量并校准自平衡两轮车的陀螺仪传感器，其特征在于包括采集陀螺仪传感器和编码器信号并发送偏移量信号给陀螺仪传感器板的MCU的人机交互显示板、用于为人机交互显示板和自平衡两轮车供电的电源、由人机交互显示板供电的编码器和通过转轴上下连接的上圆盘、下圆盘，所述上圆盘、下圆盘之间设置用于测量上圆盘转速的所述编码器，该编码器与所述转轴同轴，所述上圆盘的上表面设有用于与自平衡两轮车底部固定的固定架。
2.根据权利要求1所述的自平衡两轮车转向偏移量校准装置，其特征在于所述电源的输出端与所述人机交互显示板的电源输出端、信号输出端共同连接一个集通讯与供电为一体的综合插头，该综合插头接入自平衡两轮车的CAN总线和与所述编码器连接。
3.3.根据权利要求1所述的自平衡两轮车转向偏移量校准装置，其特征在于所述电源与所述人机交互显示板安装在同一个控制柜内。
4.根据权利要求1所述的自平衡两轮车转向偏移量校准装置，其特征在于所述上圆盘和所述下圆盘的边缘开设有上下对应的尺寸相同的可供同一固定销同时插入固定的圆孔。
5.根据权利要求1所述的自平衡两轮车转向偏移量校准装置，其特征在于所述编码器为增量式编码器。
6.一种自平衡两轮车转向偏移量的校准方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将自平衡两轮车转向偏移量校准装置的下圆盘放置在水平的平台上；(2)取下自平衡两轮车的电池，将自平衡两轮车的车体底部与固定架固定；(3)将电源和人机交互显示板连接到自平衡两轮车上，使人机交互显示板与自平衡两轮车通讯，电源为其供电；(4)将自平衡两轮车的车体顺时针旋转不超过I圈，然后再逆时针旋转不超过I圈，如此重复至少2次；(5)编码器输出反映上圆盘转速的方波信号，人机交互显示板将该信号采集并解算后得出上圆盘的转速，该转速信号为标准信号值，同时，人机交互显示板采集自平衡两轮车的陀螺仪传感器的实际转速信号，该转速信号为待校准信号值；(6 )人机交互显示板将标准信号值和待校准信号值进行对比、计算，得出陀螺仪传感器的偏移量，再将偏移量发送至自平衡两轮车的陀螺仪传感器板的MCU ；(7)陀螺仪传感器板的MCU接收到该偏移量后，自动保存进其flash空间内；(8)校准结束。
7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于步骤(4)中，自平衡两轮车的转速大于15转/分。
全文摘要
本发明公开了一种自平衡两轮车转向偏移量校准装置，用于测量并校准自平衡两轮车的陀螺仪传感器，包括采集陀螺仪传感器和编码器信号并发送偏移量信号给陀螺仪传感器板的MCU的人机交互显示板、用于为人机交互显示板和自平衡两轮车供电的电源、由人机交互显示板供电的编码器和通过转轴上下连接的上圆盘、下圆盘，所述上圆盘、下圆盘之间设置用于测量上圆盘转速的所述编码器，该编码器与所述转轴同轴，所述上圆盘的上表面设有用于与自平衡两轮车底部固定的固定架。本发明还公开了一种自平衡两轮车转向偏移量的校准方法。本发明自动化、智能化程度高，一次校准可永久免除陀螺仪传感器再次偏移。
文档编号G01C25/00GK103017786SQ20111028736
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者郭盖华, 李星乐, 周伟 申请人:东莞易步机器人有限公司