[发明专利]一种水上自平衡车装置

说明书

本发明公开了一种水上自平衡车，包括方向杆、踏板、控制盒、电池、舵机、驱动电机和螺旋桨；方向杆安置在踏板上，用于控制方向；踏板是整个平衡车的骨架，固定整辆车的结构、承载物体并检测是否有重物在上面；控制盒用于检测水上平衡车的姿态，并控制舵机和驱动电机；电池给整个水上平衡车提供电能；舵机固定在所述踏板上；驱动电机固定在所述舵机的转轴上，驱动电机的轴向与踏板表面法向量的夹角随着分别随其对应的舵机的输出角而变化；螺旋桨固定在驱动电机的转轴上，正向旋转可提供推力，推力的方向与驱动电机的轴向方向一致，舵机输出角度的不断调整和驱动电机转速的调整可以实现水上自平衡车的直立、前进、后退、转弯功能。

技术领域

本发明属于自平衡车技术领域，更具体地，涉及一种水上自平衡车。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对交通工具的追求也从简单的性能到新颖和创意。这几年自平衡车的迅猛发展便说明了这一点。自平衡车是一种控制理论与实际应用结合的产物，给人对交通工具一种新的认识。自平衡车也不仅仅是一种交通工具，还是一种高档的玩具，它可以按照你身体的姿势来前进、后退。而目前来说自平衡车应用在陆地上，但很多时候水面上也是我们交通、娱乐的场所。这便需要将陆地上的自平衡车转移到水面上了。而目前还没有出现过水面上的自平衡车，陆上的自平衡车也不能直接应用到水面上，因为在陆面上平衡车是一个二维的控制，而水面上是一个三维的控制，多了一个维度，控制也会变得相对复杂。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种水上自平衡车，旨在填补水上自平衡车缺少的问题。

本发明提供了一种水上自平衡车，包括方向杆、踏板、控制盒、电池、舵机、驱动电机和螺旋桨；其中：

所述方向杆的一端通过轴承与踏板连接，方向杆转动具有摩擦力小和自动回零的特性；在轴承与踏板连接处装有霍尔传感器，霍尔传感器输出和控制盒相连，用于检测方向杆的摆角并输出摆角信息到控制盒；方向杆另一端为手持部，用于左右摆动调节方向；

所述踏板是平衡车的骨架，用轻而坚固的材料制成，用于承载人员和安装包括控制盒、方向杆、舵机、驱动电机、电池在内的部件，踏板设有重力传感器，用于检测踏板上物体的重量；重力传感器接控制盒里面的控制模块，用于传送重量数据；

所述电池安装在踏板的底部或侧部，用于给本平衡车提供电能，该电池为可充式并设有充电接口；

所述舵机包括左舵机和右舵机，对称于方向杆，固定在所述踏板底面；左右舵机的转轴可分别实现一定角度的旋转，左右驱动电机分别固定在左右舵机的转轴上，可随舵机转轴的转动的转动，从而改变驱动电机轴向方向与踏板表面法向量的夹角；从而改变电机推力方向；

所述驱动电机包括左驱动电机和右驱动电机，所述螺旋桨包括左螺旋桨和右螺旋桨，分别固定在左、右驱动电机的转轴上；左右驱动电机及左右螺旋桨分别构成左、右两套推力系统，对称于方向杆固定在所述踏板底面；驱动电机的轴向与踏板表面法向量的夹角分别随其对应的舵机的输出角而变化，所述踏板表面法向量为平衡车平置在水面上时，垂直于踏板表面向上的方向；

所述控制盒包括控制模块、传感器模块和电机驱动模块；所述控制盒安装在踏板的下方，固定在踏板的表面；所述传感器模块包括三维加速度传感器和三维陀螺仪传感器；所述三维加速度传感器用于检测平衡车速度，三维陀螺仪传感器用于检测平衡车的姿态，包括倾角、加速度和偏航角；所述传感器模块所采集到的数据均传输到控制模块，控制模块接收到三维陀螺仪传感器数据和加速度传感器数据，先经过滤波算法得到姿态信息，再通过控制算法计算出当前的控制量，包括电机的转速转向和舵机的转角，将控制量传输到电机驱动模块上；所述电机驱动模块设在控制盒内，用于根据获得的控制量控制驱动电机的转速和舵机的转角，从而保持整个平衡车的运动和平衡；