[发明专利]一种基于用户位置的个人运输车的控制

说明书

技术领域

本发明涉及个人运输车的控制，并且更具体地涉及一些装置和方法，这些装置和方法用于基于用户的位置或定向来提供与这种运输车(具有任意数量的接地元件)的方向或者速度有关的用户输入。

背景技术

动态平衡的运输车指的是具有控制系统的个人运输车，在运输车工作时，该控制系统主动地保持运输车的稳定性。所述控制系统通过连续地检测运输车的定向、确定校正动作以保持稳定性并控制轮子电动机做出校正动作，从而保持运输车的稳定性。

对于保持稳定的站立区域的车辆，一方面，转向控制和车辆的向前运动的控制之间的耦合不是所关心的问题，这是因为，在通常的路面条件下，在整个转弯过程中，依靠与地面接触的轮子保持稳定性。然而，在平衡运输车中，施加到一个或多个轮子的任何扭矩均影响运输车的稳定性。转向和平衡控制机构之间的耦合是美国专利No.6789640的一个主题。本发明的主题是方向输入，其根据平衡车辆的转向要求来有利地提供直觉的和自然的人力控制整合。

发明内容

根据本发明的优选实施例，提供控制器，该控制器可用来向用户提供运输车的期望运动方向或定向的输入。该控制器具有用于基于检测到的用户身体定向来接收用户指定的输入。

用户可使用许多输入形式中的任意形式传送用户指定的输入，这些输入形式包括：超声身体位置感应；脚部力感应；操纵柄倾斜；主动操纵柄；身体位置的机械感应；和线性滑动方向输入。

在本发明的那些实施例中，其中运输车能够在一个或多个接地元件上平衡工作，提供输入以用于接收由用户指定的基于所检测到的用户的身体定向的期望运动方向值或者期望速度值。处理器生成至少基于用户指定的方向和速度值的命令信号，连同基于(pitch)误差的倾斜命令信号，从而在实现指定的方向和速度的过程中保持运输车的平衡。所期望的方向的输入也可包括用户指定的偏航值、偏航角速度值或向前/向后方向。

在本发明的各种其它实施例中，控制器具有加和器，该加和器用于根据用户指定偏航值来差分化瞬时偏航值以产生偏航误差值，使得由处理器产生的偏航命令信号至少部分地基于偏航误差值。用来接收用户指定的输入可包括：被配置用来检测用户定向的压力传感器、被配置用来检测用户定向超声传感器、或被配置在支撑用户的平台上用来检测用户的重量分布的力传感器。在又一些其它实施例中，用来接收用户指定的输入包括被配置为与一轴线相横切的平面中的轴，其中该轴线表征两个横向布置的轮子的旋转，基于该轴的定向来指定所述期望方向和速度。

根据本发明的另外实施例，平衡运输车可包括操纵柄，而所述控制器还可具有动力驱动的枢轴，该动力驱动的枢轴至少基于运输车的横向加速度和滚转角中的一个用来定位该操纵柄。具体地，所述控制器可具有位置回路，用来指令操纵柄使得其大体上与第一轮子的速度的平方和第二轮子的速度的平方之差成比例。

根据本发明的其它实施例，提供一种设备用来促使骑车人定位在车辆上以减小车辆横向加速引起的横向不稳定。该设备具有输入和指示装置，该输入用来接收根据期望行进方向的骑车人的指定，该指示装置用于将至少基于车辆的当前横向加速度的期望瞬时身体定向反映给骑车人。指示装置可包括相对于车辆可枢转的操纵柄，该操纵柄响应于车辆转弯被驱动。

附图说明

通过参考下面的结合附图的详细描述，将更容易理解本发明的上述特征，其中：

图1示出如在美国专利No.6302230中被详细描述的个人运输车，本发明可有利地应用于这种个人运输车；

图2示出一框图，该框图示出在可有利地应用本发明的系统结构中的偏航命令的组成输入和输出；

图3A是根据本发明的实施例的偏航控制机构的部件的分解透视图，其示出了与个人运输车的用户接口相连接的偏航控制把手；

图3B示出图3A的偏航控制把手的详细的分解透视图；

图3C示出图3A的偏航控制机构的完整的偏航控制传感器；

图4示出根据本发明的实施例的偏航反馈控制系统的示意性框图；

图5A是分别处于完全正直位置的、向左倾斜的和逆时针旋转的骑车人的示意性俯视图；

图5B是根据本发明实施例的髋部轭架的正视图，该髋部轭架用来检测骑车人定向的改变以命令偏航；

图5C是根据本发明各种实施例的超声发送器/接收器的构造的图表；

图5D是由图4A所示的本发明实施例的部件发送并接收的超声信号的波形定时显示；

图6A是个人运输车的平台在去除压力板后的俯视图，示出根据本发明各种实施例的脚作用力压力传感器的放置；