專利名稱：用于動(dòng)態(tài)自平衡車輛的控制的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛的控制、尤其涉及對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)的控制。
背景技術(shù)：
已知有各種各樣用于輸送人的車輛和方法。通常，這些車輛依賴于靜態(tài)穩(wěn)定性，并且設(shè)計(jì)成在將它們的地面接觸部件放置在位于下面的表面的所有預(yù)見(jiàn)條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性。 例如，作用在汽車重心上的重力矢量通過(guò)車輛輪子的地面接觸點(diǎn)之間，且汽車懸架總是將所有輪子保持在地面上，從而使車輛穩(wěn)定。然而，存在會(huì)致使本來(lái)應(yīng)該穩(wěn)定的車輛變得不穩(wěn)定的狀況(例如，速度增大或減小、急轉(zhuǎn)彎以及陡坡)。也稱為平衡車輛的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定車輛是具有控制系統(tǒng)的車輛類型，該控制系統(tǒng)在車輛工作時(shí)主動(dòng)地維持車輛穩(wěn)定性。例如，在僅僅具有兩個(gè)橫向設(shè)置輪子的車輛中，控制系統(tǒng)通過(guò)持續(xù)感測(cè)車輛取向、確定維持穩(wěn)定性所需的校正作用以及指揮輪子電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校正作用來(lái)維持車輛的前后穩(wěn)定性。如果車輛例如由于部件故障或者缺少充足的動(dòng)力而喪失維持穩(wěn)定性的能力，則人會(huì)突然失去平衡。對(duì)于維持穩(wěn)定軌跡的車輛來(lái)說(shuō)，車輛的轉(zhuǎn)向控制和前進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制之間的聯(lián)接并沒(méi)有太大意義。在通常的路面條件下，借助輪子在整個(gè)轉(zhuǎn)彎過(guò)程和加速和減速過(guò)程中與地面接觸來(lái)維持穩(wěn)定性。然而在具有兩個(gè)橫向設(shè)置輪子的平衡車輛中，施加于一個(gè)或多個(gè)輪子的任何扭矩會(huì)影響車輛的穩(wěn)定性。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，例如美國(guó)專利5871091所示的自平衡車輛，個(gè)人車輛可以是自推進(jìn)的和可用戶導(dǎo)向的，且此外例如當(dāng)一次僅有兩個(gè)輪子與地面接觸時(shí)，可實(shí)現(xiàn)在前后或左右平面中的一個(gè)或兩個(gè)平面中的穩(wěn)定性。此種車輛可在一種模式中工作，在該模式中，車輛的運(yùn)動(dòng)、包括加速(直線和轉(zhuǎn)彎)會(huì)部分或完全通過(guò)駕駛該車輛的主體所引起的車輛傾斜所控制。在美國(guó)專利系列第08/384705中描述若干此種車輛，該專利以參見(jiàn)的方式納入本文。此種平衡車輛會(huì)缺乏靜態(tài)穩(wěn)定性。例如參見(jiàn)圖1A，其中示出現(xiàn)有技術(shù)的個(gè)人運(yùn)輸機(jī)，且該運(yùn)輸機(jī)由附圖標(biāo)記18所指代，主體10站立在支承平臺(tái)12上并握持附連于平臺(tái)12 的手柄16上的把手14，使得該實(shí)施例的車輛18能以類似于滑行車的方式工作?？商峁┛刂苹芈?，使得主體傾斜引起平臺(tái)傾斜，而這進(jìn)而引起扭矩繞軸22施加于輪子20，由此致使車輛加速。然而，車輛18是靜態(tài)不穩(wěn)定的，且在缺乏用以維持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的控制回路的工作下，主體10將不再支承于站立位置并且會(huì)從平臺(tái)12跌落。在圖IB中示出另一現(xiàn)有技術(shù)的個(gè)人運(yùn)輸機(jī)，且該運(yùn)輸機(jī)總地由附圖標(biāo)記M所指代。個(gè)人車輛M同樣具有圖IA所示車輛18的特征，即用于支承主體10的支承平臺(tái)12和附連于平臺(tái)12的手柄16上的把手，使得本實(shí)施例的車輛M也能以類似于滑行車的方式工作。圖IB示出雖然車輛M可具有輪群沈，每個(gè)輪群具有多個(gè)輪子觀，然而車輛M仍是靜態(tài)不穩(wěn)定的，且在缺乏用以維持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的控制回路的工作下，主體10將不再支承于站立位置并且會(huì)從平臺(tái)12跌落。車輛30的站立騎手10將它的腳放置在平臺(tái)上，并且在相對(duì)寬且平坦的路徑33中前后轉(zhuǎn)移重量。在橫貫該弧度中抵抗重力和慣性所需的微量強(qiáng)度良好地處于平均用戶肌肉的強(qiáng)度和協(xié)調(diào)度內(nèi)。不管騎手向前還是向后傾斜，車輛和騎手35的重心以弧形方式移動(dòng)。 當(dāng)將座位添加于此種車輛時(shí)，以上述方式來(lái)移動(dòng)中心可能就不行了，需要用于轉(zhuǎn)移重心的替代機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)需要在使騎手能抵抗重力和慣性的同時(shí)提供適當(dāng)范圍的運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明的特征是一種用于在表面上運(yùn)輸有效載荷的車輛。該車輛包括支承件和封殼，該支承件用于支承有效載荷，而封殼用于至少部分地封裝該有效載荷。該車輛還包括兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件(例如，輪子、軌道、輥?zhàn)?、腿?，且這些地面接觸元件聯(lián)接于封殼或支承件中的至少一個(gè)。車輛還包括聯(lián)接于地面接觸元件的驅(qū)動(dòng)件。車輛還包括控制器，該控制器聯(lián)接于驅(qū)動(dòng)件，用于至少響應(yīng)于車輛的重心位置來(lái)調(diào)節(jié)該驅(qū)動(dòng)件的操縱，以動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)件沿地面推進(jìn)該地面接觸元件。在一些實(shí)施例中，封殼聯(lián)接于支承件。在一些實(shí)施例中，該車輛包括使支承件和封殼聯(lián)接于地面接觸元件的結(jié)構(gòu)，且該結(jié)構(gòu)允許重心位置發(fā)生變化。在一些實(shí)施例中，重心位置沿車輛的前后平面、側(cè)向平面以及垂直平面中的一個(gè)或多個(gè)平面變化。在一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌使封殼和支承件能相對(duì)于地面接觸元件滑動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)包括使支承件和封殼聯(lián)接于地面接觸元件的樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，且該樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使封殼和支承件能相對(duì)于地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，有效載荷是人，且該車輛包括輸入裝置，人推動(dòng)或拉動(dòng)輸入裝置，使得人、支承件以及封殼能相對(duì)于地面接觸元件移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該車輛包括一個(gè)或多個(gè)(例如，兩個(gè))四桿連桿機(jī)構(gòu)，且每個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)使一個(gè)地面接觸元件聯(lián)接于支承件和封殼，使封殼和支承件能相對(duì)于地面接觸元件移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，封殼聯(lián)接于地面接觸元件。在一些實(shí)施例中，該車輛包括使支承件聯(lián)接于封殼和地面接觸元件的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許重心位置發(fā)生變化。在一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌使支承件能相對(duì)于封殼和地面接觸元件滑動(dòng)(例如，前后)。在一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)包括使支承件聯(lián)接于封殼和地面接觸元件的樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，且該樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使支承件能相對(duì)于封殼和地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，該車輛包括兩個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)，且每個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)使支承件聯(lián)接于封殼和地面接觸元件，使支承件能相對(duì)于地面接觸元件移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，有效載荷是人，且該結(jié)構(gòu)包括輸入裝置，人推動(dòng)或拉動(dòng)輸入裝置，使得人和支承件能相對(duì)于封殼和地面接觸元件移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該車輛包括致動(dòng)器，該致動(dòng)器對(duì)支承件、有效載荷或封殼中的一個(gè)或多個(gè)的重心相對(duì)于地面接觸元件的位置進(jìn)行控制。在一些實(shí)施例中，根據(jù)所選擇的工作模式來(lái)控制車輛。在一些實(shí)施例中，該工作模式是遠(yuǎn)程控制模式，或者有效載荷是人且工作模式是人控制模式。在一些實(shí)施例中，有效載荷是人，該人將壓力施加到聯(lián)接于車輛(例如，平臺(tái)、支承件或封殼)的腳部件上，以使車輛減速。在一些實(shí)施例中，人在聯(lián)接于車輛的腳部件上施加壓力，以使車輛加速。在一些實(shí)施例中，重心位置向后轉(zhuǎn)移致使車輛減速(例如，如果初始向前移動(dòng)的話)。在一些實(shí)施例中，重心位置向后轉(zhuǎn)移致使車輛向后加速(例如，如果初始停止或向后移動(dòng)的話)。在一些實(shí)施例中，重心位置向前轉(zhuǎn)移致使車輛向前加速。在一些實(shí)施例中，重心位置向前轉(zhuǎn)移，當(dāng)車輛初始向后行進(jìn)時(shí)致使車輛減速。在一些實(shí)施例中，該車輛包括穩(wěn)定器地面接觸元件，該穩(wěn)定器地面接觸元件定位在車輛上，以使車輛靜態(tài)穩(wěn)定(例如，當(dāng)并非動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí))。在一些實(shí)施例中，穩(wěn)定器地面接觸元件是可伸縮的。在一些實(shí)施例中，該穩(wěn)定器地面接觸元件包括傳感器，該傳感器用于檢測(cè)a)穩(wěn)定器地面接觸元件與地面接觸或者b)穩(wěn)定器地面接觸元件與地面之間所施加力中的至少一種。在一些實(shí)施例中，穩(wěn)定器地面接觸元件包括輪子、滑橇、球或柱的一種或多種。在一些實(shí)施例中，車輛包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，這些傳感器用于檢測(cè)車輛重心位置的變化。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器是力傳感器、位置傳感器、縱傾傳感器或縱傾率傳感器中的一種或多種。在一些實(shí)施例中，啟動(dòng)模式由車輛的重心位置的變化所觸發(fā)，且車輛的重心位置變化啟動(dòng)平衡車輛的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，使得車輛不再由穩(wěn)定器地面接觸元件所穩(wěn)定。在一些實(shí)施例中，該穩(wěn)定器地面接觸元件朝車輛前部定位，且重心位置向后轉(zhuǎn)移，以例如觸發(fā)啟動(dòng)模式。在一些實(shí)施例中，該穩(wěn)定器地面接觸元件朝車輛后部定位，且重心位置向前轉(zhuǎn)移，以例如觸發(fā)啟動(dòng)模式。在一些實(shí)施例中，重心位置轉(zhuǎn)移至超出閾值觸發(fā)停車模式，該停車模式使車輛減速。在一些實(shí)施例中，有效載荷是人，且車輛包括輸入裝置，該輸入裝置由連接件聯(lián)接于車輛，從而當(dāng)人向前推動(dòng)輸入裝置時(shí)，車輛加速(或向后減速)，而當(dāng)人向后拉動(dòng)輸入裝置時(shí)，車輛減速(或向后加速)。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)件將動(dòng)力輸送給地面接觸元件，以使地面接觸元件旋轉(zhuǎn)，從而動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)件是機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件。在一些實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)件使車輛的地面接觸元件前后移動(dòng)，以動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。在一些實(shí)施例中，車輛包括第二驅(qū)動(dòng)件，該第二驅(qū)動(dòng)件將動(dòng)力輸送給地面接觸元件，以前后推進(jìn)該車輛(例如，使地面接觸元件旋轉(zhuǎn))。在一些實(shí)施例中，車輛包括聯(lián)接于第二驅(qū)動(dòng)件的內(nèi)燃機(jī)、踏板或曲柄，該第二驅(qū)動(dòng)件將動(dòng)力輸送給地面接觸元件，以使地面接觸元件旋轉(zhuǎn)，從而前后推進(jìn)該車輛。另一方面，本發(fā)明的特征是一種利用車輛在表面上運(yùn)輸有效載荷的方法。該方法包括利用支承件來(lái)支承有效載荷和利用封殼來(lái)至少部分地封裝該支承件。該方法還包括響應(yīng)于車輛的重心位置來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)件的操作進(jìn)行控制，以動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡，其中驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件，而這兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件聯(lián)接于封殼或支承件中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，所輸送的動(dòng)力響應(yīng)于車輛的姿態(tài)(例如，縱傾)。在一些實(shí)施例中，該封殼聯(lián)接于支承件，且支承件和封殼相對(duì)于地面接觸元件移動(dòng)，以改變車輛的重心位置。在一些實(shí)施例中，封殼聯(lián)接于地面接觸元件，且支承件相對(duì)于封殼和地面接觸元件移動(dòng)，以改變車輛的重心位置。在一些實(shí)施例中，支承件和封殼相對(duì)于地面接觸元件滑動(dòng)。在一些實(shí)施例中，支承件相對(duì)于封殼和地面接觸元件滑動(dòng)。在一些實(shí)施例中，支承件和封殼相對(duì)于地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，支承件相對(duì)于封殼和地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，該方法包括對(duì)聯(lián)接于車輛的腳部件施加壓力，以使車輛加速。在一些實(shí)施例中，該方法包括向后轉(zhuǎn)移重心位置，以使平衡車輛減速。在一些實(shí)施例中，該方法包括向前轉(zhuǎn)移重心位置，以使平衡車輛加速。在一些實(shí)施例中，該方法包括向后轉(zhuǎn)移重心，以使平衡車輛加速。在一些實(shí)施例中，該方法包括利用定位在車輛上的穩(wěn)定器地面接觸元件使平衡車輛靜態(tài)穩(wěn)定。在一些實(shí)施例中，該方法包括當(dāng)車輛動(dòng)態(tài)平衡時(shí)縮回穩(wěn)定器地面接觸元件。在一些實(shí)施例中，該方法包括當(dāng)安裝在車輛上的傳感器檢測(cè)出重心位置變化時(shí)觸發(fā)啟動(dòng)模式，并且啟動(dòng)車輛的動(dòng)態(tài)平衡。在一些實(shí)施例中，該方法包括向后轉(zhuǎn)移重心位置， 以啟動(dòng)車輛的動(dòng)態(tài)平衡。在一些實(shí)施例中，該方法包括向前轉(zhuǎn)移重心位置，以啟動(dòng)車輛的動(dòng)態(tài)平衡。在一些實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)使車輛的重心位置轉(zhuǎn)移至超出閾值來(lái)觸發(fā)停車模式，并且使平衡車輛減速。在一些實(shí)施例中，該方法包括對(duì)聯(lián)接于平臺(tái)或封殼中至少一個(gè)的腳部件施加壓力，以使重心位置向后移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，有效載荷對(duì)于地面接觸元件的相對(duì)位置是對(duì)控制器的輸入。在一些實(shí)施例中，通過(guò)改變車輛的所希望縱傾并使車輛的重心位置轉(zhuǎn)移，使該輸入增強(qiáng)或削弱所命令的車輛的加速或減速。在一些實(shí)施例中，該輸入對(duì)用于控制車輛速度的速度極限算法的所希望縱傾進(jìn)行修改。在一些實(shí)施例中，該方法包括將動(dòng)力輸送給地面接觸元件，以使地面接觸元件旋轉(zhuǎn)，從而動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。該方法還包括驅(qū)動(dòng)件，該驅(qū)動(dòng)件使地面接觸元件在車輛的前后方向上移動(dòng)，以動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。在一些實(shí)施例中，該方法包括將動(dòng)力從第二驅(qū)動(dòng)件輸送給地面接觸元件，以使地面接觸元件旋轉(zhuǎn)，從而使車輛前后移動(dòng)。另一方面，本發(fā)明的特征是一種用于在表面上運(yùn)輸有效載荷的車輛。該車輛包括支承件和封殼，該支承件用于支承有效載荷，而封殼用于至少部分地封裝該有效載荷。該車輛還包括兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件，這兩個(gè)地面接觸元件聯(lián)接于封殼或支承件中的至少一個(gè)。車輛還包括聯(lián)接于地面接觸元件的驅(qū)動(dòng)件。車輛還包括調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置用于至少響應(yīng)于車輛的重心位置和/或車輛的傾斜來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)件的操作，以動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。另一方面，本發(fā)明的特征是一種用于在表面上運(yùn)輸有效載荷的車輛。該車輛包括支承件和封殼，該支承件用于支承有效載荷，而封殼用于至少部分地封裝該有效載荷。該車輛還包括兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件，這兩個(gè)地面接觸元件聯(lián)接于封殼或支承件中的至少一個(gè)。車輛還包括聯(lián)接于地面接觸元件的第一驅(qū)動(dòng)件。車輛還包括控制器，該控制器聯(lián)接于第一驅(qū)動(dòng)件，用于至少響應(yīng)于車輛的重心位置來(lái)調(diào)節(jié)第一驅(qū)動(dòng)件的操作，以使車輛的地面接觸元件前后移動(dòng)，從而動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。該車輛還包括第二驅(qū)動(dòng)件，該第二驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于地面接觸元件，以將動(dòng)力輸送給地面接觸元件，從而前后推進(jìn)車輛。在一些實(shí)施例中，該車輛包括聯(lián)接于第二驅(qū)動(dòng)件的內(nèi)燃機(jī)，用以將動(dòng)力輸送給地面接觸元件。在一些實(shí)施例中，該車輛包括聯(lián)接于地面接觸元件的導(dǎo)軌，使第一驅(qū)動(dòng)件能命令車輛的地面接觸元件前后移動(dòng)，以動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。另一方面，本發(fā)明的特征是一種利用車輛在表面上運(yùn)輸有效載荷的方法。該方法包括利用支承件來(lái)支承有效載荷和利用封殼來(lái)至少部分地封裝該支承件。該方法還包括響應(yīng)于車輛的重心位置來(lái)對(duì)聯(lián)接于封殼或支承件中至少一個(gè)的第一驅(qū)動(dòng)件的操作進(jìn)行控制， 以使車輛的地面接觸元件前后移動(dòng)，從而動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。該方法還包括控制第二驅(qū)動(dòng)件的操作，該第二驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件，以將動(dòng)力輸送給地面接觸元件，從而前后推進(jìn)車輛。 另一方面，本發(fā)明的特征是披露一種用于在表面上運(yùn)輸人的運(yùn)輸裝置。該運(yùn)輸裝置是具有用于提供平衡的控制回路的動(dòng)態(tài)平衡車輛。該運(yùn)輸裝置包括限定前后方向平面的平臺(tái)。該平臺(tái)支承包括人的有效載荷。包括地面接觸模件，該地面接觸模件可以是一個(gè)或多個(gè)輪子。地面接觸元件可移動(dòng)地聯(lián)接于平臺(tái)。運(yùn)輸裝置和運(yùn)輸裝置上的任何載荷具有相對(duì)于地面接觸元件所限定的重心。該運(yùn)輸裝置還包括支承件。該支承件可以是用于支承物體的座位，且該支承件聯(lián)接于平臺(tái)，從而允許通過(guò)支承件的至少一部分的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)、使得重心在前后方向平面中變化。在一實(shí)施例中，支承件的至少一部分的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械地耦合起來(lái)。該運(yùn)輸裝置還包括驅(qū)動(dòng)件，該驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于地面接觸模件，并且響應(yīng)于重心位置將動(dòng)力輸送給地面接觸模件。該驅(qū)動(dòng)件供給力，使得車輛平衡。在一實(shí)施例中，該支承件繞位于支承件上方的虛擬樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。支承件的結(jié)構(gòu)使得該支承件能繞弧形通路或其它通路搖動(dòng)。支承件可包括諸如四桿連桿機(jī)構(gòu)之類的機(jī)械連接件。在一實(shí)施例中，四桿連桿機(jī)構(gòu)的每個(gè)桿與樞轉(zhuǎn)件聯(lián)接在一起?？砂ㄓ糜诒３肿坏慕Y(jié)構(gòu)(例如，第五桿)。該結(jié)構(gòu)附連在四桿連桿機(jī)構(gòu)的其中一個(gè)樞轉(zhuǎn)件處。在另一實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)附連在四桿連桿機(jī)構(gòu)的其中一個(gè)桿處。在一實(shí)施例中，四桿連桿機(jī)構(gòu)形成平行四邊形，并且當(dāng)車輛的使用者在座位上移動(dòng)以使重心轉(zhuǎn)移時(shí)改變形狀。在一實(shí)施例中，運(yùn)輸裝置包括壓力傳感器，該壓力傳感器用于在存在駕駛員或有效載荷時(shí)致動(dòng)驅(qū)動(dòng)件并致使控制回路起作用。壓力傳感器可放置在平臺(tái)中以起作用，或者該壓力傳感器可放置在座位中。在又一其它實(shí)施例中，機(jī)械接觸件附連于支承件，該接觸件與聯(lián)接于平臺(tái)的壓力傳感器進(jìn)行接觸。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，支承件包括可滑動(dòng)安裝的座位。該支承件包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌，這些導(dǎo)軌用于使座位能滑動(dòng)。在該實(shí)施例中，座位無(wú)需能夠繞車輛的縱傾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但仍允許使用者改變重心以控制車輛。在滑動(dòng)座位的另一變型中，該滑動(dòng)座位繞車輛的縱傾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)座位沿導(dǎo)軌滑動(dòng)時(shí)，一種機(jī)構(gòu)致使座位繞車輛的縱傾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在一實(shí)施例中，導(dǎo)軌包括一個(gè)或多個(gè)鏈輪，這些鏈輪與聯(lián)接于座位的突起物嚙合，由此當(dāng)座位在導(dǎo)軌上滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。在另一實(shí)施例中，支承件可包括一個(gè)或多個(gè)滑輪，這些滑輪有助于使座位沿一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌滑動(dòng)。在又一其它實(shí)施例中，該座位聯(lián)接于騎在摩擦表面上的摩擦輪。在一實(shí)施例中，支承件包括中凸的徑向基部，該基部使得支承件能響應(yīng)于轉(zhuǎn)移其重量的使用者而搖動(dòng)。該中凸的徑向基部可在樞軸點(diǎn)處聯(lián)接于平臺(tái)，該平臺(tái)隨著座位的運(yùn)動(dòng)而前后平移。在其它實(shí)施例中，中凸的徑向基部可沿其中凸表面具有不同的曲率半徑。在某些實(shí)施例中，支承件可包括阻尼器，以抵抗滑動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)并且抑止控制系統(tǒng)發(fā)生不希望的振動(dòng)。在一實(shí)施例中，當(dāng)沒(méi)有力施加于支承件時(shí)，該支承件較佳地回到一位置，使得車輛基部保持穩(wěn)定。在該實(shí)施例中，當(dāng)控制回路使車輛平衡時(shí)，該車輛仍可略微移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，控制器聯(lián)接于驅(qū)動(dòng)件或驅(qū)動(dòng)件的一部分，且控制器是控制回路的一部分，該控制回路響應(yīng)于車輛縱傾角的變化。在某些實(shí)施例中，該座位可由萬(wàn)向樞轉(zhuǎn)件聯(lián)接于平臺(tái)。在另一實(shí)施例中，該座位聯(lián)接于控制桿。


通過(guò)參照結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述可更易于理解本發(fā)明的前述特征，附圖中圖IA是現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)態(tài)平衡車輛的側(cè)視圖，該動(dòng)態(tài)平衡車輛是能有利地使用本發(fā)明一實(shí)施例的類型。圖IB是又一現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)態(tài)平衡車輛的側(cè)視圖，該動(dòng)態(tài)平衡車輛是能有利地使用本發(fā)明一實(shí)施例的類型。圖2A和2B示出具有以弧形轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)的現(xiàn)有技術(shù)動(dòng)態(tài)平衡車輛。圖3示出具有座位的動(dòng)態(tài)平衡車輛。圖3A示出動(dòng)態(tài)平衡車輛，其中座位聯(lián)接于控制桿。圖;3B示出動(dòng)態(tài)平衡車輛，其中座位由樞轉(zhuǎn)件聯(lián)接于平臺(tái)。圖3C示出動(dòng)態(tài)平衡車輛，其中座位可滑動(dòng)地安裝于其中。圖3D示出具有座位的動(dòng)態(tài)平衡車輛。圖4A示出動(dòng)態(tài)平衡車輛的安裝在四桿連桿機(jī)構(gòu)上的座位。圖4B示出如果騎手向后傾斜使得重心向后轉(zhuǎn)移時(shí)、四桿連桿機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)位置。圖4C示出四桿連桿機(jī)構(gòu)模擬擺動(dòng)，使得座位發(fā)生平移和轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4D示出重心在座位既平移又轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)沿直線平移。圖4E示出用于平移和轉(zhuǎn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)或多個(gè)桿是柔性的。圖5A示出動(dòng)態(tài)平衡車輛的一實(shí)施例，其中座位經(jīng)由樞轉(zhuǎn)件附連于桿。圖5B示出一實(shí)施例，示出座位繞樞軸點(diǎn)附連于滑動(dòng)件，其中滑輪有助于控制轉(zhuǎn)動(dòng)。圖5C示出聯(lián)接于滑動(dòng)件的座位，該滑動(dòng)件騎在至少部分彎曲的導(dǎo)軌上。圖5D示出聯(lián)接于軌道的座位，該軌道包括摩擦輪，其中該座位既平移又轉(zhuǎn)動(dòng)。圖5E示出具有多個(gè)銷的支承結(jié)構(gòu)，這些銷會(huì)與平臺(tái)中的凹槽配合。圖6示出具有可拆搖椅的動(dòng)態(tài)平衡車輛的實(shí)施例的側(cè)視圖。圖6A示出經(jīng)由張力下的簡(jiǎn)易纜線附連于平臺(tái)的支承結(jié)構(gòu)。圖6B示出在底部弧形表面上并且還在平臺(tái)上包括一系列齒的支承結(jié)構(gòu)。圖6C示出支承結(jié)構(gòu)繞樞軸點(diǎn)聯(lián)接于平臺(tái)。圖7A示出可附連于動(dòng)態(tài)平衡車輛的折疊座位，其中座位定位成就象騎手坐在該座位上那樣。圖7B示出騎手坐在折疊座位上。圖7C示出當(dāng)騎手與車輛配合/脫開(kāi)時(shí)的折疊座位位置。圖7D示出具有膝靠的動(dòng)態(tài)平衡車輛的一實(shí)施例。圖8和8A示出既包括平移機(jī)械致動(dòng)器又包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械致動(dòng)器的支承結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例。圖9是根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的三維圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明一說(shuō)明性實(shí)施例、用于動(dòng)態(tài)控制車輛穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)的框圖。
圖IOA是車輛重心相對(duì)于車輛的地面接觸元件的位置的框圖。
圖IOB是圖IOA所示車輛的重心相對(duì)于車輛的地面接觸元件的替代位置的框圖。
圖IlA是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖IlB是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖Iic是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖IlD是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖12B是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖12C是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖12D是根據(jù)本發(fā)明-一說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
圖13A是根據(jù)本發(fā)明-一實(shí)施例的車輛的三維圖。
圖13B是圖13A所示車輛的替代構(gòu)造。
圖14是根據(jù)本發(fā)明一-說(shuō)明性實(shí)施例的車輛的示意說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式圖3示出平衡車輛。平衡車輛包括地面接觸模件32，在所示的實(shí)施例中，該地面接觸模件是一對(duì)由電動(dòng)機(jī)供電的共軸輪子?？刂破髀?lián)接于電動(dòng)機(jī)，用以響應(yīng)于包括車輛以及騎手的組件的重心變化而提供控制信號(hào)。當(dāng)騎手10騎上車輛時(shí)，控制器模件感測(cè)重心 36的變化，并且使用控制回路根據(jù)重心36繞前后方向平面42的變化而控制供給輪子32 的動(dòng)力。當(dāng)重心36沿向前方向而向前移動(dòng)時(shí)，動(dòng)力提供給輪子且車輛會(huì)向前移動(dòng)。當(dāng)重心響應(yīng)于騎手的移動(dòng)而向后移動(dòng)時(shí)，車輛會(huì)減速并反向，使得車輛向后移動(dòng)。當(dāng)感測(cè)出重心變化時(shí)，通過(guò)使用控制回路和輪子致動(dòng)器(未示出)而將扭矩施加給車輛的一個(gè)或多個(gè)輪子 (或其它地面接觸部件)。車輛的縱傾也可被感測(cè)出并在控制回路中進(jìn)行補(bǔ)償?？刂颇＜ㄍ勇輧x，該陀螺儀用以感測(cè)重心位置的變化。所示的車輛包括平臺(tái)12，該平臺(tái)12用于支承騎手和控制桿14和16?？商峁┖线m的力傳感器來(lái)感測(cè)向左和向右傾斜，并且提供相關(guān)聯(lián)的控制件來(lái)產(chǎn)生由于所感測(cè)出的傾斜而引起的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。還可使用近程傳感器來(lái)檢測(cè)該傾斜。類似的是，該實(shí)施例的車輛可裝備有位于平臺(tái)12上的腳(或力)致動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)致動(dòng)車輛，這樣當(dāng)主體接觸平臺(tái)12時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)以自動(dòng)地對(duì)車輛供電。該實(shí)施例還包括用于騎手的支承件34、 38、40 ；該支承件可包括騎手可抵靠其上的座位34。在第一實(shí)施例中，如圖3A所示座位34附連于控制桿16。騎手10則使用其身體和動(dòng)量來(lái)使車輛與騎手的組合重心向前或向后移動(dòng)。在另一實(shí)施例中，如圖:3B所示座位34 經(jīng)由樞軸點(diǎn)44附連于平臺(tái)12。該樞轉(zhuǎn)件可以是簡(jiǎn)單的樞轉(zhuǎn)件，使得該樞轉(zhuǎn)件僅僅向前和向后移動(dòng)，或者該樞轉(zhuǎn)件可以是萬(wàn)向樞轉(zhuǎn)件，使得該座位可沿任何方向樞轉(zhuǎn)。萬(wàn)向樞轉(zhuǎn)件的一個(gè)示例是彈簧。此外，該樞轉(zhuǎn)件可沿車軸安裝于平臺(tái)，或者該樞轉(zhuǎn)件可例如沿平臺(tái)的后緣安裝在其它位置處。在又一實(shí)施例中，座位34使用一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌46附連于平臺(tái)，且該座位34如圖 3C所示在該平臺(tái)上滑動(dòng)。在此種實(shí)施例中，座位34由騎手所引起的移動(dòng)致使車輛及其負(fù)載的重心位置變化。如果座位向前移動(dòng)，傳感器會(huì)感測(cè)處車輛所產(chǎn)生的傾斜，并致使車輛增大向前速度。如果座位向后滑動(dòng)，則車輛30會(huì)相應(yīng)地減緩速度。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中， 諸如彈簧之類的定心機(jī)構(gòu)可包含在樞轉(zhuǎn)件或滑動(dòng)座位中，使得座位會(huì)回位，從而當(dāng)騎手離開(kāi)車輛時(shí)車輛基本穩(wěn)定。在另一實(shí)施例中，如圖3D所示座位50安裝于平臺(tái)12。座位和連接于平臺(tái)的連接件52并不包括樞轉(zhuǎn)件。該實(shí)施例中的座位較佳地使平臺(tái)的長(zhǎng)度延長(zhǎng)。當(dāng)騎手與車輛配合并坐在座位上時(shí)，騎手可通過(guò)使其身體沿座位長(zhǎng)度滑動(dòng)來(lái)調(diào)整重心。在又一實(shí)施例中，車輛包括如圖4A所示附連于控制桿的連桿機(jī)構(gòu)，例如四桿連桿機(jī)構(gòu)。該四桿連桿機(jī)構(gòu)還由另一桿(座位柱)附連于座位，該另一桿繞四桿連桿機(jī)構(gòu)的共同樞軸點(diǎn)聯(lián)接于該四桿連桿機(jī)構(gòu)或者聯(lián)接于連桿機(jī)構(gòu)中的桿。如圖4C所示，該四桿連桿機(jī)構(gòu)使得座位能沿弧形移動(dòng)，這模擬類似于搖椅擺動(dòng)的繞基部平臺(tái)的擺動(dòng)。圖4B示出如果騎手向后傾斜使得重心向后轉(zhuǎn)移時(shí)、四桿連桿機(jī)構(gòu)55會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)位置。騎手不僅向后移動(dòng)而且還向后轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣平移和轉(zhuǎn)動(dòng)耦合在一起。從另一角度來(lái)看，該四桿連桿機(jī)構(gòu)使得座位能繞虛擬樞軸點(diǎn)沿弧形移動(dòng)。該虛擬樞軸點(diǎn)可位于座位上方的一點(diǎn)處。在其它實(shí)施例中， 該虛擬樞軸點(diǎn)可位于座位之下。如圖4D所示，當(dāng)座位34既平移又轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，重心35沿直線在前后平面中移動(dòng)。在其它實(shí)施例中，重心無(wú)需沿直線移動(dòng)，且重心位置可改變。座位的此種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生與圖3A-3D中的上述座位不同的騎手體驗(yàn)。在該實(shí)施例中，不存在座位自動(dòng)返回的位置。這樣，在使重心移動(dòng)所需的能量方面不存在峰值或谷底。在該實(shí)施例中，無(wú)需臂力來(lái)將重心相對(duì)于車軸的位置維持在如圖3A-3C所示采用簡(jiǎn)單和萬(wàn)向樞轉(zhuǎn)件所實(shí)現(xiàn)的位置。這既可易于縱傾控制，又可使騎手能夠發(fā)現(xiàn)在車軸上方的重心位置，使得車輛基本穩(wěn)定。虛擬樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使得就座的騎手能具有站立騎手會(huì)具有的在動(dòng)態(tài)平衡車輛上的類似體驗(yàn)。在相對(duì)于圖4A-4E所述的車輛形式中，騎手通過(guò)從控制桿伸出的一對(duì)把手來(lái)握持該控制桿。當(dāng)騎手坐在座位上時(shí)，該座位可繞前后方向平面移動(dòng)，且當(dāng)騎手移動(dòng)時(shí)座位既會(huì)平移又會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此使重心變化。雖然上面所示的實(shí)施例具有用于提供轉(zhuǎn)動(dòng)和平移的耦合的連桿機(jī)構(gòu)，然而其它結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)也可設(shè)計(jì)成提供此種功能，例如但不局限于圖5A-E和圖6、6A、6B以及6C中示出的結(jié)構(gòu)，且本發(fā)明并不傾向于局限于機(jī)械連接件。在又一實(shí)施例中，四桿連桿機(jī)構(gòu)包括可撓曲的非剛性部件。例如，圖4E示出一支承結(jié)構(gòu)，其中部件B和C各自是撓性的，而部件D如同使部件B和C聯(lián)接于平臺(tái)A的聯(lián)接件那樣是剛性的。在該實(shí)施例中，部件B和C示作向內(nèi)傾斜以遇上部件D。當(dāng)由騎手沿前后方向?qū)⒘νㄟ^(guò)部件D施加在座位上時(shí)，部件B和C會(huì)撓曲，使得座位繞位于該座位上方的虛擬樞軸點(diǎn)擺動(dòng)。在圖4E中通過(guò)虛線示出部件B和C的運(yùn)動(dòng)。這樣支承座位的部件D既會(huì)平移又會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，樞轉(zhuǎn)件可包括在此種實(shí)施例中，使得連接件既樞轉(zhuǎn)又撓曲。例如，可將樞轉(zhuǎn)件放置在如圖所示部件D與部件B和C相接觸的位點(diǎn)處。在又一形式中，部件B和C 可除了定位成向內(nèi)傾斜以外，這兩個(gè)部件向外傾斜。在該類型的實(shí)施例中，該座位會(huì)像搖椅那樣移動(dòng)。如果騎手向前傾斜時(shí)，座位會(huì)向前平移并且該座位會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得座位的最前部分會(huì)低于座位的最后部分。這與圖4E所示的實(shí)施例不同，其中如果騎手致使座位向前平移， 座位會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得座位的最前部分相比于該座位的最后部分升高。圖5A-5E各自示出不同實(shí)施例，其中平移和轉(zhuǎn)動(dòng)耦合起來(lái)。在圖5A中，座位34經(jīng)由樞轉(zhuǎn)件60附連于桿58。該座位還包括與鏈輪64嚙合的、形成為弧形的一系列突出物62。 鏈輪64附連于桿58并繞軸66旋轉(zhuǎn)。該桿包括可繞中心軸69旋轉(zhuǎn)的第二鏈輪67。鏈輪 64,67各自駐留在帶/軌道70上，該帶/軌道包括與鏈輪64、67嚙合的突出物72。當(dāng)車輛的使用者使座位向前或向后移動(dòng)時(shí)，該座位會(huì)平移并由于形成為弧形并且聯(lián)接于座位的突出物62而轉(zhuǎn)動(dòng)。在其它實(shí)施例中，座位在其上滑動(dòng)的軌道可具有不同的型面。例如，該軌道可以是中凸的、中凹的或者沿其長(zhǎng)度具有變化型面。如果軌道具有變化型面，則騎手需要施加更大的力，來(lái)使座位沿軌道的某些部分移動(dòng)。因此，可使用不同的軌道型面，以對(duì)重心路徑進(jìn)行定形，且重心無(wú)需沿直線移動(dòng)。在圖5B中，座位34繞樞軸點(diǎn)76附連于滑動(dòng)件75?；瑒?dòng)件裝配在軌道78上，且該滑動(dòng)件75能在軌道78上滑動(dòng)。至少兩個(gè)滑輪79、80在座位處附連于滑動(dòng)件?；?9、 80繞滑動(dòng)件朝座位的相對(duì)兩個(gè)端部定位。一根或多根線或線纜81附連于座位和車輛的諸如軌道之類的固定部分。該線纜81配合滑輪80、79。當(dāng)座位由騎手向前或向后滑動(dòng)時(shí)，由于改變線纜中的張力，因而滑輪致使座位傾斜。這些線纜聯(lián)接于軌道85、86的任一端或者車輛的一些其它部件，并且還在兩個(gè)相對(duì)端部83、84處聯(lián)接于座位。在所示的實(shí)施例中，存在兩根單獨(dú)的線纜，其中一根線纜從軌道端部86行進(jìn)經(jīng)過(guò)滑輪79并在84處附連于座位。 第二根線纜在83處附連于座位，并經(jīng)過(guò)滑輪80且附連在軌道端部85處。如果座位向后移動(dòng)，則座位的后緣會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)并降低。類似的是，如果座位由騎手向前移動(dòng)，則該座位的最前部分會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)并且會(huì)降低。在圖5C中，座位繞樞軸點(diǎn)88附連于滑動(dòng)件87?；瑒?dòng)件87座落在軌道89上，并使該座位能向前和向后滑動(dòng)。該座位還包括兩個(gè)延伸部34A、34B，每個(gè)延伸部具有安裝于其的兩個(gè)輪子90。在各對(duì)輪子之間是直線軌道，且該直線軌道在該軌道的各端處包括弧部89A、 89B。當(dāng)座位向前或向后滑動(dòng)時(shí)，輪子沿該弧部滾動(dòng)并致使該座位繞樞軸點(diǎn)傾斜?？梢栽O(shè)想使軌道具有變化曲率，從而該軌道的中心部分自身是彎曲的，且端部比起中心部分具有較大的曲率半徑。在圖5D中，座位34騎坐在軌道200上。該座位34由樞轉(zhuǎn)件22聯(lián)接于傳動(dòng)件210。 該傳動(dòng)件聯(lián)接于一對(duì)摩擦輪225、230。在該實(shí)施例中，座位34的平移與座位的轉(zhuǎn)動(dòng)直接耦合。當(dāng)座位由騎手移動(dòng)且摩擦輪沿軌道轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該座位也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在所示的實(shí)施例中，輪子轉(zhuǎn)過(guò)的量比樞轉(zhuǎn)件使座位轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)過(guò)的量大。因此，傳動(dòng)件致使座位以摩擦輪旋轉(zhuǎn)的一小部分而樞轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)理解的是，圖5A-5D所示的所有軌道可以具有與平臺(tái)相同的長(zhǎng)度，或者可沿前后方向延伸超出該平臺(tái)的長(zhǎng)度，或者可短于該平臺(tái)的長(zhǎng)度。支承結(jié)構(gòu)還會(huì)包括用于將軌道保持在合適的座落高度的機(jī)構(gòu)。例如，該軌道可安裝于控制桿，或者可座落在其聯(lián)接于平臺(tái)的自身安裝結(jié)構(gòu)。例如，該安裝結(jié)構(gòu)可以是軸。圖6示出具有可拆搖椅的動(dòng)態(tài)平衡車輛的實(shí)施例的側(cè)視圖。該搖椅包括支承結(jié)構(gòu) 95。該支承結(jié)構(gòu)的底部與平臺(tái)接觸，并且其形狀類似于弧97，使得座位34能搖擺。支承結(jié)構(gòu)95的弧形下方部件97經(jīng)由運(yùn)動(dòng)接觸點(diǎn)聯(lián)接于平臺(tái)12。在該實(shí)施例中，該弧形部件97在前后平面中相同程度地轉(zhuǎn)動(dòng)。然而在其它實(shí)施例中，可沿前向或后向限制轉(zhuǎn)動(dòng)。該支承結(jié)構(gòu)還可經(jīng)由一對(duì)導(dǎo)軌聯(lián)接于平臺(tái)。在該實(shí)施例中，支承結(jié)構(gòu)抵靠在導(dǎo)軌上，且該導(dǎo)軌包括防止支承結(jié)構(gòu)在除了前后方向平面以外的任何其它平面中移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。在該實(shí)施例中，支承結(jié)構(gòu)的弧形下方部件在接觸點(diǎn)處并不聯(lián)接于平臺(tái)。在該實(shí)施例中，該弧形部件可在一系列導(dǎo)軌或輪子上滾動(dòng)。在另一實(shí)施例中，該支承結(jié)構(gòu)可包括引導(dǎo)銷，該引導(dǎo)銷延伸通過(guò)支承結(jié)構(gòu)，并且在該支承結(jié)構(gòu)的任一側(cè)上由導(dǎo)軌所封閉。在該實(shí)施例中，該座位可繞座位上方的虛擬樞轉(zhuǎn)件前后搖擺。應(yīng)理解的是，虛擬樞軸點(diǎn)無(wú)需位于座位上，在某些實(shí)施例中，該虛擬樞軸點(diǎn)例如可存在于座位之下。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，支承結(jié)構(gòu)的形成為弧形的下表面可具有任何數(shù)量的半徑。例如，下表面在邊緣處可具有較大的曲率而在其中心處具有較小的曲率，從而當(dāng)支承結(jié)構(gòu)繞其中心部分搖擺時(shí)，每單元的平移與轉(zhuǎn)動(dòng)度成比例，然而當(dāng)支承結(jié)構(gòu)進(jìn)一步朝邊緣擺動(dòng)時(shí)，對(duì)于每單元的平移存在較大的轉(zhuǎn)動(dòng)度。在另一形式中，如圖5E所示，支承結(jié)構(gòu)的下表面150在弧的邊緣處包括兩個(gè)銷 160、165。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)170搖擺至邊緣時(shí)，其中一個(gè)銷160或165會(huì)與平臺(tái)12中的凹槽160A 或165A配合。如果騎手持續(xù)沿相同方向傾斜時(shí)，則支承結(jié)構(gòu)會(huì)繞銷160或165轉(zhuǎn)動(dòng)。因此， 對(duì)于該實(shí)施例來(lái)說(shuō)存在兩個(gè)不同的平移-轉(zhuǎn)動(dòng)比。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)170繞該弧搖擺時(shí)，對(duì)于每單元的平移來(lái)說(shuō)比起繞銷160或165轉(zhuǎn)動(dòng)存在較小程度的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中當(dāng)銷與平臺(tái)的凹槽配合時(shí)只存在轉(zhuǎn)動(dòng)而不存在平移。在圖6所示實(shí)施例中，具有像下表面那樣的弧的支承結(jié)構(gòu)能以若干方式中的任何一種聯(lián)接于平臺(tái)。例如，重力可將支承結(jié)構(gòu)保持在平臺(tái)12上。此外，支承結(jié)構(gòu)的平臺(tái)表面和底表面可由具有高摩擦系數(shù)的材料所形成。在另一實(shí)施例中，如圖6A所示，支承結(jié)構(gòu)300 可經(jīng)由張力下的簡(jiǎn)單纜線(包括彈簧310A) 310附連于平臺(tái)12。在該實(shí)施例中，當(dāng)支承結(jié)構(gòu)繞底表面300A的弧搖擺時(shí)，彈簧310A拉伸，因此存在使支承結(jié)構(gòu)300回復(fù)至如圖所示居中位置的回復(fù)力。如圖6B所示，該支承結(jié)構(gòu)400可在底部弧形表面400A上包括一系列齒 410，且平臺(tái)12可包括一系列用于底表面的嚙合齒420。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)搖擺時(shí)，底表面的齒和平臺(tái)的齒互鎖。在圖6C中，支承結(jié)構(gòu)500繞樞軸點(diǎn)510聯(lián)接于平臺(tái)12。樞轉(zhuǎn)件510聯(lián)接于向下延伸通過(guò)平臺(tái)并且在該實(shí)施例中騎在一對(duì)輪子530上的部件520。在該實(shí)施例中，部件520 是剛性的。當(dāng)力由騎手沿前后方向施加于支承結(jié)構(gòu)500時(shí)，如圖所示支承結(jié)構(gòu)500會(huì)平移且輪子530會(huì)在平臺(tái)底側(cè)上旋轉(zhuǎn)。由于支承結(jié)構(gòu)500A的拱形底側(cè)，支承結(jié)構(gòu)500還會(huì)繞樞軸點(diǎn)510轉(zhuǎn)動(dòng)。在該實(shí)施例中，支承結(jié)構(gòu)500會(huì)總是維持與平臺(tái)接觸，包括在崎嶇地形上。 此外，應(yīng)認(rèn)識(shí)到可考慮用于將支承結(jié)構(gòu)聯(lián)接于平臺(tái)的其它機(jī)構(gòu)，且本發(fā)明不應(yīng)局限于所示的實(shí)施例。在一實(shí)施例中，車輛的平臺(tái)包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器，來(lái)感測(cè)騎手是與車輛配合或是脫離。當(dāng)騎手對(duì)車輛施加動(dòng)力并且配合車輛時(shí)，車輛進(jìn)入平衡模式。使控制回路運(yùn)行，來(lái)感測(cè)中心位置的變化，且致使車輛相對(duì)于這些變化移動(dòng)。如果車輛包括座位，則騎手會(huì)不與壓力傳感器配合，這是由于她的腳會(huì)不與平臺(tái)接觸或者該騎手會(huì)將其腳從平臺(tái)移開(kāi)。為了解決該問(wèn)題，可將諸如壓力傳感器之類的傳感器包括在座位中。在另一實(shí)施例中， 當(dāng)騎手與車輛配合時(shí)，可使用例如連桿或管來(lái)與平臺(tái)接觸?？蓪⒅С薪Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成能折疊或壓縮，以使騎手能更好地與車輛配合/脫離，并且還能減震。例如7A-7C示出折疊座位，且該折疊座位可用于前述車輛。在圖7A中，以全視圖示出該座位，且該座位定位成就象騎手坐在該座位上那樣。當(dāng)將重物放在座位上時(shí)，座位的側(cè)部就象手風(fēng)琴那樣向外膨脹。圖7B示出騎手坐在座位上。圖7C示出當(dāng)騎手10與車輛配合/脫開(kāi)時(shí)的座位位置。如果騎手已位于車輛上，則在騎手站立時(shí)，座位34上升并折疊且支承結(jié)構(gòu)92向內(nèi)收縮，以減小支承尺寸。座位的支承結(jié)構(gòu)還可包括用于使平面中的側(cè)向移動(dòng)能基本垂直于車輛前后方向平面的機(jī)構(gòu)。該車輛可包括傳感器來(lái)感測(cè)側(cè)向移動(dòng)。這些傳感器能連系到控制回路中，從而如果騎手向右傾斜，則更多的動(dòng)力會(huì)施加給左輪，使得車輛能向右轉(zhuǎn)。在支承結(jié)構(gòu)的其它實(shí)施例中，側(cè)向移動(dòng)可不連系于傳感器，而控制回路可簡(jiǎn)單地執(zhí)行如下功能使得騎手能在崎嶇地形上轉(zhuǎn)移他或她的重量。如圖7D所示，支承結(jié)構(gòu)還可包括膝靠四0，使得騎手能更相適地聯(lián)接于車輛，并且提供體位優(yōu)勢(shì)和/或部分的身體支承。圖8示出另一實(shí)施例，其中座位34既平移又轉(zhuǎn)動(dòng)。較佳的是，平移和轉(zhuǎn)動(dòng)耦合起來(lái)。在該實(shí)施例中，在座位中存在力傳感器120。當(dāng)騎手在座位34上轉(zhuǎn)移其重量時(shí)，力傳感器120感測(cè)出變化。根據(jù)力的變化，既與直線致動(dòng)器125又與轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器130配合。如果騎手轉(zhuǎn)移其重量，使得提供給力傳感器A的重量比提供給力傳感器B更大時(shí)，則直線致動(dòng)器 125會(huì)致使座位向前平移。此外，座位會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器向前轉(zhuǎn)動(dòng)，使得座位的最前部分會(huì)降低，而座位的最后部分會(huì)升高。所示的實(shí)施例還包括提供沿垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)的直線致動(dòng)器135。該致動(dòng)器135更易于與車輛配合和脫離。在該實(shí)施例中，平移和轉(zhuǎn)動(dòng)都由機(jī)械致動(dòng)器所控制。使用用于提供座位平移和轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械致動(dòng)器，當(dāng)比起需要使騎手能主動(dòng)轉(zhuǎn)移座位位置的更簡(jiǎn)易機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，有助于具有減小力量的個(gè)體能使用它們自身的力氣來(lái)顯著轉(zhuǎn)移它們的重量，并且能使用它們的肌力來(lái)維持向前傾斜或向后傾斜的位置。圖9是根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施例的車輛1100的三維圖。人(未示出)抵靠在封殼1104中的支承件1102上，該封殼1104至少部分地封閉該人。該車輛1100包括至少兩個(gè)地面接觸元件1108、1110。這兩個(gè)地面接觸元件1108、1110聯(lián)接于平臺(tái)1106。地面接觸元件1108相對(duì)于地面接觸元件1110側(cè)向設(shè)置。地面接觸元件各自繞車軸1114旋轉(zhuǎn)，并且由至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)件1116(例如，機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件)提供動(dòng)力?？刂破?1160)聯(lián)接于驅(qū)動(dòng)件1116， 用于響應(yīng)于車輛1100的車輛取向(例如，縱傾)以及重心位置的變化而提供控制信號(hào)。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，地面接觸元件1108和1110是輪子。作為在此使用的術(shù)語(yǔ)，地面接觸元件(例如，地面接觸元件1108和1110)可以是輪子或者相對(duì)于位于下面的表面支承車輛并且控制車輛的移動(dòng)和/或平衡的任何其它結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，車輛的一個(gè)或多個(gè)地面接觸元件是軌道、輥?zhàn)?、球、弧形元件或腿部。?dāng)人騎上車輛1100時(shí)，控制器1160執(zhí)行控制回路并感測(cè)出車輛1100的會(huì)由于重心1112在前后方向平面中的位置變化而引起的取向變化，并且根據(jù)重心1112的位置變化來(lái)控制提供給地面接觸元件1108、1110的動(dòng)力。響應(yīng)于車輛1110的取向變化以及重心 1112的位置變化，將扭矩施加給地面接觸元件1108、1110來(lái)使車輛1100動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。在一實(shí)施例中，當(dāng)重心1112的位置向前移動(dòng)(朝負(fù)X軸方向)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件1116將動(dòng)力充分地提供給兩個(gè)地面接觸元件1108、1110，以使車輛1100向前(朝負(fù)X軸方向)移動(dòng)。當(dāng)重心1112向后移動(dòng)(朝正X軸方向)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件1116將動(dòng)力充分地提供給兩個(gè)地面接觸元件1108、1110，使車輛1100減速并反向，以使得車輛1100向后(朝正X軸方向)移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)重心1112的位置側(cè)向移動(dòng)(朝正或負(fù)Z軸方向)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件1116 將動(dòng)力提供給兩個(gè)地面接觸元件1108、1110，該動(dòng)力足以使車輛1100左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。可將較大的動(dòng)力施加給左邊地面接觸元件來(lái)右轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，可將較小的動(dòng)力施加給右邊地面接觸元件來(lái)右轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，可將較大的動(dòng)力施加給左邊地面接觸元件并且將較小的動(dòng)力施加給右邊地面接觸元件來(lái)右轉(zhuǎn)。車輛的縱傾(車輛1100繞車輛1100的車軸1114的角取向)也可被感測(cè)出并在控制回路中進(jìn)行補(bǔ)償。控制器包括陀螺儀，該陀螺儀用以感測(cè)車輛1100由于重心位置的變化引起的取向?？商峁┖线m的力傳感器來(lái)感測(cè)向左和向右傾斜，并且提供相關(guān)聯(lián)的控制件來(lái)產(chǎn)生由于所感測(cè)出的傾斜而引起的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。還可使用近程傳感器來(lái)檢測(cè)該傾斜。類似的是，該實(shí)施例的車輛可裝備有例如位于平臺(tái)1106或支承件1102上的腳(或力)致動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)致動(dòng)車輛1100，這樣當(dāng)主體接觸平臺(tái)1106時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)以自動(dòng)地對(duì)車輛1100供電。在另一實(shí)施例中，當(dāng)重心1112向前移動(dòng)(朝負(fù)X軸方向)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件1116將動(dòng)力提供給兩個(gè)地面接觸元件1108、1110，該動(dòng)力足以使車輛1100向后(朝正X軸方向)移動(dòng)。 當(dāng)重心1112向后移動(dòng)(朝正X軸方向)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件1116將動(dòng)力提供給兩個(gè)地面接觸元件 1108、1110，該動(dòng)力足以使車輛1100減速并反向，以使得車輛1100向前(朝負(fù)X軸方向) 移動(dòng)。當(dāng)車輛根據(jù)重心1112的位置變化而不是響應(yīng)于縱傾變化而動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)，車輛 1100在運(yùn)行過(guò)程中的縱傾變化程度降低。這還使車輛1100為響應(yīng)于加速和/或減速指令所花費(fèi)的時(shí)間縮短。通過(guò)使車輛1100的重心1112的位置恢復(fù)到地面接觸元件1108和1110 與地面接觸位置之上，車輛1100加速和/或減速。如果車輛1100響應(yīng)于縱傾變化而加速和/或減速，則車輛1100的控制器會(huì)首先需要誘使重心1112的位置相對(duì)于穩(wěn)態(tài)位置變化， 然后命令驅(qū)動(dòng)件1116操作地面接觸元件1108和1110，從而將重心1112定位在地面接觸元件與地面接觸位置的上方。比起響應(yīng)于重心位置變化而加速和/或減速，引發(fā)重心1112回到穩(wěn)態(tài)位置的位置變化所需的時(shí)間是車輛1100響應(yīng)加速指令和/或減速指令的時(shí)間延遲。 由于重心1112的位置變化在加速和/或減速指令中是固有的，因而車輛1100無(wú)需引發(fā)重心1112的離開(kāi)穩(wěn)態(tài)的位置變化。加速和/或減速指令需要車輛1100的取向變化成將重心 1112定位在正確位置，以使加速和/或減速能開(kāi)始。圖10是根據(jù)本發(fā)明一說(shuō)明性實(shí)施例、用于動(dòng)態(tài)控制車輛(例如，圖9中所示車輛 1100)穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)1200的框圖?？刂破?202從傳感器模件1204接收車輛重心(例如，圖9所示的重心111 位置的輸入特征。至少根據(jù)由傳感器模件1204所提供的重心位置，控制器1202命令左機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1206或右機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1208中的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)件產(chǎn)生扭矩T (例如，施加給相對(duì)應(yīng)地面接觸元件的扭矩)。圖IOA和IOB是根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施例、說(shuō)明車輛1230的重心1222的位置在車輛1230的運(yùn)行方面所起作用的框圖。車輛1230具有總質(zhì)量M2 (M2g的重量)。車輛1230 的有效載荷以及一部分的質(zhì)量被指代為M1 (Mlg的重量)，該質(zhì)量M1與重心1222的重心質(zhì)量相對(duì)應(yīng)。兩個(gè)橫向設(shè)置的接觸元件1220的質(zhì)量被指代為質(zhì)量禮⑶識(shí)的重量)。車輛1230 的重量被表述成M2g = Mlg+M0g公式 1車輛1230能夠沿X軸方向相對(duì)于地面接觸元件1220的位置移動(dòng)的部分由重心 1222所指代。參見(jiàn)圖10A，重心1222位于在地面接觸元件1220與地面接觸的位置1238上方的初始位置1234處。
參見(jiàn)圖10B，重心1222相對(duì)于初始位置1234、沿負(fù)X軸方向以距離L位于位置1242 處。在一實(shí)施例中，通過(guò)由人來(lái)移動(dòng)車輛1230的重心位置(例如，類似于參見(jiàn)圖9所進(jìn)行的描述)，該重心1222定位在位置1242處。傳感器模件1204 (圖10)將車輛1230的縱傾和車輛1230的取向提供給控制器1202，且車輛的縱傾和取向隨重心1222的位置1242的變化而變化。控制器1202將信號(hào)輸出給左機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1206和右機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1208，以將扭矩 [T = (Mlg) (L)]施加給地面接觸元件1220，來(lái)致使地面接觸元件1220沿一定方向(例如， 沿負(fù)X軸方向向前)移動(dòng)，且重心1222以偏離前述位置1238來(lái)維持車輛1230的平衡。車輛1230的質(zhì)量能有利地分布在有效載荷和相關(guān)結(jié)構(gòu)(總體是1222)以及地面接觸元件和相關(guān)結(jié)構(gòu)(總體是1220)之間，以使加速和減速性能最高。在一實(shí)施例中，有利的是將車輛1230的較大百分比的總質(zhì)量定位成車輛1230的移動(dòng)部分(即，帶有有效載荷和相關(guān)結(jié)構(gòu)1222的部分)，以使加速和減速性能最高。將更多的車輛1230的總質(zhì)量放置成運(yùn)動(dòng)部分1222，使得較大的質(zhì)量能有助于產(chǎn)生使車輛1230加速或減速所需的電動(dòng)指令。 然而，如果將較多的車輛1230的總質(zhì)量放置成地面接觸元件和相關(guān)結(jié)構(gòu)1220，則較大的質(zhì)量百分比會(huì)是車輛作為整個(gè)車輛一部分運(yùn)動(dòng)所需的負(fù)載?？刂破?202也與用戶界面1210以及輪子旋轉(zhuǎn)傳感器1212交界。用戶界面1210 例如可包括用于將車輛開(kāi)啟或關(guān)閉、或者用于觸發(fā)車輛的不同工作模式(例如，參見(jiàn)圖13A 和13B所描述的工作模式)的控制。傳感器模件1204檢測(cè)出一個(gè)或多個(gè)車輛參數(shù)來(lái)確定車輛重心位置的變化。在一實(shí)施例中，傳感器模件1204產(chǎn)生指示一個(gè)瞬時(shí)的重心位置相對(duì)于另一瞬時(shí)重心位置的變化的信號(hào)。例如，附連于彈簧的距離傳感器、載荷傳感器、測(cè)斜儀、陀螺儀、觸須(whiskers) 和/或角速率傳感器可用于確定車輛重心的變化。還可使用其它傳感器(例如，光學(xué)傳感器和/或磁傳感器)，因此在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？刂破?202包括控制算法，來(lái)根據(jù)重心位置確定由左機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1206和/或右機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1210所施加的扭矩量。例如，在車輛的設(shè)計(jì)過(guò)程中或?qū)崟r(shí)，可根據(jù)車輛的當(dāng)前工作模式、車輛所經(jīng)歷的工作條件以及人的偏好來(lái)構(gòu)造控制算法?？刂破?202能例如通過(guò)使用控制回路來(lái)執(zhí)行控制算法。在機(jī)械工程領(lǐng)域熟知控制回路的操作，且該控制回路的操作例如概括在Fraser & Milne發(fā)表于由IEEE (美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì))(1994)出版的電子機(jī)械工程的、具體在11章“!Principles of Continuous Control”中，在此以參見(jiàn)的方式引入全文。作為示例但并不意味著限制，控制算法可采取以下形式扭矩命令=K*(C+0)(公式2)其中K是增益、C是限定車輛重心位置的矢量，而0是偏移。重心位置C可以呈由重心的所希望位置減去重心的感測(cè)位置所限定的誤差項(xiàng)的形式。重心的所希望位置例如可以是控制算法中的預(yù)定常數(shù)?；蛘撸囕v中的人可經(jīng)由用戶界面來(lái)設(shè)定重心位置。在該實(shí)施例中，在啟動(dòng)車輛下并在允許車輛移動(dòng)之前，人可致動(dòng)車輛上的開(kāi)關(guān)，來(lái)根據(jù)從傳感器模件所接收的輸入確定重心的所希望位置。這使得人能獲得重心的已知初始位置，然后人可偏離該初始位置，從而產(chǎn)生重心位置的變化。增益K可以是預(yù)定常數(shù)，或者可以通過(guò)用戶界面1210由人所送入或調(diào)整。增益K 一般是矢量，而扭矩被確定為增益的標(biāo)量，且重心位置被確定為位移矢量。車輛對(duì)于重心位置變化的響應(yīng)率可以由K所調(diào)節(jié)。例如，增大矢量K的至少一個(gè)元件的幅值使人能接收較硬響應(yīng)，其中，重心位置的小變化引起大扭矩指令。除了 C的直接效應(yīng)以外或者與該直接效應(yīng)分開(kāi)，偏移0可包含到控制算法中，以調(diào)節(jié)施加到左機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1206和右機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1208的扭矩。因此，例如人可借助用戶界面 1210提供輸入，該輸入等同于例如重心位置的變化由控制器1202所處理。在一實(shí)施例中，通過(guò)分別計(jì)算左機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1206所需的扭矩和右機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件 1208所需的扭矩可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。此外，對(duì)于控制領(lǐng)域中普通技術(shù)人員已知的是，追蹤左輪運(yùn)動(dòng)和右輪運(yùn)動(dòng)能進(jìn)行調(diào)整，以防止車輛發(fā)生不希望的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且說(shuō)明左機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1206和右機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件1208之間的性能變化。在一些實(shí)施例中，在前后平面和/或側(cè)向平面中感測(cè)重心位置變化。感測(cè)重心位置在側(cè)向平面中的變化確保相對(duì)于側(cè)向平面傾斜的穩(wěn)定性。在這些實(shí)施例中，重心位置的側(cè)向變化用于觸發(fā)抗傾斜機(jī)構(gòu)或另外用于修正車輛性能的工作(例如，更改應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)地面接觸元件的扭矩)。在一些實(shí)施例中，重心位置的側(cè)向變化用于命令車輛左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。通過(guò)例如為左地面接觸元件和右地面接觸元件提供單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)，可在具有至少兩個(gè)側(cè)向設(shè)置的地面接觸元件(例如，左輪和右輪)的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向?？蓡为?dú)計(jì)算左電動(dòng)機(jī)所希望的扭矩和右電動(dòng)機(jī)所希望的扭矩。此外，對(duì)于控制領(lǐng)域中普通技術(shù)人員已知的是，追蹤左地面接觸元件的運(yùn)動(dòng)和右地面接觸元件的運(yùn)動(dòng)能進(jìn)行調(diào)整，以防止車輛發(fā)生不希望的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且說(shuō)明兩個(gè)電動(dòng)機(jī)之間的性能變化。在一些實(shí)施例中，當(dāng)車輛處于較低速度時(shí)，將轉(zhuǎn)向敏感度調(diào)整為較高的敏感度，而當(dāng)車輛處于較高速度時(shí)，將轉(zhuǎn)向敏感度調(diào)整為較低的敏感度，以例如在高速時(shí)易于轉(zhuǎn)向。在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1200限制車輛(例如，圖9中的上述車輛100)的速度。速度極限可例如根據(jù)與車輛工作模式相關(guān)聯(lián)的最大速度(例如，下文結(jié)合圖13A和圖 13B所進(jìn)行的描述)或者來(lái)自人的輸入來(lái)設(shè)定。在一實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1200包括速度極限算法，該速度極限算法通過(guò)控制車輛縱傾來(lái)調(diào)節(jié)車輛速度?？刂破?202改變車輛的縱傾，這使得重心位置移動(dòng)。重心位置的改變致使車輛根據(jù)重心移動(dòng)的方向而加速或減速。速度極限算法致使控制器1202能通過(guò)調(diào)整所希望的縱傾角 。來(lái)使車輛加速或減速?？刂葡到y(tǒng)1200的縱傾控制回路控制該控制系統(tǒng)1200，以實(shí)現(xiàn)所希望的縱傾角 D。根據(jù)以下關(guān)系來(lái)確定所希望縱傾角 D的調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種用于在表面上運(yùn)輸有效載荷的車輛，所述車輛包括支承件，所述支承件用于支承所述有效載荷；封殼，所述封殼用于至少部分地封裝所述有效載荷；兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件，所述地面接觸元件聯(lián)接于所述封殼或所述支承件中的至少一個(gè)；驅(qū)動(dòng)件，所述驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于所述地面接觸元件；以及控制器，所述控制器聯(lián)接于所述驅(qū)動(dòng)件，用于至少響應(yīng)于所述車輛的重心位置來(lái)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)件的操作，以動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述封殼聯(lián)接于所述支承件。
3.如權(quán)利要求2所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括使所述支承件和所述封殼聯(lián)接于所述地面接觸元件的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)允許所述重心位置發(fā)生變化。
4.如權(quán)利要求3所述的車輛，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌使所述封殼和所述支承件能相對(duì)于所述地面接觸元件滑動(dòng)。
5.如權(quán)利要求3所述的車輛，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括使所述支承件和所述封殼聯(lián)接于所述地面接觸元件的樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使所述封殼和所述支承件能相對(duì)于所述地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求3所述的車輛，其特征在于，所述有效載荷是人，且所述車輛包括輸入裝置，所述人推動(dòng)或拉動(dòng)所述輸入裝置，使得所述人、所述支承件以及所述封殼能相對(duì)于所述地面接觸元件移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求2所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括兩個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)，且每個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)使一個(gè)地面接觸元件聯(lián)接于所述支承件和所述封殼，使所述封殼和所述支承件能相對(duì)于所述地面接觸元件移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述封殼聯(lián)接于所述地面接觸元件。
9.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括使所述支承件聯(lián)接于所述封殼和所述地面接觸元件的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)允許所述重心位置發(fā)生變化。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌使所述支承件能相對(duì)于所述封殼和所述地面接觸元件滑動(dòng)。
11.如權(quán)利要求9所述的車輛，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括使所述支承件聯(lián)接于所述封殼和所述地面接觸元件的樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使所述支承件能相對(duì)于所述封殼和所述地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括兩個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)，且每個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)使所述支承件聯(lián)接于所述封殼和所述地面接觸元件，使所述支承件能相對(duì)于所述地面接觸元件移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述有效載荷是人，且所述結(jié)構(gòu)包括輸入裝置，所述人推動(dòng)或拉動(dòng)所述輸入裝置，使得所述人和所述支承件能相對(duì)于所述封殼和所述地面接觸元件移動(dòng)。
14.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括致動(dòng)器，所述致動(dòng)器對(duì)所述支承件、所述有效載荷或所述封殼中的一個(gè)或多個(gè)的重心相對(duì)于所述地面接觸元件的位置進(jìn)行控制。
15.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，根據(jù)所選擇的工作模式來(lái)控制所述車輛。
16.如權(quán)利要求15所述的車輛，其特征在于，所述工作模式是遠(yuǎn)程控制模式，或者所述有效載荷是人且所述工作模式是人控制模式。
17.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述有效載荷是人，所述人將壓力施加到聯(lián)接于所述車輛的腳部件上，以使所述車輛減速。
18.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述重心位置向后轉(zhuǎn)移致使所述車輛減速或向后加速。
19.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述重心位置向前轉(zhuǎn)移致使所述車輛向前加速。
20.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括穩(wěn)定器地面接觸元件，所述穩(wěn)定器地面接觸元件定位在所述車輛上，以使所述車輛靜態(tài)穩(wěn)定。
21.如權(quán)利要求22所述的車輛，其特征在于，所述穩(wěn)定器地面接觸元件是可伸縮的。
22.如權(quán)利要求20所述的車輛，其特征在于，所述穩(wěn)定器地面接觸元件包括傳感器，所述傳感器用于檢測(cè)所述穩(wěn)定器地面接觸元件與地面的接觸或者所述穩(wěn)定器地面接觸元件與所述地面之間所施加力中的至少一種。
23.如權(quán)利要求22所述的車輛，其特征在于，所述穩(wěn)定器地面接觸元件包括輪子、滑橇、球或柱的一種或多種。
24.如權(quán)利要求15所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，用于檢測(cè)所述車輛的重心位置的變化。
25.如權(quán)利要求15所述的車輛，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器是力傳感器、位置傳感器、縱傾傳感器或縱傾率傳感器中的一種或多種。
26.如權(quán)利要求15所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括啟動(dòng)模式，所述啟動(dòng)模式由所述車輛的重心位置的變化所觸發(fā)，且所述車輛的重心位置變化啟動(dòng)所述平衡車輛的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，使得所述車輛不再由穩(wěn)定器地面接觸元件所穩(wěn)定。
27.如權(quán)利要求沈所述的車輛，其特征在于，所述穩(wěn)定器地面接觸元件朝所述車輛前部定位，且所述重心位置向后轉(zhuǎn)移。
28.如權(quán)利要求沈所述的車輛，其特征在于，所述穩(wěn)定器地面接觸元件朝所述車輛后部定位，且所述重心位置向前轉(zhuǎn)移。
29.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述重心位置轉(zhuǎn)移至超出閾值觸發(fā)停車模式，所述停車模式使所述車輛減速。
30.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述有效載荷是人，且所述車輛包括輸入裝置，所述輸入裝置由連接件聯(lián)接于所述車輛，從而當(dāng)所述人向前推動(dòng)所述輸入裝置時(shí)，所述車輛加速，而當(dāng)所述人向后拉動(dòng)所述輸入裝置時(shí)，所述車輛減速。
31.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件將動(dòng)力輸送給所述地面接觸元件，以使所述地面接觸元件旋轉(zhuǎn)，從而動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
32.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件使所述地面接觸元件在所述車輛的前后方向上移動(dòng)，以動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
33.如權(quán)利要求32所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括第二驅(qū)動(dòng)件，所述第二驅(qū)動(dòng)件用于將動(dòng)力輸送給所述地面接觸元件，以前后推進(jìn)所述車輛。
34.如權(quán)利要求33所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括聯(lián)接于所述第二驅(qū)動(dòng)件的內(nèi)燃機(jī)，用以將動(dòng)力輸送給所述地面接觸元件。
35.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件是機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件。
36.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述控制器聯(lián)接于所述驅(qū)動(dòng)件，用于至少響應(yīng)于所述車輛的縱傾來(lái)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)件的操作，以動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
37.如權(quán)利要求7所述的車輛，其特征在于，所述地面接觸元件一致地移動(dòng)。
38.如權(quán)利要求12所述的車輛，其特征在于，所述地面接觸元件一致地移動(dòng)。
39.一種利用車輛在表面上運(yùn)輸有效載荷的方法，所述方法包括利用支承件支承所述有效載荷；利用封殼至少部分地封裝所述支承件；以及響應(yīng)于所述車輛的重心位置來(lái)對(duì)聯(lián)接于兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件的驅(qū)動(dòng)件的操作進(jìn)行控制，以動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡，且所述地面接觸元件聯(lián)接于所述封殼或所述支承件中的至少一個(gè)。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所輸送的動(dòng)力響應(yīng)于所述車輛的姿態(tài)。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述封殼聯(lián)接于所述支承件，且所述支承件和所述封殼相對(duì)于所述地面接觸元件移動(dòng)，以改變所述車輛的重心位置。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述封殼聯(lián)接于所述地面接觸元件，且所述支承件相對(duì)于所述封殼和所述地面接觸元件移動(dòng)，以改變所述車輛的重心位置。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述支承件和所述封殼相對(duì)于所述地面接觸元件滑動(dòng)。
44.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述支承件相對(duì)于所述封殼和所述地面接觸元件滑動(dòng)。
45.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述支承件和所述封殼相對(duì)于所述地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。
46.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述支承件相對(duì)于所述封殼和所述地面接觸元件樞轉(zhuǎn)。
47.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)聯(lián)接于所述車輛的腳部件施加壓力，以使所述車輛減速。
48.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法包括向后轉(zhuǎn)移所述重心位置，以使所述平衡車輛減速。
49.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法包括向前轉(zhuǎn)移所述重心位置，以使所述平衡車輛加速。
50.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用定位在所述車輛上的穩(wěn)定器地面接觸元件使所述平衡車輛靜態(tài)穩(wěn)定。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)所述車輛動(dòng)態(tài)平衡時(shí)縮回所述穩(wěn)定器地面接觸元件。
52.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)安裝在所述車輛上的傳感器檢測(cè)出所述重心位置變化時(shí)觸發(fā)啟動(dòng)模式，并且啟動(dòng)所述車輛的動(dòng)態(tài)平衡。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述方法包括向后轉(zhuǎn)移所述重心位置，以啟動(dòng)所述車輛的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。
54.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述方法包括向前轉(zhuǎn)移所述重心位置，以啟動(dòng)所述車輛的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。
55.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法包括通過(guò)使所述重心轉(zhuǎn)移至超出閾值來(lái)觸發(fā)停車模式，并且使所述車輛減速。
56.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)聯(lián)接于所述平臺(tái)或所述封殼中至少一個(gè)的腳部件施加壓力，以使所述重心位置向后移動(dòng)。
57.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述有效載荷相對(duì)于所述地面接觸元件的相對(duì)位置是對(duì)所述控制器的輸入。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，通過(guò)改變所述車輛的所希望縱傾并使所述車輛的重心位置轉(zhuǎn)移，使所述輸入增強(qiáng)或削弱所命令的所述車輛的加速或減速。
59.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述輸入對(duì)用于控制所述車輛的速度的速度極限算法的所希望縱傾進(jìn)行修改。
60.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法包括將動(dòng)力從所述驅(qū)動(dòng)件輸送給所述地面接觸元件，以使所述地面接觸元件旋轉(zhuǎn)，從而動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
61.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件使所述地面接觸元件在所述車輛的前后方向上移動(dòng)，以動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，所述方法包括將動(dòng)力從第二驅(qū)動(dòng)件輸送給所述地面接觸元件，以使所述地面接觸元件旋轉(zhuǎn)，從而使所述車輛前后移動(dòng)。
63.一種用于在表面上運(yùn)輸有效載荷的車輛，所述車輛包括支承件，所述支承件用于支承所述有效載荷；封殼，所述封殼用于至少部分地封裝所述有效載荷；兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件，所述地面接觸元件聯(lián)接于所述封殼或所述支承件中的至少一個(gè)；驅(qū)動(dòng)件，所述驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于所述地面接觸元件；以及調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置用于至少響應(yīng)于所述車輛的重心位置來(lái)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)件的操作，以動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
64.一種用于在表面上運(yùn)輸有效載荷的車輛，所述車輛包括支承件，所述支承件用于支承所述有效載荷；封殼，所述封殼用于至少部分地封裝所述有效載荷；兩個(gè)側(cè)向設(shè)置的地面接觸元件，所述地面接觸元件聯(lián)接于所述封殼或所述支承件中的至少一個(gè)；第一驅(qū)動(dòng)件，所述第一驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于所述地面接觸元件；控制器，所述控制器聯(lián)接于所述第一驅(qū)動(dòng)件，用于至少響應(yīng)于所述車輛的重心位置來(lái)調(diào)節(jié)所述第一驅(qū)動(dòng)件的操作，以使所述地面接觸元件在所述車輛的前后方向上移動(dòng)，從而動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡；以及第二驅(qū)動(dòng)件，所述第二驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于所述地面接觸元件，以將動(dòng)力輸送給所述地面接觸元件，從而前后推進(jìn)所述車輛。
65.如權(quán)利要求64所述的車輛，其特征在于，所述第二驅(qū)動(dòng)件動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
66.如權(quán)利要求64所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括聯(lián)接于所述第二驅(qū)動(dòng)件的內(nèi)燃機(jī)，用以將動(dòng)力輸送給所述地面接觸元件。
67.如權(quán)利要求64所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括聯(lián)接于所述地面接觸元件的導(dǎo)軌，使所述第一驅(qū)動(dòng)件能命令所述地面接觸元件在所述車輛的前后方向上移動(dòng)，以動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
68.一種利用車輛在表面上運(yùn)輸有效載荷的方法，所述方法包括利用支承件支承所述有效載荷；利用封殼至少部分地封裝所述支承件；響應(yīng)于所述車輛的重心位置來(lái)對(duì)聯(lián)接于兩個(gè)橫向設(shè)置地面接觸元件的第一驅(qū)動(dòng)件的操作進(jìn)行控制，以使所述地面接觸元件在所述車輛的前后方向上移動(dòng)，從而動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡，且所述地面接觸元件聯(lián)接于所述封殼或所述支承件中的至少一個(gè)；以及控制第二驅(qū)動(dòng)件的操作，所述第二驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于所述兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件， 以將動(dòng)力輸送給所述地面接觸元件，從而前后推進(jìn)所述車輛。
69.如權(quán)利要求68所述的車輛，其特征在于，所述第二驅(qū)動(dòng)件動(dòng)態(tài)地控制所述車輛的平衡。
全文摘要
提供用于在表面上運(yùn)輸有效載荷的設(shè)備和方法。車輛(1600)利用由封殼(1602)部分封裝的支承件(1604)來(lái)支承有效載荷。兩個(gè)橫向設(shè)置的地面接觸元件(1610)聯(lián)接于封殼或支承件中的至少一個(gè)。機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件聯(lián)接于地面接觸元件?？刂破髀?lián)接于驅(qū)動(dòng)件，用于至少響應(yīng)于車輛的重心(1640)位置來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)件的操縱，以動(dòng)態(tài)地控制車輛的平衡。
文檔編號(hào)B62D61/00GK102300765SQ200980151327
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者J·D·海恩茲曼, J·D·菲爾德, J·M·史蒂文斯, M·T·甘斯勒 申請(qǐng)人:塞格威股份有限公司