自平衡車輛及其安全控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自平衡車輛，特別是涉及一種具有安全裝置的自平衡車輛，以及該自平衡車輛的安全控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自平衡車輛作為一種獨(dú)特的代步工具已得到越來越廣泛的應(yīng)用。圖1示出了一種現(xiàn)有的自平衡車輛，其總體上用附圖標(biāo)記10表示。車輛10包括車體11、彼此同軸地安裝到車體11的兩側(cè)的兩個(gè)車輪12和13、以及可活動(dòng)地連接到車體11的前部中間的操縱桿14，操縱桿14的頂端通常設(shè)置有適于使用者雙手抓握的把手15。車輪12和13接觸地面，并可在通常設(shè)置在車體11內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)控制單元(未示出)的驅(qū)動(dòng)下彼此獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)控制單元還包括多個(gè)用于感知車體11相對(duì)于水平面傾斜角度的傳感器。
[0003]車體11的上表面提供有適于承載車輛使用者的支承部16。在使用時(shí)，使用者站立在支承部16上，同時(shí)雙手握住操縱桿14的把手15。驅(qū)動(dòng)控制單元通過檢測(cè)車體11相對(duì)于水平面的傾斜角度來控制車輛的行進(jìn)速度，通常俯仰角度越大行進(jìn)速度越大。驅(qū)動(dòng)控制單元還根據(jù)來自操縱桿14和/或把手15的信號(hào)控制車輛10的行進(jìn)方向，如直行、轉(zhuǎn)彎、倒退坐寸ο
[0004]然而，這種現(xiàn)有的自平衡車輛由于是兩點(diǎn)支撐(即僅通過兩個(gè)車輪來支撐車體)，因此只能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，而在靜態(tài)下是不穩(wěn)的。在車輛剛啟動(dòng)的瞬間，或者對(duì)于不熟練的(特別是初次上車的)使用者來說，可能會(huì)突然失去平衡甚至因此跌倒。另外，在車輛10失去平衡或者出現(xiàn)緊急情況需要使用者迅速離開車輛10時(shí)，位于車體11中間的操縱桿14可能會(huì)阻擋使用者的逃生路線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種自平衡車輛，以提高其安全性能。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種自平衡車輛的安全控制方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種自平衡車輛，包括:車體、分別安裝于所述車體的兩側(cè)的兩個(gè)可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪、設(shè)置在所述車體上的操縱桿組件、以及驅(qū)動(dòng)控制單元，其中所述驅(qū)動(dòng)控制單元控制所述兩個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制所述車輛的行進(jìn)速度和方向。所述自平衡車輛還包括安全裝置，所述安全裝置包括:至少一個(gè)擺臂，所述擺臂的第一端連接到所述車體，而第二端設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪，其中所述擺臂在一收起位置和至少一個(gè)行進(jìn)位置之間可活動(dòng)，在所述收起位置，所述擺臂對(duì)所述車體相對(duì)于水平面的俯仰角度沒有限制，而在所述行進(jìn)位置，所述滾輪遠(yuǎn)離所述車輪并且在所述車體水平時(shí)距地面預(yù)定距離，從而將所述車體相對(duì)于水平面的俯仰角度限制在預(yù)定范圍內(nèi)。
[0008]所述擺臂還具有一支撐位置，在所述支撐位置，所述擺臂的滾輪接觸地面并將所述車體限定在水平位置。
[0009]所述擺臂的長(zhǎng)度設(shè)置為使得所述擺臂相對(duì)于所述車體能夠在O?180度的范圍內(nèi)在所述車體的下方擺動(dòng)，并且當(dāng)所述擺臂相對(duì)于所述車體成90度角時(shí)，所述擺臂處于所述支撐位置。
[0010]所述安全裝置包括用于驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)擺臂的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置與所述驅(qū)動(dòng)控制單元電氣連接。所述操縱桿組件包括安裝于所述車體的操縱桿以及與所述操縱桿相關(guān)聯(lián)的控制元件，所述控制元件與所述驅(qū)動(dòng)控制單元電氣連接，所述驅(qū)動(dòng)控制單元根據(jù)來自所述控制元件的信號(hào)控制所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作。
[0011]所述安全裝置包括分別連接到靠近所述車體的前端和后端的兩個(gè)所述擺臂、以及用于分別驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)擺臂的兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)裝置。
[0012]所述車體包括底盤和覆蓋在所述底盤上的罩板，所述罩板提供了適于支承所述自平衡車輛的使用者的支承表面，在所述底盤和所述罩板之間限定有容納空間，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述容納空間中。
[0013]所述驅(qū)動(dòng)裝置為固定到所述車體的電機(jī)，所述擺臂的第一端與所述電機(jī)的輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到所述輸出軸。
[0014]所述電機(jī)為蝸輪蝸桿減速電機(jī)。
[0015]所述安全裝置還包括適于將所述至少一個(gè)擺臂鎖定到當(dāng)前位置的至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)。
[0016]所述鎖定機(jī)構(gòu)包括:齒輪，固定到對(duì)應(yīng)的擺臂的所述第一端，并設(shè)置為與所述電機(jī)的輸出軸同軸轉(zhuǎn)動(dòng)；以及電子鎖，固定到所述車體并與所述驅(qū)動(dòng)控制單元電氣連接，所述電子鎖具有可伸縮的鎖舌，所述鎖舌適于在伸出時(shí)與所述齒輪嚙合從而鎖定所述擺臂。
[0017]所述控制元件為設(shè)置在所述操縱桿上的電位器開關(guān)裝置和/或按鈕開關(guān)裝置。
[0018]所述操縱桿組件設(shè)置在靠近所述車體的側(cè)面的位置。
[0019]所述車體的底部具有一缺口，所述缺口適于在所述擺臂處于所述收起位置時(shí)至少部分地容納所述擺臂。
[0020]每個(gè)所述擺臂上固定有一蓋板，所述蓋板適于在該擺臂處于所述收起位置時(shí)至少部分地封閉所述缺口。
[0021]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種自平衡車輛的安全控制方法。所述自平衡車輛的包括:車體、分別安裝于所述車體的兩側(cè)的兩個(gè)可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪、設(shè)置在所述車體上的操縱桿組件、以及驅(qū)動(dòng)控制單元，其中所述驅(qū)動(dòng)控制單元控制所述兩個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制所述車輛的行進(jìn)速度和方向。所述方法包括:在所述自平衡車體上設(shè)置至少一個(gè)擺臂，所述至少一個(gè)擺臂的第一端連接到所述車體，而第二端安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪；利用所述操縱桿組件發(fā)送安全控制信號(hào)給所述驅(qū)動(dòng)控制單元；以及所述驅(qū)動(dòng)控制單元根據(jù)所述安全控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)擺臂在一收起位置和至少一個(gè)行進(jìn)位置之間運(yùn)動(dòng)，在所述收起位置，所述擺臂對(duì)所述車體相對(duì)于水平面的俯仰角度沒有限制；而在所述行進(jìn)位置，所述滾輪遠(yuǎn)離所述車輪并且在所述車體水平時(shí)距地面預(yù)定距離，從而將所述車體相對(duì)于水平面的俯仰角度限制在預(yù)定范圍內(nèi)。
[0022]所述方法還包括驅(qū)動(dòng)所述擺臂到達(dá)一支撐位置，在所述支撐位置，所述擺臂的滾輪接觸地面并將所述車體限定在水平位置。
[0023]所述方法還包括:在靠近所述車體的前端和后端的位置分別設(shè)置一個(gè)所述擺臂，以及驅(qū)動(dòng)分別位于所述車體的前端和后端的擺臂彼此同步且對(duì)稱地?cái)[動(dòng)。
[0024]所述方法還包括將所述擺臂鎖定到當(dāng)前位置。
[0025]所述方法還包括將所述操縱桿組件設(shè)置在所述車體的側(cè)面。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，安全裝置的擺臂將自平衡車輛的車體相對(duì)于水平面的俯仰角度限制在預(yù)定范圍內(nèi)，從而可以控制車輛的最大行進(jìn)速度，使得使用者能夠更安全地使用車輛。當(dāng)滾輪著地時(shí)，著地的滾輪與兩個(gè)車輪共同構(gòu)成了三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，從而能夠穩(wěn)定地支撐車體。此外，一旦車輛失去平衡或者出現(xiàn)緊急情況需要使用者迅速離開車輛時(shí)，位于車體的側(cè)面的操縱桿組件不會(huì)擋住使用者的逃生路線。
【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖和詳細(xì)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中:
[0028]圖1為一種現(xiàn)有的自平衡車輛的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡車輛的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為圖2中的自平衡車輛的局部示意圖；
[0031]圖4為圖3中安全裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為根據(jù)本發(fā)明的自平衡車輛的側(cè)視圖，其中擺臂處于收回位置；
[0033]圖6和圖7為根據(jù)本發(fā)明的自平衡車輛的側(cè)視圖，其中擺臂分別處于第一行進(jìn)位置和第二行進(jìn)位置；
[0034]圖8為根據(jù)本發(fā)明的自平衡車輛的側(cè)視圖，其中擺臂處于支撐位置；
[0035]圖9為自平衡車輛底部的示意圖，示出了車體底部的缺口 ；
[0036]圖10為與圖9類似的視圖，其中擺臂處于收起位置；
[0037]圖11為根據(jù)本發(fā)明的鎖定裝置的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0038]圖12為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的安全裝置的立體示意圖；
[0039]圖13為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的安全控制方法的流程圖；
[0040]圖14為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的操縱桿上的電位器開關(guān)的示意圖；
[0041]圖15為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的操縱桿上的按鈕裝置的示意圖；
[0042]圖16為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的操縱桿的角度檢測(cè)裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面，通過示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進(jìn)一步敘述的情況下，一個(gè)實(shí)施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其它實(shí)施方式中。
[0044]如圖2-3所示，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡車輛100包括:車體101、分別安裝于車體101的兩側(cè)的兩個(gè)可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪121和122、設(shè)置在車體101上的操縱桿組件130、以及驅(qū)動(dòng)控制單元140。優(yōu)選地，車輪121和122轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合。驅(qū)動(dòng)控制單元140可以根據(jù)車體101相對(duì)于水平面的俯仰角度和/或根據(jù)來自操