縱桿組件130的信號(hào)來(lái)控制車輪121和122的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向，從而可以控制車輛100的行進(jìn)速度和方向。在一個(gè)例子中，站在車體101上的使用者例如通過(guò)操縱桿組件130控制車體101在前后方向俯仰。驅(qū)動(dòng)控制單元140可以例如通過(guò)陀螺儀來(lái)檢測(cè)到車體101的俯仰角度。當(dāng)檢測(cè)到的俯仰角度越大時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制單元140控制車輪121、122轉(zhuǎn)動(dòng)越快，從而車輛100的行進(jìn)速度越快。
[0045]當(dāng)兩個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度相同時(shí)，車輛100直行前進(jìn)或后退。當(dāng)兩個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和/或速度存在差別時(shí)，車輛100轉(zhuǎn)彎。在一個(gè)例子中，在車體101上，優(yōu)選地在車體的側(cè)面，設(shè)置有支架110(圖3)。操縱桿組件130包括可左右擺動(dòng)地安裝到支架110上的操縱桿131。應(yīng)當(dāng)理解，操縱桿131不能相對(duì)于支架110在前后方向擺動(dòng)。操縱桿組件130還包括用于檢測(cè)操縱桿131的左右擺動(dòng)角度的角度檢測(cè)裝置(圖16)，其包括軸138和角度傳感器139。軸138固定在操縱桿131上，從而可相對(duì)于支架110轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)例子中，軸138的端部裝有磁鐵。傳感器139例如可以是磁感應(yīng)傳感器，其固定在支架110上，并與驅(qū)動(dòng)控制單元140電氣連接，從而可以檢測(cè)軸138的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并由此得到操縱桿131的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0046]當(dāng)需要車輛100轉(zhuǎn)彎時(shí)，使用者可以向左或向右擺動(dòng)操縱桿131。驅(qū)動(dòng)控制單元140根據(jù)來(lái)自傳感器139的角度檢測(cè)信號(hào)控制車輪121、122分別以不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或方向旋轉(zhuǎn)，從而使車輛100轉(zhuǎn)彎。然而應(yīng)當(dāng)理解，也可以通過(guò)其他適合的方式以及裝置來(lái)控制根據(jù)本發(fā)明的車輛100的行進(jìn)速度和/或方向。
[0047]車體101可包括底盤102和覆蓋在底盤102上的罩板103,罩板103提供了適于支承車輛100的使用者的支承表面104。底盤102和罩板103之間限定有容納空間105。驅(qū)動(dòng)控制單元140可放置在容納空間105中。在一個(gè)例子中，驅(qū)動(dòng)控制單元140可包括例如電路板的控制裝置、例如電池的能源裝置、以及例如車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的車輪驅(qū)動(dòng)裝置。可以設(shè)置兩個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)以分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車輛121、122。
[0048]自平衡車輛100還設(shè)置有安全裝置150。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，安全裝置150包括至少一個(gè)擺臂151，每個(gè)擺臂151通過(guò)其第一端152可活動(dòng)地連接到車體101，而擺臂151的第二端153設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪154。如圖5_7所示，擺臂151可在一收回位置和至少一個(gè)行進(jìn)位置之間擺動(dòng)或以其他方式活動(dòng)。在收回位置，如圖5所示，擺臂151向車輪121、122和底盤102靠攏，從而對(duì)于車體101相對(duì)于水平面的俯仰角度沒(méi)有限制。在行進(jìn)位置，如圖6和7所示，擺臂151相對(duì)于車輪張開，使得滾輪154遠(yuǎn)離車輪和底盤并且在車體101水平時(shí)(圖中示出的位置)距地面預(yù)定距離，從而將車體101相對(duì)于水平面的俯仰角度限制在預(yù)定范圍內(nèi)。
[0049]具體來(lái)說(shuō)，在圖6所示的行進(jìn)位置，擺臂151張開使得在車體101水平(即支承表面104水平，見(jiàn)圖6)時(shí)滾輪154距離地面的距離為dl，此時(shí)車體101相對(duì)于水平面的最大俯仰角度為Θ I。換句話說(shuō)，當(dāng)車體101的俯仰角度達(dá)到Θ I時(shí)，滾輪152接觸地面，從而阻止車體101繼續(xù)傾斜。在圖7所示的另一行進(jìn)位置，擺臂151張開更大，使得在車體101水平時(shí)(見(jiàn)圖7)滾輪154距離地面的距離為d2大于dl，此時(shí)車體101相對(duì)于水平面的最大俯仰角度為Θ2大于Θ1。由于車體101相對(duì)于水平面的俯仰角度越大，車輛100的行進(jìn)速度越快。因此，通過(guò)將車體101相對(duì)于水平面的俯仰角度限制在預(yù)定范圍內(nèi)，可以控制車輛的最大行進(jìn)速度，從而使用者能夠更安全地使用車輛100。這對(duì)于初學(xué)者尤其有利。優(yōu)選地，可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)行進(jìn)位置，以方便使用者根據(jù)需要來(lái)設(shè)定車輛100的最高速度。
[0050]另一方面，當(dāng)滾輪154著地時(shí)，著地的滾輪154與兩個(gè)車輪121和122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。相比于現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)論在任何情況下都僅由兩個(gè)車輪來(lái)支撐車體(即兩點(diǎn)支撐)的情形，本發(fā)明的自平衡車輛能夠在必要時(shí)形成三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，避免車輛的傾翻，對(duì)使用者起到了安全保護(hù)作用。這對(duì)于初學(xué)者尤其有利。
[0051]更加有利的是，如圖8所示，擺臂151還具有一支撐位置。在該支撐位置，擺臂的滾輪154接觸地面并將車體101限定在水平位置上，從而使車輛100能夠靜態(tài)平衡。在該位置，使用者可以安全地上下車輛。該位置還適用于需要臨時(shí)停車的情形，例如等待交通燈。
[0052]優(yōu)選地，可以設(shè)置擺臂151的長(zhǎng)度，使得擺臂相對(duì)于車體101能夠在O?180度的范圍內(nèi)在車體101的下方擺動(dòng)，并使得當(dāng)擺臂151相對(duì)于車體101的支承表面成90度角時(shí)，該擺臂151處于支撐位置。
[0053]優(yōu)選地，如圖5-8所示，在靠近車體101的前端106和后端107的位置可以分別設(shè)置一個(gè)擺臂151，從而能夠?qū)囕v100向前和向后的俯仰角度均進(jìn)行限制。特別是，當(dāng)兩個(gè)擺臂151均處于支撐位置時(shí)，在前、后滾輪154的支撐下，車體101保持水平，使用者站在車體101上處于任何姿態(tài)車體都不會(huì)移動(dòng)也不會(huì)傾翻，大大提高了安全性。兩個(gè)擺臂151優(yōu)選地設(shè)置為彼此同步且對(duì)稱地?cái)[動(dòng)，并且優(yōu)選地排成一列。擺臂151可以位于靠近車體101的左側(cè)、中間或右側(cè)的位置。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，可以設(shè)置更多個(gè)擺臂151，并且這些擺臂151可以設(shè)置在車體100的任意適合的位置。
[0054]如圖9所述，車體101的底部有一缺口 109，以便在擺臂151處于收起位置時(shí)至少部分地容納擺臂151。優(yōu)選地，每個(gè)擺臂151上還固定有一蓋板159，以便在其處于收起位置時(shí)至少部分地封閉缺口 109，如圖10所示。
[0055]回到圖4，安全裝置150還包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)擺臂151分別設(shè)置的驅(qū)動(dòng)裝置155，以便驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的擺臂151。驅(qū)動(dòng)裝置155可固定到車體101上，并優(yōu)選地位于車體的容納空間105中(圖3)。驅(qū)動(dòng)裝置155可與車輛的驅(qū)動(dòng)控制單元140電氣連接，從而可由驅(qū)動(dòng)控制單元140的控制裝置制其工作。驅(qū)動(dòng)裝置155可以是電機(jī)，例如為減速電機(jī)。如圖4所示，減速電機(jī)155固定安裝到車體101的側(cè)板108的內(nèi)側(cè)，并可位于容納空間105內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，電機(jī)155與驅(qū)動(dòng)控制單元140中的車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)是不同的結(jié)構(gòu)。電機(jī)155的輸出軸157穿過(guò)側(cè)板108延伸到車體外側(cè)。擺臂151的第一端152連接到輸出軸157上，并可以輸出軸157同步轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，設(shè)置有兩個(gè)擺臂151和兩個(gè)減速電機(jī)155。
[0056]為了鎖定擺臂151的位置，安全裝置150還包括用于將擺臂151鎖定在當(dāng)前位置的鎖定機(jī)構(gòu)170。優(yōu)選地，對(duì)應(yīng)于每個(gè)擺臂151分別設(shè)置一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)170。如圖4所示并參考圖11，在一個(gè)例子中，鎖定機(jī)構(gòu)170包括齒輪171和電子鎖172。齒輪171固定到對(duì)應(yīng)的擺臂151的第一端152，并設(shè)置為與電機(jī)155的輸出軸157同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。電子鎖172固定到車體101上，例如固定到側(cè)板108的外側(cè)，并具有可伸縮的鎖舌173。鎖舌173被構(gòu)造為在伸出時(shí)與對(duì)應(yīng)的齒輪171嚙合從而鎖定對(duì)應(yīng)的擺臂151。電子鎖172與車輛的驅(qū)動(dòng)控制單元140電氣連接，從而可根據(jù)來(lái)自所述驅(qū)動(dòng)控制單元140的信號(hào)而伸縮鎖舌173。
[0057]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置，其由蝸輪蝸桿減速電機(jī)165構(gòu)成。與電機(jī)155類似，電機(jī)165固定安裝到車體101的側(cè)板108的內(nèi)側(cè)，并與驅(qū)動(dòng)控制單元140電氣連接。應(yīng)當(dāng)理解，蝸輪蝸桿減速電機(jī)165與驅(qū)動(dòng)控制單元140中的車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)是不同的結(jié)構(gòu)。電機(jī)165的輸出軸167穿過(guò)側(cè)板108延伸到車體外側(cè)。擺臂151的第一端152連接到輸出軸167上，并可以輸出軸167同步轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪蝸桿減速電機(jī)的設(shè)置使得能夠更加精確地控制擺臂151的擺動(dòng)角度，控制精度例如可以達(dá)到0.1度。此外，由于蝸輪蝸桿減速電機(jī)本身具有自鎖功能，因此在該實(shí)施例中，可以不設(shè)置鎖定機(jī)構(gòu)，從而使得安全裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。除此之外，蝸輪蝸桿減速電機(jī)165的其他設(shè)置及其工作過(guò)程與前面描述的電機(jī)155類似。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，這里不再具體描述。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)裝置還可以為其他適合的類型，只要能驅(qū)動(dòng)擺臂151運(yùn)動(dòng)即可。
[0058]下面，結(jié)合具體的例子說(shuō)明本發(fā)明的自平衡車輛100的工作過(guò)程及其安全控制方法。
[0059]如圖13所示，根據(jù)本發(fā)明的安全控制方法包括:在自平衡車體上設(shè)置至少一個(gè)(優(yōu)選地設(shè)置兩個(gè))擺臂151 (步驟S10)，利用操縱桿組件130發(fā)送安全控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)控制單元140 (步驟S20)，以及驅(qū)動(dòng)控制單元140根據(jù)該安全控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)擺臂151在收起位置和行進(jìn)位置之間運(yùn)動(dòng)(S30)。
[0060]在一個(gè)例子