CN102198032A - 用于机动车辆的控制器和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的控制器和控制方法。提供用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，左轮和右轮独立地被马达设备驱动。控制器被布置成从机动车辆的用户输入设备接收控制信号，控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率。机动车辆的请求的速度由请求的左轮速率和请求的右轮速率的平均值给出，机动车辆的请求的自旋由请求的左轮速率和请求的右轮速率的平均差给出。缩放单元依赖于请求的速度和请求的自旋确定缩放因子且按照缩放因子缩放请求的速度和请求的自旋产生目标速度和目标自旋。控制器被配置为将目标速度和目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率并且该马达设备响应于控制器以目标左轮速率驱动左轮且以目标右轮速率驱动右轮。

Description

用于机动车辆的控制器和控制方法

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的一种控制器和一种控制方法，并且尤其涉及一种用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，该左轮和右轮独立地被一种马达设备（motor arrangement）驱动。根据这种机动车辆，通常通过以不同的速度驱动左轮和右轮而实现车辆的转弯。这种机动车辆的典型的示例是电动轮椅。

背景技术

传统的电动轮椅至少具有独立地被马达设备驱动的左轮和右轮。虽然被用于驱动轮子的马达设备可以包括单一马达，在马达和轮子之间具有独立的耦合以实现那些轮子的独立驱动，但是更加普遍的是，每一个驱动轮被独立的马达驱动。经常地，电动轮椅将包括两个或者更多脚轮，脚轮旋转以遵循行进方向，并且可选地可以设置多个进一步的固定轮。每一个驱动轮的速度和方向限定轮椅的线性向前/反向速度和转弯（自旋）速率。

用于电动轮椅的一种典型的输入控制接口提供具有两个控制轴的操纵杆，一个用于控制向前/反向速度并且一个用于控制转弯速率（或者自旋速度）。然而，将会理解，操纵杆不是必要的，并且已经开发了很多其它类型的输入控制接口以允许由具有各种不同的残疾程度的用户进行控制，例如，基于头部的控制机构、基于吸喷的机构（sip puff based mechanism）等等。

在为电动轮椅的用户提供关于它的速度和自旋的控制时，仍然普遍的是对于用户能够请求的速度和自旋的组合施加特定的限制。本质上是为了安全性的原因而实现这点，因为例如当轮椅静止时可以只是请求最大自旋速度（其中左轮和右轮被沿着相反方向驱动）（以因此原位枢转(pivot on the spot)），但是如果当轮椅已经正在以相当的线性速度行进时请求，则这种突然的转弯将是危险的，在最坏的情形中将使得轮椅翻倒。因此已知的是在控制接口上施加“门整形（gate shaping）”，这通常允许与低的线性速度相组合地请求较高的自旋程度，而更加严格地限制可以与高的线性速度相组合地请求的自旋。通常利用一种算法实现这种门整形，该算法将来自用户的控制接口的信号转换成控制轮椅的马达的信号。

即使在没有进入其中轮椅易于倾翻的状况的情况下，轮椅的速度和自旋的管理也仍然是有必要的，因为在转弯期间速度和自旋的特定组合能够对于每一个轮子的牵引产生效果。当进行转弯时，一个轮子的牵引损失能够对于轮椅的操控具有不希望的后果。牵引可以损失的一个原因是在转弯期间作用于轮椅上的向心力，这将趋向于提升内侧轮，因此降低它的牵引。对于前轮驱动轮椅而言，这个问题更为严重，因为内侧轮是高扭矩轮并且因此更加可能失去牵引。如果在内侧轮上失去相当程度的处理，则轮椅可能易于不受控制地自旋进入转弯。即使在不存在这种急剧的失控的情况下，即使较小的牵引损失可以对于轮椅的用户引起操控困难，因为轮椅遵循的转弯半径将不对应于用户控制的操作所请求的转弯半径。

对于这个问题的传统的门整形方案能够必定防止轮椅翻倒，但是由于在相对速度和自旋上施加的限制影响轮椅的平稳转向感而仍然遭遇在轮椅的操控特性方面的问题，并且已经在特定的操纵杆要求区域中导致自旋速度的、过度严重的抑制。

能够在由美国纽约的Curtis Instruments公司制作的“enAble40 Powerchair Control System”手册中；在美国专利5，033，000和5，307，888中；和在美国专利申请公开2010/0007299A1中找到关于本发明的一些背景技术信息。

提供一种可以减轻以上讨论的问题的、用于控制机动车辆的改进的技术将是令人期望的。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供一种用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，所述左轮和所述右轮独立地被一种马达设备驱动，该控制器被布置成从机动车辆的用户输入设备接收控制信号，该控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率，其中所述机动车辆的请求的速度由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均值给出，并且其中所述机动车辆的请求的自旋由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均差给出，该控制器包括：缩放单元，该缩放单元被配置为依赖于所述请求的速度和所述请求的自旋而确定缩放因子，并且按照所述缩放因子缩放所述请求的速度和所述请求的自旋这两者以产生目标速度和目标自旋，其中所述控制器被配置为将所述目标速度和所述目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率，该马达设备响应于所述控制器从而以所述目标左轮速率驱动所述左轮并且以所述目标右轮速率驱动所述右轮。

根据本发明，缩放单元被布置成依赖于用户已经请求的请求速度和请求自旋这两者而确定缩放因子。这个缩放因子然后由缩放单元使用以缩放请求速度和请求自旋这两者以产生目标速度和目标自旋，目标速度和目标自旋然后被转换成相应的左轮速率和右轮速率。通过对请求的速度和请求的自旋这两者应用相同的缩放因子，已经发现机动车辆的、更加平滑的操控特性得以提供。特别地，已经有利地发现，机动车辆的转弯半径并不由于应用这个缩放因子而被改变，这使得机动车辆的转向“感”不受影响。本发明的技术还使得转弯半径相对于来自用户输入设备的变化控制信号（例如操纵杆的角度）平滑地改变。

存在其中缩放单元能够依赖于请求的速度和请求的自旋确定缩放因子的多种方式，然而，在一个实施例中，缩放单元被配置为依赖于用于所述机动车辆的向心加速度极限而确定所述缩放因子。其是作用于机动车辆上的向心加速度，这将趋向于在转弯时提升内侧轮，因此降低它的牵引。本发明的发明人意识到，通过依赖于向心加速度极限确定缩放因子，能够以精确地避免其中机动车辆很可能失去牵引的那些状况的方式管理机动车辆的操控。在一些实施例中，该缩放单元被配置为将所述向心加速度极限实现为向心力极限。将会认识到，向心加速度还可以根据向心力而得以表达（通过在计算中包括有关质量，因为F=ma）并且该缩放单元能够被配置为根据或者向心加速度极限或者向心力极限而操作。

虽然能够以多种方式在缩放因子中结合向心加速度极限，但是在一个实施例中，所述缩放因子与所述向心加速度极限的平方根成比例。机动车辆的向心加速度能够被示为与它的速度和它的自旋的乘积成比例，并且因此对于被应用于速度和自旋这两者的缩放因子，有利的是缩放因子与向心加速度极限的平方根成比例。以此方式，速度和自旋可以被相同的因子缩放从而在不超过这个预定向心加速度极限的情况下维持要求的转弯半径。

根据各种因素例如机动车辆的类型、将在其中使用该机动车辆的环境、机动车辆的用户的相对能力等等，向心加速度极限能够被不同地定义。然而，在一个实施例中，所述向心加速度极限对应于所述机动车辆在转弯时的向心加速度的上限，其中当所述机动车辆具有高于所述向心加速度极限的向心加速度时，在转弯内侧的所述左轮和所述右轮之一失去牵引。以此方式定义向心加速度极限使得缩放单元能够确定缩放因子，从而以将机动车辆保持在其中它在转弯时并不失去牵引的状况内的方式管理机动车辆的操控。

虽然能够根据行驶状态不断地重新计算，或者调节向心加速度极限，但是根据一个实施例，该控制器进一步包括用于存储所述向心加速度极限的预定值的存储单元。因此，当确定缩放因子时，该缩放单元能够参考向心加速度极限的这个存储的预定值。

虽然存在其中能够依赖于请求的速度和请求的自旋确定缩放因子的各种方式，但是根据一个实施例，缩放因子与所述请求的速度和所述请求的自旋的乘积的平方根成反比。以此方式确定缩放因子允许为了缩放速度和自旋这两者的意图而使用具有正确的量纲（dimensionally correct）的标量。

在一个实施例中，缩放因子（K_scalar）被定义为                                                。

在一个实施例中，缩放因子具有上限为1。这保证了缩放因子仅仅操作用于降低速度和自旋这两者。

将会理解，从用户输入设备到机动车辆的控制信号能够采取多种形式，但是在一个实施例中，这些控制信号包括向前信号和自旋信号。

虽然本发明的技术能够被应用于多种不同的机动车辆配置，但是在一个实施例中，所述机动车辆是前轮驱动车辆。在转弯时的牵引损失问题在前轮驱动车辆中是更加普遍的，因为内侧轮然后是高扭矩轮并且因此更加可能失去牵引。

在一个实施例中，该机动车辆采取轮椅的形式。

从第二方面来看，本发明提供一种机动车辆，包括：马达设备；至少左轮和右轮，所述左轮和所述右轮独立地被所述马达设备驱动；被配置为发出用于机动车辆的控制信号的用户输入设备，该控制信号相应于请求的左轮速率和请求的右轮速率；和用于依赖于所述控制信号控制所述左轮和所述右轮的驱动的、根据本发明第一方面的控制器。

该机动车辆可以采取各种形式，但是在一个实施例中，该机动车辆是轮椅。当使用电动轮椅时，本发明的实施例的技术是特别地有益的，电动轮椅当转弯时经常遭遇本发明的实施例的技术寻求减轻的牵引损失。

从第三方面来看，本发明提供一种控制至少具有左轮和右轮的机动车辆的方法，所述左轮和所述右轮独立地被马达设备驱动，所述方法包括以下步骤：从机动车辆的用户输入设备接收控制信号，该控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率，其中所述机动车辆的请求的速度由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均值给出，并且其中所述机动车辆的请求的自旋由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均差给出；依赖于所述请求的速度和所述请求的自旋确定缩放因子；按照所述缩放因子缩放所述请求的速度和所述请求的自旋这两者以产生目标速度和目标自旋；和，将所述目标速度和所述目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率，该马达设备响应于所述控制器从而以所述目标左轮速率驱动所述左轮并且以所述目标右轮速率驱动所述右轮。

从第四方面来看，本发明提供一种包括计算机程序的计算机程序产品，当在计算设备上执行时，该计算机程序引起至少具有左轮和右轮的机动车辆根据本发明的第三方面而受到控制，所述左轮和所述右轮独立地被马达设备驱动。

从第五方面来看，本发明提供一种用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，所述左轮和所述右轮独立地被马达设备驱动，该控制器被布置成从机动车辆的用户输入设备接收控制信号，该控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率，其中所述机动车辆的请求的速度由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均值给出，并且其中所述机动车辆的请求的自旋由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均差给出，该控制器包括：缩放装置，该缩放装置用于依赖于所述请求的速度和所述请求的自旋确定缩放因子，并且用于按照所述缩放因子缩放所述请求的速度和所述请求的自旋这两者以产生目标速度和目标自旋，其中所述控制器被配置为将所述目标速度和所述目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率，该马达设备响应于所述控制器从而以所述目标左轮速率驱动所述左轮并且以所述目标右轮速率驱动所述右轮。

根据将结合附图阅读的以下示意性实施例的详细说明，本发明以上的和其它的目的、特征和优点将是明显的。

附图说明

图1A是根据本发明的一个实施例的机动车辆的框图；

图1B是更加详细地示意图1A的缩放单元的框图；

图2是根据本发明的一个实施例示意由图1A的控制单元执行的步骤的流程图；

图3是根据已知现有技术示意在速度和自旋（spin）之间的关系的曲线图；

图4是根据本发明的实施例示意在速度和自旋之间的关系的曲线图；

图5是根据已知现有技术示意在转弯半径和操纵杆角度之间的关系的曲线图；

图6是根据本发明的实施例示意在转弯半径和操纵杆角度之间的关系的曲线图；

图7是根据已知现有技术示意在向心加速度和操纵杆角度之间的关系的曲线图；

图8是根据本发明的实施例示意在向心加速度和操纵杆角度之间的关系的曲线图；并且

图9是可以在本发明的实施例中使用的通用计算设备的示意表示。

具体实施方式

图1A是根据本发明的一个实施例的机动车辆的框图。为了以下讨论的目的，将使用其中该机动车辆是电动轮椅的示例。在图1A的示例中，电动轮椅具有底盘10，两个马达驱动轮即左轮12和右轮14被连接到该底盘。此外，一对脚轮16、18也被设置在底盘上，脚轮旋转以遵循轮椅的行进方向。在所示意的示例中，轮椅是前轮驱动轮椅，从而脚轮16、18通常遵循驱动轮12、14所引导的方向（当然除了当轮椅处于反向时）。该两个马达驱动轮12、14中的每一个均独立地被马达设备驱动。在所示意的实施例中，左轮12被马达20驱动并且右轮14被马达22驱动。为了使得车辆向前或者向后移动，两个轮子被沿着相同的方向驱动。为了使得车辆在行驶时向左或者向右转弯，轮子被沿着相同的方向但是被以不同的速度驱动。通过沿着相反方向驱动该两个轮子12、14，这引起轮椅原地自旋，实现轮椅的、更为紧凑的转弯也是可能的。

虽然在图1A中驱动轮被设置在轮椅的前部处并且脚轮16、18被朝后设置，但是将会理解，在可替换的实施例中，驱动轮可以处于后部并且脚轮可以处于前部。实际上，在进一步的实施例中，驱动轮可以被设置在轮椅的中部，具有还设置脚轮和其它固定的非驱动轮以稳定轮椅底盘10的选择。如在图1A中所示，控制单元30被设置在轮椅底盘10上，控制单元30被耦合到输入控制模块32，轮椅的用户能够经由输入控制模块32输入行驶命令。虽然控制单元30和输入控制模块32在这里被示为单独的元件，但是将会理解，在一些实施例中，这些部件可以被结合到单一外壳中。还如在图1A中所示，输入控制模块32在该示例中是操纵杆，操纵杆提供直观的用户友好接口。应该指出，前轮驱动轮椅例如在图1A中示意的前轮驱动轮椅将通常使得它的操纵杆被靠近轮椅的前部安装以方便用户。仅仅为了示意清楚起见，在图1A中定位操纵杆32。

在轮椅上的全部电气部件均从车载电池（未被示意）接收电力，该电池通常是能够在轮椅的操作期间提供被用于驱动马达20、22的相对大电流的重载可充电电池。

控制单元30从用户输入设备32接收控制信号，基于该控制信号，它产生确定马达20、22的操作的马达控制信号。在所示意的实施例中，操纵杆32是为控制单元30提供指示向前分量和自旋分量的数字控制信号的比例操纵杆。另外，控制单元30被如此配置，使得用户请求的自旋依赖于请求速度而受到限制。

在操作中，控制单元30接收控制信号并且首先在需求缩放单元40中对于它们执行需求缩放。通常这个需求缩放将缩放请求的速度和自旋从而请求的自旋可以不超过请求的速度的预定分数（例如30%）。实际上这将操纵杆输入信号的圆相位空间（“门形状”）转换成椭圆形形状（速度是长轴并且自旋是短轴）。需求缩放信号然后被传送到门整形单元43，门整形单元43进一步依赖于控制单元30被配置为应用的驱动算法而修改该信号。特别地（如将在下面更加详细讨论地），门整形单元在向阻尼单元（damping unit）45传送如此修改的信号之前向请求的速度和请求的自旋这两者应用缩放因子（利用缩放单元44），阻尼单元45阻尼控制信号（在时间基础上，以提供轮椅对于控制信号的更加平滑的响应）并且将得以缩放和阻尼的控制信号分别地传送到左马达控制单元50和右马达控制单元60。

左马达控制单元50和右马达控制单元60产生分别地用于左马达20和右马达22的直接控制信号。在所示意的实施例中，这些直接控制信号具有被施加到每一个马达的电压的形式，越高的电压使得马达越快地转动，马达的速度也依赖于它正在经受的电流负载。左马达控制单元50和右马达控制单元60每一个均形成反馈环的部分，其中左马达控制单元50从左马达20接收反馈信号并且右马达控制单元60从右马达22接收反馈信号。通常来自马达20、22的反馈信号包括每一个相应的马达的瞬时电流和电压测量。每一个马达控制单元执行被称作IR补偿的技术，其中根据公式：

估计每一个马达的速度，其中k _emf 是反电动势常数、V _m 是被施加到马达的电压、I _m 是马达汲取的电流并且R _m 是马达绕组的电阻。

R_m的值被编程为选择的值并且马达汲取的电流被监视。当电流改变时，被施加到马达的电压改变，其目的在于在用户输入指示恒定速度应该得以维持时保持速度恒定。

现在描述缩放单元44的操作。首先考虑作为轮椅运动的基础的一些数学知识是有用的。可以如下根据左轮和右轮12、14的速率定义轮椅的速度和自旋：

等式1：

根据这些数量，轮椅的转弯半径可以被定义为：

等式2：

其中Laxle是在驱动轮12和14之间的距离。向心加速度然后可以被定义如下：

等式3：

组合等式2和3给出以下等式，示出向心加速度与速度和自旋的乘积成比例：

等式4：

缩放单元40被配置为确定缩放因子K_scalar，利用缩放因子K_scalar，请求的速度和请求的自旋这两者得以缩放。将K_scalar引入在向心加速度、速度和自旋之间的、以上在等式4中推导的关系给出以下等式：

等式5：

因此能够看到，能够根据常数向心加速度极限确定缩放因子K_scalar从而轮椅的速度和自旋被修改从而不超过向心加速度极限。因为向心加速度极限是常数，所以这个常数可以是预定的并且在图1A中示意的示例中，值可以被存储在向心加速度极限存储单元42中以由缩放单元40参考。因此，缩放单元44不断地计算K_scalar的新值，利用该值，操纵杆32请求的速度和自旋值（和由需求缩放单元40缩放的需求）得以缩放。为了仅仅维持上向心加速度极限，K_scalar被设限（cap）从而它总是取小于或者等于1的值。

图1B稍微更加详细地示意地示出图1A的缩放单元44。缩放单元44的主要部件是计算单元70，计算单元70从操纵杆32（经由需求缩放单元40）接收请求的速度和请求的自旋并且据此确定缩放因子K_scalar。这里向心加速度极限存储单元42被示意为被包括在缩放单元44内，但是将会理解，计算单元仅仅需要访问在其中存储的值并且这个存储单元的位置不太重要（见在图1A中示意的可替代位置）。计算单元70向请求的速度和请求的自旋这两者应用相同的缩放因子K_scala以分别地产生目标速度和目标自旋（当K_scalar小于或者等于一时）。计算单元70的典型实施例是作为在轮椅的控制单元中的嵌入处理器的一部分。在下面参考图9给出了这种处理器的进一步的说明。

图2是示意在图1A中示意的控制单元30的操作并且特别地缩放单元44的操作的流程图。

在步骤100，预定向心加速度极限被设定并且被存储在向心加速度极限存储单元42中。该流程前进到步骤110，在此处控制单元30从操纵杆32接收命令信号，并且在步骤120，来自这些命令信号的相应的需求缩放速度和自旋被确定（在需求缩放单元40中）。缩放单元44然后在步骤130确定如在以上等式5中定义的缩放因子K_scalar。在步骤140，确定缩放因子是否小于或者等于1。如果是，则缩放因子在步骤150被应用于需求缩放速度和自旋这两者。如果缩放因子大于1，则省略步骤150。在步骤160，控制单元30将该速度和自旋应用于分别地控制马达20和22的马达控制50和60。该流程然后返回步骤110并且继续。

图3示意对于用于前轮驱动轮椅的现有控制算法在速度和自旋之间的关系的模拟。这里假设在满马达电压（24V）下最大轮椅速度是10km/h并且在轮子中心之间的距离是0.58m。四条不同的曲线（被标为1%、30%、70%和100%）示出在速度和自旋之间的关系如何根据应用标准前轮驱动门整形算法的程度（被称作FWD率）而改变。

根据这个标准FWD算法，在FWD率为0%时，当向前速度是0%（操纵杆的3点钟位置）时，标量1.0被应用于自旋速度，在完全向前速度（操纵杆的12点钟位置）下应用标量0.6并且在这两个极值之间存在线性插值。

在FWD率为100%时，当向前速度是0%（操纵杆的3点钟位置）时，标量1.0被应用于自旋速度，在50%向前速度下应用标量0.3并且在这两者之间存在线性插值（从而，在25%向前速度下使用标量0.65）。在高于50%的向前速度的任何速度下，标量保持为0.3，绝对不会变得更低。虽然已经发现这个算法提供了大体上有用的轮椅响应，特别地避免危险的速度和自旋组合，但是如在图中看到地，一些奇异行为能够出现。

能够清楚地看到，虽然当门整形算法仅仅被适度地应用（30%或者以下）时门形状是比较平滑的，但是当门整形算法被以更加显著的程度（70%和以上）应用时，在速度和自旋之间的关系出现明显的扭曲。这种轮椅的用户已经发现，在门形状中的这种非连续过渡能够引起不理想的轮椅操控特性。

图3可以与图4相比较，图4示出当引入本发明的技术时的门形状。相应地能够看到，当应用门整形算法时，在图3中识别的扭曲得以避免。进而，跨越可达到的速度和自旋的几乎整个范围，在速度和自旋之间存在平滑过渡。

能够通过比较示意在轮椅的转弯半径和操纵杆的角度之间的关系的图5和6看到本发明的具体优点。图5示意对于根据已知算法控制的轮椅的性能，而图6示意当引入本发明的技术时的性能。在图5中能够看到，根据应用标准门整形算法的程度，存在适度的曲线形状依赖性，并且特别地当以高的水平应用标准算法时，出现相应于大约2米的转弯半径的明显扭曲。将会理解，大约2米的转弯半径对于轮椅而言是相对常见的，并且因此对于这种轮椅的用户而言，这代表一种不理想的操控特性。通过比较，注意图6示出转弯半径随着操纵杆角度的变化独立于应用门整形算法的水平。这是有利的，因为这意味着对于用户而言，轮椅的转弯响应将得到相同的体验，无论应用门整形的水平如何。进而，注意转弯半径随着操纵杆角度平滑地改变并且因此为用户提供了与轮椅的控制的、更加一致的交互。

还能够通过比较示出在向心加速度和操纵杆角度之间的关系的图7和8而清楚地看到本发明的技术的优点。在图7中能够看到，当门整形算法被以较高的程度应用时，已知的门整形算法还在向心加速度中产生不连续。应该理解，因为轮椅的用户将特别地知晓向心加速度（当转弯时他们被抛向一侧的程度），所以在50和60度的操纵杆角度之间发生的不连续能够产生令人不适的用户体验。作为对比，能够看到，当应用本发明的技术时，跨越大范围的操纵杆角度，向心加速度无任何变化。因此，当用户改变操纵杆角度时，他们的向心加速度的体验并不改变，从而产生更加平滑的并且因此更加舒适的用户体验。

大体上已经发现，通过引入本发明的技术，以下改进得以实现。首先，利用已知的门整形算法，存在操纵杆角度，在该操纵杆角度下，轮椅显著地减速，从而导致更紧凑的转弯半径。利用本发明，在速度或者在转弯半径中未感知到任何不连续。第二，在实现本发明的技术的情况下，轮椅围绕紧凑转弯半径更加缓慢地行驶，从而有效地抵消引起问题的向内自旋（spin-in）效果。第三，利用现有技术算法，当从围绕门的完全自旋移动以向前跌落时，相对容易在内侧轮上失去牵引。本发明的算法减小了这个效果。

图9示意地示出具有可以被用于实现上述技术的类型的通用计算设备200。如上所述，在本发明的上下文中，这能够例如是形成轮椅的控制单元的部分的嵌入处理器。通用计算设备200包括经由总线222而被连接到一起的中央处理单元202、随机存取存储器204和只读存储器206。更加充分地，通用计算设备可以被扩展为进一步包括全部经由公用总线222连接的网络接口卡208、硬盘驱动210、显示驱动器212和监视器214以及带有键盘218和鼠标220的用户输入/输出电路216。在操作中，例如当形成活动轮椅的控制系统的部分时，中央处理单元202将执行可以例如被存储在随机存取存储器204和/或只读存储器206中的计算机程序指令。通用计算设备的这些核心部件在图9中被标为230。在虚框230外侧的另外部件可以另外地例如当控制系统被连接到用于预编程或者用于发现并修理故障的诊断设置时被连接。在这种状况中，程序指令能够另外地被从硬盘驱动210获取或者经由网络接口卡208而被动态地下载。可以经由所连接的显示驱动器212和监视器214而向用户或者工程师显示所执行的处理的结果。可以经由所连接的用户输入输出电路216从键盘218或者鼠标220接收用于控制通用计算设备200的操作的用户输入。将会理解，计算机程序能够被以各种不同的计算机语言编写。计算机程序可以被本地地存储在记录介质上或者被动态地下载到通用计算设备200。当在适当的计算机程序的控制下操作时，通用计算设备200能够执行上述技术并且能够被视为形成用于执行上述技术的设备。通用计算设备200的体系能够被显著地改变并且图9仅仅是一个示例。

虽然在这里已经参考附图详细描述了本发明的示意性实施例，但是应该理解，本发明不限于那些精确的实施例，并且在不偏离如由所附权利要求限定的、本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员能够在其中实现各种改变和修改。

Claims (16)

1.一种用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，所述左轮和所述右轮独立地被马达设备驱动，所述控制器被布置成从所述机动车辆的用户输入设备接收控制信号，所述控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率，

其中所述机动车辆的请求的速度由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均值给出，并且

其中所述机动车辆的请求的自旋由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均差给出，所述控制器包括：

缩放单元，所述缩放单元被配置为依赖于所述请求的速度和所述请求的自旋而确定缩放因子，并且按照所述缩放因子缩放所述请求的速度和所述请求的自旋这两者以产生目标速度和目标自旋，

其中所述控制器被配置为将所述目标速度和所述目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率，所述马达设备响应于所述控制器从而以所述目标左轮速率驱动所述左轮并且以所述目标右轮速率驱动所述右轮。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述缩放单元被配置为依赖于用于所述机动车辆的向心加速度极限而确定所述缩放因子。

3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述缩放单元被配置为将所述向心加速度极限实现为向心力极限。

4.根据权利要求2所述的控制器，其中所述缩放因子与所述向心加速度极限的平方根成比例。

5.根据权利要求2所述的控制器，其中所述向心加速度极限对应于所述机动车辆在转弯时的向心加速度的上限，其中当所述机动车辆具有高于所述向心加速度极限的向心加速度时，在转弯内侧的所述左轮和所述右轮之一失去牵引。

6.根据权利要求2所述的控制器，包括用于存储所述向心加速度极限的预定值的存储单元。

7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述缩放因子与所述请求的速度和所述请求的自旋的乘积的平方根成反比。

8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述缩放因子（K_scalar）被定义为                                                

。

9.根据权利要求1所述的控制器，其中所述缩放因子具有上限为一。

10.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制信号包括向前信号和自旋信号。

11.根据权利要求1所述的控制器，其中所述机动车辆是前轮驱动车辆。

12.根据权利要求1所述的控制器，用于在采取轮椅的形式的机动车辆中使用。

13.一种机动车辆，包括：

马达设备；

至少左轮和右轮，所述左轮和所述右轮独立地被所述马达设备驱动；

被配置为发出用于机动车辆的控制信号的用户输入设备，所述控制信号相应于请求的左轮速率和请求的右轮速率；和

用于依赖于所述控制信号控制所述左轮和所述右轮的驱动的、根据前面权利要求中任一项的控制器。

14.根据权利要求13所述的机动车辆，其中所述机动车辆是轮椅。

15.一种控制至少具有左轮和右轮的机动车辆的方法，所述左轮和所述右轮独立地被马达设备驱动，所述方法包括以下步骤：

从所述机动车辆的用户输入设备接收控制信号，所述控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率，

其中所述机动车辆的请求的速度由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均值给出，并且

其中所述机动车辆的请求的自旋由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均差给出；

依赖于所述请求的速度和所述请求的自旋确定缩放因子；

按照所述缩放因子缩放所述请求的速度和所述请求的自旋这两者以产生目标速度和目标自旋；和

将所述目标速度和所述目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率，所述马达设备响应于所述控制器从而以所述目标左轮速率驱动所述左轮并且以所述目标右轮速率驱动所述右轮。

16.一种用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，所述左轮和所述右轮独立地被马达设备驱动，所述控制器被布置成从所述机动车辆的用户输入设备接收控制信号，所述控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率，

其中所述机动车辆的请求的速度由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均值给出，并且

其中所述机动车辆的请求的自旋由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均差给出，所述控制器包括：

缩放装置，所述缩放装置用于依赖于所述请求的速度和所述请求的自旋确定缩放因子，并且用于按照所述缩放因子缩放所述请求的速度和所述请求的自旋这两者以产生目标速度和目标自旋，

其中所述控制器被配置为将所述目标速度和所述目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率，所述马达设备响应于所述控制器从而以所述目标左轮速率驱动所述左轮并且以所述目标右轮速率驱动所述右轮。

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