CN103318291B - 一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具，所述的交通工具包括电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、处理模块和机身模块。本发明提供的交通工具带有球形舱体，球形舱体和交通工具的相对姿态可以实时调整，不论交通工具姿态如何变化，球形舱体姿态都能主动地实时调整，使驾驶员和乘客始终保持相对水平面头部朝上的姿态；本发明的交通工具可以是水、陆、空及两栖或三栖行驶工具；此外，本发明还提供一种概念汽车，这种概念汽车可以独轮行驶或多轮行驶，在路面不平整的路段，采用独轮行驶可以保证汽车的平稳行进，在道路狭窄的路段，独轮行驶可以保证汽车安全通过。

Description

一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具

技术领域

本发明涉及交通器械领域，尤其涉及一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具。

背景技术

目前具有驾驶室舱体的交通工具（如飞机、汽车、潜艇等）中，驾驶室舱体和交通工具的机身都是一体的，在交通工具的运动过程中，驾驶室舱体和机身的相对姿态是固定的，驾驶室舱体会和机身同步运动，如飞机在旋转时驾驶室舱体也跟着相应地旋转，驾驶员自然地跟着旋转，如果是一般的乘客很难承受这样的旋转。

虽然目前概念交通工具层出不穷，但是仍未有能够解决舱体姿态调整问题的交通工具，如何让舱体和交通工具的相对姿态可以实时调整，保证驾驶过程中无论交通工具姿态如何，舱体总是相对水平面保持竖直向上的姿态，使得舱内的驾驶员或乘客始终能够保持头部向上、舒适地乘坐，该问题尚未有人提出解决方案。

当前较新颖的概念车如德国奥迪汽车（Audio）公开的一种球形独轮的概念车——Audisnook，其独轮的控制采用多个直线电机三点成面的原理驱动和控制，实现了依靠球形轮维持车身平衡及运动，其维持平衡需要通过光束测量与地面多点的距离，但是未考虑驾驶室舱体姿态调整的问题。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种带有姿态可实时调整的球形舱体的新型交通工具。

本发明采用如下的技术方案：

一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具，所述的交通工具包括电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、处理模块和机身模块，其中：

所述的电源模块用于给交通工具供电；

所述的驱动模块用于驱动交通工具运动，所述的运动选自直线运动、曲线运动、旋转中的任意一种或任意二种以上的组合，如简单的移动：前进、后退、左转、右转、上升、下降，交通工具的自旋转运动，以及移动和自旋转运动的结合运动。

所述的舱体模块用于载人或载物，所述的舱体模块包括一个或多个球形舱体，所述的球形舱体与交通工具的相对姿态可实时主动调整，所述的球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上，所述的球形舱体和交通工具的相对姿态示意图参见图16；

所述的舱体姿态控制模块用于实时调整舱体模块中各球形舱体的姿态；

所述的姿态获取模块用于实时获取所述的交通工具和/或球形舱体的姿态信息，所述的姿态信息是指交通工具和/或球形舱体在空间的三轴角度信息，如在预先规定好的水平面和竖直方向构成的标准三维正交坐标系中，所述的姿态信息是指交通工具和/或球形舱体的参考轴线与各坐标轴所成的夹角。

至少一个所述的球形舱体具有驾驶功能，具有驾驶功能的球形舱体为驾驶室舱体，所述的驾驶室舱体包括驾驶控制子模块和舱体无线通信子模块；所述的驾驶控制子模块用于根据驾驶员的操作生成相应的驾驶控制信号，所述的舱体无线通信子模块用于实现驾驶室舱体与处理模块之间的无线通信；

所述的处理模块用于处理交通工具运行过程中的各种数据和信号，并根据数据和信号控制交通工具和/或球形舱体的运动状态，所述的交通工具运行过程中的各种数据和信号是指交通工具启动后各模块的工作过程中产生的数据和信号，如驾驶室舱体发出的驾驶控制信号、姿态获取模块获取的姿态信息、驱动模块接收到的机体运动控制信号、舱体姿态调整模块接收到的舱体姿态控制信号等。

所述的处理模块包括运算单元、存储介质和I/O接口，所述的I/O接口包括有线接口和/或无线接口，所述的运算单元用于交通工具运行过程中各种数据的计算，所述的存储介质用于存储交通工具运行过程中的各种数据，所述的I/O接口用于实现处理模块与外界（交通工具外部的设备，如遥控钥匙等）或交通工具的其他模块之间的数据交互，所述的其他模块为电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、机身模块中的任意一个模块或多个模块；

所述的机身模块用于为电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、处理模块提供搭载和保护平台；

所述的驾驶室舱体和处理模块之间采用无线通信方式进行数据交互，所述的无线通信方式选自蓝牙、WIFI、Zigbee中的任意一种或任意多种；

驾驶员在驾驶室舱体内操纵驾驶控制子模块生成对应的驾驶控制信号并通过舱体无线通信子模块以无线方式发送至处理模块，处理模块根据接收到的驾驶控制信号生成机体运动控制信号并通过有线或无线方式发送给驱动模块，驱动模块根据接收到的机体运动控制信号驱动交通工具运动；姿态获取模块实时获取交通工具和/或球形舱体的姿态信息，并通过有线或无线方式将其发送给处理模块；处理模块根据交通工具和/或球形舱体的姿态信息，生成舱体姿态控制信号并通过有线或无线方式发送给舱体姿态控制模块，舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号（如角度调整信号、位移调整信号等）实时调整球形舱体的姿态，使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上，也就是使球形舱体中的驾驶员和/或乘客相对于水平面始终保持头部向上的正立姿态，像平常一样正常舒适地驾驶或乘坐。

进一步地，所述的舱体模块和机身模块之间采用非接触和/或接触的连接方式，所述的接触的连接方式是指舱体模块和机身模块之间采用滑动接触元件（如滚轮、滚珠等）进行连接，所述的非接触的连接是指舱体模块和机身模块之间采用非接触力（如电磁力、重力场）实现球形舱体模块在机身模块中的悬浮。

进一步地，所述的电源模块在给舱体模块供电时，可采用无线方式供电，或者在舱体模块上安置子电源模块。

进一步地，所述的姿态获取模块包括至少一个陀螺仪，所述的陀螺仪输出交通工具和/或球形舱体的姿态信息。

进一步地，所述的交通工具可以为地面行驶工具（如汽车等），水上或水下行驶工具（如船、潜艇等），空中飞行工具（如飞机、飞碟等），水陆、陆空、水空两栖行驶工具，水陆空三栖行驶工具。

进一步地，所述的交通工具可以是一种概念车，所述的驱动模块包括至少一个球形轮、至少一个后轮（可以是普通的圆形轮，也可以是球形轮）、至少一个电动机及传动连接装置，所述的球形轮为前轮，所述的传动连接装置用于连接电动机和后轮，将电动机的转动传递到后轮，驱动后轮转动。所述的球形轮是外形为球状、可以任意方向转动的轮。所述的球形轮可由球形电机和转动球组成，所述的球形电机包括定子和转子，转子位于球形电机的球形中央，定子位于球形电机的外周，对转子形成半封闭的包围，如图13所示；所述的球形轮的结构如图14所示，球形电机的转子固定于转动球中，球形电机的定子位于转动球的上方，球形电机的转子随着定子产生的磁场发生相应的转动，并带动转动球发生相应的转动，通过控制定子产生的磁场的分布就可以控制转动球的运动；所述的交通工具可采用前轮驱动和/或后轮驱动。

所述的概念车除了能像一般的汽车/摩托车采取多轮行驶的方式外，所述的概念车还可以独轮行驶，所述的球形轮（即前轮）突然紧急减速或者向后加速运动，也就是使前轮产生一个相对后轮很大的向后的加速度，此时所述的概念车的尾部会开始上升，随着尾部的不断上升，概念车的姿态不断改变，姿态获取模块实时获取概念车和/或球形舱体的姿态信息，并将姿态信息发送给处理模块，处理模块根据姿态信息生成舱体姿态控制信号，并将舱体姿态控制信号发送给舱体姿态控制模块，舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时调整球形舱体的姿态；同时，随着概念车的车身与地面垂直方向的夹角不断减小，处理模块不断发出相应控制信号对应减小前轮相对于后轮的加速度，当车身稳定在倒立摆控制的平衡位置后，即可开始使用倒立摆控制实现只有前轮着地的独轮行驶；在道路狭窄的情况下，常规的多轮行驶方式无法正常通过时，可采取这种独轮行驶方式，此外，在不平整的路面行驶时，采用独轮行驶方式可以使概念车的运动更加平稳。

进一步地，所述的概念车包括3个车轮，其中一个球形轮（前轮），两个圆形轮为后轮，所述的概念车的外形为水滴状，其三视图如图15所示。

进一步地，当舱体模块和机身模块之间采用接触的连接方式连接时，舱体姿态控制模块包括至少两个常规电机（如步进电机、伺服电机、直线电机等）或者至少一个球形电机；当舱体模块和机身模块之间采用非接触的连接方式连接时，舱体模块和机身模块之间采用非接触力实现舱体模块在机身模块中的悬浮，舱体姿态控制模块可产生不同的场分布（如磁场分布、电场分布、重力场分布等），进而产生不同的非接触力作用于球形舱体上，控制球形舱体发生相应的转动。

本发明提供一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具，根据交通工具和/或球形舱体的姿态信息主动调用舱体姿态控制模块去调整球形舱体的姿态，也就是说，本发明调整球形舱体姿态采用的是主动式调整方法。相对于利用自重调整姿态的被动式调整方法（将舱体的重心设计在舱体的下部，像不倒翁一样，依靠自重保持舱体姿态正立的方法），本发明的主动式调整方法能够有效克服利用自重调整姿态的被动方法中惯性的影响。利用自重调整姿态的被动式调整方法和单摆原理类似，无法克服惯性的影响，比如飞机水平加速飞行时舱体肯定会出现倾斜，当飞机匀速运动后，舱体姿态就保持不变，由于之前加速起飞的时候舱体就由于惯性倾斜了，所以匀速后舱体仍保持倾斜姿态，不会回到正常的稳定姿态，就好比人提着一个单摆快速跑起来，只要手相对单摆的摆锤没有向后的加速度，单摆肯定始终是倾斜的，不会回到竖直平衡位置；而本发明的主动调整方法是根据交通工具和/或舱体的实时姿态信息主动实时调整舱体姿态，比如飞机水平加速飞行过程中，由于飞机姿态是水平的，所以舱体姿态会被调整成水平。此外，由于惯性的存在，这种被动式的姿态调整方法的调整过程肯定存在一个较长的过渡过程，就像单摆稳定下来时会有过渡过程，本发明的实时主动调整方法就不会出现这种过渡过程；而且，惯性的存在也必然造成舱体姿态的调整具有滞后性，而本发明的实时主动调整方法具有实时性，不会出现滞后的现象。

此外，本发明还提供一种实时主动调整球形舱体姿态的方法，包括如下步骤：

所述的姿态获取模块实时获取交通工具和/或球形舱体的姿态信息，并将其发送至处理模块；处理模块根据交通工具和/或球形舱体的姿态信息，生成舱体姿态控制信号并发送给舱体姿态控制模块；舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时调整球形舱体的姿态，使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上，也就是使球形舱体中的驾驶员和/或乘客相对于水平面始终保持头部向上的姿态。

所述的实时主动调整球形舱体姿态的方法，其具体实现方式包括但不限于下面几种方式：

方式一：舱体模块和机身模块之间通过接触的连接方式连接，舱体姿态控制模块包括至少两个常规电机或至少一个球形电机，姿态获取模块实时获取交通工具和/或球形舱体的姿态信息，并将其发送给处理模块，处理模块根据交通工具和/或球形舱体的姿态信息计算出球形舱体姿态调整的角度和/或位移数据，进而生成相应的舱体姿态控制信号发送给舱体姿态控制模块，舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时地控制电机产生对应的转动作用于球形舱体上，使球形舱体发生相应的转动，进而使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上，也就是使球形舱体中的驾驶员和/或乘客相对于水平面始终保持头部向上的姿态；

方式二：舱体模块和机身模块之间通过非接触的连接方式连接，舱体姿态控制模块利用非接触力来控制球形舱体的姿态，姿态获取模块实时获取交通工具和/或球形舱体的姿态信息，并将其发送给处理模块，处理模块根据交通工具和/或球形舱体的姿态信息计算出球形舱体姿态调整的转动角度数据，进而生成相应的舱体姿态控制信号发送给舱体姿态控制模块，舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时地生成对应的场分布，产生对应的非接触力作用于球形舱体上，使球形舱体产生相应的转动，进而使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上，也就是使球形舱体中的驾驶员和/或乘客相对于水平面始终保持头部向上的姿态；

方式三：舱体模块和机身模块之间的连接方式由用户选择，若用户选择接触的连接方式，那么交通工具采用方式一进行球形舱体的姿态调整；若用户选择非接触的连接方式，那么交通工具采用方式二进行球形舱体的姿态调整。

本发明的有益效果是：本发明针对现有交通工具的不足，设计了一种新的球形舱体结构，球形舱体和交通工具的相对姿态可以实时调整，无论交通工具的姿态如何，通过实时调整球形舱体的姿态可以使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上，保证球形舱体中的驾驶员和/或乘客相对于水平面始终保持头部向上的姿态。本发明用在汽车上可以实现多轮行驶和独轮行驶：多轮行驶与传统汽车行驶状态类似，空气阻力小，行驶速度快；独轮行驶可以使汽车在比较窄的路面或不平整的路面比较平稳地行驶；两种行驶状态的切换可以使汽车适应不同路面的行驶。

附图说明

图1是三轮电动汽车的整体结构侧剖面示意图；

图2是球形轮模块结构示意图；

图3是球形轮模块内的柱形体位置示意图；

图4是后驱轮结构示意图；

图5是驾驶室舱体与车身的连接示意图；

图6是滚珠示意图；

图7是上支座与驾驶室舱体接触位置俯视示意图；

图8是驾驶室舱体结构示意图；

图9是驾驶室舱体舱门示意图；

图10是汽车车门结构示意图；

图11是平面倒立摆力学模型示意图；

图12是交通工具的模块组成图；

图13是球形电机的结构剖面示意图；

图14是球形轮的结构剖面图；

图15是概念车的外形三视图；

图16是球形舱体和交通工具的相对姿态示意图。

图中：1球形轮模块、2驾驶室舱体、2’客/货舱、3汽车车门、4汽车壳体、5车载陀螺仪、6电动液压顶、7后驱轮、8车载电瓶、9微型计算机、10车载蓝牙、11转动球、12球形轮基座、13球形电机转子、14球形电机定子、15球形轮模块控制器、16陀螺仪、17加速度传感器、19蓝牙、20固定栓、21固定栓槽、22柱形体、23固定座、24圆形后轮、25传动轴、26电机、27连接杆、28固定台、29上支座、30连杆、31滚珠、33下支座、34电机、35传动轴、36转动轮、37电瓶、38座椅、39电子方向盘、40控制面板、41电子踏板、42陀螺仪、43驾驶室舱体蓝牙、44驾驶室舱体舱门、45转动基座、46车门转动轴、47液压顶转动轴、49凹槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以一种三轮电动汽车为例，结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示：本发明带有球形舱体的可独轮或三轮行驶的电动汽车包括球形轮模块1、驾驶室舱体2、客/货舱2’、汽车车门3、汽车壳体4、车载陀螺仪5、电动液压顶6、后驱轮7、车载电瓶8、微型计算机9、车载蓝牙10。汽车壳体4的形状为近似水滴形，即外壳前端直径较小，后端直径较大。驾驶室舱体2、客/货舱2’为球形舱体，球形轮模块1位于汽车的前端，车载蓝牙10、微型计算机9和车载电瓶8固定于车体前端的底部，车载陀螺仪5位于汽车尾部中心位置。

汽车壳体4起到为汽车其他装置提供搭载和保护平台，车载电瓶8为除球形舱体以外的其他装置提供电能，车载蓝牙10用于实现微型计算机9与车内其他具有蓝牙模块的装置之间的数据交互，车载陀螺仪5用于实时获取汽车车身的姿态信息并发送给微型计算机9，微型计算机9根据驾驶员的操作生成的指令及各个装置发送来的信号控制汽车的球形轮模块1、后驱轮7及电动液压顶6的运动，电动液压顶6通过伸缩来控制汽车车门2的打开与关闭，球形轮模块1和后驱轮7根据需要驱动汽车产生相应的运动。

下面详细说明图1中提到的球形轮模块：

如图2所示：球形轮模块1包括转动球11、球形轮基座12、球形电机转子13、球形电机定子14、球形轮模块控制器15、陀螺仪16、加速度传感器17、蓝牙19、两个固定栓20、四个固定栓槽21、柱形体22、固定座23。其中，所述球形轮基座12位于转动球11的上方，球形轮基座12下方内有球形空心槽，转动球11部分位于该槽内，球形电机转子13位于转动球11中央，球形电机定子14位于球形轮基座12内球形空心槽的周围。球形轮模块控制器15与球形电机定子14相连接，位于球形电机定子14的上方；陀螺仪16和加速度传感器17位于球形轮模块控制器15的上方，在球形轮基座12上方有圆柱形凹槽，两个固定栓20位于球形轮基座12上方圆柱形凹槽的边缘。柱形体22为一圆柱形刚体，位于球形轮基座12上方的圆柱形凹槽中（如图3所示），在柱形体22的侧面有四个固定栓槽21，固定23座一端与柱形体22的侧面相连接，另一端与汽车的头部相连。

球形轮模块1的蓝牙19用于实现球形轮模块1与微型计算机9之间的数据交互，蓝牙19接收到微型计算机9发送来的控制信号，并将该信号传送给球形轮模块控制器15，控制球形电机转子13产生相应的运动，进而带动转动球11发生相应的运动，同时陀螺仪16和加速度传感器17将获得的球形轮基座12姿态信息和运动状态信息传给微型计算机9，微型计算机9对得到的姿态信息和运动状态信息进行处理分析，生成新的控制信号发送给球形轮模块控制器15，球形轮模块控制器15控制球形电机的工作以及固定栓20的伸缩。当两个固定栓20伸长并插入两个固定栓槽21中时，柱形体22无法在球形轮基座12上方的圆柱形凹槽中转动；当固定栓20收缩时，柱形体22可以在球形轮基座12上方的圆柱形凹槽中转动。当柱形体22的固定座23朝上时，两个固定栓20伸长，插入两外两个固定栓槽21中，柱形体22将无法在球形轮基座上方的圆柱形凹槽中转动。

下面详细说明图1中所提到的后驱轮：

如图4所示：所述的后驱轮包括两个圆形后轮24、两个传动轴25、两个电机26、连接杆27、两个固定台28。其中圆形后轮24与电机26通过传动轴25相连，两个电机26之间通过连接杆27相连，每个电机的上方有一个固定台28，固定28台与汽车壳体4底部相连接。

在工作中，微型计算机9将控制指令分别发送给两个电机26，电机26通过传动轴25带动圆形后轮24转动，使汽车产生运动。

下面详细说明图1中所提到的驾驶室舱体与车身之间的连接：

如图5所示：驾驶室舱体2与车身之间的连接装置包括上支座29、连杆30、滚珠31、下支座33、电机34、传动轴35、转动轮36。上支座29为球弧形，包含三根连杆30，连杆均为圆弧形，三根连杆30的一端连接在一起，固定在汽车壳体上，三个滚珠31（如图6所示）固定于三根连杆30的一端，滚珠31的方向朝内。上支座、连杆、滚珠、球形舱体的位置关系如图7所示。下支座33为一球形弧罩，位于驾驶室舱体2的下方，固定于汽车壳体4的下方。两个电机位于下支座的下方，电机34与下支座33的位置可通过5中右侧的下支座33俯视图来进一步说明，传动轴35连接电机34与转动轮36，转动轮36与驾驶室舱体2接触。

汽车内微型计算机9控制下支座33内的电机34转动，电机34转动通过传动轴35带动转动轮36转动，转动轮36带动驾驶室舱体2旋转，驾驶室舱体2在上支座29内滚珠31的辅助下，降低旋转阻力，完成自身旋转。汽车内有两个球形舱体——驾驶室舱体2和客/货舱2’，以上主要介绍了驾驶室舱体2的结构及其与车身的连接，客/货舱2’与驾驶室舱体2的结构类似，只是没有驾驶装置，舱体体积比前者大，设计为可乘坐两人，客/货舱2’与车身的连接和驾驶室舱体2一致。

下面一步说明图5中提到的驾驶室舱体：

如图8所示：驾驶室舱体2包括电瓶37、座椅38、电子方向盘39、控制面板40、电子踏板41、陀螺仪42、驾驶室舱体蓝牙43、驾驶室舱体舱门44。驾驶室舱体2为一球形、透明的空心体，座椅38固定于驾驶室舱体2的下方，电瓶37位于座椅38的下方，陀螺仪42固定于驾驶室舱体2的顶端，电子方向盘39、控制面板40固定于驾驶室舱体2的侧面，驾驶员坐在座椅上时面对电子方向盘39与控制面板40，电子踏41板位于驾驶室舱体2的侧面，驾驶员的脚所处位置紧邻电子踏板41，驾驶室舱体蓝牙43与控制面板40、电子踏板41、陀螺仪42、电子方向盘39相连。驾驶室舱体舱门44位于驾驶室舱体2的侧面。

陀螺仪42获取驾驶室舱体2的姿态信息，即相对大地坐标系三个坐标轴方向的角度旋转变化，通过驾驶室舱体蓝牙43传送给汽车的微型计算机9，微型计算机9控制下支座33内的电机34转动，带动驾驶室舱体2旋转。陀螺仪42实时将获取到的驾驶室舱体2的姿态信息通过驾驶室舱体蓝牙43发送给汽车的微型计算机9，微型计算机9实时控制电机34调整驾驶室舱体2的姿态，保持驾驶室舱体2始终是顶部竖直向上的姿态，即驾驶员的头保持向上。驾驶员通过控制面板40、电子方向盘39和电子踏板41生成控制指令，控制指令通过驾驶室舱体蓝牙43发送给汽车的微型计算机9，微型计算机9控制对应设备完成驾驶员发出的指令。驾驶员通过驾驶室舱体舱门44来进出驾驶室舱体。

下面进一步说明图8中所提到的驾驶室舱体舱门：

如图9所示：驾驶室舱体舱门44在驾驶室舱体2的一侧，是可滑动的舱门。

下面详细说明图1中所示汽车车门：

如图10所示：汽车车门3包括转动基座45，电动液压顶6、车门转动轴46、液压顶转动轴47；其中，转动基座45固定于汽车内尾部，电动液压顶6底部与转动基座45相连，电动液压顶6顶部与汽车车门3上的液压顶转动轴47相连，车门转动轴46连接汽车壳体与汽车车门3，汽车车门3可以绕车门转动轴46旋转。

当需要打开汽车车门3时，驾驶员通过控制面板40生成相应的开门指令并通过驾驶室舱体蓝牙发送给微型计算机9，或利用遥控钥匙发出开门指令给微型计算机9，微型计算机9根据接收到的开门指令生成相应的开门控制信号控制电动液压顶6伸长，汽车车门3绕车门转动轴46旋转，汽车车门3向上打开。当需要关闭汽车车门3时，通过控制面板40生成相应的关门指令并通过驾驶室舱体蓝牙发送给微型计算机9，或利用遥控钥匙发出关门指令给微型计算机9，微型计算机9根据接收到的关门指令生成相应的关门控制信号控制电动液压顶6收缩，汽车车门3绕车门转动轴46旋转，汽车车门3关闭。

本发明包括三轮行驶和独轮行驶两种工作状态，下面通过一个示例来详细说明两种工作的实现以及如何切换：

1、进入汽车

通过遥控钥匙，向汽车内的微型计算机9发送开门指令，微型计算机9接收到指令后控制电子电动液压顶6伸长，汽车车门3绕车门转动轴46旋转，汽车车门3向上打开；然后驾驶员推开驾驶室舱体2的舱门，驾驶室舱体2的舱门44结构与普通汽车侧滑门的开启一致，驾驶室舱体舱门44的过程可以参考打开普通汽车侧滑门的动作；驾驶员进入驾驶室舱体2后，关闭驾驶室舱体舱门44。驾驶员通过控制面板40向汽车内的微型计算机9发送信号，微型计算机9控制电子电动液压顶6收缩，汽车车门3绕车门转动轴46旋转，汽车车门3关闭。

2、开启舱体姿态自动调整

驾驶员通过面板40开启舱体自动调整的功能。汽车驾驶室舱体2内陀螺仪42实时获取驾驶室舱体2的姿态信息，即相对大地坐标系三个坐标轴方向的角度旋转变化，通过驾驶室舱体蓝牙43传送给汽车的微型计算机9，微型计算机9判断驾驶室舱体2是否处于驾驶员头向上的姿态；若是，则不调节；若不是，微型计算机9控制下支座33内的电机34转动，电机34转动通过传动轴35带动转动轮36转动，转动轮36带动驾驶室舱体2旋转，驾驶室舱体2在上支座29内滚珠31的辅助下，降低旋转阻力，完成自身旋转。陀螺仪42不断地实时地将驾驶室舱体2姿态信息通过驾驶室舱体蓝牙43发送给汽车的微型计算机9，微型计算机9不断实时地发出舱体姿态控制信号控制舱体姿态的调整，最终保持驾驶室舱体2的顶部是朝上的，即驾驶员头保持向上。客/货舱的姿态调整与驾驶室舱体一致。

3、汽车的三轮行驶

（1）前进、后退及速度控制

驾驶员通过控制面板40选择后驱轮7转动方向，微型计算机9控制后驱轮7电机产生对应的转动，电机26通过传动轴25带动圆形后轮24转动，最终使汽车产生对应的移动。

以前进为例进一步说明：驾驶员通过控制面板选择后驱轮7正向转动，汽车内的微型计算机9控制两个电机26同时、无差速的正向转动，两个电机26通过传动轴25带动圆形后轮24正向转动，使汽车向前行驶。

驾驶员通过踩压电子踏板41发送速度调节指令，微型计算机9同步调节两台电机26的转速，进而实现对汽车行驶速度的调节。

在三轮行驶中，球形轮模块1不参与汽车速度与方向的控制，仅起支撑和协调动作的作用。

（2）转向

需要转向时，驾驶员转动电子方向盘39，电子方向盘39通过驾驶室舱体蓝牙43将信号传给汽车的微型计算机9，微型计算机9控制两个电机26产生差速，差速的大小取决于电子方向盘39转动的角度，电机26通过转动轴25带动圆形后轮24产生差速，汽车两侧在相同时间内的位移不同，从而产生转向。

以汽车左转为例：驾驶员向左转动电子方向盘39，电子方向盘39通过驾驶室舱体蓝牙43将左转信号传给汽车的微型计算机9，微型计算机9控制两个电机26产生差速，差速的大小取决于电子方向盘39向左转动的角度。电机差速具体表现为左侧电机的转速要低于右侧电机，电机通过传动轴带动右侧车轮转速高于左侧，汽车右侧位移将大于左侧，从而使汽车产生左转向。

4、汽车三轮行驶转换到独轮行驶

当需要独轮行驶时，驾驶员通过控制面板启动独轮控制。

（1）前轮控制启动

球形轮基座12位于转动球11的上方，球形轮基座12下方内有球形空心槽，转动球11部分位于该槽内，球形电机转子13位于转动球11中，球形电机定子14位于球形轮基座12内球形空心槽的周围。球形轮模块控制器15与球形电机定子14相连接，位于球形电机定子14的上方；陀螺仪16和加速度传感器17位于球形电机定子14的上方。球形电机转子13可以在球形轮模块控制器15的控制下精确地实现多自由度的旋转。

考虑摩擦，采用卡尔丹角进行旋转变换，并结合拉格朗日第2类方法建立一种永磁球形电机动力学方程进行举例：

$J\left(q\right)\stackrel{..}{q}+C(q,\stackrel{.}{q})\stackrel{.}{q}+f\left(\stackrel{.}{q}\right)=\mathrm{\τ}---\left(1\right)$

其中，

$J\left(q\right)=\left[\begin{array}{ccc}{J}_1{\cos }^2\mathrm{\β}+J_2{\sin }^2\mathrm{\β}& 0& J_2\sin \mathrm{\β}\\ 0& J_1& 0\\ J_2\sin \mathrm{\β}& 0& J_2\end{array}\right]---\left(2\right)$

$C(q,\stackrel{.}{q})=\left[\begin{array}{ccc}{C}_{11}& C_{12}& C_{13}\\ C_{21}& C_{22}& C_{23}\\ C_{31}& C_{32}& C_{33}\end{array}\right]---\left(3\right)$

$f\left(\stackrel{.}{q}\right)=k_v\stackrel{.}{q}+k_c\mathrm{sgn}\left(\stackrel{.}{q}\right)---\left(4\right)$

$\mathrm{\τ}={[{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{\α}},{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{\β}},{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{\γ}}]}^T---\left(5\right)$

世界坐标系为xyz，旋转坐标系为dqp，两坐标系原点重合。

其中:q＝[α，β，γ]^T为广义位移因子;J(q)为球形电机转子惯性矩阵;J_l为经坐标变换后动坐标系下x、y轴的转动惯量；J₂为z轴的转动惯量，为哥氏力、离心力矩阵；为摩擦项，由粘性摩擦和库仑摩擦组成，k_v,k_c分别为其矩阵系数；τ为驱动力矩向量。

式(3)中的子变量分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_{11}=(J_2-J_1)\stackrel{.}{\mathrm{\β}}\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\β}\\ C_{12}=(J_2-J_1)\stackrel{.}{\mathrm{\α}}\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\β}+\frac{1}{2}{J}_2\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}\cos \mathrm{\β}\\ C_{13}=\frac{1}{2}{J}_2\stackrel{.}{\mathrm{\β}}\cos \mathrm{\β}\\ C_{21}=(J_1-J_2)\stackrel{.}{\mathrm{\α}}\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\β}-\frac{1}{2}{J}_2\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}\cos \mathrm{\β}\\ C_{22}=0\\ C_{23}=-\frac{1}{2}{J}_2\stackrel{.}{\mathrm{\α}}\cos \mathrm{\β}\\ C_{31}=\frac{1}{2}{J}_2\stackrel{.}{\mathrm{\β}}\cos \mathrm{\β}\\ C_{32}=\frac{1}{2}{J}_2\stackrel{.}{\mathrm{\α}}\cos \mathrm{\β}\\ C_{33}=0\end{array}\right.;$

球形轮模块1的蓝牙19接收到微型计算机9发送来的指令并发送给球形轮模块控制器15，球形轮模块控制器15控制球形电机转子13产生相应的转动，从而实现对转动球11的控制；此外，陀螺仪16和加速度传感器17也能将获得的球形轮模块1的姿态信息和运动状态信息通过蓝牙19发送给微型计算机9。

（2）柱形体解锁

球形轮模块控制器15控制固定栓20收缩，柱形体22可以在球形轮球形轮基座12上方的圆柱形空槽内逆时针（从汽车左侧看）转动，即汽车可以绕汽车头部逆时针转动。

（3）应用倒立摆方法维持车身平衡

当柱形体22可以在球形轮基座12上方的圆柱形空槽内转动时，本专利通过应用倒立摆控制来维持球形轮基座始终处于转动球的正上方，即倒立摆控制的平衡位置。

平面倒立摆的力学模型见图11，其受控可运动的底端理想化为质量为M的质点，非受控的匀质摆杆质心在杆的中心且质量为m，质心到转轴的距离为l，质心绕转轴的转动惯量为J。因此可以给出该系统的拉格朗日函数

$L=\frac{1}{2}m({\stackrel{\·}{x}}^2+{\stackrel{\·}{y}}^2)+\frac{1}{2}(J+{\mathrm{ml}}^2)({\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}^2+{\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}}^2{\sin }^2\mathrm{\θ})+$

$\mathrm{ml}(\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}\cos \mathrm{\θ}(\stackrel{.}{x}\cos \mathrm{\φ}+\stackrel{.}{y}\sin \mathrm{\φ})+\stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\sin \mathrm{\θ}(-\stackrel{.}{x}\sin \mathrm{\φ}+\stackrel{.}{y}\cos \mathrm{\φ}))+$

$\frac{1}{2}M({\stackrel{.}{x}}^2+{\stackrel{.}{y}}^2)-\mathrm{mgl}\cos \mathrm{\θ},$

从而建立平面倒立摆的动力学方程：

$\left[\begin{array}{cccc}M+m& 0& \mathrm{ml}\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}& |-\mathrm{ml}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}\\ 0& M+m& \mathrm{ml}\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}& \mathrm{ml}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}\\ \mathrm{ml}\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}& \mathrm{ml}\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}& J+{\mathrm{ml}}^2& 0\\ -\mathrm{ml}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}& \mathrm{ml}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}& 0& (J+{\mathrm{ml}}^2){\sin }^2\mathrm{\θ}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}\stackrel{..}{x}\\ \stackrel{..}{y}\\ \stackrel{..}{\mathrm{\θ}}\\ \stackrel{..}{\mathrm{\φ}}\end{array}\right]+$

$\left[\begin{array}{cccc}0& 0& -\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}-\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}& -\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}-\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}\\ 0& 0& -\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}+\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}& -\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\φ}+\mathrm{ml}\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}\\ 0& 0& 0& -(J+{\mathrm{ml}}^2)\stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\θ}\\ 0& 0& (J+{\mathrm{ml}}^2)\stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\θ}& (J+{\mathrm{ml}}^2)\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}\stackrel{.}{x}\\ \stackrel{.}{y}\\ \stackrel{.}{\mathrm{\θ}}\\ \stackrel{.}{\mathrm{\φ}}\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{c}{F}_x\\ F_y\\ \mathrm{mgl}\sin \mathrm{\θ}\\ 0\end{array}\right]\·$

上述方程中F_x，F_y分别为x，y方向上施加的控制力，在本发明中，该力由前轮的球形电机提供。

（4）汽车起摆

微型计算机9通过发送对应的控制信号给球形轮模块控制器15使球形电机带动转动球11最大紧急减速或向后加速转动，即使汽车头部产生向后的加速度。汽车尾部将开始上升，柱形体22在球形轮基座12上方的圆柱形槽中做逆时针旋转，即汽车绕汽车头部逆时针旋转（从车体左边看）。

汽车尾部不断上升，汽车尾部的陀螺仪5将汽车的姿态不断通过蓝牙10发送给微型计算机9，当汽车姿态与汽车垂直姿态的角度差小于30度时，降低汽车的反向加速度，当汽车尾部垂直向上时，即汽车头部垂直向下，微型计算机9通过发送对应的控制信号给球形轮模块控制器15使球形电机控制转动球11停止反向加速。

（5）前轮锁定

微型计算机9通过发送对应的控制信号给球形轮模块控制器15来控制固定栓20伸长，插入固定栓槽21中，柱形体22无法在球形轮基座12上方的圆柱形槽中转动，柱形体22与球形轮基座12稳定连接，汽车车身与球形轮基座12成为一个整体，对球形轮基座12姿态的调整等同于对汽车姿态的调整。

5、汽车独轮行驶

汽车完成起摆并稳定在倒立摆控制的平衡位置后，开始只有前轮着陆的独轮行驶。

（1）前进、后退及速度控制

驾驶员通过控制面板40选择球形轮模块1转动方向，微型计算机9控制将指令通过驾驶室舱体蓝牙43发送给微型计算机9，微型计算机9通过发送对应的控制信号给球形轮模块控制器15来控制球形电机转子13产生对应的转动，球形电机转子13带动转动球11转动，使汽车前进或后退。

驾驶员踩压电子踏板41，踩压电子踏板41生成对应的速度控制指令并通过驾驶室舱体蓝牙模块发送给微型计算机9，微型计算机9根据接收到的速度控制指令生成相应的速度控制信号，并通过车载蓝牙10发送给球形轮模块控制器15来控制球形电机转子13的转动速度，进而控制转动球11的转速，调节汽车前进或后退的速度。

（2）转向

需要转向时，驾驶员转动电子方向盘39，电子方向盘39生成对应的转向控制指令并通过驾驶室舱体蓝牙传给汽车的微型计算机9，微型计算机9根据接收到的转向控制指令生成对应的转向控制信号并发送给球形轮模块控制器15来控制球形电机转子13的转动方向偏转，带动转动球11的转动方向偏转，从而实现汽车转向。

6、独轮行驶转换为三轮行驶

汽车需要从独轮转换为三轮行驶时，驾驶员通过控制面板40向微型计算机9发送切换指令，微型计算机9根据收到的切换指令生成相应的控制信号兵通过车载蓝牙10将控制信号发送给球形轮模块控制器15。

（1）前轮解锁

球形轮模块控制器15控制固定栓20收缩，固定栓20不再插入固定栓槽中。此时柱形体22不再与球形轮基座12紧密连接，柱形体22可以在球形轮基座上方的圆形空槽内顺时针转动。

（2）使汽车尾部缓慢下降

受空气阻力和重力的作用，汽车尾部开始下降，即汽车绕汽车头部顺时针转动。

球形轮模块控制器15使球形电机带动转动球11减速或向后转动，使汽车头部产生向后的加速度。受汽车头部向后加速度的作用，汽车尾部所受向下的加速度减小，汽车尾部绕汽车头部下降的加速度速将减小。

汽车尾部的陀螺仪5不断将汽车顺时针转动的角度和角速度发送给微型计算机9，微型计算机9根据陀螺仪5发送的姿态信息来判断汽车尾部的下降速度是否达到期望值。若没有达到，则微型计算机9发送控制信号给球形轮模块控制器15加大转动球11的反向转动加速度，使汽车头部产生更大的反向加速度，若达到，则微型计算机9发送控制信号给球形轮模块控制器15维持转动球11的反向转动加速度，使汽车头部产生稳定的反向加速度。

（3）着陆后重新锁定

汽车尾部不断下降，汽车尾部的陀螺仪5不断将汽车的姿态信息发送给微型计算机9，当汽车后轮着落时，微型计算机9将得到汽车尾部陀螺仪5发来的对应姿态信息，微型计算机9根据姿态信息确认汽车着陆后，微型计算机9发出相应的控制信号给球形轮模块控制器15控制固定栓20伸长，插入固定栓槽21中，使柱形体22与球形轮基座12重新稳定连接，汽车开始三轮行驶。

7、离开驾驶室舱体

驾驶员需要离开球型驾驶室舱体2时，通过控制面板40关闭汽车驾驶室舱体姿态自动调整功能，通过控制面板40生成开门指令并通过驾驶室舱体蓝牙发送给微型计算机9，微型计算机9根据接收到的开门指令控制电动液压顶6伸长，汽车车门3绕车门转动轴46旋转，汽车车门3向上打开。驾驶员推开驾驶室舱体舱门44，离开驾驶室舱体2。当驾驶员离开汽车后，通过遥控钥匙向微型计算机9发送关门指令，微型计算机9根据收到的关门指令控制电子电动液压顶6收缩，汽车车门3绕车门转动轴46旋转，汽车车门3关闭。

上述实施例中的方法也适用于其他类型（如飞行交通工具、水上交通工具等）的交通工具。

需要说明的是，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具，其特征在于：所述的交通工具包括电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、处理模块和机身模块；其中：

所述的电源模块用于给交通工具供电；

所述的驱动模块用于驱动交通工具运动；

所述的舱体模块用于载人或载物，所述的舱体模块包括一个球形舱体，所述的球形舱体与交通工具的相对姿态可实时主动调整，所述的球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上；

所述的舱体姿态控制模块用于实时调整舱体模块中球形舱体的姿态；

所述的姿态获取模块用于实时获取所述的交通工具和球形舱体的姿态信息；

所述的球形舱体具有驾驶功能，具有驾驶功能的球形舱体为驾驶室舱体，所述的驾驶室舱体包括驾驶控制子模块和舱体无线通信子模块；所述的驾驶控制子模块用于根据驾驶员的操作生成相应的驾驶控制信号，所述的舱体无线通信子模块用于实现驾驶室舱体与处理模块之间的无线通信；

所述的处理模块用于处理交通工具运行过程中的各种数据和信号，并根据数据和信号来控制交通工具和球形舱体的运动状态；所述的处理模块包括运算单元、存储介质和I/O接口，所述的I/O接口包括无线接口，所述的运算单元用于交通工具运行过程中各种数据的计算，所述的存储介质用于存储交通工具运行过程中的各种数据，所述的I/O接口用于实现处理模块与外界或交通工具的其他模块之间的数据交互，所述的其他模块为电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、机身模块中的任意一个模块或多个模块；

所述的机身模块用于为电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、处理模块提供搭载和保护平台；

所述的驾驶室舱体和处理模块之间采用无线通信方式进行数据交互；

驾驶员在驾驶室舱体内操纵驾驶控制子模块生成对应的驾驶控制信号并通过舱体无线通信子模块以无线方式发送至处理模块，处理模块根据接收到的驾驶控制信号生成机体运动控制信号并发送给驱动模块，驱动模块根据接收到的机体运动控制信号驱动交通工具运动；姿态获取模块实时获取交通工具和球形舱体的姿态信息，并将其发送给处理模块，处理模块根据交通工具和球形舱体的姿态信息，生成舱体姿态控制信号并发送给舱体姿态控制模块；舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时调整球形舱体的姿态，使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上。

2.一种舱体姿态可实时主动调整的交通工具，其特征在于：所述的交通工具包括电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、处理模块和机身模块；其中：

所述的电源模块用于给交通工具供电；

所述的驱动模块用于驱动交通工具运动；

所述的舱体模块用于载人或载物，所述的舱体模块包括多个球形舱体，所述的球形舱体与交通工具的相对姿态可实时主动调整，所述的球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上；

所述的舱体姿态控制模块用于实时调整舱体模块中各球形舱体的姿态；

所述的姿态获取模块用于实时获取所述的交通工具和球形舱体的姿态信息；

至少一个所述的球形舱体具有驾驶功能，具有驾驶功能的球形舱体为驾驶室舱体，所述的驾驶室舱体包括驾驶控制子模块和舱体无线通信子模块；所述的驾驶控制子模块用于根据驾驶员的操作生成相应的驾驶控制信号，所述的舱体无线通信子模块用于实现驾驶室舱体与处理模块之间的无线通信；

所述的处理模块用于处理交通工具运行过程中的各种数据和信号，并根据数据和信号控制交通工具和球形舱体的运动状态；所述的处理模块包括运算单元、存储介质和I/O接口，所述的I/O接口包括无线接口，所述的运算单元用于交通工具运行过程中各种数据的计算，所述的存储介质用于存储交通工具运行过程中的各种数据，所述的I/O接口用于实现处理模块与外界或交通工具的其他模块之间的数据交互，所述的其他模块为电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、机身模块中的任意一个模块或多个模块；

所述的机身模块用于为电源模块、驱动模块、舱体模块、舱体姿态控制模块、姿态获取模块、处理模块提供搭载和保护平台；

所述的驾驶室舱体和处理模块之间采用无线通信方式进行数据交互；

驾驶员在驾驶室舱体内操纵驾驶控制子模块生成对应的驾驶控制信号并通过舱体无线通信子模块以无线方式发送至处理模块，处理模块根据接收到的驾驶控制信号生成机体运动控制信号并发送给驱动模块，驱动模块根据接收到的机体运动控制信号驱动交通工具运动；姿态获取模块实时获取交通工具和球形舱体的姿态信息，并将其发送给处理模块，处理模块根据交通工具和球形舱体的姿态信息，生成舱体姿态控制信号并发送给舱体姿态控制模块；舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时调整球形舱体的姿态，使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上。

3.根据权利要求1或2所述的交通工具，其特征在于：所述舱体模块和机身模块之间采用非接触和/或接触的连接方式。

4.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于：所述的姿态获取模块包括两个陀螺仪，所述的陀螺仪输出交通工具和球形舱体的姿态信息。

5.根据权利要求1或2所述的交通工具，其特征在于：所述的交通工具为地面行驶工具，水上或水下行驶工具，空中飞行工具，水陆、陆空、水空两栖行驶工具，水陆空三栖行驶工具。

6.根据权利要求1或2所述的交通工具，其特征在于：所述的驱动模块包括传动连接装置、至少一个球形轮、至少一个后轮、至少一个电动机。

7.根据权利要求6所述的交通工具，其特征在于：所述的球形轮包括球形电机和转动球，所述的球形电机的转子位于转动球中，球形电机的定子位于转动球的上方。

8.根据权利要求6所述的交通工具，其特征在于：所述的交通工具的行驶方式为独轮行驶或多轮行驶。

9.一种实时主动调整如权利要求1所述的交通工具的球形舱体姿态的方法，其特征在于包括如下步骤：

姿态获取模块实时获取交通工具和球形舱体的姿态信息，并将其发送至处理模块；处理模块根据交通工具和球形舱体的姿态信息，生成舱体姿态控制信号并发送给舱体姿态控制模块；舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时调整球形舱体的姿态，使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述方法的实现选自以下方式的任意一种：

方式一：舱体模块和机身模块之间通过接触的连接方式连接，舱体姿态控制模块包括至少两个常规电机，姿态获取模块实时获取交通工具和球形舱体的姿态信息，并将其发送给处理模块，处理模块根据交通工具和球形舱体的姿态信息计算出球形舱体姿态调整的角度或位移数据，进而生成相应的舱体姿态控制信号发送给舱体姿态控制模块，舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时地控制电机产生对应的转动作用于球形舱体上，使球形舱体发生相应的转动，进而使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上；

方式二：舱体模块和机身模块之间通过接触的连接方式连接，舱体姿态控制模块包括至少一个球形电机，姿态获取模块实时获取交通工具和球形舱体的姿态信息，并将其发送给处理模块，处理模块根据交通工具和球形舱体的姿态信息计算出球形舱体姿态调整的角度数据，进而生成相应的舱体姿态控制信号发送给舱体姿态控制模块，舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时地控制电机产生对应的转动作用于球形舱体上，使球形舱体发生相应的转动，进而使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上；

方式三：舱体模块和机身模块之间通过非接触的连接方式连接，舱体姿态控制模块利用非接触力来控制球形舱体的姿态，姿态获取模块实时获取交通工具和球形舱体的姿态信息，并将其发送给处理模块，处理模块根据交通工具和球形舱体的姿态信息计算出球形舱体姿态调整的转动角度数据，进而生成相应的舱体姿态控制信号发送给舱体姿态控制模块，舱体姿态控制模块根据接收到的舱体姿态控制信号实时地生成对应的场分布，产生对应的非接触力作用于球形舱体上，使球形舱体产生相应的转动，进而使球形舱体的姿态相对于水平面始终保持竖直向上；

方式四：舱体模块和机身模块之间的连接方式由用户选择，若用户选择接触的连接方式，那么交通工具采用方式一或方式二进行球形舱体的姿态调整；若用户选择非接触的连接方式，那么交通工具采用方式三进行球形舱体的姿态调整。