CN105873648B - 俯仰度推进车辆 - Google Patents

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Abstract

一种用于运送用户的方法、系统和装置，包括用于支撑用户的板，与板联接的地面接触构件，与地面接触构件联接的机动驱动组件以及一个或多个与驱动组件耦合的传感器。在操作中，驱动组件基于如由传感器检测到的板距该板下方的表面的一个或多个距离调整地面接触构件的速度。结果，当上升、下降或穿越不平坦地面时，系统能够以维持期望的速度而无需板的过度和有时甚至不可能的倾斜。

Description

俯仰度推进车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域。更具体地，本发明涉及具有基于俯仰度(pitch)感测的运动的车辆领域。
背景技术
有许多已知类型的用于运送人员的商业和休闲车辆。大部分这些车辆被设计为通过结合平衡并支撑用户和车辆其余部分的三个或四个车轮而相对于倾斜稳定。例如，滑板是公知的车辆，其使用被定位以创建板稳定平台用于在所有方向上的板和用户的四个车轮。但是，许多用户喜欢挑战骑至少部分不稳定的车辆。踏板车是这样一个部分不稳定的车辆的一个例子，因为它在车轮对齐的方向上是稳定的，但可以垂直于对齐边对边倾翻。同样地，使用单个轮的独轮车关于倾翻在所有方向上是不稳定。
最近，车辆，诸如赛格威(两轮平衡车)，已经被创建，其利用平衡协助系统不仅有助于稳定以其他方式不稳定的车辆，而且还利用了车辆的倾翻以控制其运动。虽然这种稳定化和运动控制在平坦表面工作良好，它不能在骑这种车辆时经常遇到的不平坦的表面上充分操作或适应该表面。此外，它们能够是既复杂又昂贵的设计，这增加了损坏的可能性，修理费用及制造的总成本。
发明内容
用于运送用户的车辆包括用于支撑用户的板，与板联接的地面接触构件,与地面接触构件联接的机动驱动组件和与驱动组件耦合的一个或多个传感器。在操作中，驱动组件基于如由传感器感测到的板距板下方表面的一个或多个距离调整地面接触构件的速度。其结果是，该系统能够当上行下行或穿越不平坦的地面时能够保持期望的速度，而无需板的过度的并且有时甚至不可能的倾斜。
在一个方面，本申请涉及一种用于运送用户的车辆。所述车辆包括用于支撑用户的板，与板联接的地面接触构件，与地面接触构件联接的机动驱动组件，和一个或多个与驱动组件耦合的传感器，其中所述驱动组件基于由传感器感测的板距板下方的表面的一个或多个距离调节地面接触构件的速度。在一些实施方式中，该板沿前后平面的尺寸是长形的，该前后平面与该车辆的行进的前向和反向对齐。在一些实施方式中，传感器中的一个或多个前部传感器定位在板的长形尺寸的前端，传感器中的一个或多个后部传感器定位在板的长形尺寸的后端。在一些实施方式中，驱动组件基于一个或多个距离通过使用距离计算板相对于表面的俯仰度并且施加力到地面接触构件以便达到对应于该俯仰度的地面接触构件的预定速度来调节地面接触构件的速度。在一些实施方式中，俯仰度是通过确定一个或多个距离与这些距离中的两个或多个距离的平均值之间的差来计算的，使得驱动组件针对表面的不平坦调整。在一些实施方式中，如由地面接触构件平衡的板在机动驱动组件不工作时关于沿前后平面的倾翻是不稳定的，并且机动驱动组件被配置为当其工作时关于沿前后平面的倾翻自动平衡板。车辆能够进一步包括可操作地与驱动组件联接的车辆锁定模块，其中，车辆锁定模块防止驱动组件在被锁定时工作。在一些实施方式中，地面接触构件包括由轮、球、胎面和不连续轮的拱形部分组成的组中一个。车辆能够进一步包括联接到板的一个或多个锁定紧固件，其中，地面接触构件能够通过锁定或解锁紧固件经由紧固件选择性地联接到板和从板分离。车辆能够进一步包括一个或多个夹具，联接到板的顶部使得夹具在板上方突出用于用户利用他们的脚提起板。在一些实施方式中，传感器是声学传感器并且驱动组件包括驱动地面接触构件的直接驱动电动机。在一些实施方式中，驱动组件使地面接触构件的速度的每次调整延长一周期，每次调整周期长度是基于计算出的时间，在该计算出的时间，该地面接触构件将接触调整所基于的表面上的点。在一些实施方式中，车辆进一步包括一个或多个骑手传感器，其耦合到地面接触构件，其中，骑手传感器基于由其检测到的通过地面接触构件的板上的力感测何时用户或有效负荷在板上。
本申请的另一个方面涉及一种运送用户的方法。该方法包括假定在车辆上的位置，所述车辆包括用于支撑用户的板，与板联接的单个地面接触构件，与地面接触构件联接的机动驱动组件和一个或多个与驱动组件耦合的传感器，其中所述驱动组件基于由传感器所检测的板距在板下方的表面的一个或多个距离调整地面接触构件的速度，并通过使板相对于表面倾斜来操作车辆。在一些实施方式中，该板沿着在前后平面中的尺寸是长形的，该前后平面与该车辆的行进的前向和反向对齐。在一些实施方式中，传感器中的一个或多个前部传感器定位在板的长形尺寸的前端，传感器中的一个或多个后部传感器定位在板的长形尺寸的后端。在一些实施方式中，驱动组件通过使用距离计算板相对于表面的俯仰度，并且施加力到地面接触构件以达到对应于该俯仰度的地面接触构件的预定速度而基于一个或多个距离调整地面接触构件的速度。在一些实施方式中，俯仰度通过确定一个或多个距离和距离中的两个或多个距离的平均值之间的差来确定，使得驱动组件调整用于表面的不平坦。在一些实施方式中，如由地面接触构件平衡的板在机动驱动部件不工作时相对于沿前后平面的倾翻是不稳定，并且机动驱动组件被配置成在其工作时相对于沿着前后平面倾翻自动平衡板。在一些实施方式中，车辆进一步包括可操作地与驱动组件联接的车辆锁定模块，其中，车辆锁定模块防止驱动组件在被锁定时操作。在一些实施方式中，地面接触构件包括由轮、球、胎面和不连续轮的拱形部分组成的组中的一个。该方法能够进一步包括经由一个或多个联接到板的锁定紧固件通过锁定或解锁紧固件将地面接触构件选择性地联接到板或将其从板分离。在一些实施方式中，车辆还包括一个或多个联接到板顶部的夹具使得夹具在板上方突出供用户利用他们的脚提起板。在一些实施方式中，传感器是声学传感器并且驱动组件包括驱动地面接触构件的直接驱动电动机。在一些实施方式中，驱动组件使地面接触构件的速度的每次调整延迟一周期，每次调整的周期的长度是基于计算出的时间，在该计算出的时间，该地面接触构件将接触调整所基于的表面上的点。在一些实施方式中，车辆进一步包括一个或多个耦合到地面接触构件的骑手传感器，其中，骑手传感器基于由骑手传感器检测到的、通过地面接触构件施加在板上的力感测何时用户或有效负荷在板上。
在又一方面，本申请涉及一种用于运送用户的车辆。车辆包括用于支撑用户的长形板，其中所述板沿着前后平面中的尺寸是长形的，该前后平面与车辆行进的前向和反向对齐，与板联接的单个地面接触构件，耦合到板的一个或多个传感器以及可操作地与地面接触构件和传感器联接的机动驱动组件，其中所述驱动组件基于如由板的距板下方的表面的一个或多个距离表示的板的俯仰度调整地面接触构件的速度，该距离由传感器检测到，其中，所述机动驱动组件关于地面接触构件自动稳定板使得表面和前端以及表面和板的后端之间的期望距离得以维持，其中期望的距离被动态确定为板的前端和表面以及板的后端和表面之间检测到的平均当前距离。在一些实施方式中，俯仰度被定义为当通过驱动组件被自动稳定时从板的关于地面接触构件的角度偏离的度。
附图说明
图1A示出根据一些实施方式的俯仰度推进车辆的侧视图。
图1B示出根据一些实施方式的俯仰度推进车辆的顶部透视图。
图1C示出根据一些实施方式的俯仰度推进车辆的底部透视图。
图1D示出根据一些实施方式的俯仰度推进车辆的顶视图。
图1E示出了根据一些实施方式的俯仰度推进车辆的底视图。
图2示出根据一些实施方式的示例控制器的框图。
图3示出根据一些实施方式的运送用户的方法的流程图。
具体实施方式
俯仰度推进车辆的系统、装置和方法的实施方式，包括用于支撑用户的板，与板联接的地面接触构件，与地面接触构件联接的机动驱动组件以及一个或多个与驱动组件耦合的传感器。在操作中，驱动组件基于由如传感器检测到的板的距板下方的表面的一个或多个距离调整地面接触构件的速度。其结果是，当车辆上坡、下坡或在不平坦表面上行进时，车辆提供改变俯仰度/速度关系的优点，这使相对于重力的俯仰度/速度关系站不住脚。如本文所用的术语“地面”能够为大地，地板或任何其它车辆100能够在上行进的表面。
图1A-1E示出了根据一些实施方案的俯仰度推进车辆100。如在图1A-1E中所示，车辆100包括平台或板102，防护装置103，地面接触构件104，驱动组件106(a-g)，一个或多个夹具108和一个或多个刮板109，所有操作地联接在一起。可替代地，上述组件中一个或多个能够被省略。板102能够是刚性的，并可拆卸地联接到地面接触构件104，使得当被平衡时，地面接触构件104能够保持/支撑板102并且板102能够支撑在地面上方的骑手。在一些实施方式中，板102包括构件紧固组件105，其将地面接触构件104和/或驱动组件106(a-g)中的一些或全部联接到板102。结果，地面接触构件104能够通过解锁或锁定构件紧固组件105而选择性地从板102分离或联接到板102。该构件紧固组件105的锁定/解锁机构能够为键锁，卡扣配合连接，拧上/拧下或其他类型紧固件，其能够相对于板102保持地面接触构件104和/或驱动组件106(a-g)中的一些或全部在锁定位置。因此车辆100提供这样的优点，使用构件紧固组件105容易地更换或修理板102和/或地面接触构件104。
如图1A所示，防护装置103从地面接触构件104的顶部保护骑手，因为它突出穿过板102。这提供了防止骑手通过踩上或以其他方式接触地面接触构件104而受伤。虽然如图所示，防护装置103覆盖地面接触构件104的侧面的一部分，因为它突出穿过板102的顶部，可以理解，或多或或少(例如，所有)的地面接触构件104是能够由防护装置103保护。如图1A中所示，两个刮板109被定位在地面接触构件104的任一侧使得刮板109邻近和/或围绕地面接触构件104下端。其结果是，刮板109能够保护车辆100防止在地面接触构件104和板102之间杂物例如岩石进入车辆100。特别是，刮板109能够被确定尺寸以填充地面接触构件104和板102的下侧之间的任何间隙和/或被定位得尽可能靠近地面接触构件104以阻挡杂物通过这种间隙进入车辆100。此外，可以预期的是在防护装置103和/或夹具108都能够被类似地定位在板102的顶部上，以阻挡杂物通过板102和地面接触元件104之间的间隙在板102的顶侧进入车辆100。另外，可以设想，多于或少于两个刮板109都能够被使用。
板102能够具有用于接收/支撑骑手的脚的厚度和宽阔和/或基本上平坦的顶/底表面。在一些实施方式中，板102能够具有椭圆形顶表面，其具有在前/后方向的长形尺寸，类似于滑板的板。特别是，该长形尺寸能够基本上与地面接触构件104的取向对齐，使得骑手能向行进方向侧面地骑板，像人会骑滑板一样。可替代地，板102的顶表面能够为大致圆形、卵形、矩形、正方形或其它形状。正如图1A-1E所示，板102能够在前端和后端向上成角度，以给骑手提供更好的控制，并防止骑手的脚滑离板102。替代地，板102能够是平坦的，或在一个或两个端部以相同或不同的角度向下或向上弯曲。在一些实施方式中，板102是至少部分中空的，使得板102能够容纳和保护驱动组件106、夹具108和/或地面接触构件104中的一些或全部。可替代地，板102能够为实心的。如在图1B和1D中所示，板102能够具有纹理化表面112和/或包括纹理化垫112，其联接到板102的顶面以提高骑手的脚和板102的表面之间的牵引。
如在图1A-1E中所示，该车辆100包括两个夹具108，邻近构件紧固件105定位在板102的前后端部。可替代地，任何数目的夹具108都能被使用并且定位在板102的任何部分。例如，板102能够具有多个联接位置，被配置成可释放地联接到一个或多个夹具108使得用户能够选择夹具的理想位置和数量以可释放地附连到板102。可选地或另外地，联接位置能够是可调节的，使得对于每个联接位置(和/或夹具108)用户能够从由联接位置实现的位置范围调整夹具的位置。因此，板102和夹具108提供这样的优点，即使用户能够调整夹具108的宽度、取向、数量和/或其他特征以最好地用脚夹持车辆100。以相同的方式，夹具108中的一个或多个夹具能够根据需要在板102上被替换为不同的尺寸、颜色、形状和其他特征的夹具108。在一些实施方式中，如在图1A-1E，夹具108中的一个或多个能够被完全或部分地纹理化以提高用户用他们的脚保持到夹具108上的能力。可替代地，夹具108能够被省略。
如在图1A-1E所示，该地面接触构件104能够包括单个车轮。在一些实施方式中，地面接触构件可以是一个或多个车轮，其具有一个小的宽度，例如1.5英寸或更小，或板102的宽度的1/5或更小，这使得车辆100能够通过使板102和轮倾斜到左或右侧更容易地转动。另外，由于如上所述地面接触构件104可拆卸地联接到板102，具有不同宽度和/或其他尺寸的地面接触构件104能够根据需要来互换以调节地面接触构件104并且因此车辆100的平衡和转动的特点。可替代地，地面接触构件104能够包括，单独或组合地，轮子、球、轮或球的拱形部分、轮的簇、轨道、履带或其他类型的在本领域中公知的地面接触构件。此外，虽然只有单个地面接触构件104被示出，多个地面接触构件104被预期。在一些实施方式中，地面接触构件104能够包括多个槽用于可操作联接到驱动组件106以便被驱动组件106旋转和/或以其他方式驱动。在这样的实施方式中，地面接触构件104相对于板102能是偏心的，这使得板102能更接近地面，当通过地面接触构件104被支撑在地面上方时。可替代地或另外地，其他动力传递机构能够被使用，诸如车轴，其中板102关于车轴和/或本领域中公知的其他机构被对中。
如在图1A-1E中所示，驱动组件106包括一个或多个马达106a，电池106b，控制器106c，骑手传感器106d，地面传感器106e和/或用户显示器106f，安全元件106g，所有都可操作地联接在一起以操作车辆100。可替代的，驱动组件106能够包括或多或或少组件和/或者或多或少的各组件。虽然示于图1A-1E中的特定位置，应该理解，驱动组件106中的组件的一个或多个能够定位于板102上或内的任何位置。例如，在一些实施方式中只有单个用户显示器106f是能够被使用，或者用户显示其106f能够被省略。驱动组件106被板102容纳。其结果是，该板102能够保护驱动组件106免受损坏。可选地，驱动组件106的一个或多个组件能够被完全或部分地暴露。虽然如图1C和IE所示，车辆100包括有限数目的马达106a，电池106b，控制器106c，骑手传感器106d，地面传感器106e，用户显示器106f和/或安全元件106g。可以理解更多或更少各组件被预期，包括组件的一个或多个的省略。
一个或多个马达106a可操作地和/或机械地联接到地面接触构件104以便使地面接触构件104旋转并由此稳定和移动车辆100。在一些实施例方式，马达106a能够与地面接触构件104内多个槽接合或联接，以将马达106a的运动/功率转移到地面接触构件104。例如，一个或多个马达106a能够为电动和/或直接驱动马达(例如具有联接到构件而无任何诸如齿轮箱的减速器的直接驱动机构的马达)，其直接机械联接地面接触构件104的槽以使地面接触构件104旋转/致动，如由控制器106c控制的。其结果是，在这种实施方式中车辆100能够提供增加效率的优点，这由于没有中间功率损耗，降低噪声和更长的寿命，这归因于较少/更简单的部件，以每分钟低转数的高转矩和通过消除机械反冲、滞后和弹性的更快/精确定位。可替代地，马达106a中的一个或多个可以是非直接驱动和/或电动马达，例如燃烧，液压或其它类型的直接或间接的驱动马达。
一个或多个电池106b能够与马达106a、控制器106c、骑手传感器106d、地面传感器106e、用户显示器106f和/或安全元件106g联接并且为它们提供电力。在一些实施方式中，电池106b能够是可再充电电池，为车辆100提供电功率。在这样的实施方式中，车辆100能够包括用于从诸如电源插座的外部源接收电力的端口或插头。替代地，在这样的实施方式中，车辆100能够包括一个或多个太阳能电池阵，其能够对一个或多个电池106a再充电。可替代地，电池能是非可再充电的，使得它们必须被定期更换。在一些实施方式中，电池106b能在板102内横跨马达106a定位，使得它们在板102内关于地面接触构件104平衡电动机106a的重量。可替代地，电池106b能在板102内或板上被定位在任何地方。
骑手传感器106d能够被耦合到地面接触构件104和/或板102，使得传感器106d能够感测合适用户(或有效负荷)在板102上。例如，骑手传感器106d中的一个或多个能够被定位在板102的顶表面上以感测何时骑手的脚或其他有效负荷在板102的表面上。可替代地，骑手传感器106d能够定位在车辆100的其它点处。例如，骑手传感器106d中的一个或多个能够被定位在在板102和地面接触构件104之间的耦合点(例如，构件紧固件105)处，以测量经由板102施加到地面接触构件104的力，该力由在板102上的用户的重量产生。在一些实施方式中，骑手传感器106d能包括电阻传感器、力传感器、声学传感器、视觉传感器、电容传感器或在本领域中是公知的其它类型的传感器。力传感器能够测量板102和/或地面接触构件104上的一个点处的重量或力，其中当力测量超过预定阈值时用户或有效负荷被确定为存在。声学传感器(例如声纳)能够输出声信号，并基于提供传感器的信号输入的任何回波确定用户或有效负荷是否在板102上。类似地，视觉传感器(例如红外线)能够输出视觉信号(或简单地利用外部视觉信号)，并基于测得的输入光信号判定是否用户或有效负荷是在板102上。而且，电容传感器能够检测联接到板102的元件之间的电容的变化，其中当元件之间的电容被增大高于预定阈值时用户或有效负荷被确定存在。
地面传感器106e是可操作地与控制器106c(例如电)耦合以便基于它们的输入将信号传输到控制器106c。如在图1C和1E中所示，地面传感器106能够在地面接触构件104的任一端(前和后)被部分地容纳并定位在板102的底部上。其结果是，地面传感器106e能够测量在板102的两端在板102和地面之间的距离。因此，如下面参照控制器106c描述的，基于这些测量的距离(和传感器106e与地面接触构件104的预设距离)控制器106c能够确定板102相对于地面的俯仰度。可替代地，地面传感器106e能被定位在板102的其它部分。在一些实施方式中，地面传感器106e仅定位在板102的单个端部(前或后)上。
地面传感器106e能是声传感器(例如基于声纳的传感器)，其输出声信号，然后基于由传感器106e所接收的声信号的回波或反射确定传感器和地面或另一个物体之间的距离。可替代地，地面传感器106e能是光传感器，例如，输出光信号(例如红外线)，然后基于如由传感器106e所接收的光信号的反射确定传感器与地面或另一个物体之间的距离。可替代地，地面传感器106e能包括声传感器、光传感器、射频传感器、力传感器，压力传感器或者它们的组合。
用户显示器106f是可操作地(例如电)耦合控制器106c，以便从控制器106f接收显示命令。其结果是，用户显示器106f能够基于从控制器106c接收到的数据显示关于车辆100的信息至用户。例如，显示器106f能够显示电池106b的电荷水平，车辆100的当前速度，地面接触构件104每分钟转数，板102的俯仰度水平和方向，如果车辆处于不安全的或受损的条件警告或修理消息，如本领域中公知的当前时间和/或其它类型的信息。如在图1B和1D中所示，显示器106f能被定位在板102的前端和后端。可替代地，显示器106f能够被定位在电路板102的其它部分。
安全元件106g能够包括灯和/或扬声器，其从车辆100输出光和/或声音。例如，安全元件106g能够包括灯，其照亮车辆100周围的区域，诸如车辆100的前面路径，就像汽车上的头灯一样，和/或车辆100的后部，就像汽车尾灯一样。在一些实施方式中，最接近于行进方向的安全元件106g显示白光以照亮即将来临的道路/表面。在一些实施方式中，最接近于行进方向的后方的安全元件106g显示红色光，以指示车辆100的背部，和/或能够由控制器106c控制当车辆100减速/刹车时点亮，像汽车尾灯一样。在一些实施方式中，安全元件106g的颜色和/或操作能够基于车辆100的行进方向进行切换。例如，用作尾灯的安全元件106g能够切换操作，以充当头灯，反之亦然，当车辆100方向相反时。在一些实施方式中，安全元件106g被配置为感测环境光并且仅当检测的环境光低于阈值水平时激活。可替代地或另外地，安全元件106克能够被激活或手动去激活。
在一些实施方式中，安全元件106g能够输出警告噪声，警告人们车辆100靠近。在一些实施方式中，噪声能够基于车辆100的加速、减速或其他操作来改变音调，频率或其它。在一些实施方式中，安全元件106g能经由控制器与音频源耦合或分开，使得它们能够基于从音频源接收到的信号产生声音。例如，该安全元件106g能够从无线电或天线和/或从另一个音频源设备(例如电话，iPod)播放音乐。安全元件106g可操作地(例如电)耦合控制器106c以便从控制器106f接收命令。其结果是，用户显示器106f能够基于从控制器106c接收到的数据进行操作。如在图1B和1D所示，安全元件106g被定位在板102的前、后端部。可替代地，安全元件106g能够被定位在板102的其它部分。
控制器106c被可操作地耦合到马达106a、骑手传感器106d、地面传感器106e、用户显示器106f和/或安全元件106g以根据如下所述的预定的操作协议模块控制它们的操作。在一些实施方式中，控制器106c和车辆100的一个或多个其它组件都能够通过控制器局域网络(CAN)总线耦合在一起。
可替代地，其它网络能够被使用。图2示出根据一些实施方式的示例性控制器106c的框图200。如图2中所示，控制器106c包括网络接口202、存储器204、处理器206、I/O设备208、总线210和存储设备212。可替换地，所示组件的一个或多个能够被去除或取代为在本领域中公知的其它组件。处理器的选择不是很严格的，只要具有足够速度的合适处理器被选择即可。存储器204能够是在现有技术中公知的任何传统的计算机存储器。存储装置212能包括硬盘驱动器、CDROM、CDRW、DVD、DVDRW、闪存卡或者任何其它存储设备。控制器106c能够包括一个或多个网络接口202。网络接口的示例包括连接到以太网或其它类型LAN的网卡。I/O设备208能包括以下的一个或多个：键盘、鼠标、监视器、显示器、打印机、调制解调器、触摸屏、按钮接口以及其它设备。用于操作车辆100的操作协议软件230能够被存储在存储设备212和存储器204并且如程序通常被处理的那样被处理。图2中所示的或多或少的组件能够被包括在控制器106c。在一些实施方式中，操作协议硬件220被包括在内，其中所述硬件实现了操作协议的一部分或全部。
虽然如图2中所示，控制器106c包括操作协议软件230和用于实现该操作协议的操作协议硬件220，所述操作协议可以以硬件、固件、软件或它们的任意组合被实现。此外，控制器106c能包括图2中未示出的一个或多个组件，使控制器106c能执行换向和其他计算。例如，控制器106c能够包括编码器，用于编码该地面接触构件104相对于板102或另一个静态标记的位置。这些组件在本领域中公知的，为了简洁起见不在此描述。
在操作中，当实施该操作协议时，控制器106c基于来自地面传感器106e中的一个或多个的输入确定板102的前、后端中的一者或两者与地面(或板102下面的表面)之间的距离。随后，基于所确定的距离，控制器106c计算板102相对于地面的俯仰度，并且基于所确定的板俯仰度使马达106a施加力到地面接触构件104。例如，如果控制器106c确定板102在第一水平面中倾斜，控制器106c使得地面接触构件104(通过马达106a)减速、加速和/或反向，以便接近并最终匹配于期望的速度、加速度和/或与第一水平面的俯仰度相关联的扭矩。结果是，在一般情况下，当用户倾身以相对于地面在后或前方向上倾斜板102时，控制器106c将使地面接触构件104并且进而车辆100分别在后或前方向上移动(或反向然后移动)。结果是，车辆100提供了当确定板的俯仰度时补偿地面水平面变化的优势，因为该板俯仰度是相对于地面确定的。当车辆100穿越不平的地面时这是重要的，因为它们可以限制板上下颠簸的能力。例如，在俯仰度是基于板角度相对于重力的偏差的系统中，当到山上时就会变得难以或不可能保持板向前倾斜，因为山/地面阻挡进一步倾斜。与此相反，本文所述的俯仰度推进车辆100能够确定相对于山/地面的俯仰度使得更小的向前俯仰度仍然能够使车辆100以期望速率向前移动。
在一些实施方式中，板俯仰度是基于如由地面传感器106e的一个或者多个检测的板102的前端和表面之间检测的当前距离以及板102的后端与表面之间检测的当前距离的平均值动态确定的。可替代地，板俯仰度能够由板102的仅一个端部和表面之间检测到的距离动态地确定。替代地，板俯仰度能够基于板102的前端和表面之间检测的当前距离以及板102的后端和表面之间检测的当前距离之间的差异动态地确定。
在一些实施方式中，控制器106c考虑到表面中检测到的变化，该表面即将被地面接触构件104横穿，当调整施加到地面接触构件104的力以便获得期望的速度、加速度和/或扭矩时。特别是，由于传感器106e是在地面接触构件104的前面(和后面)一段距离，它们能检测(或测绘)地面/表面的特性和变化，在地面接触构件104到达变化之前。结果是，控制器106c能够基于地面的特性/变化在地面接触构件104已遇到特性/变化前调整发送到地面接触构件104的命令信号。在这样的实施方式中，控制器106c能够确定在未来何时地面接触构件104预计达到特性/变化的时间并且调整与特性/变化相关联的控制信号的定时，以对应于所确定的时间。时间能够基于地面接触构件104相对于特性/变化的当前位置以及地面接触构件104的速度、加速度和/或扭矩被确定。
例如，如果控制器106c检测表面即将到来的倾角(基于行进的当前方向，先前确定的距离，在行进方向引导侧表面和地面传感器106e中的一个或多个之间当前确定的距离)，控制器106c能够增加施加到地面接触构件104的力的量，以补偿预计即将到来的倾角。同样地，力能够被降低，以补偿预计即将到来的下倾。换句话说，即使当前检测到的俯仰度对应于第一力水平，较高或较低的力的水平能够应用在检测或映射的特性/变化的预期中。其结果是，车辆100提供这样的优点，即提供地面接触构件104的预测控制，以补偿进入障碍和地形。
为了调整马达106a(因此地面接触构件104)的致动，控制器106c精细编码(例如大于每旋转间隔尺寸1,000计数)并且监视地面接触构件104相对于板102的位置。使用该检测到的当前位置作为反馈，控制器106c能够利用正弦整流控制马达106a的驱动，因而控制施加到地面接触构件104的力。这提供了通过消除由其他的整流方法尤其是以较低速度产生的镶齿效应创建更顺畅的骑乘体验的优点。可替代地，其它类型的整流，诸如梯形(或“六步”)整流，能够被使用。在一些实施方式中，控制器106c能够合并控制回路反馈机制，以基于反馈(即，地面接触构件104的检测到的当前位置)分析和调整/补偿马达106a的控制。例如，控制器106c能够并入闭环比例-积分-微分(PID)控制反馈环路，其接收反馈，并基于所述反馈发送控制器106c用来调节整流和/或马达106a的控制的一个或多个误差校正信号。可替代地，PID控制器能够是开环和/或其它类型的控制环路反馈机制能够被使用，如在本领域中是公知的。可替代地，控制器106c能够控制车辆100的操作而没有反馈。
此外，代替将俯仰度(相对于地面)等同到期望的扭矩，控制器106c能够被配置为将俯仰度(相对于地面)等同到期望的加速度。例如，PID控制反馈回路能够被配置成确定加速度误差补偿，而不是扭矩误差补偿。其结果是，该PID控制反馈回路和控制器106c中提供了能够奉献更大带宽以调整进入表面变化，例如隆起，孔或其他斜面/斜坡的优点。可替代地，PID控制反馈回路能够以其它方式根据需要进行配置以根据需要微调控制信号补偿。另外，在一些实施方式中，车辆100能够包括传送信号到控制器106c的一个或多个陀螺仪和/或加速度传感器，使得控制器106c能够平滑或进一步处理从地面传感器106e接收的信息。
图3示出根据一些实施方式运送用户的方法的流程图。如图3所示，用户/骑手在步骤302假定在车辆100的板102上的位置。用户/骑手通过使板102相对于表面翘起或倾斜来操作车辆，使得马达106a导致地面接触构件104在步骤304在翘起/倾斜的方向上推进车辆。在一些实施方式中，用户经由联接到板102的一个或多个构件紧固件105通过锁定或解锁紧固件105选择性地将地面接触构件104联接到板102或从板102分离地面接触构件104。在一些实施方式中，用户经由联接到板102的一个或多个紧固件通过锁定或解锁紧固件选择性地将夹具108联接到板102或从板102分离夹具108。其结果是，该方法提供补偿板俯仰度确定以对地面或在板102下方的表面的水平面变化负责的优点。
本文所述的俯仰度推进车辆系统、装置和方法具有许多优点。具体地说，如上所述，车辆提供改变俯仰度/速度关系以对应于板下方的表面(由例如声学传感器检测到)的优点，当向上、向下或在不平坦的表面上行进时使相对于重力的俯仰度/速度关系站不住脚。此外，它提供包括足夹具的优点，该足夹具使用户能用脚跳跃或提起板，当接近路缘或其他障碍时。此外，它提供了使地面接触构件能被选择性地从板/驱动组件释放/分离，并且选择地重新联接或与不同的地面接触构件更换的优点。此外，该车辆提供利用直接驱动马达/机构的优点，其更有效地将功率传输到地面接触构件，提供了在较低速度下更好的扭矩并节省电池寿命。另外，车辆提供了使用薄轮或其他类型的地面接触构件的优点，它使在车辆通过向行进方向侧面倾斜板能被更容易地转弯。
本发明已经在具体实施方式结合细节进行了描述，以方便对本发明的结构和操作的原理的理解。具体实施方式和它们的细节的这样的参考并非旨在限制所附权利要求的范围。这是显而易见的对本领域技术人员，可以做其它各种修改在被选择用于说明实施方式中而不脱离本发明的由权利要求书所限定的精神和范围。例如，在一些实施方式中，驱动组件106能够包括锁定模块或机构，它能够使用户锁定车辆以防止盗窃。特别是，控制器106c能够被构造成防止车辆100被操作除非经由用户输入接收密码，匹配预定信号的RF信号被接收，形成到移动计算装置的蓝牙连接，该移动计算装置具有标识符，其该被识别和/或其他适当的锁定/解锁方法。

Claims (26)

1.一种用于运送用户的车辆，包括：
用于支撑用户的板；
与所述板联接的地面接触构件；
与地面接触构件联接的机动驱动组件；以及
与所述驱动组件耦合的一个或多个传感器，其中，所述驱动组件基于由所述传感器所检测到的所述板距所述板下方的表面的一个或多个距离、通过使用所述距离计算所述板相对于所述表面的俯仰度并且施加力到所述地面接触构件以便实现对应于所述俯仰度的所述地面接触构件的预定速度，来调整所述地面接触构件的速度。
2.根据权利要求1所述车辆，其中所述板沿着与所述车辆的行进的前向和反向对齐的前后平面中的尺寸是长形的。
3.根据权利要求2所述车辆，其中所述传感器中的一个或多个前传感器定位于所述板的长形尺寸的前端，并且所述传感器中的一个或多个后传感器定位在所述板的长形尺寸的后部。
4.根据权利要求1所述车辆，其中所述俯仰度通过确定所述一个或多个传感器在所述板的前端和所述板下方的表面之间检测的当前距离与所述板的后端与所述板下方的表面之间检测的当前距离的平均值、通过确定所述板的仅一个端部和所述板下方的表面之间检测的距离、或者通过确定所述板的前端和所述板下方的表面之间检测的当前距离与所述板的后端和所述板下方的表面之间检测的当前距离之间的差来计算，使得所述驱动组件针对所述表面中的不平坦调整。
5.根据权利要求2所述的车辆，其中由所述地面接触构件平衡的所述板当所述机动驱动组件未在操作中时相对于沿着所述前后平面的倾翻是不稳定的，并且所述机动驱动组件被配置为当所述机动驱动组件在操作中时相对于沿着所述前后平面的倾翻自动平衡所述板。
6.根据权利要求1所述的车辆，还包括车辆锁定模块，其可操作地联接所述驱动组件，其中，在被锁定时所述车辆锁定模块防止所述驱动组件的操作。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述地面接触构件包括由轮、球、胎面和不连续轮的拱形部分组成的组中的一者。
8.根据权利要求1所述的车辆，还包括联接到所述板的一个或多个锁定紧固件，其中所述地面接触构件能够经由所述紧固件通过锁定或解锁所述紧固件选择性地联接所述板和从所述板分离。
9.根据权利要求1所述车辆，还包括一个或多个夹具，所述夹具联接到所述板的顶部，使得所述夹具在所述板上方突出以用于用户利用他们的脚提起所述板。
10.根据权利要求1所述车辆，其中所述传感器是声学传感器并且所述驱动组件包括驱动所述地面接触构件的直接驱动马达。
11.根据权利要求1所述车辆，其中所述驱动组件将所述地面接触构件的速度的每个调整延迟一周期，其中对于每个调整的所述周期的长度是基于计算出的时间的，在所述计算出的时间，所述地面接触构件将接触调整所基于的所述表面上的点。
12.根据权利要求1所述的车辆，还包含一个或多个联接到所述地面接触构件的骑手传感器，其中所述骑手传感器基于由所述骑手传感器检测到的、通过所述地面接触构件施加在所述板上的力，来感测何时用户或有效负荷在所述板上。
13.一种用于运送用户的方法，包括：
假设在车辆上的位置，所述车辆包括：
用于支撑用户的板；
与所述板联接的单个地面接触构件；
与所述地面接触构件联接的机动驱动组件；以及
一个或多个与所述驱动组件耦合的传感器，其中所述驱动组件基于由所述传感器感测的所述板距所述板下方的表面的一个或
多个距离、通过使用所述距离计算所述板相对于所述表面的俯仰度并且施加力到所述地面接触构件以便实现对应于所述俯仰度的所述地面接触构件的预定速度，来调整所述地面接触构件的速度；
并且
通过使所述板相对于所述表面倾斜来操作所述车辆。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述板沿着与所述车辆的行进的前向和反向对齐的前后平面中的尺寸是长形的。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述传感器中的一个或多个前传感器定位于所述板的长形尺寸的前端，并且所述传感器中的一个或多个后传感器定位在所述板的长形尺寸的后端。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述俯仰度通过确定所述一个或多个传感器在所述板的前端和所述板下方的表面之间检测的当前距离与所述板的后端与所述板下方的表面之间检测的当前距离的平均值、通过确定所述板的仅一个端部和所述板下方的表面之间检测的距离、或者通过确定所述板的前端和所述板下方的表面之间检测的当前距离与所述板的后端和所述板下方的表面之间检测的当前距离之间的差来计算，使得所述驱动组件针对所述表面中的不平坦调整。
17.根据权利要求14所述的方法，其中由所述地面接触构件平衡的所述板当所述机动驱动组件未在操作中时相对于沿着所述前后平面倾翻是不稳定的，并且所述机动驱动组件被配置为当所述机动驱动组件处于操作中时相对于沿着所述前后平面倾翻自动平衡所述板。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述车辆还包括可操作地与所述驱动组件联接的车辆锁定模块，其中被锁定时所述车辆锁定模块防止所述驱动组件的操作。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述地面接触构件包括由轮、球、胎面和不连续轮的拱形部分组成的组中的一者。
20.根据权利要求13所述的方法，还包括经由联接到所述板的一个或多个锁定紧固件通过锁定或解锁所述紧固件选择性地将所述地面接触构件联接到所述板或从所述板分离所述地面接触构件。
21.根据权利要求13所述的方法，其中所述车辆还包括联接到所述板的顶部的一个或多个夹具，使得所述夹具在所述板上方突出以用于用户使用他们的脚提起所述板。
22.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器是声学传感器并且所述驱动组件包括驱动所述地面接触构件的直接驱动马达。
23.根据权利要求13所述的方法，其中所述驱动组件将所述地面接触构件的速度的每个调整延迟一周期，其中用于每个调整的所述周期的长度基于计算出的时间，在所述计算出的时间，所述地面接触构件将接触所述调整所基于的所述表面上的点。
24.根据权利要求13所述的方法，其中所述车辆还包括一个或多个耦合到所述地面接触构件的骑手传感器，其中所述骑手传感器基于由所述骑手传感器检测到的、通过所述地面接触构件施加在所述板上的力，来感测何时用户或有效负荷在所述板上。
25.一种用于运送用户的车辆，包括：
用于支撑用户的长形板，其中所述板沿着与所述车辆的行进的前向和反向对齐的前后平面中的尺寸是长形的；
与所述板联接的单个地面接触构件；
联接到所述板的一个或多个传感器；以及
机动驱动组件，其可操作地与所述地面接触构件和所述传感器联接，其中所述驱动组件基于由所述传感器检测到的、由所述板距所述板下方的表面的一个或多个距离表示的所述板的俯仰度调整所述地面接触构件的速度；
其中所述机动驱动组件关于所述地面接触构件自动稳定所述板，使得所述表面和前端以及所述表面和所述板的后端之间的期望的距离被保持，其中所述期望的距离被动态确定为所述板的前端和所述表面以及所述板的后端和所述表面之间检测到的平均当前距离。
26.根据权利要求25所述的车辆，其中所述俯仰度被定义当由所述驱动组件自动稳定时从所述板关于所述地面接触构件的角度偏离的度。
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