CN106999780B - 自回正式模型交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自回正式模型交通工具，其包括：接收器，该接收器被配置为当从发射器控制器接收到使用者输入时，发起自回正功能；回正机构，其被配置为当模型交通工具倒置时，引起模型交通工具的摆动运动，以自回正模型交通工具；和传感器，其被配置为当模型交通工具直立时终止自回正功能。用于自回正遥控式模型交通工具的相应方法。

Description

自回正式模型交通工具

本申请涉及并要求的序列号为62/076,870、在2014年11月7日提交的名称为“SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE”的共同未决的美国临时专利申请，和序列号为62/247,173、在2015年10月27日提交的名称为“SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE”的美国临时专利申请的申请日的权益，其包括任何附录的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

发明背景

发明领域

本发明涉及模型交通工具，并更具体地涉及机动的、无线电控制的模型交通工具。

相关技术的描述

当无线电控制(RC)的模型交通工具(诸如机动汽车或卡车)的驱动者以过快的速度使模型交通工具过度急剧地转弯时，模型交通工具可能翻转。通常，多数时候翻转的结果可能是上下颠倒或倒置。由于无线电控制的性质，驱动者必须步行到模型交通工具，将其翻转至直立，然后走回到他或她的初始位置。这在该运动中被称为“耻辱的步行”。

熟练的驱动者有时可以使用转向和马达转矩来回正交通工具。熟练的驱动者离交通工具越远，越难以执行该技艺。因此，即使熟练的驱动者也可能会进行“耻辱的步行”。

概述

本发明提供一种自回正式模型交通工具(self-righting model vehicle)。

本发明还涉及以下方面：

1)一种自回正式模型交通工具，包括：

接收器，其被配置为当从发射器控制器接收到使用者输入时，发起自回正功能；

回正机构，其被配置为当所述模型交通工具倒置时，引起所述模型交通工具的摆动运动，以自回正所述模型交通工具；和

传感器，其被配置为当所述模型交通工具直立时终止所述自回正功能。

2)根据1)所述的模型交通工具，其中所述模型交通工具上的所述接收器通过射频链路连接到所述发射器控制器。

3)根据1)所述的模型交通工具，其中所述接收器还包括具有自回正固件和接收器固件的接收器处理器。

4)根据1)所述的模型交通工具，还包括感测所述模型交通工具的角速率的一个或更多个陀螺仪传感器。

5)根据1)所述的模型交通工具，还包括感测所述模型交通工具上的力的一个或更多个加速度计。

6)根据1)所述的模型交通工具，其中所述回正机构还包括马达，以通过加速或减速所述模型交通工具上的质量体来引起所述模型交通工具的摆动。

7)根据1)所述的模型交通工具，还包括电子速度控制器，其中所述电子速度控制器被配置为当由所述接收器发起所述自回正功能时发起马达控制功能，以产生所述模型交通工具的摆动运动。

8)根据7)所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制器还包括电子速度控制处理器，所述电子速度控制处理器具有引起所述马达控制功能的马达控制固件。

9)根据7)所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制器还包括转矩反馈。

10)根据8)所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制处理器还包括可选的自回正固件或可选的无延迟转矩中的至少一个。

11)根据1)所述的模型交通工具，还包括可展开式支撑部，以在所述模型交通工具倒置时帮助引起所述模型交通工具的摆动运动。

12)根据1)所述的模型交通工具，其中所述回正机构还包括伺服机构，以通过加速或减速连接到所述伺服机构的配重的臂来引起所述模型交通工具的摆动。

13)根据6)所述的模型交通工具，其中由所述马达旋转的所述质量体还包括回正轮，当所述模型交通工具倒置时，所述回正轮与地面接触。

14)根据6)所述的模型交通工具，其中由所述马达旋转的所述质量体还包括内部飞轮。

15)根据6)所述的模型交通工具，其中由所述马达旋转的所述质量体还包括所述模型交通工具的传动系统或所述传动系统的一部分。

16)根据6)所述的模型交通工具，其中由所述马达旋转的所述质量体还包括所述模型交通工具的轮和轮胎。

17)根据6)所述的模型交通工具，其中可以通过使加速的质量体或减速的质量体转向来在倒置的摆动的模型交通工具上施加偏航。

18)根据1)所述的模型交通工具，还包括被实施于所述模型交通工具的滚转杆，以在倒置且摆动时为所述模型交通工具提供支撑。

19)根据1)所述的模型交通工具，还包括被实施于所述模型交通工具的滚转杆，其中当倒置的模型交通工具摆动时，所述滚转杆碰撞地面。

20)一种用于自回正遥控式模型交通工具的方法，所述方法包括：

接收所述模型交通工具的使用者输入以发起自回正过程，其中所述自回正过程包括：

确定所述模型交通工具的当前倾角和当前角摆动速率；

基于所述模型交通工具的所述当前倾角和所述当前角摆动速率来加速或减速所述模型交通工具上的质量体，以产生所述模型交通工具的摆动运动；和

当所述模型交通工具直立时终止所述自回正过程。

21)根据20)所述的方法，其中，基于所述模型交通工具的所述当前倾角和所述当前角摆动速率来加速或减速所述模型交通工具上的所述质量体，还可以包括基于所述模型交通工具的所述当前倾角和所述当前角摆动速率来沿着第一方向或第二方向加速或减速所述质量体，并且其中所述第一方向与所述第二方向相反。

22)根据20)所述的方法，其中所述模型交通工具还包括从所述模型交通工具的前端延伸到所述模型交通工具的后端的长轴线，并且所述自回正过程围绕所述长轴线自回正所述模型交通工具。

23)根据20)所述的方法，其中所述模型交通工具还包括从所述模型交通工具的第一侧延伸到所述模型交通工具的第二侧的短轴线，并且所述自回正过程围绕所述短轴线自回正所述模型交通工具。

24)根据20)所述的方法，还包括使用所述模型交通工具上的一个或更多个传感器来确定所述模型交通工具的所述当前倾角。

25)根据20)所述的方法，还包括使用所述模型交通工具上的一个或更多个传感器来确定所述模型交通工具的所述当前角摆动速率。

26)根据20)所述的方法，还包括：存储所述模型交通工具的期望摆动高度；确定所述模型交通工具的当前摆动高度；以及当所述模型交通工具的所述当前摆动高度不等于所述模型交通工具的所述期望摆动高度时，加速或减速所述模型交通工具上的质量体。

27)根据20)所述的方法，其中所述模型交通工具还包括展开支撑部，以当所述模型交通工具倒置时帮助引起所述模型交通工具的摆动运动。

28)根据20)所述的方法，其中所述质量体还包括与所述模型交通工具上的伺服机构连接的配重的臂。

29)根据20)所述的方法，其中所述质量体还包括回正轮，当所述模型交通工具倒置时，所述回正轮与地面接触。

30)根据20)所述的方法，其中所述质量体还包括内部飞轮。

31)根据20)所述的方法，其中所述质量体还包括所述模型交通工具的传动系统。

32)根据20)所述的方法，还包括使加速的质量体或减速的质量体转向，以抵消所述模型交通工具在摆动时所呈现的任何偏航。

33)根据20)所述的方法，还包括使加速的质量体或减速的质量体转向，以当所述模型交通工具摆动时在所述模型交通工具上施加偏航。

34)根据20)所述的方法，还包括使加速的质量体或减速的质量体转向，以当所述模型交通工具摆动时在所述模型交通工具上施加滚转。

附图简述

为了更全面的理解本发明及其优点，现在参考结合附图的以下详细描述，在附图中：

图1示意性地示出了倒置的模型交通工具的倾角；

图2示意性地示出了倾角随着时间的变化；

图3以图形方式示出了手动回正式模型交通工具的状态空间轨迹；

图4是框图，其示出了驱动者和模型交通工具的操作之间的具有联系的子系统；

图5是模型交通工具的俯视图，其示出了模型交通工具上的部件的子系统；

图6A和图6B示出了由来自油门(throttle)的反作用转矩被施加到模型交通工具而致动的模型交通工具的向前和向后摆动；

图7示出了具有长轴线和短轴线的模型交通工具的俯视图和侧视图；

图8是流程图，其示出了通过马达控制固件自回正模型交通工具的操作；

图9示出了模型交通工具的一个实施方案，其中模型交通工具具有辅助轮以围绕模型交通工具的长轴线将模型交通工具回正；

图10示出了模型交通工具的一个实施方案，其中模型交通工具具有配重的摆以围绕模型交通工具的长轴线将模型交通工具回正；

图11是模型交通工具的侧视图，其示出了具有被实施在模型交通工具的主体中的滚转杆的模型交通工具的实施方案；

图12示出滚转杆的侧视图；

图13和图14分别示出了被实施有滚转杆的模型交通工具的主体的俯视图和侧视图；

图15是被实施有滚转杆的模型交通工具的主体的侧视横截面图；以及

图16和图17示出了倒置的模型交通工具的示意图的俯视图，其示出了当模型交通工具上的旋转轮分别沿直线和转向时，可以在模型交通工具上施加的偏航。

详述

以下全部内容：序列号为62/076,870、在2014年11月7日提交的名称为“SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE”的临时专利申请；序列号为62/222,094、在2015年9月22日提交的名称为“MOTOR-OPERATED MODEL VEHICLE”的临时专利申请；序列号为62/149,514、在2015年4月17日提交的名称为“STEERING STABILIZING APPARATUS FOR A MODEL VEHICLE”的临时专利申请；序列号为62/149,515、在2015年4月17日提交的名称为“THROTTLETRIGGER STATE MACHINE FOR A MODEL VEHICLE”的临时专利申请；序列号为62/149,517、在2015年4月17日提交的名称为“STEERING STABILIZING SYSTEM WITH AUTOMATICPARAMETER DOWNLOAD FOR A MODEL VEHICLE”的临时专利申请；序列号为62/247,173、在2015年10月27日提交的名称为“SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE”的临时专利申请，其全部内容并所包括的任何附件，通过引用并入本文用于所有目的。

在以下的讨论中，阐述了许多具体的细节以提供本发明的彻底的理解。然而，本领域的那些技术人员将理解，可以在不使用这样的具体细节的情况下实践本发明。在其他的例子中，众所周知的元件已经以示意图或框图的形式示出以便不在不必要的细节处混淆本发明。另外地，在大多数情况下，对于具体细节及其类似物，由于这样的细节被认为对于获得本发明的完整的理解是不必要的，故其已经被省略。

模型交通工具100可以使用回正机构执行自动的自回正动作，该回正机构包括模型交通工具100的多个零件，这些零件包括模型交通工具100的轮、主体、电子器件、以及马达动力系统(motor dynamics)，以使倒置的模型交通工具100摆动。每个摆动循环可以为倒置的模型交通工具100添加能量，直到模型交通工具100的摆动最终可以积攒足够的能量以使模型交通工具100翻滚成直立。

转到图1，在一个实施方案中，模型交通工具100可以被示出为具有以度(或弧度)为单位的界定的倾角θ。当交通工具直立时，倾角θ可以为零度。当模型交通工具100倒置时，倾角θ可以为180度，如图1所示。当模型交通工具100倒置时，模型交通工具100可以摆动，这会改变模型交通工具100的倾角θ。在图2中，倾角θ可以按以度/秒为单位或以弧度/秒为单位的角变化速率ω随着时间而改变。

当模型交通工具100倒置时，模型交通工具100可以通过使模型交通工具100自身摆动成正立来执行自回正动作。当倒置的模型交通工具100摆动时，倾角θ可以在180度以上和在180度以下移动。倒置的模型交通工具100的摆动可以类似于秋千或跷跷板的移动。用于发起倒置的模型交通工具100的摆动的控制输入或推动(push)可以是向模型交通工具100的轮施加转矩或反作用转矩。在所示的实施方案中，一个推动方向(图6A中为顺时针方向)可以通过使用向前油门并沿着向前方向旋转轮的质量来致动。第二或相反的推动方向(图6B中为逆时针方向)可以通过对向前旋转的轮施加制动来致动。替代性地，施加制动可以包括施加用于在模型交通工具100的正常行驶期间减慢模型交通工具100的机械制动和/或反向油门/加速。可以施加反向油门/加速，直到100的轮停止旋转，或者在某些情况下，可以施加反向油门/加速以沿着与向前方向相反的方向旋转轮的质量。然而，在向前方向或反向方向上对轮加油门可能比制动已经旋转的轮产生更少的摆动转矩。对轮加油门可能需要更多时间来将能量投入到旋转的轮中，因此，在油门期间施加到模型交通工具100的“冲击”转矩可能小于在制动期间施加到模型交通工具100的“冲击”转矩。使旋转的轮从给定速度减速到零可能比使同样的轮从零加速到同样的给定速度需要更少的时间。因此，与油门期间相比，使轮减速时，对模型交通工具100的“冲击”可能更大。

转到图3，该模型交通工具100的二维状态空间(two-dimensional state space)可以被界定。在所示的曲线图上，倾角θ可以在x轴上表示，并且速率ω可以在y轴上表示。可以利用由熟练的驱动者手动地输入无线电控制式发射控制器中的输入信息来绘制该系统。驱动者可以施加向前油门或制动，以使模型交通工具100摆动约270度。当模型交通工具100的倾角θ达到约90度或270度的范围内时，模型交通工具100可以翻转并倾覆成直立。当系统从驱动者的设定时机的转矩输入获得能量时，图3所示的向外的螺旋可以发生。

图4中，模型交通工具100可以包括具有联系的子系统，其中驱动者410可以致动模型交通工具100的自回正过程。在一个实施方案中，模型交通工具100可以包括具有联系的子系统400，该具有联系的子系统400包括接收器110，接收器110可以联接到电子速度控制器(Electronic Speed Control，ESC)120，电子速度控制器120可以联接到电动马达130，电动马达130可以联接到变速器132，变速器132可以联接到轮134。轮134可以包括轮胎136，如图6A-图6B所示。驱动器410可以操作发射器控制器106，发射器控制器106可以通过射频链路(radio frequency link)108与接收器110联系。发射器控制器106可以支持单独的控制通道或其他手段，以便发起自回正程序，该自回正程序自动地操作而无需另外的操作者输入。在一个实施方案中，该单独的控制通道可以由发射器控制器上的按钮开关来控制。

参考图5，模型交通工具100可以配备有用于确定模型交通工具100的状态(角度θ和速率ω)并控制模型交通工具100的马达转矩的电子传感器、固件等。在一个实施方案中，模型交通工具100可以包括接收器110、电子速度控制器120和电动马达130。接收器110可以包括具有自回正固件和接收器固件的处理器或中央处理单元(CPU)、三维陀螺仪传感器(3D陀螺仪传感器)和三维加速度计传感器(3D加速度计传感器)。电子速度控制器120可以包括处理器或CPU，处理器或CPU具有马达控制固件、可选的自回正固件、可选的无延迟转矩配置和转矩反馈。

模型交通工具100可以包括电子传感器，该电子传感器包括位于接收器110的电路板中的微机电系统(MEMS)。电子传感器可以包括感测围绕x轴、y轴和z轴的角速率的三个速率陀螺仪传感器、和测量沿着x轴、y轴和z轴的力的三个加速度计。

接收器110的CPU可以运行自回正固件以确定模型交通工具100的状态。自回正固件可以使用传感器报告的速率和力来估计交通工具的倾角θ和速率ω。这种估计可以用卡尔曼滤波器(Kalman filter)或简单的互补滤波器来执行。该固件可以在使用马达和轮转矩作为控制输入的同时，实施控制规则(control law)以使模型交通工具100的状态达到期望的范围(角度约90度或约270度)。

可以围绕长轴线(图7中的140)来控制模型交通工具100的姿态(attitude)，以稳定模型交通工具100并将其定位在更优的姿态中，以便回正。模型交通工具100的姿态可以通过使模型交通工具100的旋转轮134转向来控制。旋转轮134的转向可以通过移动和重新定位模型交通工具100使其处于具有增加的自回正能力的更有利的姿态，来帮助自回正。

模型交通工具100的转向稳定固件可以用于在模型交通工具100倒置时保持模型交通工具100的稳定的且沿直线的摆动。在模型交通工具100是四轮模型交通工具的实施方案中，模型交通工具的姿态可以通过轮134的转向和加速来控制。转向稳定控制可以用于通过使轮134转向以抵消倒置的模型交通工具100的任何偏航(yaw)，来保持倒置的模型交通工具100的沿直线的摆动。这可以通过倒置Z轴陀螺仪测量装置(因为模型交通工具是倒置的)和运行转向稳定算法来实现。在这种情况下，控制器的增益(gain)可能增加，因为由转动轮134所引起的“转向能力(steering authority)”或倒置偏航的量可能较小。

转到图16，在不转向的情况下轮134的加速和制动会致动倒置的模型交通工具100的正常的向后和向前的摆动。如图17所示，在模型交通工具100的轮134以一定角度转向时，模型交通工具100的轮134的制动和加速可以用于向模型交通工具100施加偏航力矩、滚转力矩或两者。偏航力矩和/或滚转力矩可以用于以更优的姿态定位或稳定模型交通工具100，以便进行回正。

在一个实施方案中，加速的轮134的转向可以用于抵消未预期到的偏航并保持倒置的模型交通工具100的稳定的且沿直线的摆动。模型交通工具100的摆动方向通常可以遵循轮134的旋转方向。在向前摆动(其是由轮134的向前旋转所产生的转矩致动的)之后，轮134可以制动或反向油门以产生用于即将到来的向后摆动的能量。如图16所示，当轮134沿直线对齐而没有转向时，轮134的向前油门可以在倒置的交通工具100上施加围绕短轴线150(如图7所示)的力160。力160可以有助于模型交通工具100的沿直线的向前和向后摆动。然而，在模型交通工具100的摆动开始偏航并偏离沿直线的向前和向后摆动的情况下，模型交通工具100可以预测即将产生的偏航并通过调节旋转中的轮134进行补偿，以便沿着抵消偏航的方向施加即将产生的转矩，以重新调整即将到来的摆动使其是沿直线的。在图17所示的示例中，模型交通工具100的轮134可以被转向，以便允许向前旋转的轮134加速并施加可以以一定角度定向的力162，该角度取决于轮134的转向方向。由加速的轮134产生的成角度的力可以定向成抵消即将产生的偏航。由向前旋转的轮的转矩所产生的力可以用于将模型交通工具重新调整成沿直线摆动。

在一个实施方案中，作为纠正无意的偏航的一个示例，刚好在向前摆动之前，模型交通工具100可能存在预期的且即将产生的偏航，这将使即将到来的向前摆动朝向向前摆动轴线的一侧或另一侧移位一定量。为了抵消模型交通工具100的预期偏航，模型交通工具100的旋转轮134可以在向前油门和向前摆动之前相对于向前摆动轴线朝向与预期的偏航相对的一侧转向一定量。这可以补偿预期的偏航。轮134在油门之前的转向于是可以将由当前向前加速的轮134所产生的转矩引导至一侧，以抵消朝向另一侧的预期的偏航。向左的偏航可以被向右成角度的转矩抵消，这可以重新引导模型交通工具100使其沿着向前摆动轴线直线地摆动。相反地，向右的偏航可以被向左成角度的转矩抵消，这可以重新引导模型交通工具100使其沿着向前摆动轴线直线地摆动。

自回正系统所需的部件再利用了交通工具稳定系统的许多部件，包括传感器、接收器110的CPU、和稳定系统的固件。可以重新使用来自模型交通工具100的稳定控制固件的状态估计和油门阀控制固件。稳定控制固件可以使用转向稳定算法并结合交通工具稳定系统的传感器来在倒置的模型交通工具100摇摆时预期即将发生的偏航。然后，转向稳定控制可以如所描述地使轮134转向，以补偿所预期的偏航并重新定向即将到来的摆动。可以将稳定控制固件与马达控制固件结合使用，以便在加速时轮134转向以产生成角度的转矩，该成角度的转矩可以抵消任何无意的偏航。

在可以使用方向保持陀螺仪(heading hold gyro)的用于实现转向稳定的一个示例中，可能需要另外的调整。这可能需要添加集成部件来测量偏航率。当转向稳定系统无法快速消除累积误差时，误差可能累加起来。本领域的普通技术人员将理解，对于倒置的偏航控制的另外的调整可以包括较高的增益、较低的饱和值(wind-up values)、仅PD控制器(PDonly controller)、或更先进的状态控制器。

利用轮134的转向和加速的稳定系统还可以提供将模型交通工具100从模型交通工具100以一角或侧面以一定角度倾斜的位置抬起来的机构。轮134可以转向和加速，以产生使模型交通工具100沿着与成角度倾斜相对的方向摆动的转矩，从而将倒置的模型交通工具抬起并将其重新调整至对摆动和自回正的更有利的姿态。替代性地，当模型交通工具100倒置并朝向模型交通工具的该角或侧面以一定角度倾斜时，转动轮134可以使模型交通工具100或模型交通工具100的一部分滚转，以将交通工具定位在更优的姿态，以便回正。

可以实施最少时间控制策略，以在每次摆动运动的顶峰处施加最大可获得的转矩，从而将能量输入系统中，使得模型交通工具100最终可以翻滚成直立。每次摆动的顶峰会发生在速率ω为0的时候。直观地，对秋千类比的一个小的研究使本发明更容易被理解。如果推动者在秋千到达其顶峰之前推动荡秋千的人，则荡秋千的人失去能量，因为推动者抵抗荡秋千的人的动量来推动。但是，如果推动者在秋千到达顶部之后推动，则推动者通过使荡秋千的人加速而增加能量。荡秋千的人在动能(在秋千的底部处)和在顶部处的势能之间交替地储存能量。通常，推动者不能仅一次推动就将荡秋千的人推动到期望高度。但是，通过设定较小的推动的时机，推动者可以向荡秋千的人输入足够的能量以到达任何可能的荡秋千高度。类似地，虽然马达和轮的动量通常可能不足以立即回正倒置的交通工具，但是马达和轮动量的设定时机的推动可以形成摆动运动，该摆动运动可以最终将模型交通工具100回正。在一个实施方案中，最优的是，每次来自轮134的向前旋转、制动或反向油门中的任一个的高转矩输入发生在接触地面的枢转点处于倒置的模型交通工具的重心(C.G.)下方的时候。否则，模型交通工具100可能抬离地面，这可能降低模型交通工具100自回正能力。

现在参见图6A和图6B，在一个实施方案中，向前油门和制动的组合可以用于施加转矩到轮134和轮胎136，以摆动倒置的模型交通工具100。如图6A中的模型交通工具100所示，向前油门可以沿着向前方向施加转矩到轮134和轮胎136，从而使模型交通工具100沿着第一方向摆动。如图6B所示，在沿着第一方向摆动的顶峰处，其中速率ω可以为0，于是可以利用制动或反向油门以沿着向后方向施加转矩到轮134和轮胎136。施加制动或反向油门可以使模型交通工具100沿着与第一方向相反的第二反向反应并摆动。

转到图7，模型交通工具100可以包括从模型交通工具100的一侧延伸到另一侧的短轴线150和从模型交通工具100的一端延伸到另一端的长轴线140。由向前油门和制动引起的摆动施加转矩到轮134和轮胎136，这可以使模型交通工具100围绕短轴线摆动。利用马达和轮动量进行设定时机的推动的方法可以形成摆动运动，该摆动运动可以最终回正倒置的模型交通工具100。

用于摆动倒置的模型交通工具100的模型交通工具100的向前油门和制动可以由ESC 120的CPU中的马达控制固件来致动。如图8所示，马达控制固件可以遵循包括自回正操作900的算法。该算法可以如下进行：

以步骤902作为开始，系统可以确定模型交通工具100的状态(角度θ和速率ω)。

在步骤904中，系统可以确定速率ω是否已经越过零。如果速率ω还未越过零，则系统返回到步骤902。如果速率ω已经越过零，则系统进行到步骤905。

在步骤905中，取决于角度θ，系统可以施加向前油门以沿着向前方向加速轮的质量，或者施加制动、施加反向加速。在某些情况下，反向加速可以进行到直到沿着反向方向旋转和加速轮的质量。在其他情况下，“制动”可以包括施加反向加速，直到轮的旋转停止，并且可足以自回正交通工具。

在步骤906中，系统可以确定模型交通工具100是否处于如角度θ所指示的期望的摆动高度。如果模型交通工具100不处于期望的高度，则系统可以返回到步骤902。如果模型交通工具100处于期望的高度，则系统可以退出自回正操作900并返回其正常操作。

在可选的实施方案中，系统在步骤905处可以基于角度θ施加反向油门以沿着反向方向加速轮的质量，或者施加制动。在这种实施方案中，“制动”可以包括向反向旋转的轮施加向前加速。在这样的实施方案中，向前加速可以进行到直到沿着向前方向旋转和加速轮的质量。在其他情况下，“制动”可以包括施加向前加速，直到轮的旋转停止，并且可足以自回正模型交通工具100。

在另一个替代性的实施方案中，系统在步骤905处可以基于角度θ施加向前油门或反向油门。这种技术可以例如在制动轮以停止其旋转所提供的力不足以自回正交通工具时使用。在向前旋转和反向旋转之间的循环可以潜在地提供两倍于沿着一个方向加速和制动以停止轮的旋转的转矩和/或角动量。

几个因素可能会影响模型交通工具100执行这种类型的摆动的能力。较高的轮转动惯量可以更有利于发起摆动。例如，四轮驱动式模型交通工具100可以比二轮驱动式具有更高的总的被驱动的轮惯量。此外，当模型交通工具100直立时其重心(C.G.)越低，则倒置时C.G.越高。具有较高的倒置的C.G.的模型交通工具100可更容易摆动，并因此更容易回正。

替代性地，虽然期望使用现有的轮和马达来发起并增强摆动，但在一个实施方案中，可以使用辅助轮来将交通工具摆动至直立。辅助轮可以沿着交通工具的长轴线安装。然后，可以围绕长轴线140发起自回正旋转。围绕长轴线140的旋转可需要更少的总能量。如果马达和轮的组合不能在单个循环中提供足够的转矩以回正，则可以围绕长轴线进行摆动。在一个实施方案中，摆动可能是期望的，以允许较小的辅助轮。转向图9，在一个示例中，模型交通工具100可以包括联接到回正轮162的辅助马达160，其中回正轮162可以安装成围绕模型交通工具100的长轴线140旋转。由辅助马达160致动的回正轮162可以如上所描述地使用，以产生可以最终使模型交通工具100直立的摆动运动。

对某些模型交通工具100而言，使用较长轴线可能是最佳的方法。在模型交通工具100可以是船的替代性的实施方案中，船的螺旋桨和马达可以自然地定位成围绕船的长轴线自回正船。替代性地，自回正的摩托车可以使其回正轮定位成围绕摩托车的长轴线进行回正。

多个参数可能会影响模型交通工具100自回正其自身的能力。在实现某些交通工具美感的同时，优化这些参数可以得到许多实施方案。为了储存能量，模型交通工具100的主体(图11中的200)的形状可以影响摆动该模型交通工具100的难易程度。具有自然的支撑部(fulcrum)的主体200(例如，具有中间驾驶室的卡车(mid-cab truck))比小型货车或SUV类型的交通工具(具有长的、平的顶部)更容易摆动。具有弯曲的顶部或顶篷的主体200也可以更容易摆动。模型交通工具100的主体200与模型交通工具100正被回正离开的表面之间的摩擦的程度也在模型交通工具100的自回正中起着重要作用。平滑的主体200、顶篷(图11中的202)、或模型交通工具100的主体200与模型交通工具100正被回正离开的表面之间的轨道同样可能不摆动，因为在施加转矩时，主体200、顶篷202或轨道可能滑动。因此，模型交通工具100的主体200和模型交通工具100正被回正离开的表面之间的增加的摩擦可以是至关重要的。模型交通工具100的主体200与模型交通工具100正被回正离开的表面之间的摩擦的量越大，模型交通工具100可以越快速地且越容易地自回正。

主体200的刚度也可能影响自回正算法回正模型交通工具100的能力。在一个实施方案中，通过被实施于主体200的结构的另外的支撑件，可以最大化主体的刚度。具有最大化刚度的主体200可以更好地摆动，因为在摆动时主体的不同的枢转点接合地面的情况中，主体不太可能吸收能量。由刚性材料组成的主体200可以更容易地摆动和自回正。主体可以由塑料、金属、复合材料或其他适于形成模型交通工具100的主体200的类似的刚性材料形成。

在一个实施方案中，如图11-图15所示，另外的支撑件可以包括被实施于模型交通工具100的主体200的一对滚转杆300。可以添加滚转杆300以在摆动倒置的模型交通工具100以使其自回正时，保护主体200免受损伤。

转到图11和图12，在一个实施方案中，每个滚转杆300包括前端302、后端304和中间部段306。前端302可以连接到主体200的前部部分或引擎盖204并从那里延伸。滚转杆300的后端304可以连接到主体200的后部部分。如图11、图13和图14所示，每个滚转杆300的中间部段306可以沿着主体200的侧面对齐或被实施在主体200的顶篷202内。模型交通工具100可以由两个滚转杆300支撑，其中沿着主体200的每侧延伸着一个滚转杆300，并且每个滚转杆300的中间部段306置于顶篷202的一个侧面的侧翼。

当模型交通工具100倒置时，主体200的前部引擎盖204、后部部分和顶篷202可以碰撞到模型交通工具100正被自回正离开的地面。为了保护主体200免受伤害或损伤，滚转杆300可以被实施于主体200，使得滚转杆300沿着并遍及在摆动时主体200的可以接触地面的每个枢转点延伸。滚转杆300可以使模型交通工具100能够替代地沿着滚转杆300的一部分摆动以保护主体200。然而，在一个实施方案中，滚转杆300的一部分可以替代地被实施在主体200内。如图13所示，两个滚转杆300中的每一个的一部分可以被实施在主体200的顶篷202和引擎盖204内。当被实施在主体200内时，滚转杆300可替代地为主体200的可能在模型交通工具100摆动时碰撞到地面的特定部分提供支撑和强度。

滚转杆300可以形成为使得滚转杆300的横截面形状可以基本上是圆形的。替代性地，横截面形状可以是八边形、六边形、梯形、正方形、三角形、四边形等。滚转杆300还可以构造成是中空的或实心的。滚转杆300可以由塑料、金属、复合材料或适于在摆动时支撑模型交通工具100的各个枢转点的任何其他刚性材料形成。在一个实施方案中，另外的支撑件或滚转杆300可以被添加或被构造成笼，以内部地、外部地或内部和外部实施相结合地被实施于模型交通工具100的主体200。

在一个实施方案中，主体200可以被设计成向侧面摆动，使被驱动的轮与地面接触，并允许驱动者驱动成直立。替代性地，主体200可以包括主体支撑件，该主体支撑件可以用于通过用作弹簧来储存用于偏向的能量。类似地，主体支撑件可以有意地配置为储存这种摆动能量。

模型交通工具100的ESC 120的时机可以被预期到，使得速度控制行为可以被调节以补偿该时机。例如，在为模型交通工具100施加制动之前，ESC 120可能呈现延迟。在确定何时命令ESC 120施加加速度或制动时，可以考虑到将该延迟时间。例如，为了补偿该延迟时间，该命令可以提早发送，或者为了允许交通工具完成或进一步接近完成摆动循环，该命令可以较晚发出。

可以实施机械或机电辅助以增强倒置的模型交通工具100的摆动。例如，当模型交通工具100倒置时在模型交通工具100的顶部上展开的支撑部可以有助于自回正模型交通工具100。

此外，倒置的起始状态(角度θ)可以根据地形或模型交通工具100的C.G.的移动而改变。CPU和马达控制固件可以考虑到起始状态并可以利用反向油门来沿着有利的方向发起摆动。同样，另一个实施方案的CPU和马达控制固件可以考虑到起始的角速率，并继续该运动以快速地自回正在倒置状态中已经停止的模型交通工具100。这种同样的固件还可以检测自由下落，使得在跳跃过程期间无法激活自动的自回正。

此外，模型交通工具100可以不限于仅使用由马达和轮产生的转矩来自回正其自身。在模型交通工具100可以为摩托车的替代性实施方案中，倾倒的摩托车可以替代地以(围绕长轴线的)锐角放置，而不是完全地倒置。用于自回正摩托车的回正转矩可以用连接到伺服系统的臂(servo’s arm)的配重来产生。可以添加弹簧到摩托车的侧面，并且可以利用伺服系统抵抗其本身的配重的臂而产生的反作用转矩来为系统增添能量，以发起摩托车的摆动。在该实施方案中，CPU中的控制规则可以设计成考虑负转矩，以在回正时使角速率为零并继续后续的平衡。

在替代性实施方案中，如图10所示，倒置的模型交通工具100可以包括安装到模型交通工具100的底盘的马达或伺服机构(伺服系统)170。马达或伺服系统170可以连接到配重的臂172。如图10所示，配重的臂172还可以在其远端处包括特定的质量体176，并且被配置为当模型交通工具100倒置时向下悬挂。配重的臂172和从伺服系统170悬挂的质量体176的组合体可以构造成用作摆。一对止动件174可以形成在配重的臂172摆的最大荡摆角度的两端处。止动件174可以是限制配重的臂172摆的最大荡摆角度的任何结构特征。当配备有配重的臂172摆的模型交通工具100倒置时，前文描述的控制系统和方法可以用于操作马达或伺服系统170，以荡摆配重的臂172摆。每次荡摆可以沿着模型交通工具100的相反的方向产生反作用转矩。利用摆的动量进行设定时机的推动的方法可以形成摆动运动，该摆动运动可以最终回正倒置的模型交通工具100。

作为摆动倒置的模型交通工具100以将模型交通工具100翻正的替代方案，轮或内部飞轮138可以替代地被加速并然后突然地被制动，以立即将旋转能量转移到整个模型交通工具100。转移到模型交通工具100的旋转能量可以使模型交通工具100在一次移动中翻滚至直立位置。

相对于“耻辱的步行”问题的其他商业解决方案，本发明具有若干优点。首先，本发明可以使用设置在模型交通工具100上的用于模型交通工具100的正常操作的部件来回正模型交通工具100。在正常操作中，轮、电子速度控制器、电池和电动马达可以推进交通工具。传感器和接收器110的CPU可以用于RF通信和交通工具稳定。交通工具的主体通常可以被认为是美观的，但确实保护电子装置。因为没有增添用于实施本发明的部件，所以模型交通工具100没有增添重量并且可以保持高的模型交通工具100的性能。

其次，可以重新使用来自模型交通工具100的稳定控制固件的状态估计和油门阀控制固件。固件的这种重新使用在简化开发的同时，还得到可以装配到更小的或不那么贵的内存中的更小尺寸的固件。最后，模型交通工具100保持成本不变，因为不需增加新的部件且不需要另外的电子装置。

示例性实施方案

示例性实施方案1)一种用于遥控自回正式模型交通工具的方法，所述方法包括：

接收使用者输入以发起自回正过程(例如，按下TX上的按钮)；该自回正过程包括：

自动地加速和减速交通工具上的质量体；

使用传感器(加速度计和陀螺仪)来感测模型交通工具的姿态和旋转速率；

该姿态和旋转速率被自回正过程用来确定质量体的有效的加速和减速；

该姿态和旋转速率还用于感测交通工具何时已经被回正，使得可以终止自回正过程。

示例性实施方案2)示例性实施方案1的方法还包括围绕“长轴线”进行自回正。

示例性实施方案3)示例性实施方案1的方法还包括围绕“短轴线”进行自回正。

示例性实施方案4)示例性实施方案1的方法还包括作为质量体的内部安装的辅助轮。

示例性实施方案5)示例性实施方案1的方法还包括交通工具传动系统(drivetrain)、轮或轮胎，例如作为质量体。

示例性实施方案6)示例性实施方案1的方法还包括弹出式支撑部，以更好地促进摆动运动，例如在具有平的顶篷的交通工具上的支撑部。

因此通过参考本发明的示例性实施方案中的某些已经对本发明进行描述，应注意，所公开的本发明是说明性的，而在本质上不是限制性的，且在前面的公开中考虑了各种变化、修改、改变和替换，且在一些情况下，本发明的一些特征可以被利用，而不相应地使用其他特征。本领域的技术人员根据示例性实施方案的前面的描述的综述，许多这样的变化和修改可以被认为是期望的。因此，应理解，由该描述支持的任何权利要求应当广义地并以与本发明的范围相一致的方式来解释。

Claims (21)

1.一种自回正式模型交通工具，包括：

接收器，所述接收器被配置为当从发射器控制器接收到使用者输入时，发起自回正功能，所述自回正功能包括引起所述模型交通工具的摆动运动；

所述模型交通工具还包括回正致动器，所述回正致动器被配置为当所述模型交通工具至少部分地倒置时，引起所述模型交通工具的所述摆动运动，以自回正所述模型交通工具，其中所述回正致动器使所述模型交通工具从不能正常行驶操作的至少部分地倒置的位置自回正；

至少一个传感器，所述传感器被配置为发出所述模型交通工具何时直立的指示；并且

其中响应于所述传感器指示所述模型交通工具是直立的，所述回正致动器中断引起所述模型交通工具的所述摆动运动。

2.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中所述模型交通工具上的所述接收器通过射频链路连接到所述发射器控制器。

3.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中所述接收器还包括具有自回正固件和接收器固件的接收器处理器。

4.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中所述至少一个传感器还包括感测所述模型交通工具的角速率的一个或更多个陀螺仪传感器。

5.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中所述至少一个传感器还包括感测所述模型交通工具上的力的一个或更多个加速度计。

6.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中所述回正致动器还包括至少一个马达，以通过加速或减速所述模型交通工具上的质量体来引起所述模型交通工具的摆动。

7.根据权利要求6所述的模型交通工具，其中所述质量体还包括由所述回正致动器旋转的回正轮，当所述模型交通工具至少部分地倒置时，所述回正轮与地面接触。

8.根据权利要求6所述的模型交通工具，其中所述质量体还包括由所述回正致动器旋转的内部飞轮。

9.根据权利要求6所述的模型交通工具，其中所述质量体还包括所述模型交通工具的由所述回正致动器旋转的传动系统或传动系统的一部分。

10.根据权利要求6所述的模型交通工具，其中所述质量体还包括所述模型交通工具的由所述回正致动器旋转的至少一个或更多个轮和轮胎。

11.根据权利要求6所述的模型交通工具，其中能够通过使加速的质量体或减速的质量体转向来在至少部分地倒置的摆动的模型交通工具上施加偏航。

12.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中所述回正致动器包括马达，并且其中所述模型交通工具还包括电子速度控制器，其中所述电子速度控制器被配置为当由所述接收器发起所述自回正功能时发起马达控制功能，以由所述模型交通工具产生摆动运动。

13.根据权利要求12所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制器还包括电子速度控制处理器，所述电子速度控制处理器具有引起所述马达控制功能的马达控制固件。

14.根据权利要求13所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制处理器还包括可选的自回正固件。

15.根据权利要求13所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制处理器还包括用于控制所述马达控制功能的额外的转矩配置，其中，在预计到延迟时，所述电子速度控制处理器提早向所述马达控制功能发出一个或更多个指令，所述延迟由所述马达控制功能执行来自所述电子速度控制处理器的所述一个或更多个指令所需的额外的时间引起。

16.根据权利要求13所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制处理器还包括用于控制所述马达控制功能的额外的转矩配置，其中在由所述马达控制功能发起的所述模型交通工具的所述摆动运动期间，所述电子速度控制处理器较晚地向所述马达控制功能发出一个或更多个指令，以允许所述模型交通工具在由所述电子速度控制处理器发出的接下来的一个或更多个指令被所述马达控制功能执行之前进一步完成摆动循环。

17.根据权利要求12所述的模型交通工具，其中所述电子速度控制器还包括转矩反馈，以保持由所述马达控制功能施加的转矩。

18.根据权利要求1所述的模型交通工具，还包括可展开式支撑部，以在所述模型交通工具至少部分地倒置时帮助由所述模型交通工具引起摆动运动。

19.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中所述回正致动器还包括伺服机构，以通过加速或减速连接到所述伺服机构的配重的臂来引起所述模型交通工具的摆动。

20.根据权利要求1所述的模型交通工具，还包括被实施于所述模型交通工具的滚转杆，以在所述模型交通工具至少部分地倒置且摆动时为所述模型交通工具提供支撑。

21.根据权利要求1所述的模型交通工具，还包括被实施于所述模型交通工具的滚转杆，其中当至少部分地倒置的模型交通工具摆动时，所述滚转杆碰撞地面。