CN107406114A - 自平衡动力独轮车设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种自平衡动力独轮车。独轮车包括：单个轮；马达，其适于驱动轮；平衡控制系统，其适于保持独轮车设备的前后平衡；脚平台，其用于支撑独轮车设备的使用者，其中脚平台可在收起位置和工作位置之间移动；和致动器，其耦合到脚平台并适于在收起位置和工作位置之间移动脚平台。致动器包括：引导构件；和连接元件，其连接到脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到所述引导构件，使得当脚平台在收起位置和工作位置之间移动时，耦合位置相对于引导构件移动。

Description

自平衡动力独轮车设备

发明领域

本发明涉及带动力的单轮设备(powered single-wheeled devices)，并且更具体地涉及具有自平衡功能的动力独轮车(powered unicycles with self-balancingfunctionality)。

发明背景

用于站立时使用的动力自平衡交通工具是已知的。这样的交通工具包括两轮交通工具和单轮交通工具(即独轮车)。

在动力自平衡独轮车中，在适当的方向上控制轮的电子或机械系统通常用于实现前后平衡(fore and aft balance)。这种类型的自动前后平衡技术是众所周知的，并且例如在美国专利第6,302,230号中被描述。通常提供传感器和电子设备。由传感器和电子产品检测到的信息转送到马达。马达在适当的方向上以足以保持前后平衡的速度驱动轮。

动力自平衡独轮车的已知的实施方案不包括由轴支撑的把手杆。例如，序列号为12/281,101的美国专利申请提出一种连接到框架的单个轮，两个平台(在轮的每一侧上一个)附接到该框架。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了一种自平衡动力独轮车设备，包括：单个轮；马达，其适于驱动轮；平衡控制系统，其适于保持该独轮车设备的前后平衡；脚平台，其用于支撑独轮车设备的使用者，其中该脚平台可在收起位置和工作位置之间移动；和致动器，其耦合到脚平台并适于在收起位置和工作位置之间移动脚平台，其中致动器包括：引导构件；和连接元件，其连接到脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到所述引导构件，使得当脚平台在收起位置和工作位置之间移动时，耦合位置相对于引导构件移动。

提出了一种自平衡动力独轮车，其包括致动器，该致动器适于在收起位置和工作位置之间移动独轮车的脚平台。因此，实施方案提供了一种用于在两个位置或配置之间移动自平衡动力独轮车的脚平台的装置。

实施方案可以使用连接到脚平台并可滑动地耦合到引导构件的致动器。这有助于减小当脚支撑件处于任一种配置中时致动器的尺寸(例如厚度、长度或竖直轮廓)，从而允许独轮车设备具有纤薄的主体。换句话说，实施方案可以使用有助于减小独轮车设备的尺寸和/或宽度的致动器。

根据实施方案的致动器装置可以有助于确保可以产生足够的杠杆作用以移动脚平台，同时保持超薄(slim-line)设计，以确保独轮车可以满足预定的尺寸、重量、高度或体积要求。

连接元件可以例如耦合到枢转地耦合到脚平台的桥接杆。因此，实施方案可以使用简单且便宜的机械装置，其可以被驱动以便在预定的配置之间移动脚平台。

脚平台可以包括位于轮的相反侧上的左脚支撑部分和右脚支撑部分。而且，左脚支撑部分可以枢转地耦合到桥接杆的一端，并且右脚支撑部分可以枢转地耦合到桥接杆的另一端。因此，实施方案可以适于迎合脚平台的各种配置，例如：单个的脚平台，其延伸穿过独轮车设备以便从任一侧突出；或分离的脚平台(被提供用于使用者的每只脚)，其位于独轮车设备的相反侧上。此外，在使用两个(例如左和右)脚平台的情况下，根据实施方案的单个致动器的操作可以移动两个脚平台，从而避免需要重复的和/或复杂的致动器装置。

在实施方案中，致动器可以适于影响耦合位置相对于引导构件的滑动，以便移动连接元件。此外，致动器还可以包括：一个或更多个液压的、电动的或机械的致动器，其适于可滑动地移动耦合位置。

连接元件可以包括杠杆，该杠杆枢转地连接到脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到引导构件。此外，杠杆可以包括固定长度的刚性杆。而且，致动器可以适于影响耦合位置相对于引导构件的滑动，以便枢转地移动杠杆。因此，实施方案可以使用简单且便宜的机械装置，其可以被驱动以便在预定的配置之间移动脚平台。

在一个实施方案中，引导构件可以包括螺纹部分，并且连接元件可以在耦合位置处与引导构件的螺纹部分螺纹地接合。此外，致动器可以包括电动马达，该电动马达适于引起螺纹部分相对于连接元件的旋转，以便可滑动地移动耦合位置，从而引起脚平台在收起位置和工作位置之间的移动。因此，实施方案可以使用马达来驱动连接元件的移动，这进而使脚平台在收起位置和工作位置之间移动。马达可以被控制成使得根据预定条件来启动和/或阻止脚平台的移动。

独轮车设备还可以包括：实体存在检测系统，其适于检测在动力独轮车上、在动力独轮车的一部分处或在动力独轮车的一部分附近的实体的存在，并提供检测到实体存在的指示；和控制系统，其适于基于来自实体存在检测系统的检测到实体存在的指示来控制致动器的操作。因此，实施方案可以提供指示或信号，其由控制系统用于在指示实体(例如使用者)存在或不存在于独轮车上的一个或更多个预定条件发生时改变致动器的操作。因此，这样的实施方案可以使得能够从关闭配置(例如，其中脚平台处于收起位置)快速且容易地展开到打开配置(例如，其中脚平台处于工作位置)。这种展开可能需要很少的或不需要来自使用者的输入，但这可替代地在使用者紧邻或接触独轮车的一个或更多个预定部分时自动地实现。

实施方案可以使脚平台能够在使用者从独轮车上下来或下车(例如通过有意地从脚平台上走下来或通过下落)自动地移动到收起配置。因此，实施方案可以促进多种功能，包括提供自动的脚平台展开模式、提供快速启动/展开、以及提供自动收起的安全特征。因此，实施方案不仅可以提供改进的用户交互，还可以提供改进的安全性并保护独轮车或其使用者。

根据另一个实施方案，实体存在检测系统可以包括负荷感测系统，该负荷感测系统适于确定施加到动力独轮车的至少一部分的负荷。此外，负荷感测系统可以适于确定以下中的至少一个：轮轴的偏转；施加到轮轴的压力；至少一个脚平台的偏转；施加到至少一个脚平台的拉力；以及施加到至少一个脚平台的压力，以便确定施加到动力独轮车的至少一个脚平台的负荷。在这种实施方案中，致动器可以基于施加到其部件中的一个或更多个的负荷的值来操作。在一些实施方案中，实体存在检测系统可以包括处理单元，该处理单元适于根据算法来处理信号，以确定实体是否存在于动力独轮车上、动力独轮车的一部分处或动力独轮车的一部分附近。作为示例，这样的算法可以适于确定来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号是否呈现出指示动力独轮车上使用者的存在或不存在的预定特性。来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号可以包括与以下中的至少一个有关的信息：壳体的定向；独轮车的部件的倾角或角度；施加到脚平台的至少一部分的压力的值；加速度计数据；陀螺仪数据；马达转矩；轮的转速；和马达驱动电压。

根据又一个实施方案，实体存在检测系统可以包括适于检测动力独轮车的至少一部分的振动频率的振动传感器。实体存在检测系统可以适于基于所检测到的动力独轮车的至少一部分的振动频率是否在预定范围内来确定是否存在使用者。

在另一个实施方案中，连接元件可以通过滑动机构可滑动地耦合到引导构件，该滑动机构包括：设置在引导构件上的轨道；和随动件，其设置在连接元件上以随着脚平台在收起位置和工作位置之间的移动而沿着轨道移动。而且，随动件可以包括枢转地连接到连接元件的至少一个轮。

为了避免疑义，对单个轮的涉及应该被认为是指大致圆形的单元，其定位在使用者的腿部之间并适于围绕轴线旋转，以在使用期间沿着某一方向推进独轮车。因此，单个轮可以由耦合在一起(例如通过差速器)的一个或更多个轮胎和/或轮毂(hub)形成。例如，实施方案可以包括具有单个无轮毂的轮圈(rim)的单个无轮毂的轮，其中多个单独的轮胎安装在该单个无轮毂的轮圈上。替代地，实施方案可以包括由多个无轮毂的轮圈(每个具有各自的安装在其上的轮胎)形成的单个无轮毂的轮，其中多个无轮毂的轮圈通过差速器轴承装置耦合在一起。

实施方案可以提供能够改变其脚平台的配置的自平衡动力独轮车，并且这种改变可以由驱动装置(例如马达)驱动，而不是手动地进行。例如，致动器可以被自动地启用或禁用以促进单轮车的快速且简单的操作。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于自平衡动力独轮车设备的致动器，该自平衡动力独轮车设备具有用于支撑独轮车设备的使用者的脚平台，脚平台可在收起位置和工作位置之间移动，致动器适于在收起位置和工作位置之间移动脚平台，并且其中致动器包括：引导构件；和连接元件，其适于连接到脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到引导构件，使得当脚平台在收起位置和工作位置之间移动时，耦合位置相对于引导构件移动。

附图简述

现在将参考附图描述本发明的例子，其中：

图1是处于闭合配置的动力独轮车设备的实施方案的立体图；

图2是在图1的壳体内部的组件的分解图；

图3A和图3B分别是图1的实施方案的侧视图和前视图，其中壳体在闭合配置和打开配置之间移动；

图4A和图4B分别是图1的实施方案的侧视图和前视图，其中壳体处于打开配置，并且脚平台处于收起配置；

图5是图1的实施方案的立体图，其中壳体处于打开配置，并且脚平台处于收起配置；

图6A和图6B分别是图1的实施方案的侧视图和前视图，其中壳体处于打开配置，并且脚平台处于工作配置；

图7是图1的实施方案的立体图，其中壳体处于打开配置，并且脚平台处于工作配置；

图8示出了根据自平衡动力独轮车中所采用的实施方案的致动器，其中仅描绘了驱动轮和脚平台，并且其中脚平台处于工作配置；

图9示出了图8的实施方案，其中致动器从工作配置朝向收起配置移动脚平台；

图10示出了图8的实施方案，其中致动器已经将脚平台移动到收起配置；

图11示出了根据自平衡动力独轮车中所采用的另一个实施方案的致动器，其中仅描绘了驱动轮和脚平台，并且其中脚平台处于工作配置；和

图12示出了图8的实施方案，其中致动器已经朝向收起配置移动脚平台。

详细描述

提出了一种自平衡动力独轮车设备，其具有致动器，当该致动器在收起配置和工作配置之间移动独轮车设备的脚平台时，致动器适于相对于支撑件滑动。当脚平台是工作配置时，致动器装置具有小的竖直厚度(或轮廓)，从而使独轮车设备能够具有减小的尺寸。换句话说，实施方案可以使用有助于减小独轮车设备的尺寸和/或宽度的致动器。

本文所使用的术语“竖直”是指基本上正交于基底的表面。本文所使用的术语“横向”是指基本上平行于基底的表面。此外，描述定位或位置的术语(例如，上方、下方、顶部、底部等)将结合图中所示的结构的定向来解释。

这些图纯粹是示意性的，因此应当理解，特征的尺寸没有按比例绘制。因此，任何组件或特征的所示厚度不应被视为是限制性的。例如，绘制为比第二组件更厚的第一组件在实际中可以比第二组件更薄。

图1-7示出了动力独轮车设备100的一个实施方案。图1示出了动力独轮车设备100，其壳体110处于闭合配置，使得壳体包围单个轮120。这里，壳体110由覆盖轮120的顶(最上的)半部的第一上部110A和覆盖轮120的底(最下的)半部的第二下部110B形成。图2示出了壳体110内的组件的分解图，即轮120和驱动装置135。

再次参考图1，轮120围绕中心轴线125旋转。壳体的第一上部110A相对于中心轴线125保持在固定位置，而壳体的第二下部110B适于围绕中心轴线125旋转。第二下部110B围绕中心轴线125的旋转使壳体在闭合配置和打开配置之间移动(如图3-4所示)。在闭合配置(如图1所示)中，壳体110包围轮120，使得轮120的外轮圈130不被暴露。在打开配置(如图5所示)中，轮120的外轮圈130被暴露，使得其可以接触地面。

现在参考图2，根据实施方案，单个轮120的旋转由驱动装置135驱动。驱动装置135包括附接到相应电池145的面向外侧面的引导轮140。在该实施方案中，存在两对成角度的引导轮140，其中每对中的两个引导轮呈锥形或圆锥形，使得它们具有不垂直于单个轮120的径向平面的倾斜表面。换句话说，每个引导轮的接触表面相对于单个轮120的径向平面倾斜。每对中的引导轮140也定位成间隔开，以在一对中的两个引导轮之间提供间隙。

肋150围绕轮120的内轮圈布置，并且配合在每对中的两个引导轮140之间的间隙中。因此，引导轮140适于与轮120的内轮圈接触，其中引导轮140与轮120一起旋转，并且通过肋150将轮120保持在适当位置。当然，应当理解，其他装置，包括每个电池145仅具有一个引导轮的装置是可能的。

电池145安装在马达155上，马达155驱动沿着轮120的内轮圈定位在最低点处的一对驱动轮160。电池145向马达155提供电力，并且在此实施方案中，存在两个电池，以便产生体积和重量的均衡分布。但是，不是必须使用两个电池145。此外，可以使用替代的能量储存装置，例如飞轮、电容器和其他已知的电力储存设备。

驱动装置135适于装配在轮的内部。换句话说，驱动装置的尺寸和形状形成为使得驱动装置可以定位在由轮120的内轮圈界定的空腔中。此外，驱动装置135可在锁定配置和解锁配置之间移动。

在锁定配置中，当装配在轮120的内部时，驱动装置135与轮120的轮圈接合，以防止其从轮移除。这里，在所示的实施方案中，当驱动装置处于锁定配置时，引导轮140通过肋150与轮120的内轮圈接触并将轮120保持在适当位置。

在解锁配置中，当装配在轮120的内部时，驱动装置135与轮120的轮圈脱离接合，以允许其从轮移除。这里，在所示的实施方案中，当驱动装置从锁定配置移动到解锁配置时，驱动装置在尺寸上收缩，使得引导轮140不再接触轮120的内轮圈并且不再通过肋150将轮120保持在适当位置。当处于解锁配置时，驱动装置135的这种减小的尺寸(例如直径)因此使得驱动装置135能够从轮120移除。

因此，应当理解，所示实施方案的驱动装置135可以快速地且容易地连接到轮120或从轮120移除，以便例如进行修理或更换。将驱动装置135布置在解锁配置中会允许将其从轮120移除或将其装配到轮120(因为，例如，当处于解锁配置时，驱动装置135的尺寸允许其装配在轮的内部)。当装配在轮120的内部时，驱动装置可以布置成锁定配置，使得其与轮120的轮圈接合以防止其移除(因为，例如当处于锁定配置时，驱动装置的尺寸防止将驱动装置从轮移除)。

当驱动装置135装配在轮的内部并处于锁定配置时，一对驱动轮(在图2中不可见)适于接触轮120的内轮圈。这里，该对驱动轮包括相对于轮的径向平面倾斜的第一滚子(roller)和第二滚子。通过与轮120的内轮圈接触，驱动轮将转矩从马达155传递到轮120。应当理解，该驱动系统通过摩擦力进行操作，并且优选的可以是避免驱动轮和轮120的内轮圈之间的滑移。将驱动轮定位在最低点使得使用者的重量能够提供将驱动轮压靠在轮120的内轮圈上的力，从而有助于减少或避免滑移。

参考图5-7，两个脚平台165耦合到壳体110的第二下部110B，轮120的每侧具有一个。在打开配置中，脚平台165可在收起配置和工作配置之间移动，在收起配置中脚平台基本上平行于轮的平面(如图5所示)，在工作配置中脚平台基本上垂直于轮的平面(如图6-7所示)以便支撑使用者的重量。因此，在此实施方案中，脚平台165可在以下配置之间移动：(i)收起配置，其中脚平台165相对于轮的侧面是平直的并且可以围绕中心轴线125旋转(与壳体的第二下部110B一起)，以便定位在壳体的第一上部110A的内部(并被其覆盖)；和(ii)工作配置，其中。因此，脚平台165可向上折叠成收起配置，这使独轮车100的轮廓变窄以有助于储存和携带。在使用中，脚平台移动到工作配置，并且使用者以每个平台165上一只脚的方式站立。

驱动装置135包括陀螺仪或加速度计系统170，该陀螺仪或加速度计系统170感测设备相对于地面的向前和向后的倾斜，并相应地调节马达155以使设备保持直立。以这种方式，为使用者提供了通过改变施加到脚平台165的各个区域的压力来控制独轮车的加速和减速的方式。这也使独轮车能够自主调节其在前后平面中的平衡。

当不使用时，脚平台165移动到收起配置，然后(与壳体的第二下部110B一起)围绕中心轴线125旋转，以便将壳体移动到闭合配置。因此，在闭合配置中，脚平台165被储存在壳体的内部(被壳体的第一上部110A覆盖)。

图1-7的实施方案还包括通过多个杆185耦合到驱动装置135的提手180。提手180定位在壳体110的顶部，在轮120的上方，并且可以用于将独轮车100保持在地面上方，例如以使使用者能够提起、携带、搬运或放置独轮车100。

可缩回式背带190也可以被提供并附接到壳体100的顶部。背带190可以用于携带独轮车100，例如在使用者的肩上。可以在壳体的底部提供钩，以由背带190形成背包状的带子。

图1-7的实施方案还包括耦合到脚平台165并适于在收起配置和工作配置之间移动脚平台的致动器(在图1-7中不可见)。致动器包括：引导构件(在图1-7中不可见)；和杠杆(在图1-7中不可见)，其枢转地连接到脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到所述引导构件，使得当脚平台在收起配置和工作配置之间移动时，耦合位置相对于引导构件移动。

这里，致动器可以影响耦合位置相对于引导构件的滑动，以便枢转地移动杆，并从而使脚平台在收起配置和工作配置之间移动。为了影响耦合位置的这种滑动，致动器包括电动致动器，例如马达，该电动致动器适于在被启动时驱动耦合位置的移动。当然，应当理解，致动器可以采用其他类型的致动器来使耦合位置可滑动地移动，例如一个或更多个适当布置的液压的、电动的或机械的致动器。

图1-7的实施方案还包括适于检测使用者的存在的实体存在检测系统200。更具体地，在此实施方案中，实体存在检测系统200包括在中心轴线125上方位于壳体的第一上部110A的每一侧上的接近传感器(proximity sensor)200。每个接近传感器200适于检测紧邻接近传感器200的使用者的腿部的存在。为了做到这一点，接近传感器200可以例如使用红外反射、超声波感测和/或光检测原理来检测是否/何时使用者的腿部紧邻接近传感器(例如接触壳体的第一上部110A)。

接近传感器200提供指示其是否检测到使用者的存在的信号。该信号被提供给控制系统(未示出)，该控制系统用于通过例如控制驱动装置135来控制动力独轮车的操作。基于由来自接近传感器200的信号所提供的检测到使用者存在的指示，控制系统控制动力独轮车的操作。

这里，实体存在检测系统200还适于触发使壳体在闭合配置和打开配置之间移动的启动系统。更具体地，实体存在检测系统200还包括包含在把手180中的接近传感器210，该接近传感器210适于检测使用者的手何时接触把手的上表面(例如，当使用者握住把手180时)。当包含在把手180中的接近传感器210中的一个检测到使用者的手接触把手180的上表面时，其提供触发启动系统的启动信号，启动系统进而使壳体的第二下部110B围绕中心轴线旋转以从闭合配置移动到打开配置。图3-4描绘了将壳体的第二下部110B从闭合配置旋转到打开配置的过程。

此外，实体存在检测系统200还适于触发在收起配置和工作配置之间移动脚平台的致动器。更具体地，实体存在检测系统200提供触发致动器的启动信号，致动器进而使耦合位置相对于引导构件滑动，以便枢转地移动杠杆，并从而将脚平台从收起配置移动到工作配置。图5-6描绘了将脚平台165从收起配置向外折叠到工作配置的过程。

因此，应当理解，在此实施方案中，提手180中的接近传感器210可用于启动启动系统并将壳体从闭合配置移动到打开配置，并随后启动致动器以将脚平台165从收起配置移动到工作配置。因此，当使用者通过把手保持独轮车100时，接近传感器210触发启动系统，然后触发致动器。响应于此触发，启动系统将壳体移动到打开配置(如图4和图5所示)，使得轮的最下部被暴露并且可以与地面接触，然后致动器将脚平台165移动到打开配置(如图6和图7所示)，使得脚平台165从轮的侧面向外突出，以为使用者的脚提供支撑表面。换句话说，当通过提手180被提起时，独轮车可以布置成处于准备好被展开(例如放置在地面上)的打开和工作配置。

当使用者不再希望使用独轮车时，使用者握住提手以将独轮车从地面提起。这导致接近传感器210再次触发致动器，然后致动器使脚平台从工作配置(如图6和7所示)移动到收起配置(如图4和图5所示)，并然后接着使激活系统将壳体从打开配置(如图4和图5所示)移动到闭合配置(如图1所示)。

现在转到图8-10，其示出了根据本发明的实施方案的致动器。致动器耦合到左脚平台和右脚平台165，并且适于在工作位置(如图8所示)和收起位置(如图10所示)之间移动脚平台165。

致动器包括：引导构件800；和杠杆810，其枢转地连接到脚平台165并在耦合位置处可滑动地耦合到引导构件800。当脚平台在工作位置和收起位置之间移动时，耦合位置适于相对于引导构件800移动。

这里，杠杆810包括枢转地连接到桥接杆820的固定长度的刚性杆，桥接杆820枢转地连接到脚平台165。

左脚平台165A枢转地耦合到桥接杆820的一端，并且右脚平台165B枢转地耦合到桥接杆820的另一端。

致动器适于影响耦合位置相对于引导构件800的滑动，以便枢转地移动杠杆810。为此，致动器还包括电动马达(不可见)，该电动马达适于通过相对于杠杆810转动引导构件800来可滑动地移动耦合位置。

更具体地，在此实施方案中，引导构件800是细长螺纹构件(类似于螺栓)。杠杆810的一端在耦合位置处与引导构件800的螺纹螺纹地接合(例如旋拧到其上)。通过使引导构件(以及因此其螺纹)相对于杠杆810旋转，耦合位置沿着引导构件的纵向轴线(如图9中的箭头“A”所示)可滑动地移动。由于桥接杆820的移动大体上被限制在竖直平面上，并且杠杆810是枢转地耦合到桥接杆820的固定长度的刚性杆，耦合位置的移动使另一端(即杠杆810的枢转地耦合到桥接杆820的端部)被迫向上(即，沿着竖直方向)，如图9中的箭头“B”所示。这进而引起脚平台165的向内折叠移动，如图9中的箭头“C”所示。

引导构件(以及因此其螺纹)相对于杠杆810的旋转可以继续，直到耦合位置沿着引导构件的纵向轴线可滑动地移动到引导构件的端部附近(如图10中的箭头“A*”所示)。此时，耦合位置的移动已经导致杠杆810的枢转地耦合到桥接杆820的端部向上移动至杠杆的纵向轴线几近竖直的程度(如图10中的箭头“B*”所示)。随后，由耦合到杠杆810的端部的桥接杆820的这种竖直移动所引起的脚平台165的相应移动已经导致脚平台165向下旋转(例如向内折叠，如图10中的箭头“C*”所示)至其处于收起位置的程度(例如向下伸出，使得其脚支撑表面基本上竖直地定位)。

将耦合位置沿着螺纹引导构件800可滑动地移动的方向倒转(例如通过将马达旋转引导构件800的方向倒转)会导致杠杆、桥接杆和脚平台的移动倒转。换句话说，通过使引导构件(以及因此其螺纹)沿着相反的方向相对于杠杆810旋转，使得耦合位置在与箭头“A”和“A*”所示的方向相反的方向上沿着引导构件的纵向轴线可滑动地移动，可以向下拉动杠杆(沿着与箭头“B”和“B*”所示的方向相反的方向)，以降低桥接杆820，并且进而引起脚平台的向上旋转(例如沿着与箭头“C”和“C*”所示的方向相反的方向向外折叠移动)。以这种方式，致动器使脚平台从收起位置移动到工作位置。

因此，图8-10的实施方案可以在自平衡动力独轮车设备中使用，以通过适于在工作配置和收起配置之间移动脚平台来实现独轮车的快速启用/禁用。这可以在使用者例如从独轮车上下来或携带独轮车时自动地完成。脚平台的这种自动收起可以通过例如在使用者从设备上走下来时有助于设备的空间间距调节(spacing)和/或储存来改善使用者体验。这还可以例如通过在使用者从独轮车上下来或掉落时改变脚平台的位置来提升设备安全性。

应当理解，上述致动器装置的变型可以采用其他装置和/或机构来将杠杆可滑动地连接到引导构件。例如，在另一个实施方案中，杠杆可以通过滑动机构可滑动地耦合到引导构件。滑动机构可以包括：设置在引导构件上的轨道；和随动件，其设置在杠杆上以随着脚平台在收起位置和主动位置之间的移动而沿着轨道移动。作为示例，随动件可以包括枢转地连接到杠杆的至少一个轮，并且该至少一个轮的旋转可以由马达驱动。换句话说，马达可以布置成沿着设置在引导构件上的轨道驱动轮，以便引起杠杆的移动，并从而移动脚平台。

现在转到图11-12，其示出了根据本发明的另一个实施方案的致动器。致动器耦合到左脚平台和右脚平台165，并且适于在工作位置(如图11所示)和收起位置之间移动脚平台165。

致动器包括：引导构件900；和连接元件910，其连接到脚平台165并在耦合位置处可滑动地耦合到引导构件900。当脚平台在工作位置和收起位置之间移动时，耦合位置适于相对于引导构件900移动。

这里，连接元件910包括在耦合位置处与引导构件900的螺纹部分螺纹地接合的螺母或套筒910。连接元件耦合到桥接杆920，桥接杆920枢转地耦合到脚平台165。

左脚平台165A枢转地耦合到桥接杆920的一端，并且右脚平台165B枢转地耦合到桥接杆920的另一端。

致动器适于影响耦合位置相对于引导构件900的滑动，以便使螺母或套筒910沿着引导构件900的竖直定向的螺纹部分向上或向下移动。为此，致动器还包括电动马达950和齿轮装置960，齿轮装置960适于通过使引导构件900相对于螺母或套筒910旋转来可滑动地移动耦合位置，如图11和图12中标记为R的箭头所指的。

更具体地，在此实施方案中，引导构件900是细长螺纹构件(类似于螺栓)。螺母910在耦合位置处与引导构件900的螺纹螺纹地接合(例如旋拧到其上)。通过使引导构件(以及因此其螺纹)相对于螺母910旋转，耦合位置沿着引导构件的纵向轴线(例如，如图11中的箭头“D”所示)可滑动地移动。由于桥接杆920的移动大体上被限制在竖直平面上，所以耦合位置的移动使得接杆920被迫向上(即在竖直方向上)，如图11中的箭头“D”所示。这进而引起脚平台165的向内折叠移动，如图11和图12中的箭头“E”所示。

引导构件900(以及因此其螺纹)相对于连接元件910的旋转可以继续，直到耦合位置沿着引导构件的纵向轴线可滑动地移动到引导构件的端部附近。此时，耦合位置的移动已经导致桥接杆920向上移动至下述程度，即，由桥接杆920的这种竖直移动引起的脚平台165的移动已经导致脚平台165向下旋转(例如，如箭头“E”所指示地向内折叠)至其处于收起位置的程度(例如向下伸出，使得其脚支撑表面基本上竖直地定位)。

将耦合位置沿着螺纹引导构件900可滑动地移动的方向倒转(例如通过将马达旋转引导构件900的方向倒转)会导致连接元件910、桥接杆920和脚平台的移动倒转。换句话说，通过使引导构件900(以及因此其螺纹)沿着相反的方向相对于螺母910移动，使得耦合位置沿着引导构件的竖直纵向轴线可滑动地向下移动(沿着与箭头“D”所示的方向相反的方向)，桥接杆920被降低，这进而引起脚平台的向上旋转(例如沿着与箭头“E”所示的方向相反的方向向外折叠移动)。以这种方式，致动器使脚平台从收起位置移动到工作位置。

因此，图11-12的实施方案可以在自平衡动力独轮车设备中使用，以通过适于在工作配置和收起配置之间移动脚平台来实现独轮车的快速启用/禁用。这可以在使用者例如从独轮车上下来或携带独轮车时自动地完成。脚平台的这种自动收起可以通过例如在使用者从设备上走下来时有助于设备的空间间距调节和/或储存来改善使用者体验。这还可以例如通过在使用者从独轮车上下来或掉落时改变脚平台的位置来提升设备安全性。

还要注意，上述实施方案包括两个(例如左右)脚平台。应当理解，所提出的实施方案不需要被限制为用于移动两个脚平台，而是可替代地用于仅移动单个脚平台(例如，连接到杠杆的脚平台)。实际上，具有延伸穿过独轮车以便从任一侧突出的单个脚平台的自平衡动力独轮车已经是可获得的，并且作为示例，杠杆可以枢转地连接到单个脚平台，使得杠杆的竖直移动伴随着单个脚平台在两个位置之间的旋转。

因此，虽然为了说明的目的本文已经描述了具体实施方案，但是各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行。

例如，虽然已经将实施方案描述为采用单一概念或组件来检测独轮车上或独轮车的部分处使用者的存在，但是应当理解，实施方案可以采用这种概念或组件的一个或更多个组合。因此，接近传感器可以与振动传感器结合使用，并且由这些传感器提供的信号可以单独地使用(例如，用于以不同的方式改变独轮车的操作)，或可以一起使用(例如，用于确认来自传感器中的一个的信号)。

此外，致动器可以包括用于影响或驱动耦合位置沿着引导构件的移动的任何合适的装置。例如，实施方案可以包括一个或更多个液压的、电动的或机械的致动器，其适于沿着引导构件可滑动地移动耦合位置。

本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求可以理解和实现所公开的实施方案的其他变型。在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中叙述的若干项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述的单纯事实并不表示这些措施的组合不可被有利地利用。权利要求中的任何参考标记不应当被解释为限制该范围。

Claims (24)

1.一种自平衡动力独轮车设备，包括：

单个轮；

马达，其适于驱动所述轮；

平衡控制系统，其适于保持所述独轮车设备的前后平衡；

脚平台，其用于支撑所述独轮车设备的使用者，其中所述脚平台能够在收起位置和工作位置之间移动；和

致动器，其耦合到所述脚平台并适于在所述收起位置和所述工作位置之间移动所述脚平台，

其中所述致动器包括：引导构件；和连接元件，其连接到所述脚平台并且在耦合位置处可滑动地耦合到所述引导构件，使得当所述脚平台在所述收起位置和所述工作位置之间移动时，所述耦合位置相对于所述引导构件移动。

2.根据权利要求1所述的独轮车设备，其中所述连接元件耦合到桥接杆，所述桥接杆枢转地耦合到所述脚平台。

3.根据权利要求2所述的独轮车设备，其中所述脚平台包括位于所述轮的相反侧上的左脚支撑部分和右脚支撑部分，并且其中所述左脚支撑部分枢转地耦合到所述桥接杆的一端，并且所述右脚支撑部分枢转地耦合到所述桥接杆的另一端。

4.根据任一项前述权利要求所述的独轮车设备，其中所述致动器还包括：

适于可滑动地移动所述耦合位置的一个或更多个液压致动器、电动致动器或机械致动器。

5.根据任一项前述权利要求所述的独轮车设备，其中所述连接元件包括杠杆，所述杠杆枢转地连接到所述脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到所述引导构件。

6.根据权利要求5所述的独轮车设备，其中所述杠杆包括固定长度的刚性杆。

7.根据权利要求5或6所述的独轮车设备，其中所述致动器适于影响所述耦合位置相对于所述引导构件的滑动，以便枢转地移动所述杠杆。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的独轮车设备，其中所述杠杆在所述耦合位置处与所述引导构件的螺纹部分螺纹地接合，以及

其中所述致动器包括电动马达，所述电动马达适于引起所述螺纹部分相对于所述杠杆的旋转，以便可滑动地移动所述耦合位置，并从而引起所述脚平台在所述收起位置和所述工作位置之间的移动。

9.根据权利要求5至7中的任一项所述的独轮车设备，其中所述杠杆通过滑动机构可滑动地耦合到所述引导构件，所述滑动机构包括：

轨道，其布置在所述引导构件上；和

随动件，其布置在所述杠杆上，以在所述脚平台在所述收起位置和所述工作位置之间移动时沿着所述轨道移动。

10.根据权利要求9所述的独轮车设备，其中所述随动件包括枢转地连接到所述杠杆的至少一个轮。

11.根据权利要求1至4中的任一项所述的独轮车设备，其中所述连接元件包括螺母或螺纹套筒，所述螺母或螺纹套筒在所述耦合位置处与所述引导构件的螺纹部分螺纹地接合，以及

其中所述致动器包括电动马达，所述电动马达适于引起所述螺纹部分相对于所述连接元件的旋转，以便可滑动地移动所述耦合位置，并从而引起所述脚平台在所述收起位置和所述工作位置之间的移动。

12.根据任一项前述权利要求所述的动力独轮车设备，还包括：

实体存在检测系统，其适于检测在所述动力独轮车上、在所述动力独轮车的一部分处或在所述动力独轮车的一部分附近的实体的存在，并且提供检测到实体存在的指示；和

控制系统，其适于基于来自所述实体存在检测系统的所述检测到实体存在的指示来控制所述致动器的操作。

13.根据权利要求1所述的独轮车，其中所述实体存在检测系统包括以下中的至少一个：

一个或更多个接近传感器，其适于检测紧邻所述接近传感器的实体的存在；

振动传感器，其适于检测所述动力独轮车的至少一部分的振动的频率和/或振幅；和

负荷感测系统，其适于确定施加到所述动力独轮车的至少一部分的负荷。

14.一种用于自平衡动力独轮车设备的致动器，所述独轮车设备具有用于支撑所述独轮车设备的使用者的脚平台，所述脚平台可在收起位置和工作位置之间移动，所述致动器适于在所述收起位置和所述工作位置之间移动所述脚平台，并且其中所述致动器包括：

引导构件；和

连接元件，其适于连接到所述脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到所述引导构件，使得当所述脚平台在所述收起位置和所述工作位置之间移动时，所述耦合位置相对于所述引导构件移动。

15.根据权利要求14所述的致动器，其中所述连接元件耦合到桥接杆，所述桥接杆枢转地耦合到所述脚平台。

16.根据权利要求15所述的致动器，其中所述脚平台包括位于所述轮的相反侧上的左脚支撑部分和右脚支撑部分，并且其中所述桥接杆的一端适于枢转地耦合到所述左脚支撑部分，并且其中所述桥接杆的另一端适于枢转地耦合到所述右脚支撑部分。

17.根据权利要求14至16中的任一项所述的致动器，其中所述致动器还包括：

适于可滑动地移动所述耦合位置的一个或更多个液压致动器、电子致动器或机械致动器。

18.根据权利要求14至17中的任一项所述的致动器，其中所述连接元件包括杠杆，所述杠杆枢转地连接到所述脚平台并在耦合位置处可滑动地耦合到所述引导构件。

19.根据权利要求18所述的致动器，其中所述杠杆包括固定长度的刚性杆。

20.根据权利要求18至19中的任一项所述的致动器，其中所述致动器适于影响所述耦合位置相对于所述引导构件的滑动，以便枢转地移动所述杠杆。

21.根据权利要求18至20中的任一项所述的致动器，其中所述引导构件包括螺纹部分，

其中所述杠杆在所述耦合位置处与所述引导构件的所述螺纹部分螺纹地接合，以及

其中所述致动器包括电动马达，所述电动马达适于引起所述螺纹部分相对于所述杠杆的旋转，以便可滑动地移动所述耦合位置，并从而引起所述脚平台在所述收起位置和所述工作位置之间的移动。

22.根据权利要求14至17中的任一项所述的致动器，其中所述引导构件包括螺纹部分，

其中所述连接元件包括螺母或螺纹套筒，所述螺母或螺纹套筒在所述耦合位置处与所述引导构件的所述螺纹部分螺纹地接合，以及

其中所述致动器包括电动马达，所述电动马达适于引起所述螺纹部分相对于所述连接元件的旋转，以便可滑动地移动所述耦合位置，并从而引起所述脚平台在所述收起位置和所述工作位置之间的移动。

23.一种基本上如本文中参考附图描述的动力独轮车设备。

24.一种用于基本上如本文中参考附图描述的动力独轮车设备的致动器。