CN108116580B

CN108116580B - 倒立摆车

Info

Publication number: CN108116580B
Application number: CN201711189649.2A
Authority: CN
Inventors: 平林豊; 长谷川诚; 神田北斗; 坂本友和
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: CN108116580A; US20180148115A1; US10071781B2; JP6832136B2; JP2018086884A

Abstract

本发明提供一种倒立摆车。该倒立摆车(10)设置有用于照亮围绕其车身的地板表面(110)的显示单元(70)以及根据由倾斜检测单元(66，81)检测到的倾角来控制所述显示单元的照明图案的显示控制单元(87)。

Description

倒立摆车

技术领域

本发明涉及一种倒立摆车，更具体而言，涉及这样一种倒立摆车，该倒立摆车设置有用于以光向附近的人通告该倒立摆车的行进方向和存在的装置。

背景技术

倒立摆车能够以较小的占地面积自由地行进，因此适合于在可能存在行人的环境中使用。例如，参见JP2014-234036A。因此，希望这种倒立摆车设置有用于向车附近的行人指示车的行进方向和其它状态的指示器。JP2005-335570A公开了一种设置有指示车的行进方向和转弯方向的指示灯的倒立摆车。

因为倒立摆车的高度通常较小，前灯或后灯对于站立在车辆邻近的行人来说不是高度可见的。此外，从车辆发出的光可能被站立在观察者的视线内的行人阻挡。如果使用具有低强度的指示灯，则行人可能无法看到灯光。如果使用具有高度的指示灯，则灯光可能烦扰行人。

发明内容

鉴于现有技术的这些问题，本发明的主要目的是提供一种设置有指示装置的倒立摆车，该指示装置不会烦扰观察者，并且具有良好的可见性。

为了实现该目的，本发明提供了一种倒立摆车，该倒立摆车包括：车身(12，20)；用于检测所述车身的倾角的倾斜检测单元(66，81)；用于推进所述车身的推进单元(42)；驱动控制单元(85)，该驱动控制单元用于根据由所述倾斜检测单元检测的倾角来控制所述推进单元，从而维持所述车身的直立姿势；用于照亮所述车身周围的地板表面(110)的显示单元(70)；以及显示控制单元(87)，该显示控制单元用于根据由所述倾斜检测单元检测到的倾角来控制所述显示单元的照明图案。

因为通过所述车身周围的地板表面上的照明图案来表示信息或消息，所以观看者以令人愉快的方式间接地看到从显示单元发出的光。此外，因为地板表面的相对较大区域被从显示单元发出的光照亮，因此观看者能够看到该照明图案，而不会被位于或站立在车附近的物体或人阻挡。

典型地，所述照明图案指示车的行进方向。

由此，能够以不受阻碍但是高度可见的方式警告站立在车附近的人所述车的运动。

优选地，所述行进方向由所述照明图案的照亮部分的更大面积或更大强度来指示。

由此，能够以高度直观的方式警告站立在车附近的人该车的运动。

优选地，所述显示单元包括多个离散的发光元件，并且所述照明图案通过选择地启动所述多个发光元件中的一部分发光元件来形成。

由此，借助于光的运动能够传达各种信息，而无需任何运动部件。

优选地，每个发光元件被构造成照亮所述照明图案的预定区段，并且所述照明图案通过组合由各个发光元件照亮的区段而形成。

由此，能够自由地创建期望的照明图案，从而增强照明图案的可见性和吸引力。

所述显示单元可以被构造成基本在所述车身的整个周边上照亮所述车身周围的地板表面。

由此，能够将所述照明图案的可见性最大化。

根据本发明的优选实施方式，所述车身设置有用于车的骑乘者的一对搁脚板，并且所述显示单元设置在每个搁脚板的下表面上。

由此，防止了从所述显示单元发出的光直接到达观看者的眼睛，从而观看者能够以愉快的方式识别出所述照明图案。

因此，本发明提供一种用于倒立摆车的指示装置，该指示装置不会烦扰观看者，并且具有良好的可视性。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的倒立摆车的立体图；

图2是从较低方向看的倒立摆车的立体图，用以示出主轮的细节；

图3是倒立摆车的前视图，其中外壳被移除；

图4是倒立摆车的搁脚板的局部立体图；

图5是倒立摆车的搁脚板的局部仰视图；

图6是示出了倒立摆车周围的地板表面上的照明图案的平面图；

图7是倒立摆车的控制系统的框图；

图8是示出了不同的照明图案的表；

图9是由LED投射到地板表面上的不同照明图案的平面图；以及

图10是示出了根据本发明的第二实施方式的倒立摆车的类似于图1的视图。

具体实施方式

下面参照图1至图9描述本发明的第一实施方式。

如图1和图2所示，第一实施方式的倒立摆车10设置有由外壳12覆盖的车身结构20，并且鞍座14设置在外壳12的上端上供骑乘者就座。一对搁脚板16从外壳12的下部的两侧横向伸出。在如下公开中，将车身结构20、外壳12、鞍座14和搁脚板16的总成称为倒立摆车10的车身。

如图3所示，车身结构20包括竖直延伸的一对侧柱22、横向延伸并且连接在侧柱22之间的上梁24和中间梁26、附装至相应侧柱22的下部的一对侧板28。鞍座14附装至侧柱22的上端。搁脚板16附装至每个侧板28的下部。

侧板28支撑在左和右侧板28之间在车宽方向(横向)上水平延伸的圆盘支撑轴30的两端。圆盘支撑轴30以可单独旋转的方式将一对驱动圆盘32支撑在两个侧板28之间限定的空间中。

主轮34布置在两个驱动圆盘32之间。主轮34设置有金属环状构件36以及多个从动辊38，所述多个从动辊38沿着环状构件36布置并且由环状构件36以围绕环状构件36的切线可单独自由旋转的方式可旋转地支撑。

每个驱动圆盘32可旋转地支撑以规则间隔沿着圆周方向的多个驱动辊40。两个驱动圆盘32的驱动辊40彼此以镜像布置，并且可绕相应的旋转中心线单独地自由旋转，所述旋转中心线相对于驱动圆盘32的旋转中心线成倾斜关系。

驱动辊40与从动辊38接触，从而使主轮34介于驱动圆盘32之间。主轮34没有由任何固定轴支撑，而是仅仅通过驱动辊40和从动辊38之间的接触来支撑。

车身结构20固定地支撑包括一对电马达44和46以及减速单元48的驱动单元42。电马达44和46的输出轴联接至减速单元48，并且减速单元48的两个输出轴52从减速单元48的两侧横向伸出。两个电马达44和46的旋转输出以降低的速度传递至减速单元48的相应输出轴52。

驱动带轮54附装至减速单元48的每个输出轴52，并且从动带轮56附装至每个驱动圆盘32。环状三角带58围绕每个驱动带轮54和相应的从动带轮56，从而能够以与相应电马达44和46的转速对应的速度单独地驱动两个驱动圆盘32。

尾轮臂60在其基端处借助于在横向方向上延伸的枢转销连接至车身结构20的后下端部。尾轮臂60的后端或自由端支撑全向轮，该全向轮具有可围绕在前后方向上延伸的旋转中心线旋转的主轮以及沿着主轮的外周被支撑从而可围绕在主轮的切向方向上延伸的旋转中心线自由旋转的多个次车轮。尾轮臂60的自由端附加地装配有尾轮电马达65(图7)以旋转地驱动主轮。

如图1至图6所示，每个搁脚板16包括横向且向上延伸的基臂以及具有水平主平面并附装至基臂的自由端的板构件。灯单元70附装至每个搁脚板16的板构件的下表面。灯单元70设置有前LED 72、后LED 74和侧LED 76。前LED 72定位在从搁脚板16的下表面的内前端部向下伸出的突起的倾斜表面上。该倾斜表面面向前下方向。后LED 74位于从搁脚板16的下表面的内后端部向下伸出的突起的倾斜表面上。该倾斜表面面后下方向。侧LED 76定位在搁脚板16的板构件的水平下表面的横向向外并且在纵向上位于中间的部分上。因而，前LED 72向前下方向发射光、而后LED 74向后下方向发射光。侧LED 76向下方向发射。

在如下公开中，将右灯单元70的前LED 72、后LED 74和侧LED 76分别称为RF、RR和RM，并且将左灯单元70的前LED 72、后LED 74和侧LED 76分别称为LF、LR和LM。

如图6所示，RF、RM、RR、LF、LM和LR被构造成照亮车10周围的地板表面110的圆形或椭圆形区域的六个区段。因而，每个LED被构造成照亮扇形区域。在图示的实施方式中，照亮的区域由横向细长的椭圆构成。

由于每个灯单元70被布置在对应搁脚板16的下底表面(该下底表面接近地板表面110)，因此RF、RM、RR、LF、LM和LR的发光表面对车10的骑乘者或者车10周围的人来说不是直接可见的。只有从RF、RM、RR、LF、LM和LR发射的光投射到地板表面110上该光才可见，因而只能作为间接照明光而被骑乘者或车10周围的任何看到。

下面参照图7描述倒立摆车10的控制系统80。陀螺仪传感器(倾斜检测单元)66附装至车身结构20。陀螺仪传感器66检测车身相对于车身结构20的铅垂线的横向和前后倾角，并且为控制系统80产生检测值。控制系统80主要由微计算机构成。控制系统80包括倾角计算单元81、倾斜角速度计算单元82、倾斜角加速度计算单元83、重心计算单元84、倒立摆控制单元85、转弯运动控制单元86和显示控制单元87。

倾角计算单元81根据陀螺仪传感器66的输出信号(检测值)计算车身相对于铅垂线的横向倾角和前后倾角。倾斜角速度计算单元82从由倾角计算单元81计算的倾角来计算倾斜角速度。倾斜角加速度计算单元83从由倾斜角速度计算单元82计算的倾斜角速度来计算倾斜角加速度。重心计算单元84根据由各个计算单元81至83计算的车身的倾角、倾斜角速度和倾斜角加速度的变化来计算包括坐在鞍座14上的骑乘者的倒立摆车10的重心。

倒立摆控制单元85根据由重心计算单元84计算的重心的位置而执行倒立摆控制所需的计算，并且向右马达驱动电路88和左马达驱动电路90转送适当的命令信号。转弯运动控制单元86根据由重心计算单元84计算的重心的位置来执行转弯控制所需的计算，设置转弯方向，并且将命令信号转送至尾轮马达驱动电路92。马达驱动电路88、90、92中的每个都包括逆变器等，并且被构造成控制从安装在车身结构20上的电池(未在图中示出)向对应电马达44、46、64供应的电功率。

基于由重心计算单元84计算的重心的位置，显示控制单元87选择性地设置指示倒立摆车10的行驶方向和/或转弯方向的光投射图案，并且将对应的命令信号转送到为相应的RF、RM、RR、LF、LM和LR设置的LED驱动电路94、96、98、100、102和104。

图8示出了根据倒立摆车10的行进方向和转弯方向选择的RF、RM、RR、LF、LM和LR的状态的组合。从RF、RM、RR、LF、LM和LR中的每个发射的光通过调节供应至对应LED的电流而变化。在图8中，“高”和“低”分别对应于从LED发出的光的强度为用于该LED的最大电流的80％到100％和40％到60％。“熄灭”对应于从对应LED发出的光的强度为用于该LED的最大电流的0到20％。

下面关于倒立摆车10的运动描述控制系统80的操作模式。

当包括骑乘者在内的倒立摆车10的重心位于中立位置时，控制系统80根据基于倒立摆控制规则的计算过程来驱动右电马达44和左电马达46，并且将车身保持直立姿势。此时，倒立摆车10静止而不行驶或转弯。

在该静止状态下，所有RF、RM、RR、LF、LM和LR的光发射状态都是“熄灭”或“低”，并且如果光发射强度不是0％，则车10周围的地板表面110的一部分在以车10为中心的椭圆形状中被微弱地照亮，如图9的(A)中的虚线所示。因此，如果光发射强度不是0％，则倒立摆车10周围的人从任何方向都能够清晰地认识到存在倒立摆车10，而不导致任何警报或不适。

当包括骑车者在内的倒立摆车10的重心从中立位置向前移动时，控制系统80根据基于倒立摆控制规则的控制过程来控制右电马达44和左电马达46以便以相同速度在正转方向上对它们进行驱动。在这种情况下，右电马达44和左电马达46以相同速度在正向上驱动右和左驱动圆盘32，从而使得主轮34围绕其旋转中心线旋转，并向前滚动。此时，由于在右和左驱动圆盘32之间没有旋转速度差，驱动辊40和从动辊38不旋转，倒立摆车10直线向前行进。此时尾轮电马达64不被驱动。

在该向前行进模式期间，RF和LF处于“高”状态，而RM和LM处于“低”状态，从而产生如图9的(B)所示的表示向前行进方向的光投射图案。

当包括骑车者在内的倒立摆车10的重心从中立位置向后移动时，控制系统80根据基于倒立摆控制规则的控制过程来控制右电马达44和左电马达46以便以相同速度在反向旋转方向上对它们进行驱动。在这种情况下，右电马达44和左电马达46以相同速度在反向方向上驱动右和左驱动圆盘32，从而使得主轮34围绕其旋转中心线旋转，并向后滚动。此时，由于在右和左驱动圆盘32之间没有旋转速度差，驱动辊40和从动辊38不旋转，倒立摆车10直线向后行进。此时尾轮电马达64不被驱动。

在该反向行进模式期间，RR和LR处于“高”状态，而RM和LM处于“低”状态，从而产生如图9的(C)所示的表示向后行进方向的光投射图案。

当包括骑乘者在内的倒立摆车10的重心向左前或右前倾斜地移动时，控制系统80基于转弯控制规则执行控制过程，并且在对应方向上驱动尾轮电马达64，而不驱动左电马达46或右电马达44。通过驱动尾轮电马达64，尾轮62围绕其在前后方向上延伸的旋转中心线旋转。结果，倒立摆车10围绕主轮34与地板表面110的地面接触点向右或向左转。

当车10向右前倾斜地行进时，RF为“高”，而LF和RM为“低”，从而产生如图9的(D)所示的表示倾斜行进方向的光投射图案。当车10向左前倾斜地行进时，LF为“高”，而RF和LM为“低”，从而产生如图9的(E)所示的表示倾斜行进方向的光投射图案。

当包括骑车者在内的倒立摆车10向左或向右侧向地移动时，控制系统80在基于倒立摆控制规则的控制过程下在不同旋转方向上以相同转速驱动右电马达44和左电马达46。此时，主轮34不围绕其旋转中心线旋转，并且仅从动辊38围绕相应的旋转中心线旋转，从而使倒立摆车10向右或向左行进(侧向移动)。此时，尾轮电马达64不被驱动。

在向右运动时，RM为“高”，RF和RR为“低”，并且如图9的(F)所示，产生表示行进方向的光投射图案。在向左运动时，LM处于“高”状态，而LF和LR处于“低”状态，并且如图9的(G)所示，产生表示行进方向的光投射图案。

如上所讨论的，根据倒立摆车10的行驶方向或转弯方向形成光投射图案。因此，倒立摆车10周围的人能够从照射在地板表面110上的光图案而知道倒立摆车10的行驶方向或转弯方向。

由于通过倒立摆车10周围的地板表面110的间接照亮来指示倒立摆车10的行驶方向或转弯方向，因此从LED 72、74和76发出的光不会被站立在路中的人等阻挡，从而能够获得高水平的可见性。

另外，由于观看者看到的是作为间接照明的LED光，因此即使每个LED 72、74、76的亮度为高，发出的光也不会使观看者炫目，并且发出的光对于观看者的眼睛来说是令人愉快并且吸引人的。此外，由于照明地板表面110的光的强度可以在多个阶段中变化，因此能够以多种图案照亮地板表面110，并且能够向车10附近的人传递大量信息。

由于每个光投射图案都是通过点亮所选组的LED 72、74和76形成的，每个LED都具有选自多种选择(在图示实施方式中为三种选择))的强度水平，因此无需任何可动部件就能够显示大量信息。当光被投射到地板表面110上时，能够获得不突出但是高度可见的显示。

如果每个LED 72、74、76能够发出多种颜色的光，则能够获得甚至更多种显示模式。例如，所发出的光的颜色可以根据车10的行进速度而改变。绿色光可以用在低速范围中，而红色光可以用在高速范围中。还可以在车10的加速度增加时例如以更高的频率开启和关闭每个LED。

可选地，当倒立摆车10出发时，所有RF、RM、RR、LF、LM和LR可以闪烁一定时间段。由此，适当地警告车10周围的人车10的运动。此外，当车要右转弯时可以使所有RF、RM、RR、LF、LM和LR以该顺序开启和关闭，而当车要左转弯时可以使所有RF、RM、RR、LF、LM和LR以该顺序开启和关闭，从而可通过光的移动来指示转弯方向。

图10示出了本发明的第二实施方式，其中灯单元70附装至外壳2的下部而不是搁脚板16。

尽管就本发明的优选实施方式描述了本发明，但是对本领域技术人员显然的是，在不脱离本发明的精神的情况下可进行各种改变和修改。

例如，灯单元70的光源不限于LED，而是还可以由白炽灯、荧光灯和其它光源构成。此外，每个灯单元70可以结合有用于改变光发射图案和光发射方向的可动部件。所述灯单元还可以由LCD投射器构成，该LCD投射器能够在计算机的控制下以各种图案照亮地板表面。

Claims

1.一种倒立摆车，该倒立摆车包括：

车身；

倾斜检测单元，该倾斜检测单元用于检测所述车身的倾角；

用于推进所述车身的推进单元；

驱动控制单元，该驱动控制单元用于根据由所述倾斜检测单元检测的倾角来控制所述推进单元，从而维持所述车身的直立姿势；

用于照亮所述车身周围的地板表面的显示单元；以及

显示控制单元，该显示控制单元用于根据由所述倾斜检测单元检测到的倾角来控制所述显示单元的照明图案，使得所述照明图案指示该倒立摆车的行进方向，

其中，所述显示单元包括设置在车身两侧的一对灯单元，每个灯单元包括用于向前下方向发射光的前发光元件、用于向后下方向发射光的后发光元件以及用于向下方向发射光的侧发光元件，使得所述显示单元被构造成基本在所述车身的整个周边上照亮所述车身周围的地板表面，并且

其中，所述显示控制单元被构造成根据由所述倾斜检测单元检测到的倾角来控制所述显示单元的每个灯单元的所述前发光元件、所述后发光元件和所述侧发光元件中的每一个，以根据所述倾角来控制所述显示单元的所述照明图案。

2.根据权利要求1所述的倒立摆车，其中，其中所述行进方向由所述照明图案的照亮部分的更大面积或更大强度来指示。

3.根据权利要求1所述的倒立摆车，其中，所述照明图案通过选择地启动发光元件中的一部分发光元件来形成。

4.根据权利要求3所述的倒立摆车，其中，每个发光元件被构造成照亮所述照明图案的预定区段，并且所述照明图案通过组合由各个发光元件照亮的区段而形成。

5.根据权利要求1所述的倒立摆车，其中，所述车身设置有用于该倒立摆车的骑乘者的一对搁脚板，并且所述显示单元的所述一对灯单元的每个灯单元设置在相应的一个搁脚板的下表面上。