CN109420326A - 电动载具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电动载具，包括主体、电动轮和控制器。该主体的前部下方设有前立柱，该前立柱上安装有前轮轴，该主体的后部下方设有后立柱，该后立柱上安装有后轮轴；电动轮安装在前轴和/或后轴的两端；该控制器适于使电动轮以相同或不同的轮速转动；该电动载具还包括至少一个旋转机构，该旋转机构适于根据该控制器的控制，驱动该前轮轴相对于该前立柱旋转和/或驱动该后轮轴相对于该后立柱旋转。本发明所提供的动电动载具及其控制方法，由于能够主动的控制轮轴的转角和电动轮之间的速度差，因而具有较强的转向能力。

Description

电动载具及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动载具领域，尤其涉及一种具有较强的转向能力的电动载具及其控制方法。

背景技术

诸如遥控电动滑板，电动独轮车，迷你电动摩托之类的电动载具，由于具有低噪音，便携，安全，容易操纵等原因，越来越受到人们的欢迎。例如，在中短距离代步领域，电动载具运用的越来越广泛。在实现高效的中短距离移动的诸多解决方案中，压控电动载具之类的设备已经成为了最为炙手可热的明星产品。此种电动载具具有许多突出的特点。首先，此种电动载具因为具有很高的便携性，较小的重量，所以能够被用户轻易的带上公共交通工具，并在用户的携带下上下台阶。其次，此种电动载具具有很高的灵活性和安全性，能够适应类似于公共交通节点附近，行人、车辆都较多，道路状况较为复杂多变的道路情况。第三，此种电动载具在能够有效完成中短距离移动的前提下，实现了具有较低的成本，并且电动载具的控制较为简单，无需专门的培训。然而，现有的电动载具普遍采取被动转向的方式，这就在使用中带来不少问题：

首先，被动转向的转向方式对于使用者的要求较高。在需要进行转向时，使用者不但需要进行准确的判断出转向的时机和转向幅度，还需要对电动载具进行控制，这就要求使用者对于电动载具轮轴的偏转的阻尼有一定的了解，并做出正确的重心移动。

其次，当用户希望一边转向一边前进，尤其是用户希望在转向的时候进行加速时，电动轮的扭矩通常会阻碍转向的进行，造成转向不足 (under-steer)。

针对上述问题，有必要提供一种具有较强的转向能力的电动载具及其控制方法。

发明内容

本发明提供一种具有较强的转向能力的电动载具及其控制方法。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明提供了一种电动载具，包括：主体、电动轮、和控制器，该主体适于承载用户，该控制器适于根据用户的输入控制该第一电动轮和该第二电动轮转动，该主体适于在该第一电动轮和/或第二电动轮的驱动下运动；

该主体的前部下方设有前立柱，该前立柱上安装有前轮轴，该主体的后部下方设有后立柱，该后立柱上安装有后轮轴，该前轮轴的两端和/或该后轮轴的两端设有该电动轮，该控制器适于使该第一电动轮和该第二电动轮以相同或不同的轮速转动；

该电动载具还包括至少一个旋转机构，该旋转机构适于根据该控制器的控制，驱动该前轮轴相对于该前立柱旋转和/或驱动该后轮轴相对于该后立柱旋转。

根据本发明的至少一个实施例，该旋转机构是与该主体固定连接的旋转电机，该旋转电机与该控制器电连接，并适于根据该控制器发出的旋转指令，驱动该前轮轴和/或该后轮轴旋转。

根据本发明的至少一个实施例，该控制器适于根据用户的输入确定预期转弯半径R，并根据该预期转弯半径R确定该前轮轴相对于该前立柱旋转的预期前转角δ_f；

和/或根据该预期转弯半径R确定该后轮轴相对于该后立柱旋转的预期后转角δ_r。

根据本发明的至少一个实施例，该主体适于根据用户的输入相对于地面以该主体的中轴为轴偏转；

该控制器适于获得该主体在该前轮轴处的前偏转角度θ_f和该主体在该后轮轴处的后偏转角度θ_r，并根据该前偏转角度θ_f和该后偏转角度确定θ_r该确定预期转弯半径R。

根据本发明的至少一个实施例，还包括惯性测量单元，该惯性测量单元测量该主体在该前轮轴处的前偏转角度θ_f和该主体在该后轮轴处的后偏转角度θ_r。

根据本发明的至少一个实施例，该控制器以公式确定该预期转弯半径R；

其中L为该电动载具的轴距，λ_f为该前立柱与地面的夹角，λ_r为该后立柱与地面的夹角，θ_f为该前偏转角度，θ_r为该后偏转角度。

根据本发明的至少一个实施例，该前轮轴适于相对于该前立柱旋转，且该后轮轴与该后立柱固定，该控制器根据该预期转弯半径R通过公式δ_f＝arcsin(L/R)，计算该前轮轴的旋转的前转角δ_f；

或，该前轮轴适于相对于该前立柱旋转，该后轮轴适于相对于该后立柱旋转，该控制器根据该预期转弯半径R，通过公式计算该前轮轴的旋转的前转角δ_f，通过公式计算该后轮轴的旋转的后转角δ_r；

或，该前轮轴与该前立柱固定，且该后轮轴适于相对于该后立柱旋转，该控制器根据该预期转弯半径R，通过公式δ_r＝arcsin(L/R)，计算该后轮轴的旋转的后转角δ_r，

其中L为该电动载具的轴距，R为该预期转弯半径。

根据本发明的至少一个实施例，该电动轮包括第一电动轮和第二电动轮，该控制器适于获得该第一电动轮的第一实际轮速V_1real、该第二电动轮的第二实际轮速V_2real，和该电动载具的预期平均速度V₀；

该控制器适于根据该预期转弯半径R和该预期平均速度V₀确定该第一电动轮的第一预期轮速V₁和该第二电动轮的第二预期轮速V₂。

根据本发明的至少一个实施例，当该第一电动轮靠近该电动载具转向的弯心，该第二电动轮背离该电动载具转向的弯心时，该控制器适于根据公式确定该第一电动轮的第一预期轮速V₁，根据公式 确定该第二电动轮的第二预期轮速V₂；

当该第二电动轮靠近该电动载具转向的弯心，该第一电动轮背离该电动载具转向的弯心时，该控制器适于根据公式确定该第一电动轮的第一预期轮速V₁，根据公式确定该第二电动轮的第二预期轮速 V₂；

其中R为该预期转弯半径，V₀为该电动载具的预期平均速度，W为该第一电动轮与该第二电动轮之间的轮距。

根据本发明的至少一个实施例，该控制器中还存有一预设转弯半径误差 R_e0；

该控制器持续地或者间歇性地获得该第一电动轮的第一实际轮速V_1real、该第二电动轮的第二实际轮速V_2real，并根据该第一实际轮速V_1real和该第二实际轮速V_2real计算该电动载具的实际转弯半径R_real；

该控制器适于根据用户的输入确定预期转弯半径R，并获得该预期转弯半径R和该实际转弯半径R_real之间的转弯半径误差R_diff；

当该转弯半径误差R_diff小于该预设转弯半径误差R_e0时，该控制器不改变该前轮轴相对于该前立柱旋转的前转角δ_f和/或该后轮轴相对于该后立柱旋转的后转角δ_r。

根据本发明的至少一个实施例，还包括惯性测量单元，该惯性测量单元测量该载具的转向角速度ω，并传输到该控制器；

该控制器根据该第一电动轮的第一实际轮速V_1real、该第二电动轮的第二实际轮速V_2real计算该载具的实际速度V_0real，并将该实际速度V_0real除以该角速度ω，获得该实际转弯半径R_real。

根据本发明的至少一个实施例，还包括刹车，该控制器中还存有第一速度误差V_e1和刹车速度误差V_e2；

该控制器持续地或者间歇性地获得该第一电动轮的第一实际轮速V_1real、该第二电动轮的第二实际轮速V_2real和该电动载具的预期平均速度V₀；

该控制器根据该第一实际轮速V_1real和该第二实际轮速V_2real计算该电动载具的实际速度V_0real；

该控制器根据该电动载具的实际速度V_0real与该电动载具的预期平均速度 V₀的速度误差V_diff与该第一速度误差V_e1的大小关系，控制该电动载具加速、减速或保持当前速度，并在判断为该电动载具的实际速度V_0real大于该电动载具的预期平均速度V₀，且该速度误差V_diff大于该刹车速度误差V_e2时，启动该刹车。

根据本发明的至少一个实施例，还包括一刹车，该刹车设置在车轮上，该车轮是电动轮中的至少一个；

或还包括一刹车和从动轮，该车轮是该从动轮中的至少一个；

该刹车包括相对设置的摩擦片和衔铁，弹簧以及电磁铁，该弹簧与该衔铁连接，并使得该衔铁在该电磁铁不工作时与该摩擦片保持一预设距离；

该电磁铁适于在该控制器的控制下关闭或者以不同的强度运行，该电磁铁启动时，将该衔铁向该摩擦片方向吸引，使该衔铁与该摩擦片接触。

根据本发明的至少一个实施例，该摩擦片设置在该车轮面向该主体一侧，该摩擦片和该车轮通过该电磁铁固定连接；

该衔铁通过弹簧定位于与该摩擦片相对的位置，并适于被该电磁铁吸引而与该摩擦片贴合。

根据本发明的至少一个实施例，该衔铁设置在该车轮面向该主体一侧，该衔铁与该车轮通过弹簧连接；

该衔铁相对的位置设有一摩擦片，该摩擦片的背面设有电磁铁；

该衔铁适于被该电磁铁吸引而与该摩擦片贴合。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明还提供一种电动载具的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，接收用户输入，根据用户输入产生预期转弯半径R，以及预期平均速度V₀；

步骤2，获得第一电动轮的第一实际轮速V_1real和第二电动轮的第二实际轮速V_2real；

步骤3，根据该第一实际轮速和该第二实际轮速计算实际转弯半径R_real；

步骤4，判断该预期转弯半径R与该实际转弯半径R_real之间的误差R_diff是否大于预设的转弯半径误差R_e0，若判断为是则跳转为步骤5，若判断为否则跳转为步骤6；

步骤5，不改变前轮轴的前转角δ_f和/或后轮轴的后转角δ_r，跳转至步骤8；

步骤6；根据该预期转弯半径R确定前轮轴的预期前转角δ_f和/或后轮轴的预期后转角δ_r；

步骤7，将该前轮轴的转角调整为该预期前转角δ_f和/或将该后轮轴的转角调整为该预期后转角δ_r；

步骤8，根据该预期转弯半径R和该预期平均速度V₀，确定该第一电动轮的第一预期轮速V₁和该第二电动轮的第二预期轮速V₂；

步骤9，将该第一电动轮的轮速调整为该第一预期轮速V₁，将该第二电动轮的轮速调整为该第二预期轮速V₂并跳转至步骤1。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明还提供的电动载具的控制方法还包括以下步骤：

步骤9.1，在判断为该电动载具的实际速度V_0real大于该电动载具的预期平均速度V₀，且两者的差值V_diff大于预设的刹车速度误差V_e2时，启动刹车制动。

本发明所提供的动电动载具及其控制方法，由于能够主动的控制轮轴的转角和电动轮之间的速度差，因而具有较强的转向能力。

附图说明

图1是本根据发明的一个实施例的电动载具的侧视图；

图2是本根据发明的一个实施例的电动载具的仰视图；

图3是本根据发明的一个实施例的电动载具的仰视简化结构示意图；

图4a是本根据发明的一个实施例的电动载具的前视简化结构示意图；

图4b是本根据发明的一个实施例的电动载具的侧视简化结构示意图；

图5是本根据发明的一个实施例的电动载具的转向姿态示意图；

图6是本根据发明的一个实施例的电动载具控制方法的流程示意图；

图7a是本根据发明的一个实施例的电动载具的刹车机构剖面示意图；

图7b是本根据发明的另一个实施例的电动载具的刹车机构剖面示意图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

首先参考图1和图2，来根据一个非限制性的例子说明本发明提供的一种电动载具的结构。本发明提供压控电动载具包括：主体1、电动轮2和控制器3。主体1的形状和材质使得用户能以站立等方式搭载在该主体1上。控制器3能够根据用户的输入，控制电动轮2的转动。主体1的前部下方设有前立柱4，前立柱上安装有与主体1平行的前轮轴41，在当前的非限制性例子中，电动轮2包括第一电动轮21和第二电动轮22，且该第一电动轮21和第二电动轮22设置在该前轮轴41的两端。主体1的后部下方设有后立柱5，后立柱5上也相应的安装有后轮轴51，后轮轴51的两端安装有两个从动轮6。在其他的例子中，电动轮也可以设置在后轴51的两端而在前轴的两端设置从动轮。又或者，也可以将电动载具设置为具有四个电动轮而不具有从动轮。

继续参考图1和图2，在当前的非限制性例子中，控制器3能够根据用户的输入，控制第一电动轮21和第二电动轮22转动。当第一电动轮21和第二电动轮22中任意一个转动时，主体1都会运动起来。控制器3能够使第一电动轮21和第二电动轮22以相同或者不同的轮速转动。该电动载具还包括至少一个旋转机构。在当前的例子中，该旋转机构42与前轮轴41连接，并能够根据控制器3的控制，驱动前轴41相对于前立柱4旋转。

值得注意的是，以上的例子只是对本发明所提出的电动载具的一个非限制性的例子的说明。本发明所提出的电动载具的许多部分都可以具有多样的具体设置方式。例如，在一个非限制性的例子中，该电动载具的旋转机构仍然能够接受控制器3的控制。但其根据控制器3的控制，只能驱动后轮轴51相对于后立柱51旋转，而不能驱动前轮轴41选择。而在另外一个非限制性的例子中，该电动载具同时具有两个旋转机构。其中一个旋转机构能够驱动前轮轴41旋转，另一个则能够驱动后轮轴51旋转。在这一非限制性的例子中，控制器3 可以通过这两个旋转机构，独立的或者联动的控制前轮轴41和后轮轴51的旋转。下面以一些非限制性的例子对本发明的电动载具的至少一部分变化进行说明。

可选的，在当前的非限制性的例子中，配置在该电动载具上的旋转机构42是与主体1固定连接的旋转电机。旋转电机与控制器3连接并能够接受来自控制器3的旋转指令。旋转机构42在接收旋转指令后，能够根据该旋转指令，驱动前轮轴41旋转相应的角度。显然，在其他具有多个旋转机构的例子中，或者是在旋转机构被用于驱动后轴51的例子中，旋转机构也可以是与当前的非限制性的例子中旋转机构42类似的设置方法。

参考图2和图3，根据一个非限制性的例子，控制器3能够根据用户的输入，确定用户所希望的转弯半径，即预期转弯半径R。具体的确定方法可以是多样的。例如，其中一种可选的方式是，用户通过使用一个与该电动载具配对的智能移动设备进行输入，该输入包括希望的速度、转向角度等信息。控制器3能够从这些信息中获知用户所希望的转弯半径。另一种可选的方式是，主体1上设有能够感应用户脚部的压力的感应装置。当用户做出转弯的姿态时，其重心会发生移动，用户脚部施加在主体1上的压力也随之发生变化。控制器3通过感应装置感知压力的变化，从而获知用户的重心变化情况，并最终计算出用户所希望的预期转弯半径R。

在获得预期转弯半径R后，控制器3根据该预期转弯半径R确定前轮轴41相对于前立柱4旋转的角度的大小，即预期前转角δ_f，和后轮轴51相对于后立柱5旋转的角度的大小，即预期后转角δ_r。显然，图3所示的非限制性例子中，前轴41和后轴51都能够转动。在其他只具有一个旋转机构的例子中，例如图2所示的非限制性例子中，控制器3也可以通过该预期转弯半径R仅确定前轮轴41的旋转角度大小，即预期前转角δ_f。或者，在其他的非限制性例子中，控制器3也可以通过该预期转弯半径R仅确定后轮轴51的旋转角度大小，即预期后转角δ_r。

参考图2、3、4a，根据一个非限制性的例子，主体1能够根据用户的输入，相对于地面以所述主体的中轴(即图2、3中的虚线X)为轴进行偏转(将该偏转角度命名为θ)。主体1根据用户的输入进行偏转的具体方式可以是多样的。例如，其中一种可选的方式是用户通过遥控等方式使得主体1发生偏转。另一种可选的方式是用户移动自身重心，导致主体1上的压力分布发生变化，并导致主体1发生偏转。

控制器3能够获得主体1的偏转的角度θ。获得的方法可以是持续地或者间歇性地测量主体的偏转角度等。在获得角度θ后，控制器3就能够以此计算出预期转弯半径R。值得注意的是，当主体1为刚性时，主体1在前轮轴处的前偏转角度θ_f和主体1在后轮轴处的后偏转角度θ_r相同，而若主体 1不完全是刚性体时，主体1在前轮轴处的前偏转角度θ_f和主体1在后轮轴处的后偏转角度θ_r则可能不相同。因此，若主体1不完全是刚性体时，控制器3可以根据主体1在前轮轴处的前偏转角度θ_f和主体1在后轮轴处的后偏转角度θ_r生成预期转弯半径R。而在主体1为刚体时，前偏转角度θ_f和后偏转角度θ_r相同。因此，控制器3可以根据主体1的偏转的角度θ生成预期转弯半径R。

测量主体的偏转角度的方法可以是多样的。例如，可以通过在主体1 上设置惯性测量单元(IMU)的方法，使用惯性测量单元(IMU)测量主体1 在前轮轴处的前偏转角度θ_f和主体1在所述后轮轴处的后偏转角度θ_r。当然，如果主体1为刚体，则该惯性测量单元(IMU)仅需测量一个偏转角度即可，但该测量结果显然也可以被视为即是主体1在前轮轴处的前偏转角度θ_f，也是主体1在所述后轮轴处的后偏转角度θ_r。此外，在当前的非限制性例子中，惯性测量单元(IMU)集成在控制器3中，因而没有单独绘出。但惯性测量单元(IMU)显然也可以是一个独立于控制器3的独立部件。

参考图4a、4b，根据一个非限制性的例子，控制器3在获得前轮轴41 处的前偏转角度θ_f和后轮轴51处后偏转角度θ_r后，可以通过公式 R＝L/(tanλ_fsinθ_f+tanλ_rsinθ_r)来确定预期转弯半径R。其中L为该电动载具的轴距(前轴41的中央到后轴51的中央的长度)，λ_f为所述前立柱41与地面的夹角，λ_r为后立柱51与地面的夹角，θ_f为所述前偏转角度和，θ_r为所述后偏转角度。(图4b中为了标注方便，将主体1画为与地面平行，并将λ_f标为前立柱41与主体1的夹角，λ_r标为与主体1的夹角。事实上，主体1可以不与地面平行)上述公式是本案的发明人经过数量极大的试验得出的。该使用该公式计算预期转弯半径R具有较小的误差和较为简化的运算，降低了控制器3的负荷。

根据图3所示的非限制性的例子，控制器3在获得预期转弯半径R后，可以根据该预期转弯半径R控制前轮轴41和后轮轴51的旋转。具体的控制方法是，先计算出若要实现以预期转弯半径R转弯，前轮轴41和后轮轴 51应有的旋转角度(即，计算出前转角δ_f和后转角δ_r)，然后将前轮轴41 和后轮轴51旋转为应有的旋转角度。计算前转角δ_f和后转角δ_r的具体方法可以是，当前轮轴41和后轮轴51都能够主动旋转时，通过公式计算出前转角δ_f。通过公式计算出后转角δ_r。与前述的非限制性例子中类似的，其中L为所述电动载具的轴距，R为所述预期转弯半径。

值得注意的是，在上述例子中，电动载具的前轴和后轴都能够主动旋转，采用本发明的精神的电动载具也可以只具有一个可主动旋转的轮轴(例如图2所示的非限制性例子中的电动载具)此时显然只需要计算该可主动旋转的轮轴应有的旋转角度δ_f或δ_r即可，但计算方法则可以与上述例子中不同。具体的，如图2所示的电动载具只有前轴41可以相对前立柱42主动旋转，后轴51则不可旋转。此时，可以通过公式δ_f＝arcsin(L/R)，计算所述前轮轴的旋转的前转角δ_f。与之类似的，若电动载具的前轮轴与前立柱固定，且轮轴能够相对于后立柱旋转(由于结构可以在图2的基础上推得，因而不再单独绘图)，此时控制器可以根据预期转弯半径R，通过公式δ_r＝arcsin(L/R)，计算出后轮轴的旋转的后转角δ_r。

参考图5，根据一个非限制性的例子，控制器3能够获得第一电动轮的瞬时实际速度，即第一实际轮速V_1real。相应的，控制器3能够获得第二电动轮的瞬时实际速度，即第二实际轮速V_2real。获得的方法既可以是对该第一电动轮和第二电动轮进行测速，或者是读取驱动该第一电动轮和第二电动轮的信息并进行换算。此外，控制器3还能够获得该电动载具的预期平均速度V₀。具体的方式可以是，例如根据用户的姿势推知或者根据用户的输入读取等。

在获得预期平均速度V₀后，控制器3就能够根据预期转弯半径R和该预期平均速度V₀，确定此时第一电动轮应有的速度，即第一预期轮速V₁。以及第二电动轮应有的速度，即的第二预期轮速V₂。

可选的，在前述的非限制性例子中，控制器3可以根据用户的输入获得预期平均速度V₀。以图5中的左转为例，此时第一电动轮靠近电动载具转向的弯心O，而第二电动轮背离该弯心O，此时，可以根据公式计算出为了使得电动载具能够以预期平均速度V₀为速度以预设转弯半径R为半径转向，第一电动轮应有的转速，即第一预期轮速V₁。相应的，可以根据公式确定第二电动轮的第二预期轮速V₂。当然，如果是右转，则第二电动轮更加靠近弯心O，第一电动轮则是更加背离心O的车轮。此时就应当根据确定第一预期轮速V₁，根据确定的第二预期轮速V₂。与前面的例子类似的，R为预期转弯半径，V₀为载具的预期平均速度。W则是该电动载具的第一电动轮与第二电动轮之间的轮距。

控制器3在计算出前轮轴和/或后轮轴的转角δ_f、δ_r和第一电动轮、第二电动轮的预期轮速V₁、V₂后，并不一定要立即将前轮轴和/或后轮轴的转角调整为预期的转角，将第一电动轮、第二电动轮的轮速调整为相应的预期轮速。与之相对的，根据一个非限制性的例子，控制器3中还可以存有一预设转弯半径误差R_e0。在当前的非限制性例子中，控制器3能够持续地或者间歇性地获得所述第一电动轮的第一实际轮速V_1real、第二电动轮的第二实际轮速V_2real，并根据获得的第一实际轮速V_1real和第二实际轮速V_2real计算当前电动载具的实际转弯半径R_rea1。在获得了实际转弯半径R_real后，控制器3可以将该实际转弯半径R_real与根据用户输入确定的预期转弯半径R比较，并获得两者的差值，即转弯半径误差R_diff。控制器3判断当前的转弯半径误差R_diff是否大于预设的转弯半径误差R_e0。若当前的转弯半径误差R_diff并未大于预设的转弯半径误差R_e0，则认为电动载具当前的转弯半径和用户的预期差距不大，此时控制器3就不改变电动载具当下的前转角δ_f和/或后转角δ_r，即，不改变电动载具当前的转弯状态。这样设置能够使得用户在转向时，操控上具有一定的“旷量”。设置这样的“旷量”的原因在于，一方面，根据压控、遥控等方式获得的“预期转弯半径R”可能与用户真实希望的转弯半径并不完全相同，因此如果用户并未明显的对当前的转弯半径进行调整，则很有可能代表用户对当下的转弯情况比较满意，因此在此种情况下无需对当前电动载具的运动状态进行调整。另一方面，对转向情况进行调整，多少会使得转弯的流畅度造成影响。而在转弯过程中，诸如路面的颠簸、风向的变化等环境因素都会导致用户姿态的细微变化，进而导致根据用户输入计算出的预期转弯半径R发生变化。如果能够使得电动载具在遭遇这些变化时能够不改变运动状态，则能够带给用户更加流畅的转向体验。

值得注意的是，实际转弯半径R_real固然可以通过第一实际轮速V_1real、第二实际轮速V_2real，计算两个电动轮的实际轮速差，再结合电动轮的轮距W 计算。但这样的计算方法在一个车轮打滑时，就会产生很大的误差。参考图5，根据一个可选的实施例，计算实际转弯半径R_real的方法可以是，使用载具上搭载的惯性测量单元(IMU)测量载具当前的实际转向角速度ω。控制器3根据第一电动轮21的第一实际轮速V_1real、第二电动轮22的第二实际轮速V_2real计算所述载具的实际速度V_0real。然后将计算出的实际速度V_0real除以惯性测量单元(IMU)测得的载具实际角速度ω，就能够获得所述实际转弯半径 R_real。此种计算方法，相比于利用电动轮的速度差进行计算的方法，在一个电动轮打滑时，误差明显较小。

与前一非限制性例子相对于的，控制器3在计算出电动载具的预期平均速度V₀后，并不一定要立即调整将第一电动轮、第二电动轮的轮速，使得电动载具的实际运行速度变为预期平均速度V₀。与之相对的，根据一个非限制性的例子，本发明的电动载具还包括一刹车，且控制器3中还存有两个阈值，即第一速度误差V_e1和刹车速度误差V_e2。

控制器3持续地或者间歇性地获得第一电动轮的第一实际轮速V_1real、第二电动轮的第二实际轮速V_2real和该电动载具的预期平均速度V₀。在此基础上，控制器3控制器根据该第一实际轮速V_1real和第二实际轮速V_2real计算该电动载具的实际速度V_0real。具体的计算方法可以是多样的，其中一种可选的方法是将该第一实际轮速V_1real和第二实际轮速V_2real的平均值作为该电动载具的实际速度V_0real。在获得该电动载具的实际速度V_0real后，控制器3可以将该电动载具的实际速度V_0real与该电动载具的预期平均速度V₀的速度误差V_diff与该第一速度误差V_e1进行比较，并根据比较的结构，控制该电动载具加速、减速或保持当前速度。例如，当该电动载具的实际速度V_0real与该电动载具的预期平均速度V₀的速度误差V_diff小于该第一速度误差V_e1时，则认为用户对当前的电动载具速度满意。此时控制器3不改变电动载具的速度。相反的，当该电动载具的实际速度V_0real与该电动载具的预期平均速度V₀的速度误差V_diff大于该第一速度误差V_e1时，则认为电动载具当前的实际速度V_0real与用户的希望差距较大，此时控制器3根据电动载具当前的实际速度V_0real是大于还是小于该电动载具的预期平均速度V₀，控制电动载具进行相应的加速或者减速。

此外，当控制器3在发现该电动载具的实际速度V_0real大于该电动载具的预期平均速度V₀，且此时的速度误差V_diff已经大于刹车速度误差V_e2时，则判断为此时车速已经过高(例如可以将刹车速度误差V_e2设置为大于第一速度误差V_e1)，此时控制器3启动刹车，使该电动载具能够迅速地减速。

参考图6，为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明还提供一种电动载具的控制方法。该方法可以被用来控制前述实施例中的电动载具，也能被用来其他具有主动转向及电动轮差动功能的电动载具。该控制方法包括以下步骤：

步骤1001，接收用户输入并根据用户输入产生预期转弯半径R以及预期平均速度V₀。预期转弯半径R的具体确定方法可以是多样的。例如可以通过与该电动载具配对的智能移动设备获知预期转弯半径R，也可以是控制器3通过感知用户的重心变化情况，计算出用户所希望的转弯半径R。与之类似的，预期平均速度V₀的具体确定方法可以是多样的，可以通过与该电动载具配对的智能移动设备获知预期平均速度V₀，也可以是控制器3 通过感知用户的重心变化情况，从而自行计算出用户所希望的预期平均速度V₀。

步骤1002，获得第一电动轮的第一实际轮速V_1real、第二电动轮的第二实际轮速V_2real。具体方法可参看前述的非限制性例子。

步骤1003，根据所述第一实际轮速V_1real和所述第二实际轮速V_2real，计算出实际转弯半径R_real。具体方法可参看前述的非限制性例子。

步骤1004，计算预期转弯半径R与计算出的实际转弯半径R_real之间的误差R_diff。判断R_diff是否大于预设的转弯半径误差R_e0，若判断为是则跳转为步骤1005，若判断为否则跳转为步骤1006；

步骤1005，不改变前轮轴的前转角δ_f和/或后轮轴的后转角δ_r，并跳转至步骤1008。即，在此种状态下不改变该电动载具当前的转弯状态。

步骤1006，根据获得的预期转弯半径R确定前轮轴应当具有的转角的大小，即预期前转角δ_f和/或后轮轴应当具有的转角的大小，即预期后转角δ_r。这一步骤的具体执行方式可以根据电动载具的前轮轴和后轮轴是否能够进行主动旋转而调整，具体方法可参看前述的非限制性例子。

步骤1007，将前轮轴的转角调整为在步骤1006中计算出的预期前转角δ_f，和/或将后轮轴的转角调整为所述预期后转角δ_r。与步骤1006类似的，可以根据电动载具的前轮轴和后轮轴是否能够进行主动旋转来确定这一步骤的具体执行方法。具体方法可参看前述的非限制性例子。

步骤1008，根据获得的预期转弯半径R和该电动载具的当前平均速度 V₀，确定第一电动轮应当具有的轮速，即第一预期轮速V₁，确定第二电动轮应当具有的轮速，即第二预期轮速V₂。

步骤1009，第一电动轮的轮速调整为第一预期轮速V₁将第二电动轮的轮速调整为第二预期轮速V₂，并跳转至步骤1001。

值得注意的是，以上的例子只是对本发明所提出的电动载具的控制方法的一个可选的例子的说明。上述步骤1001-1009以当前的顺序排列并不代表只能以上述步骤1001至1009的顺序实施，也不代表不能具有其他步骤。下面以一些例子进行说明。

例如，可以先执行步骤1008，再执行步骤1007。又例如，可以在步骤1009 和步骤1005执行过程中增加一等待步骤，等待0.1-2秒后再跳转至步骤1001。又例如，根据一个非限制性的例子，在步骤1009中，完成了对第一电动轮和第二电动轮的轮速的调整之后，可以先进行步骤1091，判断该电动载具的实际速度V_0real是否大于电动载具的预期平均速度V₀。若认为实际速度V_0real已经大于该预期平均速度V₀，并且两者之间的差值V_diff已经大于一个预设的刹车速度误差V_e2时，就先启动刹车对载具进行制动，再跳转至步骤1001。以上这些例子，显然也应该属于本发明的保护范围，因此，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，在没有脱离本发明精神的情况下做出的各种等效的变化或替换，都将落在本申请的权利要求书的范围内。

参考图7a、7b，根据一个非限制性的例子，本发明提供的电动载具还包括一刹车7，所述刹车设置在车轮8。其中车轮8可以是第一电动轮、第二电动轮和两个从动轮中的至少一个。刹车7可以设置在两个电动轮上，以便电线的设置可以较为集中，并且使得刹车力矩较为平衡。刹车7也可以有其他的设置方式。例如，可以为两个电动轮和两个从动轮都配备刹车。

刹车7包括相对设置的摩擦片71和衔铁72，弹簧73以及电磁铁74。弹簧73与衔铁72连接，并使得衔铁72能够在电磁铁74不工作时与摩擦片71 保持一预设距离。这样的设置使得在不希望进行刹车时，摩擦片71和衔铁72 相互分离。电磁铁74与控制器3连接，并且能够在控制器3的控制下关闭或者以不同的强度运行并产生不同大小的吸力。在电磁铁74启动时，衔铁72能够被吸向摩擦片71的方向，从而使衔铁72与摩擦片71接触。若此时车轮8 正在转动，衔铁72与摩擦片71相互作用就会产生刹车扭矩。这样的设置使得可以通过调整电磁铁74的吸力大小，产生不同的刹车扭矩。

继续参考图7a，以一个非限制性的例子来说明刹车7的一种可选的具体结构。在当前的非限制性例子中，摩擦片71设置在车轮8的内侧(即面向载具主体1的一侧)，摩擦片71固定在电磁铁74上，且电磁铁74固定在车轮上，因此摩擦片71与车轮固定连接。衔铁72则通过弹簧73直接或者间接的固定在车体1上，并被定位在与摩擦片71相对的位置。这样的设置使得当电磁铁74启动时，弹簧73可以伸长，使得衔铁72与摩擦片71贴合并摩擦，产生制动力。这样的设置使得电磁铁74位于车轮上，维修时可以将车轮8 拆下，因而维修较为方便。

下面参考图7b，以另一个非限制性的例子来说明刹车7的另一种可选的具体结构。在当前的非限制性例子中，弹簧73的一端与车轮8连接，另一端与衔铁72连接。从而使得衔铁72被设置在车轮8面向主体1的一侧。摩擦片71与主体1直接或者间接的连接，并设置在与衔铁72相对的位置。电磁铁74设置在摩擦片71的背面。当电磁铁74启动时，弹簧73可以伸长，使得衔铁72与71摩擦片贴合并摩擦，产生制动力。这样设置的好处在于可以使车轮的结构比较简单，更换车轮的成本较低。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (17)

1.一种电动载具，包括：主体、电动轮、和控制器，所述主体适于承载用户，所述控制器适于根据用户的输入控制所述第一电动轮和所述第二电动轮转动，所述主体适于在所述第一电动轮和/或第二电动轮的驱动下运动；

所述主体的前部下方设有前立柱，所述前立柱上安装有前轮轴，所述主体的后部下方设有后立柱，所述后立柱上安装有后轮轴，所述前轮轴的两端和/或所述后轮轴的两端设有所述电动轮，所述控制器适于使所述第一电动轮和所述第二电动轮以相同或不同的轮速转动；

所述电动载具还包括至少一个旋转机构，所述旋转机构适于根据所述控制器的控制，驱动所述前轮轴相对于所述前立柱旋转和/或驱动所述后轮轴相对于所述后立柱旋转。

2.根据权利要求1所述的电动载具，其特征在于：所述旋转机构是与所述主体固定连接的旋转电机，所述旋转电机与所述控制器电连接，并适于根据所述控制器发出的旋转指令，驱动所述前轮轴和/或所述后轮轴旋转。

3.根据权利要求2所述的电动载具，其特征在于：所述控制器适于根据用户的输入确定预期转弯半径R，并根据所述预期转弯半径R确定所述前轮轴相对于所述前立柱旋转的预期前转角δ_f；

和/或根据所述预期转弯半径R确定所述后轮轴相对于所述后立柱旋转的预期后转角δ_r。

4.根据权利要求3所述的电动载具，其特征在于：所述主体适于根据用户的输入相对于地面以所述主体的中轴为轴偏转；

所述控制器适于获得所述主体在所述前轮轴处的前偏转角度θ_f和所述主体在所述后轮轴处的后偏转角度θ_r，并根据所述前偏转角度θ_f和所述后偏转角度确定θ_r所述确定预期转弯半径R。

5.根据权利要求4所述的电动载具，其特征在于：还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元测量所述主体在所述前轮轴处的前偏转角度θ_f和所述主体在所述后轮轴处的后偏转角度θ_r。

6.根据权利要求4所述的电动载具，其特征在于：所述控制器以公式R＝L/(tanλ_fsinθ_f+tanλ_rsinθ_r)确定所述预期转弯半径R；

其中L为所述电动载具的轴距，λ_f为所述前立柱与地面的夹角，λ_r为所述后立柱与地面的夹角，θ_f为所述前偏转角度，θ_r为所述后偏转角度。

7.根据权利要求3所述的电动载具，其特征在于：所述前轮轴适于相对于所述前立柱旋转，且所述后轮轴与所述后立柱固定，所述控制器根据所述预期转弯半径R通过公式δ_f＝arcsin(L/R)，计算所述前轮轴的旋转的前转角δ_f；

或，所述前轮轴适于相对于所述前立柱旋转，所述后轮轴适于相对于所述后立柱旋转，所述控制器根据所述预期转弯半径R，通过公式计算所述前轮轴的旋转的前转角δ_f，通过公式计算所述后轮轴的旋转的后转角δ_r；

或，所述前轮轴与所述前立柱固定，且所述后轮轴适于相对于所述后立柱旋转，所述控制器根据所述预期转弯半径R，通过公式δ_r＝arcsin(L/R)，计算所述后轮轴的旋转的后转角δ_r，

其中L为所述电动载具的轴距，R为所述预期转弯半径。

8.根据权利要求3所述的电动载具，其特征在于：所述电动轮包括第一电动轮和第二电动轮，所述控制器适于获得所述第一电动轮的第一实际轮速V_1real、所述第二电动轮的第二实际轮速V_2real，和所述电动载具的预期平均速度V₀；

所述控制器适于根据所述预期转弯半径R和所述预期平均速度V₀确定所述第一电动轮的第一预期轮速V₁和所述第二电动轮的第二预期轮速V₂。

9.根据权利要求8所述的电动载具，其特征在于：当所述第一电动轮靠近所述电动载具转向的弯心，所述第二电动轮背离所述电动载具转向的弯心时，所述控制器适于根据公式确定所述第一电动轮的第一预期轮速V₁，根据公式确定所述第二电动轮的第二预期轮速V₂；

当所述第二电动轮靠近所述电动载具转向的弯心，所述第一电动轮背离所述电动载具转向的弯心时，所述控制器适于根据公式确定所述第一电动轮的第一预期轮速V₁，根据公式确定所述第二电动轮的第二预期轮速V₂；

其中R为所述预期转弯半径，V₀为所述电动载具的预期平均速度，W为所述第一电动轮与所述第二电动轮之间的轮距。

10.根据权利要求1所述的电动载具，其特征在于：所述控制器中还存有一预设转弯半径误差R_e0；

所述控制器持续地或者间歇性地获得所述第一电动轮的第一实际轮速V_1real、所述第二电动轮的第二实际轮速V_2rea1，并根据所述第一实际轮速V_1real和所述第二实际轮速V_2real计算所述电动载具的实际转弯半径R_real；

所述控制器适于根据用户的输入确定预期转弯半径R，并获得所述预期转弯半径R和所述实际转弯半径R_real之间的转弯半径误差R_diff；

当所述转弯半径误差R_diff小于所述预设转弯半径误差R_e0时，所述控制器不改变所述前轮轴相对于所述前立柱旋转的前转角δ_f和/或所述后轮轴相对于所述后立柱旋转的后转角δ_r。

11.根据权利要求1所述的电动载具，其特征在于：还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元测量所述载具的转向角速度ω，并传输到所述控制器；

所述控制器根据所述第一电动轮的第一实际轮速V_1real、所述第二电动轮的第二实际轮速V_2real计算所述载具的实际速度V_0real，并将所述实际速度V_0real除以所述角速度ω，获得所述实际转弯半径R_real。

12.根据权利要求1所述的电动载具，其特征在于：还包括刹车，所述控制器中还存有第一速度误差V_e1和刹车速度误差V_e2；

所述控制器持续地或者间歇性地获得所述第一电动轮的第一实际轮速V_1real、所述第二电动轮的第二实际轮速V_2real和所述电动载具的预期平均速度V₀；

所述控制器根据所述第一实际轮速V_1real和所述第二实际轮速V_2real计算所述电动载具的实际速度V_0real；

所述控制器根据所述电动载具的实际速度V_0real与所述电动载具的预期平均速度V₀的速度误差V_diff与所述第一速度误差V_e1的大小关系，控制所述电动载具加速、减速或保持当前速度，并在判断为所述电动载具的实际速度V_0real大于所述电动载具的预期平均速度V₀，且所述速度误差V_diff大于所述刹车速度误差V_e2时，启动所述刹车。

13.根据权利要求1所述的电动载具，其特征在于：还包括一刹车，所述刹车设置在车轮上，所述车轮是电动轮中的至少一个；

或还包括一刹车和从动轮，该车轮是所述从动轮中的至少一个；

所述刹车包括相对设置的摩擦片和衔铁，弹簧以及电磁铁，所述弹簧与所述衔铁连接，并使得所述衔铁在所述电磁铁不工作时与所述摩擦片保持一预设距离；

所述电磁铁适于在所述控制器的控制下关闭或者以不同的强度运行，所述电磁铁启动时，将所述衔铁向所述摩擦片方向吸引，使所述衔铁与所述摩擦片接触。

14.根据权利要求13所述的电动载具，其特征在于：所述摩擦片设置在所述车轮面向所述主体一侧，所述摩擦片和所述车轮通过所述电磁铁固定连接；

所述衔铁通过弹簧定位于与所述摩擦片相对的位置，并适于被所述电磁铁吸引而与所述摩擦片贴合。

15.根据权利要求13所述的电动载具，其特征在于：所述衔铁设置在所述车轮面向所述主体一侧，所述衔铁与所述车轮通过弹簧连接；

所述衔铁相对的位置设有一摩擦片，所述摩擦片的背面设有电磁铁；

所述衔铁适于被所述电磁铁吸引而与所述摩擦片贴合。

16.一种电动载具的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，接收用户输入，根据用户输入产生预期转弯半径R，以及预期平均速度V₀；

步骤2，获得第一电动轮的第一实际轮速V_1real和第二电动轮的第二实际轮速V_2real；

步骤3，根据所述第一实际轮速和所述第二实际轮速计算实际转弯半径R_real；

步骤4，判断所述预期转弯半径R与所述实际转弯半径R_real之间的误差R_diff是否大于预设的转弯半径误差R_e0，若判断为是则跳转为步骤5，若判断为否则跳转为步骤6；

步骤5，不改变前轮轴的前转角δ_f和/或后轮轴的后转角δ_r，跳转至步骤8；

步骤6，根据所述预期转弯半径R确定前轮轴的预期前转角δ_f和/或后轮轴的预期后转角δ_r；

步骤7，将所述前轮轴的转角调整为所述预期前转角δ_f和/或将所述后轮轴的转角调整为所述预期后转角δ_r；

步骤8，根据所述预期转弯半径R和所述预期平均速度V₀，确定所述第一电动轮的第一预期轮速V₁和所述第二电动轮的第二预期轮速V₂；

步骤9，将所述第一电动轮的轮速调整为所述第一预期轮速V₁，将所述第二电动轮的轮速调整为所述第二预期轮速V₂并跳转至步骤1。

17.根据权利要求16所述的电动载具的控制方法，包括以下步骤：

步骤9.1，在判断为所述电动载具的实际速度V_0real大于所述电动载具的预期平均速度V₀，且两者的差值V_diff大于预设的刹车速度误差V_e2时，启动刹车制动。