CN111655346B - 遥控车辆 - Google Patents

Abstract

公开了一种遥控车辆。该车辆包括沿车辆的纵轴偏移的第一轮和第二轮。该车辆还包括：适于将扭矩施加至第一轮的装置，被配置成监测车辆的俯仰角的传感器，以及控制模块。控制模块被配置成根据监测到的车辆俯仰角来控制由装置施加至第一轮的扭矩，以在将车辆俯仰角保持在锐角范围内的同时使车辆加速。还公开了第二遥控车辆，其包括：沿车辆的纵轴偏移的第一轮和第二轮；适于使第一轮转向的转向系统；被配置成监测车辆的侧倾角的传感器；以及控制模块，其被配置成在车辆正在行驶时根据监测到的车辆侧倾角来控制第一轮的转向，以将车辆侧倾角保持在锐角范围内。第三遥控车辆还被公开并且包括：第一轮和第二轮；适于向第一轮施加扭矩的装置；被配置成监测车辆的俯仰角的传感器；以及控制模块，其被配置成：当车辆处于自由落体时根据监测的车辆俯仰角来控制由设备施加到第一车轮的扭矩，以将车辆俯仰角保持在指定的角度范围内。

Description

遥控车辆

遥控车辆，例如模型无线电控制汽车、载重车和摩托车已经存在了很多年。它们通常由内燃发动机或电动马达驱动。车辆通常由操作者使用无线电控制设备来控制，该无线电控制设备主要包括左和右转向控制以及速度控制，通常包括油门和制动器控制。一些电驱动的汽车，以及在较小程度上内燃驱动的汽车还具有倒退操作，意味着它们可以被发动机或马达向前以及向后驱动。

随着遥控车辆发展，以及其发动机和马达变得越来越强大，对于某些车辆已经有可能提供足够的功率来将车辆的前端抬离地面，使得其执行“后轮平衡”。对于全尺寸的车辆，由于执行该机动动作所需的功率重量比，因此后轮平衡的执行通常限制于诸如自行车和摩托车的两轮车辆。自行车和摩托车的骑手相对于汽车的驾驶员例如在执行后轮平衡方面也具有另一个优势，原因是摩托车或自行车的骑手可以相对于该车的质心转变其重量，以帮助使其倾斜。

全尺寸的摩托车和自行车还能够执行“前轮平衡(front wheelie)”——通常被称为“前轮滑行(endo)”或“翘尾(stoppie)”的机动动作。通过小心地将制动压力施加至前轮而抬起该车的后轮来执行该技巧。对于全尺寸车辆，与向前倾斜结合逐渐地施加前制动以将其质心靠近前轮转变的驾驶员可以抬起后轮并将其保持在升高的位置。对于全尺寸车辆，翘尾像后轮平衡一样通常仅限制于自行车和摩托车而不是汽车。

随着可用的模型车辆的功率重量比提高，以及随着模型车辆的质心存在更高的总体趋势，在许多情况下可以将这样的车辆操作成长时间将车辆的前部抬离地面。这样的特技利用了现代发动机和马达可提供的高水平的扭矩。然而，对于操作者而言，如果在没有某种形式的机械稳定处理的情况下将车辆保持在后轮平衡姿态，则仍然是极其困难的。最常见的，这种稳定处理采用“后轮平衡杆(bar)”的形式，该后轮平衡杆包括安装在车辆的后部上或周围的支承结构以及具有一个或更多个小轮，这些小轮在车辆达到后轮平衡姿态时与地面接触并沿地面侧倾。因此，后轮平衡杆防止车辆任何进一步地抬起其前端。因此，只要保持足够的驱动功率，常规的遥控车辆就可以通过有效地在后轮平衡杆的一个或更多个小轮以及一个或更多个后主轮上行驶来保持后轮平衡姿态。

遥控车辆上的前轮平衡一般不易控制，原因是通常不使用等效于后部安装的后轮平衡杆的前部安装的支承结构。因此，试图用遥控车辆执行前轮平衡或翘尾的操作者通常难以向前轮施加恰当的制动压力的量，以使一个后轮或多个后轮抬起而不使车辆过度旋转并执行完全向前的空翻。同样，某些遥控车辆的功率重量比是如此之大，以至于操作者可以通过打开油门来使不存在后轮平衡杆的遥控车辆执行完整的空翻。

因此，需要提供一种能够以受控方式执行这些机动动作的遥控车辆。

其他机动车特技给遥控车辆的操作者呈现了其他困难。“滑行(skiing)”是一种驾驶机动动作，其中，例如，汽车当仅在两个轮上平衡时被驾驶，这两个轮可以是驾驶员侧的前轮和后轮或者乘客侧的前轮和后轮。在全尺寸车辆中，通常通过部分地在坡道上驾驶汽车来开始特技，使得车辆的一侧上的前轮和后轮被抬起，从而使车辆绕其纵轴进入倾斜位置。在具有足够高的质心的车辆中，熟练的驾驶员也可能通过足够急剧地转动车辆或以足够的速度转动车辆来启动该机动动作。这两种使车辆进入滑行取向的方法都要求驾驶员能够以足够的精度操纵车辆，以保持车辆平衡，而不会完全翻倒或从滑行取向掉落下来。对于遥控车辆，出现类似的问题，并且对于遥控操作者来说，通常难以或不可能在任何相当长的持续时间内开始或保持滑行特技。

鉴于此，需要一种能够减轻这些风险或以这种方式提供稳定处理和辅助驾驶的遥控车辆。

有时由遥控车辆的操作者采用的另一驾驶技术是在跳跃期间的稳定处理。可以通过将模型车辆驾驶出倾斜的坡道或升高的表面，或者以一定速度驾驶过小山、丘陵或斜坡来使模型车辆“跳跃”，使得模型车辆被发射或落入有效的自由下落轨迹。当进行跳跃时，遥控车辆通常会在跳跃飞行中具有一些不期望的旋转，并且由于各种因素例如过早停止施加油门、施加过多的阻力制动或诸如弹簧和油的其他因素而通常会翻身或俯冲。遥控车辆的熟练的操作者有时可以通过使用油门或制动器在车轮与车身之间绕车辆横轴转移角动量来校正这些影响。例如，可以通过精确地施加制动以使前端下降来校正车头抬高(nose-high)的跳跃。相反，在跳跃中低头(nosing down)的车辆可以通过小心地施加油门以升高前端来使在跳跃飞行中的姿态被校正。实际上，操作者难以以足够的精度和准确度以及足够迅速的方式将这样的校正调整施加至轮旋转，以确保车辆在其跳跃结束着陆之前实现水平取向。

因此，需要提供一种能够提供跳跃稳定处理以减轻这些问题的遥控车辆。

发明内容

根据本发明，提供了一种遥控车辆，其包括：沿车辆的纵轴偏移的第一轮和第二轮，适于将扭矩施加至第一轮的装置，被配置成监测车辆的俯仰角的传感器，以及控制模块，其被配置成根据监测到的车辆俯仰角来控制由该装置施加至第一轮的扭矩，以在将车辆俯仰角保持在锐角范围内的同时使车辆加速。因此，车辆在移动时能够达到并保持后轮平衡姿态，而无需后轮平衡杆。这可以由车辆通过使用稳定系统自动地控制由车辆的发动机或马达提供的功率的量以执行受控的后轮平衡来实现，该稳定系统可以包括与一个或更多个加速度计组合的陀螺仪稳定系统。因此，通过实现在车辆的俯仰轴上使用的稳定系统，可以以编程的方式控制由发动机、马达或制动器施加至轮的扭矩，使得汽车可以执行后轮平衡或翘尾，其中，制动或驱动功率被自动地调整，以便只要由操作者经由诸如无线电控制系统或者光学或红外系统的遥控系统命令就将车辆保持在后轮平衡或翘尾姿态中。

在执行后轮平衡或翘尾时，车辆的姿态不必一定通过平衡车辆的重量即通过使车辆的质心竖直地在第一轮上方转变来保持。例如，当由人类驾驶员骑乘的全尺寸摩托车执行后轮平衡或翘尾时，骑手可以移动其身体以改变其骑乘位置并且因此转变其重量，以在倾斜的取向上平衡车辆或以其他方式帮助实现或保持后轮平衡或翘尾。相反，本发明可以有助于执行后轮平衡，其中遥控车辆基本上包括可以不被移动的部分以提供辅助重量转变。而是，由至少第一轮与车辆正在行驶的表面之间的牵引或摩擦引起的加速度可以允许车辆保持在锐角。换句话说，借助将受控的加速度通过第一轮施加至车辆，可以在第二轮提升的情况下将车辆保持在倾斜的俯仰角。

将车辆俯仰角保持在锐角范围内可以包括控制模块在给定时间或在给定时段内朝向指定值校正车辆的俯仰角。其还可以包括，代替保持单个锐角，允许在加速期间车辆俯仰角的一些变化，其中控制模块配置由车辆施加的制动和/或油门，以防止车辆俯仰角达到除了指定的锐角范围以外的值。

如上所述的加速度可以指代车辆在行驶方向上的速度的改变，因此可以包括加速和减速。

车辆的纵轴可以被理解为前后贯穿车辆的、在与行驶方向相同的竖直平面中对齐的线。因此，该轴可以被描绘为直接地从车辆的前面延伸至车辆的后面。当如上所述定义第一轮与第二轮之间的偏移时，术语纵轴被用来指代该轴所取向的方向，而不是该轴在车辆内的任何特定的平移位置。也就是说，在所有实施方式中，第一轮和第二轮不必一定在同一纵向对齐的平面中对齐。第一轮和第二轮在车辆的偏航轴和俯仰轴或侧向轴(lateralaxis)上的相对位置可以在不同的实施方式中不同，或者可以相同，这部分地取决于轮的布置。

根据通常接受的车辆主轴的定义，车辆俯仰轴可以被理解为车辆的侧向轴或横轴(transverse axis)。因此，俯仰角可以指的是绕俯仰轴的取向，即绕垂直于车辆行驶的方向或车辆的纵轴的水平轴的取向。换句话说，车辆俯仰角可以被理解为行驶方向与车辆的纵轴之间的角度，该行驶方向通常与地面或表面的坡度基本上相同，在该地面或表面上车辆在与车辆纵轴相同的竖直平面中行驶。其也可以被理解为车辆的纵轴与水平面即垂直于由于重力引起的加速度的平面之间的角位移。锐角可以被理解为大于但不包括0°且小于但不包括90°的任意角度。因此，锐角的车辆俯仰角可以表示其中第二轮被提升并且在行驶方向上偏离第一轮的姿态。也就是说，其中，车辆俯仰角大于0°，其中0°表示第二轮与地面或表面接触并且不被提升的姿态，并且车辆俯仰角是小于90°的角度，并且其中，90°表示竖直姿态，或者第二轮竖直地在第一轮上方的姿态。

有利地，车辆的控制模块可以被配置成调整施加至第一轮的扭矩，以在使车辆加速的同时使车辆俯仰角稳定。因此，控制模块可以被编程为实现反馈系统，其中，其控制由制动器或发动机或马达作用在轮上的力，以反应性地使如由传感器监测到的车辆俯仰轴的任何改变反向。因此，控制模块可以被配置成例如响应于监测到的俯仰角的减小而增加施加的扭矩，并且相反地响应于监测到的俯仰角的增大而减小施加的扭矩。以这种方式，车辆可以在加速的时段期间或在车辆被加速时维持锐角的车辆俯仰角。在这种情况下，由于由控制模块提供的稳定性，在车辆加速时车辆俯仰角可能会是锐角的。换句话说，控制模块可以使车辆俯仰角为锐角，使得第二轮被提升，同时使车辆加速。

通常，采用锐角的车辆俯仰角涉及第二轮，以及在一些实施方式中，涉及被保持在提升的位置或在那些轮不与地面接触的位置的其他轮。为此，控制模块可以被配置成控制施加的扭矩，以提升第二轮并且此后在使车辆加速的同时保持锐角的车辆俯仰角。第二轮正被提升可以被理解为第二轮正在表面上方或从表面升高或提高，也就是说不再需要与车辆正在行驶的表面接触。因此，为了进入后轮平衡姿态，车辆可以被配置成暂时地或者在预先确定的或可配置的时段内将施加至第一轮的扭矩增加到如下的程度，使得第一轮与地面或表面之间的牵引或摩擦与该增加的扭矩组合使第一轮在行驶方向上以相对于得到的作为整体或者作为车辆的几何中心或质心的车辆的速度变化的不同速率改变速度。换句话说，增加的扭矩可以使第一轮加速或减速，以相对于整个车辆在朝向第二轮并使车辆旋转的行驶方向上使第一轮加速。该旋转绕横轴或俯仰轴，并且可能导致第二轮抬离地面。

以这种方式，控制模块可以被配置成通过如下方式来提升第二轮：将施加的扭矩控制成足以克服由车辆施加在第一轮上的重力扭矩以便使由第二轮承受的载荷减少，使得车辆的加速度使第二轮被提升。

一旦已经通过使车辆俯仰角达到锐角的控制模块来启动后轮平衡或翘尾模式，控制模块就可以被编程为借助校正扭矩调整来保持所达到的锐角俯仰角，或者保持不同的锐角俯仰角或实际上的锐角范围。因此，控制模块可以被配置成通过调整施加的扭矩以抵消监测到的俯仰角的变化来保持锐角的车辆俯仰角。

通常，控制模块被配置成将车辆俯仰角保持在锐角范围内，使得车辆的质心保持在水平偏离第一轮的旋转轴的位置的范围内。以这种方式，车辆的俯仰角被控制以不达到或超过如下角度，车辆的质心以该角度在第一轮上方，或在第一轮的旋转轴上方，或在第一轮与平行轮之间的车轴上方。也就是说，控制模块通常被配置成当在车辆行驶方向上或逆着车辆行驶方向使车辆加速的同时执行后轮平衡或翘尾机动动作，从而不是使车辆在第一轮上保持平衡，而是调整施加至第一轮的扭矩以保持平衡状态。该平衡状态达到或保持在一方面即由于车辆的质心水平地偏离第一轮而引起绕第一轮施加在车辆上的重力扭矩与另一方面即由于由装置施加在第一轮上的扭矩而引起绕第一轮施加在车辆上的反作用扭矩之间。为了保持该平衡状态，车辆通常在与行驶方向平行或反向平行的单个方向上加速，由于由装置施加至第一轮的扭矩而假设在行驶表面与第一轮之间存在足够的牵引或摩擦。

在一些实施方式中，第一轮是前轮，并且第二轮是后轮，并且该装置包括制动器，该制动器适于将制动扭矩施加至前轮以在与行驶方向相反的方向上使车辆加速。以这种方式，为了控制车辆执行翘尾，控制模块可以将制动施加至第一轮以在降低车辆速度的同时抬起后轮，从而达到锐角的车辆俯仰角。控制模块可以被编程为此后将车辆保持在锐角俯仰角，同时逆着行驶方向使车辆加速。这可以继续进行直到车辆停止，或者其可能在车辆仍在行驶时终止。因此，车辆的稳定系统可以具有减小施加至第一轮的制动的能力或实际上适当地增大制动的能力，使得遥控汽车、摩托车或其他形式的车辆在紧急制动下不会向前翻转，而是执行受控的翘尾或前轮滑行。

在一些实施方式中，第一轮是后轮，并且第二轮是前轮，并且该装置包括马达，该马达适于将驱动扭矩施加至后轮，以在与行驶方向相同的方向上使车辆加速。因此，后轮驱动的遥控摩托车、汽车和其他类型的车辆可以通过控制模块调节施加至后轮中的一个或更多个或者后轮中的每个的驱动来执行后轮平衡。

在一些实施方式中，车辆适于能够执行后轮平衡和翘尾两者。在这样的实施方式中，该装置还可以包括适于将扭矩施加至第二轮的装置，并且控制模块可以被配置成根据监测到的车辆俯仰角来控制由该装置施加至第二轮的扭矩，以在将车辆俯仰角保持在锐角范围的同时使车辆加速。用于将扭矩施加至第一轮和第二轮中的每个的装置可以是不同的各个装置，或者车辆可以被配置成使得一个装置或连接的装置将所需扭矩施加至第一轮和第二轮中的每个。在不同的实施方式之间，车辆上的轮的数目可以不同，使得车辆可以采取例如自行车、三轮车、汽车或载重车的形式。这些示例中的每个可以适于能够执行后轮平衡和翘尾模式中的一者或两者。例如，对于遥控摩托车，第一轮和第二轮可以以线性布置与车辆的纵轴对齐。在四轮车辆中，该装置可以适于将扭矩施加至前轮对和后轮对中的一者或两者。

对于两轮的类似摩托车的布置，扭矩施加装置可以适于旋转地加速或减速前轮和后轮中的一者或两者。

在一些实施方式中，车辆包括第三轮。在这些实施方式中的一些中，车辆被配置成当扭矩被施加至第一轮时相应地将扭矩施加至第三轮。因此，在三轮车类的三轮布置中，两个后轮可以适于包括用于驱动它们以执行后轮平衡的装置，以及/或者单个前轮可以包括适于施加经调节的减慢的扭矩以执行翘尾的制动器。

在一些三轮的实施方式中，车辆可以包括用于将扭矩施加至第三轮的第二装置，或者与适于将扭矩施加至第一轮的装置相同的装置可以将扭矩施加至第一轮和第三轮两者。

在一些实施方式中，车辆还包括第四轮。因此，第一轮可以是连接至第一车轴的一对轮即左侧轮和右侧轮之一，并且该装置可以适于向车轴本身或向该一对轮中的两个轮施加扭矩，通常达到相等或基本上相等的程度。

另外地或替选地，第二轮可以是一对轮之一，并且可以一起连接至车轴。

换句话说，车辆可以包括两个轮组，所述两个轮组沿诸如汽车的装四轮或更多轮的车辆的横轴即侧向轴或俯仰轴彼此偏离。这些组中的每个可以包括第一轮和第二轮。四个轮可以呈规则的四边形布置，例如，其中每个组中的第一轮之间的距离与每个组中的第二轮之间的距离相同，或者这些距离可以不同，例如，后轮之间的距离可以大于前轮之间的距离。

通常，传感器包括取向传感器和旋转传感器。更优选地，取向传感器包括加速度计，该加速度计被配置成监测车辆相对于由于重力引起的加速度的方向的取向。因此，可以监测绝对取向，即车辆相对于竖直轴的取向。具体地，传感器可以监测相对于竖直方向的车辆俯仰角。

通常，旋转传感器包括陀螺仪传感器。多年来，微型陀螺仪已在常规的遥控车辆中使用在转向轴上，以为汽车提供稳定性并使它们易于驾驶。在某些情况下，这些可以被配置成使非专家操作者可以进行“漂移”汽车驾驶。陀螺仪也已经用于使模型自行车和摩托车稳定，使得这些车辆在行驶时保持直立并且不经常摔倒。这样的传感器可以监测它们的相对取向的变化。优选的是，代替仅包括陀螺仪传感器，车辆包括加速度计和陀螺仪传感器两者。这是有利的，因为陀螺仪传感器对取向的改变有反应，因此适合于使系统稳定。然而，将来自陀螺仪传感器和加速度计传感器两者的监测到的数据进行组合允许将检测到的取向的改变相对于竖直方向或水平平面作为参考。因此，陀螺仪传感器和加速计可以将它们的读数组合，以监测绝对取向的改变，从而允许计算车辆俯仰角及其改变。

通常，控制模块被配置成在接收到用于使车辆加速的遥控命令时控制扭矩以使车辆加速，同时将车辆俯仰角保持在锐角范围内。在这样的实施方式中，操作遥控车辆的用户可以传送遥控命令以施加车辆的制动或油门，以分别使其减速或加速。响应于接收到这些命令，控制模块可以调节由车辆施加的实际制动或马达加速，以自动地执行翘尾或后轮平衡。在一些实施方式中，后轮平衡和翘尾命令由控制模块接收并解释为与制动和加速命令不同或分开的命令，因此操作用户可以独立于发出的制动或加速命令而使车辆执行后轮平衡或翘尾。

控制模块可以被编程为使车辆处于特定的预先确定的角度范围内。在一些实施方式中，控制模块被配置成将车辆所保持的锐角范围是30°至70°。在一些实施方式中，锐角范围是40°至60°。

在一些实施方式中，控制模块被配置成在使车辆加速的同时将车辆俯仰角保持在基本上恒定的锐角。尽管在执行后轮平衡或翘尾期间预期俯仰角的一些变化，但是控制模块可以被编程为使车辆稳定，使得将车辆俯仰角朝向恒定的锐角校正。

在一些实施方式中，车辆适于接收包括俯仰角参数的遥控命令，其中，控制模块被配置成将车辆俯仰角保持在与俯仰角参数对应的锐角。在这样的实施方式中，俯仰角参数可以被预先配置为车辆或控制模块的编程的一部分，或者其可以经由在车辆使用时由车辆接收的遥控命令来接收。该参数可以被传送至车辆，以在车辆正在行驶时设置或调整所保持的锐角车辆俯仰角。在一些实施方式中，俯仰角参数代表期望的锐角范围，控制模块被配置成在执行后轮平衡或翘尾期间将车辆保持在该期望的锐角范围中。

尽管到目前为止讨论的几何形状主要是指在基本上平的(即垂直于竖直轴的)表面上执行后轮平衡和翘尾模式，但是车辆也可以能够在倾斜的表面上执行这些模式。在这样的情况下，当车辆在具有绕车辆的俯仰轴的倾斜分量的表面上上坡或下坡行驶时，控制模块可以被配置成调整锐角范围，控制模块被配置成将车辆俯仰角保持在该锐角范围，使得在车辆执行后轮平衡或翘尾的任意一种情况下，其中第二轮根据与水平平面具有一定角位移的车辆行驶的方向提升在地面上方。

尽管车辆通常将被控制成沿直线路径加速以执行后轮平衡，但是还设想操作者在执行该特技的同时可以向车辆发出转向命令，从而沿不是直的且包括曲线的路径引导车辆。因此，在一些实施方式中，车辆适于在将车辆俯仰角保持在锐角范围内的同时允许车辆转向。例如，这可以借助差动式马达或制动来实现，该差动式马达或制动适于向汽车中的左从动轮和右从动轮中的每个施加不同程度的扭矩。在这样的实施方式中，车辆可以被配置成将转向命令与控制模块的保持俯仰角的输出组合，以在车辆被用户转向的同时将车辆保持在后轮平衡姿态。

根据本发明，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质被配置成存储计算机可执行代码，该计算机可执行代码在由计算机执行时将该计算机配置成：接收包括监测到的遥控车辆的俯仰角的数据；以及根据监测到的车辆俯仰角将控制信号发送至遥控车辆的装置，以控制由该装置施加至遥控车辆的第一轮的扭矩，以在将车辆俯仰角保持在锐角范围内的同时使车辆加速。因此，包括适当部件的遥控车辆可以被配置有这样的指令，以能够以结合前述车辆所描述的方式来执行后轮平衡或翘尾。

根据本发明，还提供了一种计算机实现的方法，该方法包括：接收包括监测到的遥控车辆的俯仰角的数据；以及根据监测到的车辆俯仰角将控制信号发送至遥控车辆的装置，以控制由该装置施加至遥控车辆的第一轮的扭矩，以在将车辆俯仰角保持在锐角范围内的同时使车辆加速。因此，可以是遥控车辆的一部分或可以与其分开并与其通信的控制模块可以执行该方法，以使该车辆以上述的方式执行后轮平衡或翘尾。

根据本发明，还提供了一种遥控车辆，该遥控车辆包括：沿车辆的纵轴偏移的第一轮和第二轮，适于使第一轮转向的转向系统，被配置成监测车辆的侧倾角的传感器，以及控制模块，其被配置成在车辆正在行驶时根据监测到的车辆侧倾角来控制第一轮的转向，以将车辆侧倾角保持在锐角范围内。因此，车辆可能能够在车辆的同一侧上的两个轮上被驱动。以这种方式，遥控车辆能够执行被称为“滑行”的汽车驾驶特技，其中，当在车辆的一侧上的两个轮上平衡的同时驱动车辆。

通常，当在滑行模式下行驶时，仅需要将驱动施加至轮的在地面上或与地面接触的一个或更多个轮。典型的两轮驱动汽车具有差速器，由此功率采用最小阻力的路径，使得如果轮处于空中(例如，当汽车处于滑行模式时)，则不会将功率传送至与地面接触的驱动轮。因此，出于滑行目的，在进入滑行取向后，汽车将不会向前驱动。如果不解决这个问题，滑行将是困难的或不可行的。

存在三种克服这的方法。第一种方法是移除差速器并允许空运轮旋转。第二种方法是锁定差速器使得空运轮旋转，但是功率被传送至驱动轮。第三种方法是将制动施加至空运轮，从而产生对与地面接触的轮的阻力并转移驱动。这种一个轮制动系统被称为“小提琴制动(fiddle brake)”。

上面的内容同样适用于四轮驱动汽车，其中，每个差速器都应处理，并且两个小提琴制动将是有利的。

因此，通常，对于正常的非滑行行驶，通常将驱动施加至车辆的右侧和左侧中的每个上的一个或更多个轮。然而，当仅在车辆的一侧上的轮上“滑行”，并且另一侧上的轮升高且不与地面接触时，可以以上述的方法中的任何一种来处理每个差速器。因此，避免了对具有例如差速器的驱动的遥控汽车的有害影响，该驱动优先地施加至升高的轮，而不是施加至与地面接触的轮，并且因此感觉到较大的对转动的阻力。

对于四轮遥控汽车，通过来自仅一个轮(例如后轮)的驱动，或者通过来自与地面接触的前轮和后轮两者的驱动，滑行可以是可行的。

通常，第一轮和第二轮在车辆的纵轴内基本上对齐。例如，在遥控汽车中通常是这种情况，其中，前轮中的每个在相应后轮的前面是纵向的。因此，车辆通常可以包括横向地偏离第一轮和第二轮的至少第三轮。替选地或另外地，车辆可以包括纵向滑道、连续轨道、球体或支架中任一种中的一个或更多个。

车辆的转向系统通常适于将转向角施加至第一轮，或者控制模块被配置成控制所施加的转向角。转向或转向角可以被理解为在轮的旋转轴与车辆的俯仰轴或横轴之间形成的角度。由于转向通常涉及单个旋转自由度，因此，在这样的情况下，轮的角度或角位移在横轴或俯仰轴以及纵轴或侧倾轴的平面内。转向系统可以适于一起调整第一轮和第三轮两者的转向角。替选地，车辆可以适于在执行滑行机动动作时独立于第三轮的转向角来调整第一轮。

侧倾角可以被理解为车辆绕车辆的侧倾轴或纵轴的角位移。这可以被可视化为与水平平面即垂直于由于重力引起的加速度的平面的角位移，或者在车辆横轴与在垂直于车辆纵轴的方向上的车辆下方的地面或表面的坡度之间的角度。

通常，控制模块被配置成调整第一轮的转向以使车辆侧倾角稳定。因此，控制模块可以被配置成使用反馈机构来调整第一轮的转向使得车辆朝向车辆质心相对于其平衡位置向左或向右(相对于向前行驶方向)的任何偏差校正地转向。

例如，控制模块可以被配置成响应于监测到的侧倾角的减小来调整施加的转向角以使第一轮朝向车辆质心转向，并且响应于监测到的侧倾角的增加来调整施加的转向角以使第一轮远离车辆质心转向。这些示例反馈响应通常适用于滑行机动动作，其中，车辆在基本上直线的路径上行驶。因此，车辆可以保持锐角的车辆侧倾角，在该锐角的车辆侧倾角下车辆质心竖直地在第一轮和第二轮与表面或地面接触的点之间延伸的轴上方，或者在与上述轴相同的竖直平面中。因此，在该重量平衡模式下，车辆可以沿或绕基本上直线的路径行驶。

另外，控制模块可以被编程为使得车辆可以保持锐角的车辆侧倾角，在该锐角的车辆侧倾角处车辆质心偏离第一轮和第二轮与表面或地面接触的点之间延伸的轴。该模式被可视化为沿弯曲路径的行驶，以提供向心加速度，其在该重量不平衡模式下防止质心落下并且因此减小侧倾角。在这样的重量不平衡模式下，控制模块被配置成在车辆的向心加速度的时段期间或在车辆向心地加速时通过使车辆转向使得其沿弯曲路径行驶维持锐角的车辆侧倾角。换句话说，控制模块允许根据由传感器监测的向心加速度的幅度，通过调整目标车辆侧倾角(模块朝向该目标车辆侧倾角校正)来将车辆保持在锐角的侧倾角，即使在车辆正围绕弯曲路径行驶时也是如此。

在一些实施方式中，车辆可以包括沿车辆的横轴偏离第一轮和第二轮的第三轮。控制模块可以被配置成控制第一轮的转向以提升第三轮，并且此后将车辆的所有角度保持为锐角。第三轮正被提升可以被理解为第三轮在车辆正在行驶的表面上方被升高或提高，也就是说不再需要与该表面接触。如上所述，锐角的车辆侧倾角可以指的是大于而不包括0°且小于而不包括90°的侧倾取向或角位移。因此，锐角的车辆侧倾角可以表示第三轮被提升并在垂直于行驶方向的水平轴上偏离第一轮和第二轮的驱动取向。因此，在0°，第三轮可以与地面接触，然后在90°，第三轮可以竖直地在第一轮与第二轮之间的轴上方。因此，模块可以被配置成使得侧倾角被保持在这些极限值之间且不包括这些极限值的值。

在一些实施方式中，控制模块被配置成通过如下方式来提升第三轮：将第一轮的转向控制成使得绕在第一轮与第二轮之间延伸的轴施加在车辆上所产生的扭矩足以克服绕所述轴施加在车辆上的重力扭矩，以使由第三轮承受的载荷减少，使得第三轮被提升。以这种方式，控制模块可以通过以下述方式急剧地使车辆转向来启动滑行机动动作：使得向侧面的加速度使通常侧向地偏离第一轮和第二轮的一个或两个轮从地面抬起，从而以受控的方式使车辆侧倾过一定的锐角。

在一些实施方式中，控制模块被配置成通过调整第一轮的转向以抵消监测到的侧倾角的变化来保持锐角的车辆侧倾角。因此，控制模块可以响应于监测到的侧倾角的偏差来反应性转向，以使车辆侧倾角保持平衡状态。

在一些实施方式中，第一轮是前轮，并且第二轮是后轮，并且在这样的实施方式中，车辆通常适于前轮转向。

在一些实施方式中，第一轮是后轮，并且第二轮是前轮，并且在这样的实施方式中，车辆通常适于后轮转向。

在其他实施方式中，车辆还包括适于使第二轮转向的转向系统，其中，控制模块被配置成在车辆正在行驶时根据监测到的车辆侧倾角来控制第二轮的转向，以将车辆侧倾角保持在锐角范围内，并且其中，车辆适于主动前后轮转向。在这样的实施方式中，单个车辆可能能够在滑行模式下行驶，并且与行驶的地面或表面接触的一侧上的前轮和后轮两者都被用于校正地转向以保持滑行侧倾角。用于第一轮和第二轮的这样的转向系统可以是同一个，或者可以是分开的或连接的系统。

车辆包括的轮的数目在不同的实施方式中可以不同，因此车辆可以包括两个、三个、四个、六个或任意数目的轮。

因此，在一些实施方式中，车辆可以包括沿车辆的横轴偏离第一轮和第二轮的第四轮。这样的实施方式可以包括矩形轮配置，包括遥控汽车的那些。

优选地，第三轮和第四轮沿车辆的纵轴偏移并且基本上在车辆的纵轴内对齐，车辆还包括适于使第三轮转向的转向系统，其中，控制模块还被配置成在车辆正在行驶时根据监测到的车辆侧倾角来控制第三轮的转向，以将车辆侧倾角保持在锐角范围内。换句话说，车辆可能能够在滑行模式下行驶在第一轮和第二轮上，或者代替地利用第三轮和第四轮与地面接触在滑行模式下行驶。

通常，传感器包括取向传感器和旋转传感器。优选地，取向传感器包括加速度计，该加速度计被配置成监测车辆相对于由于重力引起的加速度的方向的取向。优选地，旋转传感器包括陀螺仪传感器。以与结合监测车辆俯仰角描述的方式类似的方式，这样的传感器组合可以被配置成监测车辆侧倾角，并且可以被配置成监测车辆侧倾角的变化率，即绕车辆的纵轴的角速度或频率。

优选地，控制模块被配置成在接收到进入滑行模式的遥控命令时在车辆正在行驶时根据监测到的侧倾角控制第一轮的转向，以将车辆侧倾角保持在锐角范围内。因此，在一些实施方式中，操作者可以将遥控命令传送至车辆，以迫使车辆进入滑行模式。作为响应，控制模块可以以足够小的曲率半径和/或以足够的行驶速度执行向侧面的转动，以使车辆达到锐角侧倾角。替选地或另外地，控制模块可以被编程为在接收到与转向机动动作对应的转向命令时或通过检测转向机动动作而自动地进入滑行模式，该转向机动动作具有超过特定阈值或满足预配置的标准的转向角或路径曲率半径。

通常，锐角范围是30°至70°。优选地，锐角范围是40°至60°，更优选地，锐角范围是35°至45°。

在其中期望车辆精确地遵循给定的滑行取向的实施方式中，控制模块可以被配置成将侧倾角保持在基本上恒定的锐角。预期在实践中，在这样的实施方式中，将出现侧倾角的一些不可避免的变化。尽管如此，控制模块可以起作用以使车辆稳定，使得侧倾角朝向恒定的锐角校正。

在一些实施方式中，车辆适于接收包括侧倾角参数的遥控命令，其中，控制模块被配置成将车辆侧倾角保持在与侧倾角参数对应的锐角。侧倾角参数可以作为控制模块编程的一部分预先配置，或者其可以在车辆正在行驶时能够经由遥控命令接收。在一些实施方式中，参数可以被传送至车辆，以设置或调整在车辆正在运行时所保持的锐角车辆侧倾角。

为了便于在滑行模式下行驶，第一轮和第二轮中的任意一个或每个可以成形为使得相应轮的与表面接触的部分适于增加车辆的稳定性，在车辆侧倾角正被保持在锐角范围内时车辆正行驶在该表面上。因此，车辆当执行滑行特技时所行驶的轮或其轮胎可以被特殊地轮廓化成向在该模式期间保持的平衡或平衡状态提供另外的稳定性。通常，该部分包括轮的在其周向表面与其面向外的圆形表面之间的轮胎的边缘，该面向外的圆形表面的曲率半径大于不适于促进滑行的轮胎或轮的曲率半径。这样的形状通过增加与行驶的表面接触的轮的表面积来提供更大的稳定性。

根据本发明，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质被配置成存储计算机可执行代码，该计算机可执行代码在由计算机执行时将计算机配置成：接收包括监测到的遥控车辆的侧倾角的数据，以及在车辆正在行驶时根据监测到的车辆侧倾角将控制信号发送至转向系统以控制遥控车辆的第一轮的转向，以将车辆侧倾角保持在锐角范围内。因此，可以在具有必要的部件和轮配置的任何车辆中实现上述的有利能力。

根据本发明，还提供了一种计算机实现的方法，该方法包括：接收包括监测到的遥控车辆的侧倾角的数据，以及在车辆正在行驶时根据监测到的车辆侧倾角将控制信号发送至转向系统以控制遥控车辆的第一轮的转向，以将车辆侧倾角保持在锐角范围内。因此，可以是遥控车辆的一部分或者可以与遥控车辆分开并与其通信的控制模块可以执行该方法，以使车辆以上述的方式执行滑行特技。

根据本发明，还提供了一种遥控车辆，该遥控车辆包括：第一轮和第二轮，适于将扭矩施加至第一轮的装置，被配置成监测车辆的俯仰角的传感器，以及控制模块，其被配置成在车辆处于自由落体时根据监测到的车辆俯仰角来控制由装置施加至第一轮的扭矩，以将车辆俯仰角保持在指定的角度范围内。因此，车辆能够执行自稳定跳跃模式，其中，如果车辆从坡道或类似物发射至空中，则包括控制模块的稳定系统会自动地调整车辆发动机或马达的功率输出或者车辆的制动，以使车辆达到恰当的姿势或将车辆保持在恰当的姿势，以实现平的和安全的着陆。因此，可以通过油门或制动器的受控和自动施加来更改在跳跃飞行中车辆的姿态。由于在车辆处于自由落体或接近自由落体时通过使轮减慢或加速而引起的车身与车轮之间的角动量的转移，这是可行的。因此，控制模块可以被配置成当车辆基本上处于自由落体时如上所述地控制扭矩。

有效的自由落体通常被理解为是指通常当车辆完全或基本上脱离与行驶的地面或表面接触时基本上仅在重力的作用下的运动。例如，当车辆从较高的表面落至或跳至较低的表面或者跟随坡道跳跃时，车辆可能仅在重力的作用下移动。鉴于除了重力以外，诸如通常是空气阻力、阻力或空气动力效应的一些相对较小的力可能会作用在车辆上的可能性，该术语基本上被使用以限定该运动。这些力通常将存在于大多数应用中，然而与由车辆感受到的重力相比，它们的幅度通常将可以忽略不计。

在一些实施方式中，指定的角度范围在-5°至5°之间。通过控制车轮的旋转以控制车身的取向和旋转，因此控制模块可以在跳跃期间将车辆保持在基本上平的姿态。在一些优选的实施方式中，控制模块被配置成将车辆俯仰角保持在大致0°。以这种方式，控制模块可以将适当的扭矩施加至车辆的轮中的一个或更多个以使车辆稳定，使得其关于前轮与后轮之间的纵轴是水平的或基本上是水平的。以这种方式，车辆能够在从高处跳跃或落下时安全着陆。

在一些实施方式中，指定的角度范围可以集中于锐角值。也就是说，指定的范围可以被配置成使得车辆在可能导致车辆经受空气动力升力的跳跃飞行中处于锐角姿态。例如，指定的角度范围可以在5°至25°之间，或在20°至40°之间，即分别以15°和30°的俯仰角为中心。因此，受控的跳跃取向可以被配置成使得通过升力使由车辆“跳跃”的距离最大化，该升力由使飞行中的车辆形成角度而产生。

另外，一些实施方式可以被配置成使得可以由遥控车辆的用户或操作者来调整指定的角度范围。因此，控制模块可以被配置成根据用户定义的跳跃角参数来保持车辆俯仰角。跳跃角参数可以包括用户期望在车辆自由落体期间将俯仰角保持在其的车辆俯仰角或车辆俯仰角的范围。该能力对于在跳跃之后车辆所着陆的表面是倾斜的、不平坦的或以其他方式不平的情况是有利的。例如，操作者可以认识到自由落体的遥控车辆正沿行朝向某个有坡度地形的轨迹，并且可以相应地将跳跃角参数设置成匹配或基本上匹配坡度的角度，使得车辆以适当的俯仰角执行干净利落的着陆。

通常，控制模块被配置成在车辆处于自由落体时控制施加的扭矩，以使车辆绕其俯仰轴旋转过指定的角度，并且此后将车辆俯仰角保持在指定的角度范围内。这可以对应于通过监测初始角位移或绕车辆的俯仰轴的旋转并且使车辆旋转过与调平车辆所需的位移对应的指定的角度将车辆俯仰角从初始倾斜姿态校正为平的姿态。

这也可以对应于“翻转模式”，其中，车辆旋转过的指定的角度可以被指定为360°或更大，使得车辆在达到指定的范围内的角度之前绕俯仰轴旋转过一个或更多个完整的转数。

在一些实施方式中，车辆包括包含第一轮和第二轮的多个轮，并且该装置适于将扭矩施加至多个轮中的每个轮，并且控制模块被配置成在车辆处于自由落体时根据监测到的车辆俯仰角来控制由该装置施加至多个轮中的每个轮的扭矩，以将车辆俯仰角保持在指定的角度范围内。因此，将理解的是，车辆可以包括两个、三个、四个或更多个轮。在各种实施方式中，车辆被调节使得扭矩可以被施加至这些多个轮中的任何一个或全部或者多个轮的任何一个子集。相同的扭矩可以同时施加至多个轮。这样做可以允许控制模块实现轮的角动量的更大的变化率，以及因此，由于车辆整体的角动量的守恒，实现车身的角动量的更大的变化率。这是因为更多数目的轮——每个轮都由给定的扭矩以给定的速率有角度地加速——将共同拥有更大的惯性矩，以及因此比更少的轮拥有更大的角动量。因此，可以通过控制模块更快地实现取向或角度旋转改变，并且因此这些实施方式可以更快速反应。

通常，车辆还包括适于在车辆处于自由落体时进行检测的传感器。典型地，这将是被编程为诸如在检测到自由落体时记录事件的加速度计。在一些实施方式中，传感器可以与适于监测俯仰角的传感器相同或集成在一起。替选地，自由落体传感器可以包括单独的传感器。

由于加速度计通常固有地感测与自由落体的偏差，因此当车辆以及因此安装在其中的加速度计处于自由落体状态时，可以相反地使用加速度计来输出信号。也就是说，其当除了重力之外车辆基本上不经受任何外力时可以由传感器来检测。这样的状态在执行从坡道的跳跃时在车辆与坡道脱离接触的这一点出现，原因是由坡道表面通过轮施加在车辆上的接触力停止。此时，车辆有效地进入自由落体，忽略了例如空气动力学的效应。传感器可以被配置成将自由落体信号发送至控制模块。响应于接收到该信号，控制模块可以开始将校正扭矩施加至车辆的一个或更多个轮。

根据本发明，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质被配置成存储计算机可执行代码，该计算机可执行代码在由计算机执行时将该计算机配置成：接收包括监测到的遥控车辆的俯仰角的数据，以及在车辆处于自由落体时根据监测到的车辆俯仰角将控制信号发送至遥控车辆的装置以控制由该装置施加至遥控车辆的第一轮的扭矩，以将车辆俯仰角保持在指定的角度范围内。因此，可以向包括必要的部件的车辆提供指令，该指令允许车辆执行自稳定跳跃或翻转模式机动动作。

根据本发明，还提供了一种计算机实现的方法，该方法包括：接收包括监测到的遥控车辆的俯仰角的数据，以及在车辆处于自由落体时根据监测到的车辆俯仰角将控制信号发送至遥控车辆的装置以控制由该装置施加至遥控车辆的第一轮的扭矩，以将车辆俯仰角保持在指定的角度范围内。因此，可以是遥控车辆的一部分或者可以与遥控车辆分开并与其通信的控制模块可以执行该方法，以使车辆以上述的方式执行自稳定跳跃或翻转模式机动动作。

根据本发明，还提供了一种根据上述的车辆中的任何一种的遥控车辆。因此，设想本发明的一些实施方式可能能够执行以下中的任一个或全部或任意子集：后轮平衡、翘尾、滑行、自稳定跳跃或翻转模式。

根据本发明，还提供了用于提供操作遥控车辆的步骤的方法。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明的示例，其中，相同的附图标记指示相同的特征，并且在附图中：

图1是根据本发明的第一示例遥控车辆的透视图；

图2示出了第一示例遥控车辆在第一示例行驶模式的各个阶段处的侧视图；

图3示出了根据本发明的第二示例遥控车辆在第二示例行驶模式的不同阶段处的侧视图；

图4是根据本发明的第三示例遥控车辆的局部截面顶视图；

图5示出了第三示例遥控车辆在第三示例行驶模式的三种不同变化中的前视图；

图6是第三示例遥控车辆在沿以第三示例行驶模式行驶的路径的各个阶段处的顶视图；

图7示出了根据本发明的第四示例遥控车辆在第四示例行驶模式下在坡道跳跃期间的不同阶段处的侧视图，上述侧视图在第四示例遥控车辆在不采用第四示例行驶模式的情况下在等效的坡道跳跃期间的相同阶段处的侧视图的下面；

图8示出了第四示例遥控车辆在采用和不采用第四示例行驶模式的两种情况下在第二坡道跳跃期间的多个阶段处的侧视图；以及

图9是示出了根据本发明的遥控车辆的示例接收器和控制板接口的示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，现在描述根据本发明的第一示例遥控车辆。车辆101被示出为在后轮平衡模式下行驶。指示了三个空间轴X、Y和Z，其中车辆101在平行于X轴的方向上沿地面向前行驶。车辆101具有包括外部车身115的模型载重车的形式，该外部车身基本上覆盖驱动、转向、悬架和控制系统(未示出)。本示例由电池(未示出)驱动。然而，车辆以及根据本公开内容的任何其他车辆可以替选地或另外地由硝基甲烷、汽油和油基系统驱动。

该车辆包括四个轮103、105、107、109。这四个轮以矩形配置布置，使得第一轮103和第二轮105在车辆的右侧对齐，并且第三轮107和第四轮109在车辆的左侧对齐。本示例车辆具有从动后轮和前转向。因此，第一轮103和第三轮107由电动马达(未示出)驱动，并且因此具有施加至其的扭矩以向前加速车辆。作为替选方案，车辆可以由内燃机驱动。由第二轮105和第四轮109来执行转向，第二轮和第四轮被配置成绕平行于车辆的偏航轴的轴旋转或枢转。

车辆101可以通过经由射频链路接收的命令信号来控制。天线117(其如所示可以是外部的，或者可以集成至车辆的接收器中)接收与要由车辆执行的油门、制动和转向动作相关的信号。还设想根据本发明的车辆可以经由有线连接或者经由微波或红外频率通信来接收遥控命令。借助本领域中公知的常规遥控车辆部件，对信号进行解码，并且将来自经解码的信号的命令发送至电子速度控制器。

除了根据现有技术的在遥控汽车中通常采用的电子部件之外，车辆101还包括控制模块111，该控制模块根据来自传感器113的读数以及根据由用户发出并经由天线117接收的控制信号来控制车辆的动作。控制模块111为微电子控制器的形式，通常被称为控制板，该控制板具有包括陀螺仪传感器和加速度计的集成传感器113。具体地，传感器113包括三轴陀螺仪传感器，该三轴陀螺仪传感器能够监测传感器的相对姿态的改变以及因此监测车辆101本身的相对姿态的改变，在该车辆中安装有控制板111。控制器板111还包括三轴加速度计，该三轴加速度计可以监测板在三个正交轴上的加速度，并且因此可以监测板111和车辆101由于施加外力而产生的加速度，并且还可以监测车辆101相对于由于重力引起的加速度的方向(即，相对于向下方向)的绝对取向。

在本示例中，控制板具有空中定位轮控制器(aerial positioning wheelcontroller，APWC)的特定形式。APWC稳定器单元是由带有PWM输入/输出连接的电路板、高速处理器以及检测取向和姿态的姿态传感器组成的一台小型计算机。APWC是一个接口，该接口组合和校正用户输入命令，同时读取与车辆在三个轴上的姿态相关的所有传感器数据，并且计算发送至车辆的控制部件尤其是伺服和ESC的最佳命令。

本示例的APWC包括32位MPU6000 STM处理器，该处理器能够快速处理和计算来自其六自由度(6DOF)传感器的信息。在本示例中，在控制车辆时必须使用若干个传感器，而不是单个传感器。6DOF是指：内置的惯性传感器——加速度计测量加速力，以及陀螺仪测量每个轴上的旋转力。这些是六自由度。

APWC经由标准PWM连接器连接在RX与控制部件之间。因此，其既能够校正驾驶员的输入，又能够以高速度和精度抵消外部因素例如坡度、颠簸等，从而提供在三个轴上的无缝的姿态稳定处理。

像所有计算机一样，APWC需要软件才能进行操作。本示例运行对来自传感器中的所有的测量结果进行结合的固件，并且应用了复杂的卡尔曼(Kalman)滤波以及大量自定义参数。代码的基础是围绕“PID循环”技术构建的，该技术涉及以下内容：

P反应取决于当前误差

I对过去的误差的累积

D是基于当前的变化率的对未来误差的预测。

PID控制器是在控制系统中广泛使用的控制回路反馈机构。PID控制器从传感器获取数据，并将其与期望值进行比较。该差被称为“误差”，并且因此APWC会更改马达的速度或伺服的角度以减小“误差”。因此，通过调整PID设置并利用高速、高准确度部件，可以使车辆稳定在各种特技模式下。

车辆101被示出为以升高的姿态驾驶以执行后轮平衡。车辆取向的俯仰角θ被示出为形成在车辆行驶即向前行驶的由箭头A指示并与X轴平行的方向与由箭头B指示的车辆101的纵轴之间。延伸通过车辆101的中心的特定纵轴由箭头L指示。这可以被看成与箭头B平行，因为两者都指示车辆的纵向方向，即沿车辆从后面到前面例如从后部处的第一轮103到第二前轮105延伸的轴。

可以看出，俯仰角θ是锐角。在示出的模式下，这是通过下述操作实现的：控制模块111从传感器113接收如由加速度计传感器测量的包括当前监测的俯仰角θ的数据并且控制车辆的电动马达(未示出)以调节施加至第一轮103和第三轮107的驱动扭矩，以保持锐角的俯仰角。

以这种方式，一旦已经达到期望的俯仰角，通过平衡绕俯仰轴作用在车辆101上的扭矩，将供应至后轮103、107的功率的量保持在适当的水平，以使车辆101绕由箭头P和L指示的横轴或俯仰轴保持在旋转状态下。例如，当车辆向前行驶时，通过由车辆在其上行驶的地面或表面施加(assert)在后轮103、107上的法向接触力和有效地将车辆的质心向下拉动的重力的组合施加的扭矩可能超过施加在车辆上的扭矩，因此超过施加在将向前驱动施加至后轮103、107的马达(未示出)上的扭矩，净扭矩将导致俯仰角θ减小，从而使车辆的纵轴L更接近朝行驶方向A对齐。在所示的模式下，俯仰角的该减小由陀螺仪传感器113检测，并且响应于接收到指示监测到的俯仰角的数据，控制模块111控制马达(未示出)，使得施加至后轮103、107的功率或驱动的量增加。通过响应于检测到的俯仰角减小而施加这样的驱动的增加，并相反地当俯仰角增大或超过期望阈值时减小施加至后轮的功率，并且通过根据监测到的车辆俯仰角改变的幅度和变化率来调节这些施加的扭矩的幅度和变化率，车辆可以无限期地，或者只要由控制用户期望或命令就可以有效地维持延长的后轮平衡模式。

用户可能期望在该后轮平衡模式下保持特定的俯仰角，或者其可能只是期望将车辆保持在给定的锐角范围内的俯仰角。控制模块可以被配置成在第一情况下响应于任何检测到的与期望的俯仰角的偏差而调整由马达施加的扭矩，该期望的俯仰角可以被预先配置或者可以借助用户命令可配置或可改变。当车辆在后轮平衡模式下行驶时，控制器111还可以被配置成简单地保持任意锐角或在特定配置的角度范围内的锐角，并且将理解的是，这种情况与第一情况将需要的驱动扭矩的频率微调整相比，需要响应于监测到的改变而产生的较少的驱动扭矩的频率微调整。

车辆101的质心在点C处指示。如可以看出的，当车辆俯仰角θ是锐角的或在大于0°且小于90°的任意角度时，质心将即在行驶方向的前方、后轮103、107之间运转的轴横向地偏离。因此，即使在后轮平衡模式期间不存在对俯仰角θ的变化的任何校正的情况下，也应向后轮施加向前驱动扭矩以平衡由质心引起的旋转扭矩，该质心没有竖直地在车辆(以及尤其是后轮103、107)与地面接触的点之间的轴上方。换句话说，为了将车辆101保持在受控的失去平衡的延长状态中，在质心偏离后轮通道(access)的情况下，车辆向前加速。后轮平衡模式也可以被认为是控制模块111控制施加至后轮103、107的驱动，以使后轮103、107在车辆的质心C“下方”以这样的速率连续地加速，使得后轮永远无法追上质心，并且车辆绕横轴的旋转程度基本上不变。

对于图2处的第一示例车辆，描绘了后轮平衡模式的若干个阶段。在阶段A至F中的每个处，如从车辆的右侧观察的，车辆101与车辆俯仰角θ的指示一起被示出在沿直线路径的某一位置处。随着时间在进程A至F中增加，示出的六个视图A至F表示车辆101在后轮平衡模式下加速，并且指示车辆在相等的时间间隔的位置和取向。

在A处，车辆是静止的，具有0°的俯仰角(也就是说，轮距是水平的，并且所有四个轮均与地面119接触，示出了这四个轮中的两个103、105)，并且马达(未示出)是未激活的，也就是说未向轮施加任何扭矩。在第一视图中，质心由十字形标记的C表示。质心是在后轮103前面的距离X_C且在表面119上方的高度Z_C。

由用户经由无线电控制链路向车辆请求油门命令，以增加扭矩并且因此增加速度。响应于油门命令，马达在视图A与视图B之间开始将驱动扭矩施加至后轮。因此，在视图B中，随着车辆101旋转如由大约10°的小俯仰角指示的小的量，并且角加速度很小，前轮105刚与表面脱离接触。施加至后轮的驱动扭矩意味着，由表面施加在后轮上的接触力可以分解为法向分量和摩擦分量F_X，如由视图B中的相应箭头指示的。

可以通过考虑绕包含由十字形C指示的质心的轴作用的旋转和扭矩来理解产生车辆的升高的俯仰角的后轮平衡模式旋转，绕该轴作用在车辆上的逆时针扭矩由施加正扭矩Z_CX_F的摩擦力和施加负扭矩-X_CN的法向力产生。忽略角加速度，由于可以假定这的幅度可以忽略不计，因此然后正扭矩和负扭矩应共计零，因此Z_CF_X＝X_CN。由于车辆的旋转不迅速，因此质心C不会快速向上加速，因此竖直力共计零。忽略可能在车身上向上或向下施加力的任何空气动力效应，可以使由水平表面施加的力N等于车辆的重量MG。因此，F_X＝MGX_C/Z_C。因此，为了开始后轮平衡模式并使车辆101从阶段A移动到阶段B，需要由从动后轮施加的最小力为MGX_C/Z_C。在大多数汽车形状的遥控车辆中，例如本示出的示例的X_C大于Z_C，在该阶段处，因此产生了较大的阈值力需求。然而，在本示例的替选车辆例如遥控摩托车中，Z_C可能大于X_C，从而降低了力需求。通常，并且在本示例中，这些距离的比率具有一的量级，因此由轮施加的水平力必须具有与车辆的重量相同的量级。如视图B中所示，由于半径为R的轮上的扭矩由T＝rF_x给出，因此T＝rmgX_c/Z_c。车辆在本图中被描绘为左到右的方向的行驶方向上的向前加速度等于F_x/M(其中M是车辆的质量)，因为其是由提供向前加速度的表面施加在轮上的方向力。因此，当车辆以gX_c/Z_c的比率向前加速时，车辆进入后轮平衡。加速度通过由车辆走过的增量距离指示，该增量距离随着由下降图的视图指示的每个连续的时间增量而增加。通过视图B至C、C至D以及D至E继续加速，因此俯仰角θ增加到大约45°。在本示例中，控制模块被配置成将车辆俯仰角保持在35°至45°之间。为此，在已经施加油门之后，也就是说马达已在整个阶段B至阶段E中向轮提供了驱动扭矩，当控制板传感器检测到如在E处所示已经达到45°的俯仰角时，控制模块控制马达停止向后轮施加驱动扭矩，以防止俯仰角的任何进一步增大超过期望的范围。还设想：控制模块可以被配置成或可配置成具有可以根据经由遥控通信系统从用户接收的命令来更改的该期望范围，以及其可以以这种方式可配置或被预先配置成即时将该范围设置为期望的特定值，或者简单地设置成通过调节施加的扭矩以保持前轮升高但是保持在后轮的前面来将受控后轮平衡保持在任何锐角的俯仰角。

在阶段E与阶段F之间施加的油门的减小由控制模块以使得超控从控制该车辆的用户接收的任何油门命令即加速命令的方式施加。以这种方式，用户只是在控制接口(未示出)上施加油门，并且响应于接收到的命令车辆相应地加速，同时调节施加至后轮的实际驱动程度以保持在期望的俯仰角范围内。还设想例如可以根据从控制用户接收的拨动式(toggle)后轮平衡开或关命令来开启或关闭后轮平衡模式，使得车辆可以响应于油门命令选择性地在不执行如图2处所示的后轮平衡的情况下，或者在控制模块连续地调节所施加的驱动以将车辆保持在后轮平衡下的情况下加速。

当车辆处于后轮平衡模式时，如上面参照视图A和视图B所述，在由遥控用户所命令的加速度的程度不足以开始或保持平衡模式的情况下，控制模块还可以超控所接收到的遥控油门命令，以满足将车辆置于后轮平衡取向的条件。

在阶段F处，40°的车辆俯仰角在配置的锐角范围内，因此控制模块将驱动扭矩的水平保持在其当前速率下，以保持该角度。控制模块继续这样做，直到由传感器检测到将使车辆俯仰角超出期望的范围的经监测俯仰角的偏差为止。因此，在处于后轮平衡模式时，只要马达能够供应必要的功率以保持后轮平衡姿态，车辆就将控制车辆以加速。

可以看出，随着车辆俯仰角θ增大，比率X_C/Z_C减小。例如，在阶段F处，该比率将具有大约3的值。参考上述的后轮平衡条件，将理解的是，将后轮平衡保持在阶段F处所示的俯仰角所需的施加在轮与地面之间的加速力大约是为了保持阶段B处所示的10度俯仰角需要由轮施加至地面的力的三分之一。因此，在给定的行驶速度下，与保持较矮的车辆俯仰角相比，保持较陡的车辆俯仰角需要更小的功率。然而，还将理解的是，车辆能够保持后轮平衡的持续时间将受到马达能够供应的驱动功率限制。由于该功率与车辆的速度成正比，因此随着车辆继续加速——这是保持锐角的俯仰角所必需的，必要的功率将增加，并且在某些时候将超过车辆的马达的最大功率输出。鉴于当前可用的遥控车辆的功率重量比，设想通过车辆功率限制对最大后轮平衡持续时间施加的上限将远远大于即使熟练的遥控车辆用户可以使用对油门控制的手动调整来保持后轮平衡姿态的持续时间。

在车辆已经处于运动状态之后，车辆101还可以执行如在整个图2的阶段A至阶段F中所示的后轮平衡。因此，在这样的情况下，图A可以表示车辆以恒定速度向前行驶，或者在接收到后轮平衡命令时以不足以使前轮105从表面119抬起的速率加速，这然后导致由从动轮103提供的加速度由控制模块控制，以超过以上讨论的后轮平衡阈值。

图3示出了在执行翘尾、前轮平衡或前轮滑行时的各个阶段处的根据本发明的第二示例车辆201。远程车辆201与第一示例车辆的不同之处在于，其具有两轮摩托车的形式。除了车身215的不同外观以及车辆201仅包括第一前轮203和第二后轮205的不同之外，车辆201还相对于第一示例车辆101的功能具有马达、制动、转向以及电子变速器接收和控制功能。

图3也类似于图2，因为其描绘了在示例性翘尾模式运动期间在以相等的时间间隔分开的各个阶段处的车辆。

如所示的，在阶段A处，车辆在由箭头X指示的左到右的向前方向上行驶。在视图A与视图B之间，响应于特定的“翘尾”遥控命令，或者响应于默认或在由用户命令的施加制动的程度超过预定阈值时在控制模块(未示出)上作用的制动命令，摩托车201进入翘尾模式。

通过向前轮203施加制动来开始翘尾机动动作。这会导致在前轮上施加制动扭矩，从而导致该轮的向前旋转的速率降低，以及因此由于表面219与前轮203之间的摩擦，车辆在X方向上的行驶速度减小。将理解的是，该条件类似于在先前示例中施加至后轮的驱动扭矩以及在该示例中在后轮与表面119之间的摩擦力，该摩擦力导致在向前方向而不是如在当前情况中的向后方向上的加速度。视图B所指示的摩擦力F_X的上限通过限制摩擦来施加。在轮203与表面219之间的静摩擦系数由μ_s表示的情况下，摩擦力满足F_X小于或等于μ_sN＝μ_smg的条件，其中视图B所指示的法向力N等于摩托车的重量MG，如在先前的示例中的。因此，执行翘尾的条件是mgL/H小于或等于μ_smg。因此，轮203的轮胎与表面219之间的静摩擦系数必须大于或等于如以与用于先前示例的方式相同的方式定义的由箭头指示的车辆的质心的水平和竖直尺寸的比率。换句话说，车辆的重量以及前轮与表面之间的摩擦必须使得X_C/Z_C小于或等于μ_s。在本示例中，摩擦系数刚好大于1，而质心C水平轮偏移高度的比率约为1，因此可以执行翘尾。类似的几何约束条件类似地应用于图1和图2处所示的第一示例车辆的摩擦和重量。

由制动器施加至前轮203的受控制动使摩托车201绕车辆的俯仰轴旋转，使得质心C比减速的前轮203更快地继续在X方向上行驶，从而导致大约等于10°的升高的俯仰角θ。将理解的是，为了本图中的简单性的目的，在后轮平衡和翘尾两种模式下，该角度对应于与0°或与其中前轮和后轮接触地面的平坦姿态的偏差的幅度，因此，在到目前为止所述的第一示例行驶模式和第二示例行驶模式中的每个中，车辆的俯仰角θ被认为是正值。因此，当从另一图的参考系统进行测量时，图2和图3中的每个中指示的各个俯仰角将取负值，因此取决于所使用的参考系统，“锐角的”车辆俯仰角的含义将被理解为意味着在0和90°之间且不包括0和90°或者0和-90°之间且不包括0和-90°的角度范围。

在阶段B至阶段D中，前轮制动仍由控制模块施加，该控制模块继续监测车辆的俯仰角。因此，车辆继续减速，如由直到阶段D所示的每个相等的时间增量中行驶的逐渐更小的距离指示的。制动扭矩在这些阶段期间还用于增加车辆的俯仰角。在所示的具体情况下，锐角范围为30至70°，控制模块被配置成将车辆保持在该锐角范围。因此，当通过控制板传感器检测到阶段C与阶段D之间的车辆俯仰角的增大时，控制模块会评估已经达到如在阶段D处所示的大约35°的车辆俯仰角，并且制动被减少。这导致在阶段D与阶段E之间向车辆施加较小程度的减速，并且还导致车辆俯仰角在这两个阶段之间基本上保持在相同值。在翘尾期间的所有阶段处，当质心C沿X轴相对于前轮移位时，都需要一定程度的减速来保持翘尾姿态。控制模块继续调节施加至前轮的制动扭矩的程度以将车辆俯仰角保持在配置的范围内，直到减速将车辆201的行驶速度降低到零为止，也就是说直到车辆是静止的为止。

参照图4至图6，现在描述根据本发明的第三示例车辆。车辆301是四轮遥控汽车，被示出在图4中的平面图中。该车辆包括与第一示例车辆中存在的部件相似的部件，所述部件包括遥控接收天线317、第一轮303、第二轮305、第三轮307和第四轮309、覆盖内部部件的汽车形状车身315以及借助外部车身315的局部剖面图示出的转向系统321。车辆301还包括具有取向传感器的控制模块(未示出)，该控制模块可能与第一示例车辆和第二示例车辆中的每个的控制模块相似。在本示例中，取向传感器以如下这样的方式安装在车辆301内：监测车辆侧倾角即绕标记为L的纵轴的旋转位移的绝对值和相对值的改变。

与包括遥控车辆的大多数常规的四轮车辆一样，转向装置321适于使前轮305、309转动通过转向角S。替选地，其他设想的示例可以采用四轮转向或后轮转向。转向系统321包括常规的转向联动装置，以通过根据经由天线317接收的转向遥控命令转动两个前轮来更改车辆的行驶方向。当使车辆转向通过弯曲的路径时，联动装置可以符合任何转向几何形状例如Ackermann几何形状的变化，以考虑轮305、309的相应转动半径。控制模块被配置成监测车辆的侧倾角并调整施加至前轮305、309中的至少一个的转向角，以维持锐角的车辆侧倾角，以执行滑行机动动作。在图5中的执行滑行机动动作的三个阶段处，在前视图中示出了第三示例车辆。图6中的平面图中示出了标记为A、B和C的这三个阶段，其中车辆301沿行驶路径在三个阶段A、B和C中的每个中的各个位置处被描绘。

车辆301可以经由在坡道上驾驶从所有四个轮都与表面或地面319接触的位置开始进入滑行模式，使得第三轮307和第四轮309通过坡道的倾斜向上提升，并且车辆301的另一侧上的第一轮303和第二轮305由于坡道的倾斜而保持偏离坡道或低于第三轮307和第四轮309。通过将静止的车辆301定位在倾斜的表面上使得车辆绕其纵轴倾斜，并随后控制该车辆从该表面向前驾驶，使得车辆然后在从倾斜的表面驾驶之后保持倾斜的侧倾角，车辆还可以从停止状态开始在滑行模式下启动。

作为另一替选方案，车辆301可以仅借助转向从非倾斜状态开始进入滑行位置。这将涉及使通过手动输入的遥控命令或通过控制模块响应于遥控命令进入滑行模式而施加的转向到如下这样的程度，使得在转动车辆的参考系中由车辆感受到的中心车辆力足以使车辆的质心在车辆转向的转动的径向上移动，从而使第三轮307和第四轮309从表面319抬起使得车辆301处于倾斜位置，例如如图5的阶段A处所示。

当在滑行模式下行驶时，车辆301的控制模块从陀螺仪和加速度传感器接收数据，以监测车辆的侧倾角

如图5中所示。控制模块被配置成使得当车辆沿直线路径行驶时，由图5中的标记为C的十字形指示的质心竖直地保持在前轮305与表面319以及后轮303与表面319之间的接触点之间的线上方。将理解的是，对于给定的车辆，将存在特定的角度，在该角度处车辆的质心与轮和道路之间的接触区域的点或中心点位于相同的竖直平面中。车辆301的控制模块被配置成通过自动地施加校正转向来保持该特定侧倾角或侧倾角范围，该侧倾角范围以该特征侧倾角为中心或仅包括该特征侧倾角。例如，当沿如图6中描绘的路线的标有A的部分处所指示的直线路径行驶时，控制模块检测监测侧倾角

的任何改变，这些改变对应于与质心C在轮303、305上方的角度的偏差，并且作为响应，控制模块施加校正转向调整，从而施加转向角，该转向角指向质心相对于轮303、305的线偏向的车辆的一侧。换句话说，当

增大使得从视图A中所示的状态开始的质心移动至车辆的右侧(也就是说，朝向图的左手侧)时，控制模块调整前轮305的转向角，使得车辆在质心下方的部分和轮相应地在质心下方移动，从而将

减小到视图A处描绘的值。这同样相应地适用于当检测到侧倾角的减小时，其中控制模块从视图A开始将车辆向左转向，以再次使车辆保持平衡，其中质心在在表面上侧倾的轮上方。为了保持这种平衡而对转向进行的调整可以被配置成与由车载传感器检测到的侧倾角的偏差成比例或以其他方式成正相关。因此，如在面向行驶方向时观察的，将通过向左的相应小的转向角来自动地校正车辆的右侧(图的左侧)的小失衡。在另一方面，例如可能由不平整的驾驶表面上的起伏不定或风或其他空气动力效应而导致的与该平衡位置的更大或更快速角度偏差将需要对转向角的更大的校正调整，以使质心回到其平衡位置中。

当车辆沿不是直线的路径例如图6的部分B和C处所示的那些路径行驶时，车辆301必须保持在与图A处描绘的侧倾角不同的侧倾角，以保持在平衡的滑行取向上。这可以鉴于图6中标记为B和C的路径的各区段来理解，为简单起见，这些区段表示具有不同半径的圆弧。区段B处的路径的曲率半径大于区段C处的路径的曲率半径。在本示例中，车辆被设想为以不变的标量速度通过该路径，其中速度仅由于当汽车沿路径转向时行驶方向改变而改变。行驶方向以及因此车辆速度的这些改变需要朝向由B和C中的每个处的弧形路径区段限定的每个概念圆的中心的向心加速度。对于在所示的这些阶段中的每个处的车辆301，该加速度由箭头A指示。

图6中所示的路径的形状是任意的，并且经由遥控来控制该车辆的用户可以沿如由用户选择的任何路线来操纵车辆，这与传统的遥控车辆一样是可行的。车辆301能够通过调整侧倾角

来保持滑行取向，控制模块被配置成根据通过如由用户控制的车辆采用的路径、考虑向心加速度及这可能需要的改变、借助校正转向调整来保持车辆在该侧倾角处。例如，当车辆在如图6中所示的直线上行驶时，如视图A中所示，平衡的侧倾角约为45°。质心与在表面319与轮305、303之间的接触点之间的线之间的垂直于行驶方向的水平偏移Y_C等于零。

然而，在图5的视图B中，用户经由遥控向车辆施加左侧转向，因此车辆向行驶方向的左侧向心加速。更具体地，与地面接触的轮在由箭头a所指示的方向上加速。考虑到绕质心作用在车辆上的扭矩，这导致绕车辆的纵轴的扭矩施加在逆时针方向上，如图5中所观察到的。因此，除非施加平衡扭矩，否则车辆将继续在逆时针方向上侧倾，从而使

增大超过其期望的值或值的范围，并且可能使车辆侧倾到其车顶上。因此，为了提供该平衡扭矩，控制模块借助解释所述转向命令本身、监测前轮本身的转向角或使用控制板监测向心加速度来检测正在由用户命令的转动。使用该数据，控制模块调整平衡侧倾角——对于本示例车辆，当车辆在直线上行驶时该平衡侧倾角对应于45°，使得质心以垂直于行驶方向的水平偏移Y_C保持至轮305、303的左侧。控制模块自动地选择最佳或平衡的侧倾角，如图B中所示，其中，该偏移Y_C是指重力扭矩绕所述轮接触点之间的轴施加，更确切地说，法向力扭矩由表面319在轮305、303上施加，从而导致了绕质心的顺时针(如图5中所示)扭矩，并且由于向心加速度a而引起相同的扭矩幅度。以这种方式，当用户使汽车围绕弯道转向时，控制模块转变质心偏移，以平衡由汽车在其自身的加速参考系中感受到的离心力。以这种方式，用户可以沿任何任意的路线来使车辆301转向，并且控制模块将利用对转向的自动、小规模、快速施加的微调整来补充手动控制的转向，以在滑行模式激活时始终保持滑行取向。

如图5中的视图C中以及图6中所示的路径的区段C处所示，车辆更剧烈地转向，也就是说围绕具有比B的半径更小的半径的圆弧转向，并且轮的向心加速度指向车辆的右侧。相应地，控制模块检测到这并转变平衡侧倾角，使得质心向轮线的右侧偏移了距离Y_C，以使车辆301在两个轮305、303上保持平衡。因此，阶段C处保持的侧倾角大于视图A中所示的直线路径所需的平衡侧倾角。

参照图7和图8，现在描述被配置为第四示例行驶模式的第四示例车辆。图7示出了两个视图A和B，每个视图示出了坡道跳跃的若干个阶段处的第四示例车辆401。视图A描绘了车辆401在未更改的行驶模式下从坡道423跳跃的运动，而视图B描绘了在激活的第四自稳定跳跃模式的情况下执行的相同跳跃。

坡道423的倾斜轮廓使得当车辆401以一定速度驾驶到坡道时，通过其穿过急剧弯曲的区段423a，车辆快速地进入陡峭倾斜的位置。然后，车辆到达坡道的直的细长区段，这意味着其在车身行驶的竖直平面中的倾斜沿该区段是恒定的。经过通过该区段，在车辆离开坡道并开始跳跃之前，车身没有被给予角动量或被给予可忽略不计的角动量。在不存在任何角动量的情况下，车身在跳跃的有效自由落体期间不会围绕其俯仰轴旋转，并且在整个其朝向地面419的基本上抛物线的轨迹中保持在由俯仰角θ指示的急剧倾斜的取向上。可以看出，在这种情况下，车辆401将在其轨迹的末端仅在其后轮403上着陆，因此车辆可能遭受破坏性的冲击。

为了减轻这种影响，可以使车辆401的控制模块(未示出)进入自稳定跳跃模式，其中，在跳跃期间车辆401的取向被自动地调整成，使得着陆涉及所有四个轮403、405同时与地面接触。在这种模式下，如视图B处所示，紧接在后轮403(及其对应的另一后轮，未示出)与坡道423脱离接触之后，车辆401有效地处于自由落体。实际上，这将不是完美的自由落体状态，原因是一些外力例如空气动力效应将施加在车辆上。然而，这些效应应当可忽略不计，因此，通过与控制模块(未示出)集成的加速度计将可以容易地检测到自由落体的状态。

当控制板通过监测由表面419或坡道423在车辆401上施加的接触力已停止而检测到已经进入该有效的自由落体状态时，控制模块使用如由车载传感器测量的监测到的俯仰角θ，并且因此开始进行校正调整。在当前情况下，绕车身415的俯仰轴的角动量为零或可忽略不计。

紧接在车辆离开坡道423之前已经在滚转，即使没有被主动地驱动，轮403、405将可能仍在旋转。在轮在跳跃的开始确实保持旋转的情况下，车辆的总角动量辆Iω₁将仅借助于旋转轮的角动量如由箭头所示逆时针指向。

当检测到车辆俯仰角θ₁偏斜远离期望的俯仰角——即接近0°的锐角——而具有大约60°的值时，控制模块将反向滚转方向上的扭矩施加在轮403、405上。如图7中所观察到的，该角加速度α₁在顺时针方向上。在轮403、405在该阶段处旋转的情况下，可以简单地通过施加制动扭矩，即激活在旋轮上的制动器来施加角加速度α₁，以阻止向前的运动。这样的效果是减小了轮的角动量。然而，由于必须整体上使车辆401的角动量守恒，因此如图7中观察到的，角动量，特别是车身本身的角速度ω在逆时针方向上增加到非零值。换句话说，在中间跳跃时制动旋轮使车身415开始向前旋转，从而减小了车辆俯仰角θ。

控制模块被配置成将顺时针扭矩施加至轮，并且在作为四轮驱动遥控汽车的本示例车辆中，将顺时针扭矩施加至所有四个轮，到使得在跳跃期间达到基本上0度的期望取向的程度。因此，当车辆离开坡道，其中轮以角速度ω_w旋转并且具有惯性矩I_w时，整个车辆的角动量等于轮的角动量，使得Iω₁＝I_wω_w。

由控制模块根据车身的已知的惯性矩I_B以及监测到的车辆俯仰角θ₁和车身的角速度ω_B来计算施加至轮的角加速度。如果角加速度α₁足以使轮的角速度ω_w为零，也就是说足以阻止轮旋转，但是在典型的坡道跳跃的持续时间期间不足以使车身达到0度的俯仰角，则控制模块可以通过将马达接合在反向齿轮中来另外将其他的反向或顺时针扭矩施加至轮，以将其他的顺时针角加速度提供至轮。如在图7的视图B中可以看到的，通过控制模块可控制地将校正扭矩施加至轮的结果是：由于其现在的非零角动量，所以车身向前旋转。

在所指示的跳跃部分中，由于角动量的守恒而与起始角动量Iω₁相同的整个车辆的角动量Iω₂等于车身的向前、逆时针方向的角动量减去轮的反向、顺时针方向的角动量。取决于轮的初始角速度和施加至轮的角加速度α₁，该值可以是正的、负的或零。控制模块根据轮的已知的惯性矩I_w选择适当的值，以向车身提供足够的角速度ω_B，以使车辆401在跳跃期间达到期望的姿态。

在视图B中描绘的跳跃的倒数第三个阶段处，如所观察到的车身在逆时针方向上的角动量ω_B导致车辆的俯仰角改变为大约-10°的小的负值，已经旋转超过平的姿态。响应于由控制板传感器检测俯仰角已超过所配置的锐角范围，该锐角范围在这种情况下是绝对值为大于0°且小于或等于5°的任意角度，或者在某些可配置的模式下，响应于较早检测到最初给予的旋转已经使俯仰角处于该期望的范围内，通过马达将另外的角加速度α₂施加至轮。因此，为了减慢并且必要时使车身的旋转ω_B反向使得车辆的取向处于期望的范围内，马达向轮施加扭矩，以增大轮在向前滚转的方向，即如在B中观察到的逆时针上的角速度。如可以看到的，在视图B中描绘的倒数第二个阶段中，由于轮以α₂加速，因此由车身的角加速度使车辆的旋转反向，使得车辆俯仰角恢复到大约-5°的值。

在B中所示的倒数第二个阶段与最后阶段之间，车身405发生非常小的旋转。这是因为控制模块计算并施加适当程度的加速度α₂，以便进行仅微小的校正调整，原因是车辆的俯仰角在跳跃期间此时接近期望的范围。与在所示的跳跃的前四个阶段之间看到的旋转程度相比，这种相对不细微的旋转程度也可以在跳跃的倒数第三个阶段与倒数第二个阶段之间看到。这是控制模块调节施加的扭矩的程度的结果，以尽可能快且有效地使车辆姿态最佳地稳定。

以这种方式，在B中描绘的跳跃的最后阶段处，车辆的俯仰角为零。一旦达到这，控制模块就监测俯仰角以及绕车辆的俯仰轴的角速度。在确定俯仰角在期望的范围内并且应使顺时针方向上的尽管小的角速度ω_B为零以使车辆保持在该俯仰角时，将小的校正扭矩在顺时针方向上施加至轮，从而以α₃加速轮，α₃的幅度由控制模块计算，以使车辆415的车身处于非旋转状态。在当前情况下，由于车身415在跳跃的开始离开坡道时没有角动量，所以角动量的守恒将意味着车辆着陆的这一点的轮的角速度ω_W即旋转速率与车辆离开坡道423时的角速度相同。

在一些示例中，车辆401可以具有接收或被配置有用户定义的或自动检测的目标着陆车辆俯仰角的能力。例如，该能力会在车辆将在跳跃结束时着陆的表面419关于车辆的横轴倾斜的情况下有用。设想用户可以经由遥控将俯仰角参数发送至车辆，该俯仰角参数对应于着陆表面419的倾斜度，或者可以设想车辆上的诸如光学传感器的附加传感器可以检测到着陆表面的倾斜度并且相应地调整目标俯仰角或目标俯仰角范围。

第四示例车辆在图8中被示出为以不同形式的坡道跳跃来执行自稳定跳跃模式。该图中的视图A描绘了在其中自稳定跳跃功能被关闭的跳跃的多个阶段处的车辆401。车辆通过被发射至跳跃轨迹中而执行跳跃的坡道823与先前图的坡道的不同之处在于，坡道的通向发射边缘的部分823a向上弯曲。因此，当车辆401从该坡道驾驶时，如观察到的，给予其在顺时针方向上的初始非零量的角动量。可以看出，在没有由控制模块的自稳定的帮助的情况下，车辆在视图A处所示的整个跳跃的持续时间中旋转，并且这种持续的旋转导致车辆401以可能破坏的方式着陆，而没有任何轮与地面接触。在A和B处所示的情况中的每种情况下，车辆401的初始总角动量Iω₁为非零且在逆时针方向上，并且等于车身的角动量I_Bω_B加也将可能在逆时针方向上的轮的任何角动量I_Wω_W。在检测到车辆401是中间跳跃的即处于有效自由落体时，由于控制板被安装在车身内，控制模块会检测车身的角旋转速率ω_B以及大约是70°的车身的俯仰角两者。作为响应，控制模块计算要施加的适当的扭矩以便以α₁向后加速轮。将逆时针方向上的旋转考虑为具有正值，该加速度α₁使ω_W减小，并且由于当车辆处于空中时车辆的角动量Iω₁不能改变，因此当惯性矩I被固定时，车身的角动量以及因此车身的角速度ω_B必须在逆时针方向上增加。

如在视图B中可以看出的，这导致车身405的顺时针旋转减慢，并且最终反向，使得车身朝向期望的平的姿态旋转，其中，车辆俯仰角具有小于或等于5°的绝对值。尽管可以对控制模块进行编程以在校正稳定模式时将这实现为许多变体，但是在当前情况下，最初施加至轮的加速度α₁是相对大的，以快速地使不期望的旋转反向并且朝向期望的车辆俯仰角给予旋转。

如由所示的各阶段的相等时间增量之间的车辆俯仰角的逐渐更小的改变所指示的，在初始施加α₁之后的整个跳跃的后续部分中，控制模块都会施加在向前的方向上以α₂使轮加速的扭矩，其中与α₁的值相比，α₂具有相对小的值。这使由施加α₁引起的向前旋转减慢。如在倒数第二个所示的阶段处示出的，一旦达到了期望的0°车辆俯仰角，就会如所观察到的，向轮施加最后的较小的静止扭矩，以使轮在向前滚转方向即如所见的逆时针上略微加速α₃，以停止车身415的旋转。

与图7中所示的示例跳跃相比，在本图中，与跳跃开始时相比，轮的逆时针角频率将小于跳跃的最后阶段。实际上，取决于所涉及的旋转速率，在稳定过程结束时，轮可以向后旋转，即如所示地顺时针旋转。这是因为当车辆在表面419上着陆时，角动量已经从最初旋转的车身上去除并且被给予轮。

除了上述的四个示例之外，还设想了其他示例遥控车辆，这些遥控车辆与上述示例类似，但是在它们包括的轮的数目方面不同。例如，两轮模型摩托车或三轮车可以容易地配置有根据第四示例车辆401的控制模块，以执行自稳定跳跃。

同样地，可以根据第一描述的示例车辆101来配置摩托车或三轮车，以执行受控的后轮平衡行驶模式。同样，三轮或四轮车辆可以被配置成执行上述的第二示例行驶模式。实际上，轮的数目和布置是任意的，只要车辆的配置整体上位于用于执行前述的示例行驶模式所需的几何约束条件之内即可。

还设想，任何一个车辆都可以配置有一个或更多个控制模块，这些控制模块被编程为使得该车辆能够执行第一、第二、第三和第四所描述的行驶模式中的任意一种，或者它们的任意组合，因为车辆中的这些功能之一的存在并不一定排除其他功能中的任意一个的存在。

在图9的连接图中示意性地示出了可以包括本文中描述的示例中的任何一个的接收器控制板接口的示例布置。操作发送器959以控制车辆的用户使无线电信号961被发送器传送。信号959被车辆的接收器951接收。接收器951经由有线连接955连接至控制板911。控制板经由有线输出端963连接至其他车辆部件。然而，在其中控制板与遥控车辆分开的某些示例中，还可以使控制板与接收器和其他输出端进行无线通信，经由所述输出端控制车辆。

被接收器951接收的控制信号通过控制板911，然后，信号根据需要根据从车辆中的传感器接收到的数据被更改，以使车辆如上所述地在受控模式下行驶。然后，控制信号经由输出端963传递至电子速度控件，以控制由制动器或马达施加至车轮或施加至转向系统的扭矩。

控制板可以配置有外部编程，该外部编程包含用于执行上述的后轮平衡、翘尾、滑行、受控跳跃和翻转机动动作的计算机可执行指令。在本示例中，这样的编程的引入被示出为经由USB接口957利用控制板911来执行。然而，设想可以借助包括无线连接的任何种类的接口来对控制板进行编程或配置。

Claims (23)

1.一种遥控车辆，包括：

沿所述车辆的纵轴偏移的第一轮和第二轮，

装置，其适于将扭矩施加至所述第一轮，

传感器，其被配置成监测所述车辆的俯仰角，以及

控制模块，其被配置成根据所监测到的车辆俯仰角来控制由所述装置施加至所述第一轮的所述扭矩，以在将所述车辆俯仰角保持在所述第二轮被提升的锐角范围内的同时通过改变所述车辆在行驶方向上的速度使所述车辆加速。

2.根据权利要求1所述的遥控车辆，其中，所述控制模块被配置成调整施加至所述第一轮的所述扭矩，以在使所述车辆加速的同时使所述车辆俯仰角稳定。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的遥控车辆，其中，所述控制模块被配置成控制所施加的扭矩，以提升所述第二轮并且此后在使所述车辆加速的同时保持锐角的车辆俯仰角。

4.根据权利要求3所述的遥控车辆，其中，所述控制模块被配置成通过如下方式来提升所述第二轮：将所述施加的扭矩控制成足以克服由所述车辆施加在所述第一轮上的重力扭矩以便使由所述第二轮承受的载荷减少，从而使得所述车辆的加速度使所述第二轮被提升。

5.根据权利要求3所述的遥控车辆，其中，所述控制模块被配置成通过调整所述施加的扭矩以抵消所述监测到的俯仰角的变化来保持锐角的车辆俯仰角。

6.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述控制模块被配置成将所述车辆俯仰角保持在锐角范围内，使得所述车辆的质心被保持在水平地偏离所述第一轮的旋转轴的位置的范围内。

7.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述第一轮是前轮，并且所述第二轮是后轮，并且其中，所述装置包括制动器，所述制动器适于将制动扭矩施加至所述前轮，以在与行驶方向相反的方向上使所述车辆加速。

8.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述第一轮是后轮，并且所述第二轮是前轮，并且其中，所述装置包括马达，所述马达适于将驱动扭矩施加至所述后轮，以在与行驶方向相同的方向上使所述车辆加速。

9.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，还包括适于将扭矩施加至所述第二轮的装置，其中，所述控制模块被配置成根据所述监测到的车辆俯仰角来控制由所述装置施加至所述第二轮的所述扭矩，以在将所述车辆俯仰角保持在锐角范围内的同时使所述车辆加速。

10.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述车辆还包括第三轮。

11.根据权利要求10所述的遥控车辆，其中，所述车辆被配置成当扭矩被施加至所述第一轮时相应地将扭矩施加至所述第三轮。

12.根据权利要求10所述的遥控车辆，其中，所述车辆还包括第四轮。

13.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述传感器包括取向传感器和旋转传感器。

14.根据权利要求13所述的遥控车辆，其中，所述取向传感器包括加速度计，所述加速度计被配置成监测所述车辆相对于由于重力引起的加速度的方向的取向。

15.根据权利要求13所述的遥控车辆，其中，所述旋转传感器包括陀螺仪传感器。

16.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述控制模块被配置成在接收到使所述车辆加速的遥控命令时控制所述扭矩以在将所述车辆俯仰角保持在锐角范围内的同时使所述车辆加速。

17.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述锐角范围是30°至70°。

18.根据权利要求17所述的遥控车辆，其中，所述锐角范围是40°至60°。

19.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，其中，所述控制模块被配置成在使所述车辆加速的同时将所述车辆俯仰角保持在基本上恒定的锐角。

20.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，适于接收包括俯仰角参数的遥控命令，其中，所述控制模块被配置成将所述车辆俯仰角保持在与所述俯仰角参数对应的锐角。

21.根据权利要求1或2所述的遥控车辆，适于在所述车辆俯仰角被保持在锐角范围内的同时允许使所述车辆转向。

22.一种计算机可读存储介质，其被配置成存储计算机可执行代码，所述计算机可执行代码在由计算机执行时将所述计算机配置成：

接收包括监测到的遥控车辆的俯仰角的数据；以及

根据所述监测到的车辆俯仰角将控制信号发送至所述遥控车辆的装置以控制由所述装置施加至所述遥控车辆的第一轮的扭矩，以在将所述车辆俯仰角保持在所述遥控车辆的第二轮被提升的锐角范围内的同时通过改变所述车辆在行驶方向上的速度使所述车辆加速。

23.一种计算机实现的方法，包括：

接收包括监测到的遥控车辆的俯仰角的数据；以及

根据所述监测到的车辆俯仰角将控制信号发送至所述遥控车辆的装置以控制由所述装置施加至所述遥控车辆的第一轮的扭矩，以在将所述车辆俯仰角保持在所述遥控车辆的第二轮被提升的锐角范围内的同时通过改变所述车辆在行驶方向上的速度使所述车辆加速。

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