CN114715306A - 防倾倒装置和防倾倒方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了防倾倒装置和防倾倒方法。该防倾倒装置包括：第一主体、至少一根摆杆和驱动机构，其中，摆杆的一段设有滚轮，另一端设有活动轴，该活动轴至少部分收容于滑槽内并在驱动机构的驱动下沿滑槽滑动，活动轴能够在滑槽内绕轴向转动，以使摆杆相对第一主体绕活动轴摆动。该防倾倒装置可以设置于车辆上，该防倾倒方法可以获取目标坡道的坡度和车辆的重心位置，再根据所述坡度、所述重心位置和所述摆杆长度，确定所述活动轴在所述滑槽中的目标位置，最后通过所述驱动机构驱动所述活动轴滑动至所述目标位置，从而解决车辆上下坡时发生倾倒的问题。

Description

防倾倒装置和防倾倒方法

技术领域

本申请涉及车辆的安全技术领域，尤其涉及一种防倾倒装置和防倾倒方法。

背景技术

随着机器智能化的发展，在地下车库、超市、物流仓储等室内场景中，越来越多的自动驾驶的智能小车开始负责各式各样的物品运输。例如，在仓库中，物流小车可以根据指令将物品运输到指定位置，在运输过程中，物流小车可以按照指定路线自行完成拐弯等操作。

但是，智能小车往往设计的比较高，因此在智能小车经过坡道时，经常出现由于自身重心高度过高不能保持平衡而摔坏的状况。

目前，现有技术可以通过将车辆的高度设计的较低，从而防止车辆在通过坡道时摔倒。但该方法无法根据坡度来调节重心高度，无法确保车辆在通过任一坡道时都不会倾倒。

发明内容

本申请实施例提供了防倾倒装置和防倾倒方法。该防倾倒装置包括：第一主体、至少一根摆杆和驱动机构，其中，摆杆的一段设有滚轮，另一端设有活动轴，该活动轴至少部分收容于滑槽内并在驱动机构的驱动下沿滑槽滑动，活动轴能够在滑槽内绕轴向转动，以使摆杆相对第一主体绕活动轴摆动。该防倾倒装置可以设置于车辆上，该防倾倒方法可以获取目标坡道的坡度和车辆的重心位置，再根据所述坡度、所述重心位置和所述摆杆长度，确定所述活动轴在所述滑槽中的目标位置，最后通过所述驱动机构驱动所述活动轴滑动至所述目标位置。本申请实施例可以根据车辆的重心位置和目标坡度的坡度降低车辆在目标坡道上的重心高度，从而解决车辆上下坡不能保持平衡导致倾倒的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种防倾倒装置，所述装置包括：

第一主体，第一主体上设有至少一个滑槽；

至少一根摆杆，摆杆具有相对设置的第一端和第二端，第一端设有滚轮，第二端设置有活动轴，活动轴至少部分收容于滑槽内并沿滑槽滑动，活动轴能够在滑槽内绕轴向转动，以使摆杆相对第一主体绕活动轴摆动；及，

驱动机构，驱动机构用于驱动活动轴沿滑槽滑动。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，滑槽的延伸方向垂直于支撑面。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，当活动轴沿滑槽向靠近支撑面的方向滑动时，滚轮在支撑面上向远离第一主体的方向滚动。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，当活动轴沿滑槽向远离支撑面的方向滑动时，滚轮在支撑面上向靠近第一主体的方向滚动。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，滚轮的直径小于滑槽的宽度，摆杆的长度小于滑槽的长度，以使所述摆杆在特定场景中能够收入滑槽内。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，驱动机构，包括第一电机、第一齿轮、第一齿条、第二电机、第二齿轮和第二齿条；第一电机固定在第一主体上，第一电机的输出轴上设置第一齿轮，第一齿轮与第一齿条啮合，第一齿条与活动轴连接以使活动轴沿滑槽向第一方向滑动；第二电机固定在第一主体上，第二电机的输出轴上设置第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合，第二齿条与活动轴连接以使活动轴沿滑槽向第二方向滑动。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，防倾倒装置还包括控制器，控制器包括一个或多个处理器、一个或多个存储器，一个或多个存储器存储计算机指令，一个或多个处理器调用计算机指令，执行：

获取目标坡道的坡度和车辆的重心位置；

根据坡度、重心位置和摆杆长度，确定活动轴在滑槽中的目标位置；

通过驱动机构驱动活动轴滑动至目标位置。

第二方面，本申请实施例提供了一种车辆，包括第一方面的任意一项的防倾倒装置。

第三方面，本申请实施例提供了一种防倾倒方法，该方法应用于车辆，车辆包括：第一主体，第一主体上设有至少一个滑槽；至少一根摆杆，摆杆具有相对设置的第一端和第二端，第一端设有滚轮，第二端设置有活动轴，活动轴至少部分收容于滑槽内并沿滑槽滑动，活动轴能够在滑槽内绕轴向转动，以使摆杆相对第一主体绕活动轴摆动；及，驱动机构，驱动机构用于驱动活动轴沿滑槽滑动，滚轮在摆杆的作用下在防倾倒装置的支撑面上沿靠近或远离第一主体的方向滚动；

该方法包括：

获取目标坡道的坡度和车辆的重心位置；

在基于坡度和重心位置确定车辆在目标坡道会倾倒时，根据坡度、重心位置和摆杆长度，确定活动轴在滑槽中的目标位置；

通过驱动机构驱动活动轴滑动至目标位置。

结合第三方面，在一些可能的实施例中，获取目标坡道的坡度，包括：

在车辆与目标坡道的距离等于第一距离时，获取目标坡道的坡度。

结合第三方面，在一些可能的实施例中，根据坡度、重心位置和摆杆长度，确定活动轴在滑槽中的目标位置包括：

根据坡度和重心位置，确定滚轮与车辆的距离；

根据滚轮与车辆的距离和摆杆长度，确定目标位置。

结合第三方面，在一些可能的实施例中，通过驱动机构驱动活动轴移动到确定的位置包括：

在车辆与目标坡道的距离等于第二距离时，通过驱动机构驱动活动轴移动到确定的位置。

结合第三方面，在一些可能的实施例中，方法还包括：

根据目标坡道的倾斜角和重心的位置，确定第一长度，第一长度为第一点和第二点之间的距离，第一点为车辆的重垂线与目标坡道的交点，第二点为重心在目标坡道上的射影；

在第一长度大于第二长度时，确定车辆在目标坡道会倾倒，第二长度为射影到目标直线之间的距离；目标直线为车辆的前轮或后轮与地面的接触点所确定的直线。

本申请在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。

附图说明

下面对本申请实施例用到的附图进行介绍。

图1是本申请实施例提供的一种车辆的功能框架示意图；

图2是本申请实施例提供的一种防倾倒装置的结构示意图；

图3A是本申请实施例提供的一种活动轴与滑槽连接的示意图；

图3B是本申请实施例提供的一种活动轴带动摆杆摆动的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种摆杆收入滑槽内的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种驱动机构的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种防倾倒装置的工作示意图；

图7是本申请实施例提供的一种防倾倒方法的流程示意图；

图8是本申请实施例提供的一种目标直线的示意图；

图9是本申请实施例提供的一种重心位置不同的两辆车辆在坡道上的示意图；

图10是本申请实施例提供的一种位于目标坡道的车辆的示意图。

具体实施方式

本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请实施例的限制。如在本申请实施例的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，本申请实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个所列出项目的任何或所有可能组合。

为了更好地理解本申请实施例公开的防倾倒装置和防倾倒方法，下面先对本申请实施例使用的一种车辆进行描述。

在本申请实施例中，车辆可以为智能小车，上述智能小车具备根据指定路线自动行驶的功能，因此上述智能小车可以被应用在地下车库、超市、物流仓储等室内场景中，根据指令运输特定物品，从而满足不同场景内物品运输的需求。

具体的，请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种车辆的功能框架示意图。如图1所示，车辆10的功能框架中可包括各种子系统，例如图示中的传感器系统12、控制系统14、一个或多个外围设备16(图示以一个为例示出)、电源18、计算机系统20和防倾倒装置22。可选地，车辆10还可包括其他功能系统，例如为车辆10提供动力的引擎系统等等，本申请这里不做限定。其中，

传感器系统12可包括若干检测装置，这些检测装置能感受到被测量的信息，并将感受到的信息按照一定规律将其转换为电信号或者其他所需形式的信息输出。如图示出，这些检测装置可包括全球定位系统1201(global positioning system，GPS)、车速传感器1202、惯性测量单元1203(inertial measurement unit，IMU)、雷达单元1204、激光测距仪1205、摄像装置1206、轮速传感器1207、转向传感器1208、档位传感器1209、或者其他用于自动检测的元件等等，本申请并不做限定。

全球定位系统GPS 1201是利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。本申请中，全球定位系统GPS可用于实现车辆的实时定位，提供车辆的地理位置信息。车速传感器1202用于检测车辆的行车车速。惯性测量单元1203可以包括加速计和陀螺仪的组合，是测量车辆10的角速率和加速度的装置。例如，在车辆行驶过程中，惯性测量单元基于车辆的惯性加速可测量车身的位置和角度变化等。

雷达单元1204也可称雷达系统。雷达单元在车辆行驶所处的当前环境中，利用无线信号感测物体。可选地，雷达单元还可感测物体的运行速度和行进方向等信息。在实际应用中，雷达单元可被配置为用于接收或发送无线信号的一个或多个天线。激光测距仪1205可利用调制激光实现对目标物体的距离测量的仪器，也即是激光测距仪可用于实现对目标物体的距离测量。在实际应用中，该激光测距仪可包括但不限于以下中的任一种或多种元件的组合：激光源、激光扫描仪和激光检测器。

摄像装置1206用于拍摄影像，例如图像和视频等。本申请中，在车辆行驶过程中或者摄像装置启用后，该摄像装置可实时采集车辆所处环境中的图像。例如，在车辆进出隧道的过程中，摄像装置可实时、连续地采集相应地图像。在实际应用中，该摄像装置包括但不限于行车记录仪、摄像头、相机或其他用于拍照/摄影的元件等，该摄像装置的数量本申请也不做限定。

轮速传感器1207是用于检测车辆车轮转速的传感器。常用的轮速传感器1207可包括但不限于磁电式轮速传感器和霍尔式轮速传感器。转向传感器1208，也可称为转角传感器，可代表用于检测车辆的转向角的系统。在实际应用中，该转向传感器1208可用于测量车辆方向盘的转向角度，或者用于测量表示车辆方向盘的转向角的电信号。可选地，该转向传感器1208也可用于测量车辆轮胎的转向角度，或者用于测量表示车辆轮胎的转向角的电信号等等，本申请并不做限定。

也即是，转向传感器1208可用于测量以下中的任一种或多种的组合：方向盘的转向角、表示方向盘的转向角的电信号、车轮(车辆轮胎)的转向角和表示车轮的转向角的电信号等。

档位传感器1209，用于检测车辆行驶的当前档位。由于车辆的出厂商不同，则车辆中的档位也可能存在不同。以自动驾驶车辆为例，自动驾驶车辆支持6个档位，分别为：P档、R档、N档、D档、2档及L档。其中，P(parking)档用于停车，它利用车辆的机械装置锁住车辆的制动部分，使车辆不能移动。R(reverse)档，也称为倒档，用于车辆倒车。D(drive)档，也称前进档，用于车辆在道路上行驶。2(secondgear)档也为前进档，用于调整车辆的行驶速度。2档通常可用作车辆上、下斜坡处使用。L(low)档，也称为低速档，用于限定车辆的行驶速度。例如在下坡道路上，车辆进入L档，使得车辆在下坡时使用发动机动力进行制动，驾驶员不必长时间踩刹车导致刹车片过热而发生危险。

控制系统14可包括若干元件，例如图示出的转向单元1401、制动单元1402、照明系统1403、自动驾驶系统1404、地图导航系统1405、网络对时系统1406和障碍规避系统1407。可选地，控制系统14还可包括诸如用于控制车辆行驶速度的油门控制器及发动机控制器等元件，本申请不做限定。

转向单元1401可代表用于调节车辆10的行进方向的系统，其可包括但不限于方向盘、或其他用于调整或控制车辆行进方向的任意结构器件。制动单元1402可代表用于减慢车辆10的行驶速度的系统，也可称为车辆刹车系统。其可包括但不限于刹车控制器、减速器或其他用于车辆减速的任意结构器件等。在实际应用中，制动单元1402可利用摩擦来使车辆轮胎减慢，进而减慢车辆的行驶速度。照明系统1403用于为车辆提供照明功能或警示功能。例如，在车辆夜间行驶过程中，照明系统1403可启用车辆的前车灯和后车灯，以提供车辆行驶的光照亮度，保证车辆的安全行驶。在实际应用中，照明系统中包括但不限于前车灯、后车灯、示宽灯以及警示灯等。

自动驾驶系统1404可包括硬件系统和软件系统，用于处理和分析输入该自动驾驶系统14的数据以获得控制系统14中各部件的实际控制参数，例如制动单元中刹车控制器的期望制动压力及发动机的期望扭矩等等。便于控制系统14实现相应控制，保证车辆的安全行驶。可选地，自动驾驶系统14通过分析数据还可确定车辆面临的障碍物、车辆所处环境的特征(例如车辆当前行驶所在的车道、道路边界以及即将经过的交通红绿灯)等信息。其中，输入自动驾驶系统14的数据可以是摄像装置采集的图像数据，也可以是传感器系统12中各元件采集的数据，例如转向角传感器提供的方向盘转角、轮速传感器提供的车轮轮速等等，本申请并不做限定。

地图导航系统1405用于为车辆10提供地图信息和导航服务。在实际应用中，地图导航系统1405可根据GPS提供的车辆的定位信息(具体可为车辆的当前位置)和用户输入的目的地址，规划一条最优驾驶路线，例如路程最短或车流量较少的路线等。便于车辆按照该最优驾驶路线进行导航行驶，以到达目的地址。可选地，地图导航系统除了提供导航功能外，还可根据用户实际需求向用户提供或展示相应地地图信息，例如在地图上实时展示车辆当前行驶的路段等，本申请不做限定。

网络对时系统1406(network time system，NTS)用于提供对时服务，以保证车辆的系统当前时间和网络标准时间同步，有利于为车辆提供更为精确地时间信息。具体实现中，网络对时系统1406可从GPS卫星上获得标准的时间信号，利用该时间信号来同步更新车辆的系统当前时间，保证车辆的系统当前时间和获得的标准时间信号的时间一致。

障碍规避系统1407用于预测车辆行驶过程中可能遇到的障碍物，进而控制车辆10绕过或越过障碍物以实现车辆10的正常行驶。例如，障碍规避系统1407可利用传感器系统12中各元件采集的传感器数据分析确定车辆行驶道路上可能存在的障碍物。如果该障碍物的尺寸较大，例如为路边的固定建筑物(楼房)等，障碍规避系统1407可控制车10绕开该障碍物以进行安全行驶。反之，如果该障碍物的尺寸较小，例如为路上的小石头等，障碍规避系统1407可控制车辆10越过该障碍物继续向前行驶等。

外围设备16可包括若干元件，例如图示中的通信系统1601、触摸屏1602、用户接口1603、麦克风1604以及扬声器1605等等。其中，通信系统1601用于实现车辆10和除车辆10之外的其他设备之间的网络通信。在实际应用中，通信系统1601可采用无线通信技术或有线通信技术实现车辆10和其他设备之间的网络通信。该有线通信技术可以是指车辆和其他设备之间通过网线或光纤等方式通信。该无线通信技术包括但不限于全球移动通讯系统(global system for mobile communications，GSM)，通用分组无线服务(general packetradio service，GPRS)，码分多址接入(code division multiple access，CDMA)，宽带码分多址(wideband code division multiple access，WCDMA)，时分码分多址(time-divisioncode division multiple access，TD-SCDMA)，长期演进(long term evolution，LTE)、无线局域网(wireless local area networks，WLAN)(如无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)网络)、蓝牙(bluetooth，BT)、全球导航卫星系统(global navigation satellitesystem，GNSS)、调频(frequency modulation，FM)，近距离无线通信技术(near fieldcommunication，NFC)以及红外技术(infrared，IR)等等。

触摸屏1602可用于检测触摸屏1602上的操作指令。例如，用户根据实际需求对触摸屏1602上展示的内容数据进行触控操作，以实现该触控操作对应的功能，例如播放音乐、视频等多媒体文件等。用户接口1603具体可为触控面板，用于检测触控面板上的操作指令。用户接口1603也可以是物理按键或者鼠标。用户接口1604还可以是显示屏，用于输出数据，显示图像或数据。可选地，用户接口1604还可以是属于外围设备范畴中的至少一个设备，例如触摸屏、麦克风和扬声器等。

麦克风1604，也称为话筒、传声器，用于将声音信号转换为电信号。当拨打电话或发送语音信息时，用户靠近麦克风发声，可将声音信号输入到麦克风中。扬声器1605也称为喇叭，用于将音频电信号转换为声音信号。车辆通过扬声器1605可以收听音乐，或者收听免提通话等。

电源18代表为车辆提供电力或能源的系统，其可包括但不限于再充电的锂电池或铅酸电池等。在实际应用中，电源中的一个或多个电池组件用于提供车辆启动的电能或能量，电源的种类和材料本申请并不限定。可选地，电源18也可为能量源，用于为车辆提供能量源，例如汽油、柴油、乙醇、太阳能电池或电池板等等，本申请不做限定。

车辆10的若干功能均由计算机系统20控制实现。计算机系统20可包括一个或多个处理器2001(图示以一个处理器为例示出)和存储器2002(也可称为存储装置)。在实际应用中，该存储器2002也在计算机系统20内部，也可在计算机系统20外部，例如作为车辆10中的缓存等，本申请不做限定。其中，

处理器2001可包括一个或多个通用处理器，例如图形处理器(graphicprocessing unit，GPU)。处理器2001可用于运行存储器2002中存储的相关程序或程序对应的指令，以实现车辆的相应功能。

存储器2002可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如RAM；存储器也可以包括非易失性存储器(non-vlatile memory)，例如ROM、快闪存储器(flash memory)、HDD或固态硬盘SSD；存储器2002还可以包括上述种类的存储器的组合。存储器2002可用于存储一组程序代码或程序代码对应的指令，以便于处理器2001调用存储器2002中存储的程序代码或指令以实现车辆的相应功能。该功能包括但不限于图1所示的车辆功能框架示意图中的部分功能或全部功能。本申请中，存储器2002中可存储一组用于车辆控制的程序代码，处理器2001调用该程序代码可控制车辆安全行驶，关于如何实现车辆安全行驶具体在本申请下文详述。

可选地，存储器2002除了存储程序代码或指令之外，还可存储诸如道路地图、驾驶线路、传感器数据等信息。计算机系统20可以结合车辆功能框架示意图中的其他元件，例如传感器系统中的传感器、GPS等，实现车辆的相关功能。例如，计算机系统20可基于传感器系统12的数据输入控制车辆10的行驶方向或行驶速度等，本申请不做限定。

防倾倒装置22可包括若干元件，例如图示出的第一主体2201，摆杆2202和驱动装置2203。具体的，第一主体2201上设有滑槽；摆杆2201具有相对设置的第一端和第二端，其中，第一端设有滚轮，第二端设有活动轴，所述活动轴至少部分收容于所述滑槽内；驱动机构用于驱动活动轴在滑槽上滑动。防倾倒装置22还可以包括摄像机、雷达等获取环境信息的设备以及计算活动轴滑动距离的计算单元。

其中，本申请图1示出包括四个子系统，传感器系统12、控制系统14、计算机系统20和防倾倒装置22仅为示例，并不构成限定。在实际应用中，车辆10可根据不同功能对车辆中的若干元件进行组合，从而得到相应不同功能的子系统。例如，车辆10中也可包括电子稳定性系统(electronic stability program，ESP)和电动助力转向系统(electric powersteering，EPS)等，图未示出。其中，ESP系统可由传感器系统12中的部分传感器及控制系统14中的部分元件组成，具体地该ESP系统可包括轮速传感器1207、转向传感器1208、横向加速度传感器及控制系统14中涉及的控制单元等等。EPS系统可由传感器系统12中的部分传感器、控制系统14中的部分元件及电源18等元件组成，具体地该EPS系统中可包括转向传感器1208、控制系统14中涉及的发电机及减速器、蓄电池电源等等。又例如，防倾倒装置也可以包括外围设备中的用户接口1603和触摸屏1602等，以实现接收用户指令的功能，防倾倒装置还可以包括传感器系统中的摄像单元，用于配合控制器1203识别坡道，例如，由摄像单元将图像发送至控制器1203，控制器通过图像识别坡道。

需要说明的是，上述图1仅为车辆10的一种可能的功能框架示意图。在实际应用中，车辆10可包括更多或更少的系统或元件，本申请不做限定。

上述车辆10可以为轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、割草机、娱乐车、游乐场车辆、施工设备、电车、高尔夫球车、火车、和手推车等，本申请实施例不做特别的限定。

请参见图2，图2是本申请实施例提供的一种防倾倒装置的结构示意图，该防倾倒装置可以设置于上述图1所述的车辆上，也可以作为独立的装置安装于上述图1所述的车辆。该装置防倾倒装置包括第一主体100、摆杆200和驱动机构300。其中：

第一主体100上设有滑槽101，其中，第一主体100可以是固定板，也可以是车辆的壳体。例如，当第一主体100为固定板时，固定板具有相背设置的第一面和第二面，其中，第一面上可以设置滑槽101，第二面用于连接其他物体，比如通过第二面与车辆连接以使该防倾倒装置附着于该车辆上。其中，滑槽101的延伸方向可以垂直于第一主体100的支撑面，如图2所示，第一主体100放置于一水平支撑面上，滑槽101的延伸方向可以设置为垂直于该支撑面的方向。

可选地，第一主体100可以包括至少一个滚轮，例如，第一主体100的下方可以设置有四个滚轮，从而第一主体100可以通过四个滚轮与地面接触。

摆杆200具有相对设置的第一端和第二端，其中，第一端设有滚轮201，第二端设有活动轴202，所述活动轴202至少部分收容于所述滑槽101内，活动轴202能够在所述滑槽101内绕轴向转动，以使摆杆200相对第一主体100绕所述活动轴202摆动。

可选地，摆杆200还可以为可伸缩的摆杆。摆杆200可以根据需要改变自身的长度，例如，摆杆200可以包括至少两个长度的调节。

请参见图3A，图3A是本申请实施例提供的一种活动轴与滑槽连接的示意图。如图3A所示，活动轴202部分收容于滑槽内，能够沿第一转轴转动，其中，第一转轴垂直于滑槽101的延伸方向。应理解，第一转轴仅是为方便描述转动运动而引出的虚拟轴线。

请参见图3B，图3B是本申请实施例提供的一种活动轴带动摆杆摆动的示意图。如图3B所示，活动轴202转动时能够带动摆杆200相对于第一主体100绕活动轴202摆动，图中α表示第一主体100与摆杆200之间形成的夹角。

在一些实施例中，摆杆能够收入滑槽内。请参见图4，图4是本申请实施例提供的一种摆杆收入滑槽内的示意图。如图4所示，滚轮201的直径d小于滑槽101的宽度L，摆杆200的长度小于滑槽101的长度，以使摆杆200能够收入滑槽101内。

驱动机构300可以设置在第一主体100上，也可以作为单独的装置与活动轴202相连接，以驱动活动轴202在滑槽101上滑动。具体的，该驱动机构300驱动该活动轴202沿着该滑槽101滑动时，该滚轮201能够在该防倾倒装置的支撑面上沿靠近或远离该第一主体100的方向滚动，以使该摆杆200相对该第一主体100摆动。

如图2所示，驱动机构300可以包括电机301、齿轮302和齿条303。具体的，可以包括第一电机、第一齿轮、第一齿条、第二电机、第二齿轮和第二齿条。其中，第一电机固定在第一主体上，第一电机的输出轴上设置第一齿轮，第一齿轮与第一齿条啮合，第一齿条与活动轴连接以使活动轴沿滑槽向第一方向滑动；第二电机固定在第一主体上，第二电机的输出轴上设置第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合，第二齿条与活动轴连接以使活动轴沿滑槽向第二方向滑动。

请参见图5，图5是本申请实施例提供的一种驱动机构的示意图。如图5所示，驱动机构300包括两个步进电机和与步进电机相连接的牵引链条，通过两个步进电机加牵引链条实现活动轴202的上下移动。其中，步进电机可以接收距离对应的脉冲结果，根据脉冲结果通过牵引链条实现活动轴202的上下移动，将活动轴202移动至该脉冲结果对应的位置后，左下和右上的牵引链条互相牵制保证活动轴202的固定。

在一种实现中，第一主体100为车辆的壳体，滑槽101纵向设置在车辆上，该滑槽101的延伸方向为垂直于地面的方向。在车辆正常行驶时，活动轴202位于滑槽101远离地面的一端，滚轮201处于离地状态，摆杆200和滚轮201能够收入滑槽101内；在驱动机构300驱动活动轴202在滑槽101内滑动时，摆杆200在地面的作用下能够从滑槽101中伸出，滚轮201能够在地面上滚动。

请参见图6，图6是本申请实施例提供的一种防倾倒装置的工作示意图，图中实线箭头表示物体移动的方向，虚线箭头表示物体沿第一转轴旋转的方向，如图6所示，驱动机构300驱动活动轴202沿滑槽101向下运动，在滚轮201接触到地面后，在地面的作用下活动轴202沿第一转轴的逆时针方向转动，活动轴202转动的同时带动摆杆200相对于第一主体100沿第一转轴的逆时针方向摆动，摆杆与第一主体之间的角度α变大，滚轮201在地面上沿远离第一主体100的方向滚动。优选的，活动轴202和滑槽101连接处具有一定的阻尼设计，摆杆200伸出滑槽101，滚轮201在坡道滚动时，遇到不平整地面时该阻尼设计能够防止抖动。

结合前述图1所述实施例中的车辆，所述车辆设有上述实施例中的防倾倒装置，下面介绍本申请提供的一种防倾倒方法。

在本实施例中，车辆上的防倾倒装置包括第一主体，摆杆和驱动机构。具体的，第一主体为车辆的壳体，在壳体上设有纵向延伸的滑槽，即滑槽的延伸方向垂直于地面；摆杆一端设有活动轴，该活动轴部分收容于滑槽内，摆杆的另一端设有滚轮；车辆上设有驱动机构，驱动机构可以驱动该活动轴沿滑槽滑动。

请参见图7，图7是本申请实施例提供的一种防倾倒方法的流程示意图。该方法可以由车辆、部署在车辆中的处理器或与车辆网络通信的设备来执行，其中，该车辆可以是如图1所示的车辆，该设备包括但不限于手机、平板电脑(table personal computer)、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动上网装置(mobile internet device，MID)、可穿戴式设备(wearable device)、车载设备以及其他支持和网络通信的设备。本申请实施例以车辆为例来说明，该防倾倒方法可以包括如下部分或全部步骤：

S101、车辆获取目标坡道的坡度和车辆的重心位置。

其中，车辆的重心位置为已知数据或可基于未载物时车辆的重心和所载物的重心、重量等确定。

在一种实现中，在车辆行驶过程中，车辆可以通过车载摄像机、雷达等设备实时探测前方的路况，在探测到前方有坡道时，则该坡道即为车辆的目标坡道，进而，可获取目标坡道的坡度。在另一种实现中，车辆还可以根据车辆的路径规划来确定目标坡道，例如，将路径规划中与车辆距离最近的一个坡道确定为目标坡道。

本申请实施例中，目标坡道的坡度可以基于车载摄像机拍摄到的图像或雷达探测到的数据获得；也可以向其他设备(如服务器)请求，例如，在道路上的行驶的车辆可以通过百度地图和高德地图等获取其所在路段数据，该路段数据包括目标坡道的坡度和位置；还可以为车辆基于已有的地图数据分析得到的，可参见下述步骤1011-1013，这里不再赘述。

可以理解的，地图数据可以是特定区域的地图。例如，在固定区域内工作的车辆可以在车辆中预存该区域的高精度地图，该区域的高精度地图为该区域所有人获取的，例如，车库所有人可以采集到该车库的精确地图数据。

下面示例性阐述车辆获取目标坡道的坡度的具体实施方式。具体的，该实施方式可以包括以下部分或全部步骤：

S1011、获取地图。

具体的，车辆可以内置地图，也可以通过网络实时获取地图。例如，以车库内的自动驾驶车辆为例，该自动驾驶车辆可以先获取并预存该车库的高精度地图。

S1012、根据摄像头获取周围环境的图像确定车辆在地图中的位置。

具体的，车辆可以通过摄像头获取周围环境的图像，根据该图像确定车辆在高精度地图中的位置。需要说明的是，车辆可以通过摄像头实时获取图像并对该图像进行实时处理。

在一种实现中，地图包括各个标志物的位置。车辆在获取到周围环境的图像后，可以识别图像中的标志物，进而，根据地图确定该识别到的标志物的位置，进一步的，车辆可以根据雷达获取该标志物与车辆的位置，从而精确定位车辆的位置。该定位方式，可以提高车辆的定位的精确度。

其中，在一些场景中，标志物可以是建筑物、指示牌、路灯等。在另一些场景中，如车库或仓库，标志物可以是支撑柱、建筑体、指示牌等。

应理解，通过摄像头采集图像和识别标志物的步骤与通过雷达获取该标志物与车辆的位置的步骤可以不分先后执行，也可以同时执行。

在另一种实现中，可以通过GPS定位车辆在地图中的位置，还可以通过摄像机或雷达辅助定位车辆的位置。

S1013、根据车辆在地图中的位置，确定目标坡道的坡度。

在一种实现中，地图可以包括坡道的数据，例如，坡道的位置、长度、坡度等。车辆可以根据车辆在地图中的位置和当前的行驶方向，在地图中查找车辆行驶方向前方的第一个坡道，确定该坡道为目标坡道。当车辆行驶方向前方的第一个坡道距离车辆的距离大于目标距离时，则认为未出现目标坡道。进一步地，可以从地图中获取该目标坡道的位置、长度、坡度。

在一些实施例中，车辆在探测到或确定出目标坡道后，即可获取目标坡道的坡度。在另一些实施例中，在车辆确定目标坡道后，车辆还可以实时获取车辆与目标坡道的距离；在车辆与目标坡道的距离等于第一距离时，获取目标坡道的坡度。其中，第一距离可以由车辆的防倾倒装置和车辆的计算能力决定，例如，第一距离满足车辆以当前速度行驶第一距离的时间大于车辆完成防倾倒装置的准备工作的时间，以使车辆在上坡时车辆的防倾倒装置处于工作状态。

S102、根据目标坡道的坡度和车辆的重心位置，判断该车辆在坡道上时是否会倾倒。

具体的，车辆可以根据目标坡道的倾斜角和重心的位置，确定第一长度，第一长度为第一点和第二点之间的距离，其中，第一点为车辆的重垂线与目标坡道的交点，第二点为重心在目标坡道上的射影；在第一长度大于第二长度时，确定车辆在目标坡道会倾倒，第二长度为射影到目标直线之间的距离；目标直线为车辆的前轮或后轮与地面的接触点所确定的直线。例如，在防倾倒装置安装于车辆的后侧时，车辆在上坡过程中，该目标直线为四轮车辆的两个后轮与地面的接触点所确定的直线。

在另一种实现中，车辆为两轮车，第二长度可以是上述车辆的前轮或后轮与目标坡道的接触点与影射之间的距离。例如，在防倾倒装置安装与车辆的后侧时，车辆在上坡过程中，第二长度可以是上述车辆的后轮与目标坡道的接触点与影射之间的距离。

请参见图8，图8是本申请实施例提供的一种目标直线的示意图。图8以四轮车上坡为例，目标直线为车辆的两个后轮与目标坡道的接触点所确定的直线。

可选的，车辆可以在与目标坡道的距离等于目标距离时，执行步骤S102。可以理解的，目标距离可以根据车辆计算摆杆、防倾倒装置工作的时间以及当前的车速所决定，以使车辆在坡道上时防倾倒装置处于工作状态。

下面示例性阐述比较第一长度和第二长度的具体实施方式。具体的，步骤S102可以包括以下部分或全部步骤：

请参阅图9，图9是本申请实施例提供的一种重心位置不同的两辆车辆在坡道上的示意图。如图9所示，2轮车辆位于目标坡道上时，点A表示车辆的后轮在目标坡道上的位置，车辆的重心位置为点G，车辆重心与地面的垂线为车辆的重垂线，重垂线与坡道的交点为点B，车辆的重心在目标坡道上的射影为点C。

S1021、车辆根据目标坡道的坡度和重心的位置，确定第一长度。

如图9所示，GC为车辆的重心高度，即为重心到目标坡道的距离，重心高度GC可以基于重心位置确定；β为目标坡道的坡度，车辆的坡度β可以由步骤S101得到。

进一步地，第一长度BC可以采用如下公式(1)计算得到。

BC＝GC×tanβ 公式(1)

S1022、车辆获取第二长度。

如图9所示，第二长度AC为车辆的后轮与目标坡道的接触点A到射影C之间的距离，第二长度AC为已知参数，或者基于车辆的前后轮的位置确定，此处不再赘述。

S1023、当第一长度大于第二长度时，判定该车辆在坡道上会倾倒。

如图9中的(A)所示，BC>AC，即第一长度大于第二长度，则该车辆在该坡道上会发生倾倒，如图9中的(B)所示，BC<AC，即第一长度小于第二长度，则该车辆在该坡道上没有发生倾倒的风险。在车辆确定自身在目标坡道上会倾倒时，执行步骤S103；在车辆确定自身在目标坡道上没有倾倒风险时，可以继续正常行驶。

S103、在确定车辆在目标坡道会倾倒时，根据目标坡道的坡度、车辆的重心位置和摆杆长度，确定活动轴在滑槽中的目标位置。

具体的，车辆可以先根据车辆的重心位置和目标坡道的坡度，确定滚轮与车辆的距离，再根据滚轮与车辆的距离和摆杆长度确定活动轴在滑槽中的目标位置。

请参见图10，图10是本申请实施例提供的一种位于目标坡道的车辆的示意图。结合图10，步骤S103可以包括以下部分或全部步骤：

S1031、根据车辆的重心位置和目标坡道的坡度，确定滚轮与车辆的距离。

如图10所示，MD为滚轮与车辆的距离，BC为第一长度，CD为车辆参数。其中，BC可以由步骤S1021根据车辆的重心位置和目标坡道的坡度得到。

首先，根据BD＝BC-CD，得到BD的长度。

进而，由于车辆在该坡道上不发生倾倒，需要满足MD的长度大于等于BD的长度。

因此，根据MD＝BD+x，可以得到MD的长度。其中，MN>x>0，MN为摆杆的长度。

选优的，MD大于BD的长度，需要说明的是，点B为能够使车辆不倾倒的滚轮的临界点，因此取MD大于BD更能够保证车辆不倾倒。

S1032、根据滚轮与车辆的距离和摆杆长度，确定活动轴在滑槽中的目标位置。

如图10所示，d为车轮的直径，MN为摆杆的长度。

则活动轴的目标高度ND可以采用如下公式(2)计算得到。

其中，活动轴的目标高度ND为处于目标位置时的活动轴到目标坡道的距离。

若滑槽的底部距离目标坡道的距离为车轮的直径时，则该目标位置到滑槽的底部的距离为活动轴的目标高度ND减去车轮的直径d。

S104、车辆通过驱动机构驱动活动轴移动至目标位置。

具体的，车辆通过驱动机构驱动活动轴移动至目标位置，在地面作用上摆杆摆动至滚轮到达固定位置，以防止车辆倾倒。

在一些实现中，可以基于活动轴的当前位置和目标位置之间的距离，确定电机的转动圈数，进一步地，控制电机转动确定出的圈数。最后，电机转动所述圈数，以使齿条带动活动轴移动至目标位置。

可选地，车辆可以在与目标坡道的距离等于第二距离时，驱动活动轴移动至目标位置，需要说明的是，车辆要控制在车辆发生倾倒前驱动活动轴移动至目标位置，具体此处不作限定。

在一些实施例中，在车辆正常行驶过程中，摆杆可以收入滑槽内；在确定在目标坡道会倾倒时，车辆通过驱动机构驱动活动轴滑动至目标位置。其中，在活动轴向下滑动的过程中，在滚轮触及地面时，在地面作用下活动轴转动，摆杆向远离车辆的一侧摆动，同时滚轮向远离车辆的一侧滚动；在活动轴向下滑动至目标位置时，活动轴固定不动，此时，摆杆位于滑槽外，摆杆与车辆之间形成一定夹角，滚轮位于地面上成为车辆的一个支撑点以防止车辆倾倒。

可以理解的，防倾倒装置可以安装在车辆的前侧，也可以安装在车辆的后侧。例如，防倾倒装置安装在车辆的后侧，则在执行步骤S103之前，车辆可以先确定目标坡道为上坡坡道还是下坡坡道，在目标坡道为上坡坡道时，车辆可以在距离该坡道的距离为零时，通过驱动机构驱动活动轴移动至目标位置；目标坡道为下坡坡道时，车辆可以掉头，以后退的方式下坡，在下坡前，通过驱动机构驱动活动轴移动至目标位置。

可以理解的，车辆的重心位置为固定值，车辆内还可以预先存储车辆的各部分的长度、宽度和各部分之间的距离等参数，例如，车辆的重心高度GC、车轮的直径d以及滑槽距离车辆的后轮的距离等，上述参数可以由工作人员测量得到，也可以由车辆出厂配置得到。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

Claims (13)

1.一种防倾倒装置，其特征在于，包括：

第一主体，所述第一主体上设有至少一个滑槽；

至少一根摆杆，所述摆杆具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端设有滚轮，所述第二端设置有活动轴，所述活动轴至少部分收容于所述滑槽内并沿所述滑槽滑动，所述活动轴能够在所述滑槽内绕轴向转动，以使所述摆杆相对所述第一主体绕所述活动轴摆动；及，

驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述活动轴沿所述滑槽滑动。

2.根据权利要求1所述的防倾倒装置，其特征在于，所述滑槽的延伸方向垂直于所述支撑面。

3.根据权利要求2所述的防倾倒装置，其特征在于，当所述活动轴沿所述滑槽向靠近所述支撑面的方向滑动时，所述滚轮在所述支撑面上向远离所述第一主体的方向滚动。

4.根据权利要求2所述的防倾倒装置，其特征在于，当所述活动轴沿所述滑槽向远离所述支撑面的方向滑动时，所述滚轮在所述支撑面上向靠近所述第一主体的方向滚动。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的防倾倒装置，其特征在于，所述滚轮的直径小于所述滑槽的宽度，所述摆杆的长度小于所述滑槽的长度。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的防倾倒装置，所述驱动机构，包括第一电机、第一齿轮、第一齿条、第二电机、第二齿轮和第二齿条；

所述第一电机固定在所述第一主体上，所述第一电机的输出轴上设置所述第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合，所述第一齿条与所述活动轴连接以使所述活动轴沿所述滑槽向第一方向滑动；

所述第二电机固定在所述第一主体上，所述第二电机的输出轴上设置所述第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二齿条啮合，所述第二齿条与所述活动轴连接以使所述活动轴沿所述滑槽向第二方向滑动。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的防倾倒装置，其特征在于，所述防倾倒装置还包括控制器，所述控制器包括一个或多个处理器、一个或多个存储器，所述一个或多个存储器存储计算机指令，所述一个或多个处理器调用所述计算机指令，执行：

获取目标坡道的坡度和车辆的重心位置；

根据所述坡度、所述重心位置和所述摆杆长度，确定所述活动轴在所述滑槽中的目标位置；

通过所述驱动机构驱动所述活动轴滑动至所述目标位置。

8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的防倾倒装置。

9.一种防倾倒方法，其特征在于，应用于车辆，所述车辆包括：

第一主体，所述第一主体上设有至少一个滑槽；

至少一根摆杆，所述摆杆具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端设有滚轮，所述第二端设置有活动轴，所述活动轴至少部分收容于所述滑槽内并沿所述滑槽滑动，所述活动轴能够在所述滑槽内绕轴向转动，以使所述摆杆相对所述第一主体绕所述活动轴摆动；及，

驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述活动轴沿所述滑槽滑动，所述滚轮在所述摆杆的作用下在所述防倾倒装置的支撑面上沿靠近或远离所述第一主体的方向滚动；

所述方法包括：

获取目标坡道的坡度和车辆的重心位置；

在基于所述坡度和所述重心位置确定所述车辆在所述目标坡道会倾倒时，根据所述坡度、所述重心位置和所述摆杆长度，确定所述活动轴在所述滑槽中的目标位置；

通过所述驱动机构驱动所述活动轴滑动至所述目标位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述获取目标坡道的坡度，包括：

在所述车辆与所述目标坡道的距离等于第一距离时，获取目标坡道的坡度。

11.根据权利要求9-10任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述坡度、所述重心位置和所述摆杆长度，确定所述活动轴在所述滑槽中的目标位置包括：

根据所述坡度和所述重心位置，确定所述滚轮与所述车辆的距离

根据所述距离和所述摆杆长度，确定所述目标位置。

12.根据权利要求9-11任意一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述驱动机构驱动所述活动轴移动到确定的位置包括：

在所述车辆与所述目标坡道的距离等于第二距离时，通过所述驱动机构驱动所述活动轴移动到确定的位置。

13.根据权利要求9-12任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述目标坡道的倾斜角和所述重心的位置，确定第一长度，所述第一长度为第一点和第二点之间的距离，所述第一点为所述车辆的重垂线与所述目标坡道的交点，所述第二点为所述重心在所述目标坡道上的射影；

在所述第一长度大于所述第二长度时，确定所述车辆在所述目标坡道会倾倒，所述第二长度为所述射影到目标直线之间的距离；所述目标直线为所述车辆的前轮或后轮与地面的接触点所确定的直线。

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