KR101406469B1 - 전기 운송수단의 속도 제한 - Google Patents

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Abstract

전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하는 제어기 및 방법들이 제공된다. 일 실시예에 있어서, 하나의 방법은 바닥 표면 위를 주행하는 상기 운송수단의 정상-상태 평균 토크 및 가속 또는 감속 중의 토크를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 운송수단의 속도는 상기 정상-상태 평균 토크, 상기 가속 또는 감속 중의 토크, 상기 바닥 표면 위를 이동하는 상기 운송수단의 적어도 하나의 접지 요소에 토크를 가하는 상기 운송수단의 모터식 구동 장치에 의해 생성되는 측정된 재생 전류, 상기 운송수단 및 페이로드의 무게, 상기 접지 요소에 의해 가해지는 토크, 상기 운송수단의 가속도 및 상기 운송수단의 속도에 기초하여 제어된다.
운송수단, 속도 제어, 접지 요소, 토크, 가속도

Description

전기 운송수단의 속도 제한{SPEED LIMITING IN ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 전기 운송수단의 제어에 관한 것으로서, 특히, 전기 운송수단 속도의 제어 및 제한에 관한 것이다.
인간을 운송하기 위한 광범위한 운송 장치 및 방법들이 공지되어 있다. 통상적으로, 이러한 운송 장치들은 정적 안정성에 의존하며, 바닥 표면에 대한 그들의 접지(ground-contact) 부재들의 위치의 모든 예견된 조건 하의 안정성에 대해 설계된다. 예를 들면, 자동차의 무게 중심에 작용하는 중력 벡터는 자동차 바퀴들의 접지점들 사이를 통과하며, 자동차의 현가장치는 모든 바퀴들이 항상 지면위에 있도록 하여 자동차의 안정된 상태를 유지시킨다. 그렇다고 하더라도, 안정된 운송 장치들이 불안정하게 되는 조건들(예를 들면, 속도의 증가 및 급회전)이 있다.
균형 운송 장치로 공지된, 동적으로 안정된 운송 장치는 상기 운송장치가 작동하는 중에 상기 운송 장치의 안정성을 능동적으로 유지하는 제어 시스템을 갖는 운송장치의 일종이다. 상기 제어 시스템은 상기 운송 장치의 배향을 연속적으로 감지함으로써 상기 운송 장치의 안정성을 유지하며, 안정성을 유지하는데 필요한 보정 작용을 결정하며, 바퀴 모터들에 명령하여 상기 보정 작용을 수행한다. 구성요소의 고장 또는 충분한 파워의 부족으로 인해 상기 운송 장치가 안정성을 유지하 는 능력을 상실한다면, 탑승자는 갑작스럽게 균형을 잃을 수도 있다.
안정적인 접지 자국을 유지하는 운송수단에 있어서, 운송수단의 조향 제어 및 전방 이동 제어 사이의 연결은 관심사항이 아니다. 통상의 도로 조건 하에서, 안정성은 회전 중에 지면과 접촉하는 바퀴들에 의해 유지된다. 균형 운송 장치에 있어서, 그러나, 하나 또는 그 이상의 바퀴에 가해지는 모든 토크가 상기 운송 장치의 안정성에 영향을 미친다. 조향 및 균형 제어 메커니즘 사이의 연결은 미국 특허 제 6,789,640 호의 하나의 주제인바, 그 내용은 본 명세서에 참조로 인용된다.
일 양상에 있어서, 본 발명은 전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 컴퓨터 처리 방법을 특징으로 한다. 상기 방법은 바닥 표면 위를 주행하는 운송수단의 정상-상태(steady state) 평균 토크와 가속 및 감속 중의 토크를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 정상-상태 평균 토크, 상기 가속 및 감속 중의 토크, 상기 바닥 표면 위를 주행하는 상기 운송수단의 적어도 하나의 접지 요소에 토크를 가하는 상기 운송수단의 모터식 구동 장치에 의해 생성되는 측정된 작동기 전류에 기초하여 상기 운송수단의 속도를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 운송수단의 속도를 제어하는 단계는 또한 상기 운송수단 및 페이로드의 무게, 상기 접지 요소에 가해지는 토크, 상기 운송수단의 가속도 및 상기 운송수단의 속도에 기초하여 제어된다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단의 속도를 제어하는 단계는 가속도-보상 평균 전류를 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단의 속도를 제어하는 단계는 상기 운송수단을 가속 또는 감속하기 위해 요구되는 작동기 전류량을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단을 가속 또는 감속하기 위해 요구되는 작동기 전류량을 결정하는 단계는 상기 운송수단의 속도 및 상기 바닥 표면의 경사도에 기초하여 한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 가속도-보상 평균 전류를 결정하는 단계는 상기 운송수단의 상기 측정된 작동기 전류로부터 가속 또는 감속에 의해 야기되는 작동기 전류를 감산하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단은 상기 운송수단의 피치 구성요소를 조절함으로써 제어되는 상기 운송수단의 최대 허용 속도를 갖는 동적으로 안정된 운송장치이다. 몇몇 실시예에 있어서, 피치 제어기는 상기 가속도-보상 평균 전류에 기초하여 상기 운송수단의 상기 최대 허용 속도를 조절한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 방법은 또한 재생 전류가 증가하는 경우 상기 운송수단의 상기 최대 허용 속도를 감소시키는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 방법은 또한 재생 전류가 감소하는 경우 상기 운송수단의 상기 최대 허용 속도를 증가시키는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단의 가속 및 감속은 상기 모터식 구동 장치의 작동에 의해 적어도 우선적으로 달성된다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단의 속도는 상기 측정된 전류가 전체 전류 임계값을 초과하는 경우 제어된다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 전체 전류 임계값은 사용자의 경험치에 기초하여 한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단은 정적으로 안정된 운송 장치이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단 및 페이로드의 무게는 추정치이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단 및 페이로드의 무게는 측정치이다.
다른 양상에 있어서, 본 발명은 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하는 제어기를 특징으로 한다. 상기 제어기는 바닥 표면 위를 주행하는 상기 운송수단의 정상-상태 평균 토크와 가속 및 감속 중의 토크를 결정하는 토크 모듈을 포함한다. 상기 제어기는 또한 상기 토크 모듈로부터 상기 정상-상태 평균 토크와 가속 및 감속 중의 토크를 수신하고 원하는 운송수단 속도 명령 (예를 들면, 피치 각도)를 출력하는 속도 모듈을 포함한다. 상기 원하는 피치 각도는 상기 정상-상태 평균 토크, 상기 가속 및 감속 중의 토크, 상기 운송수단 및 페이로드의 무게, 상기 바닥 표면 위를 주행하는 상기 운송수단의 적어도 하나의 접지 요소에 토크를 가하는 상기 운송수단의 모터식 구동 장치에 의해 생성되는 측정된 전류, 상기 모터식 구동 장치에 의해 가해지는 상기 토크, 및 상기 운송수단의 속도에 기초하여 한다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 제어기는 가속도-보상 평균이 임계값 아래인 경우 상기 운송수단의 속도를 제어한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제어기는 상기 운송수단의 피치를 제어하여 상기 운송수단 속도 명령(예를 들면, 원하는 피치 각도)에 기초하여 상기 운송수단의 속도를 조절하는 피치 제어기 모듈을 포함한다.
다른 양상에 있어서, 본 발명은 전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단을 특징으로 한다. 상기 운송수단은 페이로드를 지지하는 플랫폼을 포함한다. 상기 운송수단은 또한 바닥 표면 위를 주행하는 적어도 하나의 접지 요소를 포함하는 상기 플랫폼에 결합되는 접지 모듈을 포함한다. 상기 운송수단은 또한 상기 적어도 하나의 접지 요소에 토크를 가하는 모터식 구동 장치를 포함한다. 상기 운송수단은 또한 상기 모터식 구동 장치에 전압을 인가하는 전원을 포함한다. 상기 운송수단은 또한 상기 운송수단 및 페이로드의 무게와 상기 바닥 표면의 경사도에 기초하여 상기 접지 요소의 속도를 제한하는 제어기를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단은 상기 운송수단의 정상-상태 평균 토크와 가속 및 감속 중의 토크를 결정하는 토크 모듈을 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단은 상기 정상-상태 평균 토크, 상기 가속 및 감속 중의 토크, 상기 모터식 구동 장치에 의해 발생되는 측정된 전류, 상기 운송수단 및 페이로드의 무게, 상기 모터식 구동 장치에 의해 가해지는 상기 토크, 및 상기 운송수단의 속도에 기초하여 원하는 운송수단 속도 명령을 출력하는 속도 모듈을 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단은 상기 운송수단 속도 명령에 기초하여 상기 운송수단의 속도를 제어하는 속도 제어기를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단 속도 명령은 상기 운송수단의 원하는 피치 각도이며, 상기 속도 제어기는 원하는 피치 각도에 기초하여 상기 운송수단의 속도를 제어하도록 상기 운송수단의 피치를 제어하는 피치 제어기이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송수단은 동적으로 안정된 운송 장치이며, 상기 운송수단의 최대 허용 속도는 상기 운송수단의 피치 구성요소를 조절함으로써 제어된다.
본 발명의 전술한 특징들은 첨부 도면을 참조하는 이하의 상세한 설명을 통해 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 바람직하게 적용되는, 미국특허 제 6,302,230 호에 상세히 설명된 바와 같은, 운송 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전방-후미 평면에서 운송수단의 안정성을 동적으로 제어하기 위한 제어 루프의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서들, 전원 및 제어를 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명이 바람직하게 적용되는 시스템 아키텍쳐 내의 요(偏走, yaw) 명령의 본질적 입출력을 도시하는 블록도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예들에 따른 개인용 운송 장치에 대한 입력을 제어하기 위한 핸들바 경사 장치를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 개인용 운송 장치로의 입력을 제어하는 접지 모듈에 대한 제어 스토크(control stalk)의 만곡 결합부를 구비하는 핸들바 경사 장치를 도시한다.
도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른 개인용 운송 장치로의 입력을 제어하는 분리형 핸들을 구비하는 다른 핸들바 경사 장치를 도시한다.
도 5d는 본 발명의 실시예들에 따른 개인용 운송 장치로의 입력을 제어하는 회전 핸들바 장치를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 요(yaw) 입력 및 롤(roll) 정보를 조합하기 위한 믹서 블록의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 개인용 운송 장치를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 요 제어 시스템의 개략 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 명령된 요-핸들 경사의 기능적 관계를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 핸들 경사 피봇의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 상기 핸들 경사 피봇을 중심으로 상기 핸들에 센터링 토크를 제공하기 위한 일정-응력 비틀림 부싱을 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 인간 운송 장치에 사용하는 디지털 레벨의 평면도이다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발-힘 압력 센서들의 위치를 지시하는, 분리된 압력 판을 구비하는 개인용 운송 장치의 플랫폼의 평면도이다.
도 13b는 본 발명의 실시예들에 있어서 승객의 왼발 및 오른발의 위치의 검출을 위한 두 개의 발판을 도시한다.
도 14는 평평한 표면을 가로지르는 일정 속도에서 이동중인 강체 바퀴를 구비하는 이상적인 균형 운송 장치의 예시적 다이어그램이다.
도 15는 구동 인터페이스 조립체의 상세 블록도이다.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 균형 및 보통 이동 중의 휠 모터 제어의 개략도이다.
도 17은 바람직한 균형 운송 장치의 다양한 속도 제한 변수들 사이의 관계를 도시한다.
도 18a는 제로 경사 표면을 따라 일정한 속도로 이동 중인 이상적인 바퀴의 예시적 다이어그램이다.
도 18b는 내리막 경사 표면을 따라 일정한 속도로 이동 중인 이상적인 바퀴의 예시적 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 동력 구동 모듈의 블록도이다.
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터의 전기적 모델이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 부하를 갖는 직렬 배터리의 회로도이다.
도 22는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 변수들을 추정하는 방법을 도시하는 순서도이다.
도 23은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 바람직한 균형 운송 장치의 측정된 모터 전류 및 운송수단 속도 사이의 관계를 도시한다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 운송 장치 제어기의 속도 제한을 보여주는 개략도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 운송 장치 제어기의 속도 제한 작동을 보여주는 순서도이다.
본 발명의 실시예들은 전기 모터를 사용하며 바닥 표면 위를 주행하는 동안 가속 및 감속에 대해 운송수단의 바퀴에 힘/토크를 가하는 단일 또는 일차 수단으로서 구동하는 운송수단에 있어 유용하다. 이러한 승용수단은 통상적으로 전방 구동하도록 작동하는 경우 모터를 돌리거나 에너지를 소모한다. 때때로 충분히 가파 른 언덕길을 내려가는 경우, 구동 작동기는 가속 없이 정상 속도를 유지하도록 하기 위해 역 토크를 가하거나 재충전이 필요할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 구동 및 제동이 동일한 운송수단 (예를 들면, 전기 모터)에 의해 수행되는 균형 및 비-균형 운송수단에 있어 유용하다. 예를 들면, 본 발명의 실시예들은 정적으로 안정된 운송수단 및 동적으로 안정된 운송수단 (예를 들면, 동적으로 안정된 균형 운송 장치)에 있어 유용하다.
전기 모터 운송수단에 있어서, 오르막, 내리막 또는 평지 이동 중의 감속에 사용되는 가용 작동기 용량이 해석되어야 할 것이다. 가속 및 감속에 사용되는 작동기 용량은 상기 운송수단의 제동 능력을 제한한다. 얼마나 많은 작동기 용량이 가속 또는 감속에 사용되는지 및 얼마나 많이 역으로 남아 있는지를 파악함으로써 시스템이 운송수단 움직임을 조절하여 원치 않는 동적 거동을 방지하도록 한다. 감소된 제동 능력과 같은 원치 않는 동적 거동은 상기 승용수단이 내리막을 평지 위를 주행하는 것처럼 주행하도록 한다.
운송 장치는, 바퀴들의 제어 루프 운영 작동이 없다면 상기 바퀴들 위에 서 있을 수 없을 것이지만, 하나 또는 그 이상의 바퀴들 상에서 작동할 수 있는 경우라면 "균형"으로서 작동한다고 말할 수 있다. 균형 운송 장치는 정적 안정성은 없지만 동적으로는 균형을 이룬다. 운송 장치는 골프 카트 또는 배달 운송수단과 같은 이동 작업 플랫폼 또는 오락 운송수단으로서 바람직하게 사용될 수 있다. 이러한 운송 장치 및 지면 또는 기타 바닥 표면 사이의 접촉을 제공하며 일상적 작업 중의 기울임(tipping)에 대해 상기 운송 장치를 최소한으로 지지하는 상기 바퀴들 또는 기타 접지 요소들은 본 명세서에서 "접지 요소"로 호칭된다.
도 1은 도면 부호 10으로 통칭되며, 본 발명이 바람직하게 적용되는 장치의 예로서, 미국 특허 제 6,302,230 호에 상세히 설명되는, 균형 개인용 운송 장치를 도시한다. 사용자(8)는 지지 플랫폼(12) 상에 서서 상기 플랫폼(12)에 부착되는 핸들(16) 위의 그립(14)을 잡는다. 제어 루프는 사용자의 기울임이 모터 구동부에 의해 차축(22)을 중심으로 바퀴(20)에 토크를 가하도록 제공될 수 있다. 운송 장치(10)는 정적으로는 불안정하지만, 동적 안정성을 유지하기 위한 제어 루프의 작동이 없는 경우, 운송 장치(10)는 통상의 작동 배향으로 더 이상 작동할 수 없을 것이다. 본 명세서에 사용되는 "안정성"은 상기 시스템이 모든 작동 위치로부터 떨어져 섭동(攝動)을 일으킬 경우 자연스럽게 복귀할 작동 위치의 기계적 조건을 의미한다.
각기 다른 숫자의 바퀴들 또는 기타 접지 부재들은 변형 적용예들에 특히 적합한 본 발명의 다양한 실시예들에서 바람직하게 사용될 수 있다. 본 명세서에 참조로 인용되는 미국 특허 공개 제 2004/0108156 호에는 도 6 및 도 7의 균형 전체-지형 운송수단이 설명되어 있다. 상기 전체-지형 운송수단은 두 개의 앞바퀴 및 두 개의 뒷바퀴를 갖는다. 각각의 뒷바퀴는 그 자체의 작동기에 의해 구동된다. 따라서, 본 발명의 범주 내에서, 접지 부재들의 숫자는 하나 또는 그 이상일 수 있다.
도 2는 운송수단이 수직으로 유지되도록 전방-후미 평면에서 상기 운송수단의 안정성을 동적으로 유지하기 위한 제어 루프(200)를 도시한다. 이러한 제어 루프(200)는 입력으로서의 피치 상태를 필요로한다. 미국 특허 제 5,701,965 호 및 5,791,425 호에는 도 2의 제어 루프(200)를 사용하여 작동될 수 있는 운송수단들이 개시되어 있다. 상기 운송수단들은 안정성의 능동 제어를 위한 순간 피치 상태의 측정을 필요로한다. 이들 특허들은 전체 내용이 본 명세서에 참조로 인용된다. 도 2의 장치(208)는 단일 모터에 의해 구동되는 이동 시스템의 이동 식과 균등하다. T는 바퀴의 토크를 의미한다. 쎄타(θ)는 상기 전방-후미 경사(즉, 피치 각도)를 의미하며, X는 참조점에 대한 표면을 따른 전방-후미 변위를 의미하며, 첨자 r은 시간에 대한 변수 미분을 의미한다. 제어 이득(K1, K2, K3, K4), 미분기(212, 216), 및 덧셈기(204)는 균형을 잡도록 사용된다. 동적 제어를 달성하고, 상기 시스템의 안정성을 확보하고, 상기 표면 상의 참조점에 인접하게 상기 시스쳄을 유지시키기 위해, 본 실시예의 상기 바퀴 토크(T)는 다음의 식을 만족하도록 설정된다:
T = K1θ + K2θr + K3X + K4Xr (식 1)
상기 이득(K1, K2, K3, K4)의 값들은 상기 제어 루프의 설정값들, 상기 시스템의 물리적 변수들, 및 중력과 같은 기타 효과에 종속된다.
도 3의 블록도은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 운송수단을 제어하는 제어 시스템(31)을 도시한다. 본 발명의 본 실시예에 있어서, 상기 제어 시스템(31)은 운송수단, 예를 들면, 도 1의 균형 운송 장치(10)의 모터 구동부들 및 작동기들을 제어하도록 사용된다. 모터 구동부들(331, 332)은 상기 운송 장치(10)의 왼쪽 및 오른쪽 바퀴를 각각 제어한다. 상기 제어 시스템(31)은 사용자 인터페이스(361), 전방-후미 피치를 감지하는 피치 센서(362), 휠 회전 센서들(363), 및 피치 비율 센서(364)를 포함하는 데이터 입력부들을 갖는다. 피치 비율 및 피치는 다양한 센서들(예를 들면, 자이로스코프들 또는 경사계들)을 단독 또는 조합으로 사용함으로써 도출될 수 있다. 제어 시스템(31)은 또한 전류 배터리 변수들에 대한 정보를 모터 변수들에 대한 정보와 조합하여 상기 운송 장치의 최대 현재 속도를 계산하는 균형 마진 모니터(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 균형 마진 모니터는, 예를 들면, 과도 전류(예를 들면, 충돌)가 상기 운송수단의 사용중에 발생하는 경우 충분한 배터리 전류가 사용가능하여 상기 운송수단의 안정성을 확실히 유지하도록 사용된다. 클러스터 바퀴들이 존재하는 경우(예를 들면, 미국 특허 제 6,874,591 호의 도 2와 같이), 왼쪽 클러스터 구동부(341) 및 오른쪽 클러스터 구동부(342)는 왼쪽 및 오른쪽 클러스터를 각각 구동하도록 사용된다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 제어 시스템(31)은 둘 이상의 바퀴 모터 구동부를 갖는다. 추가의 바퀴 모터 구동부들은 미국 특허 제 6,874,591 호, 도 2에 도시된 바와 같이 둘 이상의 바퀴를 구비하는 운송수단에서 사용될 수 있는바, 전체 내용은 본 명세서에 참조로 인용된다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 제어 시스템(31)은 상기 운송장치의 속도를 제한하여, 적절한 속도 제한이 도 17에서 설명된 바와 같이 균형을 유지하거나 특정 양의 가속 또는 감속 성능을 보존하도록 사용가능할 것을 보장할 수 있다. 토크 및 속도를 보존하는 것이 바람직한바, 특정 양은 많은 인자에 종속한다. 상기 제어 시스템(31)은, 도 20 내지 도 23에 설명된 바와 같이, 과전압의 발생으로 인해 배터리를 손상시키지 않도록 상기 운송 장치의 속도를 감소시키기 위한 로직을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 운송 장치가 제동 중 배터리를 재충전하는 능력을 구비하는 경우 및 배터리가 이미 완전히 충전된 상태에서 내리막 이동 시, 과전압 조건이 발생할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 용어 "경사"는 상기 시스템의 질량 중심 및 주어진 순간 지면 상에서 상기 시스템을 지지하는 접지 요소의 회전 중심을 통과하는 선의 국부적 수직 방향에 대한 각도를 의미한다. 용어 "시스템"은 상기 운송수단이 이동하는 표면에 대한 상기 접지 요소들의 이동으로 인해 움직이도록 되는 모든 질량을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "피치 상태"는 상기 전방-후미 평면의 피치 및 θr이 θ의 변화의 시간 비율인 경우 상기 차량의 피치 비율(즉, θ 및 θr(또는
Figure 112009007920988-pct00001
)을 포함한다.
개인용 운송 장치의 요(yaw) 제어 시스템에 사용자 입력을 제공하는 하나의 메커니즘은 미국 특허 제 6,789,640 호에 상세히 개시되어 있다. 개시된 바와 같이, 운송 장치 위에 탄 사용자는 요 그립 조립체를 회전시킴으로써 요 제어기(402, 도 4에 도시됨)로 요 제어 입력을 제공할 수 있다.
도 4는, 덧셈기(401)에 있어서, 현재 요 에러(Ψerr)를 얻기 위해 원하는 요 값(Ψdesired)에 대한 현재 요 값(Ψ)의 차를 구하는 단계를 도시한다. 원하는 요 값(Ψdesired)은 사용자 입력으로부터 구해지는바, 다양한 실시예가 본 명세서에 설명된다. 요의 현재 값(Ψ)은 차동 바퀴 속도들, 관성 감지 등과 같은 다양한 상태 추정으로부터 도출된다. 요 에러로부터 요 명령의 도출은, 예를 들면, 미국특허 제 6,288,505 호에 개시되고 왼쪽 및 오른쪽 모터(403, 404)에 적용되는 다양한 처리 알고리즘에 따른 모터 제어기(405)에 의해 제공된다.
양호한 지향성 입력 장치의 주요 특성 중 하나는 측방향 가속을 관리하는 동안 지향성 입력을 제공하는 능력이다. 높은 측방향 지향성 가속 회전은 사용자가 상기 회전 안쪽으로 몸을 기울여 상기 운송 장치 위에서 떨어지거나 넘어지는 것을 방지하도록 한다. 최적의 지향성 입력 장치는 사용자가 신체를 지향성 입력 명령 시 적절히 위치되도록 할 것을 필요로 한다. 미국특허 제 6,789,640 호를 참조로 설명된 바와 같은, 트위스트 그룹 요 입력은 회전 축선의 배향 및 노브와 핸들 조합의 설계를 통해 몸을 적절히 위치시킬 수 있도록 한다. 그러나 운전자의 기술에 따라 조정되지 않은 입력을 만들 수 있다.
몸을 적절히 위치시키는 다른 방법은 하나 또는 그 이상의 핸들바를 조이스틱 내에 설치하는 것이다. 상기 기계의 베이스에 인접한 바를 피봇함으로써, 사용자는 그 또는 그녀의 몸을 빠른 속도로 움직여서 핸들 바 위를 단순히 잡고 입력을 명령할 수 있다. 적절히 조정된 경우, 사용자의 몸은 이미 제 위치에서 회전의 초기에 측방향 가속에 대해 반응하여, 부적절하게 조절된 회전의 가능성을 감소시킨 다.
상기 핸들바 경사 기계에 있어서, 사람이 발목에서 피봇함으로써 가장 안정적으로 몸을 기울이므로, 상기 요 입력은 섀시에 대한 핸들바 각도에 비례한다. 바람직하게는, 상기 피봇 축은 운송 장치 접지 모듈 상에 실질적으로 낮게 장착되어 바 이동이 자연스럽게 사용자의 몸 이동을 따라가도록 한다. 다시 말하면, 낮은 피봇 핸들바는 몸의 움직임을 추적한다. 본 실시예에 있어서, 요 입력은 표준 개인용 운송 장치 알고리즘을 사용하여 요 명령으로 변환되는바, 저속에서는 요 입력에 고정 이득을 적용하지만, 고속에서는 상기 이득을 기준화하여 상기 요 입력이 요 비율 대신에 측방향 가속도에 대응하도록 한다. 이는 핸들바 경사 장치와 잘 작동하는바, 이는 원하는 요 각도가 측방향 가속도와 대략 비례하기 때문이다. 이러한 결과는 매우 자연스러운 입력 방법인바, 사용자는 경사를 통해 오른쪽 또는 왼쪽을 "생각하며", 상기 기계는 다음 식을 따른다.
Figure 112012053027969-pct00002
= K(ΦHB - ΦRoll) (식 2)
여기서, K는 상수이며;
ΦHB는 플랫폼에 대한 핸들바 각도이며;
ΦRoll은 중력에 대한 플랫폼 경사이며;
Figure 112009007920988-pct00003
는 요 명령이다.
본 발명의 다른 실시예들은 경사식 또는 수평 장착식 피봇 핸들바를 구비할 수 있다. 경사형 피봇들을 구비하는 기계들에 있어서, 접촉 패치 및 표면에 대한 피봇의 각도는 흥미로운 회전 동력학을 제공한다. 특히, 회전 축선은 비탈길 또는 평지에서의 회전 동력학에 영향을 미칠수 있다. 바람직하게는, 상기 기계는 낮은 수평 피봇을 구비한다. 수평 피봇은 회전 중에 몸의 움직임을 쉽게 추적할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예들에 따라, 참조점으로서의 이동 방향에 있어서, 상기 피봇식 핸들바는 상기 운송 장치의 전방 또는 후방에 장착될 수 있다. 후방 장착식 피봇 핸들바의 구조는 사용자가, 핸들바에 결합된 돌기를 사용하는 것에 더하여, 무릎과 같은 몸의 다른 부분들로 상기 운송 장치를 조향할 수 있도록 한다. 또한, 상기 운송 장치는 사용자가 승차하거나 하차할 때 경사 조향을 불가능하게 하는 특징부를 포함한다. 상기 특징부는 사용자가 상기 플랫폼에 불완전하게 온/오프되어 상기 운송 장치가 승차 또는 하차 중 사용자로부터 안쪽으로 회전하지 않거나 멀어질 수 있도록 하는 것을 결정하는 경우에 작동될 수 있다.
핸들바를 경사지게 하기에 적합한 다양한 메커니즘 중에서, 첫 번째가 도 5a에 참조로 도시되어 있다. 핸들바(500)의 이동은 플랫폼(12) 및 핸들바(500)에 피봇 가능하게 결합되는 평행 링크 바들(502)에 의해 개인용 운송 장치(10)의 전방 이동 방향을 거의 횡단하는 평면에 제한된다. 상기 핸들 바의 이동은 또한, 중앙 위치로 가압 및/또는 스프링들(504) 또는 완충기들에 의해 감쇠될 수 있다. 도 5c에 도시된 선택적 실시예에 있어서, 핸들바(500)는 상기 운송 장치(10)의 플랫폼(12)에 만곡 요소들(508)에 의해 결합되어, 전방 이동의 방향을 횡단하는 평면에 상기 핸들바의 이동을 거의 제한하며, 플랫폼(12)의 평면에서 또는 그에 인접하여 가상의 피봇 시 중심이 맞추어지는 원호 내에 상기 핸들바가 경사지도록 한다. 도 5a 및 도 5c의 실시예 중 하나에 있어서, 하나 또는 그 이상의 센서(510)는 수직 방향 또는 상기 접지 모듈에 대해 고정된 방향에 대해, 상기 핸들바 또는 상기 핸들바를 상기 운송 장치에 결합하는 부재들(502)의 위치를 검출한다. 센서(510)는, 예를 들면, 상기 운송수단의 제어 축(예를 들면, 도 1의 핸들(16))을 따라 배치되는 로드 셀일 수 있다. 또한, 상기 핸들바에 결합되는 상기 스프링들 또는 완충기들은 필요에 따라 상기 운송 장치의 회전 비율을 제한하도록 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 핸들바의 이동은 중앙 위치로 편향되지 않는다. 상기 핸들바가 중앙 위치로 편향되지 않는 실시예들에 있어서, 중앙 둘레에는 사전-부하가 없으며, 사용자는 상기 운송 장치를 정확 및 정밀하게 조향할 수 있다.
도 5c에 도시된 실시예에 따라, 두 개의 별도의 핸들바 세그먼트(520, 522)는, 사용자(8)의 기울임에 의해, 상기 운송 장치의 플랫폼(12)에 대해 별도로 이동될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 각각의 핸들바 세그먼트의 위치는 스프링들 또는 다른 것에 의해 각각의 슬리브(524, 526) 내의 특정된 "중립" 높이로 편향된다. 상대 높이 오프셋은, 기타 사용자 입력 방식과 연계되어 설명된 바와 같이, 회전을 제어하도록 상기 요 제어기로 전달된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 도 5d에 도시되어 있는바, 지지 스토크(16)에 대한 핸들바(500)의 시계방향 및 반 시계방향(530, 532)으로의 회전이 감지되어 요 제어기(예를 들면, 도 4의 요 제어기(402))에 사용자 입력을 전송하는 신호를 생성한다. 완충기(534)는 축(16)을 중심으로 핸들바(500)의 피봇 결합부 내에 설치되는 것이 바람직하다.
핸들바 경사 제어에서 해결되어야만 하는 하나의 문제는 지형 민감도의 영향이다. 상기 기계가 장애물 또는 거친 지형 위에서 구동되는 경우, 사용자의 위치의 결과적인 위치 변화가 상기 시스템에 의도되지 않은 요 입력을 야기할 수 있으므로 롤 방해가 상기 기계/승차 시스템 상에 가해진다. 서 있는 사람의 전체 몸 경사에 종속되는 요 제어 방식은 트위스트 그립에 의한 요 제어보다 지형에 더욱 민감하게 된다.
이러한 롤 민감도에 대처하기 위해, 롤 보상 알고리즘이 채용될 수 있다. 이러한 알고리즘에 있어서, 상기 요 입력은 섀시의 롤 각도를 보상하도록 변경되며, 상기 요 입력을 중력에 대한 상기 핸들바의 각도로 만든다. 사용자가 플랫폼보다는 중력에 대해 몸의 위치를 유지하는 것이 더 쉬우므로, 이는 롤 방해의 배제를 용이하게 한다.
본 발명의 특정 실시예들에 따라, 지형 민감도를 감소시키는 방법은 상기 섀시의 롤 비율에 기초하여 요 입력을 필터링하기 위한 알고리즘을 채용한다. 롤 비율이라 칭해지는, 롤링의 순간 비율은 예를 들면 미국특허 제 6,332,103 호에 개시된 바와 같은 피치 상태 추정기로부터 쉽게 얻을 수 있는바, 하나 또는 그 이상의 자이로스코프, 경사계, 또는 그들의 조합에 기초하여 상기 운송 장치의 배향을 도출한다. 큰 롤 전이부들은 승객이 가속되도록 하며, 상기 롤 전이부들이 상기 요 제어 메커니즘에 상기 승객을 통해 견고하게 결합되면, 이들은 의도되지 않은 요 입력을 야기할 것이다.
두 가지 확실한 해결방안, 즉, 직선 주행 중에 지형을 거부하는 것과 회전 중에 지형을 거부하는 것이 있는바, 첫 번째 것이 두 번째 것의 특별한 경우이다. 큰 롤 비율의 기간 동안 요를 불가능하게 하는 것이 고정 방향의 이동에 대한 문제를 해결한다 하더라도, 더 많은 입력이 롤을 조향된 이동으로부터 분리하도록 요구된다.
알려지지 않은 입력은 사용자로부터의 "의도된" 요 입력(예를 들면, 20인치(6.1m) 직경의 원을 돌아 타고 가는 사용자에 의한 의도)의 추정치이다. 의도된 요 입력 정보가 직접 사용가능하지 않더라도, 이는 상기 요 입력의 히스토리로부터 유용하게 추론될 수 있다. 상기 데이터를 단순히 저역-통과 필터링함으로써 요 입력을 추정한다. 그러나, 이는 사용자에게 주목될 만한 응답 지연을 야기한다. 반면, 저역-통과 필터링된 데이터가 높은 롤 비율이 존재하는 경우에만 사용된다면, 승객은 상기 지연을 덜 인지하게 될 것이다. 그 후, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 알고리즘은 직접 요 입력 및 많이 필터링된 버전 사이에서 롤 비율에 의해 제어되는 믹서를 채용한다.
전달 함수는 상기 요 신호에 결합되는 롤 비율의 양을 모델링한다. 이는 상기 요 입력, 승객의 능력, 및 승객이 상기 요 입력부(예를 들면, 도 1의 핸들(16))을 잡는 방법을 포함하는 댜양한 인자의 함수이다. 이러한 혼합 방법을 사용함으로써, 상기 전달 함수는 조정을 통해 대부분 무시되거나 기껏해야 최소화될 수 있다.
네 가지 주요 조정 포인트는 상기 믹서가 상기 필터링된 버전에 대해 얼마나 빨리 비틀어지는가, 상기 믹서가 뒤로 얼마나 빨리 비틀어지는가, 상기 혼합이 시작 및 종료되는 임계값, 및 요 입력 시의 저역-통과 필터(LPF)의 코너 주파수이다. 상기 혼합 임계값을 설정함으로 인해 제거될 수 있는 명령되지 않은 요의 양에는 제한이 있다. 이를 높게 설정함으로써, 명령되지 않은 요가 더 있으며, 이를 낮게 설정함으로써, 거짓 트립이 더 있으며, 승객은 상기 요 신호에 대한 시간 지연을 인지하기 시작한다. 저역-통과 필터 주파수를 설정하는 것 또한 교환 조건을 갖는다. 요가 너무 심하게 필터링되면, 알아챌 만한 지연 및 과거로부터의 요 전이 결합의 가능성이 있다. 이를 너무 낮게 설정하는 것은 상기 믹서의 능력을 떨어뜨려 상기 전이를 제거한다.
도 7을 참조하면, 믹서 블록은 다음과 같이 규정된다.
요 명령 = F*요 입력 + (1-F)*필터링된 요 (식 3)
여기서, F는 0.0과 1.0 사이에서 연속적으로 변화하는 신호인 믹서 함수이다. 상기 감지된 롤 상태 (필터링된 롤 상태)의 저역 통과 필터링은 거친 표면 위의 주행이 일정한 궤도를 갖지 않는 요 응답을 초래하지 않도록 제동되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 개인용 균형 운송 장치를 도시하며, 이는 도면부호 10으로 통칭된다. 종래 기술의 개인용 균형 운송 장치들이, 예를 들면, 미국특허 제 6,302,230 호에 상세히 설명되어 있는바, 이는 본 명세서에 참조로 인용된다. 사용자(도시되지 않음)는 지지 플랫폼(12) 위에 서서 상기 플랫폼(12)에 부착된 핸들(16) 상의 그립(14)을 잡는다. 상기 운송 장치(10)는 적어도 하나의 접지 요소, 본 발명의 본 실시예에서는 바퀴들(20)을 포함한다. 상기 운송 장치(10)는 또한 상기 플랫폼(12) 내에 위치되는 적어도 하나의 작동기(도시하지 않음)를 포함하는바, 이는 표면에 대해 상기 운송 장치를 추진하기 위한 접지 요소에 토크를 가한다.
핸들(16)은 또한 "조향 컬럼", "부재" 또는 "스토크"로 불릴 수 있는바, 이러한 용어는 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 지지 플랫폼(12)은 이하에 상세히 설명되는 바와 같이 별개의 왼쪽 발판(18) 및 오른쪽 발판(19)을 포함한다.
제어 루프는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 사용자의 기울임이 모터 구동부(도시하지 않음)에 의해 축선(22)을 중심으로 바퀴(20)에 토크를 가하도록 제공된다. 상기 제어 루프는 상기 운송 장치(10) 위 또는 내에 위치되는 제어기(도시하지 않음)을 구비한다. 상기 제어기는 상기 운송 장치(10)의 작동을 제어하는 적어도 하나의 프로세서 및 입/출력부를 포함한다. 그러나 상기 운송 장치(10)는 정적으로 안정되며, 동적 안정성을 유지하기 위한 제어 루프의 작동이 없을 경우, 운송 장치(10)는 통상의 작동 배향에서 작동할 수 없다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 요 피드백 제어 시스템의 블록도이다. 요 입력(80)은 이하에서 설명되는 바와 같이 사용자 인터페이스로부터 도출된다. 하나의 바람직한 사용자 입력은
Figure 112009007920988-pct00004
로 표시되는 기준 피복 축선을 중심으로 핸들(16, 도 7에 도시됨)에 의해 예시되는 부재의 위치에 의해 제공된다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 요 입력을 제공하는 사용자가 상기 개인용 운송 장치에 올라타는 승객이라 하더라도, 본 발명이 그러한 양상에서 제한되지는 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 하나의 선택적 실시예에 있어서, 요 입력은 상기 운송 장치(10)의 측면 또는 전방에 있는 상기 핸들(16)의 위치를 변경시키는 사용자에 의해 제공된다.
횡방향 가속 스케일 함수(LateralAccelScale, 82)는 더 높은 바퀴 속도 및 더 높은 구심 가속도에서 상기 요 입력(80)의 효과를 감소시킨다. 명령된 요 속도를 조절하도록 사용되는 피드백(84)은 요 위치, 상기 요 속도를 영으로 조절하기 위해 시도하는 속도 제곱 조건(86), 및 사용자에게 보다 양호한 명령 응답을 제공하도록 사용되는 피드포워드 조건(feedforward term, 89)을 유지하도록 요 위치 조건(85)을 포함한다.
피드포워드 조건(89)은 응답 시스템을 제공하기 위해 신속하게 기동하도록 제어한다. 상기 속도-제곱 피드백(86)은 선형 제어 이론으로부터의 편차의 예이며, 비선형 요 속도 감쇠를 제공하는 효과를 갖는다.
요 입력과 관련되는 변수의 변화율 (예를 들면, 이하에서 설명되는 바와 같이, 기준 축선(
Figure 112009007920988-pct00005
), 통상적으로 상기 운송 장치 롤 축선을 중심으로하는 핸들바 각도) 또한 추가의 요 명령으로서 채용될 수 있으며, 미분기(81)에 의해 도출될 수 있다. 요 입력 변수(80)의 변화율은 승객의 기울임을 "예상하고" 상기 핸들(16)이 승객과 조화를 유지하도록 하고 상기 운송장치(10)가 보다 응답성이 높도록 하는 요 명령의 구성요소를 생성한다.
상기 요 입력의 비율 변화 구성요소와 관련되는 이득(87)은, 예를 들면, 사용자의 경험 수준에 기초하여 변화될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 상기 요 명령 신호는 상기 핸들의 위치 및 사용자의 경험 수준을 토대로 가중되는 핸들(16)의 위치 변화율을 토대로 생성된다. 일 실시예에 있어서, 전문가의 이득(87)의 값은 초보자와 관련된 값의 130%로 설정된다. 각기 다른 이득 값들은 본 발명의 선택적 실시예들에서 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 운송 장치는 사용자가 다양한 경험 수준을 설정할 수 있도록 구성될 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 핸들(16)의 위치 변화율은, 예를 들면, 상기 운송 장치(10)의 초보자, 중간 및 전문가 모드 사이에서 토글링(toggling)에 의해 사용자 숙련 또는 경험 수준을 선택 또는 특정하는 사용자에 따라 가중된다. 각각의 모드는 상기 운송 장치(10)의 각기 다른 특정된 작동 제한을 부과할 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 사용자는 상기 운송 장치(10) 상에 위치되는 제어부 또는 버튼들을 사용하여 모드를 선택한다. 몇몇 실시예에 있어서, 사용자는 제어 장치(도시하지 않음) 상에 위치되는 버튼들을 사용하여 모드를 선택한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 핸들(16)의 위치 변화율은 초보 사용자의 요 명령 신호에 대한 효과를 감소시키도록 가중된다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 핸들(16)의 위치 변화율은 경험 많은 사용자의 요 명령 신호에 대한 효과를 증가시키도록 가중된다. 따라서, 초보자의 경우, 변화 비율 조건은 감소 또는 제거되는 것이 바람직하며, 요 명령은 현저하게 또는 단독으로, 기준 축선(
Figure 112012053027969-pct00006
)을 중심으로 하는 핸들바의 각도와 같은, 요 입력 변수에 기초하여 한다.
게다가, 변화 비율 구성요소는 주파수에 대해 필터링되어, 상기 요 명령이 보다 숙련된 승객에 의한 갑작스런 기동에 더 잘 응답하고 덜 숙달된 승객의 갑작스런 기동은 더 잘 면제하도록 맞추어지도록 한다.
몇몇 실시예에 있어서, 사용자의 경험 수준은 그가 초보자인가 전문가인가에 따라 운송 장치의 각기 다른 작동 특성을 제공하도록 사용된다. 이러한 방식에 있어서, 저속 민감도 및 최대 명령 요 비율은 전문가 모드에서 작동하는 운송 장치의 정상-상태(steady-state) 작동을 유지한 상태에서 초보자 모드에 대해 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 각기 다른 제어 이득이, 예를 들면, 운송 장치의 후진 작동 시 및/또는 상기 운송 장치의 플랫폼의 장착 및 분해 중에, 초보자 모드 대 전문가 모드에 대해 상기 운송 장치의 작동을 제어하도록 사용된다.
사용자 지향성 또는 속도 입력을 특정하기 위한 몇몇 선택적 방식은 미국특허 출원 제 10/939,955 호에 개시되어 있는바, 그 내용은 본 명세서에 참조로 인용된다. 핸들바 경사에 기초하여 요 명령 입력을 수신하는 바람직한 기술이 본 명세서에 개시되며, 핸들바 경사를 수행하는 몇몇 실시예가 도 5a 내지 도 5d에 도시된다.
핸들바 경사 방식에 있어서, 몇몇 실시예에 있어서, 상기 요 입력은 섀시에 대한 핸들바 각도의 몇몇 함수에 비례하는바, 함수의 종속성은 특정된 작동 상황에 기초하여 변경될 수 있다. 선택적으로, 상기 요 입력은 참조의 국부적 지구/관성 프레임(예를 들면, 국부적 수직-국부적 중력 벡터)과 같은 장치-독립 프레임에 대한 핸들바 각도의 몇몇 함수와 비례할 수 있다.
명령된 요에 대한 핸들 틸트의 바람직한 관계가 도 9에 도시된다. 도시된 관계에 있어서, 상기 명령된 요는 피봇 축선(
Figure 112009007920988-pct00007
)을 중심으로 핸들(16)의 각도 변위(틸트)에 대해 선형적으로 보다 빨리 증가한다.
도 7을 다시 참조하면, 본 발명의 선택적 실시예들은 사용자가 피봇 축선(
Figure 112009007920988-pct00008
)을 중심으로 핸들(16)의 회전에 의해 요 입력을 제공하는 것으로 설명되는바, 상기 피봇 축선은 핸들 회전이 운송장치 전방 이동에 대한 측방향 평면 내에 있도록 상기 운송 장치(10)의 롤 축선이다. 핸들(16)이 회전되는, 피봇 조립체(100)의 분해 사시도는 도 10에 도시된다.
축(102)은 상기 피봇 축선(
Figure 112009007920988-pct00009
, 도 7 참조)을 따라 정렬된다. 축(102)은 베어링 조립체들(104)을 통과하며 그들에 의해 지지되어 상기 축(102)이 베이스 돌기(106) 및 비틀림 부싱(103)에 대해 상기 피봇 축선(
Figure 112009007920988-pct00010
)을 중심으로 회전할 수 있도록 한다. 베이스(106)는 도 7의 운송 장치(10)의 플랫폼(12)에 결합된다.
축(102) 및 그에 따른 핸들(16)의 배향은 회전을 감지하기 위한 종래 기술의 모든 센서들(예를 들면, 홀-효과 센서들)일 수 있는 여분의 센서들(101)을 포함하는 피봇 각도 센서 조립체(118)에 의해 감지된다. 다른 센서들(예를 들면, 광학 센서들 또는 자기 센서들) 또한 채용될 수 있으며, 이는 물론 본 발명의 범주에 포함된다.
증가하는 요 명령에 반대하며 요 입력을 그의 중심 위치에 복원하는 힘을 제공하기 위한 모든 메커니즘은 본 발명의 범주에 포함된다. 하나의 바람직한 실시 예는 상수-응력 비틀림 부싱(113)을 포함한다.
비틀림 부싱(103)은 도 11에 더욱 상세하게 도시된다. 탄성 멤브레인(114)은 축(112) 및 덮개(cowling, 116)에 견고하게 결합되는바, 상기 덮개는 플랫폼(12)에 대해 고정되어, 축(112)이 덮개(116)에 대해 동심 관계로 (축선(
Figure 112009007920988-pct00011
)을 중심으로) 회전되는 경우 복원 비틀림 힘이 상기 멤브레인을 특징으로 하는 탄성 텐서(tensor)의 전단 구성요소에 의해 상기 축(112)에 가해지도록 한다. 복원 토크는 상기 축(112)의 좌/우 회전에 대해 대칭이다. 탄성 멤브레인(114)이 상기 축(116)에 결합되는 길이는 상기 멤브레인(114)이 덮개(116)에 결합되는 길이를 초과하여 상기 멤브레인의 단위 단면적 당 거의 동일한 전단 응력을 유지하도록 함으로써, 상기 멤브레인(114)의 내구성 및 수명을 증가시키는 장점을 제공한다. 상기 멤브레인(114)은 균일한 두께를 갖거나 테이퍼질 수 있다.
도 12는 운송 장치(예를 들면, 도 7의 운송 장치(10)에 사용되는 디지털 레벨(120)의 평면도이다. 상기 운송 장치의 틸트가 바퀴들(20)에 대한 토크의 전달을 초래하는 제어 루프에 대한 입력인 한, 상기 운송 장치는 거의 수직 위치로 배치되고 그에 따라 승객이 상기 운송 장치에 승차하는 과정 중에는 영(zero)의 토크 상태를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
다섯 개의 등(122, 예를 들면, 발광 다이오드(LED))의 배열이 바람직하게는 플랫폼(12, 횡단 배치되는 바퀴들(20) 사이에)에 대해 고정된 위치에 배치되는 콘솔(124) 상에 제공됨으로써, 상기 운송 장치에 탓거나 타는 승객에 의해 용이하게 관측되도록 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 LED들에 의해 표시되는 색이 단일 색(예를 들면, 초록)으로 모두 조명되는 경우, 플랫폼의 레벨 및 승차시의 올바른 배향을 알려준다. 다른 색(예를 들면, 적색)의 LED의 조명은 LED에 대응하는 방향으로의 틸트를 알려준다.
디지털 레벨(120)의 등은 상기 운송 장치의 다른 상태를 표시하도록 채용될 수도 있다. 예를 들면, 점멸하는 적색 등의 상태는 감속 및 하차를 요구하는 고장과 같은 경고 상태를 표시할 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 점멸하는 등은 상기 운송 장치의 인가되지 않은 사용을 포함하는 상태를 표시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 별개의 판들(18, 19, 도 7에 도시됨)이 사용자의 왼발 및 오른발의 무게를 각각 감지하도록 제공된다. 도 13a 및 도 13b는 플랫폼 및 판들(예를 들면, 도 7의 플랫폼(12) 및 판들(18, 19))을 도시한다. 도 13a는 분리된 압력 판들을 갖는 상기 운송 장치의 플랫폼의 평면도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발-힘 압력 센서의 위치를 도시한다. 도 13b는 사용자의 왼발 및 오른발의 위치를 검출하기 위한 두 개의 판(18, 19)의 사시도이다.
판들(18, 19)의 사용은, 예를 들면, 편의성 및 안전성의 문제로서, 상기 운송 장치에 승차 또는 하차하는 과정 중에 상기 운송 장치의 회전을 제어 또는 제한하도록 채용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 운송 장치를 조향하는데 있어 상기 운송 장치(예를 들면, 도 3의 운송 장치(10))를작동시키도록 사용되는 제어의 민감도는 승객이 상기 플랫폼상에 한쪽 발만 올리는 경우들에 제한될 수 있다. 표 1은 사용자의 한쪽 또는 양발이 본 발명의 실시예에 따른 상기 운송 장치 플랫폼(예를 들면, 도 7의 플랫폼(12)의 판들(18, 19) 위에 올려지는가에 기초하여 운송 장치의 조향 거동을 특정한다. 상기 조향 거동은 또한 상기 운송 장치의 작동 속도에 기초하여 한다.
표 1: 조향 거동
승객 검출 속도 기계 응답
운송 장치 상에 왼발만 저속(≤3mph/1.34m/초) 요 명령이 무시되는 경우 왼쪽으로의 전체 요 이동을 제한하고 경고음을 방출
운송 장치 상에 오른발만 저속(≤3mph/1.34m/초) 요 명령이 무시되는 경우 오른쪽으로의 전체 요 이동을 제한하고 경고음을 방출
운송 장치 상에 왼발만 중간-최대 (12.5mph/5.59m/초) 요 제어를 유지하지만 속도를 중간(5mph/2.24m/초)에 제한하도록 설정
운송 장치 상에 오른발만 중간-최대 (12.5mph/5.59m/초) 요 제어를 유지하지만 속도를 중간(5mph/2.24m/초)에 제한하도록 설정
운송 장치 상에 양발 다 모든 속도 정상 작동
선택적 조향 거동은 본 발명의 선택적 실시예들에 특정될 수 있다. 예를 들면, 선택적 운송 장치 속도들은 특정될 수 있다. 또한, 조향 거동은 상기 판들(18, 19) 중 하나 또는 둘 다에 사용자에 의해 가해지는 힘의 양에 기초하여 변화될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 사용자의 경험 수준은 (전술한 바와 마찬가지로) 상기 운송 장치의 조향 거동을 만족하도록 사용되는 인자이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 운송 장치(예를 들면, 도 7의 운송 장치(10))는, 예를 들면, 데이터의 무선 제어 및 원격 측정 유닛을 통한 무선 원격 측정 능력을 갖는다. 데이터의 무선 제어 및 무선 원격 측정은 일방향 또는 양방향으로 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 원격 입력 장치는 사용자에 의해 이송될 수도 있고 상기 운송 장치 위 또는 원격 위치에 배치될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 운송 장치(10)는 상기 운송 장치(10)의 입력 장치 및 제어기 사이에 무선 원격 통신을 수행하는 트랜스시버(transceiver)를 포함한다. 특정 기능을 무선으로 제어하는 능력은 운송 장치(10)의 제조자가 플랫폼(12) 아래에 모든 전자 기기를 포함하며, 특히, 제어 스토크(16)는 아무 전자 기기도 갖지 않도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 여러 가지 실시예에 있어서, 전방-후미 안정성은 중앙 루프(예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이)을 제공함으로써 달성될 수 있다. 상기 제어 루프는 하나 또는 그 이상의 모터가 접지 부재들과 연결되는 모터식 구동부의 작동을 위해 포함되는 경우에 사용될 수 있다. 한 쌍의 접지 부재들은, 예를 들면, 한 쌍의 바퀴 또는 한 쌍의 바퀴 클러스터일 수 있다. 휠 클러스터들의 경우, 각각의 클러스터는 복수의 바퀴를 포함할 수 있다. 그러나 각각의 접지 부재는 복수의 (통상적으로 한 쌍) 축방향 인접, 방사상 지지 및 회전 장착식 원호형 요소일 수 있다. 이들 실시예에 있어서, 상기 접지 부재들은, 상기 운송 장치가 이동중이 아닌 경우, 상기 운송 장치에 영향을 미치는 방해 및 힘과 관계없이, 지면과의 상기 접지 부재들의 접촉 영역 위에 상기 운송 장치의 무게 중심을 유지하도록 상기 제어 루프 내의 모터식 구동부에 의해 구동된다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 접지 부재들은 모든 지형 운송수단의 적절한 균형을 유지하기 위해 상기 제어 루프 내에 상기 모터식 구동부에 의해 구동된다.
접지 부재는 통상 운송수단(예를 들면, 운송 장치)가 이동 또는 정지하는 표면에서 접촉 또는 접선의 "포인트"(실제로는, 영역)을 갖는다. 상기 접지 요소의 순응으로 인해, 상기 접촉 "포인트"는 실제로는 구역이며, 접촉 영역은 접촉 패치로 지칭된다. 예를 들면, 운송 장치의 무게는 상기 접촉 영역 위에 압력을 배분하는 상기 영역 상에 분포되며, 압력 중심은 전방 이동 중에 전방으로 변위된다. 압력 분포는 바퀴의 구성 및 구조, 바퀴의 회전 속도, 바퀴에 가해지는 토크, 및 그에 따라, 바퀴에 작용하는 마찰력 모두의 함수이다.
이동 방향으로의 힘은 롤링 마찰(및 공기 저항을 포함하는 다른 마찰력)을 극복할 것이 요구된다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 중력은 원하는 이동의 의미에서의 구성요소를 갖는 방향으로의 표면을 갖는 접촉 포인트를 중심으로 토크를 제공하도록 사용될 수 있다. 도 14는 평평한 표면 위의 일정 속도(v)로 이동하는 단일 바퀴 상에 작용하는 힘을 보여준다. 이하에서 설명되는 원리는 경사진 표면 상의 작동에 용이하게 보편화될 수 있으며, 존재할 수도 있는 다른 외부 힘을 수용할 수도 있다. 반경(Rw)을 갖는 바퀴(140)는 차축(144)을 중심으로 섀시(142)에 대해 회전하여 포인트(P)에서 바닥 표면과 접촉한다. 예시적 목적만으로, 바퀴(140)는 포인트에서 상기 표면과 접촉한다고 가정된다.
상기 바퀴는 상기 운송 장치 상의 반응 토크(T)를 생성하는 토크(T, 예를 들면, 모터에 의해 공급되는)에 의해 상기 운송 장치에 대해 구동된다. 토크가 상기 차축(144)을 중심으로 작용하므로, 상기 반응 토크는 상기 운송 장치 및 페이로드를 포함하는 상기 시스템의 중력 중심(CG)에 작용하는 힘(Fb)에 대응하는바, RCG은 상기 시스템의 차축 및 CG 사이의 거리이다. CG에서 포인트(P)까지의 선(143)은 수직(146)에 대한 각도(θs)이다.
포인트(P)에 작용하는 롤링 마찰(f)은 상기 바퀴의 림의 속도(v)와 비례하며, 그 관계는 f=μv로 표현된다. 일정 속도가 유지되도록 하기 위해, 이러한 힘(f)은 확실히 취소되어야 한다. 결과적으로, 힘을 제공하는 중력에 따라 만족해야 하는 조건은:
Fbcosθs = fb (식 4)
여기서, fb는 CG 및 포인트(P) 사이에서 축선(141)을 횡단하여 작용하는 반력의 구성요소이다. 안정성을 유지하기 위해(예를 들면, 상기 운송 장치가 넘어지지 않도록 방지하기 위해), 안정성 조건은 반드시 존재해야, 즉, 선(143)을 횡단하는 방향으로 CG 상에 작용하는 순 힘(net force)이 없어야 한다. 일정 속도에서의 이동 중에 접촉 포인트(P)를 중심으로 하는 (예를 들면, 포인트(P)가 고정되는 참조의 관성 프레임에서) 순 토크(net torque)가 있어야만 한다. 이러한 조건은 다음과 같이 표현된다.
Fgsinθs = fb' (식 5)
여기서, Fgsinθs는 중력의 "기울임" 성분이며, fb는 바퀴 회전(fb = Fbcosδ)에 의해 야기되는 운송수단(예를 들면, 운송 장치) 상의 반력의 기울임-반대 성분이며, δ는 선(143) 및 선(141) 사이에 도시되는 각도이다.
식 4 및 5는 Fgsinθscosθs = f = μv를 산출하도록 조합될 수 있으며, 그에 따라, 작은 각도(sinθ는 대략 θ)로 제한된다.
θs = (μ/Fg)v (식 6)
운송 장치에 있어서, 속도를 증가시키는 것은 마찰의 효과를 극복하도록 증가된 경사를 필요로 한다. 또한, 상기 시스템에 안정성을 부여하는 제어 루프는 상기 시스템의 속도를 증가시킴으로써 증가된 경사에 반응할 것이다. 추가의 전방-지향 힘은 상기 운송수단의 CG 상에 작용하므로, 마찰 효과를 극복하도록 요구되는 것 이상의 추가의 경사는 가속을 초래한다. 역으로, 상기 운송 장치의 가속(또는 감속)을 수행하기 위해, 추가의 경사(전방 또는 후방)이 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이 제공되어야 한다.
도 15는 바퀴 드라이버 인터페이스 조립체(153)의 상세 블록도이다. 주변 마이크로컴퓨터 보드(155)는 경사계(153) 뿐만 아니라 조이스틱(152)으로부터 사용자 입력을 수신한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 경사계(153)는 다른 형태의 틸트 센서(예를 들면, 진자 기준 센서)이다. 상기 경사계(153)는 피치(θ) 및 피치 비율(θr)의 정보 신호들을 제공한다. 운송 장치에 의한 회전으로 제어된 뱅킹(banking)을 허용하여 회전 중의 안정성을 증가시키기 위해, 롤(Φ) 및 롤 비율(Φr)과 같은 정보를 제공하도록 제 2 경사계를 활용하는 것 또한 실행 가능하다. 선택적으로, 시스템 무게 및 원심력의 합력은 회전 중의 안정성을 증가시키도록 사용될 수 있다. 상기 주변 마이크로 컨트롤러 보드(155)는 배터리 스택(151)으로부터의 입력 신호들, 예를 들면, 배터리 전압, 배터리 전류, 및 배터리 온도를 수신한다. 상기 주변 마이크로 컨트롤러 보드(155)는 또한, 플랫폼 조절 및 작동 모드를 결정하기 위한 다른 드라이버 입력(154, 예를 들면, 스위치들(노브 및 버튼들)에 의해 게이트되는 신호들)을 수신한다. 상기 주변 마이크로 컨트롤러 보드는 도 16과 관련하여 이하에서 설명되는 바퀴 모터들을 제어하도록 사용될 수 있는 중앙 마이크로 컨트롤러 보드(도시하지 않음)와 버스(159)를 통해 통신한다.
도 16은 도 15의 제어 조립체들과 연계하여 사용되어 운송 장치, 예를 들면, 도 10의 운송 장치 및 기타 운송수단에 안정성을 제공하기에 적절한 제어 알고리즘을 보여주는 블록도이다. 다른 실시예들은 운송 장치 및 페이로드가 두 개의 접지 요소 상에서 이동 중 및 고정 위치에서 균형을 이루는 운송 장치를 포함한다. 이하의 규정들은 이하의 설명과 연계하여 사용된다.
1. 세계 좌표에서 규정되는 변수들은 대문자에 단일 아래 첨자를 사용하여 명명된다. 세계 좌표는 지구(관성)에 고정되는 좌표이다.
2. 비-아래 첨자 r은 바퀴 반경을 의미한다.
3. 아래 경우의 아래 첨자들은 다른 특성을 표시하도록 사용된다. 예를 들면, 오른쪽/왼쪽 등: r=오른쪽, l=왼쪽, ref=참조, f=종료, s=시작.
4. 모든 각도는 시계 방향으로 양의 부호이며, 양의 이동은 양의 x 방향에 있다.
5. 변수 위의 도트는 시간의 미분을 의미한다. 예를 들면,
Figure 112009007920988-pct00012
.
운송수단의 오른쪽 및 왼쪽 바퀴, 예를 들면, 도 1의 운송 장치의 바퀴(20, 21)의 모터들의 제어 알고리즘(1660)이 도시된다. 상기 제어 알고리즘(1660)은 세계 좌표 시스템(
Figure 112012053027969-pct00013
) 및 오른쪽 바퀴의 선형 속도(
Figure 112012053027969-pct00014
)에 대한 왼쪽 바퀴의 선형 속도의 입력을 갖는다. 상기 제어 알고리즘(1660)은 또한 기준 좌표 시스템의 X 및 Y 축을 따라 위치되는 조이스틱에 의해 결정되는 방향성 입력(1600)을 갖는다. 입력(θ,
Figure 112012053027969-pct00015
) 및 에러 신호(x,
Figure 112012053027969-pct00016
, 이하에서 설명됨)는 이득(K1, K2, K3, K4)에 각각 영향을 받으며, 덧셈기(1619)로의 입력이 된다. 덧셈기(1619)는 도 2에 연계되어 설명되는 바와 같이 기본 균형 토크 명령을 산출한다. 상기 덧셈기(1619)의 출력은 덧셈기(1620) 내의 요(yaw) PID 루프(1616, 이하에 설명됨)의 출력과 조합된다. 상기 덧셈기(1620)의 출력은 분할기(1622)에 의해 나누어진다. 상기 덧셈기(1620)의 출력은 왼쪽 바퀴 토크 명령을 산출하는 포화 제한기(1624, saturation limiter)에서 제한된다. 마찬가지로, 상기 덧셈기(1619)의 출력은 덧셈기(1621) 내의 PID 루프(1616)의 출력과 조합된다. 상기 덧셈기(1621)의 출력은 분할기(1623)에서 나누어진다. 상기 분할기(1623)의 출력은 오른쪽 바퀴 토크 명령을 산출하는 포화 제한기(1625)에서 제한된다.
상기 제어 알고리즘(1660)은 상기 X 축을 따른 방향성 입력이 조이스틱의 변위에 비례하는 속도에서 (이동되는 표면을 표시하는) 세계 좌표 시스템에 대해 X 축을 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기준 좌표 시스템을 이동시킨다는 것을 인식한다. Y 축을 따른 방향성 입력은 상기 조이스틱의 변위에 비례하는 각속도에서 Z 축을 중심으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기준 좌표 시스템을 회전시킨다. 음의 X 방향으로의 조이스틱의 이동은 전방 이동을 의미하는 것으로 해석된다. 음의 X 방향으로의 조이스틱의 이동은 역방향 이동을 의미한다. 마찬가지로, 양의 Y 방향으로의 조이스틱의 이동은 왼쪽으로의 회전, 위에서 보면 반 시계 방향을 의미한다. 음의 Y 방향으로의 조이스틱의 이동은 오른쪽으로의 회전, 위에서 보면 시계 방향을 의미한다. 따라서, 방향성 입력 Y 및 X는 각각 데드밴드 블록들(deadband blocks, 1601,1602)을 통해 주어진 데드밴드이어서, 상기 조이스틱의 중립 위치를 넓힌다. 출력들(1601, 1602)은 각각 이득들(K11, K10)에 영향을 받는다. 이득들(K11, K10)의 출력들은 각각 레이트-제한기들(1603, 1604)에 대한 입력이다. 레이트-제한기들(1603, 1604)은 각각 기준 좌표 시스템의 각속도 및 선형 가속도를 제한한다. 상기 레이트 제한기들(1603, 1604)로부터의 레이트-제한된 출력들은 덧셈기(1605)에 대한 입력들이다. 덧셈기(1605)의 출력은 기준 속도(
Figure 112012053027969-pct00050
)이며, 덧셈기(1606)의 출력은 기준 속도(
Figure 112012053027969-pct00051
)이며,
Figure 112012053027969-pct00052
및
Figure 112012053027969-pct00053
는 덧셈기들(1608, 1607)에서 왼쪽 및 오른쪽 바퀴들의 보상된 선형 속도 입력 신호들(
Figure 112012053027969-pct00054
및
Figure 112012053027969-pct00055
)로부터 감산되어, 상기 기준 좌표 시스템 내의 왼쪽 및 오른쪽 바퀴의 속도 에러 신호(
Figure 112012053027969-pct00056
및
Figure 112012053027969-pct00057
)가 획득된다. 덧셈기(1617) 및 분할기(1618)를 통해 결정된 속도 에러 신호들(
Figure 112012053027969-pct00058
및
Figure 112012053027969-pct00059
)의 평균은 선형 속도 에러 신호를 산출한다. 변위 에러 신호(x)는 적분기들(1610, 1609)에서
Figure 112012053027969-pct00060
및
Figure 112012053027969-pct00061
을 적분함으로써 도출된다. 적분기(1610, 1609)의 출력은 포화 제한기(1612, 1611)에 대한 입력들이다. 포화 제한기들(1612, 1611)의 출력은 덧셈기(1613) 및 분할기(1615)에 의해 평균 된다. 덧셈기(1614)를 통해 결정되는, 이들 변위 사이의 차이는 요 에러 신호(Ψ)를 산출한다.
요 에러 신호(Ψ)는 표준 비례-적분-미분 (PID) 제어 루프(1616)에 입력된다. 상기 PID 제어 루프(1616)의 출력은 덧셈기(1619)의 기본 균형 토크 명령의 출력과 조합되어 개별 바퀴 토크 명령을 산출한다. 상기 개별 바퀴 토크 명령은 상기 바퀴들이 전방-후미 안정성을 유지하도록 하며, 상기 운송 장치가 방향성 입력(1600)에 의해 지향되는 상기 기준 시스템의 축선들과 자체 정렬하도록 하며, 원점을 따라가도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 속도 제한은 균형 및 제어를 유지하도록 사용되는바, 이는 접지 요소들(예를 들면, 바퀴들)이 운송 장치의 최대 작동 속도에 도달하도록 허용되는 경우에 손실될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "최대 작동 속도"는 최대 속도를 의미하는바, 그 속도에서 상기 운송수단(예를 들면, 운송 장치)은 머지않아 추진될 수 있다. 이러한 최대 작동 속도는 통상 상기 운송 장치의 순간 능력의 함수이다. 예를 들면, 최대 작동 속도는 상기 구동 시스템의 능력 및 또는 상기 구동 시스템에 전원을 인가하도록 제공되는 에너지 저장 장치의 능력의 함수일 수 있다. 에너지 저장 장치는 배터리일 수 있다. 상기 에너지 저장 장치의 "순간 능력"은 상기 장치에 의해 전달될 수 있는 순간 전원의 척도이다. 상기 에너지 저장 장치의 "최대 능력"은 상기 장치가 언제든 공급할 수 있는 가장 큰 전원의 척도이다. 본 명세서에 사용되는 용어 "속도 조정 밴드", "조정 속도" 및 "속도 제한"은 하단부에서의 "조정 속도"로부터 상단부에서의 "속도 제한"까지 연장하는 속도의 범위 또는 밴드를 의미한다. 상기 조정 속도는 운송 장치의 속도를 감소시키도록 채용될 수 있는 문턱 속도이다. 운송 장치는 도 17에 도시된 바와 같이 최대 작동 속도 및 속도 제한 사이의 마진으로 작동될 것이다. 이러한 마진은 상기 운송 장치가 작동 조건의 범위에 걸쳐 균형을 유지할 것을 보장하도록 돕는다.
속도 감소는 이동의 현재 방향과 반대인 방향으로 상기 운송 장치를 뒤로 피치 함으로써 수행될 수 있는바, 이는 상기 운송 장치가 느려지도록 한다. (전술한 바와 같이, 시스템 경사의 정도 및 방향은 운송장치의 가속도를 결정한다) 본 실시예에 있어서, 상기 운송 장치는 경사계 피치 값에 피치 변경을 더함으로써 피치 백 된다. 속도 감소는 상기 운송 장치의 속도가 조정 속도를 초과할 때마다 발생할 수 있다. 피치 변경은 시간을 적분한 운송 장치 속도 및 조정 속도 사이의 차이를 관찰함으로써 결정된다. 자동 피치 변경 순서는 상기 운송 장치가 원하는 드롭아웃(dropout) 속도(조정 속도 이하의 어떤 속도)까지 느려질 때까지 유지될 수 있고, 상기 피치 각도는 원래 값으로 매끄럽게 돌아갈 수 있다.
페이로드를 지지하는 바퀴에 연결되는 전기 모터는 정상-상태 조건을 유지하기 위해 어느 정도의 작용력을 가한다. 언덕길에 서있는 운송수단에 있어서, 상기 전기 동력원은 상기 모터를 통해 작용력을 제공한다. 상기 기계가 언덕길을 이동하기 시작하는 경우, 위치 에너지의 속도 증가는 운동 에너지로 변환된다. 정상-상태 속도에 일단 도달하고 나면, 위치 에너지는 더 이상 운동 에너지로 변환되지 않고 속도의 증가는 없다. 그보다는, 상기 위치 에너지는 상기 모터를 통해 전기 에너지로 변환될 수 있다. 상기 위치 에너지는 상기 시스템의 임의의 손실을 제하고 전기 에너지로 변환된다. 예를 들면, 상기 전기 에너지는 상기 모터를 구동하도록 사용되는 배터리를 충전할 수 있다.
모터 전류는 운송수단과 지지가 되는 페이로드과 바닥 표면의 경사의 조합의 무게에 비례한다. 이들 두 개의 변수는 얼마나 많은 작업 중력이 상기 시스템에 작용할 수 있는가를 결정한다. 상기 표면 경사가 영이면, 중력을 작용하지 않는다. 도 18a는 제로 경사 표면 상을 주행하는 바퀴(180)를 도시한다. 전방 토크(TF)는 상기 바퀴(180)가 전방 방향(V)으로 이동하도록 작용하여야 한다. 중력(Fg)은 제로 경사 표면상에서 상기 바퀴(180)를 전방으로 추진하는데 필요한 일의 양에 기여하지 못하거나 감소시킨다. 도 18b는 경사진 표면(경사도 α) 상을 이동하는 바퀴(180)를 도시한다. 중력(Fg)은 상기 바퀴를 전방(V)으로 추진하는데 필요한 일의 양에 기여한다. 상기 바퀴(180)가 상기 경사진 표면을 따라 내려가므로, 중력(Fg)과 비례하는 역방향 토크(Tr) 및 원하는 일정 속도는 상기 바퀴(180)가 일정 속도로 이동하도록 적용되어야 한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 바퀴(180)는 오르막을 이동할 수도 있다. 단순화의 목적으로, 이들은 전술한 설명에서 무시되었다. 주어진 표면 경사에 있어서, 상기 운송수단 및 페이로드의 무게가 클수록, 상기 시스템상에는 더 큰 일 중력이 작용할 수 있는바, 이는 가속 또는 감속 시 더 많은 전류를 생성한다. 가속 또는 감속 시 생성되는 전류의 양은 회전 손실에 의해 감소되어, 작은 경사 또는 가벼운 페이로드의 경우, 아무런 모터회전 또는 충전도 없을 수 있다.
주어진 작동기 시스템은 통상 취급될 수 있는 전류의 양 내에 제한된다. 모터 드라이브 하드웨어, 배터리 용량 및 열적 제약 등과 같은 고려사항들이 이러한 제한에 영향을 미친다.
도 19는 본 발명의 일 실시예의 파워 모듈(1900)의 블록도이다. 균형 제어기(1910)는 모터 증폭기(1920)에 제공되는 명령 신호를 생성한다. 모터 증폭기(1920)는 상기 명령 신호에 기초하여 모터(1930)에 적절한 파워를 인가한다. 균형 제어기(1910)는 사용자 및 시스템 센서들로부터 입력을 수신하고 이하에 상세히 설명되는 바와 같이 제어 법칙을 적용하여, 균형을 유지하고 사용자 명령에 따라 운송 장치의 움직임을 통제한다. 모터(1930)는 축(1932)을 회전시켜, 상기 축(1932)에 부착되는 하나 또는 그 이상의 바퀴(예를 들면, 도 1에 도시된 바퀴들(20, 21))에 각속도(ω)에서 토크(T)를 가한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 모터(1930)는 삼-코일 브러시리스 DC 모터이다. 본 실시예에 있어서, 모터(1930)는 세 조합의 스테이터 코일을 갖지만, 어떤 숫자의 코일도 사용될 수 있다. 상기 스테이터 코일들은 큰 전류 또는 높은 전압을 통전할 수 있는 코일 리드들(1937)에 의해 파워 스테이지(1924)에 전기적으로 연결된다.
모터 증폭기(1920)는 증폭기 제어기(1922) 및 파워 증폭 스테이지(1924) 모두를 포함한다. 증폭기 제어기(1922)는 상기 모터(1930)에 인가되는 전류 또는 전압을 제어하도록 구성될 수 있다. 이들 제어 모드들은 전류 제어 모드 및 전압 제어 모듈로 각각 불릴 수 있다. 파워 스테이지(1924)는 스위칭에 기초하여 각각의 코일과 연결 또는 해제하도록 상기 전원(1940)을 스위칭한다. 상기 파워 스테이지(1924)는 상기 증폭기 제어기(1922)에 의해 제어된다. 내부 루프(1826)는 상기 파워 스테이지(1924)의 출력이 상기 명령된 값과 동일하고 에러 신호를 폐쇄 루프 대역폭, 바람직하게는, 500Hz에서 증폭기 제어기(1922)로 피드백하는가를 감지한다. 상기 증폭기 제어기는 상기 에러 신호에 기초하여 상기 파워 스테이지(1824)의 출력을 변경한다. 또한, 증발기 제어기(1922)에 의한 제어는 부분적으로는 축 피드백 센서(SFS, 1935)로부터의 피드백 신호에 기초하여 한다.
축 피드백 센서(1935)는 균형 제어기(1910)에 결합된다. 축 피드백 센서(1935)는 축 위치 또는 균형 제어기(1910)로의 이동에 관련된 정보를 제공한다. 상기 축 피드백 센서(1935)는 회전축의 각 위치 또는 속도를 감지할 수 있는, 센서 분야에 공지된 어떤 센서든 될 수 있으며, 타코미터들(tachometers), 인코더들(encoders) 및 리졸버들(resolvers)을 포함한다. 축 피드백 센서(1935)에 의해 제공되는 위치 신호로부터 축 회전 신호를 측정하기 위해, 상기 위치 신호는 미분기(1908)에 의해 미분된다. 상기 피드백 루프(1942)는 균형 제어기(1910)에 의해 제공되며, 20 내지 30Hz 정도로 낮을 수 있는 균형 제어의 대역폭에서 작동한다.
전류 및 전압이 특정 적용예에서와 동일하다 하더라도, 전압 제어는 외부 루프 대역폭이 내부 폐쇄 루프 대역폭보다 3 내지 4배 이상 느린 운송 장치 제어의 실시예에서 적용되는 것이 바람직하다. 도 20은 모터의 전기적 모델(2010)을 도시한다. 상기 모터는 전압(V)이 가로질러 인가되는 한 쌍의 단자(2011, 2012)를 갖는다. 모터(2010)는 또한 측 속도(ω) 및 토크(T)를 특징으로 하는 회전축(2020) 을 갖는다. 모터(2010)는 전류(i)를 직렬로 운반하는 저항(R)의 저항체(1930)에 의해 모델링될 수 있으며, 이상 모터(1935)는 전압 강하(Vemf)를 갖는다. 이상 모터의 경우,
Vemf = kvω (식 7)
T = kc*i (식 8)
여기서, kv 및 kc는 모터 상수이다. 직렬 모터(2030)는 상기 모터(2010)의 손실을 모델링한다.
본 발명의 추가 실시예에 있어서, 배터리의 단순화된 순간 용량을 추정하는 방법이 제공된다. 도 21에 도시된 바와 같이, 단순화된 모델(2100)은 "개방 회로" 전압(Voc), 배터리의 직렬 저항(Rbat), 전류(Ibat)를 갖는 "완벽한" DC 전압 소스(2110)로 이루어지는 배터리에서 사용되며, 배터리 전압(Vbat, Voc 및 Rbat)은 측정될 수 없지만, Vbat 및 Ibat의 측정으로부터 추정될 수 있다. 이상적으로, 이들 변수들은 선형 관계를 따를 것이다.
Vbat = Voc - (Ibat*Rbat) (식 9)
이러한 선형 관계가 이상적이므로, 측정된 값들(Vbat 및 Ibat)은 "스캐터 플롯(scatter plot)"을 보여줄 것이다. 본 명세서에 사용되는 "통계학적"이라는 용어는 적시에 또는 다른 차원에서 샘플들의 분포에 대해 규칙적이거나 불규칙적일 수 있는 간격으로 측정한 값의 샘플링에 기초하는 변수의 값의 간섭에 대한 도면을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 동사 "필터링하다"는 복수의 데이터로부터 적시에 단일 포인트로 기인하는 값을 도출하는 공정을 의미하는바, 상기 데이터는 연속적인 샘플링에서 얻어질 수 있으며 무작위 또는 시스템적 파동, 또는 둘 다를 조건으로 할 수 있다. 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 상기 데이터에 대한 필터링 기술의 적용은 Voc 및 Rbat의 추정된 값들이 도출될 수 있도록 한다. 예를 들면, 최소 자승 기법(least squares technique)을 사용하는 회귀 분석(regression analysis)은 Vbat 및 Ibat의 측정된 값들로부터 Voc 및 Rbat의 추정된 값들을 도출하도록 채용될 수 있다. Voc 및 Rbat은 예를 들면 주변 온도, 배터리 온도, 배터리 수명, 배터리 사용법(전체 사용량 및 사용 패턴 모두), 및 오버 타임과 같은 것에 의해 변화할 것인바, 이는 배터리 충전이 고갈 (및/또는 재생)됨에 따른 것이다. 따라서, 보다 정확한 추정은 Vbat 및 Ibat의 보다 최근에 측정된 값이 상기 회귀 분석에 사용되거나 보다 최근의 값에 이전의 값들보다 더 가중치를 주는 경우 얻어질 수 있다.
본 발명의 다른 특정 실시예에 있어서, 도 22에 도시된 바와 같이, Vbat 및 Ibat의 새롭게 측정된 값들은 저역 통과 필터링 알고리즘을 사용하여 Vbat 및 Ibat의 추정된 값들을 보정하도록 사용된다. 상기 변수들은 초기화되고 (단계(2210)), Voc 및 Rbat은 통상의 값들로 설정된다. Vbat 및 Ibat은 주기적으로 측정된다(단계 (2200)). 상기 신호가 충분히 "풍부"(즉, 데이터 포인트들 사이에 통계학적으로 중요한 차이가 있는)하다는 것을 보장하기 위해, 이들 변수들(Vprev 및 Iprev)의 최종 접수된 값들로부터의 Vbat 및 Ibat의 제곱 거리(D)가 계산된다 (단계(2230)).
이전에 접수된 측정값들로부터의 거리는 현재 배터리 변수들의 추정을 정제하기 위한 추가의 정보를 제공할 수 있는 데이터 포인트들을 확인한다. 예를 들면, 상기 운송 장치가 정지 중인 경우, 작은 전류가 인가되고, 일련의 이러한 측정이, 필터링 과정에서와 같이, 그들의 참값들로부터 배터리 변수들에 대한 추정된 값을 왜곡한다. D의 적절하게 설정된 임계값은 상기 추정에 대한 이러한 데이터 포인트의 충격을 완화한다.
다음의 계산이 수행될 수 있다.
(1) 업데이트 이득(Kvoc, Krbat)을 계산 (단계(2240)):
Figure 112012053027969-pct00019
(식 10)
여기서, pa는 직류(Voc) 공분산(covariance) 매트릭스 요소이며, pb는 클로스 커플링 공분산 매트릭스 요소이며, pc는 직류(Rbat) 공분산 매트릭스 요소이다. (주: pa, pb 및 pc는 상태 추정에 있어서 불특정성을 보여준다)
(2) 배터리 상태 추정 및 신규 데이터 포인트 사이의 에러를 계산 (단계(2250)):
Err = Vbat - (Voc-Ibat*Rbat) (식 11)
(3) 배터리 상태 추정을 업데이트 (단계(2270)):
(D가 임계값보다 작은 경우 (단계(2260)), Krbat은 영으로 설정되어(단계(2265)) Rbat이 업데이트되지 않도록 한다.)
Voc = Voc + Kvoc*Err (식 12)
Rbat = Rbat + Krbat*Err (식 13)
(4) 신호 함량 변수들을 업데이트(단계(2280)), D가 임계값보다 큰 경우(단계(2275)
Vprev = Vbat (식 14)
Iprev = Ibat (식 15)
상기 과정은 Vbat 및 Ibat의 반복 측정을 계속하여 (단계(2220)), Vbat 및 Ibat의 추정을 계속하여 업데이트할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 배터리 변수들의 추정된 값들은 모터 전류와 같은 배터리의 상태 및 다른 운송 장치 변수들에 기초하여 운송 장치의 최대 작동 속도를 계산하도록 사용된다. 예를 들면, 상기 운송 장치의 최대 작동 속도(Y)는 선형 식의 형태로 모델링될 것이다.
Y = M*Imax + B (식 16)
M 및 B의 값은 시간에 따라 변화할 것이며, M 또는 B는, 후방 EMF 이득 및 모터 저항과 같은, 배터리 개방 회로 전압 및 내부 저항 및 모터 변수 등의 운송 장치 작동 변수들의 현재 값들의 함수일 수 있다.
작동기 시스템들은 상기 시스템이 공급할 수 있는 토크의 양 및 상기 시스템 내에서 있을 수 있는 전류의 양에 있어서 물리적 제한을 갖는다. 상기 작동기 시스템 내의 출력 토크 및 전류의 양은 상호 관계를 가지며, 도 19 및 도 20과 관련하여 식 8에서 설명된 바와 같이, 상기 토크는 상기 전류의 함수이다(및 그 반대). 토크의 양을 조절함으로써, 상기 작동기 시스템의 전체 전류를 조절한다. 마찬가지로, 전류 제한은 상기 작동기 시스템에 의해 출력될 수 있는 토크의 양을 제한한다. 이러한 방식에 있어서, 작동기가 최대 토크를 갖는 경우, 상기 전류 용량 또한 최대값을 갖는다. 상기 작동기 시스템 내의 전류의 전체 양에 대한 물리적 제한은 모든 형태의 전류(예를 들면, 주변 온도, 배터리 수명, 가속 또는 감속에 의해 생성되는 전류)에 대해 적용한다. 상기 운송수단 구동부를 통과하는 모든 전류는 전체 구동 능력의 주어진 일정 부분을 활용하며, 전체 전류 제한에 기여한다. 예를 들면, 재생 전류(상기 이동 방향의 반대 방향에 토크를 가함으로써 생성되는 전류)는 제동에 사용되는 전류의 양을 감소시킨다. 이는 재생 전류 및 제동 전류가 음의 부호이며 상기 전체 전류 제한에 더해지기 때문이다. 통상적으로, 작동기 시스템은 얼마나 많은 전류 (즉, 가용 전류에 응답하여 인가될 수 있는 토크의 양) 용량이 가속 또는 감속에 사용되고 잔류 전류 취급 능력을 추정하는가를 모니터할 수 있다. 상기 잔류 전류 취급 능력을 추정함으로써, 상기 시스템은 운송수단 성능을 제한하거나 다른 수단을 통해 추가의 제동력을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같은 동적으로 안정된 운송 장치는 구동 작동기에 대한 마진을 유지하여 발생할 수도 있는 다양한 모니터링 과도 상황(예를 들면, 작은 장애물 위에서 상기 바퀴들을 가속할 것이 필요한 경우)를 취급하도록 작동할 수 있다. 즉, 몇 가지 작동 조건에 있어서, 상기 바퀴들은 상기 운송수단의 균형을 유지하도록 질량 중심 하에 멈추도록 가속할 필요가 있다. 마찬가지로, 상기 시스템이 고장 난 경우 상기 운송수단이 안전하게 멈출 수 있도록, 약간의 작동기 마진을 필요로 하는 작동 제약이 있을 수 있다. 오르막 또는 평평한 표면 이동 시, 상기 운송수단은 상기 시스템의 후방으로의 피치를 야기하도록 질량 중심 앞에서 상기 바퀴들을 가속함으로써 정지한다. 후방으로의 피치는 차후의 감소하는 속도에서의 토크 감소를 야기한다.
운송 장치 성능은 제한되며 속도는 상기 운송 장치의 피치를 변경함으로써 감소한다. 이러한 성능 감소는 전체 전류와 관련될 수 있다. 즉, 상기 운송수단 및 페이로드의 무게가 크고 경사가 가파를수록, 전류가 많이 생성된다. 예를 들면, 추가의 전류는, 정지 전에 상기 운송수단의 후방으로의 피치를 요구하는 토크의 증가로 인해, 오르막 이동 시 생성될 수 있다. 선택적으로, 추가의 전류는, 제동 시 생성되는 재생 전류로 인해, 내리막 이동 시 생성될 수 있다. 추가의 전류는 상기 전체 전류 제한(즉, 물리적 전류 제한)이 도달할 수 있는 전체 전류에 기여하여, 속도 제한을 초래한다. 더 낮은 속도 제한은 가능한 한 유지되는 감속의 양을 낮춘다. 속도 제한을 감소시키더라도 제동 능력을 증가시키지는 못하지만, 시스템은 작동 상태가 되는바, 제동 능력을 사용할 필요는 적어질 것이며, 제동 능력은 높은 초기 속도의 경우보다 짧은 시간 동안 사용된다. 상기 운송 장치가 전기 모터를 사용하여 제동력을 생성하므로, 속도를 낮추는 행위 또한 전류를 생성한다.
본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상기 운송수단의 속도 및 가속도를 측정하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 예를 들면, 로터리 인코더는 상기 운송수단의 하나 또는 그 이상의 바퀴의 속도를 측정하도록 사용될 수 있다. 시간에 대한 상기 운송수단의 속도의 도출은 상기 운송수단의 가속도를 결정하도록 사용될 수 있다. 또한, 가속도계는 상기 운송수단의 속도를 결정하도록 사용될 수 있다.
도 23은 본 발명의 바람직한 실시예의 측정된 모터 전류 및 속도 제한 사이의 관계를 도시한다. 상기 측정된 모터 전류가 -2(A)보다 크거나 같으면, 상기 운송수단 속도는 5.558(m/s)에 설정된다. 상기 측정된 모터 전류가 -20(A)보다 작거나 같으면, 상기 운송수단 속도는 1.178(m/s)에 설정된다. 상기 측정된 모터 전류가 -2(A)와 -20(A) 사이이면, 상기 속도는 -2(A)와 -20(A) 사이의 직선을 따라 제한된다. 이들 제한의 값들(전류 값들 및/또는 속도 제한)은, 예를 들면, 특정 사용자 경험 수준에 따라 변화할 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 전체 전류 제한은 오르막을 이동하는 운송 장치의 작동 특성에 기초한다. 몇몇 실시예에 있어서, 전체 전류 제한은 내리막을 이동하는 운송 장치의 작동 특성에 기초한다. 몇몇 실시예에 있어서, 측정된 모터 전류 임계값(도 23에 도시된 2(A))은 출발을 위한 속도 제한에 도달하여야 한다.
본 발명의 원리를 채용하지 않는 운송수단들에 있어서, 가속 및 감속 중에 야기되는 양의 피드백은 상기 운송 장치의 잘못된 저속 이동을 초래한다. 양의 피드백은 상기 속도가 초과 전류 제한에 응답하여 더 제한되므로 추가의 불필요한 저속 이동을 초래한다. 더 낮은 속도 제한은 오르막 횡단 시 가속 및 내리막 횡단 시 감속을 필요로 한다. 가속 및 감속은 초과할 전체 전류 제한을 초기에 야기하는 토크보다 더 큰 토크가 상기 운송수단을 더 가속 또는 감속하도록 적용되어야 하므로 추가의 전류 증가를 야기한다. 토크가 클수록 많은 전류가 생성되므로, 상기 전체 전류 제한은 더 초과한다. 이러한 전체 전류 증가 감속 사이클(결과적으로, 전혀 원하지 않은 정지를 야기함)은 과도 현상 및 고장에 대응하는 가용 성능 마진을 더 감소시킨다. 본 발명의 원리를 채용하는 운송수단들에 있어서, 가속 또는 감속으로부터의 추가 전류는 그것이 경사 및 페이로드로부터의 추가 전류는 아닌 것으로 간주한다. 경사도 및 상기 운송수단 및 페이로드의 무게와 관련한 전류의 효과를 최소화하고, 불필요한 속도 제한을 방지하고, 과도 현상의 동적 거동을 향상하기 위해, 제어 알고리즘은 가속 또는 감속에 요구되는 전류로부터 경사를 오르거나 내려가는 이동에 필요한 작동기 전류를 분리한다. 가속 또는 감속으로 인한 측정된 전류의 양의 추정치는 상기 측정된 전체 전류로부터 제거될 수 있다. 가속 또는 감속으로 인한 전류의 양을 제거함으로써, 속도 제한은 원래 계획인 경사 및 페이로드만으로부터 초래되는 전류에 기초하여 설정되도록 한다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 운송 장치 제어기의 속도 제한을 도시하는 개략도이다. 토크 모듈(2402)은 바닥 표면 위를 이동하는 운송수단의 정상-상태 평균 토크 및 가속 또는 감속 중의 토크를 결정한다. 상기 정상-상태 평균 토크 및 상기 가속 또는 감속 중의 토크는 속도 모듈(2401)에 제공된다. 상기 속도 모듈(2401)은 또한 상기 측정된 전체 전류(Itot), 상기 운송수단의 시스템 및 페이로드의 전체 무게(예를 들면, 승객 및 하중), 운송수단 토크, 운송수단 가속도, 및 운송수단 속도를 표시하는 입력 신호들을 수신한다. 본 실시예에 있어서, 상기 속도 모듈(2401)의 출력은 원하는 피치 각도인바, 이는 상기 피치 각도가 상기 운송 장치의 속도를 결정하기 때문이다. 원하는 피치 각도는 상기 운송 장치의 피치를 제어하는 피치 제어기(2303)에 제공된다. 몇몇 운송수단의 속도는 상기 운송수단의 피치를 제어함으로써 제어되지 않는다. 이들 운송수단에 있어서, 속도 제어기는 상기 운송수단 모터에 적용되는 명령된 피치 각도를 변화시키는 대신, 예를 들면, 상기 운송수단의 조절판(throttle)에 적용되는 조절판 명령 신호를 변화시킴으로써 상기 운송수단 속도를 제어하도록 사용된다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 내리막 이동 시 운송 장치 제어기의 속도 제한 작동을 도시하는 순서도이다. 도 24의 상기 토크 모듈(2402)은 상기 운송수단이 이동하는 바닥 표면의 경사도를 감지 및 결정한다(단계(2501)). 상기 운송수단이 내리막 이동 시(단계(2502)), 재생 전류(Ireg)가 생성 및 측정된다(단계(2503)). 상기 재생 전류가 증가하면(단계(2504)), 상기 운송수단의 최대 허용 속도 제한은 전술한 바와 같이 운송수단 감속의 재생 전류 신호의 보상에 기초하여 감소한다(단계(2505)). 가속도-보상 평균 전류 신호가 생성되어(단계(2506)), 상기 운송 장치의 피치가 상기 피치 제어기(2503)에 의해 변경되도록 한다. 상기 피치 제어기(2503)는 상기 바퀴들의 무게 이동을 제어함으로써 상기 운송 장치의 피치를 제어한다(단계(2508)).
사실상, 상기 가속도-보상 평균 전류는 경사도 및 페이로드의 조합된 효과의 추정 결과이다. 동적으로 안정된 운송 장치에서 구현되는 본 발명의 실시예에 있어서, 운송수단 및 페이로드의 추론된 추정 결과(예를 들면, 운송수단 제어 시스템에서의 일정 이득)은 상기 가속도-보상 평균 전류를 결정하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 추정 결과는 5amps가 초당 일 미터만큼 상기 운송수단을 감속하도록 요구된다는 것이다. 다른 실시예들에 있어서, 전체 시스템 무게가 측정 또는 추정된다.
본 발명의 원리는 다양한 다른 형태의 운송수단들에 채용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 본 발명의 원리는 정적으로 안정된 운송수단(예를 들면, 자동차, 모든 지형 운송수단)에 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 원리는 네 바퀴, 정적으로 안정된 자동차에 적용된다. 상기 자동차는 바퀴들과 결합한 둘 또는 그 이상의 전기 모터들을 포함한다. 상기 전기 모터들은 상기 자동차의 가속 및 감속의 일차 수단으로서 사용된다. 도 24 및 도 25를 참조하면, 상기 자동차의 속도를 제어하도록 상기 자동차의 피치를 사용하는 대신, 별도의 제어기 및/또는 작동기가, 예를 들면, 상기 가속도-보상 평균 전류 신호에 기초하여 상기 운송수단의 속도를 제어하도록 사용된다. 예를 들면, 상기 가속도-보상 평균 전류 신호는 상기 자동차의 엔진 스로틀을 제어하는 작동기에 제공되어, 상기 자동차의 속도를 제어할 수 있다. 운송수단의 속도를 제어하기 위한 선택적 장치 및 방법들이 본 발명의 범주에 포함된다.
일 실시예에 있어서, 상기 가속도-보상 평균 전류는 전체 시스템 무게에 종속된다. 전체 시스템 무게는 상기 바퀴들에 전달되는 무게를 측정 및 추정함으로써 정확하게 반영될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 표면의 경사도 및 페이로드의 무게는 토크, 가속도 및 속도의 측정에 기초하여 추정될 수 있다. 토크, 가속도 및 속도의 측정에 기초하여 추정된 경사도 및 페이로드는 언덕 오르기의 성능 한계에 관련된 운송수단 성능의 모니터링 및 제한에 일반적으로 적용된다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 최대 허용 속도 제한(예를 들면, 도 25의 단계(2505))은 상기 재생 전류가 감소하는 경우에 증가한다. 상기 재생 전류가 감소하는 경우, 전체 작동기 용량은 증가하여 제동을 위한 작동기 용량을 더 허용한다. 이는 상기 최대 허용 속도 제한의 증가를 초래한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 재생 전류 제한은 사용자 숙련도에 기초하여 더 높아질 수 있다. 보다 숙련된 사용자는 특정 기동 중에 상기 운송수단을 제동 또는 속도를 늦추는 필요성을 최소화하는 방식으로 상기 운송수단을 타는 방법을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 사용자는 급회전시 적절한 몸의 위치 또는 다양한 지형을 횡단하기 위한 적절한 속도를 알 수 있다. 이러한 경험은 작동 시스템이 더 높은 전류 제한 임계값에 설정되도록 하는바, 이는 적은 작동기 용량은 제동 및 과도 상황에 필요하기 때문이다. 따라서, 속도 제한이 하강 중에 낮아지더라도, 실시예들은 내리막길을 가는 전기 운송수단 속도의 매끄러운 제어를 제공한다. 또한, 속도 및 토크의 증가한 마진은 과도 상황 또는 시스템 고장에 대응하도록 보존된다.
본 발명의 전술한 실시예들은 단지 바람직한 예로서 설명된 것이며, 다양한 변형예 및 수정예들이 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명료할 것이다. 특히, 본 명세서에 설명되는 많은 제어기들 및 방향 및 속도 제어 방법들은 개인용 균형 운송 장치가 아닌 전기 운송수단에도 바람직하게 적용될 수 있다. 균형 운송 장치들은 전술한 설명 및 미국특허 제 6,789,640 호에 설명된 바와 같은 운송수단을 제어하기 위한 특정 조건들을 보여준다. 모든 이러한 변형예 및 수정예들은 첨부된 청구범위에 규정되는 바와 같은 본 발명의 사상에 포함될 것이다.

Claims (24)

  1. 전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단(vehicle)의 속도를 제어하기 위한 방법으로서,
    경사진 표면을 내려가는 상기 운송수단의 정상-상태 토크 신호와 가속 또는 감속 토크 신호를 결정하는 단계; 및
    상기 경사진 표면을 내려갈 때 및 측정된 작동기 재생 전류가 임계값을 초과할 때 상기 운송수단의 속도를 제어하는 단계를 포함하고,
    작동기 전류는 제동을 위해 상기 운송수단의 적어도 하나의 접지 요소에 토크를 가하는 상기 운송수단의 모터식 구동 장치에 의해 생성되며,
    상기 운송수단의 속도는:
    상기 정상-상태 토크 신호;
    상기 운송수단의 상기 가속 또는 감속 토크 신호;
    측정된 작동기 재생 전류;
    상기 운송수단 및 페이로드의 무게;
    상기 접지 요소에 가해지는 토크;
    상기 운송수단의 가속도; 및
    상기 운송수단의 속도에 기초하여 제어되며,
    상기 운송수단의 속도를 제어하는 단계는 가속도-보상 평균 전류를 결정하는 단계를 포함하는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송수단의 속도를 제어하는 단계는 상기 운송수단을 가속 또는 감속하기 위해 요구되는 작동기 전류량을 결정하는 단계를 포함하는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송수단을 가속 또는 감속하기 위해 요구되는 작동기 전류량을 결정하는 단계는 상기 운송수단의 속도 및 상기 표면의 경사도에 기초하는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도-보상 평균 전류는 상기 운송수단의 상기 측정된 작동기 전류로부터 감속에 의해 야기되는 작동기 전류를 감산함으로써 결정되는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도-보상 평균 전류는 상기 운송수단의 상기 측정된 작동기 전류로부터 가속에 의해 야기되는 작동기 전류를 감산함으로써 결정되는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송수단의 최대 허용 속도는 상기 운송수단의 피치 구성요소를 조절함으로써 제어되는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    피치 제어기는 상기 가속도-보상 평균 전류에 기초하여 상기 운송수단의 상기 최대 허용 속도를 조절하는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    재생 전류가 증가하는 경우 상기 운송수단의 상기 최대 허용 속도를 감소시키는 단계를 포함하는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    재생 전류가 감소하는 경우 상기 운송수단의 상기 최대 허용 속도를 증가시키는 단계를 포함하는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송수단의 가속 및 감속은 상기 모터식 구동 장치의 작동에 의해 적어도 우선적으로 달성되는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송수단의 속도는 상기 측정된 전류가 전체 전류 임계값을 초과하는 경우 제어되는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전체 전류 임계값은 사용자의 경험치에 기초하는,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송수단 및 페이로드의 무게는 추정치인,
    전기 모터식 구동부를 갖는 운송수단의 속도를 제어하기 위한 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
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Families Citing this family (97)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8041492B2 (en) * 2006-10-31 2011-10-18 Clark Equipment Company Engine load management for power machines
CN101209682B (zh) * 2006-12-26 2010-09-29 比亚迪股份有限公司 电动汽车爬坡状态下电机输出转矩控制系统及控制方法
WO2008111436A1 (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Yokohama National University 自動車のピッチング制御装置および制御方法
US8442753B2 (en) * 2007-08-10 2013-05-14 Equos Research Co., Ltd. Inverted pendulum vehicle with stability on a slope
US8234036B2 (en) * 2008-06-16 2012-07-31 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for starter motor diagnosis and prognosis using parameter estimation algorithm
US8146696B2 (en) 2008-09-02 2012-04-03 Segway, Inc. Methods and apparatus for moving a vehicle up or down a sloped surface
WO2010047070A1 (ja) * 2008-10-22 2010-04-29 株式会社エクォス・リサーチ 車両
JP5369602B2 (ja) * 2008-10-22 2013-12-18 株式会社エクォス・リサーチ 車両
US8170780B2 (en) * 2008-11-06 2012-05-01 Segway, Inc. Apparatus and method for control of a vehicle
US8800697B2 (en) 2009-09-01 2014-08-12 Ryno Motors, Inc. Electric-powered self-balancing unicycle with steering linkage between handlebars and wheel forks
US8543307B2 (en) * 2009-09-18 2013-09-24 Honda Motor Co., Ltd. Control device of inverted pendulum type vehicle
WO2011033577A1 (ja) * 2009-09-18 2011-03-24 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両の制御装置
JP5306470B2 (ja) * 2009-09-18 2013-10-02 本田技研工業株式会社 全方向移動車両の制御装置
JP5414804B2 (ja) * 2009-09-23 2014-02-12 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両の制御装置
KR101105667B1 (ko) * 2009-11-18 2012-01-18 한국생산기술연구원 탑승자 자세인식을 통해 주행시키는 1인 기립식 탑승로봇
JP5392148B2 (ja) * 2010-03-03 2014-01-22 株式会社デンソー 故障発生情報送信制御装置
WO2011127034A1 (en) * 2010-04-05 2011-10-13 Continental Automotive Systems, Inc Intelligent regenerative braking utilizing environmental data
CN102666265B (zh) * 2010-04-06 2014-11-26 丰田自动车株式会社 移动体控制装置、及其控制方法以及控制程序
DE102011012418A1 (de) 2011-02-25 2012-08-30 Still Gmbh Schlepper
FR2976548B1 (fr) * 2011-06-17 2013-06-07 Univ Paris Sud 11 Gyropode "hubless" de structure simplifiee
CN102545748A (zh) * 2012-02-10 2012-07-04 希美克(广州)实业有限公司 一种减速直流电机的同步控制装置
CN102582624B (zh) * 2012-03-12 2014-04-02 吉林大学 一种混合动力车辆大加速过程动态协调控制方法
US8849460B2 (en) * 2012-05-30 2014-09-30 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for determining engine pulse cancellation torque
US9085334B2 (en) 2012-08-22 2015-07-21 Ryno Motors, Inc. Electric-powered self-balancing unicycle
US8892291B2 (en) * 2013-03-12 2014-11-18 Ford Global Technologies, Llc Vehicle mass detection system
US9266445B2 (en) * 2013-03-14 2016-02-23 Boosted Inc. Dynamic control for light electric vehicles
US9616318B2 (en) 2013-03-15 2017-04-11 Stealth Electric Longboards Powered personal transportation systems and methods
JP6020328B2 (ja) * 2013-04-18 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 移動体制御装置、移動体制御方法、及び制御プログラム
DE202014010649U1 (de) 2013-05-06 2016-02-26 Future Motion, Inc. Selbststabilisierendes Skateboard
GB2516611B (en) * 2013-05-20 2015-09-16 Sevcon Ltd Vehicle controller and method of controlling a vehicle
US10254318B2 (en) * 2013-05-29 2019-04-09 Nidec Motor Corporation Systems and methods for estimating input power of an electric motor
KR101533256B1 (ko) * 2013-06-20 2015-07-02 주식회사 아이휠 자가균형 이륜 이동차
CN103407532A (zh) * 2013-08-26 2013-11-27 刘石创 一种单轮单杆自平衡电动车
JP5935964B1 (ja) * 2014-09-03 2016-06-15 株式会社村田製作所 手押し車
US10189528B2 (en) 2014-09-15 2019-01-29 Changzhou Airwheel Self-balancing double-wheeled electrical scooter
US10286971B2 (en) 2014-09-15 2019-05-14 Changzhou Airwheel Technology Co., Ltd. (Cn) Self-balancing double-wheeled electrical scooter
EP3196108B1 (en) * 2014-09-15 2021-11-03 Changzhou Airwheel Technology Co., Ltd. Self-balancing double-wheeled electrical scooter
USD746928S1 (en) 2014-10-20 2016-01-05 Future Motion, Inc. Skateboard
CN209204611U (zh) * 2014-11-05 2019-08-06 未来动力公司 电动交通工具和电动滑板
US10071303B2 (en) * 2015-08-26 2018-09-11 Malibu Innovations, LLC Mobilized cooler device with fork hanger assembly
JP6468127B2 (ja) * 2015-08-26 2019-02-13 トヨタ自動車株式会社 全方位移動体、その制御方法及びプログラム
US10252724B2 (en) 2015-09-24 2019-04-09 P&N Phc, Llc Portable two-wheeled self-balancing personal transport vehicle
DE102015222687A1 (de) * 2015-11-17 2017-05-18 Uwe Bernhard Fahrzeug mit Bedieneinheit
US9862434B2 (en) * 2016-01-21 2018-01-09 Sol Boards, Inc. Standing electric vehicle for golf course travel
US9598141B1 (en) 2016-03-07 2017-03-21 Future Motion, Inc. Thermally enhanced hub motor
US10112680B2 (en) 2016-03-07 2018-10-30 Future Motion, Inc. Thermally enhanced hub motor
CN105680736B (zh) * 2016-03-11 2018-04-13 南京快轮智能科技有限公司 一种基于偏航角的双电机速度同步及平衡控制方法
RU2733189C2 (ru) * 2016-03-23 2020-09-29 Форд Глоубл Текнолоджиз, Ллк Универсальное городское электрическое транспортное устройство и система
US10988032B2 (en) 2016-04-19 2021-04-27 Walnut Technology Limited Self-propelled personal transportation device
US10807659B2 (en) * 2016-05-27 2020-10-20 Joseph L. Pikulski Motorized platforms
FR3052140B1 (fr) * 2016-06-01 2021-01-15 Univ Paris Sud Gyropode ou transporteur personnel
DE212017000154U1 (de) 2016-06-02 2019-01-10 Future Motion, Inc. Fahrzeugfahrerdetektion mittels Dehnungsmessern
CN107536698B (zh) * 2016-06-29 2022-06-03 松下知识产权经营株式会社 行走辅助机器人以及行走辅助方法
USD803963S1 (en) 2016-07-20 2017-11-28 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD837323S1 (en) 2018-01-03 2019-01-01 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD941948S1 (en) 2016-07-20 2022-01-25 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD840872S1 (en) 2016-07-20 2019-02-19 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD807457S1 (en) 2016-07-20 2018-01-09 Razor Usa Llc Two wheeled board
TWI644824B (zh) 2016-10-11 2018-12-21 美商未來運行公司 用於單輪車輛之懸吊系統
US9999827B2 (en) 2016-10-25 2018-06-19 Future Motion, Inc. Self-balancing skateboard with strain-based controls and suspensions
US10336150B1 (en) * 2016-12-02 2019-07-02 Amazon Technologies, Inc. Determining payload properties using actuator parameter data
USD821517S1 (en) 2017-01-03 2018-06-26 Future Motion, Inc. Skateboard
DE102017200155A1 (de) * 2017-01-09 2018-07-12 Ford Motor Company Motorangetriebener Einkaufstrolley
CN108427409A (zh) * 2017-02-15 2018-08-21 苏州宝时得电动工具有限公司 自动工作系统，自移动设备及其控制方法
CN108859945A (zh) * 2017-05-09 2018-11-23 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 三角架自走车的控制系统及方法
DE212018000368U1 (de) 2017-12-01 2020-07-02 Future Motion, Inc. Steuersystem für elektrische Fahrzeuge
US10010784B1 (en) 2017-12-05 2018-07-03 Future Motion, Inc. Suspension systems for one-wheeled vehicles
WO2019113537A1 (en) 2017-12-07 2019-06-13 Future Motion, Inc. Dismount controls for one-wheeled vehicle
EP3727924A1 (en) * 2017-12-19 2020-10-28 Effortless Mobility S.r.l. Motorized handling device pushed by hand provided with a safety module
JP2021506671A (ja) 2017-12-22 2021-02-22 レイザー・ユーエスエー・エルエルシー 電動バランス車両
CN108132671A (zh) * 2018-02-09 2018-06-08 兰州工业学院 基于单片机的智能声控避障小车及控制方法
USD850552S1 (en) 2018-02-23 2019-06-04 Future Motion, Inc. Skateboard
USD843532S1 (en) 2018-02-23 2019-03-19 Future Motion, Inc. Skateboard
CN109298710B (zh) * 2018-09-06 2020-08-25 大连理工大学 基于人机交互的两轮自平衡车主动跟随复合控制方法
US11352243B2 (en) 2018-09-13 2022-06-07 Crown Equipment Corporation System and method for controlling a maximum vehicle speed for an industrial vehicle based on a calculated load
CN109436163B (zh) * 2018-12-19 2024-04-16 浙江阿尔郎科技有限公司 两轮联动平衡车及其控制方法
EP3674130B1 (en) * 2018-12-26 2023-10-18 ZUMA Innovation, S.L. Electric vehicle provided with control system based on stimuli to the user
US11479311B2 (en) 2019-01-07 2022-10-25 Future Motion, Inc. Self-balancing systems for electric vehicles
US10456658B1 (en) 2019-02-11 2019-10-29 Future Motion, Inc. Self-stabilizing skateboard
USD881307S1 (en) 2019-03-11 2020-04-14 Future Motion, Inc. Fender for electric vehicle
USD889577S1 (en) 2019-03-11 2020-07-07 Future Motion, Inc. Rotatable handle for electric vehicle
USD888175S1 (en) 2019-03-11 2020-06-23 Future Motion, Inc. Electric vehicle front
USD897469S1 (en) 2019-03-11 2020-09-29 Future Motion, Inc. Foot pad for electric vehicle
USD890278S1 (en) 2019-03-11 2020-07-14 Future Motion, Inc. Electric vehicle
USD890279S1 (en) 2019-03-11 2020-07-14 Future Motion, Inc. Electric vehicle with fender
USD890280S1 (en) 2019-03-11 2020-07-14 Future Motion, Inc. Rider detection sensor for electric vehicle
USD881308S1 (en) 2019-03-11 2020-04-14 Future Motion, Inc. Fender for electric vehicle
USD886929S1 (en) 2019-03-11 2020-06-09 Future Motion, Inc. Rear bumper for electric vehicle
CN110816295B (zh) * 2019-11-27 2021-06-08 安徽江淮汽车集团股份有限公司 车辆坡道驻停控制方法、装置、设备及存储介质
CN110733356A (zh) * 2019-12-03 2020-01-31 常州凯迪思特高尔夫球车科技有限公司 一种两轮高尔夫球包车导航平衡控制系统及球包车
EP3995372A1 (en) * 2020-11-09 2022-05-11 Volvo Truck Corporation A method for controlling an actuator of a vehicle
US11919352B2 (en) * 2020-09-18 2024-03-05 Ford Global Technologies, Llc Suspension system with optimized position sensitive damping and system and method for optimizing the same
CN112506193B (zh) * 2020-11-27 2021-10-12 华能国际电力股份有限公司上海石洞口第二电厂 一种悬臂式斗轮机的自动监测防护系统
US11787294B1 (en) * 2021-01-05 2023-10-17 Amazon Technologies, Inc System to facilitate control of autonomous mobile device by external force
US11273364B1 (en) 2021-06-30 2022-03-15 Future Motion, Inc. Self-stabilizing skateboard
US11299059B1 (en) 2021-10-20 2022-04-12 Future Motion, Inc. Self-stabilizing skateboard
US11890528B1 (en) 2022-11-17 2024-02-06 Future Motion, Inc. Concave side rails for one-wheeled vehicles

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030083680A (ko) * 2000-10-13 2003-10-30 데카 프로덕츠 리미티드 파트너쉽 개인용 운반장치의 제어
US20030231022A1 (en) 1994-05-27 2003-12-18 Morrell John B. Speed limiting for a balancing transporter
US20040118622A1 (en) 1994-05-27 2004-06-24 Morrell John B. Speed limiting for a balancing transporter accounting for variations in system capability
JP2005006436A (ja) 2003-06-12 2005-01-06 Sony Corp 同軸二輪車

Family Cites Families (126)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US584127A (en) 1897-06-08 Edmond draullette and ernest catois
US849270A (en) 1906-05-15 1907-04-02 Andrew Schafer Truck.
US2742973A (en) 1952-02-01 1956-04-24 Johannesen Hans Arne Ingolf Powered invalid chair and handle control therefor
US3145797A (en) 1960-09-21 1964-08-25 Charles F Taylor Vehicle
US3260324A (en) 1963-11-12 1966-07-12 Caesar R Suarez Motorized unicycle
CA820683A (en) 1965-10-13 1969-08-19 P. Forsyth John Vehicle
US3374845A (en) 1966-05-05 1968-03-26 Selwyn Donald Command control system for vehicles
US3399742A (en) 1966-06-23 1968-09-03 Franklin S. Malick Powered unicycle
US3446304A (en) 1966-08-08 1969-05-27 Constantin Alimanestiand Portable conveyor
US3450219A (en) 1967-03-13 1969-06-17 John F Fleming Stair-climbing vehicle
US3515401A (en) 1968-11-06 1970-06-02 Eshcol S Gross Stair climbing dolly
US3580344A (en) 1968-12-24 1971-05-25 Johnnie E Floyd Stair-negotiating wheel chair or an irregular-terrain-negotiating vehicle
US3568018A (en) 1969-06-06 1971-03-02 Gen Motors Corp Electric drive and brake arrangement and method
US3626177A (en) 1970-05-22 1971-12-07 Westinghouse Air Brake Co Fail-safe vehicle brake assuring
US3984748A (en) 1973-01-02 1976-10-05 General Electric Company Turn-rate system for gyroscopic devices including means for generating the rate signals by electrically processing gyroscope shaft angle
SE381564B (sv) 1973-03-19 1975-12-15 Stiftelsen Teknisk Hjelp At Ha Eldriven rullstol
US3876025A (en) 1974-01-08 1975-04-08 Christopher P Green Gyroscopically stabilized one-wheel vehicle
US3872945A (en) 1974-02-11 1975-03-25 Falcon Research And Dev Co Motorized walker
BE841212A (nl) 1976-04-28 1976-08-16 Sportvoertuig
US4019602A (en) 1976-06-07 1977-04-26 Caterpillar Tractor Co. Seat actuated fluid drive neutralizing arrangement
US4050533A (en) 1976-06-22 1977-09-27 Government Of The United States Of America Rep. Administration Of Veterens Affairs Powered wheel chair
US4094372A (en) 1977-02-28 1978-06-13 Notter Michael A Motorized skateboard with uni-directional rear mounting
US4109741A (en) 1977-07-29 1978-08-29 Gabriel Charles L Motorized unicycle wheel
US4260942A (en) 1978-04-17 1981-04-07 Trw Inc. Failure detection and correction system for redundant control elements
US4212443A (en) 1978-05-18 1980-07-15 Sperry Corporation Strapped down attitude and heading reference system for aircraft employing skewed axis two-degree-of-freedom rate gyros
US4222449A (en) 1978-06-08 1980-09-16 Feliz Jack M Step-climbing wheel chair
US4293052A (en) 1978-07-17 1981-10-06 Daswick Alexander C Lightweight two-wheeled vehicle
US4324414A (en) 1978-10-23 1982-04-13 Atlantic Richfield Company Wheelchair
US4247127A (en) 1978-10-23 1981-01-27 Atlantic Richfield Company Vehicular suspension system
US4241931A (en) 1979-04-16 1980-12-30 Healy Donald H Automobile tire riding vehicle
US4244215A (en) 1979-09-24 1981-01-13 Nasa Autonomous navigation system
US4442723A (en) 1980-12-03 1984-04-17 Teldix Gmbh North seeking and course keeping gyro device
JPS5835245A (ja) 1981-08-25 1983-03-01 Toyota Motor Corp エンジン自動停止始動装置
US4507737A (en) 1981-10-20 1985-03-26 Lear Siegler, Inc. Heading reference and land navigation system
US4566707A (en) 1981-11-05 1986-01-28 Nitzberg Leonard R Wheel chair
IT8105071V0 (it) 1981-11-20 1981-11-20 Tgr Srl Carrello a trazione elettrica, particolarmente adatto per trasportare dei pesi anche considerevoli e voluminosi, lungo le scale degli edifici
JPS6025302U (ja) 1983-07-22 1985-02-21 アツプリカ葛西株式会社 電動式子供用乗物
US4979582A (en) 1983-08-24 1990-12-25 Forster Lloyd M Self-propelled roller drive unit
JPS6050035A (ja) 1983-08-31 1985-03-19 Yamaha Motor Co Ltd 自動二輪車の自動調速装置
JPH0736716B2 (ja) 1983-10-18 1995-04-19 株式会社明電舍 モ−タ拾い上げ方法
JPS60255534A (ja) 1984-05-31 1985-12-17 Nippon Denso Co Ltd 車両用速度制御装置
US4536686A (en) 1984-07-26 1985-08-20 Gartner Joseph J Electric motor fault and dynamic braking protection system
FR2576863A1 (fr) 1985-01-31 1986-08-08 Brunet Pierre Dispositif de deplacement motorise, par exemple pour monter et descendre des escaliers
US4716980A (en) 1986-02-14 1988-01-05 The Prime Mover Company Control system for rider vehicles
US4809804A (en) 1986-08-25 1989-03-07 Falcon Rehabilitation Products, Inc. Combination wheelchair and walker apparatus
US4802542A (en) 1986-08-25 1989-02-07 Falcon Rehabilitation Products, Inc. Powered walker
US4685693A (en) 1986-09-16 1987-08-11 Vadjunec Carl F Upright wheelchair
US4798255A (en) 1987-10-29 1989-01-17 Wu Donald P H Four-wheeled T-handlebar invalid carriage
US4874055A (en) 1987-12-16 1989-10-17 Beer Robin F C Chariot type golf cart
US5033000A (en) 1988-06-09 1991-07-16 Natco Corporation Variable keyed power distribution and control system for motorized wheelchair
US4998596A (en) 1989-05-03 1991-03-12 Ufi, Inc. Self-propelled balancing three-wheeled vehicle
CH681353A5 (ko) 1989-05-17 1993-03-15 Aluweld Sa
US5070959A (en) * 1989-11-20 1991-12-10 General Electric Company Work vehicle having an electric propulsion system with adapted overspeed limit for traction motors
US5248007A (en) 1989-11-21 1993-09-28 Quest Technologies, Inc. Electronic control system for stair climbing vehicle
US5011171A (en) 1990-04-20 1991-04-30 Cook Walter R Self-propelled vehicle
JPH0438600A (ja) 1990-06-04 1992-02-07 Mitsubishi Electric Corp 車両の走行制御装置
US5171173A (en) 1990-07-24 1992-12-15 Zebco Corporation Trolling motor steering and speed control
US5194872A (en) 1990-11-14 1993-03-16 Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Inertial navigation system with automatic redundancy and dynamic compensation of gyroscope drift error
EP0488693B1 (en) 1990-11-30 1997-01-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha System for controlling locomotion of legged walking robot
US5390753A (en) 1991-01-15 1995-02-21 Parker; Bruce H. Personal walker with powered wheels
US5121806A (en) 1991-03-05 1992-06-16 Johnson Richard N Power wheelchair with torsional stability system
JP3280392B2 (ja) 1991-04-01 2002-05-13 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動車両の駆動力制御装置
EP0508367B1 (en) 1991-04-09 1997-08-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha A braking control system for an electric vehicle
US5168947A (en) 1991-04-09 1992-12-08 Rodenborn Eugene P Motorized walker
EP0522492B1 (en) 1991-07-10 1997-02-05 Koyo Seiko Co., Ltd. Electric power steering apparatus
IT1253213B (it) 1991-10-18 1995-07-11 Tgr Srl Automezzo cingolato, articolato, predisposto anche per la marcia su ruote, atto ad affrontare in forma autonoma e sicura qualsiasi tipo di percorso, compresa la salita e la discesa di scale, particolarmente adatto per carrozzelle per invalidi
US5397890A (en) 1991-12-20 1995-03-14 Schueler; Robert A. Non-contact switch for detecting the presence of operator on power machinery
US5430432A (en) 1992-12-14 1995-07-04 Camhi; Elie Automotive warning and recording system
US5366036A (en) 1993-01-21 1994-11-22 Perry Dale E Power stand-up and reclining wheelchair
JP2993652B2 (ja) 1993-02-13 1999-12-20 ユニテック 株式会社 電動遊戯具
US6443250B1 (en) 1993-02-24 2002-09-03 Deka Products Limited Partnership Control of a balancing personal vehicle
US7546889B2 (en) 1993-02-24 2009-06-16 Deka Products Limited Partnership Guided control of a transporter
US5701965A (en) 1993-02-24 1997-12-30 Deka Products Limited Partnership Human transporter
US5975225A (en) 1993-02-24 1999-11-02 Deka Products Limited Partnership Transportation vehicles with stability enhancement using CG modification
US6779621B2 (en) 1993-02-24 2004-08-24 Deka Products Limited Partnership Riderless stabilization of a balancing transporter
US5971091A (en) 1993-02-24 1999-10-26 Deka Products Limited Partnership Transportation vehicles and methods
US6581714B1 (en) 1993-02-24 2003-06-24 Deka Products Limited Partnership Steering control of a personal transporter
US7370713B1 (en) 1993-02-24 2008-05-13 Deka Products Limited Partnership Personal mobility vehicles and methods
US5350033A (en) 1993-04-26 1994-09-27 Kraft Brett W Robotic inspection vehicle
US5712426A (en) 1993-08-03 1998-01-27 Milli Sensory Systems And Actuators, Inc. Pendulous oscillating gyroscopic and accelerometer multisensor and amplitude oscillating gyroscope
JPH0787602A (ja) 1993-09-17 1995-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気自動車の保護装置
US6827163B2 (en) 1994-05-27 2004-12-07 Deka Products Limited Partnership Non-linear control of a balancing vehicle
US6543564B1 (en) 1994-05-27 2003-04-08 Deka Products Limited Partnership Balancing personal vehicle
JP3661882B2 (ja) 1994-06-16 2005-06-22 ヤマハ発動機株式会社 補助動力式ビークル
US5809755A (en) 1994-12-16 1998-09-22 Wright Manufacturing, Inc. Power mower with riding platform for supporting standing operator
US5701968A (en) 1995-04-03 1997-12-30 Licile Salter Packard Children's Hospital At Stanford Transitional power mobility aid for physically challenged children
US5670780A (en) 1995-04-14 1997-09-23 Lewis; W. Stan Device providing real-time orientation and direction of an object
US6050357A (en) 1995-05-31 2000-04-18 Empower Corporation Powered skateboard
US6059062A (en) 1995-05-31 2000-05-09 Empower Corporation Powered roller skates
US6003624A (en) 1995-06-06 1999-12-21 University Of Washington Stabilizing wheeled passenger carrier capable of traversing stairs
US5854843A (en) 1995-06-07 1998-12-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Virtual navigator, and inertial angular measurement system
US5645135A (en) 1996-01-31 1997-07-08 Deere & Company Interlock circuit for a walk-behind mower
US5775452A (en) 1996-01-31 1998-07-07 Patmont Motor Werks Electric scooter
US5764014A (en) 1996-02-01 1998-06-09 Mannesmann Dematic Rapistan Corp. Automated guided vehicle having ground track sensor
JP3451848B2 (ja) 1996-09-10 2003-09-29 トヨタ自動車株式会社 電気自動車の駆動制御装置
FR2756521B1 (fr) 1996-11-29 1999-01-08 Renault Procede de regulation de la vitesse d'un vehicule electrique en descente
US5860480A (en) 1997-04-08 1999-01-19 Caterpillar Inc. Method and apparatus for determining pitch and ground speed of an earth moving machines
US5950754A (en) 1997-07-22 1999-09-14 Ondrish, Jr.; Albert J. Multi-terrain riding board
FR2773339B1 (fr) 1998-01-06 2000-01-28 Commissariat Energie Atomique Appareil stabilise par un gyroscope, et notamment un robot bipede
US6125957A (en) 1998-02-10 2000-10-03 Kauffmann; Ricardo M. Prosthetic apparatus for supporting a user in sitting or standing positions
DE19861127C2 (de) 1998-03-21 2001-02-22 Alber Ulrich Gmbh & Co Kg Hilfsantriebsvorrichtung für Selbstfahrer-Rollstühle
US6037861A (en) 1998-07-21 2000-03-14 Ying; Gary Ka-Chein Automobile overspeed warning system
US6037862A (en) 1998-07-21 2000-03-14 Ying; Gary Ka-Chein Automobile overspeed warning system
JP3451427B2 (ja) 1998-09-11 2003-09-29 日進医療器株式会社 電動車椅子における操作盤の支持構造
US6179076B1 (en) 1998-10-06 2001-01-30 Sunnybrook & Women's College Health Sciences Centre Motorized chair base
JP3520905B2 (ja) 1998-12-02 2004-04-19 日産自動車株式会社 車両のヨーイング運動量制御装置
US6148939A (en) 1998-12-22 2000-11-21 Caterpillar Inc. Variable gain steering control system for a work machine
JP2000205811A (ja) 1999-01-08 2000-07-28 Alps Electric Co Ltd 回転型センサ
US6253143B1 (en) 1999-01-26 2001-06-26 Veritas Dgc, Inc. Safety limiter for powered vehicles
US6276230B1 (en) 1999-05-11 2001-08-21 Cts Corporation Handle bar throttle controller
JP4312300B2 (ja) 1999-05-28 2009-08-12 株式会社日立製作所 内燃機関用電子制御システムのフェイルセーフ装置
US6302230B1 (en) 1999-06-04 2001-10-16 Deka Products Limited Partnership Personal mobility vehicles and methods
US6789640B1 (en) 2000-10-13 2004-09-14 Deka Products Limited Partnership Yaw control for a personal transporter
US6796396B2 (en) 1999-06-04 2004-09-28 Deka Products Limited Partnership Personal transporter
US7275607B2 (en) 1999-06-04 2007-10-02 Deka Products Limited Partnership Control of a personal transporter based on user position
DE69924649T2 (de) 1999-06-30 2006-03-09 Deka Products Ltd. Partnership Vorrichtung und verfahren zum abschätzen des nickneigungszustandes eines personengebundenen fahrzeuges
US6377906B1 (en) 2000-02-03 2002-04-23 Independence Technology, L.L.C. Attitude estimation in tiltable body using modified quaternion data representation
US6288505B1 (en) 2000-10-13 2001-09-11 Deka Products Limited Partnership Motor amplifier and control for a personal transporter
US6965206B2 (en) 2000-10-13 2005-11-15 Deka Products Limited Partnership Method and system for fail-safe motor operation
US6408240B1 (en) 2000-10-13 2002-06-18 Deka Products Limited Partnership Traction control for a personal transporter
US6538411B1 (en) 2000-10-13 2003-03-25 Deka Products Limited Partnership Deceleration control of a personal transporter
JP4511344B2 (ja) 2002-06-11 2010-07-28 デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ 使用者によって推進される車椅子および車椅子を推進する方法
US7900725B2 (en) 2002-06-11 2011-03-08 Segway Inc. Vehicle control by pitch modulation
US7690452B2 (en) 2002-06-11 2010-04-06 Deka Products Limited Partnership Vehicle control by pitch modulation
US7210544B2 (en) 2002-07-12 2007-05-01 Deka Products Limited Partnership Control of a transporter based on attitude
US7324902B2 (en) 2003-02-18 2008-01-29 General Motors Corporation Method and apparatus for generalized recursive least-squares process for battery state of charge and state of health

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030231022A1 (en) 1994-05-27 2003-12-18 Morrell John B. Speed limiting for a balancing transporter
US20040118622A1 (en) 1994-05-27 2004-06-24 Morrell John B. Speed limiting for a balancing transporter accounting for variations in system capability
KR20030083680A (ko) * 2000-10-13 2003-10-30 데카 프로덕츠 리미티드 파트너쉽 개인용 운반장치의 제어
JP2005006436A (ja) 2003-06-12 2005-01-06 Sony Corp 同軸二輪車

Also Published As

Publication number Publication date
EP2049963A2 (en) 2009-04-22
WO2008022067A3 (en) 2008-05-15
CA2659308C (en) 2013-10-01
AU2007286080A1 (en) 2008-02-21
MX2009001379A (es) 2009-06-18
WO2008022067A2 (en) 2008-02-21
US20080039990A1 (en) 2008-02-14
JP2010500220A (ja) 2010-01-07
CA2659308A1 (en) 2008-02-21
EP2049963B1 (en) 2012-10-03
JP5203368B2 (ja) 2013-06-05
CN101501598A (zh) 2009-08-05
RU2009108658A (ru) 2010-09-20
ES2394660T3 (es) 2013-02-04
US7962256B2 (en) 2011-06-14
KR20090048584A (ko) 2009-05-14

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Publication Publication Date Title
KR101406469B1 (ko) 전기 운송수단의 속도 제한
US7424927B2 (en) Vehicle, vehicle control device and vehicle control method
US8146696B2 (en) Methods and apparatus for moving a vehicle up or down a sloped surface
EP1161216B1 (en) Control system and method for wheelchair
EP1183163B1 (en) System and method for control scheduling
US6874591B2 (en) Speed limiting for a balancing transporter
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