TW201520110A

TW201520110A - 節距推進載具

Info

Publication number: TW201520110A
Application number: TW103134562A
Authority: TW
Inventors: Robert Bigler
Original assignee: Equalia LLC
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2015-06-01
Also published as: WO2015061020A1; US20150107922A1; US9211470B2; JP6524076B2; US10307659B2; CN105873648A; AU2014340563A1; EP3038723A1; CN105873648B; US20160059109A1; TWI640448B; USD795374S1; JP2016540672A; KR20160088856A; EP3038723A4

Abstract

一種用於運載使用者的方法、系統與裝置，包括用於支撐使用者的板件、耦接於板件的地面接觸構件、耦接於地面接觸構件的電動的驅動組件、以及耦接於驅動組件的一或多個感測器。在運作中，驅動組件基於感測器所偵測到的板件自該板件下方的表面的一或多個距離而調整地面接觸構件的速率。因此，在上升、下降、或穿越不平的地面時，系統可保持期望速率，而不需過度且有時是不可能的傾斜板件。

Description

節距推進載具

本發明與載具的領域有關。更具體而言，本發明與具有節距偵測動作的載具有關的領域。

有許多已知類型的用於運送人群的商業性與娛樂性的載具。這些載具中的大部分都是設計以藉由合併可平衡及支撐使用者及載具的剩餘部分的三個至四個輪體而可於傾斜時穩定。舉例而言，滑板是一種使用四個輪體的習知載具，這些輪體經定位以在所有方向上為板件與使用者建立穩定的平台。然而，許多使用者都樂於挑戰騎乘至少部分不穩定的載具。摩托車即為這類部分不穩定的載具的一個實例，因為其在與輪體對齊的方向中是穩定的，但是會從與對齊線垂直的側部傾斜至另一側部。同樣地，使用單一輪體的單輪車在所有方向的傾斜上也是不穩定的。

近年來已經創造出利用平衡輔系統的載具，例如賽格威，其平衡輔助系統不只幫助穩定化原本不穩定的載具，也利用載具的傾斜來控制其移動。雖然這種穩定化及移動控制於平坦表面上運行良好，但其於不平的表面上即無法適當地運作或調整，而在騎乘這類載具時則常會面臨到不平的表面。此外，它們在設計上都會是複雜且昂貴的，其會增加故障的可能性、修復的成本以及製造的整體成本。

一種用於運載使用者的載具，包括用於支撐使用者的板件、耦接於該板件的地面接觸構件、耦接於地面接觸構件的電動的驅動組件、以及耦接於驅動組件的一或多個感測器。在運作中，驅動組件根據感測器所偵測到的板件自板件下方的表面的一或多個距離而調整地面接觸構件的速率。因此，在上升、下降、或穿越不平的地面時，系統可保持期望速率，而不需過度且有時是不可能的傾斜板件。

本發明的一個面向是關於一種用於運載使用者的載具。載具包括用於支撐使用者的板件、耦接於板件的地面接觸構件、耦接於地面接觸構件的電動的驅動組件、以及耦接於驅動組件的一或多個感測器，其中驅動組件基於由感測器所偵測的板件自板件下方的之間的一或多個距離而調整地面接觸構件的速率。在某些具體實施例中，板件是沿著在前後平面中的維度而延長，其與載具的前後行進方向對齊。在某些具體實施例中，感測器中的一或多個前感測器是位於板件的延長的維度的前端處，以及感測器中的一或多個後感測器是位於板件的延長的維度的後端處。在某些具體實施例中，驅動組件基於一或多個距離而調整地面接觸構件的速率是藉由利用距離來計算板件相對於表面的節距，並對地面接觸構件施加力以達到與節距對應的地面接觸構件的預定義速率。在某些具體實施例中，節距被計算是藉由確定一或多個距離之間的差異及距離中的兩個或多個的平均值，其使得驅動組件為表面中的不均勻性而調整。在某些具體實施例中，當電動的驅動組件未在運作中時，由地面接觸構件所平衡的板件對於在前後平面中的傾斜並不穩定，且電動的驅動組件是配置為當電動的驅動組件在運作中時，對於在前後平面中的傾斜自動地平衡板件。載具可更包括載具鎖定模組，其運作地耦接於驅動組件，其中載具鎖定模組避免驅動組件在鎖定時運作。在某些具體實施例中，地面接觸構件包括由輪體、球體、螺紋部與非連續輪體中的弓形部分所組成的群組中的其中一個。載具可進一步包含耦接至板件的一或多個鎖定固件，其中藉由鎖定或解除鎖定固件，地面接觸構件可選擇性地經由等固件而從板件耦接與解耦。載具可更包括耦接至板件的頂部的一或多個夾具，使得夾具突出於板件上方而供使用者以其足部舉起板件。在某些具體實施例中，等感測器為聲波感測器，且驅動組件包括驅動地面接觸構件的直流驅動馬達。在某些具體實施例中，驅動組件在一期間延遲地面接觸構件的每一調整，其中用於每一調整的期間的長度是基於地面接觸構件將接觸調整所依據的表面上的一點的計算時間。在某些具體實施例中，載具更包括耦接至地面接觸構件的一或多個騎乘者感測器，其中騎乘者感測器是根據由騎乘者感測器所感測之地面接觸構件作用於板件的力而感測使用者或載重量何時位於板件上。

本發明的另一個面向是關於一種用於運載使用者的方法。該方法包括：在載具上假設一位置，載具包括用於支撐使用者的板件、耦接於板件的單一地面接觸構件、耦接於地面接觸構件的電動的驅動組件、以及耦接於驅動組件的一或多個感測器，其中驅動組件基於由感測器所偵測的板件離板件下方的表面之間的一或多個距離而調整地面接觸構件的速率；以及藉由使板件對表面傾斜而操作載具。在某些具體實施例中，板件是沿著在前後平面中的維度而延長，其與載具的前後行進方向對齊。在某些具體實施例中，感測器中的一或多個前感測器是位於板件的延長的維度的前端處，以及感測器中的一或多個後感測器是位於板件的延長的維度的後端處。在某些具體實施例中，驅動組件基於一或多個距離而調整地面接觸構件的速率是藉由利用距離來計算板件相對於表面的節距，並對地面接觸構件施加力以達到與節距對應的地面接觸構件的預定義速率。在某些具體實施例中，節距被計算是藉由確定一或多個距離之間的差異及距離中的兩個或多個的平均值，其使得驅動組件為表面中的不均勻性而調整。在某些具體實施例中，當電動的驅動組件未在運作中時，由地面接觸構件所平衡的板件對於在前後平面中的傾斜並不穩定，且電動的驅動組件是配置為電動的驅動組件在運作中時，對於在前後平面中的傾斜自動地平衡該板件。在某些具體實施例中，載具更包括載具鎖定模組，其運作地耦接於驅動組件，其中載具鎖定模組避免驅動組件在鎖定時運作。在某些具體實施例中，地面接觸構件包括由輪體、球體、螺紋部與非連續輪體中的弓形部分所組成的群組中的其中一個。該方法可更包括藉由鎖定或解除鎖定固件而經由耦接至板件的一或多個鎖定固件來選擇性地從板件耦接與解耦該地面接觸構件。在某些具體實施例中，載具更包括耦接至板件的頂部的一或多個夾具，使得夾具突出於板件上方而供使用者以其足部舉起板件。在某些具體實施例中，感測器為聲波感測器，且驅動組件包括驅動地面接觸構件的直流驅動馬達。在某些具體實施例中，驅動組件在一期間延遲地面接觸構件的每一調整，其中用於每一調整的期間的長度是根據地面接觸構件將接觸所述調整所依據的表面上的一點的計算時間。在某些具體實施例中，載具更包括耦接至地面接觸構件的一或多個騎乘者感測器，其中騎乘者感測器是基於由騎乘者感測器所感測之地面接觸構件作用於板件的力而偵測使用者或載重量何時位於板件上。

在另外一個面向中，本發明是關於一種用於運載使用者的載具。載具包括：長形板件，其用於支撐使用者，其中板件是沿著在前後平面中的維度而延長，其與載具的前後行進方向對齊；單一地面接觸構件，其耦接於板件；一或多個感測器，其耦接至板件；以及電動的驅動組件，其運作地耦接於地面接觸構件與感測器，其中驅動組件根據由感測器所偵測的板件自板件下方的表面的一或多個距離所表明的節距而調整地面接觸構件的速率；其中電動的驅動組件對於地面接觸構件自動地穩定板件，使得在表面與板件的前端之間、及表面與板件的後端之間的期望距離被維持，其中期望距離是動態地被確定為板件的前端與表面之間、及板件的後端與表面之間所偵測到的平均目前距離。在某些具體實施例中，節距是定義為當由驅動組件自動地穩定時，從板件對地面接觸構件的角度的偏移度數。

節距推進載具的系統、裝置與方法的具體實施例包括用於支撐使用者的板件、耦接於板件的地面接觸構件、耦接於地面接觸構件的電動的驅動組件以及耦接於驅動組件的一或多個感測器。在運作時，驅動組件根據感測器所偵測到的板件自板件下方表面的一或多個距離來調整地面接觸構件的速率。因此，載具提供了在穿越上升、下降或不平表面（其會使節距/速率關係對於重力呈現不穩定）時可調整節距/速率關係的優點。在本文中所使用的術語「地面」可為地球、地板、或是載具100可在其上行進的任何其他表面。

第1A圖至第1E圖說明了根據某些具體實施例的一種節距推進載具100。如第1A圖至第1E圖所示，載具100包括平台或板件102、防護件103、地面接觸構件104、驅動組件106（a-g）、一或多個夾具108、以及一或多個刮件109，其全部都運作性地耦接在一起。或者是，也可省略上述構件中的其中一或多個。板件102可為剛性的且可脫離地耦接至地面接觸構件104，使得在平衡時，地面接觸構件104可固持/支撐板件102，且板件102可支撐騎乘者於地面上。在某些具體實施例中，板件102包括構件固件組件105，其以可脫離方式使地面接觸構件104及/或部分或全部的驅動組件106（a-g）耦接至板件102。因此，地面接觸構件104可藉由解除鎖定或鎖定構件固件105而選擇性地自板件102分離或耦接至板件102。構件固件105的此鎖定/解除鎖定機制可為鍵鎖、嵌合扣件連接、螺旋開關、或其他類型的固件，其可將地面接觸構件104及/或部分或全部的驅動組件106（a-g）固持在對於板件102的鎖定位置中。因此，載具100提供了利用構件固件105而輕易替換或修復板件102及/或地面接觸構件104的優點。

如第1A圖所示，防護件103在地面接觸構件104突出於板件102時從地面接觸構件104的上部遮蔽騎乘者。這提供了可避免騎乘者因踩踏或接觸地面接觸構件104而受傷的優點。如圖所示，因地面接觸構件104突出貫穿板件102的頂部，防護件103覆蓋了地面接觸構件104的側部的一部分，然而應理解的是，可有較多或較少（例如全部）的地面接觸構件104受防護件103遮蔽。如第1A圖所示，兩個刮件109位於地面接觸構件104的任一側部上，使得刮件109是相鄰及/或圍繞構件104的下端部。因此，刮件109可保護載具100，使碎片（例如石塊）不會在地面接觸構件104與板件102之間進入載具100。具體地，刮件109可為填滿在地面接觸構件104與板件102的下側之間的任何間隙的大小，且/或盡可能地置於靠近地面接觸構件104，以阻擋碎片經由此間隙而進入載具100中。此外，可知防護件103及/或夾具108可同樣地位於板件102的頂部上，以阻擋碎片經由板件102與在板件102的上側上的地面接觸構件104之間的間隙進入載具100。此外，可知可使用多於或少於兩個的刮件109。

板件102可具有厚度及寬及/或實質上平坦的頂部/底部表面以容納/支撐騎乘者的足部。在某些實施例中，板件102可具有橢圓形頂部表面，其類似於滑板的板件而在前/後方向上具有延長的維度。具體地，此延長的維度可實質上對齊於地面接觸構件104的方向，使得騎乘者可如騎乘滑板般於人行道上騎乘板件102至行進方向。或者是，板件102的頂部表面可實質上呈圓形、卵形、矩形、方形、或其他形狀。如第1A圖至第1E圖所示，板件102可於前端與後端處傾斜向上，以對騎乘者提供更佳的控制，並避免騎乘者的足部滑出板件102。或者是，板件102可為平坦的，或在其中一端部或兩端部都向下或向上彎曲相同或不同角度。在某些實施例中，板件102至少部分為中空，使得板件102可包圍及保護部分或全部的驅動組件106、夾具108及/或地面接觸構件104。或者是，板件102可為實心的。如第1B圖與第1D圖所示，板件102可具有紋理表面112，且/或包括耦接至板件102的頂部表面的紋理化墊片112，以增進騎乘者的足部與板件102的表面之間的牽引力。

如第1A圖至第1E圖所示，載具100包括在板件102的前與後端部上、與構件固件105相鄰的兩個夾具108。或者是，任何數量的夾具108都可被使用且置於板件102的任何部分上。舉例而言，板件102可具有多個耦接位置，其被配置為可釋放地耦接至一或多個夾具108，使得使用者可選擇理想位置與理想數量的夾具而可釋放地耦接至板件102。可替代地、或除此之外，耦接位置是可以調整的，使得對於每一個耦接位置（及/或夾具108）而言，使用者可從耦接位置所致使的位置範圍中調整夾具的位置。因此，板件102與夾具108提供了可讓使用者調整夾具108的寬度、方向、數量及/或其他特性的優點，以讓使用者足部可最佳地夾取載具100。在相同方式中，可依需要將板件102上的一或多個夾具108替換為具有不同大小、顏色、形狀與其他特性的夾具108。在某些實施例中，如第1A圖至第1E圖所示，一或多個夾具108可整體地或部分地經紋理化，以增加使用者利用其足部而固持在夾具108上的能力。或者是，夾具108也可被省略。

如第1A圖至第1E圖所示，地面接觸構件104可包括單一輪體。在某些實施例中，地面接觸構件可為具有小寬度的一輪體或多個輪體，例如1.5吋或更小、或板件102的寬度的五分之一或更小，其使得載具100可藉由傾斜板件102與輪體104而更輕易地被轉至左側或右側。此外，因為構件104如上述般可釋放地耦接至板件102，因此可依需要互換具有不同寬度及/或其他維度的構件104，以調整地面接觸構件104（以及載具100）的平衡與轉向等特性。或者是，地面接觸構件104可個別地或結合地包括輪體、球體、輪體或球體的拱形部分、輪體、軌道、踏板或該領域中習知的其他類型的地面接觸構件的群集。此外，雖然圖中僅繪示出一個單一地面接觸構件104，但可推知出也可有複數個地面接觸構件104。在某些實施例中，地面接觸構件104可包括可運作地耦接至驅動組件106的複數個溝槽，以由驅動組件106加以旋轉及/或加以驅動。在這類實施例中，構件104可偏離板件102中心，這使得板件102在被構件104支撐於地面上方時可較靠近地面。可替代地、或除此之外，也可使用其他的動力傳送機構，例如輪軸，其中板件102是位於輪軸中心，或是使用該領域中習知的其他機構。

如第1A圖至第1E圖所示，驅動組件106包括一或多個馬達106a、電池106b、控制器106c、騎乘者感測器106d、地面感測器106e及/或使用者顯示器106f、安全性元件106g，其所有皆可運作地耦接在一起以運作載具100。或者是，驅動組件106可包括更多或較少的構件及/或更多或較少數量的每一構件。雖然未以第1A圖至第1E圖內的特定位置來繪示，但應理解驅動組件106的一或多個構件可被置於板件102上或板件102內的任意處。舉例而言，在某些實施例中，僅有單一使用者顯示器106f可被使用，或可省略使用者顯示器106f。驅動組件106是由板件102所包圍。因此，板件102可保護驅動組件106免受破壞。或者是，驅動組件106中的一或多個構件可完全或部分暴露，雖然如第1C圖與第1E圖所示，載具100是包括有限數量的馬達106a、電池106b、控制器106c、騎乘者感測器106d、地面感測器106e、使用者顯示器106f及/或安全性元件106g，但應理解的是，更多或較少的每一種構件也是可得知的，包括省略一或多個這些構件。

一或多個馬達106a為可運作地及/或機械地耦接至地面接觸構件104，以使地面接觸構件104旋轉，並藉此穩定化與移動載具100。在某些實施例中，馬達106a可接合或耦接於地面接觸構件104內的複數個溝槽，以將馬達106a的動作/動力平移至地面接觸構件104。舉例而言，一或多個馬達106a可為電動及/或直驅式馬達（例如具有直驅機構的馬達，其耦接至構件而不含例如齒輪箱之任何減速機構），其直接機械地耦接於構件104的溝槽，以藉由控制器106c控制而帶動構件104旋轉/啟動。因此，在這類具體實施例中，載具100可提供的優點有：因為無中間的動力損失而可提供提昇效率，因較少/較簡單的部件而降低噪音及增長壽命，在較低的每分鐘轉數下有高力矩、以及藉由消除了機械性反衝、遲滯與彈性而能更快速/精確定位。或者是，一或多個馬達106a可為非直驅式及/或電動馬達，例如燃氣式、液壓式、或其他類型的直驅式或非直驅式馬達。

一或多個電池106b可耦接且提供動力至馬達106a、控制器106c、騎乘者感測器106d、地面感測器106e、使用者顯示器106f及/或安全性元件106g。在某些實施例中，電池106b可為可再充電電池，其對載具100提供電力。在這類實施例中，載具100可包括從外部來源（例如電力出口）接收電力的端口或插頭。或者是，在這類實施例中，載具100可包括一或多個太陽能陣列，其可對一或多個電池106a再充電。或者是，電池可為非再充電性，因此必須進行週期性更換。在某些實施例中，電池106b可位於板件102內橫越馬達106a之間，因此它們可在板件102內沿地面接觸構件104平衡馬達106a的重量。或者是，電池106b可置於板件102上或板件102內的任意處。

騎乘者感測器106d可被耦接至地面接觸構件104及/或板件102，因此感測器106d可偵測出何時有使用者（或載重量）在板件102上。舉例而言，一或多個騎乘者感測器106d可位於板件102的頂部表面上，以偵測出騎乘者的足部或其他載重量何時在板件102的表面上。或者是，騎乘者感測器106d可置在載具100上的其他位置點處。舉例而言，一或多個騎乘者感測器106d可置在板件102與地面接觸構件104之間的耦接點（例如構件固件105）處，以測量因板件102上的使用者的重量而經由板件102施加於地面接觸構件104的作用力。在某些實施例中，騎乘者感測器106d可包括阻抗感測器、作用力感測器、聲波感測器、視覺感測器、電容感測器、或該領域中所習知的其他類型感測器。作用力感測器可測量在板件102及/或地面接觸構件104上的一點處的重量或作用力，其中當作用力量值超過預定臨界值時，即決定有使用者或載重量存在。聲波感測器（例如聲納）可輸出聲波訊號，並且基於由感測器所輸入的任何回音決定是否有使用者或載重量在板件102上。同樣地，視覺感測器（例如紅外線）可輸出視覺訊號（或是僅使用外部的視覺訊號）並根據測量到的輸入光訊號來決定是否有使用者或載重量在板件102上。同樣地，電容感測器可偵測耦接至板件102的元件之間的電容值變化，其中當元件之間的電容值增加而高於預定臨界值時，即決定有使用者或載重量存在。

地面感測器106e是運作地（例如電氣地）耦接於控制器106c，以基於其輸入而傳送訊號至控制器106c。如第1C圖與第1E圖所示，地面感測器106e可部分被板件102包圍且位於地面接觸構件104的任一端（前端與後端）上的板件102的底部上。因此，地面感測器106e可在板件102的兩端上測量板件102與地面之間的距離。因此，如下文關於控制器106c所述，根據這些測量距離（以及偵測器106e離地面接觸構件104的預設距離），控制器106c可決定板件102相對於地面的節距。或者是，地面感測器106e可被置於板件102的其他部分上。在某些實施例中，地面感測器106e是僅置於板件102的單一端部（前端或後端）上。

地面感測器106e可為聲波感測器（例如聲納式感測器），其輸出聲波訊號，然後基於感測器106e所接收到的回音或聲波訊號的反射而決定在感測器與地面或另一個物體之間的距離。或者是，地面感測器106e可為光感測器，舉例而言，其輸出光訊號（例如紅外線），然後根據感測器106e所接收到的光訊號的反射而決定感測器與地面或另一個物體之間的距離。或者是，地面感測器106e可包括聲波感測器、光感測器、射頻感測器、作用力感測器、壓力感測器、或以上之組合。

使用者顯示器106f運作地（例如電氣地）耦接於控制器106c，以自控制器106c接收顯示指令。結果是，使用者顯示器106f可根據自控制器106c所接收的資料而對使用者顯示關於載具100的資訊。舉例而言，顯示器106f可顯示電池106b的充電程度、載具100的目前速率、地面接觸構件104的每分鐘轉數、板件102的節距程度與方向、當載具處於不安全或受破壞情況下的警示或修復訊息、目前時間、及/或該領域中所習知的其他類型資訊。如第1B圖與第1D圖所示，顯示器106f是置位在板件102的前端與後端。或者是，顯示器106f可位於板件102的其他部分上。

安全性元件106g可包括燈及/或揚聲器，其自載具100輸出光及/或聲音。舉例而言，安全性元件106g可包括燈，其照亮載具100周圍的區域，例如載具100的前方路徑（即如同車輛的頭燈）以及載具100的後方（即如同車輛的尾燈）。在某些實施例中，最靠近行進方向的安全性元件106g是顯示白光以照亮前方的道路/表面。在某些實施例中，最靠近行進方向後方的安全性元件106g是顯示紅光以指示載具100的後部，及/或可由控制器106c控制以於載具100減速/煞車時點亮，即如同車輛的尾燈。在某些實施例中，可根據載具100的行進方向而切換安全性元件106g的顏色及/或運作。舉例而言，當載具100的方向反轉時作為尾燈的安全性元件106g可切換運作以作為頭燈之用，且反之亦然。在某些實施例中，安全性元件106g是配置以偵測周圍光線，並且僅於所偵測到的周圍光線小於臨界程度時才啟動。可替代地、或除此之外，可以人為方式啟動或關閉安全性元件106g。

在某些實施例中，安全性元件106g可輸出警示噪音，其警示人群載具100正在附近。在某些實施例中，可根據載具100的加速、減速或其他運作而改變噪音的時間、頻率或其他。在某些實施例中，安全性元件106g可經由控制器、或個別地耦接於音訊源。舉例而言，安全性元件106g可從收音機或天線及/或從另一音訊源裝置（例如電話、ipod）播放音樂。安全性元件106g可運作地（例如電氣地）耦接於控制器106c，以自控制器106c接收指令。因此，使用者顯示器106f即可根據從控制器106c接收到的指令而運作。如第1B圖與第1D圖所示，安全性元件106g是位於板件102的前端與後端。或者是，安全性元件106g可位於板件102的其他部分上。

控制器106c是可運作地耦接至馬達106a、騎乘者感測器106d、地面感測器106e、使用者顯示器106f及/或安全性元件106g，以基於一預定操作協定模組而控制其運作。在某些實施例中，控制器106c與載具100的一或多個其他構件是由控制器區域網路（CAN）匯流排。或者是，也可使用其他的網路。第2圖說明了根據某些具體實施例的例示控制器106c的方塊圖。如第2圖所示，控制器106c包括網路介面202、記憶體204、處理器206、I/O裝置208、匯流排210及儲存裝置212。或者是，可移除一或多個所述構件，或將其取代為該領域中習知的其他構件。處理器的選擇並非關鍵，只要選擇具有足夠速度的適當處理器即可。記憶體204可為該領域中習知的任何傳統電腦記憶體。儲存裝置212可包括硬碟機、CDROM、CDRW、DVD、DVDRW、快閃記憶卡或任何其他儲存裝置。控制器106c可包括一或多個網路介面202。網路介面的一個實例是包括了連接至乙太網路或其他LAN類型的網路卡。I/O裝置208可包括下列中其一或多個：鍵盤、滑鼠、螢幕、顯示器、印表機、數據交換機、觸控螢幕、按鈕介面與其他裝置。用以運作載具100的操作協定230可被儲存在儲存裝置212與記憶體204中，且以一般處理程式的方式進行處理。在控制器106c中可包括比第2圖所示更多或較少的構件。在某些具體實施例中，可包括操作協定硬體220，其中該硬體是實施操作協定的一部分或全部。雖然如第2圖所示，控制器106c是包括了用於實施操作協定的軟體230與硬體220，但操作協定也可以硬體、韌體、軟體、或其任意組合的方式來實施。此外，控制器106c可包括第2圖中所沒有繪示的一或多個構件，其可使控制器106c執行通訊或其他計算。舉例而言，控制器106c可包括編碼器，用於編碼地面接觸構件104相對於板件102或其他靜態標記的位置。這些構件為該領域所習知，因此為由簡潔即不在此加以贅述。

在運作時，當執行操作協定時，控制器106c基於一或多個地面感測器106e的輸入而確定在板件102的前端與後端中其一或兩者與地面（或板件102下方的表面）之間的距離。接著，根據所確定的距離，控制器106c計算板件102相對於地面的節距，並且根據所決定的板件節距而帶動馬達106a對地面接觸構件104施加作用力。舉例而言，若控制器106c確定板件102是以第一程度前後傾斜，則控制器106c會令地面接觸構件104（經由馬達106a）慢下來、加速及/或反轉方向，以接近並最終符合與第一程度的節距相關聯的期望速率、加速度及/或力矩。因此，一般而言，當使用者側身以於前後方向上相對於地面而前後傾斜板件102時，控制器106c將帶動地面接觸構件104，且因此帶動載具100分別於前後方向中移動（或反轉方向後於前後方向中移動）。因此，載具100提供了可於決定板件節距時對地面水平變化進行補償的優點，因為板件節距是相對於地面而確定。當載具100橫越不平整表面時，這會是重要的，因為它們可限制板件前後傾斜的能力。舉例而言，在前後傾斜是以板件角度對重力的偏移量為基礎的系統中，當要爬坡時，其會變得難以、或無法使板件保持向前傾斜，因為坡道/地面阻擋了更的傾斜。相形之下，本文所述的節距推進載具100則可決定相對於坡道/地面的前後傾斜量，因此較少的向前傾斜量仍可使載具100以需要的速度向前移動。

在某些實施例中，是根據在板件102的前後端與表面之間所偵測到的當時距離的平均值、以及在由一或多個地面感測器106e所偵測到的板件102的前後端與表面之間的當時距離來動態地確定板件節距。或者是，可僅由板件102其中一端與表面之間的偵測距離來動態地確定板件節距。或者是，可根據所偵測到的板件102的前端與表面之間的當時距離與所偵測到的板件102的後端與表面之間的當時距離之間的差異來動態地確定板件節距。

在某些實施例中，當調整對地面接觸構件104施加的作用力時，控制器106c會考慮地面接觸構件104所將要橫越的偵測表面變化，以實現期望的速率、加速度及/或力矩。具體地，因為感測器106e是在地面接觸構件104前方（及後方）的一段距離處，其可在地面接觸構件104到達變化處之前先感測（或映射）到地面/表面的特徵與變化。因此，控制器106c可在地面接觸構件104已經遇到特徵/變化之前就現根據地面的特徵/變化來調整要發送至地面接觸構件104的指令訊號。在這類實施例中，控制器106c可確定未來時間，其預期地面接觸構件104會在何時抵達該特徵/變化，並調整與該特徵/變化相關聯的控制訊號的時序以與所決定的時間相應。該時間可根據地面接觸構件104相對於該特徵/變化的當時位置、以及地面接觸構件104的速率、加速度及/或力矩而確定。

舉例而言，若控制器106c偵測到表面即將傾斜（根據當時行進方向、先前確定的距離、以及在表面與行進方向的前導側上的一或多個地面感測器106e之間的當時確定距離），則控制器106c可增加對地面接觸構件104所施加的作用力大小，以對預期的即將上升進行補償。同樣地，可降低該作用力以補償預期的即將下降。換言之，即使當時偵測的節距與第一作用力大小相對應，也可預期所偵測或映射的特徵/變化而施加較高或較低的作用力大小。因此，載具100提供了可提供地面接觸構件104預期性控制以對將至的障礙物與地形進行補償的優點。

為了調整馬達106a的啟動（並因而調整地面接觸構件104），控制器106c微細地編碼（例如粒度高於每轉數1000計數）並監測地面接觸構件104相對於板件102的位置。利用此一偵測當時位置作為反饋，控制器106c可利用正弦整流來控制馬達106a的啟動，因而控制對地面接觸構件104所施加的作用力。這提供的優點為，藉由消除其他整流方法所產生的齒槽效應轉矩（cogging），可產生較舒適的騎乘經驗，特別是在低速時。或者是，也可使用其他的整流類型，例如梯形（或「六段式」）整流。在某些實施例中，控制器106c可整合控制迴路反饋機制，以根據反饋（亦即，地面接觸構件104的偵測當時位置）而分析及調整/補償馬達106a的控制。舉例而言，控制器106c可整合封閉迴路比例-積分-微分（PID）控制反饋迴路，其接收反饋，並根據該反饋而傳送一或多個錯誤修正訊號，控制器106c使用這些錯誤修正訊號來調整馬達106a的整流及/或控制。或者是，PID控制器可為開放迴路，且/或也可使用該領域中所習知的其他類型的控制迴路反饋機制。或者是，控制器106c可在無反饋下控制載具100的運作。

此外，控制器106c可被配置為使節距（相對於地面）等同於期望加速度，而非使節距（相對於地面）等同於期望力矩。舉例而言，PID控制反饋迴路可配置以決定加速度誤差補償，而非力矩誤差補償。因此，PID控制反饋迴路與控制器116c提供了可將較大頻帶供予調整即將到來的表面變化（例如凸塊、孔洞、或其他的升坡/降坡）的優點。或者是，PID控制反饋迴路可依需要而另外配置，以依需要而精細調整控制訊號的補償。此外，在某些實施例中，載具100可包括一或多個迴轉運動及/加速度感測器，其可對控制器106c傳送訊號，使得控制器106c可對自地面感測器106e所接收的資訊進行平滑或其他處理。

第3圖說明了根據某些實施例的一種用於運載使用者的方法的流程圖。如第3圖所示，在步驟302中，使用者/騎乘者假設在載具100的板件102上的位置。在步驟304中，使用者/騎乘者藉由使板件102對表面傾斜或前後傾斜而操作載具100，使得馬達106a可帶動地面接觸構件104而在傾斜/前後傾斜方向中推進載具。在某些實施例中，藉由鎖定或解除鎖定固件105，使用者可經由耦接至板件102的一或多個構件固件105而選擇性地將地面接觸構件104從板件102耦接或解耦。在某些實施例中，藉由鎖定或解除鎖定固件105，使用者可經由耦接至板件102的一或多個構件固件105而選擇性地將夾具108從板件102耦接或解耦。因此，本方法提供了補償板件節距確定量的優點來說明板件102下方的地面或表面的水平變化。

本文所述的節距推進式載具系統、裝置與方法具有多種優點。具體而言，如上文所述，當行進於上坡、下坡或是使節距/速率關係對於重力而言無法成立的不平表面上時，載具提供了可調整節距/速率關係以對應於板件下方表面（例如由聲波感測器所偵測者）的優點。此外，其提供了包括有足部夾具的優點，其中足部夾具讓使用者在接近路邊或其他障礙物時可利用足部來使板件跳起或升起。此外，其提供了可讓地面接觸構件選擇性地自板件/驅動組件釋放/解除耦接，並且選擇性地重新耦接或替換以不同的地面接觸構件。此外，載具提供了使用可更有效傳輸動力至地面接觸構件的直驅式馬達/機構、在較低速度下可提供更佳的力矩、及保留電池壽命等優點。同時，載具也提供了可使用薄型輪體或其他類型的地面接觸構件以讓載具可經由將板件從人行道傾斜至行進方向而更輕易轉向的優點。

為能助於理解本發明的架構與運作的原理，本發明已經針對括有具體細節的特定具體實施例而說明。本文中對於具體實施例及其細節的參照並不是為了限制如附申請專利範圍的範疇。熟習該領域技藝之人士將可直接推知，可對為說明而選擇的具體實施例進行諸般修飾，其皆不脫離由申請專利範圍所定義的精神與範疇。舉例而言，在某些實施例中，驅動組件106可包括鎖定模組或機構，其可讓使用者鎖住載具以避免被偷。具體地，控制器106c可被配置以防止載具100運作，除非是經由使用者輸入而接收到密碼、接收到與預定訊號匹配的RF訊號、對具有經辨認的識別符的行動計算裝置建立藍芽連接、及/或其他適當的鎖定/解鎖方法。

100‧‧‧載具
102‧‧‧板件
103‧‧‧防護件
104‧‧‧地面接觸構件
105‧‧‧固件
106(a-g)‧‧‧驅動組件
106a‧‧‧馬達
106b‧‧‧電池
106c‧‧‧控制器
106d‧‧‧騎乘者感測器
106e‧‧‧地面感測器
106f‧‧‧使用者顯示器
106g‧‧‧安全性元件
108‧‧‧夾具
109‧‧‧刮件
112‧‧‧表面/墊片
202‧‧‧網路介面
204‧‧‧記憶體
206‧‧‧處理器
208‧‧‧I/O裝置
210‧‧‧匯流排
212‧‧‧儲存裝置
220‧‧‧操作協定硬體
230‧‧‧軟體
302、304‧‧‧步驟

第1A圖說明根據某些具體實施例的節距推進載具的側視圖。第1B圖說明根據某些具體實施例的節距推進載具的上視立體圖。第1C圖說明根據某些具體實施例的節距推進載具的下視立體圖。第1D圖說明根據某些具體實施例的節距推進載具的上視圖。第1E圖說明根據某些具體實施例的節距推進載具的下視圖。第2圖說明根據某些具體實施例的例示控制器的方塊圖。第3圖說明根據某些具體實施例的一種用於運載使用者的方法的流程圖。

100‧‧‧載具

102‧‧‧板件

103‧‧‧防護件

104‧‧‧地面接觸構件

106a‧‧‧馬達

106d‧‧‧騎乘者感測器

106f‧‧‧使用者顯示器

108‧‧‧夾具

112‧‧‧表面/墊片

Claims

一種用於運載一使用者的載具，包括：一板件，其用於支撐該使用者；一地面接觸構件，其耦接至該板件；一電動的驅動組件，其耦接於該地面接觸構件；以及一或多個感測器，其耦接於該驅動組件，其中該驅動組件基於由該感測器所偵測的該板件自該板件下方的一表面的一或多個距離而調整該地面接觸構件的速率。
如申請專利範圍第1項所述的載具，其中該板件沿著在一前後平面中的一維度而延長，其與該載具的前後行進方向對齊。
如申請專利範圍第2項所述的載具，其中該感測器中的一或多個前感測器是位於該板件的該延長的維度的前端處，以及該感測器中的一或多個後感測器是位於該板件的該延長的維度的後端處。
如申請專利範圍第1項所述的載具，其中該驅動組件基於該一或多個距離而調整該地面接觸構件的速率是藉由利用該一或多個距離來計算該板件相對於該表面的一節距，並對該地面接觸構件施加一力以達到與該節距對應的該地面接觸構件的一預定義速率。
如申請專利範圍第4項所述的載具，其中該節距被計算是藉由確定該一或多個距離之間的一差異及該一或多個距離中的兩個或多個的一平均值，其使得該驅動組件為該表面中的不均勻性而調整。
如申請專利範圍第2項所述的載具，其中當該電動的驅動組件未在運作中時，由該地面接觸構件所平衡的該板件對於在該前後平面中的傾斜並不穩定，且該電動的驅動組件是配置為當該電動的驅動組件在運作中時，對於在該前後平面中的傾斜自動地平衡該板件。
如申請專利範圍第1項所述的載具，更包括一載具鎖定模組，其運作地耦接於該驅動組件，其中該載具鎖定模組避免該驅動組件在鎖定時運作。
如申請專利範圍第1項所述的載具，其中該地面接觸構件包括由一輪體、一球體、一螺紋部與一非連續輪體中的弓形部分所組成的群組中的其中一個。
如申請專利範圍第1項所述的載具，更包括耦接至該板件的一或多個鎖定固件，其中藉由鎖定或解除鎖定該一或多個固件，該地面接觸構件可選擇性地經由該一或多個固件而從該板件耦接與解耦。
如申請專利範圍第1項所述的載具，更包括耦接至該板件的頂部的一或多個夾具，其使得該一或多個夾具突出於該板件上方而供一使用者以其足部舉起該板件。
如申請專利範圍第1項所述的載具，其中該感測器為聲波感測器，且該驅動組件包括驅動該地面接觸構件的一直流驅動馬達。
如申請專利範圍第1項所述的載具，其中該驅動組件在一期間延遲該地面接觸構件的每一調整，其中用於每一調整的該期間的長度是基於該地面接觸構件將接觸該調整所依據的該表面上的一點的一計算時間。
如申請專利範圍第1項所述的載具，更包括耦接至該地面接觸構件的一或多個騎乘者感測器，其中該騎乘者感測器是根據由該騎乘者感測器所偵測之該地面接觸構件作用於該板件的一力而感測一使用者或載重量何時位於該板件上。
一種用於運載一使用者的方法，包括：在一載具上假設一位置，該載具包括：一板件，其用於支撐該使用者；一單一地面接觸構件，其耦接至該板件；一電動的驅動組件，其耦接於該地面接觸構件；以及一或多個感測器，其耦接於該驅動組件，其中該驅動組件基於由該感測器所偵測的該板件自該板件下方的一表面的一或多個距離而調整該地面接觸構件的速率；以及藉由使該板件對該表面傾斜而操作該載具。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該板件沿著在一前後平面中的一維度而延長，其與該載具的前後行進方向對齊。
如申請專利範圍第15項所述的方法，其中該感測器中的一或多個前感測器是位於該板件的該延長的維度的前端處，以及該感測器中的一或多個後感測器是位於該板件的該延長的維度的後端處。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該驅動組件基於該一或多個距離而調整該地面接觸構件的速率是藉由利用該一或多個距離來計算該板件相對於該表面的一節距，並對該地面接觸構件施加一力以達到與該節距對應的該地面接觸構件的一預定義速率。
如申請專利範圍第17項所述的方法，其中該節距被計算是藉由確定該一或多個距離之間的一差異及該一或多個距離中的兩個或多個的一平均值，其使得該驅動組件為該表面中的不均勻性而調整。
如申請專利範圍第15項所述的方法，其中當該電動的驅動組件未在運作中時，由該地面接觸構件所平衡的該板件對於在該前後平面中的傾斜並不穩定，且該電動的驅動組件是配置為該電動的驅動組件在運作中時，對於在該前後平面中的傾斜自動地平衡該板件。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該載具更包括一載具鎖定模組，其運作地耦接於該驅動組件，其中該載具鎖定模組避免該驅動組件在鎖定時運作。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該地面接觸構件包括由一輪體、一球體、一螺紋部與一非連續輪體中的弓形部分所組成的群組中的其中一個。
如申請專利範圍第14項所述的方法，更包括選擇性地經由耦接至該板件的一或多個固件而藉由鎖定或解除鎖定該一或多個固件來從該板件耦接與解耦該地面接觸構件。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該載具更包括耦接至該板件的頂部的一或多個夾具，其使得該一或多個夾具突出於該板件上方而供一使用者以其足部舉起該板件。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該等偵測器為聲波感測器，且該驅動組件包括驅動該地面接觸構件的一直流驅動馬達。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該驅動組件在一期間延遲該地面接觸構件的每一調整，其中用於每一調整的該期間的長度是基於該地面接觸構件將接觸該調整所依據的該表面上的一點的一計算時間。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該載具更包括耦接至該地面接觸構件的一或多個騎乘者感測器，其中該騎乘者感測器是基於由該騎乘者感測器所偵測之該地面接觸構件作用於該板件的一力而感測一使用者或載重量何時位於該板件上。
一種用於運載一使用者的載具，包括：一長形板件，其用於支撐該使用者，其中該板件沿著在一前後平面中的一維度而延長，其與該載具的前後行進方向對齊；一單一地面接觸構件，其耦接於該板件；一或多個感測器，其耦接至該板件；以及一電動的驅動組件，其運作地耦接於該地面接觸構件與該一或多個感測器，其中該驅動組件基於由該一或多個感測器所偵測的該板件自該板件下方的一表面的一或多個距離所表明的一節距而調整該地面接觸構件的速率；其中該電動的驅動組件對於該地面接觸構件自動地穩定該板件，使得在該表面與該板件的一前端之間、及該表面與該板件的一後端之間的一期望距離被維持，其中該期望距離是動態地被確定為該板件的該前端與該表面之間、及該板件的該後端與該表面之間所偵測到的一平均目前距離。
如申請專利範圍第27項所述的載具，其中該節距是定義為當由該驅動組件自動地穩定時，從該板件對該地面接觸構件的一角度的一偏移度數。