TW201634097A - 自行翻正的模型車 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種自行翻正的模型車。

Description

自行翻正的模型車 [相關申請案]

本案和2014年11月7日提申，名稱為SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE的美國專利暫時申請案第62/076,870號以及和2015年10月27日提申，名稱為SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE的美國專利暫時申請案第62/247,173號有關，該等專利案的全部內容藉此參照而被併於本文中。

本發明係有關於模型車，更具體地，係關於機動化無線電控制的模型車。

當一無線電控制(RC)的模型車(譬如一機動化的汽車或卡車)的駕駛在過快的速度下將該模型車轉彎太急時，該模型車會翻倒。典型地，多數時候該翻倒最終會讓該模型車上下顛倒或倒轉。因為是無線電控制的關係，駕駛必須要走向該模型車、將它翻正、走回到他或她原來 的位置。這在此項運動中被稱為“羞愧之路”。

熟練的駕駛有時候會使用轉向操控(steering)及馬達轉矩(torque)來將車子翻正。熟練的駕駛離該車輛愈遠，該熟練的駕駛愈難實施此技巧。因此，即便是熟練的駕駛亦會需要走此“羞愧之路”。

本發明提供一種自行翻正的模型車。

100‧‧‧模型車

410‧‧‧駕駛

400‧‧‧子系統

110‧‧‧接收器

120‧‧‧電子式速度控制器(ESC)

130‧‧‧電動馬達

132‧‧‧傳動器

134‧‧‧輪子

136‧‧‧輪胎

106‧‧‧傳動器控制器

108‧‧‧射頻通信鏈

160‧‧‧力

162‧‧‧力

140‧‧‧長軸

900‧‧‧自行翻正操作

150‧‧‧短軸

200‧‧‧車體

202‧‧‧車頂

300‧‧‧翻滾桿

302‧‧‧前端

304‧‧‧後端

306‧‧‧中間區段

204‧‧‧引擎蓋

170‧‧‧伺服機構(伺服馬達)

172‧‧‧配重手臂

176‧‧‧質量

174‧‧‧擋止件

138‧‧‧內部飛輪

160‧‧‧輔助馬達

162‧‧‧翻正輪

為了更完整地瞭解本發明以及本發明的好處，現將配合附圖來參考下面[實施方式]的說明，其中：圖1示意地例示一被翻覆的模型車的傾伏角(pitch angle)；圖2示意地例示傾伏角隨著時間的改變；圖3圖形地例示手動地翻正的模型車的狀態空間軌跡；圖4是一方塊圖，其例示模型車的駕駛和操作之間的連接子系統；圖5是模型車的頂視圖，其例示模型車上的構件的子系統；圖6A及6B例示模型車被一來自施加至該模型車的油門(throttle)的反作用轉矩(reaction torque)所致動的向前 及向後搖擺；圖7例示具有一長軸及一短軸的該模型車的頂視及側視圖；圖8是一流程圖，其例示一由馬達控制韌體實施之自行翻正該模型車的操作；圖9例示具有一用來繞著該模型車的長軸翻正該模型車的輔助輪的模型車的實施例；圖10例示一具有用來繞著該模型車的長軸翻正該模型車的配重單擺的模型車的實施例；圖11是一模型車的側視圖，其例示該模型車的一實施例，一翻滾桿(roll bar)被安裝在該模型車的車體內；圖12例示該翻滾桿的側視圖；圖13及14分別例示其上安裝了翻滾桿的該模型車的車體的頂視圖及側視圖；圖15是其上安裝了翻滾桿的該模型車的車體的側剖面圖；及圖16及17顯示被倒置的模型車的示意頂視圖，其分別例示當該模型車上轉動中的輪子是筆直、及是被偏轉時可被強加在該模型車上的偏擺(yaw)。

2014年11月7日提申，名稱為SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE的美國專利暫時申請案第62/076,870號；2015年9月22日提申，名稱為MOTOR- OPERATED MODEL VEHICLE的美國暫時申請案第62/222,094號；2015年4月17日提申，名稱為STEERING STABILIZING APPARATUS FOR A MODEL VEHICLE的美國暫時申請案第62/149,514號；2015年4月17日提申，名稱為THROTTLE TRIGGER STATE MACHINE FOR A MODEL VEHICLE的美國暫時申請案第62/149,515號；2015年4月17日提申，名稱為STEERING STABILIZING SYSTEM WITH AUTOMATIC PARAMETER DOWNLOAD FOR A MODEL VEHICLE的美國暫時申請案第62/149,517號；以及和2015年10月27日提申，名稱為SELF-RIGHTING MODEL VEHICLE的美國專利暫時申請案第62/247,173號的全部內容及所包括的任何附件為了所有目的而藉此參照被併於本文中。

在下面的討論中，許多特定的細節被提出以提供對本發明的徹底瞭解。然而，熟習此技藝者將可瞭解的是，本發明可在沒有這些特定的細節下被實施。在其它例子中，已知的元件係以示意圖或方塊圖的形式被示出，才不會讓非必要的細節遮蔽了本發明。此外，多半而言，特定的細節及類此者被省略，因為這些細節不被認為是獲得本發明的完整瞭解所必要的。

一模型車100可使用一翻正機構來實施一自動的自行翻正動作，該翻正機構包含該模型車100的部件，其包括了該模型車100的輪子、車體、電子裝置、及馬達動力件(motor dynamics)，用以搖晃被翻覆的 (inverted)模型車100。該被翻覆的模型車100可用每一次搖晃週期來增加能量，直到該模型車100的搖晃可最終累積足夠的能量來將該模型車100翻正為止。

翻到圖1，在一實施例中，該模型車100可具有一被界定的傾伏角θ，其單位是度(或弳度)。當該模型車是正的時，該傾伏角θ可以是0度。當該模型車被翻覆時，該傾伏角θ可以是180度，如圖1所示。當該模型車100被翻覆時，該模型車100可被搖晃，改變該模型車100的傾伏角θ。在圖2中，該傾伏角θ可以一角度改變的速率ω(單位是度/秒，或弳度/秒)隨著時間改變。

當模型車100被翻覆時，模型車100可藉由搖晃模型車100來實施將自己自行翻正的運動。當翻覆的模型車100被搖晃時，該傾伏角θ可移動於180度之上及之下。該翻覆的模型車100的搖晃可類似於一鞦韆或一橇橇板。開始該翻覆的模型車100搖晃的控制輸入或推動可以是施加一轉矩或該反作用轉矩到該模型車100的輪子上。在被示出的實施例中，一推動方向(圖6A中的順時鐘方向)可藉由使用一前向的加油門(forward throttle)並將輪子的質量轉動於向前的方向上來致動。一第二或相反的推動方向(圖6B中的逆時鐘方向)可藉由施加煞車(break)至向前轉動中的輪子來致動。或者，煞車的施加可包含在該模型車100的正常駕駛及/或反向加油門(reverse throttling)/加速期間施加一機械式煞車來減慢該模型車100。該反向加油門/加速可被施加直到該模型車100的輪 子停止轉動為止，或者在一些例子中，該反向加油門/加速可被施加，用以將輪子的質量轉動於和前進方向相反的方向上。然而，不論是將輪子加油門(throttling)於前進或後退的方向上，其產生的搖晃轉矩都小於將一轉動中的輪子煞停所產生的搖晃轉矩。將輪子減速會須要較多的時間來將能量放入到轉動中的輪子內，因此，在減速期間，施加至該模型車100的“衝擊”轉矩會小於在煞車期間施加至模型車100的衝擊轉矩。將轉動中的輪子從一給定的速度減速至零所須要時間少於將相同的輪子從零加速至該相同的給定速度。因此，對該模型車100的“衝擊”在將輪子減速時會大於在加油門期間。

翻到圖3，該模型車100的一個二維度的狀態空間可被界定。在該圖形中，該傾伏角θ被標示於x軸上，速率ω被標示在y軸上。該系統可由一熟練的駕駛藉由手動輸入而被描繪到一無線電控制的收發控制器中。該駕駛可施加前向的油門及煞車來將該模型車100搖晃達到約270度。當該模型車100的傾伏角θ達到約90度或270度的範圍內時，該模型車100可被翻轉且翻正。圖3所示之向外的螺旋會在該系統從駕駛的定時的轉矩輸入獲得能量時發生。

在圖4中，該模型車100可包含一連接子系統，其中駕駛410可發起用於該模型車100的自行翻正處理。在一實施例中，該模型車100可包含連接的子系統400，其包含一接收器110，其可被耦接至一電子速度控 制器(ESC)120，其可被耦接至一電動馬達130，其可被耦接至一傳動器132，其可被耦接至輪子134。輪子134可被假設包括輪胎136，如圖6A-6B所示。該駕駛410可操作一發射器控制器106，其可透過一射頻通信鏈108和該接收器110接觸。該發射器控制器106可支援一分開的控制頻道或其它機構，用來發起一自行翻正程序，其無需進一步的操作者輸入即可自動化地操作。此分離的控制頻道在一實施例中是由該發射器控制器上的按紐開關來控制。

參考圖5，該模型車100可配備有電子感測器、韌體及類此者，用來決定該模型車100的狀態(角度θ及速率ω)並控制該模型車100的馬達轉矩。在一實施例中，該模型車100可包含一接收器110、一電子式速度控制器120、及一電動馬達130。該接收器110可包含一處理器或中央處理單元(CPU)(其內有自行翻正韌體及接收器韌體)、三維度陀螺儀感測器(3D陀螺儀感測器)、及三維度加速度計感測器(3D加速度計感測器)。該電子式速度控制器120可包含一處理器或CPU，其具有馬達控制韌體、一非必要的自行翻正韌體、一非必要的無延遲轉矩組態、及一轉矩回體。

該模型車100可包含電子感測器，其包括微機電系統(MEMS)，其位在該接收器110的電路板內。該等電子感測器可包含三個速率陀螺儀感測器，其感測繞著x，y及z軸的角速率，及三個加速度計感測器，其測量沿著x，y及z軸的力。

該接收器110的CPU可執行該自行翻正韌體以決定該模型車100的狀態。該自行翻正韌體可使用感測器回報的速率及力來評估該車輛的傾伏角θ及速率ω。此評估可用Kalman濾波器或簡單的互補濾波器來實施。該韌體可在使用該馬達及輪子轉矩作為控制輸入的同時，實施一控制定律來讓該模型車100的狀態落入到所想要的範圍(約90度或約270度的角度)。

該模型車100的姿態(attitude)可沿著該長軸(圖7中的140)被控制，用以穩定該模型車100並將該模型車100放置在更適合翻正的姿態。該模型車100的姿態可藉由轉向操控(steering)該模型車100的轉動中輪子134來控制。轉動中的輪子134的轉向操控可藉由以一種有更好的自行翻正能力之更有利的姿態移動及重新放置該模型車100來幫助自行翻正。

該模型車100的轉向操控穩定性韌體可在該模型車100被翻覆時被用來保持該模型車100的穩定及筆直的搖晃。在該模型車100是四輪式模型車的實施例中，該模型車的姿態可藉由輪子134的轉向操控及加速來控制。該轉向操控穩定性控制可藉由轉向操控輪子134抵消該翻覆了的模型車100的任何偏擺而被用來保持該翻覆了的模型車100的筆直搖晃。這可藉由顛倒該z軸陀螺儀測量(因為該模型車被倒置了)及執行轉向操控穩定性演算法來達成。在此例子中，該控制器的增益(gain)可因為“轉向操控權利(steering authority)”而被增加或轉動輪子134 所造成的偏擺的量可以很小。

翻到圖16，沒有轉向操控的輪子134的加速及煞車發起該被翻覆的模型車100的正常的前/後搖晃。如圖17所示，在轉向操控一角度的同時，該模型車100的輪子134的煞車及加速可被用來施加一偏擺力矩(moment)、一滾動力矩、或者兩者於該模型車100上。該偏擺力矩及/或該滾動力矩可被用來將該模型車100以一種更有利於翻正的姿態來放置或穩定該模型車100。

在一實施例中，輪子134的轉向操控可被用來抵消意料之外的偏擺並保持該被翻覆的模型車100的穩定及筆直的搖晃。該模型車100的搖晃的方向通常是順著輪子134正在轉動的方向。在被來自輪子134的向前轉動所產生的轉矩致動的向前搖晃之後，輪子134可被煞車或反向加油門以產生用於即將發生的(upcoming)向後搖晃的能量。如圖16所示，當輪子被筆直地對準而沒有轉向操控時，輪子134的向前加油門會施加一繞著短軸150(如圖7所示)的力160於該被翻覆的模型車100上。該力160可對該模型車100的筆直的向前及向後搖晃有所貢獻。然而，在該模型車100的搖晃開始偏擺且偏離該筆直的向前及向後搖晃的情況中，該模型車100可預期到接下來的偏擺且可藉由調整轉動中的輪子134來加以補償，用以將該被產生的轉矩施加於和該偏擺相反的方向上，用以將即將發生的搖晃導正。在圖17所示的例子中，模型車100的輪子134可被轉向操控以允許向前轉動中的輪子134加速 並施加一可被導向一角度的力162，該角度取決於輪子134被轉向操控的方向。由該加速中的輪子134所產生的有角度的力可被引導來抵消即將發生的偏擺。由該向前轉動的輪子的轉矩所產生的力可被用來將該模型車導正，用以筆直地搖晃。

在一實施例中，在向前搖晃之前，可以有一由該模型車100產生一被預期的及即將發生的偏擺(其將會把該即將發生的向前的搖晃向一向前搖晃軸線的一側或另一側稍微偏移)以用作為校正不利的偏擺的一個例子。為了要抵消該模型車100的該被預期的偏擺，該模型車100的轉動中的輪子134可在向前加油門及向前搖晃之前被朝向該被預期的偏擺相對於該向前搖晃軸線的相反側轉向操控。這可補償該被預期的偏擺。輪子134在加油門之前的此一轉向操控然後可將現在正向前加速中的輪子134所產生的轉矩導引至一側來抵消朝向另一側的該被預期的偏擺。向左的偏擺被向右角度的轉矩抵消可將該模型車100重新導正，用以沿著該向前搖晃軸線筆直地搖晃。相反地，向右的偏擺被向左角度的轉矩抵消可將該模型車100重新導正，用以沿著該向前搖晃軸線筆直地搖晃。

該自行翻正系統所需的構件重新使用(reuse)該車輛穩定系統的許多構件，其包括了感測器、接收器110的CPU、及該穩定性系統的韌體。該狀態評估及油門控制韌體可使用該模型車100的穩定性控制韌體。當該翻覆的模型車100正在搖晃時，該穩定性控制韌體可配合車 輛穩定性系統的感測器使用一轉向操控穩定性演算法來預測即將發生的偏擺。該轉向操控穩定性控制器然後可如所述地轉向操控輪子134以補償該被預期的偏轉並將該即將發生的搖晃導正。和該馬達控制韌體相連接的該穩定性控制韌體這兩者可被使用，用以在加速的同時轉向操控輪子134以產生一有角度的轉矩，其可抵消任何不利的偏擺。

在一用來達成轉向操控穩定性的例子中(其使用方位保持陀螺儀(heading hold gyro))會需要額外的調整。這會需要增加一整合構件來測量該偏擺率。當該轉向操控穩定性系統無法快速改正累積的誤差時，誤差會累加起來。熟習此技藝者將瞭解的是，用於顛倒(inverted)偏擺控制器之額外的調整可包含較高的增益、較低的收尾(wind-up)值、只有PD控制器、或更先進的狀態控制器。

使用輪子134的轉向操控及加速的穩定性系統亦可提供一將該模型車100從一個該模型車100以一角度斜靠在一角落或一側上的位置抬起來的機構。輪子134可被轉向操控及加速以產生一將該模型車100搖晃於一和該有角度的斜靠相反的方向上的轉矩，用以將該傾覆的模型車抬起並導正於一更有利於搖晃及自行翻正的姿態。或者，當該模型車100以一角度朝向該模型車100的角落或側邊翻覆及傾斜時，將輪子134轉向會造成該模型車100或該模型車100的一部分翻滾，用以將車輛放置在適合翻正的最適姿態。

一最短時間的控制策略可被實施以施加，用 以在每一次搖晃運動的高峰施加可獲得的最大轉矩，用以將能量放入到該系統內，使得該模型車100最終能夠翻正。每一次搖晃的高峰會發生在該速率ω是0的時候。直觀地，對於搖擺類比(analogy)的一很小的探索可讓本發明很容易被瞭解。如果推鞦韆的人在鞦韆到達它的最高點之前推鞦韆的話，則盪鞦韆的人會損失能量，因為推的人是抵抗著鞦韆的動量來推鞦韆。然而，如果推鞦韆的人是在鞦韆到達它的頂端之後才推鞦韆的話，則推的人是藉由對盪鞦韆的人加速度來添加能量。盪鞦韆的人藉由在動能(位於鞦韆的底部)和位能(在鞦韆的頂部)之間交替來儲存能量。典型地，推鞦韆的人無法在單一次推動中將盪鞦韆的人推到所想要的高度。但是，藉由累積較小的推動，推鞦韆的人可將足夠的能量放入到盪鞦韆的人身上以達到任何可能的擺盪高度。相類似地，雖然馬達和輪子動量典型地可能不足以立即將一翻覆的車輛翻正，經過累積的馬達及輪子動量的推力可建立一搖晃運動，其最終可將該模型車100翻正。在一實施例中，最佳的是來自輪子134的向前轉動、煞車、或反向加油門的任何一者的每一次高轉矩輸入係發生在接觸地面的樞軸點(pivot point)是在該翻覆的模型車的重心(C.G.)底下的時候。否則，該模型車100會抬離地面，而這會降低該模型車100翻正的能力。

現參考圖6A及6B，在一實施例中，向前加油門和煞車的組合可被用來施加轉矩至輪子134和輪胎136來搖晃翻覆的模型車100。如圖6A中的該模型車100 上所示，向前加油門可被用來在向前的方向上施加轉矩至輪子134和輪胎136並藉此造成該模型車100搖晃於第一方向上。在該第一方向上的搖晃的最高點時(即，如圖6B所示之該速率ω是0的時候)，煞車或反向加油門可被用來在一向後的方向上施加一轉矩至輪子134和輪胎136。被施加的該煞車或反向加油門可造成該模型車100從該第一方向反作用並搖晃於一相反的第二方向上。

翻到圖7，該模型車100可包含一短軸150，其由該模型車100的一側延伸至另一側、及一長軸140，其由該模型車100的一端延伸至另一端。因該向前加油門及煞車施加轉矩至輪子134和輪胎136所造成的搖晃可造成該模型車100繞著短軸150搖晃。一將馬達及輪子動量所造成的推力累積起來的方法可建立起一搖晃運動，其最終可將被翻覆的該模型車100翻正。

用來搖晃該被翻覆的模型車100之模型車100的向前加油門及煞車可由該ESC 120的CPU內的馬達控制韌體來致動。如圖8所示，該馬達控制韌體可遵循一包含自行翻正操作900的演算法。該演算法可如下所列地實施：

從步驟902開始，該系統可決定該模型車100狀態(角度θ及速率ω)。

在步驟904，該系統可決定該速率ω是否已超過0。如果該速率ω尚未超過0的話，則該系統回到步驟902。如果該速率ω已超過0的話，則該系統前進至步驟905。

在步驟905，該系統可依據角度θ而施加輪子的向前的加油門、加速質量、或煞車、施加反向加速。在某些例子中，反向加速可執行直到輪子的質量的轉動及加速於反方向上為止。在其它例子中，“煞車”可包含施加反向加速直到輪子的轉動停止，且足以將車輛自行翻正為止。

在步驟906中，該系統可決定該模型車100是否是在所想要的搖晃的高度，其係以角度θ來表示。如果該模型車100不是在所想要的高度的話，則該系統可回到步驟902。如果該模型車100是在所想要的高度的話，則該系統可離開該自行翻正操作900且回到它正常的操作。

在一替代的實施例中，該系統在步驟905中可根據角度θ來施加反向加油門、在反向方向上加速輪子的質量、或煞車。在此一實施例中，“煞車”可包含施加向前的加速度至轉動於反向的輪子上。在此一實施例中，該向前的加速度可執行直到輪子的質量的轉動及加速度於向前的方向上為止。在其它例子中，“煞車”可包含施加向前的加速度直到輪子的轉動停止，且足以將模型車100自行翻正為止。

在另一替代的實施例中，該系統在步驟905可依據角度θ而施加向前的加油門或向後的加油門。此技術例如可在煞住輪子讓輪子停止轉動仍無法提供足夠的力量來將車輛自行翻正時被使用。當加速於一個方向上並煞車以停止輪子轉動時，循環於向前及向後轉動之間可潛在地提供兩倍的轉矩及/或角動量。

有數項因素會影響到該模型車100實施此類搖晃的能力。一較高的輪子轉動慣性對於發起搖晃而言是較佳的。例如，一4輪驅動的模型車100可具有比一2輪驅動的模型車較高的總合的輪子慣性。此外，當該模型車100是正立的時候其重心(C.G.)較低，當其翻覆時其重心較高。一翻覆時C.G.較高的模型車100較容易搖晃容易翻正。

或者，雖然使用現有的輪子及馬達來發起並加劇該搖晃是所想要的，但在一實施例中，可使用輔助輪來將車輛搖晃翻正。該輔助輪可順著該車輛的長軸被安裝。自行翻正轉動然後可繞著該長軸140被發起。繞著長軸140搖晃可須要較少的總能量。如果該馬達及輪子組合無法在單一個循環中提供足夠的轉矩來翻正車輛的話，搖晃可繞著該長軸被實施。在一實施例中，搖晃會是所想要的以允許一較小的輔助輪。在一例子中，翻到圖9，該模型車100可包含一輔助馬達160，其耦接至一翻正輪162，其中該翻正輪162可被安裝來繞著該模型車100的該長軸140轉動。被該輔助馬達160致動的該翻正輪162可如上文所述地被使用，用以產生一最終可將該模型車100翻正的搖晃運動。

使用該長軸對於某些模型車100而言是最好的方法。在該模型車100是一艘船的其它實施例中，該船的推進器及馬達被自然地設置，用以繞著該船的長軸將該船自行翻正。或者，一自行翻正的機車可具有它自己的翻 正輪，其被設置來繞著該機車的長軸將機車翻正。

有多個因素會影響到該模型車100自行翻正的能力。在達成某些車輛美學的同時，這些因素的最佳化可產生許多實施例。為了要儲存能量，該模型車100的車體(圖11中的200)的形狀會影響到搖晃該模型車100的難易程度。一具有自然的支點(fulcrum)(如，具有中間客艙的卡車(mid-cab truck))的車體200比一廂型車或SUV型式的車輛(其具有長且平的頂部)容易搖晃。一具有弧形的頂部或車頂的車體200亦較容易搖晃。該模型車100的車體200和該模型車100要從該表面翻正的表面之間的摩擦程度亦在該模型車100的自行翻正中扮演重要的角色。平滑的車體200、車頂(圖11中的202)、或介於該模型車100的車體200和該模型車100要從該表面翻正的表面之間的軌條(rail)可能無法搖晃的很好，因為當轉矩被施加時，該車體200、車頂202、或軌條會滑。因此，增加該模型車100的車體200和該模型車100要從該表面翻正的表面之間的摩擦是很關鍵的。該翻覆的模型車100的車體200和該模型車100要從該表面翻正的表面之間的摩擦量愈大，該模型車100可更快且更容易翻正。

該車體200的剛性亦會影響到將該模型車100翻正之自行翻正演算法(algorithm)的能力。在一實施例中，車體剛性可透過由車體200的結構所實現的額外的支撐件來最大化。具有最大化的剛性的車體200可搖晃得比較好，因為當搖晃期間不同的車體樞轉點接觸地面時，該 車體較不會吸收能量。由堅硬的材料構成的車體200較容易搖晃及自行翻正。車體可用塑膠、金屬、複合材料、或其它適合用來形成該模型車100的車體200的堅硬的材料製成。

在一如圖11-15所示的實施例中，額外的支撐件可包含一對翻滾桿300，它與該模型車100的車體200一起實施。翻滾桿300被添加來保護車體200用以在搖晃被翻覆的模型車100以將其自行翻正的期間使其免於受到傷害。

翻到圖11及12，在一實施例中，每一翻滾桿300包含一前端302、一後端304、及一中間區段306。該前端302可被連接至車體200的一前部或引擎蓋204並由該處延伸出。該翻滾桿300的後端304可被連接至車體200的後部。如圖11，13及14所示，每一翻滾桿300的該中間區段306可沿著車體200的車頂202的側邊被排成直線或被形成在車頂202內。該模型車100可被兩個翻滾桿300支撐，一根翻滾桿300延伸在車體200的一側且每一中間區段306形成車頂202的一側的側翼。

當該模型車100被翻覆時，車體200的前引擎蓋204、後部、和車頂202會撞擊到該模型車100要從該表面翻正的地面。為了要保護車體200受到實質的傷害或濫用，翻滾桿300可被裝在車體200上，使得翻滾桿300沿著車體200在搖晃期間每一個會接觸到地面的樞轉點延伸。翻滾桿300可讓該模型車100沿著該翻滾桿300 的一部分搖晃以保護車體200。然而，在一實施例中，該翻滾桿300的一部分可被實施在車體200內。如圖13所示，每一翻滾桿300的一部分可被實施在該車體200的車頂202和引擎蓋204內。當被實施在車體200內時，翻滾桿300可提供車體200的特定部分(即，在該模型車100搖晃時會撞擊到地面的部分)額外的支撐及強度。

翻滾桿300可被形成為使得翻滾桿300的剖面形狀是實質上圓角化的(rounded)。或者該剖面形狀可以是八角形、六角形、梯形、方形、三角形、平行四邊形、及類此者。翻滾桿300亦可被建構成中空的或實心的。翻滾桿300可用塑膠、金屬、合成物、或其它適合用來在搖晃時支撐該模型車100的許多樞軸點的硬質材料。在一實施例中，額外的支撐件或翻滾桿300可被添加或被建構成一籠子，其將相關於該模型車100的該車體200被內部地、外部地建造、或內部及外部建造的組合體。

在一實施例中，車體200可被設計來側向地搖晃，用以讓被驅動的輪子和地面接觸並允許駕駛者直立地駕駛。或者，車體200可包含一車體支撐件，其藉由如一彈簧般地作用而被用來儲存用於偏轉的能量。相類似地，該車體支撐系統可被有意識地建造來儲存此搖晃能量。

該模型車100的該ESC 120的時機可被預期，使得該速度控制行為可被調整以補償該時機。例如，該ESC 120可在對該模型車100施加煞車之前表現出一延 遲。此延遲時間可在決定何時指示該ESC 120施加加速度或煞車的同時被列入考量。例如，該指令可為了該延遲時間而被提早送出或為了讓車輛完成搖晃循環或更接近搖晃循環的完成而被延後送出。

機械式或機電式協助可被實施，用以強化被翻覆的模型車100的搖晃。例如，一在該模型車100被翻覆時配置在該模型車100的車頂上的支點可協助該模型車100的自行翻正。

此外，該翻覆的開始狀態(該角度θ)會根據地形或該模型車100的C.G.的運動而改變。該CPU及馬達控制韌體可考慮該開始狀態且可使用反向加油門來在一有利的方向上發起搖晃。相類似地，另一實施例的CPU及馬達控制韌體可將該開始角速率列入考量並繼續該運動，用以將已停止在翻覆狀態的該模型車100快速地自行翻正。此同一韌體亦可偵測自由掉落，使得自動化的自行翻正不會在跳躍期間被啟動。

此外，該模型車100可以不受限於只使用馬達及輪子所產生的轉矩來將自己翻正。在該模型車100可以是機車的一替代的實施例中，一傾倒的機車是以(和長軸夾著)一銳角躺著，而不是完原地翻覆。將該機車自行翻正的翻正轉矩可用一連接至伺服機構的手臂(servo’s arm)的配重來產生。彈簧可被添加至該機車的一側且能量可藉由使用反抗該伺服機構的配重的手臂的反作用轉矩而從該伺服機構被加至該系統，用以發起該機車的搖晃。在 此實施例中，在該CPU中的控制定律可被設計來考慮負的轉矩，用以在翻正時將該角速率變為0並持續後續的平衡。

在一如圖10所示的替代的實施例中，一翻覆的模型車100可包含一馬達或伺服機構(servo)170，其被安裝至該模型車100的車底盤。該馬達或伺服機構170可被連接至一配重手臂172。如圖10所示，該配重手臂172可進一步包含一在其遠端的質量176，且被建構來在該模型車100被翻覆時向下懸吊。從該伺服機構170向下懸吊的該配重手臂172和該質量176的組合可被建構來如一鐘擺般地作用。一對擋止件174可被形成在該配重手臂172鐘擺的最大擺盪角的兩端。擋止件174可以是任何結構特徵，其限制了該配重手臂172鐘擺的最大擺盪角度。當配備了該配重手臂172鐘擺的該模型車100翻覆時，該控制系統以及上文描述的方法可被用來操作該馬達或伺服機構170以擺動該配重手臂172鐘擺。每一次搖擺可在模型車100的相反方向上產生一反作用轉矩。一種用鐘擺動量來週期性地推動的方法可累積一搖晃運動，其可最終將該翻覆的模型車100翻正。

搖晃被翻覆的模型車100用以將該模型車100翻過來的一替代方式是，輪子或一內部飛輪138可被加速，然後被突然煞住，用以將轉動能量立即傳遞至整個模型車100。被傳遞至該模型車100的轉動能量可造成該模型車100在一次運動中翻滾至正立的位置。

相較於其它現有關於“羞愧之路”問題的解決方案，本發明具有數項好處。首先，本發明可使用設置在該模型車100上用於模型車100的正常操作的構件來將模型車100翻正。在正常操作中，輪子、電子式速動控制器、電池、及電動馬達可推進該模型車。感測器接收器110的CPU可被用於RF通信及模型車的穩定。模型車的車體大體上可被認為是美觀的，但仍能夠保護電子裝置。因為實施本發明沒有添加構件，所以沒有重量被添加至該模型車100且模型車100的效能可被維持在很高。

其次，該狀態評估及油門控制韌體可重新使用(reuse)該模型車100的穩定性控制韌體。雖然韌體的此一重新使用減化了開發，但這亦獲得尺寸更小的韌體，其可被裝入到更小或較便宜的記憶體內。最後，該模型車100的成本仍維持無需添加新的構件及額外的電子裝置的模型車相同。

示範性實施例

示範性實施例1)，一種用來將遙控模型車自行翻正的方法，該方法包含：接收一使用者輸入來發啟一自行翻正處理(例如，按壓一在TX上的按鈕)；該自行翻正處理包含：自動地將該車輛上的質量加速及減速；使用感測器(加速度計及陀螺儀)來感測該模型車的姿態及轉動速率； 該姿態及轉動速率被該自行翻正處理用來決定該質量的有效的加速及減速；該姿態及轉動速率亦被用來感測該模型車何時已被翻正，用以終止該自行翻正處理。

示範性實施例2)，示範性實施例1)的方法進一步包含繞著該“長軸”自行翻正。

示範性實施例3)，示範性實施例1)的方法進一步包含繞著該“短軸”自行翻正。

示範性實施例4)，示範性實施例1)的方法進一步包含一被安裝在內部的輔助輪作為該質量。

示範性實施例5)，示範性實施例1)的方法進一步包含該車輛驅動系統(drivetrain)，例如輪子和輪胎，作為該質量。

示範性實施例6)，示範性實施例1)的方法進一步包含一例如在一具有平的車頂的車輛上之突起來的支點，用以促進該搖晃運動。

在藉由參照本發明的示範性實施例來描述本發明之後，應指出的是，被描述的實施例在本質上是例示性的而非侷限性的，以及一廣泛的變化、修改、改變、及取代可在前面的揭示內容中被完成，且在一些例子中，本發明的某些特徵可在沒有相應地使用到其它特徵下被使用。基於檢視前面示範性實施例的描述，許多這些變化及修改可被熟習此技藝者認為是所想要的。因此，任何被此說明書所支持的申請專利範圍被廣義地且用和本發明的範 圍一致的方式加以解讀是適當的。

100‧‧‧模型車

Claims (34)

1. 一種自行翻正的模型車，其包含：一接收器，其被建構來在一使用者輸入從一發射器控制器被接收到時，發起一自行翻正的功能；一翻正機構，其被建構來在該模型車翻覆時，實施該模型車的一搖晃運動，用以將該模型車翻正；及一感測器，其被建構來在該模型車被翻正時，停止該自行翻正功能。
2. 如申請專利範圍第1項之模型車，其中在該模型車上的該接收器藉由射頻通信鏈而被連接至該發射器控制器。
3. 如申請專利範圍第1項之模型車，其中該接收器進一步包含一具有一自行翻正韌體和一接收器韌體的接收器處理器。
4. 如申請專利範圍第1項之模型車，其更包含一或多個陀螺儀感測器，其感測該模型車的角速率。
5. 如申請專利範圍第1項之模型車，其更包含一或多個加速度計，其感測在該模型車上的力。
6. 如申請專利範圍第1項之模型車，其中該翻正機構進一步包含一馬達，用來藉由將該模型車上的一質量加速或減速來實施該模型車的搖晃。
7. 如申請專利範圍第1項之模型車，其更包含一電子式速度控制器，其中該電子式速度控制器被建構來發起一馬達控制功能，用以在該自行翻正功能被該接收器發起 時，產生該模型車的搖晃運動。
8. 如申請專利範圍第7項之模型車，其中該電子式速度控制器進一步包含一電子式速度控制處理器，其具有一實施該馬達控制功能的馬達控制韌體。
9. 如申請專利範圍第7項之模型車，其中該電子式速度控制器進一步包含一轉矩回饋。
10. 如申請專利範圍第8項之模型車，其中該電子式速度控制處理器進一步包含一非必要的自行翻正韌體及一非必要的無延遲轉矩的至少一者。
11. 如申請專利範圍第1項之模型車，其更包含一可佈署的支點，用來在該模型車翻覆時協助實施該模型車的該搖晃運動。
12. 如申請專利範圍第1項之模型車，其中該翻正機構進一步包含一伺服機構(servomechanism)，用來藉由將一連接至該伺服機構的配重手臂加速或減速來實施該模型車的搖晃。
13. 如申請專利範圍第6項之模型車，其中被該馬達轉動的該質量進一步包含一在該模型車翻覆時接觸到地面的翻正輪。
14. 如申請專利範圍第6項之模型車，其中被該馬達轉動的該質量進一步包含一內部飛輪。
15. 如申請專利範圍第6項之模型車，其中被該馬達轉動的該質量進一步包含該模型車的一驅動裝置(drive train)或該驅動裝置的一部分。
16. 如申請專利範圍第6項之模型車，其中被該馬達轉動的該質量進一步包含該模型車的輪子及輪胎。
17. 如申請專利範圍第6項之模型車，其中一偏擺藉由轉向操控該加速或減速中的質量而被施加在該翻覆的搖晃模型車上。
18. 如申請專利範圍第1項之模型車，其更包含一翻滾桿，其和該模型車一起被實施，用以在翻覆及搖晃時提供該模型車支撐。
19. 如申請專利範圍第1項之模型車，其更包含一翻滾桿，其和該模型車一起被實施，其中該翻滾桿在已翻覆該模型車搖晃時撞擊地面。
20. 一種將遙控式模型車自行翻正的方法，該方法包含：接受該模型車的一使用者輸入以發起一自行翻正處理，其中該自行翻正處理包含：決定該模型車的當下的傾伏角及當下的角度搖晃率；根據該模型車的該當下的傾伏角及該當下的角度搖晃率來將該模型車上的一質量加速或減速，以產生該模型車的搖晃運動；及當該模型車被翻正時，終止該自行翻正處理。
21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中根據該模型車的該當下的傾伏角及該當下的角度搖晃率來將該模型車上的該質量加速或減速可進一步包含根據該模型車的該當 下的傾伏角及該當下的角度搖晃率來將該模型車上的該質量加速或減速於一第一方向上或一第二方向上，且其中該第一方向和該第二方向相反。
22. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該模型車進一步包含一長軸，其由該模型車的一前端延伸至該模型車的一後端，且該自行翻正處理係繞著該長軸將該模型車翻正。
23. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該模型車進一步包含一短軸，其由該模型車的一第一側延伸至該模型車的一第二側，且該自行翻正處理係繞著該短軸將該模型車翻正。
24. 如申請專利範圍第20項之方法，其更包含使用一或多個在該模型車上的感測器來決定該模型車的該當下的傾伏角。
25. 如申請專利範圍第20項之方法，其更包含使用一或多個在該模型車上的感測器來決定該模型車的該當下的角度搖晃率。
26. 如申請專利範圍第20項之方法，其更包含：儲存該模型車的一所想要的搖晃高度；決定該模型車的一當下的搖晃高度；及當該模型車的該當下的搖晃高度不等於該模型車的該所想要的搖晃高度時，將該模型車上的一質量加速或減速。
27. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該模型車進一步包含佈署一支點，用以在該模型車翻覆時協助實施該 模型車的該搖晃運動。
28. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該質量進一步包含一配重手臂，其連接至該模型車上的一伺服機構。
29. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該質量進一步包含一翻正輪，其在該模型車翻覆時接觸地面。
30. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該質量進一步包含一內部飛輪。
31. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該質量進一步包含該模型車的一驅動裝置。
32. 如申請專利範圍第20項之方法，其更包含轉向操控該加速或減速中的質量以抵消在搖晃時被該模型車表現出來的任何偏擺。
33. 如申請專利範圍第20項之方法，其更包含轉向操控該加速或減速中的質量，用以在搖晃時施加偏擺於該模型車上。
34. 如申請專利範圍第20項之方法，其更包含轉向操控該加速或減速中的質量，用以在搖晃時施加翻滾於該模型車上。