TWI510394B - 自動平衡載具及其轉向控制之方法 - Google Patents

Description

自動平衡載具及其轉向控制之方法

本發明是有關於一種自動平衡載具及其轉向控制之方法，特別是有關於一種可藉由觸發第一感測器或第二感測器，以使載具本體朝不同方向轉向之自動平衡載具及其轉向控制之方法。

由於環保意識的抬頭，電動車之應用及發展漸漸受到重視，以兩輪體分設於載具本體兩側之電動車為例，該電動車屬於短程交通載具，而其具有自動平衡之功能，使用上十分簡易輕便。

然，上述中之兩輪電動車，在此稱為自動平衡車，其於轉彎操控上，需配合設置扶桿結構，以於行進過程中藉由轉動扶桿而達到轉彎方向操控之目的；而由於車身結構需增設扶桿及相對應之作動機構，進而導致製造成本提高及整體體積與重量增加，造成收納及搬運不易之問題；此外，目前電動車主要係作為短途交通載具使用，於功能用途上較為單調，進而，如何擴展其應用之領域範圍，使其用途多元化，將是本創作所欲克服之目標之一。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種自動平衡載具及其轉向控制之方法，以解決習知電動平衡車需藉由轉動扶桿結構以進行轉向之問題。

根據本發明之目的，提出一種自動平衡載具，其包含載具本體、第一感測器、第二感測器、控制模組及驅動模組。載具本體包含踩踏板。第一感測器設於踩踏板上，當物體觸發第一感測器時，第一感測器產生第一感測訊號。第二感測器設於踩踏板上，當物體觸發第二感測器時，第二感測器產生第二感測訊號。控制模組接收第一感測訊號以產生第一驅動訊號，或接收第二感測訊號以產生第二驅動訊號。驅動模組包含第一輪體及第二輪體，第一輪體設於載具本體之一側，而第二輪體相對第一輪體設於載具本體之另一側，當驅動模組對應第一驅動訊號使第一輪體與第二輪體產生第一速度差時，載具本體將朝第一方向轉向，而當驅動模組對應第二驅動訊號使第一輪體與第二輪體產生第二速度差時，載具本體將朝相對第一方向之第二方向轉向。

較佳地，載具本體更可包含升降模組，升降模組連結踩踏板，控制模組依據控制訊號控制升降模組升降作動，以帶動踩踏板升降。

較佳地，自動平衡載具更可包含控制介面，控制介面接收指令訊息而對應產生控制訊號，並傳送控制訊號至控制模組。

較佳地，控制介面可包含複數個指令選項，當選取其中一指令選項時，控制介面對應指令選項產生控制訊號。

較佳地，控制模組可包含無線接收單元，藉由無線接收單元接收控制訊號。

根據本發明之另一目的，提出一種轉向控制之方法，適用於自動平衡載具，其包含載具本體、第一感測器、第二感測器、控制模組及驅動模組。轉向控制之方法包含下列步驟：觸發第一感測器或第二感測器，以使第一感測器產生第一感測訊號或第二感測器產生第二感測訊號；藉由控制模組產生對應第一感測訊號之第一驅動訊號，或產生對應第二感測訊號之第二驅動訊號，並傳送至驅動模組；依據第一驅動訊號，驅動模組使設於載具本體之一側之第一輪體及對應第一輪體設於載具本體之另一側之第二輪體產生第一速度差，以使載具本體朝第一方向轉向，或依據第二驅動訊號，驅動模組使第一輪體及第二輪體產生第二速度差，以使載具本體朝相對第一方向之第二方向轉向。

較佳地，載具本體更可包含升降模組，升降模組連結該載具本體之踩踏板，轉向控制之方法更包含下列步驟：傳送控制訊號至控制模組；依據控制訊號，控制模組控制升降模組升降作動，以帶動踩踏板升降。

較佳地，自動平衡載具更可包含控制介面，控制介面接收指令訊息而對應產生控制訊號，並傳送控制訊號至控制模組。

較佳地，轉向控制之方法更可包含下列步驟：由控制介面所包含複數個指令選項中，選取一指令選項；依據指令選項，控制介面產生控制訊號。

較佳地，控制模組可包含無線接收單元，藉由無線接收單元接收控制訊號。

承上所述，本發明之自動平衡載具及其轉向控制之方法係藉由觸發不同感測器，以帶動輪體產生速度差使載具本體藉由速度差朝不同 方向轉向；因此，本發明之自動平衡載具無需增設扶桿結構，亦不須以轉動扶桿之方式進行轉向，藉以可簡化整體結構、降低製造成本，並達到操作簡便、可輕易收納搬運之功效。

1‧‧‧自動平衡載具

11‧‧‧載具本體

111‧‧‧踩踏板

112‧‧‧升降模組

12‧‧‧第一感測模組

13‧‧‧第二感測模組

14‧‧‧控制模組

141‧‧‧無線接收單元

15‧‧‧驅動模組

151‧‧‧第一輪體

152‧‧‧第二輪體

16‧‧‧控制介面

161‧‧‧指令選項

2‧‧‧物體

3‧‧‧遠端裝置

L‧‧‧第二方向

R‧‧‧第一方向

S701至S703、S801及S802、S901及S902‧‧‧步驟

第1圖係為本發明之自動平衡載具之側視圖。

第2圖係為本發明之自動平衡載具之俯視圖。

第3圖係為本發明之自動平衡載具之第一轉向示意圖。

第4圖係為本發明之自動平衡載具之第二轉向示意圖。

第5圖係為本發明之自動平衡載具之方塊圖。

第6圖係為本發明之自動平衡載具之升降示意圖。

第7圖係為本發明之轉向控制之方法之第一流程圖。

第8圖係為本發明之轉向控制之方法之第二流程圖。

第9圖係為本發明之轉向控制之方法之第三流程圖。

為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1至6圖；第1圖係為本發明之自動平衡載具之側視圖；第2圖係為本發明之自動平衡載具之俯視圖；第3圖係為本發明之自動平衡載具之第一轉向示意圖；第4圖係為本發明之自動平衡載具之第二轉 向示意圖；第5圖係為本發明之自動平衡載具之方塊圖；第6圖係為本發明之自動平衡載具之升降示意圖。如圖所示，本發明之自動平衡載具1，其包含載具本體11、第一感測器12、第二感測器13、控制模組14及驅動模組15。載具本體11包含踩踏板111，使用者於駕駛自動平衡載具1時為站立於踩踏板111上。第一感測器12及第二感測器13可為紅外線感測器、雷射感測器、超音波感測器或其他可藉由觸發產生感測訊號之感測器；第一感測器12及第二感測器13皆設於踩踏板111上，較佳地係分別對應使用者之左右兩側而鄰近設置於踩踏板111之兩側處，但不以此為限；當物體2觸發第一感測器12時，第一感測器12產生第一感測訊號，或當物體2觸發第二感測器13時，第二感測器13產生第二感測訊號；其中該物體係以使用者之雙手為例，亦可為任何可觸發第一感測器12或第二感測器13之物體，因此不予以限定。控制模組14接收第一感測訊號以產生第一驅動訊號，或接收第二感測訊號以產生第二驅動訊號。驅動模組15可為馬達模組但不以此為限，其包含第一輪體151及第二輪體152，第一輪體151設於載具本體11之一側，而第二輪體152相對第一輪體151設於載具本體11之另一側，當驅動模組15對應第一驅動訊號使第一輪體151與第二輪體152產生第一速度差時，載具本體11將朝第一方向R轉向，而當驅動模組15對應第二驅動訊號使第一輪體151與第二輪體152產生第二速度差時，載具本體11將朝相對第一方向R之第二方向L轉向。

續言之，上述中所提及的第一速度差及第二速度差，在此可假設為第二輪體152速度比第一輪體151快時將產生第一速度差，而第一輪體151速度比第二輪體快152時則產生第二速度差；因此，驅動模組15接收 第一驅動訊號之後便使第二輪體151加速，而接收第二驅動訊號後始第一輪體加速151，進而造成第一速度差或第二速度差；藉以使載具本體11於產生第一速度差時朝第一方向R轉向，反之，朝第二方向L轉向，其中第一方向R及第二方向L係為相對方向，故，可視為載具本體11向右(第一方向R)轉向或向左(第二方向L)轉向；然，上述僅為舉例，實際操作方式並不受限於此。

值得注意的是，載具本體11更可包含升降模組112，升降模組112連結踩踏板111，而控制模組14則依據控制訊號控制升降模組112升降作動，藉以帶動踩踏板111升降。

而對應上述之升降模組112，自動平衡載具更可包含控制介面16，藉由控制介面16接收指令訊息且對應產生控制訊號，再傳送控制訊號至控制模組14，接著，控制模組14便依據控制訊號操制升降模組112作動。

更進一步地，為因應使用上的需求，控制介面16可包含複數個指令選項161供使用者選擇，當選取其中一指令選項161後，控制介面16將對應該指令選項161產生控制訊號。

另一方面，除了藉由控制介面16輸出控制訊號之外，亦可於控制模組14中設置無線接收單元141，控制模組14可藉由無線接收單元141接收由遠端裝置3所傳送之控制訊號。

前述在說明本發明之自動平衡載具的過程中，已針對自動平衡載具之各元件詳細說明，其中亦已提及本發明之轉向控制之方法的概 念，但為求清楚起見，以下另繪示流程圖，以配合轉向控之步驟流程作進一步地舉例說明。

請參閱第7至9圖；第7圖係為本發明之轉向控制之方法之第一流程圖；第8圖係為本發明之轉向控制之方法之第二流程圖；第9圖係為本發明之轉向控制之方法之第三流程圖。如圖所示，本發明之轉向控制之方法，適用(或應用)於前述中之自動平衡載具1，而相關自動平衡載具1之平衡及前後行進之作動技術，係為該領域具通常知識者所熟知，故將不予以贅述；自動平衡載具1包含載具本體11、第一感測器12、第二感測器13、控制模組14及驅動模組15，於下段開始將針對其轉向控制之方法進行說明，而相關各元件之連結關係，請參照前述說明。

本發明之轉向控制之方法包含下列步驟：

在步驟S701中：觸發第一感測器或第二感測器，以使第一感測器產生第一感測訊號或第二感測器產生第二感測訊號。

在步驟S702中：藉由控制模組產生對應第一感測訊號之第一驅動訊號，或產生對應第二感測訊號之第二驅動訊號，並傳送至驅動模組。

在步驟S703中：依據第一驅動訊號，驅動模組使設於載具本體之一側之第一輪體及對應第一輪體設於載具本體之另一側之第二輪體產生第一速度差，以使載具本體朝第一方向轉向，或依據第二驅動訊號，驅動模組使第一輪體及第二輪體產生第二速度差，以使載具本體朝相對第一方向之第二方向轉向。

於本實施例中，使用者實際操作駕駛時，係以第一輪體及第一感測器位於使用者之右側，而第二輪體及第二感測器位於使用者之左側為例，但不以此限制本發明。首先，使用者可揮動右手經過第一感測模組 之上方，以觸發第一感測器使其產生第一感測訊號，控制模組再依據第一感測訊號產生第一驅動訊號，接著，驅動模組係對應第一驅動訊號調整第一輪體及第二輪體之第一速度差，亦使加速第二輪體速度，使其比第一輪體之速度快；當第二輪體之速度較第一輪體速度快時，將產生第一速度差，並藉由第一速度差使載具本體順利轉向，而由於位於左側之第二輪體速度較快，因此所造成之轉向方向為朝右方轉向。

同理，當使用者揮動左手經過第二感測模組之上方時，將觸發第二感測器而使其產生第二感測訊號，經控制模組訊號轉換輸出之後，驅動模組係使第一輪體及第二輪體產生第二速度差，第二速度差係指第一輪體之速度較第二輪體之速度快，亦表示驅動模組使第一輪體加速；藉此，載具本體因位於右側之第一輪體速度較快，進而往左方轉向。

綜合上述，可簡單視為第一感測器與第二輪體對應，而第二感測器與第一輪體對應；因此，當第一感測器被觸發時，第二輪體便會加速，藉以載具本體朝右側(第一方向)轉向，而當第二感測器被觸發時，則是第一輪體加速，以使載具本體朝左側(第二方向)轉向；然，第一感測器、第二感測器、第一輪體、第二輪體、第一方向、第二方向非僅如上述所舉之對應關係，其亦可由觸發第一感測器使第一輪體加速而左轉，觸發第二感測器使第二輪體加速而右轉，或是依使用者之操作習慣而可以調整設定，並不予以限制。需強調一點的是，第一感測器及第二感測器並不限設於踩踏板之兩側，且第一速度差並非僅可表示第二輪體較第一輪體之速度快，反之第二速度差亦同樣不予以限定，以及第一方向係相對第二方向，但並本發明並不限定第一方向或第二方向為一特定方向。

有鑒於上述中提到驅動模組可使第一輪體或第二輪體加速，以產生第一速度差或第二速度差；第一速度差及第二速度差之差距，可取決於物體觸發第一感測器或第二感測器之觸發方式不同。舉例說明，若使用者之右手於第一感測器(或第二感測器)之上方快速來回揮動，此時第一感測器所產生之第一感測訊號(或第二感測器之第二感測訊號)將使得對應感測訊號作動之驅動模組加大對第二輪體(或第一輪體)加速之幅度，以使第一速度差(或第二速度差)增加，進而加快載具本體之轉向速度；另一方面，使用者亦可將手持續置於第一感測器或第二感測器上方，並藉由變換手與第一感測器或第二感測器之相對高度位置，以使驅動模組對應第一感測訊號或第二感測訊號調整第一輪體或第二輪體之加速幅度，更詳細地說，可以手升高則加速轉向，手降低則慢速轉向為例，藉此亦可達到控制轉向速度之目的。

而為使本發明之自動平衡載具有別於習知電動載具，因此，載具本體更可包含升降模組，而升降模組係連結踩踏板以帶動其升降，是以轉向控制之方法更可包含下列步驟：

在步驟S801中：傳送控制訊號至控制模組。

在步驟S802中：依據控制訊號，控制模組控制升降模組升降作動，以帶動踩踏板升降。

續言之，控制訊號可由控制介面或遠端裝置產生，控制介面係連結控制模組，而控制模組亦可設有無線接收模組以接收遠端裝置傳來的控制訊號；更進一步地，使用者可視需求由控制介面或遠端裝置設定控 制訊號，以使控制模組依據控制訊號操控升降模組作動並帶動踩踏板升降。

當踩踏板藉由將模組帶動而進行升降時，可利用其升降頻率及高度變化配合自動平衡載具之前後左右移動以進行情境模擬之應用；舉例而言，當模擬之情境定為衝浪模式時，其可藉由升降模組之作動模擬衝浪時海浪起伏之頻率及高度，藉以使用者於駕駛時可體驗衝浪時跟隨海浪起伏之感覺，以達情境模擬之功效。

其中，控制訊號除了依需求直接設定產生之外，亦可於控制介面預設複數個指令選項供使用者直接選取，是以轉向控制之方法更可包含下列步驟：

在步驟S901中：由控制介面所包含複數個指令選項中，選取一指令選項；其中每一指令選項可表示為一情境模式。

在步驟S902中：依據指令選項，控制介面產生控制訊號。藉由此方式，使用者可直接選取想要體驗的情境模式，再由控制模組操控升降模組進行模擬；藉此，可省去設定時間，方便使用者使用。

承上所述，本發明之自動平衡載具及其轉向控制之方法係藉由觸發不同感測器，以帶動輪體產生速度差使載具本體藉由速度差朝不同方向轉向，且速度差亦可對應不同的觸發方式而變化，以控制轉向速度；因此，本發明之自動平衡載具無需增設扶桿結構，亦不須以轉動扶桿之方式進行轉向，藉以可簡化整體結構、降低製造成本，並達到操作簡便、可輕易收納搬運之功效。

此外，本發明之自動平衡載具及其轉向控制之方法係藉由升降模組帶動踩踏板升降作動，並藉由升降頻率及高低變化以模擬各種情境，進而使自動平衡載具深具娛樂性。

綜觀上述，本發明之自動平衡載具及其轉向控制之方法乃為習知技術所不能及者，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯然已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

1‧‧‧自動平衡載具

11‧‧‧載具本體

12‧‧‧第一感測模組

13‧‧‧第二感測模組

151‧‧‧第一輪體

152‧‧‧第二輪體

Claims (8)

1. 一種自動平衡載具，其包含：一載具本體，係包含一踩踏板；一第一感測器，係設於該踩踏板上，當一物體觸發該第一感測器時，該第一感測器係產生一第一感測訊號；一第二感測器，係設於該踩踏板上，當該物體觸發該第二感測器時，該第二感測器係產生一第二感測訊號；一控制模組，係接收該第一感測訊號以產生一第一驅動訊號，或接收該第二感測訊號以產生一第二驅動訊號；以及一驅動模組，係包含一第一輪體及一第二輪體，該第一輪體係設於該載具本體之一側，而該第二輪體係相對該第一輪體設於該載具本體之另一側，當該驅動模組對應該第一驅動訊號使該第一輪體與該第二輪體產生一第一速度差時，該載具本體將朝一第一方向轉向，而當該驅動模組對應該第二驅動訊號使該第一輪體與該第二輪體產生一第二速度差時，該載具本體將朝相對該第一方向之一第二方向轉向；其中，該載具本體更包含一升降模組，該升降模組係連結該踩踏板，該控制模組係依據一控制訊號控制該升降模組升降作動，以帶動該踩踏板升降。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動平衡載具，其更包含一控制介面，該控制介面係接收一指令訊息而對應產生該控制訊號，並傳送該控制訊號至該控制模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動平衡載具，其中該控制介面 係包含複數個指令選項，當選取其中一該指令選項時，該控制介面係對應該指令選項產生該控制訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動平衡載具，其中該控制模組係包含一無線接收單元，藉由該無線接收單元接收該控制訊號。
5. 一種轉向控制之方法，適用於一自動平衡載具，其包含一載具本體、一第一感測器、一第二感測器、一控制模組一驅動模組及一升降模組，該轉向控制之方法包含下列步驟：觸發該第一感測器或該第二感測器，以使該第一感測器產生一第一感測訊號或該第二感測器產生一第二感測訊號；藉由該控制模組產生對應該第一感測訊號之一第一驅動訊號，或產生對應該第二感測訊號之一第二驅動訊號，並傳送至該驅動模組；依據該第一驅動訊號，該驅動模組使設於該載具本體之一側之一第一輪體及對應該第一輪體設於該載具本體之另一側之一第二輪體產生一第一速度差，以使該載具本體朝一第一方向轉向，或依據該第二驅動訊號，該驅動模組使該第一輪體及該第二輪體產生一第二速度差，以使該載具本體朝相對該第一方向之一第二方向轉向；傳送一控制訊號至該控制模組；以及依據該控制訊號，該控制模組控制該升降模組升降作動，以帶動該升降模組所連結之該載具本體之一踩踏板升降。
6. 如申請專利範圍第5項所述之轉向控制之方法，其中該自動平衡載具更包含一控制介面，該控制介面係接收一指令訊息而對 應產生該控制訊號，並傳送該控制訊號至該控制模組。
7. 如申請專利範圍第6項所述之轉向控制之方法，其更包含下列步驟：由該控制介面所包含複數個指令選項中，選取其中一該指令選項；以及依據該指令選項，該控制介面係產生該控制訊號。
8. 如申請專利範圍第5項所述之轉向控制之方法，其中該控制模組係包含一無線接收單元，藉由該無線接收單元接收該控制訊號。