專利名稱：車輛控制的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動車輛控制，尤其涉及控制電動車輛運動。發(fā)明背景 已知各種各樣的用于運送人類對象的車輛和方法。通常，此類車輛依賴于靜態(tài)穩(wěn)定性，并且針對車輛的接地部件同下方地面的布置的所有預(yù)見狀況下的穩(wěn)定性而加以設(shè)計。例如，作用于汽車重心的重力矢量在車輪的各接地點之間穿過并且汽車的懸架將所有車輪一直保持在地面上從而使得汽車穩(wěn)定。盡管如此，仍然存在使穩(wěn)定的車輛變?yōu)椴环€(wěn)定的狀況(例如，增加或減少速度、急轉(zhuǎn)彎、和陡坡)。也稱為平衡車輛的動態(tài)穩(wěn)定車輛是一種具有控制系統(tǒng)的車輛，該控制系統(tǒng)在車輛運行時主動地維持車輛的穩(wěn)定性。在僅具有兩個橫向設(shè)置的輪子的車輛中，例如，控制系統(tǒng)通過不斷感測車輛的取向、確定對于維持穩(wěn)定性所必須的校正動作、并命令車輪馬達做出該校正動作而維持車輛的前后穩(wěn)定性。如果車輛喪失維持穩(wěn)定的能力，比如由于組件失效或缺少足夠動力，則人類對象可能經(jīng)歷突然失去平衡。對于維持穩(wěn)定軌跡的車輛，操控控制和對車輛前行運動的控制之間的耦合是較少關(guān)注的問題。在典型路況下，依靠在整個轉(zhuǎn)彎過程中車輪與地面接觸來維持穩(wěn)定性。在具有兩個橫向設(shè)置的車輪的平衡車輛中，然而，施加到一個或多個車輪的任何扭矩影響車輛的穩(wěn)定性。
發(fā)明概要本發(fā)明，在一個方面，特征在于用于將車輛從靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)過渡到動態(tài)平衡狀態(tài)的方法。該車輛包括支架、至少一個車輪、具有耦合至該支架的支承部分和耦合至該至少一個車輪的地面部分的耦合結(jié)構(gòu)(該耦合結(jié)構(gòu)允許該支承部分相對于平臺部分向前向后移動或滑動)、耦合至該至少一個車輪從而動態(tài)地平衡該車輛并向該至少一個車輪提供動力來使得車輛行進的驅(qū)動器、耦合至該耦合結(jié)構(gòu)從而控制該支承部分相對于平臺部分的位置的致動器、耦合至該驅(qū)動器從而控制該驅(qū)動器且耦合至該致動器從而控制該致動器的控制器、以及耦合至該車輛的著陸裝置，其中該著陸裝置和至少一個車輪的組合在車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。該方法包括控制驅(qū)動器來命令至少一個車輪來保持零速度狀態(tài)以及來保持車輛相對于下方地面而處于靜止位置。該方法還包括控制致動器來使得支承部分的位置相對于平臺部分移動或滑動，從而向著車輛能用至少一個車輪平衡的方位改變車輛重心的位置。該方法還包括當車輛重心的方位滿足預(yù)定條件時，用該至少一個車輪初始化車輛的動態(tài)平衡。在一些實施例中，當由下方地面施加至著陸裝置的負載小于預(yù)定量時，滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，使用與耦合至車輛的著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)相耦合的液壓傳感器，由下方地面施加負載至著陸裝置。在一些實施例中，當車輛向后俯仰且該著陸裝置不再與下方地面相接觸時滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，當支承部分相對于平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，該方法包括控制支承部分相對于平臺部分的位置以及車輛的俯仰來使得支架水平。在一些實施例中，該方法包括控制驅(qū)動器來使得保持該至少一個車輪在零速度狀態(tài)并相對于下方地面保持車輛處于靜止位置的命令無效。本發(fā)明，在另一個方面，特征在于動態(tài)平衡的車輛，其包括支架、至少一個車輪、以及具有耦合至該支架的支承部分和耦合至該至少一個車輪的平臺部分的耦合結(jié)構(gòu)，該耦合結(jié)構(gòu)允許該支承部分相對于平臺部分向前向后移動或滑動。該車輛還包括耦合至該至少一個車輪的驅(qū)動器，該驅(qū)動器動態(tài)地平衡該車輛并對該至少一個車輪提供動力來使得該車輛行進，以及耦合至該耦合結(jié)構(gòu)的致動器，該致動器控制支承部分相對于平臺部分的位置。該車輛還包括耦合至該車輛的著陸裝置，其中該著陸裝置和該至少一個車輪的組合在車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中。該車輛還包括耦合至驅(qū)動器以控制該驅(qū)動器并耦合至致動器以控制該致動器的控制器，該控制器被設(shè)置為將車輛從靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)過渡至動態(tài)平衡的狀態(tài)。該控制器被設(shè)置為控制該驅(qū)動器以命令該至少一個車輪保持零速度狀態(tài)并將車輛相對于下方地面保持在靜止位置、控制該致動器使得支承部分的位置相對于平臺部分移動或滑動來改變車輛重力位置的中心向著車輛能用該至少一個車輪平衡的方位、并且當車輛重心的中心位置滿足預(yù)定條件時用該至少一個車輪初始化車輛的動態(tài)平衡。 在一些實施例中，當由下方地面施加至著陸裝置的負載小于預(yù)定量時，滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，該車輛包括與耦合至車輛的著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)耦合的液壓傳感器，其中該液壓傳感器被用于確定由下方地面施加至該著陸裝置的負載。在一些實施例中，當車輛向后俯仰且該著陸裝置不再與下方地面相接觸時滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，當支承部分相對于平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，控制器控制驅(qū)動器和致動器來控制支承部分相對于平臺部分的位置以及車輛的俯仰來使得支架水平。在一些實施例中，控制器控制驅(qū)動器來使得保持該至少一個車輪在零速度狀態(tài)并相對于下方地面保持車輛處于靜止位置的命令無效。在一些實施例中，著陸裝置包括一個或多個車輪。本發(fā)明，在另一個方面，特征在于用于將車輛從動態(tài)平衡的狀態(tài)過渡至靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)的方法，該車輛包括支架、至少一個車輪、具有耦合至該支架的支承部分和耦合至該至少一個車輪的平臺部分的耦合結(jié)構(gòu)(該耦合結(jié)構(gòu)允許該支承部分相對于平臺部分向前向后移動或滑動)、耦合至該至少一個車輪從而動態(tài)地平衡該車輛并向該至少一個車輪提供動力來使得車輛行進的驅(qū)動器、耦合至該耦合結(jié)構(gòu)從而控制支承部分相對于平臺部分的位置的致動器、耦合至該控制件從而控制該驅(qū)動器且耦合至該致動器從而控制該致動器的控制器、以及耦合至該車輛的著陸裝置，其中該著陸裝置和至少一個車輪的組合在車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。該方法包括命令致動器控制支承部分相對于平臺部分的位置來保持零速度狀態(tài)并相對于下方地面保持車輛處于靜止位置、在維持車輛處于動態(tài)平衡狀態(tài)中的同時控制驅(qū)動器來將車輛向前俯仰、并當滿足著陸設(shè)置條件時終止車輛的動態(tài)平衡。在一些實施例中，該方法包括，在命令致動器控制支承部分相對于平臺部分的位置以保持零速度狀態(tài)并相對于下方地面將車輛保持在靜止位置之后，控制車輛以防止車輛向后俯仰。在一些實施例中，當由下方地面施加至著陸裝置的負載大于預(yù)定量時，滿足著陸設(shè)置條件。在一些實施例中，該方法包括使用與耦合至車輛的著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)相耦合的液壓傳感器，確定由下方地面施加至著陸裝置的負載。在一些實施例中，當著陸裝置與下方地面相接觸時滿足著陸設(shè)置條件。在一些實施例中，當支承部相對于平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足著陸設(shè)置條件。在一些實施例中，該方法包括在終止車輛的平衡后，將支承部分在向著著陸裝置的方向相對平臺部分移動。在一些實施例中，在終止車輛的動態(tài)平衡之前，該方法包括命令致動器將支承部分在向著著陸裝置的方向相對平臺部分移動。本發(fā)明，在另一方面，特征在于動態(tài)平衡的車輛。該車輛包括支架、至少一個車輪、以及具有耦合至該支架的支承部和耦合至該至少一個車輪的平臺部分的耦合結(jié)構(gòu)，該耦合結(jié)構(gòu)允許該支承部相對于平臺部分向前向后移動或滑動。該車輛還包括耦合至該至少一個車輪的驅(qū)動器，該驅(qū)動器動態(tài)地平衡該車輛并對該至少一個車輪提供動力來使得該車輛行進，以及耦合至該耦合結(jié)構(gòu)的致動器，該致動器控制支承部分相對于平臺部分的位置。該車輛還包括耦合至該車輛的著陸裝置和控制器，其中該著陸裝置和該至少一個車輪的組合在車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中，該控制器稱合至驅(qū)動器來 控制該驅(qū)動器且耦合至致動器來控制該致動器。該控制器被設(shè)置為將車輛從動態(tài)平衡的狀態(tài)過渡至靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。該車輛還被設(shè)置為命令該致動器來控制支承部分相對于平臺部分的位置，從而保持零速度狀態(tài)并將車輛相對于下方地面保持在靜止位置、控制該驅(qū)動器在維持車輛處于動態(tài)平衡狀態(tài)的同時向后俯仰車輛，并在滿足著陸設(shè)置條件時終止車輛的動態(tài)平衡。在一些實施例中，當由下方地面施加至著陸裝置的負載大于預(yù)定量時，滿足著陸設(shè)置條件。在一些實施例中，該車輛包括與耦合至車輛的著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)耦合的液壓傳感器，其中該液壓傳感器被用于確定由下方地面施加至該著陸裝置的負載。在一些實施例中，當著陸裝置與下方地面相接觸時滿足著陸設(shè)置。在一些實施例中，當支承部相對于平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足著陸設(shè)置。在一些實施例中，控制器被設(shè)置為在終止車輛的動態(tài)平衡后，將支承部分在向著著陸裝置的方向相對平臺部分移動。在一些實施例中，控制器被設(shè)置為在終止車輛的動態(tài)平衡之前，命令致動器將支承部分在向著著陸裝置的方向相對平臺部分移動。本發(fā)明，在另一方面，特征在于動態(tài)地平衡的車輛。該車輛包括用于支承有效載荷的支架、耦合至該支架的至少第一和第二車輪、和耦合至該第一和第二車輪的驅(qū)動器，驅(qū)動器用于動態(tài)地平衡該車輛并提供動力給該第一和第二車輪來行進該車輛。該車輛還包括耦合至該驅(qū)動器來控制該驅(qū)動器的控制器。該車輛還包括耦合至該支架并被設(shè)置于第一和第二車輪之前或之后的至少第三車輪，其中當車輛在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中操作時，第一、第二和第三車輪的組合將車輛維持在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中；以及制動系統(tǒng)，該制動系統(tǒng)包括耦合至第一和第二車輪的剎車和耦合至第三車輪用于接合與脫離該剎車的致動器組件，其中當?shù)谌囕喤c下方地面接觸時該致動器組件接合該剎車，且當?shù)谌囕喬щx下方地面時該致動器組件脫離該剎車。在一些實施例中，致動器組件包括主缸，且剎車包括液壓剎車，且其中制動系統(tǒng)包括將主缸耦合至液壓剎車的液壓管。在一些實施例中，車輛包括耦合至支架的第四車輪，該第四車輪包括主缸，其中所有的主缸和剎車通過液壓管被耦合在一起。
在一些實施例中，每一個剎車被設(shè)置為響應(yīng)于一個或多個主缸被壓縮而接合。在一些實施例中，車輛包括耦合至液壓管的液壓傳感器，用于測量液壓管中的液壓從而確定由下方地面所施加給第二車輪的負載。在一些實施例中，車輛包括用于提供制動狀態(tài)信號給控制器的制動傳感器。在一些實施例中，控制器被設(shè)置為當制動狀態(tài)信號表示剎車被接合時，控制器禁止車輛進入平衡模式。本發(fā)明，在另一方面，特征在于用于制動動態(tài)平衡的車輛的方法。該車輛包括用于支承有效載荷的支架、耦合至該支架的至少第一和第二車輪、耦合至該第一和第二車輪的驅(qū)動器從而動態(tài)地平衡該車輛并提供動力給該第一和第二車輪來行進該車輛、耦合至該驅(qū)動器來控制該驅(qū)動器的控制器、耦合至該支架并被設(shè)置于第一和第二車輪之前或之后的至少第二車輪，其中當車輛在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中操作時，第一、第二和第三車輪的組合將車輛維持在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中、以及制動系統(tǒng)，該制動系統(tǒng)包括耦合至第一和第二車輪的剎車和耦合至該第三車輪的致動器組件。該方法包括當?shù)谌囕喗佑|下方地面時，將剎車和致動器組件接合，并當?shù)谌囕喬щx下方地面時，將剎車和致動器組件脫離。在一些實施例中，致動器組件包括主缸，且剎車包括液壓剎車，且其中制動系統(tǒng)包 括將主缸耦合至液壓剎車的液壓管。在一些實施例中，車輛包括耦合至支架的第四車輪，該第四車輪包括主缸，其中所有的主缸和剎車通過液壓管被耦合在一起。在一些實施例中，該方法包括響應(yīng)于一個或多個主缸被壓縮而接合每一個剎車。在一些實施例中，該方法包括響應(yīng)于主缸被壓縮而將剎車與致動器接合。在一些實施例中，該方法包括測量液壓管中的液壓來確定由下方地面施加給第三車輪的負載。在一些實施例中，該方法包括監(jiān)測制動狀態(tài)信號來確定剎車是否被接合。在一些實施例中，該方法包括當制動狀態(tài)信號表示剎車被接合時，禁止車輛進入平衡模式。附圖
簡述根據(jù)附圖并參考以下詳細描述將更容易地理解本發(fā)明的上述特征，在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛的示意圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛的示意圖。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的用于動態(tài)地控制車輛的穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)的框圖。圖3A是相對于車輛的接地部件的車輛重心的位置的框圖。圖3B是相對于車輛的接地部件的圖3A的車輛的重心的可選位置的框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的用于控制車輛的操作的控制器的框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛的示意圖。圖6A是用于將車輛從靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)過渡到動態(tài)平衡狀態(tài)的方法的流程圖。圖6B是用于將車輛從動態(tài)平衡狀態(tài)過渡到靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)的方法的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛的制動系統(tǒng)的示意圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的用于制動動態(tài)平衡的車輛的方法的流程圖。說明件實施例的詳細描述圖I是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛100的示意圖。車輛100包括耦合至支架104的外殼102。車輛100還包括耦合至平臺112的至少一個接地部件110 (如，一個或多個車輪)。接地部件Iio繞著耦合至平臺112的軸114而旋轉(zhuǎn)。車輛100還包括耦合結(jié)構(gòu)172，該耦合結(jié)構(gòu)包括耦合至支架104的支承部分172a和耦合至平臺112的平臺部分172b。耦合結(jié)構(gòu)172允許支承部分172a相對于平臺部分172b向前向后移動或滑動。在這個實施例中，耦合結(jié)構(gòu)172是滑軌組件，而支承部分172a是軌道且平臺部分172b是軌道導(dǎo)件。在這個實施例中，人類對象(未示出)操縱輸入設(shè)備106來引起車輛100的重心140的位置改變。輸入設(shè)備106耦合至連桿108。連桿108耦合至支架104。輸入設(shè)備106可以是，例如，控制桿、軛狀物、方向盤或手把。人類對象向前推動輸入設(shè)備106 (向著負X軸方向)，這樣相對于接地部件110而向前移動外殼102和支架104 (向著負X軸方向)。車輛100的重心140的位置響應(yīng)于外殼102和支架104向前移動而向前移動。響應(yīng)于車輛100的重心140向前移動，通過接地部件110產(chǎn)生向前扭矩。人類對象向后拉動輸入設(shè)備106 (向著人類對象并沿著正X軸方向)，這樣相對于接地部件110而向后移動外殼102和支架104 (向著正X軸方向)。車輛100的重心140的位置響應(yīng)于外殼102和支架104向后移動而向后移動。響應(yīng)于車輛100的重心 140的位置向后移動,通過接地部件110產(chǎn)生負扭矩。車輛100還包括耦合至耦合結(jié)構(gòu)172的致動器190，致動器190用于控制支承部分172a相對于平臺部分172b的位置。車輛100還包括耦合至平臺112和接地部件110的驅(qū)動器180。驅(qū)動器180 (如，電動驅(qū)動器)將動力傳遞給接地部件110來引起接地部件110的旋轉(zhuǎn)從而向前(向著負X軸方向)向后(向著正X軸方向)行進/移動該車輛。驅(qū)動器180還相對于重力將平臺112維持在期望的取向(如，水平或接近水平的所期望的變化)。在一些實施例中，車輛100包括兩個或更多個橫向地設(shè)置(沿Z軸，沿Z軸的正方向是出紙面的)的接地部件110，幫助向車輛100提供橫向穩(wěn)定性。車輛100還包括耦合至驅(qū)動器180來控制該驅(qū)動器180且耦合至致動器190來控制該致動器190的至少一個控制器194 (如，圖4的控制器400)?？刂破?94響應(yīng)于外殼102和支架104相對于接地部件110和平臺112的位置而控制車輛100的平衡。人類對象(未示出)操縱輸入設(shè)備106來命令驅(qū)動器108命令接地部件110的轉(zhuǎn)動從而將車輛100在iu后方向中移動。在一些實施例中，當外殼102、支架104、和支承部分172a相對于平臺部分172b、平臺112、和接地部件110向前或向后滑動時，外殼102、支架104、和支承部分172a相對于下方地面/地面維持在所期望的取向(如，水平或接近水平的變化)。在可選實施例中，當外殼102、支架104、和支承部分172a相對于平臺部分172b、平臺112、和接地部件110向前或向后滑動時，外殼102、支架104、和支承部分172a相對于地面俯仰?？烧{(diào)整車輛100以使當外殼102、支架104、和支承部分172a相對于平臺部分172b、平臺112、和接地部件110向前滑動時，外殼102、支架104、和支承部分172a向前俯仰，或可選地，調(diào)整車輛100以使當外殼102、支架104、和支承部分172a相對于平臺部分172b、平臺112、和接地部件110向前滑動時，外殼102、支架104、和支承部分172a向后俯仰。在一些實施例中，在不引起外殼102、支架104、和支承部分172a相對于平臺部分172b、平臺112、和接地部件110移動的情況下，人類對象向前或向后改變他/她的重量來移動重心位置，從而分別弓I起車輛向前或向后移動。在一些實施例中，連桿108耦合至向連桿108的運動提供剛度或阻尼的設(shè)備，從而，例如加強對于車輛的特定類型的輸入和/或增強人類對象的體驗。在一些實施例中，該設(shè)備限制了允許連桿108移動的速度，這限制了允許重心140的位置改變的速度，且因此，限制了車輛100的速度的改變率。在一些實施例中，該設(shè)備阻尼了連桿108的運動中的震蕩，從而減少了控制車輛100的操作的控制器的俯仰控制環(huán)和/或重心控制環(huán)中的震蕩。在沒有該設(shè)備的情況下，通過，例如人類對象推或拉輸入設(shè)備106所引起的連桿108中的震蕩將引起車輛100的俯仰和/或速度的震蕩。在一些實施例中，支承部分172a和/或平臺部分172b包括減震器，當支承部分172a由于例如外部干擾或車載干擾相對于平臺部分172b不協(xié)調(diào)地移動時，該減震器防止車輛100的速度震蕩。例如，當車輛100駛過障礙時，支承部分172a可相對于平臺部分172b移動或滑動，藉此移動了車輛100的重心140的位置。重心140的位置的向前或向后的移動引起車輛100加速或減速。因此，將支承部分172a耦合至平臺部分172b的減震器將減少否則由障礙引起的高頻動作，且減少了由于障礙引起的車輛100的速度的變化。減震器 不會阻尼例如由推動輸入設(shè)備的人類對象引起的來命令車輛的重心140的位置變化的低頻動作。在一些實施例中，減震器被設(shè)置為阻尼高頻震蕩或沖擊。減震器可以是將支承部分172a耦合至平臺部分172b的機械減震器。在一些實施例中，減震器是實現(xiàn)于控制器194中的阻尼項。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛200的示意圖。外殼202耦合至支架204。至少一個接地部件210耦合至平臺212。接地部件210繞軸214旋轉(zhuǎn)。車輛200還包括耦合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是至少一個四連桿機構(gòu)224(第一桿224a和第二桿224b的組合)。第一桿224a的第一端252a耦合至支架204且第二桿224b的第一端252b耦合至支架204。桿的第一端252a和第一端252b是稱合結(jié)構(gòu)的支承部分。第一桿224a的第二端256a稱合至平臺212且第二桿224b的第二端256b耦合至平臺212。桿的第二端256a和第二端252b是耦合結(jié)構(gòu)的平臺部分。外殼202和支架204沿著由四連桿機構(gòu)224在X-Y平面中的轉(zhuǎn)動所界定的路徑260移動。在這個實施例中，人類對象(未示出)操縱輸入設(shè)備206來引起車輛200的重心240的位置改變。輸入設(shè)備206耦合至連桿208。連桿208耦合至支架204。人類對象向前推動輸入設(shè)備206 (向著負X軸方向)，這將外殼202和支架204沿著由四連桿機構(gòu)224的轉(zhuǎn)動所界定的路徑260移動，將外殼202和支架204相對于接地部件210向前移動(向著負X軸方向)。車輛200的重心240的位置響應(yīng)于外殼202和支承204向前移動而向前移動。響應(yīng)于車輛200的重心240的位置向前移動，由接地部件210產(chǎn)生向前扭矩。人類對象向后拉輸入設(shè)備206 (向著人類對象的身體且沿著正X軸方向),這將外殼202和支架204沿著由四連桿機構(gòu)224的轉(zhuǎn)動所界定的路徑260移動，將外殼202和支架204相對于接地部件210向后移動(向著正X軸方向)。車輛200的重心240的位置響應(yīng)于外殼202和支承204向后移動而向后移動。響應(yīng)于車輛200的重心240的位置向后移動，由接地部件210產(chǎn)生負扭矩。在一些實施例中，車輛200包括兩個橫向設(shè)置的接地部件。車輛還包括兩個四連桿機構(gòu)(如，兩個四連桿機構(gòu)224 )。每一個四連桿機構(gòu)耦合至兩個橫向設(shè)置的接地部件中的一個。在一些實施例中，一個或多個四連桿機構(gòu)是柔性桿。柔性桿彎曲以允許，例如，外殼和支架沿路徑(如，圖2A的路徑260)移動。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛268的三維視圖。人類對象(未示出)靠坐在位于至少部分地封住人類對象的外殼276中的支架272上。車輛268包括兩個車輪260,264o該兩個車輪206、264耦合至平臺280。車輪260同車輪264相橫向地設(shè)置。每一個車輪繞軸284旋轉(zhuǎn)且由至少一個驅(qū)動器288 (如，電動驅(qū)動器)提供動力。控制器(292)耦合至驅(qū)動器288用于響應(yīng)于車輛取向(如，俯仰)和車輛268的重心296的位置的變化而提供控制信號。當人類對象乘用車輛268時，控制器292實現(xiàn)控制環(huán)并感測可能源自重心296在前后平面中的位置變化的車輛268取向的變化，并基于重心296的位置變化而控制提供給車輪260、264的動力。響應(yīng)于車輛268的取向的變化以及重心296的位置的變化，將扭矩施加至車輪260、264來動態(tài)地穩(wěn)定車輛268，類似于美國專利申請No. 12/266. 170 (該專利的全部內(nèi)容通過參考全部并入此處)中所述的那樣。在一個實施例中，當重心296的位置在向前方向(向著負X軸方向)中移動時，驅(qū)動 器288提供給兩個車輪260、264足夠的動力使得車輛268向前移動(向著負X軸方向)。當重心296在向后方向(向著正X軸方向)中移動時，驅(qū)動器288提供給兩個車輪260、264足夠的動力使得車輛268減速并反向，從而車輛268向后(向著正X軸方向)移動。還可感測車輛268的俯仰(車輛268繞軸284的角取向)并在控制環(huán)中補償該俯仰?？刂破靼ㄓ糜诟袦y車輛268的取向的陀螺儀，車輛268的取向可能源自重心296的位置的變化。在基于支承部分相對于平臺部分(如，圖I的支承部分172a和平臺部分172b)的位置變化而不是響應(yīng)于俯仰的變化而動態(tài)地穩(wěn)定車輛268時，在操作過程中，減少車輛268俯仰變化。這還縮短了車輛268響應(yīng)加速和/或減速命令所用的時間。車輛268通過在車輪260和264接地的方位上方恢復(fù)車輛268的重心296的位置而加速和/或減速。如果車輛268響應(yīng)于俯仰的變化而被加速和/或減速，車輛268的控制器將首先需要引起重心296的位置相對于穩(wěn)定狀態(tài)位置的變化，并且然后命令驅(qū)動器288以這樣的方式操作車輪260和264從而在接地部件接地的方位上方定位重心296。相比于響應(yīng)于重心位置變化的加速和/或減速，供車輛268響應(yīng)加速和/或減速命令引起重心296的位置變化回穩(wěn)定狀態(tài)位置所需要的時間是時間延遲。車輛268不需要引起重心296的位置從穩(wěn)定狀態(tài)的變化，因為重心296的位置變化內(nèi)在地含在加速和/或減速命令中。加速和/或減速命令使得車輛268的取向的變化成為必要，從而將重心296定位在正確位置以使加速和/或減速可開始。圖3是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例，用于動態(tài)地控制具有兩個橫向設(shè)置的車輪(如，圖2B的車輪260和264)的車輛的穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)300的框圖?？刂破?02 (如，圖4的控制器400)從傳感器模塊304，接收支承部分(如，圖I的支承部分172a)相對于平臺部分(如，圖I的平臺部分172b)的位置(這影響了車輛重心的位置)的輸入特性。基于由傳感器模塊304提供的至少支承部分相對于平臺部分的位置，控制器命令左側(cè)電動驅(qū)動器306或右側(cè)電動驅(qū)動器308中的至少一個的扭矩T (如，施加至相應(yīng)接地部件的扭矩)。圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例，示出車輛330的重心322的位置對于車輛330的操作的影響的框圖。車輛330具有總質(zhì)量M2 (重量M2g)。車輛330的有效載荷和一部分的質(zhì)量被標記為M1 (重量Ag),對應(yīng)于重心322的質(zhì)量。兩個橫向設(shè)置的接地部件320的質(zhì)量被標記為質(zhì)量Mci (重量M#)。車輛330的重量表表達為M2g=M1g+M0g 等式 I車輛330的能沿X軸方向相對于接地部件320的位置移動的那部分被表達為重心322。參看圖3A，重心322位于接地部件320接觸下方地面的方位338上方的初始方位334處。參看圖3B，重心322位于方位342，位于沿負X軸方向相對于初始方位334距離L處。在一個實施例中，通過人類對象移動車輛330重心位置，重心322定位于方位342處。(圖3的)傳感器模塊304提供車輛330的俯仰和車輛330的取向給控制器302。當重心322的位置342變化時，該俯仰和取向隨之變化?？刂破?02輸出信號給左側(cè)電動驅(qū)動器306和右側(cè)電動驅(qū)動器308來施加扭矩[T=(Mlg) (L)]給接地部件320，以引起接地部件320在重心322從之前方位338移位的方向(如，向前沿著負X軸方向)中移動，從而維持車輛330的平衡。
車輛330的質(zhì)量可有利地被分配在有效載荷與相關(guān)結(jié)構(gòu)(并稱322)和接地部件與相關(guān)結(jié)構(gòu)(并稱320)之間來最大化加速與減速性能。在一個實施例中，有利的是將車輛330的全部質(zhì)量中的較大百分比放置在車輛330的移動部分(即，在有效載荷與相關(guān)結(jié)構(gòu)322)上，從而最大化加速和減速性能。將車輛330全部質(zhì)量中的更多放置在移動部分322能使質(zhì)量中的更大的量貢獻于產(chǎn)生對于加速或減速車輛330所需要的電動機命令。然而，如果，車輛330全部質(zhì)量中的更多被放置在接地部件與相關(guān)結(jié)構(gòu)320處，質(zhì)量中的較大百分比可能成為車輛330需要作為整個車輛330的一部分去移動的負載。控制器302還與用戶界面310和車輪旋轉(zhuǎn)控制器312交互。例如，用戶界面310可包括用于啟動或關(guān)閉車輛、或用于觸發(fā)車輛的不同操作模式的控制器。傳感器模塊304檢測一個或多個車輛參數(shù)來確定車輛重心位置的變化(如，由于圖I的車輛100的支承部分172a相對于平臺部分172b的移動引起的)。在一個實施例中，傳感器模塊304產(chǎn)生指示在時間上的一個瞬間重心位置相對于在時間上的另一個瞬間的重心位置的變化的信號。例如，可使用附著至彈簧的距離傳感器、負載傳感器、傾斜計、陀螺儀、螺旋觸簧(whiskers)、和/或角速率傳感器來確定車輛重心的變化。還可使用其它傳感器(例如，光學(xué)傳感器和/或磁性傳感器)，因而其也在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？刂破?02包括控制算法來基于滑軌位置(即，支承部分相對于平臺部分)而確定將由左側(cè)電動驅(qū)動器306和/或右側(cè)電動驅(qū)動器308施加的扭矩的量。例如，基于車輛的當前操作模式、車輛所經(jīng)歷的操作條件、以及人類對象的喜好，可在車輛的設(shè)計過程中或?qū)崟r地設(shè)置該控制算法。作為示例，而不意在限制，控制算法可采取該形式扭矩命令(TorqueCommand) =K · (C+0) 等式 2其中K是增益,C是定義車輛的重心位置的矢量,且O是偏移。重心位置，C,可以是由滑軌的期望位置(支承部分相對于平臺部分)減去滑軌的被感測的位置所定義的誤差項的形式。改變滑軌位置可以是被用于影響CG的位置的方法?；壍钠谕恢每衫缡强刂扑惴ㄖ械念A(yù)定常數(shù)?？蛇x地，車輛中的人類對象可經(jīng)由用戶界面而設(shè)定滑軌的位置。在這個實施例中，一旦啟動車輛且在允許車輛的移動之前，人類對象可激活車輛上的開關(guān)，該開關(guān)基于從傳感器模塊接收到的輸入而觸發(fā)滑軌的期望位置的判定。這允許人類對象來獲取滑軌的已知初始位置，然后，人類對象可偏離該初始位置，從而引起滑軌位置的變化(弓丨起CG位置的變化)。增益，K，可以是預(yù)定常數(shù)，或可由人類對象通過用戶界面310輸入或調(diào)節(jié)。最一般地，增益K是矢量，扭矩被確定為增益與滑軌位置位移矢量的標量積。車輛對于滑軌位置的變化的響應(yīng)性可由K所決定。例如，增加矢量K的至少一個元素的大小引起人類對象感知到更硬的響應(yīng)，其中滑軌位置的較小變化引起較大扭矩命令。偏移，0，可被結(jié)合到控制算法中來決定施加至左側(cè)電動驅(qū)動器306和右側(cè)電動驅(qū)動器308的扭矩，附加于、或分離于C的直接效果。因此，例如，人類對象可通過用戶界面310 (如，圖I的輸入106)提供輸入，該輸入被控制器302與例如滑軌位置的變化同等地對待。在一個實施例中，通過分別計算左側(cè)電動驅(qū)動器306所期望的扭矩和右側(cè)電動驅(qū) 動器308所期望的扭矩可完成操控。附加地，追蹤左側(cè)車輪動作和右側(cè)車輪動作允許進行調(diào)節(jié)，如同控制領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的那樣，從而防止車輛的不想要的操控且從而考慮到了左側(cè)電動驅(qū)動器306和右側(cè)電動驅(qū)動器308之間的性能差異。在具有至少兩個橫向設(shè)置的接地部件(如，左側(cè)和右側(cè)車輪)的實施例中，通過提供例如左側(cè)和右側(cè)接地部件的獨立式電動機可完成操控?？煞蛛x地計算左側(cè)電動機所期望的扭矩和右側(cè)電動機所期望的扭矩。附加地，用接地部件旋轉(zhuǎn)傳感器312追蹤左側(cè)接地部件動作和右側(cè)接地部件動作允許做出調(diào)節(jié)，如同控制領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的那樣，從而防止車輛的不想要的操控且從而考慮到了兩個電動機之間的性能差異。在一些實施例中，當車輛處于更低速度時將操控敏感度調(diào)節(jié)至更高敏感度，且當車輛處于更高速度時調(diào)節(jié)至更低敏感度，從而允許，例如，在更高速度下的更簡單的操控。在一些實施例中，控制系統(tǒng)300限制了車輛的速度?？苫?，例如，與車輛的操作模式相關(guān)聯(lián)的最大速度或來自人類對象的輸入來設(shè)定速度限制。在一個實施例中，控制系統(tǒng)300包括限速算法，其通過控制車輛的俯仰來調(diào)整車輛的速度。控制器302改變車輛的俯仰，此舉移動重心位置。取決于重心移動的方向，重心位置的變化引起車輛加速或減速。限速算法引起控制器302通過調(diào)節(jié)期望俯仰角ΘΒ來限制車輛的速度。系統(tǒng)300的俯仰控制環(huán)控制系統(tǒng)300來實現(xiàn)期望的俯仰角0D?；谌缦玛P(guān)系來確定期望的俯仰角Od的調(diào)節(jié)
A_ _B_ _C_"Qj)= K\* K2*^SpeedLimit — Vcm)+ K3*(IntegratedSpeedError)+K4*(Acceleration)等式 3其中Vspeedumit是車輛當前所允許的最大速度、Vcm是車輛的速度、K2是成比例于車輛速度限制和車輛實際速度之間的差異的增益、K3是積分(integrated)速度誤差的增益，積分速度誤差是車輛速度限制和車輛實際速度之間的積分差異、K4是車輛加速度的增益、Kl是整體計算的期望俯仰的增益，該俯仰可以是例如車輛重心位置的函數(shù)、且Od是所期望的俯仰角。等式3中的項A、B、和C的累積效果是如果向前的速度限制被超過，引起車輛向后俯仰為減速取向。所期望的俯仰角 D在一個實施例中，所期望的俯仰角 “呆持不變(如，車輛保持與地面平齊)。當達到預(yù)定最大速度限制時，控制系統(tǒng)300通過將所期望的俯仰角Od設(shè)定為使得車輛減速的值來防止車輛超過最大速度限制。這具有控制系統(tǒng)300命令車輛向后俯仰的效果，這引起車輛的速度下降。在一些實施例中，控制系統(tǒng)300被設(shè)置為考慮到命令車輛減速的人類對象。當控制系統(tǒng)300確定人類對象已經(jīng)引起了重心位置向后變化時，控制器減少增益Kl的值。通過減少增益Kl的值，控制系統(tǒng)中的俯仰角項(例如，受到等式3命令)被去強調(diào)。由于控制系統(tǒng)300去強調(diào)俯仰角項，控制系統(tǒng)300不會像沒有人類對象命令車輛減速時那種程度地命令車輛向后俯仰。圖4是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例 的用于控制車輛(如，圖I的車輛100)的操作的控制器400的框圖?？赏ㄟ^多個嵌套且協(xié)作的閉環(huán)系統(tǒng)控制器來管理車輛對于駕駛員402或控制器404 (如，自發(fā)的)輸入命令、地形、有效載荷、風(fēng)力載荷、和系統(tǒng)能力的動態(tài)響應(yīng)。俯仰控制器406維持車輛的動態(tài)穩(wěn)定。俯仰控制器406可從多種來源獲取反饋數(shù)據(jù)，例如，從俯仰狀態(tài)估計器(PSE) 410獲得俯仰和俯仰率408、且從滑軌安裝的弦線電位計414 (或者，提供例如耦合結(jié)構(gòu)的支承部分相對于耦合結(jié)構(gòu)的平臺部分的位置的測量的其他合適的傳感器)獲得滑軌位置412。俯仰控制器416可將車輪電動機速度命令418輸出從而保持車輛底盤(如，支架)水平。車輛的偏航控制器466可從HMI 402 (或控制器404)獲取操控命令作為輸入，并將該操控命令420與來自車輪電動機驅(qū)動器424的車輪速度422進行比較從而創(chuàng)建對于操控和轉(zhuǎn)彎車輛所需要的車輪電動機速度命令分量426。車輪電動機速度命令438可包括車輛推進的命令分量和車輛操控的命令分量。在一些實施例中，對于一個車輪，操控命令分量426被添加至推進命令分量418(來自俯仰控制器406)，對于另一個車輪，操控命令分量426被從推進命令分量418中減去。車輛的速度控制器428可從HMI 402 (或控制器404)接收速度命令430作為輸入，該命令如果有必要的話已經(jīng)受到了車輛限速器432的限制。車輛速度控制器428可操作滑軌位置命令434來調(diào)節(jié)影響CG位置的滑軌的位置、以及因此，由車輪施加至下方地面以調(diào)節(jié)車輛的加速度和速度的扭矩。車輛速度控制器428可從車輪電動機驅(qū)動器422和滑軌電動機驅(qū)動器436接收速度反饋。車輪速度命令分量418和426可從俯仰控制器406和偏航控制器466輸出并可被組合以創(chuàng)建整體電動機速度命令438，車輛可用該命令438來平衡、操控和驅(qū)動車輛的。所獲得的車輪速度命令438可被發(fā)送至車輪馬達驅(qū)動器424，該驅(qū)動器可控制車輪電動機442的速度。車輪電動機驅(qū)動器424可以是數(shù)控、正弦調(diào)制、和永磁電動機驅(qū)動器?；壩恢妹?34可從車輛速度控制器428中被輸出，控制器428可受限于作用力限制器(effort limiter)444，該命令可被輸入至滑軌位置控制器446?；壩恢每刂破?46將滑軌位置命令434與來自弦線電位計的實際滑軌位置412相比較并輸出滑軌電動機速度命令448。電動機速度命令448可被輸入至滑軌致動器電動機驅(qū)動器450，驅(qū)動器450可控制滑軌電動機468的速度。在車輛的車輪電動機驅(qū)動器424內(nèi)，其中可存在電動機速度環(huán)來控制電動機電流回路，該電流回路可控制可將變化的3相電壓輸出至車輛車輪電動機442的功率橋的占空t匕。車輛的車輪電動機位置458可從電動機軸編碼器460被反饋至車輪電動機驅(qū)動器424用于通信以及關(guān)閉速度環(huán)?？捎贸杀壤脑鲆鎭碓O(shè)置速度控制器。因此，在負載下可利用穩(wěn)定狀態(tài)的速度誤差。穩(wěn)定狀態(tài)的速度誤差的出現(xiàn)可幫助確保由冗余電動機攜載的負載(如果被實現(xiàn)的話)以合理均衡的方式被分擔(dān)。每一個車輪電動機驅(qū)動器424中的電流限制器可保護電動機驅(qū)動器424及其電動機424免于過熱，同時允許短時間段的峰值扭矩能力和不確定時間段操作的持續(xù)扭矩能力。為了了解如何限制推進系統(tǒng)的所要求的作用力，可估算車輪電動機電流能力?？赏ㄟ^了解可從車輪電動機驅(qū)動器424反饋的當前電動機速度、電流和電流限制、以及來自電池狀態(tài)估計器(BSE)452的經(jīng)估算的電池電阻和開路電壓來估算電動機電流能力。因此，通過監(jiān)測響應(yīng)于電池電流改變電池電壓的量，BSE 452可使用從電池456反饋的電流和端電壓來估算電池電阻。BSE 452可從實際電池電流和端電壓和電池所估算的電阻來估算開路電池電壓(無負載電壓)。使用來自BSE 452的電池狀態(tài)估算、來自車輪電動機驅(qū)動器425的電動機電流、電流限制和速度反饋作為輸入，電動機電流能力估算器(CCE) 454可估算車輛推進系統(tǒng)在時間上任意點可產(chǎn)生的電動機電流。電流能力可被傳送至作用力限制器444，其限制了滑軌位置來保持余量(margin)位于所命令的電流和系統(tǒng)的電流能力之間，因此可維持平衡和操控 能力。車輛的電動機驅(qū)動器424可包括電流限制算法來調(diào)節(jié)車輛的電動機電流處于峰值和持續(xù)限制之間。選擇限制來保護電動機442和驅(qū)動器424。在所命令的電流或目標電流位于驅(qū)動器的持續(xù)限制之上的任何時候，驅(qū)動器的增強限制可被放慢至驅(qū)動器的持續(xù)限制。當電動機目標電流下降至持續(xù)限制之下時，增強限制可回轉(zhuǎn)為峰值限制。增強限制可從驅(qū)動器424被反饋回CCE 454。車輛的速度限制器432可設(shè)定系統(tǒng)的最高速度限制并實現(xiàn)由車輛的安全內(nèi)核462所要求的減速響應(yīng)。因此，速度限制器432可將速度限制值464發(fā)送至車輛的速度控制器428，該控制器增強了該速度限制值464。當安全內(nèi)核462確定需要減速響應(yīng)時，其可要求來自速度限制器432的減速響應(yīng)。速度限制器432可計算隨時間變化的速度限制(可被用于減速響應(yīng))并將該隨時間變化的速度值傳送至速度控制器428。安全內(nèi)核426可發(fā)出對危險和錯誤的數(shù)種響應(yīng)466，該響應(yīng)466可導(dǎo)致改變速度限制。例如，限速響應(yīng)、零速響應(yīng)、全系統(tǒng)安全關(guān)閉、和半系統(tǒng)安全關(guān)閉(對于冗余系統(tǒng))。就這些響應(yīng)均可引起系統(tǒng)減速的事實而言，這些響應(yīng)是類似的；這些響應(yīng)可限制到的值和這些響應(yīng)可引起的系統(tǒng)減速度是不一樣的。附加地，一旦系統(tǒng)到達零速，安全關(guān)閉響應(yīng)可與著陸(過渡至靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài))和關(guān)閉命令相耦合。在諸如當慣性測量單元(IMU)470 “混亂”時之類的過渡條件下可發(fā)出車輛的限速響應(yīng)。一旦過渡條件消失(如，不再快速地轉(zhuǎn)彎)，速度上的限制可被緩慢地消失。例如，如果引起限速響應(yīng)的條件持續(xù)，可發(fā)出零速響應(yīng)，且該系統(tǒng)可相當快速地將速度限制設(shè)定為零。當系統(tǒng)遇到需要系統(tǒng)變?yōu)橥Ｖ购蛿嚯姷腻e誤時，可出現(xiàn)安全關(guān)閉響應(yīng)。安全關(guān)閉將系統(tǒng)轉(zhuǎn)為零速。系統(tǒng)被轉(zhuǎn)為零速度的速度可隨著安全關(guān)閉的類型而變化。在其中全系統(tǒng)可用的情況下，系統(tǒng)可以最大可能的速度進行減速從而最小化系統(tǒng)維持為故障態(tài)的時間。對于半系統(tǒng)情況下的冗余系統(tǒng)，減速度可減半，因為系統(tǒng)僅具有一半能力且企圖以最大全系統(tǒng)速度進行減速可能增加飽和化半系統(tǒng)能力的可能性。當速度限制器432已經(jīng)實現(xiàn)了自己的任務(wù)時，速度限制器432可通知安全內(nèi)核462，不過有時候可延遲該反饋來確保，例如，在發(fā)出著陸和關(guān)閉命令之前已經(jīng)使系統(tǒng)動態(tài)靜止下來。
俯仰控制器406可為俯仰和俯仰率而使用所估算的反饋數(shù)據(jù)。可從來自MU470的原始角速率和加速度數(shù)據(jù)而在俯仰狀態(tài)估算器(PSE) 410中計算這些估算。俯仰控制器406可以是閉環(huán)控制器且可以是主平衡功能。俯仰控制器406具有有關(guān)車輛相關(guān)于重力的所期望的和所測量的俯仰取向的輸入信息，且可為致動器創(chuàng)建命令來提供穩(wěn)定力。這些力，在俯仰軸中提供穩(wěn)定性的同時，對車輛的一般向前/向后運動提供推動力。俯仰控制器406的輸出418是整體推進命令的分量且在另一個模塊中可被與其他分量相加。俯仰控制器406可包括四項，這四項的和構(gòu)成俯仰命令。第一項可以是施加至所期望的和所測量的/估算的俯仰之間的差異(也被稱為“誤差”)的增益。增益和誤差的乘積一般被稱為“比例項”。當被施加至平衡的車輛時，比例項向車輛俯仰或“傾斜”的方向驅(qū)動車輛。由線性滑軌致動器所表示的附加自由度可要求俯仰控制器的第一項的補償。俯仰偏移可被施加為滑軌位置的函數(shù)。俯仰偏移通過由當前滑軌位置乘以經(jīng)驗導(dǎo)出的增益來偏移所期望的俯仰。當至懸掛負載的距離大小被增加時，可完成此舉來補償車輪致動器上所要 求的增加的扭矩。至懸掛負載的距離被計算為從中間平衡點(而不是從滑軌行進的中心)的向前/向后距離。第二項可以是施加至俯仰率數(shù)據(jù)的增益。這個項通常被稱為“速度項”。速度項與俯仰動作相對，且因此抵抗取向的變化。其可以是控制器中的阻尼源。第三項可以是控制速度或電壓的電動機驅(qū)動器。其可以是基于左側(cè)和右側(cè)車輪電動機的平均速度的“前反饋項”?？墒褂眠@個項來為給定車輛速度提供某個穩(wěn)定狀態(tài)命令從而當速度增加時減少俯仰誤差增加的需要。當直接地命令電動機電流時，對于俯仰控制器而言這個項可能是不必要的。第四項可用于滑軌動作補償。當滑軌移動時，其對系統(tǒng)施加干擾力。這個項可以是基于滑軌動作的“前反饋項”。當在車輛耦合結(jié)構(gòu)的支承部分相對于車輛耦合結(jié)構(gòu)的平臺部分之間有相對運動時，可使用該項來提供某些阻尼。當由支承部分相對于平臺部分之間的任何相對運動激發(fā)俯仰環(huán)時，可執(zhí)行增加阻尼的功能。在一個實施例中，使用速度控制器(指被用于控制圖I的車輛100的操作速度的圖4的車輛速度控制器428)來實現(xiàn)該方法。速度控制器是閉環(huán)控制器，其調(diào)節(jié)車輛的前/后運動。通過控制滑軌控制器446和俯仰控制器406的組合的效果來實現(xiàn)此。速度控制器428計算滑軌的期望位置，此期望位置由滑軌位置控制器來實現(xiàn)。所引起的重心(CG)位置的變化繼而可通過引起俯仰誤差來引起運動，且因此車輪運動可由俯仰控制器所驅(qū)動。速度控制器428可以是可利用低級控制器直接(滑軌)或間接(俯仰)控制車架(plant)的高級控制器。速度控制器的輸出可以是饋入滑軌控制器的期望滑軌位置。通過相對于車輪110定位外殼102、支架104、和耦合結(jié)構(gòu)172的支承部分172a和電池質(zhì)量，速度控制器428可在俯仰環(huán)中引起命令，該命令繼而可引起車輛加速度，速度控制器可用該車輛加速度來實現(xiàn)其目標?？蓮膩碜詢蓚€源(手動控制器402或控制器404)中的一個來計算速度環(huán)的目標。速度控制器428能在這兩個源之間切換，同時該環(huán)關(guān)閉以實現(xiàn)系統(tǒng)的操作目標，包括在行進(fly)時的模式轉(zhuǎn)換。速度控制器428可具有比例項和積分項。出于一些理由，積分項可能是重要的。積分項可為系統(tǒng)提供在外部干擾(如，風(fēng))存在時在平地、傾斜表面上的靜止保持能力，且補償在工作速度范圍外發(fā)生的系統(tǒng)損失來有效地實現(xiàn)目標。速度控制器428反饋是車輪速度422和滑軌速度436的組合。這對于速度環(huán)的穩(wěn)定性而言可以是重要的?？紤]到其中系統(tǒng)停止且速度控制器428僅使用所有現(xiàn)有車輪速度的平均作為反饋的情況。如果前進速度是所期望的，滑軌可被向前移動。當滑軌向前移動時，在底盤上有作用力，其可引起車輪向后滾動。這個向后滾動可增加速度誤差且進一步向前推動滑軌，這繼而可增加創(chuàng)建正向反饋的向后滾動等。通過使得車輛速度等于當前車輪和滑軌速度的平均值之和，可修復(fù)這個不期望的響應(yīng)，因為當車輪向后移動時滑軌可向前移動，這可具有消除該效果的趨勢。通過基于正向/反向狀態(tài)設(shè)定對于速度目標的限制可實現(xiàn)操作的反向模式。在該反向模式中可允許某個較小的速度限制(如，小于3mph )且在正向模式中不允許反向運動。可在兩個模式中均允許正向運動命令；正向模式可被認為是反向運動禁止模式。通過系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)和模式輸入開關(guān)(如，可由用戶或自發(fā)控制器操作)來調(diào)節(jié)模式之間的過渡。在一個實施例中，為了當在正向模式時能確保反向模式，標準可以是系統(tǒng)速度必須較低、速度目標必須較低、且正向/反向模式按鈕必須被按下。這個請求可不被鎖存。為了當在反向模式時實現(xiàn)正向模式，可用相同的標準切換模式以進入反向模式，或者如果該系統(tǒng)處于零速度時向前推節(jié)流輸入。
啟動和著陸圖5是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛500的示意圖。車輛500類似于圖I的車輛100，且相同的參考標記涉及相同的部件。車輛500包括耦合至車輛500的著陸裝置504。在這個實施例中，著陸裝置504包括車輪508。當車輛500被向前俯仰(沿曲線528向前方向旋轉(zhuǎn))預(yù)定量時，著陸裝置504與下方地面532接觸。著陸裝置504和至少一個車輪110的組合將車輛500維持在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。在一個實施例中，至少一個車輪110是多個橫向設(shè)置的車輪。在另一個實施例中，著陸裝置504是多個墊木(skid)、板、或車輪組件，在車輛500沒有動力時向車輛500提供橫向穩(wěn)定性。在這個實施例中，著陸裝置504位于至少一個車輪110前；然而，在一些實施例中，著陸裝置504位于至少一個車輪110后。車輛500還包括耦合至著陸裝置504的主缸512和耦合至至少一個車輪110的剎車516 (如，液壓夾鉗式剎車)。主缸512通過液壓管520耦合至剎車516。主缸和液壓管520的組合形成用于接合與脫離剎車516的致動器系統(tǒng)?？墒褂每蛇x的致動器系統(tǒng)來響應(yīng)于例如預(yù)定條件被滿足(如，施加至著陸裝置的負載)而致動剎車516。主缸512將非液壓(如，主缸512的活塞抬離與下方地面532接觸)轉(zhuǎn)換為液壓管520中的液壓來致動剎車516。車輛還可包括制動傳感器524，該傳感器監(jiān)測車輛500來確定剎車516是否被接合。在一個實施例中，制動傳感器524是耦合至液壓管520的液壓傳感器用于測量液壓制動系統(tǒng)中的液壓。主缸512、剎車516、液壓管520和制動傳感器524的組合形成車輛500的制動系統(tǒng)。圖6A是用于將車輛(如，圖5的車輛500)從靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)過渡到動態(tài)平衡狀態(tài)的方法的流程圖。該方法包括控制(604)驅(qū)動器(如，圖5的驅(qū)動器180)來命令至少一個車輪(如，圖5的車輪110)來保持零速度狀態(tài)以及來保持車輛相對于下方地面而處于靜止位置。該方法還包括控制(608)致動器(如，圖5的致動器190)來相對于耦合結(jié)構(gòu)的平臺部分改變耦合結(jié)構(gòu)的支承部分的位置，從而向著其中車輛能以至少一個車輪平衡的方位改變車輛重心的位置。該方法還包括確定是否已經(jīng)滿足了預(yù)定條件(612)。如果還沒有滿足預(yù)定條件，車輛(如，車輛的控制器)持續(xù)監(jiān)測車輛的操作來確定何時滿足預(yù)定條件。如果已經(jīng)滿足了預(yù)定條件，然后，該方法繼續(xù)用至少一個車輪(如，圖5的車輪110)初始化(616)車輛的動態(tài)平衡。在一些實施例中，該系統(tǒng)確定車輛重心的方位是否滿足了預(yù)定條件。在一個實施例中，當由下方地面施加至車輛著陸裝置(如，圖5的著陸裝置504)的負載小于預(yù)定量時，滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，系統(tǒng)使用與耦合至車輛著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)相耦合的液壓傳感器確定由下方地面施加至著陸裝置的負載。在一些實施例中，當車輛向后俯仰且該著陸裝置不再與下方地面相接觸時滿足預(yù)定條件。在一些實施例中，當支承部分相對于平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置(如，車輛重心的位置位于被用于平衡與推進車輛的至少一個車輪上方的位置)時，滿足預(yù)定條件。該方法包括控制(620)支承部相對于平臺部分的位置以及車輛的俯仰來使得支架水平。以舉例的方式，在啟用了動態(tài)平衡控制器的點上，支架和平臺仍基板上向前傾斜至支架和平臺位于停泊/停止時。然后平衡(俯仰)和滑軌位置控制器一起工作來將支架和平臺調(diào)節(jié)傾斜至水平狀態(tài)。這通過將所期望的俯仰(經(jīng)由俯仰控制器)從停泊的角度回轉(zhuǎn)至零 (如，調(diào)節(jié)圖I的平臺112)的同時維持零車輪速度和位置(經(jīng)由速度控制器)而完成。該方法包括控制(624)驅(qū)動器來使得保持該至少一個車輪在零速度條件并相對于下方地面保持車輛處于靜止位置的命令無效。然后，操作員可例如命令車輛移動。圖6B是用于將車輛(如，圖5的車輛500)從動態(tài)平衡狀態(tài)過渡到靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)的方法的流程圖。該方法包括命令致動器(640)來控制(如，使用圖4的控制器400)車輛耦合結(jié)構(gòu)的支承部分相對于車輛耦合結(jié)構(gòu)的平臺部分的位置來保持零速度條件，并相對于下方地面保持車輛處于靜止位置。該方法還包括控制驅(qū)動器(648)來向前俯仰車輛同時將車輛維持在動態(tài)平衡狀態(tài)中。任選地，該方法還包括，在命令致動器控制支承部分相對于平臺部分的位置以保持零速狀態(tài)并相對于下方地面將車輛保持在靜止位置之后，防止(644)車輛向后俯仰。該方法還包括確定是否已經(jīng)滿足了著陸設(shè)置條件(652)。如果還沒有滿足著陸設(shè)置條件，車輛(如，車輛的控制器)持續(xù)監(jiān)測車輛的操作來確定何時滿足著陸設(shè)置條件。當已經(jīng)滿足了著陸設(shè)置條件時，然后該方法終止車輛的動態(tài)平衡(660)。任選地，該方法還包括命令(656)致動器在向著著陸裝置的方向中相對于地面部分而移動支承部分。以舉例的方式，用于在步驟660之前執(zhí)行步驟656的一個意圖是為了保證在車輛動態(tài)平衡的終止(656)之前,車輛CG位置位于向著著陸裝置一定距離處,且平臺至少一定程度靜態(tài)穩(wěn)定。該方法還包括在終止車輛的平衡之后，在向著著陸裝置的方向?qū)⒅С胁糠窒鄬Φ孛娌糠忠苿?664)ο在一些實施例中，當由下方地面施加至起落裝置的應(yīng)力大于預(yù)定量時，滿足起落設(shè)置條件。在一些實施例中，使用與耦合至車輛的起落裝置的液壓制動系統(tǒng)(如，圖5的制動系統(tǒng))相耦合的液壓傳感器而確定由下方地面施加至著陸裝置的負載。在一些實施例中，當起落裝置與下方地面相接觸時滿足起落設(shè)置條件。在一些實施例中，當支承部分相對于地面部分的位置接近預(yù)定閾值位置(如，車輛重心的位置大體位于著陸裝置和至少一個車輪(如，圖5的車輪110)上方的位置之間的位置)時，滿足著陸設(shè)置條件。車輛制動圖7是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的車輛的制動系統(tǒng)700的示意圖。制動系統(tǒng)700可被用作，例如，圖5的車輛500的制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)700包括兩個主缸704a和704b(一起被稱為704)。主缸704耦合至車輛著陸裝置(如，相對彼此橫向設(shè)置的兩組圖5的著陸裝置504)。下方地面施加至著陸裝置的負載耦合至主缸704。制動系統(tǒng)700還包括兩個液壓剎車708a和708b (—起被稱為708)，耦合至車輛的兩個橫向設(shè)置的車輪(如，被用于推進并動態(tài)地平衡車輛的車輪)。使用液壓管716將主缸704和剎車708耦合在一起。主缸704、剎車708和液壓管716經(jīng)由公共歧管(manifold)塊720耦合在一起。歧管塊720使得剎車708經(jīng)受相同的液壓管壓力。當負載被施加至著陸裝置/車輪時，主缸中的活塞移動并壓縮液壓管中的液壓液體，此舉增加了液壓。液壓管中的壓力引起剎車708接合。當負載從著陸裝置/車輪移除時，液壓管中的壓力減小，導(dǎo)致剎車708脫離。使用兩個主缸704，且這兩個主缸被耦合至兩個剎車708，從而即使著陸裝置組件中僅有一個支承該車輛(如，當在不平坦的公路上時)依然允許兩個剎車708接合。制動系統(tǒng)700還包括兩個壓力傳感器/開關(guān)712a和712b (—起被稱為712)。壓力傳感器/開關(guān)712提供制動狀態(tài)信號給車輛控制器(如，圖4的控制器400)。在一些實施 例中，當制動狀態(tài)信號表示剎車被接合時，該控制器禁止車輛進入平衡模式。圖8是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的用于制動動態(tài)地平衡的車輛的方法的流程圖。該車輛包括用于支承有效載荷的支架、耦合至該支架的至少第一和第二車輪、耦合至該第一和第二車輪的驅(qū)動器，驅(qū)動器用于動態(tài)地平衡該車輛并提供動力給該第一和第二車輪來行進該車輛、耦合至該驅(qū)動器來控制該驅(qū)動器的控制器、耦合至該支架并被設(shè)置于第一和第二車輪之前或之后的至少第二車輪，其中當車輛在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中操作時，第一、第二和第三車輪的組合將車輛維持在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中、以及制動系統(tǒng)，該制動系統(tǒng)包括耦合至第一和第二車輪的剎車和耦合至該第三車輪的致動器組件。該方法包括當?shù)谌囕喤c下方地面接觸時，用致動器組件接合剎車(804)。該方法還包括當?shù)谌囕喬щx下方地面時，用致動器組件脫離剎車(808 )。在一些實施例中，制動系統(tǒng)的致動器組件包括主缸、作為液壓剎車的剎車，且制動系統(tǒng)還包括將主缸耦合至液壓剎車的液壓管。在其中該系統(tǒng)包括液壓剎車和液壓管的實施例中，該方法還包括測量液壓管中的液壓來確定何時由下方地面施加負載至第三車輪(812)。在這些實施例中，響應(yīng)于下方地面施加負載至第三車輪而實現(xiàn)步驟804。該方法還包括監(jiān)測制動狀態(tài)信號(816)來確定剎車是否被接合。如果控制器(如，圖5的控制器194)確定剎車被接合，控制器禁止車輛進入平衡模式(820)。本發(fā)明所述的實施例旨在僅僅是示例性的，并且對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言許多變型和修改將是顯而易見的。所有這些變型和修改都旨在落入任何所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于將車輛從靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)過渡至動態(tài)平衡的狀態(tài)的方法，所述車輛包括支架、至少一個車輪、具有耦合至所述支架的支承部分和耦合至所述至少一個車輪的地面部分的耦合結(jié)構(gòu)，所述耦合結(jié)構(gòu)允許所述支承部分相對于所述平臺部分向前向后移動或滑動、耦合至所述至少一個車輪從而動態(tài)地平衡所述車輛并向所述至少一個車輪提供動力來推進所述車輛的驅(qū)動器、耦合至所述耦合結(jié)構(gòu)從而控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置的致動器、耦合至所述控制件從而控制所述驅(qū)動器且耦合至所述致動器從而控制所述致動器的控制器、以及耦合至所述車輛的著陸裝置，其中所述著陸裝置和至少一個車輪的組合在所述車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持所述車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)，所述方法包括 控制所述驅(qū)動器來命令所述至少一個車輪來保持零速度狀態(tài)以及來保持所述車輛相對于下方地面而處于靜止位置； 控制所述致動器來使得所述支承部分相對于所述平臺部分的位置移動或滑動從而向著所述車輛能用所述至少一個車輪平衡的方位改變所述車輛的重心；和 當所述車輛重心的方位滿足預(yù)定條件時，用所述至少一個車輪初始化車輛的動態(tài)平衡。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載小于預(yù)定量時，滿足所述預(yù)定條件。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括使用與耦合至所述車輛的所述著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)相耦合的液壓傳感器，確定由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當所述車輛向后俯仰且所述著陸裝置不再與所述下方地面相接觸時，滿足所述預(yù)定條件。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當所述支承部分相對于所述平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足所述預(yù)定條件。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，包括控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置以及所述車輛的俯仰來使得所述支架水平。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，包括控制所述驅(qū)動器來使得保持所述至少一個車輪至零速度條件并相對于所述下方地面保持所處車輛處于靜止位置的命令無效。
8.一動態(tài)平衡的車輛，所述車輛包括 支架； 至少一個車輪； 具有耦合至所述支架的支承部分和耦合至所述至少一個車輪的平臺部分的耦合結(jié)構(gòu)，所述耦合結(jié)構(gòu)允許所述支承部分相對于所述平臺部分向前向后移動或滑動； 耦合至所述至少一個車輪從而動態(tài)地平衡所述車輛并向所述至少一個車輪提供動力來推進所述車輛的驅(qū)動器； 耦合至所述耦合結(jié)構(gòu)從而控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置的致動器；耦合至所述車輛的著陸裝置，其中所述著陸裝置和所述至少一個車輪的組合在所述車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持所述車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中；和 耦合至所述驅(qū)動器以控制所述驅(qū)動器且耦合至所述致動器以控制所述致動器的控制器，所述控制器被設(shè)置為將所述車輛從靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)過渡至動態(tài)平衡的狀態(tài)，其中所述控制器被設(shè)置為 控制所述驅(qū)動器來命令所述至少一個車輪來保持零速度狀態(tài)以及來保持所述車輛相對于下方地面而處于靜止位置； 控制所述致動器來使得所述支承部分相對于所述平臺部分的位置移動或滑動，從而向著所述車輛能用所述至少一個車輪平衡的方位改變所述車輛的重心；和 當所述車輛重心的方位滿足預(yù)定條件時，用所述至少一個車輪初始化車輛的動態(tài)平衡。
9.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，當由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載小于預(yù)定量時，滿足所述預(yù)定條件。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括與耦合至所述車輛的著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)耦合的液壓傳感器，其中所述液壓傳感器被用于確定由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載。
11.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，當所述車輛向后俯仰且所述著陸裝置不再與所述下方地面相接觸時，滿足所述預(yù)定條件。
12.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，當所述支承部分相對于所述平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足所述預(yù)定條件。
13.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述控制器控制所述驅(qū)動器和所述致動器來控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置以及所處車輛的俯仰，來使得所述支架水平。
14.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述控制器控制所述驅(qū)動器來使得保持所述至少一個車輪至零速度條件，并相對于所述下方地面保持所處車輛處于靜止位置的命令無效。
15.如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述著陸裝置包括一個或多個車輪。
16.用于將車輛從動態(tài)平衡的狀態(tài)過渡至靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)的方法，所述車輛包括支架、至少一個車輪、具有耦合至所述支架的支承部分和耦合至所述至少一個車輪的平臺部分的耦合結(jié)構(gòu)，所述耦合結(jié)構(gòu)允許所述支承部分相對于所述平臺部分向前向后移動或滑動、耦合至所述至少一個車輪從而動態(tài)地平衡所述車輛并向所述至少一個車輪提供動力來推進所述車輛的驅(qū)動器、耦合至所述耦合結(jié)構(gòu)從而控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置的致動器、耦合至所述控制件從而控制所述驅(qū)動器且耦合至所述致動器從而控制所述致動器的控制器、以及耦合至所述車輛的著陸裝置，其中所述著陸裝置和至少一個車輪的組合在所述車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持所述車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)，所述方法包括 命令所述致動器控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置來保持零速度狀態(tài)并將所述車輛相對于下方地面保持在靜止位置， 控制所述驅(qū)動器來向前俯仰所述車輛，同時維持所述車輛處于動態(tài)平衡的狀態(tài)中，和 當滿足著陸設(shè)置條件時終止所述車輛的動態(tài)平衡。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，包括，在命令所述致動器控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置以保持零速度狀態(tài)并相對于下方地面將車輛保持在靜止位置之后，控制所述車輛以防止車輛向后俯仰。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，當由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載大于預(yù)定量時，滿足所述著陸設(shè)置條件。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，包括使用與耦合至所述車輛的所述著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)相耦合的液壓傳感器，確定由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，當所述著陸裝置與所述下方地面相接觸時滿足所述著陸條件。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，當所述支承部分相對于所述平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足所述著陸設(shè)置條件。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，包括，在終止車輛的平衡后，將所述支承部分在向著所述著陸裝置的方向相對所述平臺部分移動。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在終止所述車輛的動態(tài)平衡之前，所述方法包括命令所述致動器將所述支承部分在向著所述著陸裝置的方向相對所述平臺部分移動。
24.一動態(tài)平衡的車輛，所述車輛包括 支架； 至少一個車輪； 具有耦合至所述支架的支承部分和耦合至所述至少一個車輪的平臺部分的耦合結(jié)構(gòu)，所述耦合結(jié)構(gòu)允許所述支承部分相對于所述平臺部分向前向后移動或滑動； 耦合至所述至少一個車輪從而動態(tài)地平衡所述車輛并向所述至少一個車輪提供動力來推進所述車輛的驅(qū)動器； 耦合至所述耦合結(jié)構(gòu)從而控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置的致動器；耦合至所述車輛的著陸裝置，其中所述著陸裝置和所述至少一個車輪的組合在所述車輛于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持所述車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中；和 耦合至所述驅(qū)動器以控制所述驅(qū)動器且耦合至所述致動器以控制所述致動器的控制器，所述控制器被設(shè)置為將所述車輛從動態(tài)平衡的狀態(tài)過渡至靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，其中所述控制器被設(shè)置為 命令所述致動器控制所述支承部分相對于所述平臺部分的位置來保持零速度狀態(tài)并將所述車輛相對于下方地面保持在靜止位置， 控制所述驅(qū)動器來向前俯仰所述車輛，同時維持所述車輛處于動態(tài)平衡的狀態(tài)中，和 當滿足著陸設(shè)置條件時終止所述車輛的動態(tài)平衡。
25.如權(quán)利要求24所述的車輛，其特征在于，當由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載大于預(yù)定量時，滿足所述著陸設(shè)置條件。
26.如權(quán)利要求25所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括與耦合至所述車輛的著陸裝置的液壓制動系統(tǒng)耦合的液壓傳感器，其中所述液壓傳感器被用于確定由所述下方地面施加至所述著陸裝置的負載。
27.如權(quán)利要求24所述的車輛，其特征在于，當所述著陸裝置與所述下方地面相接觸時滿足所述著陸設(shè)置條件。
28.如權(quán)利要求24所述的車輛，其特征在于，當所述支承部分相對于所述平臺部分的位置接近預(yù)定閾值位置時，滿足所述著陸設(shè)置條件。
29.如權(quán)利要求24所述的車輛，其特征在于，其中所述控制器被設(shè)置為在終止所述車 輛的動態(tài)平衡后，將所述支承部分在向著所述著陸裝置的方向相對所述平臺部分移動。
30.如權(quán)利要求24所述的車輛，其特征在于，其中所述控制器被設(shè)置為在終止所述車輛的動態(tài)平衡之前，將所述支承部分在向著所述著陸裝置的方向相對所述平臺部分移動。
31.一動態(tài)平衡的車輛，所述車輛包括 用于支承有效載荷的支架； 耦合至所述支架的至少第一和第二車輪； 耦合至所述第一和第二車輪從而動態(tài)地平衡所述車輛并向所述第一和第二車輪提供動力來推進所述車輛的驅(qū)動器； 耦合至所述驅(qū)動器來控制所述驅(qū)動器的控制器； 耦合至所述支架并被設(shè)置在所述第一和第二車輪前后的至少第三車輪，其中所述第一、第二、和第三車輪的組合在所述車輛在靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)中操作時維持所述車輛處于靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)；和 制動系統(tǒng)，包括耦合至所述第一和第二車輪的剎車、和耦合至所述第三車輪用于接合和脫離所述剎車的致動器組件，其中當所述第三車輪接觸下方地面時所述致動器組件接合所述剎車且當所述第三車輪抬離所述下方地面時所述致動器組件脫離所述剎車。
32.如權(quán)利要求31所述的車輛，其特征在于，其中所述致動器組件包括主缸，且所述剎車包括液壓剎車，且其中所述制動系統(tǒng)包括將所述主缸耦合至所述液壓剎車的液壓管。
33.如權(quán)利要求32所述的車輛，其特征在于，所述車輛包括耦合至所述支架的第四車輪，所述第四車輪包括主缸，其中所有的主缸和所述剎車通過液壓管被耦合在一起。
34.如權(quán)利要求33所述的車輛，其特征在于，每一個剎車被設(shè)置為響應(yīng)于一個或多個王缸被壓縮而接合。
35.如權(quán)利要求33所述的車輛，其特征在于，包括耦合至所述液壓管的液壓傳感器，用于測量所述液壓管中的液壓從而確定由所述下方地面所施加給所述第二車輪的負載。
36.如權(quán)利要求31所述的車輛，其特征在于，包括用于提供制動狀態(tài)信號給所述控制器的制動傳感器。
37.如權(quán)利要求35所述的車輛，其特征在于，所述控制器被設(shè)置為當所述制動狀態(tài)信號表示所述剎車被接合時，所述控制器禁止所述車輛進入平衡模式。
38.用于制動動態(tài)平衡的車輛的方法，所述車輛包括用于支承有效載荷的支架、耦合至所述支架的至少第一和第二車輪、耦合至所述第一和第二車輪的驅(qū)動器，該驅(qū)動器動態(tài)地平衡所述車輛并提供動力給所述第一和第二車輪來推進所述車輛、耦合至所述驅(qū)動器來控制所述驅(qū)動器的控制器、耦合至所述支架并被設(shè)置于所述第一和第二車輪前后的至少第二車輪，其中當所述車輛在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中操作時，所述第一、第二和第三車輪的組合將所述車輛維持在靜態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)中、以及制動系統(tǒng)，所述制動系統(tǒng)包括耦合至所述第一和第二車輪的剎車和耦合至所述第三車輪的致動器組件，所述方法包括 當所述第三車輪與下方地面接觸時，用所述致動器組件接合所述剎車；和 當所述第三車輪抬離所述下方地面時，用所述致動器組件脫離所述剎車。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，其中所述致動器組件包括主缸，且所述剎車包括液壓剎車，且其中所述制動系統(tǒng)包括將所述主缸耦合至所述液壓剎車的液壓管。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述車輛包括耦合至所述支架的第四車輪，所述第四車輪包括主缸，其中所有的主缸和所述剎車通過液壓管被耦合在一起。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，包括響應(yīng)于一個或多個主缸被壓縮而接合每一個剎車。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，包括響應(yīng)于主缸被壓縮而用致動器組件接合剎車。
43.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，包括測量所述液壓管中的液壓來確定由所述下方地面施加給所述第三車輪的負載。
44.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，包括監(jiān)測制動狀態(tài)信號來確定所述剎車是否被接合。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，包括當所述制動狀態(tài)信號表示所述剎車被接合時，禁止所述車輛進入平衡模式。
全文摘要
用于控制車輛的方法，該車輛包括支架、至少一個車輪、耦合至該至少一個車輪的平臺、具有耦合至該支架的支承部分和耦合至該平臺的平臺部分的耦合結(jié)構(gòu)，該耦合結(jié)構(gòu)允許支承部分相對于平臺部分向前后移動或滑動、耦合至該耦合結(jié)構(gòu)的致動器用于控制支承部分相對于平臺部分的位置、耦合至該至少一個車輪的驅(qū)動器，用于傳送動力給所述至少一個車輪以推進車輛并維持平臺水平、以及耦合至該驅(qū)動器用于控制該驅(qū)動器且耦合至致動器用于控制該致動器的控制器。
文檔編號B62K3/00GK102811901SQ201180011288
公開日2012年12月5日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者J·D·海恩茲曼, J·M·史蒂文斯, R·德布魯因, A·福爾, J·霍爾, P·A·赫西, A·穆勒 申請人:塞格威股份有限公司