Универсальное городское электрическое транспортное устройство и система
Группа изобретений относится к области машиностроения, в частности к электронным регуляторам скорости. Электронный регулятор скорости содержит процессор и запоминающее устройство, хранящее команды, выполняемые процессором. Команды включают в себя команды для: прогнозирования изменения скорости транспортного устройства и последующего изменения угла наклона рабочей платформы транспортного устройства, определения изменения поверхности земли и последующего изменения угла наклона платформы на основании изменения поверхности земли. Транспортное устройство содержит раму, платформу, привод и электронный регулятор скорости. Способ управления углом наклона рабочей платформы транспортного устройства, при котором: прогнозируют изменение скорости транспортного устройства и затем изменяют угол наклона платформы транспортного устройства на основании прогнозируемого изменения скорости. И при необходимости определяют изменение поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство, и затем изменяют угол наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, изменения поверхности земли. Достигается улучшение управления транспортным средством. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 15 ил.
Перекрестные ссылки на родственные заявки
Заявка на патент испрашивает приоритет и все преимущества предварительной патентной заявки № 62311981, поданной 23 марта 2016 года, которая включена в настоящее описание посредством ссылки в полном объеме.
Уровень техники
Сегодня, 54% мирового населения проживает в городских районах. Ожидается, что в следующие три десятилетия эта доля увеличится до 66%. Согласно прогнозам урбанизация в сочетании с общим ростом мирового населения может привести к увеличению городского населения на 2,5 миллиардов людей к 2050 году. Вследствие такого увеличения плотности населения пассажирам, жителям, туристам, пожилым людям и лицам с ограниченными физическими возможностями будет становиться все труднее перемещаться даже на короткие расстояния. Даже несмотря на использование личного транспорта, например, автомобиля, велосипеда и т.п., поездки часто могут быть сопряжены с ужасными транспортными пробками и длинными очередями на парковку вследствие ограниченной дорожной инфраструктуры и пространства, доступного для парковки. При этом, общественный транспорт также представляет проблемы, например, переполнение, неудобное расписание и т.д. Более того, финансовые затраты, связанные с поездками на короткое расстояние, часто не оправданы.
Краткое описание графических материалов
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе иллюстративного универсального электрического транспортного устройства.
Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе сбоку универсального электрического транспортного устройства показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе сзади универсального электрического транспортного устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе спереди универсального электрического транспортного устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе снизу универсального электрического транспортного устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе универсального электрического транспортного устройства, показанного на фиг. 1, которое расположено в багажном отсеке автомобиля.
Фиг. 7 представляет собой местный развернутый вид в перспективе универсального электрического транспортного устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 8A–8G представляют собой виды, иллюстрирующие принцип управления колесами Илона универсального электрического транспортного устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 9A–9E представляют собой виды в перспективе механизма наклона, размещенного на универсальном электрическом транспортном устройстве, показанном на фиг. 1.
Фиг. 10A и 10B представляют собой дополнительные виды в перспективе механизма наклона.
Фиг. 10C и 10D представляют собой вспомогательные репрезентативные виды механизма наклона.
Фиг. 11 представляет собой блок-схему транспортной системы, включающей в себя устройство, показанное на фиг. 1.
Фиг. 12 представляет собой блок-схему иллюстративного процесса, который может быть выполнен в компьютере управления транспортным устройством и связанных компонентах оборудования системы, показанной на фиг. 11.
Фиг. 13 представляет собой блок-схему иллюстративного процесса, который может быть выполнен в компьютере управления транспортным устройством и связанных компонентах оборудования системы, показанной на фиг. 11.
Фиг. 14 представляет собой блок-схему иллюстративного процесса, который может быть выполнен в компьютере управления перемещением и связанных с ним компонентами оборудования системы, показанной на фиг. 11.
Фиг. 15 представляет собой блок-схему иллюстративного процесса, который может быть выполнен в компьютере управления транспортным устройством и связанных компонентах оборудования системы, показанной на фиг. 11.
Подробное описание сущности изобретения
Малогабаритное и универсальное транспортное устройство 10 может перевозить взрослого человека нормального размера на разумное расстояние, например, примерно 5 миль в одном примере, и может использоваться в загруженной городской среде. Данное транспортное устройство оснащено набором датчиков 18 положения для контроля состояния транспортного устройства, например, нагрузки на транспортное устройство, его угла наклона, ускорения, вращения и отклонения в вертикальной плоскости. Транспортное устройство может быть оснащено датчиками обнаружения препятствий, например, камерами, радарами, лидарами, эхолокаторами и т.п., для избежания столкновения с препятствиями. Транспортное устройство может быть оборудовано различными коммуникационными/навигационными устройствами, например, модулем глобальной системы мобильной связи (GSM), модулем общей службы пакетной радиопередачи (GPRS), модулем Wi-Fi, модулем WiMax, модулем Long-Term Evolution (4G LTE), модулем Bluetooth и приемником глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS). Иллюстративное транспортное устройство оснащено колесами Илона, которые обеспечивают перемещение в любом направлении, и дополнительно включает в себя систему подвески, которая управляет полусферическим механизмом наклона для обеспечения удобства, а также поддержания равновесия пользования во время перемещения с определенным ускорением, замедлением и по криволинейным траекториям.
Со ссылкой на фигуры, на которых одинаковые цифры обозначают одинаковые части на протяжении нескольких видов, универсальное транспортное устройство 10 в целом показано на фиг. 1–4 и 11. Транспортное устройство 10 включает в себя платформу 32, установленную на раме 50. Платформа 32 и рама 50 могут быть выполнены из любого легкого и прочного материала, например, алюминия, композитного материала на основе углеродных волокон, пластмассы и т.д. Платформа включает в себя один или более из каждого датчика 34 формирования изображений и датчика 36 приближения, установленного на ней и/или размещенного в ней. Датчик 34 формирования изображений может представлять собой, например, систему формирования изображений на основе камеры, для обеспечения визуального управления универсальным транспортным устройством 10. В альтернативном варианте осуществления датчик изображений может представлять собой лидарную систему. Датчик 36 приближения может представлять собой ультразвуковое устройство, которое излучает высокочастотные звуковые волны, и которое, как известно, определяет наличие расположенного поблизости объекта посредством оценки отраженного сигнала от излучаемых звуковых волн. Другие типы датчика 36 приближения, которые могут использоваться, включают, например, емкостной, вихретоковый, индуктивный, лазерный дальномер, с зарядовой связью, пассивный тепловизионный/инфракрасный, фотоэлемент, радар и эхолокатор.
Ступичный двигатель 54 установлен на оси 51 на раме 50. Ступичный двигатель 54 встроен во всенаправленное колесо, такое как колесо 40 Илона. Колесо Илона, как известно, представляет собой колесо, которое может перемещать транспортное средство в любом направлении, используя ряд роликов 38, закрепленных на окружности колеса. Как правило, каждый из роликов 38 имеет ось вращения, расположенную под углом 45° к плоскости колеса 40 и 45° к линии, проходящей через центр ролика параллельно оси вращения колеса 40. Для увеличения времени работы транспортного устройства 10 могут использоваться различные углы роликов 38, например, небольшой угол роликов 38 может повышать эффективность транспортного устройства 10 при движении вперед и назад. Электронный регулятор 16 скорости (ЭРС) может использоваться для управления двигателем 54. ЭРС 16 представляет собой электронную цепь, которая изменяет частоту вращения, направления вращения и рекуперативное торможение электродвигателя. ЭРС 16 подключают к транспортному компьютеру 66 по сети транспортного устройства.
Рама 50 также обеспечивает точку крепления для коммуникационного модуля 42 и/или навигационного модуля 43. Коммуникационный модуль 42, например, может представлять собой блок телематики, обеспечивающий радиочастотную связь по соединению глобальной системы мобильной связи (GSM), соединению общей службы пакетной радиопередачи (GPRS), соединению Wi-Fi, соединению WiMax, соединению Bluetooth или соединению Long-Term Evolution (4G LTE). Навигационный модуль 43 может быть оснащен приемником глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), например, для приема сигнала спутниковой системы глобального позиционирования (GPS).
Кроме того, перезаряжаемая аккумуляторная батарея 13 может быть установлена на раме 50 и может представлять собой любой тип перезаряжаемой аккумуляторной батареи, включая, помимо прочего, свинцово-кислотную аккумуляторную батарею, литий-кобальт-оксидную аккумуляторную батарею, литий-железо-фосфатную аккумуляторную батарею, литий-марганец-оксидную аккумуляторную батарею, литий-никель-кобальт-алюминий-оксидную аккумуляторную батарею, литий-никель-марганец-кобальт-оксидную аккумуляторную батарею, никель-металлогидридную аккумуляторную батарею с низким саморазрядом, никель-кадмиевую, никель-водородную, никель-железную, никель-металлогидридную, никель-цинковую и перезаряжаемую щелочную аккумуляторную батарею. Перезаряжаемая аккумуляторная батарея 13 обеспечивает энергию для ступичных двигателей 54, датчиков 18 положения, транспортного компьютера 66 и всех других электрических систем транспортного устройства 10. В некоторых конфигурациях каждый ступичный двигатель 54 может иметь свою собственную специально выделенную перезаряжаемую аккумуляторную батарею 13. Транспортный компьютер 66 может контролировать состояние перезаряжаемой аккумуляторной батареи 13 и определять ее доступную емкость. Зарядка перезаряжаемой аккумуляторной батареи 13 может осуществляться с помощью прямого штекерного соединения или посредством системы индуктивной зарядки.
Универсальное электрическое транспортное устройство 10 является высоко транспортабельным и, как показано на фиг. 6, может быть размещено в задней части или багажнике автомобиля 12. Это позволяет пользователю 28 парковаться на стоянке, извлечь универсальное электрическое транспортное устройство 10 из своего автомобиля и завершить свою поездку на универсальном электрическом транспортном устройстве 10. Кроме того, пользователь 28 может использовать универсальное электрическое транспортное устройство 10 для перевозки, например, багажа или своих покупок. Помимо высокой транспортабельности, универсальное электрическое транспортное устройство может быть модернизировано и/или переконфигурировано с помощью дополнительных узлов, например, кресла-каталки, позволяющего универсальному электрическому транспортному устройству 10 быть устойчивым высокоманевренным транспортным средством для лежачих больных.
Привод 44 управляет платформой 32 и стабилизирует платформу 32 универсального электрического транспортного устройства 10, как показано, например, на фиг. 2–3. Привод 44 может представлять собой электрический привод, гидравлический привод, пневматический привод или любое управляемое механическое устройство, которое преобразовывает энергию в движение. Кроме того, привод 44 также может поглощать и амортизировать ударные импульсы, например, когда универсальное электрическое транспортное устройство 10 попадает в выбоину на дороге. Привод 44 может быть дополнительно объединен с пружинным механизмом для повышения устойчивости.
Первый конец привода 44 присоединен к раме 50 с помощью шарнирного соединения в монтажной позиции 52 шарнирного соединения, а второй конец привода 44 присоединен к платформе 32. Датчик массы, поддерживающий связь с компьютером транспортного устройства, может быть закреплен рядом с монтажной позицией 52 каждого привода 44. Привод 44 управляется сигналами от транспортного компьютера 66, как показано на фиг. 7, для поддержания платформы 32 в выровненном положении, например, плоскость, определяемая верхней поверхностью платформы 32 может поддерживаться в пределах заданного допуска, например, трех градусов, пяти градусов и т.д., отклонения от плоскости, которая является параллельной поверхности земли, на которой расположено устройство 10. Положение привода 44 может быть отправлено на транспортный компьютер 66. Привод 44 может снижать внезапные изменения на поверхности земли, например, рытвину или выбоину. Привод 44 также может регулировать наклон платформы 32, когда универсальное электрическое транспортное устройство 10 собирается изменить скорость; примеры изменения скорости включают ускорение, замедление и поворот. Изменение скорости может быть прогнозировано на основании входного сигнала на компьютер 66 или определения компьютером 66 ускорения или торможения транспортного устройства 10. Транспортное устройство 10 «собирается» изменить скорость, после того как такой входной сигнал или определение обнаружено, и перед тем как оно будет применено. Например, выполнение изменения скорости может быть отложено на короткий период времени, например, 500 миллисекунд, чтобы обеспечить перемещение платформы 32. Транспортный компьютер 66 использует входные сигналы от различных датчиков вместе с желаемым курсом для регулировки позиционирования привода 44, например, с использованием алгоритма обратного маятника, который, как известно, применяют в системах управления равновесием, связанных с объектами, имеющими центр тяжести выше точки поворота.
С помощью алгоритма обратного маятника система помогает пользователю поддерживать равновесие путем наклона платформы 32 в направлении прогнозированного изменения скорости. Для поддержания равновесия пользователя во время ускорения передние приводы 44 сжимаются, а задние приводы 44 расширяются для наклона платформы 32 вперед. Для поддержания равновесия пользователя во время замедления задние приводы 44 сжимаются, а передние приводы 44 расширяются для наклона платформы 32 назад. Для поддержания равновесия пользователя во время правого поворота, приводы 44 с правой стороны сжимаются, а приводы 44 с левой стороны расширяются для наклона платформы 32 внутрь и компенсации центробежной силы. Аналогичным образом, для левого поворота, приводы 44 с левой стороны сжимаются, а приводы 44 с правой стороны расширяются.
Как показано на фиг. 5, порт 60 индуктивной зарядки расположен в нижней части (ближайшей к земле) универсального электрического транспортного устройства 10. Порт 60 индуктивной зарядки использует электромагнитное поле для передачи энергии между зарядной станцией и портом 60 индуктивной зарядки. Энергия передается посредством индуктивной связи между зарядной станцией и портом 60 индуктивной зарядки для зарядки перезаряжаемой аккумуляторной батареи 13 универсального электрического транспортного устройства 10.
Как показано на фиг. 7, электродвигатель 54 прикреплен к раме 50 и к каждому из колес 40 Илона. Транспортный компьютер 66, а также все любые другие компьютеры, рассматриваемые в данном документе, имеют по меньшей мере один процессор и обычно имеют запоминающее устройство, например, представляющее собой различные типы энергонезависимой и энергозависимой памяти, которые, как известно, используются для хранения машинных команд, значений реестров, а также временных и постоянных переменных. Кроме того, транспортный компьютер 66 может в целом включать в себя команды для отправки и/или приема данных управления транспортным средством, например, от пользователя 28 или оператора и к пользователю 28 или оператору универсального электрического транспортного средства 10, например, с помощью мобильного устройства, смартфона или портативного компьютера. Данные управления транспортным средством могут представлять собой, например, команды, отправляемые со смартфона вместе с геолокацией смартфона, приказывая транспортному устройству 10 осуществлять навигацию до геолокации смартфона. Другим примером данных управления транспортным средством является другой набор команд, отправляемых смартфоном, и подтверждение транспортным устройством 10 этих команд; например, смартфон может непрерывно отправлять геолокацию смартфона на транспортное устройство 10 вместе с командой следовать за смартфоном, заставляя транспортное устройство 10 следовать за смартфоном. Данные управления транспортным средством могут использоваться транспортным компьютером 66 для прогнозирования изменения скорости транспортного устройства 10. Например, компьютер 66 и/или другие регуляторы, такие как электронный регулятор 16 скорости, принимают (или определяют) команды двигателям 54 транспортного устройства 10 и/или тормозам на управление изменениями скорости.
Компьютер 66 универсального электрического транспортного устройства 10 как правило подключен к другим компьютерам, например к электронному регулятору 16 скорости (ЭРС) для управления двигателем 54 по сети транспортного устройства. ЭРС 16 также подключен к источнику питания, т.е. перезаряжаемой аккумуляторной батарее 13 и двигателю 54. Кроме того, обмен данными транспортного устройства 10 может осуществляться, например, по шине последовательного периферийного интерфейса (SPI), шине межсоединений интегральных схем (I2C) или шине локальной сети контроллера (CAN), такой как известно. Другие технологии проводной и беспроводной связи могут быть включены в сеть универсального электрического транспортного устройства 10, например Ethernet, Wi-Fi®, Bluetooth® и т.д. Кроме того, транспортное средство может обмениваться данными с другими сетями или транспортными устройствами, как описано ниже, и может включать в себя беспроводные сетевые технологии, например, сотовой связи, Wi-Fi®, Bluetooth®, связи малого радиуса действия (NFC), проводных и/или беспроводных сетей пакетной коммутации и т.д.
Перемещение универсального электрического транспортного устройства 10 с использованием колес 40 Илона показано на фиг. 8A–8G. На фиг. 8A изображено универсальное электрическое транспортное устройство 10 в неподвижном состоянии, и колеса Илона не вращаются. На фиг. 8B проиллюстрировано универсальное электрическое транспортное устройство 10, перемещающееся влево. Стрелки показывают вращение колес, например, переднее левое (ПЛ) колесо вращается относительно по часовой стрелке, правое заднее (ПЗ) колесо вращается относительно против часовой стрелки, переднее правое (ПП) колесо вращается относительно против часовой стрелки и правое заднее (ПЗ) колесо вращается по часовой стрелке. На ФИГ. 8C, 8D и 8E проиллюстрировано универсальное электрическое транспортное устройство 10, перемещающееся вправо, вперед и диагонально вперед вправо. На фиг. 8F и 8G проиллюстрировано, как универсальное электрическое транспортное устройство 10 может вращаться влево и вправо, соответственно.
Отклонение в вертикальной плоскости или наклон платформы 32 универсального электрического транспортного устройства 10 проиллюстрирован на фиг. 9A–9E. Платформа 32 имеет выпуклую поверхность 14, которая опирается на вогнутую поверхность 15 рамы 50, позволяя платформе 32 поворачиваться относительно рамы 50. На фиг. 9A и 9B проиллюстрирован наклон платформы 32 вперед и назад на раме 50, выполняемый приводом 44. На фиг. 9C и 9D проиллюстрирован наклон платформы влево и вправо на раме 50, выполняемый приводом 44. Фиг. 9E представляет собой вид крупным планом выпуклой поверхности 14 платформы 32 и вогнутой поверхности 15 рамы 50.
Как обсуждалось выше, привод 44 наклоняет платформу 32 на раме 50, что проиллюстрировано на фиг. 10A и 10C. На фиг. 10B и 10D проиллюстрирована упрощенная схема наклона, проиллюстрированного на фиг. 10A и 10C. Наклон платформы 32 вперед и назад вместе с ее боковым наклоном позволяет транспортному устройству 10 помогать пользователю 28 поддерживать свое равновесие. Транспортное устройство 10 определяет совокупный центр тяжести транспортного устройства 10 и пользователя 28 и управляет их совокупными моментами инерции, что обеспечивает поддержание равновесия пользователя 28. Определение центра тяжести основано, по меньшей мере частично, на информации, получаемой транспортным компьютером 66 от датчиков массы, расположенных рядом с приводами, датчиков выравнивания, таких как гиродатчики, в платформе 32 и раме 50.
Универсальное электрическое транспортное устройство 10 является высоко транспортабельным и, как показано на фиг. 6 может размещаться в задней части или багажнике автомобиля 12. Это позволяет пользователю 28 парковаться на стоянке, извлечь универсальное электрическое транспортное устройство 10 из своего автомобиля и завершить свою поездку на универсальном электрическом транспортном устройстве 10. Как вариант, пользователь 28 может использовать универсальное электрическое транспортное устройство 10 для перевозки груза, например, багажа или покупок.
Блок-схема подключения универсального электрического транспортного устройства к коммуникационным и навигационным устройствам проиллюстрирована на фиг. 11. Универсальное электрическое транспортное устройство 10 соединено с возможностью связи с коммуникационной башней 70, геолокационным спутником 72 и коммуникационным устройством 74. Коммуникационная башня 70 может обеспечивать связь с облачной сетью 76, например, Интернет с помощью GSM или 4G. Облачная сеть 76 далее соединена с возможностью связи с сервером 78.
Сервер 78 представляет собой одну или более компьютерных программ и вычислительное устройство, на котором могут выполняться программы. Сервер 78 обеспечивает операции других программ или устройств, называемых «клиенты». Операции, обеспечиваемые сервером 78, часто называются «службы» и могут включать в себя совместное использование данных или ресурсов множеством клиентов или выполнение расчетов для клиента. Сервер 78, например, может выполнять программу запроса перемещения, которая обрабатывает запрос пользователя 28 на перемещение и направляет запрос универсальному электрическому транспортному устройству 10 по сети 76. Программа запроса перемещения, например, может обрабатывать начальный запрос на перемещение, а также все дополнительные обмены данными между пользователем 28 и универсальным электрическим транспортным устройством 10.
Сервер 78 может включать в себя базу данных или включать в себя базу данных, которая содержит информацию, касающуюся транспортных устройств в конкретной зоне, местные и региональные карты, а также информацию о движении транспорта и погоде. Эта информация позволяет серверу 78 или транспортному компьютеру 66 рассчитывать самый быстрый и наиболее экономичный маршрут для ресурса аккумуляторной батареи при необходимости, например, когда транспортный компьютер 66 определяет, что уровень заряда перезаряжаемой аккумуляторной батареи 13 низкий, транспортный компьютер 66 и может запросить маршрутную информацию от сервера, которая позволит транспортному устройству 10 перемещаться по наиболее экономичному маршруту. В худшем случае транспортный компьютер 66 может обнаружить, что перезаряжаемая аккумуляторная батарея 13 транспортного устройства 10 практически разряжена или отказ системы. Транспортный компьютер 66 может затем запросить сближение резервного транспортного устройства с транспортным устройством 10 для обмена с ним пассажира или груза и продолжить поездку на резервном транспортном устройстве.
Геолокационный спутник 72 может представлять собой глобальную навигационную спутниковую систему (GNSS), которая передает точное местоположение вместе с сигналом времени, что позволяет навигационному модулю 43 определять геолокацию универсального электрического транспортного устройства 10. Геолокация универсального электрического транспортного устройства 10 может быть выражена в виде геокоординат, таких как известны, например, координат широты и долготы.
Коммуникационное устройство 74 может представлять собой смартфон, портативный компьютер или носимое устройство, которое позволяет пользователю 28 поддерживать связь с универсальным электрическим транспортным устройством 10. Коммуникационное устройство 74 может управлять перемещением универсального электрического транспортного устройства 10 по желаемому пути или, как вариант, давать команду транспортному устройству 10 следовать за пользователем 28, который разместил свои покупки на транспортном устройстве 10. В одном варианте пользователь 28 может использовать коммуникационное устройство 74 для отдачи команды универсальному электрическому транспортному устройству 10 переместиться в его местоположение из парка универсальных электрических транспортных устройств 10, которые расположены в различных районах города.
Транспортное устройство 10 может иметь динамик или пьезо-устройство для передачи пользователю 28 звукового предупреждения о потенциальном отказе системы или отказе транспортного устройства, например, в случае низкого уровня заряда аккумуляторной батареи, аварийного останова транспортного устройства 10, потенциальной потери равновесия пользователя 28 и т.д. Помимо звукового предупреждения транспортное устройство 10 может обеспечивать тактильную обратную связь через платформу 32 или на коммуникационное устройство 74 пользователя 28.
Схемы осуществления процесса
Фиг. 12 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую иллюстративный процесс 100, который может быть выполнен в соответствии с программированием в транспортном компьютере 66 универсального электрического транспортного устройства 10 для перемещения универсального электрического транспортного устройства 10 в ответ на запрос от пользователя 28.
Процесс 100 начинается в блоке 105, в котором транспортный компьютер 66 определяет, что универсальному электрическому транспортному устройству 10 нужно переместиться из его текущего местоположения.
Далее, в блоке 110, транспортный компьютер 66 определяет, в каком направлении универсальное электрическое транспортное устройство 10 должно перемещаться, например, вправо, как показано на фиг. 8C.
Далее, в блоке 115, транспортный компьютер 66 отправляет команды программирования на соответствующий электронный регулятор 16 скорости (ЭРС), например, для перемещения универсального электрического транспортного устройства 10 вправо; переднее левое (ПЛ) колесо будет запрограммировано на вращение против часовой стрелки со стороны универсального электрического транспортного устройства 10, где расположено колесо 40. Правое заднее (ПЗ) и заднее левое (ЗЛ) колеса должны быть запрограммированы на вращение по часовой стрелке, а переднее правое (ПП) колесо должно быть запрограммировано на вращение против часовой стрелки. Программирование ЭРС 16 также включает скорость, с которой будет вращаться каждое колесо.
Далее, в блоке 120, транспортный компьютер 66 дает команду ЭРС 16 активироваться и начать вращение колеса 40.
Далее, в боке 125, в который может быть выполнен вход из блока 130, транспортный компьютер 66 определяет, завершен ли маневр. Если маневр завершен, процесс 100 заканчивается, в противном случае далее выполняется блок 130.
Далее, в блоке 130, транспортный компьютер 66 продолжает отправлять команды на ЭРС 16 для продолжения вращения колес 40, и процесс 100 возвращается в блок 125.
Фиг. 13 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую иллюстративный процесс 200, который может выполняться одновременно с процессом 100 в соответствии с программированием в транспортном компьютере 66 универсального электрического транспортного устройства 10 для поддержания платформы 32 в выровненном состоянии с использованием привода 44.
Процесс 200 начинается в блоке 205, в котором транспортный компьютер 66 определяет, что платформу 32 необходимо выровнять.
Далее, в блоке 210, в который может быть выполнен вход из блока 235, транспортный компьютер 66 определяет, какой привод 44 необходимо выдвинуть, втянуть или оставить в его текущем положении. Например, распределение массы на платформе 32 больше с правой стороны платформы 32, и платформа наклоняется право. Поэтому привод 44 с правой стороны универсального электрического транспортного устройства 10 необходимо выдвинуть, чтобы поднять платформу 32.
Далее, в блоке 215, транспортный компьютер 66 отправляет команды программирования на соответствующий привод 44 для выдвижения, втягивания или оставления в его текущем положении, чтобы выровнять платформу 32.
Далее, в блоке 220, транспортный компьютер 66 дает команду приводу 44 активироваться и начать выдвижение или втягивание.
Далее, в боке 225, в который может быть выполнен вход из блока 230, транспортный компьютер 66 определяет, завершил ли привод 44 свое выдвижение или втягивание, путем получения обратной связи от привода 44. Если выдвижение или втягивание не завершено, далее выполняется блок 230, в противном случае далее выполняется блок 235.
Далее, в блоке 230, транспортный компьютер 66 продолжает отправлять команды на привод 44 для продолжения активации привода 44, и процесс 100 возвращается в блок 225.
Далее, в блоке 235, транспортный компьютер 66 определяет, выровнена ли платформа 32, например, с помощью гиродатчика на платформе 32. Если платформа выровнена, процесс 200 заканчивается, в противном случае далее выполняется блок 210.
Фиг. 14 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую иллюстративный процесс 300, который может выполняться одновременно с процессом 100 и процессом 200 в соответствии с программированием в транспортном компьютере 66 универсального электрического транспортного устройства 10 для управления углом наклона платформы 32 с помощью привода 44.
Процесс начинается в блоке 335 после включения транспортного устройства 10. Здесь транспортный компьютер 66 прогнозирует изменение скорости транспортного устройства 10, как обсуждалось выше. Изменение скорости может быть положительным или отрицательным изменением скорости, таким как ускорение или замедление, изменением направления, таким как поворот или их сочетанием.
Далее, в блоке 320, транспортный компьютер 66 определяет изменение поверхности земли, на которой расположено транспортное устройство 10. Изменение поверхности земли может представлять собой положительную аномалию поверхности, такое как искусственная неровность для ограничения скорости движения или камень, оно может представлять собой отрицательную аномалию поверхности, такую как выемка или выбоина, или оно может представлять собой изменение высоты поверхности, такое как бордюрный камень или ступенька. Методы для выполнения такого определения с помощью данных датчиков, например, камер, ЛИДАРА, и/или ультразвука и т.д. известны.
Далее, в блоке 345, транспортный компьютер 66 определяет угол наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство 10. Угол наклона поверхности земли может быть определен с помощью известных методов для определения отклонения в вертикальной плоскости пути перемещения, например, гиродатчика, установленного на раме 50, при этом гиродатчик поддерживает связь с транспортным компьютером 66.
Далее, в блоке 350, транспортный компьютер 66 определяет центр тяжести пользователя на платформе 32.
Далее, в блоке 355, транспортный компьютер определяет совокупный центр тяжести транспортного устройства 10 и пользователя транспортного устройства 10.
Далее, в блоке 360, транспортный компьютер 66 управляет приводами 33 для изменения угла наклона платформы 32 на основании различных результатов прогнозирования и результатов определения по блокам 335–355. Только лишь одно, и не менее всех различных результатов прогнозирования и результатов определения по блокам 335–355 могут использоваться транспортным компьютером 66 при изменении угла наклона платформы 32. Процесс заканчивается, когда транспортное устройство 10 выключают.
Фиг. 15 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую иллюстративный процесс 400, который может выполняться одновременно с процессом 100, процессом 200 и процессом 300 в соответствии с программированием в транспортном компьютере 66 универсального электрического транспортного устройства 10 для управления транспортным устройством 10.
Процесс 400 начинается после включения питания устройства или его перевода в состояние готовности из режима ожидания. Режим ожидания представляет собой известный энергосберегающий режим вычислительного устройства, в котором различные программы и приложения приостанавливаются и питание используется только для обеспечения только некоторых основных функций. Например, режим ожидания транспортного компьютера 66 может приостанавливать различные расчеты и контроль входных сигналов, используемых для процесса 300, описанного выше, продолжая при этом выполнять другие команды и осуществлять контроль других входных сигналов, например, принимать различные коммуникационные данные. Режим готовности может быть запрошен пользователем транспортного устройства 10, транспортным компьютером 66 и/или другим компьютером, поддерживающим связь с транспортным компьютером 66.
В блоке 405 транспортный компьютер 66 определяет, что пользователь встал на транспортное устройство 10 и готов к отправлению. Такое определение выполняется, например, транспортным компьютером 66 на основании информации, полученной от датчиков массы, расположенных рядом с монтажной позицией 52 каждого привода 44, указывающей на то, что пользователь находится на платформе 32. Когда пользователь сходит с транспортного устройства 10, что может быть определено на основании информации от датчиков массы, до истечения заданного количества времени, например 10 секунд, процесс 400 заканчивается и транспортный компьютер 66 возвращается в режим ожидания. Когда пользователь остается на платформе 32 более заданного количества времени, транспортный компьютер 66 определяет, что пользователь готов к отправлению.
Далее, в блоке 410, транспортный компьютер 66 использует информацию по массе от датчиков массы и определяет центр тяжести пользователя на платформе 32. Например, известные расчеты могут использоваться для сравнения значений датчиков массы относительно друг друга. На основании определенного центра тяжести транспортный компьютер 66 выполняет начальную регулировку приводов 44 для наклона платформы 32.
В блоке 415 транспортный компьютер 66 рассчитывает маршрут, по которому транспортное устройство 10 должно перемещаться, чтобы прибыть в конкретный пункт назначения. Для расчета маршрута транспортный компьютер определяет текущее местоположение транспортного устройства 10, например, с помощью навигационного устройства, навигационного модуля 43 и/или известной системы GNSS, как обсуждалось выше. В дополнительном примере навигационное устройство, навигационный модуль 43 и/или известные системы GNSS затем используют вместе с информацией о текущем местоположении и информацией о конкретном пункте назначения для расчета маршрута, по которому должно перемещаться транспортное устройство 10. При расчете маршрута транспортный компьютер 66 может учитывать условия поездки, такие как тип поверхности, заторы, ограничения скорости, закрытия дорог для движения, строительство, препятствия и т. д,
Далее, в блоке 420, после того как пользователь встал на транспортное устройство в блоке 405 и маршрут был рассчитан в блоке 415, транспортный компьютер 66 дает команду транспортному устройству 10 перемещаться в конкретный пункт назначения по рассчитанному маршруту. Например, для перемещения по маршруту процесс 100 может использоваться вместе с навигационным устройством, навигационным модуле 43 и/или известными системами GNSS.
Далее, в блоке 425, по мере перемещения транспортного устройства 10 по рассчитанному пути транспортный компьютер 66 регулирует угол платформы 32 на основе рассчитанных изменений скорости, обнаруженных условий и углов поверхности и т.д., как обсуждалось выше. Например, может использоваться процесс 200 и процесс 300. Поле регулировки транспортный компьютер 66 возвращается к блоку 420, давая команду транспортному устройству 10 продолжать перемещение до конкретного пункта назначения по рассчитанному маршруту циклическим образом, пока процесс 400 не закончится.
Далее в блоке 430, по мере перемещения транспортного устройства 10 по рассчитанному маршруту транспортный компьютер 66 определяет наличие препятствий на рассчитанном маршруте. Препятствия могут быть определены на основании информации о маршруте, полученной транспортным компьютером 66, например, от навигационного устройства, навигационного модуля 43 и/или систем GNSS, и/или могут быть обнаружены различными датчиками, поддерживающими связь с транспортным компьютером 66, такими как датчики приближения, ЛИДАР, формирователи изображения и т.д. Иллюстративные препятствия включают в себя закрытые дороги, неожиданные физические объекты, блокирующие маршрут и т.д. При обнаружении наличия препятствия на маршруте транспортный компьютер 66 возвращается к блоку 415 для повторного расчета маршрута, основываясь частично на определенном препятствии. После повторного расчета маршрута процесс 400 продолжается с блока 415 циклическим образом, пока процесс 400 не закончится.
Далее в блоке 435, по мере перемещения транспортного устройства 10 к конкретному пункту назначения транспортный компьютер 66 определяет, когда необходимо выполнить аварийный останов. Определение необходимости аварийного останова выполняется транспортным компьютером 66 на основании информации, полученной от различных датчиков, поддерживающих связь с транспортным компьютером 66. Одна иллюстративная ситуация, требующая определения необходимости аварийного останова существует, когда на пути перемещения транспортного устройства 10 датчиками приближения и т.п. обнаружен внезапный и неожиданный объект, например, когда пешеход проходит перед транспортным устройством 10. Другая иллюстративная ситуация, требующая определения необходимости аварийного останова существует, когда возникает внезапное и неожиданное изменение измеренного значения датчиков массы, например, когда пользователь преждевременно сходит с транспортного устройства 10. После определения необходимости аварийного останова транспортный компьютер 66 переходит к блоку 440 и дает команду транспортному устройству 10 остановится способом, который отдает предпочтение быстрому останову транспортного устройства 10, такому как задействование тормозов транспортного устройства 10. После останова транспортного устройства 10 процесс 400 заканчивается. Если необходимость в аварийном останове не определяется, процесс 400 продолжается с блока 420 циклическим образом, пока процесс 400 не закончится.
Далее, в блоке 445, транспортный компьютер 66 определяет, что транспортное устройство 10 прибыло в конкретный пункт назначения. Определение прибытия транспортного устройства 10 в пункт назначения может быть основано на информации, полученной от навигационного устройства, навигационного модуля 43 и/или систем GNSS, как обсуждалось выше. Когда определено, что транспортное устройство 10 находится в конкретном пункте назначения, транспортный компьютер 66 переходит к блоку 450 и останавливает транспортное устройство, отдавая предпочтение эффективности и/или удобству пользователя. Например, транспортное устройство 10 может быть остановлено с использованием известных методов рекуперативного торможения и/или ему может быть отдана команда двигаться по инерции до останова. После останова транспортного устройства 10 процесс 400 заканчивается. Если прибытие в пункт назначения не определяется, процесс 400 продолжается с блока 420 циклическим образом, пока процесс 400 не закончится.
Заключение
Используемое в настоящем документе наречие «по существу», определяющий прилагательное, означает, что форма, структура, измерение, значение, расчет и т.д. могут отклоняться от точно описанной геометрии, расстояния, измерения, значения, расчета и т.д. из-за недостатков материалов, механической обработки, изготовления, измерений датчиков, расчетов, времени обработки, времени связи и т.д.
Вычислительные устройства, такие как обсуждаемые здесь в целом, каждое включают в себя команды, исполняемые одним или более вычислительными устройствами, такими как указанные выше, и для выполнения блоков или этапов процессов, описанных выше. Машиноисполняемые команды могут быть скомпилированы или обработаны на основании компьютерных программ, созданных с использованием различных языков программирования и/или технологий, включая, помимо прочего, по отдельности или в сочетании, Java™, C, C++, C#, Visual Basic, Python, Java Script, Perl, HTML, PHP и т.д. В целом, процессор (например, микропроцессор) принимает команды, например, из памяти, машиночитаемого носителя и т.д. и исполняет эти команды, таким образов выполняя один или более процессов, включая один или более процессов, описанных в этом документе. Такие команды и другие данные могут храниться и передаваться с помощью различных машиночитаемых носителей. Файл в вычислительном устройстве в целом представляет собой набор данных, хранящихся на машиночитаемом носителе, таком как носитель данных, оперативное запоминающее устройство и т.д.
Машиночитаемый носитель включает в себя любой носитель, который принимает участие в предоставлении данных (например, команд), которые могут быть прочитаны машиной. Такой носитель может иметь различные формы, включая, помимо прочего, энергонезависимые носители, энергозависимые носители и т.д. Энергонезависимые носители могут включать в себя, например, оптические или магнитные диски и другие виды постоянной памяти. Энергозависимые носители включают в себя динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), которое обычно представляет собой основную память. Общие формы машиночитаемых носителей включают в себя, например, гибкий диск, дискету, жесткий диск, магнитную ленту, любой другой магнитный носитель, CD ROM, DVD, любой другой оптический носитель, перфокарты, бумажную перфоленту, любой другой физический носитель с набором отверстий, ОЗУ, программируемое ПЗУ, стираемое ППЗУ, флэш-ППЗУ, любую другую микросхему памяти или картридж памяти, или любой другой носитель, с которого компьютер может считывать информацию.
В отношении носителей, процессов, систем, способов и т.д., описанных в этом документе, следует понимать, что несмотря на то, что этапы таких процессов и т.д. были описаны как происходящие в соответствии с определенной упорядоченной последовательностью, такие процессы могут осуществляться с описанными этапами, выполняемыми в порядке, который отличается от порядка, описанного в настоящем документе. Также следует понимать, что определенные этапы могут быть выполнены одновременно, что другие этапы могут быть добавлены или что определенные этапы, описанные в этом документе, могут быть пропущены. Другими словами, описания систем и/или процессов в настоящем документе приведены с целью иллюстрации определенных вариантов осуществления настоящего изобретения и не должны никоим образом рассматриваться как ограничивающие описанный объем изобретения.
Настоящее изобретение было описано в иллюстративном виде, и следует понимать, что используемая терминология предназначена для использования в качестве определений для описания, а не ограничения. Многие модификации и варианты настоящего изобретения возможны в свете вышеизложенных идей, и настоящее изобретение может быть осуществлено на практике иначе, чем конкретно описано.
1. Электронный регулятор скорости, содержащий процессор и запоминающее устройство, хранящее команды, выполняемые процессором, причем команды включают в себя команды для:
прогнозирования изменения скорости транспортного устройства и последующего изменения угла наклона рабочей платформы транспортного устройства на основании, по меньшей мере частично, прогнозированного изменения скорости; и
определения изменения поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство, и последующего изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, изменения поверхности земли.
2. Электронный регулятор скорости по п. 1, в котором команды дополнительно включают в себя:
определение угла наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство; и
последующее изменение угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, угла наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство.
3. Электронный регулятор скорости по п. 2, в котором команды для изменения угла наклона платформы, основанные, по меньшей мере частично, на угле наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство, включают в себя команды для поддержания платформы в пределах заданного допуска отклонения от угла наклона поверхности земли.
4. Электронный регулятор скорости по п. 1, в котором команды дополнительно содержат алгоритм обратного маятника для определения измененного угла наклона платформы.
5. Электронный регулятор скорости по п. 1, в котором команды дополнительно включают в себя:
определение местоположения центра тяжести пользователя транспортного устройства; и
последующее изменение угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, определяемого местоположения центра тяжести.
6. Электронный регулятор скорости по п. 1, в котором команды дополнительно включают в себя:
определение местоположения совокупного центра тяжести пользователя транспортного устройства и транспортного устройства; и
последующее изменение угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, определяемого местоположения совокупного центра тяжести.
7. Транспортное устройство, содержащее:
раму;
платформу, установленную с возможностью поворота на раме;
привод, закрепленный на платформе и раме; и
электронный регулятор скорости, поддерживающий связь с приводом и содержащий процессор и запоминающее устройство, хранящее команды, выполняемые процессором, при этом команды включают в себя команды для:
прогнозирования изменения скорости транспортного устройства и
последующего управления приводом для изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, прогнозированного изменения скорости.
8. Транспортное устройство по п. 7, в котором команды дополнительно включают в себя:
определение изменения поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство; и
последующее управление приводом для изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, определяемого изменения поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство.
9. Транспортное устройство по п. 8, в котором команды дополнительно включают в себя:
определение угла наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство; и
последующее управление приводом для изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, определяемого угла наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство.
10. Транспортное устройство по п. 9, в котором управление приводом для изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, угла наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство, выполняется так, что платформа поддерживается в пределах заданного допуска отклонения от угла наклона поверхности земли.
11. Транспортное устройство по п. 7, в котором управление приводом для изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, прогнозированного изменения скорости выполняется с помощью алгоритма обратного маятника.
12. Транспортное устройство по п. 7, дополнительно содержащее:
платформу, имеющую противоположные первую и вторую поверхности, при этом вторая поверхность является выпуклой; и
раму, имеющую вогнутую поверхность, сопряженную с выпуклой второй поверхностью платформы.
13. Транспортное устройство по п. 7, в котором команды дополнительно включают в себя:
определение местоположения центра тяжести пользователя транспортного устройства; и
последующее управление приводом для изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, определяемого местоположения центра тяжести.
14. Транспортное устройство по п. 7, в котором команды дополнительно включают в себя:
определение местоположения совокупного центра тяжести пользователя транспортного устройства и транспортного устройства; и
последующее управление приводом для изменения угла наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, определяемого местоположения центра тяжести.
15. Способ управления углом наклона рабочей платформы транспортного устройства по любому из пп.7-14, при котором:
прогнозируют изменение скорости транспортного устройства и затем изменяют угол наклона платформы транспортного устройства на основании, по меньшей мере частично, прогнозируемого изменения скорости; и
при необходимости определяют изменение поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство, и затем изменяют угол наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, изменения поверхности земли.
16. Способ по п. 15, при котором дополнительно:
определяют угол наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство, и
затем изменяют угол наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, угла наклона поверхности земли, по которой перемещается транспортное устройство.
17. Способ по п. 15, при котором дополнительно применяют алгоритм обратного маятника для определения измененного угла наклона платформы.
18. Способ по п. 15, при котором дополнительно:
определяют местоположение центра тяжести пользователя транспортного устройства и
затем изменяют угол наклона платформы на основании, по меньшей мере частично, определяемого местоположения центра тяжести.
