一种用于初始化平衡式运输车（１０）的控制器的方法，包括获取关联于平衡式运输车的多个方位信号。该方法还包括基于多个方位传感器信号确定多个角速度传感器中的一个或多个是否具有低于阈值的信号输出偏差。该方法还包括初始化俯仰状态估计器以基于多个角速度传感器中的一个或多个的输出控制平衡式运输车的操作。该方法还包括基于俯仰状态估计器中的至少一个输出控制平衡式运输车的操作。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及运输车的控制，尤其涉及以用于控制运输车操作的传感器检测故障状态的方法和装置。
技术介绍
动态稳定的运输车意指具有在运输车工作时主动地维持运输车稳定性的控制系 统的车辆。该控制系统通过连续感测运输车的方位、确定维持稳定性的校正动作并命令运 输车的车轮电机作出校正动作而维持运输车的稳定性。如果运输车丧失了维持稳定性的能 力，例如因为零件故障，则乘坐人可能会经历突然失去平衡时的不适感。这种车辆在采用对 现有技术描述内容补充的系统架构特征时能更为高效和安全地工作。专利技术_既述本专利技术在一个方面给出一种初始化平衡式运输车的控制器的方法。该方法包括 (a)获得关联于所述平衡式运输车的多个方位信号。该方法还包括(b)基于多个方位信号 确定多个角速度传感器中的一个或多个是否具有低于阈值的信号输出偏差。该方法还包括 (c)初始化俯仰(pitch)状态估计器以基于多个角速度传感器中的一个或多个的输出控制 平衡式运输车的操作。该方法还包括(d)基于俯仰状态估计器中的至少一个输出控制平衡 式运输车的操作。在一些实施例中，该方法在角速度传感器中的一个或多个具有等于或高于阈值的 信号输出偏差的情况下包括终止步骤(C)。在一些实施例中，步骤(b)包括将每个方位信号 与相应阈值进行比较。在一些实施例中，如果方位信号中的一个或多个等于或超出其相应 的阈值，则终止俯仰状态估计器的初始化。在一些实施例中，该方法包括重复(a)、(b)、(c) 和⑷直到角速度传感器的信号输出偏差低于阈值为止。在一些实施例中，步骤(b)包括确定运输车的俯仰或倾侧是否在预定时间段内变 化超过1.5度，俯仰和倾侧是基于加速度计输出信号来估计的。在一些实施例中，步骤(b) 包括确定运输车的偏航角速度的变化在预定时间段内是否大于4. 7度/秒，偏航角速度是 基于运输车的左右地面接触部件的速度差来估计的，所述接触部件将力矩施加于运输车底 下的表面。在一些实施例中，步骤(b)包括确定运输车的左或右地面接触部件的速度是否 超过0. 22米/秒，左、右地面接触部件将力矩施加于运输车底下的表面。在一些实施例中， 步骤(b)包括确定第一偏航角速度信号和第二偏航角速度信号之间的差是否大于22度/ 秒，第一偏航角速度信号是基于运输车的施加力矩于运输车底下的表面的左、右地面接触 部件的速度差估计的，而第二偏航角速度信号基于由多个角速度传感器中的两个或更多个 输出的角速度信号，该角速度信号对应于围绕固定于运输车的基本垂直轴的角速度。本专利技术在另一个方面给出一种平衡式运输装置，其包括提供与平衡式运输车相关 联的方位信号的多个器件(例如传感器)。该运输车包括多个角速度传感器。该运输车包 括基于方位信号判断多个角速度传感器中的一个或多个是否具有等于或大于阈值的信号 输出偏差、并基于多个角速度传感器中的两个或更多个的输出估计平衡式运输车的俯仰状 态的处理器。该运输车还包括基于俯仰状态估计来控制平衡式运输车的操作的控制器。在一些实施例中，处理器通过将每个方位传感器信号与相应阈值作比较而判断角 速度传感器中的一个或多个是否具有等于或高于阈值的信号输出偏差。在一些实施例中， 运输车包括向运输车底下的表面施加转矩的至少一个地面接触部件。本专利技术上述和其它目的、方面、特征和优点将从下面的说明书和权利要求书中更 为清楚地得出。附图简述在参照附图解读下面的详细说明时，本专利技术的前述特征将变得更易于理解，在附 图中附图说明图1是本专利技术可应用其中的运输车的一个实施例的示意图。 图2是作为本专利技术示例性实施例的用于动态地控制车辆在前-后平面内的稳定性 的控制回路的框图。图3A是示出陆上车辆以及相应车辆坐标系(V坐标系)坐标轴连同地面的地面坐 标系(E坐标系)坐标轴存在俯仰角的示图。图3B是示出当俯仰角为零而倾侧角为非零时E坐标系与V坐标系的关系的示图。图4是根据本专利技术示例性实施例的用来控制运输车的系统架构的一部分的示意 框图。图5是根据本专利技术示例性实施例的三轴状态估计器模块的功能框图。图6是根据本专利技术示例性实施例的运输车的控制系统的示意图。图7是根据本专利技术示例性实施例的用于初始化平衡式运输车的控制器的方法的 流程图。示例性实施例的详细说明如果运输车能够在一个或多个车轮上工作但如果没有操控车轮工作的控制回路 的作用就无法依靠这些车轮，那么运输车就被认为是“平衡式”的。平衡式运输车缺乏静态 稳定性，而是动态平衡的。运输车可有利地用作移动工作平台或例如高尔夫车的休闲车辆 或用作运载车辆。在该运输车和地面或其它基础表面之间提供接触并在日常工作中就倾翻 而言最低限度地支承运输车的车轮或其它地面接触部件在本文中被称为“地面接触部件”。图1示出一种平衡式运输车，其总地以附图标记10表示并详细记载在美国专利 No. 6，302，230(该文献援引包含于此)中，该平衡式运输车作为本专利技术可有利地应用的设 备的一个例子。对象8站在地面接触模块26的支承平台12上。对象8握住附连于平台12 的把手架16上的把手14。车轮21、22围绕Y轴同轴。转向或其它控制可通过指轮32、34 或其它用户输入机构提供。在一些实施例中，运输车10的转向或控制是使用运输车10的 把手14中的扭转把手机构实现的。在一些实施例中，运输车10的转向或控制是通过用户 使运输车10的把手架16相对于运输车10的一个或多个轴(X、Y和Z)倾斜(例如角度改 变)来实现的。可提供控制回路以使对象的倾斜导致通过电机驱动对轴22周围的车轮20和/或 车轮21施加转矩。然而，运输车10是静态不稳的并且没有用以维持动态稳定性的控制环 路的操作，运输车10不再能够工作在其典型的工作方位。本文中使用的“稳定性”指如果 系统因任何原因偏离工作位置则系统自然返回工作位置的机械条件。运输车10可工作在位置保持模式，其中平衡基本维持在特定位置。因此，在本文中非限定地称为“车辆”的运输车10在用户8不在平台12时也可保持固定的位置和方位。 这种工作模式防止运输车10失控并为用户和其它人员提供安全保障。在一个实施例中，当 用户踏上运输车10的平台12时，运输车10工作在位置保持模式。在一些实施例中，设置 在平台12上的测力板或其它传感器(未示出)用来检测用户是否在运输车10上。具体针对不同的应用场合，不同数目的车轮或其它地面接触部件可较佳地用于本 专利技术的各个实施例。援引包含于此的美国No. 2006/0108156专利公报的图6和图7示出了 平衡式全地形车辆，作为可较为有利地应用本专利技术的装置的一个例子。这种全地形车辆具 有两个前轮和两个后轮。每个后轮由其本身的致动器驱动。因此，在本专利技术的范围内，地面 接触部件的数目可以是等于或大于1的任何数目。本说明书和所附权利要求书中的“俯仰状态”包括前后平面的俯仰角和车辆的俯 仰角速度两者，即θ和0!"(或々)，其中ΘΓ是θ的时间变化速度。图2示出在前后平面内动态地保持车辆(设备208)稳定性以使车辆保持竖直 的 控制回路200。该控制回路200要求将俯仰状态作为输入。美国专利No. 5，701，965和 5，791，425记载可使用图2的控制环路200工作的车辆。这类车辆需要测量瞬时俯仰状态 以主动控制车辆的稳定性。这些专利援引包含于此。图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于初始化平衡式运输车的控制器的方法，包括：（ａ）获取关联于所述平衡式运输车的多个方位信号；（ｂ）基于所述多个方位信号确定多个角速度传感器中的一个或多个是否具有低于阈值的信号输出偏差；（ｃ）初始化俯仰状态估计器以供基于多个角速度传感器中的一个或多个的输出控制所述平衡式运输车的操作；以及（ｄ）基于所述俯仰状态估计器中的至少一个输出控制所述平衡式运输车的操作。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：MT甘斯勒，MF考夫曼，
申请(专利权)人：塞格威股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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