ДВУХКОЛЕСНАЯ ТЕЛЕЖКА С ПРОТИВОВЕСОМ, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКОЛЕСНОЙ ТЕЛЕЖКОЙ С ПРОТИВОВЕСОМ
CONTROL METHOD AND APPARATUS FOR TWO-WHEELED BALANCED VEHICLE

[001] Эта заявка основана на и испрашивает приоритет китайской патентной заявки №201510626948.2, поданной 28 сентября 2015 года, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[002] Настоящее изобретение относится к области автоматического управления, в частности к способу и устройству управления двухколесной тележкой с противовесом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[003] Двухколесная тележка с противовесом также известна как двухколесная электрическая тележка с противовесом, которая относится к существующим сейчас новым типам средств передвижения на короткие расстояния.
[004] Двухколесная тележка с противовесом в основном имеет два параллельных колеса и компонент управления поворотом и приводится в движение внутренним приводным электродвигателем для движения вперед или назад; при движении вперед или назад пользователь может управлять двухколесной тележкой с противовесом для ее разворачивания с помощью компонента управления поворотом. Если впереди одного из колес двухколесной тележки с противовесом возникает препятствие, в результате чего колесо останавливается или блокируется, в то время как другое колесо продолжает движение, происходит «вращательное движение», которое может послужить причиной падения водителя.
СУЩНОСТЬ
[005] Данное описание сущности изобретения предназначено для того, чтобы в упрощенной форме изложить выбор концепций, которые далее описаны в подробном описании. Это описание не предназначено для выявления ключевых признаков или основных признаков заявленного объекта изобретения, а также для определения объема охраны заявленного изобретения.
[006] Предлагаемый в настоящем изобретении способ управления двухколесной тележкой с противовесом нацелен на устранение проблем, существующих в уровне техники. Техническое решение состоит в следующем:
[007] согласно первому объекту осуществления настоящего изобретения предлагается способ управления двухколесной тележкой с противовесом, имеющей два параллельных колеса и компонент управления поворотом, и способ заключается в том, что:
[008] выявляют тип препятствия впереди любого из колес, включая непреодолимое препятствие;
[009] если препятствие относится к типу непреодолимое препятствие, управляют двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защищают компонент управления поворотом.
[0010] В другом частном случае, когда препятствие относится к типу преодолимое препятствие, способ заключается в том, что:
[0011] если препятствие относится к типу преодолимое препятствие, то увеличивают силу тяги для продолжения движения двухколесной тележки с противовесом.
[0012] В частном случае выявление типа препятствия впереди любого из колес заключается в том, что:
[0013] измеряют высоту препятствия впереди любого из колес с помощью компонента измерения расстояний;
[0014] определяют, больше ли высота препятствия, чем заданное пороговое значение;
[0015] если высота препятствия больше, чем заданное пороговое значение, относят препятствие к типу непреодолимое препятствие.
[0016] В другом частном случае выявление типа препятствия впереди любого из колес заключается в том, что:
[0017] получают кадр изображения впереди любого из колес с помощью компонента получения изображений;
[0018] выявляют препятствие на кадре изображения;
[0019] вычисляют высоту выявленного препятствия;
[0020] определяют, больше ли высота препятствия, чем заданное пороговое значение;
[0021] если высота препятствия больше, чем заданное пороговое значение, относят препятствие к типу непреодолимое препятствие.
[0022] В другом частном случае способ характеризуется тем, что дополнительно:
[0023] измеряют расстояние от препятствия до двухколесной тележки с противовесом;
[0024] определяют, меньше ли расстояние, чем заданное расстояние;
[0025] если расстояние меньше, чем заданное расстояние, выполняют управление двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом.
[0026] В другом частном случае способ характеризуется тем, что:
[0027] если препятствие относится к типу непреодолимое препятствие, происходит оповещение о препятствии в заданном режиме;
[0028] причем заданный режим включает по меньшей мере одну звуковую сигнализацию в виде вибрации заданной части двухколесной тележки с противовесом и мигание индикаторной лампочки.
[0029] Согласно второму объекту осуществления настоящего изобретения, предлагается устройство управления двухколесной тележкой с противовесом, содержащей два параллельных колеса и компонент управления поворотом, которое включает:
[0030] выявляющий модуль, выполненный с возможностью выявления типа препятствия впереди любого из колес, включая непреодолимое препятствие;
[0031] управляющий модуль, выполненный с возможностью управления двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, когда тип препятствия, выявленный с помощью выявляющего модуля, является непреодолимым препятствием.
[0032] В другом частном случае, когда препятствие относится к типу преодолимое препятствие, устройство включает:
[0033] ускоряющий модуль, выполненный с возможностью увеличения силы тяги двухколесной тележки с противовесом для продолжения движения, когда препятствие, выявленное с помощью выявляющего модуля, относится к типу преодолимое препятствие.
[0034] В частном случае выявляющий модуль включает:
[0035] субмодуль измерения высоты, выполненный с возможностью измерения высоты препятствия впереди любого из колес с помощью компонента измерения расстояний;
[0036] первый определяющий субмодуль, выполненный с возможностью определения, больше ли высота препятствия, измеренного с помощью субмодуля измерения высоты, чем заданное пороговое значение;
[0037] первый выявляющий субмодуль, выполненный с возможностью отнесения препятствия к типу непреодолимое препятствие, когда высота препятствия, определенного с помощью первого определяющего субмодуля, больше, чем заданное пороговое значение.
[0038] В частном случае выявляющий модуль включает:
[0039] субмодуль получения изображений, выполненный с возможностью получения кадра изображения впереди любого из колес с помощью компонента получения изображений;
[0040] субмодуль выявления изображений, выполненный с возможностью выявления препятствия в кадре изображения, полученного с помощью субмодуля получения изображений;
[0041] субмодуль вычисления высоты, выполненный с возможностью вычисления высоты препятствия, выявленного с помощью субмодуля выявления изображений;
[0042] второй определяющий субмодуль, выполненный с возможностью определения, больше ли высота препятствия, вычисленная с помощью субмодуля вычисления высоты, чем заданное пороговое значение;
[0043] второй выявляющий субмодуль, выполненный с возможностью отнесения препятствия к препятствию непреодолимого типа, когда высота препятствия, определенная вторым определяющим субмодулем, больше, чем заданное пороговое значение.
[0044] В частном случае устройство дополнительно включает:
[0045] модуль измерения расстояний, выполненный с возможностью измерения расстояния от препятствия до двухколесной тележки с противовесом;
[0046] модуль определения расстояний, выполненный с возможностью определения того, меньше ли расстояние, измеренное с помощью модуля измерения расстояния, чем заданное расстояние;
[0047] модуль управления, выполненный с возможностью управления двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, когда расстояние, измеренное с помощью модуля измерения расстояния, меньше чем заданное расстояние.
[0048] В частном случае устройство дополнительно включает:
[0049] модуль оповещения, выполненный с возможностью оповещения о препятствии в заданном режиме, когда препятствие, выявленное с помощью выявляющего модуля, относится к типу непреодолимое препятствие;
[0050] причем заданный режим включает по меньшей мере одну звуковую сигнализацию в виде вибрации заданной части двухколесной тележки с противовесом и мигание индикаторной лампочки.
[0051] Согласно третьему объекту осуществления настоящего изобретения, предлагается двухколесная тележка с противовесом имеющая два параллельных колеса, которая включает:
[0052] чип управления;
[0053] память для хранения инструкций, исполняемых чипом управления;
[0054] компонент управления поворотом, соединенный с чипом управления;
[0055] причем чип управления выполнен с возможностью:
[0056] выявления типа препятствия впереди любого из колес, включая непреодолимое препятствие;
[0057] управления двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, если препятствие относится к типу непреодолимое препятствие.
[0058] Технический результат, который достигается при осуществлении настоящего изобретения, заключается в том, что в случае выявления впереди любого из колес непреодолимого препятствия, при управлении двухколесной тележкой с противовесом осуществляют торможение и защиту компонента управления поворотом, что исключает возможное падение водителя из-за возникающего «центробежного движения», когда одно из колес двухколесной тележки с противовесом останавливается или блокируется непреодолимым препятствием, находящимся впереди колеса, в то время, как другое колесо продолжает движение, или водитель получает предупреждение о возможном падении при пробуксовывании одного из колес.
[0059] Следует понимать, что, как вышеизложенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание, являются примерными и пояснительными и не ограничивают объем охраны изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0060] Прилагаемые чертежи, которые включены в и составляют часть настоящего описания, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для пояснения его сущности.
[0061] Фиг. 1: схематичное изображение оборудования для осуществления способа управления двухколесной тележкой с противовесом согласно примерному осуществлению настоящего изобретения;
[0062] Фиг. 2: блок-схема, иллюстрирующая частный случай осуществления способа управления двухколесной тележкой с противовесом;
[0063] Фиг. 3: блок-схема способа управления двухколесной тележкой с противовесом согласно примерному его осуществлению;
[0064] Фиг. 4: блок-схема реализации эффекта выявления препятствия компонентом измерения расстояний согласно частному случаю осуществления способа;
[0065] Фиг. 5: блок-схема способа управления двухколесной тележкой с противовесом согласно частному случаю его осуществления;
[0066] Фиг. 6: блок-схема реализации эффекта выявления препятствия на кадре изображения согласно частному случаю осуществления способа;
[0067] Фиг. 7: блок-схема устройства управления двухколесной тележкой с противовесом согласно частному случаю его осуществления;
[0068] Фиг. 8: блок-схема устройства управления двухколесной тележкой с противовесом согласно частному случаю его осуществления;
[0069] Фиг. 9: блок-схема двухколесной тележкой с противовесом согласно частному случаю ее осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0070] Ниже дается подробное описание частных случаев осуществления изобретения, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, где одинаковые или подобные элементы на разных чертежах обозначены одинаковыми номерами, если не оговорено иное. Изложенные в нижеследующем описании частные случаи осуществления изобретения не охватывают всех возможных его реализаций. Они являются лишь конкретными примерами устройств и способов, охарактеризованных в прилагаемой формуле.
[0071] На Фиг. 1 представлено схематичное изображение оборудования для осуществления способа управления двухколесной тележкой с противовесом согласно осуществлению настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1, оборудование может быть выполнено в виде двухколесной тележки с противовесом, включающей два параллельных колеса 110 и 120, два корпуса 150 и 160 соответствующие двум параллельным колесам, упомянутым выше, компонент 130 управления поворотом, несущую педаль 140 и компоненты 170 и 180 выявления препятствий.
[0072] Компонент 130 управления поворотом соединен с несущей педалью 140 и может быть использован для управления поворотом двухколесной тележки с противовесом. Компонент 130 управления поворотом может иметь ручное или ножное управление и, таким образом, не ограничен в осуществлении.
[0073] Компонент 170 выявления препятствий используется для выявления препятствия впереди колеса двухколесной тележки с противовесом на правой стороне, если смотреть по направлению движения; компонент 180 выявления препятствий используется для выявления препятствия впереди колеса двухколесной тележки с противовесом на левой стороне, если смотреть по направлению движения. Компоненты 170 и 180 выявления препятствий могут быть реализованы в виде любых компонентов измерения расстояний для определения размера и расстояния от объекта таким как измерительное устройство инфракрасных лучей, измерительное устройство ультразвуковых волн и лазерное устройство для измерения расстояний, и т.д., компоненты 170 и 180 выявления препятствий могут также быть представлены любыми компонентами получения изображений для выполнения снимка, такими, например, как камера.
[0074] На Фиг. 1 компонент 170 выявления препятствий на корпусе 150 колеса обозначен позицией 1, а компонент 180 выявления препятствий на корпусе 160 колеса обозначен позицией 2. Компоненты 170 и 180 могут быть расположены на любой возможной позиции в месте соединения несущей педали 140 с компонентом 130 управления поворотом. Кроме того, количество компонент 170 и 180 выявления препятствий, равное двум, выбрано в качестве примера, в то время, как это количество должно быть, по меньшей мере, равно одному.
[0075] Необходимо дополнить, что двухколесная тележка с противовесом может также включать другие компоненты, такие как чип управления, память и приводной электродвигатель и т.д. (не показано). Причем чип управления соединен с приводным электродвигателем и вышеупомянутым компонентом 130 управления поворотом, и компонентами 170 и 180 выявления препятствий, и элементами управления движением вперед, движением назад, остановкой и поворотом двухколесной тележкой с противовесом согласно исполняемым командам, хранящимся в памяти. Эта часть содержимого не описана в осуществлении настоящего изобретения.
[0076] На Фиг. 2 показана блок-схема частного случая осуществления способа управления двухколесной тележкой с противовесом, реализованной в виде оборудования, который включает следующие шаги:
[0077] На шаге 201 выявляется тип препятствия впереди любого из колес, включая непреодолимое препятствие.
[0078] В частных случаях чип управления выявляет тип препятствия впереди любого из колес с помощью компонента выявления препятствий.
[0079] В частных случаях компонент выявления препятствий включает: компонент измерения расстояний и/или компонент получения изображений.
[0080] На шаге 202, если препятствие относится к типу непреодолимое препятствие, управляют двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защищают компонент управления поворотом.
[0081] В заключении выявляют тип препятствия впереди любого из колес и, если препятствие относится к типу непреодолимое препятствие, управляют двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защищают компонент управления поворотом, причем способ управления двухколесной тележкой с противовесом, предложенный в данном осуществлении, решает проблему, в которой водитель может упасть из-за возникающего «центробежного движения», когда одно из колес двухколесной тележки с противовесом останавливается или блокируется непреодолимым препятствием, находящимся впереди колеса, в то время, как другое колесо продолжает движение, или водитель получает предупреждение о возможном падении при пробуксовывании одного из колес.
[0082] В частных случаях могут быть предложены два способа выявления типа препятствий впереди любого из колес на шаге 201:
[0083] первый способ выявления типа препятствия - с помощью компонента измерения расстояний, который будет пояснен с реализацией, показанной на Фиг. 3 далее.
[0084] второй способ выявления типа препятствия - с помощью компонента получения изображений, который будет пояснен с реализацией, показанной на Фиг. 4 далее.
[0085] На Фиг. 3 показана блок-схема частного случая осуществления способа управления двухколесной тележкой с противовесом, реализованной в виде оборудования, который состоит из следующих шагов:
[0086] На шаге 301 высота препятствия впереди любого из колес измеряется с помощью компонента измерения расстояния;
[0087] Чип управления двухколесной тележкой с противовесом управляет компонентом измерения расстояний для отправки сигнала обнаружения наружу с некоторым интервалом в заданное время, причем сигналом обнаружения может быть лазер, инфракрасный луч или ультразвуковая волна и т.д. Отраженный сигнал возвращается, когда сигнал обнаружения наталкивается на препятствие. Таким образом, находящееся впереди препятствие выявляется, когда компонент измерения расстояний получает отраженный сигнал.
[0088] В других вариантах компонент измерения расстояний соответственно закрепляется на каждом из двух корпусов колес двухколесной тележки с противовесом, и находящееся впереди колеса препятствие выявляется, если компонент измерения расстояний на одном из колес двухколесной тележки с противовесом получает отраженный сигнал. Высота препятствия не меньше, чем высота закрепления компонента измерений расстояний, таким образом, высота закрепления компонента измерения расстояний определяет обнаруживаемую высоту препятствия.
[0089] Например, компонент измерения расстояний, закрепленный на каждом из корпусов колес двухколесной тележки с противовесом, расположен на расстоянии 5 см от земли, и, если любое из колес двухколесной тележки с противовесом получает отраженный сигнал отправленного сигнала, значит, что впереди колеса выявлено препятствие с высотой по меньшей мере 5 см; а, если любое из колес двухколесной тележки с противовесом не получает отраженный сигнал, это значит, что впереди колеса на высоте, превышающей 5 см препятствий нет.
[0090] Компонент измерения расстояний может быть закреплен в месте соединения несущей педали с компонентом управления поворотом. И, находится ли препятствие впереди правого или левого колеса, оценивается по тому, получен ли отраженный сигнал слева или справа.
[0091] На шаге 302 определяется, больше ли высота препятствия, чем заданное пороговое значение;
[0092] Компонент измерения расстояний закрепляется на корпусах колес двухколесной тележки с противовесом на заранее заданном расстоянии от земли. Заранее заданное пороговое значение является максимальной высотой препятствия, которое может быть преодолено двухколесной тележкой с противовесом.
[0093] Компонент измерений расстояний непрерывно посылает сигнал обнаружения наружу, и, когда отраженный сигнал сигнала обнаружения получен, выявляют, что впереди находится препятствие с высотой, которая больше, чем заданное пороговое значение впереди колеса; а, если отраженный сигнал не получен, выявляют, что впереди нет препятствия с высотой, которая больше, чем заданное пороговое значение впереди колеса.
[0094] В других вариантах два компонента измерения могут быть закреплены соответственно на каждом из двух корпусов колес двухколесной тележки с противовесом в вертикальном положении, один выше другого, причем вертикальная ось симметрии перпендикулярна земле. Расстояние от верхнего компонента измерения расстояний до земли является заданным пороговым значением, а расстояние от нижнего компонента измерения расстояний до земли может быть максимальной высотой, которое может быть пройдено двухколесной тележкой с противовесом без ускорения.
[0095] Когда верхний компонент измерения расстояний, соответствующий любому из двух колес, получает отраженный сигнал, выявляют, что впереди колеса находится препятствие, которое не может быть пройдено двухколесной тележкой с противовесом.
[0096] Когда верхний компонент измерения расстояний, соответствующий любому из двух колес, не получает отраженный сигнал, выявляют, что впереди колеса находится препятствие, которое может быть пройдено двухколесной тележкой с противовесом только с ускорением.
[0097] Когда ни один из двух компонентов измерений расстояний, соответствующих любому из двух колес, не получает отраженный сигнал, может быть установлено, что препятствия впереди колеса нет.
[0098] Этот пример иллюстрирует способ обнаружения высоты препятствия впереди с помощью компонента измерения расстояний, но не ограничивает способ использования компонента измерения расстояний для определения высоты расположенного впереди препятствия.
[0099] В других вариантах, как показано на Фиг. 4, два компонента 42 и 43 измерения расстояний на колесе 41 посылают сигнал обнаружения наружу, при этом, если компонент 42 измерения расстояний не получает отраженный сигнал, а компонент 43 измерения расстояний принимает отраженный сигнал, значит, что существует преодолимое препятствие впереди колеса 41.
[00100] На шаге 303: если высота препятствия выше заданного порогового значения, значит, выявленное препятствие является препятствием непреодолимого типа.
[00101] Когда компонент измерения расстояний на любом из корпусов колес двухколесной тележки с противовесом получает отраженный сигнал сигнала обнаружения, это означает, что впереди колеса имеется препятствие с высотой, которая достигает заданного порогового значения, на этот раз двухколесная тележка с противовесом выявляет препятствие, как препятствие непреодолимого типа.
[00102] Когда препятствие является непреодолимым типом, переходят к шагу 305.
[00103] На шаге 304: если высота препятствия меньше, чем заданное пороговое значение, препятствие определяется как препятствие преодолимого типа.
[00104] Когда существует препятствие впереди любого из колес и высота препятствия меньше, чем заданное пороговое значение, препятствие выявляется как препятствие преодолимого типа.
[00105] Когда препятствие является преодолимым типом, переходят к шагу 309.
[00106] На шаге 305: когда препятствие является непреодолимым типом, измеряется расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом.
[00107] В частных случаях чип управления измеряет расстояние между препятствием перед любым из колес и двухколесной тележкой с противовесом с помощью компонента измерения расстояний. Например, чип управления получает расстояние путем вычисления согласно времени передачи сигнала обнаружения и времени приема отраженного сигнала, в сочетании со скоростью передвижения двухколесной тележки с противовесом.
[00108] На шаге 306 определяют, меньше ли обнаруженное расстояние, чем заданное расстояние.
[00109] Чип управления определяет, меньше ли расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с препятствием, чем заданное расстояние.
[00110] В частных случаях заданное расстояние является максимальным расстоянием, необходимым для поворота двухколесной тележки с противовесом. Заданное расстояние может иметь значение «х» диаметров шины или другое числовое значение, и не ограничено в реализации.
[00111] Если расстояние меньше заданного расстояния, переходят к шагу 307; а если расстояние больше заданного расстояния, переходят к шагу 308.
[00112] На шаге 307: если расстояние меньше заданного расстояния, двухколесная тележка с противовесом управляется для торможения, компонент управления поворотом защищается, оповещение о препятствии осуществляется в заданном режиме.
[00113] Если расстояние меньше заданного расстояния, чип управления управляет торможением двухколесной тележки с противовесом для остановки. Однако, возможна ситуация, когда двухколесная тележка с противовесом сталкивается с препятствием во время торможения.
[00114] Между тем, если расстояние меньше заданного расстояния, чип управления также защищает компонент управления поворотом. В это время пользователь не имеет возможности управлять двухколесной тележкой с противовесом для поворота. Даже, если двухколесная тележка с противовесом сталкивается с препятствием во время торможения и, если пользователь выполняет неправильные действия на компоненте управления поворотом во время столкновения из-за потери управления телом, чип управления по-прежнему не реагирует на неправильные действия.
[00115] В частных случаях чип управления обеспечивает оповещение о препятствии в заданном режиме, причем заданный режим включает по меньшей мере одну звуковую сигнализацию в виде вибрации заданной части двухколесной тележки с противовесом и мигание индикаторной лампочки.
[00116] Например, когда выявлено, что существует непреодолимое препятствие впереди одного из колес двухколесной тележки с противовесом, и расстояние между непреодолимым препятствием и двухколесной тележкой с противовесом достигает заданного расстояния, двухколесная тележка с противовесом будет издавать звуковой сигнал оповещения в виде гудка.
[00117] На шаге 308, если расстояние превышает заданное расстояние, двухколесная тележка с противовесом управляется для последующего движения.
[00118] На шаге 309, если типом препятствия является преодолимое препятствие, сила тяги двухколесной тележки с противовесом увеличивается для дальнейшего движения.
[00119] Когда препятствие впереди любого из колес двухколесной тележки с противовесом выявляется как преодолимое препятствие, блок управления управляет приводным электродвигателем для увеличения силы тяги двухколесной тележки с противовесом для продвижения.
[00120] В заключение, выявляют тип препятствия впереди любого из колес и, если тип препятствия является непреодолимым препятствием, управляют двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защищают компонент управления поворотом, причем способ управления двухколесной тележкой с противовесом, предложенный в данном осуществлении, решает проблему, в которой водитель может упасть из-за возникающего «центробежного движения», когда одно из колес двухколесной тележки с противовесом останавливается или блокируется непреодолимым препятствием, находящимся впереди колеса, в то время, как другое колесо продолжает движение, или водитель получает предупреждение о возможном падении при пробуксовывании одного из колес.
[00121] В способе управления двухколесной тележкой с противовесом, предлагаемом в этом варианте, измеряют высоту и расстояние до препятствия с помощью компонента измерения расстояний, определяют тип препятствия и совершают действия для торможения и защиты компонента управления поворотом с учетом расстояния между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом.
[00122] В предлагаемом способе управления двухколесной тележкой с противовесом производят защиту компонента управления поворотом, если расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом меньше, чем заданное расстояние, при этом, если двухколесная тележка с противовесом сталкивается с препятствием во время торможения и если пользователь выполняет неправильные действия на компоненте управления поворотом во время столкновения из-за потери управления его тела, чип управления по-прежнему не реагирует на неправильные действия, тем самым эффективно уменьшая возможность падения пользователя.
[00123] На Фиг. 5 представлена блок-схема частного случая осуществления способа управления двухколесной тележкой с противовесом частному случаю его осуществления реализованной в виде оборудования, показанного на Фиг. 1, который состоит из следующих шагов.
[00124] На шаге 501 получают кадр изображения впереди любого из колес с помощью компонента получения изображений.
[00125] Компонент получения изображений может быть закреплен на корпусе каждого из колес двухколесной тележки с противовесом, а также на части, в месте соединения несущей педали с компонентом управления поворотом.
[00126] Чип управления управляет компонентом получения изображений для получения изображений впереди двух колес для формирования непрерывных кадров изображений.
[00127] На шаге 502 выявляют препятствие на кадре изображения.
[00128] Так как цветовые различия между землей и другими объектами на земле очень явны, земля и другие объекты на кадрах изображений могут быть определены согласно изменениям пикселей, на кадрах изображений.
[00129] В других вариантах, как показано на Фиг. 6, чип управления получает кадр 60 изображения, полученный компонентом получения изображений, после чего получают первую 62 и вторую 64 области с помощью бинарного процесса кадра 60 изображения согласно цветовым различиям, при этом линия 66 дороги формируется на пересечении первой области 62 и второй области 64. Чип управления обнаруживает, имеет ли линия 66 дороги выступ 68. Если линия 66 дороги имеет выступ в качестве препятствия.
[00130] На шаге 503 вычисляется высота выявленного препятствия.
[00131] В первом возможном случае осуществления способа чип управления вычисляет высоту препятствия согласно высоте препятствия, на кадре изображения с учетом заданной шкалы измерений, например, если заданная шкала измерений составляет 1:3, тогда высота препятствия на кадре изображения составляет 1 см, а вычисленная высота препятствия как 3 см. Препятствие скрыто для двухколесной тележки с противовесом, причем вычисленная высота препятствия также неизвестна.
[00132] Во втором возможном случае осуществления способа двухколесная тележка с противовесом также содержит компонент измерения расстояний, используемый для измерения расстояния от препятствия до двухколесной тележки с противовесом. Чип управления определяет расстояние, используя шкалу измерений, и вычисляет высоту препятствия согласно высоте препятствия на кадре изображения и расстоянию, определенному с помощью шкалы измерения: например, если шкала измерений, соответствующая расстоянию, составляет 1:5, тогда высота препятствия на кадре изображения составляет 1 см, а высота препятствия вычисляется как 5 см.
[00133] Согласно третьему возможному осуществлению способа имеются два компонента получения изображений, и чип управления может вычислять истинную высоту препятствия согласно выступу (т.е. препятствию) в двух кадрах изображений, полученных двумя компонентами получения изображений в сочетании с бинокулярным принципом отображения.
[00134] Необходимо отметить, что это осуществление не ограничивается способами, в которых чип управления вычисляет высоту препятствия.
[00135] На шаге 504 определяют, больше ли высота препятствия, чем заданное пороговое значение.
[00136] Чип управления определяет, больше ли вычисленная высота препятствия, чем заданное пороговое значение.
[00137] В других вариантах заданное пороговое значение является максимальной высотой препятствия, которое может быть преодолено двухколесной тележкой с противовесом.
[00138] Если высота препятствия больше, чем заданное пороговое значение, переходят к шагу 505.
[00139] Если высота препятствия меньше, чем заданное пороговое значение, переходят к шагу 506.
[00140] На шаге 505: если высота препятствия больше, чем заданное пороговое значение, препятствие выявляется как препятствие непреодолимого типа.
[00141] Когда препятствие является препятствием непреодолимого типа, переходят к шагу 507.
[00142] На шаге 506: если высота препятствия меньше, чем заданное пороговое значение, препятствие выявляется как препятствие преодолимого типа.
[00143] Когда препятствие является препятствием преодолимого типа, переходят к шагу 511.
[00144] На шаге 507: когда препятствие является препятствием непреодолимого типа, измеряют расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом.
[00145] В других вариантах чип управления измеряет расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом с помощью компонента получения изображений. В частном случае осуществления способа имеются два компонента получения изображений, при этом чип управления вычисляет расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом согласно кадрам изображений, пропорционально полученным двумя компонентами получения изображений, в сочетании с бинокулярным принципом отображения.
[00146] В других вариантах осуществления способа чип управления измеряет расстояние между препятствием впереди любого из колес и двухколесной тележкой с противовесом с помощью компонента измерения расстояний. Например, чип управления получает расстояние путем вычисления с учетом времени передачи сигнала обнаружения и времени приема отраженного сигнала в сочетании со скоростью передвижения двухколесной тележки с противовесом, причем данное действие не ограничено в реализации.
[00147] На шаге 508 определяют, меньше ли расстояние, чем заданное расстояние, которое обнаружено.
[00148] Чип управления определяет, меньше ли расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом, чем заданное расстояние.
[00149] В частных случаях заданное расстояние является максимальным расстоянием, при котором двухколесная тележка с противовесом поворачивает. Заданное расстояние может иметь значение «х» диаметров шины или другое числовое значение, и не ограничено в воплощении.
[00150] Если расстояние меньше заданного расстояния, переходят к шагу 509; а если расстояние больше заданного расстояния, переходят к шагу 510.
[00151] На шаге 509: если расстояние меньше заданного расстояния, двухколесная тележка с противовесом управляется для торможения, компонент управления поворотом защищается, и оповещение о препятствии осуществляется в заданном режиме.
[00152] Если расстояние меньше заданного расстояния, чип управления управляет торможением двухколесной тележки с противовесом для остановки. Однако, может произойти ситуация, когда двухколесная тележка с противовесом сталкивается с препятствием во время торможения.
[00153] Между тем, если расстояние меньше заданного расстояния, чип управления также дает команду на защиту компонента управления поворотом. В это время пользователь не имеет возможности управлять двухколесной тележкой с противовесом для поворота. Даже если двухколесная тележка с противовесом сталкивается с препятствием во время торможения, и пользователь выполняет неправильные действия на компоненте управления поворотом во время столкновения из-за потери управления своим телом, чип управления по-прежнему не реагирует на неправильные действия.
[00154] В других частных случаях чип управления также обеспечивает оповещение о препятствии в заданном режиме, причем заданный режим включает по меньшей мере одну звуковую сигнализацию в виде вибрации заданной части двухколесной тележки с противовесом и мигание индикаторной лампочки.
[00155] Например, когда выявлено, что существует непреодолимое препятствие впереди одного из колес двухколесной тележки с противовесом, и причем непреодолимое препятствие достигается на заданном расстоянии от двухколесной тележки с противовесом, двухколесная тележка с противовесом выдает звуковое оповещение «впереди препятствие».
[00156] На шаге 510: если расстояние больше, чем заданное расстояние, двухколесная тележка с противовесом управляется для последующего движения.
[00157] На шаге 511: если типом препятствия является препятствием преодолимого типа, сила тяги двухколесной тележки с противовесом увеличивается для дальнейшего движения.
[00158] Когда препятствие впереди любого из колес двухколесной тележки с противовесом выявляется как препятствие преодолимого типа, блок управления управляет приводным электродвигателем для увеличения силы тяги двухколесной тележки с противовесом для продвижения.
[00159] В заключении выявляют тип препятствия впереди любого из колес и, если препятствие является препятствие препятствием непреодолимого типа, управляют двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, причем способ управления двухколесной тележкой с противовесом, предложенный в данном осуществлении, решает проблему, что исключает возможное падение водителя из-за возникающего «центробежного движения», когда одно из колес двухколесной тележки с противовесом останавливается или блокируется непреодолимым препятствием, находящимся впереди колеса, в то время, как другое колесо продолжает движение, или водитель получает предупреждение о возможном падении при пробуксовывании одного из колес.
[00160] В способе управления двухколесной тележкой с противовесом, в предлагаемом варианте измеряют высоту и расстояние до препятствия с помощью компонента получения изображений и, таким образом, запускают двухколесную тележку с противовесом для выявления типа препятствия и совершают действия для торможения и защиты компонента управления поворотом согласно расстоянию между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом.
[00161] В способе управления двухколесной тележкой с противовесом, в предлагаемом варианте, также защищается компонент управления поворотом, когда расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом меньше, чем заданное расстояние, при этом, если двухколесная тележка с противовесом сталкивается с препятствием во время торможения и пользователь выполняет неправильные действия на компоненте управления поворотом во время столкновения из-за потери управления его тела, чип управления по-прежнему не реагирует на неправильные действия, уменьшая тем самым возможность падения пользователя.
[00162] Далее описывается конструкция устройства, используемого для выполнения способа осуществления настоящего изобретения. Относительно деталей, не раскрытых в осуществлениях устройства настоящего изобретения, ниже может быть выполнено осуществление способа настоящего изобретения.
[00163] На фиг.7 иллюстрируется блок-схема устройства управления двухколесной тележкой с противовесом согласно его примерному осуществлению. На Фиг. 7 - устройство управления двухколесной тележкой с противовесом, которое используется в способе управления двухколесной тележкой с противовесом, реализованной в виде оборудования на Фиг. 1. Устройство управления двухколесной тележкой с противовесом по существу включает выявляющий модуль 710 и управляющий модуль 720.
[00164] Выявляющий модуль 710 выполнен с возможностью выявления типа препятствия впереди любого из колес, непреодолимое препятствие;
[00165] управляющий модуль 720 выполнен с возможностью управления двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, когда препятствие, выявленное с помощью выявляющего модуля, является непреодолимым препятствием.
[00166] В заключении выявляют тип препятствия впереди любого из колес и, если типом препятствия является непреодолимое препятствие, управляют двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защищают компонент управления поворотом, причем устройство управления двухколесной тележкой с противовесом, предложенное в данном осуществлении, решает проблему, что исключает возможное падение водителя из-за возникающего «центробежного движения», когда одно из колес двухколесной тележки с противовесом останавливается или блокируется непреодолимым препятствием, находящимся впереди колеса, в то время, как другое колесо продолжает движение, или водитель получает предупреждение о возможном падении при пробуксовывании одного из колес.
[00167] На Фиг. 8 показана блок-схема устройства управления двухколесной тележкой с противовесом согласно его примерному осуществлению. Как показано на Фиг. 8, устройство управления двухколесной тележкой с противовесом используется в способе управления двухколесной тележкой с противовесом для реализации оборудования на Фиг. 1. Устройство управления двухколесной тележкой с противовесом включает, но не ограничивается, выявляющий модуль 810 и управляющий модуль 820.
[00168] Выявляющий модуль 810 выполнен с возможностью выявления типа препятствия впереди любого из колес, включая непреодолимое препятствие;
[00169] управляющий модуль 820 выполнен с возможностью управления двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, когда тип препятствия, выявленный с помощью выявляющего модуля 810, является непреодолимым препятствием.
[00170] В других вариантах также имеется преодолимое препятствие; устройство дополнительно включает ускоряющий модуль 830.
[00171] Ускоряющий модуль 830 выполнен с возможностью увеличения силы тяги двухколесной тележки с противовесом для продолжения движения, если препятствие, выявленное с помощью выявляющего модуля, является препятствием преодолимого типа.
[00172] Альтернативно, выявляющий модуль 810 включает: субмодуль 811 измерения высоты, первый определяющий субмодуль 812 и первый выявляющий субмодуль 813.
[00173] Субмодуль 811 измерения высоты выполнен с возможностью измерения высоты препятствия впереди любого из колес с помощью компонента измерения расстояний;
[00174] первый определяющий субмодуль 812 выполнен с возможностью определения, больше ли высота препятствия, измеренного с помощью субмодуля измерения высоты, чем заданное пороговое значение;
[00175] первый выявляющий субмодуль 813 выполнен с возможностью выявления препятствия как непреодолимого типа, когда высота препятствия, определенного с помощью первого определяющего субмодуля, больше, чем заданное пороговое значение.
[00176] В других вариантах выявляющий модуль 810 дополнительно включает: субмодуль 814 получения изображений, субмодуль 815 выявления изображений, субмодуль 816 вычисления высоты, второй обнаруживающий субмодуль 817 и второй выявляющий субмодуль 818.
[00177] Субмодуль 814 получения изображений выполнен с возможностью получения кадра изображения впереди любого из колес с помощью компонента получения изображений;
[00178] субмодуль 815 выявления изображений выполнен с возможностью выявления препятствия в кадре изображения, полученного с помощью субмодуля получения изображений;
[00179] субмодуль 816 вычисления высоты выполнен с возможностью вычисления высота препятствия, выявленного с помощью субмодуля выявления изображений;
[00180] второй определяющий субмодуль 817 выполнен с возможностью определения, больше ли высота препятствия, вычисленная с помощью субмодуля вычисления высоты, чем заданное пороговое значение;
[00181] второй выявляющий субмодуль 818 выполнен с возможностью выявления препятствия как препятствия непреодолимого типа, когда высота препятствия, определенная вторым определяющим субмодулем, больше, чем заданное пороговое значение.
[00182] В других вариантах, устройство управления двухколесной тележкой с противовесом дополнительно включает: модуль 840 измерения расстояний, модуль 850 определения расстояний и модуль 860 управления.
[00183] Модуль 840 измерения расстояний выполнен с возможностью измерения расстояния от препятствия до двухколесной тележки с противовесом;
[00184] модуль 850 определения расстояний выполнен с возможностью определения, меньше ли расстояние, измеренное с помощью модуля измерения расстояния, чем заданное расстояние;
[00185] модуль 860 управления дополнительно выполнен с возможностью управления двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, когда расстояние, измеренное с помощью модуля измерения расстояния, меньше, чем заданное расстояние.
[00186] В других вариантах устройство управления двухколесной тележкой управления дополнительно включает модуль 860 оповещения.
[00187] Модуль 860 оповещения выполнен с возможностью оповещении о препятствии в заданном режиме, когда препятствие, выявленное с помощью выявляющего модуля, относится к типу непреодолимое препятствие;
[00188] причем заданный режим включает по меньшей мере одну звуковую сигнализацию в виде вибрации заданной части двухколесной тележки с противовесом и мигание индикаторной лампочки.
[00189] В заключении выявляют тип препятствия впереди любого из колес и, если препятствие является препятствием непреодолимого типа, управляют двухколесной тележкой с противовесом для торможения и защиты компонента управления поворотом, причем устройство управления двухколесной тележкой с противовесом, предложенное в данном осуществлении, решает проблему, что исключает возможное падение водителя из-за возникающего «центробежного движения», когда одно из колес двухколесной тележки с противовесом останавливается или блокируется непреодолимым препятствием, находящимся впереди колеса, в то время, как другое колесо продолжает движение, или водитель получает предупреждение о возможном падении при пробуксовывании одного из колес.
[00190] В способе управления двухколесной тележкой с противовесом, предлагаемом в этом варианте измеряют высоту и расстояние до препятствия с помощью компонента получения изображений, и, таким образом, запускают двухколесную тележку с противовесом для выявления типа препятствия и совершения действия для торможения и защиты компонента управления поворотом согласно расстоянию между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом.
[00191] В способе управления двухколесной тележкой с противовесом, предлагаемом в этом варианте, также заслоняют компонент управления поворотом, когда расстояние между препятствием и двухколесной тележкой с противовесом меньше, чем заданное расстояние, при этом, если двухколесная тележка с противовесом сталкивается с препятствием во время торможения и пользователь выполняет неправильные действия на компоненте управления поворотом во время столкновения из-за потери управления его тела, чип управления по-прежнему не реагирует на неправильные действия, тем самым эффективно уменьшая вероятность падения пользователя.
[00192] Примерное осуществление настоящего изобретения предлагает двухколесную тележку с противовесом, которая включает два параллельных колеса и в которой может быть осуществлен способ управления двухколесной тележкой с противовесом, предложенный в настоящем изобретении. Двухколесная тележка с противовесом включает: чип управления, память для хранения инструкций, исполняемых чипом управления, и компонент управления поворотом, соединенный с чипом управления,
[00193] причем чип управления выполнен с возможностью:
[00194] выявления типа препятствия впереди любого из колес, включая препятствие непреодолимого типа;
[00195] управления двухколесной тележкой с противовесом для торможения и заслонения компонента управления поворотом, если препятствие является препятствием непреодолимого типа.
[00196] Фиг. 9 иллюстрирует блок-схему двухколесной тележки с противовесом согласно примерному осуществлению.
[00197] Показанная на Фиг. 9 двухколесная тележка 900 с противовесом может включать один или более таких компонентов, как: чип 902 управления, память 904, компонент 906 питания, компонент 908 получения изображений, компонент 910 измерения расстояний, интерфейс 912 ввода/вывода (I/O), сенсорный компонент 914 и компонент 916 управления поворотом.
[00198] Чип 902 управления полностью контролирует движение двухколесной тележки 900 с противовесом такими операциями, которые относятся к движению вперед, движению назад, ускорению и торможению. Кроме того, чип 902 управления может включать один или более модулей для облегчения взаимодействия компонента 908 получения изображений с чипом 902 управления.
[00199] Память 3104 выполнена с возможностью хранения различных типов данных для поддержки работы двухколесной тележки 900 с противовесом. Примеры таких данных включают в себя инструкции для любого приложения или способа, работающих на двухколесной тележке 900 с противовесом. Память 3104 может быть реализована в виде любого типа энергозависимого запоминающего устройства, энергонезависимого запоминающего устройства или их комбинации, например, Статического Оперативного Запоминающего Устройства (СОЗУ), Электрически Стираемого Программируемого Постоянного Запоминающего Устройства (ЭСППЗУ), Стираемого Программируемого Постоянного Запоминающего Устройства (СППЗУ), Программируемого Постоянного Запоминающего Устройства (ППЗУ), Постоянного Запоминающего Устройства (ПЗУ), магнитной памяти, флэш-памяти, магнитного или оптического дисков.
[00200] Компонент 906 питания обеспечивает электричеством различные компоненты двухколесной тележки 900 с противовесом. Компонент 906 питания может иметь систему управления электропитанием, один или более источников питания и другие узлы для генерации, управления и распределения электроэнергии к двухколесной тележке 900 с противовесом.
[00201] Компонент 908 получения изображений входит в состав двухколесной тележки 900 с противовесом. В некоторых случаях компонент 908 получения изображений содержит переднюю камеру и/или заднюю камеру. Когда двухколесная тележка 900 с противовесом находится в рабочем режиме таком, как режим фотографирования или режим видео, передняя или задняя камера могут получать внешние данные мультимедиа. Любая из указанных камер может быть системой фиксированной оптической линзы или может иметь фокусное расстояние и функциональность оптического приближения.
[00202] Компонент 910 измерения расстояний выполнен с возможностью отправления и/или получения сигнала обнаружения. Например, компонент 910 обнаружения расстояний включает лазерный передатчик, когда двухколесная тележка 900 с противовесом находится в режиме работы, таком что может получить отраженный лазер, при этом лазерный передатчик выполнен с возможностью получения отраженного сигнала обнаружения. Полученный отраженный сигнал может быть дополнительно сохранен в памяти 904.
[00203] Интерфейс 912 ввода/вывода обеспечивает интерфейс между чипом 902 управления и периферийными интерфейсными модулями, которыми могут быть USB флеш диск или аудио плеер, и т.д.
[00204] Сенсорный компонент 914 включает один или более сенсоров для обеспечения оценки состояния различных аспектов двухколесной тележки 900 с противовесом. Например, сенсорный компонент 914 может определять состояния вкл/выкл двухколесной тележки 900 с противовесом и обнаруживать присутствие объекта, находящегося поблизости, когда нет физического контакта. Сенсорный компонент 914 содержит оптический датчик (например, КМОП или ПЗС-датчик изображения) выполненный с возможностью использования в визуализации приложения. В некоторых вариантах сенсорный компонент 914 включает датчик ускорения, датчик гироскопа, магнитный датчик, датчик давления или датчик температуры.
[00205] Компонент 916 управления поворотом выполнен с возможностью облегченного управления двухколесной тележки 900 с противовесом. Компонент 916 управления поворотом может быть компонентом управления поворотом ручного управления и может быть также компонентом управления поворотом ножного управления/
[00206] В одном из вариантов осуществления двухколесная тележка 900 с противовесом может быть реализована посредством использования одной или более Специализированных Интегральных Схем (СИС), Цифрового Сигнального Процессора (ЦСП), Устройств Цифровой Обработки Сигнала (УЦОС), Программируемым Логическим Устройством (ПЛУ), логической микросхемой, программируемой в условиях эксплуатации (ППВМ), посредством контроллера, микроконтроллера, микропроцессора или других электронных компонентов и может быть сконфигурирована для реализации способа управления двухколесной тележкой с противовесом.
[00207] Специалист в данной области техники может легко понять другие варианты изобретения из рассмотренного описания и применения на практике описанного здесь изобретения. Настоящее изобретение предназначено для того, чтобы покрыть любые варианты использования или применения общих принципов заявленного изобретения, включая такие отклонения от настоящего изобретения, которые появляются в пределах известной или обычной практики в уровне техники. Предполагается, что формула, определяющая объем охраны настоящего изобретения, основана на описании, а примеры поясняют сущность заявленного изобретения.
[00208] Следует принять во внимание, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными конструкциями, которые были описаны выше и проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, и любые модификации, равноценные замены и улучшения могут быть сделаны в пределах области его применения. Предполагается, что объем изобретения ограничен прилагаемой формулой изобретения.