[发明专利]用于机动车辆的控制器和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的一种控制器和一种控制方法，并且尤其涉及一种用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，该左轮和右轮独立地被一种马达设备（motor arrangement）驱动。根据这种机动车辆，通常通过以不同的速度驱动左轮和右轮而实现车辆的转弯。这种机动车辆的典型的示例是电动轮椅。

背景技术

传统的电动轮椅至少具有独立地被马达设备驱动的左轮和右轮。虽然被用于驱动轮子的马达设备可以包括单一马达，在马达和轮子之间具有独立的耦合以实现那些轮子的独立驱动，但是更加普遍的是，每一个驱动轮被独立的马达驱动。经常地，电动轮椅将包括两个或者更多脚轮，脚轮旋转以遵循行进方向，并且可选地可以设置多个进一步的固定轮。每一个驱动轮的速度和方向限定轮椅的线性向前/反向速度和转弯（自旋）速率。

用于电动轮椅的一种典型的输入控制接口提供具有两个控制轴的操纵杆，一个用于控制向前/反向速度并且一个用于控制转弯速率（或者自旋速度）。然而，将会理解，操纵杆不是必要的，并且已经开发了很多其它类型的输入控制接口以允许由具有各种不同的残疾程度的用户进行控制，例如，基于头部的控制机构、基于吸喷的机构（sip puff based mechanism）等等。

在为电动轮椅的用户提供关于它的速度和自旋的控制时，仍然普遍的是对于用户能够请求的速度和自旋的组合施加特定的限制。本质上是为了安全性的原因而实现这点，因为例如当轮椅静止时可以只是请求最大自旋速度（其中左轮和右轮被沿着相反方向驱动）（以因此原位枢转(pivot on the spot)），但是如果当轮椅已经正在以相当的线性速度行进时请求，则这种突然的转弯将是危险的，在最坏的情形中将使得轮椅翻倒。因此已知的是在控制接口上施加“门整形（gate shaping）”，这通常允许与低的线性速度相组合地请求较高的自旋程度，而更加严格地限制可以与高的线性速度相组合地请求的自旋。通常利用一种算法实现这种门整形，该算法将来自用户的控制接口的信号转换成控制轮椅的马达的信号。

即使在没有进入其中轮椅易于倾翻的状况的情况下，轮椅的速度和自旋的管理也仍然是有必要的，因为在转弯期间速度和自旋的特定组合能够对于每一个轮子的牵引产生效果。当进行转弯时，一个轮子的牵引损失能够对于轮椅的操控具有不希望的后果。牵引可以损失的一个原因是在转弯期间作用于轮椅上的向心力，这将趋向于提升内侧轮，因此降低它的牵引。对于前轮驱动轮椅而言，这个问题更为严重，因为内侧轮是高扭矩轮并且因此更加可能失去牵引。如果在内侧轮上失去相当程度的处理，则轮椅可能易于不受控制地自旋进入转弯。即使在不存在这种急剧的失控的情况下，即使较小的牵引损失可以对于轮椅的用户引起操控困难，因为轮椅遵循的转弯半径将不对应于用户控制的操作所请求的转弯半径。

对于这个问题的传统的门整形方案能够必定防止轮椅翻倒，但是由于在相对速度和自旋上施加的限制影响轮椅的平稳转向感而仍然遭遇在轮椅的操控特性方面的问题，并且已经在特定的操纵杆要求区域中导致自旋速度的、过度严重的抑制。

能够在由美国纽约的Curtis Instruments公司制作的“enAble40 Powerchair Control System”手册中；在美国专利5，033，000和5，307，888中；和在美国专利申请公开2010/0007299A1中找到关于本发明的一些背景技术信息。

提供一种可以减轻以上讨论的问题的、用于控制机动车辆的改进的技术将是令人期望的。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供一种用于至少具有左轮和右轮的机动车辆的控制器，所述左轮和所述右轮独立地被一种马达设备驱动，该控制器被布置成从机动车辆的用户输入设备接收控制信号，该控制信号确定请求的左轮速率和请求的右轮速率，其中所述机动车辆的请求的速度由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均值给出，并且其中所述机动车辆的请求的自旋由所述请求的左轮速率和所述请求的右轮速率的平均差给出，该控制器包括：缩放单元，该缩放单元被配置为依赖于所述请求的速度和所述请求的自旋而确定缩放因子，并且按照所述缩放因子缩放所述请求的速度和所述请求的自旋这两者以产生目标速度和目标自旋，其中所述控制器被配置为将所述目标速度和所述目标自旋转换成目标左轮速率和目标右轮速率，该马达设备响应于所述控制器从而以所述目标左轮速率驱动所述左轮并且以所述目标右轮速率驱动所述右轮。