CN115723828A - 手推式行动载具及车轮控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种手推式行动载具及车轮控制方法。手推式行动载具包含车架、轮组、电机、车轮速度传感器及控制模块。轮组包含至少一车轮，枢接至车架。电机安装于车架并耦合车轮。车轮速度传感器耦合车轮，并依据车轮的转速输出信号。控制模块通讯连接电机和车轮速度传感器，并根据信号控制所述电机，以使车轮匀速或不等速转动。藉此，本发明的手推式行动载具及车轮控制方法能主动回应车轮实际的转动状态主动控制车轮的转速，提高推行辅助的效果。

Description

手推式行动载具及车轮控制方法

技术领域

本发明涉及一种手推式行动载具，尤其涉及一种电动助力手推式行动载具及车轮控制方法。

背景技术

传统婴儿车是靠人力推行。在平坦路面推行时，使用者原则上可轻松的推行婴儿车。但在上坡和下坡时，使用者则需费力推行。当婴儿车具有相当载重时，使用者则需更费力的推行。目前市面上已有电动助力的婴儿车，可以减轻使用者推行婴儿车的负担。然而，一般电动助力婴儿车通常仅根据预设值或使用者的操作提供助力，原则上不会主动根据婴儿车实际的运动状况而提供助力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:为了弥补现有技术的不足，提供一种手推式行动载具及车轮控制方法，其能主动回应车轮实际的转速控制车轮的转动，提高推行辅助的效果。

根据本发明实施例，所述手推式行动载具包含车架、轮组、第一电机、第一车轮速度传感器及控制模块。轮组包含至少第一车轮，枢接至车架。电机安装于车架，并耦合第一车轮。第一车轮速度传感器耦合第一车轮，并依据第一车轮的转速输出第一信号。控制模块通讯连接第一电机和第一车轮速度传感器，并根据第一信号控制第一电机，以使第一车轮匀速或不等速转动。藉此，所述手推式行动载具能主动回应第一车轮实际的转速控制第一车轮的转动，以贴近实际使用情境，使用者能有效地省力推行手推式行动载具，且有助於避免手推式行动载具失控而可能造成的危险(例如下坡时，手推式行动载具脱离使用者控制而失控加速)。

根据本发明另一实施例，所述车轮控制方法实施在手推式行动载具，其中所述手推式行动载具包含车架、轮组、第一电机、第一车轮速度传感器及控制模块。轮组包含至少第一车轮，枢接至车架。第一电机安装于车架并耦合第一车轮。第一车轮速度传感器耦合第一车轮。控制模块通讯连接第一电机及第一车轮速度传感器。所述车轮控制方法包含下列步骤：第一车轮速度传感器依据第一车轮的转速输出第一信号；及控制模块根据第一信号控制第一电机，以使第一车轮匀速或不等速转动。同样的，控制模块能主动回应第一车轮实际的转速控制第一车轮的转动，以贴近实际使用情境，使用者能有效地省力推行手推式行动载具，且有助於避免手推式行动载具失控而可能造成的危险(例如下坡时，手推式行动载具脱离使用者控制而失控加速)。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1是根据本发明实施例的手推式行动载具的功能方块图；

图2是图1中电动婴儿车的示意图；

图3是根据本发明另一实施例的手推式行动载具的示意图；及

图4是根据本发明另一实施例的车轮控制方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

1,4:电动婴儿车

10:控制电路

102:第一电机

104:第二电机

105:电机

106:第一车轮速度传感器

108:第二车轮速度传感器

110:控制模块

112,113:存在传感器

114:输入界面

116:通讯模块

12:车架

122:推手把

14:前轮组

16:后轮组

16a:第一车轮

16b:第二车轮

16c:转轴

18:电源

3:外部移动装置

S1:第一信号

S2:第二信号

S3:第三信号

具体实施方式

请参照图1及图2。根据本发明实施例的手推式行动载具1包含车架12、前轮组14及后轮组16。前轮组14安装于车架12前侧，前轮组14包含二车轮，分别枢接至车架12两侧。后轮组16安装于车架12后侧，后轮组16包含第一车轮16a及第二车轮16b，分别枢接至车架12两侧。手推式行动载具1经由前轮组14及后轮组16而能地面上在行进，车架12具有推手把122，可供使用者推行手推式行动载具1。

在本实施例中，手推式行动载具1还包含控制电路10。控制电路10包含第一电机102、第二电机104、第一车轮速度传感器106、第二车轮速度传感器108及控制模块110。第一电机102安装于车架12，并耦合第一车轮16a。第二电机104安装于车架12，并耦合第二车轮16b。第一车轮速度传感器106耦合第一车轮16a，并依据第一车轮16a的转速输出第一信号S1。第二车轮速度传感器108耦合第二车轮16b，并依据第二车轮16b的转速输出第二信号S2。控制模块110通讯连接第一电机102、第一电机104、第一车轮速度传感器106和第一车轮速度传感器108。控制模块110可控制第一电机102及第一电机104的运作以改变第一车轮16a及第二车轮16b的转动状态(例如转速、加速、减速、停止)，进而可提供使用者推行助力，亦可独立移动手推式行动载具1。第一车轮速度传感器106及第二车轮速度传感器108可以是一般能检测转速的传感器，不另赘述。因此，控制模块110经可由第一车轮速度传感器106及第二车轮速度传感器108感测第一车轮16a及第二车轮16b的转动状态。在实作上，控制模块110可根据第一信号S1控制第一电机102，以使第一车轮16a匀速或不等速转动；同理，控制模块110可根据第二信号S2控制第二电机104，以使第二车轮16b匀速或不等速转动。藉此，控制模块110可根据第一信号S1及第二信号S2控制第一电机102及第二电机104，以使第一车轮16a及第二车轮16b停止、同速或不同速转动(包含转动方向相反)，进而能使手推式行动载具1产生前进、后退、转弯等动作。

此外，在实际应用中，手推式行动载具1可以是但不限於电动婴儿车。在本实施例中，手推式行动载具1以同一电源18(例如充电电池，与控制模块110、第一电机102第二电机104、第一车轮速度传感器106及第二车轮速度传感器108电连接)提供控制模块110、第一电机102、第二电机104第一车轮速度传感器106及第二车轮速度传感器108运作时所需电力；但实作上不以此为限。例如，控制模块110、第一电机102、第二电机104、第一车轮速度传感器106及第二车轮速度传感器108分别由对应的电源供电。在本实施例中，控制模块110及电源18设置在车架12的下部。此外，控制模块110与第一电机102、第二电机104、第一车轮速度传感器106及第二车轮速度传感器108的通讯连接可以是有线或无线(例如Wi-Fi技术、蓝牙技术或其它近距离通讯技术)连接。另外，第一电机102及第二电机104可以是轮毂电机，而与第一车轮16a及第二车轮16b的轮毂整合；但实作上不以此为限。例如，第一电机102经由其他传动机构(例如链条、皮带等)与第一车轮16a连接。又，轮毂电机可整合电子剎车，使得控制模块16可控制第一电机102及第二电机104以对第一车轮16a及第二车轮16b剎车。实作上，电子煞车也可以独立于电机，而由控制模块110控制以直接对车轮剎车。此外，前述轮毂电机可采用市面上现有的轮毂电机，工作原理及结构细节不另赘述。前述电子煞车实作上可以是电子控制的鼓煞或碟煞，不另赘述。另外，实作上，控制模块110可由硬体(例如包含电路板、承载其上之处理晶片、通讯晶片、连接介面及其他所需电子元件)、软体或其组合而实施，不另赘述。

在本实施例中，控制电路10还包含存在传感器112，安装于车架12并通讯连接控制模块110。控制模块110自存在传感器112接收第三信号S3，并根据第三信号S3判断手推式行动载具1的使用者是否存在。控制模块110根据存在传感器112的触发状态、第一信号S1及第二信号S2控制第一电机102及第二电机104，以使第一车轮16a及第二车轮16b转动或停止。同样的，此通讯连接可以是有线或无线(例如Wi-Fi技术、蓝牙技术或其它近距离通讯技术)连接。其中，在有线连接的情形中，控制模块110可经由电线提供存在传感器112运作时所需电力；在无线连接的情形中，存在传感器112可配置电池以获取运作时所需电力。在本实施例中，存在传感器112设置在车架12的推手把122上。实作上，推手把122各处均可能被使用者握住以推行手推式行动载具1，故可使用多个存在传感器112，以增加感测区域。当使用者握住推手把122时，使用者会触发存在传感器112；换句话说，控制模块110可经由存在传感器112判断使用者是否存在(即相当于使用者是否握住推手把122)。存在传感器112可以是一般能检测接触的传感器(例如但不限于电容)，不另赘述。此外，存在传感器112也可以加入指纹识别功能(例如使用影像传感器)，而使手推式行动载具1具有一定程度的防盗、防误操作的功能，避免手推式行动载具1意外推行发生意外。

在手推式行动载具1的实际应用中，当控制模块判断存在传感器112被触发(即控制模块110根据第三信号S3判断使用者存在)且控制模块110根据第一信号S1判断第一车轮16a加速时，控制模块110控制第一电机102驱动第一车轮16a匀速转动；同理，当存在传感器112被触发且当控制模块110根据第二信号S2判断第二车轮16b加速时，控制模块110控制第二电机104以使第二车轮16b匀速移动。此控制机制可避免使用者在推行手推式行动载具1(即驱使手推式行动载具1移动，包含往前/往后的移动/旋转)时，手推式行动载具1意外加速(例如在下坡时)而可能造成的危险。之后，当存在传感器112未被触发(即控制模块110根据第三信号S3判断使用者不存在)或控制模块110根据第一信号S1及第二信号S2判断第一车轮16a及第二车轮16b减速或停止时，控制模块110关闭第一电机102及第二电机104或控制第一电机102及第二电机104以对第一车轮16a及第二车轮16b剎车。例如，当移动中的手推式行动载具1脱离使用者的控制时，手推式行动载具1能够由第一电机102、第二电机104和/或控制模块110介入控制，例如控制电子剎车将手推式行动载具1剎停，以避免失控可能造成的危险。又例如，当手推式行动载具1已停止时，手推式行动载具1能主动保持停止状态，避免手推式行动载具1不慎被推动而可能造成的危险。

此外，在本实施例中，控制电路10还包含输入界面114，设置在车架12上且与控制模块110通讯连接。同样的，此通讯连接可以是有线或无线(例如Wi-Fi技术、蓝牙技术或其它近距离通讯技术)连接。其中，在有线连接的情形中，控制模块110可经由电线提供输入界面114运作时所需电力；在无线连接的情形中，输入界面114可配置电池以获取运作时所需电力。在本实施例中，输入界面114设置在车架12的推手把122上，方便使用者操作。实作上，输入界面114可以是实体界面(例如触控面板、实体按键等)、虚拟界面(例如投影按键)或其组合。控制模块110经由输入界面114接收使用者输入的速度设定(例如使用者事先输入并储存在控制模块110中)并根据此速度设定控制第一电机102及第二电机104驱动第一车轮16a及第二车轮16b转动，进而使手推式行动载具1依此速度设定移动。

又，在本实施例中，控制电路10还包含通讯模块116，电性连接至控制模块110，并通讯连接外部移动装置3(例如手机、平板等)。控制模块110接收来自外部移动装置3的速度设定并根据此速度设定控制第一电机102及第二电机104驱动第一车轮16a及第二车轮16b转动。实作上，此外部移动装置3上可运行对应的移动应用程序(mobile application)，以提供输入界面，供使用者输入。同样的，使用者也可以事先输入此速度设定并储存在此移动应用程序中，待外部移动装置3运行此移动应用程序且与手推式行动载具1的控制模块110通讯连接时，外部移动装置3传送此速度设定至控制模块110。此外，前述通讯连接可以是有线或无线(例如Wi-Fi技术、蓝牙技术或其它近距离通讯技术)连接。其中，在有线连接的情形中，控制模块110经由连接介面(例如USB接口)、连接缆线以与外部移动装置3连接。

另外，在本实施例中，存在传感器112(设置在车架12的推手把122上)是接触式传感器，使用者需接触以触发存在传感器112；但实作上不以此为限。例如，在车架12后侧设置使用者存在传感器113(在图2中以虚线绘示)，其可为非接触式传感器(例如但不限于红外线传感器、影像传感器等)，使得使用者无需接触即可触发存在传感器113。在实际应用中，当使用者推行手推式行动载具1时，使用者通常会在车架12后侧，使得控制模块110能自存在传感器113接收信号(相当于前述第三信号S3)以根据此信号判断使用者是否存在，以作为控制第一电机102及第二电机104的依据(如前文说明)。此外，此结构配置也适用随行手推式行动载具1的使用情境，例如当使用者散步时，手推式行动载具1的控制模块110根据前述的速度设定控制第一电机102及第二电机104驱动第一车轮16a及第二车轮16b移动，使用者则紧随其后。实作上，存在传感器113可设置在车架12后侧下部(例如与控制模块110、电源18一同设置在车架12下部的托架上)，以感测使用者的脚部(也就是使用者的脚部跟随状态)。另外，实作上，存在传感器112、113可择一设置或并两者均设置在手推式行动载具1上。

另外，在手推式行动载具1中，第一车轮16a及第二车轮16b是手推式行动载具1的后轮组16且为非转向轮组，枢接至车架12的后脚上；但实作上不以此为限。例如，第一电机102及第二电机104改为驱动手推式行动载具1的前轮组14，且同样能控制前轮组14的车轮的转动(例如等速、不等速、减速、剎车等)。又例如，后轮组16可设计改为转向轮组。

此外，在手推式行动载具1中，第一车轮16a及第二车轮16b分别由第一电机102及第二电机104驱动；但实作上也不以此为限。例如，如图3所示，根据本发明另一实施例的手推式行动载具4与手推式行动载具1结构相似，故手推式行动载具4沿用电动婴儿车1的元件符号。关于手推式行动载具4的其他说明，请参照电动婴儿车1及其变化的相关说明及附图。手推式行动载具4与电动婴儿车1不同处主要在于手推式行动载具4包含连接第一车轮16a及第二车轮16b的转轴16c，手推式行动载具4使用单一电机105驱动第一车轮16a及第二车轮16b。其中，电机105与转轴16c连接(例如经由齿轮组、链条或差速器等机构)并与控制模块110通讯连接，控制模块110可控制电机105经由转轴16c以驱动第一车轮16a及第二车轮16b同步转动(例如用于加速、减速等)。

请参照图4。根据本发明的车轮控制方法应用在手推式行动载具，为简化说明，以前文手推式行动载具1为例说明。关于手推式行动载具1各构件及其作动之说明，请参照前文相关说明，不另赘述。原则上，第一车轮速度传感器106依据第一车轮16a的转速输出第一信号S1，第二车轮速度传感器108依据第二车轮16b的转速输出第二信号S2，控制模块110根据第一信号S1及第二信号S2分别控制第一电机102及第二电机104，以使第一车轮16a及第二车轮16b个别匀速或不等速转动、第一车轮16a及第二车轮16b之间同速或不同速转动。在实际应用中，车轮控制方法还可考虑使用者是否存在(透过存在传感器112、113的触发状态来判断)，以使第一车轮16a及第二车轮16b转动或停止。如步骤S102所示，判断存在传感器112、113是否被触发。若判断为否，则控制模块110关闭第一电机102及第二电机104或控制第一电机102及第二电机104以使第一车轮16a及第二车轮16b停止，如步骤S104所示。若判断为是，可依不同情形进行不同的控制。例如，当控制模块110根据第一信号S1或第二信号S2判断第一车轮16a或第二车轮16b加速时，控制模块110控制第一电机102或第二电机104以使第一车轮16a或第二车轮16b匀速转动，如步骤S106所示。又例如，当控制模块110根据第一信号S1或第二信号S2判断第一车轮16a或第二车轮16b减速或停止时，控制模块110关闭第一电机102或第二电机104或控制第一电机102或第二电机104以对第一车轮16a或第二车轮16b剎车，如步骤S108所示。又例如，在随行的使用情境中，控制模块110根据速度设定控制第一电机102或第二电机104驱动第一车轮16a或第二车轮16b转动，如步骤S110所示。

如前说明，根据本发明的手推式行动载具1、4及车轮控制方法会考虑使用者是否存在，以增加电机102、104、105运作的正确性，避免因错误运行而引起的危险，提高推行辅助的效果。例如，在使用者未能控制手推式行动载具1、4时，能主动停止电机102、104、105的运作，或是使电机102、104、105保持对第一车轮16a及第二车轮16b剎车，进而能避免电机102、104、105仍驱动车轮16a、16b旋转或静止的手推式行动载具1、4被意外推动而可能造成电动婴儿车失控的危险。又，手推式行动载具1、4及车轮控制方法还能同时考虑使用者是否存在及车轮16a、16b的状态，控制电机102、104、105的运作，以预防危险发生。例如，即使使用者存在，若手推式行动载具1、4意外加速(例如在下坡时)，仍能主动控制车轮速度(例如匀速转动)，以避免因加速而可能造成的危险(例如手推式行动载具1、4过度加速导致使用者无法有效控制电动婴儿车)。又例如，即使使用者存在且手推式行动载具1、4处于静止状态，手推式行动载具1、4能主动保持停止状态，避免手推式行动载具1、4不慎被推动而可能造成的危险。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种手推式行动载具，其特征在于，所述手推式行动载具包含：

车架；

轮组，包含至少第一车轮，枢接至所述车架；

第一电机，安装于所述车架，并耦合所述第一车轮；

第一车轮速度传感器，耦合所述第一车轮，并依据所述第一车轮的转速输出第一信号；及

控制模块，通讯连接所述第一电机和所述第一车轮速度传感器，并根据所述第一信号控制所述第一电机，以使所述第一车轮匀速或不等速转动。

2.如权利要求1所述的手推式行动载具，其特征在于，所述轮组包含至少第二车轮，枢接至所述车架，所述手推式行动载具还包含第二电机及第二车轮速度传感器，所述第二电机安装于所述车架，并耦合所述第二车轮，所述第二车轮速度传感器耦合所述第二车轮，并依据所述第二车轮的转速输出第二信号，所述控制模块通讯连接所述第二电机和所述第二车轮速度传感器，并根据所述第一信号及所述第二信号控制所述第一电机及所述第二电机，以使所述第一车轮及所述第二车轮同速或不同速转动。

3.如权利要求1所述的手推式行动载具，其特征在于，所述轮组为非转向轮组。

4.如权利要求1所述的手推式行动载具，其特征在于，所述轮组为后轮组或前轮组。

5.如权利要求1所述的手推式行动载具，其特征在于，还包含存在传感器，安装于所述车架并通讯连接所述控制模块，所述控制模块根据所述存在传感器的触发状态及所述第一信号控制所述第一电机，以使所述第一车轮转动或停止。

6.如权利要求5所述的手推式行动载具，其特征在于，当所述存在传感器被触发且所述控制模块根据所述第一信号判断所述第一车轮加速时，所述控制模块控制所述第一电机以使所述第一车轮匀速转动。

7.如权利要求5所述的手推式行动载具，其特征在于，当所述存在传感器未被触发时，所述控制模块关闭所述第一电机或控制所述第一电机以使所述第一车轮停止。

8.如权利要求5所述的手推式行动载具，其特征在于，当所述存在传感器被触发且所述控制模块根据所述第一信号判断所述第一车轮减速或停止时，所述控制模块关闭所述第一电机或控制所述第一电机以对所述第一车轮剎车。

9.如权利要求5所述的手推式行动载具，其特征在于，所述存在传感器设置在所述车架后侧。

10.如权利要求5所述的手推式行动载具，其特征在于，所述存在传感器为接触式传感器，设置在所述车架的推手把上。

11.如权利要求1所述的手推式行动载具，其特征在于，所述轮组包含至少第二车轮及连接所述第一车轮及所述第二车轮的转轴，所述第一电机耦合所述转轴，所述第一电机经由所述转轴同步转动所述第一车轮及所述第二车轮。

12.如权利要求1所述的手推式行动载具，其特征在于，还包含输入界面，设置在所述车架上且通讯连接所述控制模块，所述控制模块经由所述输入界面接收由使用者输入的速度设定并根据所述速度设定控制所述第一电机驱动所述第一车轮转动。

13.如权利要求1所述的手推式行动载具，其特征在于，还包含通讯模块，电性连接至所述控制模块，并通讯连接外部移动装置，所述控制模块接收来自所述外部移动装置的速度设定并根据所述速度设定控制所述第一电机驱动所述第一车轮转动。

14.一种手推式行动载具的车轮控制方法，其中所述手推式行动载具包含车架、轮组、第一电机、第一车轮速度传感器及控制模块，所述轮组包含至少第一车轮，枢接至所述车架，所述第一电机安装于所述车架并耦合所述第一车轮，所述第一车轮速度传感器耦合所述第一车轮，所述控制模块通讯连接所述第一电机及所述第一车轮速度传感器，其特征在于，所述车轮控制方法包含下列步骤：

所述第一车轮速度传感器依据所述第一车轮的转速输出第一信号；及

所述控制模块根据所述第一信号控制所述第一电机，以使所述第一车轮匀速或不等速转动。

15.如权利要求14所述的车轮控制方法，其特征在于，所述轮组包含至少第二车轮，枢接至所述车架，所述手推式行动载具包含第二电机，

安装于所述车架并耦合所述第一车轮，所述车轮控制方法还包含下列步骤：

所述第二车轮速度传感器依据所述第二车轮的转速输出第二信号；及

所述控制模块根据所述第一信号及所述第二信号控制所述第一电机及所述第二电机，以使所述第一车轮及所述第二车轮同速或不同速转动。

16.如权利要求14所述的车轮控制方法，其特征在于，所述手推式行动载具包含存在传感器，安装于所述车架并通讯连接所述控制模块，所述车轮控制方法还包含下列步骤：

所述控制模块根据所述存在传感器的触发状态及所述第一信号控制所述第一电机，以使所述第一车轮转动或停止。

17.如权利要求16所述的车轮控制方法，其特征在于，所述车轮控制方法还包含下列步骤：

当所述存在传感器被触发且所述控制模块根据所述第一信号判断所述第一车轮加速时，所述控制模块控制所述第一电机以使所述第一车轮匀速转动。

18.如权利要求16所述的车轮控制方法，其特征在于，所述车轮控制方法还包含下列步骤：

当所述存在传感器未被触发时，所述控制模块关闭所述第一电机或控制所述第一电机以使所述第一车轮停止。

19.如权利要求16所述的车轮控制方法，其特征在于，所述车轮控制方法还包含下列步骤：

当所述存在传感器被触发且所述控制模块根据所述第一信号判断所述第一车轮减速或停止时，所述控制模块关闭所述第一电机或控制所述第一电机以对所述第一车轮剎车。

20.如权利要求14所述的车轮控制方法，其特征在于，所述手推式行动载具还包含输入界面，设置在所述车架上且通讯连接所述控制模块，

所述车轮控制方法还包含下列步骤：

所述控制模块经由所述输入界面接收由使用者输入的速度设定并根据所述速度设定控制所述第一电机驱动所述第一车轮转动。

21.如权利要求14所述的车轮控制方法，其特征在于，所述手推式行动载具还包含通讯模块，电性连接至所述控制模块并通讯连接外部移动装置，所述车轮控制方法还包含下列步骤：

所述控制模块接收来自所述外部移动装置的速度设定并根据所述速度设定控制所述第一电机驱动所述第一车轮转动。

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