CN111284579A - 多用途可滚动移动装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多用途可滚动移动装置的控制方法，该控制方法可以包括：监测对接在对接部上的物体、对接部和驱动装置；通过标识元件识别装载在装载部上的物体；判断是否装载了相机；当装载了相机时，判断当前模式是否是物体跟随模式；当当前模式是物体跟随模式时，识别跟随物体；判断与物体的距离和方向；以及根据与物体的距离和方向，通过驱动装置执行驱动控制和姿势控制。

Description

多用途可滚动移动装置的控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月7日提交的申请号为10-2018-0157487的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容为所有目的通过该引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种多用途可滚动移动装置。更具体地，本发明涉及一种多用途可滚动移动装置的控制方法，该多用途可滚动移动装置被配置为通过装载智能装置等在所有方向上自推进来滚动。

背景技术

近来，这种装置已经被用于各种领域，例如通过使用诸如无人机的飞行物体来运输物品或通过将相机装载在无人机上来拍摄影像，但是因为这种无人机是飞行物体，其不能在地面上使用，因而其利用受到限制。

因此，已经开发并提供了一种自推进移动装置，该自推进移动装置被配置为在地面上适当地装载物体并将物体自由地移动到期望的地方，例如，公开号为10-2016-0016830、名称为“多用途可滚动移动装置”的韩国专利公开。

该技术可以包括球形轮内的自推进驱动系统以及用于将小物体装载在球形轮内的有效载荷空间，使得小物体装载在球形轮内并由自推进驱动系统驱动来运输物体。

然而，因为有效载荷空间设置在有限的球形轮内，因此由于待装载的物体类型受到限制，所以该技术的利用率受到限制。

因此，有必要开发一种可广泛地使用的自推进移动装置，该自推进移动装置可以装载并移动各种物体，而不管物体的大小和类型如何。

因此，本申请人已经提交了一种多用途可滚动移动装置的专利申请，其申请号为10-2016-0129163，并且本发明旨在提供一种多用途可滚动移动装置的有效控制方法。

本发明的背景技术中包括的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且可以不被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种多用途可滚动移动装置的控制方法，该多用途可滚动移动装置被配置为容易地在所有方向上移动而不管地面上的地形如何，装载各种物体而不管物体的大小和类型如何，并且具有多功能性，例如能够用作智能移动装置。

根据示例性实施例，提供一种多用途可滚动移动装置的控制方法，多用途可滚动移动装置包括：球形驱动轮构件；驱动装置，具有安装在驱动轮构件内的四个全向轮和用于向每个全向轮提供驱动转矩的驱动马达，四个全向轮在圆周方向上以相同间隔安装并且将转矩施加到驱动轮构件；对接部，安装在驱动轮构件内并且产生磁力；以及装载部，通过对接部的磁力附接到驱动轮构件的表面上并且具有识别装载在装载部上的物体的标识元件，该控制方法以包括：监测对接在对接部上的物体、对接部和驱动装置；通过标识元件识别装载在装载部上的物体；判断是否装载了相机；当装载了相机时，判断当前模式是否是物体跟随模式；当当前模式是物体跟随模式时，识别跟随物体；判断与物体的距离和方向；以及根据与物体的距离和方向，通过驱动装置执行驱动控制和姿势控制。

该控制方法可以进一步包括：更新各种传感器信息；以及当监测、更新和通过标识元件识别物体未成功时，执行用于故障-安全制动的驱动控制和姿势控制并结束该控制方法。

该控制方法可以进一步包括：当作为判断是否装载了相机的结果，判断未装载相机时，根据对接物体来确定驱动转矩限制和姿势控制灵敏度；通过无线通信更新转向输入信息；以及通过驱动装置执行驱动控制和姿势控制。

该控制方法可以进一步包括：当通过无线通信更新转向输入信息未成功时，执行用于故障-安全制动的驱动控制和姿势控制并结束该控制方法。

该控制方法可以进一步包括：当当前模式不是物体跟随模式时，根据对接物体确定驱动转矩限制和姿势控制灵敏度；通过无线通信更新转向输入信息；以及通过驱动装置执行驱动控制和姿势控制。

该控制方法可以进一步包括：当识别跟随物体未成功时，在将当前模式改变为转向模式之后，根据对接物体确定驱动转矩限制和姿势控制灵敏度；通过无线通信更新转向输入信息；以及通过驱动装置执行驱动控制和姿势控制。

该控制方法可以进一步包括：当通过无线通信更新转向输入信息未成功时，执行用于故障-安全制动的驾驶控制和姿势控制；以及结束该控制方法。

驱动装置可以在顺时针方向上旋转两个相邻的全向轮，并且在逆时针方向上旋转另外两个相邻的全向轮，以使驱动轮构件在所有方向上直线移动。

驱动装置可以仅旋转四个全向轮中彼此以180度设置的两个全向轮，以使驱动轮构件在所有方向上直线移动。

驱动装置可以通过可变地控制每个全向轮的驱动轴同时使四个全向轮在相同方向上旋转来使驱动轮构件曲线移动或原地旋转。

利用根据本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的控制方法，可以通过驱动多个全向轮使球形驱动轮构件旋转而在所有方向上移动，并且通过根据驱动轮构件的滚动运动而移动来容易地移动，而不管地形如何。

通过磁力从驱动轮构件的外部可拆卸地联接到对接部的装载部，可以装载并运载各种物体，而不管物体的大小和类型如何。

由于人可以直接坐在装载部上或装载诸如椅子的适当的座椅装置并坐在椅子上后可以移动，因此可以将多用途可滚动移动装置用作智能移动装置。而且，通过装载相机和智能装置，可以拍摄人难以到达的灾难现场或救援现场，并且通过装载救援设备和装置，可以直接移动到灾难现场和救援现场或者协助灾难和救援活动。

此外，多用途可滚动移动装置可以用于诸如个人的健身和保健的锻炼，用于诸如个人助理机器人的移动装置，并且用于广泛范围，诸如能够积极地将多用途可滚动移动装置用于孩子的玩耍或教育。

本发明的控制方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从一起用于说明本发明的某些原理的并入本文的附图和以下具体实施方式中显而易见，或者在附图和以下具体实施方式中更详细地阐述。

附图说明

图1是本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的立体图。

图2是本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的仰视图。

图3是本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的对接部的立体图。

图4是本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的驱动装置的分解立体图。

图5是本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的装载部的立体图。

图6是说明根据本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的控制方法的图。

图7是说明本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置被容纳在车辆内并充电的状态的图。

图8是控制本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的驱动装置以在所有方向上使多用途可滚动移动装置直线移动的说明示图。

图9是控制本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的驱动装置以在所有方向上使多用途可滚动移动装置曲线移动的说明示图。

图10是控制本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的驱动装置以使多用途可滚动移动装置原地旋转的说明示图。

图11A和图11B是根据本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的控制方法的流程图。

可以理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现了说明本发明的基本原理的各种特征的有所简化的表示。本文包括的本发明的具体设计特征，包括例如具体尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特别预期应用和使用环境决定。

在附图中，附图标记在附图中的若干图中指代本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施例，本发明的各个实施例的示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然将结合本发明的示例性实施例描述本发明，但是将理解的是，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。另一方面，本发明不仅旨在涵盖本发明的示例性实施例，而且还旨在涵盖可以包括在由所附权利要求书限定的本发明的思想和范围内的各种替换方案、修改方案、等同方案和其他实施例。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

参照图1，本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置100可以包括球形驱动轮构件1。

驱动轮构件1可以优选地由非磁性材料形成，并且预定尺寸的存储空间可以形成在驱动轮构件1内。

对接部2可以安装在驱动轮构件1的存储空间的顶部，并且驱动装置3可以安装在驱动轮构件1的存储空间的底部。

对接部2可以安装在大致圆盘形状的第一安装板4上，大致圆盘形状的第二安装板5可以安装在驱动轮构件1的存储空间的大致中心部分，第一安装板4可以通过多个桥接件42连接到第二安装板5，使得对接部2可以通过第一安装板4和桥接件42支撑在第二安装板5上。

参照图2，多个接收槽52可以沿着第二安装板5的圆周方向以预定间隔形成，并且球形脚轮6可以容纳在每个接收槽52中。

当驱动轮构件1旋转和滚动时，球形脚轮6防止与第二安装板5干涉，并且支撑驱动轮构件1以相对于第二安装板5旋转。

第三安装板7可以安装在第二安装板5下方，并且驱动装置3可以安装在第三安装板7上并由第三安装板7支撑。

此外，电池组8可以安装在第三安装板7的下表面的中央部分上，并且电池组8可以向驱动装置3供应电力并且可以从外部充电。

电池组8可以位于驱动轮构件1的底部并且用作重心。

参照图3，对接部2可以包括：对接壳体22；多个磁性件24，安装在对接壳体22的上部；支撑轴26，插入到对接壳体22中并且支撑对接壳体22；以及弹簧28，作为用于弹性地支撑支撑轴26的弹性构件。

支撑轴26的下部可以插入到圆板形状的第四安装板21中，并且第四安装板21可以通过螺栓等组装到第一安装板4。

磁性件24可以优选地是永磁体，但是根据需要可以利用电磁体代替。在本发明的示例性实施例中，磁性件24可以以预定间隔在圆周方向上安装三个磁性件，但是也可以安装两个或更多个磁性件。

参照图4，驱动装置3可以包括多个已知的全向轮32和联接到全向轮32以驱动全向轮32的驱动马达34。

全向轮32可以包括大致盘形的两个轮壳体322和323以及可旋转地安装到每个轮壳体322和323的多个第一辊324和多个第二辊325。

两个轮壳体322和323可以在其轴向方向上安装，以形成两层壳体。

多个第一辊324可以在第一轮壳体322的圆周方向上以预定间隔安装在第一轮壳体322上，并且多个第二辊325可以在第二轮壳体323的圆周方向上以预定间隔安装在第二轮壳体323上。

此外，多个第二辊325中的每一个可以在轮壳体322和323的圆周方向上安装在多个第一辊324之间。

而且，虽然未详细示出，但是每个全向轮32可以设置有编码器以检测全向轮32的旋转速度。

再次参照图2，多个全向轮32可以在驱动轮构件的圆周方向上以90度的角度安装四个。

当每个全向轮32通过驱动马达34接收转矩以旋转时，全向轮32的每个辊旋转，与每个辊紧密接触的驱动轮构件1通过每个辊接收旋转力并旋转以滚动。

如果控制每个全向轮32的每个驱动马达34的操作，则驱动轮构件1不仅可以原地旋转，而且可以在所有方向上滚动。

参照图5，多用途可滚动移动装置可以进一步包括可拆卸地联接到对接部2的装载部9。

由于装载部9安装在驱动轮构件1的表面上并通过磁力与对接部2联接，因此即使驱动轮构件1滚动，只要对接部2保持其位置，装载部9也可以总是位于驱动轮构件1的顶部。

装载部9可以包括大致圆板形状的装载壳体92、容纳在装载壳体92内并与对接部2的磁性件24相互作用的多个磁性件94、以及多个球形脚轮96，多个球形脚轮96安装在装载壳体92的下表面上并与驱动轮构件1的表面接触以防止当驱动轮构件1旋转时与装载壳体92的摩擦。

多个磁性件94可以使用电磁体或永磁体。

各种物体可以装载在形成装载壳体92的上表面的平坦装载板922上。

例如，可以装载诸如智能电话或导航装置的智能装置来移动多用途可滚动移动装置100，可以装载相机来拍摄周围环境，并且可以装载各种装置和设备来移动多用途可滚动移动装置100。而且，可以广泛地用于各种目的，例如装载椅子等而允许人坐在椅子上或人直接坐在装载部上并且可以将移动多用途可滚动移动装置100用作个人移动装置。

参照图6，在装载部9中可以设置标识元件以识别装载的物体。

例如，可以使用RFID等作为标识元件。

子控制器等可以嵌入在装载部9中，以通过标识元件来识别装载的物体并传送识别的物体识别信息。

当使用多个磁性件94作为电磁体时，子控制器可以控制电磁体的磁力的大小，以控制装载在装载部9上的物体的装载姿势。

主控制器可以安装在第二安装板5上。

主控制器可以通过有线/无线通信模块从标识元件或子控制器接收与装载的物体有关的信息来识别装载的物体(对接物体确定)。

如果相机装载在驱动轮构件上，则通过相机影像来判断驱动轮构件1的周围情况，并且基于当前判断，可以实时判断驱动控制方向。

此外，主控制器可以连接到电池组8，以判断并诊断驱动轮构件1的状态，例如电池组8的充电状态。

驱动控制器可以安装在驱动装置3所安装的第三安装板7上。

驱动控制器连接到驱动马达34的马达驱动器，以控制驱动马达34的驱动速度(PWM控制)和驱动方向(DIR控制)。此时，驱动马达34的旋转速度可以通过编码器来判断并且可以执行反馈。

此外，加速度传感器和陀螺仪传感器可以安装在驱动轮构件1上，并且驱动控制器可以被配置为通过加速度传感器判断驱动轮构件1的滚动轮的滚动移动速度和旋转速度等来控制驱动马达，并且通过陀螺仪传感器判断滚动速率信号来控制驱动轮的姿势平衡。

驱动控制器可以通过有线/无线通信模块与主控制器通信，以实时共享信息。

无线充电模块可以嵌入在电池组8中。

此外，如图7所示，电池组8可以存储在车辆的行李舱20中以通过车辆移动，并且电池组8可以在存储在行李舱20中的状态下通过与车辆的无线充电板进行无线通信来充电。

参照图8，在多个全向轮32在驱动轮构件的圆周方向上以90度的角度安装四个的情况下，驱动控制器可以通过在顺时针方向上旋转两个相邻的全向轮32并在逆时针方向上旋转另外两个相邻的全向轮32，在所有方向上直线移动多用途可滚动移动装置100。

或者，驱动控制器可以通过仅使四个全向轮32中的位于180度的两个全向轮32在彼此相反的方向上旋转，在所有方向上直线移动多用途可滚动移动装置100。

参照图9，当驱动控制器使四个全向轮32在顺时针方向或逆时针方向上旋转时，多用途可滚动移动装置100可以曲线移动，此时实时地可变地控制每个全向轮32的轴。

参照图10，当驱动控制器使四个全向轮32在相同的特定方向上旋转时，多用途可滚动移动装置100可以原地旋转。当多用途可滚动移动装置100加速/减速或制动时，驱动控制器节流(throttle)控制全向轮32的每个轴。

参照图11A和图11B，本发明的示例性实施例的多用途可滚动移动装置的控制方法可以包括：在步骤S10中，监测对接物体、对接部2和驱动装置3；在步骤S20中，更新各种传感器信息；以及在步骤S30中，识别装载在装载部9上的物体。

当成功执行步骤S10至步骤S30时，即步骤S40中成功时，在步骤S50中，判断是否装载了相机。另一方面，当未成功执行步骤S10至步骤S30时，即步骤S40中未成功时，进程进行到步骤S180以执行用于故障-安全制动的驱动控制和姿势控制，然后进程结束。

当作为步骤S50中的判断结果，装载了相机时，在步骤S60中，判断当前模式是否是物体跟随模式。

当未装载相机时，进程进行到步骤S130以根据装载在装载部9上的物体来确定驱动转矩限制和姿势控制灵敏度，在步骤S140中通过无线通信来更新转向输入信息，然后在步骤S150中判断步骤S140中的信息接收是否成功。当信息接收成功时，分别在步骤S160和步骤S170中执行驱动转矩控制和姿势控制，然后进程结束。当信息接收不成功时，进程进行到步骤S180，在步骤S180中执行用于故障-安全制动的驱动控制和姿势控制，然后进程结束。

当步骤S60中的物体跟随模式判断的结果是物体跟随模式时，在步骤S70中识别跟随物体，当不是物体跟随模式时，执行步骤S130至S180，然后进程结束。

当在步骤S70中识别跟随物体之后在步骤S80中物体识别成功时，在步骤S90中判断与跟随物体的距离和方向，然后分别在步骤S160和S170中执行驱动控制和姿势控制，然后进程结束。当在步骤S80中物体识别未成功时，在步骤S120中将当前模式改变为转向模式，并且执行步骤S130至S180，然后进程结束。

这样一系列控制方法可以被编程并存储在主控制器中。

为了方便说明和所附权利要求书中的准确限定，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“里面”、“外面”、“内”、“外”、“向前”和“向后”用于参照图中所示的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。将进一步理解的是，术语“连接”或其衍生词指直接连接和间接连接两者。

已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的特定示例性实施例的前述描述。前述描述并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且显而易见的是，根据上述教导可以进行许多修改和变型。选择并描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够制造并使用本发明的各种示例性实施例及其各种替换方案和修改方案。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案限定。

Claims (10)

1.一种多用途可滚动移动装置的控制方法，所述多用途可滚动移动装置包括：球形驱动轮构件；驱动装置，具有安装在所述驱动轮构件内的四个全向轮和用于向每个所述全向轮提供驱动转矩的驱动马达，四个所述全向轮在所述驱动轮构件的圆周方向上以相同间隔安装并且将转矩施加到所述驱动轮构件；对接部，安装在所述驱动轮构件内并且产生磁力；以及装载部，通过所述对接部的磁力附接到所述驱动轮构件的表面上并且具有识别装载在所述装载部上的对接物体的标识元件，所述控制方法包括：

监测对接在所述对接部上的所述对接物体、所述对接部和所述驱动装置；

通过所述标识元件识别装载在所述装载部上的所述对接物体；

判断是否装载了相机；

当装载了所述相机时，判断当前模式是否是物体跟随模式；

当所述当前模式是所述物体跟随模式时，识别跟随物体；

判断所述多用途可滚动移动装置与所述跟随物体的距离和方向；以及

根据与所述跟随物体的距离和方向，通过所述驱动装置执行所述多用途可滚动移动装置的驱动控制和姿势控制。

2.根据权利要求1所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，进一步包括：

更新传感器信息；以及

当所述监测、所述更新和通过所述标识元件识别所述跟随物体未成功时，执行用于故障-安全制动的所述驱动控制和所述姿势控制并结束所述控制方法。

3.根据权利要求1所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，进一步包括：

当作为判断是否装载了所述相机的结果，判断未装载所述相机时，根据所述对接物体来确定驱动转矩限制和姿势控制灵敏度；

通过无线通信更新转向输入信息；以及

通过所述驱动装置执行所述驱动控制和所述姿势控制。

4.根据权利要求3所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，进一步包括：

当通过所述无线通信更新所述转向输入信息未成功时，执行用于故障-安全制动的所述驱动控制和所述姿势控制并结束所述控制方法。

5.根据权利要求1所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，进一步包括：

当所述当前模式不是所述物体跟随模式时，根据所述对接物体确定驱动转矩限制和姿势控制灵敏度；

通过无线通信更新转向输入信息；以及

通过所述驱动装置执行所述驱动控制和所述姿势控制。

6.根据权利要求1所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，进一步包括：

当识别所述跟随物体未成功时，在将所述当前模式改变为转向模式之后，根据所述对接物体确定驱动转矩限制和姿势控制灵敏度；

通过无线通信更新转向输入信息；以及

通过所述驱动装置执行所述驱动控制和所述姿势控制。

7.根据权利要求6所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，进一步包括：

当通过所述无线通信更新所述转向输入信息未成功时，执行用于故障-安全制动的所述驾驶控制和所述姿势控制；以及

结束所述控制方法。

8.根据权利要求1所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，

其中所述驱动装置在顺时针方向上旋转四个所述全向轮中的两个相邻的全向轮，并且在逆时针方向上旋转四个所述全向轮中的另外两个相邻的全向轮，以使所述驱动轮构件在所有方向上直线移动。

9.根据权利要求1所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，

其中所述驱动装置旋转四个所述全向轮中彼此以180度设置的两个全向轮，以使所述驱动轮构件在所有方向上直线移动。

10.根据权利要求1所述的多用途可滚动移动装置的控制方法，

其中所述驱动装置通过可变地控制每个全向轮的驱动轴同时使四个所述全向轮在相同方向上旋转来使所述驱动轮构件曲线移动或原地旋转。

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