用于自平衡电动独轮车设备的使用检测系统的制作方法

本发明涉及电动的单轮设备，且更具体地，涉及具有自平衡功能的电动独轮车。

发明背景

站立时使用的电动自平衡交通工具是已知的。这样的交通工具包括两轮交通工具和单轮交通工具(即，独轮车)。

在电动的自平衡独轮车中，控制轮在合适的方向上的电子系统或机械系统通常用于实现前后平衡。这种类型的自动前后平衡技术在例如第6,302,230号的美国专利中也是已知的并且被描述。通常提供传感器和电子装备。传感器和电子设备检测的信息被传送至马达。马达在合适的方向上并以足够的速度驱动轮以保持前后平衡。

电动的自平衡独轮车的已知的实施方案不包括由轴支撑的手柄。例如，序列号为12/281,101的美国专利申请呈现联接至框架的单个轮，两个平台(在轮每一侧上一个平台)附接至该框架。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供自平衡电动独轮车设备，其包括：单个轮；适于驱动轮的驱动装置；适于保持独轮车设备的前后平衡的平衡控制系统；用于支撑独轮车设备的使用者的至少一个足部平台；适于检测来自使用者的预期使用的指示并适于提供预期使用的指示的使用检测系统；以及适于基于来自使用检测系统的预期使用的指示而控制独轮车的操作的控制系统，其中，预期使用的指示包括在预期使用开始之前，使用者所采取的预备动作导致的整个独轮车设备的操纵。

提出一种包括使用检测系统的自平衡电动独轮车，该使用检测系统布置成检测由在预期使用之前的预备动作所产生的使用者操纵整个独轮车设备所提供的预期使用的指示。基于检测到的预期使用的指示，该独轮车的操作可以被控制。换言之，取决于使用者是否旨在使用独轮车，独轮车可以适于更改或改变操作模式。例如，当使用者提起独轮车并朝向地面降下独轮车时，独轮车的驱动装置的操作(例如，电动的)可以被允许。通过另外的示例，当使用者从独轮车上下来并从地面提起该独轮车时，驱动装置的操作可以被禁制。因此，实施方案可能适于控制、改变、更改或修改自平衡电动独轮车的一个或多个操作、过程或程序，且这可以基于检测到的由操纵整个独轮车设备的使用者提供的预期使用的指示。

因此，实施方案可以提供没有任何使用者输入界面(例如，按钮、开关、杆、触摸屏等)的自平衡电动独轮车，否则使用者可能需要操作或操纵该独轮车以指示独轮车的它们的预使用。例如，不像传统的自平衡电动独轮车，实施方案可能不具有开/关的开关/按钮以用于启动或关闭独轮车。相反，实施方案可以从使用者对整个独轮车设备的操纵检测到使用者旨在使用该设备且然后启动例如驱动装置和/或平衡控制系统。

因此，实施方案可能适于从(预期使用开始之前由使用者所采取的预备动作导致的)整个独轮车设备的操纵推断使用者对自平衡电动独轮车的预期使用。在预期使用开始之前由使用者采取的预备动作所导致的整个独轮车设备的操纵的示例可以包括：独轮车被使用者拿起或提起；独轮车以预定的频率摇动；独轮车被定向至预定的方位(例如，诸如竖直)；和/或独轮车按照预定的动作顺序被操纵(例如，诸如打开壳体，并随后打开/展开足部平台)。

例如，该使用检测系统可以提供使用者出现在独轮车上并希望使用该独轮车设备的指示。因此，实施方案可以允许当使用者站立在独轮车上时，通过适于自动地激活独轮车的驱动装置和/或平衡控制系统而被迅速地展开。类似地，当使用者从独轮车下车时，实施方案可以通过适于自动地停用独轮车的驱动装置和/或平衡控制系统能够被迅速地禁用。这样的自动激活/停用可以提供电力节省，且还可以当使用者(有意地或无意地)从独轮车上下来时，通过更改操作(例如，使马达停止转动轮)来改善设备的安全性。

提出的实施方案的使用检测系统可以提供指示或信号，该指示或信号被控制系统使用以在指示使用者预期使用独轮车的一个或多个预定的条件发生时更改独轮车的操作。因此，这样的实施方案可以能够从关闭的配置(例如，其中轮的旋转被禁止)快速且容易地展开至开启的构型(例如，其中轮的旋转被启用)。这样的展开可能需要少量的或不需要来自使用者的输入，但是反而当使用者紧密地接近或接触独轮车的一个或多个预定的部分时，或当使用者例如以预定的方式操纵整个独轮车时，该展开可以被自动地实现。

如果使用者(例如，通过有意地走下足部平台或通过跌落)从独轮车下来或下车，实施方案可以能够使该电动独轮车自动地禁用。因此，使用检测系统可以促进多种功能，包括提供自动省电模式、提供快速起动/展开以及提供自动关闭的安全性特征。因此，该使用检测系统不仅可以提供改善的使用者互动，还可以提供改善的安全性并保护独轮车。

该使用检测系统可以包括一个或多个接近传感器，该一个或多个接近传感器适于检测紧密地接近该接近传感器的实体的存在。另外，一个或多个接近传感器中的至少一个可以采用以下中的至少一个：红外线反射、超声波感测、微波感测、压力感测、温度感测、电容感测以及光检测，以检测紧密地接近该接近传感器的实体的存在。

实施方案还可以包括用以提起独轮车的手柄。这样的手柄可以被用于将独轮车保持在地面上方，例如，以使使用者能够提起、携带、运送或放置独轮车。手柄(或独轮车的靠近手柄的一部分)还可以包括使用检测系统的部分，使得通过手柄操纵独轮车可以被用于提供预期使用的指示并因此控制电动独轮车的操作。例如，手柄可以包括接近传感器和/或加速度计。

实施方案还可以包括适于覆盖轮的外部轮圈的至少一部分的壳体，且该壳体可以包括接近传感器。

根据另一个实施方案，实体存在检测系统可以包括适于确定施加至电动独轮车的至少一部分的载荷的载荷感测系统。另外，载荷感测系统可以适于确定以下中的至少一个：轮轴的偏转、施加至轮轴的压缩力、施加至独轮车设备的手柄或提起部分的力、至少一个足部平台的偏转、施加至至少一个足部平台的张力、以及施加至至少一个足部平台的压缩力，以便确定施加至电动独轮车的至少部分的载荷。在这样的实施方案中，独轮车的操作可以基于施加至其一个或多个部分的载荷的值。例如，对于在独轮车上施加更大的载荷的更重的使用者，驱动装置可以适于提供额外的功率以用于旋转轮。相反，对于在独轮车上施加更低的载荷的小的/量轻的使用者，该驱动装置可以适于提供减小的功率，以便保证轮在期望的速度范围内旋转(且例如，不会过快)和/或以便节约功率/能量。

在一些实施方案中，该使用检测系统可以包括适于根据算法处理信号以确定使用者对独轮车设备的预期使用的处理单元。通过示例，这样的算法可以适于确定来自驱动装置、该至少一个足部平台、使用检测系统和/或平衡控制系统的信号是否展示了指示使用者对独轮车设备的预期使用的预定特征。

来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号可以包括涉及以下中的至少一个的信息：壳体方位、独轮车的一部分的倾斜或角度、施加至足部平台的至少部分的压缩力的值、加速度计数据、陀螺仪数据、马达扭矩、轮旋转速度、电流、马达温度、行使距离、行程时间、电池参数以及马达驱动电压。

根据还有的另一个实施方案，实体存在检测系统可以包括适于检测电动独轮车的至少一部分的振动频率的振动传感器。如果检测到的电动独轮车的至少一部分的振动频率在预定的范围内，则实体存在检测系统可以适于确定独轮车设备的预期使用。例如，如果实体存在检测系统检测到使用者以预定的频率摇动独轮车设备，则实施方案可以适于开启。这样的实施方案可以被认为是提供'摇动以激活'的功能。

在实施方案中，使用检测系统可以适于基于使用者是否根据预定的移动方式操纵整个独轮车设备来检测预期使用的指示。例如，使用检测系统通过检测到使用者将独轮车保持为竖直的构型并可替代地左右自旋/旋转独轮车(例如，当直接从上方观察时，可替代地顺时针和逆时针旋转独轮车)可以确定使用者旨在使用独轮车设备。因此，这样的实施方案可以使使用者能够通过用独轮车执行一个或多个姿势和/或移动来控制独轮车的操作。

因此，提出了自平衡电动独轮车的概念没有适于接收来自使用者的使用指示的开关、按钮或输入界面。代替需要使用者操作一个或多个输入界面，实施方案可以表现为缺乏或没有特别适于通过独轮车设备的物理操纵部分或表面来接收输入命令的任何使用者输入界面。换言之，实施方案可以适于从使用者采取的作为准备预期使用的一部分的动作所导致的使用者对整个设备的操纵来推断预期使用。整个独轮车设备的预定操纵的开始可以指示某个预期使用，且然后预定操纵的停止或移除可以指示不同的预期使用(例如，先前的预使用的结束)。

根据本发明的另一方面，提供用于自平衡电动独轮车的使用检测系统，其中，该使用监测系统适于检测来自使用者的预期使用的指示并提供预期使用的指示，且其中，预期使用的指示包括在预期使用开始之前使用者采用的预备动作所导致的对整个独轮车设备的操纵。

实施方案可以包括一个或多个接近传感器，该一个或多个接近传感器适于检测紧密地接近接近传感器的实体的存在。

实施方案还可以适于集成至自平衡电动独轮车的手柄中。

实施方案可以包括适于确定施加至自平衡电动独轮车的至少一个部分的载荷的载荷感测系统。

一些实施方案可以包括适于根据算法处理信号以确定使用者对自平衡电动独轮车的预使用的处理单元。

在实施方案中，实体存在检测系统可以包括适于检测自平衡电动独轮车的至少一部分的振动频率和/或幅度的振动传感器。

为了免生疑问，参考单个的轮应该被理解为定位在使用者的腿部之间的并适于围绕轴线旋转以在使用过程中在一个方向上推动独轮车的大致上圆形的单元。因此，该单个的轮可以由(例如，通过差速器)联接在一起的一个或多个轮胎和/或轮毂形成。例如，实施方案可以包括具有单个无轮毂轮圈的单个无轮毂的轮，其中，多个单独的轮胎装配在该单个无轮毂的轮圈上。可替代地，实施方案可以包括由多个无轮毂的轮圈(每一个具有对应的轮胎装配在其上)形成的单个无轮毂的轮，其中，该多个无轮毂的轮圈通过差动轴承装置联接在一起。

实施方案可以提供可以根据检测到的独轮车的预期使用更改其操作的自平衡电动独轮车。例如，驱动装置和/或平衡控制系统可以被自动地启用或禁用以促进独轮车的迅速且简单的操作。预期使用的检测可以基于使用者对整个设备的操纵，因此，去除了使用者操作按钮、开关或类似物的需要。因此，“无按钮”自平衡电动独轮车设备可以被提供，由于该独轮车可以从使用者操纵整个独轮车设备的动作推论出使用者对设备的预期使用，因此该独轮车具有“智能”或“智慧”的外观。

附图简述

现在将参照附图来描述本发明的示例，在附图中：

图1是处于关闭构型中的电动独轮车设备的实施方案的等轴侧视图；

图2是图1的壳体内部的部件的分解图；

图3A&图3B分别是图1的实施方案的侧视图和前视图，其中，壳体在关闭的构型和打开的构型之间移动；

图4A&图4B分别是图1的实施方案的侧视图和前视图，其中，壳体处于打开的构型中且足部平台处于存放的构型中；

图5是图1的实施方案的等轴侧视图，其中，壳体处于打开的构型中且足部平台处于存放的构型中；

图6A&图6B分别是图1的实施方案的侧视图和前视图，其中，壳体处于打开的构型中且足部平台处于活动的构型中；

图7是图1的实施方案的等轴侧视图，其中，壳体处于打开的构型中且足部平台处于活动的构型中；

图8是自平衡电动独轮车设备的另一个实施方案的简化的等轴侧视图；

图9是图8的实施方案的修改变型的简化的等轴侧视图；

图10是图8的实施方案的修改变型的简化的等轴侧视图；

图11A&图11B分别是电动独轮车设备的实施方案的侧视图和前视图，其中，壳体在关闭的构型和打开的构型之间移动；

图12A&图12B分别是图11的实施方案的侧视图和前视图，其中，壳体处于打开的构型中且足部平台处于活动的构型中；

图13A&图13B分别是根据实施方案的驱动装置的侧视图和前视图；

图14是沿线C-C截取的图13的驱动装置的横截面视图；和

图15是图13的驱动装置的侧视图，其中，内部部件由虚线示出。

详细描述

图1-图5示出电动独轮车设备100的一个实施方案。图1示出具有处于关闭构型中的壳体110使得壳体包围单个轮120的电动独轮车设备100。这里，壳体110由覆盖轮120的顶部(最上部)的一半的第一上部部分110A和覆盖轮120的底部(最下部)的一半的第二下部部分110B形成。图2示出壳体110内部的部件，即，轮120和驱动装置135，的分解视图。

返回参考图1，轮120围绕中心轴125自旋。壳体的第一上部部分110A相对于中心轴125保持在固定的位置中，而壳体的第二下部部分110B适于围绕中心轴125旋转。第二下部部分110B围绕中心轴125的旋转使壳体在关闭的构型和打开的构型之间移动(如通过图3-图4示出的)。在关闭的构型(示出在图1中)中，壳体110包围轮120，使得轮120的外部轮圈130不被暴露。在打开的构型(示出在图5中)中，轮120的外部轮圈130暴露，使得轮120的外部轮圈130可以接触地表面。

现在参考图2，单个轮120的旋转由根据实施方案的驱动装置135驱动。驱动装置135包括附接至各自的电池145的面朝外的侧部的导引轮140。在该实施方案中，存在两对成角度的导引轮140，其中，每一对中的两个导引轮是锥形或圆锥形的，使得它们具有不垂直于单个轮120的径向平面的倾斜表面。换言之，每一个导引轮的接触表面相对于单个轮120的径向平面是偏斜的。每一对导引轮140还被间隔开定位以在一对的两个导引轮之间提供间隙。

肋部(rib)150围绕轮120的内部轮圈设置且安装至每一对中的两个导引轮140之间的间隙中。因此，导引轮140适于接触轮120的内部轮圈，其中导引轮随同轮120一起自旋并借助于肋部150将轮120保持在适当的位置中。当然，应理解，其它装置(包括每个电池145仅有一个导引轮的那些装置)也是可能的

电池145安装在马达155上，马达155驱动沿轮120的内部轮圈定位在最下部位置处的一对驱动轮160。电池145向马达155供电，且这个实施方案存在两个电池以产生体积和重量的平衡的分布。然而，没必要采用两个电池145。另外，可以使用可替代的能量储存装置，例如，诸如飞轮、电容以及其它已知的能量储存设备。

驱动装置135适于装配在轮的内部。换言之，该驱动装置的尺寸和形状被设定使得该驱动装置可以定位在由轮120的内部轮圈界定的空隙中。另外，驱动装置135在锁定的构型和解锁的构型之间是可移动的。

在锁定构型中，当装配在轮120的内部时，驱动装置135接合轮120的轮圈以阻止驱动装置从轮移除。这里，在示出的实施方案中，当驱动装置处于锁定的构型中时，导引轮140接触轮120的内部轮圈并借助于肋部150将轮120保持在适当的位置中。

在解锁的构型中，当装配在轮120的内部时，驱动装置135脱离轮120的轮圈以允许驱动装置从轮移除。这里，在示出的实施方案中，当从锁定的构型移动至解锁的构型时，驱动装置的尺寸收缩，使得导引轮140不再接触轮120的内部轮圈且不再借助于肋部150将轮120保持在适当的位置中。当处于解锁构型中时，驱动装置135的这种减小尺寸(例如，直径)因此能够使驱动装置135从轮120移除。

因此，应理解，示出的实施方案的驱动装置135可以被快速地并容易地连接至轮120或从轮120移除以用于例如维修或更换。将驱动装置135布置在解锁的构型中允许驱动装置从轮120移除或装配至轮120(例如，由于当处于解锁构型中时，驱动装置的尺寸允许驱动装置装配在轮内)。当装配在轮120内时，驱动装置可以布置在锁定的构型中，使得驱动装置接合轮120的轮圈以阻止驱动装置的移除(例如，由于当处于锁定构型中时，驱动装置的尺寸阻止驱动装置从轮移除)。

当驱动装置135装配在轮内且处于锁定构型中时，一对驱动轮(在图2中不可见)适于接触轮120的内部轮圈。这里，该对驱动轮包括相对于轮的径向平面偏斜的第一滚子和第二滚子。借助于接触轮120的内部轮圈，驱动轮将扭矩从马达155传递至轮120。应理解，该驱动系统通过摩擦运行，且可能优选的是避免在驱动轮和轮120的内部轮圈之间的滑移。将驱动轮定位在最下部位置处使使用者的重量能够提供将驱动轮压靠轮120的内部轮圈的力，从而有助于减小或避免滑移。

参考图5-图7，两个足部平台165联接至壳体110的第二下部部分110B，其中，在轮120的每一个侧部上有一个足部平台。在打开的构型中，足部平台165在存放的构型和活动的构型之间是可移动的，在存放的构型其中，足部平台与轮的平面大体上平行(如图5所示)，其中在活动的构型中，足部平台大致大体垂直于轮的平面(如图6-图7所示)以便支撑使用者的重量。因此，在该实施方案中，足部平台165在以下之间是可移动的：(i)存放的构型，其中，足部平台165抵着轮的侧部是平坦的且可以围绕中心轴线125旋转(与壳体的第二下部部分110B一起)旋转以便定位在壳体的第一上部部分110A内(并由壳体的第一上部部分110A覆盖)；(ii)活动的构型，其中，足部平台165从轮的侧部朝外突出以提供用于使用者的足部的支撑表面。因此，足部平台165朝上可折叠至使独轮车100的轮廓变窄以辅助储存和携带的存放的构型中。在使用中，足部平台被移动至活动的构型，且在每一个平台165上站立使用者的一只脚。

驱动装置135包括陀螺仪或加速度计系统170，陀螺仪或加速度计系统170感测设备相对于地表面的向前和朝后的倾斜并相应地调节马达155以保持设备直立。通过这种方式，使用者通过改变施加至足部平台165的各个区域的压力被提供控制独轮车的加速和减速的方法。陀螺仪或加速度计系统170还能够使独轮车自调节其在前后平面中的平衡。

当未使用时，足部平台165被移动至存放的构型，且然后围绕中心轴125(与壳体的第二下部部分110B一起)旋转以便将壳体移动至关闭的构型。因此，在关闭的构型中，足部平台165储存在壳体内(由壳体的第一上部部分110A覆盖)。

图1-图7的实施方案还包括通过多个柱185联接至驱动装置135的提起手柄180。提起手柄180定位在壳体110的顶部处、在轮120的上方，且提起手柄180可以被用于将独轮车100保持在地面的上方，例如，以使使用者能够提起、携带、运送或放置独轮车100。

可伸缩的携带式带190还可以被提供并附接至壳体100的顶部。携带式带190可以被用于携带独轮车100，例如，携带在使用者的肩部之上。钩可以被设置在壳体的底部上以从携带式带190产生背包状带子。

图1-图7的实施方案还包括适于检测使用者的存在的实体存在检测系统200。更具体地，在该实施方案中，实体存在检测系统200包括位于壳体的第一上部部分110A的每一个侧部上的在中心轴125上方的接近传感器200。每一个接近传感器200适于检测紧密地接近该接近传感器200的使用者的腿部的存在。为了做到这一点，接近传感器200可以使用例如红外线反射、超声波感测和/或光检测原理来检测是否/什么时候使用者的腿部定位成紧密地接近接近传感器(例如，接触壳体的第一上部部分110A)。

接近传感器200提供指示其是否检测到使用者的存在的信号。该信号被提供至控制系统(未示出)，该控制系统例如通过控制驱动装置135来控制电动独轮车的操作。基于来自接近传感200的信号提供的检测到使用者的存在的指示，控制系统控制电动独轮车的操作。

这里，实体存在检测系统200还适于触发在关闭的构型和打开的构型之间移动壳体的激活系统。更具体地，实体存在检测系统200还包括并入至手柄180中的接近传感器210，接近传感器210适于检测什么时候使用者的手接触手柄的上部表面(例如，什么时候使用者紧抓手柄180)。当并入至手柄180中的接近传感器210中的一个检测到使用者的手接触手柄180的上部表面时，其提供触发激活系统的激活信号，触发该激活系统转而使壳体的第二下部部分110B围绕中心轴旋转以从关闭的构型移动至打开的构型。将壳体的第二下部部分110B从关闭的构型旋转至打开的构型的该过程通过图3-图4被描绘。

因此，应理解，在该实施方案中，提起手柄180中的接近传感器210可以被用于启动该激活系统并将壳体从关闭的构型移动至打开的构型。因此，当使用者通过手柄保持独轮车100时，接近传感器210触发该激活系统。响应于该触发，激活系统将壳体移动至打开的构型(在图4&图5中描绘)，使得轮的最下部部分被暴露并可以被带入接触地表面。换言之，当通过提起手柄180被提起时，独轮车可以被布置在准备展开的打开的构型中(例如，放置在地表面上)。

另外，当放置在地面上且平衡控制系统被激活时，手柄的释放导致足部平台从存放构型(在图4&图5所示)移动至活动构型(在图6&图7所示)。

当使用者不再期望使用独轮车时，使用者紧抓提起手柄以从地面提起独轮车。这导致接近传感器210再次触发激活系统，触发该激活系统然后使足部平台从活动构型(在图6&图7所示)移动至存放构型(在图4&图5所示)，且然后随后导致激活系统将壳体从打开构型(在图4&图5中描绘)移动至关闭构型(在图1中描绘)。

现在转向图8，描绘了根据本发明的实施方案的自平衡电动独轮车300。

自平衡电动独轮车300包括：单个轮310、适于驱动轮310的驱动装置(不可见)、适于保持独轮车310的前后平衡的平衡控制系统(不可见)、适于覆盖轮310的外部轮圈的一部分的壳体320、从壳体320的每一侧水平地朝外突出的用于支撑独轮车的使用者的足部平台330、用于提起独轮车300的手柄340、适于检测使用者存在于手柄340上或手柄340处的使用者存在检测系统350、以及适于基于来自使用者存在检测系统350的信号控制电动独轮车的操作的控制系统(不可见)。

这里，使用者存在检测系统包括集成至手柄340的面朝上的表面中的接近传感器350。接近传感器350包括光敏检测器，该光敏检测器适于基于入射到光敏检测器上的光的量(例如，强度或亮度)检测紧密地接近该接近传感器350的实体的存在。

当使用者(利用他们的手中的至少一个)握住手柄340时，光敏检测器检测到入射到光敏检测器上的光的量相关的下降/减少(由使用者的手覆盖光敏检测器的一部分所导致的)。结果，接近传感器350提供使用者出现在独轮车的手柄340处的指示。基于该指示，控制系统适于控制电动独轮车的操作。更具体地，在该示例中，控制系统禁用该驱动装置，使得轮的旋转被阻止。驱动装置的这种禁用基于当使用者握住手柄340时使用者提起/携带独轮车300或希望停止独轮车300的前提/假设被布置。

因此，图8的实施方案可通过当使用者从独轮车300下车或携带独轮车300时适于自动地停用驱动装置来能够迅速地禁用独轮车300。这样的自动激活/停用可以提供电力节省，且还可以通过当使用者拿起独轮车300时更改操作(例如，使马达停止转动轮)来改善设备的安全性。

参考图9，描绘了图8的实施方案的修改。更具体地，除了手柄340不包括集成在其中的接近传感器的差异，图9的自平衡电动独轮车400类似于图8的独轮车。相反，使用者存在检测系统包括集成至壳体320的每一侧中的接近传感器410。更具体地，每一个接近传感器410在各自的足部平台330上方布置在竖直延伸的方向上，并采用红外线反射来检测紧密地接近该接近传感器410的实体的存在。因此，应理解，每一个接近传感器410适于检测靠近、邻近或接触该接近传感器的使用者的小腿(例如，足部、踝部和/或小腿肚)的存在。

当使用者站立在足部平台330上(例如，其中每一个足部由对应的足部平台330支撑)时，接近传感器410检测到反射回至接近传感器410的红外线的相关的增加。结果，接近传感器410提供使用者出现在独轮车400的足部平台330上的指示。基于该指示，控制系统适于控制电动独轮车的操作。更具体地，在该示例中，控制系统启用该驱动装置，使得轮的旋转被允许。驱动装置的这种启用基于当使用者出现在足部平台330上时使用者希望操作独轮车400的前提/假设被布置。

相反，当使用者站立、使用者(例如，通过有意地走下足部平台300或通过跌落)从独轮车400下来或下车时，接近传感器410检测到反射的红外光反射的相关的减少。结果，接近传感器410提供使用者未出现在独轮车400的足部平台330上的指示。基于该指示，控制系统适于禁用该驱动装置，使得轮的旋转不被允许。驱动装置的这种禁用基于当使用者未出现在足部平台330上时使用者已经从独轮车400跌落或走下离开独轮车400并希望停止独轮车400的前提/假设被布置。

因此，图9的实施方案可通过当使用者从独轮车400下车或跌落时适于自动地停用驱动装置来能够迅速地禁用独轮车400。这种自动的激活/停用可以提供改善的设备安全性。

参考图10，描绘了图8和图9的实施方案的修改的变型。更具体地，除了该实体存在检测系统不包括集成在手柄340或壳体320中的接近传感器的差异，图10的自平衡电动独轮车500类似于图8和图9的独轮车。相反，该实体存在检测系统包括容纳在壳体320中的信号处理系统。该信号处理系统(例如，诸如处理单元)适于根据算法处理来自独轮车500的一个或多个部分的信号以确定实体是否出现在电动独轮车500的一部分上、电动独轮车500的一部分处或电动独轮车500的一部分附近。

更具体地，在图10的实施方案中，该实体存在检测系统包括适于根据预定的算法处理来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号的处理单元(不可见)。该算法适于确定来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号是否展示出指示实体出现在或未出现在电动独轮车的一部分上、电动独轮车500的一部分处或电动独轮车500的一部分附近的预定的特性。

借助于示例，来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号包括涉及以下中的至少一个的信息：加速度计数据、陀螺仪数据、马达扭矩、轮旋转速度以及马达驱动电压。使用这样的信息，该处理单元适于例如通过确定值和/或值之间的关系是否在预定的范围内来确定实体出现在或未出现在独轮车500的一部分上、电————————————动独轮车500的一部分处或电动独轮车500的一部分附近。

应理解，上面描述的使用者存在检测系统的变化可以采用确定使用者存在的其它概念。例如，在另一个实施方案中，该使用者存在检测系统可以包括适于确定施加至电动独轮车的至少一部分(例如，诸如足部平台)的载荷的载荷感测系统。这样的载荷感测系统可以适于确定以下中的至少一个：至少一个足部平台的偏转、施加至该至少一个足部平台的张力以及施加至独轮车的至少一个足部平台的压缩力，以便确定施加至该至少一个足部平台的载荷。如果载荷在预定的阀值以上，可以确定的是例如使用者被支撑(例如，站立)在该至少一个足部平台上并因此出现在独轮车上。

在另一个示例中，实体存在检测系统可以包括适于检测电动独轮车的至少一部分的振动频率的振动传感器。例如，这样的使用者存在检测系统可适于通过确定检测到的电动独轮车的至少一部分的振动频率是否在预定的范围内来确定使用者的存在或不存在。

在还有的另一个示例中，该实体存在检测系统可以包括适于检测地面相对于独轮车的一部分(例如，足部平台或壳体的基座)的接近度的接近传感器。确定的接近度可以被用于指示独轮车是否由于例如被提起或跳跃已经离开地面(即，不再与地面接触)。这样的确定然后可以被用于控制驱动装置以便例如启用、禁用或调节轮的旋转。

实施方案可以与自平衡电动独轮车分开提供，且因此适于装配(或集成)到现有的自平衡电动独轮车。在其它的实施方案中，实施方案可以被提供为独立的实体存在检测系统，该实体存在检测系统可以被改装至常规的自平衡电动独轮车。这样的系统还可以在制造时适于被用于或安装在自平衡电动独轮车中。

因此，提供了一种自平衡电动独轮车，包括：单个轮；适于驱动轮的驱动装置；适于保持独轮车设备的前后平衡的平衡控制系统；用于支撑独轮车设备的使用者的至少一个足部平台；适于检测实体存在于电动独轮车的一部分上、电动独轮车的一部分处或电动独轮车的一部分附近并提供检测到实体存在的指示的实体存在检测系统；以及适于基于来自实体存在检测系统的检测到的实体存在的指示来控制电动独轮车的操作的控制系统。

提出了一种自平衡电动独轮车，包括布置成检测在电动独轮车上、电动独轮车处或电动独轮车附近的实体的存在的实体存在检测系统。基于检测到的实体(例如，诸如使用者)的存在或不存在，独轮车的操作可以被控制。换言之，取决于实体是否出现在独轮车上，独轮车可以适于更改其操作。例如，当没有使用者出现在独轮车上时，独轮车的驱动装置的操作可以被阻止。借助于另外的示例，基于检测到的存在的特性或性质，驱动装置的操作可以被更改以提供改善的或期望的响应。

例如，该实体存在检测系统可以提供使用者出现在独轮车上并希望使用该独轮车设备的指示。因此，实施方案可以在使用者站立在独轮车上时通过适于自动地激活独轮车的驱动装置和/或平衡控制系统而允许迅速地展开。类似地，实施方案可以在使用者从独轮车下车时通过适于自动地停用独轮车的驱动装置和/或平衡控制系统而能够迅速地禁用。这样的自动激活/停用可以提供电力节省，且还可以在使用者(有意地或无意地)从独轮车上下来时通过更改操作(例如，使马达停止转动轮)来改善设备的安全性。

提出的实施方案的实体存在检测系统可以提供指示或信号，该指示或信号被控制系统使用，以根据指示实体出现或未出现在独轮车上的一个或多个预定情况的发生来更改独轮车的操作。因此，这样的实施方案可以能够从关闭的构型(例如，其中轮的旋转被禁用)快速且容易地展开至开启的构型(例如，其中轮的旋转被启用)。这样的展开可能需要少量的或不需要来自使用者的输入，而是相反，当使用者紧密地接近或接触独轮车的一个或多个预定的部分时，该展开可以被自动地实现。

如果使用者(例如，通过有意地走下足部平台或通过跌落)从独轮车下来或下车，则实施方案可以使该电动独轮车能够自动地禁用。因此，实体存在检测系统可以促进多种功能，包括提供自动省电模式、提供快速起动/展开、以及提供自动关闭的安全性特征。因此，该实体存在检测系统不仅可以提供改善的使用者互动，还可以提供改善的安全性并保护独轮车。

该实体存在检测系统可以包括一个或多个接近传感器，该一个或多个接近传感器适于检测紧密地接近该接近传感器的实体的存在。另外，一个或多个接近传感器中的至少一个可以采用以下中的至少一个：红外线反射、超声波感测、微波感测、压力感测、温度感测以及光检测，以检测紧密地接近该接近传感器的实体的存在。

实施方案还可以包括用以提起独轮车的手柄。这样的手柄可以被用于将独轮车保持在地面上方，例如，使使用者能够提起、携带、运送或放置独轮车。手柄还可以包括实体存在检测系统的部分，使得手柄(或手柄的一部分)可以被用于提供检测到使用者存在的指示，并因此控制电动独轮车的操作。例如，手柄可以包括接近传感器。

实施方案还可以包括适于覆盖轮的外部轮圈的至少一部分的壳体，且该壳体可以包括接近传感器。

根据另一个实施方案，实体存在检测系统可以包括适于确定施加至电动独轮车的至少一部分的载荷的载荷感测系统。另外，载荷感测系统可以适于确定以下中的至少一个：轮轴的偏转、施加至轮轴的压缩力、至少一个足部平台的偏转、施加至至少一个足部平台的张力以及施加至至少一个足部平台的压缩力，以便确定施加至电动独轮车的至少一个足部平台的载荷。在这样的实施方案中，独轮车的操作可以基于施加至其一个或多个部分的载荷的值。例如，对于在独轮车上施加较大的载荷的较重的使用者，驱动装置可以适于提供额外的功率以用于旋转轮。相反，对于在独轮车上施加较低的载荷的小的/量轻的使用者，该驱动装置可以适于提供减小的功率，以便保证轮在期望的速度范围内旋转(且例如，不会过快)和/或以便节约功率/能量。

在一些实施方案中，该实体存在检测系统可以包括适于根据算法处理信号以确定实体是否出现在电动独轮车的一部分上、电动独轮车的一部分处或电动独轮车的一部分附近的处理单元。借助于示例，这样算法可能适于确定来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号是否展示出指示使用者出现在或未出现在电动独轮车上的预定的特性。

来自驱动装置和/或平衡控制系统的信号可以包括涉及以下中的至少一个的信息：壳体方位、独轮车的一部分的倾斜或角度、施加至足部平台的至少一部分的压缩力的值、加速度计数据、陀螺仪数据、马达扭矩、轮旋转速度以及马达驱动电压。

实施方案可以根据一个或多个算法处理来自独轮车的信号以识别例如使用者控制输入、独轮车的驱动装置和/或平衡控制系统之间的差异。通过这种方式，可以确定使用者是否主动地控制独轮车或独轮车是否未按预期操作(例如，这可能发生在“失控”的情况中)。

在还有的另一个实施方案中，实体存在检测系统可以包括适于检测电动独轮车的至少一部分的振动频率的振动传感器。实体存在检测系统可能适于基于检测到的电动独轮车的至少一部分的振动频率是否在预定的范围内来确定使用者的存在或不存在。

因此，提出用于自平衡电动独轮车的实体存在检测系统，其中，该实体存在检测系统适于检测实体存在于电动独轮车的一部分上、电动独轮车的一部分处或电动独轮车的一部分附近并提供检测到实体存在的指示。

实施方案可以包括一个或多个接近传感器，该一个或多个接近传感器适于检测紧密地接近接近传感器的实体的存在。

实施方案还可以适于集成至自平衡电动独轮车的手柄中。

实施方案可以包括适于确定施加至自平衡电动独轮车的至少一部分的载荷的载荷感测系统。

一些实施方案可以包括适于根据算法处理信号以确定实体是否出现在自平衡电动独轮车的一部分上、自平衡电动独轮车的一部分处或自平衡电动独轮车的一部分附近的处理单元。

在实施方案中，实体存在检测系统可以包括适于检测自平衡电动独轮车的至少一部分的振动频率和/或幅度的振动传感器。

实施方案可以提供可以根据实体存在于独轮车的一部分上、独轮车的一部分处或独轮车的一部分附近而更改其操作的自平衡电动独轮车。例如，驱动装置可以自动地启用或禁用以促进独轮车的迅速且简单的操作。

参考图11-图12，描绘了对图1-图5的实施方案的修改。除了不包括适于检测使用者存在的实体存在检测系统200，图11-图12的电动独轮车设备类似于图1-图5的电动独轮车设备。更具体地，图11-图12的实施方案不包括位于壳体的第一上部部分110A的每一个侧部上、在中心轴125上方的接近传感器200。相反，在图11-图12的实施方案中，手柄180还适于触发在关闭的构型和打开的构型之间移动壳体的激活系统。更具体地，如通过标注“A”的箭头描绘的手柄相对于壳体110在朝外的方向(远离轮120的中心)上的移动触发激活系统，触发该激活系统转而使壳体的第二下部部分110B围绕中心轴旋转以从关闭的构型移动至打开的构型。将壳体的第二下部部分110B从关闭的构型旋转至打开的构型的该过程通过图11被描绘。

因此，应理解，在该实施方案中，提起手柄180可以被用于启动该激活系统并将壳体从关闭的构型移动至打开的构型。因此，当使用者通过手柄将独轮车100保持在地面上方时，在重力的影响下独轮车朝下拉动的力导致提起手柄相对于壳体110朝上移动(如通过标注“A”的箭头描绘的)，这触发激活系统。响应于该触发，激活系统将壳体移动至打开的构型，使得轮的最下部部分暴露并可以被带入接触地表面。换言之，当通过提起手柄180被提起时，独轮车可以被布置在准备展开的打开的构型中(例如，放置在地表面上)。

另外，当放置在地面上时，如通过标注“B”的箭头描述的手柄在朝下/朝内方向上(朝向轮120的中心)的降低移动柱185并导致足部平台从存放的构型移动至活动的构型(在图12中示出)。这里，柱的朝下的移动导致足部平台165围绕轴旋转且柱然后将足部平台165保持在适当的位置中以支撑使用者的足部。

当使用者不再期望使用独轮车时，使用者拉起提起手柄以从地面提起独轮车。这致使提起手柄180和相关的柱185相对于壳体110的朝上的移动(如通过标注“A”的箭头描绘的)，这然后导致足部平台从活动的构型(在图12中示出)移动至存放的构型。

因此，提出一种具有自平衡功能的电动独轮车，该电动独轮车在未使用时可以被使用者携带，其中，壳体包围轮并保护轮免于与例如外部物体或使用者接触。因此，在运输过程中，可以保护轮免受破坏。另外，当携带独轮车时，该壳体可保护使用者或外部物体免于与出现在轮上的污垢、流体和/或灰尘接触。

实施方案可以允许通过从关闭的(例如，存放的)构型(其中，轮被壳体包围)可移动至打开的(例如，激活的)构型(其中，轮的外部轮圈的一部分被暴露以用于接触地面支撑表面)而迅速展开。

实施方案可以采用适于将壳体从关闭的构型移动至打开的构型的激活系统。当指示使用者期望使用独轮车的一个或多个预定的情况发生时，这样的激活系统可以被用于暴露轮的外部轮圈的一部分。因此，这样的实施方案可以能够快速且容易地从关闭的构型(其中，轮被覆盖以用于保护)展开至打开的构型(其中，轮准备接触地面)。这样的展开可能需要少量的或不需要来自使用者的输入，但是相反，当使用者和/或独轮车用独轮车执行一个或多个预定的动作或移动时，该展开可以被自动地实现。

实施方案可以包括一个或多个手柄。这样的手柄可以被用于将独轮车保持在地面上方，例如，使使用者能够提起、携带、运送或放置独轮车。手柄还可以形成激活系统的部分，使得手柄(或手柄的一部分)可以例如被用于启动该激活系统并且将壳体从关闭的构型移动至打开的构型。在其它的实施方案中，手柄可以形成控制系统的一部分，使得手柄可以被用于控制或启动独轮车设备的操作。

独轮车设备的激活系统和/或驱动装置可以适于响应于使用者旨在使用独轮车设备的指示。这样的指示可以由以下提供：检测独轮车设备的移动的加速度计系统、激活系统的一部分相对于壳体的移动、检测独轮车设备的至少一部分上的载荷的载荷检测系统或上述的任何组合。

响应于使用者通过手柄提起独轮车设备，该至少一个足部平台在存放的位置和活动的位置之间可以是可移动的。例如，手柄可以设计成使得当手柄被从壳体拉动或推动至壳体时，手柄导致激活系统将独轮车从关闭的构型移动至打开的构型。

现在转向图13-图15，描绘了根据本发明的实施方案的驱动装置1200。这样的驱动装置1200适于装配在无轮毂的独轮车的轮的内部，使得驱动装置1200可以被用于驱动(例如，旋转)轮。

驱动装置1200适于在锁定的(扩展的)构型和解锁的(或收缩的)构型之间是可移动的，在锁定构型中，当装配在无轮毂的轮的内部时，驱动装置接合轮的轮圈以阻止该驱动装置从轮移除，在解锁构型中，当装配在无轮毂的轮的内部时，驱动装置1200脱离轮的轮圈以允许该驱动装置从轮移除。因此，驱动装置1200可以快速且容易地连接至无轮毂的轮(或从无轮毂的轮移除)以用于维修或更换。

驱动装置1200包括适于通过向无轮毂的轮的内部轮圈施加力来驱动无轮毂的轮的马达1210。这里，驱动装置1200包括驱动轮1220，驱动轮1220由马达1210驱动并且(当该驱动装置装配在轮的内部并处于锁定的构型时)适于接触轮的内部轮圈。

驱动装置1200还包括附接至各自的电池1240的面朝外的侧部的导引轮1230。这里，存在两对导引轮1230，其中，该每对中的两个导引轮(例如，通过共享相同的轴)共享相同的旋转轴线且被间隔开定位以在两个导引轮之间提供间隙。

当驱动装置装配在轮的内部且处于锁定的构型时，围绕轮的内部轮圈设置的肋部装配至每一对中的两个导引轮1140之间的间隙中。因此，导引轮1140适于接触轮的内部轮圈，在接触处导引轮沿轮自旋并阻止其在锁定的构型中移除。

电池1240安装在马达1210上。电池1240向马达1210供电。当然可以使用可选择的能量储存装置，例如，诸如飞轮、电容以及其它已知的能量储存设备。

平衡控制系统1250也安装在马达1210上并设置在电池1240之间。平衡控制系统1250适于通过控制马达维持独轮车设备的前后平衡。

锁定系统设置在平衡控制系统1250内，设置有锁定系统，锁定系统适于当被激活时将驱动装置1200从解锁的构型移动至锁定的构型。这里，该锁定系统包括(使用暴露部分1280)可以在锁定的位置和解锁的位置之间旋转通过九十度(90°)角旋转(使用暴露的部分1280)的可旋转的旋转地安装的锁定棒1270(在图15中可见)。在锁定的位置中(在图15中描绘)，锁定棒1270延伸至电池1240中以在电池上施加朝外延伸的按压力，该按压力倾向于在朝外的方向上移动电池(即，从驱动装置1200的中心径向朝外延伸的方向)上移动电池。这朝外推动电池，以便增加驱动装置1200的直径幅度范围。换言之，将锁定棒1270移动(例如，旋转)至锁定的位置通过朝外(从驱动装置1200的中心)朝外移动电池来扩大驱动装置1200的尺寸。相反，当锁定棒1270移动至解锁的位置时，按压力从电池1240移除，且由于来自例如弹簧的偏压力，电池在朝内的方向(即，径向向内朝向驱动装置1200的中心延伸的方向)上移动。这朝内移动电池，以便减小驱动装置1200的直径范围。换言之，将锁定棒1270移动(例如，旋转)至解锁的位置通过朝内(朝向驱动装置1200的中心)移动电池来接触驱动装置1200的尺寸。

该实施方案的锁定棒1270适于通过使用者手动地转动。然而，在可选择的实施方案中，锁定棒1270可以使用马达装置转动，该马达装置被激活以响应于例如由使用者提供的信号。因此，应理解，锁定系统可以包括在锁定的构型和解锁的构型之间移动驱动装置1200的电的或机械的锁定装置(或它们的组合)。

这里，锁定棒1270由导电材料(例如，金属)形成，使得当处于锁定的位置中时，锁定棒1270在电池1240和平衡控制系统1250以及马达1210之间形成电连接。因此，当处于解锁的位置中时，平衡控制系统1250、马达1210以及电池1240可以彼此电隔离，从而阻止驱动装置1200的操作。因此，这可以提供安全性特征，例如，当驱动装置1200被放置在解锁的构型中(例如，用于移除、替换或维修)时，该安全性特征阻止马达1210或控制系统1250运行。

因此，实施方案可以提供本质上模块化的自平衡电动独轮车。该驱动装置可以被容易地接合至轮和从轮脱开以促进迅速且简单的维修或替换。

例如，该锁定系统可以包括机械连杆，例如，诸如反向运动连杆、平行运动连杆、曲柄和滑块连杆、钟形曲柄连杆或它们的任意组合。这些机械连杆在本领域中是熟知的，且任何这样合适的机械连杆可以被用于将触发器、开关或杆的移动转换成锁定元件的移动，以便在锁定的构型和解锁的构型之间移动驱动装置。

应理解，上面描述的无轮毂驱动装置上的变化是基于齿轮传动而不是摩擦的变化。该驱动轮可以被齿轮替换，且因此轮的内部轮圈可以具有交替的突出部段和缩进部段(即，“齿”)。

尽管已经描述了使用在锁定的构型和解锁的构型之间移动驱动装置的枢转棒的实施方案，但是其它的概念可以被使用以更改驱动装置的构型。例如，电锁定系统可以被使用，该电锁定系统响应于指示使用者希望维修、检查、替换，或简单地从轮移除驱动装置的一个或多个信号。这样的信号可以由使用者输入界面(例如，诸如按钮、开关或触摸屏)和/或移动检测系统(例如，采用加速度计)提供。可选择地，机械装置可以被使用，当机械触发器、锁定件或释放件被移动时，该机械装置在锁定的构型和解锁的构型之间移动驱动装置。还可以采用机械系统和电系统两者的组合以用于在锁定的构型和解锁的构型之间移动驱动装置。

根据实施方案，提供用于具有单个无轮毂的轮的自平衡电动独轮车的驱动装置，该驱动装置包括：适于通过向轮的轮圈施加力来驱动轮的马达，其中，该驱动装置适于装配在轮的内部，且其中，该驱动装置适于在锁定的构型和解锁的构型之间是可移动的，在锁定的构型中，当装配在轮的内部时，该驱动装置接合轮的轮圈以阻止其从轮移除，在解锁的构型中，当装配在轮的内部时，该驱动装置与轮的轮圈脱开以允许其从轮移除。

提出用于自平衡电动独轮车的驱动装置，该驱动装置可以快速且容易地连接至/从独轮车的轮或从独轮车的轮移除，例如以用于维修或替换。另外，通过装配在轮的内部，实施方案可以有助于减少独轮车的总体尺寸或轮廓，从而改善独轮车的可携带性。

实施方案可以通过从锁定的构型可移动至解锁的构型来允许容易地维护，在锁定的构型中，驱动装置接合轮以能够驱动轮，在解锁的构型中，该驱动装置与轮脱开，使得驱动装置可以从轮移除(例如，用于检修、维修、故障诊断或替换)。

实施方案还可以包括适于通过控制马达保持独轮车设备的前后平衡的平衡控制系统。

在实施方案中，驱动装置还可以包括锁定系统以当激活时将驱动装置从解锁的构型移动至锁定的构型。这样的锁定系统可以包括机械连杆，例如，诸如反向运动连杆、平行运动连杆、曲柄和滑块连杆、钟形曲柄连杆或它们的任意组合。因此，在实施方案中，可以设置锁定系统，当指示使用者期望从轮移除驱动装置的一个或多个预定的情况发生时，该锁定系统使驱动装置与轮脱开。这样的指示可以例如通过整个独轮车设备根据预定的移动方式的移动被提供。因此，实施方案可以通过少量的或不需要来自使用者的输入能够快速且容易地移除驱动。

实施方案还可以包括能量储存设备，例如，诸如一个或多个电池单元或电容。另外，这样的实施方案可以包括锁定系统，该锁定系统适于在电能储存器和马达之间形成电连接的至少部分。

驱动装置可以包括适于由马达驱动并适于接触轮的轮圈的驱动轮。

因此，实施方案可以提供自平衡电动独轮车，其包括：单个无轮毂的轮以及根据实施方案的驱动装置。

因此，实施方案可以提供本质上模块化的自平衡电动独轮车。该驱动装置可以被容易地接合至轮和与轮脱开以促进迅速且简单的维修或替换。

尽管为了说明的目的，具体的实施方案在本文已经被描述，但是各种修改对本领域的技术人员将是明显的，且可以作出各种修改而不脱离本发明的范围。

例如，尽管实施方案已经被描述为采用单个的概念或部件以用于检测使用者预期使用的指示，但是应理解，实施方案可以采用这样的概念或部件的一个或多个组合。因此，接近传感器可以结合振动传感器使用，且这些传感器提供的信号可以孤立地使用(例如，用于以不同的方式更改独轮车的操作)，或可以一起使用(例如，用于确认来自传感器中的一个的信号)。