运输系统及其控制方法与流程

1.本公开涉及一种运输系统和运输系统的控制方法。


背景技术：

2.近年来，电动车辆在包括自动驾驶的货物和人员的运输中得到了 广泛的应用。在现有的无轨式电动车辆中，包括电池和传动装置的动 力系统集成在电动车辆中，受到电池和车辆重量的双重限制，电动车 辆的续航里程的提高存在瓶颈。在现有的有轨式电动车辆中，虽然续 航里程不受电池的限制，但是这种有轨式电动车辆只能在固有的线路 上行驶，缺乏灵活性。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本公开的目的是提供了一种动力系统与车辆分离 且具有灵活性的运输系统及其控制方法。
4.为了实现上述目的，在本公开的第一个方面中，提供了一种运输 系统，所述运输系统包括安装在地面上的多个驱动控制单元，每个驱 动控制单元均包括：第一驱动轮，所述第一驱动轮垂直于地面并且具 有平行于地面的旋转中心轴；第一驱动源，所述第一驱动源被配置成 用于驱动所述第一驱动轮围绕所述旋转中心轴旋转；第二驱动源，所 述第二驱动源被配置成用于使所述第一驱动轮围绕其垂直于地面的对 称轴线转动到预定的角位置；以及控制装置，所述控制装置被配置成 通过控制所述第一驱动源以控制所述第一驱动轮围绕所述旋转中心轴 的旋转并且通过控制所述第二驱动源以控制所述第一驱动轮的角位置。
5.通过上面所述的运输系统，在其上行驶的行驶舱可以不必设置轮 子、动力系统和传动系统而仅通过与所述第一驱动轮之间的摩擦力而 被驱动。同时，由于所述第一驱动轮的角位置(即输送方向)以及其 在输送方向上的旋转可以被控制，因此行驶舱可以在运输系统中根据 需要灵活地选择所需的路径。
6.在一种构造中，所述多个驱动控制单元以预定间隔安装在地面上。
7.在一种构造中，每个驱动控制单元还包括第二驱动轮和支架，所 述第二驱动轮设置在所述第一驱动轮的下方并且平行于所述地面，所 述支架的上端固定在第一驱动轮的所述旋转中心轴上，所述支架的下 端固定在所述第二驱动轮上，所述第二驱动源被配置成用于驱动所述 第二驱动轮围绕其垂直于地面的中心轴线转动到预定的角位置。
8.在一种构造中，所述第一驱动轮上设有压力传感器，所述压力传 感器被配置成用于感测加载在所述第一驱动轮上的载荷。
9.在一种构造中，所述控制装置设置在所述支架上。
10.在一种构造中，所述控制装置被配置成与所述压力传感器、在所 述第一驱动轮上行驶的行驶舱的控制器以及远程控制中心中的至少一 者进行信息交换并根据接收到的来自所述压力传感器、行驶在所述第 一驱动轮上的行驶舱的控制器以及远程控制中心中的
至少一者的信息 来控制所述第一驱动源和所述第二驱动源。
11.在一种构造中，所述压力传感器被配置成在感测到超过预定值的 载荷时向所述控制装置发送唤醒信号，所述控制装置根据所述唤醒信 号唤醒所述第一驱动源和所述第二驱动源。
12.在一种构造中，在压力传感器感测到超过预定值的载荷时，所述 压力传感器或所述控制装置向所述远程控制中心发送感测信息。
13.在一种构造中，运输系统包括远程控制中心，所述远程控制中心 被配置成根据在所述第一驱动轮上行驶的行驶舱的目的地信息和行驶 舱的初始位置信息来确定该行驶舱从出发地到目的地的行驶规划，所 述行驶规划包括：i)行驶舱从初始位置起到目的地位置为止将要经过 的第一驱动轮；ii)经过各个第一驱动轮的时刻；以及iii)在行驶舱 经过各个第一驱动轮时，所述第一驱动轮的旋转速度和角位置，所述 行驶规划被发送给相应的驱动控制单元的控制装置以备执行。
14.在一种构造中，所述控制装置在行驶舱经过相应的第一驱动轮的 时刻之前的预定时刻控制相应的第一驱动源和第二驱动源使得所述第 一驱动轮处于所述行驶规划规定的旋转速度和角位置。
15.在一种构造中，所述远程控制中心被配置成实时接收所述行驶舱 的当前实际位置并将所述当前实际位置与通过所述行驶规划确定的行 驶舱的当前理论位置进行比较，如果所述当前实际位置与所述当前理 论位置不一致，则所述远程控制中心重新确定行驶舱的行驶规划，重 新确定的行驶规划被发送给相应的驱动控制单元的控制装置以备执行。
16.在一种构造中，所述远程控制中心被配置成根据行驶舱中的乘员 的反馈信息通过机器学习来调整行驶舱的行驶规划。
17.在根据本公开的第二方面中，提供了一种运输系统的控制方法， 所述运输系统包括安装在地面上的多个驱动控制单元，其中，每个驱 动控制单元均包括第一驱动轮、第一驱动源和第二驱动源，所述第一 驱动轮垂直于地面并且具有平行于地面的旋转中心轴，所述第一驱动 源被配置成用于驱动所述第一驱动轮围绕所述旋转中心轴旋转，所述 第二驱动源被配置成用于使所述第一驱动轮围绕其垂直于地面的对称 轴线转动到预定的角位置，所述控制方法包括：控制所述第一驱动源 以控制所述第一驱动轮围绕所述旋转中心轴的旋转；以及控制所述第 二驱动源以控制所述第一驱动轮的角位置。
18.在一种构造中，所述多个驱动控制单元以预定间隔安装在地面上。
19.在一种构造中，每个驱动控制单元还包括第二驱动轮和支架，所 述第二驱动轮设置在所述第一驱动轮的下方并且平行于所述地面，所 述支架的上端固定在第一驱动轮的所述旋转中心轴上，所述支架的下 端固定在所述第二驱动轮上，其中，控制所述第二驱动源包括控制所 述第二驱动源以驱动所述第二驱动轮围绕其垂直于地面的中心轴线转 动到预定的角位置。
20.在一种构造中，所述控制方法包括根据来自设置在第一驱动轮上 的压力传感器、行驶在所述第一驱动轮上的行驶舱的控制器以及远程 控制中心中的至少一者的信息来控制所述第一驱动源和所述第二驱动 源。
21.在一种构造中，所述控制方法包括：用设置在第一驱动轮上的压 力传感器感测加载在所述第一驱动轮上的载荷，并且所述压力传感器 在感测到超过预定值的载荷时发送
唤醒信号以唤醒所述第一驱动源和 所述第二驱动源。
22.在一种构造中，所述控制方法还包括：所述控制方法还包括：在 所述压力传感器感测到超过预定值的载荷时，将压力传感器的感测信 息发送到所述远程控制中心。
23.在一种构造中，所述控制方法包括：根据在所述第一驱动轮上行 驶的行驶舱的目的地信息和行驶舱的初始位置信息来确定该行驶舱从 出发地到目的地的行驶规划，并且将所述行驶规划发送给相应的驱动 控制单元的控制装置以备执行，其中所述行驶规划包括：i)行驶舱从 初始位置起到目的地位置为止将要经过的第一驱动轮；ii)经过各个 第一驱动轮的时刻；以及iii)在行驶舱经过各个第一驱动轮时，所述 第一驱动轮的旋转速度和角位置。
24.在一种构造中，所述控制方法包括：在行驶舱经过相应的第一驱 动轮的时刻之前的预定时刻控制相应的第一驱动源和第二驱动源使得 所述第一驱动轮处于所述行驶规划规定的旋转速度和角位置。
25.在一种构造中，所述控制方法包括：实时接收所述行驶舱的当前 实际位置并将所述当前实际位置与通过所述行驶规划确定的行驶舱的 当前理论位置进行比较，如果所述当前实际位置与所述当前理论位置 不一致，则重新确定行驶舱的行驶规划，重新确定的行驶规划被发送 给相应的驱动控制单元的控制装置并被存储以备执行。
26.在一种构造中，所述控制方法包括：驱动控制单元的控制装置在 接收到远程控制中心发送的断电指令并且接收到所述压力传感器发送 的载荷离开行驶舱的信号时断开第一驱动源和第二驱动源的电源。
27.在一种构造中，所述控制方法包括：远程控制中心根据行驶舱中 的乘员的反馈信息通过机器学习来调整所述行驶规划。
附图说明
28.当参照附图阅读以下详细描述时本公开的这些和其它特征、方面 和优势将变得理更好理解，在所述附图中，相同的附图标记表示相同 的零件，其中：
29.图1示出了根据本公开的运输系统的示意图。
具体实施方式
30.在此参照附图描述本公开的具体实施例。然而，应当理解，所公 开的实施例仅仅是本公开的示例并且可采用多种方式实施。在此所公 开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅用于教导本 领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。相同 的附图标记在整个附图的描述中可指代相似或相同的元件。
31.下面，将结合附图详细描述本公开的具体实施例。
32.如图1所示，运输系统包括以一定间隔安装在地面上的多个驱动 控制单元。图1示意性地示出了两个驱动控制单元，但实际上，可以 在地面上的二维区域中以一定间隔均布地设置更多个驱动控制单元。 每个驱动控制单元均包括第一驱动轮1、第一驱动源(未示出)、第二 驱动源(未示出)和控制装置7。
33.第一驱动轮1垂直于地面设置并且具有平行于地面的旋转中心轴 2。第一驱动轮1的直径优选地可以是5cm-50m，优选地为10cm-20cm， 更优选地为15cm。当然，第一驱动轮1
的直径也可以根据需要选择更 大或者更小的值。第一驱动轮1可由诸如耐磨合金的金属材料制成。 作为替代，所述第一驱动轮1也可以由诸如耐磨合金的金属材料制成 的轮毂与套在轮毂外的橡胶外圈组合而成。第一驱动轮之间的间隔可 以被设计成使得在其上行驶的行驶舱能够平稳地行进。
34.所述第一驱动源可以是电机，优选地是安装在所述第一驱动轮上 的轮边电机。所述第一驱动源被配置成用于驱动所述第一驱动轮1围 绕所述旋转中心轴2旋转。
35.行驶舱5可以被放置在驱动控制单元的第一驱动轮1上并与所述 第一驱动轮1的顶部接触。所述第一驱动轮1的顶部是指在旋转时第 一驱动轮1的周缘表面位于最上部的部分。通过第一驱动轮1围绕所 述旋转中心轴2的旋转，第一驱动轮1和行驶舱之间产生摩擦力，该 摩擦力使得行驶舱5沿运输方向行进。所述运输方向可以是第一驱动 轮1的与行驶舱5接触的接触位置处的周向速度的方向。图1示出了 行驶舱5在某一时刻在运输方向上被两个第一驱动轮1支撑。为了使 得运输更加平稳，还可以使得行驶舱5在某一时刻在运输方向上被更 多个第一驱动轮1支撑，例如被三个、五个或十个第一驱动轮1支撑。
36.所述第二驱动源可以是电机。所述第二驱动源被配置成用于使所 述第一驱动轮围绕其垂直于地面的对称轴线转动到预定的角位置。其 中，第一驱动轮在某一时刻的角位置是指在该时刻所述第一驱动轮的 圆盘所在的平面相对于在初始时刻所述第一驱动轮的圆盘所在的平面 所成的角度。换句话说，所述第二驱动源用于使所述第一驱动轮围绕 其垂直于地面的对称轴线转动预定的角度以使得在所述第一驱动轮1 上行驶的行驶舱5改变方向。
37.第一驱动源可以由第一驱动电源10a来供电。第二驱动源可以由 第二驱动电源10b来供电。当然，第一驱动源和第二驱动源也可以由 共用的驱动电源来供电，只要第一驱动源和第二驱动源可以被分别控 制即可。
38.在一种构造中，每个驱动控制单元还包括第二驱动轮4和支架3。 所述第二驱动轮4设置在所述第一驱动轮1的下方并且平行于所述地 面。也就是说，第二驱动轮4的圆盘所在的平面与第一驱动轮1的圆 盘所在的平面彼此垂直。第二驱动轮的直径可以与第一驱动轮的直径 相等。所述支架3的上端固定在第一驱动轮1的所述旋转中心轴2上。 所述支架3的下端固定在所述第二驱动轮4上。在一种构造中，如图 1所示，支架3包括第一支架和第二支架。第一支架的上端可以固定 在旋转中心轴2的其中一端上，第一支架的下端可以固定在第二驱动 轮4的水平面上。第一支架可以与地面垂直。第二支架的上端可以固 定在旋转中心轴2的另一端上，第二支架的下端可以固定在第二驱动 轮4的水平面上。第二支架可以与地面垂直。所述第二驱动源被配置 成用于驱动所述第二驱动轮4围绕其垂直于地面的中心轴线转动。所 述第二驱动源可以是安装在第二驱动轮4上的轮边电机。当需要改变 第一驱动轮1的角位置时，第二驱动源驱动第二驱动轮4转动预定角 度，从而第二驱动轮4通过支架3带动第一驱动轮围绕其垂直于地面 的对称轴线转动预定的角度。
39.由此，行驶舱5不需要设置任何动力装置、传动装置和轮子，就 可以通过如上所述的运输系统实现在各个方向上的运动，从而运输行 驶舱5内的乘员或货物。
40.还可以设有行驶舱的控制器6。行驶舱的控制器6可以是设置在 行驶舱内的舱载控制器。附加地或作为替代，行驶舱的控制器6也可 以是位于行驶舱内或行驶舱外的移动设备，例如手机、计算机、平板 电脑等。行驶舱的控制器6可以包括通讯模块和处理模块以
便与外界 交换信息和进行控制。本公开的运输系统还可以包括远程控制中心9。 所述远程控制中心9也可以包括通讯模块和处理模块以便与外界交换 信息和进行控制。
41.所述第一驱动轮1上可以设有压力传感器8。所述压力传感器8 可以设置在第一驱动轮1的轴承上。所述压力传感器被配置成用于感 测加载在所述第一驱动轮上的载荷。压力传感器8的感测信息可以被 发送给控制装置7、远程控制中心9和行驶舱5的控制器6中的至少 一者。
42.所述第一驱动轮1上还可以设有其它类型的传感器，例如速度传 感器，用于感测第一驱动轮1围绕旋转中心轴2的旋转速度和/或行驶 舱的行驶速度。速度传感器也可以设置在行驶舱5上。诸如速度传感 器的其它类型的传感器的感测信息也可以被发送给控制装置7、远程 控制中心9和行驶舱的控制器6中的至少一者以便在控制时使用。
43.控制装置7可以设置在支架7上。控制装置7也可以分别设置在 第一驱动源和第二驱动源上。控制装置7被配置成通过控制所述第一 驱动源来控制所述第一驱动轮围绕所述旋转中心轴的旋转并且通过控 制所述第二驱动源来控制所述第一驱动轮的角位置。在一种构造中， 控制装置7包括通讯模块和处理模块。所述通讯模块被配置成能够接 收来自外界的信息或指令。所述处理模块能对所接收的信息或指令进 行处理并向第一驱动源和第二驱动源发送驱动指令以对第一驱动源和 第二驱动源进行控制。
44.在一种具体的构造中，控制装置7可以通过其通讯模块与以下装 置中的至少一者进行信息交换：(i)行驶舱5的控制器6；(ii)压力 传感器8；(iii)远程控制中心9；以及(iv)诸如速度传感器的其它 类型的传感器。控制装置7可以综合来自上面所述的装置(i)、(ii)、 (iii)和(iv)中的至少一者的信息对所述第一驱动源和第二驱动源 进行控制，从而控制第一驱动轮的速度、力矩和角位置输出。
45.在一种具体的构造中，压力传感器8被配置成在感测到超过预定 值的载荷时向所述控制装置7发送唤醒信号。所述控制装置7根据所 述唤醒信号唤醒所述第一驱动源和所述第二驱动源，例如接通第一驱 动源和第二驱动源的驱动电源。这样，在压力传感器8感知到载荷(乘 员或货物)已经被装载到行驶舱5中时，可以将信息发送给控制装置 7，由控制装置7命令第一驱动源和所述第二驱动源的供电电路接通， 使得第一驱动源和第二驱动源处于待机状态。
46.在一种具体的构造中，在压力传感器8感测到超过预定值的载荷 时，压力传感器8或者控制装置7可以向所述远程控制中心9发送感 测信息。所述感测信息可以提供以下信息中的至少一者：哪个或者哪 些驱动控制单元中的驱动源已经被唤醒；这个或者这些驱动控制单元 的位置；以及压力传感器所感测到的压力值。
47.行驶舱5的控制器6可以接收目的地信息。所述目的地信息可以 来自于行驶舱5中的乘员的输入。乘员可以通过控制器6的键盘、手 写板、触摸屏或者类似输入装置进行输入，或者乘员也可以通过语音 输入或类似方式进行输入。在控制器6是诸如手机、计算机、平板电 脑等移动设备的情况下，乘员可以通过操作移动设备进行输入。行驶 舱5的控制器6可以根据该行驶舱5的初始位置和所述目的地信息确 定该行驶舱从出发地到目的地的行驶规划。该行驶规划包括但不限于： i)行驶舱5从初始位置起到目的地位置为止将经过哪些第一驱动轮；ii) 经过各个第一驱动轮的时刻；以及iii)在行驶舱经过各个第一驱动轮 时，所述第一驱动轮的旋转速度和角位置。行驶舱5的控制器6可以 根据所确定的行驶规划
向行驶舱5将要经过的驱动控制单元的控制装 置7发送指令以对其中的第一驱动源和第二驱动源进行控制。所述指 令可以在行驶舱5到达某一驱动控制单元之前的预定时刻发送给该驱 动控制单元的控制装置7。这样，行驶舱5的控制器6可以根据确定 的目的地而自主地控制将要经过的各第一驱动轮1的速度和角位置， 从而实现行驶舱5的自主行驶。
48.各个行驶舱5的控制器6还可以将所接收到的目的地信息发送给 远程控制中心9。所述远程控制中心9可以被配置成根据在所述第一 驱动轮上行驶的各个行驶舱的目的地信息和各个行驶舱的初始位置信 息来确定各个行驶舱从出发地到目的地的行驶规划。行驶规划包括但 不限于：i)行驶舱5从初始位置起到目的地位置为止将经过哪些第一 驱动轮；ii)经过各个第一驱动轮的时刻；以及iii)在行驶舱经过各 个第一驱动轮时，所述第一驱动轮的旋转速度和角位置。所述各个行 驶舱的初始位置信息可以来自于压力传感器8或者控制装置7所发送 的如前所述的感测信息。所述行驶规划可以被发送给相应的驱动控制 单元的控制装置7并被存储以备执行。所述控制装置7可以在行驶舱 5到达相应的第一驱动轮1的时刻之前的预定时刻(例如提前10-120 秒)控制相应的第一驱动源和第二驱动源使得所述第一驱动轮1处于 所述行驶规划规定的旋转速度和角位置。也就是说，在行驶舱5到达 之前，第一驱动源和第二驱动源已经开始根据行驶规划进行规定的输 出，使得第一驱动轮在行驶舱到达之前已经准备好规定的驱动姿态。 由于远程控制中心通常具有更强大的处理能力并且能够统筹优化在运 输系统中行驶的各个行驶舱的行驶路线，因此这种方式可以以最优的 方式实现各个行驶舱在运输系统中的自主行驶。
49.另外，附加地，行驶规划的确定还可以考虑其他条件，包括但不 限于压力传感器8感测的压力值、载荷类型和乘员偏好等。
50.远程控制中心9可以被配置成实时接收行驶舱5的当前实际位置 并将所述当前实际位置与通过所述行驶规划确定的行驶舱的当前理论 位置进行比较，如果所述当前实际位置与所述当前理论位置不一致， 则所述远程控制中心9重新确定行驶舱的行驶规划，重新确定的行驶 规划被发送给相应的驱动控制单元的控制装置并且被存储以备执行。 这样，远程控制中心可以及时地修正各个行驶舱5自主行驶的行驶路 线。当然，这一过程也可以替代性地由各个行驶舱5的控制装置7来 完成。行驶舱5的当前实际位置可以从压力传感器8或其它类型的传 感器发送的感测信息获得。
51.在行驶舱5到达目的地位置后，如果没有新的指令，远程控制中 心9结束对行驶舱5的控制。该行驶舱5所在的驱动控制单元的控制 装置7在接收到远程控制中心9发送的断电命令并且该驱动控制单元 的传感器8感测到载荷低于预定值(载荷已从行驶舱5被卸载)时命 令该驱动控制单元的驱动电源断电。
52.所述远程控制中心9可以根据反馈信息通过机器学习来调整各个 行驶舱5的行驶规划。所述反馈信息例如可以来自行驶舱中的乘员的 反馈输入。行驶舱中的乘员可以通过控制器6向远程控制中心9反馈 乘坐体验。例如，乘员舱可以设置正反馈按钮(例如绿色按钮)和/ 或负反馈按钮(例如红色按钮)。在行驶舱行驶过程中，乘员感觉不适 时，可以按压负反馈按钮。乘员感觉舒适时可以按压正反馈按钮。乘 员通过按压按钮向远程控制中心9发送所述反馈信息。远程控制中心 9可以根据乘员按压负反馈按钮和/或负反馈按钮的频率和力度来分析 行驶舱在特定速度和转向过程中乘员的舒适度。远程控制中心据此进 行机器学习，从而在类似的速度和转向的情景下调整行驶参数，改善 乘员体验。
53.下面将简要地以行驶舱的载荷为乘员为例说明根据本公开的运输 系统的控制方法。但是，在不偏离本公开的实质的情况下，载荷也可 以是货物。此外，在前文中描述本公开的运输方法中所描述的特征及 其组合都可以用于以下所述的控制方法，为了简洁起见，这些特征及 其组合的描述可能未再赘述。
54.在乘员进入行驶舱5时，压力传感器8感测到超过预定值的载荷， 因此判定乘员已经进入行驶舱。压力传感器8将感测信息发送给其所 在的驱动控制单元的控制装置7。控制装置7命令其所控制的第一驱 动源和第二驱动源的供电回路接通，使得第一驱动源和第二驱动源处 于待机(唤醒)状态。压力传感器8还可以将感测信息发送给远程控 制中心9。所述感测信息可以提供如前文所述的信息。乘员可以例如 通过行驶舱5的控制器6将目的地信息发送给远程控制中心9。
55.远程控制中心9根据哪些驱动控制单元的第一驱动源和第二驱动 源处于待机(唤醒)状态、这些驱动控制单元上的行驶舱5的目的地 信息和初始位置信息等信息来向这些驱动控制单元的控制装置7发送 驱动指令从而使相应的各第一驱动轮1采取期望的初始转速和初始角 位置。远程控制中心9还根据各个行驶舱5的目的地信息和各个行驶 舱5的初始位置信息来确定各个行驶舱从出发地到目的地的行驶规划， 并且将所述行驶规划发送给相应的驱动控制单元的控制装置7以储存 在该控制装置7中以备执行。如前所述，所述行驶规划包括：i)行驶 舱从初始位置起到目的地位置为止将经过哪些第一驱动轮；ii)经过 各个第一驱动轮的时刻；以及iii)在行驶舱经过各个第一驱动轮时， 所述第一驱动轮的旋转速度和角位置。
56.在行驶舱的行驶过程中，各行驶舱5的当前实际位置被实时发送 给远程控制中心9。远程控制中心9实时地比较各行驶舱的当前实际 位置与通过所述行驶规划确定的行驶舱的当前理论位置。如果行驶舱 的当前实际位置与当前理论位置一致，则按照此前确定的行驶规划进 行正常控制。例如，对于行驶舱5即将经过的驱动控制单元，其控制 装置7将在行驶舱到达之前的预定时刻(例如提前10-120秒)控制其 第一驱动源和第二驱动源使得其第一驱动轮处于所述行驶规划规定的 旋转速度和角位置。如果行驶舱的当前实际位置与当前理论位置不一 致，则远程控制中心9重新确定行驶舱的行驶规划。重新确定的行驶 规划被发送给相应的驱动控制单元的控制装置并被存储以备执行。
57.行驶舱到达目的地位置后，如果没有新的指令，远程控制中心9 结束对行驶舱的控制。驱动控制单元的控制装置7在接收到远程控制 中心发送的断电指令并且接收到所述压力传感器发送的载荷离开行驶 舱的信号时断开第一驱动源和第二驱动源的电源。
58.此外，如前所述，远程控制中心根据行驶舱中的乘员的反馈信息 通过机器学习来调整所述行驶规划。
59.尽管仅仅在此图解以及描述了本公开的特定实施例，但是本领域 的技术人员能够想到多种修改方案和变形方案。因此，应当理解的是 所附权利要求旨在涵盖处于本公开的真实精神范围内的所有修改方案 和变形方案。