JP5617619B2 - Inverted motorcycle - Google Patents

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Description

本発明は、倒立二輪車に関する。   The present invention relates to an inverted motorcycle.

従来から、倒立状態を維持して走行する倒立二輪車の研究がされている。倒立二輪車は、前後方向のバランスをとることにより動的に安定性を確保し、搭乗者の重心移動に基づいて走行状態を変化させる。   Conventionally, research has been conducted on an inverted motorcycle that runs while maintaining an inverted state. An inverted motorcycle dynamically secures stability by balancing in the front-rear direction, and changes the running state based on the movement of the center of gravity of the passenger.

従来の倒立二輪車は、フィードバック制御を行うことにより、倒立状態を維持しつつ走行するよう制御される。図4は、従来の倒立二輪車が走行する場合の動作フローチャートである。
移動体(倒立二輪車)20は、車体210と、ステップ部220と、駆動輪230と、を備える。車体210は、車体210の姿勢角を検知する姿勢角センサ211と、駆動輪230を駆動する駆動手段214と、駆動手段214の回転角を取得する回転角センサ215と、駆動手段214の動作を制御する制御部217と、姿勢角から車速を演算する演算部218と、を備える。駆動手段214は、以下ではモータとする。
A conventional inverted motorcycle is controlled to run while maintaining an inverted state by performing feedback control. FIG. 4 is an operation flowchart when a conventional inverted motorcycle travels.
The moving body (inverted motorcycle) 20 includes a vehicle body 210, a step unit 220, and drive wheels 230. The vehicle body 210 operates the posture angle sensor 211 that detects the posture angle of the vehicle body 210, the drive unit 214 that drives the drive wheel 230, the rotation angle sensor 215 that acquires the rotation angle of the drive unit 214, and the drive unit 214. A control unit 217 for controlling and a calculation unit 218 for calculating the vehicle speed from the attitude angle are provided. The driving means 214 is a motor below.

処理をスタートする(ST10)。このとき、移動体20には、すでにステップ部220に人が搭乗している状態とする。また、移動体20は、倒立制御が行われているものとする。   The process is started (ST10). At this time, it is assumed that a person is already on the step unit 220 in the moving body 20. In addition, it is assumed that the moving body 20 has been inverted.

移動体20は、姿勢角センサ211による姿勢角の観測を行う(ST20)。例えば、姿勢角センサ211は、搭乗者の重心移動による、車体210の傾動を検出する。   The moving body 20 observes the posture angle by the posture angle sensor 211 (ST20). For example, the posture angle sensor 211 detects the tilt of the vehicle body 210 due to the movement of the center of gravity of the passenger.

次に、モータの回転速度を観測する(ST30)。回転角センサ215は、モータの回転角や回転数を取得する。   Next, the rotational speed of the motor is observed (ST30). The rotation angle sensor 215 acquires the rotation angle and rotation speed of the motor.

次に、必要な車速を計算する(ST40)。具体的には、演算部218は、観測された搭乗者の重心の移動に基づいて、必要な車速を求める。   Next, the required vehicle speed is calculated (ST40). Specifically, the calculation unit 218 obtains a necessary vehicle speed based on the observed movement of the center of gravity of the passenger.

次に、制御部217はモータに速度を指令する(ST50)。すなわち、制御部217はモータの動作を制御する。これにより、モータは、移動体20が必要な車速で走行するよう、駆動輪230を動作させる。その後、ST10の処理に戻る。
このようにして、移動体20では、車体210の姿勢に応じ、走行状態の制御が行われる。
Next, the control unit 217 commands the speed to the motor (ST50). That is, the control unit 217 controls the operation of the motor. As a result, the motor operates the drive wheels 230 so that the moving body 20 travels at the required vehicle speed. Thereafter, the process returns to ST10.
In this manner, in the moving body 20, the running state is controlled according to the posture of the vehicle body 210.

特許文献1には、センサの故障等で車体の傾斜状態が取得できない場合に、駆動手段のトルク及び回転数から、車体の傾斜状態を推測する移動体について記載されている。また、該移動体は、推測した値とセンサで検出した値を比較することで、センサの故障の検出を行うことができる。   Patent Document 1 describes a moving body that estimates the tilt state of a vehicle body from the torque and the number of rotations of drive means when the tilt state of the vehicle body cannot be acquired due to a sensor failure or the like. Further, the moving body can detect a sensor failure by comparing the estimated value and the value detected by the sensor.

特許文献2には、搭乗者を個体識別して、搭乗者の身体的特徴、習熟度などに基づいて走行制御を行う移動体について記載されている。これにより、該移動体は、搭乗者に応じた安定性を得ることができる。   Patent Document 2 describes a moving body that individually identifies a passenger and performs traveling control based on the physical characteristics, proficiency, etc. of the passenger. Thereby, this moving body can acquire the stability according to the passenger.

特許文献3には、最大出力と現出力の間の差によって決定されるヘッドルームが指定限界に落ちるときに警告を行う移動体について記載されている。これによると、移動体は、平坦でない路面において、電力が供給されない場合の転倒を防止できる。   Patent Document 3 describes a moving body that issues a warning when the headroom determined by the difference between the maximum output and the current output falls to a specified limit. According to this, the moving body can prevent a fall when electric power is not supplied on an uneven road surface.

特開2010−170457号公報JP 2010-170457 A 特開2008−087674号公報JP 2008-076774 A 特開2003−502002号公報JP 2003-502002 A

しかしながら、従来の倒立二輪車では、路面状況や搭乗者の体重によってモータの負荷が高まる場合がある。例えば、図5(a)に示すように、勾配が急な路面を登坂する場合には、許容できる姿勢変動量が小さくなるとともに、モータにかかる負荷が高くなる。図5(b)に示すように勾配が緩やかな路面を登坂する場合には、許容できる姿勢変動量が大きくなるとともに、モータにかかる負荷が低くなる。
倒立二輪車は、モータの負荷を調整することで倒立状態を維持するが、想定よりも厳しい斜度の路面の走行時や、体重の重い人が搭乗することによってモータの負荷の高まると、倒立制御を維持するモータ負荷の限界に近づき、倒立二輪車の挙動が不安定になる場合があった。
However, in a conventional inverted motorcycle, the load on the motor may increase depending on the road surface condition and the weight of the passenger. For example, as shown in FIG. 5A, when climbing a road surface with a steep slope, the allowable posture fluctuation amount is reduced and the load on the motor is increased. As shown in FIG. 5 (b), when climbing a road surface with a gentle slope, the allowable posture fluctuation amount increases and the load on the motor decreases.
Inverted motorcycles maintain the inverted state by adjusting the motor load, but when the load on the motor increases when traveling on a road surface with a slope that is severer than expected or when a heavy person gets on board, the inverted control is performed. In some cases, the behavior of an inverted motorcycle becomes unstable due to approaching the limit of the motor load for maintaining the motor.

本発明にかかる倒立二輪車は、同軸上に配置され、独立して回転駆動する左右一対の駆動手段と、駆動手段に取りつけられた駆動輪を備え、前記駆動輪の駆動によって姿勢を制御する倒立二輪車であって、前記駆動手段にかかる負荷を取得する負荷情報取得手段と、前記倒立二輪車の姿勢角の情報を取得する姿勢情報取得手段と、前記負荷取得手段により取得された駆動手段にかかる負荷に基づいて、前記倒立二輪車が倒立状態を維持できる限界姿勢角と、姿勢角が限界姿勢角に達する前に警告を行うための警告姿勢角と、を求める演算部と、前記駆動手段を駆動制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記姿勢情報取得手段により取得された現在の姿勢角が前記警告姿勢角以上に傾動した場合には、ユーザに警告を発する制御を行い、現在の姿勢角が前記限界姿勢角以上に傾動した場合には、ユーザに警告するとともに前記駆動手段の出力を下げる制御を行う。
これにより、倒立状態が維持できない状態が近付いた場合には搭乗者に警告を発し、倒立状態が維持できない状態となった場合には緩やかに停止することができる。
An inverted two-wheeled vehicle according to the present invention is provided with a pair of left and right drive means that are coaxially arranged and independently driven to rotate, and drive wheels attached to the drive means, and the posture is controlled by driving the drive wheels. The load information acquiring means for acquiring the load applied to the driving means, the attitude information acquiring means for acquiring the attitude angle information of the inverted motorcycle, and the load applied to the driving means acquired by the load acquiring means. Based on this, a calculation unit for obtaining a limit posture angle at which the inverted motorcycle can maintain an inverted state and a warning posture angle for giving a warning before the posture angle reaches the limit posture angle, and drive-controlling the drive means A control unit, and the control unit performs control to issue a warning to the user when the current posture angle acquired by the posture information acquisition unit tilts more than the warning posture angle, If the attitude angle of the resident is tilted beyond the limit posture angle performs control to decrease the output of the drive means as to warn the user.
Thereby, when a state where the inverted state cannot be maintained approaches, a warning is issued to the passenger, and when the inverted state cannot be maintained, the passenger can be stopped gently.

モータの負荷が高い場合であっても、安定した動作を行うことができる。   Even when the motor load is high, stable operation can be performed.

実施の形態1にかかる移動体のブロック図である。1 is a block diagram of a moving body according to a first exemplary embodiment. 実施の形態1にかかる移動体の動作フローチャートである。4 is an operation flowchart of the moving object according to the first embodiment. 実施の形態1にかかる移動体の概略図である。1 is a schematic diagram of a moving body according to a first embodiment. 従来の移動体の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the conventional mobile body. 従来の移動体の走行状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the traveling state of the conventional mobile body.

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、移動体10のブロック図である。移動体10は、倒立二輪車である。移動体10は、車体110と、ステップ部120と、駆動輪130と、ハンドル部140と、を備える。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of the moving body 10. The moving body 10 is an inverted motorcycle. The moving body 10 includes a vehicle body 110, a step unit 120, a drive wheel 130, and a handle unit 140.

車体110は、姿勢角センサ111と、駆動手段114と、回転角センサ115と、旋回センサ116と、制御部117と、を備える。車体110は、車体110の左右に設けられた一対の駆動輪130により支持されている。車体110には、ステップ部120と、ハンドル部140が連結している。   The vehicle body 110 includes an attitude angle sensor 111, a driving unit 114, a rotation angle sensor 115, a turning sensor 116, and a control unit 117. The vehicle body 110 is supported by a pair of drive wheels 130 provided on the left and right sides of the vehicle body 110. A step portion 120 and a handle portion 140 are connected to the vehicle body 110.

姿勢角センサ111は、角速度センサ112と、加速度センサ113と、を備える。姿勢角センサ111は、角速度センサ112と、加速度センサ113を用いて、移動体10の状態を検知する、姿勢情報取得手段である。   The attitude angle sensor 111 includes an angular velocity sensor 112 and an acceleration sensor 113. The posture angle sensor 111 is posture information acquisition means that detects the state of the moving body 10 using the angular velocity sensor 112 and the acceleration sensor 113.

角速度センサ112は、車体110の傾動状態を取得する。より具体的には、角速度センサ112は、搭乗者が前方に重心を掛けるよう姿勢を変化させることにより生じる、車体110のピッチ方向(車軸周り)の傾動角の変化量を求める。角速度センサ112は、取得した値を、制御部117に出力する。   The angular velocity sensor 112 acquires the tilt state of the vehicle body 110. More specifically, the angular velocity sensor 112 obtains the amount of change in the tilt angle of the vehicle body 110 in the pitch direction (around the axle) caused by changing the posture of the passenger so that the center of gravity is placed forward. The angular velocity sensor 112 outputs the acquired value to the control unit 117.

加速度センサ113は、移動体10の加速度を取得する加速度計である。例えば、加速度センサ113は、移動体10の走行方向の加速度と、旋回する場合にかかる遠心力により生じる加速度と、地軸の方向の加速度と、のそれぞれを取得する。加速度センサ113は、取得した値を、制御部117に出力する。   The acceleration sensor 113 is an accelerometer that acquires the acceleration of the moving body 10. For example, the acceleration sensor 113 acquires each of acceleration in the traveling direction of the moving body 10, acceleration generated by a centrifugal force applied when turning, and acceleration in the direction of the ground axis. The acceleration sensor 113 outputs the acquired value to the control unit 117.

駆動手段114は、制御部117から供給された制御信号に基づき、駆動輪130を駆動させる。典型的には、駆動手段114は、モータである。例えば、駆動手段114は、車体110の左右に設けられた駆動輪130をそれぞれ独立して駆動させるために、複数のモータであっても良い。駆動手段114は、回転角センサ115と接続している。   The driving unit 114 drives the driving wheel 130 based on the control signal supplied from the control unit 117. Typically, the driving means 114 is a motor. For example, the driving means 114 may be a plurality of motors in order to drive the driving wheels 130 provided on the left and right sides of the vehicle body 110 independently. The driving unit 114 is connected to the rotation angle sensor 115.

回転角センサ115は、駆動手段114に接続しているエンコーダであり、回転角センサ115は、駆動手段114として用いられているモータの、単位時間あたりの回転角や、回転数をエンコーダ値として検知する。なお、回転角センサ115は、駆動手段114のトルクを取得する機能を有するのが望ましい。
回転角センサ115は、取得したエンコーダ値を演算部118に出力することで、駆動手段114にかかる負荷を算出する、負荷情報取得手段である。
The rotation angle sensor 115 is an encoder connected to the driving unit 114, and the rotation angle sensor 115 detects the rotation angle and the number of rotations of a motor used as the driving unit 114 as an encoder value. To do. The rotation angle sensor 115 preferably has a function of acquiring the torque of the driving unit 114.
The rotation angle sensor 115 is a load information acquisition unit that calculates the load applied to the driving unit 114 by outputting the acquired encoder value to the calculation unit 118.

旋回センサ116は、移動体10の旋回角度を決めるためのセンサである。例えば、旋回センサ116は、搭乗者によるハンドル部140の傾動や、車体110をロール方向(走行方向に平行な移動体10の前後軸周り)に傾けたことによる旋回指示を取得する。旋回センサ116は、取得した旋回指示を、制御部117に出力する。   The turning sensor 116 is a sensor for determining the turning angle of the moving body 10. For example, the turning sensor 116 acquires a turning instruction by tilting the handle portion 140 by a passenger or tilting the vehicle body 110 in the roll direction (around the front and rear axes of the moving body 10 parallel to the traveling direction). The turning sensor 116 outputs the acquired turning instruction to the control unit 117.

制御部117は、各構成要素の動作を制御する。制御部117は、演算を行う演算部118を有する。
制御部117は、姿勢角センサ111と、回転角センサ115と、旋回センサ116により取得された、センサ値が供給される。また、制御部117は、搭乗者によるステップ部120と、ハンドル部140の操作に基づく情報が供給される。制御部117は、移動体10が該車速で走行するよう、駆動手段114に制御信号を出力する。制御部117は、移動体10の姿勢角が、駆動手段114に倒立状態が維持困難となる負荷状態を要求する姿勢角(倒立限界姿勢角)となった場合には、表示部141や音声出力部142が警告を発するように制御するとともに、駆動手段114の負荷を低減するよう制御する。また、制御部117は、移動体10の姿勢角が、倒立限界姿勢角に達する前に警告を行う姿勢角(警告姿勢角)となった場合には、表示部141や音声出力部142が警告を発するように制御する。制御部117の動作については、後に詳述する。
The control unit 117 controls the operation of each component. The control unit 117 includes a calculation unit 118 that performs a calculation.
The control unit 117 is supplied with sensor values acquired by the attitude angle sensor 111, the rotation angle sensor 115, and the turning sensor 116. Further, the control unit 117 is supplied with information based on the operation of the step unit 120 and the handle unit 140 by the passenger. The control unit 117 outputs a control signal to the driving unit 114 so that the moving body 10 travels at the vehicle speed. When the posture angle of the moving body 10 becomes a posture angle (inverted limit posture angle) that requires the driving unit 114 to be in a load state that makes it difficult to maintain the inverted state, the control unit 117 outputs the display unit 141 and the sound. The unit 142 is controlled to issue a warning, and is controlled to reduce the load on the driving unit 114. In addition, when the posture angle of the moving body 10 reaches a posture angle (warning posture angle) for giving a warning before reaching the inverted limit posture angle, the control unit 117 causes the display unit 141 and the sound output unit 142 to warn. Control to emit. The operation of the control unit 117 will be described in detail later.

演算部118は、制御部117の制御に基づいて演算を行う。例えば、演算部118は、CPU(Central Processing Unit)を備えており、プログラムに基づいて動作することで演算を行う。
例えば、演算部118は、姿勢角センサ111から供給されたセンサ値と、駆動手段114の駆動状態に基づいて、倒立限界姿勢角と、警告姿勢角を算出する。また、姿勢角センサ111で取得された姿勢角と、倒立限界姿勢角および警告姿勢角との比較を行う。演算部118の動作については、後に詳述する。
The computing unit 118 performs computation based on the control of the control unit 117. For example, the calculation unit 118 includes a CPU (Central Processing Unit), and performs calculations by operating based on a program.
For example, the calculation unit 118 calculates the inversion limit posture angle and the warning posture angle based on the sensor value supplied from the posture angle sensor 111 and the driving state of the driving unit 114. Further, the posture angle acquired by the posture angle sensor 111 is compared with the inversion limit posture angle and the warning posture angle. The operation of the calculation unit 118 will be described in detail later.

ステップ部120は、搭乗者が足を乗せるステッププレートである。ステップ部120は、ステップスイッチ121を備える。   The step unit 120 is a step plate on which a rider puts his / her foot. The step unit 120 includes a step switch 121.

ステップスイッチ121は、人がステップ部120に搭乗したか否かを検知する。例えば、ステップスイッチ121は、人の搭乗によるステップ部への荷重を検知することで、移動体10への人の搭乗を検知する感圧センサである。ステップスイッチ121は、検知の結果を制御部117に出力する。   Step switch 121 detects whether or not a person has boarded step unit 120. For example, the step switch 121 is a pressure-sensitive sensor that detects the boarding of the person on the moving body 10 by detecting the load on the step part due to the boarding of the person. The step switch 121 outputs the detection result to the control unit 117.

駆動輪130は、駆動手段114から駆動力を受けて駆動する、一対の車輪である。駆動輪130は、車体110の左右に同軸上に設けられており、車体の走行方向に直交した軸を中心に回転する   The driving wheels 130 are a pair of wheels that are driven by receiving a driving force from the driving means 114. The drive wheels 130 are provided coaxially on the left and right of the vehicle body 110 and rotate around an axis orthogonal to the traveling direction of the vehicle body.

ハンドル部140は、端部が車体110に連結している。典型的には、ハンドル部140は、搭乗者により把持され操作が行われる。ハンドル部140は、表示部141と、音声出力部142と、降車ボタン143と、旋回ボタン144と、を備える。   The handle portion 140 has an end connected to the vehicle body 110. Typically, the handle portion 140 is gripped and operated by a passenger. The handle unit 140 includes a display unit 141, an audio output unit 142, a get-off button 143, and a turn button 144.

表示部141は、例えば液晶パネルである。表示部141は、姿勢角が、警告姿勢角や倒立限界姿勢角となった場合に、警告を表示する。また、表示部141は、移動体10の倒立制御を開始しているか否かの表示や、降車ボタン143の操作により降車モードとなった場合に、降車モードである旨の表示を行う。   The display unit 141 is, for example, a liquid crystal panel. The display unit 141 displays a warning when the posture angle becomes a warning posture angle or an inverted limit posture angle. In addition, the display unit 141 displays whether or not the inversion control of the moving body 10 has been started, and displays that it is in the getting-off mode when the getting-off mode is set by operating the getting-off button 143.

音声出力部142は、例えばブザーである。音声出力部142は、姿勢角が警告姿勢角や倒立限界姿勢角となった場合に、警告音を発生させる。   The audio output unit 142 is a buzzer, for example. The sound output unit 142 generates a warning sound when the posture angle becomes the warning posture angle or the inversion limit posture angle.

降車ボタン143は、搭乗者が降車しやすい状態となるように、移動体10を操作するボタンである。例えば、降車ボタン143は、搭乗者の操作に基づき、制御部117に降車するための信号を出力する。降車のための信号を供給された制御部117は、移動体10を停止させ、車体110の後方部を設置させる方向に傾動させることで、搭乗者が降車しやすい状態となるよう、移動体10を制御する。   The getting-off button 143 is a button for operating the moving body 10 so that the passenger can easily get off. For example, the getting-off button 143 outputs a signal for getting off to the control unit 117 based on the operation of the passenger. The control unit 117 supplied with the signal for getting off the vehicle stops the moving body 10 and tilts the moving body 10 in the direction in which the rear portion of the vehicle body 110 is installed, so that the passenger can easily get off the moving body 10. To control.

旋回ボタン144は、移動体10を旋回走行するためのボタンである。例えば、旋回ボタン144は、搭乗者の操作に基づき、制御部117に旋回するための信号を出力する。ここで、旋回ボタン144では、旋回角度を任意に定められるのが望ましい。旋回するための信号を供給された制御部117は、移動体10が旋回して走行するように、駆動手段114の制御を行う。   The turning button 144 is a button for turning the moving body 10. For example, the turn button 144 outputs a signal for turning to the control unit 117 based on the operation of the passenger. Here, it is desirable that the turning button 144 can arbitrarily set the turning angle. The control unit 117 supplied with the signal for turning controls the driving unit 114 so that the moving body 10 turns and travels.

次に、移動体10が倒立制御状態で走行し、駆動手段114の負荷に応じて、倒立状態が維持困難となる姿勢を検出し、ユーザへの警告等を行う処理フローについて説明する。図2は、移動体10の動作のフローチャートである。なお、以下では駆動手段114は、モータとして説明する。   Next, a processing flow in which the moving body 10 travels in the inverted control state, detects an attitude in which the inverted state is difficult to maintain according to the load of the driving unit 114, and warns the user or the like will be described. FIG. 2 is a flowchart of the operation of the moving body 10. Hereinafter, the driving unit 114 will be described as a motor.

処理を開始する(ST100)。このとき移動体10は、人が搭乗している状態であり、倒立制御状態とする。制御部117が、搭乗者の重心移動による車体110の傾動に基づいて、モータの動作状態を制御することで、移動体10の走行が開始する。
このとき、表示部141は、移動体10が倒立制御状態である旨の表示を行う。
Processing is started (ST100). At this time, the moving body 10 is in a state where a person is on board and is in an inverted control state. The control unit 117 controls the operation state of the motor based on the tilt of the vehicle body 110 due to the movement of the center of gravity of the occupant, whereby the traveling of the moving body 10 starts.
At this time, the display unit 141 displays that the moving body 10 is in the inverted control state.

モータの負荷を求める(ST110)。より具体的には、回転角センサ115は、モータの単位時間あたりの回転角や回転数を取得し、エンコーダ値として演算部118に出力する。演算部118は、エンコーダ値に基づいて、モータにかかっている負荷を算出する。   The motor load is determined (ST110). More specifically, the rotation angle sensor 115 acquires the rotation angle and the number of rotations per unit time of the motor, and outputs them to the calculation unit 118 as encoder values. The calculation unit 118 calculates the load applied to the motor based on the encoder value.

モータにかかる負荷から、倒立限界姿勢角を求める(ST120)。具体的には、演算部118は、ST110で算出したモータの負荷に基づき、モータにかかる負荷を原因として倒立制御が不可能となるときの姿勢角を、倒立限界姿勢角として算出する。例えば、モータの負荷が100%となる姿勢角を倒立限界姿勢角とする場合に、現在のモータの負荷が70%であれば、演算部118は、さらに30%分だけモータに負荷がかかる姿勢角を、倒立限界姿勢角として算出する。
図3は、移動体10が、登坂するよう走行している状態を示す概略図である。図3では、鉛直方向を短破線で示し、倒立限界姿勢角を長破線で示す。
An inversion limit posture angle is obtained from the load applied to the motor (ST120). Specifically, based on the motor load calculated in ST110, calculation unit 118 calculates the attitude angle at which inversion control becomes impossible due to the load on the motor as the inverted limit attitude angle. For example, when the posture angle at which the motor load is 100% is set as the inverted limit posture angle, if the current motor load is 70%, the calculation unit 118 further applies a posture to which the motor is loaded by 30%. The angle is calculated as the inverted limit posture angle.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state in which the moving body 10 is traveling so as to climb a hill. In FIG. 3, the vertical direction is indicated by a short broken line, and the inversion limit posture angle is indicated by a long broken line.

次に、警告姿勢角を求める(ST130)。警告姿勢角は、姿勢角が倒立限界姿勢角に達する前に、ユーザに警告を発するための姿勢角である。具体的には、演算部118は、ST120で倒立限界姿勢角に基づいて警告姿勢角を算出する。例えば、演算部118は、倒立限界姿勢角から3°後方に傾動させた姿勢角を、警告姿勢角として算出する。
なお、演算部118は、警告姿勢角を、倒立限界姿勢角を算出した方法と同様の方法で求めても良い。例えば、モータの負荷が90%となる姿勢角を警告姿勢角とする場合に、現在のモータの負荷が70%であれば、演算部118は、さらに20%分だけモータに負荷がかかる姿勢角を、警告姿勢角として算出する。図3において、警告姿勢角を一点鎖線で示す。
なお、警告姿勢角の算出方法は、上記の方法に限られない。
Next, a warning posture angle is obtained (ST130). The warning posture angle is a posture angle for issuing a warning to the user before the posture angle reaches the inversion limit posture angle. Specifically, in step ST120, calculation unit 118 calculates a warning posture angle based on the inverted limit posture angle. For example, the calculation unit 118 calculates a posture angle tilted backward by 3 ° from the inverted limit posture angle as the warning posture angle.
Note that the calculation unit 118 may obtain the warning posture angle by a method similar to the method for calculating the inverted limit posture angle. For example, when the posture angle at which the motor load is 90% is set as the warning posture angle, if the current motor load is 70%, the calculation unit 118 further applies a posture angle at which the motor is loaded by 20%. Is calculated as a warning posture angle. In FIG. 3, the warning posture angle is indicated by a one-dot chain line.
Note that the method for calculating the warning posture angle is not limited to the above method.

姿勢角を観測する(ST140)。具体的には、姿勢角センサ111は、車体110の傾動や加速度を取得し、現在の姿勢角を取得する。姿勢角センサ111は、取得した姿勢角を、制御部117に出力する。
このとき、旋回センサ116は、搭乗者による旋回の操作を検出し、検出信号を制御部117に出力するのが望ましい。
The attitude angle is observed (ST140). Specifically, the posture angle sensor 111 acquires the tilt and acceleration of the vehicle body 110 and acquires the current posture angle. The attitude angle sensor 111 outputs the acquired attitude angle to the control unit 117.
At this time, it is desirable that the turning sensor 116 detects a turning operation by the passenger and outputs a detection signal to the control unit 117.

次に、検出された姿勢角と、倒立限界姿勢角の比較を行う(ST150)。より具体的には、演算部118は、姿勢角センサ111により取得された現在の姿勢角が、ST120で算出した倒立限界姿勢角より傾動した状態であるか否かを、比較して判定する。   Next, the detected posture angle is compared with the inverted limit posture angle (ST150). More specifically, the operation unit 118 compares and determines whether or not the current posture angle acquired by the posture angle sensor 111 is tilted from the inverted limit posture angle calculated in ST120.

現在の姿勢角が、倒立限界姿勢角以上に傾動している場合には(ST150でYES)、すでにモータに過負荷がかかった状態であり、倒立制御が破綻することが予見される。そこで、制御部117は、表示部141および音声出力部142が警告を発するよう制御する。また、制御部117は、モータのゲインを弱めるよう制御する(ST160)。これにより、移動体10は、減速動作を行い、倒立制御の破綻後の暴走を予防する。
その後、例えばステップスイッチ121により人の降車が確認された場合には、制御部117は、移動体10の動作を停止させる(ST161)。
If the current posture angle is tilted more than the inverted limit posture angle (YES in ST150), it is foreseen that the motor has already been overloaded and the inversion control will fail. Therefore, the control unit 117 controls the display unit 141 and the audio output unit 142 to issue a warning. Further, the control unit 117 performs control so as to weaken the gain of the motor (ST160). Thereby, the moving body 10 performs a deceleration operation and prevents runaway after the failure of the inversion control.
Thereafter, for example, when the person getting off is confirmed by the step switch 121, the control unit 117 stops the operation of the moving body 10 (ST161).

現在の姿勢角が、倒立限界姿勢角に達していない場合には(ST150でNO)、現在の姿勢角と、警告姿勢角の比較を行う(ST170)。   If the current posture angle has not reached the inversion limit posture angle (NO in ST150), the current posture angle is compared with the warning posture angle (ST170).

現在の姿勢角が、警告姿勢角以上に傾動している場合には(ST170でYES)、制御部117は、表示部141および音声出力部142が警告を発するよう制御する(ST180)。なお、この場合の姿勢角は、警告姿勢角に達しているが、倒立限界姿勢角には達していない。したがって、表示部141および音声出力部142は、姿勢角が倒立限界姿勢角とならないよう警告を発する。その後、ST190に進む。   If the current posture angle is tilted more than the warning posture angle (YES in ST170), control unit 117 controls display unit 141 and audio output unit 142 to issue a warning (ST180). Note that the posture angle in this case has reached the warning posture angle, but has not reached the inverted limit posture angle. Therefore, the display unit 141 and the audio output unit 142 issue a warning so that the posture angle does not become the inverted limit posture angle. Thereafter, the process proceeds to ST190.

現在の姿勢角が、警告姿勢角に達していない場合には(ST170でNO)、ST190に進む。   If the current posture angle has not reached the warning posture angle (NO in ST170), the process proceeds to ST190.

モータの回転速度を観測する(ST190)。具体的には、回転角センサ115は、モータの回転を取得する。回転角センサ115は、取得したエンコーダ値を制御部117に出力する。   The rotational speed of the motor is observed (ST190). Specifically, the rotation angle sensor 115 acquires the rotation of the motor. The rotation angle sensor 115 outputs the acquired encoder value to the control unit 117.

必要な車速を計算する(ST200)。姿勢角センサ111は、現在の姿勢角を取得し、制御部117に姿勢角の値を出力する。制御部117は、演算部118において、供給された姿勢角の値に基づいて必要な車速を算出する。   The required vehicle speed is calculated (ST200). The posture angle sensor 111 acquires the current posture angle and outputs the posture angle value to the control unit 117. The control unit 117 calculates a necessary vehicle speed in the calculation unit 118 based on the supplied posture angle value.

モータへ速度を指令する(ST210)。すなわち、制御部117は、移動体10がST200で算出された車速で走行するよう、モータの動作を制御する。これにより、モータから駆動輪130に必要な駆動力が与えられ、移動体10の走行速度が調整される。
その後ST110に戻り、移動体10の走行が終了するまで、処理を繰り返し行う。
The speed is commanded to the motor (ST210). That is, control unit 117 controls the operation of the motor so that moving body 10 travels at the vehicle speed calculated in ST200. Thereby, a necessary driving force is applied from the motor to the driving wheel 130, and the traveling speed of the moving body 10 is adjusted.
Thereafter, the process returns to ST110, and the process is repeated until the traveling of the moving body 10 is completed.

移動体10は、倒立状態が維持困難となる姿勢角に近づいた場合には警告を発し、倒立状態が維持困難となる姿勢角となった場合には警告を発するとともに、倒立状態の破綻後の暴走を予防するため、減速動作を行う。これにより、移動体10は、倒立制御状態が維持困難となる状態が近付いた場合に、警告を発することで倒立状態の破綻をあらかじめ回避することができる。また、移動体10の倒立状態が、維持困難となった場合であっても、柔軟に停止することができる。
したがって、移動体10は、路面の斜度や搭乗者の体重を測定するためのセンサを設けることなく、駆動手段114の負荷に応じて、安定した動作を行うことができる。
The mobile unit 10 issues a warning when it approaches a posture angle that makes it difficult to maintain the inverted state, and issues a warning when the posture angle becomes difficult to maintain the inverted state. Decelerates to prevent runaway. Thereby, when the state where it becomes difficult to maintain the inverted control state approaches, the mobile body 10 can avoid the failure of the inverted state in advance by issuing a warning. Moreover, even if the inverted state of the mobile body 10 becomes difficult to maintain, it can be flexibly stopped.
Therefore, the moving body 10 can perform a stable operation according to the load of the driving unit 114 without providing a sensor for measuring the slope of the road surface and the weight of the passenger.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、姿勢角センサ111は、車体110に備えられているものとして記載したが、ハンドル部140などの、車体110以外の箇所に備えられていても良い。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, although the posture angle sensor 111 is described as being provided in the vehicle body 110, the posture angle sensor 111 may be provided in a location other than the vehicle body 110, such as the handle portion 140.

10 移動体
20 移動体
110 車体
111 姿勢角センサ
112 角速度センサ
113 加速度センサ
114 駆動手段
115 回転角センサ
116 旋回センサ
117 制御部
118 演算部
120 ステップ部
121 ステップスイッチ
130 駆動輪
140 ハンドル部
141 表示部
142 音声出力部
143 降車ボタン
144 旋回ボタン
210 車体
211 姿勢角センサ
214 駆動手段
215 回転角センサ
217 制御部
218 演算部
220 ステップ部
230 駆動輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mobile body 20 Mobile body 110 Car body 111 Posture angle sensor 112 Angular velocity sensor 113 Acceleration sensor 114 Drive means 115 Rotation angle sensor 116 Turning sensor 117 Control part 118 Calculation part 120 Step part 121 Step switch 130 Drive wheel 140 Handle part 141 Display part 142 Audio output unit 143 Get-off button 144 Turn button 210 Car body 211 Attitude angle sensor 214 Drive means 215 Rotation angle sensor 217 Control unit 218 Calculation unit 220 Step unit 230 Drive wheel

Claims (1)

同軸上に配置され、独立して回転駆動する左右一対の駆動手段と、駆動手段に取りつけられた駆動輪を備え、前記駆動輪の駆動によって姿勢を制御する倒立二輪車であって、
前記駆動手段にかかる負荷を取得する負荷情報取得手段と、
前記倒立二輪車の姿勢角の情報を取得する姿勢情報取得手段と、
前記負荷情報取得手段により取得された駆動手段にかかる負荷に基づいて、前記倒立二輪車が倒立状態を維持できる限界姿勢角と、姿勢角が限界姿勢角に達する前に警告を行うための警告姿勢角と、を算出して更新する演算部と、
前記駆動手段を駆動制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記姿勢情報取得手段により取得された現在の姿勢角が前記警告姿勢角以上に傾動した場合には、ユーザに警告を発する制御を行い、現在の姿勢角が前記限界姿勢角以上に傾動した場合には、ユーザに警告するとともに前記駆動手段の出力を下げる制御を行う、倒立二輪車。
An inverted two-wheeled vehicle that is disposed on the same axis and includes a pair of left and right drive means that rotate and drive independently, and drive wheels attached to the drive means, and controls the posture by driving the drive wheels,
Load information acquisition means for acquiring a load applied to the drive means;
Attitude information acquisition means for acquiring information of the attitude angle of the inverted motorcycle;
Based on the load applied to the drive means acquired by the load information acquisition means, a limit posture angle at which the inverted motorcycle can maintain an inverted state, and a warning posture angle for giving a warning before the posture angle reaches the limit posture angle And an arithmetic unit for calculating and updating
A control unit for driving and controlling the driving means,
The control unit performs control to issue a warning to the user when the current posture angle acquired by the posture information acquisition unit tilts more than the warning posture angle, and the current posture angle is equal to or larger than the limit posture angle An inverted motorcycle that performs control to warn the user and lower the output of the drive means when tilted to the right.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014068759A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 株式会社日立製作所 Moving apparatus
JP5966954B2 (en) * 2013-02-01 2016-08-10 トヨタ自動車株式会社 Coaxial motorcycle, its control method and control program
JP6220763B2 (en) 2014-11-06 2017-10-25 本田技研工業株式会社 Inverted pendulum type vehicle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6302230B1 (en) * 1999-06-04 2001-10-16 Deka Products Limited Partnership Personal mobility vehicles and methods
JP3493521B2 (en) * 2002-02-18 2004-02-03 光成 祐川 Self-propelled skateboard
JP2004129435A (en) * 2002-10-04 2004-04-22 Sony Corp Conveying apparatus, control method and drive mechanism
CN102164814A (en) * 2008-09-25 2011-08-24 丰田自动车株式会社 Self-propelled vehicle, and device and method for controlling same

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