CN100539979C - 电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种可通过简单的控制而驱动的电动车和电动车驱动用控制程序。从指示值输入部(110)将表示平移运动的标准化值Y’与表示回转运动的标准化值X’提供给速度指示值计算部(120)。该速度指示值计算部(120)根据标准化值Y’确定平移速度指示值Vg_trg。速度指示值计算部(120)根据表示回转运动的标准化值X’与轮椅的平移方向速度Vg,确定始终满足避免轮椅倾倒的(2-4)式的回转角速度指示值ωφ_trg。将在速度指示值计算部(120)中确定的平移速度指示值Vg_trg和回转角速度指示值ωφ_trg提供给控制指令值计算部(130),在控制指令值计算部(130)中,按照左右驱动轮的控制指示值进行分配计算,其通过电动机控制部(140)对电动机MR、ML进行控制,对驱动轮进行控制。

Description

电动车
技术领域
本发明涉及采用方向指示机构,通过乘坐者的操作等控制车辆 运动的电动车和电动车驱动用控制程序。
背景技术
比如,在轮椅等的电动车中,操纵性是重要的。由此,公开有 与实现接近使用者的回转意象的操纵性的电动车有关的技术(比 如,参照专利文献1)。在专利文献1所述的电动车中,控制部根据 操纵杆操作部的操作,对驱动右车轮的第1电动机与驱动左车轮的
第2电动机进行运转控制,实现行驶。具体来说,作为由行驶操作 者将操纵杆向回转方向倾斜的状态的输入信息,釆用杆倾角和杆倾 斜方向。控制部根据输入信息,由当前位置计算前方的回转通过目 标点的远近。在该回转通过目标点较远的场合,按照大于较近的场 合的半径而回转的方式对电动机进行控制。在接近的场合,按照通 过当前位置和回转通过目标点的附近的方式对电动机进行控制。 专利文献l: JP特开2001—104396号文献(第1页)
发明内容
也象专利文献l那样,为了进行回转, 一般分别对左右的车轮 进行驱动控制。另外,在专利文献I的电动车中,用于驱动左右车 轮的目标值采用到达左右车轮的目标地点的行驶距离进行规定。在 此场合,在电动车回转时必须要求平移运动。因此,在专利文献l的控制中,不能够不伴随平移运动而进行在该处的回转。
另外,在专利文献1中,考虑车辆水平方向的基于重力的限制 等,最终产生对驱动轮的牟辆水平方向的基于重力的力(所谓的横 方向的离心力),考虑旋转速度和车轮旋转速度的限制等,最终产 生驱动轮的目标值。在此场合,按照不超过横方向的离心力、旋转 速度和车轮旋转速度的限制的方式,对由这些条件计算的值与根据 输入指示值计算的值进行比较判断,确定控制值。由此,在该控制 程序中,由于进行条件判断的处理增加,或对于指示输入部的值必 须要求特异处理,因此,程序的结构复杂。
本发明是针对上述的课题而提出的,本发明的目的在于提供一 种可通过简单的控制而驱动的电动车和电动车驱动用控制程序。
为了解决上述的课题,技术方案1所述的发明涉及一种电动
车,该电动车包括单独地驱动车辆的左右车轮的车轮驱动机构;指 示值输入部,该指示值输入部用于获得进行上述车辆的平移运动和 回转运动的指示值;速度指示值计算部,该速度指示值计算部根据 通过该指示值输入部获得的指示值,计算上述车辆重心的平移速度 指示值和回转角速度指示值;控制指令值计算部,该控制指令值计 算部对应于通过上述速度指示值计算部计算的平移速度指示值和 回转角速度指示值,计算下述控制值,该控制值用于进行上述左右 车轮的车轮驱动机构的控制;其特征在于,上述速度指示值计算部 根据上述指示值输入部获得的指示值,确定上述牟辆的平移运动的 速度指示值或回转运动中的任一速度指示值,根据与已确定的速度 指示值相对应的检测速度计算并确定另 一速度指示值。
技术方案2所述的发明涉及技术方案1所述的电动车,其特征 在于,上述速度指示值计算部根据与上述指示值输入部获得的平移 运动有关的指示值,确定平移运动的速度指示值,并且根据与上迷指示值输入部获得的回转运动有关的指示值和上述平移运动的检 测速度,确定该回转运动的速度指示值。
技术方案3所述的发明涉及技术方案1所述的电动车,其特征 在于,上述速度指示值计算部根据与上述指示值输入部获得的回转 运动有关的指示值,确定回转运动的速度指示值,并且根据与上述 指示值输入部获得的平移运动有关的指示值和上述回转运动的检 测速度,确定该平移运动的速度指示值。
技术方案4所述的发明涉及技术方案1所述的电动车,其特征 在于,设置切换指示部,根据该切换指示部的信号,上述速度指示 值计算部进行下述第1控制和第2控制中的任意者:第1控制,即, 根据与上述指示值输入部获得的平移运动有关的指示值,确定平移 运动的速度指示值,并且根据与上述指示值输入部获得的回转运动 有关的指示值和上述平移运动的检测速度,确定该回转运动的速度 指示值;第2控制,即,根据与上述指示值输入部获得的回转运动 有关的指示值,确定该回转运动的速度指示值,并且根据与上述指 示值输入部获得的平移运动有关的指示值和上述回转运动的检测 速度,确定该平移运动的速度指示值。
技术方案5所述的发明涉及技术方案1 ~ 4中的任何一项所述的 电动车,其特征在于,其包括延迟元件,该延迟元件输入从上述指 示值输入部输出的指示值,向上述速度指示值计算部输出指示值。
技术方案6所述的发明涉及技术方案1 ~ 5中的任何一项所述 的电动车,其特征在于,上述车轮驱动机构采用极性不同的指示值,
沿可逆方向对上述左右车轮进行旋转控制。
技术方案7所述的发明涉及电动车驱动用控制程序,该电动车 驱动用控制程序采用下述的部分驱动上述车轮驱动机构,该下述的 部分包括速度指示值计算部,该速度指示值计算部根据下述指示,该指示为与通过指示值输入部获得的车辆的平移运动和回转运动 相对应的二维的指示,计算关于上述车辆重心的平移速度指示值和
回转角速度指示值;控制指令值计算部,该控制指令值计算部按照 下述方式,该方式为与通过上述速度指示值计算部计算的平移速度 指示值和回转角速度指示值相对应的方式,计算进行车轮驱动机构 的控制的控制值,该车轮驱动机构单独地驱动车辆的左右车轮,上 述速度指示值计算部按照下述方式动作,该方式为:根据上述指示 值输入部获得的指示值,确定上述车辆的平移运动的速度指示值或 回转运动中的任意一者的速度指示值,根据与已确定的速度指示值 相对应的检测速度计算并确定另 一速度指示值。 作用
按照技术方案1或7所述的发明,速度指示值计算部根据指示 值输入部获得的指示值,确定上述车辆的平移运动的速度指示值或 回转运动中的任一者的速度指示值。该速度指示值计算部根据与已
确定的速度指示值相对应的检测速度,计算并确定另 一速度指示 值。即,在确定其中一个运动速度后,按照满足稳定条件的方式, 确定另一运动的速度指示值。由此,比如,可有效地确定可满足防 止因离心力产生的倾倒等的稳定条件的平移运动的速度指示值和 回转运动的速度指示值。因此,与在确定两者的运动速度后判断是 否满足稳定条件的情况不同,可通过简单的程序实现控制。
按照技术方案2所述的发明,速度指示值计算部根据与指示值 输入部获得的平移运动有关的指示值,确定平移运动的速度指示 值。速度指示值计算部根据与指示值输入部获得的回转运动有关的 指示值和平移运动的检测速度,确定该回转运动的速度指示值。速 度指示值计算部根据回转运动的速度指示值和平移运动的检测速 度,确定回转运动的速度指示值。由此,按照满足稳定条件的方式,对应于平移运动的检测速度确定回转运动的速度指示值。另 一方 面,由于平移运动的速度指示值对应于指示值而确定,故可优先地 确保电动牟的直进性。因此,可提高屋外行驶时等,主要进行平移 运动时的电动车的4几动性。
按照技术方案3所述的发明,速度指示值计算部根据与指示值 输入部获得的回转运动有关的指示值,确定回转运动的速度指示 值。速度指示值计算部根据与指示值输入部获得的平移运动有关的 指示值和上述回转运动的检测速度,确定该平移速度的速度指示 值。由此,按照满足稳定条件的方式,对应于回转运动的检测速度 确定平移运动的速度指示值。另一方面,由于回转运动的速度指示 值对应于指示值而确定,故可优选地确保电动车的回转性。因此, 可提高屋内行驶时等,要求灵敏的回转时的电动车的机动性。
按照技术方案4所述的发明,速度指示值计算部根据该切换指 示部的信号,对下述第1控制和第2控制进行切换:第1控制,即, 根据与上述指示值输入部获得的平移运动有关的指示值确定平移 运动的速度指示值,并且根据与上述指示值输入部获得的回转运动 有关的指示值和上述平移运动的检测速度,确定该回转运动的速度 指示值;第2控制,即,根据与上述指示值输入部获得的回转运动 有关的指示值,确定回转运动的速度指示值,并且根据与上述指示 值输入部获得的平移运动有关的指示值和上述回转运动的检测速 度,确定该平移运动的速度指示值。由此,可根据打算优先地确保 车辆的直行性的场合,与打算优先地确保车辆的灵敏的回转性的场 合等的状况切换地使用,故可提高电动车的机动性。
按照技术方案5所述的发明,其包括延迟元件,该延迟元件输 入从指示值输入部输出的指示值,向上述速度指示值计算部输出指 示值。即,在指示输入部和速度指示值计算部之间设置延迟元件,该延迟元件相对从指示输入部输出的指示值的变化,使输入速度指 示值计算部中的指示值延迟。由此,即使在从指示输入部输出的指 示值急剧地变化的情况下,输入速度指示值计算部中的指示值变得 緩慢。因此,速度指示值计算部根据緩慢变化的指示值,计算平移 运动的速度指示值和回转运动的速度指示值,由此,对车轮驱动机 构进行控制。因此,即使在指示输入部的指示混乱的情况下,仍可 实现电动车的顺利的动作,可提高行驶稳定性。
按照技术方案6所述的发明,上述车轮驱动机构采用极性不同 的指示值,沿可逆方向对左右车轮进行旋转控制。由此,电动牟可 实现后退,并且使左右车轮的旋转方向沿相反的方向旋转,由此, 可在不伴随平移运动的情况下实现回转。
按照本发明,可通过简单的控制,更加稳定且机动地驱动电动牟。
附图说明
图l为表示实施例的轮椅的驱动控制部的结构的方框图; 图2为对用于实施例的各值进行说明用的轮椅的俯视图; 图3为为了说明各值,从图2的P方向观看轮椅时的主视图; 图4为用于说明二维的输入指示机构的坐标的说明图; 图5为实施例1的控制处理的流程图;
图6为表示实施例1的驱动控制部的主要部分的结构的方框
图;
图7为表示实施例1的平移方向速度与回转角速度指示值之间 的关系的图;
图8为实施例2的控制处理的流程图;
图9为表示实施例2的驱动控制部的主要部分的结构的方框图;
图10为表示实施例2的回转角速度与平移速度指示值之间的 关系的图;
图11为表示实施例3的驱动控制部的主要部分的结构的方框
图;
图12为实施例3的低通滤波器的增益频率特性的说明图;
图13为表示通过实施例3的低通滤波器的前后的指示值的图,
图13(a)为x方向指示输入标准化值X',图13(b)为y方向指示输入
标准化值Y'。
具体实施方式
下面参照图1 ~图13,对本发明的电动车用于轮椅的实施例进 行描述。图1为用于控制本发明的电动车的方框图,图2为从上方 观看轮椅20的俯视图,图3为从图2的P方向观看轮椅20的图。
首先,通过图2和图3对轮椅20进行描述。如图2和图3所 示的那样,该轮椅20包括构成轮椅20的支架、左右一对的自由轮 (图中未示出)、与左右一对的驱动轮WR、 WL。该自由轮支承支架 的前部,驱动轮WR、 WL支承支架的后部,使轮椅20移动。在这 里,驱动轮WR为轮椅20的乘坐者的右侧的车轮,驱动轮WL为 左侧的车轮。
各驱动轮WR、 WL通过各自独立的轴支承,安装于上述的支 架上。这些轴通过外壳22R、22L覆盖,可伴随分别接纳于外壳22R、 22L中的电动机MR、ML(参照图l)的回转而驱动。这些电动机MR、 ML为可逆电动机,用作车轮驱动机构。可根据这些电动机MR、 ML的回转方向使各驱动轮WR、 WL沿相同方向或反转方向回转, 可使轮椅20沿前后平移运动,或沿右旋或左旋方向进行回转运动。另外,在驱动轮WR、 WL的附近分别设置用于测定各驱动轮WR、 WL的回转角速度WR、 WL的速度传感器SR、 SL。
另一方面,在支架上设置有座机构,该座机构构成支承乘坐者 身体用的靠背、扶手和脚凳等。另外,在上述支架上设置有1对轮 圈和l对把手,该对轮團用于由轮椅20的乘坐者通过本身的力驱 动轮椅20,该对把手用于由辅助者的人力驱动轮椅20。另外,在 该支架上还设置有操作机构25,该操作机构25用于通过电动机 MR、 ML驱动驱动轮WR、 WL。
操作机构25包括电源开关(图中未示出)与操纵杆25a。开关用 于对电动机MR、 ML和后述的驱动控制部进行通电,通过电动方 式驱动驱动轮WR、 WL。该操纵杆25a为用于乘坐者针对轮椅20 的行进方向,进行指示操作的操作部。该操纵杆25a如图4所示的 那样,根据x方向和y方向的2维方向指示行进方向。在该操纵杆 25a上安装有y方向的电位仪26和x方向的电位仪27。由此,电 位仪26将操纵杆25a的y方向的操作量(y方向指示输入值Y)作为 指示值而检测。另外,该电位仪27将操纵杆25a的x方向的操作 量(x方向指示输入值X)作为指示值而检测。另外,在本实施例中, 轮椅20的前进方向为y方向,右旋90度的方向为x方向。
下面参照图1,对进行轮椅20的驱动轮WR、 WL的电动控制 的轮椅20的驱动控制部的结构进行描述。在驱动控制部的内部, 如图l所示的那样,设置有指示值输入部110、速度指示值计算部 120、控制指令值计算部130、电动机控制部140和速度计算部150。
在指示值输入部110中输入指示值,该指示值指比如,由乘坐 者按照2维(x方向和y方向)指示轮椅20的移动方向而得到的值。在 本实施例中,指示值输入部IIO存储上述的电位仪26、 27的x方向 指示输入值的最大值Xmax、与y方向指示输入值的最大值Ymax。该指示值输入部110根据通过电位仪26、 27检测到的x方向指示输 入值X和y方向指示输入值Y,计算x方向指示输入标准化值X,与 y方向指示输入标准化值Y,。在这里,x方向指示输入标准化值X, 根据X, = X/Xmax而计算。由此,x方向指示输入标准化值X,满足 -1《X,《1。另外,y方向指示输入标准化值Y,根据Y, = Y/Ymax 而计算。由此,y方向指示输入标准化值Y,满足-1《Y, < 1。
速度指示值计算部120根据从指示值输入部IIO供给的输入指 示值(在这里,为x方向指示输入标准化值X,和y方向指示输入标
准化值Y'),计算速度指示值(平移速度指示值与Vg一trg和围绕重心G
的回转角速度指示值W[trg)。该速度指示值计算部120考虑图2和 图3所示的轮椅20的几何约束条件,如下述那样计算速度指示值。
在计算该速度指示值时,假定以下述的情况为前提条件。如图 2和图3所示的那样,包括轮椅20和乘坐者的重心由G表示,驱 动轮WR、 WL的车轮半径由D[m]表示,右侧的回转角速度由co R[rad/sec]表示,左側的回转角速度由co L[rad/sec]表示。另外,假定 重心G位于驱动轮WR、 WL的中点,重心G与各驱动轮WR、 WL 的车轮触地点之间的水平距离由L[m]表示。另外,重心G与车轮 触地点之间的垂直距离由H[m]表示。根据这些假定,右侧的驱动 轮WR的平移方向速度VR表示为VR= D . coR[m/sec],左侧的驱动 轮WL的平移方向速度VL表示为VL-D . WR[m/sec]。此外,重心 G的平移方向速度由Vg表示,围绕重心G的回转角速度由00* [rad/sec]表示,轮椅20的回转半径由Rc[m】表示。
根据以上的条件,轮椅20每单位时间行进的距离如下述那样 表示。在这里,标号A表示驱动轮WR的触地点,B表示驱动轮 WL的触地点,经过单位时间后的驱动轮WR的触地点由A'表示, 驱动轮WL的触地点由B,表示,重心由G,表示。数学公式1
<formula>formula see original document page 13</formula>
根据(1一1)- (l一3)式 回转半径Rc分别象下述那样求出。 数学公式2
(1-1) (1-2) (1-3)
平移方向速度Vg、回转角速度w^和
<formula>formula see original document page 13</formula>
(1-4)
(1-5)
(1-6)
在这里,轮椅20的重心G的平移速度指示值Vg一trg和围绕重 心G的回转角速度指示值(O[trg分别如下述所述。
数学公式3
<formula>formula see original document page 13</formula>另外,在(l一7)式和(1一8)式中,Vsup+表示前进时重心G的平 移速度指示值的上限值,Vsup-表示后退时重心G的平移速度指示 值的上限值。Wsup+表示前进时重心G的回转速度指示值的上限值, Wsup-表示后退时重心G的回转速度指示值的上限值。
根据(1 一 5)式到(1 一 8)式,相对左右车轮的速度控制指示值
Vr—trg , VL—trg和回转角速度控制指令"f直w r—trg , od L一trg 分别按照下迷<formula>formula see original document page 14</formula>由此,如果考虑围绕外轮(在本实施例中,左侧的驱动轮WL) 的触地点A的垂直方向的力矩的平衡,则使内轮不上浮,轮椅20 不倾倒的条件象下述这样表示。
数学公式6
<formula>formula see original document page 14</formula>另外,(2 —3)式为在(2 — 2)式中代入(2—1)式的离心力Fe和sin 5的值而进行整理的式。另外,(2 —4)式为在(2—3)式中代入(1一3)式,从(2 — 3)式中消去回转半径Rc而得到的式。
根据象上述那样而计算的(2 — 4)式而知道,为了实现在回转时 轮椅20不倾倒,轮椅20的重心G的平移方向速度Vg与重心G的 回转角速度co *无法单独地确定。
因此,本实施例的速度指示值计算部i20采用来自指示值输入 部110的其中一个输入值(x方向指示输入标准化值X'或y方向指 示输入标准化值Y,),确定其中一个指示值。另外,速度指示值计 算部120按照相对一个输入值的输出(检测速度),与另一输入值(y 方向指示输入标准化值Y,或x方向指示输入标准化值X,)满足上述 (2 — 4)式的条件的方式确定另一指示值。像这样,速度指示值计算 部120计算轮椅20的重心G的平移速度指示值Vgtrg和围绕重心G 的回转角速度指示《直CO «ptrg。
另一方面,控制指令值计算部130计算左右的各驱动轮WR、 WL的速度控制指示值VRtrg、 VL—trg。具体来说,在控制指令值计 算部130中存储有水平距离L的值。另外,向控制指令值计算部 130供给在速度指示值计算部120中计算的重心G的平移速度指示 值Vg—trg和围绕重心G的回转角速度指示值o^—trg。因此,控制指
令值计算部130将水平距离L的值,与平移速度指示值Vgtrg和回 转角速度指示值Wptrg代入上述的(l一9)式和(1— 10)式中,计算左
右的驱动轮WR、 WL的速度控制指示值VR—trg, VLtrg。
此外,电动机控制部140根据从控制指令值计算部130输出的 各左右的驱动轮WR、 WL的速度控制指示值VR—trg, VL—trg,控制 各驱动轮WR、 WL。具体来说,电动机控制部140由右侧电动机 控制部140R和左侧电动机控制部140L构成。在这里,在右側电 动机控制部140R中,输入由控制指令值计算部130输出的速度控 制指示值VRtrg。另外,在左侧电动机控制部140L中,输入从控制指令值计算部130输出的速度控制指示值VL_trg。
右侧电动机控制部140R包括回转角速度变换部件141R和右 车轮速度控制器142R。另外,左侧电动机控制部140L包括回转角 速度变换元件141L和左车轮速度控制器142L。
该回转角速度变换元件H1R、 141L通过将从控制指令值计算
部130输出的速度控制指示值VR」rg,VLtrg除以车轮半径D的运算 变换为各车轮的回转角速度控制指令值 WRjrg, W L一trg。
还有,电动机控制部140计算在回转角速度变换元件141R中 变换的各车轮的回转角速度控制指令值(OR—trg,与通过速度传感器 SR测定的右侧的驱动轮WR的回转角速度ooR之间的偏差s R。另 外,电动机控制部140将已计算的偏差s R供给右车轮速度控制器 142R。该右车轮速度控制器142R根据已供给的偏差sR,输出右 牟轮转矩指示值tr。通过该右车轮转矩指示值tr,驱动右车轮的 电动机MR。同样,电动机控制部140计算作为来自回转角速度变 换部件141L的输出的回转角速度控制指令值coL—trg,与通过速度传 感器SL测定的左侧的驱动轮WL的回转角速度ou之间的偏差s l。 将其供给右车轮速度控制器M2R。该右车轮速度控制器M2R根据 偏差5l,将左车轮转矩指示值tl输出给左车轮的电动机ml,驱 动电动机ML 。
另一方面,速度计算部150包括速度变换元件151R、 151L与 速度计算部155。各速度变换元件151R、 151L将通过各速度传感 器SR、 SL检测的回转角速度(OR、 wL变换为平移方向速度VR、 Vl。
速度计算部155根据由速度变换部件151R、 151L计算的平移 方向速度VR、 Vl,计算重心G的平移方向速度Vg或围绕重心G 的回转角速度co"另外,速度计算部155将已计算的平移方向速度Vg或围绕重心G的回转角速度co *供给速度指示值计算部120。 实施例1
下面通过图5-图7,对采用上述结构的实施例1进行描述。
在本实施例1中,采用表示直进方向的y方向的指示输入值确 定平移运动的平移速度指示值Vgtrg。另外,在本实施例1中,根 据表示回转方向的x方向的指示输入值与轮椅20的重心G的平移 方向速度Vg,确定围绕重心G的回转角速度指示值w<p_trg。
在本实施例中,如图6所示的那样,速度指示值计算部120包 括平移速度指示值计算部121与回转角速度指示值计算部122。
平移速度指示值计算部121计算关于重心G的平移速度指示值 Vgtrg。具体来说,平移速度指示值计算部121采用由指示值输入部 110供给的y方向指示输入标准化值Y,的值,与上述的(l - 7)式而 计算。
回转角速度指示值计算部122计算回转角速度指示值CO,一trg。 在本实施例中,该回转角速度指示值计算部122在一边考虑关于重 心G的平移方向速度Vg, —边根据由指示值输入部110供给的y
方向指示输入标准化值Y,的值,计算回转角速度指示值(O[trg。具
体来说,按照下述的(2-5)式表示。另外,(2-5)式中的cc+由(2_ 6)式表示,P+由(2-7)式表示,ct-由(2-8)式表示,P-由(2-9) 式表示。
数学公式7
(1 WS:0)
(2-5)
17"丄=
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(2-6)
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(2-7)
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(2-8)
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(2-9)
此外,在上述式中,重心G的平移方向速度Vg的绝对值I Vg I为 根据左右的驱动轮WR、 WL的平移方向速度VR、 VL,通过(l-4) 式获得的重心G的平移速度的大小。在这里,如果回转速度指示值 的上限值ccsup〉0、条件值Y +, Y - < 1,则回转角速度指示值cc^trg 始终满足(2-4)式的条件。因此,在此场合,可防止回转时的倾倒。
另一方面,在本实施例中,如图6所示的那样,速度计算部 150作为速度计算部155包括平移速度计算部155V。该平移速度计 算部155V计算重心G的平移方向速度Vg。具体来说,该平移速度 计算部155V采用速度计算部150的速度变换元件151R、 151L变 换的平移方向速度VR、 Vl,与上述(l -4)式计算关于重心G的平 移方向速度Vg。
下面参照图5,对本实施例的控制处理的程序的步骤进行描述。 首先,指示值输入部110取得x方向指示输入值X和y方向指 示输入值Y(步骤Sl—l)。具体来说,如果沿二维方向对操纵杆25a进行操作,则各电位仪26、 27将各操作量(x方向指示输入值X和 y方向指示输入值Y)作为指示值而检测。
并且,指示值输入部110按照x方向指示输入标准化值X,和y 方向指示输入标准化值Y,进行标准化处理(步骤Sl—2)。具体来说, 指示值输入部110将作为指示值而检测的x方向指示输入值X和y 方向指示输入值Y分别除以x方向指示输入值的最大值Xmax与y 方向指示输入值的最大值Ymax。
然后,采用通过速度传感器SR、 SL测定的回转角速度O)R、 WL获得平移方向速度VR、 Vt的值(步骤S1—3)。
并且,采用已获得的平移方向速度VR、 Vl的但,速度计算部 150的平移速度计算部155V计算重心G的平移方向速度Vg(步骤 S1—4)。
接着,速度指示值计算部120计算平移速度指示值Vg一trg与回 转角速度指示值CO^trg。具体来说,速度指示值计算部120的平移
速度指示值计算部121根据y方向指示输入标准化值Y,计算平移 速度指示值Vg—trg。另外,速度指示值计算部120的回转角速度指 示值计算部122采用x方向指示输入标准化值X,,与在步骤S1—4 中平移速度计算部155V计算的平移方向速度Vg,计算回转角速度
指示值CC^trg(步骤Sl—5)。
然后,采用已计算的平移速度指示值Vg—trg与回转角速度指示
值o^trg,控制指令值计算部130计算左右驱动轮WR、 WL的速度
控制指示值VR—trg、 VL」rg(步骤Sl—6)。接着,将已计算的速度控 制指示值V、trg、 VL一trg作为控制值供给电动机控制部140,驱动各
电动机MR、 ML。象上述那样驱动左右的驱动轮WR、 WL。
另外,为了明确上述(2—6)~ (2—9)的条件值y ,回转速度指 示值的上限值(Osup的含义,进行下述的计算。
19数学公式8
<formula>formula see original document page 20</formula>)
根据上面所述而判定:Ws叩表示平移方向的速度为零的场合的
回转角速度指示值COp一trg的上限,Y表示前进或后退方向的平移速 度为最大的场合所允许的回转角速度指示值W,—trg的上限的比例。 另外,图7表示平移方向速度Vg与回转角速度指示值(O[trg之间的 关系。
象上述那样,按照本实施例,可获得下述的这样的效果。
(1) 在本实施例中,将条件值Y设定在0~ 1的范围内,根据表 示回转运动的x方向指示输入标准化值X'和轮椅20的平移方向速 度Vg,确定回转角速度指示值oottrg。由此,即使在照原样采用y
方向指示确定平移速度指示值Vg一trg的情况下,按照对应于重心G
的平移方向速度Vg的值,以始终满足(2—4)式的方式确定回转角速 度指示值o^一trg。因此,即使在于回转时轮椅20承受离心力Fe的 情况下,仍可在不倾倒的范围内回转。另外,上述速度指示值计算
部120可减少为了确定平移速度指示值Vgtrg和回转角速度指示值 a^一trg而进行的条件判断,故可简化程序的软件结构,可良好地驱
动轮椅20。
(2) 在本实施例中,照原样采用轮椅20的操纵杆25a的指示值中表示平移运动的y方向指示输入标准化值Y,,确定平移速度指 示值Vg—trg。由此,可优先地确保车辆的直行性。因此,可提高在 屋外行驶时等的情况下,主要进行平移运动时的轮椅20的机动性。(3) 在本实施例中,如图5所示的那样,进行控制处理的程序将 用操纵杆25a输入的输入值X、 Y变换为-1 ~ 1的范围的标准化值 X'、 Y'。象(1—5)式所示的那样,将关于重心G的平移速度指示值 的上限值Vsup与标准化值Y'相乘,确定平移速度指示值Vg—trg。由 此,可通过简单的计算,在始终不超过平移速度指示值的上限值 Vsup的范围内,确定平移速度指示值Vg—trg。由此,可简化进行控 制处理的程序的结构。(4) 在本实施例中,由于x方向指示输入值X和y方向指示输入 值Y可获得正负的两者的值,故也可实现后退。另外,由于可沿反 方向回转驱动轮WR、 WL,故通过使驱动轮WR、 WL相互反向回 转,可实现围绕重心G的回转。由此,即使在不沿前后移动轮椅20 的情况下,仍可在此处实现回转,由此,可在狭窄的地方实现回转。实施例2下面通过图8~10,对采用上述结构的实施例2进行描述。在本实施例2中,采用表示回转方向的x方向的指示输入值确 定回转运动的回转角速度指示值w[trg。另外,在实施例2中,根 据表示直进方向的y方向的指示输入值和轮椅20的围绕重心G的 回转角速度w *,计算重心G的平移速度指示值Vg—trg。在本实施例中,如图9所示的那样,速度指示值计算部120包 括回转角速度指示值计算部122,与平移速度指示值计算部12r。回转角速度指示值计算部122,计算围绕重心G的回转角速度 指示值(0^trg。具体来说,回转角速度指示值计算部122,采用从指 示值输入部110供给的x方向指示输入正规化值X,的值,与下述21的(3—l)式(该式为与上述(l一8)式相同的式)而计算。平移速度指示值计算部121,计算平移速度指示值Vg—trg。在本实施例中,平移速度指示值计算部121'在一边考虑围绕重心G的 回转角速度oo *, —边根据从指示值输入部110供给的y方向指示 输入标准化值Y,的值,计算平移速度指示值Vg_trg。具体来说,由 下述的(3—2)式表示。另外,(3—2)式的a +由(3 - 3)式表示、P + 由(3-4)式表示、oc -由(3 - 5)式表示、由(3-6)式表示。 数学公式9--昨sup(1(3隱i)g-昨a丄(o>n—i)(3-2)a丄=6 ' sup+ wsup / +K .份---J? • y丄r sup+ wsup0-3)丄J/ .必---ff.yr sup+ wsup //(3-4)• g ,广s叩—^sup 尸一a—=^-^-K ,必--• J? • yr sup- wsup(3-5)卩 .<y---r Slip- wsup //" ' 一(3-6)另外,在上述式中,回转角速度0)*的绝对值1 co* I为根据左右的驱动轮WR、 WL的平移方向速度Vr、 Vl,由(1一5)式获得的 围绕重心G的回转角速度的大小。在这里,如果回转速度指示值的 上限值C0sup〉0、条件值y " y - < 1的话,则平移速度指示值vg—trg 始终满足(2—4)式的条件。因此,在此场合,可防止回转时的倾倒。此外,在本实施例中,象图9所示的那样,速度计算部150作 为速度计算部155,包括回转角速度计算部15、。回转角速度计算 部155w计算围绕重心G的回转角速度co *。具体来说,回转角速度 计算部155w采用速度计算部150的速度变换元件151R、 H1L变换 的平移方向速度Vr、 Vl,与上述(1一5)式,计算回转角速度co"下面参照图8,对本实施例的控制处理的程序的步骤进行描述。同样在本实施例中,与上述实施例1的步骤Sl—l和Sl—2相 同,指示值输入部110获得x方向指示输入值X和y方向指示输入 值Y(步骤S2—1),按照x方向指示输入标准化值X,和y方向指示 输入标准化值Y,进行标准化处理(步骤S2—2)。接着,与实施例1 的步骤S1—3相同,采用通过速度传感器SR、 SL测定的回转角速 度cor、 col,荻得平移方向速度Vr、 VL值(步骤S2—3)。接着,采用已取得的平移方向速度VR、 Vl伍,速度计算部150 的回转角速度计算部1S5w计算围绕重心G的回转角速度(o *(步骤 S2—4)。然后,速度指示值计算部120计算平移速度指示值Vg—w与回 转角速度指示值(0^trg。具体来说,速度指示值计算部120的回转 角速度指示值计算部122,根据x方向指示输入标准化值X',计算 回转角速度指示值w^ug。另外,速度指示值计算部120的平移速 度指示值计算部121,采用y方向指示输入标准化值Y,、在步骤S2—4中回转角速度计算部155^计算的回转角速度w *来计算平移 速度指示值Vg—trg(步骤S2—5)。然后,控制指令值计算部130采用已计算的平移速度指示值 Vg—trg与回转角速度指示值0^—trg,同上述步骤S1—6—样,计算速度控制指示值VR—trg、 VLtrg(步骤S2—6)。并且将已计算的速度控制指示值VRtrg、 VLtrg供给电动机控制部140,驱动各电动机MR、 ML。像上述那样,驱动左右的驱动轮WR、 WL。另外,图10表示围绕重心G的回转角速度C0 *与平移速度指示值Vg一trg之间的关系。如果象上迷那样,采用本实施例,则可获得与上述实施例1的(1)、 (3)和(4)所述的效果相同的效果,并且可获得下述这样的效果。 (5)在本实施例中,照原样采用轮椅20的操纵杆25a的指示值 中表示回转运动的x方向指示输入标准化值X,,确定回转角速度 指示值o^—trg。由此,可优先地确保车辆的回转性。因此,可提高 在屋外行驶时等的情况下,要求灵敏的回转时的轮椅20的机动性。 实施例3下面通过图11 ~ 13,对实施例3进行描述。在实施例3中,如图11所示的那样,在指示值输入部110和 速度指示值计算部120之间,设置低通滤波部115。该低通滤波部 115包括第1和第2低通滤波器LPF1、 LPF2。第1和第2低通滤 波器LPF1、 LPF2为按照其增益频率特性如图12所示的方式,为 F(S)- cr/(s+ cj)的1次延迟单元的滤波器。另外,s表示拉普拉斯算子,CJ表示转折点频率。另外,在第1低通滤波器LPF1中,输入从指示值输入部110 输出的x方向指示输入标准化值X,。另外,从该第1低通滤波器 LPF1输出新的x方向指示输入标准化值X"。在第2低通滤波器LPF2中,输入从指示值输入部110输出的24y方向指示输入标准化值Y,。并且,从该第2低通滤波器LPF2输 出新的y方向指示输入标准化值Y"。此外,图13表示指示输入值如图2所示的那样,从(O, Ymax) 到(Xmax, 0),即(X,, Y,)从(O, l)到(l, 0),呈单位台阶状而变化 时的时间应答。图13(a)表示x方向指示输入标准化值X'和通过第 1低通滤波器LPF1后的新的x方向指示输入标准化值X"的时间应 答。另外,图13(b)表示y方向指示输入标准化值Y,和通过第2低 通滤波器LPF2后的新的y方向指示输入标准化值Y"的时间应答。如果象上述那样,采用本实施例,则可获得与上述的实施例l 和实施例2所述的效果相同的效果,并且可获得下述这样的效果。(6)在本实施例中,在指示值输入部110和速度指示值计算部 120之间设置低通滤波部115。由此,如果从指示值输入部110输 出的标准化值X,、 Y'通过低通滤波部115的低通滤波器LPF1、 LPF2,则输出1次延迟的新的标准化值X"、 Y"。由于这些标准化 值X"、 Y"为1次延迟,故与输入前的标准化值X,、标准化值Y, 的变化相比较,进行緩慢的变化。因此,即使在对操纵杆25a混乱 地操作的情况下,仍可顺利地进行轮椅20的动作。另外,上述实施例也可象下述那样变更。O在上述实施例3中,在指示值输入部110和速度指示值计算 部120之间,设置作为延迟元件的低通滤波部115。如果输入到速 度指示值计算部120中的指示值为相对操纵杆25a的操作的输入指 示值的延迟元件的值,则也可通过其它的方案进行。比如,也可在 操纵杆25a中设置阻尼器,使指示值输入部110获得延迟元件的输 入值。O在上述实施例1中,照原样采用表示平移运动的y方向指示 输入标准化值Y,,根据表示回转运动的x方向指示输入标准化值X,和轮椅20的平移方向速度Vg确定旋转角速度指示值CO[trg。另夕卜, 在实施例2中,照原样采用表示回转运动的x方向指示输入标准化 值X,,根据表示平移运动的y方向指示输入标准化值Y,和轮椅20的回转角速度0)*确定平移速度指示值Vg一trg。也可不限于此,而对实施例1的处理和实施例2的处理进行切换,对轮椅20进行控制。 具体来说,在操作机构25中设置开关。另外,设置切换该开关位 置的切换指示部。此外,也可在开关位于第l位置时进行上迷实施 例1的处理,在开关位于第2位置时进行上述实施例2的处理。同 样在此场合,由于根据开关的位置速度指示值计算部120所进行的 处理为实施例1的处理或实施例2的处理中的任意者,故可减少控 制程序本身的条件判断。另外,在此场合,可在打算优先地确保车等的情况下,根据情况而切换地使用。因此,可进一步提高电动车 的方便性。O在上述各实施例中,通过操纵杆25a获得平移运动和回转运 动的指示值(y方向和x方向的指示值)。这些指示值也可通过其它 的输入机构,比如,跟踪板等获得。并且,也可通过能分别获得平 移运动和回转运动的输入机构,比如,并用指示回转运动的转向和 指示平移运动的加速的输入机构等获得。O在上述各实施例中,对作为电动车的轮椅20进行了描述。 除此以外,可用于作为电动车的电动三轮车、电动高尔夫运输小车、 电动货物运输车等。

Claims (7)

1.一种电动车,该电动车包括: 单独地驱动车辆的左右车轮的车轮驱动机构; 指示值输入部,该指示值输入部用于获得进行上述车辆的平移运动和回转运动的指示值; 速度指示值计算部,该速度指示值计算部根据通过该指示值输入部获得的指示值,计算上述车辆重心的平移速度指示值和回转角速度指示值; 控制指令值计算部,该控制指令值计算部根据由上述速度指示值计算部计算的上述车辆重心的平移速度指示值和回转角速度指示值,计算下述控制值,该控制值进行上述左右车轮的车轮驱动机构的控制; 其特征在于: 上述速度指示值计算部根据与上述指示值输入部获得的平移运动有关的指示值,确定上述车辆重心的平移速度指示值,并且根据与上述指示值输入部获得的回转运动有关的指示值和上述平移运动的检测速度,确定上述回转角速度指示值。
2. —种电动车,该电动车包括:单独地驱动车辆的左右车轮的车轮驱动机构; 指示值输入部,该指示值输入部用于获得进行上述车辆的平移 运动和回转运动的指示值;速度指示值计算部,该速度指示值计算部根据通过该指示值输 入部获得的指示值,计算上述车辆重心的平移速度指示值和回转角 速度指示值;控制指令值计算部,该控制指令值计算部根据由上述速度指示 值计算部计算的上述车辆重心的平移速度指示值和回转角速度指示值,计算下述控制值,该控制值进行上迷左右车轮的车轮驱动机构的控制;其特征在于,上述速度指示值计算部根据与上述指示值输入部获得的回转 运动有关的指示值,确定上述回转角速度指示值,并且根据与上迷 指示值输入部获得的平移运动有关的指示值和上述回转运动的检 测速度,确定上述车辆重心的平移速度指示值。
3. 根据权利要求1或2所述的电动车,其特征在于,设置切换 指示部,根据该切换指示部的信号,上述速度指示值计算部进行操 作。
4. 根据权利要求1或2所述的电动车,其特征在于,其包括延 迟元件,该延迟元件输入从上述指示值输入部输出的指示值,向上 述速度指示值计算部输出指示值。
5. 根据权利要求1或2所述的电动车,其特征在于,上述车轮 驱动机构采用极性不同的指示值,对上述左右车轮按照相反的方向 旋转进行控制。
6. 根据权利要求3所述的电动车,其特征在于,上述车轮驱动 机构采用极性不同的指示值,对上述左右车轮按照相反的方向旋转 进行控制。
7. 根据权利要求4所述的电动车,其特征在于,上述车轮驱动 机构采用极性不同的指示值,对上述左右车轮按照相反的方向旋转 进行控制。
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