DE112009005273B4

DE112009005273B4 - Regelungs-/Steuerungsvorrichtung einesinverspendelartigen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112009005273B4
Application number: DE112009005273.8T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Kobashi; Kazushi Akimoto; Toru Takenaka
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: US20120173043A1; JP5383812B2; JPWO2011036693A1; DE112009005273T5; WO2011036693A1; US8521396B2

Abstract

Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendel-artigen Fahrzeugs (1), welches eine Fahrbewegungseinheit (5), welche dazu in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator (7), welcher die Fahrbewegungseinheit (5) antreibt, einen Grundkörper (9), an welchem die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) angebracht sind, und ein an dem Grundkörper (9) angebrachtes Nutzlast-Trägerteil (3) eines Benutzers aufweist, umfassend: ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50), welches als Betriebsmodi des Fahrzeugs (1) zum Regeln/Steuern der Fahrbewegungseinheit (5) einen Übergangsdauermodus, umfassend zumindest einen Modus eines Aufsteigebewegungsmodus, welcher ein Übergangsbetriebsmodus zu einer Zeit ist, zu der der Benutzer beabsichtigt, auf das Nutzlast-Trägerteil (3) aufzusteigen, und eines Absteigebewegungsmodus, welcher ein Übergangsbetriebsmodus zu einer Zeit ist, zu der der Benutzer beabsichtigt, von dem Nutzlast-Trägerteil (3) abzusteigen, und einen An-Bord-Modus, welcher ein Betriebsmodus in einem Zustand ist, wo der Benutzer an Bord des Nutzlast-Trägerteil (3) ist, enthält, und welches die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) in jedem Betriebsmodus über den Aktuator (7) regelt/steuert; wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50) die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) in dem An-Bord-Modus regelt/steuert, um zumindest einen Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils (3) nahe an einen vorbestimmten ersten Soll-Neigungswinkel zu bringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbewegungseinheit (5) in der Lage ist, auf der Bodenfläche in allen Richtungen zu fahren, dass das Nutzlast-Trägerteil (3) zusammen mit dem Grundkörper (9) in Bezug auf eine vertikale Richtung zumindest um eine Achse in einer seitlichen Richtung frei neigbar ist; und ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendel-artigen Fahrzeugs, welches in der Lage ist, sich in allen Richtungen auf einer Bodenfläche zu bewegen.
Stand der Technik
Ein inverspendel-artiges Fahrzeug ist ein Fahrzeug, bei welchem ein Grundkörper mit einer Fahrbewegungseinheit ausgerüstet ist, welche sich auf einer Bodenfläche bewegt, und eine Aktuatoreinheit, welche die Fahrbewegungseinheit antreibt, ist ebenso mit einem Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers ausgerüstet, welches dazu in der Lage ist, sich bezüglich der senkrechten Richtung frei zu neigen, und ist ein Fahrzeug mit einer Notwendigkeit, die Fahrbewegungseinheit in einer Weise zu bewegen, um einen Drehpunkt des Inverspendels derart zu bewegen, um einen Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils auf einem Soll-Neigungswinkel beizubehalten (um zu verhindern, dass das Nutzlast-Trägerteil aufgrund der Neigung fällt).
Als eine Regelungs-/Steuerungstechnologie dieser Art von inverspendel-artigen Fahrzeug ist beispielsweise das in JP 3070015 B2 offenbarte von dem vorliegenden Anmelder vorgeschlagen worden.
In der JP 3070015 B2 ist eine Regelungs-/Steuerungstechnologie eines inverspendel-artigen Fahrzeugs offenbart, in welchem ein Grundkörper eines Fahrzeugs, an welchem ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers angebracht ist, bereitgestellt ist, um frei neigbar um zwei Achsen, insbesondere um eine Achse in einer Längsrichtung und um die andere Achse in einer Querrichtung, bezüglich der kugelförmigen Fahrbewegungseinheit. In dieser Technologie wird ein Drehmomentbefehlswert eines Elektromotors als der Aktuator bestimmt, um einen Messwert eines Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils (ein Neigungswinkel um die zwei Achsen der Längsrichtung und der Querrichtung) zu einem vorbestimmten Soll-Neigungswinkel zu machen, und ebenso, um zu bewirken, dass ein Messwert einer Fahrgeschwindigkeit in der Längsrichtung und der Querrichtung des Fahrzeugs an eine Soll-Geschwindigkeit konvergiert. Das Fahrzeug wird durch Ausführen einer Betriebsregelung/-steuerung des Elektromotors gemäß dem Drehmomentbefehlswert zum Fahren veranlasst.
Ein inverspendel-artiges Fahrzeug wurde beispielsweise in WO 2008/132 778 A1 und WO 2008/132 779 A1 von dem vorliegenden Anmelder vorgeschlagen.
Aus der US 2008/0 147 281 A1 ist eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines Inverspendel-artigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Dort wird der Verstärkungskoeffizient für einen Motor, welcher das seitliche Schwenken des Griffs und der damit gekoppelten Trittstufe beeinflusst, im Aufsteigemodus auf einen größeren Wert gesetzt als im An-Bord-Modus, so dass sich im Aufsteigemodus der Griff und die Trittstufe in Bezug auf den Fahrzeugkörper nur schwer schwenken lassen, wodurch die Empfindlichkeit auf eine Änderung vom Rollachsenwinkel des Griffs in Bezug auf die Änderung der vom Benutzer aufgebrachten Kraft abnimmt. Jedoch werden die Drehbefehle der linken und rechten Räder lediglich gemäß dem Rollachsenwinkel-Erfassungssignal des Griffs, dem Nickwinkel und dem Gierwinkel berechnet.
Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Aufgaben
In dem inverspendel-artigen Fahrzeug, wie dem in JP 3070015 B2 , WO 2008/132 778 A1 und WO 2008/132 779 A1 gezeigten, ist es wünschenswert, wenn der Benutzer beabsichtigt, auf das Fahrzeug aufzusteigen oder von dem Fahrzeug abzusteigen, dass das Nutzlast-Trägerteil in einen geneigten Zustand neigbar gemacht ist, welcher für die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung des Benutzers geeignet ist, in dem Zustand, wo die Fahrbewegungseinheit sich nicht bewegt oder schwer zu bewegen ist.
In der herkömmlichen Technik wie der in JP 3070015 B2 gezeigten, wird einem solchen Bedarf keine Beachtung geschenkt. Wenn der Benutzer daher den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils während einer Aufsteigebewegung oder einer Absteigebewegung ändert, kann der Neigungswinkel von einem Soll-Neigungswinkel auf eine Regelung/Steuerung hin abweichen. Und, in einem solchen Fall, bewegt sich die Fahrbewegungseinheit ähnlich zu dem Zustand, wo der Benutzer sich an Bord des Nutzlast-Trägerteils befindet.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf einen solchen Hintergrund verwirklicht, und zielt darauf ab, eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendel-artigen Fahrzeugs bereitzustellen, welches in der Lage ist, dem Benutzer das Ausführen von Aufsteigebewegungen oder Absteigebewegungen zu vereinfachen.
Mittel zum Lösen der Aufgaben
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 angegeben.
Das inverspendel-artige Fahrzeug hat eine Fahrbewegungseinheit, welche dazu in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt, einen Grundkörper, an welchem die Fahrbewegungseinheit und der Aktuator angebracht sind, und ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers, welches an dem Grundkörper so angebracht ist, dass es in Bezug auf eine vertikale Richtung zumindest um eine erste Achse in einer Richtung frei neigbar ist.
Die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung enthält ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement, welches als Betriebsmodi des Fahrzeugs zum Regeln/Steuern der Fahrbewegungseinheit einen Übergangsdauermodus, umfassend zumindest einen Modus eines Aufsteigebewegungsmodus, welcher ein Übergangsbetriebsmodus zu einer Zeit ist, zu der der Benutzer beabsichtigt, auf das Nutzlast-Trägerteil aufzusteigen, und eines Absteigebewegungsmodus, welcher ein Übergangsbetriebsmodus zu einer Zeit ist, zu der der Benutzer beabsichtigt, von dem Nutzlast-Trägerteil abzusteigen, und einen An-Bord-Modus, welcher ein Betriebsmodus in einem Zustand ist, wo der Benutzer an Bord des Nutzlast-Trägerteil ist, enthält, und welches die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in jedem Betriebsmodus über den Aktuator regelt/steuert; wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in dem An-Bord-Modus regelt/steuert, um zumindest einen Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils nahe an einen vorbestimmten ersten Soll-Neigungswinkel zu bringen, und in dem Übergangsdauermodus, zumindest in einem Teil einer Dauer von Beginn bis Ende des Übergangsdauerbetriebsmodus, die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit derart regelt/steuert, dass eine Fahrgeschwindigkeits-Änderungsempfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit oder eine Fahrbeschleunigungs-Änderungsempfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit bezüglich einer Änderung zumindest des Ist-Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils um die erste Achse in dem Übergangsdauermodus kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus ist (ein erster Aspekt der Erfindung).
In der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Boden” ferner verwendet werden, um eine Außenraumbodenfläche oder eine Straßenfläche einzuschließen, statt nur einen Boden im herkömmlichen Sinn (z. B. einen Innenraumboden) zu bedeuten.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Steuerungs-/Regelungselement in dem An-Bord-Modus die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit, um zumindest den Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils näher an den vorbestimmten ersten Soll-Neigungswinkel zu bringen. Wenn der Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils von dem ersten Soll-Neigungswinkel abweicht, wird die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit daher gesteuert/geregelt, um die Abweichung kleiner zu machen.
Andererseits regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Steuerungs-/Regelungselement die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in dem Übergangsdauermodus in zumindest einem Teil der Dauer von Beginn bis Ende des Übergangsdauermodus derart, dass die Fahrgeschwindigkeitsänderungs-Empfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit oder die Fahrbeschleunigungsänderungs-Empfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit bezüglich zumindest des Neigungswinkels um die Achse in der einen Richtung von dem Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus ist.
In dem zumindest einen Teil der Dauer in dem Übergangsdauermodus (nachstehend manchmal als eine spezifische Dauer bezeichnet), ändert sich die Fahrgeschwindigkeit oder die Fahrbeschleunigung der Fahrbewegungseinheit daher nicht oder ist schwierig zu ändern, sogar wenn der Benutzer den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils um die Achse in der einen Richtung für die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung ändert.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung des Benutzers bezüglich des Fahrzeugs folglich leichter.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die spezifische Dauer die gesamte Dauer von dem Beginn bis zu dem Ende des Übergangsdauermodus sein. Ferner kann die spezifische Dauer eine Dauer sein, welche automatisch bestimmt wird, aber kann eine Dauer sein, welche der Benutzer beliebig einstellen kann.
Ferner ist es für den ersten Soll-Neigungswinkel bevorzugt, dass ein Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils angewendet wird, in welchem ein Gesamtschwerpunkt eines Teils, welches dazu in der Lage ist, sich integral mit dem Nutzlast-Trägerteil (einschließlich des Benutzers) zu neigen, eines Systems, welches das Fahrzeug und den Benutzer vereint, oberhalb in der vertikalen Position eines Neigungsdrehpunkts des Nutzlast-Trägerteils positioniert ist.
Ergänzend kann beispielsweise die folgende Weise als ein Beispiel der Regelungs-/Steuerungsweise der Fahrbewegungseinheit durch das Fahrbewegungseinheit-Steuerungs-/Regelungselement in dem An-Bord-Modus gegeben sein. Das heißt, dass das Fahrbewegungs-Steuerungs-/Regelungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße bestimmt, welche die Antriebskraft definiert, welche auf die Fahrbewegungseinheit gemäß einem Neigungsfehler, welcher ein Fehler zwischen zumindest dem Messwert des Ist-Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils und dem ersten Soll-Neigungswinkel ist, zu übermitteln ist, um den Neigungsfehler nahe an 0 zu bringen. Alternativ bestimmt das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement zum Beispiel die Regelungs-/Steuerungsstellgröße gemäß zumindest dem Neigungsfehler und einem Geschwindigkeitsfehler, welcher ein Fehler zwischen dem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des vorbestimmten Repräsentativpunkts des Fahrzeugs und der Soll-Fahrgeschwindigkeit ist, um den Neigungsfehler nahe an 0 zu bringen, und auch um den Geschwindigkeitsfehler nahe an 0 zu bringen. Danach regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit gemäß der bestimmten Regelungs-/Steuerungsstellgröße über den Aktuator.
Als ein Beispiel der Regelungs-/Steuerungsweise der Fahrbewegungseinheit in dem Übergangsdauermodus ist es zum Beispiel auch denkbar, dass die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit durch Bestimmen der Regelungs-/Steuerungsstellgröße ähnlich zu derjenigen des An-Bord-Modus geregelt/gesteuert wird. In diesem Fall kann der Soll-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils in der spezifischen Dauer in dem Übergangsdauermodus dazu veranlasst werden, sich von dem Soll-Neigungswinkel in dem An-Bord-Modus zu unterscheiden (der erste Soll-Neigungswinkel).
In diesem Fall ist das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement dazu in der Lage, die Empfindlichkeit kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus zu machen, zum Beispiel durch Bestimmen der Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch geeignetes Andern einer Rückkopplungsverstärkung, um den Neigungsfehler nahe an 0 zu machen (beispielsweise eine Proportionalverstärkung), und eine Rückkopplungsverstärkung, um den Geschwindigkeitsfehler von dem An-Bord-Modus in der spezifischen Dauer des Übergangsdauermodus nahe an 0 zu machen (beispielsweise eine Proportionalverstärkung).
Jedoch muss die Regelungs-/Steuerungsweise der Fahrbewegungseinheit in dem Übergangsdauermodus nicht eine ähnliche Regelungs-/Steuerungsweise zu dem An-Bord-Modus sein. Zum Beispiel kann das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement in der spezifischen Dauer im dem Übergangsdauermodus die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit derart regeln/steuern, dass die Fahrbewegungseinheit konstant in einem gestoppten Zustand beibehalten wird (ein Zustand, wo die Fahrgeschwindigkeit auf 0 beibehalten wird), ohne auf den Messwert des Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils angewiesen zu sein. Diverse Weisen können als die Regelungs-/Steuerungsweise der Fahrbewegungseinheit in dem Übergangsdauermodus angewandt werden.
In dem inverspendel-artigen Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann das Nutzlast-Trägerteil dazu eingerichtet sein, in der Lage zu sein, sich bezüglich der vertikalen Richtung um eine Achse in einer Richtung zu neigen, und die Fahrbewegungseinheit kann dazu in der Lage sein, sich auf einem Boden in einer zu der einen Richtung senkrechten Richtung zu bewegen.
Alternativ kann die Fahrbewegungseinheit dazu eingerichtet sein, in allen Richtungen einschließlich einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, welche zueinander orthogonal sind, auf einer Bodenfläche bewegbar zu sein, wobei das Nutzlast-Trägerteil an dem Grundkörper so angebracht ist, dass es bezüglich einer vertikalen Richtung um zwei Achsen, um die erste Achse in der ersten Richtung und um eine zweite Achse in der zweiten Richtung, neigbar ist. In diesem Fall regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement in dem An-Bord-Modus die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit, um zumindest den Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils um die zwei Achsen nahe an den vorbestimmten ersten Soll-Neigungswinkel zu bringen, und regelt/steuert in dem zumindest einen Teil der Dauer in dem Übergangsdauermodus (der spezifischen Dauer) die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit, so dass die Empfindlichkeit bezüglich einer Änderung zumindest des Neigungswinkels um die eine der ersten oder zweiten Achsen oder kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus wird (ein zweiter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der spezifischen Dauer in dem Übergangsdauermodus geregelt/gesteuert, so dass die Empfindlichkeit bezüglich einer Änderung des Neigungswinkels um die eine der ersten oder zweiten Achsen kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus wird.
Sogar wenn daher der Benutzer den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils um die Achse in der einen Richtung für die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung in der spezifischen Dauer ändert, ändert sich die Fahrgeschwindigkeit oder die Fahrbeschleunigung der Fahrbewegungseinheit nicht, oder ist schwierig zu ändern. Daher ist der Benutzer in der spezifischen Dauer in dem Übergangsdauermodus in der Lage, die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung leicht auszuführen in dem Zustand, wo der Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils um die erste Achse geeignet geneigt ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann die Empfindlichkeit bezüglich der Änderung des Neigungswinkels um die andere der ersten und zweiten Achsen nicht kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus gemacht werden.
Ergänzend bedeutet in der vorliegenden Erfindung, dass die Fahrbewegungseinheit „in der Lage ist, sich in alle Richtungen, umfassend die erste Richtung und die zweite Richtung, zu bewegen”, dass die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors der Fahrbewegungseinheit in jedem Augenblick bei Betrachtung in einer axialen Richtung, welche orthogonal zu der ersten Richtung und zu der zweiten Richtung ist, eine Orientierung einer willkürlichen Winkelorientierung um die obengenannte axiale Richtung annehmen kann, wenn die Fahrbewegungseinheit durch den Aktuator betrieben wird. In diesem Fall ist die obengenannte axiale Richtung näherungsweise eine vertikale Richtung oder eine zu der Bodenfläche senkrechte Richtung. Der Begriff „orthogonal” in der vorliegenden Erfindung muss ferner nicht orthogonal im engen Sinne sein und kann leicht von Orthogonal-Sein im engen Sinne abweichen, solange er nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht.
Als die Konfiguration des Nutzlast-Trägerteils kann die folgende Konfiguration angewendet werden. Das heißt, dass das Nutzlast-Trägerteil eine Fußaufsetzeinheit zum Aufsetzen beider Füße des Benutzers enthält, so dass beide Füße beabstandet mit einer Lücke in der Querrichtung des Benutzers ausgerichtet sind, und derart eingerichtet ist, dass der Benutzer in der Lage ist, die Fußaufsetzeinheit in einer stehenden Haltung zu besteigen, wobei die Längsrichtung und die Querrichtung des Benutzers der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung zugewandt sind.
Und in dem Fall, wo das Nutzlast-Trägerteil wie oben in dem zweiten Aspekt der Erfindung dargestellt, eingerichtet ist, regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement vorzugsweise die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in dem zumindest einem Teil der Dauer in dem Übergangsdauermodus (der spezifischen Dauer) so, dass die Empfindlichkeit bezüglich der Änderung zumindest des Neigungswinkels um die erste Achse kleiner ist als diejenige in dem An-Bord-Modus (ein dritter Aspekt der Erfindung).
Das heißt, dass in dem Fall, wo das Nutzlast-Trägerteil von einer Konfiguration ist, welche die Fußaufsetzeinheit enthält, tritt in dem Zwischenverlauf der Aufsteigebewegung oder der Absteigebewegung des Benutzers generell ein Zustand auf, wo der Benutzer nur einen Fuß auf die Fußaufsetzeinheit aufsetzt. In diesem Fall wird die Position der auf die Fußaufsetzeinheit wirkenden Last zu einer Seite in der Querrichtung des Benutzers durch das Gewicht des Benutzers verschoben, so dass das Nutzlast-Trägerteil dazu tendiert, sich um die Achse in der Längsrichtung des Benutzers (der ersten Richtung) zu neigen. In einem solchen Fall ist es daher wünschenswert, dass die Empfindlichkeit gering ist. Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement daher in der spezifischen Dauer die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit so, dass die Empfindlichkeit bezüglich der Änderung des Neigungswinkels zumindest um die Achse in der ersten Richtung kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus wird. Dadurch wird es möglich, das Nutzlast-Trägerteil geeignet um die Achse in der ersten Richtung zu neigen, welche die Längsrichtung des Benutzer ist, in dem Zustand, in welchem die Fahrbewegungseinheit sich nicht bewegt oder schwer zu bewegen ist, in der spezifischen Dauer des Übergangsdauermodus. Die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung des Benutzers wird folglich vereinfacht.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist das Fahrzeug vorzugsweise mit einem Fußaufsetz-Detektionselement ausgestattet, welches eine Ausgabe erzeugt gemäß zumindest, ob jeder Fuß des Benutzers auf der Fußaufsetzeinheit aufgesetzt ist oder nicht, und der zumindest eine Teil der Dauer (die spezifische Dauer) eine Dauer in dem Übergangsdauermodus enthält, in welcher die Ausgabe des Fußaufsetz-Detektionselements eine Ausgabe wird, welche angibt, dass nur ein Fuß des Benutzers auf der Fußaufsetzeinheit aufgesetzt ist (ein vierter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wird es möglich, die Bedingung, wo die Fahrbewegungseinheit sich nicht bewegt oder schwer zu bewegen ist, automatisch zu erkennen, sogar wenn zumindest der Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils um die Achse in der ersten Richtung (die Längsrichtung des Benutzers) sich in einem Zustand ändert, wo der Benutzer nur einen Fuß auf die Fußaufsetzeinheit in dem Zwischenverlauf der Aufsteigebewegung und der Absteigebewegung aufsetzt.
Gemäß dem dritten Aspekt oder dem vierten Aspekt der Erfindung kann der Grundkörper ferner mit einem Griff ausgestattet sein, welchen der zumindest einen Fuß auf den Boden aufsetzende Benutzer ergreifen kann und der mit dem Nutzlast-Trägerteil integral neigbar ist. In diesem Fall regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in dem zumindest einen Teil der Dauer in dem Übergangsdauermodus (der spezifischen Dauer), um die Empfindlichkeit bezüglich der Änderung des Neigungswinkels um die erste Achse kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus zu machen, und auch, um zumindest den Neigungswinkel um die Achse in der ersten Richtung näher an einen Übergangsdauer-Soll-Neigungswinkel zu bringen, welcher ein vorbestimmter Winkel ist, welcher einen größeren Neigungsbetrag bezüglich der vertikalen Richtung aufweist als eine Komponente um die erste Achse von dem ersten Soll-Neigungswinkel (einem fünften Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung wird es in der spezifischen Dauer in dem Übergangsdauermodus möglich, zumindest den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils um die erste Achse auf dem Übergangsdauer-Soll-Neigungswinkel in dem Zustand, wo die Fahrbewegungseinheit schwierig zu bewegen ist, leicht beizubehalten, das heißt, den Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils auf dem Neigungswinkel leicht beizubehalten, in welchem der Benutzer die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung leicht ausführen kann. Hierbei wird in diesem Fall die Antriebskraft an die Fahrbewegungseinheit übermittelt, wenn der Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils um die erste Achse von dem Übergangsdauer-Soll-Neigungswinkel abweicht, um die Abweichung zu verkleinern. In diesem Fall ist es jedoch auch möglich, die Fahrbewegungseinheit durch Greifen des Griffs in dem Zustand, wo der Benutzer zumindest einen Fuß auf dem Boden aufsetzt, vom Fahren zurückzuhalten.
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung ist der Griff vorzugsweise mit einem Bedienelement zum Anweisen der Änderung des Betriebsmodus des Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselements versehen (ein sechster Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung ist der Benutzer in der Lage, den Betriebsmodus während des Greifens des Griffs zu ändern. Als solches wird es möglich, die Haltung des Nutzlast-Trägerteils zu der Zeit eines Wechsels des Betriebsmodus vom abrupten Ändern und dergleichen abzuhalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht eines inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine Seitenansicht des inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines unteren Abschnitts des inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
4 ist eine Perspektivansicht des unteren Abschnitts des inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
5 ist eine Perspektivansicht einer Fahrbewegungseinheit (Radeinheit) des inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
6 ist eine Darstellung, welche die Anordnungsbeziehung zwischen der Fahrbewegungseinheit (Radeinheit) und freien Rollen des inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
7 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung durch eine Regelungs-/Steuerungseinheit des inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
8 ist eine Darstellung, welche ein Inverspendel-Modell, welches das dynamische Verhalten des inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform ausdrückt, veranschaulicht;
9 ist ein Blockdiagramm, welches eine auf die Verarbeitung im SCHRITT 5 der 7 bezogene Verarbeitungsfunktion darstellt;
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Verstärkungseinstellelements 78 darstellt;
11 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 10 gezeigten Begrenzungsprozessors 86 (oder ein in 12 gezeigter Begrenzungsprozessor 100);
12 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 76 darstellt;
13 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Haltungs-Regelungs-/Steuerungsrechners 80 darstellt;
14 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung in SCHRITT 4 der 7 darstellt;
15 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung in SCHRITT 12 der 14 darstellt;
16 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung in SCHRITT 13 der 14 darstellt;
17 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung in SCHRITT 14 der 14 darstellt;
18 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung in SCHRITT 14 der 14 darstellt; und
19 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung in SCHRITT 15 der 14 darstellt.
Modus zum Ausführen der Erfindung
[Erste Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Zuerst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 der Aufbau eines inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst ein inverspendel-artiges Fahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Nutzlast-Trägerteil 3 für einen Benutzer (Fahrer), eine Fahrbewegungseinheit 5, welche in der Lage ist, in alle Richtungen (alle zweidimensionalen Richtungen, umfassend eine Längsrichtung und eine Querrichtung) auf einer Bodenfläche zu fahren, während sie mit der Bodenfläche in Kontakt steht, einen Aktuator 7, welcher eine Antriebskraft zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit 5 der Fahrbewegungseinheit 5 vermittelt und einen Grundkörper 9, an welchem das Nutzlast-Trägerteil 3, die Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 montiert sind.
In der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform bedeuten hier „die Längsrichtung” und „die Querrichtung” die Richtungen, welche mit der Längsrichtung bzw. der Querrichtung des Oberkörpers eines Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils 3 in einer normalen Haltung zusammenfallen oder im Wesentlichen zusammenfallen. im Übrigen ist „die normale Haltung” eine bei der Ausgestaltung vorgesehene Haltung, welche sich auf das Nutzlast-Trägerteil 3 bezieht und sie ist eine Haltung, in welcher die Rumpfachse des Oberkörpers des Benutzers näherungsweise in der vertikalen Richtung ausgerichtet ist und der Oberkörper nicht verdreht ist.
In diesem Fall sind in 1 „die Längsrichtung” und „die Querrichtung” die zur Zeichenebene senkrechte Richtung bzw. die Querrichtung der Zeichenebene. In 2 sind „die Längsrichtung” und „die Querrichtung” die Querrichtung der Zeichenebene bzw. die zur Zeichenebene senkrechte Richtung. Ferner werden bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die den Bezugszeichen beigefügten Abkürzungen „R” und „L” verwendet werden, um den Bezug zur rechten Seite bzw. linken Seite des Fahrzeugs 1 zu bezeichnen.
Der Grundkörper 9 ist mit einem unteren Rahmen 11, an welchem die Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 angebracht sind, und einem sich aufwärts von dem oberen Ende des unteren Rahmens 11 erstreckenden Tragrahmen 13 bereitgestellt.
Der untere Rahmen 11 ist mit einem Paar von Abdeckelementen 21R und 21L bereitgestellt, welche sich gegenüberliegend in einer gabelnden Form mit einer Lücke dazwischen in der Querrichtung angeordnet sind. Die oberen Endabschnitte (die Gabelabschnitte) dieser Abdeckelemente 21R und 21L sind durch eine Gelenkwelle 23 verbunden, welche eine longitudinale axiale Mitte aufweist, so dass eines der Abdeckelemente 21R bzw. 21L um die Gelenkwelle 23 bezüglich des anderen relativ schwenkbar ist. In diesem Fall sind die Abdeckelemente 21R und 21L durch nicht gezeigte Federn in einer Richtung vorgespannt, in welcher sich die unteren Endabschnitte (die distalen Enden der Gabelabschnitte) der Abdeckelemente 21R und 21L verengen.
Der untere Rahmen 11 ist mit einer Fußaufsetzeinheit als das Nutzlast-Trägerteil 3 des Benutzers fixiert. Die Fußaufsetzeinheit 3 ist von einem Paar Fußrasten 3R, 3L gebildet, an welchen der rechte Fuß bzw. der linke Fuß des Benutzers aufgesetzt ist. Die Fußraste 3R an der rechten Seite ist derart bereitgestellt, dass sich die Fußraste nach rechts von dem Außenflächenabschnitt des Abdeckelements 3R erstreckt, und die Fußraste 3L an der linken Seite ist derart bereitgestellt, dass sich die Fußraste nach links von dem Außenflächenabschnitt des Abdeckelements 21L erstreckt. In dem inverspendel-artigen Fahrzeug 1 der vorliegenden Erfindung (im Folgenden leicht als das Fahrzeug 1 bezeichnet) besteigt der Benutzer das Fahrzeug 1 in einer stehenden Haltung, während des Aufsetzens beider Füße des Benutzers auf den Fußrasten 3R, 3L. In dem An-Bord-Zustand sind beide Füße des Benutzers mit einer Lücke in der Querrichtung des Benutzers beabstandet, so dass die Radanordnung 5 zwischen beiden Füßen existiert.
Ferner ist ein Griff 15, welcher der auf der Fußaufsetzeinheit 3 stehende Benutzer ergreift, an dem oberen Abschnitt des Tragrahmens 14 fixiert. Der Griff 15 ist von einem Griff 15R gebildet, welcher derart bereitgestellt ist, dass sich der Griff nach rechts von dem oberen Abschnitt des Tragrahmens 13 erstreckt, und ein Griff 15L, welcher derart bereitgestellt ist, dass sich der Griff nach links von dem oberen Abschnitt des Tragrahmens 13 erstreckt.
Die Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 sind zwischen den Abdeckelementen 21R und 21L des unteren Rahmens 11 angeordnet. Der Aufbau der Fahrbewegungseinheit 5 und des Aktuators 7 werden unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben werden.
Die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 weisen den selben Aufbau auf wie diejenigen, welche beispielsweise in 1 des vorangehend erwähnten Patentdokuments 2 offenbart sind. Daher werden bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die Aspekte des Aufbaus der Fahrbewegungseinheit 5 und des Aktuators 7, welche in dem obengenannten Patentdokument 2 beschrieben sind, nur kurz beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Fahrbewegungseinheit 5 eine aus einem gummielastischen Material hergestellte Radanordnung, welche mit einer ringförmigen Form gebildet ist und eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform aufweist. Diese Fahrbewegungseinheit 5 (nachfolgend als die Radanordnung 5 bezeichnet) verformt sich elastisch, um in der Lage zu sein, um eine Mitte C1 des kreisförmigen Querschnitts zu rotieren (insbesondere die Umfangslinie, welche den Mittelpunkt C1 des kreisförmigen Querschnitts passiert und welche konzentrisch mit der axialen Mitte der Radanordnung 5 ist), wie durch den Pfeil Y1 in 5 und 6 angedeutet.
Die Radanordnung 5 ist zwischen den Abdeckelemente 21R und 21L angeordnet, wobei eine axiale Mitte C2 davon (eine axiale Mitte C2 orthogonal zu der Durchmesserrichtung der gesamten Radanordnung 5) in Querrichtung ausgerichtet ist, und tritt mit einer Bodenfläche an dem unteren Endabschnitt der Außenumfangsfläche der Radanordnung 5 in Kontakt.
Die Radanordnung 5 ist in der Lage, eine Drehbewegung um die axiale Mitte C2 der Radanordnung, wie durch einen Pfeil Y2 in 5 angedeutet, (eine Rollbewegung auf einer Bodenfläche) und eine Drehbewegung um die Mitte C1 des Querschnitts der Radanordnung 5 durchzuführen, indem sie von dem Aktuator 7 angetrieben wird (wird später im Detail zu diskutieren sein). Als Ergebnis davon ist die Radanordnung 5 in der Lage, in alle Richtungen auf einer Bodenfläche durch die Bewegungen zu fahren, welche die obengenannten Drehbewegungen kombinieren.
Der Aktuator 7 ist mit einem Drehelement 27R und zwischen der Radanordnung 5 und dem rechten Abdeckelement 21R angeordneten freien Rollen 29R, einem Drehelement 27L und zwischen der Radanordnung 5 und dem linken Abdeckelement 17L angeordneten freien Rollen 29L, einem Elektromotor 31R, welcher als ein oberhalb des Drehelements 27R und den freien Rollen 29R angeordneter Aktuator dient, und einem Elektromotor 31L, welcher als ein oberhalb des Drehelements 27L und den freien Rollen 29L dienender Aktuator bereitgestellt ist.
Die Gehäuse der Elektromotoren 31R und 31L sind an dem Abdeckelement 21R bzw. 21L angebracht. Obwohl nicht gezeigt, sind die elektrischen Quellen (Batterien oder Kondensatoren) der Elektromotoren 31R und 31L an einem geeigneten Ort des Grundkörpers 9, wie dem Tragerahmen 13 oder dergleichen, montiert.
Das Drehelement 27R ist rotierend durch das Abdeckelement 21R durch Zwischenschaltung. einer eine Querachsenmitte aufweisenden Tragachse 33R getragen. Ebenso ist das Drehelement 27L durch das Abdeckelement 21L durch Zwischenschaltung einer eine Querachsenmitte aufweisenden Trageachse 33L getragen. In diesem Fall sind der axiale Drehmittelpunkt des Drehelements 27R (der axiale Mittelpunkt der Tragachse 33R) und der axiale Drehmittelpunkt des Drehelements 27L (der axiale Mittelpunkt der Tragachse 33L) konzentrisch zueinander.
Die Drehelemente 27R und 27L sind mit den Ausgangswellen des Elektromotors 31R bzw. 31L durch Zwischenschaltung von Kraftübertragungsmechanismen, welche Funktionen von Reduzierstücken umfassen, verbunden und werden durch die von dem Elektromotor 31R bzw. 31L übertragene Antriebskraft (Drehmoment) zur Drehung angetrieben. Die Kraftübertragungsmechanismen sind beispielsweise ein Riemenscheibe Riemen-System. Wie in 3 dargestellt, ist das Drehelement 27R insbesondere mit der Ausgangswelle des Elektromotors 31R durch Zwischenschaltung einer Riemenscheibe 35R und eines Riemens 37R verbunden. Ebenso ist das Drehelement 27L mit der Ausgangswelle des Elektromotors 31L durch Zwischenschaltung einer Riemenscheibe 35L und eines Riemens 37L verbunden.
im Übrigen kann der obengenannte Kraftübertragungsmechanismus beispielsweise aus einem Ritzel und einer Verbindungskette gebildet sein oder kann aus einer Mehrzahl von Zahnrädern gebildet sein. Als eine andere Alternative können die Elektromotoren 31R und 31L derart gebildet sein, dass deren Ausgangswellen angeordnet sind, um den Drehelementen 27R und 27L gegenüberzuliegen, um die Ausgangswellen derart anzuordnen, dass sie konzentrisch mit den Drehelementen 27R und 27L sind und die Ausgangswellen der Elektromotoren 31L und 31R können durch Zwischenschaltung von Reduzierstücken (beispielsweise Planetgetriebevorrichtungen) mit dem Drehelement 27R bzw. 27L verbunden sein.
Die Drehelemente 27R und 27L weisen die gleiche Form auf und sind als Kreiskegelstümpfe gebildet, deren Durchmesser sich zur Radanordnung 5 hin verringern und deren Außenumfangsflächen geneigte Außenumfangsflächen 39R und 39L bilden.
Eine Mehrzahl der freien Rollen 29R ist um die geneigte Außenumfangsfläche 39R des Drehelements 27R derart angeordnet, dass die freien Rollen 29R in regelmäßigen Abständen auf dem mit dem Drehelement 27R konzentrischen Umfang angeordnet sind. Ferner sind diese freien Rollen 29R an der geneigten Außenumfangsfläche 39R durch Zwischenschaltung der Bügel 41R angebracht und sind drehend durch die Bügel 41R getragen.
Ebenso ist eine Mehrzahl von freien Rollen 29L (der gleichen Anzahl wie die der freien Rollen 29R) um die geneigte Außenumfangsfläche 39L des Drehelements 27L derart angeordnet, dass die freien Rollen 29L in regelmäßigen Abständen auf dem mit dem Drehelement 27L konzentrischen Umfang angeordnet sind. Ferner sind diese freien Rollen 29L an der geneigten Außenumfangsfläche 39L durch Zwischenschaltung der Bügel 41L angebracht und sind drehbar von den Bügeln 41L getragen.
Die Radanordnung 5 ist konzentrisch mit den Drehelementen 27R und 27L angeordnet und zwischen den dem Drehelement 27R benachbarten freien Rollen 29R und den dem Drehelement 27L benachbarten freien Rollen 29L gehalten.
Wie in 1 und 6 dargestellt, sind die freien Rollen 29R und 29L in diesem Fall in Stellungen angeordnet, in welchen deren axiale Mitten C3 gegen die axiale Mitte C2 der Radanordnung 5 geneigt sind und auch gegen die Durchmesserrichtung der Radanordnung 5 geneigt sind (die radiale Richtung, welche die axiale Mitte C2 und die freien Rollen 29R und 29L bei Betrachtung der Radanordnung 5 in Richtung der axialen Mitte C2 davon verbindet). In den obengenannten Stellungen werden ferner die Außenumfangsflächen der Rollen 29R bzw. 29L in einen schrägen Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Radanordnung 5 gedrückt.
Allgemein gesagt, werden die rechten freien Rollen 29R in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Radanordnung 5 in Stellungen in Kontakt gedrückt, in welchen eine Reibungskraftkomponente in der Richtung um die axiale Mitte C2 (eine Reibungskraftkomponente in der Tangentialrichtung des Innenumfangs der Radanordnung 5) und eine Reibungskraftkomponente in der Richtung um die Mitte C1 des Querschnitts der Radanordnung 5 (eine Reibungskraftkomponente in der Tangentialrichtung des kreisförmigen Querschnitts) auf die Radanordnung an einer Fläche ausgeübt werden kann, welche mit der Radanordnung 5 in Kontakt steht, wenn das Drehelement 27R um die axiale Mitte C2 zur Drehung angetrieben wird. Das Gleiche gilt für die linken freien Rollen 29L.
Wie vorangehend beschrieben, werden die Abdeckelemente 21R und 211 in diesem Fall durch nicht gezeigte Federn in die Richtung zum Verengen der unteren Endabschnitte (der distalen Enden der Gabelabschnitte) der Abdeckelemente 21R und 21L vorgespannt. Somit hält die treibende Kraft die Radanordnung 5 zwischen den rechten freien Rollen 29R und den linken freien Rollen 29L und die freien Rollen 29R und 29L werden in Presskontakt mit der Radanordnung 5 gehalten (insbesondere der Presskontaktzustand, welcher ermöglicht, dass eine Reibungskraft zwischen den freien Rollen 29R und 29L und der Radanordnung 5 wirkt).
Wenn bei dem den vorangehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Fahrzeug 1 die Drehelemente 27R und 27L zur Drehung mit der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung durch den Elektromotor 31R bzw. 31L angetrieben werden, wird sich die Radanordnung 5 um die axiale Mitte C2 in der gleichen Richtung wie der Drehelemente 27R und 27L drehen. Dies veranlasst die Radanordnung 5 dazu, auf einer Bodenfläche in der Längsrichtung zu rollen und das gesamte Fahrzeug 1 wird in der Längsrichtung fahren. In diesem Fall dreht sich die Radanordnung 5 nicht um die Mitte C1 von dessen Querschnitt.
Wenn ferner beispielsweise die Drehelemente 27R und 27L in einander entgegengesetzten Richtungen mit Geschwindigkeiten der gleichen Größe zur Drehung angetrieben werden, wird sich die Radanordnung 5 dann um die Mitte C1 von dessen Querschnitt drehen. Dies veranlasst die Radanordnung 4, in die Richtung der axialen Mitte C2 davon zu fahren (das heißt in die Querrichtung), wodurch das gesamte Fahrzeug 1 veranlasst wird, in die Querrichtung zu fahren. In diesem Fall dreht sich die Radanordnung 5 nicht um die axiale Mitte C2 davon.
Wenn ferner die Drehelemente 27R und 27L in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen mit voneinander verschiedenen Geschwindigkeiten (Geschwindigkeiten umfassende Richtungen) zur Drehung angetrieben werden, wird sich die Radanordnung 5 dann um die axiale Mitte C2 und auch um die axiale Mitte C1 von dessen Querschnitt drehen.
Zu diesem Zeitpunkt veranlassen Bewegungen, welche die obengenannten Drehbewegungen (kombinierte Bewegungen) kombinieren, die Radanordnung 5 dazu, in Richtungen zu fahren, welche relativ zu der Längsrichtung und der Querrichtung geneigt sind, wodurch das gesamte Fahrzeug 1 veranlasst wird, in die gleiche Richtung wie die der Radanordnung 5 zu fahren. Die Fahrtrichtung der Radanordnung 5 wird sich in diesem Fall in Abhängigkeit der Differenz zwischen den Drehrichtungen umfassenden Drehgeschwindigkeiten der Drehelemente 27R und 27L (die Drehgeschwindigkeitsvektoren, deren Polaritäten gemäß den Drehrichtungen definiert sind) ändern.
Die Fahrbewegungen der Radanordnung werden wie vorangehend beschrieben ausgeführt. Deshalb wird es möglich, die Fahrgeschwindigkeit und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch Regeln/Steuern der Drehgeschwindigkeiten (umfassend die Drehrichtungen) der Elektromotoren 31R und 31L und somit durch Regeln/Steuern der Drehgeschwindigkeiten der Drehelemente 27R und 27L zu regeln/steuern.
Die Fußaufsetzeinheit 3 und der Grundkörper 9 sindim Übrigen um die Querachsenmitte C2 neigbar, wobei die axiale Mitte C2 der Radanordnung 5 der Tragepunkt ist, und auch zusammen mit der Radanordnung 5 um die longitudinale Achse neigbar, wobei die Bodenkontaktfläche (die untere Endfläche) der Radanordnung 5 der Tragepunkt ist.
Der Aufbau zum Regeln/Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jetzt beschrieben werden. Ausgehend von einem XYZ-Koordinatensystem, in welchem, wie in 1 und 2 dargestellt, die longitudinale horizontale Achse durch eine X-Achse angedeutet ist, die seitliche horizontale Achse durch eine Y-Achse angedeutet ist und die vertikale Richtung durch eine Z-Achse angedeutet ist, können in der folgenden Beschreibung die Längsrichtung und die Querrichtung als die X-Achsen-Richtung bzw. die Y-Achsen-Richtung bezeichnet werden.
Zuerst wird die Regelung/Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs 1 umrissen werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird grundsätzlich, wenn der Benutzer, welcher das Fahrzeug 1 in einer stehenden Haltung auf der Fußaufsetzeinheit 3 (der Fußrasten 3R, 3L) während eines Greifens der Griffe 15R, 15L besteigt, seinen Oberkörper neigt (insbesondere, wenn der Oberkörper derart geneigt wird, dass die Position des Gesamtschwerpunkts, welcher den Benutzer und das Fahrzeug 1 kombiniert (die auf eine horizontale Ebene projizierte Position) bewegt wird), der Grundkörper 9 dann zusammen mit der Fußaufsetzeinheit 3 zu der Seite hin geneigt, zu welcher der Oberkörper geneigt worden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass das Fahrzeug 1 zu der Seite hin fährt, zu welcher sich der Grundkörper 9 geneigt hat. Beispielsweise, wenn der Benutzer seinen Oberkörper nach vorne neigt, was den Grundkörper 9 dazu veranlasst, sich zusammen mit der Fußaufsetzeinheit 3 nach vorne zu neigen, wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 dann geregelt/gesteuert, um das Fahrzeug 1 dazu zu veranlassen, nach vorne zu fahren.
Anders ausgedrückt, stellt gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Betrieb, in welchem der Benutzer seinen Oberkörper bewegt, was die Fußaufsetzeinheit 3 und den Grundkörper 9 dazu veranlasst, sich zu neigen, einen grundlegenden Lenkbetrieb für das Fahrzeug 1 bereit (eine Bewegungsanforderung des Fahrzeugs 1) und die Fahrbewegung der Radanordnung 5 wird gemäß dem Lenkbetrieb durch den Aktuator 7 geregelt/gesteuert.
Bei dem Fahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird hier die Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 als die Bodenkontaktfläche des gesamten Fahrzeugs 1 eine einzige lokale Region sein, welche kleiner als eine durch eine Projektion auf eine Bodenfläche des Fahrzeugs 1 und des Benutzers in dem Fahrzeug resultierende Region ist, und eine Bodenreaktionskraft wird nur auf die einzige lokale Region wirken. Aus diesem Grund muss die Radanordnung 5 derart bewegt werden, dass der gesamte Schwerpunkt des Benutzers und des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen unmittelbar über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist, um zu verhindern, dass der Grundkörper 9 durch Neigen umfällt.
Deshalb wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Haltung des Grundkörpers 9 in einem Zustand, in dem der gesamte Schwerpunkt des Benutzers und des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen direkt über dem Mittelpunkt der Radanordnung 5 angeordnet ist (der Mittelpunkt an der axialen Mitte C2) (genauer gesagt, in einem Zustand, in dem der Schwerpunkt im Wesentlichen direkt über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist) als eine Soll-Haltung definiert und die Fahrbewegung der Radanordnung 5 wird grundsätzlich derart geregelt/gesteuert, dass die Ist-Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Soll-Haltung konvergiert.
Ferner wird in einem Zustand, in dem kein Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 ist, die Haltung des Grundkörpers 9 in einem Zustand, in dem der alleinige Schwerpunkt des Fahrzeugs im Wesentlichen unmittelbar oberhalb des Mittelpunkts der Radanordnung 5 angeordnet ist (der Mittelpunkt an der axialen Mitte C2) (genauer gesagt, in einem Zustand, in dem der Schwerpunkt im Wesentlichen direkt über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist) als eine Soll-Haltung definiert, und die Ist-Haltung des Grundkörpers 9 wird gegen die Soll-Haltung konvergiert. Somit wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass sich das Fahrzeug 1 selbst stützt, ohne den Grundkörper 9 dazu zu veranlassen, durch Neigen umzufallen.
Des Weiteren wird in einem Zustand von dem Zustand, wo sich der Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 befindet, die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 schneller wird, wenn die Abweichung der Ist-Haltung des Grundkörpers 9 von der Soll-Haltung größer wird, und dass das Fahren des Fahrzeugs 1 in dem Zustand stoppt, wo die Ist-Haltung des Grundkörpers 9 mit der Soll-Haltung übereinstimmt.
Wenn ferner der Benutzer beabsichtigt, auf das Fahrzeug 1 aufzusteigen, oder beabsichtigt, von dem Fahrzeug 1 abzusteigen, wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung durch den Benutzer leicht ausgeführt werden können.
Ergänzend bedeutet „die Haltung” eine räumliche Orientierung. Wenn sich in der vorliegenden Ausführungsform der Grundkörper 9 zusammen mit der Fußaufsetzeinheit 3 neigt, ändern sich die Haltungen des Grundkörpers 9 und der Fußaufsetzeinheit 3. In der vorliegenden Ausführungsform neigen sich der Grundkörper 9 und die Fußaufsetzeinheit 3 ferner integral, so dass sich ein Konvergieren der Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Soll-Haltung äquivalent zu einem Konvergieren der Haltung der Fußaufsetzeinheit 3 an eine der Fußaufsetzeinheit 3 zugeordneten Soll-Haltung ist (die Haltung der Fußaufsetzeinheit in einem Zustand, in dem die Haltung des Grundkörpers 9 mit einer Soll-Haltung des Grundkörpers 9 übereinstimmt.
Um den Betrieb des vorangehend beschriebenen Fahrzeugs 1 zu regeln/steuern, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine als elektronische Schaltungseinheit gebildete Regelungs-/Steuerungseinheit 50, welche hauptsächlich einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltungseinheit für die Elektromotoren 31R und 31L umfasst, ein Neigungssensor 52 zum Messen eines Neigungswinkels θb relativ zu der vertikalen Richtung (die Schwerkraftsrichtung) eines vorbestimmten Abschnitts des Grundkörpers 9 und eine Änderungsgeschwindigkeit davon (dθb/dt) als der mit der Haltung des Grundkörpers 9 in Beziehung stehenden Zustandsbetrag (oder der Haltung der Fußaufsetzeinheit 3), Lastsensoren 54R, 54L zum Detektieren, ob ein Benutzer den Fuß auf die Fußrasten 3R, 3L der Fußaufsetzeinheit 3 setzt oder nicht, und Drehcodierer 56R und 56L, welche als Winkelsensoren zum Detektieren der Drehwinkel und der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Ausgangswelle des Elektromotors 31R bzw. 31L dienen, ein Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58 zum Veranlassen der Regelungs-/Steuerungseinheit 50, die Tatsache, dass der Benutzer beabsichtigt, auf das Fahrzeug 1 aufzusteigen, oder beabsichtigt, von dem Fahrzeug 1 abzusteigen, zu realisieren, sind jeweils an geeigneten Stellen des Fahrzeugs 1 wie in 1 und 2 dargestellt, angebracht.
In diesem Fall sind die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 und der Neigungssensor 52 an dem Tragrahmen 13 beispielsweise dadurch angebracht, dass sie in dem Tragrahmen 13 des Grundkörpers 9 aufgenommen sind. Ferner sind die Lastsensoren 54R, 54L in den jeweiligen Fußrasten 3R, 3L aufgenommen. Ferner sind die Drehkodierer 56R und 56L integral mit den Elektromotoren 31R und 311 bereitgestellt. Die Drehkodierer 56R und 56L können alternativ an dem Drehelement 27R bzw. 27L angebracht sein.
Der obengenannte Neigungssensor 52 ist insbesondere aus einem Beschleunigungssensor und einem Ratensensor (Winkelgeschwindigkeitssensor) wie einem Gyrosensor gebildet, und gibt Detektionssignale dieser Sensoren an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 aus. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt dann eine vorgegebene Messrechenverarbeitung (diese kann allgemein als Rechenverarbeitung bekannt sein) auf Grundlage der Ausgaben des Beschleunigungssensors und des Ratensensors des Neigungssensors 52 aus, wodurch der Messwert des Neigungswinkels θb relativ zu der vertikalen Richtung des Abschnitts, an welchem der Neigungssensor 52 installiert ist (Tragrahmen 13 in der vorliegenden Ausführungsform), und der Messwert der Neigungswinkelgeschwindigkeit θbdot, welche eine Änderungsrate (differentieller Wert) davon ist, berechnet wird.
Der zu messende Winkel θb (nachfolgend als ein Grundkörper-Neigungswinkel θb in einigen Fällen bezeichnet) ist in diesem Fall insbesondere aus einer Komponente in die Richtung um die Y-Achse (eine Höhenrichtung) θb_x und einer Komponente in die Richtung um die X-Achse (eine Rollrichtung) θb_y gebildet. Ebenso ist die zu messende Neigungswinkelgeschwindigkeit θbdot (nachfolgend als Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit θbdot in einigen Fallen bezeichnet) aus einer Komponente in die Richtung um die Y-Achse (die Höhenrichtung) θbdot_x (=dθb_x/dt) und einer Komponente in die Richtung um die X-Achse (die Rollrichtung) θbdot_j (=dθby/dt) gebildet.
Ergänzend neigen sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Fußrasten 3R, 3L der Fußaufsetzeinheit 3 integral mit dem Tragrahmen 13 des Grundkörpers 9, so dass der Grundkörper-Neigungswinkel θb auch eine Bedeutung als der Neigungswinkel der Fußaufsetzeinheit 3 hat.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden im Hinblick auf Variablen, wie ein Bewegungszustandsbetrag, welcher Komponenten in Richtungen der X-Achse und der Y-Achse aufweist, wie der obengenannte Grundkörper-Neigungswinkel θb (oder Richtungen um jede Achse) oder Variablen, wie auf den Bewegungszustandsbetrag bezogene Koeffizienten, die Bezugszeichen der Variablen mit einem Suffix „_x” oder „_y” versehen, um die Komponenten unterscheidbar zu bezeichnen.
Für die auf Translationsbewegungen, wie eine Translationsgeschwindigkeit, bezogene Variablen wird in diesem Fall eine Komponente in der X-Achsen-Richtung davon mit einem Suffix „x” versehen werden, und eine Komponente in der Y-Achsen-Richtung davon wird mit einem Suffix „_y” versehen werden.
Unterdessen wird im Hinblick auf Drehbewegungen bezogene Variablen, wie Winkel, Drehgeschwindigkeiten (Winkelgeschwindigkeiten) und eine Winkelbeschleunigung, der Übersichtlichkeit halber eine Komponente in die Richtung um die Y-Achse mit dem Suffix „_x” versehen werden, und eine Komponente in die Richtung um die X-Achse wird mit dem Suffix „_y” versehen werden, um zu den auf Translationsbewegungen bezogenen Variablen mit Suffixen zu passen.
Ferner wird, um eine Variable in der Form eines Paares einer Komponente in der X-Achsen-Richtung (oder eine Komponente in Richtung um die Y-Achse) und eine Komponente in der Y-Achsen-Richtung (oder eine Komponente in Richtung um die X-Achse) zu bezeichnen, der Suffix „_xy” zu dem Bezugszeichen der Variable hinzugefügt. Beispielsweise, um den obengenannten Grundkörper-Neigungswinkel θb in der Form des Paares einer Komponente in Richtung um die Y-Achse θb_x und einer Komponente in Richtung um die X-Achse θb_y auszudrücken, wird das Paar durch „der Grundkörper-Neigungswinkel θb_xy” bezeichnet werden.
Der Lastsensor 54R von den Lastsensoren 54R, 54L ist in der Fußraste 3R aufgenommen, um einer Last von dem rechten Fuß des Benutzers auf die Fußraste 3R ausgesetzt zu werden, wenn der Benutzer seinen rechten Fuß auf die Fußraste 3R setzt, und gibt ein Detektionssignal nach Maßgabe der Last an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 aus. In ähnlicher Weise ist der Lastsensor 54L in der Fußraste 3L aufgenommen, um einer Last von dem linken Fuß des Benutzers auf die Fußraste 3L ausgesetzt zu werden, wenn der Benutzer seinen linken Fuß auf die Fußraste 3L aufsetzt, und gibt ein Detektionssignal nach Maßgabe der Last an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 aus. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bestimmt dann, ob der Benutzer seine Füße auf die Fußrasten 3R, 3L aufsetzt oder nicht nach Maßgabe des Messwerts der durch die Ausgabe der Lastsensoren 54R, 54L angezeigten Last. In diesem Fall bedeutet der Zustand, wo der Benutzer seine Füße auf die beiden Fußrasten 3R, 3L setzt, den Zustand, wo der Benutzer das Fahrzeug 1 besteigt.
Anstelle der Lastsensoren 54R, 54L kann ein schalterartiger Sensor, welcher zum Beispiel einschaltet, wenn ein Benutzer den Fuß in jeder Fußraste 3R, 3L setzt, verwendet werden.
Der Drehkodierer 56R erzeugt ein Pulssignal jedes Mal, wenn die Ausgangswelle des Elektromotors 31R sich um einen vorgegebenen Winkel dreht und gibt das Pulssignal an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 aus. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 misst dann basierend auf dem Pulssignal den Drehwinkel der Ausgangswelle des Elektromotors 53R und misst ferner die zeitliche Änderungsrate (differentieller Wert) des Messwertes des Drehwinkels als die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 53R. Das Gleiche gilt für den Drehkodierer 56L für den Elektromotor 31L.
Das Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58 ist in der vorliegenden Ausführungsform an einem der Griffe 15R, 15L, beispielsweise an dem Griff 15R, angebracht. Ein Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58 ist beispielsweise ein Schalter, welcher dazu in der Lage ist, durch selektives Drücken eines Endes 58a und eines anderen Endes 59b bedienbar zu sein, und ein der Drückbedienung entsprechendes Signal (einzelnes Trigger-Signal) wird an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgegeben, wenn jeder Endabschnitt 58a, 58b durch Drücken bedient wird. Einer der Endabschnitte 58a, 58b, beispielsweise der Endabschnitt 58a, ist in diesem Fall in der vorliegenden Erfindung ein Abschnitt, der durch die Drückbedienung auszuführen ist, wenn der Benutzer beabsichtigt, das Fahrzeug 1 zu besteigen (insbesondere, wenn der Benutzer beabsichtigt, mit der Aufsteigebewegung zu beginnen), und der andere Endabschnitt 58b ist ein Abschnitt, welcher durch Drückbedienung auszuführen ist, wenn der Benutzer beabsichtigt, von dem Fahrzeug 1 abzusteigen (insbesondere, wenn das Fahrzeug beabsichtigt, mit der Absteigebewegung zu beginnen). Nachfolgend werden die Endabschnitte 58a, 58b des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 als ein Aufsteige-Bedienelement 58a bzw. ein Absteige-Bedienelement 58b bezeichnet.
In dem Zustand, wo keine Druckbedienung sowohl auf das Aufsteige-Bedienelement 58a und das Absteige-Bedienelement 58b ausgeführt wird, stellt das Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58 einen nicht-bedienten Zustand wieder her (der Zustand, in dem kein Trigger-Signal ausgegeben wird).
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt dann eine vorbestimmte Rechenverarbeitung unter Verwendung der vorbenannten Messwerte und des von dem Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58 beliebig eingegebenen Trigger-Signals aus, wodurch Geschwindigkeitsbefehle bestimmen werden, welche die Sollwerte der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R bzw. 31L sind und führt eine Rückkopplungsregelung/-steuerung an der Drehwinkelgeschwindigkeit von jedem der Elektromotoren 31R und 31L gemäß den bestimmten Geschwindigkeitsbefehlen durch.
Die Beziehung zwischen der Drehwinkelgeschwindigkeit der Ausgangswelle des Elektromotors 31R und der Drehwinkelgeschwindigkeit des Drehelements 27R wird im Übrigen eine proportionale Beziehung basierend auf dem Geschwindigkeitsdämpfungsverhältnis eines festen Wertes zwischen der Ausgangswelle und dem Drehelement 27R sein. Der Einfachheit halber wird in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31R die Drehwinkelgeschwindigkeit des Drehelements 27R bedeuten. Ebenso wird die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31L die Drehwinkelgeschwindigkeit des Drehelements 27L bedeuten.
Nachfolgend wird die von der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgeführte Regelungs-/Steuerungsverarbeitung detaillierter beschrieben werden.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt die durch das Flussdiagramm der 7 dargestellte Verarbeitung (Hauptroutinenverarbeitung) in einem vorgegebenen Regelungs-/Steuerungs-Verarbeitungszyklus aus.
Im SCHRITT 1 erfasst die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zuerst eine Ausgabe eines Neigungssensors 52.
Anschließend geht die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zu SCHRITT 2 über, um einen Messwert θb_xy_s eines Grundkörper-Neigungswinkels θb und einen Messwert θbdot_xy_s einer Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit θbdot basierend auf der erfassten Ausgabe des Neigungssensors 52 zu berechnen.
In der folgenden Beschreibung wird, um den beobachteten Wert (den Messwert oder einen geschätzten Wert) eines Ist-Werts einer Variable (ein Zustandsbetrag), wie der obengenannte Messwert θb_xy_s, mit einem Bezugszeichen zu versehen, wird das Bezugszeichen der Variable ein Suffix „_s” aufweisen.
Anschließend empfängt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 3 die Ausgabe von den Lastsensoren 54R, 54L und die Ausgabe von dem Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58, und führt die Verarbeitung in SCHRITT 4 aus.
Hierbei gibt es als den Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 in der vorliegenden Ausführungsform einen An-Bord-Modus, welcher der Betriebsmodus in dem Zustand ist, wo sich der Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 befindet (An-Bord-Zustand), ein autonomer Modus in einem Zustand, wo der Benutzer nicht auf das Fahrzeug 1 aufsteigt (Nicht-An-Bord-Modus), ein Aufsteigebewegungsmodus, welcher der Betriebsmodus für die Zeit ist, wenn der Benutzer beabsichtigt, auf das Fahrzeug 1 aufzusteigen (Während-Aufsteigen-Bewegung), und ein Absteigebewegungsmodus, welcher der Betriebsmodus für die Zeit ist, wenn der Benutzer beabsichtigt, von dem Fahrzeug 1 abzusteigen (Während-Absteigen-Bewegung). Und die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 regelt die Fahrbewegung der Radanordnung 5 in jedem Betriebsmodus mit Regelungs-/Steuerungscharakterstiken, welche für jeden Betriebsmodus geeignet sind.
Die Verarbeitung in dem vorgenannten SCHRITT 4 ist eine Verarbeitung zum Bestimmen des Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 nach Maßgabe der Ausgabe von den Lastsensoren 54R, 54L und der Ausgabe von dem Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58, und zum Bestimmen der Regelungs-/Steuerungscharakteristik-Parameter, welche die Regelungs-/Steuerungscharakteristiken in dem bestimmten Betriebsmodus definieren. Obwohl die Details der Verarbeitung später erläutert werden, beinhaltet der in der Verarbeitung von SCHRITT 4 bestimmte Regelungs-/Steuerungscharakteristik-Parameter in der vorliegenden Ausführungsform Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_xy_obj, welcher ein Sollwert des Neigungswinkels des Grundkörpers 9 ist, und zweiter Verstärkungseinstellparameter Kr2, welcher später erklärt wird.
In diesem Fall werden die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_xy_obj grundsätzlich wie folgt in jedem Betriebsmodus bestimmt. Das heißt, dass θb_xy_obj in dem An-Bord-Modus derart bestimmt wird, dass ein Wert (nachfolgend manchmal als ein eingestellter An-Bord-Modus-Wert θb_xy_An-Bord bezeichnet), welcher vorläufig eingestellt wird, um mit dem Messwert θb_xy_s des Grundkörper-Neigungswinkels θb übereinzustimmen oder im Wesentlichen übereinzustimmen, welcher nach Maßgabe einer Ausgabe des Neigungssensors 52 in einer Haltung des Grundkörpers 9 gemessen wird, in welcher der Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs 1 und des sich an Bord des Fahrzeugs befindenden Benutzers (im Nachfolgenden als der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt bezeichnet) im Wesentlichen unmittelbar über einer Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist.
Ferner wird in dem autonomen Modus θb_xy_obj derart bestimmt, dass ein Wert (im Folgenden manchmal bezeichnet als ein eingestellter Autonomen-Modus-Wert θb_xy_autonom), welcher vorläufig eingestellt wird, um mit dem Messwert θb_xy_s des Grundkörper-Neigungswinkels θb übereinzustimmen oder im Wesentlichen übereinzustimmen, welcher nach Maßgabe einer Ausgabe des Neigungssensors 52 in einer Haltung des Grundkörpers 9 gemessen wird, in welcher der Schwerpunkt allein des Fahrzeugs 1 (im Folgenden als ein Nur-Fahrzeug-Schwerpunkt bezeichnet) im Wesentlichen unmittelbar über einer Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist.
Hierbei ist das Fahrzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Fahrzeug mit einer seitensymmetrischen Konfiguration, so dass die Komponente θb_y_An-Bord um die X-Achse von θb_xy_An-Bord und die Komponente θbj_autonom um die X-Achse von θb_xy_autonom ein gleicher Wert ist.
Ferner wird θb_xy_obj in dem Aufsteigebewegungsmodus und dem Absteigebewegungsmodus derart bestimmt, dass die Haltung des Grundkörpers 9 in dem Zustand, wo der Ist-Neigungswinkel des Grundkörpers 9 dazu veranlasst wird, mit θb_xy_obj übereinzustimmen, eine um die X-Achse in der rechten Seite oder der linken Seite geneigte Haltung annimmt, und dass θb_xy_obj vom abrupten Änden abgehalten wird.
Zusätzlich sind in jedem Betriebsmodus der Soll-Wert einer Komponente θbdot_x in Richtung um eine Y-Achse der Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit θbdot und der Soll-Wert einer Komponente θbdot_y in Richtung um eine X-Achse davon beide 0. Aus diesem Grund ist es nicht notwendig, die Verarbeitung zum Einstellen eines Soll-Wertes der Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit θbdot_xy auszuführen.
Obwohl die Details später erläutert werden, wird der zweite Verstärkungseinstellparameter Kr2 ferner auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 eingestellt. In diesem Fall wird der Wert von Kr2 in dem An-Bord-Modus und dem autonomen Modus auf 0 eingestellt, und der Wert von Kr2 wird grundsätzlich in dem Aufsteigebewegungsmodus und einer Absteigebewegung variabel auf einen Wert größer als 0 bestimmt.
Nach dem Bestimmen der Regelungs-/Steuerungscharakterisken in SCHRITT 8, führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 anschließend eine Fahrzeug-Regelungs-/Steuerungsrechenverarbeitung im SCHRITT 5 aus, um dadurch den Geschwindigkeitsbefehl für den Elektromotor 31R bzw. 31L zu bestimmen. Die Fahrzeug-Regelungs-/Steuerungs-Rechenverarbeitung wird später im Detail beschrieben werden.
Anschließend geht die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zum SCHRITT 6 über, um die Verarbeitung zum Regeln/Steuern der Betriebe der Elektromotoren 31R und 31L gemäß den im SCHRITT 5 bestimmten Geschwindigkeitsbefehlen auszuführen. In dieser Betriebsregelungs-/-steuerungsverarbeitung bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 basierend auf der Differenz zwischen dem im SCHRITT 5 bestimmten Geschwindigkeitsbefehl für den Elektromotor 31R und dem Messwert der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 31R, welcher auf der Grundlage einer Ausgabe eines Drehkodierers 56R gemessen wird, einen Soll-Wert (Soll-Drehmoment) eines Ausgabedrehmoments des Elektromotors 31R derart, dass die Differenz gegen 0 konvergiert. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 regelt/steuert dann den dem Elektromotor 31R zugeführten Strom derart, dass der Elektromotor 31R ein Ausgabedrehmoment des Soll-Drehmoments ausgibt. Das Gleiche gilt für die Betriebsregelung/-steuerung des linken Elektromotors 31L.
Vorangehend ist die von der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgeführte allgemeine Regelungs-/Steuerungsverarbeitung beschrieben worden.
Als nächstes werden die Verarbeitung in dem vorbenannten SCHRITT 4 (Bestimmungsverarbeitung des Regelungs-/Steuerungscharakteristik-Parameters) und der Fahrzeug-Regelung-/Steuerung-Rechenverarbeitung in SCHRITT 5, deren Erklärungen verschoben worden sind, unten im Detail erklärt.
Zuerst werden zur Veranschaulichung die Details der Fahrzeug-Regelung-/Steuerung-Rechenverarbeitung in SCHRITT 5 erklärt.
In den folgenden Erläuterungen wird hierbei der Gesamtschwerpunkt einer Gruppe, welche eine translatorische Kraft durch Gewichtskraft nach unten in die senkrechte Richtung auf die Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 ausübt, ein Fahrzeugsystemschwerpunkt genannt. In diesem Fall stimmt der Fahrzeugsystemschwerpunkt mit dem Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt in dem Fall überein, wo der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus ist, und stimmt mit dem Nur-Fahrzeug-Schwerpunkt in dem Fall überein, wo dieser in dem autonomen Modus ist. Ferner wird aus Bequemlichkeit die Position des Fahrzeugsystem-Gesamtschwerpunkts in dem Fall, wo der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der Aufsteigebewegungsmodus oder der Absteigebewegungsmodus ist, als an einer vorher bestimmten vorbestimmten Position existierend angenommen. Die vorbestimmte Position kann eine Position sein, welche mit der Position des Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkts oder des Nur-Fahrzeug-Schwerpunkts übereinstimmt.
In der nachfolgenden Beschreibung kann ferner hinsichtlich der Werte (aktualisierte Werte), welche in jedem Regelungs-/-steuerungsverarbeitungszyklus von der Regelungs-/-Steuerungseinheit 50 bestimmt werden, ein Wert, welcher in dem gegenwärtigen (spätesten) Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmt wird, als ein gegenwärtiger Wert bezeichnet werden, und ein Wert, welcher in einem unmittelbar vorangehenden Regelungs-/Steuerungsverarbeitungsmodus bestimmt wird, kann als ein vorangehender Wert bezeichnet werden. Ein Wert wird ferner einen gegenwärtigen Wert bezeichnen, es sei denn, er wird als ein gegenwärtiger Wert oder ein vorangehender Wert bezeichnet.
Hinsichtlich der Geschwindigkeit und Beschleunigung in die X-Achsen-Richtung wird eine vorwärts gerichtete Richtung ferner als eine positive Richtung definiert werden, und hinsichtlich der Geschwindigkeit und Beschleunigung in die Y-Achsen-Richtung wird eine nach links gerichtete Richtung als die positive Richtung definiert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Fahrzeugregelungs-/-steuerungs-Rechenverarbeitung im SCHRITT 5 unter der Annahme ausgeführt, dass das dynamische Verhalten des Fahrzeugsystemschwerpunkts (insbesondere das durch Projizieren des Verhaltens von der Y-Achsen-Richtung auf eine dazu orthogonale Ebene (XZ-Ebene) beobachtete Verhalten und das durch Projizieren des Verhaltens von der X-Achsen-Richtung auf eine dazu orthogonale Ebene (YZ-Ebene) beobachteten Verhalten) in dem An-Bord-Modus oder dem autonomen Modus näherungsweise durch das Verhalten eines Inverspendel-Modells (dynamisches Verhalten des invertierten Pendels), wie in 8 gezeigt, ausgedrückt wird.
In 8 bezeichnen Bezugszeichen, welche nicht in Klammern gesetzt sind, die dem aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modell zugeordneten Bezugszeichen, während die in Klammern gesetzten Bezugszeichen die dem aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modell zugeordneten Bezugszeichen.
In diesem Fall ist das Inverspendel-Modell, welches ein aus der Y-Achsen-Richtung beobachtetes Verhalten ausdrückt, mit einem in dem Fahrzeugsystemschwerpunkt angeordneten Massenpunkt 60_x und einem imaginären Rad 62_x bereitgestellt, welches eine zu der Y-Achsen-Richtung parallele Drehachse 62a_x aufweist, und welches auf einer Bodenfläche frei rollt (nachfolgend als das imaginäre Rad 62_x bezeichnet). Der Massenpunkt 60_x ist ferner von einer Drehwelle 62a_x des imaginären Rads 62_x durch Zwischenschaltung einer linearen Stange 64_x unter Verwendung der Drehwelle 62a_x als der Tragepunkt derart getragen, dass der Massenpunkt 60_x um die Drehwelle 62a_x schwenkbar ist.
In diesem Inverspendel-Modell entspricht eine Bewegung des Massenpunktes 60_x einer Bewegung des aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts. Ferner wird angenommen, dass der Neigungswinkel θbe_x der Stange 64_x relativ zu einer vertikalen Richtung mit einer Differenz θbe_x_s zwischen einem Grundkörper- Neigungswinkel-Messwert θb_x_s in Richtung um die Y-Achse und einem Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_x_obj (=θb_x_s – θb_x_obj) übereinstimmt, welcher durch die Verarbeitung in SCHRITT 4, wie später erklärt, bestimmt wird. Es wird auch angenommen, dass sich eine ändernde Geschwindigkeit des Neigungswinkels θbe_x der Stange 64_x (=dθbe_x/dt) mit einem Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswert θbdot_x_s in Richtung um die Y-Achse übereinstimmt. Ferner wird angenommen, dass eine Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x des imaginären Rads 62_x (die translatorische Bewegungsgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung) mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung übereinstimmt.
Ebenso ist das ein aus der X-Achsen-Richtung beobachtete Verhalten ausdrückende Inverspendel-Modell (Bezug nehmend zu den in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 8) mit einem im Fahrzeugsystemschwerpunkt angeordneten Massenpunkt 60_y und einem imaginären Rad 62_y, welches eine zu der X-Achsen-Richtung parallele Drehachse 62a_y aufweist, und welches auf einer Bodenfläche frei rollt (nachfolgend als das imaginäre Rad 62_y bezeichnet) bereitgestellt. Ferner wird der Massenpunkt 60_y von einer Drehwelle 62a_y des imaginären Rads 62_y durch Zwischenschaltung einer linearen Stange 64_y unter Verwendung der Drehwelle 62a_y als Tragepunkt derart getragen, dass der Massenpunkt 60_y um die Drehwelle 62a_y schwenkbar ist.
In diesem Inverspendel-Modell entspricht eine Bewegung des Massenpunktes 60_y einer Bewegung des aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts. Ferner wird angenommen, dass der Neigungswinkel θbe_y der Stange 64_y relativ zu der vertikalen Richtung mit einer Differenz θbe_y_s zwischen einem Grundkörper-Neigungswinkelmesswert θb_y_s in Richtung um die X-Achse und einem Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_y_obj (=θb_y_s – θb_y_obj) übereinstimmt, welcher, wie später erklärt, zu bestimmen ist. Es wird auch angenommen, dass eine sich ändernde Geschwindigkeit des Neigungswinkels θbe_y der Stange 64_y (=dθbe_y/dt) mit einem Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswert θbdot_y_s in Richtung um die X-Achse übereinstimmt. Ferner wird angenommen, dass eine Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y des imaginären Rads 62_y (die translatorische Bewegungsgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung) mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 des Fahrzeugs 1 in der Y-Achsen-Richtung übereinstimmt.
Es wird angenommen, dass die imaginären Räder 62_x und 62_y jeweils Radien Rw_x und Rw_y vorgegebener Werte aufweisen.
Es wird angenommen, dass Beziehungen, welche durch die unten angegebenen Ausdrücke 01a und 01b dargestellt sind, zwischen Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x und ωw_j des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y und Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R und ω_L des Elektromotors 31R bzw. 31L gelten (genauer gesagt, den Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R und ω_L des Drehelements 27R bzw. 27L). ωw_x = (ω_R + ω_L)/2 Ausdruck 01a ωw_y = C·(ω_R – ω_L)/2 Ausdruck 01b, wobei „C” im Ausdruck 01b einen Koeffizienten eines vorgegebenen Wertes bezeichnet, welcher von einer mechanischen Beziehung oder einem Schlupf zwischen den freien Rollen 29R und 29L und der Radanordnung 5 abhängt. Die positiven Richtungen von ωw_x, ω_R und ω_L sind die Richtungen, in welchen sich das imaginäre Rad 62x in dem Fall dreht, in dem das imaginäre Rad 62x vorwärts rollt. Die positive Richtung von wω_y ist die Richtung, in der sich das imaginäre Rad 62_y in dem Fall dreht, in dem das imaginäre Rad 62_y nach links rollt.
Die in 8 gezeigte Dynamik des Inverspendel-Modells wird hier durch die unten angegebenen Ausdrücke 03x und 03y dargestellt. Ausdruck 03x ist ein Ausdruck, welcher die Dynamik des aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modells darstellt, während Ausdruck 03y ein Ausdruck ist, welcher die Dynamik des aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modells darstellt. d²θbe_x/dt² = α_x·θbe_x + β_x·ωwdot_x Ausdruck 03x d²θbe_y/dt² = α_y·θbe_y + β_y·ωwdot_y Ausdruck 03y, wobei ωwdot x im Ausdruck 03x die Drehwinkelbeschleunigung (der Wert der ersten Ableitung der Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_x) des imaginären Rads 62_x ausdrückt, α_x einen Koeffizienten, welcher von einer Masse oder einer Höhe h_x des Massenpunktes 60_x abhängt, bezeichnet, und β_x einen Koeffizienten, welcher von einer Trägheit (Trägheitsmoment) oder dem Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x abhängt, bezeichnet. Dasselbe gilt für ωwdot_y, α_y und β_y im Ausdruck 03y.
Wie aus diesen Ausdrücken 03x und 03y verständlich wird, werden die Bewegungen der Massenpunkte 60_x und 60_y des invertierten Pendels (das heißt, die Bewegungen des Fahrzeugsystemschwerpunkts) in Abhängigkeit der Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_x des imaginären Rads 62_x bzw. der Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_y des imaginären Rads 62_y angegeben.
Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform die Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_x des imaginären Rads 62_x als die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der Bewegung des aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts verwendet, während die Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_y des imaginären Rads 62_y als die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der Bewegung des aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts verwendet wird.
Um die Fahrzeugregelungs-/-steuerungs-Rechenverarbeitung im SCHRITT 9 kurz zu beschreiben, bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd, welche die Befehlswerte (Soll-Werte) der Drehwinkelbeschleunigungen ωwdot_x und ωwdot_y als Stellgrößen sind, derart, dass die Bewegung des in der X-Achsen-Richtung beobachteten Massenpunkts 60_x und die Bewegung des in der Y-Achsen-Richtung beobachteten Massenpunkts 60_y zu den Bewegungen werden, welche den Soll-Bewegungen des Fahrzeugsystemschwerpunkts entsprechen. Die Regelungs-/Steuerungseinheit bestimmt ferner die durch Integrieren der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd erhaltenen Werte als die Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd, welche die Befehlswerte (Soll-Werte) der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x und ωx_y des imaginären Rads 62x bzw. 62_y sind.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 definiert ferner die dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_x_cmd (=Rw_x· ωw_x_cmd) entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x und die dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_y_cmd (=Rw_y·ωw_y_cmd) entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y als die Soll-Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung bzw. die Soll-Bewegungsgeschwindigkeit davon in der Y-Achsen-Richtung und die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bestimmt Geschwindigkeitsbefehle ω_R_cmd und ωL_cmd des Elektromotors 31R bzw. 31L, um die Soll-Bewegungsgeschwindigkeiten zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingaben), wie durch die Ausdrücke 07x und 07y angezeigt, durch Addieren dreier Stellgrößenkomponenten, welche später diskutiert werden, bestimmt.
Ergänzend ist in der vorliegenden Ausführungsform ωwdot_x_cmd von den Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehlen ωwdot_x_cmd, ωwdot_y_cmd als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingabe) eine Drehwinkelbeschleunigungsgeschwindigkeit eines in der X-Achsen-Richtung fahrenden imaginären Rads 62_x, so dass derselbe als die Stellgröße zum Regulieren der auf die Radanordnung 5 anzuwendenden Antriebskraft zum Bewegen der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung fungiert. Des Weiteren ist ωwdot_y_cmd eine Drehwinkelbeschleunigungsgeschwindigkeit des in der Y-Achsen-Richtung fahrenden imaginären Rads 62_y, so dass derselbe als die Stellgröße zum Regulieren der auf die Radanordnung 5 anzuwendenden Antriebskraft zum Bewegen der Radanordnung 5 in der Y-Achsen-Richtung fungiert.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ist mit den in dem Blockdiagramm der 9 dargestellten Funktionen als die Funktionen zum Ausführen der vorangehend beschrieben Fahrzeugregelungs-/steuerungs-Rechenverarbeitung im SCHRITT 5 bereitgestellt.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ist insbesondere mit einem Fehlerrechner 70, welcher den Grundkörper-Neigungswinkel-Fehler-Messwert θbe_xy_s berechnet, welcher die Differenz zwischen dem Grundkörper-Neigungswinkelmesswert θb_xy_s und dem Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_xy_obj ist, einem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72, welcher einen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_xy_s als einen beobachteten Wert einer Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy berechnet, welche die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts ist, einem Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, welcher eine Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd als den Soll-Wert der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy bestimmt, unter Berücksichtigung einer Begrenzung basierend auf einem zulässigen Bereich der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L, und einem Verstärkungseinsteller 78, welcher einen ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_xy zum Einstellen der Werte der Verstärkungskoeffizienten der Ausdrücke 07x und 07y bestimmt, welche später diskutiert werden, bereitgestellt.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ist ferner mit einem Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80, welcher den Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd berechnet, und einem Motorbefehlsrechner 82, welcher den Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd in ein Paar von einem Geschwindigkeitsbefehl ω_R_cmd (Befehlswert einer Drehwinkelgeschwindigkeit) für den rechten Elektromotor 31R und einem Geschwindigkeitsbefehl ω_L_cmd (ein Befehlswert einer Drehwinkelgeschwindigkeit) für den linken Elektromotor 31L umwandelt, bereitgestellt.
Bezugszeichen 84 in 9 bezeichnet ein Verzögerungselement, welches den Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd empfängt, welcher in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 70 berechnet wird. Das Verzögerungselement 84 gibt einen vorangehenden Wert ωw_xy_cmd_p des Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls ωw_xy_cmd in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus aus.
Bei der vorangehend beschriebenen Fahrzeugregelungs-/-steuerungs-Rechenverarbeitung im SCHRITT 5 wird die Verarbeitung durch die obengenannten Verarbeitungsabschnitte wie nachfolgend beschrieben ausgeführt.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt zuerst die Verarbeitung durch den Fehlerrechner 70 und die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 aus.
Der Fehlerrechner 70 empfängt die in dem obengenannten SCHRITT 2 berechneten Grundkörper-Neigungswinkelmesswerte θb_xy_s (θb_x_s und θb_y_s) und die durch SCHRITT 4, wie später erklärt, zu bestimmenden Grundkörper-Neigungswinkel-Sollwerte θb_xy_obj (θb_x obj und θb_y_obj). Der Fehlerrechner 70 subtrahiert dann θb_x_obj von θb_x_s, um den Grundkörper-Neigungswinkel-Fehler-Messwert θbe_x_s (=θb_x_s – θb_x_obj) in Richtung um die Y-Achse zu berechnen, und subtrahiert auch θb_y_obj von θb_y_s, um den Grundkörper-Neigungswinkel-Fehler-Messwert θbe_y_s (=θb_y_s – θb_y_obj) in Richtung um die X-Achse zu berechnen.
Die Verarbeitung durch den Fehlerrechner 70 kann in dem obengenannten SCHRITT 4 ausgeführt werden.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 empfängt den aktuellen Wert der in dem obengenannten SCHRITT 2 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswerte θbdot_xy_s (θbdot_x_s und θdot_y_s) und empfängt auch den vorangehenden Wert ωw_xy_cmd_p des Imaginäres-Rad-Geschwindigkeitsbefehls ωw_xy_cmd (ωw_x_cmd_p und ωw_y_cmd_p) von dem Verzögerungselement 84. Der Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechnet dann einen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s) aus den vorangehenden Eingabewerten gemäß einem vorgegebenen Rechenausdruck basierend auf dem obengenannten Inverspendel-Modell.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechnet insbesondere Vb_x_s und Vb_y_s gemäß dem folgenden Ausdruck 05x bzw. dem Ausdruck 05y. Vb_x_s = Rw_x·ωw_x_cmd_p + h_x·θbdot_x_s 05x Vb_y_s = Rw_j·ωw_y_cmd_p + h_y·θbdot_y_s 05y
In diesen Ausdrücken 05x und 05y bezeichnen Rw_x und Rw_y wie vorangehend beschrieben die Radien des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y und die Werte davon sind vorgegebene vorangehend eingestellte Werte. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen h_x und h_y die Höhen des Massenpunkts 60_x bzw. 60_y des Inverspendel-Modells. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in diesem Fall die Höhe des Fahrzeugsystemschwerpunkts beibehalten, um in jedem Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen konstant zu sein. Daher werden vorangehend eingestellte vorbestimmte Werte als die Werte von h_x bzw. h_y in jedem Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 verwendet.
Hierbei müssen die Werte von h_x, h_y nicht notwendigerweise nicht einen verschiedenen Wert für jeden Betriebsmodus annehmen. Beispielsweise können die Werte von h_x, h_y in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus auf einen gleichen Wert wie demjenigen in dem An-Bord-Modus eingestellt werden.
Der erste Term auf der rechten Seite des vorangehend angegebenen Ausdrucks 05x bezeichnet die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung, welcher dem vorangehenden Wert ωw_x_cmd_p des Geschwindigkeitsbefehls des imaginären Rads 62x entspricht. Diese Bewegungsgeschwindigkeit entspricht dem aktuellen Wert einer Ist-Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung. Der zweite Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 05x entspricht ferner dem aktuellen Wert der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der X-Achsen-Richtung, welche dem sich mit einer Neigungswinkelgeschwindigkeit von θbdot_x_s in Richtung um die Y-Achse (relative Bewegungsgeschwindigkeit in Bezug zu der Radanordnung 5) neigenden Grundkörper 9 zugeschrieben werden kann. Das Gleiche gilt für den Ausdruck 05y.
Alternativ kann das Paar der Messwerte (der aktuellen Werte) der Drehwinkelgeschwindigkeiten des Elektromotors 31R bzw. 31L, welche basierend auf den Ausgaben der Drehkodierer 56R und 56L gemessen werden, in das Paar von Drehwinkelgeschwindigkeiten des imaginären Rads 62x bzw. 62y konvertiert werden, dann können die Drehwinkelgeschwindigkeiten anstelle von ωw_x_cmd_p und ωw_y_cmd_p der Ausdrücke 05x und 05y verwendet werden. Um allerdings die Einflüsse von in den Messwerten der Drehwinkelgeschwindigkeiten enthaltenen Rauschbeiträge zu eliminieren, ist es vorteilhaft, ωw_x_cmd_p und ωw_y_cmd_p zu verwenden, welche die Soll-Werte sind.
Anschließend führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeit-Begrenzer 76 und die Verarbeitung durch den Verstärkungseinsteller 78 aus. In diesem Fall empfangen der Schwerpunktgeschwindigkeit-Begrenzer 76 und der Verstärkungseinsteller 78 jeweils die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s), welche durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 wie vorangehend beschrieben berechnet werden.
Der Verstärkungseinsteller 78 bestimmt ferner die ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_xy (Kr1_x und Kr1_y) basierend auf den eingegebenen Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s).
Die Verarbeitung durch den Verstärkungseinsteller 78 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben werden.
Wie in 10 dargestellt, liefert der Verstärkungseinsteller 78 die eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s an einen Begrenzungsprozessor 86. Der Begrenzungsprozessor 86 fügt gegebenenfalls Begrenzungen basierend auf den zulässigen Bereichen der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_x_s und Vb_y_s zu, wodurch Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 erzeugt werden. Der Ausgabewert Vw_x_lim1 bezeichnet einen nach einer Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung erhaltenen Wert und der Ausgabewert Vw_y_lim1 bezeichnet einen nach einer Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y des imaginären Rads 62_y in der Y-Achsen-Richtung erhaltenen Wert.
Die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 wird detaillierter unter Bezugnahme auf die 11 beschrieben werden. Die in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 11 bezeichnen die Verarbeitung durch einen Begrenzungsprozessor 100 des Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 76, welcher später diskutiert wird, und kann in der auf die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 bezogenen Beschreibung vernachlässigt werden.
Der Begrenzungsprozessor 86 liefert zuerst die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s an einen Prozessor 86a_x bzw. 86a_y. Der Prozessor 86a_x dividiert Vb_x_s durch den Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x, um die Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_x_s des imaginären Rads 62_x für den Fall zu berechnen, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung mit Vb_x_s übereinstimmt. Ebenso berechnet der Prozessor 86a_y die Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_y_s des imaginären Rads 62_y (=Vb_y_s/Rw_y) für den Fall, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62y in der Y-Achsen-Richtung mit Vb_y_s übereinstimmt.
Anschließend wandelt der Begrenzungsprozessor 86 das Paar von ωw_x_ s und ωw_y_s in ein Paar der Drehwinkelgeschwindigkeit ω_R_s des Elektromotors 31R und der Drehwinkelgeschwindigkeit ω_L_s des Elektromotors 31L durch einen XY-RL-Wandler 86b um.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Umwandlung durch Lösen einer simultanen Gleichung implementiert, welche durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_s bzw. ωw_y_s bzw. ω_R_s bzw. ω_L_s erhalten wird, wobei ω_R_s und ω_L_s als Unbekannte angenommen werden.
Anschließend liefert der Begrenzungsprozessor 86 die Ausgabewerte ω_R_s und ω_L_s des XY-RL-Wandlers 86b an den Begrenzer 86c_R bzw. 86c_L. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Begrenzer 86c_Rω_R_s direkt als einen Ausgabewert ω_R_lim1 aus, wenn ω_R_s innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motors liegt, welcher einen oberen Grenzwert (> 0) und einen unteren Grenzwert (< 0) vorangehend eingestellter vorgegebener Werte aufweist. Wenn ω_R_s von dem zulässigen Bereich für den rechten Motor abweicht, gibt der Begrenzer 86c_R als den Ausgabewert ω_R_lim1 einen Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts des zulässigen Bereichs für den rechten Motor aus, je nachdem, welcher näher bei ω_R_s liegt. Somit wird der Ausgabewert ω_R_lim1 des Begrenzers 86c_R auf einen Wert innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motor begrenzt.
Ebenso gibt der Begrenzer 86c_L_ω_L_s als einen Ausgabewert ω_L_lim1 direkt aus, wenn ω_L_s innerhalb des zulässigen Bereichs für den linken Motor liegt, welcher einen oberen Grenzwert (> 0) und einen unteren Grenzwert (< 0) vorangehend eingestellter vorgegebener Werte aufweist. Wenn ω_L_s von dem zulässigen Bereich für den linken Motor abweicht, gibt der Begrenzer 86c_L als den Ausgabewert ω_L_lim1 einen Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts des zulässigen Bereichs für den linken Motor aus, je nachdem, welcher näher bei ω_L_s liegt. Somit wird der Ausgabewert ω_L_lim1 des Begrenzers 86c_L auf einen Wert innerhalb des zulässigen Bereichs für den linken Motor begrenzt.
Der vorangehend beschriebene zulässige Bereich für den rechten Motor ist ein zulässiger Bereich, welcher derart eingestellt worden ist, dass verhindert wird, dass die Drehwinkelgeschwindigkeit (Absolutwert) des rechten Elektromotors 31R übermäßig hoch wird, wodurch verhindert wird, dass der Maximalwert des Drehmoments, welches von dem Elektromotor 31R ausgegeben werden kann, abnimmt. Dies gilt auch für den zulässigen Bereich für den linken Motor.
Anschließend wandelt der Begrenzungsprozessor 86 das Paar von Ausgabewerten ω_R_liml und ω_L_lim1 des Begrenzers 86cR bzw. 86c_L in ein Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y durch einen RL-XY-Wandler 86d um.
Die Umwandlung ist die Verarbeitung der inversen Umwandlung der Verarbeitung der Umwandlung durch den obengenennten XY-RL-Wandler 86b. Diese Verarbeitung wird durch Lösen einer simultanen Gleichung implementiert, welche durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_lim1 bzw. ωw_y_lim1 bzw. ω_R_lim1 bzw. ω_L_lim1 erhalten wird, wobei ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 als Unbekannte angenommen werden.
Anschließend liefert der Begrenzungsprozessor 86 die Ausgabewerte ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 des RL-XY-Wandlers 86d an einen Prozessor 86e_x bzw. 86e_y. Der Prozessor 86e_x multipliziert ωw_x_lim1 mit dem Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x, um ωw_x_lim1 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x_lim1 des imaginären Rads 62_x umzuwandeln. In der gleichen Weise wandelt der Prozessor 86e_y Vw_y_lim1 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y_lim1 des imaginären Rads 62_y um (=ωw_y_lim1·Rw_y).
Wenn angenommen wird, dass die vorangehend beschriebene Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y des imaginären Rads 62_y in der Y-Achsen-Richtung veranlasst, mit dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinzustimmen (anders ausgedrückt, wenn angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung eingestellt werden, um mit Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinzustimmen), wird dann das mit Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinstimmende Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 von dem Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R s und ω_L_s des Elektromotors 31R bzw. 31L, welche zum Erreichen der Bewegungsgeschwindigkeiten benötigt werden, beide innerhalb des zulässigen Bereichs liegen.
Unterdessen werden beide oder eine von den Drehwinkelgeschwindigkeiten zwangsweise begrenzt, um innerhalb des zulässigen Bereichs zu liegen, wenn beide oder eine von den Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_s und ω_L_s des Elektromotors 31R bzw. 31L von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichert abweichen, und ein Paar der Bewegungsgeschwindigkeiten in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1, welche einem Paar der begrenzten Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_lim1 und ω_L_lim1 des Elektromotors 31R bzw. 31L entsprechen, wird von dem Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben.
Somit erzeugt der Begrenzungsprozessor 86 ein Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 derart, dass die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 mit Vb_x_s bzw. Vb_y_s soweit wie möglich unter einer wesentlichen benötigten Bedingung übereinstimmen, dass die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L, welche dem Paar des Ausgabewerts Vw_x_lim1 bzw. Vw_y_lim1 entsprechen, nicht von den zulässigen Bereichen abweichen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Beschreibung der 10, führt der Verstärkungseinsteller 78 dann die Verarbeitung durch die Rechner 88_x und 88_y aus. Der Rechner 88_x empfängt den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_s und den Ausgabewert Vw_x_lim1 des Begrenzungsprozessors 86. Der Rechner 88_x berechnet dann einen durch Subtrahieren von Vb_x_s von Vw_x_lim1 erhaltenen Wert Vover_x und gibt den Wert Vover_x aus. Der Rechner 88_y empfängt ferner den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_s und den Ausgabewert Vw_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86. Der Rechner 88_y berechnet dann einen durch Subtrahieren von Vb_y_s von Vw_y_lim1 erhaltenen Wert Vover_y und gibt den Wert Vover_y aus.
In diesem Fall ist dann Vw_x_lim1 = Vb_x_s und Vw_y_lim1 = Vb_y_s, wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 nicht zwangsweise durch den Begrenzungsprozessor 86 eingeschränkt werden. Daher werden die Ausgabewerte Vover_x und Vover_y der Rechner 88_x bzw. 88_y beide 0 werden.
Unterdessen werden dann ein korrigierter Betrag von Vb_x_s von Vw_x_lim1 (= Vw_x_lim1 – Vb_x_s) und ein korrigierter Betrag von Vb_y_s von Vw_y_lim1 (= Vw_y_lim1 – Vb_y_s) von dem Rechner 88_x bzw. 88_y ausgegeben werden, wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86 durch zwangsweises Einschränken der Eingabewerte Vb_x_s und Vb_y_s erzeugt werden.
Anschließend schickt der Verstärkungseinsteller 78 den Ausgabewert Vover_x der Rechner 88_x durch Prozessoren 90_x und 92_x in dieser Reihenfolge, wodurch der erste Verstärkungseinstellparameter Kr1_x bestimmt wird. Der Verstärkungseinsteller 78 schickt ferner den Ausgabewert Vover_y des Rechners 88_y durch Prozessoren 90_y und 92_y in dieser Reihenfolge, um dadurch den ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_y zu bestimmen. Die ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x und Kr1_y nehmen beide Werte innerhalb des Bereichs zwischen 0 und 1 an.
Der Prozessor 90_x berechnet und gibt den Absolutwert der Eingabe Vover_x aus. Der Prozessor 92_x erzeugt ferner Kr1_x derart, dass der Ausgabewert Kr1_x monoton relativ zu einem Eingabewert |Vover_x| ansteigt und eine Sättigungscharakteristik aufweist. Die Sättigungscharakteristik ist eine Charakteristik, bei der ein Änderungsbetrag eines Ausgabewerts relativ zu einer Zunahme eines Eingabewerts 0 wird oder sich der 0 nähert, wenn der Eingabewert auf ein bestimmtes Niveau ansteigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt der Prozessor 92_x dann in diesem Fall als Kr1_x einen durch Multiplizieren des Eingabewerts |Vover_x| mit einem Proportionalitätskoeffizienten eines vorgegebenen Wertes erhaltenen Wert aus, wenn der Eingabewert |Vover_x| ein voreingestellter vorgegebener Wert oder kleiner ist. Der Prozessor 92_x gibt dann ferner 1 als Kr1_x aus, wenn der Eingabewert |Vover_x| größer als der vorgegebene Wert ist. Der Proportionalitätskoeffizient wird im Übrigen derart eingestellt, dass das Produkt aus |Vover_x| und dem Proportionalitätskoeffizienten 1 wird, wenn |Vover_x| mit einem vorgegebenen wert übereinstimmt.
Die Verarbeitung durch die Prozessoren 90_y und 92_y ist die gleiche wie die vorangehend beschriebene Verarbeitung, welche durch den Prozessor 90_x bzw. 92_x ausgeführt wird.
Wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vwy_lim1 in dem Begrenzungsprozessor 86 nicht zwangsweise durch die vorangehend beschriebene durch den Verstärkungseinsteller 76 ausgeführte Verarbeitung beschränkt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, selbst wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. in der Y-Achsen-Richtung mit dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinstimmen, werden beide ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x und Kr1_y dann bestimmt, um 0 zu sein. Daher Kr1_x = Kr1_y = 0 allgemein.
Wenn im Übrigen die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86 durch zwangsweises Einschränken der Eingabewerte Vb_x_s und Vb_y_s erzeugt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit von einem der Elektromotoren 31R und 31L von dem zulässigen Bereich abweicht (wenn der Absolutwert einer der Drehwinkelgeschwindigkeiten übermäßig hoch wird), wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung mit den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_x_s und Vb_y_s übereinstimmen, werden die Werte der ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x und Kr1_y dann basierend auf dem Absolutwert des obengenannten korrigierten Betrags Vover_x bzw. Vover_y bestimmt. In diesem Fall wird Kr_x bestimmt, um ein größerer Wert zu sein, wenn der Absolutwert des korrigierten Betrags Vx_over zunimmt, wobei der obere Grenzwert davon 1 ist. Das Gleiche gilt für Kr1_y.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 führt die durch das Blockdiagramm der 12 dargestellte Verarbeitung unter Verwendung der darin eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s), um die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd (Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd) zu bestimmen.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 führt insbesondere zuerst die Verarbeitung durch die Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x und 94_y aus.
In diesem Fall empfängt der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_s und empfängt auch den vorangehenden Wert Vb_x_mdfd_p der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd durch Zwischenschaltung eines Verzögerungselements 96_x. In dem Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x wird die Eingabe Vb_x_s dann zuerst an eine Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente (PD-Kompensationskomponente) 94a_x geliefert. Die Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente 94_x ist eine Kompensationskomponente, deren Transferfunktion mit 1 + Kd·S bezeichnet wird, und addiert die Eingabe Vb_x_s zu dem durch Multiplizieren des differentiellen Wertes davon (zeitliche Änderungsrate) mit einem Koeffizienten Kd eines vorgegebenen Wertes erhaltenen Wert und gibt den aus der Addition erhaltenen Wert aus.
Anschließend berechnet der Stationärer-Zuständ-Fehlerrechner 94_x durch einen Rechner 94b_x den durch Subtrahieren der Eingabe Vb_x_mdfd_p von dem Ausgabewert der Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente 94_x erhaltenen Wert und liefert dann den Ausgabewert des Rechners 94b_x zu einem eine Phasenkompensationsfunktion aufweisenden Tiefpassfilter 94c_x. Das Tiefpassfilter 94c_x ist ein Filter, dessen Transferfunktion mit (1 + T2·S)/(1 + T1·S) bezeichnet wird. Der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x gibt dann den Ausgabewert Vb_x_prd des Tiefpassfilters 94c_x aus.
Der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_y empfängt ferner den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_s und empfängt auch den vorangehenden Wert Vb_y_mdfd_p der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd durch Zwischenschaltung eines Verzögerungselements 96_y.
Wie bei dem vorangehend beschriebenen Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x führt der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_y dann die Verarbeitung durch eine Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente 94a_y, einen Rechner 94b_y und ein Tiefpassfilter 94_cy in dieser Reihenfolge aus und gibt einen Ausgabewert Vb_y_prd des Tiefpassfilters 94c_y aus.
Der Ausgabewert Vb_x_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x hat hier die Bedeutung eines Stationärer-Zustand-Fehlers eines zukünftigen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts in der X-Achsen-Richtung, welcher von einem aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugsystemschwerpunkts vermutet wird (anders ausgedrückt, der aus der Y-Achsen-Richtung beobachtete Bewegungszustand des Massenpunktes 60_x des Inverspendel-Modells) relativ zu der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd eines erwarteten Konvergenzwerts. Ebenso hat der Ausgabewert Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_y die Bedeutung eines Stationärer-Zustand-Fehlers eines zukünftigen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts in der Y-Achsen-Richtung, welcher von einem aus der X-Achsen-Richtung beobachteten aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugsystemschwerpunkts vermutet wird (anders ausgedrückt, der aus der X-Achsenrichtung beobachtete Bewegungszustand des Massenpunktes 60_y des Inverspendel-Modells) relativ zu der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_mdfd eines erwarteten Konvergenzwertes. Nachfolgend werden die Ausgabewerte Vb_x prd und Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x bzw. 94_y als die erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerte bezeichnet werden.
Nach Ausführen der vorangehend beschriebenen Verarbeitung durch die Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x und 94_y gibt der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 die erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerte Vb_x_prd, Vb_y_prd zu einem Begrenzungsprozessor 100 ein. Die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 100 ist dieselbe wie die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 des vorangehend beschriebenen Verstärkungseinstellers 78. Wie durch die in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 11 angedeutet, sind in diesem Fall nur die Eingabewerte und die Ausgabewerte der einzelnen Verarbeitungsabschnitte des Begrenzungsprozessors 100 verschieden von denjenigen des Begrenzungsprozessors 86.
In dem Begrenzungsprozessor 100 werden insbesondere Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_t und ωw_y_t der imaginären Räder 62_x und 62_y in dem Fall, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y mit Vb_x_prd bzw. Vb_y_prd übereinstimmen, durch die Prozessoren 86a_x bzw. 86a_y berechnet. Das Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_t und ωw_y_t wird dann in das Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_t und ω_L_t der Elektromotoren 31R und 31L durch den XY-RL-Wandler 86b umgewandelt.
Diese Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_t und ω_L_t werden ferner auf Werte innerhalb des zulässigen Bereichs für den linken Motor bzw. des zulässigen Bereichs für den linken Motor durch Begrenzer 86c_R und 86c_L begrenzt. Die Werte ω_R_lim2 und ω_L_lim2, welche der Begrenzungsverarbeitung unterworfen worden sind, werden dann durch den RL-XY-Wandler 86d in die Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim2 und ωw_y_lim2 der imaginären Räder 62_x und 62_y umgewandelt.
Anschließend werden die den Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim2 und ωw_y_lim2 entsprechenden Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 der imaginären Räder 62_x und 62_y durch den Prozessor 86e_x bzw. 86e_y berechnet und diese Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 werden von dem Begrenzungsprozessor 100 ausgegeben.
Durch Ausführen der vorangehend beschriebenen Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 100 erzeugt der Begrenzungsprozessor 100 ein Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 derart, dass die Ausgabewerte Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t soweit wie möglich unter einer wesentlichen benötigten Bedingung übereinstimmen, dass die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L, welche dem Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim2 bzw. Vw_y_lim2 entsprechen, wie beim Begrenzungsprozessor 86 nicht von den zulässigen Bereichen abweichen.
Die zulässigen Bereiche für den rechten Motor und den linken Motor in dem Begrenzungsprozessor 100 müssen im Übrigen nicht die selben sein wie die zulässigen Bereiche in dem Begrenzungsprozessor 86 und können eingestellt werden, um zulässige Bereiche zu sein, welche verschieden voneinander sind.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 12 führt der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 dann die Verarbeitung durch Rechner 102_x und 102_y aus, um die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu berechnen. In diesem Fall berechnet der Rechner 102_x einen Wert, welcher durch Subtrahieren des erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerts in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd von dem Ausgabewert Vw_x_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 erhalten wird, als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd. Ebenso berechnet der Rechner 102_y einen Wert, welcher durch Subtrahieren des erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerts in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_prd von dem Ausgabewert Vw_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 erhalten wird, als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd.
Hinsichtlich der wie vorangehend beschrieben bestimmten Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd wird in dem Fall, in dem die Ausgabewerte V_x_lim2 und V_y_lim2 nicht zwangsweise durch den Begrenzungsprozessor 100 beschränkt werden, das heißt in dem Fall, in dem die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L innerhalb der zulässigen Bereiche liegen, selbst wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung jeweils mit den erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwertern Vb_x_prd, Vb_y_prd übereinstimmen, dann werden die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd, Vb_y_mdfd jeweils auf 0 eingestellt. Daher Vb_x_mdfd = Vb_y_mdfd = 0 allgemein.
Unterdessen wird, wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 durch zwangsweises Beschränken der Eingabewerte Vb_x_t und Vb_y_t erzeugt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit von einem der Elektromotoren 31R und 31L von dem zulässigen Bereich abweicht (wenn der Absolutwert einer der Drehwinkelgeschwindigkeiten übermäßig hoch wird), wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung jeweils mit den erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwertere Vb_x_prd, Vb_y_prd übereinstimmen, dann wird für die X-Achsen-Richtung ein Korrekturbetrag von dem Eingabewert Vb_x_prd des Ausgabewertes Vw_x_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vw_x_lim2 – Vb_x_prd) als die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd bestimmt.
Ferner wird hinsichtlich der Y-Achsen-Richtung ein Korrekturbetrag von dem Eingabewert Vb_y_prd des Ausgabewertes Vb_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vwy_lim2 – Vb_y_prd) als die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd bestimmt.
In diesem Fall wird bespielsweise für die Geschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd zu einer Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung von dem erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd, welcher von dem Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x ausgegeben wird. Das Gleiche gilt für die Geschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung.
Vorangehend ist die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 beschrieben worden.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 9 führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 aus, nachdem die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, den Verstärkungseinsteller 78 und den Fehlerrechner 70 wie vorangehend beschrieben ausgeführt wird.
Die Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben werden. Im Übrigen sind die nicht in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 13 die Bezugszeichen, welche sich auf die Verarbeitung zum Bestimmen des obengenannten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls ωw_x_cmd beziehen, welcher der Soll-Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x ist, welches in der X-Achsen-Richtung rollt. Die in Klammern gesetzten Bezugszeichen sind die Bezugszeichen, welche sich auf die Verarbeitung zum Bestimmen des obengenannten Imaginäres-Rad-Drehwinkelwinkelgeschwindigkeitsbefehls ωw_y_cmd beziehen, welcher der Soll-Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y ist, welches in der Y-Achsen-Richtung rollt.
Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 empfängt den von dem Fehlerrechner 70 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswert θbe_xy_s, die in dem obengenannten SCHRITT 2 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswerte θbdot_xy_s, die von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechneten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s, die von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 berechneten Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd, die von dem Verstärkungseinsteller 78 berechneten ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_xy, und der zweite Verstärkungseinstellparameter Kr2 und der Betriebsmodus, welcher bestimmt wird, wie später in SCHRITT 4 erklärt wird.
Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 berechnet dann zuerst die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_xy_cmd gemäß den folgenden Ausdrücken 07x und 07y unter Verwendung der vorangehend empfangenen Werte. ωwdot_x_cmd = K1_x·θbe_x_s + K2_x·θbdot_x_s + K3_x·(Vb_x_s – Vb_x_mdfd) Ausdruck 07x ωwdot_y_cmd = K1_y·θbe_y_s + K2_y·θbdot_y_s + K3_y·(Vb_y_s – Vb_y_mdfd) Ausdruck 07y
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden daher jeder Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_x_cmd, welcher die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Bewegung des Massenpunkts 60_x des Inverspendel-Modells (das heißt, die aus der Y-Achsen-Richtung beobachtete Bewegung des Fahrzeugsystemschwerpunkts) bezeichnet, und der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_y_cmd, welcher die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Bewegung des Massenpunktes 60_y des Inverspendel-Modells (das heißt, die aus der X-Achsen-Richtung beobachtete Bewegung des Fahrzeugsystemschwerpunkts) bezeichnet, durch Addieren dreier Stellgrößenkomponenten (die drei Terme auf der rechten Seite von jedem der Ausdrücke 07x und 07y) bestimmt.
In diesem Fall werden die auf die Stellgrößenkomponenten in dem Ausdruck 07x bezogenen Verstärkungskoeffizienten K1_x, K2_x und K3_x auf Grundlage des ersten Verstärkungseinstellparameters Kr1_x, des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2, und des Betriebsmodus variabel eingestellt, während die auf die Stellgrößenkomponenten in dem Ausdruck 07y bezogenen Verstärkungskoeffizienten K1_y, K2_y und K3_y auf der Grundlage des Verstärkungseinstellparameters Kr1_y, des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2, und des Betriebsmodus variabel eingestellt werden. Nachfolgend können die Verstärkungskoeffizienten K1_x, K2_x und K3_x im Ausdruck 07x. als der erste Verstärkungskoeffizient K1_x bzw. der zweite Verstärkungskoeffizient K2_x bzw. der dritte Verstärkungskoeffizient K3_x bezeichnet werden. Das Gleiche gilt für die Verstärkungskoeffizienten K1_y, K2_y und K3_y im Ausdruck 07y.
Ein i-ter Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) im Ausdruck 07x und ein i-ter Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3) im Ausdruck 07y werden gemäß den unten angegebenen Ausdrücken 09x und 09y bestimmt, wie in 13 angedeutet. Ki_x =(1-Wgain_x)·Ki_a_x + Wgain_x·Ki_b_x Ausdruck 09y (i = 1, 2 oder 3) Ki_y = (1-Wgain_y)·Ki_a_y + Wgain_y·Ki_b_y Ausdruck 09y (i = 1, 2 oder 3)
In diesem Fall werden Wgain_x, Ki_a_x, Ki_b_x im Ausdruck 09x und Wgain_x, Ki_a_x, Ki_b_x im Ausdruck 09y, wie unten durch (1) bis (4) angedeutet, gemäß dem aktuellen Betriebsmodus (dem in SCHRITT 4 bestimmten aktuellen Betriebsmodus) des Fahrzeugs 1 bestimmt.

(1) In dem Fall, wo der aktuelle Betriebsmodus der An-Bord-Modus ist Wgain_x = Kr1_x, Ki_a_x = Gi_x_An-Bord A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_x = Gi_x_An-Bord B (i = 1, 2 oder 3) Wgain_y = Kr1_y, Ki_a_y = Gi_y_An-Bord A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_y = Gi_y_An-Bord B (i = 1, 2 oder 3)
(2) In dem Fall, wo der aktuelle Betriebsmodus der autonome Modus ist Wgain_x = Kr1_x, Ki_a_x = Gi_x_autonom A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_x = Gi_x_autonom B (i = 1, 2 oder 3) Wgain_y = Kr1_y, Ki_a_y = Gi_y_autonom A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_y = Gi_y_autonom B (i = 1, 2 oder 3)
(3) In dem Fall, wo der aktuelle Betriebsmodus der Aufsteigebewegungsmodus ist Wgain_x = Kr2, Ki_a_x = Gi_x_An-Bord A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_x = Gi_x_Aufsteigebewegung (i = 1, 2 oder 3) Wgain_y = Kr2, Ki_a_y = Gi_y_An-Bord A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_y = Gi_y Aufsteigebewegung (i = 1, 2 oder 3)
(4) In dem Fall, wo der aktuelle Betriebsmodus der Absteigebewegungsmodus ist Wgain_x = Kr2, Ki_a_x = Gi_x_An-Bord A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_x = Gi_x_Absteigebewegung (i = 1, 2 oder 3) Wgain_y = Kr2, Ki_a_y = Gi_y_An-Bord A (i = 1, 2 oder 3) Ki_b_y = Gi_y_Absteigebewegung (i = 1, 2 oder 3)

Hierbei sind Gi_x_An-Bord A, Gi_x_An-Bord B, Gi_y_An-Bord A, und Gi_y_An-Bord B vorher eingestellte vorbestimmte Werte (konstante Werte) für den An-Bord-Modus, Gi_x_autonom A, Gi_x_autonom B, Gi_y_autonom A, und Gi_y_autonom B sind vorher eingestellte vorbestimmte Werte (konstante Werte) für den autonomen Modus, Gi_x_Aufsteigebewegung und Gi_y_Aufsteigebewegung sind vorher eingestellte vorbestimmte Werte (konstant Werte) für den Aufsteigebewegungsmodus, und Gi_x_Absteigebewegung und Gi_y_Absteigebewegung sind vorher eingestellte vorbestimmte Werte (konstante Werte) für den Absteigebewegwngsmodus.
In diesem Fall gilt in der vorliegenden Ausführungsform, |Gi_x_An-Bord A|<|Gi_x_An-Bord B|, |Gi_y_An-Bord A|<|Gi_y_An-Bord B|, |Gi_x_autonom A|<|Gi_x_autonom B|, |Gi_y_autonom A|<|Gi_y_autonom B|, |Gi_x_Aufsteigebewegung|<|Gi_x_An-Bord A|, |Gi_y_Aufsteigebewegung|<| Gi_y_An-Bord A|, |Gi_x_Absteigebewegung|<|Gi_x_An-Bord A|, |Gi_y_Absteigebewegung|<|Gi_y_An-Bord A|. Des Weiteren gilt |Gi_x_autonom A|<|Gi_x_An-Bord A|, |Gi_y_autonom A|<|Gi_y_An-Bord A|.
Hierbei gilt in der vorliegenden Ausführungsform,
Gi_x_Aufsteigebewegung = Gi_x_Absteigebewegung,
Gi_y_Aufsteigebewegung = Gi_y_Absteigebewegung. Jedoch kann gelten
Gi_x_Aufsteigebewegung ≠ Gi_x_Absteigebewegung, oder,
Gi_y_Aufsteigebewegung ≠ Gi_y_Absteigebewegung.
In dem Fall, wo der Betriebsmodus der An-Bord-Modus ist, wird jeder in der Rechnung von Ausdruck 07x verwendete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) als ein dazu entsprechender gewichteter Mittelwert der beiden konstanten Werte Gi_x_An-Bord A und Gi_x_An-Bord B bestimmt. Des Weiteren werden in diesem Fall das Gewicht (1-Wgain), Wgain, welches auf Ki_a_x(= Gi_x_An-Bord A) angewendet wird, Ki_b x(= Gi_x_An-Bord B) gemäß dem ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x geändert. Insbesondere in dem Fall, wo Kr1_x = 0, dann Ki_x = Gi_x_An-Bord A, und wo Kr1_x = 1, dann Ki_x = Gi_x_An-Bord B. Wenn Kr1_x sich 1 nähert von 0, nähert sich der i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x Gi_x_An-Bord B von Ki_x = Gi_x_An-Bord A (der Betrag von Ki_x wächst). In dem An-Bord-Modus gilt das Gleiche für jeden in der Rechnung von Ausdruck 07y verwendeten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3).
Des Weiteren wird in dem Fall, wo der Betriebsmodus der autonome Modus ist, jeder in der Rechnung von Ausdruck 07x verwendete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) als ein gewichteter Mittelwert der beiden dazu entsprechenden konstanten Werte Gi_x_autonom, Gi_x autonom B bestimmt. Des Weiteren wird in diesem Fall das Gewicht (1-Wgain), Wgain, welches auf Ki_a_x(= Gi_x_autonom A) angewendet wird, Ki_b_x(= Gi_x_autonom B) gemäß dem ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x geändert. Insbesondere in dem Fall, wo Kr1_x = 0, dann Ki_x = Gi_x_autonom A, und wo Kr1_x = 1, dann Ki_x = Gi_x autonom B. Wenn Kr1_x sich 1 nähert von 0, nähert sich der i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x Gi_x autonom B von Ki_x = Gi_x autonom A (der Betrag von Ki_x wächst). In dem autonomen Modus gilt das Gleiche für jeden in der Rechnung von Ausdruck 07y verwendeten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3).
Wie vorhergehend erläutert sind die ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x, Kr1_y im Allgemeinen (insbesondere in dem Fall, wo die Ausgabewerte Vw_x_lim1, Vw_y_lim1 an dem Begrenzungsprozessor 86 des Verstärkungseinstellers 78 nicht zwanghaft begrenzt sind), 0. Daher werden die i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) in dem An-Bord-Modus und dem autonome Modus im Allgemeinen jeweils Ki_x = Ki_a_x(= Gi_x_An-Bord A oder Gi_x_autonom A), Ki_y = Ki_a_y(= Gi_y_An-Bord A oder Gi_y_autonom A). Daher sind Gi_x_An-Bord A, Gi_y_An-Bord A konstante Werte, welche vorher als die geeigneten Werte der i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) in dem allgemeinen Betriebszustand des Fahrzeugs 1 in dem An-Bord-Modus eingestellt werden. In ähnlicher Weise sind Gi_x_autonom A, Gi_y_autonom A konstante Werte, welche vorher als die geeigneten Werte der i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) in dem allgemeinen Betriebszustand des Fahrzeugs 1 in dem autonomen Modus eingestellt werden.
Andererseits wird in dem Fall, wo der Betriebsmodus der Aufsteigebewegungsmodus ist, jeder in der Rechnung von Ausdruck 07x verwendete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) als ein gewichteter Mittelwert der dazu entsprechenden beiden konstanten Werte Gi_x_An-Bord A und Gi_x_Aufsteigebewegung bestimmt. Des Weiteren werden in diesem Fall das Gewicht (1-Wgain), Wgain, welches auf Ki_a_x(= Gi_x_An-Bord A) angewendet wird, Ki_b_x(=Gi_x_Aufsteigebewegung) gemäß dem zweiten Verstärkungseinstellparameter Kr2 ändert. Insbesondere in dem Fall, wo Kr2 = 0, dann Ki_x = Gi_x_An-Bord A, und wo Kr2 = 1, dann Ki_x = Gi_x_Aufsteigebewegung. Wenn Kr2 sich 1 nähert von 0, nähert sich der i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x Gi_x_An-Bord A von Ki_x = Gi_x_Aufsteigebewegung. Folglich wächst der Betrag von Ki_x. In diesem Fall gilt |Gi_x_Aufsteigebewegung|<|Gi_x_An-Bord A|, so dass der Betrag jedes i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x (i = 1, 2 oder 3) in dem Aufsteigebewegungsmodus ein kleinerer Wert als derjenige in dem An-Bord-Modus wird, außer in dem Fall, wo Kr2 = 0. In dem Aufsteigebewegungsmodus gilt das Gleiche für jeden in der Rechnung von Ausdruck 07y verwendeten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3).
Des Weiteren wird in dem Fall, wo der Betriebsmodus der Absteigebewegungsmodus ist, jeder in der Rechnung von Ausdruck 07x verwendete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) als ein gewichteter Mittelwert der beiden dazu entsprechenden konstanten Werte Gi_x_An-Bord A, Gi_x_Absteigebewegung B bestimmt. Des Weiteren werden in diesem Fall das Gewicht (1-Wgain), Wgain, welches auf Ki_a_x(= Gi_x_An-Bord A) angewendet wird, Ki_b_x(= Gi_x_Absteigebewegung) gemäß dem zweiten Verstärkungseinstellparameter Kr2 geändert. Insbesondere in dem Fall, wo Kr2 = 0, dann Ki_x = Gi_x_An-Bord A, wo Kr2 = 1, dann Ki_x = Gi_x_Absteigebewegung. Wenn Kr2 sich 0 nähert von 1, nähert sich der i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x_Gi_x_An-Bord A von Ki_x = Gi_x_Absteigebewegung. Folglich wächst der Betrag von Ki_x. In diesem Fall gilt |Gi_x_Absteigebewegung|<|Gi_x_An-Bord A|, so dass der Betrag jedes i-ten. Verstärkungskoeffizienten Ki_x (i = 1, 2 oder 3) in dem Aufsteigebewegungsmodus ein kleinerer Wert als in dem An-Bord-Modus wird, außer in dem Fall, wo Kr2 = 0. In dem Absteigebewegungsmodus gilt das Gleiche für jeden in der Rechnung von Ausdruck 07y verwendeten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3).
Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 verwendet die wie vorangehend beschrieben bestimmten ersten bis dritten Verstärkungskoeffizienten K1_x, K2_x und K3_x, um die Berechnung des vorangehenden Ausdrucks 07x durchzuführen, wodurch der auf das in der X-Achsen-Richtung rollende imaginäre Rad 62_x bezogene Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd berechnet wird.
Im Detail, unter Bezugnahme auf 13 berechnet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerts θbe_x_s mit dem ersten Verstärkungskoeffizienten K1_x erhaltene Stellgrößenkomponente u1_x und eine durch Multiplikation des Basiswinkel-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswerts θbdot_x_s mit dem dem zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_x erhaltene Stellgrößenkomponente u2_x durch einen Prozessor 80a bzw. 80b. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 berechnet ferner die Differenz zwischen dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s und der Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd (= Vb_x_s – Vb_x_mdfd) durch einen Rechner 80d und berechnet durch einen Prozessor 80c eine durch Multiplikation der berechneten Differenz mit dem dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x erhaltene Stellgrbllenkomponente u3_x. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 addiert dann diese Stellgrößenkomponenten u1_x, u2_x und u3_x durch einen Rechner 80e auf, um den Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd zu berechnen.
Ebenso führt der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 die Berechnung des vorangehenden Ausdruck 07y unter Verwendung der wie vorangehend beschrieben bestimmten ersten bis dritten Verstärkungskoeffizienten K1_y, K2_y und K3_y aus, wodurch der auf das in der Y-Achsen-Richtung rollende imaginäre Rad 62_y bezogene Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd berechnet wird.
In diesem Fall berechnet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerts θbe_y_s mit dem ersten Verstärkungskoeffizienten K1_y erhaltene Stellgrößenkomponente u1_y und eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeitsmesswerts θbdot_y_s mit dem zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_y erhaltene Stellgrößenkomponente durch den Prozessor 80a bzw. 80b. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 berechnet ferner die Differenz zwischen dem geschätzten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_y_s und der geschätzten Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_mdfd (= Vb_y_s – Vb_y_mdfd) durch den Rechner 80d und berechnet durch den Prozessor 80c eine durch Multiplikation der berechneten Differenz mit dem dritten Verstärkungskoeffizienten K3_y erhaltene Stellgrößenkomponente u3_y. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 addiert dann diese Stellgrößenkomponenten u1_y, u2_y und u3_y durch den Rechner 80e auf, um den Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd zu berechnen.
Der erste Term (= die erste Stellgrößenkomponente u1_x) und der zweite Term (= die zweite Stellgrößenkomponente u2_x) der rechten Seite des Ausdrucks 07x bezeichnen hier die Rückkopplungsstellgrößenkomponenten zum Konvergieren des Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerts θbe_x_s in Richtung um die X-Achse gegen 0 (Konvergieren des Grundkörper-Neigungswinkelmesswerts θb_x_s gegen den Soll-Wert θb_x_obj) durch die PD-Vorgabe (Proportional-Differenzial-Vorgabe), welche als die Rückkopplungsregelungs-/-steuerungsvorgabe dient.
Der dritte Term (= die dritte Stellgrößenkomponente u3_x) der rechten Seite des Ausdrucks 07x bezeichnet ferner eine Rückkopplungsstellgrößenkomponente zum Konvergieren der Differenz zwischen dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s und der Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd gegen 0 (Konvergieren von Vb_x_s gegen Vb_x_mdfd) durch eine Proportional-Vorgabe, welche als die Rückkopplungsregelungs-/-steuerungsvorgabe dient.
Das Gleiche gilt für den ersten bis dritten Term (die erste bis dritte Stellgrößenkomponente u1_y, u2_y und u3_y) der rechten Seite des Ausdrucks 07y.
Wie vorangehend erläutert, werden die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd, Vby_mdfd allgemein (insbesondere in dem Fall, wo die Ausgabewerte Vw_x_lim2, Vw_y_lim2 an dem Begrenzungsprozessor 100 des Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 76 nicht zwanghaft eingeschränkt werden) 0. Des Weiteren stimmen in dem allgemeinen Fall, wo Vb_x_mdfd = Vby_mdfd = 0 die dritten Stellgrößenkomponenten u3_x, u3_y mit dem durch Multiplizieren der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s, Vb_y_s mit den jeweiligen dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x, K3_y erhaltenen Wert überein.
Nach der vorangehend beschriebenen Berechnung der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd integriert der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 jeden der ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd durch einen Integrator 80f, wodurch die obengenannten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd bestimmt werden.
Vorangehend sind die Details der Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 beschrieben worden.
Zusätzlich kann der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_x_cmd alternativ durch einen Ausdruck berechnet werden, bei dem der dritte Term der rechten Seite von Ausdruck 07x in die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_x_s (= K3_x· Vb_x_s) und die Stellgrößenkomponente basierend auf Vd_x_mdfd (= –K3_x Vb_x_mdfd) getrennt ist. Ebenso kann der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_y_cmd alternativ durch einen Ausdruck berechnet werden, bei dem der dritte Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07y in die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_y_s (= K3_y·Vb_y_s) und die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_y_mdfd (= –K3y·Vb_y_mdfd) getrennt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die _ Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd der imaginären Räder 62_x und 62_y ferner als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingaben) zum Regeln/Steuern des Verhaltens des Fahrzeugsystemschwerpunkts verwendet worden. Jedoch können die Antriebsdrehmomente der imaginären Räder 62_x und 62_y oder die durch Division der Antriebsdrehmomente durch die Radien Rw_x und Rw_y jedes imaginären Rads 62_x und 62_y erhaltenen Translationskräfte (das heißt, die Reibungskräfte zwischen den imaginären Rädern 62_x, 62_y und einer Bodenfläche) als die Stellgrößen verwendet werden.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 9 liefert die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die wie vorangehend beschrieben durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 bestimmten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd zu dem Motorbefehlsrechner 82 und führt die Verarbeitung durch den Motorbefehlsrechner 82 aus, um einen Geschwindigkeitsbefehl ω_R_cmd des Elektromotors 31R und einen Geschwindigkeitsbefehl ω_L_cmd des Elektromotors 31R zu bestimmen. Die Verarbeitung durch den Motorbefehlsrechner 82 ist dieselbe wie die Verarbeitung durch den XY-RL-Wandler 86b des obengenannten Begrenzungsprozessors 86 (Bezug zu 11).
Der Motorbefehlsrechner 82 bestimmt insbesondere die Geschwindigkeitsbefehle ω_R_cmd und ω_L_cmd der Elektromotoren 31R und 31L durch eine durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_cmd bzw. ω_y_cmd bzw. ω_R_cmd bzw. ω_L_cmd erhaltene simultane Gleichungen, wobei ω_R_cmd und ω_L_cmd als Unbekannte angenommen werden.
Somit ist die Fahrzeugregelungs-/-steuerungs-Rechenverarbeitung in dem obengenannten SCHRITT 9 abgeschlossen.
Als nächstes wird die Verarbeitung von SCHRITT 4 (die Bestimmungsverarbeitung des Regelungs-/Steuerungscharakteristik-Parameters), dessen Erklärung verschoben wurde, im Detail erklärt unter Bezugnahme auf die 14 bis 19.
Die Verarbeitung von SCHRITT 4 wird durchgeführt, wie es in dem Flussdiagramm in 14 gezeigt ist.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bestimmt in SCHRITT 11 insbesondere zuerst, welcher Betriebsmodus der aktuelle Betriebsmodus (in dem aktuellen Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus) ist.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 hierbei den autonomen Modus als den anfänglichen Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 zu der Zeit der Inbetriebnahme der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ein. Danach bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus den Betriebsmodus für den nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus. Der in SCHRITT 11 bestimmte Betriebsmodus ist daher grundsätzlich der in dem vorangehenden Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmte Betriebsmodus.
Für den Fall, wo der aktuelle Betriebsmodus der autonome Modus, der An-Bord-Modus, der Aufsteigebewegungsmodus und der Absteigebewegungsmodus ist, führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 11 die jeweilige Verarbeitung von SCHRITT 12, 13, 14 und 15 durch und bestimmt den nächsten Betriebsmodus und die aktuellen Werte des Regelungs-/Steuerungscharakteristik-Parameters. Dadurch ist die Verarbeitung in 14 abgeschlossen.
Die Verarbeitung von SCHRITT 12, welche dem Fall entspricht, wo der aktuelle Betriebsmodus der autonome Modus ist, wird durch die in dem Flussdiagramm in 15 gezeigte Subroutinenverarbeitung durchgeführt.
In dieser Verarbeitung bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zuerst im SCHRITT 12-1, ob eine AN-Bedienung (Druckbedienung) des Benutzers zum Aufsteigen 58a des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 ausgeführt wird, anhand der im vorbenannten SCHRITT 3 erhaltenen Ausgabe des Bedienelements 58.
In dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis negativ ist, fährt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 mit SCHRITT 12-2 fort und hält den nächsten Betriebsmodus als den aktuellen Betriebsmodus (= autonomer Modus). In dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 12-1 positiv ist (in dem Fall, wo der Benutzer beabsichtigt, auf das Fahrzeug 1 aufzusteigen und die AN-Bedienung des Aufsteige-Bedienelements 58a ausführt), ändert die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den nächsten Betriebsmodus zu dem Aufsteigebewegungsmodus.
Nachfolgend stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf 0 (Initialisieren) in SCHRITT 12-4 ein. Des Weiteren stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit den eingestellten Autonomer-Modus-Wert θb_x_autonom auf die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_x_obj, θb_y_obj in SCHRITT 12-5 ein. Dadurch ist die Verarbeitung in 15 abgeschlossen.
Mit der oben erläuterten Verarbeitung wird der eingestellte Autonomer-Modus-Wert θb_x autonom auf den Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_x_obj, θb_y_obj eingestellt, in dem Fall, wo der in SCHRITTT 11 bestimmte aktuelle Betriebsmodus auf den autonomen Modus eingestellt ist. Danach wird der Betriebsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverfahrenszyklus zu dem Aufsteigebewegungsmodus geändert, in dem Fall, wo das Aufsteige-Bedienelement 58a des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 mit einer AN-Bedienung ausgeführt wird.
Als nächstes wird die Verarbeitung von SCHRITT 13, welche dem Fall entspricht, wo der aktuelle Betriebsmodus der An-Bord-Modus ist, durch die in dem Flussdiagramm in 16 gezeigte Subroutinenverarbeitung durchgeführt.
In der Verarbeitung bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zuerst in SCHRITT 13-1, ob das Absteige-Bedienelement 58b des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 mit einer AN-Bedienung ausgeführt wird (Druckbedienung) oder nicht, anhand der im vorgenannten SCHRITT 3 erhaltenen Ausgabe des Bedienelements 58.
In dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis negativ ist, fährt die Regelungs-/Steuerungseinheit mit SCHRITT 13-2 fort und hält den nächsten Betriebsmodus als den aktuellen Betriebsmodus (= autonomer Modus). Des Weiteren, in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 13-1 negativ ist (in dem Fall, wo der Benutzer beabsichtigt, von dem Fahrzeug 1 abzusteigen und den AN-Betrieb des Absteige-Bedienelements 58b ausführt), ändert die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den nächsten Betriebsmodus zu dem Absteigebewegungsmodus.
Anschließend stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf 0 (Initialisieren) in SCHRITT 13-4 ein. Des Weiteren setzt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den eingestellten An-Bord-Modus-Wert θb_x_An-Bord auf die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_x_obj, θb_y_obj in SCHRITT 13-5 ein. Dadurch ist die Verarbeitung in 16 abgeschlossen.
Mit der oben erläuterten Verarbeitung wird der eingestellte Während- Betriebsmodus-Wert θb_x_Während-Betrieb auf den Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_x_obj, θb_y_obj eingestellt, in dem Fall, wo der in SCHRITT 11 bestimmte aktuelle Betriebsmodus auf den An-Bord-Modus eingestellt ist. Danach wird der Betriebsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus auf den Absteigebewegungsmodus geändert, in dem Fall, wo das Absteige-Bedienelement 58b des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 mit einer AN-Bedienung ausgeführt wird.
Als nächstes wird die Verarbeitung von SCHRITT 14, welche dem Fall entspricht, wo der aktuelle Betriebsmodus der Aufsteigebewegungsmodus ist, durch die in dem Flussdiagramm in 17 und 18 gezeigte Subroutinenverarbeitung ausgeführt.
In der Verarbeitung bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zuerst in SCHRITT 13-1, ob das Absteige-Bedienelement 58b des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 mit der AN-Bedienung (Druckbedienung) ausgeführt wird, anhand der in vorbenanntem SCHRITT 3 erhaltenen Ausgabe des Bedienelements 58. Danach führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung von 18 aus in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis positiv ist.
Insbesondere bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14–20, ob der vorhergehende Betriebsmodus der Aufsteigebewegungsmodus ist oder nicht.
Der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis negativ wird, ist der Zustand, wie derjenige, bei dem der vorhergehende Betriebsmodus der autonome Modus ist, und der Benutzer versehentlich das Aufsteige-Bedienelement 58a des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 während des autonomen Modus ausführte. In diesem Fall ändert die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zwangsweise den aktuellen Betriebsmodus von dem Aufsteigebewegungsmodus zu dem autonomen Modus in SCHRITT 14–21.
Danach führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den SCHRITT 14–22, 14–23 bzw. 14–24 aus, um den Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf 0 einzustellen, den eingestellten Autonomer-Modus-Wert θb_xy_autonom auf den Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_xy_obj einzustellen, bzw. um den nächsten Betriebsmodus auf den autonomen Modus einzustellen.
Des Weiteren ist der Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14–20 positiv wird, der Zustand, wo der Benutzer die Aufsteigebewegung während des Aufsteigebewegungsmodus abbricht und beabsichtigt, vom Fahrzeug abzusteigen. In diesem Fall führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den SCHRITT 14–26, 14–27, 14–28 aus, um den Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf dem vorhergehenden Wert zu halten, um die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Grundwerte θb_xy_obj auf dem vorhergehenden Wert zu halten, und stellt den Absteigebewegungsmodus auf den nächsten Betriebsmodus ein. Hierbei wird der aktuelle Betriebsmodus in diesem Fall auf dem Aufsteigebewegungsmodus gehalten.
Nach der Ausführung der Verarbeitung in SCHRITT 14–24 oder SCHRITT 14–23, wie oben erläutert, stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 nachfolgend einen Wert für eine später zu erläuternde Kennzeichnung Flag auf 0 in SCHRITT 14–25 ein. Dadurch wird die Verarbeitung in 17 und 18 abgeschlossen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 17 bestimmt die Regelungs-/Steuerungseiriheit 50 nachfolgend in SCHRITT 14-2, ob die rechte und linke Fußraste 3R, 3L in einem AN-Zustand sind, anhand der in SCHRITT 3 erworbenen Ausgabe der Lastsensoren 54R, 54L, in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-1 negativ ist.
Hierbei meint in der vorliegenden Ausführungsform die Tatsache, dass die Fußraste 3R der rechten Seite in einem AN-Zustand ist, dass ein durch die Ausgabe des Lastsensors 54R der Fußraste 3R angezeigter Lastdetektionswert einen vorbestimmten Wert überschreitet, und dieser Zustand ist, sofern nicht anderweitig genannt, der Zustand, bei dem der Fuß des Benutzers auf die Fußraste 3R aufgesetzt ist. Und die Tatsache, dass die Fußraste 3R in einem AUS-Zustand ist, beschreibt den Zustand, wo im Wesentlichen kein Fuß auf die Fußraste 3R aufgesetzt ist (auf die Fußraste 3R wird kein Körpergewicht des Benutzers ausgeübt). Das selbe gilt für den AN-Zustand und AUS-Zustand der linken Fußraste 3L.
Der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-2 negativ ist, ist der Zustand, wo der Benutzer im Begriff ist, die eigentliche Aufsteigebewegung in dem Aufsteigebewegungsmodus zu beginnen, aber der Zustand, in dem noch keiner der Füße des Benutzers auf eine der Fußrasten 3R, 3L aufgesetzt ist, oder in dem Zustand während der eigentlichen Aufsteigebewegung ist und der Benutzer einen der Füße auf die Fußrasten 3R oder 3L setzt.
In diesem Fall bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14-3, ob beide Fußrasten 3R, 3L in dem AUS-Zustand sind oder nicht, das heißt, ob es in einem Zustand ist, wo keiner der Füße des Benutzers auf einer der Fußrasten 3R, 3L aufgesetzt ist.
Danach stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Wert eines Gewichtskoeffizienten Wth zum Einstellen des Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werts θb_xy_obj auf 0 in SCHRITT 14-13 ein und stellt den Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf 1 ein, in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis positiv ist. Des Weiteren stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Wert der Kennzeichnung Flag, welche später erläutert werden wird, auf 0 in SCHRITT 14-14 ein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Gewichtskoeffizient Wth ein beliebig innerhalb des Bereichs von –1 bis 1 bestimmter Wert in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus.
Nachfolgend hält die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14-11 den aktuellen Betriebsmodus (= der Aufsteigebewegungsmodus) in dem nächsten Betriebsmodus. Des Weiteren bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14-12 den Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_xy_obj gemäß dem Gewichtskoeffizienten Wth, und beendet die Verarbeitung in 17. Die Details der Verarbeitung von SCHRITT 14-12 werden später erklärt.
Der Fall, wo das Bestimmungsergebnis im vorgenannten SCHRITT 14-3 negativ ist, ist der Zustand, bei dem der Benutzer einen Fuß auf eine der Fußrasten 3R, 3L zu der Startzeit der Aufsteigebewegung oder unmittelbar danach aufsetzt. In diesem Fall bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50, ob der vorhergehende Betriebsmodus der Aufsteigebewegungsmodus in SCHRITT 14-4 ist oder nicht.
Der Fall, wo das Bestimmungsergebnis negativ wird, ist der Fall, wo der vorgenannte Betriebsmodus der autonome Modus ist, und ist der Zustand, bei welchem der Benutzer zuerst einen Fuß auf eine der Fußrasten 3R, 3L unmittelbar nach dem Übergang von dem autonomen Modus zu dem Aufsteigebewegungsmodus setzt. In diesem Fall bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 nachfolgend in SCHRITT 14-6, ob die rechte Fußraste 3R in dem AN-Zustand ist oder nicht, das heißt, ob der Fuß (rechter Fuß) des Benutzers nur auf der rechten Fußraste 3R von den Fußrasten 3R, 3L aufgesetzt ist oder nicht. In dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis positiv ist, stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 dann den Wert des Gewichtskoeffizienten Wth auf 1 in SCHRITT 14-7 ein. Des Weiteren stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Wert des Gewichtskoeffizient Wth auf -1 in SCHRITT 14-7 ein in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-6 negativ ist (in dem Fall, wo der Fuß (linker Fuß) des Benutzers nur auf der linken Fußraste 3L aufgesetzt ist).
Ergänzend setzt der Benutzer in dem Fahrzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform während der Aufsteigebewegung grundsätzlich zuerst einen Fuß auf eine von 3R oder 3L der Fußrasten 3R, 3L, und hebt in diesem Zustand den anderen Fuß schnell von dem Boden und setzt denselben auf die andere der Fußrasten 3L oder 3R. Zu dem Zeitpunkt ist der Grundkörper 9 beispielsweise zu der rechten Seite des Benutzers geneigt, in dem Zustand, wo der rechte Fuß des Benutzers auf die Fußraste 3R aufgesetzt ist, wird der Grundkörper 9 weiter zu der Rechten geneigt durch die Last, welche die Fußraste 3R von dem Benutzer zu dem Zeitpunkt empfängt, zu dem der linke Fuß von dem Boden gehoben wird, so dass ein flüssiges Aufsteigen schwierig gemacht wird. Daher neigt der Benutzer zuerst im Wesentlichen den Grundkörper 9 um einen gewissen Betrag zu der linken Seite während des Setzens des rechten Fußes auf die Fußraste 3R in dem Fall, wo der Benutzer auf das Fahrzeug 1 aufsteigt von dem Zustand, wo der rechte Fuß des Benutzers auf der Fußraste 3R aufgesetzt ist. Danach hebt der Benutzer den linken Fuß von dem Boden und setzt den linken Fuß auf der Fußraste 3L in diesem Zustand auf. Eine derartige Aufsteigebewegung ist in dem Fall, wo der Benutzer auf das Fahrzeug 1 aufsteigt, von dem Zustand, wo der linke Fuß des Benutzers auf der Fußraste 3L aufgesetzt ist, der gleiche.
Hierbei ist es während der Absteigebewegung aus den selben Gründen wie oben erläutert vorteilhaft für den Benutzer, den Grundkörper 9 auf die selbe Seite zu neigen wie das absteigende Bein, wenn das Bein von der Fußraste 3L oder 3R abgesetzt wird, während der Benutzer den einen Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L setzt.
Als solche stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in der vorliegenden Ausführungsform einen Winkelwert in einer Haltung des entweder zu der linken Seite oder zu der rechten Seite des Benutzers geneigten Grundkörpers 9 als den Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_y_obj in Richtung um die X-Achse während der Aufsteigebewegung oder während der Absteigebewegung, auf die Haltung ein, welche dem Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_y_obj (=θb_y_An-Bord) des An-Bord-Modus entspricht. Danach wird in der vorliegenden Ausführungsform die Polarität des Gewichtskoeffizienten Wth in dem Fall, wo der Grundkörper 9 zu der linken Seite geneigt ist, auf die positive Polarität eingestellt, und der Gewichtskoeffizient Wth wird in dem Fall, wo der Grundkörper 9 zu der rechten Seite geneigt ist, auf die negative Polarität eingestellt.
Dadurch wird der Gewichtskoeffizient Wth in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 14-6 positiv ist (in dem Fall, wo der Fuß des Benutzers (rechter Fuß) nur auf der rechten Fußraste 3R aufgesetzt ist) als ein Wert mit positiver Polarität in SCHRITT 14-7 bestimmt, um den Grundkörper zu der linken Seite zu neigen. Des Weiteren wird der Gewichtskoeffizient Wth in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-6 negativ ist (in dem Fall, wo der Fuß des Benutzers (linker Fuß) nur auf der linken Fußraste 3L aufgesetzt ist) bestimmt als ein Wert mit negativer Polarität in SCHRITT 14-8, um den Grundkörper 9 zu der rechten Seite zu neigen.
Ergänzend wird in dem Fahrzeug der Struktur der vorliegenden Ausführungsform durch Neigen des Grundkörpers 9 zu der linken Seite von der Haltung des Grundkörpers 9, in welcher die parallele Richtung der Fußrasten 3R, 3L die horizontale Richtung wird, der horizontale Abstand (Abstand in der X-Achsen-Richtung) von der Fußraste 3R der rechten Seite (insbesondere der Kontaktposition der Fußraste 3R und dem rechten Fuß) und der Bodenkontaktposition der Radanordnung 5 (Neigungsmitte der Fußaufsetzeinheit 3 und des Grundkörpers um die X-Achse) kleiner als der horizontale Abstand in dem Zustand, wo die parallele Richtung der Fußrasten 3R, 3L die horizontale Richtung wird. Des Weiteren wird durch Neigen des Grundkörpers 9 zu der rechten Seite von der Haltung des Grundkörpers 9, in welcher die parallele Richtung der Fußrasten 3R, 3L die horizontale Richtung wird, der horizontale Abstand zwischen der Fußraste 3L der linken Seite (insbesondere die Kontaktposition der Fußraste 3L und des linken Fußes) und der Bodenkontaktposition der Radanordnung 5 (Neigungsmitte des Fußaufsetzabschnitts 3 und des Grundkörpers 9 um die X-Achse) kleiner als der horizontale Abstand in dem Zustand, bei dem die parallele Richtung der Fußrasten 3R, 3L die horizontale Richtung wird.
Nach dem Bestimmen des Gewichtskoeffizienten Wth in SCHRITT 14-7 oder 14-8, wie oben erläutert, stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf 1 in SCHRITT 14-9 ein. Des Weiteren führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 nach dem Einstellen der Werte der Kennzeichnung Flag auf 0 in , SCHRITT 14-10 die Verarbeitung im vorbenannten SCHRITT 14-11, 14-12 aus und beendet die Verarbeitung in 7.
Der Fall, wo das Bestimmungsergebnis im vorbenannten SCHRITT 14-4 positiv ist, ist der Fall, wo nach dem Beginn des Aufsteigebewegungsmodus und in jedem Regelungs-/Steuerungsverfahrenszyklus vor dem aktuellen Regelungs-/Steuerungsverfahrenszyklus die Bestimmungsergebnisse in SCHRITT 14-1, 14-2, 13-3 negativ, negativ, positiv wurden, oder ist der Fall, wo nach dem Beginn des Aufsteigebewegungsmodus, und in einem oder mehreren Regelungs-/Steuerungsverfahrenzyklus/-zyklen vor dem aktuellen Regelungs-/Steuerungsverfahrenszyklus das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-2 einmal positiv wird, und die später zu erläuternde Verarbeitung in SCHRITT 14–16, 14–17 wurde schon durchgeführt.
In diesem Fall bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14-5, ob der Wert der Kennzeichnung Flag 1 ist oder nicht. Die Kennzeichnung Flag ist eine Kennzeichnung, welche angibt, ob die Verarbeitung von SCHRITT 14–16, 14–17 schon ausgeführt worden ist oder nicht durch einen Wert 1 bzw. 0. Danach führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14-5 in dem Fall, wo Flag = 0 (dies ist ein Zustand in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-2 noch nicht positiv ist nach dem Beginn des Aufsteigebewegungsmodus, und der Zustand, in dem der Benutzer einen Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L aufsetzt), die oben genannte Verarbeitung von SCHRITT 14-6 aus und beendet die Verarbeitung in 17.
Des Weiteren führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in dem Fall, wo Flag = 1 in SCHRITT 14-5 die Verarbeitung von SCHRITT 14–16 wie oben erläutert aus.
In der Aufsteigebewegung setzt der Benutzer letztlich beide Füße auf die Fußrasten 3R, 3L auf. Zu dieser Zeit wird das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-2 positiv.
In diesem Fall führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung von SCHRITT 14–15 aus. Das heißt, dass in SCHRITT 14–15 die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Wert der Kennzeichnung Flag auf 1 einstellt. Nachfolgend führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung in SCHRITT 14–16, 14–17 aus und ändert den aktuellen Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 und den aktuellen Wert des Gewichtskoeffizienten Wth von den vorhergehenden Werten.
Insbesondere bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14–16 den aktuellen Wert von Kr2 auf einen Wert, welcher näher an 0 gebracht wird als der vorhergehende Wert durch einen vorbestimmten Wert Δkr1 (0 < Δkr1 < 1), welches vorher festgesetzt wird (= vorhergehender Wert von Kr2–Δkr1). In diesem Fall wird dann der aktuelle Wert von Kr2 auf 0 eingestellt in dem Fall, wo der vorhergehende Wert von Kr2 – Δkr1 < 0 gilt.
Des Weiteren stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14–17 den aktuellen Wert von Wth auf einen Wert ein, welcher näher an 0 gebracht wird als der vorhergehende Wert durch einen vorbestimmten Wert Δw1 (0 < Δw1 < 1), welcher vorher festgesetzt wird. Insbesondere wird dann der aktuelle Wert von Wth in dem Fall, wo der vorhergehende Wert von Wth > 0, auf einen durch Subtrahieren von Δw1 von dem vorhergehenden Wert von Wth erhaltenen Wert bestimmt (in dem Fall jedoch, dass der vorhergehende Wert von Wth – Δw1 < 0, dann 0). Ferner wird dann der aktuelle Wert von Wth in dem Fall, wo der vorhergehende Wert von Wth < 0, auf einen durch Addieren von Δw1 zu dem vorhergehenden Wert von Wth erhaltenen Wert bestimmt (in dem Fall jedoch, dass der vorhergehende Wert von Wth + Δw1 < 0, dann 0).
Hierbei hat Δkr1, Δw1 jeweils eine Bedeutung von Werten, welche eine Änderungsrate von Kr2, Wth definieren (Änderungsbetrag pro einem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus). Diese Δkr1, Δw1 brauchen nicht der selbe Wert zu sein, und können auf einen gegenseitig anderen Wert eingestellt werden (zum Beispiel so, dass ΔKr1 < Δw1 gilt).
Ergänzend kann es Fälle geben, in denen ein Fuß des Benutzers zeitweise die Fußrasten 3R oder 3L verlässt aus Gründen wie des Balance-Haltens der Haltung des Grundkörpers 9, sogar nachdem der Benutzer beide Füße auf die Fußrasten 3R, 3L aufsetzt. In solchen Fällen wird das Bestimmungsergebnis im vorgenannten SCHRITT 14-5 positiv, und die Verarbeitung im vorbenannten SCHRITT 14–16, 14–17 wird ausgeführt.
Nach dem Ausführen der Verarbeitung in SCHRITT 14–16, 14–17, wie oben erläutert, bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 nachfolgend, ob der aktuelle Wert von Wth und der aktuelle Wert von Kr2, welche wie oben erläutert bestimmt werden, beide 0 in SCHRITT 14–18 sind oder nicht. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt dann in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis negativ ist, den Vorgang von SCHRITT 14-11 aus und beendet den Vorgang von 17. Des Weiteren ändert die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 14–18 positiv ist, den nächsten Betriebsmodus von dem Aufsteigebewegungsmodus zu dem An-Bord-Modus im SCHRITT 14–19.
Danach bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 14-12 die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_xy_obj.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_xy_obj in SCHRITT 14-12 durch die folgenden Ausdrücke 11x, 11y bestimmt. θb_x_obj = (1 – |Wth|)·θb_x_An-Bord + |Wth|·θb_x_Von-Bord-Absteigen Ausdruck 11x θb_y_obj = (1 – |wth|)·θb_y_An-Bord +) |Wth|·(sgn(wth)·θb_y_Von-Bord-Absteigen) Ausdruck 11y
Hierbei ist sgn(Wth) eine Vorzeichenfunktion von Wth und in dem Fall, wo Wth > 0, dann gilt sgn(Wth) = +1, in dem Fall, wo Wth < 0, dann gilt sgn(Wth) = –1, und in dem Fall, wo Wth = 0, dann gilt sgn(Wth) = 0. Daher in Bezug auf den zweiten Term der rechten Seite von Ausdruck 11y, Wth|·(sgn(Wth)·θb_y_Von-Bord-Absteigen) = Wth·θb_y_Von-Bord-Absteigen.
Hierbei sind θb_x_Von-Bord-Absteigen in Ausdruck 11x und sgn(Wth)·θb_y_Von-Bord-Absteigen in Ausdruck 11y Neigungswinkel eines vorbestimmten Werts, welcher vorher als der Neigungswinkel des Grundkörpers 9, welcher für die Aufsteigebewegung und die Absteigebewegung geeignet ist, eingestellt wird. In diesem Fall wird in der vorliegenden Ausführungsform θb_x_Von-Bord-Absteigen in der Richtung um die Y-Achsen-Richtung auf den selben Wert eingestellt in dem Fall, wo die Polarität von Wth die positive Polarität und die negative Polarität ist.
Andererseits wird θb_y_Von-Bord-Absteigen in der Richtung um die X-Achse als der Neigungswinkel des Grundkörpers 9 in der Richtung um die X-Achse, welcher für die Aufsteigebewegung und die Absteigebewegung geeignet ist, eingestellt in dem Fall, wo die Polarität von Wth die positive Polarität (in dem Fall, wo sgn(Wth) = +1) ist. In dem Fall ist θb_y_Von-Bord-Absteigen ein Neigungswinkel, in welchem der Grundkörper 9 sich zur linken Seite neigt, und θb_y_Von-Bord-Absteigen ≠ θb_y_An-Bord. Und in der vorliegenden Ausführungsform wird der Winkel, in welchem das Vorzeichen von θb_y_Von-Bord-Absteigen umgekehrt wird (=–θb_y_Von-Bord-Absteigen), das heißt, der Neigungswinkel, in welchem sich der Grundkörper 9 um den selben Betrag wie θb_y_Von-Bord-Absteigen zu der rechten Seite neigt, auf den Neigungswinkel des Grundkörpers 9 in der Richtung um die X-Achse eingestellt, welcher für die Aufsteigebewegung und die Absteigebewegung geeignet ist, in dem Fall, wo die Polarität von Wth die negative Polarität ist (in dem Fall, wo sgn(Wth)= –1).
Daher wird in SCHRITT 14-12 der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_x_obj in der Richtung um die Y-Achse als ein gewichteter Mittewert von θb_x_An-Bord und θb_x_Von-Bord-Absteigen bestimmt unter Verwendung von (1 – |Wth|), |Wth| als das Gewicht. In dem Fall, wo Wth = +1 oder –1, dann gilt θb_x_obj = θb_x_Von-Bord-Absteigen, und in dem Fall, wo Wth = 0, dann gilt θb_x_obj = θb_x_An-Bord. Danach nähert sich θb_x_obj an θb_x_An-Bord von θb_x_Von-Bord-Absteigen an, wenn Wth|sich von 1 an 0 annähert.
Hierbei kann θb_x_Von-Bord-Absteigen zum Beispiel mit θb_x_An-Bord übereinstimmen. In diesem Fall stimmt der durch Ausdruck 11x bestimmte θb_x_obj immer mit θb_x_An-Bord überein, ohne von dem Wert von Wth abzuhängen.
Der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_y_obj in der Richtung um die X-Achse in dem Aufsteigebewegungsmodus wird also als ein gewichteter Mittewert von θb_x_An-Bord und (sgn(Wth)·θb_y_Von-Bord-Absteigen) bestimmt. In diesem Fall gilt dann θby_obj = +θb_y_Von-Bord-Absteigen oder –θb_y_Von-Bord-Absteigen in dem Fall, wo Wth = +1 oder –1, und in dem Fall, wo Wth = 0, dann gilt θb_y_obj = θb_y_An-Bord. Danach nähert sich θb_y_obj an θb_y_An-Bord von θb_y_Von-Bord-Absteigen an, wenn |Wth| sich von 1 an 0 annähert.
Ergänzend ist θb_y_Von-Bord-Absteigen in der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass in dem Zustand, wo der Ist-Grundkörper-Neigungswinkel θb_y mit +θb_y_Von-Bord-Absteigen übereinstimmt, die in der X-Achsen-Richtung gesehene Position der rechten Fußraste 3R unmittelbar oberhalb (nach oben in der vertikalen Richtung aufgestellt) des Bodenkontaktabschnitts der Radanordnung 5 (der Neigemitte der Fußanordnung 3 und des Grundkörpers 9 um die X-Achse) angeordnet ist, oder einer dazu nahen Position, und zu der gleichen Zeit ist in dem Zustand, wo der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel θb_y mit –θb_y_Von-Bord-Absteigen übereinstimmt, die in der X-Achsen-Richtung gesehene Position der linken Fußraste 3L unmittelbar oberhalb des Bodenkontaktabschnitts der Radanordnung 5 oder zu einer dazu nahen Position angeordnet.
Das Vorangehende beschreibt die Details der Verarbeitung in SCHRITT 14 in dem Aufsteigebewegungsmodus.
In dem Fall, wo der in SCHRITT 11 bestimmte aktuelle Betriebsmodus wie oben erläutert auf den Aufsteigebewegungsmodus eingestellt wird, werden der zweite Verstärkungseinstellparameter Kr2 und die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_xy_obj grundsätzlich wie unten beschrieben bestimmt.
Das heißt, dass der zweite Verstärkungseinstellparameter Kr2 auf 1 eingestellt wird, wenn der Benutzer einen Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L setzt, um mit der Aufsteigebewegung zu beginnen. In diesem Zustand werden die jeweiligen durch vorgenannte Ausdrücke 09x, 09y bestimmten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) jeweils zu Ki_b_x (= Gi_x_Aufsteigebewegung), Ki_b_y (=Gi_j_Aufsteigebewegung). Daher wird der Betrag jedes Ki_x, Ki_y einen Wert kleiner als derjenige in dem An-Bord-Modus.
Des Weiteren wird der Gewichtskoeffizient Wth in diesem Zustand auf 1 oder –1 eingestellt. Dadurch wird die Komponente um die Y-Achse θb_x_obj von den Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werten θb_xy_obj, welche durch vorgenannte Ausdrücke 11x, 11y bestimmt werden, auf θb_x_Von-Bord-Absteigen eingestellt, und ebenso wird die Komponente um die X-Achse θb_y_obj auf +θb_y_Von-Bord-Absteigen oder –θb_y_Von-Bord-Absteigen, welche Winkel des sich nach links oder rechts neigenden Grundkörpers 9 sind, eingestellt. Insbesondere wird das Nach-Links-Neigen +θb_y_Von-Bord-Absteigen auf θb_y_obj eingestellt in dem Fall, wo der rechte Fuß des Benutzers auf der Fußraste 3R aufgesetzt ist, und das Nach-Rechts-Neigen -θb_y_Von-Bord-Absteigen wird auf θb_y_obj eingestellt, in dem Fall, wo der linke Fuß des Benutzers auf der Fußraste 3L aufgesetzt ist.
Hierbei werden Kr2 und θb_xy_obj konstant gehalten in dem Zustand, dass nur ein Fuß des Benutzers auf der Fußraste 3R oder 3L aufgesetzt ist.
Danach wird der Wert von Kr2 in dem Zustand, bei dem nur ein Fuß des Benutzers auf der Fußraste 3R oder 3L aufgesetzt ist, wenn der Benutzer den verbleibenden Fuß (stehender Fuß) auf die Fußraste 3L oder 3R aufsetzt, um die Aufsteigebewegung zu vollenden, bestimmt, um sich danach schrittweise von 1 an 0 anzunähern. Hierbei ist die Zeit, welche der Wert von Kr2 benötigt, um 0 zu erreichen, durch den vorbestimmten Wert Δkr1 definiert.
In diesem Zustand nähert sich der durch den vorgenannten Ausdruck 09x bestimmte i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) an Gi_x_An-Bord an von Gi_x_Aufsteigebewegung, während der Betrag davon schrittweise erhöht wird. Auf ähnliche Weise nähert sich der durch den vorgenannten Ausdruck 09y bestimmte i-te Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3) an Gi_y_An-Bord an von Gi_y_Aufsteigebewegung, während der Betrag davon erhöht wird. In diesem Fall wird der Betrag jedes Ki_x, Ki_y auf einem kleineren Wert gehalten als derjenige in dem An-Bord-Modus, solange Ki_x, Ki_y jeweils Gi_x_An-Bord, Gi_y_An-Bord erreichen.
Des Weiteren wird in diesem Zustand der Gewichtskoeffizient Wth bestimmt, um sich an 0 anzunähern von 1 oder –1. Daher wird der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_x_obj in der durch den vorgenannten Ausdruck 11x bestimmten Richtung um die Y-Achse bestimmt, um sich schrittweise dem eingestellten Wert für den An-Bord-Modus θb_x_An-Bord von θb_x_Von-Bord-Absteigen zu nähern. Ferner wird der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_y_obj in der durch den vorgenannten Ausdruck 11y bestimmten Richtung um die X-Achse bestimmt, um sich schrittweise dem eingestellten Wert für den An-Bord-Modus θb_y_An-Bord von +θb_y_Von-Bord-Absteigen oder –θb_y_Von-Bord-Absteigen zu nähern. Hierbei ist die Zeit, welche notwendig ist, dass θb_x_obj, θb_y_obj jeweils θb_x_An-Bord, θb_y_An-Bord erreichen durch den vorbestimmten Wert Δw1 definiert.
Ergänzend ändert sich in dem Fall, wo θb_x_Von-Bord-Absteigen = θb_x_An-Bord, θb_x_obj nicht und wird auf θb_x_An-Bord gehalten.
Des Weiteren greift der Benutzer während der Aufsteigebewegung grundsätzlich zumindest einen der Griffe 15R, 15L.
Danach wird, wenn sich Kr2 schließlich zu 0 ändert und sich Wth zu 0 ändert (und folglich sich θb_xy_obj ändert zu θb_xy_An-Bord), der Betriebsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverfahrenszyklus zu dem An-Bord-Modus geändert. Daher wird, sogar wenn der Benutzer beide Füße auf die Fußrasten 3R, 3L aufsetzt, um die Aufsteigebewegung abzuschließen, der Betriebsmodus auf dem Aufsteigebewegungsmodus gehalten, außer Kr2 wird 0, und θb_xy_obj wird θb_xy_An-Bord.
In diesem Zustand, wo der Benutzer nach dem Beginn des Aufsteigebewegungsmodus noch nicht den Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L aufgesetzt hat (in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 14-3 positiv wird), wird der zweite Verstärkungseinstellparameter Kr2 auf 1 eingestellt. Daher werden die in den vorbenannten Ausdrücken 09x, 09y jeweils bestimmten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) jeweils zu Ki_b_x (=Gi_x_Aufsteigebewegung), Ki_b_y (=Gi_y_Aufsteigebewegung). Andererseits wird in diesem Zustand der Gewichtskoeffizient Wth zunächst auf 0 eingestellt, so dass der Soll-Grundkbrper-Neigungswinkel-Wert θb_xy_obj zunächst auf denselben Wert wie der An-Bord-Modus (=θb_xy_An-Bord) eingestellt wird. Hierbei kann der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_xy_obj in diesem Zustand auf den selben Wert wie der autonome Modus (=θb_xy_autonom) eingestellt werden.
Ferner wird in dem Fall, wo in dem Aufsteigebewegungsmodus der Benutzer die AN-Bedienung des Absteige-Bedienelements 58b des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 durchführt, der aktuelle Betriebsmodus zwangsweise zu dem autonomen Modus geändert in dem Fall, wo der Betriebsmodus in dem vorhergehenden Steuerungs-/Regelungsverfahrenszyklus (letzter Betriebsmodus) der autonome Modus ist, und die i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) und der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_xy_obj werden jeweils auf die selben Werte wie in dem autonomen Modus eingestellt. Danach wird der Betriebsmodus in den nächsten Regelungs-/Steuerungsverfahrensyzklus zu dem autonomen Modus geändert.
Des Weiteren wird in dem Fall, wo der Betriebsmodus in dem vorhergehenden Regelungs-/Steuerungsverfahrenszyklus (letzter Betriebsmodus) nicht der autonome Modus ist (in dem Fall, wo derselbe der Aufsteigebewegungsmodus ist), Kr2 auf den selben Wert wie der vorhergehende Wert beibehalten. Folglich werden die i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) auf dem selben Wert wie der vorhergehende Wert beibehalten. Ferner werden die Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Werte θb_xy_obj auf dem selben Wert wie der vorhergehende Wert beibehalten. Danach wird der Betriebsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverfahrenszyklus zu dem Absteigebewegungsmodus geändert.
Als nächstes wird die Verarbeitung von SCHRITT 15, welche eine Verarbeitung in dem Fall ist, wo der aktuelle Betriebsmodus der Absteigebewegungsmodus ist, durch eine Subroutinenverarbeitung ausgeführt, welche in dem Flussdiagramm von 19 gezeigt ist.
In der Verarbeitung führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 das selbe Bestimmungsverfahren wie SCHRITT 14-2 in SCHRITT 15-1 gemäß den im SCHRITT 3 erhaltenen Ausgaben von den Lastsensoren 54R, 54L aus, und bestimmt, ob sowohl die rechte als auch die linke Fußraste 3R, 3L in dem AN-Zustand ist oder nicht.
Dann stellt in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis positiv ist, das heißt, in dem Fall, wo beide Füße des Benutzers auf den Fußrasten 3R, 3L aufgesetzt sind und die spezifische Absteigebewegung noch zu beginnen ist, die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 einen Sollwert Wthaim des Gewichtskoeffizienten Wth in der Absteigebewegung und einen Sollwert Kr2aim des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 in SCHRITT 15-10 auf 0 ein. Danach führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung von SCHRITT 15-7 aus, was unten erläutert wird.
In dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 15-1 negativ ist, führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 das selbe Bestimmungsverfahren wie SCHRITT 14-3 in SCHRITT 15-2 aus, und bestimmt, ob beide Fußrasten 3R, 3L beide in dem AUS-Zustand sind oder nicht.
Der Fall, wo das Bestimmungsergebnis positiv wird, ist der Zustand, wo der Benutzer beide Füße von den Fußrasten 3R, 3L freigibt, und die Absteigebewegung im Wesentlichen abgeschlossen ist. In diesem Fall ändert die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zwangsweise den aktuellen Betriebsmodus von dem Aufsteigebewegungsmodus zu dem autonomen Modus.
Des Weiteren führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 das selbe Verfahren wie SCHRITT 14–22 bis 14–24 in SCHRITT 15-12 bis 15-14 aus, und beendet die Verarbeitung in 19. Das heißt, dass die Regelungs-/Steuerungseinheit das Einstellen des Werts des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf 0, das Einstellen des eingestellten Autonomer-Modus-Werts θb_xy_autonom auf den Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_xy_obj, und den nächsten Betriebsmodus auf den autonomen Modus jeweils in SCHRITT 15-12 bis 15-14 ausführt.
Der Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 15-2 negativ wird, ist der Zustand im Zwischenverlauf der Absteigebewegung (insbesondere der Zustand, wo der Benutzer einen Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L aufsetzt). In diesem Fall bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 anschließend in SCHRITT 15-3, ob die rechte Fußraste 3R in dem AN-Zustand ist oder nicht, d. h., ob der Fuß (rechter Fuß) des Benutzers nur auf der Fußraste 3R an der rechten Seite von den Fußrasten 3R, 3L aufgesetzt ist. In dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis positiv ist, stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 15-4 den Sollwert Wthaim des Gewichtskoeffizienten Wth auf 1 ein. Des Weiteren, in dem Fall, wo das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 15-3 negativ ist (in dem Fall, wo der Fuß (linker Fuß) des Benutzers nur auf der Fußraste 3L auf der linken Seite aufgesetzt ist), stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in SCHRITT 15-5 den Sollwert Wthaim des Gewichtskoeffizientenen Wth auf – ein.
Nach dem Bestimmen des Sollwerts Wthaim des Gewichtskoeffizienten Wth, wie oben erläutert, stellt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den Sollwert Kr2aim des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 in SCHRITT 15-6 auf 1 ein.
Nach dem Ausführen der Verarbeitung von SCHRITT 15-6, oder der Verarbeitung von SCHRITT 15-10, wie oben erläutert, führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 danach die Verarbeitung von SCHRITT 15-7 aus, und bestimmt den aktuellen Wert des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 und den aktuellen Wert des Gewichtskoeffizienten Wth.
Insbesondere bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den aktuellen Wert von Kr2 auf einen Wert, welcher dem Sollwert Kr2aim (= 0 oder 1) um einen vorher bestimmten vorbestimmten Wert Δkr2 (0 < Δkr2 < 1) näher ist ein vorhergehender Wert. Insbesondere in dem Fall, wo der vorhergehende Wert von Kr2 ≥ Kr2aim, wird der aktuelle Wert von Kr2 auf einen durch Subtrahieren von Δkr2 von dem vorhergehenden Wert von Kr2 erhaltenen Wert bestimmt (außer in dem Fall, wo der Wert des Subtraktionsergebnisses kleiner wird als Kr2aim, dann Kr2aim). Des Weiteren, in dem Fall, wo der vorhergehende Wert von Kr2 < Kr2aim, wird der aktuelle Wert von Kr2 auf einen durch Addieren von Δkr2 zu dem vorhergehenden Wert von Kr2 erhaltenen Wert bestimmt (außer in dem Fall, wo der Wert des Additionsergebnisses größer wird als Kr2aim, dann Kr2aim).
Des Weiteren bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den aktuellen Wert von Wth als einen Wert, welcher den Sollwert Wthaim (= 0 oder 1 oder –1) um einen vorher bestimmten vorbestimmten Wert Δw2 (0 < Δw2 < 1) näher ist als der vorhergehende Wert. Insbesondere in dem Fall, wo der vorhergehende Wert von Wth ≥ Wthaim, wird der aktuelle Wert von Wth auf einen durch Subtrahieren von Δw2 von dem vorhergehenden Wert von Wth erhaltenen Wert bestimmt (außer in dem Fall, wo der Wert des Subtraktionsergebnisses kleiner wird als Wthaim, dann Wthaim). Des Weiteren, in dem Fall, wo der vorhergehende Wert von Wth < Wthaim, wird dann der aktuelle Wert von Wth auf einen durch Addieren von Δw2 zu dem vorhergehenden Wert von Wth erhaltenen Wert bestimmt (außer in dem Fall, wo der Wert des Additionsergebnisses größer wird als Wthaim, dann Wthaim).
Hierbei müssen Δkr2 und Δw2 nicht derselbe Wert sein, und können auf voneinander verschiedene Werte eingestellt sein. Des Weiteren können Δkr2 und Δw2 jeweils nicht derselbe Wert sein wie Δkr1, welcher in SCHRITT 14-6 verwendet wird, und Δw1, welcher in SCHRITT 14–17 verwendet wird in dem Aufsteigebewegungsmodus.
Nachfolgend bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwerte θb_xy_obj durch Ausführen der selben Verarbeitung wie in SCHRITT 14-12 in SCHRITT 15-8. Das heißt, dass θb_x_obj und θb_y_obj durch die vorbenannten Ausdrücke 11x, 11y gemäß dem Gewichtskoeffizienten Wth bestimmt werden.
Danach behält die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 den nächsten Betriebsmodus auf dem aktuellen Betriebsmodus (=der Absteigebewegungsmodus) in SCHRITT 15-9 bei, und beendet die Verarbeitung in SCHRITT 19.
Das Vorangehende sind die Details der Verarbeitung von SCHRITT 15 in dem Aufsteigebewegungsmodus.
In dem Fall, wo der in SCHRITT 11 bestimmte aktuelle Betriebsmodus durch das oben erläuterte Verfahren auf den Absteigebewegungsmodus eingestellt wird, werden der zweite Verstärkungseinstellparameter Kr2 und die Soll-Grurtdkörper-Neigungswinkelwerte θb_xy_obj grundsätzlich wie folgt bestimmt.
Das heißt, dass nach dem Beginn des Absteigebewegungsmodus in dem Zustand, wo der Benutzer dabei bleibt, beide Füße auf die Fußrasten 3R, 3L aufzusetzen, wird der Sollwert Kr2aim des zweiten Verstärkungseinstellparameters Kr2 auf 0 eingestellt, und zu der selben Zeit wird der Sollwert Wthaim des Gewichtskoeffizientenen Wth auf 0 eingestellt.
In diesem Zustand wird Kr2 grundsätzlich auf 0 beibehalten. Daher werden die durch die vorbenannten Ausdrücke 09x, 09y jeweils bestimmten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) zu dem selben Wert wie diejenigen von dem An-Bord-Modus (Gi_x_An-Bord, Gi_y_An-Bord).
Des Weiteren wird Wth in diesem Zustand grundsätzlich auf 0 beibehalten. Dadurch werden die durch die vorbenannten Ausdrücke 11x, 11y bestimmten Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwerte θb_xy_obj grundsätzlich zu den selben Werten in dem An-Bord-Modus θb_xy_An-Bord. Daher ist die Regelungs-/Steuerungssituation des Fahrzeugs 1 in diesem Zustand praktisch äquivalent zu dem An-Bord-Modus.
Anschließend, wenn der Benutzer einen Fuß von der Fußraste 3R oder 3L freigibt, um den Absteigebetrieb zu beginnen, wird der Sollwinkel Kr2aim von Kr2 auf 1 eingestellt. Danach wird der Wert von Kr2 bestimmt, um sich Kr2aim (=1) zu nähern. Daher nähern sich in diesem Zustand die durch den vorbenannten Ausdruck 09x bestimmten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x (i = 1, 2 oder 3) Gi_x_Absteigebewegung (dies stimmt mit Gi_x_Aufsteigebewegung in der vorliegenden Ausführungsform überein), während der Betrag davon schrittweise abnimmt. Auf ähnliche Weise nähern sich die i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3) schrittweise Gi_y_Absteigebewegung (dies stimmt mit Gi_y_Aufsteigebewegung in der vorliegenden Ausführungsform überein), während der Betrag davon schrittweise abnimmt. In diesem Fall werden die Beträge von Ki_x, Ki_y jeweils auf einem Wert beibehalten, der kleiner ist als der An-Bord-Modus.
Hierbei werden die Änderungsrate von Kr2 in diesem Zustand (Änderungsbetrag pro einem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus) und folglich die Änderungsrate von jedem i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y durch den vorbestimmten Wert Δkr2 definiert.
Des Weiteren wird der Sollwert Wthaim von Wth in diesem Zustand auf +1 oder –1 eingestellt. Danach wird der Wert von Wth bestimmt, um sich Wthaim (+1 oder –1) zu nähern. Dadurch wird der durch den vorbenannten Ausdruck 11x bestimmte Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_x_obj in der Richtung um die Y-Achse bestimmt, um sich schrittweise θb_x_Von-Bord-Absteigen zu nähern. Des Weiteren wird der durch den vorbenannten Ausdruck 11y bestimmte Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_y_obj in der Richtung um die X-Achse bestimmt, um sich schrittweise +θb_y_Von-Bord-Absteigen oder –θb_y_Von-Bord-Absteigen zu nähern. Insbesondere in dem Fall, wo der rechte Fuß des Benutzers auf die Fußraste 3R aufgesetzt ist, wird θb_y_obj eingestellt, um sich +θb_y_Von-Bord-Absteigen von der Neigung nach links zu nähern, und in dem Fall, wo der linke Fuß des Benutzers auf die Fußraste 3L augesetzt ist, wird θb_y_obj eingestellt, um sich –θb_y_Von-Bord-Absteigen von der Neigung nach rechts zu nähern. Hierbei wird die Änderungsrate (Änderungsbetrag pro einem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus) von θb_x_obj, θb_y_obj jeweils bestimmt durch den vorbestimmten. Wert Δw2.
Ergänzend ändert sich θb_x_obj in dem Fall, wo θb_x_Von-Bord-Absteigen = θb_x_An-Bord, nicht und wird auf θb_x_An-Bord beibehalten.
Danach wird, wenn der Benutzer den auf die Fußraste 3R oder 3L aufgesetzten Fuß freigibt, um die Absteigebewegung abzuschließen, der aktuelle Betriebsmodus zwangsweise zu dem autonomen Modus geändert, werden die i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) und die Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwerte θb_xy_obj jeweils auf den selben Wert eingestellt wie dem in dem autonomen Modus. Danach wird der Betriebsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus zu dem autonomen Modus geändert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Absteigebewegungsmodus eine Verarbeitung gemäß der Bedienung nicht ausgeführt werden, beispielsweise wenn das Absteige-Bedienelement 58a des Aufsteige-/Absteige-Bedienelements 58 mit einem AN-Betrieb ausgeführt wird. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform in dem Absteigebewegungsmodus der Betriebsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus nicht von dem Absteigebewegungsmodus zu dem autnomen Modus geändert, außer der Benutzer gibt beide Füße von den Fußrasten 3R, 3L frei und beendet die substantive Absteigebewegung (außer das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 15-2 wird positiv).
Ergänzend greift der Benutzer während der Absteigebewegung zumindest einen der Griffe 15R, 15L auf ähnliche Weise wie derjenigen während der Aufsteigebewegung.
Die obige Erläuterung stellt die Details der Verarbeitung von SCHRITT 4 dar.
Nachfolgend wird der Betrieb des Fahrzeugs 1 der vorliegenden Ausführungsform näher erläutert werden.
Zuerst wird der Betrieb in dem Fall, wo der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus oder der autonome Modus ist, erklärt werden.
In einem Betriebsmodus des An-Bord-Modus und des autonomen Modus werden die die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingaben) bezeichnenden Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_xy_cmd derart bestimmt, dass die Haltung des Grundkörpers 9 grundsätzlich in einer Haltung beibehalten wird, in welcher die obengenannten Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerte θbe_x_s und θbe_y_s beide 0 sind (nachfolgend wird diese Haltung als die Grundhaltung bezeichnet werden), das heißt, die Haltung des Fahrzeugsystemschwerpunkts (der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt oder der alleinige Fahrzeugschwerpunkt) wird beibehalten, um im Wesentlichen unmittelbar über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 zu sein. Im Detail wird der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_xy_cmd derart bestimmt, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s als die geschätzten Werte der Bewegungsgeschwindigkeiten des Fahrzeugsystemschwerpunkts gegen die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd konvergieren, während die Haltung des Grundkörpers 9 in der obengenannten Grundhaltung beibehalten wird. Wie vorangehend erläutert sind die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd normalerweise 0. In diesem Fall wird der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_xy_cmd derart bestimmt werden, dass der Fahrzeugsystemschwerpunkt im Wesentlichen stationär ist, während die Haltung des Grundkörpers 9 in der obengenannten Grundhaltung beibehalten wird.
Die durch Umwandeln der Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_xy_cmd, welche durch Integrieren jeder Komponente von ωdotw_xy_cmd erhalten werden, erhaltenen Drehwinkelgeschwindigkeiten des Elektromotors 31R bzw. 31L werden dann als die Geschwindigkeitsbefehle ω_R_cmd und ω_L_cmd der Elektromotoren 31R und 31L bestimmt. Die Drehgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L werden ferner gemäß den Geschwindigkeitsbefehlen ω_R_cmd und ω_L_cmd geregelt/gesteuert. Die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung werden daher derart geregelt/gesteuert, dass sie mit der Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x, welches ωw_x_cmd entspricht, bzw. mit der Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y, welche ωw_y_cmd entspricht, übereinstimmen.
Mit dieser Anordnung bewegt sich die Radanordnung 5 dann vorwärts, um die Abweichungen zu eliminieren (um θbe_x_s gegen 0 zu konvergieren), wenn beispielsweise der Ist-Grundkörper-Neigungswinkel θb_x von dem Soll-Wert θb_x_obj in Richtung um die Y-Achse durch Nach-Vorne-Lehnen abweicht. Ebenso bewegt sich die Radanordnung 5 dann rückwärts, um die Abweichung zu eliminieren (um θbe_x_s gegen 0 zu konvergieren), wenn das Ist-θb_x von dem Soll-Wert θb_x_obj durch Rückwärts-Lehnen abweicht.
Beispielsweise, wenn ferner der Ist-Grundkörper-Neigungswinkel θb_y von dem Soll-Wert θb_y_obj in Richtung um die X-Achse durch Nach-Rechts-Lehnen abweicht, bewegt sich die Radanordnung 5 dann nach rechts, um die Abweichung zu eliminieren (um θbe_y_s gegen 0 zu konvergieren). Ebenso bewegt sich die Radanordnung 5 dann nach links, um die Abweichung zu eliminieren (um θbe_y_s gegen 0 zu konvergieren), wenn das Ist-θb_y von dem Soll-Wert θb_y_obj durch Nach-Links-Lehnen abweicht.
Wenn ferner sowohl der Ist-Grundkörper-Neigungswinkel θb_x als auch θb_y von dem Soll-Wert θb_x_obj bzw. θb_y_obj abweichen, werden dann der Bewegungsbetrieb der Radanordnung 5 in der Längsrichtung zum Eliminieren der Abweichung von θb_x und der Bewegungsbetrieb der Radanordnung 5 in der Querrichtung zum Eliminieren der Abweichung von θb_y kombiniert, so dass sich die Radanordnung 5 in einer Richtung bewegen wird, welche die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung kombiniert (eine Richtung in einem Winkel zu sowohl der X-Achsen-Richtung als auch der Y-Achsen-Richtung).
Somit bewegt sich die Radanordnung 5 dann in Richtung der Neigungsseite, wenn sich der Grundkörper 9 von der Grundhaltung neigt. Somit wird sich die Radanordnung 5 dann zu der Neigungsseite bewegen, wenn beispielsweise der Benutzer absichtlich seinen Oberkörper in dem obengenannten An-Bord-Modus neigt.
Wenn die Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Grundhaltung konvergiert, kommt die Bewegung der Radanordnung 5 im Wesentlichen zum Stillstand. Wenn ferner beispielsweise der Neigungswinkel θb_x des Grundkörpers 9 in Richtung um die Y-Achse in einem von der Grundhaltung geneigten bestimmten Winkel beibehalten wird, konvergiert dann die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung gegen eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit, welche dem Winkel entspricht (eine Bewegungsgeschwindigkeit, welche eine bestimmte Stationärer-Zustand-Abweichung von der Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd aufweist). Dasselbe gilt für den Fall, in dem der Neigungswinkel θb_y des Grundkörpers 9 in Richtung um die X-Achse in einem bestimmten, von der Grundhaltung geneigten Winkel beibehalten wird.
Ferner wird beispielsweise, wenn der Betrag der Neigung des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung (die Grundkörper-Neigungswinkelmesswerte θbe_x_s und θbe_y_s) relativ groß wird und die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung zum Eliminieren des Neigungsbetrags oder zum Beibehalten des Neigungsbetrags (wobei diese Bewegungsgeschwindigkeiten dem in 12 gezeigten erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert Vb_x_prd bzw. Vb_y_prd entsprechen) eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten sind, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L veranlassen würden, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen, eine Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung von der Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 (im Detail Vw_x_lim2-Vb_x_prd und Vw_y_lim2-Vb_y_prd) dann als die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd bestimmt werden. Die Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y aus den Stellgrößenkomponenten, welche eine Regelungs-/Steuerungseingabe darstellen, werden dann derart bestimmt, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s gegen die Regelungs-/Steuerungs-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x mdfd bzw. Vb_y_mdfd konvergieren. Dies verhindert, dass der Neigungsbetrag des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung übermäßig groß wird, wodurch verhindert wird, dass die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L übermäßig hoch werden.
Ferner werden in dem obengenannten Verstärkungseinsteller 78 in der Situation, in der eine oder beide der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s groß werden und die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung, welche zum Eliminieren der Neigung des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung oder zum Beibehalten des Neigungsbetrags benötigt werden, eine übermäßig große Bewegungsgeschwindigkeit werden können, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L dazu veranlassen würden, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen, wenn die Abweichung nennenswerter wird, (insbesondere, wenn die in 10 gezeigten Absolutwerte von Vover_x und Vover_y zunehmen), einer oder beide der obengenannten ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x und Kr1_y von 0 näher an 1 gebracht.
In diesem Fall wächst jeder gemäß dem obengenannten Ausdruck 09x berechnete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) an, wenn sich Kr_x der 1 nähert. Das Gleiche gilt für jeden gemäß dem obengenannten Ausdruck 09y berechneten i-ten Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3).
Wenn die Absolutwerte der obengenannten Verstärkungskoeffizienten zunehmen, nehmen die Empfindlichkeiten der Stellgrößen (die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_x_cmd und ωdotw_y_cmd) als Reaktion auf eine Änderung der Neigung des Grundkörpers 9 zu. Daher wird in dem Moment, in dem der Neigungsbetrag des Grundkörpers 9 von der Grundhaltung eine Zunahme anzeigt, die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 geregelt/gesteuert, um sofort den Neigungsbetrag zu eliminieren. Dies hält den Grundkörper in hohem Maße davon zurück, sich von der Grundhaltung wesentlich zu neigen, wodurch es ermöglicht wird, zu verhindern, dass die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit wird, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L veranlasst, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen.
Als nächstes wird der Betrieb in dem Fall erklärt werden, wo der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der Aufsteigebewegungsmodus oder der Absteigebewegungsmodus ist.
In dem Aufsteigebewegungsmodus und dem Absteigebewegungsmodus werden grundsätzlich in dem Zustand, wo der Benutzer einen Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L aufsetzt, die in den vorbenannten Ausdrücken 07x, 07y verwendeten i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) derart eingestellt, dass die Beträge davon kleinere Werte werden als diejenigen in dem An-Bord-Modus.
In diesem Zustand, sogar wenn sich der Ist-Neigungswinkel des Grundkörpers 9 und der Fußaufsetzeinheit 3 (Nutzlast-Trägerteil) ändert, wird die Änderung der Imaginäres-Rad-Geschwindigkeitsbefehle ωdotw_xy_cmd als Regelungs-/Steuerungsstellgrößen zum Regeln/Steuern der Fahrbewegung der Radanordnung 5 winzig im Vergleich zu denjenigen des An-Bord-Modus. Folglich wird die Änderungsempfindlichkeit der Fahrbeschleunigung der Radanordnung 5 bezüglich der Änderung des Ist-Neigungswinkels des Grundkörpers 3 und der Fußaufsetzeinheit 3 kleiner als diejenigen in dem An-Bord-Modus. Als solches, sogar in dem Zustand, wo der Grundkörper 9 und die Fußaufsetzeinheit 3 von der Grundhaltung geneigt werden, tritt ein Fahren der Radanordnung 5 nicht oder schwer auf.
Daher wird es in dem Zustand, wo der Benutzer einen Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L in dem Aufsteigebewegungsmodus und in dem Absteigebewegungsmodus aufsetzt, möglich, den Grundkörper 9 und die Fußaufsetzeinheit 3 zu einer Haltung zu neigen, welche für die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung geeignet ist, während der Zustand, wo die Radanordnung 5 sich nicht bewegt oder schwer zu bewegen ist, beibehalten wird.
Zusätzlich wird der Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_y_obj in der vorliegenden Ausführungsform in dem Zustand, wo der Benutzer einen Fuß auf die Fußraste 3R an der rechten Seite aufsetzt, auf einen Winkel eingestellt, in welchem sich der Grundkörper 9 zu der linken Seite neigt (+θb_y_Von-Bord-Absteigen in dem Aufsteigebewegungsmodus, und ein in Richtung der +θb_y_Von-Bord-Absteigen-Seite geneigter Winkel als θb_y_An-Bord in dem Absteigebewegungsmodus). Wenn nicht anders angegeben, wird in diesem Zustand der Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_y_obj auf einen Winkel eingestellt, in welchem sich die Fußraste 3R an der rechten Seite einer Position unmittelbar oberhalb des Bodenkontaktabschnitts der Radanordnung 5 nähert, wenn in der X-Achsenrichtung betrachtet. Des Weiteren wird in dem Zustand, wo der Benutzer einen Fuß auf die Fußraste 3L an der linken Seite aufsetzt, der Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_y_obj auf einen Winkel eingestellt, in welchem sich der Grundkörper 9 zu der rechten Seite neigt (–θb_y_Von-Bord-Absteigen in dem Aufsteigebewegungsmodus, und ein in Richtung der –θb_y_Von-Bord-Absteigen-Seite geneigter Winkel als θb_y_An-Bord in dem Absteigebewegungsmodus). Wenn nicht anders angegeben, wird in diesem Zustand der Soll-Grundkbrper-Neigungswinkelwerl θb_y_obj auf einen Winkel eingestellt, in welchem sich die Fußraste 3L an der linken Seite einer Position unmittelbar oberhalb des Bodenkontaktabschnitts der Radanordnung 5 nähert. Daher wird es möglich, die Haltung des Grundkörpers 9 und der Fußaufsetzeinheit 3 leicht in einer Haltung beizubehalten, welche für die Aufsteigebewegung und die Absteigebewegung geeignet ist.
Folglich wird es leicht, die Aufsteigebewegung oder die Absteigebewegung durchzuführen, während der Zustand, wo die Radanordnung 5 sich nicht bewegt oder schwer zu bewegen ist, beibehalten wird.
Die Entsprechung zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Erfindung wird hier zusätzlich beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Längsrichtung (die X-Achsen-Richtung) und die Querrichtung (die Y-Achsen-Richtung) des sich an Bord des Fahrzeugs 1 befindenden Benutzers der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung in der vorliegenden Erfindung.
Und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement der vorliegenden Erfindung ist durch die von der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgeführte Verarbeitung in 7 verwirklicht. Desweiteren entsprechen der Aufsteigebewegungsmodus und der Absteigebewegungsmodus dem Übergangsdauermodus in der vorliegenden Erfindung.
Desweiteren entspricht der eingestellte Wert des Grundkörper-Neigungswinkels für den An-Bord-Modus θb_xy_An-Bord dem ersten Soll-Neigungswinkel der vorliegenden Erfindung, und der in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus verwendete eingestellte Wert des Grundkörper-Neigungswinkels θb_xy_Von-Bord-Absteigen entspricht dem Übergangsdauer-Soll-Neigungswinkel der vorliegenden Erfindung.
Desweiteren entsprechen die Lastsensoren 54R, 54L der vorliegenden Erfindung dem Fußaufsetzdetektionselement, und das Aufsteige-/Absteige-Bedienelement 58 der vorliegenden Erfindung entspricht dem Bedienelement.
Einige auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen bezogene Änderungen werden jetzt beschrieben werden.
In der oben erwähnten Ausführungsform gilt |Gi_x_Aufsteigebewegung|<|Gi_x_An-Bord A|, |Gi_y_Aufsteigebewegung|<|Gi_y_An-Bord A|, und jeder i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x(i = 1, 2 oder 3) bezüglich der X-Achsen-Richtung und jeder i-te Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3) bezüglich der Y-Achsen-Richtung wird in dem Aufsteigebewegungsmodus und dem Absteigebewegungsmodus derart eingestellt, dass die Beträge davon kleiner als diejenigen in dem An-Bord-Modus werden.
Jedoch kann es beispielsweise bezüglich der Y-Achsen-Richtung auf |Gi_y_Aufsteigebewegung|<|Gi_y_An-Bord A| eingestellt werden, und andererseits kann Gi_x_Aufsteigebewegung bezüglich der X-Achsen-Richtung dazu gebracht werden, mit Gi_x_An-Bord A überzueinstimmen oder etwa überzueinstimmen, und in dem Aufsteigebewegungsmodus kann jeder i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) bezüglich X-Achsen-Richtung dazu gebracht werden, mit dem An-Bord-Modus überzueinstimmen oder etwa überzueinstimmen. In ähnlicher Weise kann es bezüglich der Y-Achsen-Richtung auf |Gi_y_Absteigebewegung|<|Gi_y_An-Bord A| eingestellt werden, und andererseits kann, bezüglich der X-Achsen-Richtung, Gi_x_Absteigebewegung dazu gebracht werden, mit Gi_x_An-Bord A übereinzustimmen oder etwa übereinzustimmen, und jeder i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) bezüglich der X-Achsen-Richtung kann in dem Absteigebewegungsmodus dazu gebracht werden, mit dem An-Bord-Modus übereinzustimmen oder etwa übereinzustimmen.
Das heißt, dass es, wie in der vorliegenden Ausführungsform, in dem Fahrzeug 1 beim Aufsteigen auf die Fußaufsetzeinheit 3 (die Fußrasten 3R, 3L) bevorzugt ist, den Grundkörper 9 und die Fußaufsetzeinheit 3 dazu zu bringen, sich leichter zu neigen, insbesondere in der Richtung um die X-Achse, um die Aufsteigebewegung und die Absteigebewegung leicht durchzuführen, aber die Neigung in der Richtung um die Y-Achse kann im Allgemeinen auf ein ähnliches Level wie der Soll-Grundkörper-Neigungswinkel-Wert θb_x_obj in dem An-Bord-Modus eingestellt werden. Dadurch kann, wie oben erwähnt, jeder i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) bezüglich der X-Achsen-Richtung in dem Aufsteigebewegungsmodus oder in dem Absteigebewegungsmodus dazu gebracht werden, mit dem An-Bord-Modus übereinzustimmen oder etwa übereinzustimmen.
Desweiteren wird in der oben erwähnten Ausführungsform in dem Aufsteigebewegungsmodus und dem Absteigebewegungsmodus jeder der i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x, Ki_y (i = 1, 2 oder 3) derart eingestellt, dass die Beträge davon kleiner werden als diejenigen in dem An-Bord-Modus. Jedoch kann es wie folgt eingestellt werden. D. h., dass es beispielsweise in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus, bezüglich des Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3) in der Y-Achsen-Richtung, eingestellt werden kann, dass der dritte Verstärkungskoeffizient K3_y mit dem Wert in dem An-Bord-Modus übereinstimmt oder etwa übereinstimmt, und der Betrag des ersten Verstärkungskoeffizienten K1_y und des zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_y kleiner werden als diejenigen in dem An-Bord-Modus. Beispielsweise können K1_y und K2_y in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus auf 0 oder auf einen dazu nahen Wert eingestellt werden. Das Einstellen des Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3) in dieser Weise kann verwirklicht werden durch Einstellen von Gi_y_Aufsteigebewegung in dem Aufsteigebewegungsmodus derart, dass in der oben erwähnten Ausführungsform gilt
|G1_y_Aufsteigebewegung|<|G1_y_An-Bord A|,
|G2_y_Aufsteigebewegung|<|G2_y_An-Bord A|,
|G3_y_Aufsteigebewegung|≒|G3_y_An-Bord A|. Desweiteren kann in dem Absteigebewegungsmodus G1_y_Absteigebewegung in der oben erwähnten Ausführungsform in ähnlicher Weise wie Gi_y_Aufsteigebewegung eingestellt werden.
Dadurch wird es möglich, die Änderungsempfindlichkeit der Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 bezüglich der Änderung des Neigungswinkels des Grundkörpers 9 und der Fußaufsetzeinheit 3 um die X-Achse klein zu machen.
Hierbei kann das Verkleinern der Änderungsempfindlichkeit der Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 bezüglich der Änderung des Neigungswinkels des Grundkörpers 9 und der Fußaufsetzeinheit 3 um die X-Achse grundsätzlich verwirklicht werden durch Verkleinern eines Verhältnisses des Betrags des ersten Verstärkungskoeffizienten K1_y bezüglich des Betrags des dritten Verstärkungskoeffizienten K3_y, |K1_x|/|K3_x|.
Desweiteren kann ähnlich wie oben der dritte Verstärkungskoeffizient K3_x bezüglich des Verstärkungskoeffizienten Ki_x (i = 1, 2 oder 3) in der X-Achsen-Richtung in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus dazu gebracht werden, mit dem Wert in dem An-Bord-Modus übereinzustimmen oder etwa übereinzustimmen, und die Beträge des ersten Verstärkungskoeffizienten K1_x und des zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_x können dazu gebracht werden, kleiner zu sein als diejenigen in dem An-Bord-Modus. Dadurch wird es möglich, die Änderungsempfindlichkeit der Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 bezüglich der Änderung des Neigungswinkels des Grundkörpers 9 und der Fußaufsetzeinheit 3 um die Y-Achse in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus zu verkleinern.
Anstatt den Wert des Verstärkungskoeffizienten dazu zu bringen, in dem Aufsteigebewegungsmodus und dem Absteigebewegungsmodus von dem An-Bord-Modus abzuweichen, kann er desweiteren, wie in der oben erwähnten Ausführungsform, wie folgt eingestellt werden. D. h., dass in dem Zustand, wo der Benutzer zumindest nur einen Fuß auf die Fußraste 3R oder 3L aufsetzt, die Elektromotoren 31R, 31L in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus derart gesteuert/geregelt werden können, dass die Elektromotoren 31R, 31L in einem Drehstoppzustand beibehalten werden, und folglich die Radanordnung 5 in einem Fahrstoppzustand beibehalten wird.
Alternativ kann beispielsweise der zulässige Bereich der Drehwinkelgeschwindigkeit jedes der Elektromotoren 31R, 31L in dem Begrenzungsprozessor 100 in dem Schwerpunktsgeschwindigkeit-Begrenzer 76 in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus auf 0 eingestellt werden, so dass der Ausgabewert des Begrenzungsprozessors 100 auf 0 beibehalten wird. In diesem Fall wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus geregelt/gesteuert, um die geschätzten Schwerpunktsgeschwindigkeitswerte Vb_x_s, Vb_y_s auf 0 anzunähern, ohne auf den Grundkörper-Neigungswinkel angewiesen zu sein. Dadurch wird es möglich, die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in dem Aufsteigebewegungsmodus oder dem Absteigebewegungsmodus auf 0 anzunähern, und die Radanordnung 5 unbeweglich zu machen, ohne auf den Grundkörper-Neigungswinkel angewiesen zu sein.
Desweiteren werden die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_x_cmd, ωdotw_y_cmd in der oben erwähnten Ausführungsform als die Regelungs-/Steuerungs-Stellgrößen durch die vorbenannten Ausdrücke 07x, 07y berechnet. Jedoch können ωdotw_x_cmd, ωdotw_y_cmd durch Ausdrücke, in welchen der zweite Term auf der rechten Seite der Ausdrücke 07x, 07y weggelassen wird, berechnet werden.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist ferner das den in 1 und 2 dargestellten Aufbau aufweisende Fahrzeug 1 beispielhaft dargestellt worden. Das inverspendel-artige Fahrzeug 1 der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf das in den vorliegenden Ausführungsformen beispielhaft dargestellte Fahrzeug 1 beschränkt.
Die Radanordnung 5, welche als die Fahrbewegungseinheit des Fahrzeugs 1 in den vorliegenden Ausführungsformen dient, hat insbesondere einen einteiligen Aufbau. Alternativ kann die Radanordnung 5 jedoch einen beispielsweise in 10 des oben genannten Patentdokuments 3 gezeigten Aufbau aufweisen. Die Radanordnung kann insbesondere aufgebaut sein, um ein steifes, ringförmiges Wellenelement und eine Mehrzahl von rotierend und extern in das steife ringförmige Wellenelement eingesetzten Rollen aufzuweisen, so dass deren axiale Mitten in der Tangentialrichtung des Wellenelements orientiert sind, wobei die Mehrzahl dieser Rollen in der Umfangsrichtung entlang des Wellenelements angeordnet sind.
Die Fahrbewegungseinheit kann ferner eine raupenkettenförmige Struktur, wie beispielsweise in 3 von Patentdokument 2 gezeigt, aufweisen.
Alternativ, wie beispielsweise in 5 des obengenannten Patentdokuments 2, 7 von Patentdokument 3 oder 1 von Patentdokument 1 gezeigt, kann die Fahrbewegungseinheit aus einem sphärischen Element aufgebaut sein, und das Fahrzeug kann derart aufgebaut sein, dass das sphärische Element drehbar in einer Richtung um die X-Achse und einer Richtung um die Y-Achse durch einen Aktuator angetrieben ist (zum Beispiel ein die obengenannte Radanordnung 5 aufweisender Aktuator).
Die vorliegende Erfindung kann daher auf inverspendel-artige Fahrzeuge unterschiedlicher Aufbauten, wie in den obengenannten Patentdokumenten 1 bis 3 oder dergleichen dargestellt, angewendet werden.
Das inverspendel-artige Fahrzeug kann gemäß der vorliegenden Erfindung ferner mit einer Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten (zum Beispiel zwei in der Querrichtung oder zwei in der Längsrichtung oder drei oder mehr) bereitgestellt sein.
Desweiteren ist es nicht notwendig, dass die Fahrbewegungseinheit in allen Richtungen bewegbar ist, und sie kann in nur einer Richtung bewegbar sein. In diesem Fall kann ein Nutzlast-Trägerteil (die Fußaufsetzeinheit) an dem Grundkörper angebracht sein, um neigbar um nur eine Achse zu sein. Anstelle der Radanordnung 5 kann in den oben erwähnten Ausführungsformen beispielsweise eine Fahrbewegungseinheit, welche dazu in der Lage ist, sich in der X-Achsen-Richtung (der Längsrichtung des Benutzers) zu bewegen und nicht dazu in der Lage ist, sich zu neigen (oder schwer zu neigen ist) in der Richtung um die X-Achsen-Richtung (beispielsweise eine Fahrbewegungseinheit, in welcher eine Mehrzahl von Rollen drehbar um die Achse in der Y-Achsen-Richtung koaxial parallel in der Y-Achsen-Richtung zu einander angeordnet sind) in dem Fahrzeug 1 bereitgestellt sein. Und in diesem Fall kann eine Aufsteigeeinheit neigbar um die Achse in der Y-Achsen-Richtung gemacht sein, und die Fahrbewegungseinheit kann sich in der X-Achsen-Richtung gemäß der Neigen bewegen.
Desweiteren ist es in dem inverspendel-artigen Fahrzeug gemäß der vorliegende Erfindung nicht notwendig, dass sich der Grundkörper zusammen mit der Aufsteigeeinheit des Benutzers neigt. Beispielsweise kann in dem Fall, wo das Fahrzeug eine Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten enthält, der Grundkörper, an welchem die Fahrbewegungseinheits angebracht ist, derart gemacht sein, dass sich der Grundkörper nicht bezüglich der Bodenfläche neigt, und die Aufsteigeeinheit kann an dem Grundkörper angeordnet sein, um frei neigbar zu sein.
Beschreibung der Bezugszeichen

1...inverspendel-artiges Fahrzeug; 3...Fußaufsetzeinheit (Nutzlast-Trägerteil); 5...Radanordnung (Fahrbewegungseinheit); 7...Aktuator; 9... Grundkörper; 50...Regelungs-/Steuerungseinheit (Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement); 54R, 54L...Lastsensor (Fußaufsetzdetektionselement)

Claims

Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendel-artigen Fahrzeugs (1), welches eine Fahrbewegungseinheit (5), welche dazu in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator (7), welcher die Fahrbewegungseinheit (5) antreibt, einen Grundkörper (9), an welchem die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) angebracht sind, und ein an dem Grundkörper (9) angebrachtes Nutzlast-Trägerteil (3) eines Benutzers aufweist, umfassend: ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50), welches als Betriebsmodi des Fahrzeugs (1) zum Regeln/Steuern der Fahrbewegungseinheit (5) einen Übergangsdauermodus, umfassend zumindest einen Modus eines Aufsteigebewegungsmodus, welcher ein Übergangsbetriebsmodus zu einer Zeit ist, zu der der Benutzer beabsichtigt, auf das Nutzlast-Trägerteil (3) aufzusteigen, und eines Absteigebewegungsmodus, welcher ein Übergangsbetriebsmodus zu einer Zeit ist, zu der der Benutzer beabsichtigt, von dem Nutzlast-Trägerteil (3) abzusteigen, und einen An-Bord-Modus, welcher ein Betriebsmodus in einem Zustand ist, wo der Benutzer an Bord des Nutzlast-Trägerteil (3) ist, enthält, und welches die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) in jedem Betriebsmodus über den Aktuator (7) regelt/steuert; wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50) die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) in dem An-Bord-Modus regelt/steuert, um zumindest einen Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils (3) nahe an einen vorbestimmten ersten Soll-Neigungswinkel zu bringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbewegungseinheit (5) in der Lage ist, auf der Bodenfläche in allen Richtungen zu fahren, dass das Nutzlast-Trägerteil (3) zusammen mit dem Grundkörper (9) in Bezug auf eine vertikale Richtung zumindest um eine Achse in einer seitlichen Richtung frei neigbar ist; und dass das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50) in dem Übergangsdauermodus, zumindest in einem Teil einer Dauer von Beginn bis Ende des Übergangsdauermodus, die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) derart regelt/steuert, dass eine Fahrgeschwindigkeits-Änderungsempfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit (5) oder eine Fahrbeschleunigungs-Änderungsempfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit (5) bezüglich einer Änderung zumindest des Ist-Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils (3) um die Achse in der seitlichen Richtung in dem Übergangsdauermodus kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus ist.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung des inverspendel-artigen Fahrzeugs (1) nach Anspruch 1, wobei die Fahrbewegungseinheit (5) in allen Richtungen, einschließlich einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, welche orthogonal zueinander sind, auf einer Bodenfläche bewegbar ist, wobei das Nutzlast-Trägerteil (3) fest an dem Grundkörper (9) so angebracht ist, dass es in Bezug auf die vertikale Richtung um beide Achsen, um die Achse in der ersten Richtung und um eine Achse in der zweiten Richtung, neigbar ist, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50) in dem An-Bord-Modus die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) regelt/steuert, um zumindest den Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils (3) um die beiden Achsen nahe an den vorbestimmten ersten Soll-Neigungswinkel zu bringen, und in dem zumindest einen Teil der Dauer in dem Übergangsdauermodus die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) derart regelt/steuert, dass die Fahrgeschwindigkeits- oder Fahrbeschleunigungs-Änderungsempfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit (5) bezüglich einer Änderung des Neigungswinkels zumindest um eine der Achse in der ersten Richtung und der Achse in der zweiten Richtung kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus wird.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung des inverspendel-artigen Fahrzeugs (1) nach Anspruch 2, wobei das Nutzlast-Trägerteil (3) eine Fußaufsetzeinheit zum Aufsetzen beider Füße des Benutzers umfasst, so dass beide Füße beabstandet mit einer Lücke in der Querrichtung des Benutzers ausgerichtet sind, und derart eingerichtet ist, dass der Benutzer in der Lage ist, die Fußaufsetzeinheit (3) in einer stehenden Haltung zu besteigen, wobei die Längsrichtung und die Querrichtung des Benutzers der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung zugewandt ist, und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50) in dem zumindest einen Teil der Dauer in dem Übergangsdauermodus die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) derart regelt/steuert, dass die Fahrgeschwindigkeits- oder Fahrbeschleunigungs-Änderungsempfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit (5) bezüglich der Änderung zumindest des Neigungswinkels um die Achse in der ersten Richtung kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus ist.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung des inverspendel-artigen Fahrzeugs (1) nach Anspruch 3, wobei das Fahrzeug (1) mit einem Fußaufsetzdetektionselement (54R, 54L) ausgerüstet ist, welches eine Ausgabe erzeugt gemäß zumindest, ob jeder Fuß des Benutzers auf der Fußaufsetzeinheit aufgesetzt ist oder nicht, und der zumindest eine Teil der Dauer eine Dauer in dem Übergangsdauermodus enthält, in welcher die Ausgabe des Fußaufsetzdetektionselements (54R, 54L) eine Ausgabe wird, welche angibt, dass nur ein Fuß des Benutzers auf der Fußaufsetzeinheit aufgesetzt ist.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung des inverspendel-artigen Fahrzeugs (1) nach Anspruch 3, wobei der Grundkörper (9) mit einem Griff (15) ausgestattet ist, der vom zumindest einen Fuß auf den Boden aufsetzenden Benutzer zu ergreifen ist und mit dem Nutzlast-Trägerteil (3) neigbar ist, und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (50) die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) in dem zumindest einen Teil der Dauer in dem Übergangsdauermodus regelt/steuert, um die Fahrgeschwindigkeits- oder Fahrbeschleunigungs-Änderungsempfindlichkeit der Fahrbewegungseinheit (5) bezüglich der Änderung des Neigungswinkels um die Achse in der ersten Richtung kleiner als diejenige in dem An-Bord-Modus zu machen, und auch um zumindest den Neigungswinkel um die Achse in der ersten Richtung näher an einen Übergangsdauer-Soll-Neigungswinkel zu bringen, welcher ein vorbestimmter Winkel ist, welcher einen größeren Neigungsgrad bezüglich der vertikalen Richtung aufweist als eine Komponente des ersten Soll-Neigungswinkels um die Achse in der ersten Richtung.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung des inverspendel-artigen Fahrzeugs nach Anspruch 5, wobei der Griff (15) mit einem Bedienelement (58) zum Anweisen einer Änderung des Betriebsmodus an das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement versehen ist.