JP2004215350A - 駆動制御装置およびその方法と２輪車 - Google Patents

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Abstract

【課題】小規模な構成で、自律的に安定した姿勢を保持できる駆動制御装置を提供する。
【解決手段】第１のモータ１２の駆動系と第２のモータ１３の駆動系とのそれぞれの異常を、コントローラ５０，５１，５２の各々において独立して検出する。そして、その結果が、多数決回路７０，７１に出力される。多数決回路７０，７１は、当該結果を基に多数決でスイッチ６４，６５をオン／オフする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２輪の車体の駆動を制御する駆動制御装置およびその方法、並びに当該駆動制御装置を用いた２輪車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人を乗せて走行する２輪車が知られている。
このような２輪車は、車輪の駆動制御が正常に行われている場合には、自律的に安定して倒立する。
例えば、下記特許文献１には、自律的な安定が損なわれた場合に、車輪を補助する補助輪を備えた２輪車が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０１−３１６８１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２輪車に補助輪を備えると、２輪車が大規模化してしまい、自律的に安定した状態で走行したときに補助輪が２輪車の機動性を損なうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するものであり、小規模な構成で、車体を自律的に安定した姿勢に保持できる駆動制御装置およびその方法と、２輪車とを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明は、車体の移動を駆動する駆動手段を制御する駆動制御装置であって、前記駆動手段の動作異常を独立した３以上の奇数系統でそれぞれ検出する異常検出手段と、前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記駆動手段の異常の有無を判断する多数決手段と、前記多数決手段により前記駆動手段に異常があると判断されると、前記駆動手段による前記駆動を停止する駆動停止手段とを有する。
【０００７】
第１の発明の駆動制御装置の作用は以下のようになる。
異常検出手段が、駆動手段の動作異常を独立した３以上の奇数系統でそれぞれ検出する。
次に、多数決手段が、前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記駆動手段の異常の有無を判断する。
次に、駆動停止手段が、前記多数決手段により前記駆動手段に異常があると判断されると、前記駆動手段による前記駆動を停止する。
【０００８】
第２の発明の駆動制御装置は、進行方向に対して直交する軸を中心に回転する第１の車輪と第２の車輪とを有する車体の前記第１の車輪を駆動する第１の駆動手段と前記第２の車輪を駆動する第２の駆動手段とを制御する駆動制御装置であって、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常をそれぞれ独立した３以上の奇数系統で検出する異常検出手段と、前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記第１の駆動手段および第２の駆動手段の異常をそれぞれ検出する多数決手段と、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のうち、前記多数決手段により異常が検出された駆動手段による前記車輪の駆動を停止する駆動停止手段とを有する。
【０００９】
第２の発明の駆動制御装置の作用は以下のようになる。
異常検出手段が、第１の駆動手段および第２の駆動手段のそれぞれの動作異常をそれぞれ独立した３以上の奇数系統で検出する。
次に、多数決手段が、前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記第１の駆動手段および第２の駆動手段の異常をそれぞれ検出する。
次に、駆動停止手段が、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のうち、前記多数決手段により異常が検出された駆動手段による前記車輪の駆動を停止する。
【００１０】
第２の発明の駆動制御装置は、好ましくは、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段は、前記車体の状態または指示を基に、前記第１の車輪を駆動する第１の駆動信号と前記第２の車輪を駆動する第２の駆動信号とを生成し、前記駆動装置は、前記車体の状態または指示を基に、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号に対応した異常判断用の第３の駆動信号を生成する第３の駆動手段をさらに有し、前記異常検出手段は、前記奇数系統の各々において、前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号と、前記第３の駆動信号との整合性を基に、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常を検出する。
また、第２の発明の駆動制御装置は、好ましくは、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段は、前記第１の車輪と前記第２の車輪とに与える駆動力に、指定された前記車体の回転に応じた差分が生じるように、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、前記異常検出手段は、前記差分による影響を差し引いた前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号と前記第３の駆動信号との間の一致および不一致を基に、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常を検出する。
【００１１】
第３の発明の２輪車は、進行方向に対して直交する軸を中心に回転する第１の車輪および第２の車輪と、前記第１の車輪を駆動する第１の駆動手段と、前記第２の車輪を駆動する第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常をそれぞれ独立した３以上の奇数系統で検出する異常検出手段と、前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記第１の駆動手段および第２の駆動手段の異常をそれぞれ検出する多数決手段と、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のうち、前記多数決手段により異常が検出された駆動手段による前記車輪の駆動を停止する駆動停止手段とを有する。
【００１２】
第４の発明の駆動制御方法は、車体の移動を駆動する駆動手段を制御する駆動制御方法であって、前記駆動手段の動作異常を独立した３以上の奇数系統でそれぞれ検出する第１の工程と、前記第１の工程において前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記駆動手段の異常の有無を判断する第２の工程と、前記第２の工程で前記駆動手段に異常があると判断されると、前記駆動手段による前記駆動を停止する第３の工程とを有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わる２輪車について説明する。
図１は、本実施形態に係る２輪車１０の構成図である。
図１（Ａ）は側面側の構成図、図１（Ｂ）は正面側の構成図である。
図１に示すように、２輪車１０は、例えば、ステップ台１１、第１のモータ１２、第２のモータ１３、第１の伝達機構１４、第２の伝達機構１５、第１の車輪１６、第２の車輪１７、ステー１８、ハンドル１９、センサ群２０、バッテリ２１、警報部２２および駆動部２３を有する。
２輪車１０は、駆動部２３による異常検出、並びにその結果に基づいた駆動制御に特徴を有している。
ここで、駆動部２３が本発明の駆動制御装置に対応し、第１の車輪１６が本発明の第１の車輪に対応し、第２の車輪１７が本発明の第２の車輪に対応している。
【００１４】
ユーザは乗車時に、例えば、ステップ台１１に両足を乗せる。
第１のモータ１２および第２のモータ１３は、例えば巻線コイルなどを用いた電動機である。
第１のモータ１２は、駆動部２３からの第１の駆動信号を基に回転力を生じ、これを第１の伝達機構１４を介して第１の車輪１６の車軸に伝達する。
第２のモータ１３は、駆動部２３からの第２の駆動信号を基に回転力を生じ、これを第２の伝達機構１５を介して第２の車輪１７の車軸に伝達する。
【００１５】
ステップ台１１には、ステー１８を介してハンドル１９が設けられている。
ハンドル１９には、乗車時にユーザの両手が掛けられる。
ステップ台１１には、水平方向に対してのステップ台１１の傾きを検出する傾きセンサなどのセンサ群２０が設けられている。
【００１６】
以下、２輪車１０の使用時の機械的な作用を説明する。
操車者がステップ台１１に足を乗せる。
２輪車１０は、路面３０と第１の車輪１６および第２の車輪１７とは接点３５，３６で接触しており、操車者の重心が移動するとこれに応じて、車軸を中心としてステップ台１１は＋、−方向に傾く。
本実施形態において、ステップ台１１の＋方向の傾きは、図１（Ａ）において、ステップ台１１の進行方向側が図中上方向に上がることをいい、−方向の傾きは、図１（Ａ）において、ステップ台１１の進行方向逆向きの部分が図中上方向に上がることをいう。
【００１７】
センサ群２０は、水平方向に対してのステップ台１１の傾き角度θを検出する。
センサ群２０は、例えば、図２に示すように、３つの傾き角度センサ４０，４１，４２を有する。
傾き角度センサ４０，４１，４２は、各々、水平方向に対してのステップ台１１の傾き角度θを検出する。
傾き角度センサ４０が検出した角度θ１、傾き角度センサ４１が検出した角度θ２、並びに傾き角度センサ４２が検出した角度θ３は、バス４５に出力される。
【００１８】
傾き角度センサ４０，４１，４２は、例えば、ジャイロや、回転角度に応じて抵抗値が変化する回転式可変抵抗器の回転軸に対して重量中心が回転軸からずれた剛性の錘を備えたものである。
また、傾き角度センサ４０，４１，４２は、同一の構成のセンサであっても、異なる構成のセンサであっても良く、ステップ台１１に設けられる取り付け位置に制限はない。
【００１９】
第１の車輪１６および第２の車輪１７が回転しない状態においては、傾き角度θが零となる場合以外に安定点は存在しない。しかしながら、この安定点は不安定平衡点であるので、少しでも傾き角度θが零以外の値からずれるとステップ台１１は車軸を中心として路面に接するまで回転する。
【００２０】
次に、第１のモータ１２および第２のモータ１３によって第１の車輪１６および第２の車輪１７が回転駆動されると、モータを構成するロータとステータの両者は他の一方に対して相対的に回転運動をする。
回転ロータ型のモータにおいては、ステータはモータを覆う外部の一部をなし、外囲部はステップ台１１に固定され、モータの回転は外囲部に対する相対運動として生じる。
したがって、モータの回転軸に負荷が結合されている場合においては、この負荷の大きさに応じて、ステップ台１１を＋、−に傾けるモータ反作用力が生じる。
このときの負荷の大きさは、路面３０を第１の車輪１６および第２の車輪１７が転がる場合の転がり摩擦力を第１のモータ１２および第２のモータ１３の回転軸において換算した値である。
ステップ台１１は１枚の剛性の高い板で構成されているので、ステップ台１１に加わるモータ反作用力は第１のモータ１２および第２のモータ１３によるモータ反作用力の合成力となる。
【００２１】
一方、ステップ台１１に乗った操車者が重心の位置を変化すると、車軸を中心としてステップ台１１に重心位置と車軸とを結ぶ線（重心回転軸）の距離と重力加速度の重心回転軸と直交する成分との積に応じる大きさの回転力が、ステップ台１１を車軸の回りに生じる。
モータ反作用力と、この回転力の大きさとが等しい場合は、ステップ台１１の傾き角度θは維持されるので、搬送装置が路面と接触をすることがない。また、第１のモータ１２および第２のモータ１３は、回転し続けるので２輪車１０は移動し続ける。
このときの、２輪車１０が進行方向に移動する向きに第１のモータ１２および第２のモータ１３が回転をすると、トルク反作用は、ステップ台１１の傾きθを増加させる方向に働く。
そして、ステップ台１１の傾き角度θが正方向に増加し続け、最後にはステップ台１１と路面３０とが接触するに至る。ここで、ステップ台１１の傾き角度θをセンサ群２０で検出して第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルク反作用を弱めるように調整すれば、ステップ台１１の傾き角度θは減少する。
【００２２】
逆に、ステップ台１１の傾き角度θが負の場合に、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクに変化がなければ、ステップ台１１の傾き角度θは負の方向に増加し続け、最後にはステップ台１１と路面３０とが接触する。
ここで、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを上げると、トルク反作用も増加してステップ台１１の傾き角度θは減少する。第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを上げることは、モータの回転数を上げることであるので、第１の車輪１６および第２の車輪１７の回転数も上がり、２輪車１０の走行速度は速くなる。
本実施形態では、駆動部２３が、ステップ台１１の傾き角度θを基に、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを制御することで、２輪車１０を安定した姿勢に保持する。
【００２３】
以下、図１に示す駆動部２３について詳細に説明する。
図２は、図１に示す駆動部２３の構成図である。
図３は図２に示すセンサ群２０およびコントローラ５０の構成図、図４は図２に示すコントローラ５１の構成図、図５は図２に示すコントローラ５２の構成図である。
【００２４】
図２に示すように、駆動部２３は、例えば、コントローラ５０，５１，５２、モータ駆動部６０，６１、スイッチ６４，６５および多数決回路７０，７１を有する。
ここで、コントローラ５０，５１，５２が本発明の異常検出手段に対応し、多数決回路７０，７１が本発明の多数決手段に対応し、スイッチ６４，６５が本発明の駆動停止手段に対応している。
【００２５】
コントローラ５０，５１，６２は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、あるいは専用ハードウェアなどを用いて構成される。
本実施形態では、図３に示す制御信号生成部８２、図４に示す制御信号生成部９２、並びに図５に示す疑似制御信号生成部１１１が同じ動作特性を有している。
また、図２にモータ駆動部６０、モータ駆動部６１、並びに図５に示す疑似モータ駆動部１１２が同じ動作特性を有している。
【００２６】
先ず、第１のモータ１２の駆動系について説明する。
第１のモータ１２の駆動系は、例えば、コントローラ５０、モータ駆動部６０、スイッチ６４および多数決回路７０によって構成される。
コントローラ５０は、図３に示すように、例えば、信号生成部８０、演算部８１、制御信号生成部８２および異常検出部８３を有する。
信号生成部８０は、バス４５を介して、図２に示す傾き角度センサ４０，４１，４２からの傾き角度θ１，θ２，θ３を入力し、これらの傾き角度の平均値あるいは、所定の１個の傾き角度を基に制御信号（誤差信号）Ｓ８０を生成し、これを演算部８１に出力する。
ここで、傾き角度θ１，θ２，θ３は、傾き角度センサ４０，４１，４２の検出精度の範囲で略一致している。
演算部８１は、符号を反転した制御信号Ｓ８０に対して、操車者によるハンドル１９等の操作に応じた回転信号Ｓ１００（本発明の指定された車体の回転に対応）を加算して制御信号Ｓ８１を生成し、これを制御信号生成部８２に出力する。
ここで、回転信号Ｓ１００が回転角度０°を示す場合には、制御信号Ｓ８１は、制御信号Ｓ８０と一致する。
回転信号Ｓ１００は、２輪車１０の走行状態において、第１の車輪１６および第２の車輪１７の回転数を異ならせて回転を行うための信号であり、後述する制御信号の生成時に、コントローラ５０においては正加算され、コントローラ５０においては負加算される。これにより、合成したモータ反作用力を所定の値としながら、右と左の車輪の回転数を異ならせて２輪車１０に回転動作を行わせる。
なお、コントローラ５０，５１，５２による制御信号Ｓ８１，Ｓ９１，Ｓ１１１の生成は、ステップ台１１の傾き角度の以外の２輪車１０の状態を示すデータを基に行われてもよい。
【００２７】
制御信号生成部８２は、演算部８１から入力した制御信号Ｓ８１に対して位相補償およびゲイン制御を施して制御信号Ｓ５０ａを生成し、これをモータ駆動部６０に出力する。
【００２８】
異常検出部８３は、バス４５を介して入力した、傾き角度センサ４０，４１，４２からの傾き角度θ１，θ２，θ３、回転信号Ｓ１００、制御信号Ｓ５０ａ、コントローラ５１からの制御信号Ｓ５１ａ、コントローラ５２からの制御信号Ｓ１１２、モータ駆動部６０からのモータ駆動信号Ｓ６０、モータ駆動部６１からのモータ駆動信号Ｓ６１を基に、第１のモータ１２の駆動系に関する異常検出を示す異常検出信号Ｓ５０ｂと、第２のモータ１３の駆動系に関する異常検出を示す異常検出信号Ｓ５０ｃとを生成する。
異常検出部８３が行う具体的な処理については後に詳細に説明する。
異常検出部８３は、異常検出信号Ｓ５０ｂを多数決回路７０に出力し、異常検出信号Ｓ５０ｃを多数決回路７１に出力する。
【００２９】
モータ駆動部６０は、例えば、パワーアンプであり、例えば、コントローラ５０からの制御信号Ｓ５０ａを増幅してモータ駆動信号Ｓ６０を生成し、これをバス４５およびスイッチ６４に出力する。
ここで、モータ駆動信号Ｓ６０は、第１のモータ１２を回転する電力信号であり、第１のモータ１２はモータ駆動信号Ｓ６０を基に回転してモータ反作用力を生じ、第２のモータ１３のモータの反作用力と合成した反作用力がステップ台１１に生じ、これによりステップ台１１が水平方向に対して傾く。
傾き角度センサ４０，４１，４２は、当該傾きを検出する。
【００３０】
スイッチ６４は、モータ駆動部６０と第１のモータ１２との間に介在し、多数決回路７０からの切換信号Ｓ７０を基にオン／オフする。
多数決回路７０は、コントローラ５０からの異常検出信号Ｓ５０ｂと、コントローラ５１からの異常検出信号Ｓ５１ｂと、コントローラ５３からの異常検出信号Ｓ５２ｂとを基に、多数決で、これらの異常検出信号のうち２以上の異常検出信号が異常を示している場合にはオフを示す切換信号Ｓ７０をスイッチ６４に出力し、２以上の異常検出信号が正常を示している場合にはオンを示す切換信号Ｓ７０をスイッチ６４に出力する。
【００３１】
次に、第２のモータ１３の駆動系について説明する。
第２のモータ１３の駆動系は、コントローラ５１、モータ駆動部６１、スイッチ６５および多数決回路７１によって構成される。
コントローラ５１は、図４に示すように、例えば、信号生成部９０、演算部９１、制御信号生成部９２および異常検出部９３を有する。
信号生成部９０は、バス４５を介して、図２に示す傾き角度センサ４０，４１，４２からの傾き角度θ１，θ２，θ３を入力し、これらの傾き角度の平均値あるいは、所定の１個の傾き角度を基に制御信号Ｓ９０を生成し、これを演算部９１に出力する。
演算部９１は、符号を反転した制御信号Ｓ９０に対して、回転信号Ｓ１００の符号を反転した信号を加算して制御信号Ｓ９１を生成し、これを制御信号生成部９２に出力する。
ここで、回転信号Ｓ１００が回転角度０°を示す場合には、制御信号Ｓ９１は、制御信号Ｓ９０と一致する。
【００３２】
制御信号生成部９２は、演算部９１から入力した制御信号Ｓ９１に対して位相補償およびゲイン制御を施して制御信号Ｓ５１ａを生成し、これをモータ駆動部６１に出力する。
【００３３】
異常検出部９３は、バス４５を介して入力した、傾き角度センサ４０，４１，４２からの傾き角度θ１，θ２，θ３、回転信号Ｓ１００、制御信号Ｓ５１ａ、コントローラ５０からの制御信号Ｓ５０ａ、コントローラ５２からの制御信号Ｓ１１２、モータ駆動部６０からのモータ駆動信号Ｓ６０、モータ駆動部６１からのモータ駆動信号Ｓ６１を基に、第１のモータ１２の駆動系に関する異常検出を示す異常検出信号Ｓ５１ｂと、第２のモータ１３の駆動系に関する異常検出を示す異常検出信号Ｓ５１ｃとを生成する。
異常検出部９３が行う処理については後に詳細に説明する。
異常検出部９３は、異常検出信号Ｓ５１ｂを多数決回路７０に出力し、異常検出信号Ｓ５１ｃを多数決回路７１に出力する。
【００３４】
モータ駆動部６１は、例えば、パワーアンプであり、例えば、コントローラ５１からの制御信号Ｓ５１ａを増幅してモータ駆動信号Ｓ６１を生成し、これをバス４５およびスイッチ６５に出力する。
ここで、モータ駆動信号Ｓ６１は、第２のモータ１３を回転する電力信号であり、第２のモータ１３はモータ駆動信号Ｓ６１を基に回転してモータ反作用力を生じ、前述したように、第１のモータ１２のモータの反作用力と合成した反作用力がステップ台１１に生じ、これによりステップ台１１が水平方向に対して傾く。
【００３５】
スイッチ６５は、モータ駆動部６１と第２のモータ１３との間に介在し、多数決回路７１からの切換信号Ｓ７１を基にオン／オフする。
多数決回路７１は、コントローラ５０からの異常検出信号Ｓ５０ｃと、コントローラ５１からの異常検出信号Ｓ５１ｃと、コントローラ５３からの異常検出信号Ｓ５２ｃとを基に、多数決で、これらの異常検出信号のうち２以上の異常検出信号が異常を示している場合にはオフを示す切換信号Ｓ７１をスイッチ６５に出力し、２以上の異常検出信号が正常を示している場合にはオンを示す切換信号Ｓ７１をスイッチ６５に出力する。
【００３６】
次に、コントローラ５２について説明する。
コントローラ５２は、図５に示すように、例えば、補助異常検出部１１０、疑似制御信号生成部１１１および疑似モータ駆動部１１２を有する。
補助異常検出部１１０は、バス４５を介して、図２に示す傾き角度センサ４０，４１，４２からの傾き角度θ１，θ２，θ３を入力し、これらの傾き角度の平均値あるいは、所定の１個の傾き角度を基に疑似制御信号Ｓ１１０を生成し、これを疑似制御信号生成部１１１に出力する。
【００３７】
疑似制御信号生成部１１１は、補助異常検出部１１０から入力した疑似制御信号Ｓ１１０に対して位相補償およびゲイン制御を施して疑似制御信号Ｓ１１１を生成し、これをバス４５および疑似モータ駆動部１１２に出力する。
疑似制御信号生成部１１１の処理は、例えば、図３に示す制御信号生成部８２および図４に示す制御信号生成部９２と同じである。
【００３８】
疑似モータ駆動部１１２は、例えば、パワーアンプであり、疑似制御信号生成部１１１から入力した疑似制御信号Ｓ１１１を増幅して疑似モータ駆動信号Ｓ１１２を生成し、これをバス４５に出力する。
すなわち、疑似モータ駆動信号Ｓ１１２は、第１のモータ１２および第２のモータ１３には出力されない。
疑似モータ駆動部１１２は、図２に示すモータ駆動部６０およびモータ駆動部６１と同じである。
【００３９】
さらに、上述した補助異常検出部１１０は、バス４５を介して入力した、傾き角度センサ４０，４１，４２からの傾き角度θ１，θ２，θ３、回転信号Ｓ１００、コントローラ５０からの制御信号Ｓ５０ａ、コントローラ５１からの制御信号Ｓ５１ａ、疑似モータ駆動部１１２からの疑似制御信号Ｓ１１２、モータ駆動部６０からのモータ駆動信号Ｓ６０、モータ駆動部６１からのモータ駆動信号Ｓ６１を基に、第１のモータ１２の駆動系に関する異常検出を示す異常検出信号Ｓ５２ｂと、第２のモータ１３の駆動系に関する異常検出を示す異常検出信号Ｓ５２ｃとを生成する。
補助異常検出部１１０が行う処理については後に詳細に説明する。
補助異常検出部１１０は、異常検出信号Ｓ５２ｂを多数決回路７０に出力し、異常検出信号Ｓ５２ｃを多数決回路７１に出力する。
【００４０】
上述したように、コントローラ５０，５１，５２は、バス４５を介して接続されており、信号の送受信が行われる。
なお、異常検出部８３，９３および補助異常検出部１１０が所定の異常状態を検出すると、聴覚、視覚、触覚に訴えるように、図示しない、スピーカ、発光ランプ、ハンドルに設けられた振動器で警報部２２が警告を出力する。
【００４１】
以下、駆動部２３の動作を中心に、２輪車１０の動作例を説明する。
〔第１の動作例〕
当該動作例では、第１のモータ１２の駆動系、第２のモータ１３の駆動系、コントローラ５２の全てが正常に動作している場合を説明する。
この場合には、図３に示す異常検出部８３が、バス４５を介して、制御信号生成部８２からの正常な制御信号Ｓ５０ａと、図４に示す制御信号生成部９２からの正常な制御信号Ｓ５１ａと、コントローラ５２からの正常な疑似制御信号Ｓ１１１とが、回転信号Ｓ１００の影響を除去した場合に所定の許容範囲内で一致していると判断する。
また、異常検出部８３が、バス４５を介して、モータ駆動部６０からの正常なモータ駆動信号Ｓ６０と、モータ駆動部６１からの正常なモータ駆動信号Ｓ６１と、図５に示す疑似モータ駆動部１１２からの疑似モータ駆動信号Ｓ１１２とが、回転信号Ｓ１００の影響（回転信号Ｓ１００により第１のモータ１２と第２のモータ１３との間に生じる駆動力の差分による影響）を差し引いた（除去した）場合に所定の許容範囲内で一致していると判断する。
そして、異常検出部８３が、正常を示す異常検出信号Ｓ５０ｂを多数決回路７０に出力し、正常を示す異常検出信号Ｓ５０ｃを多数決回路７１に出力する。
また、図４に示す異常検出部９３も、異常検出部８３と同様な動作を行って、正常を示す異常検出信号Ｓ５１ｂを多数決回路７０に出力し、正常を示す異常検出信号Ｓ５１ｃを多数決回路７１に出力する。
また、図５に示す補助異常検出部１１０も、異常検出部８３と同様な動作を行って、正常を示す異常検出信号Ｓ５２ｂを多数決回路７０に出力し、正常を示す異常検出信号Ｓ５２ｃを多数決回路７１に出力する。
これにより、多数決回路７０がオンを示す切換信号Ｓ７０をスイッチ６４に出力し、モータ駆動部６０からのモータ駆動信号Ｓ６０が第１のモータ１２に供給され、第１のモータ１２が回転駆動される。
また、多数決回路７１がオンを示す切換信号Ｓ７１をスイッチ６５に出力し、モータ駆動部６１からのモータ駆動信号Ｓ６１が第２のモータ１３に供給され、第２のモータ１３が回転駆動される。
【００４２】
〔第２の動作例〕
当該動作例では、疑似制御信号生成部１１１に異常が生じた場合を説明する。
この場合には、異常な疑似制御信号Ｓ１１１および疑似モータ駆動信号Ｓ１１２が、バス４５を介して、異常検出部８３、異常検出部９３および補助異常検出部１１０に出力される。
図３に示す異常検出部８３は、正常を示す異常検出信号Ｓ５０ｂを多数決回路７０に出力し、正常を示す異常検出信号Ｓ５０ｃを多数決回路７１に出力する。
また、図４に示す異常検出部９３も、正常を示す異常検出信号Ｓ５１ｂを多数決回路７０に出力し、正常を示す異常検出信号Ｓ５１ｃを多数決回路７１に出力する。
また、図５に示す補助異常検出部１１０も、正常を示す異常検出信号Ｓ５２ｂを多数決回路７０に出力し、正常を示す異常検出信号Ｓ５２ｃを多数決回路７１に出力する。
【００４３】
これにより、多数決回路７０がオンを示す切換信号Ｓ７０をスイッチ６４に出力し、モータ駆動部６０からのモータ駆動信号Ｓ６０が第１のモータ１２に供給され、第１のモータ１２が回転駆動される。
また、同様に、多数決回路７１がオンを示す切換信号Ｓ７１をスイッチ６５に出力し、モータ駆動部６１からのモータ駆動信号Ｓ６１が第２のモータ１３に供給され、第２のモータ１３が回転駆動される。
また、異常検出部８３、異常検出部９３および補助異常検出部１１０は、警報部２２に警報を出力させる。
これにより、操車者は、警報部２２の警報出力を基に、何らかの異常が発生したことを知り、必要に応じて２輪車１０を停止させる。
【００４４】
〔第３の動作例〕
当該動作例では、例えば、図３に示す制御信号生成部８２に異常が発生した場合を説明する。
この場合には、異常な制御信号Ｓ５０ａが、バス４５を介して、異常検出部８３、異常検出部９３および補助異常検出部１１０に出力される。
これにより、異常検出部８３，９３および補助異常検出部１１０が、異常を示す異常検出信号Ｓ５０ｂ，Ｓ５１ｂ，Ｓ５２ｂを多数決回路７０に出力し、正常を示す異常検出信号Ｓ５０ｃ，Ｓ５１ｃ，Ｓ５２ｃを多数決回路７１に出力する。
これにより、多数決回路７０からの切換信号Ｓ７０はオフを示し、スイッチ６４がオフになり、第１のモータ１２の駆動が停止する。第１のモータ１２の駆動が停止すると、第１のモータ１２は惰性によって自由回転する。この場合には、２輪車１０は、例えば、２〜６秒程度で停止する。
一方、多数決回路７１からの切換信号Ｓ７１はオンを示し、スイッチ６５がオフになり、第２のモータ１３が継続して回転駆動する。
なお、モータ駆動部６０に異常が発生した場合も、上述した動作と同様の動作が行われる。
また、制御信号生成部９２あるいはモータ駆動部６１に異常が発生した場合には、異常検出部８３，９３および補助異常検出部１１０が、正常を示す異常検出信号Ｓ５０ｂ，Ｓ５１ｂ，Ｓ５２ｂを多数決回路７０に出力し、異常を示す異常検出信号Ｓ５０ｃ，Ｓ５１ｃ，Ｓ５２ｃを多数決回路７１に出力する。
これにより、第１のモータ１２は継続して回転駆動し、が第２のモータ１３の回転駆動が停止する。
また、異常検出部８３、異常検出部９３および補助異常検出部１１０は、警報部２２に警報を出力させる。
【００４５】
〔第４の動作例〕
当該動作例では、例えば、図３に示す異常検出部８３に異常が発生し、異常検出信号Ｓ５０ｂのみが異常を示し、それ以外の異常検出信号Ｓ５１ｂ，Ｓ５２ｂが正常を示した場合を説明する。
この場合には、多数決回路７０における多数決により、オンを示す切換信号Ｓ７０がスイッチ６４に出力され、モータ駆動信号Ｓ６０が第１のモータ１２に供給される。
これにより、第１のモータ１２が継続して回転駆動を行う。
また、同様に、第２のモータ１３も継続して回転駆動を行う。
また、異常検出部９３および補助異常検出部１１０は、警報部２２に警報を出力させる。
異常検出部９３および補助異常検出部１１０に異常が発生した場合も、同様である。
なお、異常検出部８３に異常が発生し、異常検出信号Ｓ５０ｂのみが正常を示し、それ以外の異常検出信号Ｓ５１ｂ，Ｓ５２ｂが異常を示す場合には、多数決回路７０における多数決により、オフを示す切換信号Ｓ７０がスイッチ６４に出力され、第１のモータ１２の回転駆動が停止する。
【００４６】
〔第５の動作例〕
異常検出部８３，９３および補助異常検出部１１０は、傾き角度センサ４０，４１，４２からの傾き角度θ１，θ２，θ３の全てが、センサ精度内の所定の範囲内であるか否かを判断する。
異常検出部８３，９３および補助異常検出部１１０は、傾き角度θ１，θ２，θ３にセンサ精度外の傾き角度がある場合には、警報部２２に警報を出力させる。
また、信号生成部８０，９０，１１０は、上記センサ精度外の傾き角度が１つある場合には、センサ精度内の２つの傾き角度の平均値を基に制御信号Ｓ８０，Ｓ９０，Ｓ１１０を生成する。
【００４７】
〔第６の動作例〕
例えば、第１の車輪１６および第２の車輪１７のそれぞれに、実際の回転数を示す回転信号を検出する回転検出手段を設け、当該回転検出手段が検出した回転信号と、モータ駆動信号Ｓ６０，Ｓ６１とを基に、第１のモータ１２および第２のモータ１３の異常を検出してもよい。
この場合にも、３以上の異常検出系統を設け、それらの多数決により、第１のモータ１２および第２のモータ１３の異常を検出する。
そして、異常が検出された第１のモータ１２および第２のモータ１３に対応するスイッチ６４，６５をオフにし、警報部２２から警報を出力する。
また、異常検出部８３等は、上記回転検出手段が検出した回転信号と、モータ駆動信号Ｓ６０，Ｓ６１とを基に、路面状況などを判断し、必要に応じて警報部２２に警報を出力させてもよい。
【００４８】
以上説明したように、２輪車１０によれば、図２に示す駆動部２３において、コントローラ５０，５１，５２のそれぞれが、第１のモータ１２の駆動系と第２のモータ１３の駆動系とのそれぞれについての動作異常を検出し、その検出結果を多数決回路７０，７１によって多数決で採用して、スイッチ６４，６５のオン／オフを決定する。
これにより、コントローラ５０，５１，５２の一つに異常が発生した場合でも、正常なコントローラからの異常検出信号を基に、第１のモータ１２および第２のモータ１３の駆動のオン／オフ制御を適切に行え、２輪車１０の姿勢を安定した状態に保持できる。
また、２輪車１０は、コントローラ５０，５１，５２において、第１のモータ１２および第２のモータ１３の駆動に用いられる制御信号およびモータ駆動信号の他に、コントローラ５２において同様に生成された制御信号およびモータ駆動信号を用いることで、各駆動系の異常を適切に検出できる。
また、２輪車１０によれば、補助輪を用いないため、小規模で且つ、機動性に優れた動作（走行）を行うことができる。
【００４９】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
上述した実施形態では、本発明の奇数系統として３系統用いた場合を例示したが、５以上の奇数系統でそれぞれ動作異常を検出してもよい。
また、上述した実施形態では、本発明の第３の駆動信号を１つ生成する場合を例示したが、コントローラ５２を３以上の奇数個設けて、複数の第３の駆動信号を生成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、小規模な構成で、自律的に安定した姿勢を保持できる駆動制御装置およびその方法と、２輪車とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る２輪車の構成図である。
【図２】図２は、図１に示す駆動部の構成図である。
【図３】図３は、図２に示すセンサ群およびコントローラ５０の構成図である。
【図４】図４は、図２に示すコントローラ５１の構成図である。
【図５】図５は図２に示すコントローラ５２の構成図である。
【符号の説明】
１０…２輪車、１１…ステップ台、１２…第１のモータ、１３…第２のモータ、１４…第１の伝達機構、１５…第２の伝達機構、１６…第１の車輪、１７…第２の車輪、１８…ステー、１９…ハンドル、２０…センサ群、２１…バッテリ、２２…警報部、５０，５１，５２…コントローラ、６０、６１…モータ駆動部、６４，６５…スイッチ、７０，７１…多数決回路、８０…信号生成部、８１…演算部、８２…制御信号生成部、８３…異常検出部、９０…信号生成部、９１…演算部、９２…制御信号生成部、９３…異常検出部、１１０…補助異常検出部、１１１…疑似制御信号生成部、１１２…疑似モータ駆動部

Claims (7)

  1. 車体の移動を駆動する駆動手段を制御する駆動制御装置であって、
    前記駆動手段の動作異常を独立した３以上の奇数系統でそれぞれ検出する異常検出手段と、
    前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記駆動手段の異常の有無を判断する多数決手段と、
    前記多数決手段により前記駆動手段に異常があると判断されると、前記駆動手段による前記駆動を停止する駆動停止手段と
    を有する駆動制御装置。
  2. 進行方向に対して直交する軸を中心に回転する第１の車輪と第２の車輪とを有する車体の前記第１の車輪を駆動する第１の駆動手段と前記第２の車輪を駆動する第２の駆動手段とを制御する駆動制御装置であって、
    前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常をそれぞれ独立した３以上の奇数系統で検出する異常検出手段と、
    前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記第１の駆動手段および第２の駆動手段の異常をそれぞれ検出する多数決手段と、
    前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のうち、前記多数決手段により異常が検出された駆動手段による前記車輪の駆動を停止する駆動停止手段と
    を有する駆動制御装置。
  3. 前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段は、前記車体の状態または指示を基に、前記第１の車輪を駆動する第１の駆動信号と前記第２の車輪を駆動する第２の駆動信号とを生成し、
    前記駆動装置は、
    前記車体の状態または指示を基に、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号に対応した異常判断用の第３の駆動信号を生成する第３の駆動手段
    をさらに有し、
    前記異常検出手段は、前記奇数系統の各々において、前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号と、前記第３の駆動信号との整合性を基に、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常を検出する
    請求項２に記載の駆動制御装置。
  4. 前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段は、前記第１の車輪と前記第２の車輪とに与える駆動力に、指定された前記車体の回転に応じた差分が生じるように、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、
    前記異常検出手段は、
    前記差分による影響を差し引いた前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号と前記第３の駆動信号との間の一致および不一致を基に、前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常を検出する
    請求項３に記載の駆動制御装置。
  5. 前記多数決手段により異常が検出されると、警報を出力する警報出力手段
    をさらに有する請求項１に記載の駆動制御装置。
  6. 進行方向に対して直交する軸を中心に回転する第１の車輪および第２の車輪と、
    前記第１の車輪を駆動する第１の駆動手段と、
    前記第２の車輪を駆動する第２の駆動手段と、
    前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のそれぞれの動作異常をそれぞれ独立した３以上の奇数系統で検出する異常検出手段と、
    前記異常検出手段が前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記第１の駆動手段および第２の駆動手段の異常をそれぞれ検出する多数決手段と、
    前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段のうち、前記多数決手段により異常が検出された駆動手段による前記車輪の駆動を停止する駆動停止手段と
    を有する２輪車。
  7. 車体の移動を駆動する駆動手段を制御する駆動制御方法であって、
    前記駆動手段の動作異常を独立した３以上の奇数系統でそれぞれ検出する第１の工程と、
    前記第１の工程において前記奇数系統のそれぞれで動作異常を検出した検出結果を基に多数決で前記駆動手段の異常の有無を判断する第２の工程と、
    前記第２の工程で前記駆動手段に異常があると判断されると、前記駆動手段による前記駆動を停止する第３の工程と
    を有する駆動制御方法。
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