JP2007076413A - Travel body and operation adjusting method of travel body - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To embody a travel body correctly movable according to indication while securing stability of an attitude of a car body. <P>SOLUTION: This inverted pendulum type travel body has a means of setting an indication value on at least four state quantities of a turning angle and turning angular velocity of a driving wheel, an inclination and an inclination speed of a car body, a means of detecting at least the four state quantities of the turning angle and the turning angular velocity of the driving wheel, the inclination and the inclination speed of the car body, a means of calculating torque by adding up a calculated index group by calculating an index of multiplying a deviation between an indication value and a detecting value by a predetermined factor with every state quantity, an actuator of adding the calculated torque to the driving wheel, and a means of increasingly-decreasingly adjusting at least one of a first factor of multiplying a deviation of the turning angle of the driving wheel, a second factor of multiplying a deviation of the turning angular velocity of the driving wheel, a third factor of multiplying a deviation of the inclination of the car body and a fourth factor of multiplying a deviation of the inclination speed of the car body in response to the detected inclination of the car body. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車体と、同一車軸上に配置されている少なくとも2つの駆動輪を備える倒立振子型の走行体に関する。   The present invention relates to an inverted pendulum type traveling body including a vehicle body and at least two drive wheels disposed on the same axle.

車体と、同一車軸上に配置されている少なくとも2つの駆動輪を備える倒立振子型の走行体が、例えば特許文献1に開示されている。この種の走行体は、主に、駆動輪の回転角と、駆動輪の回転角速度と、車体の傾斜角と、車体の傾斜角速度の4つの状態量を制御することによって、倒立姿勢を維持しながら走行したり静止したりする。この種の走行体は、少なくとも上記の4つの状態量に関して、倒立姿勢を維持しながら走行することを可能とする指示値を設定する設定手段と、少なくとも上記の4つの状態量を検出する検出手段と、設定手段によって設定された指示値と検出手段によって検出された検出値との偏差に所定の係数を乗じた指標を状態量毎に算出し、算出した指標群を合算することによって駆動輪に加えるべきトルクを計算する計算手段と、計算手段によって計算されたトルクを駆動輪に加えるアクチュエータ等を備えている。計算手段が各状態量の偏差に乗じるゲインは、各状態量に関して別個に定められている。
倒立振子型の走行体では、各状態量の偏差に乗じるゲインを調整することによって、走行体の制御特性を調整することができる。例えば、駆動輪の回転角や回転角速度の偏差に乗じるゲインを大きくすることによって、駆動輪の回転角に関する制御性を高めることができる。この場合、走行体は指示に従って正しく走行することが可能となる。あるいは、車体の傾斜角や傾斜角速度の偏差に乗じるゲインを大きくすることによって、車体の傾斜角に関する制御性を高めることができる。この場合、例えば車体に外乱力等が作用したときでも車体の姿勢を速やかに立て直すことが可能となる。
特表2004−510637号公報
An inverted pendulum type traveling body including a vehicle body and at least two drive wheels disposed on the same axle is disclosed in Patent Document 1, for example. This type of traveling body maintains an inverted posture mainly by controlling the four state quantities of the rotation angle of the drive wheel, the rotation angular velocity of the drive wheel, the inclination angle of the vehicle body, and the inclination angle velocity of the vehicle body. While driving or stationary. This type of traveling body has setting means for setting an instruction value that enables traveling while maintaining an inverted posture with respect to at least the four state quantities, and detection means for detecting at least the four state quantities. And an index obtained by multiplying the deviation between the indicated value set by the setting means and the detection value detected by the detection means by a predetermined coefficient for each state quantity, and adding the calculated index group to the drive wheel A calculation means for calculating the torque to be applied and an actuator for applying the torque calculated by the calculation means to the drive wheels are provided. The gain by which the calculation means multiplies the deviation of each state quantity is determined separately for each state quantity.
In the inverted pendulum type traveling body, the control characteristic of the traveling body can be adjusted by adjusting the gain by which the deviation of each state quantity is multiplied. For example, the controllability relating to the rotation angle of the drive wheel can be enhanced by increasing the gain by which the deviation of the rotation angle or rotation angular velocity of the drive wheel is increased. In this case, the traveling body can travel correctly according to the instruction. Alternatively, the controllability relating to the inclination angle of the vehicle body can be enhanced by increasing the gain by which the deviation of the inclination angle or inclination angular velocity of the vehicle body is increased. In this case, for example, even when a disturbance force or the like is applied to the vehicle body, the vehicle body posture can be quickly reset.
Japanese translation of PCT publication No. 2004-510737

倒立振子型の走行体では、駆動輪の回転角に対する制御性と、車体の傾斜角に対する制御性との間に、トレードオフの関係が存在する。
例えば、駆動輪の回転角や回転角速度の偏差に乗じるゲインを大きくすると、駆動輪の回転角や回転角速度の偏差に対して駆動輪は大きく動作するようになるが、その駆動輪の動作によって車体の傾斜角や傾斜角速度の偏差が増大してしまうことがある。即ち、駆動輪の回転角に関する制御性を高めると、車体の傾斜角に関する制御性は低下してしまう。この場合、走行体は指示に従って正しく走行することができるが、例えば車体が大きく傾斜したときなどに、車体の姿勢を速やかに立て直すことができないことがある。
それに対して、車体の傾斜角や傾斜角速度の偏差に乗じるゲインを大きくすると、車体の傾斜角や傾斜角速度の偏差に応じて駆動輪は大きく動作することとなるが、その駆動輪の動作によって駆動輪の回転角や回転角速度の偏差が増大してしまうことがある。即ち、車体の傾斜角に関する制御性を高めると、駆動輪の回転角に関する制御性は低下してしまう。この場合、車体が大きく傾斜したときでも車体の姿勢を速やかに立て直すことができるが、例えば走行体が指示に反して移動したり、静止することができずにずるずると移動し続けてしまうことがある。
従来の技術では、車体の姿勢の安定性を確保するためには、走行体が指示に反して移動してしまうことを容認する必要がある。逆に、走行体が指示に従って正しく移動するようにするためには、車体の姿勢の安定性を犠牲にする必要がある。車体の姿勢の安定性を確保しながら、指示に従って正しく移動することができる走行体を具現化するための技術が必要とされている。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、車体の姿勢の安定性を確保しながら、指示に従って正しく移動することができる走行体を具現化するための技術を提供する。
In the inverted pendulum type traveling body, there is a trade-off relationship between the controllability with respect to the rotation angle of the drive wheel and the controllability with respect to the inclination angle of the vehicle body.
For example, if the gain multiplied by the deviation of the rotation angle or rotation angular velocity of the drive wheel is increased, the drive wheel operates greatly with respect to the deviation of the rotation angle or rotation angular velocity of the drive wheel. The deviation of the inclination angle and the inclination angular velocity may increase. That is, if the controllability related to the rotation angle of the drive wheel is increased, the controllability related to the tilt angle of the vehicle body is lowered. In this case, the traveling body can travel correctly in accordance with the instruction, but the posture of the vehicle body may not be promptly reset, for example, when the vehicle body is largely inclined.
On the other hand, if the gain multiplied by the deviation of the tilt angle or tilt angular velocity of the vehicle body is increased, the drive wheel operates greatly according to the deviation of the tilt angle or tilt angular velocity of the vehicle body. Deviations in the rotation angle and rotation angular velocity of the wheel may increase. In other words, if the controllability related to the tilt angle of the vehicle body is increased, the controllability related to the rotation angle of the drive wheels is reduced. In this case, the posture of the vehicle body can be promptly reestablished even when the vehicle body is greatly inclined, but for example, the traveling body may move against the instruction or may continue to move if it cannot move still. is there.
In the conventional technology, in order to ensure the stability of the posture of the vehicle body, it is necessary to allow the traveling body to move against the instruction. Conversely, in order for the traveling body to move correctly in accordance with the instructions, it is necessary to sacrifice the stability of the posture of the vehicle body. There is a need for a technique for realizing a traveling body that can move correctly in accordance with instructions while ensuring the stability of the posture of the vehicle body.
The present invention solves the above problems. The present invention provides a technique for realizing a traveling body that can move correctly in accordance with instructions while ensuring the stability of the posture of the vehicle body.

本発明の技術は、車体と、第1車軸上に配置されている少なくとも2つの駆動輪を備える倒立振子型の走行体に具現化することができる。この走行体は、駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量に関する指示値を設定する設定手段と、駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量を検出する検出手段と、設定手段によって設定された指示値と検出手段によって検出された検出値との偏差に所定の係数を乗じた指標を状態量毎に算出し、算出した指標群を合算することによって駆動輪に加えるべきトルクを計算する計算手段と、計算手段によって計算されたトルクを駆動輪に加えるアクチュエータと、計算手段が各状態量の偏差に乗じる前記所定の係数のなかで、駆動輪の回転角の偏差に乗じる第1係数と、駆動輪の回転角速度の偏差に乗じる第2係数と、車体の傾斜角の偏差に乗じる第3係数と、車体の傾斜角速度の偏差に乗じる第4係数の少なくとも1つを、検出手段によって検出された車体の傾斜角に応じて増減調整する調整手段を備えている。   The technology of the present invention can be embodied in an inverted pendulum type traveling body including a vehicle body and at least two drive wheels disposed on a first axle. The traveling body includes setting means for setting instruction values regarding at least four state quantities of a rotation angle of the drive wheel, a rotation angular velocity of the drive wheel, a tilt angle of the vehicle body, and a tilt angle velocity of the vehicle body, and the rotation angle of the drive wheel and the drive wheel. Detecting means for detecting at least four state quantities of the rotational angular velocity, the vehicle body inclination angle, and the vehicle body inclination angular velocity, and a predetermined coefficient for the deviation between the indication value set by the setting device and the detection value detected by the detection device A calculation means for calculating the torque to be applied to the drive wheel by adding the calculated index group for each state quantity, an actuator for applying the torque calculated by the calculation means to the drive wheel, and calculation Among the predetermined coefficients by which the means multiplies each state quantity deviation, a first coefficient that multiplies the deviation of the rotational angle of the drive wheel, a second coefficient that multiplies the deviation of the rotational angular velocity of the drive wheel, and the tilt of the vehicle body. A third coefficient to be multiplied by the deviation of the corner, at least one of the fourth coefficient to be multiplied by the deviation of the vehicle body tilt angular velocity, and a regulating means for increasing or decreasing adjusted according to the inclination angle of the vehicle body detected by the detecting means.

倒立振子型の走行体では、倒立姿勢を維持しながら静止している時(倒立静止時)、駆動輪を除いた走行体の重心が車軸の鉛直上方に位置するように、車体の傾斜角は調節される。この倒立静止時における姿勢に対して車体が大きく傾斜すると、駆動輪を除いた走行体の重心が車軸の鉛直上方から大きく離れることとなり、走行体に作用する重力が車体の傾斜角を大きく変化させるようになる。この場合、車体の傾斜角や傾斜角速度に生じている偏差を減じるためには、駆動輪を大きく動かすことが必要となる。従って、倒立静止時における姿勢に対して車体が大きく傾斜しているときには、車体の傾斜角に関する制御性を高めるとともに、駆動輪の回転角に関する制御性を低下させることが有効である。
一方、倒立静止時における姿勢に対して車体が小さく傾斜しているときには、駆動輪を除いた走行体の重心が車軸の鉛直上方の近くに位置しているので、走行体に作用する重力が車体の傾斜角に与える影響は小さくなる。この場合、駆動輪を比較的に小さく動かすことによって、車体の傾斜角や傾斜角速度に生じている偏差を減じることができる。従って、倒立静止時における姿勢に対して車体が小さく傾斜しているときには、車体の傾斜角に対する制御性を低下させ、駆動輪の回転角に対する制御性を高めることが可能となる。
以上のことから、倒立静止時における姿勢に対して車体が大きく傾斜しているときには車体の傾斜角に関する制御性を優先し、倒立静止時における姿勢に対して車体が小さく傾斜しているときには駆動輪の回転角に関する制御性を優先する制御特性が、倒立振子型の走行体にとって有効といえる。
In an inverted pendulum type traveling body, when the vehicle is stationary while maintaining an inverted posture (when standing upside down), the inclination angle of the vehicle body is such that the center of gravity of the traveling body excluding the drive wheels is positioned vertically above the axle. Adjusted. If the vehicle body is greatly inclined with respect to the posture in the inverted stationary state, the center of gravity of the traveling body excluding the driving wheel is greatly separated from the vertical upper side of the axle, and the gravity acting on the traveling body greatly changes the inclination angle of the vehicle body. It becomes like this. In this case, in order to reduce the deviation occurring in the tilt angle and the tilt angular velocity of the vehicle body, it is necessary to move the driving wheel greatly. Therefore, when the vehicle body is greatly inclined with respect to the posture at the time of standing stationary, it is effective to improve the controllability regarding the inclination angle of the vehicle body and reduce the controllability regarding the rotation angle of the drive wheels.
On the other hand, when the vehicle body is slightly inclined with respect to the posture at the time of standing stationary, the gravity center of the traveling body excluding the drive wheels is located near the vertical upper side of the axle so that the gravity acting on the traveling body is The influence on the inclination angle of the is small. In this case, the deviation generated in the tilt angle and the tilt angular velocity of the vehicle body can be reduced by moving the driving wheel relatively small. Therefore, when the vehicle body is inclined slightly with respect to the posture at the time of standing stationary, the controllability with respect to the inclination angle of the vehicle body can be reduced, and the controllability with respect to the rotation angle of the drive wheels can be improved.
From the above, priority is given to the controllability regarding the inclination angle of the vehicle body when the vehicle body is largely inclined with respect to the posture at the time of standing stationary, and the drive wheel when the vehicle body is slightly inclined with respect to the posture at the time of standing stationary. It can be said that the control characteristics giving priority to the controllability related to the rotation angle of the vehicle are effective for the inverted pendulum type traveling body.

本発明によって具現化される走行体では、検出した車体の傾斜角に応じて、駆動輪の回転角の偏差に乗じる第1係数と、駆動輪の回転角速度の偏差に乗じる第2係数と、車体の傾斜角の偏差に乗じる第3係数と、車体の傾斜角速度の偏差に乗じる第4係数の少なくとも1つを調整することができる。例えば、第1係数と第2係数の少なくとも一方を減少させるか、第3係数と第4係数の少なくとも一方を増大させることによって、車体の傾斜角に関する制御性を優先する制御特性を実現することができる。また、第1係数と第2係数の少なくとも一方を増大させるか、第3係数と第4係数の少なくとも一方を減少させることによって、駆動輪の回転角に関する制御性を優先する制御特性を実現することができる。第1係数と第2係数と第3係数と第4係数の少なくとも一つを、検出した車体の傾斜角に応じて増減調整することによって、走行体の制御特性を適切に調整することが可能となる。倒立静止時における車体の傾斜角に対して車体が大きく傾斜しているときには車体の傾斜角に関する制御性を優先し、倒立静止時における車体の傾斜角に対して車体が小さく傾斜しているときには駆動輪の回転角に関する制御性を優先する制御特性を実現することもできる。
この走行体によると、車体の姿勢の安定性を確保しながら、指示に従って正しく移動することができる。
In the traveling body embodied by the present invention, a first coefficient that multiplies the deviation of the rotational angle of the drive wheel, a second coefficient that multiplies the deviation of the rotational angular speed of the drive wheel, and the vehicle body according to the detected tilt angle of the vehicle body. It is possible to adjust at least one of a third coefficient that multiplies the deviation of the inclination angle of the vehicle and a fourth coefficient that multiplies the deviation of the inclination angular velocity of the vehicle body. For example, by reducing at least one of the first coefficient and the second coefficient or increasing at least one of the third coefficient and the fourth coefficient, it is possible to realize a control characteristic that gives priority to controllability related to the lean angle of the vehicle body. it can. In addition, by increasing at least one of the first coefficient and the second coefficient or decreasing at least one of the third coefficient and the fourth coefficient, a control characteristic that gives priority to controllability related to the rotation angle of the drive wheel is realized. Can do. It is possible to appropriately adjust the control characteristics of the traveling body by adjusting at least one of the first coefficient, the second coefficient, the third coefficient, and the fourth coefficient according to the detected inclination angle of the vehicle body. Become. When the vehicle body is largely tilted with respect to the tilt angle of the vehicle body in the inverted stationary state, priority is given to the controllability related to the vehicle body tilt angle. Control characteristics giving priority to controllability related to the rotation angle of the wheel can also be realized.
According to this traveling body, it is possible to move correctly according to the instruction while ensuring the stability of the posture of the vehicle body.

調整手段は、倒立静止時における車体の傾斜角と検出された車体の傾斜角との差分が大きいときほど、第1係数と第2係数の少なくとも一方を減少させることが好ましい。あるいは、第3係数と第4係数の少なくとも一方を増大させることが好ましい。あるいは、第1係数と第2係数の少なくとも一方を減少させるとともに、第3係数と第4係数の少なくとも一方を増大させることが好ましい。
それにより、倒立静止時における車体の傾斜角に対して車体が大きく傾斜しているときには車体の傾斜角に関する制御性を優先し、倒立静止時における車体の傾斜角に対して車体が小さく傾斜しているときには駆動輪の回転角に関する制御性を優先する制御特性を実現することができる。
The adjustment means preferably decreases at least one of the first coefficient and the second coefficient as the difference between the tilt angle of the vehicle body in the inverted stationary state and the detected tilt angle of the vehicle body increases. Alternatively, it is preferable to increase at least one of the third coefficient and the fourth coefficient. Alternatively, it is preferable to decrease at least one of the first coefficient and the second coefficient and increase at least one of the third coefficient and the fourth coefficient.
As a result, when the vehicle body is largely inclined with respect to the inclination angle of the vehicle body in the stationary stationary state, priority is given to the controllability regarding the vehicle body inclination angle, and the vehicle body is inclined slightly with respect to the inclination angle of the vehicle body in the stationary stationary state. It is possible to realize control characteristics giving priority to controllability related to the rotation angle of the drive wheels.

調整手段は、倒立静止時における車体の傾斜角と検出された車体の傾斜角との差分が所定の閾値角度を越えるときに、第1係数をゼロに調整することが好ましい。
駆動輪の回転角の偏差に乗じる第1係数をゼロに設定することによって、車体の傾斜角に関する制御性が強く優先されることとなり、大きく傾斜している車体を速やかに立て直すことが可能となる。
The adjusting means preferably adjusts the first coefficient to zero when the difference between the lean angle of the vehicle body in the inverted stationary state and the detected lean angle of the vehicle body exceeds a predetermined threshold angle.
By setting the first coefficient to be multiplied by the deviation of the rotation angle of the drive wheel to zero, the controllability regarding the tilt angle of the vehicle body is strongly prioritized, and it becomes possible to quickly rebuild a vehicle body that is largely tilted. .

本発明の技術は、車体と、第1車軸上に配置されている少なくとも2つの駆動輪を備える倒立振子型の走行体の動作を調節する方法に具現化することもできる。この走行体の動作調節方法は、駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量に関する指示値を設定する設定工程と、駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量を検出する検出工程と、設定工程において設定された指示値と検出工程において検出された検出値との偏差に所定の係数を乗じた指標を状態量毎に算出し、算出した指標群を合算することによって駆動輪に加えるべきトルクを計算する計算工程と、駆動輪にトルクを加えるアクチュエータを制御して、計算工程において計算されたトルクを駆動輪に加える工程と、計算工程において各状態量の偏差に乗じる前記所定の係数のなかで、駆動輪の回転角の偏差に乗じる第1係数と、駆動輪の回転角速度の偏差に乗じる第2係数と、車体の傾斜角の偏差に乗じる第3係数と、車体の傾斜角速度の偏差に乗じる第4係数の少なくとも1つを、検出工程によって検出された車体の傾斜角に応じて増減調整する調整工程を備えている。
この方法によると、車体の姿勢の安定性を確保しながら、走行体を指示に従って正しく移動させることができる。
The technology of the present invention can also be embodied in a method for adjusting the operation of an inverted pendulum type traveling body including a vehicle body and at least two drive wheels disposed on a first axle. The operation adjustment method of the traveling body includes a setting step of setting instruction values for at least four state quantities of a rotation angle of the drive wheel, a rotation angular velocity of the drive wheel, a tilt angle of the vehicle body, and a tilt angle velocity of the vehicle body, A detection step of detecting at least four state quantities of an angle, a rotational angular velocity of a driving wheel, a vehicle body inclination angle, and a vehicle body inclination angular velocity, and a deviation between an instruction value set in the setting step and a detection value detected in the detection step A calculation step for calculating a torque to be applied to the drive wheel by calculating an index obtained by multiplying the predetermined coefficient by each state quantity, and adding the calculated index group, and controlling an actuator for applying the torque to the drive wheel, A step of applying torque calculated in the calculation step to the drive wheel, and a first factor for multiplying the deviation of the rotation angle of the drive wheel in the predetermined coefficient by which the deviation of each state quantity is multiplied in the calculation step. And detecting at least one of a second coefficient that multiplies the deviation of the rotational angular velocity of the drive wheel, a third coefficient that multiplies the deviation of the inclination angle of the vehicle body, and a fourth coefficient that multiplies the deviation of the inclination angle velocity of the vehicle body. An adjustment step of adjusting the increase / decrease according to the tilt angle of the vehicle body is provided.
According to this method, the traveling body can be correctly moved in accordance with the instructions while ensuring the stability of the posture of the vehicle body.

本発明によって、車体の姿勢が不安定になることがなく、指示に従って正しく移動する走行体を具現化することが可能となる。例えば、車体を傾斜させることによって接地する従動輪やスタンド等の支持手段を備える走行体では、車体を大きく傾斜させて支持手段を接地させている状態から、支持手段を浮遊させて倒立姿勢を維持する状態へと速やかに移行することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to embody a traveling body that moves correctly in accordance with instructions without causing the posture of the vehicle body to become unstable. For example, in a traveling body equipped with support means such as a driven wheel or a stand that is grounded by tilting the vehicle body, the support device is floated to maintain an inverted posture from a state where the vehicle body is largely tilted and the support device is grounded. It becomes possible to shift to the state to be done promptly.

最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
(形態1) 走行体は、人が着席可能な搭乗シートを備えており、搭乗者を乗せて走行することができる。
(形態2) 走行体は、搭乗者が走行体を操作するための操作装置を備えている。
(形態3) 走行体は、車体を傾斜させることによって接地する従動輪を備えている。
(形態4) ゲイン調整部は、倒立静止時における車体の傾斜角と検出された車体の傾斜角との差分が大きいときほど、傾斜角の偏差に乗じる第3係数と傾斜角速度の偏差に乗じる第4係数の少なくとも一方を増大させる。
First, the main features of the embodiments described below are listed.
(Mode 1) The traveling body includes a boarding seat on which a person can be seated, and can travel with the passenger on board.
(Mode 2) The traveling body includes an operation device for a passenger to operate the traveling body.
(Mode 3) The traveling body includes a driven wheel that is grounded by inclining the vehicle body.
(Mode 4) The gain adjustment unit multiplies the third coefficient that multiplies the deviation of the inclination angle and the deviation of the inclination angular velocity as the difference between the inclination angle of the vehicle body in the inverted stationary state and the detected inclination angle of the vehicle body increases. Increase at least one of the four coefficients.

本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施例の走行体10の全体構成を模式的に示している。走行体10は、車体12と、車体12に設けられている第1駆動輪34と第2駆動輪44と従動前輪50を備えている。第1駆動輪34と第2駆動輪44は、第1車軸C1の回りに回転可能となっている。従動前輪50は、第2車軸C2の回りに回転可能となっている。第1車軸C1は車体12の後部に位置しており、第2車軸C2は車体12の前部に位置している。第2車軸C2は、スラストベアリンク48を介して車体12に設けられており、その向き(走行方向)が受動的に変化するようになっている。走行体10には、人が着席可能な搭乗シート22が設けられている。走行体10は、人を乗せて走行することができる。
走行体10は、第1駆動輪34を駆動する第1モータ32と、第2駆動輪44を駆動する第2モータ42と、両モータ32、42に電力を供給するバッテリモジュール40を備えている。走行体10では、各駆動輪34、44のそれぞれにアクチュエータであるモータ32、42が用意されており、各駆動輪34、44のそれぞれを独立して駆動することが可能な構成となっている。
走行体10は、第1モータ32と第2モータ42の動作を制御する制御モジュール14と、走行体10の搭乗者が操作する操作モジュール20を備えている。制御モジュール14は、走行体10の搭乗者が操作モジュール20に加えた操作に追従して、第1モータ32と第2モータ42の動作を制御する。
走行体10は、車体12の傾斜角速度を検出するジャイロ38と、第1駆動輪34の回転角を検出する第1エンコーダ36と、第2駆動輪44の回転角を検出する第2エンコーダ46を備えている。車体12の傾斜角速度とは、車体12の傾斜角の変化速度である。車体12の傾斜角とは、車体12の第1車軸C1回りの姿勢角(回転角)を示すものである。図2に示すように、本実施例では、駆動輪34、44を除く走行体10の重心Mが、第1車軸C1の鉛直上方に位置するときの車体12の傾斜角を、傾斜角ηの基準(傾斜角ηがゼロ)とする。走行体10では、倒立姿勢を維持しながら静止する時(倒立静止時)に、車体12の傾斜角ηがゼロとなるように調整される。また、車体12が従動前輪50側に傾く方向を傾斜角ηの正方向とする。各駆動輪34、44の回転角とは、各駆動輪34、44の車体12に対する相対回転角である。なお、図2中には、第2駆動輪44の回転角θ2が図示されている。なお、第1駆動輪34の回転角をθ1と記すことがある。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the traveling body 10 of this embodiment. The traveling body 10 includes a vehicle body 12, first drive wheels 34, second drive wheels 44, and driven front wheels 50 provided on the vehicle body 12. The first drive wheel 34 and the second drive wheel 44 are rotatable around the first axle C1. The driven front wheel 50 is rotatable around the second axle C2. The first axle C <b> 1 is located at the rear part of the vehicle body 12, and the second axle C <b> 2 is located at the front part of the vehicle body 12. The second axle C2 is provided on the vehicle body 12 via a thrust bear link 48, and its direction (traveling direction) is passively changed. The traveling body 10 is provided with a boarding seat 22 on which a person can sit. The traveling body 10 can travel with a person on it.
The traveling body 10 includes a first motor 32 that drives the first drive wheels 34, a second motor 42 that drives the second drive wheels 44, and a battery module 40 that supplies power to both the motors 32 and 42. . In the traveling body 10, motors 32 and 42 as actuators are prepared for the drive wheels 34 and 44, respectively, and the drive wheels 34 and 44 can be driven independently. .
The traveling body 10 includes a control module 14 that controls operations of the first motor 32 and the second motor 42, and an operation module 20 that is operated by a passenger of the traveling body 10. The control module 14 follows the operation applied to the operation module 20 by the passenger of the traveling body 10 and controls the operations of the first motor 32 and the second motor 42.
The traveling body 10 includes a gyro 38 that detects the inclination angular velocity of the vehicle body 12, a first encoder 36 that detects the rotation angle of the first drive wheel 34, and a second encoder 46 that detects the rotation angle of the second drive wheel 44. I have. The inclination angle speed of the vehicle body 12 is a change speed of the inclination angle of the vehicle body 12. The inclination angle of the vehicle body 12 indicates the posture angle (rotation angle) of the vehicle body 12 around the first axle C1. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the inclination angle of the vehicle body 12 when the center of gravity M of the traveling body 10 excluding the drive wheels 34 and 44 is positioned vertically above the first axle C <b> 1 is the inclination angle η. A reference (inclination angle η is zero) is used. The traveling body 10 is adjusted so that the inclination angle η of the vehicle body 12 becomes zero when the traveling body 10 is stationary while maintaining the inverted posture (in the inverted stationary state). Further, the direction in which the vehicle body 12 tilts toward the driven front wheel 50 is defined as the positive direction of the tilt angle η. The rotation angles of the drive wheels 34 and 44 are relative rotation angles of the drive wheels 34 and 44 with respect to the vehicle body 12. In FIG. 2, the rotation angle θ2 of the second drive wheel 44 is shown. The rotation angle of the first drive wheel 34 may be denoted as θ1.

操作モジュール20には、操作レバー18と、切換スイッチ16が設けられている。操作レバー18は、搭乗者が走行体10の走行速度や走行方向を調整するための操作部材である。搭乗者は、操作レバー18の操作量を調整することによって走行体10の走行速度を調整することができる。また搭乗者は、操作レバー18の操作方向を調整することによって走行体10の走行速度を調整することができる。走行体10は、操作レバー18に加えられた操作に応じて、前進、停止、後退、左折、右折、左旋回、右旋回することができる。切換スイッチ16は、走行体10の走行姿勢を切り換えるための操作部材である。走行体10の搭乗者は、切換スイッチ16を操作することによって、走行体10の姿勢を倒立姿勢と安定姿勢のいずれかに切り換えることができる。
図2は、倒立姿勢をとるときの走行体10を模式的に示している。図2に示すように、倒立姿勢とは、従動前輪50が浮遊して第1駆動輪34と第2駆動輪44の2輪のみが接地する姿勢である。走行体10は、倒立姿勢を維持しながら、走行、旋回、略静止することができる。倒立姿勢では、重心Mが第1車軸C1のおよそ鉛直上方に位置しており、車体12の傾斜角ηはゼロに近い値に維持されている。図2では、車体12の傾斜角ηの定義を明瞭にするために、車体12の傾斜角ηの大きさが誇張して示されている。
図3は、安定姿勢をとるときの走行体10を模式的に示している。図3に示すように、安定姿勢とは、従動前輪50と第1駆動輪34と第2駆動輪44の3輪を接地させた姿勢である。走行体10は、安定姿勢を維持しながら、走行、旋回、静止することができる。ここで、図3中のηzは、走行体10が水平面上において安定姿勢をとるときの車体12の傾斜角を示している。この角度ηzを、接地傾斜角度ということがある。
The operation module 20 is provided with an operation lever 18 and a changeover switch 16. The operation lever 18 is an operation member for the passenger to adjust the traveling speed and traveling direction of the traveling body 10. The passenger can adjust the traveling speed of the traveling body 10 by adjusting the operation amount of the operation lever 18. The passenger can adjust the traveling speed of the traveling body 10 by adjusting the operation direction of the operation lever 18. The traveling body 10 can turn forward, stop, reverse, turn left, turn right, turn left, turn right according to the operation applied to the operation lever 18. The changeover switch 16 is an operation member for switching the traveling posture of the traveling body 10. The rider of the traveling body 10 can switch the posture of the traveling body 10 to either the inverted posture or the stable posture by operating the changeover switch 16.
FIG. 2 schematically shows the traveling body 10 when taking the inverted posture. As shown in FIG. 2, the inverted posture is a posture in which the front driven wheel 50 floats and only the first driving wheel 34 and the second driving wheel 44 are grounded. The traveling body 10 can travel, turn, and substantially stationary while maintaining an inverted posture. In the inverted posture, the center of gravity M is positioned approximately vertically above the first axle C1, and the inclination angle η of the vehicle body 12 is maintained at a value close to zero. In FIG. 2, the magnitude of the inclination angle η of the vehicle body 12 is exaggerated in order to clarify the definition of the inclination angle η of the vehicle body 12.
FIG. 3 schematically shows the traveling body 10 in a stable posture. As shown in FIG. 3, the stable posture is a posture in which three wheels including the driven front wheel 50, the first driving wheel 34, and the second driving wheel 44 are grounded. The traveling body 10 can travel, turn, and stand still while maintaining a stable posture. Here, ηz in FIG. 3 indicates an inclination angle of the vehicle body 12 when the traveling body 10 takes a stable posture on a horizontal plane. This angle ηz is sometimes referred to as a ground inclination angle.

次に、走行体10の制御系について説明する。図4は、走行体10の制御系の構成を示すブロック図である。図4に示すように、制御ユニット14には、主に、第1モータ32と第2モータ42の動作を調節するコントローラ60や、第1微分回路72や、第2微分回路74や、積分回路76等が内蔵されている。
第1微分回路72は、第1エンコーダ36の出力信号を入力し、その微分値を出力する回路である。即ち、第1微分回路72は、第1エンコーダ36によって検出された第1駆動輪34の回転角θ1を入力し、その微分値である第1駆動輪34の回転角速度dθ1/dtを出力する。なお、図中において上部にドットが付された変数は、その変数の微分値を表している。第1エンコーダ36と第1微分回路72は、コントローラ60に接続されている。コントローラ60には、検出された第1駆動輪34の回転角θ1と回転角速度dθ1/dtが逐次入力される。
第2微分回路74は、第2エンコーダ46の出力信号を入力し、その微分値を出力する回路である。即ち、第2微分回路74は、第2エンコーダ46によって検出された第2駆動輪44の回転角θ2を入力し、その微分値である第2駆動輪44の回転角速度dθ2/dtを出力する。第2エンコーダ46と第2微分回路74は、コントローラ60に接続されている。コントローラ60には、検出された第2駆動輪44の回転角θ2と回転角速度dθ2/dtが逐次入力される。
積分回路76は、ジャイロ38の出力信号を入力し、その積分値を出力する回路である。即ち、積分回路76は、ジャイロ38によって検出された車体12の傾斜角速度dη/dtを入力し、その積分値である車体12の傾斜角ηを出力する。積分回路76とジャイロ38は、コントローラ60に接続されている。コントローラ60には、検出された車体12の傾斜角ηと傾斜角速度dη/dtが逐次入力される。
Next, the control system of the traveling body 10 will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the traveling body 10. As shown in FIG. 4, the control unit 14 mainly includes a controller 60 for adjusting the operations of the first motor 32 and the second motor 42, a first differentiating circuit 72, a second differentiating circuit 74, an integrating circuit. 76 etc. are built in.
The 1st differentiation circuit 72 is a circuit which inputs the output signal of the 1st encoder 36, and outputs the differential value. That is, the first differentiating circuit 72 receives the rotation angle θ1 of the first drive wheel 34 detected by the first encoder 36, and outputs the rotation angular velocity dθ1 / dt of the first drive wheel 34 that is the differential value. In the figure, a variable with a dot at the top represents a differential value of the variable. The first encoder 36 and the first differentiation circuit 72 are connected to the controller 60. The detected rotation angle θ1 and rotation angular velocity dθ1 / dt of the first drive wheel 34 are sequentially input to the controller 60.
The second differentiation circuit 74 is a circuit that inputs an output signal of the second encoder 46 and outputs a differential value thereof. That is, the second differentiation circuit 74 receives the rotation angle θ2 of the second drive wheel 44 detected by the second encoder 46, and outputs the rotation angle velocity dθ2 / dt of the second drive wheel 44, which is the differential value. The second encoder 46 and the second differentiation circuit 74 are connected to the controller 60. The detected rotation angle θ2 and rotation angular velocity dθ2 / dt of the second drive wheel 44 are sequentially input to the controller 60.
The integrating circuit 76 is a circuit that inputs the output signal of the gyro 38 and outputs the integrated value. That is, the integration circuit 76 inputs the inclination angular velocity dη / dt of the vehicle body 12 detected by the gyro 38, and outputs the inclination angle η of the vehicle body 12, which is an integrated value thereof. The integrating circuit 76 and the gyro 38 are connected to the controller 60. The detected tilt angle η and tilt angular velocity dη / dt of the vehicle body 12 are sequentially input to the controller 60.

コントローラ60は、CPU、ROM、RAM等によって構成されている。コントローラ60は、機能的に、車輪指示値設定部64と、傾斜指示値設定部66と、トルク計算部62等を備えている。トルク計算部62には、ゲイン調整部68が設けられている。
車輪指示値設定部64は、主に操作レバー18の操作状態に基づいて、第1駆動輪34の回転角に関する指示値θ1と、第1駆動輪34の回転角速度に関する指示値dθ1/dtと、第2駆動輪44の回転角に関する指示値θ2と、第2駆動輪44の回転角速度に関する指示値dθ2/dtを設定する。各指示値θ1、dθ1/dt、θ2、dθ2/dtは、操作レバー18の操作方向や操作量に応じて設定される。設定された各指示値θ1、dθ1/dt、θ2、dθ2/dtは、トルク計算部62に入力される。
The controller 60 is constituted by a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The controller 60 functionally includes a wheel command value setting unit 64, a tilt command value setting unit 66, a torque calculation unit 62, and the like. The torque calculation unit 62 is provided with a gain adjustment unit 68.
The wheel command value setting unit 64 is based on the command value θ1 * related to the rotation angle of the first drive wheel 34 and the command value dθ1 * / dt related to the rotation angular velocity of the first drive wheel 34 mainly based on the operation state of the operation lever 18. Then, an instruction value θ2 * related to the rotation angle of the second drive wheel 44 and an instruction value dθ2 * / dt related to the rotation angular velocity of the second drive wheel 44 are set. Each indicated value θ1 * , dθ1 * / dt, θ2 * , dθ2 * / dt is set according to the operation direction and the operation amount of the operation lever 18. The set instruction values θ1 * , dθ1 * / dt, θ2 * , dθ2 * / dt are input to the torque calculator 62.

傾斜指示値設定部66は、主に操作レバー18と切換スイッチ16の操作状態に基づいて、車体12の傾斜角に関する指示値(指示傾斜角)ηと、車体12の傾斜角速度に関する指示値(指示傾斜角速度)dη/dtを設定する。
傾斜指示値設定部66は、走行体10が倒立姿勢を維持しながら操作レバー18の操作状態に追従して走行(あるいは静止)することを可能とする車体12の傾斜角と傾斜角速度を計算することができる。傾斜指示値設定部66は、切換スイッチ16が倒立姿勢側に切り換えられている場合、走行体10が倒立姿勢を維持しながら操作レバー18の操作状態に追従して走行(あるいは静止)することを可能とする車体12の傾斜角と傾斜角速度を逐次計算し、計算した傾斜角と傾斜角速度をそれぞれ指示傾斜角ηと指示傾斜角速度dη/dtに設定する。一方、切換スイッチ16が安定姿勢側に切り換えられている場合、車体12の傾斜角をフィードバック制御する必要がないことから、傾斜指示値設定部66は指示傾斜角ηと指示傾斜角速度dη/dtの設定を行わない。傾斜指示値設定部66は、切換スイッチ16が安定姿勢側から倒立姿勢側に切り換えられた時点において、指示傾斜角ηと指示傾斜角速度dη/dtの設定を開始する。
The inclination instruction value setting unit 66 mainly indicates an instruction value (instruction inclination angle) η * related to the inclination angle of the vehicle body 12 and an instruction value related to the inclination angular velocity of the vehicle body 12 (based on the operation state of the operation lever 18 and the changeover switch 16. Instructed inclination angular velocity) dη * / dt is set.
The tilt instruction value setting unit 66 calculates the tilt angle and tilt angular velocity of the vehicle body 12 that enables the traveling body 10 to travel (or stop) following the operation state of the operation lever 18 while maintaining the inverted posture. be able to. When the changeover switch 16 is switched to the inverted posture side, the tilt instruction value setting unit 66 allows the traveling body 10 to travel (or stop) following the operation state of the operation lever 18 while maintaining the inverted posture. The possible tilt angle and tilt angular velocity of the vehicle body 12 are sequentially calculated, and the calculated tilt angle and tilt angular velocity are set to the command tilt angle η * and the command tilt angular velocity dη * / dt, respectively. On the other hand, when the changeover switch 16 is switched to the stable posture side, it is not necessary to perform feedback control of the inclination angle of the vehicle body 12, and therefore the inclination instruction value setting unit 66 performs the instruction inclination angle η * and the instruction inclination angular velocity dη * / dt is not set. The tilt command value setting unit 66 starts setting the command tilt angle η * and the command tilt angular velocity dη * / dt when the changeover switch 16 is switched from the stable posture side to the inverted posture side.

トルク計算部62は、車輪指示値設定部64や傾斜指示値設定部66から入力した各指示値と、エンコーダ36、46やジャイロ38や微分回路72、74や積分回路76から入力した各検出値との各偏差と、それらの各偏差に乗じる所定のフィードバックゲインを用いて、第1モータ32が出力すべき第1トルクτ1と、第2モータ42が出力すべき第2トルクτ2を計算する。即ち、第1トルクτ1と第2トルクτ2は、次式を用いて表現することができる。
τ1=K1・x1+K2・x2+K3・x5+K4・x6
τ2=K1・x3+K2・x4+K3・x5+K4・x6
ここで、x1は第1駆動輪34の回転角に関する指示値θ1と検出値θ1との偏差θ1−θ1である。x2は第1駆動輪34の回転角速度に関する指示値dθ1/dtと検出値dθ1/dtとの偏差dθ1/dt−dθ1/dtである。x3は第2駆動輪44の回転角に関する指示値θ2と検出値θ2との偏差θ2−θ2である。x4は第2駆動輪44の回転角速度に関する指示値dθ2/dtと検出値dθ2/dtとの偏差dθ2/dt−dθ2/dtである。x5は車体12の傾斜角に関する指示値ηと検出値ηとの偏差η−ηである。x6は車体12の傾斜角速度に関する指示値dη/dtと検出値dη/dtとの偏差dη/dt−dη/dtである。K1は各駆動輪34、44の回転角の偏差x1、x3に乗じる第1のフィードバックゲインである。K2は各駆動輪34、44の回転角速度の偏差x2、x4に乗じる第2のフィードバックゲインである。K3は車体12の傾斜角の偏差x5に乗じる第3のフィードバックゲインである。K4は車体12の傾斜角速度の偏差x6に乗じる第4のフィードバックゲインである。なお、各トルクτ1、τ2の計算式は、上記の式に限定されるものではない。汎用のフィードバック制御に用いられる様々な計算式を採用することができる。また、切換スイッチ16が安定姿勢側に切り換えられている場合は、車体12の傾斜角をフィードバック制御する必要がないことから、第3フィードバックゲインK3と第4フィードバックゲインK4をゼロと設定することができる。
The torque calculation unit 62 includes the command values input from the wheel command value setting unit 64 and the tilt command value setting unit 66, and the detection values input from the encoders 36 and 46, the gyro 38, the differentiation circuits 72 and 74, and the integration circuit 76. The first torque τ1 to be output from the first motor 32 and the second torque τ2 to be output from the second motor 42 are calculated using the deviations and the predetermined feedback gains multiplied by these deviations. That is, the first torque τ1 and the second torque τ2 can be expressed using the following equations.
τ1 = K1 · x1 + K2 · x2 + K3 · x5 + K4 · x6
τ2 = K1 · x3 + K2 · x4 + K3 · x5 + K4 · x6
Here, x1 is a deviation θ1 * −θ1 between the instruction value θ1 * related to the rotation angle of the first drive wheel 34 and the detected value θ1. x2 is a deviation dθ1 * / dt−dθ1 / dt between the indicated value dθ1 * / dt relating to the rotational angular velocity of the first drive wheel 34 and the detected value dθ1 / dt. x3 is a deviation θ2 * −θ2 between the instruction value θ2 * related to the rotation angle of the second drive wheel 44 and the detected value θ2. x4 is a deviation dθ2 * / dt−dθ2 / dt between the instruction value dθ2 * / dt relating to the rotational angular velocity of the second drive wheel 44 and the detected value dθ2 / dt. x5 is a deviation η * −η between the instruction value η * related to the inclination angle of the vehicle body 12 and the detected value η. x6 is a deviation dη * / dt−dη / dt between the instruction value dη * / dt relating to the inclination angular velocity of the vehicle body 12 and the detected value dη / dt. K1 is a first feedback gain that is multiplied by the deviations x1 and x3 of the rotation angles of the drive wheels 34 and 44, respectively. K2 is a second feedback gain that is multiplied by the deviations x2 and x4 of the rotational angular velocities of the drive wheels 34 and 44, respectively. K3 is a third feedback gain to be multiplied by the deviation x5 of the inclination angle of the vehicle body 12. K4 is a fourth feedback gain which is multiplied by the deviation x6 of the inclination angular velocity of the vehicle body 12. In addition, the calculation formula of each torque (tau) 1 and (tau) 2 is not limited to said formula. Various calculation formulas used for general-purpose feedback control can be adopted. Further, when the changeover switch 16 is switched to the stable posture side, it is not necessary to perform feedback control of the inclination angle of the vehicle body 12, and therefore the third feedback gain K3 and the fourth feedback gain K4 can be set to zero. it can.

ゲイン調整部68は、積分回路76からコントローラ60へと入力される車体12の傾斜角の検出値ηに応じて、トルク計算部62が用いるフィードバックゲインK1、K2、K3、K4を増減調整する。ゲイン調整部68には、車体12の傾斜角に対応付けてフィードバックゲインK1、K2、K3、K4を記述しているゲイン調整データが予め記憶されている。ゲイン調整部68は、車体12の傾斜角の検出値ηを入力し、入力した検出値ηに対応するフィードバックゲインK1、K2、K3、K4を、記憶しているゲイン調整データから読み出す。トルク計算部62は、ゲイン調整部68によって読み出されたフィードバックゲインK1、K2、K3、K4を用いて、第1トルクτ1と第2トルクτ2を計算する。   The gain adjusting unit 68 adjusts the feedback gains K1, K2, K3, and K4 used by the torque calculating unit 62 in accordance with the detected value η of the tilt angle of the vehicle body 12 input from the integrating circuit 76 to the controller 60. The gain adjustment unit 68 stores gain adjustment data describing feedback gains K1, K2, K3, and K4 in advance in association with the inclination angle of the vehicle body 12. The gain adjustment unit 68 inputs the detected value η of the tilt angle of the vehicle body 12, and reads feedback gains K1, K2, K3, and K4 corresponding to the input detected value η from the stored gain adjustment data. The torque calculator 62 calculates the first torque τ1 and the second torque τ2 using the feedback gains K1, K2, K3, K4 read by the gain adjuster 68.

図5に、ゲイン調整データの一例を示す。図5(a)は、各駆動輪34、44の回転角の偏差x1、x3に乗じる第1フィードバックゲインK1を示している。図5(b)は、各駆動輪34、44の回転角速度の偏差x2、x4に乗じる第2フィードバックゲインK2を示している。図5(c)は、車体12の傾斜角の偏差x5に乗じる第3フィードバックゲインK3を示している。図5(d)は、車体12の傾斜角速度の偏差x6に乗じる第4フィードバックゲインK4を示している。
図5(a)に示すように、第1フィードバックゲインK1は、車体12の傾斜角ηに応じて略二段階に変化しており、車体12の傾斜角ηが閾値角度ηyを超える範囲において、その値がゼロと設定されている。従って、車体12が従動前輪50側へと大きく前傾し、車体12の傾斜角が閾値角度ηyを超えている場合には、トルクτ1、τ2の計算において、各駆動輪34、44の回転角の偏差x1、x3は無視されるようになっている。
図5(b)に示すように、第2フィードバックゲインK2は、車体12の傾斜角ηに応じて略二段階に変化しており、車体12の傾斜角ηが閾値角度ηyを超える範囲において、その値が小さく設定されている。従って、車体12が従動前輪50側へと大きく前傾し、車体12の傾斜角が閾値角度ηyを超えている場合には、トルクτ1、τ2の計算において、各駆動輪34、44の回転角速度の偏差x2、x4が小さく加味されるようになっている。
FIG. 5 shows an example of gain adjustment data. FIG. 5A shows the first feedback gain K1 that is multiplied by the deviations x1 and x3 of the rotation angles of the drive wheels 34 and 44. FIG. FIG. 5B shows a second feedback gain K2 that is multiplied by the deviations x2 and x4 of the rotational angular velocities of the drive wheels 34 and 44. FIG. FIG. 5C shows a third feedback gain K3 that is multiplied by the deviation x5 of the inclination angle of the vehicle body 12. FIG. 5D shows a fourth feedback gain K4 that is multiplied by the deviation x6 of the tilt angular velocity of the vehicle body 12.
As shown in FIG. 5A, the first feedback gain K1 changes in approximately two steps according to the inclination angle η of the vehicle body 12, and in a range where the inclination angle η of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, Its value is set to zero. Accordingly, when the vehicle body 12 is largely inclined forward toward the driven front wheel 50 and the inclination angle of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, the rotation angles of the drive wheels 34 and 44 are calculated in the torques τ1 and τ2. The deviations x1 and x3 are ignored.
As shown in FIG. 5B, the second feedback gain K2 changes in approximately two steps according to the inclination angle η of the vehicle body 12, and in a range where the inclination angle η of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, The value is set small. Therefore, when the vehicle body 12 is largely inclined forward toward the driven front wheel 50 and the inclination angle of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, the rotational angular velocities of the drive wheels 34 and 44 are calculated in the torques τ1 and τ2. The deviations x2 and x4 are taken into consideration.

図5(c)に示すように、第3フィードバックゲインK3は、車体12の傾斜角ηに応じて略二段階に変化しており、車体12の傾斜角ηが閾値角度ηyを超える範囲において、その値が大きく設定されている。従って、車体12が従動前輪50側へと大きく前傾し、車体12の傾斜角が閾値角度ηyを超えている場合には、トルクτ1、τ2の計算において、車体12の傾斜角の偏差x5が大きく加味されるようになっている。
図5(d)に示すように、第4フィードバックゲインK4は、車体12の傾斜角ηに応じて略二段階に変化しており、車体12の傾斜角ηが閾値角度ηyを超える範囲において、その値が大きく設定されている。従って、車体12が従動前輪50側へと大きく前傾し、車体12の傾斜角が閾値角度ηyを超えている場合には、トルクτ1、τ2の計算において、車体12の傾斜角速度の偏差x6が大きく加味されるようになっている。
As shown in FIG. 5C, the third feedback gain K3 changes in approximately two stages according to the inclination angle η of the vehicle body 12, and in a range where the inclination angle η of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, The value is set large. Accordingly, when the vehicle body 12 is largely inclined forward toward the driven front wheel 50 and the inclination angle of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, the deviation x5 of the inclination angle of the vehicle body 12 is calculated in the torques τ1 and τ2. It has come to be greatly added.
As shown in FIG. 5D, the fourth feedback gain K4 changes in approximately two stages according to the inclination angle η of the vehicle body 12, and in a range where the inclination angle η of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, The value is set large. Therefore, when the vehicle body 12 is largely inclined forward toward the driven front wheel 50 and the inclination angle of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, the inclination angle velocity deviation x6 of the vehicle body 12 is calculated in the torques τ1 and τ2. It has come to be greatly added.

コントローラ60は、第1モータ32が出力するトルクを、トルク計算部62によって計算した第1トルクτ1に調節する。また、第2モータ42が出力するトルクを、トルク計算部62によって計算した第2トルクτ2に調節する。第1駆動輪34には第1モータ32から第1トルクτ1が加えられ、第2駆動輪44には第2モータ42から第2トルクτ2が加えられる。それにより、第1駆動輪34の回転角θ1と、第1駆動輪34の回転角速度dθ1/dtと、第2駆動輪44の回転角θ2と、第2駆動輪44の回転角速度dθ2/dtと、車体12の傾斜角ηと、車体12の傾斜角速度dη/dtが、それぞれの指示値θ1、dθ/dt、θ2、dθ2/dt、η、dη/dtに調節される。走行体10は、操作モジュール20に加えられた操作に追従して、倒立姿勢を維持しながら走行したり、安定姿勢を維持しながら走行したり、倒立姿勢と安定姿勢の間で姿勢変化する。 The controller 60 adjusts the torque output from the first motor 32 to the first torque τ1 calculated by the torque calculator 62. Further, the torque output from the second motor 42 is adjusted to the second torque τ 2 calculated by the torque calculator 62. A first torque τ 1 is applied to the first drive wheel 34 from the first motor 32, and a second torque τ 2 is applied to the second drive wheel 44 from the second motor 42. Thereby, the rotation angle θ1 of the first drive wheel 34, the rotation angular velocity dθ1 / dt of the first drive wheel 34, the rotation angle θ2 of the second drive wheel 44, and the rotation angular velocity dθ2 / dt of the second drive wheel 44 The inclination angle η of the vehicle body 12 and the inclination angular velocity dη / dt of the vehicle body 12 are adjusted to the respective indicated values θ1 * , dθ * / dt, θ2 * , dθ2 * / dt, η * , dη * / dt. . The traveling body 10 follows the operation applied to the operation module 20 and travels while maintaining an inverted posture, travels while maintaining a stable posture, or changes posture between the inverted posture and the stable posture.

図6は、走行体10が安定姿勢から倒立姿勢へと移行する際に、コントローラ60が実行する動作フローを示している。図6に示すフローに沿って、走行体10が安定姿勢から倒立姿勢へと移行するときの動作について説明する。なお、ここでは説明を明瞭にするために、走行体10は安定姿勢で静止しており、操作レバー18には操作が加えられていないものとする。この場合、第1駆動輪34と第2駆動輪44は同様に動作する。即ち、第1駆動輪34の回転角θ1と第2駆動輪44の回転角θ2は等しくなり、第1駆動輪34の回転角速度dθ1/dtと第2駆動輪44の回転角dθ2/dtは等しくなる。   FIG. 6 shows an operation flow executed by the controller 60 when the traveling body 10 shifts from the stable posture to the inverted posture. The operation when the traveling body 10 shifts from the stable posture to the inverted posture will be described along the flow shown in FIG. Here, for the sake of clarity, it is assumed that the traveling body 10 is stationary in a stable posture and the operation lever 18 is not operated. In this case, the first drive wheel 34 and the second drive wheel 44 operate similarly. That is, the rotation angle θ1 of the first drive wheel 34 and the rotation angle θ2 of the second drive wheel 44 are equal, and the rotation angular velocity dθ1 / dt of the first drive wheel 34 and the rotation angle dθ2 / dt of the second drive wheel 44 are equal. Become.

コントローラ60は、切換スイッチ16が安定姿勢側から倒立姿勢側へと切り換えられた時に、図6に示す動作フローをスタートさせる。
ステップS2では、安定姿勢から倒立姿勢へと移行するために、駆動輪34、44の回転角に関する指示値θ(=θ1=θ2)と、駆動輪34、44の回転角速度に関する指示値dθ/dt(=dθ1/dt=dθ2/dt)と、車体12の傾斜角に関する指示値ηと、車体12の傾斜角速度に関する指示値dη/dtのそれぞれに、ゼロを設定する。駆動輪34、44の回転角がゼロとなり、駆動輪34、44の回転角速度がゼロとなり、車体12の傾斜角がゼロとなり、車体12の傾斜角速度がゼロとなると、走行体10は倒立姿勢で静止する状態となる。
ステップS4では、駆動輪34、44の回転角の検出値θ(=θ1=θ2)と、駆動輪34、44の回転角速度の検出値dθ/dt(=dθ1/dt=dθ2/dt)と、車体12の傾斜角の検出値ηと、車体12の傾斜角速度の検出値dη/dtを入力する。
ステップS6では、ステップS4において入力した車体12の傾斜角の検出値ηに基づいて、フィードバックゲインK1、K2、K3、K4を決定する。先に説明したように、ゲイン調整部68は、検出値ηに対応するフィードバックゲインK1、K2、K3、K4を、ゲイン調整データから読み出す。フィードバックゲインK1、K2、K3、K4は、車体12の傾斜角の検出値ηに応じて変化する。
The controller 60 starts the operation flow shown in FIG. 6 when the changeover switch 16 is switched from the stable posture side to the inverted posture side.
In step S2, in order to shift from the stable posture to the inverted posture, the instruction value θ * (= θ1 * = θ2 * ) relating to the rotation angle of the drive wheels 34 and 44 and the instruction value relating to the rotation angular velocity of the drive wheels 34 and 44. Zero is set for each of dθ * / dt (= dθ1 * / dt = dθ2 * / dt), the instruction value η * related to the inclination angle of the vehicle body 12, and the instruction value dη * / dt related to the inclination angular velocity of the vehicle body 12. . When the rotation angle of the drive wheels 34 and 44 becomes zero, the rotation angular velocity of the drive wheels 34 and 44 becomes zero, the inclination angle of the vehicle body 12 becomes zero, and the inclination angular velocity of the vehicle body 12 becomes zero, the traveling body 10 is in an inverted posture. It will be in a stationary state.
In step S4, the detected value θ (= θ1 = θ2) of the rotation angle of the drive wheels 34, 44, the detected value dθ / dt (= dθ1 / dt = dθ2 / dt) of the rotation angular velocity of the drive wheels 34, 44, The detected value η of the tilt angle of the vehicle body 12 and the detected value dη / dt of the tilt angular velocity of the vehicle body 12 are input.
In step S6, feedback gains K1, K2, K3, and K4 are determined based on the detected value η of the tilt angle of the vehicle body 12 input in step S4. As described above, the gain adjustment unit 68 reads the feedback gains K1, K2, K3, and K4 corresponding to the detected value η from the gain adjustment data. The feedback gains K1, K2, K3, and K4 change according to the detected value η of the tilt angle of the vehicle body 12.

ステップS8では、ステップS2で設定した各指示値とステップS4で入力した各検出値との偏差に、ステップS6で決定したフィードバックゲインK1、K2、K3、K4を乗じることによって、モータ32、42が出力すべきトルクτ(=τ1=τ2)を計算する。
ステップS10では、モータ32、42が出力するトルクを、ステップS8で計算したトルクτに調節する。
ステップS12では、安定姿勢への移行指令が入力されているのか否かが判定される。例えば搭乗者が切換スイッチ16を倒立姿勢側から安定姿勢側へと切り換えると、このステップS12の判定においてイエスとなる。この場合、コントローラ60は図6の動作フローを終了し、走行体10は安定姿勢へと移行する。一方、切換スイッチ16が倒立姿勢側に維持されていれば、このステップS12の判定においてノーとなり、ステップS4からステップS10のフィードバック制御が継続される。それにより、走行体10は安定姿勢から倒立姿勢へと移行し、倒立姿勢を維持して静止する。この状態から搭乗者が操作モジュール20の操作レバー18に操作を加えれば、それに応じた各指示値θ1、dθ/dt、θ2、dθ2/dt、η、dη/dtが設定され、走行体10は倒立姿勢を維持しながら搭乗者の指示に従って正しく走行する。
In step S8, the motor 32, 42 is caused to multiply the deviation between each indicated value set in step S2 and each detected value input in step S4 by the feedback gains K1, K2, K3, K4 determined in step S6. Torque τ (= τ1 = τ2) to be output is calculated.
In step S10, the torque output from the motors 32 and 42 is adjusted to the torque τ calculated in step S8.
In step S12, it is determined whether or not a command to shift to a stable posture is input. For example, if the passenger switches the changeover switch 16 from the inverted posture side to the stable posture side, the determination in step S12 is YES. In this case, the controller 60 ends the operation flow of FIG. 6, and the traveling body 10 shifts to a stable posture. On the other hand, if the changeover switch 16 is maintained in the inverted posture side, the determination in step S12 is no and the feedback control from step S4 to step S10 is continued. Accordingly, the traveling body 10 shifts from the stable posture to the inverted posture, and remains stationary while maintaining the inverted posture. If the occupant operates the operation lever 18 of the operation module 20 from this state, the corresponding instruction values θ1 * , dθ * / dt, θ2 * , dθ2 * / dt, η * , dη * / dt are set accordingly. The traveling body 10 travels correctly in accordance with the passenger's instruction while maintaining the inverted posture.

図7は、安定姿勢から倒立姿勢への移行動作を実施するときの走行体10の様子を経時的に示している。図7(a)は移行動作の開始時点であって、車体12の傾斜角ηが接地傾斜角度ηzとなっている走行体10を示している。図7(b)は移行動作の実施中であって、車体12の傾斜角が閾値角度ηyとなっている走行体10を示している。図7(c)は移行動作の完了時点であって、車体12の傾斜角ηがゼロとなっている走行体10を示している。図7(a)(b)(c)に示すように、安定姿勢から倒立姿勢への移行動作期間において、車体12の傾斜角ηは閾値角度ηyを跨いで大きく変化する。
走行体10の重心Mは、車体12の傾斜角ηが大きいときほど、第1車軸C1を通る鉛直方向Gから大きく外れる。それにより、車体12の傾斜角ηが大きいときほど、走行体10に作用する重力は、車体12の傾斜角ηを大きく変化させるようとする。そのことから、車体12の傾斜角ηが大きいときには、車体12の傾斜角や傾斜角速度の偏差に対して、駆動輪34、44を大きく動かす必要がある。従って、車体12の傾斜角ηが大きいときほど、車体12の傾斜角の偏差に乗じる第3フィードバックゲインK3や、車体12の傾斜角速度の偏差に乗じる第4フィードバックゲインK4を大きくすることが有効といえる。
FIG. 7 shows the state of the traveling body 10 over time when the transition operation from the stable posture to the inverted posture is performed. FIG. 7A shows the traveling body 10 at the start of the transition operation, in which the inclination angle η of the vehicle body 12 is the ground inclination angle ηz. FIG. 7B shows the traveling body 10 in which the transition operation is being performed and the inclination angle of the vehicle body 12 is the threshold angle ηy. FIG. 7C shows the traveling body 10 when the transition operation is completed and the inclination angle η of the vehicle body 12 is zero. As shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, in the transition operation period from the stable posture to the inverted posture, the inclination angle η of the vehicle body 12 changes greatly across the threshold angle ηy.
The center of gravity M of the traveling body 10 deviates from the vertical direction G passing through the first axle C1 as the inclination angle η of the vehicle body 12 increases. Thereby, the greater the inclination angle η of the vehicle body 12 is, the more the gravity acting on the traveling body 10 changes the inclination angle η of the vehicle body 12. Therefore, when the inclination angle η of the vehicle body 12 is large, it is necessary to move the drive wheels 34 and 44 greatly with respect to the deviation of the inclination angle or inclination angular velocity of the vehicle body 12. Accordingly, it is effective to increase the third feedback gain K3 that multiplies the deviation of the inclination angle of the vehicle body 12 and the fourth feedback gain K4 that multiplies the deviation of the inclination angle velocity of the vehicle body 12 as the inclination angle η of the vehicle body 12 increases. I can say that.

倒立振子型の走行体10では、駆動輪34、44の回転角に対する制御性と車体12の傾斜角に対する制御性との間に、トレードオフの関係が存在する。即ち、駆動輪34、44の回転角に対する制御性を高めれば、車体12の傾斜角に対する制御性は低下する。また、車体12の傾斜角に対する制御性を高めれば、駆動輪34、44の回転角に対する制御性は低下する。そのことから、駆動輪34、44の回転角の制御性を低下させることによって、車体12の傾斜角に対する制御性を向上することができる。従って、車体12の傾斜角ηが大きいときには、駆動輪34、44の回転角の偏差に乗じる第1フィードバックゲインK1や、駆動輪34、44の回転角速度の偏差に乗じる第2フィードバックゲインK2を小さくすることも有効といえる。
本発明者は、上記の知見に基づいてさらに研究を進めた結果、車体12の傾斜角が閾値角度ηyを越えるときに、駆動輪34、44の回転角に関する第1フィードバックゲインK1をゼロに調整することによって、車体12の安定性が著しく向上することを確認した。安定姿勢から倒立姿勢への移行動作時には、車体12の姿勢が速やかに倒立姿勢へと移行するとともに、その移行時に走行体10が移動する距離も短縮されることが確認された。
In the inverted pendulum type traveling body 10, there is a trade-off relationship between the controllability with respect to the rotation angle of the drive wheels 34 and 44 and the controllability with respect to the inclination angle of the vehicle body 12. That is, if the controllability with respect to the rotation angle of the drive wheels 34 and 44 is improved, the controllability with respect to the inclination angle of the vehicle body 12 is lowered. Moreover, if the controllability with respect to the inclination angle of the vehicle body 12 is improved, the controllability with respect to the rotation angles of the drive wheels 34 and 44 is lowered. Therefore, the controllability with respect to the inclination angle of the vehicle body 12 can be improved by reducing the controllability of the rotation angles of the drive wheels 34 and 44. Accordingly, when the inclination angle η of the vehicle body 12 is large, the first feedback gain K1 multiplied by the deviation of the rotation angle of the drive wheels 34, 44 and the second feedback gain K2 multiplied by the deviation of the rotation angular velocity of the drive wheels 34, 44 are reduced. It is also effective to do.
As a result of further research based on the above knowledge, the present inventor adjusts the first feedback gain K1 relating to the rotation angle of the drive wheels 34 and 44 to zero when the inclination angle of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy. As a result, it was confirmed that the stability of the vehicle body 12 was remarkably improved. It was confirmed that during the transition operation from the stable posture to the inverted posture, the posture of the vehicle body 12 quickly shifts to the inverted posture, and the distance that the traveling body 10 moves during the transition is shortened.

本実施例の走行体10では、上記した知見が活用されている。走行体10では、トルク計算部62が用いるフィードバックゲインK1、K2、K3、K4が、トルク調整データを用いて調整される。即ち、車体12の傾斜角ηが大きいときほど、車体12の傾斜角の偏差に乗じる第3フィードバックゲインK3や、車体12の傾斜角速度の偏差に乗じる第4フィードバックゲインK4が大きな値へと調整される。また、車体12の傾斜角ηが大きいときほど、駆動輪34、44の回転角の偏差に乗じる第1フィードバックゲインK1や、駆動輪34、44の回転角速度の偏差に乗じる第2フィードバックゲインK2が小さな値へと調整される。また、車体12の傾斜角ηが閾値角度ηyを越えるときには、駆動輪34、44の回転角の偏差に乗じる第1フィードバックゲインK1がゼロに調整される。それにより、車体12の傾斜角ηが閾値角度ηyを超えているときには、車体12の傾斜角ηに関する制御性が優先され、車体12の姿勢が速やかに立て直される。車体12の傾斜角ηが閾値角度ηyを下回ると、駆動輪34、44の回転角に関する制御性が優先され、走行体10が搭乗者の指示に従って正しく走行するようになる。   In the traveling body 10 of the present embodiment, the above-described knowledge is utilized. In the traveling body 10, the feedback gains K1, K2, K3, and K4 used by the torque calculation unit 62 are adjusted using the torque adjustment data. That is, as the tilt angle η of the vehicle body 12 is larger, the third feedback gain K3 that multiplies the deviation of the tilt angle of the vehicle body 12 and the fourth feedback gain K4 that multiplies the deviation of the tilt angular velocity of the vehicle body 12 are adjusted to larger values. The Further, as the inclination angle η of the vehicle body 12 increases, the first feedback gain K1 that multiplies the deviation of the rotational angles of the drive wheels 34 and 44 and the second feedback gain K2 that multiplies the deviation of the rotational angular velocities of the drive wheels 34 and 44. It is adjusted to a small value. Further, when the inclination angle η of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, the first feedback gain K1 that is multiplied by the deviation of the rotation angle of the drive wheels 34, 44 is adjusted to zero. Thereby, when the inclination angle η of the vehicle body 12 exceeds the threshold angle ηy, the controllability regarding the inclination angle η of the vehicle body 12 is prioritized, and the posture of the vehicle body 12 is promptly reset. When the inclination angle η of the vehicle body 12 is less than the threshold angle ηy, controllability regarding the rotation angle of the drive wheels 34 and 44 is prioritized, and the traveling body 10 travels correctly according to the instructions of the passenger.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記では、車体の傾斜角に応じて、フィードバックゲインK1、K2、K3、K4を概して二段階に調整する例を説明したが、さらに多段階に調整してもよいし、連続的に変化するように調整してもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In the above description, the feedback gains K1, K2, K3, and K4 are generally adjusted in two stages according to the inclination angle of the vehicle body. However, the feedback gains K1, K2, K3, and K4 are generally adjusted in two stages. You may adjust it.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

実施例の走行体の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the traveling body of an Example. 倒立姿勢の走行体を模式的に示す図。The figure which shows typically the traveling body of an inverted posture. 安定姿勢の走行体を模式的に示す図。The figure which shows the traveling body of a stable posture typically. 走行体の制御構成を示すブロック図。The block diagram which shows the control structure of a traveling body. ゲイン調整データを示す図。The figure which shows gain adjustment data. 安定姿勢から倒立姿勢へと移行する動作の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the operation | movement which transfers from a stable posture to an inverted posture. 安定姿勢から倒立姿勢へと移行する走行体の様子を経時的に示す図。The figure which shows the mode of the traveling body which transfers to a standing posture from a stable posture over time.

符号の説明Explanation of symbols

10・・走行体
12・・車体
14・・制御モジュール
20・・操作モジュール
22・・搭乗シート
32、42・・モータ
34、44・・駆動輪
36、46・・エンコーダ
38・・ジャイロ
40・・バッテリモジュール
60・・コントローラ
62・・トルク計算部
64・・車輪指示値設定部
66・・傾斜指示値設定部
68・・ゲイン調整部
72、74・・微分回路
76・・積分回路
10 .. traveling body 12 .. vehicle body 14 .. control module 20 .. operation module 22 .. boarding seats 32 and 42 .. motors 34 and 44 .. driving wheels 36 and 46 .. encoder 38 .. gyro 40. Battery module 60... Controller 62.. Torque calculation unit 64. Wheel indication value setting unit 66. Inclination indication value setting unit 68. Gain adjustment units 72 and 74.

Claims (4)

車体と、同一車軸上に配置されている少なくとも2つの駆動輪を備える倒立振子型の走行体であって、
駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量に関する指示値を設定する設定手段と、
駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量を検出する検出手段と、
設定手段によって設定された指示値と検出手段によって検出された検出値との偏差に所定の係数を乗じた指標を状態量毎に算出し、算出した指標群を合算することによって駆動輪に加えるべきトルクを計算する計算手段と、
計算手段によって計算されたトルクを駆動輪に加えるアクチュエータと、
計算手段が各状態量の偏差に乗じる前記所定の係数のなかで、駆動輪の回転角の偏差に乗じる第1係数と、駆動輪の回転角速度の偏差に乗じる第2係数と、車体の傾斜角の偏差に乗じる第3係数と、車体の傾斜角速度の偏差に乗じる第4係数の少なくとも1つを、検出手段によって検出された車体の傾斜角に応じて増減調整する調整手段と、
を備える走行体。
An inverted pendulum type traveling body comprising a vehicle body and at least two drive wheels disposed on the same axle,
Setting means for setting instruction values relating to at least four state quantities of the rotational angle of the driving wheel, the rotational angular velocity of the driving wheel, the inclination angle of the vehicle body, and the inclination angular velocity of the vehicle body;
Detection means for detecting at least four state quantities of a rotation angle of the drive wheel, a rotation angular velocity of the drive wheel, a vehicle body inclination angle, and a vehicle body inclination angular velocity;
An index obtained by multiplying the deviation between the indication value set by the setting means and the detection value detected by the detection means by a predetermined coefficient is calculated for each state quantity, and the calculated index group should be added to the drive wheel A calculation means for calculating torque;
An actuator for applying torque calculated by the calculation means to the drive wheel;
Among the predetermined coefficients by which the calculation means multiplies the deviation of each state quantity, a first coefficient that multiplies the deviation of the rotational angle of the drive wheel, a second coefficient that multiplies the deviation of the rotational angular speed of the drive wheel, and the inclination angle of the vehicle body Adjusting means for increasing / decreasing at least one of a third coefficient to be multiplied by the deviation and a fourth coefficient to be multiplied to the deviation of the vehicle body inclination angular velocity according to the vehicle body inclination angle detected by the detection means;
A traveling body comprising:
前記調整手段は、倒立静止時における車体の傾斜角と検出された車体の傾斜角との差分が大きいときほど、前記第1係数と前記第2係数の少なくとも一方を減少させるか、前記第3係数と前記第4係数の少なくとも一方を増大させることを特徴とする請求項1の走行体。   The adjustment means reduces the at least one of the first coefficient and the second coefficient or increases the third coefficient as the difference between the tilt angle of the vehicle body in an inverted stationary state and the detected tilt angle of the vehicle body increases. And at least one of the fourth coefficient is increased. 前記調整手段は、倒立静止時における車体の傾斜角と検出された車体の傾斜角との差分が所定の閾値角度を越えるときに、前記第1係数をゼロに調整することを特徴とする請求項1又は2の走行体。   The adjustment means adjusts the first coefficient to zero when a difference between a tilt angle of the vehicle body in an inverted stationary state and a detected tilt angle of the vehicle body exceeds a predetermined threshold angle. 1 or 2 traveling bodies. 車体と、同一車軸上に配置されている少なくとも2つの駆動輪を備える倒立振子型の走行体の動作を調節する方法であって、
駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量に関する指示値を設定する設定工程と、
駆動輪の回転角と駆動輪の回転角速度と車体の傾斜角と車体の傾斜角速度の少なくとも4つの状態量を検出する検出工程と、
設定工程において設定された指示値と検出工程において検出された検出値との偏差に所定の係数を乗じた指標を状態量毎に算出し、算出した指標群を合算することによって駆動輪に加えるべきトルクを計算する計算工程と、
駆動輪にトルクを加えるアクチュエータを制御して、計算工程において計算されたトルクを駆動輪に加える工程と、
計算工程において各状態量の偏差に乗じる前記所定の係数のなかで、駆動輪の回転角の偏差に乗じる第1係数と、駆動輪の回転角速度の偏差に乗じる第2係数と、車体の傾斜角の偏差に乗じる第3係数と、車体の傾斜角速度の偏差に乗じる第4係数の少なくとも1つを、検出工程によって検出された車体の傾斜角に応じて増減調整する調整工程と、
を備える走行体の動作調節方法。
A method for adjusting the operation of an inverted pendulum type traveling body comprising a vehicle body and at least two drive wheels disposed on the same axle,
A setting step for setting instruction values relating to at least four state quantities of the rotational angle of the driving wheel, the rotational angular velocity of the driving wheel, the inclination angle of the vehicle body, and the inclination angular velocity of the vehicle body;
A detection step of detecting at least four state quantities: a rotation angle of the drive wheel, a rotation angular velocity of the drive wheel, a tilt angle of the vehicle body, and a tilt angle velocity of the vehicle body;
An index obtained by multiplying the deviation between the indicated value set in the setting process and the detected value detected in the detection process by a predetermined coefficient should be calculated for each state quantity, and the calculated index group should be added to the drive wheel A calculation process for calculating torque;
Controlling the actuator that applies torque to the drive wheels, and applying the torque calculated in the calculation step to the drive wheels;
Among the predetermined coefficients that are multiplied by the deviation of each state quantity in the calculation step, a first coefficient that is multiplied by the deviation of the rotational angle of the driving wheel, a second coefficient that is multiplied by the deviation of the rotational angular speed of the driving wheel, and the inclination angle of the vehicle body An adjustment step of increasing / decreasing at least one of a third coefficient to be multiplied by the deviation of the vehicle body and a fourth coefficient to be multiplied by the deviation of the inclination angular velocity of the vehicle body according to the inclination angle of the vehicle body detected by the detection step;
A method for adjusting the operation of a traveling body comprising:
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