JP2011068224A - Inverted pendulum type moving body - Google Patents

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JP2011068224A JP2009219814A JP2009219814A JP2011068224A JP 2011068224 A JP2011068224 A JP 2011068224A JP 2009219814 A JP2009219814 A JP 2009219814A JP 2009219814 A JP2009219814 A JP 2009219814A JP 2011068224 A JP2011068224 A JP 2011068224A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverted pendulum type moving body capable of maintaining the attitude of a base body, even when a gravity center point is moved. <P>SOLUTION: The inverted pendulum type moving body includes the base body 2, a moving operation part constituted of a plurality of wheels 3 (4) including an omnidirectionaly moving wheel capable of being omnidirectionaly driven on a floor surface, a relative driving part for relatively moving at least one of the plurality of wheels 3 (4) in relation to the base body 2, an inclination detecting part 52 for detecting an inclined angle and change amount of the inclined angle of the base body 2, and a control part 50 for outputting a driving command to the relative driving part according to the inclined angle and the change amount of the inclined angle. When the inclination detecting part 52 detects inclination of the base body 2, the control part 50 relatively moves at least one of the plurality of wheels 3 (4) in relation to the base body 2 by driving the relative driving part according to the detected inclination and locates the gravity center point on a straight line connecting each center position of the moving operation part provided in each of the plurality of wheels 3 (4) or the inside of a polygonal shape connecting each center position of the moving operation part provided in each of the plurality of wheels 3 (4). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の車輪を有する倒立振子型移動体に関する。   The present invention relates to an inverted pendulum type moving body having a plurality of wheels.

床面上を全方向(2次元的な全方向)に移動可能な全方向移動車両としては、例えば、特許文献1、2に見られるものが本願出願人により提案されている。これらの特許文献1、2に見られる全方向移動車両にあっては、床面に接地しながら該床面上を全方向に移動可能な、球体状又は車輪状又はクローラ状の移動動作部と、該移動動作部を駆動する電動モータ等を有するアクチュエータ装置とが車両の基体に組付けられている。そして、この車両は、アクチュエータ装置により移動動作部を駆動することによって、床面上を移動する。   As the omnidirectional vehicle that can move in all directions (two-dimensional omnidirectional) on the floor surface, for example, those shown in Patent Documents 1 and 2 have been proposed by the present applicant. In the omnidirectional mobile vehicle found in these Patent Documents 1 and 2, a spherical or wheel-like or crawler-like moving operation unit capable of moving in all directions on the floor surface while being in contact with the floor surface; An actuator device having an electric motor or the like for driving the moving operation unit is assembled to a vehicle body. And this vehicle moves on a floor surface by driving a movement operation part with an actuator device.

また、この種の全方向移動車両の移動動作を制御する技術としては、例えば特許文献3に見られる技術が本願出願人により提案されている。この技術では、車両の基体が球体状の移動動作部に対して前後・左右に傾動自在に設けられている。そして、基体の傾き角を計測し、この傾き角を所要の角度に保つように、移動動作部を駆動する電動モータのトルクを制御することによって、基体の傾動動作に応じて車両を移動させるようにしている。   Further, as a technique for controlling the moving operation of this type of omnidirectional vehicle, for example, a technique found in Patent Document 3 has been proposed by the present applicant. In this technique, a vehicle base is provided so as to be tiltable in the front-rear and left-right directions with respect to a spherical moving operation unit. Then, the vehicle is moved according to the tilting motion of the base by measuring the tilt angle of the base and controlling the torque of the electric motor that drives the moving operation unit so as to keep the tilt angle at a required angle. I have to.

国際公開第08/132778号パンフレットInternational Publication No. 08/132778 Pamphlet 国際公開第08/132779号パンフレットInternational Publication No. 08/1327979 Pamphlet 特許第3070015号公報Japanese Patent No. 3070015

ところで、1方向のみに対して、倒立振子制御を行う移動体において、接地点(もしくは、車輪回転中心)直上から重心点が該方向に移動した場合、重心点の移動量に応じて車輪が動き、重心点を接地点の直上に戻すように基体が傾斜するという特徴がある。
しかし、移動体の基体に荷物などを載せた場合には、上述の特徴により基体が傾斜してしまうので、載せた荷物が滑り落ちてしまうなどの問題がある。また、基体が傾斜すると乗員の姿勢も傾斜することになり、乗り心地が悪くなるという問題がある。
また、基体のバランサを設け、基体の傾斜に応じて当該バランサを移動させることにより基体の傾斜を緩和するものがあるが、基体の重量が増加してしまうという問題がある。
By the way, in a moving body that performs inverted pendulum control in only one direction, if the center of gravity moves in the direction from directly above the ground point (or wheel rotation center), the wheel moves according to the amount of movement of the center of gravity. The base is inclined so that the center of gravity is returned to the position just above the grounding point.
However, when a load or the like is placed on the base body of the mobile body, the base body is inclined due to the above-described characteristics, and thus there is a problem that the placed load slips off. In addition, when the base body is tilted, the posture of the occupant is also tilted, and there is a problem that the riding comfort is deteriorated.
In addition, there is a base balancer that moves the balancer in accordance with the tilt of the base to relieve the tilt of the base. However, there is a problem that the weight of the base increases.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、重心点が移動した場合であっても、基体の姿勢を維持することができる倒立振子型移動体を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an inverted pendulum type moving body capable of maintaining the posture of the base body even when the center of gravity is moved. And

上記問題を解決するために、請求項1に記載した発明は、基体と、前記基体に取り付けられ、床面上を全方向に駆動可能な全方向移動車輪を含む複数の車輪(例えば、実施形態における車輪3及び車輪4)からなる移動動作部(例えば、実施形態におけるアクチュエータ422)と、前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪を前記基体に対して相対移動させる相対駆動部と、前記基体の傾斜角度及び該傾斜角度の変化量を検出する傾斜検出部(例えば、実施形態における傾斜センサ52)と、前記傾斜角度及び前記傾斜角度の変化量に応じて前記相対駆動部に駆動指令(例えば、実施形態におけるスライダー駆動指令)を出力する制御部(例えば、実施形態における制御ユニット50)と、を備え、所定の条件が成立する場合に、前記制御部は、前記基体の傾斜角度を所定の値に近づけるように前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪の位置を前記基体に対して相対移動させることを特徴とする倒立振子型移動体。これにより、制御部は、所定の条件が成立すると、基体の傾斜に応じて基体に対して車輪を相対移動させることができる。   In order to solve the above problem, the invention described in claim 1 is a plurality of wheels (e.g., an embodiment) including a base and an omnidirectional wheel attached to the base and capable of driving in all directions on the floor surface. A moving operation unit (for example, the actuator 422 in the embodiment), a relative drive unit that relatively moves at least one of the plurality of wheels with respect to the base, and A tilt detection unit (for example, the tilt sensor 52 in the embodiment) that detects the tilt angle and the change amount of the tilt angle, and a drive command (for example, the tilt angle and the change amount of the tilt angle to the relative drive unit) A control unit (for example, the control unit 50 in the embodiment) that outputs a slider drive command in the embodiment, and when the predetermined condition is satisfied, Parts are inverted pendulum type moving body, wherein the position of at least one wheel of the tilt angle of the plurality so as to approach a predetermined value wheel of the substrate be moved relative to the substrate. Thereby, the control part can move a wheel relatively with respect to a base | substrate according to the inclination of a base | substrate, when predetermined conditions are satisfied.

請求項2に記載した発明は、基体と、前記基体に取り付けられ、床面上を全方向に駆動可能な全方向移動車輪を含む複数の車輪(例えば、実施形態における車輪3及び車輪4)からなる移動動作部と、前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪を前記基体に対して相対移動させる相対駆動部(例えば、実施形態におけるアクチュエータ422)と、前記基体の傾斜角度及び該傾斜角度の変化量を検出する傾斜検出部(例えば、実施形態における傾斜センサ52)と、前記傾斜角度及び前記傾斜角度の変化量に応じて前記相対駆動部に駆動指令(例えば、実施形態におけるスライダー駆動指令)を出力する制御部(例えば、実施形態における制御ユニット50)と、を備え、前記制御部は、前記傾斜検出部が前記基体の傾斜を検出すると、検出した傾斜に応じて前記相対駆動部を駆動させることにより前記複数の車輪のうち少なくとも1つを前記基体に対して相対移動させて、前記複数の車輪それぞれが有する前記移動動作部の中心位置を結ぶ直線上に、或いは、前記複数の車輪それぞれが有する前記移動動作部の中心位置を結ぶ多角形の内側に重心点を位置させることを特徴とする倒立振子型移動体である。これにより、制御部は、基体の傾斜を検出すると検出した傾斜に応じて相対駆動部を駆動し、相対駆動部が車輪を相対移動させることにより、傾斜に応じて車輪を移動させることができる。   The invention described in claim 2 includes a base body and a plurality of wheels (for example, the wheel 3 and the wheel 4 in the embodiment) including an omnidirectional moving wheel attached to the base body and capable of being driven in all directions on the floor surface. A moving operation unit, a relative drive unit (for example, the actuator 422 in the embodiment) that relatively moves at least one of the plurality of wheels with respect to the base body, an inclination angle of the base body, and a change in the inclination angle A tilt detection unit that detects the amount (for example, the tilt sensor 52 in the embodiment) and a drive command (for example, a slider drive command in the embodiment) to the relative drive unit according to the tilt angle and the amount of change in the tilt angle. And a control unit (for example, the control unit 50 in the embodiment). The control unit detects when the tilt detection unit detects the tilt of the substrate. By driving the relative drive unit according to the tilt, at least one of the plurality of wheels is relatively moved with respect to the base body, and the center position of the moving operation unit of each of the plurality of wheels is connected. It is an inverted pendulum type moving body characterized in that the center of gravity is located on a straight line or inside a polygon that connects the center positions of the moving operation portions of each of the plurality of wheels. Thus, the control unit drives the relative drive unit according to the detected tilt when detecting the tilt of the base, and the relative drive unit moves the wheel relative to each other, thereby moving the wheel according to the tilt.

請求項3に記載した発明は、前記倒立振子型移動体は、前記基体に加えられる荷重の変化を検出する荷重センサを有し、前記制御部は、前記荷重センサにより荷重の変化が検出された場合、前記相対駆動部を駆動させることを特徴とする。荷重センサは、基体に作用する荷重の変化を検出し、制御部は、荷重の変化が検出されると、相対駆動部を駆動することができる。   According to a third aspect of the present invention, the inverted pendulum type moving body has a load sensor that detects a change in load applied to the base body, and the control unit detects a change in load by the load sensor. In this case, the relative driving unit is driven. The load sensor detects a change in load acting on the base, and the control unit can drive the relative drive unit when the change in load is detected.

請求項4に記載した発明は、前記制御部は、前記相対駆動部によって前記複数の車輪のうち少なくとも1つの全方向移動車輪を相対移動させる場合、前記相対駆動部によって該車輪を相対移動させる量及び方向と同じ量及び方向に該車輪を前記移動動作部によって駆動させることを特徴とする。これにより、車輪を相対移動させる際に、床面上と車輪との間に発生する摩擦力を低減させることができる。   According to a fourth aspect of the present invention, when the control unit relatively moves at least one omnidirectional moving wheel among the plurality of wheels by the relative driving unit, an amount by which the relative driving unit relatively moves the wheel. The wheel is driven by the moving operation unit in the same amount and direction as the direction. Thereby, when the wheel is relatively moved, the frictional force generated between the floor surface and the wheel can be reduced.

請求項1に記載した発明によれば、制御部は、所定の条件が成立すると、基体の傾斜に応じて基体に対して車輪を相対移動させることができるので、基体が傾斜した場合、相対駆動部を駆動して基体の傾斜を所定の値にすることができる。その結果、基体の水平性を保持することができ、基体に乗せた荷物が滑り落ちたり、乗り心地が悪くなることを防ぐことができる。
請求項2に記載した発明によれば、制御部は、基体の傾斜を検出すると検出した傾斜に応じて相対駆動部を駆動し、相対駆動部が車輪を相対移動させることにより、傾斜に応じて車輪を移動させることができるので、重心点が移動した場合においても、相対駆動部を駆動して複数の車輪それぞれが有する移動動作部の中心位置を移動させることにより、移動動作部の中心位置を結ぶ直線の真上に重心点を位置させることにより、基体を傾斜させずとも基体の水平性を保持することができる。その結果、基体に乗せた荷物が滑り落ちたり、乗り心地が悪くなることを防ぐことができる。
請求項3に記載した発明によれば、荷重センサは、基体に作用する荷重の変化を検出し、制御部は、荷重の変化が検出されると、相対駆動部を駆動することができるので、基体に荷物等を載せたことにより基体が傾斜する場合を検出し、基体の水平性を維持することができる。更に、倒立振子型移動体を走行させている際に、乗員の重心移動などにより基体を傾斜させる場合には、相対駆動部を駆動させないことにより倒立振子型移動体の操作フィーリングを損なうことを防ぐことができる。
請求項4に記載した発明によれば、車輪を相対移動させる際に、床面上と車輪との間に発生する摩擦力を低減させることができるので、車輪の移動に伴い基体の向きが変わることを防ぐことができる。その結果、車輪の相対移動により倒立振子型移動体の操作フィーリングが損なわれることなく、基体の水平性を保持することができる。
According to the first aspect of the present invention, when the predetermined condition is satisfied, the control unit can move the wheel relative to the base in accordance with the tilt of the base. The inclination of the substrate can be set to a predetermined value by driving the part. As a result, it is possible to maintain the levelness of the base body, and to prevent a load placed on the base body from slipping down or deteriorating riding comfort.
According to the second aspect of the present invention, the control unit drives the relative drive unit according to the detected tilt when detecting the tilt of the base body, and the relative drive unit relatively moves the wheels, thereby depending on the tilt. Since the wheel can be moved, even when the center of gravity moves, the center position of the moving operation unit can be determined by driving the relative driving unit to move the center position of the moving operation unit of each of the plurality of wheels. By positioning the barycentric point directly above the connecting straight line, the level of the base can be maintained without tilting the base. As a result, it is possible to prevent the load placed on the base from slipping down and the ride comfort from being deteriorated.
According to the invention described in claim 3, the load sensor detects a change in the load acting on the base body, and the control unit can drive the relative drive unit when the change in the load is detected. It is possible to detect the case where the base body is inclined by placing a load or the like on the base body, and to maintain the level of the base body. Further, when the inverted pendulum type moving body is running, when the base body is inclined due to the movement of the center of gravity of the occupant, the operation feeling of the inverted pendulum type moving body is impaired by not driving the relative drive unit. Can be prevented.
According to the fourth aspect of the present invention, when the wheels are moved relative to each other, the frictional force generated between the floor and the wheels can be reduced, so that the orientation of the base body changes as the wheels move. Can be prevented. As a result, the horizontality of the base body can be maintained without impairing the operational feeling of the inverted pendulum type moving body due to the relative movement of the wheels.

本発明の実施形態における電動車両を前側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the electric vehicle in the embodiment of the present invention from the front side. 本発明の実施形態における電動車両を後側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the electric vehicle in embodiment of this invention from the rear side. 後輪の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a rear wheel. 後輪の斜視図である。It is a perspective view of a rear wheel. 車輪体の斜視図である。It is a perspective view of a wheel body. 車輪体とフリーローラとの配置関係を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship between a wheel body and a free roller. 実施形態における電動車両の重心点と、車輪体の関係を示す簡略図である。It is a simplified diagram showing the relationship between the center of gravity of the electric vehicle and the wheel body in the embodiment. 実施形態の電動車両の制御ユニットの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the control unit of the electric vehicle of embodiment. 実施形態の電動車両の動力学的挙動を表現する倒立振子モデルを示す図である。It is a figure which shows the inverted pendulum model expressing the dynamic behavior of the electric vehicle of embodiment. 図8のステップS9の処理に係わる処理機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the processing function regarding the process of FIG.8 S9. 図10に示すゲイン調整部の処理機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the processing function of the gain adjustment part shown in FIG. 図11に示すリミット処理部(又は図13に示すリミット処理部)の処理機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the processing function of the limit process part (or limit process part shown in FIG. 13) shown in FIG. 図10に示す重心速度制限部76の処理機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the processing function of the gravity center speed restriction | limiting part 76 shown in FIG. 図10に示す姿勢制御演算部80の処理機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the processing function of the attitude | position control calculating part 80 shown in FIG. 図10に示す姿勢制御演算部80の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the attitude | position calculation calculating part 80 shown in FIG. 実施形態の変形例における電動車両の重心点と、車輪体の関係を示す簡略図である。It is a simplified diagram showing the relationship between the center of gravity of the electric vehicle and the wheel body in a modification of the embodiment. 実施形態の変形例における電動車両の重心点と、車輪体の関係を示す簡略図である。It is a simplified diagram showing the relationship between the center of gravity of the electric vehicle and the wheel body in a modification of the embodiment. 実施形態の変形例におけるスライダー機構の構成を示す簡略図である。It is a simplification figure showing the composition of the slider mechanism in the modification of an embodiment.

本発明の実施形態を以下に説明する。まず、図1から図6を参照して、本実施形態における全方向駆動車輪を有した倒立振子型移動体の構造を説明する。
図1は電動車両を前側から見た斜視図であり、図2は後側から見た斜視図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態の電動車両1は、基体2と、基体2の前後に取り付けた全方向駆動車輪である前輪(第2の車輪)3及び後輪(第1の車輪)4と、後輪4の上方に配置され乗員(利用者)Dが電動車両1の前向きに着座可能な着座部7とを備えている。
前輪3及び後輪4は、床面に接地しながら該床面上を全方向(前後方向(第1の方向)及び左右方向(第2の方向)を含む2次元的な全方向)に移動可能な移動動作部5Rと、を駆動するアクチュエータ装置19を有している。
Embodiments of the present invention will be described below. First, the structure of an inverted pendulum type moving body having omnidirectional driving wheels in this embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of an electric vehicle viewed from the front side, and FIG. 2 is a perspective view of the electric vehicle viewed from the rear side.
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric vehicle 1 of the present embodiment includes a base body 2, front wheels (second wheels) 3 and rear wheels (first wheels) that are omnidirectional drive wheels attached to the front and rear of the base body 2. Wheel) 4 and a seating portion 7 disposed above the rear wheel 4 and capable of seating the occupant (user) D forward of the electric vehicle 1.
The front wheel 3 and the rear wheel 4 move in all directions (two-dimensional all directions including the front-rear direction (first direction) and the left-right direction (second direction)) while touching the floor surface. And an actuator device 19 for driving the movable movement unit 5R.

ここで、本実施形態の説明では、「前後方向」、「左右方向」は、それぞれ、着座部7に標準的な姿勢で搭乗した乗員の上体の前後方向、左右方向に一致もしくはほぼ一致する方向を意味する。なお、「標準的な姿勢」は、着座部7に関して設計的に想定されている姿勢であり、乗員の上体の体幹軸を概ね上下方向に向け、且つ、上体を捻ったりしていない姿勢である。また、本実施形態の説明では、参照符号に付する添え字「R」,「L」は、それぞれ電動車両1の右側、左側に対応するものという意味で使用する。   Here, in the description of the present embodiment, “front-rear direction” and “left-right direction” respectively match or substantially coincide with the front-rear direction and the left-right direction of the upper body of the occupant who has boarded the seat portion 7 in a standard posture. Means direction. Note that the “standard posture” is a posture assumed by design with respect to the seating portion 7, and the trunk axis of the occupant's upper body is generally directed vertically and the upper body is not twisted. It is posture. Further, in the description of the present embodiment, the suffixes “R” and “L” attached to the reference numerals are used to mean the right side and the left side of the electric vehicle 1, respectively.

基体2は、前輪3及び後輪4間を架け渡すように形成されたステップフロア9と、前輪3及び後輪4を構成する前輪フェンダー11F及び後輪フェンダー11Rと、後輪フェンダー11Rと着座部7とを連結する連結部10とを備えている。
ステップフロア9は、路面Tとの間に間隔を空けた状態で路面Tと平行に延在する平板状の部材であり、その上面に乗員Dの足部や荷物等を載置可能に構成されている。そして、ステップフロア9の前端部には、前輪3の前輪フェンダー11Fが連結される一方、後端部には後輪4の後輪フェンダー11Rが連結されている。
連結部10は、上方に向かって延在する円柱状の部材であり、下端が後輪フェンダー11Rの上部に連結される一方、上端に着座部7が連結されている。
The base body 2 includes a step floor 9 formed so as to bridge between the front wheel 3 and the rear wheel 4, a front wheel fender 11F and a rear wheel fender 11R constituting the front wheel 3 and the rear wheel 4, a rear wheel fender 11R and a seating portion. 7 is provided.
The step floor 9 is a flat plate-like member extending in parallel with the road surface T with a space between the step surface T, and is configured so that a foot portion, luggage, etc. of the occupant D can be placed on the upper surface thereof. ing. The front wheel fender 11F of the front wheel 3 is connected to the front end of the step floor 9, while the rear wheel fender 11R of the rear wheel 4 is connected to the rear end.
The connecting portion 10 is a columnar member extending upward, and the lower end is connected to the upper portion of the rear wheel fender 11R, and the seating portion 7 is connected to the upper end.

着座部7は、乗員Dが乗車するための側面視L字状のシート部12と、シート部12及び上述した連結部10を連結するベース部14とを備えている。シート部12は、前後方向に延在して乗員Dの臀部及び大腿部を支持する座面部13と、座面部13の後端部から上方に向かって延在して乗員Dの背部を支持するシートバック15とを備えている。   The seating portion 7 includes a seat portion 12 that is L-shaped in side view for the passenger D to get on, and a base portion 14 that connects the seat portion 12 and the connecting portion 10 described above. The seat portion 12 extends in the front-rear direction to support the occupant D's buttocks and thighs, and the seat portion 12 extends upward from the rear end portion of the seat surface portion 13 to support the back of the occupant D. The seat back 15 is provided.

シートバック15の左右方向両端部には、高さ方向中間部から前方に向かって延出する一対のアームレスト16が設けられている。これらアームレスト16は、シートバック15に対してピッチ軸(前後方向に直交する軸)周りに回動可能に支持されている。なお、アームレスト16の先端には、電動車両1の移動動作を乗員Dの手で操舵するためのコントローラ6が設置されている。また、シートバック15の上端部には、左右方向に沿って延在する手すり18が設けられており、この手すり18にバック等の荷物が掛止できるようになっている。また、シートバック15の後側には、可倒式の荷台17が設けられている。この荷台17は、シートバック15の下端側にピッチ軸周りに傾動可能に支持されている。具体的に、荷台17は未使用時においてはシートバック15と略平行に延在するように配置される(図2参照)一方、使用時においてはシートバック15に略直交する位置まで傾動して(図1参照)、その上面に荷物等を載置できるようになっている。   A pair of armrests 16 extending from the middle in the height direction toward the front are provided at both left and right ends of the seat back 15. The armrests 16 are supported so as to be rotatable about a pitch axis (an axis orthogonal to the front-rear direction) with respect to the seat back 15. A controller 6 for steering the movement operation of the electric vehicle 1 with the hand of the occupant D is installed at the tip of the armrest 16. A handrail 18 extending in the left-right direction is provided at the upper end portion of the seat back 15, and a baggage such as a bag can be hooked on the handrail 18. In addition, on the rear side of the seat back 15, a collapsible loading platform 17 is provided. The loading platform 17 is supported on the lower end side of the seat back 15 so as to be tiltable around the pitch axis. Specifically, the loading platform 17 is arranged so as to extend substantially parallel to the seat back 15 when not in use (see FIG. 2), and tilts to a position substantially orthogonal to the seat back 15 when in use. (Refer to FIG. 1), a load or the like can be placed on the upper surface thereof.

ベース部14は、その上端部が座面部13の下面に連結される一方、下端部が図示しない駆動機構を介して連結部10の上端に連結されている。そして、着座部5は、駆動機構によってヨー軸(路面T(図3参照)の法線)周りに回転可能に構成されている(図1中矢印M参照)。   The base portion 14 has an upper end portion connected to the lower surface of the seat surface portion 13, and a lower end portion connected to the upper end of the connection portion 10 via a drive mechanism (not shown). And the seating part 5 is comprised by the drive mechanism so that rotation around the yaw axis (normal line of the road surface T (refer FIG. 3)) is possible (refer arrow M in FIG. 1).

図3は後輪の拡大断面図であり、図4は後輪の斜視図である。また、図5は車輪体の斜視図であり、図6は車輪体とフリーローラとの配置関係を示す図である。なお、前輪と後輪とはともに同様の構成であるため、以下の説明では後輪を例として説明する。
図3に示すように、後輪フェンダー11Rの内側には、長尺状のレール41が設けられ、後輪4に接合された車輪支持部材42が、レール41に貫通されると共に、電動車両1の左右方向(Y方向)にスライド自在に支持されている。車輪支持部材42の内部には、固定部材421より車輪時部材42の内面に固定されたアクチュエータ422と、アクチュエータ422が駆動することにより回転するローラ423とが備えられている。ローラ423は、レール41に圧接されており、アクチュエータ422が駆動することにより、レール41に沿って車輪支持部材42がY方向に移動するようになっている。すなわち、電動車両1は、アクチュエータ422を駆動により後輪4の位置をY方向に移動させるスライダー機能を有している。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the rear wheel, and FIG. 4 is a perspective view of the rear wheel. FIG. 5 is a perspective view of the wheel body, and FIG. 6 is a diagram showing an arrangement relationship between the wheel body and the free roller. Since both the front wheel and the rear wheel have the same configuration, the following description will be made taking the rear wheel as an example.
As shown in FIG. 3, a long rail 41 is provided inside the rear wheel fender 11 </ b> R, and a wheel support member 42 joined to the rear wheel 4 is penetrated by the rail 41 and the electric vehicle 1. Are slidably supported in the left-right direction (Y direction). Inside the wheel support member 42 are provided an actuator 422 fixed to the inner surface of the wheel member 42 by a fixing member 421 and a roller 423 that rotates when the actuator 422 is driven. The roller 423 is in pressure contact with the rail 41, and the wheel support member 42 moves in the Y direction along the rail 41 when the actuator 422 is driven. That is, the electric vehicle 1 has a slider function for moving the position of the rear wheel 4 in the Y direction by driving the actuator 422.

図3から図6に示すように、後輪4は、ゴム状弾性材等により円環状に形成された車輪体5Rを有し、この車輪体5Rはほぼ円形の横断面形状を有する。車輪体5Rは、その弾性変形によって、図5及び図6の矢印Y1で示すように、円形の横断面の中心C1(具体的には、円形の横断面中心C1を通って、車輪体5Rの軸心と同心となる円周線)の周りに回転可能となっている。
車輪体5Rは、その軸心C2(車輪体5R全体の直径方向に直交する軸心C2)が電動車両1の左右方向に一致した状態で、カバー部材21の内側に配置され、車輪体5Rの外周面の下端部にて路面Tに接地している。なお、カバー部材21は、側面視で円形状に形成されるとともに、下方に向けて開口するドーム状の部材であり、後輪4における下端部を除くほぼ全体を覆うように配置されている。
As shown in FIGS. 3 to 6, the rear wheel 4 has a wheel body 5R formed in an annular shape by a rubber-like elastic material or the like, and the wheel body 5R has a substantially circular cross-sectional shape. Due to the elastic deformation of the wheel body 5R, as indicated by the arrow Y1 in FIGS. 5 and 6, the wheel body 5R passes through the center C1 of the circular cross section (specifically, through the circular cross section center C1). It can be rotated around a circumference line that is concentric with the axis.
The wheel body 5R is disposed inside the cover member 21 with its axis C2 (axis C2 perpendicular to the diameter direction of the entire wheel body 5R) aligned with the left-right direction of the electric vehicle 1, and the wheel body 5R It is in contact with the road surface T at the lower end of the outer peripheral surface. The cover member 21 is a dome-shaped member that is formed in a circular shape in a side view and opens downward, and is disposed so as to cover almost the entire portion except the lower end portion of the rear wheel 4.

そして、車輪体5Rは、アクチュエータ装置19による駆動(詳細は後述する)によって、図5の矢印Y2で示すように車輪体5Rの軸心C2の周りに回転する動作(路面T上を輪転する動作)と、車輪体5Rの横断面中心C1の周りに回転する動作とを行なうことが可能である。その結果、車輪体5Rは、それらの回転動作の複合動作によって、路面T上を全方向に移動することが可能となっている。
アクチュエータ装置19は、車輪体5Rとカバー部材21の右側壁21Rとの間に介装される回転部材27R及びフリーローラ29Rと、車輪体5Rとカバー部材21の左側壁21Lとの間に介装される回転部材27L及びフリーローラ29Lと、回転部材27R及びフリーローラ29Rの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ31Rと、回転部材27L及びフリーローラ29Lの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ31Lとを備えている。
The wheel body 5R rotates around the axis C2 of the wheel body 5R as shown by an arrow Y2 in FIG. 5 (operation that rotates on the road surface T) by driving by the actuator device 19 (details will be described later). ) And an operation of rotating around the cross-sectional center C1 of the wheel body 5R. As a result, the wheel body 5R can move in all directions on the road surface T by a combined operation of these rotational operations.
The actuator device 19 is provided between the rotating member 27R and the free roller 29R interposed between the wheel body 5R and the right side wall 21R of the cover member 21, and between the wheel body 5R and the left side wall 21L of the cover member 21. Rotating member 27L and free roller 29L, electric motor 31R as an actuator disposed above rotating member 27R and free roller 29R, and electric motor as an actuator disposed above rotating member 27L and free roller 29L 31L.

電動モータ31R,31Lは、それぞれのハウジングがカバー部材21の両側壁21R,21Lに各々取付けられている。なお、図示は省略するが、電動モータ31R,31Lの電源(蓄電器)は、基体2の適所に搭載されている。
回転部材27Rは、左右方向の軸心を有する支軸33Rを介して右側壁21Rに回転可能に支持されている。同様に、回転部材27Lは、左右方向の軸心を有する支軸33Lを介して左側壁21Lに回転可能に支持されている。この場合、回転部材27Rの回転軸心(支軸33Rの軸心)と、回転部材27Lの回転軸心(支軸33Lの軸心)とは同軸心である。
The electric motors 31 </ b> R and 31 </ b> L are respectively attached to the side walls 21 </ b> R and 21 </ b> L of the cover member 21. Although illustration is omitted, the power sources (capacitors) of the electric motors 31 </ b> R and 31 </ b> L are mounted at appropriate positions on the base 2.
The rotating member 27R is rotatably supported on the right side wall 21R via a support shaft 33R having a horizontal axis. Similarly, the rotating member 27L is rotatably supported by the left side wall 21L via a support shaft 33L having a left-right axis. In this case, the rotation axis of the rotation member 27R (axis of the support shaft 33R) and the rotation axis of the rotation member 27L (axis of the support shaft 33L) are coaxial.

回転部材27R,27Lは、それぞれ電動モータ31R,31Lの出力軸に、減速機としての機能を含む動力伝達機構を介して接続されており、電動モータ31R,31Lからそれぞれ伝達される動力(トルク)によって回転駆動される。各動力伝達機構は、例えばプーリ・ベルト式のものである。すなわち、図3に示すように、回転部材27Rは、プーリ35Rとベルト37Rとを介して電動モータ31Rの出力軸に接続されている。同様に、回転部材27Lは、プーリ35Lとベルト37Lとを介して電動モータ31Lの出力軸に接続されている。
なお、上述した動力伝達機構は、例えば、スプロケットとリンクチェーンとにより構成されるもの、あるいは、複数のギヤにより構成されるものであってもよい。また、例えば、電動モータ31R,31Lを、それぞれの出力軸が各回転部材27R,27Lと同軸心になるように各回転部材27R,27Lに対向させて配置し、電動モータ31R,31Lのそれぞれの出力軸を回転部材27R,27Lに各々、減速機(遊星歯車装置等)を介して連結するようにしてもよい。
The rotating members 27R and 27L are connected to the output shafts of the electric motors 31R and 31L via power transmission mechanisms including functions as speed reducers, respectively, and the power (torque) transmitted from the electric motors 31R and 31L, respectively. It is rotationally driven by. Each power transmission mechanism is of a pulley-belt type, for example. That is, as shown in FIG. 3, the rotating member 27R is connected to the output shaft of the electric motor 31R via the pulley 35R and the belt 37R. Similarly, the rotating member 27L is connected to the output shaft of the electric motor 31L via a pulley 35L and a belt 37L.
The power transmission mechanism described above may be constituted by, for example, a sprocket and a link chain, or constituted by a plurality of gears. In addition, for example, the electric motors 31R and 31L are arranged to face the rotating members 27R and 27L so that the respective output shafts are coaxial with the rotating members 27R and 27L. The output shaft may be connected to each of the rotating members 27R and 27L via a reduction gear (such as a planetary gear device).

各回転部材27R,27Lは、車輪体5R側に向かって縮径する円錐台と同様の形状に形成されており、その外周面がテーパ外周面39R,39Lとなっている。
回転部材27Rのテーパ外周面39Rの周囲には、回転部材27Rと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数のフリーローラ29Rが配列されている。そして、これらのフリーローラ29Rは、それぞれ、ブラケット38Rを介してテーパ外周面39Rに取付けられ、ブラケット38Rに回転可能に支承されている。
同様に、回転部材27Lのテーパ外周面39Lの周囲には、回転部材27Lと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数(フリーローラ29Rと同数)のフリーローラ29Lが配列されている。そして、これらのフリーローラ29Lは、それぞれ、ブラケット38Lを介してテーパ外周面39Lに取付けられ、ブラケット38Lに回転可能に支承されている。
Each rotating member 27R, 27L is formed in the same shape as a truncated cone that is reduced in diameter toward the wheel body 5R side, and its outer peripheral surface is a tapered outer peripheral surface 39R, 39L.
A plurality of free rollers 29R are arranged around the tapered outer peripheral surface 39R of the rotating member 27R so as to be arranged at equal intervals on a circumference concentric with the rotating member 27R. Each of these free rollers 29R is attached to the tapered outer peripheral surface 39R via a bracket 38R and is rotatably supported by the bracket 38R.
Similarly, a plurality (the same number as the free rollers 29R) of free rollers 29L are arranged around the tapered outer peripheral surface 39L of the rotating member 27L so as to be arranged at equal intervals on a circumference concentric with the rotating member 27L. Yes. Each of these free rollers 29L is attached to the tapered outer peripheral surface 39L via a bracket 38L and is rotatably supported by the bracket 38L.

車輪体5Rは、回転部材27R側のフリーローラ29Rと、回転部材27L側のフリーローラ29Lとの間に挟まれるようにして、回転部材27R,27Lと同軸心に配置されている。
この場合、図6に示すように、各フリーローラ29R,29Lは、その軸心C3が車輪体5Rの軸心C2に対して傾斜するとともに、車輪体5Rの直径方向(車輪体5Rをその軸心C2の方向で見たときに、軸心C2と各フリーローラ29R,29Lとを結ぶ径方向)に対して傾斜する姿勢で配置されている。そして、このような姿勢で、各フリーローラ29R,29Lのそれぞれの外周面が車輪体5Rの内周面に斜め方向に圧接されている。
より一般的に言えば、右側のフリーローラ29Rは、回転部材27Rが軸心C2の周りに回転駆動されたときに、車輪体5Rとの接触面で、軸心C2周りの方向の摩擦力成分(車輪体5Rの内周の接線方向の摩擦力成分)と、車輪体5Rの横断面中心C1の周り方向の摩擦力成分(円形の横断面の接線方向の摩擦力成分)とを車輪体5Rに作用させ得るような姿勢で、車輪体5Rの内周面に圧接されている。左側のフリーローラ29Lについても同様である。
The wheel body 5R is disposed coaxially with the rotating members 27R and 27L so as to be sandwiched between the free roller 29R on the rotating member 27R side and the free roller 29L on the rotating member 27L side.
In this case, as shown in FIG. 6, each free roller 29R, 29L has its axis C3 inclined with respect to the axis C2 of the wheel body 5R and the diameter direction of the wheel body 5R (the wheel body 5R is the axis When viewed in the direction of the center C2, it is arranged in a posture inclined with respect to the axial center C2 and the radial direction connecting the free rollers 29R and 29L. In such a posture, the outer peripheral surfaces of the free rollers 29R and 29L are in pressure contact with the inner peripheral surface of the wheel body 5R in an oblique direction.
More generally speaking, the free roller 29R on the right side is a frictional force component in the direction around the axis C2 at the contact surface with the wheel body 5R when the rotating member 27R is driven to rotate around the axis C2. (The frictional force component in the tangential direction of the inner periphery of the wheel body 5R) and the frictional force component in the direction around the center C1 of the cross section of the wheel body 5R (the frictional force component in the tangential direction of the circular cross section) In such a posture that it can act on the wheel body 5R, it is pressed against the inner peripheral surface of the wheel body 5R. The same applies to the left free roller 29L.

なお、前輪3は、上述した後輪4と同一の構成からなり、前輪3及び後輪4は、互いの車輪体5Rの軸心(回転軸)C2が平行になるように配置されている(図1,図2参照)。そして、前輪3及び後輪4の電動モータ31R,31Lによりそれぞれ、回転部材27R,27Lを同方向に等速度で回転駆動させた場合には、各車輪体5Rが回転部材27R,27Lと同方向に軸心C2の周りに回転することとなる。これにより、各車輪体5Rが路面T上を前後方向に輪転して、電動車両1の全体が前後方向に移動することとなる。なお、この場合は、車輪体5Rは、その横断面中心C1の周りには回転しない。
また、例えば回転部材27R,27Lを互いに逆方向に同じ大きさの速度で回転駆動させた場合には、各車輪体5Rは、その横断面中心C1の周りに回転することとなる。これにより、各車輪体5Rがその軸心C2の方向(すなわち左右方向)に移動し、ひいては、電動車両1の全体が左右方向に移動することとなる。なお、この場合は、車輪体5Rは、その軸心C2の周りには回転しない。
The front wheel 3 has the same configuration as the rear wheel 4 described above, and the front wheel 3 and the rear wheel 4 are arranged such that the axis (rotation axis) C2 of the wheel body 5R is parallel to each other ( 1 and 2). When the rotating members 27R and 27L are driven to rotate at the same speed in the same direction by the electric motors 31R and 31L of the front wheel 3 and the rear wheel 4, respectively, each wheel body 5R has the same direction as the rotating members 27R and 27L. Will rotate around the axis C2. Thereby, each wheel body 5R rotates on the road surface T in the front-rear direction, and the entire electric vehicle 1 moves in the front-rear direction. In this case, the wheel body 5R does not rotate around the center C1 of the cross section.
Further, for example, when the rotating members 27R and 27L are rotationally driven in the opposite directions at the same speed, each wheel body 5R rotates around the center C1 of the cross section. As a result, each wheel body 5R moves in the direction of the axis C2 (that is, in the left-right direction), and as a result, the entire electric vehicle 1 moves in the left-right direction. In this case, the wheel body 5R does not rotate around the axis C2.

さらに、回転部材27R,27Lを、互いに異なる速度(方向を含めた速度)で、同方向又は逆方向に回転駆動させた場合には、各車輪体5Rは、その軸心C2の周りに回転すると同時に、その横断面中心C1の周りに回転することとなる。
この時、これらの回転動作の複合動作(合成動作)によって、前後方向及び左右方向に対して傾斜した方向に車輪体5Rが移動し、ひいては、電動車両1の全体が車輪体5Rと同方向に移動することとなる。この場合の車輪体5Rの移動方向は、回転部材27R,27Lの回転方向を含めた回転速度(回転方向に応じて極性が定義された回転速度ベクトル)の差に依存して変化するものとなる。
以上のように各車輪体5Rの移動動作が行なわれるので、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転速度(回転方向を含む)を制御し、ひいては回転部材27R,27Lの回転速度を制御することによって、電動車両1の移動速度及び移動方向を制御できることとなる。
Further, when the rotating members 27R and 27L are driven to rotate in different directions (speeds including directions) in the same direction or in the opposite direction, each wheel body 5R rotates around its axis C2. At the same time, it will rotate around its cross-sectional center C1.
At this time, the wheel body 5R moves in a direction inclined with respect to the front-rear direction and the left-right direction by a combined operation (combining operation) of these rotational operations, and as a result, the entire electric vehicle 1 is in the same direction as the wheel body 5R. Will move. The moving direction of the wheel body 5R in this case changes depending on the difference between the rotational speeds (rotational speed vectors whose polarities are defined according to the rotational direction) including the rotational direction of the rotating members 27R and 27L. .
Since each wheel body 5R is moved as described above, the rotational speeds (including the rotational direction) of the electric motors 31R and 31L are controlled, and consequently the rotational speeds of the rotating members 27R and 27L are controlled. Thus, the moving speed and moving direction of the electric vehicle 1 can be controlled.

ここで、電動車両1の概略的な動作制御を説明すると、基本的に本実施形態の電動車両1では、シート部12に着座した乗員Dがその上体を傾けた場合(具体的には、乗員Dと電動車両1とを合わせた全体の重心点Gの位置(水平面に投影した位置)を動かすように上体を傾けた場合)に、上体を傾けた側に基体2がシート部12とともに傾動する。そして、この時、基体2が傾いた側に電動車両1が移動するように、車輪体5Rの移動動作が制御される。すなわち、本実施形態では、乗員Dが上体を動かし、ひいては、シート部12とともに基体2を傾動させるという動作が、電動車両1に対する1つの基本的な操縦操作(電動車両1の動作要求)とされ、その操縦操作に応じて車輪体5Rの移動動作がアクチュエータ装置19を介して制御される。   Here, schematic operation control of the electric vehicle 1 will be described. Basically, in the electric vehicle 1 of the present embodiment, when the occupant D seated on the seat portion 12 tilts the upper body (specifically, When the upper body is tilted so as to move the position of the center of gravity G of the entire occupant D and the electric vehicle 1 (position projected on the horizontal plane), the base body 2 is seated on the side where the upper body is tilted. Tilt with. At this time, the movement operation of the wheel body 5R is controlled so that the electric vehicle 1 moves to the side on which the base body 2 is inclined. That is, in the present embodiment, the operation of the occupant D moving the upper body and, in turn, tilting the base body 2 together with the seat portion 12 is one basic maneuvering operation (operation request of the electric vehicle 1) with respect to the electric vehicle 1. The moving operation of the wheel body 5R is controlled via the actuator device 19 in accordance with the steering operation.

具体的には、電動車両1(及び乗員Dの全体)の重心点Gが、前輪3の中心点と、後輪4の中心点を結ぶ直線のほぼ真上に位置する状態での基体2の姿勢を目標姿勢とし、基本的には、基体2の実際の姿勢を目標姿勢に収束させるように、前輪3及び後輪4の移動動作が制御される。すなわち、電動車両1の上下方向が重力方向に一致するように前輪3及び後輪4の移動動作が制御される。具体的に、目標姿勢に対して重心点Gが前後方向に移動したと判断された場合には、上述した前輪3及び後輪4の車輪体5Rを軸心C2周りに回転させて電動車両1を前後方向に移動させる。一方、目標姿勢に対して重心点Gが左右方向に移動したと判断された場合には、各車輪体5Rを中心C1周りに回転させて電動車両1を左右方向に移動させる。または、これらの回転動作の複合動作によって、基体2の姿勢が目標姿勢に収束される。したがって、電動車両1を移動させたい場合には、乗員D自身の重心点を進行方向に向けて傾ける。すると、電動車両1は、目標姿勢を保とうとして進行方向に移動することになる。なお、電動車両1の移動動作の制御は、アームレスト16に接地されたコントローラ6を操舵することによっても行うことができる。   Specifically, the center of gravity G of the electric vehicle 1 (and the entire occupant D) of the base body 2 in a state where the center of gravity G is located almost directly above the straight line connecting the center point of the front wheel 3 and the center point of the rear wheel 4. The movement operation of the front wheels 3 and the rear wheels 4 is controlled so that the posture is a target posture and basically the actual posture of the base 2 is converged to the target posture. That is, the movement operation of the front wheels 3 and the rear wheels 4 is controlled so that the vertical direction of the electric vehicle 1 coincides with the direction of gravity. Specifically, when it is determined that the center of gravity G has moved in the front-rear direction with respect to the target posture, the wheel body 5R of the front wheel 3 and the rear wheel 4 described above is rotated around the axis C2, and the electric vehicle 1 Is moved back and forth. On the other hand, when it is determined that the center of gravity G has moved in the left-right direction with respect to the target posture, each wheel body 5R is rotated around the center C1 to move the electric vehicle 1 in the left-right direction. Or the attitude | position of the base | substrate 2 is converged to a target attitude | position by the combined operation | movement of these rotation operation | movement. Therefore, when the electric vehicle 1 is desired to be moved, the center of gravity of the occupant D is inclined toward the traveling direction. Then, the electric vehicle 1 moves in the traveling direction so as to maintain the target posture. The movement operation of the electric vehicle 1 can also be controlled by steering the controller 6 that is grounded to the armrest 16.

更に、図7(b)に示すように、基体2、例えば、ステップフロア9に荷物を置いたことにより重心点Gが基体2に対して左方向に移動した場合、前輪フェンダー11F及び後輪フェンダー11R内に設けられたスライダー機構により、車輪体5R及び車輪体5Rそれぞれに設けられたアクチュエータ422を駆動することにより、基体2がY方向に傾倒することを防ぐように制御される。
具体的には、重心点Gが、車輪体5F及び車輪体5Rの中心点(軸心C2上の中心点)を結ぶ直線のほぼ真上に位置する状態(より正確には当該重心点が車輪体5F及び車輪体5Rの接地面を結ぶ直線のほぼ真上に位置する状態)を目標状態とし、該基体2の実際の姿勢を目標姿勢(本実施形態においては、基体2及び着座部7が水平を保つ姿勢)に収束させるように、スライダー機構、すなわち、アクチュエータ422が制御される。
図7(a)は、実施形態における電動車両1の重心点Gと、車輪体5F及び車輪体5Rの関係を示す簡略図である。図7(b)は、重心点Gが基体2に対して左方向に移動した場合の車輪体5F及び車輪外5Rの関係を示す簡略図である。
Further, as shown in FIG. 7B, when the center of gravity G moves leftward with respect to the base body 2 by placing a load on the base body 2, for example, the step floor 9, the front wheel fender 11F and the rear wheel fender The base body 2 is controlled to be prevented from tilting in the Y direction by driving the wheel body 5R and the actuator 422 provided in each of the wheel bodies 5R by the slider mechanism provided in 11R.
Specifically, the center of gravity G is located almost directly above the straight line connecting the center point of the wheel body 5F and the wheel body 5R (center point on the axis C2) (more precisely, the center of gravity point is the wheel The target position is a state where the body 5F and the wheel body 5R are located almost directly above the straight line connecting the ground contact surfaces, and the actual posture of the base body 2 is the target posture (in this embodiment, the base body 2 and the seating portion 7 are The slider mechanism, that is, the actuator 422 is controlled so as to converge to an attitude that maintains the level.
FIG. 7A is a simplified diagram showing the relationship between the center of gravity G of the electric vehicle 1 and the wheel bodies 5F and 5R in the embodiment. FIG. 7 (b) is a simplified diagram showing the relationship between the wheel body 5 </ b> F and the outside wheel 5 </ b> R when the barycentric point G moves leftward with respect to the base 2.

本実施形態では、以上のごとき電動車両1の動作制御を行うために、図1及び図2に示すように、マイクロコンピュータや電動モータ31R,31Lのドライブ回路ユニットなどを含む電子回路ユニットにより構成された制御ユニット50と、基体2の所定の部位の鉛直方向(重力方向)に対する傾斜角θb及びその変化速度(=dθb/dt)を計測するための傾斜センサ52と、車両1に乗員が搭乗しているか否かを検知するための荷重センサ54と、電動モータ31R,31Lのそれぞれの出力軸の回転角度及び回転角速度を検出するための角度センサとしてのロータリーエンコーダ56R,56Lがそれぞれ、車両1の適所に搭載されている。
この場合、制御ユニット50及び傾斜センサ52は、例えば、連結部10の内部に収容された状態で取り付けられている。また、荷重センサ54は、シート部12の座面部13に内蔵されている。また、ロータリーエンコーダ56R,56Lは、それぞれ、電動モータ31R,31Lと一体に設けられている。なお、ロータリーエンコーダ56R,56Lは、それぞれ、回転部材27R,27Lに装着してもよい。
In the present embodiment, in order to perform the operation control of the electric vehicle 1 as described above, as shown in FIG. 1 and FIG. The occupant boarded the control unit 50, the inclination sensor 52 for measuring the inclination angle θb of the predetermined part of the base 2 with respect to the vertical direction (the direction of gravity) and its change rate (= dθb / dt), and the vehicle 1. A rotary sensor 56R, 56L as an angle sensor for detecting the rotational angle and rotational angular velocity of the output shafts of the electric motors 31R, 31L, respectively. Installed in place.
In this case, the control unit 50 and the inclination sensor 52 are attached in the state accommodated in the inside of the connection part 10, for example. Further, the load sensor 54 is built in the seat surface portion 13 of the seat portion 12. The rotary encoders 56R and 56L are provided integrally with the electric motors 31R and 31L, respectively. The rotary encoders 56R and 56L may be attached to the rotating members 27R and 27L, respectively.

上記傾斜センサ52は、より詳しくは、加速度センサとジャイロセンサ等のレートセンサ(角速度センサ)とから構成され、これらのセンサの検出信号を制御ユニット50に出力する。そして、制御ユニット50が、傾斜センサ52の加速度センサ及びレートセンサの出力を基に、所定の計測演算処理(これは公知の演算処理でよい)を実行することによって、傾斜センサ52を搭載した部位(本実施形態では連結部10)の、鉛直方向に対する傾斜角度θbの計測値とその変化速度(微分値)である傾斜角速度θbdotの計測値とを算出する。
この場合、計測する傾斜角度θb(以降、基体傾斜角度θbということがある)は、より詳しくは、それぞれ、Y軸周り方向(ピッチ方向)の成分θb_xと、X軸周り方向(ロール方向)の成分θb_yとから成る。同様に、計測する傾斜角速度θbdot(以降、基体傾斜角速度θbdotということがある)も、Y軸周り方向(ピッチ方向)の成分θbdot_x(=dθb_x/dt)と、X軸周り方向(ロール方向)の成分θbdot_y(=dθb_y/dt)とから成る。
More specifically, the tilt sensor 52 includes an acceleration sensor and a rate sensor (angular velocity sensor) such as a gyro sensor, and outputs detection signals of these sensors to the control unit 50. Then, the control unit 50 executes a predetermined measurement calculation process (this may be a known calculation process) based on the outputs of the acceleration sensor and the rate sensor of the tilt sensor 52, and thereby the part on which the tilt sensor 52 is mounted. The measured value of the tilt angle θb with respect to the vertical direction (the connecting portion 10 in the present embodiment) and the measured value of the tilt angular velocity θbdot, which is the rate of change (differential value), are calculated.
In this case, the tilt angle θb to be measured (hereinafter also referred to as the base body tilt angle θb) is more specifically, the component θb_x in the Y axis direction (pitch direction) and the X axis direction (roll direction), respectively. It consists of component θb_y. Similarly, the measured tilt angular velocity θbdot (hereinafter also referred to as the base tilt angular velocity θbdot) is also measured in the Y-axis direction (pitch direction) component θbdot_x (= dθb_x / dt) and the X-axis direction (roll direction). Component θbdot_y (= dθb_y / dt).

なお、本実施形態の説明では、上記基体傾斜角度θbなど、X軸及びY軸の各方向(又は各軸周り方向)の成分を有する運動状態量等の変数、あるいは、該運動状態量に関連する係数等の変数に関しては、その各成分を区別して表記する場合に、該変数の参照符号に、添え字“_x”又は“_y”を付加する。
この場合において、並進速度等の並進運動に係わる変数については、そのX軸方向の成分に添え字“_x”を付加し、Y軸方向の成分に添え字“_y”を付加する。
一方、角度、回転速度(角速度)、角加速度など、回転運動に係わる変数については、並進運動に係わる変数と添え字を揃えるために、便宜上、Y軸周り方向の成分に添え字“_x”を付加し、X軸周り方向の成分に添え字“_y”を付加する。
In the description of the present embodiment, a variable such as a motion state quantity having a component in each direction of the X axis and the Y axis (or a direction around each axis) such as the base body inclination angle θb, or a relation to the motion state quantity. For a variable such as a coefficient to be processed, a suffix “_x” or “_y” is added to the reference symbol of the variable when each component is expressed separately.
In this case, for a variable related to translational motion such as translational speed, a subscript “_x” is added to the component in the X-axis direction, and a subscript “_y” is added to the component in the Y-axis direction.
On the other hand, for variables related to rotational motion, such as angle, rotational speed (angular velocity), angular acceleration, etc., the subscript “_x” is added to the component around the Y axis for convenience in order to align the subscript with the variable related to translational motion. In addition, the subscript “_y” is added to the component around the X axis.

さらに、X軸方向の成分(又はY軸周り方向の成分)と、Y軸方向の成分(又はX軸周り方向の成分)との組として変数を表記する場合には、該変数の参照符号に添え字“_xy”を付加する。例えば、上記基体傾斜角度θbを、Y軸周り方向の成分θb_xとX軸周り方向の成分θb_yの組として表現する場合には、「基体傾斜角度θb_xy」というように表記する。
前記荷重センサ54は、乗員が着座部7に着座した場合に該乗員の重量による荷重を受けるように着座部7に内蔵され、その荷重に応じた検出信号を制御ユニット50に出力する。そして、制御ユニット50が、この荷重センサ54の出力により示される荷重の計測値に基づいて、車両1に乗員が搭乗しているか否かを判断する。
Further, when a variable is expressed as a set of a component in the X-axis direction (or a component around the Y-axis) and a component in the Y-axis direction (or a component around the X-axis), the reference number of the variable The subscript “_xy” is added. For example, when the base body tilt angle θb is expressed as a set of a component θb_x around the Y axis and a component θb_y around the X axis, it is expressed as “base body tilt angle θb_xy”.
The load sensor 54 is built in the seat 7 so as to receive a load due to the weight of the occupant when the occupant is seated on the seat 7, and outputs a detection signal corresponding to the load to the control unit 50. Then, the control unit 50 determines whether or not an occupant is on the vehicle 1 based on the measured load value indicated by the output of the load sensor 54.

なお、荷重センサ54の代わりに、例えば、乗員が着座部7に着座したときにONとなるようなスイッチ式のセンサを用いてもよい。
ロータリーエンコーダ56Rは、電動モータ31Rの出力軸が所定角度回転する毎にパルス信号を発生し、このパルス信号を制御ユニット50に出力する。そして、制御ユニット50が、そのパルス信号を基に、電動モータ53Rの出力軸の回転角度を計測し、さらにその回転角度の計測値の時間的変化率(微分値)を電動モータ53Rの回転角速度として計測する。電動モータ31L側のロータリーエンコーダ56Lについても同様である。
Instead of the load sensor 54, for example, a switch type sensor that is turned on when an occupant sits on the seating portion 7 may be used.
The rotary encoder 56R generates a pulse signal every time the output shaft of the electric motor 31R rotates by a predetermined angle, and outputs this pulse signal to the control unit 50. Then, the control unit 50 measures the rotational angle of the output shaft of the electric motor 53R based on the pulse signal, and further calculates the temporal change rate (differential value) of the measured value of the rotational angle as the rotational angular velocity of the electric motor 53R. Measure as The same applies to the rotary encoder 56L on the electric motor 31L side.

制御ユニット50は、上記の各計測値を用いて所定の演算処理を実行することによって、電動モータ31R,31Lそれぞれの回転角速度の目標値である速度指令を決定し、その速度指令に従って、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度をフィードバック制御する。
なお、電動モータ31Rの出力軸の回転角速度と、回転部材27Rの回転角速度との間の関係は、該出力軸と回転部材27Rとの間の一定値の減速比に応じた比例関係になるので、本実施形態の説明では、便宜上、電動モータ31Rの回転角速度は、回転部材27Rの回転角速度を意味するものとする。同様に、電動モータ31Lの回転角速度は、回転部材27Lの回転角速度を意味するものとする。
The control unit 50 executes a predetermined calculation process using each measurement value described above, thereby determining a speed command that is a target value of the rotational angular speed of each of the electric motors 31R and 31L, and in accordance with the speed command, the electric motor The rotational angular velocities of 31R and 31L are feedback controlled.
The relationship between the rotational angular velocity of the output shaft of the electric motor 31R and the rotational angular velocity of the rotating member 27R is proportional to the constant reduction ratio between the output shaft and the rotating member 27R. In the description of this embodiment, for the sake of convenience, the rotational angular velocity of the electric motor 31R means the rotational angular velocity of the rotating member 27R. Similarly, the rotational angular velocity of the electric motor 31L means the rotational angular velocity of the rotating member 27L.

以下に、制御ユニット50の制御処理をさらに詳細に説明する。
制御ユニット50は、所定の制御処理周期で図8のフローチャートに示す処理(メインルーチン処理)を実行する。
まず、ステップS1において、制御ユニット50は、傾斜センサ52の出力を取得する。
次いで、ステップS2に進んで、制御ユニット50は、取得した傾斜センサ52の出力を基に、基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sと、基体傾斜角速度θbdotの計測値θbdot_xy_sとを算出する。
なお、以降の説明では、上記計測値θb_xy_sなど、変数(状態量)の実際の値の観測値(計測値又は推定値)を参照符号により表記する場合に、該変数の参照符号に、添え字“_s”を付加する。
また、本実施形態に示す電動車両1は、2輪車の形態を有することから、以下の説明においてY軸方向の回転成分について説明を無視してもよい。すなわち、θb_x_s、及びθbdot_x_sを常に0とみなしてもよい。
Hereinafter, the control process of the control unit 50 will be described in more detail.
The control unit 50 executes the process (main routine process) shown in the flowchart of FIG. 8 at a predetermined control process cycle.
First, in step S <b> 1, the control unit 50 acquires the output of the tilt sensor 52.
Next, the process proceeds to step S2, and the control unit 50 calculates the measured value θb_xy_s of the base body tilt angle θb and the measured value θbdot_xy_s of the base body tilt angular velocity θbdot based on the acquired output of the tilt sensor 52.
In the following description, when an observed value (measured value or estimated value) of an actual value of a variable (state quantity) such as the measured value θb_xy_s is represented by a reference sign, the reference sign of the variable is subscripted. Add “_s”.
Moreover, since the electric vehicle 1 shown in the present embodiment has a two-wheeled vehicle configuration, the description of the rotational component in the Y-axis direction may be ignored in the following description. That is, θb_x_s and θbdot_x_s may always be regarded as 0.

次いで、制御ユニット50は、ステップS3において、荷重センサ54の出力を取得した後、ステップS4の判断処理を実行する。この判断処理においては、制御ユニット50は、取得した荷重センサ54の出力が示す荷重計測値があらかじめ設定された所定値よりも大きいか否かによって、車両1に乗員が搭乗しているか否か(着座部7に乗員が着座しているか否か)を判断する。
そして、制御ユニット50は、ステップS4の判断結果が肯定的である場合には、基体傾斜角度θbの目標値θb_xy_objを設定する処理と、車両1の動作制御用の定数パラメータ(各種ゲインの基本値など)の値を設定する処理とを、それぞれステップS5、6で実行する。
Next, in step S3, the control unit 50 acquires the output of the load sensor 54, and then executes the determination process in step S4. In this determination process, the control unit 50 determines whether or not an occupant is on the vehicle 1 depending on whether or not the load measurement value indicated by the acquired output of the load sensor 54 is larger than a predetermined value set in advance ( Whether or not an occupant is seated in the seating portion 7).
If the determination result in step S4 is affirmative, the control unit 50 sets a target value θb_xy_obj for the base body tilt angle θb, and constant parameters for controlling the operation of the vehicle 1 (basic values for various gains). Etc.) are set in steps S5 and S6, respectively.

ステップS5においては、制御ユニット50は、基体傾斜角度θbの目標値θb_xy_objとして、あらかじめ定められた搭乗モード用の目標値を設定する。
ここで、「搭乗モード」は、車両1に乗員が搭乗している場合での車両1の動作モードを意味する。この搭乗モード用の目標値θb_xy_objは、車両1と着座部7に着座した乗員との全体の重心点(以降、車両・乗員全体重心点という)が車輪体5F及び車輪対5Rの中心位置を結ぶ直線のほぼ真上に位置する状態となる基体2の姿勢において、傾斜センサ52の出力に基づき計測される基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sに一致又はほぼ一致するようにあらかじめ設定されている。
In step S5, the control unit 50 sets a predetermined target value for the boarding mode as the target value θb_xy_obj of the base body tilt angle θb.
Here, the “boarding mode” means an operation mode of the vehicle 1 when an occupant is on the vehicle 1. In this boarding mode target value θb_xy_obj, the overall center of gravity of the vehicle 1 and the occupant seated on the seat 7 (hereinafter referred to as the vehicle / occupant overall center of gravity) connects the center positions of the wheel body 5F and the wheel pair 5R. In the posture of the base body 2 that is positioned almost directly above the straight line, it is set in advance so as to coincide with or substantially coincide with the measured value θb_xy_s of the base body tilt angle θb measured based on the output of the tilt sensor 52.

また、ステップS6においては、制御ユニット50は、車両1の動作制御用の定数パラメータの値として、あらかじめ定められた搭乗モード用の値を設定する。なお、定数パラメータは、後述するhx,hy,Ki_a_x,Ki_b_x,Ki_a_y,Ki_b_y(i=1,2,3)等である。
一方、ステップS4の判断結果が否定的である場合には、制御ユニット50は、基体傾斜角度θb_xyの目標値θb_xy_objを設定する処理と、車両1の動作制御用の定数パラメータの値を設定する処理とを、ステップS7、8で実行する。
ステップS7においては、制御ユニット50は、傾斜角度θbの目標値θb_xy_objとして、あらかじめ定められた自立モード用の目標値を設定する。
In step S <b> 6, the control unit 50 sets a predetermined value for the boarding mode as a constant parameter value for controlling the operation of the vehicle 1. The constant parameters are hx, hy, Ki_a_x, Ki_b_x, Ki_a_y, Ki_b_y (i = 1, 2, 3), which will be described later.
On the other hand, if the determination result in step S4 is negative, the control unit 50 sets the target parameter θb_xy_obj of the base body tilt angle θb_xy and sets the constant parameter value for controlling the operation of the vehicle 1. Are executed in steps S7 and S8.
In step S7, the control unit 50 sets a predetermined target value for the independent mode as the target value θb_xy_obj of the inclination angle θb.

ここで、「自立モード」は、車両1に乗員が搭乗していない場合での車両1の動作モードを意味する。この自立モード用の目標値θb_xy_objは、車両1単体の重心点(以降、車両単体重心点という)が車輪体5の接地面のほぼ真上に位置する状態となる基体2の姿勢において、傾斜センサ52の出力に基づき計測される基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sに一致又はほぼ一致するようにあらかじめ設定されている。この自立モード用の目標値θb_xy_objは、搭乗モード用の目標値θb_xy_objと一般的には異なる。
また、ステップS8においては、制御ユニット50は、車両1の動作制御用の定数パラメータの値として、あらかじめ定められた自立モード用の値を設定する。この自立モード用の定数パラメータの値は、搭乗モード用の定数パラメータの値と異なる。
Here, the “self-supporting mode” means an operation mode of the vehicle 1 when no occupant is on the vehicle 1. The target value θb_xy_obj for the self-supporting mode is an inclination sensor in the posture of the base body 2 in a state where the center of gravity of the vehicle 1 (hereinafter referred to as the vehicle center of gravity) is located almost directly above the ground contact surface of the wheel body 5. It is set in advance so as to coincide with or substantially coincide with the measured value θb_xy_s of the base body tilt angle θb measured based on the output of 52. The target value θb_xy_obj for the self-supporting mode is generally different from the target value θb_xy_obj for the boarding mode.
In step S <b> 8, the control unit 50 sets a predetermined value for the independent mode as a constant parameter value for controlling the operation of the vehicle 1. The value of the constant parameter for the independent mode is different from the value of the constant parameter for the boarding mode.

搭乗モードと自立モードとで、上記定数パラメータの値を異ならせるのは、それぞれのモードで上記重心点の高さや、全体質量等が異なることに起因して、制御入力に対する車両1の動作の応答特性が互いに異なるからである。
以上のステップS4〜8の処理によって、搭乗モード及び自立モードの動作モード毎に個別に、基体傾斜角度θb_xyの目標値θb_xy_objと定数パラメータの値とが設定される。
なお、ステップS5,6の処理、又はステップS7,8の処理は、制御処理周期毎に実行することは必須ではなく、ステップS4の判断結果が変化した場合にだけ実行するようにしてもよい。
The difference in the value of the constant parameter between the boarding mode and the independent mode is due to the difference in the height of the center of gravity, the overall mass, etc. in each mode, and the response of the operation of the vehicle 1 to the control input. This is because the characteristics are different from each other.
Through the processes in steps S4 to S8 described above, the target value θb_xy_obj of the base body tilt angle θb_xy and the value of the constant parameter are set individually for each operation mode of the boarding mode and the independent mode.
Note that it is not essential to execute the processes of steps S5 and S6 or the processes of steps S7 and S8, and may be executed only when the determination result of step S4 changes.

補足すると、搭乗モード及び自立モードのいずれにおいても、基体傾斜角速度θbdotのY軸周り方向の成分θbdot_xの目標値とX軸周り方向の成分θbdot_yの目標値とは、いずれも“0”である。このため、基体傾斜角速度θbdot_xyの目標値を設定する処理は不要である。
以上の如くステップS5,6の処理、又はステップS7,8の処理を実行した後、制御ユニット50は、次にステップS9において、車両制御演算処理を実行することによって、電動モータ31R,31Lのそれぞれの速度指令を決定する。この車両制御演算処理の詳細は後述する。
Supplementally, in both the boarding mode and the self-supporting mode, the target value of the component θbdot_x around the Y axis and the target value of the component θbdot_y around the X axis of the base body tilt angular velocity θbdot are both “0”. For this reason, the process which sets the target value of base | substrate inclination angular velocity (theta) bdot_xy is unnecessary.
After executing the processing of steps S5 and S6 or the processing of steps S7 and 8 as described above, the control unit 50 next executes the vehicle control arithmetic processing in step S9, whereby each of the electric motors 31R and 31L is executed. Determine the speed command. Details of the vehicle control calculation process will be described later.

次いで、ステップS10に進んで、制御ユニット50は、ステップS9で決定した速度指令に応じて電動モータ31R,31Lの動作制御処理を実行する。この動作制御処理では、制御ユニット50は、ステップS9で決定した電動モータ31Rの速度指令と、ロータリーエンコーダ56Rの出力に基づき計測した電動モータ31Rの回転速度の計測値との偏差に応じて、該偏差を“0”に収束させるように電動モータ31Rの出力トルクの目標値(目標トルク)を決定する。そして、制御ユニット50は、その目標トルクの出力トルクを電動モータ31Rに出力させるように該電動モータ31Rの通電電流を制御する。左側の電動モータ31Lの動作制御についても同様である。
以上が、制御ユニット50が実行する全体的な制御処理である。
Next, the process proceeds to step S10, and the control unit 50 executes an operation control process for the electric motors 31R and 31L according to the speed command determined in step S9. In this operation control process, the control unit 50 determines the difference between the speed command of the electric motor 31R determined in step S9 and the measured value of the rotational speed of the electric motor 31R measured based on the output of the rotary encoder 56R. The target value (target torque) of the output torque of the electric motor 31R is determined so that the deviation converges to “0”. Then, the control unit 50 controls the energization current of the electric motor 31R so that the output torque of the target torque is output to the electric motor 31R. The same applies to the operation control of the left electric motor 31L.
The above is the overall control process executed by the control unit 50.

次に、上記ステップS9の車両制御演算処理の詳細を説明する。
なお、以降の説明においては、前記搭乗モードにおける車両・乗員全体重心点と、前記自立モードにおける車両単体重心点とを総称的に、車両系重心点という。該車両系重心点は、車両1の動作モードが搭乗モードである場合には、車両・乗員全体重心点を意味し、自立モードである場合には、車両単体重心点を意味する。
また、以降の説明では、制御ユニット50が各制御処理周期で決定する値(更新する値)に関し、現在の(最新の)制御処理周期で決定する値を今回値、その1つ前の制御処理周期で決定した値を前回値ということがある。そして、今回値、前回値を特にことわらない値は、今回値を意味する。
また、X軸方向の速度及び加速度に関しては、前方向きを正の向きとし、Y軸方向の速度及び加速度に関しては、左向きを正の向きとする。
Next, details of the vehicle control calculation process in step S9 will be described.
In the following description, the vehicle / occupant overall center-of-gravity point in the boarding mode and the vehicle single body center-of-gravity point in the autonomous mode are collectively referred to as a vehicle system center-of-gravity point. When the operation mode of the vehicle 1 is the boarding mode, the vehicle system center-of-gravity point means the vehicle / occupant overall center-of-gravity point, and when it is in the self-supporting mode, it means the vehicle single body center-of-gravity point.
In the following description, regarding the value (value to be updated) determined by the control unit 50 in each control processing cycle, the value determined in the current (latest) control processing cycle is the current value, and the control processing immediately before that The value determined by the cycle may be referred to as the previous value. A value not particularly different from the current value and the previous value means the current value.
Further, regarding the speed and acceleration in the X-axis direction, the forward direction is a positive direction, and regarding the speed and acceleration in the Y-axis direction, the left direction is a positive direction.

本実施形態では、前記車両系重心点の動力学的な挙動(詳しくは、Y軸方向からこれに直交する面(XZ平面)に投影して見た挙動と、X軸方向からこれに直交する面(YZ平面)に投影して見た挙動)が、近似的に、図9に示すような、倒立振子モデルの挙動(倒立振子の動力学的挙動)によって表現されるものとして、ステップS9の車両制御演算処理が行なわれる。
なお、図9において、括弧を付していない参照符号は、Y軸方向から見た倒立振子モデルに対応する参照符号であり、括弧付きの参照符号は、X軸方向から見た倒立振子モデルに対応する参照符号である。
In the present embodiment, the dynamic behavior of the center of gravity of the vehicle system (specifically, the behavior seen by projecting from the Y-axis direction onto a plane (XZ plane) orthogonal thereto, and orthogonal to the X-axis direction) As shown in FIG. 9, the behavior of the inverted pendulum model (the dynamic behavior of the inverted pendulum) is approximately expressed as Vehicle control calculation processing is performed.
In FIG. 9, reference numerals without parentheses are reference numerals corresponding to the inverted pendulum model viewed from the Y-axis direction, and reference numerals with parentheses refer to the inverted pendulum model viewed from the X-axis direction. Corresponding reference sign.

この場合、Y軸方向から見た挙動を表現する倒立振子モデルは、車両系重心点に位置する質点60_xと、Y軸方向に平行な回転軸62a_xを有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪62_x(以降、仮想車輪62_xという)とを備える。そして、質点60_xが、仮想車輪62_xの回転軸62a_xに直線状のロッド64_xを介して支持され、該回転軸62a_xを支点として該回転軸62a_xの周りに揺動自在とされている。
この倒立振子モデルでは、質点60_xの運動が、Y軸方向から見た車両系重心点の運動に相当する。また、鉛直方向に対するロッド64_xの傾斜角度θbe_xがY軸周り方向での基体傾斜角度計測値θb_x_sと基体傾斜角度目標値θb_x_objとの偏差θbe_x_s(=θb_x_s−θb_x_obj)に一致するものとされる。また、ロッド64_xの傾斜角度θbe_xの変化速度(=dθbe_x/dt)がY軸周り方向の基体傾斜角速度計測値θbdot_x_sに一致するものとされる。また、仮想車輪62_xの移動速度Vw_x(X軸方向の並進移動速度)は、車両1の車輪体5のX軸方向の移動速度に一致するものとされる。
In this case, the inverted pendulum model expressing the behavior seen from the Y-axis direction has a mass point 60_x located at the center of gravity of the vehicle system and a rotation axis 62a_x parallel to the Y-axis direction. Wheel 62_x (hereinafter referred to as virtual wheel 62_x). The mass point 60_x is supported by the rotation shaft 62a_x of the virtual wheel 62_x via the linear rod 64_x, and can swing around the rotation shaft 62a_x with the rotation shaft 62a_x as a fulcrum.
In this inverted pendulum model, the motion of the mass point 60_x corresponds to the motion of the vehicle system center of gravity as viewed from the Y-axis direction. In addition, the inclination angle θbe_x of the rod 64_x with respect to the vertical direction coincides with the deviation θbe_x_s (= θb_x_s−θb_x_obj) between the measured base body tilt angle value θb_x_s and the base body tilt angle target value θb_x_obj in the direction around the Y axis. Further, the changing speed (= dθbe_x / dt) of the inclination angle θbe_x of the rod 64_x is set to coincide with the measured body inclination angular velocity θbdot_x_s in the direction around the Y axis. Further, the movement speed Vw_x (translation movement speed in the X-axis direction) of the virtual wheel 62_x is the same as the movement speed in the X-axis direction of the wheel body 5 of the vehicle 1.

同様に、X軸方向から見た挙動を表現する倒立振子モデル(図9の括弧付きの符号を参照)は、車両系重心点に位置する質点60_yと、X軸方向に平行な回転軸62a_yを有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪62_y(以降、仮想車輪62_yという)とを備える。そして、質点60_yが、仮想車輪62_yの回転軸62a_yに直線状のロッド64_yを介して支持され、該回転軸62a_yを支点として該回転軸62a_yの周りに揺動自在とされている。
この倒立振子モデルでは、質点60_yの運動が、X軸方向から見た車両系重心点の運動に相当する。また、鉛直方向に対するロッド64_yの傾斜角度θbe_yがX軸周り方向での基体傾斜角度計測値θb_y_sと基体傾斜角度目標値θb_y_objとの偏差θbe_y_s(=θb_y_s−θb_y_obj)に一致するものとされる。また、ロッド64_yの傾斜角度θbe_yの変化速度(=dθbe_y/dt)がX軸周り方向の基体傾斜角速度計測値θbdot_y_sに一致するものとされる。また、仮想車輪62_yの移動速度Vw_y(Y軸方向の並進移動速度)は、車両1の車輪体5のY軸方向の移動速度に一致するものとされる。
Similarly, an inverted pendulum model (refer to the reference numerals in parentheses in FIG. 9) expressing the behavior seen from the X-axis direction includes a mass point 60_y located at the center of gravity of the vehicle system and a rotation axis 62a_y parallel to the X-axis direction. And a virtual wheel 62_y (hereinafter referred to as a virtual wheel 62_y) that can rotate on the floor surface. The mass point 60_y is supported by the rotation shaft 62a_y of the virtual wheel 62_y via a linear rod 64_y, and can swing around the rotation shaft 62a_y with the rotation shaft 62a_y as a fulcrum.
In this inverted pendulum model, the motion of the mass point 60_y corresponds to the motion of the vehicle system center-of-gravity point viewed from the X-axis direction. Further, the inclination angle θbe_y of the rod 64_y with respect to the vertical direction coincides with the deviation θbe_y_s (= θb_y_s−θb_y_obj) between the measured base body tilt angle value θb_y_s and the base body tilt angle target value θb_y_obj in the direction around the X axis. In addition, the change speed (= dθbe_y / dt) of the inclination angle θbe_y of the rod 64_y coincides with the measured body inclination angular velocity θbdot_y_s in the direction around the X axis. Further, the moving speed Vw_y (translational moving speed in the Y-axis direction) of the virtual wheel 62_y matches the moving speed in the Y-axis direction of the wheel body 5 of the vehicle 1.

なお、仮想車輪62_x,62_yは、それぞれ、あらかじめ定められた所定値Rw_x,Rw_yの半径を有するものとされる。
また、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度ωw_x,ωw_yと、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R,ω_L(より正確には、回転部材27R,27Lのそれぞれの回転角速度ω_R,ω_L)との間には、次式01a,01bの関係が成立するものとされる。

ωw_x=(ω_R+ω_L)/2 ……式01a
ωw_y=C・(ω_R−ω_L)/2 ……式01b
The virtual wheels 62_x and 62_y have predetermined radii of predetermined values Rw_x and Rw_y, respectively.
Further, the rotational angular velocities ωw_x and ωw_y of the virtual wheels 62_x and 62_y and the rotational angular velocities ω_R and ω_L of the electric motors 31R and 31L (more precisely, the rotational angular velocities ω_R and ω_L of the rotating members 27R and 27L), respectively. The relationship of the following formulas 01a and 01b is established.

ωw_x = (ω_R + ω_L) / 2 Equation 01a
ωw_y = C · (ω_R−ω_L) / 2 …… Formula 01b

なお、式01bにおける“C”は、前記フリーローラ29R,29Lと車輪体5との間の機構的な関係や滑りに依存する所定値の係数である。
ここで、図9に示す倒立振子モデルの動力学は、次式03x,03yにより表現される。なお、式03xは、Y軸方向から見た倒立振子モデルの動力学を表現する式、式03yは、X軸方向から見た倒立振子モデルの動力学を表現する式である。

2θbe_x/dt2=α_x・θbe_x+β_x・ωwdot_x ……式03x
2θbe_y/dt2=α_y・θbe_y+β_y・ωwdot_y ……式03y
Note that “C” in the expression 01b is a coefficient of a predetermined value depending on the mechanical relationship between the free rollers 29R and 29L and the wheel body 5 and slippage.
Here, the dynamics of the inverted pendulum model shown in FIG. 9 is expressed by the following equations 03x and 03y. The expression 03x is an expression expressing the dynamics of the inverted pendulum model viewed from the Y-axis direction, and the expression 03y is an expression expressing the dynamics of the inverted pendulum model viewed from the X-axis direction.

d 2 θbe_x / dt 2 = α_x · θbe_x + β_x · ωwdot_x ...... Formula 03x
d 2 θbe_y / dt 2 = α_y · θbe_y + β_y · ωwdot_y ...... Formula 03y

式03xにおけるωwdot_xは仮想車輪62_xの回転角加速度(回転角速度ωw_xの1階微分値)、α_xは、質点60_xの質量や高さh_xに依存する係数、β_xは、仮想車輪62_xのイナーシャ(慣性モーメント)や半径Rw_xに依存する係数である。式03yにおけるωwdot_y、α_y、β_yについても上記と同様である。
これらの式03x,03yから判るように、倒立振子の質点60_x,60_yの運動(ひいては車両系重心点の運動)は、それぞれ、仮想車輪62_xの回転角加速度ωwdot_x、仮想車輪62_yの回転角加速度ωwdot_yに依存して規定される。
In equation 03x, ωwdot_x is the rotational angular acceleration of the virtual wheel 62_x (first-order differential value of the rotational angular velocity ωw_x), α_x is a coefficient that depends on the mass and height h_x of the mass 60_x, and β_x is the inertia (moment of inertia of the virtual wheel 62_x ) And the radius Rw_x. The same applies to ωwdot_y, α_y, and β_y in Expression 03y.
As can be seen from these equations 03x and 03y, the motions of the mass points 60_x and 60_y of the inverted pendulum (and hence the motion of the center of gravity of the vehicle system) are the rotational angular acceleration ωwdot_x of the virtual wheel 62_x and the rotational angular acceleration ωwdot_y of the virtual wheel 62_y, respectively. It is defined depending on.

そこで、本実施形態では、Y軸方向から見た車両系重心点の運動を制御するための操作量(制御入力)として、仮想車輪62_xの回転角加速度ωwdot_xを用いると共に、X軸方向から見た車両系重心点の運動を制御するための操作量(制御入力)として、仮想車輪62_yの回転角加速度ωwdot_yを用いる。   Therefore, in the present embodiment, the rotational angular acceleration ωwdot_x of the virtual wheel 62_x is used as an operation amount (control input) for controlling the motion of the vehicle system center of gravity point viewed from the Y-axis direction, and viewed from the X-axis direction. The rotational angular acceleration ωwdot_y of the virtual wheel 62_y is used as an operation amount (control input) for controlling the motion of the vehicle system center of gravity.

そして、ステップS9の車両制御演算処理を概略的に説明すると、制御ユニット50は、X軸方向で見た質点60_xの運動と、Y軸方向で見た質点60_yの運動とが、車両系重心点の所望の運動に対応する運動となるように、操作量としての上記回転角加速度ωwdot_x,ωwdot_yの指令値(目標値)である仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdを決定する。さらに、制御ユニット50は、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdをそれぞれ積分してなる値を、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度ωw_x,ωw_yの指令値(目標値)である仮想車輪回転角速度指令ωw_x_cmd,ωw_y_cmdとして決定する。   The vehicle control arithmetic processing in step S9 will be described schematically. The control unit 50 determines that the motion of the mass point 60_x seen in the X-axis direction and the motion of the mass point 60_y seen in the Y-axis direction are the vehicle system center of gravity. Virtual wheel rotational angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd, which are command values (target values) of the rotational angular accelerations ωwdot_x and ωwdot_y as the operation amounts, are determined so as to correspond to the desired motion. Further, the control unit 50 integrates the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd, and the virtual wheel rotation that is the command values (target values) of the respective rotation angular velocities ωw_x and ωw_y of the virtual wheels 62_x and 62_y. The angular velocity commands are determined as ωw_x_cmd and ωw_y_cmd.

そして、制御ユニット50は、仮想車輪回転角速度指令ωw_x_cmdに対応する仮想車輪62_xの移動速度(=Rw_x・ωw_x_cmd)と、仮想車輪回転角速度指令ωw_y_cmdに対応する仮想車輪62_yの移動速度(=Rw_y・ωw_y_cmd)とを、それぞれ、車両1の車輪体5のX軸方向の目標移動速度、Y軸方向の目標移動速度とし、それらの目標移動速度を実現するように、電動モータ31R,31Lのそれぞれの速度指令ω_R_cmd,ω_L_cmdを決定する。
なお、本実施形態では、操作量(制御入力)としての上記仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdは、それぞれ、後述する式07x,07yに示す如く、3個の操作量成分を加え合わせることによって決定される。
Then, the control unit 50 moves the virtual wheel 62_x corresponding to the virtual wheel rotational angular velocity command ωw_x_cmd (= Rw_x · ωw_x_cmd) and the virtual wheel 62_y corresponding to the virtual wheel rotational angular velocity command ωw_y_cmd (= Rw_y · ωw_y_cmd). ) As the target movement speed in the X-axis direction and the target movement speed in the Y-axis direction of the wheel body 5 of the vehicle 1, and the respective speeds of the electric motors 31 </ b> R and 31 </ b> L so as to realize these target movement speeds. The commands ω_R_cmd and ω_L_cmd are determined.
In this embodiment, the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd as the operation amount (control input) are obtained by adding three operation amount components as shown in equations 07x and 07y described later, respectively. It is determined.

制御ユニット50は、上記の如き制御を前輪3及び後輪4それぞれに対して行うために、ステップS9の車両制御演算処理を実行する図10のブロック図で示す機能を前輪3及び後輪4それぞれに対して個別に備えている。なお、前輪3と後輪4とに対して行う演算は、同じである。
図示するように、制御ユニット50は、基体傾斜角度計測値θb_xy_sと基体傾斜角度目標値θb_xy_objとの偏差である基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sを算出する偏差演算部70と、前記車両系重心点の移動速度である重心速度Vb_xyの観測値としての重心速度推定値Vb_xy_sを算出する重心速度算出部72と、乗員等による車両1の操縦操作(車両1に推進力を付加する操作)によって要求されていると推定される上記重心速度Vb_xyの要求値としての要求重心速度Vb_xy_aimを生成する要求重心速度生成部74と、これらの重心速度推定値Vb_xy_s及び要求重心速度Vb_xy_aimから、電動モータ31R,31Lの回転角速度の許容範囲に応じた制限を加味して、重心速度Vb_xyの目標値としての制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdを決定する重心速度制限部76と、後述する式07x,07yのゲイン係数の値を調整するためのゲイン調整パラメータKr_xyを決定するゲイン調整部78と、スライダーを制御するためのスライダー指令値を決定するスライダー制御部75と、制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdを補正する加算演算部77とを備える。
The control unit 50 performs the vehicle control calculation process in step S9 in order to perform the control as described above for the front wheel 3 and the rear wheel 4, respectively, and performs the function shown in the block diagram of FIG. Individually. Note that the calculations performed on the front wheel 3 and the rear wheel 4 are the same.
As shown in the figure, the control unit 50 includes a deviation calculating unit 70 that calculates a base body tilt angle deviation measured value θbe_xy_s that is a deviation between the base body tilt angle measured value θb_xy_s and the base body tilt angle target value θb_xy_obj, and the vehicle system center-of-gravity point. It is requested by a center-of-gravity speed calculation unit 72 that calculates a center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s as an observed value of the center-of-gravity speed Vb_xy that is a moving speed, and a maneuvering operation of the vehicle 1 by an occupant or the like (an operation that adds propulsive force to the vehicle 1). The required center-of-gravity speed generation unit 74 that generates the required center-of-gravity speed Vb_xy_aim as the required value of the center-of-gravity speed Vb_xy estimated to be, and the rotation of the electric motors 31R and 31L from the estimated center-of-gravity speed Vb_xy_s A gravity center speed limiter 76 for determining a control target gravity center speed Vb_xy_mdfd as a target value of the gravity center speed Vb_xy in consideration of a restriction according to the allowable range of the angular velocity, A gain adjustment unit 78 for determining a gain adjustment parameter Kr_xy for adjusting the gain coefficient values of the expressions 07x and 07y to be described, a slider control unit 75 for determining a slider command value for controlling the slider, and a control target And an addition operation unit 77 that corrects the center-of-gravity velocity Vb_xy_mdfd.

制御ユニット50は、さらに、前記仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを算出する姿勢制御演算部80と、この仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを、右側の電動モータ31Rの速度指令ω_R_cmd(回転角速度の指令値)と左側の電動モータ31Lの速度指令ω_L_cmd(回転角速度の指令値)との組に変換するモータ指令演算部82とを備える。
また、制御ユニット50は、スライダー制御部75が算出したスライダー指令値をアクチュエータ422のスライダー駆動指令S_cmdに変換するスライダー指令演算部85を備える。
なお、図10中の参照符号84を付したものは、姿勢制御演算部80が制御処理周期毎に算出する仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを入力する遅延要素を示している。該遅延要素84は、各制御処理周期において、仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdの前回値ωw_xy_cmd_pを出力する。
The control unit 50 further calculates the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd, the attitude control calculation unit 80, and the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd from the speed command ω_R_cmd (rotational angular velocity command value) of the right electric motor 31R. And a motor command calculation unit 82 for converting into a set with a speed command ω_L_cmd (rotation angular velocity command value) of the left electric motor 31L.
The control unit 50 also includes a slider command calculation unit 85 that converts the slider command value calculated by the slider control unit 75 into a slider drive command S_cmd for the actuator 422.
The reference numeral 84 in FIG. 10 indicates a delay element for inputting the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd calculated by the attitude control calculation unit 80 for each control processing cycle. The delay element 84 outputs the previous value ωw_xy_cmd_p of the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd in each control processing cycle.

スライダー制御部75は、偏差演算部751と、スライダー動作切替部752と、一次遅れフィルタ753と、符号反転部754と、リミッタ755と、処理部756、758と、ローパスフィルタ757とを有している。
偏差演算部751は、重心速度算出部72が算出した重心速度推定値Vb_xy_sと、リミッタ755が出力する値との偏差を算出し、スライダー動作切替部752に出力する。スライダー動作切替部752は、外部から入力される切替信号に応じて、スライダー動作を行うモードと、スライダー動作を行わないモードとを切り替える。また、スライダー動作切替部752は、スライダー動作を行うモードの場合、偏差演算部751から入力された偏差を一時遅れフィルタ753に出力し、スライダー動作を行いモードの場合、0(ゼロ)を一次遅れフィルタ753に出力する。すなわち、スライダー動作を行わないモードにおいて、スライダー制御部75は、スライダー機構のアクチュエータ422を駆動する制御を行わない。
The slider control unit 75 includes a deviation calculation unit 751, a slider operation switching unit 752, a first-order lag filter 753, a sign inverting unit 754, a limiter 755, processing units 756 and 758, and a low-pass filter 757. Yes.
The deviation calculator 751 calculates a deviation between the center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s calculated by the center-of-gravity speed calculator 72 and the value output by the limiter 755, and outputs the deviation to the slider operation switching unit 752. The slider operation switching unit 752 switches between a mode in which the slider operation is performed and a mode in which the slider operation is not performed in accordance with a switching signal input from the outside. Further, the slider operation switching unit 752 outputs the deviation input from the deviation calculating unit 751 to the temporary delay filter 753 in the case of the slider operation mode, and in the mode of performing the slider operation, 0 (zero) is the primary delay. Output to the filter 753. That is, in the mode in which the slider operation is not performed, the slider control unit 75 does not perform control for driving the actuator 422 of the slider mechanism.

一次遅れフィルタ753は、スライダー動作切替部752から入力された値の変化をフィルタリングして符号反転部754に出力する。符号反転部754は、入力された値の符号を反転してリミッタ755に出力する。リミッタ755は、入力された値が予め設定された所定値の上限値(>0)と下限値(<0)との範囲内に収まっている場合、入力された値を処理部756に出力し、入力された値が上限値を越えている場合、上限値を処理部756に出力し、入力された値が下限値より小さい場合、下限値を出力する。
処理部756は、入力された値に第4ゲイン係数K4を乗じた値であるスライダー指令値をローパスフィルタ757及びスライダー指令演算部85に出力する。ローパスフィルタ757は、入力された値(スライダー指令値)をフィルタリング処理して処理部758に出力する。処理部758は、ローパスフィル757から入力された値に第5ゲイン係数K5を乗じた値である制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdを算出し、加算演算部77に出力する。なお、本実施形態において、スライダー機構による車輪体5F、5Rの移動方向がY方向のみであるので、制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdがY方向成分のみとなっている。
First-order lag filter 753 filters the change in value input from slider operation switching section 752 and outputs the result to sign inverting section 754. The sign inversion unit 754 inverts the sign of the input value and outputs the result to the limiter 755. The limiter 755 outputs the input value to the processing unit 756 when the input value is within the range between a predetermined upper limit value (> 0) and a lower limit value (<0). When the input value exceeds the upper limit value, the upper limit value is output to the processing unit 756, and when the input value is smaller than the lower limit value, the lower limit value is output.
The processing unit 756 outputs a slider command value that is a value obtained by multiplying the input value by the fourth gain coefficient K 4 to the low-pass filter 757 and the slider command calculation unit 85. The low pass filter 757 performs a filtering process on the input value (slider command value) and outputs the result to the processing unit 758. The processing unit 758 calculates a control target center-of-gravity velocity correction value Vb_y_cancel_cmd, which is a value obtained by multiplying the value input from the low-pass filter 757 by the fifth gain coefficient K5, and outputs the calculated value to the addition calculation unit 77. In the present embodiment, since the moving direction of the wheel bodies 5F and 5R by the slider mechanism is only in the Y direction, the control target center-of-gravity velocity correction value Vb_y_cancel_cmd is only in the Y direction component.

前記ステップS9の車両制御演算処理では、これらの上記の各処理部の処理が以下に説明するように実行される。
すなわち、制御ユニット50は、まず、偏差演算部70の処理と重心速度算出部72の処理とを実行する。
偏差演算部70には、前記ステップS2で算出された基体傾斜角度計測値θb_xy_s(θb_x_s及びθb_y_s)と、前記ステップS5又はステップS7で設定された目標値θb_xy_obj(θb_x_obj及びθb_y_obj)とが入力される。そして、偏差演算部70は、θb_x_sからθb_x_objを減算することによって、Y軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s(=θb_x_s−θb_x_obj)を算出すると共に、θb_y_sからθb_y_objを減算することによって、X軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_y_s(=θb_y_s−θb_y_obj)を算出する。
なお、偏差演算部70の処理は、ステップS9の車両制御演算処理の前に行うようにしてもよい。例えば、前記ステップS5又は7の処理の中で、偏差演算部70の処理を実行してもよい。
In the vehicle control calculation process in step S9, the processes of the above-described respective processing units are executed as described below.
That is, the control unit 50 first executes the process of the deviation calculating unit 70 and the process of the gravity center speed calculating unit 72.
The deviation calculation unit 70 receives the base body tilt angle measurement value θb_xy_s (θb_x_s and θb_y_s) calculated in step S2 and the target values θb_xy_obj (θb_x_obj and θb_y_obj) set in step S5 or step S7. . Then, the deviation calculating unit 70 subtracts θb_x_obj from θb_x_s to calculate a measured body tilt angle deviation value θbe_x_s (= θb_x_s−θb_x_obj) around the Y axis, and subtracts θb_y_obj from θb_y_s to obtain X A base body tilt angle deviation measurement value θbe_y_s (= θb_y_s−θb_y_obj) in the direction around the axis is calculated.
The process of the deviation calculation unit 70 may be performed before the vehicle control calculation process in step S9. For example, you may perform the process of the deviation calculating part 70 in the process of the said step S5 or 7.

前記重心速度算出部72には、前記ステップS2で算出された基体傾斜角速度計測値θbdot_xy_s(θbdot_x_s及びθbdot_y_s)の今回値が入力されると共に、仮想車輪速度指令ωw_xy_cmdの前回値ωw_xy_cmd_p(ωw_x_cmd_p及びωw_y_cmd_p)が遅延要素84から入力される。そして、重心速度算出部72は、これらの入力値から、前記倒立振子モデルに基づく所定の演算式によって、重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)を算出する。
具体的には、重心速度算出部72は、次式05x,05yにより、Vb_x_s及びVb_y_sをそれぞれ算出する。

Vb_x_s=Rw_x・ωw_x_cmd_p+h_x・θbdot_x_s ……式05x
Vb_y_s=Rw_y・ωw_y_cmd_p+h_y・θbdot_y_s ……式05y
The center-of-gravity velocity calculation unit 72 receives the current value of the base body tilt angular velocity measurement value θbdot_xy_s (θbdot_x_s and θbdot_y_s) calculated in step S2 and the previous value ωw_xy_cmd_p (ωw_x_cmd_p and ωw_y_cmd_p) of the virtual wheel speed command ωw_xy_cmd. Is input from the delay element 84. Then, the center-of-gravity speed calculation unit 72 calculates the center-of-gravity speed estimated values Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s) from these input values using a predetermined arithmetic expression based on the inverted pendulum model.
Specifically, the center-of-gravity velocity calculation unit 72 calculates Vb_x_s and Vb_y_s by the following equations 05x and 05y, respectively.

Vb_x_s = Rw_x · ωw_x_cmd_p + h_x · θbdot_x_s ...... Formula 05x
Vb_y_s = Rw_y · ωw_y_cmd_p + h_y · θbdot_y_s …… Formula 05y

これらの式05x,05yにおいて、Rw_x,Rw_yは、前記したように、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの半径であり、これらの値は、あらかじめ設定された所定値である。また、h_x,h_yは、それぞれ倒立振子モデルの質点60_x,60_yの高さである。この場合、本実施形態では、車両系重心点の高さは、ほぼ一定に維持されるものとされる。そこで、h_x,h_yの値としては、それぞれ、あらかじめ設定された所定値が用いられる。補足すると、高さh_x,h_yは、前記ステップS6又は8において値を設定する定数パラメータに含まれるものである。   In these expressions 05x and 05y, Rw_x and Rw_y are the respective radii of the virtual wheels 62_x and 62_y as described above, and these values are predetermined values set in advance. H_x and h_y are the heights of the mass points 60_x and 60_y of the inverted pendulum model, respectively. In this case, in the present embodiment, the height of the vehicle system center-of-gravity point is maintained substantially constant. Therefore, predetermined values set in advance are used as the values of h_x and h_y, respectively. Supplementally, the heights h_x and h_y are included in the constant parameters whose values are set in step S6 or 8.

上記式05xの右辺の第1項は、仮想車輪62_xの速度指令の前回値ωw_x_cmd_pに対応する該仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度であり、この移動速度は、車輪体5のX軸方向の実際の移動速度の現在値に相当するものである。また、式05xの右辺の第2項は、基体2がY軸周り方向にθbdot_x_sの傾斜角速度で傾動することに起因して生じる車両系重心点のX軸方向の移動速度(車輪体5に対する相対的な移動速度)の現在値に相当するものである。これらのことは、式05yについても同様である。
なお、前記ロータリーエンコーダ56R,56Lの出力を基に計測される電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度の計測値(今回値)の組を、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度の組に変換し、それらの回転角速度を、式05x、05yのωw_x_cmd_p、ωw_y_cmd_pの代わりに用いてもよい。ただし、回転角速度の計測値に含まれるノイズの影響を排除する上では、目標値であるωw_x_cmd_p、ωw_y_cmd_pを使用することが有利である。
The first term on the right side of the formula 05x is the moving speed in the X-axis direction of the virtual wheel 62_x corresponding to the previous value ωw_x_cmd_p of the speed command of the virtual wheel 62_x, and this moving speed is the X-axis direction of the wheel body 5 This corresponds to the current value of the actual movement speed. Further, the second term on the right side of the expression 05x is the moving speed in the X-axis direction of the vehicle system center-of-gravity point caused by tilting the base body 2 at the inclination angular velocity of θbdot_x_s around the Y-axis (relative to the wheel body 5). This is equivalent to the current value of the movement speed. The same applies to Formula 05y.
It should be noted that a set of measured values (current values) of the rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L measured based on the outputs of the rotary encoders 56R and 56L is used as a set of rotational angular velocities of the virtual wheels 62_x and 62_y. The rotational angular velocities may be converted and used in place of ωw_x_cmd_p and ωw_y_cmd_p in equations 05x and 05y. However, it is advantageous to use the target values ωw_x_cmd_p and ωw_y_cmd_p in order to eliminate the influence of noise included in the measured value of the rotational angular velocity.

次に、制御ユニット50は、要求重心速度生成部74の処理とゲイン調整部78の処理とを実行する。この場合、要求重心速度生成部74及びゲイン調整部78には、それぞれ、重心速度算出部72で上記の如く算出された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)が入力される。
そして、要求重心速度生成部74は、車両1の動作モードが搭乗モードである場合に、入力された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)を基に、要求重心速度Vb_xy_aim(Vb_x_aim,Vb_y_aim)を決定する。なお、本実施形態では、車両1の動作モードが自立モードである場合には、要求重心速度生成部74は、要求重心速度V_x_aim及びV_y_aimをいずれも“0”とする。
Next, the control unit 50 executes the processing of the required center-of-gravity velocity generation unit 74 and the processing of the gain adjustment unit 78. In this case, the center-of-gravity speed estimation value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s) calculated by the center-of-gravity speed calculation unit 72 as described above is input to the required center-of-gravity speed generation unit 74 and the gain adjustment unit 78, respectively.
Then, when the operation mode of the vehicle 1 is the boarding mode, the required center-of-gravity speed generation unit 74 calculates the required center-of-gravity speed Vb_xy_aim (Vb_x_aim, Vb_y_aim) based on the input center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s). decide. In the present embodiment, when the operation mode of the vehicle 1 is the self-supporting mode, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 sets both the requested center-of-gravity speeds V_x_aim and V_y_aim to “0”.

また、ゲイン調整部78は、入力された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)を基に、前記ゲイン調整パラメータKr_xy(Kr_x及びKr_y)を決定する。
このゲイン調整部78の処理を図11及び図12を参照して以下に説明する。
図11に示すように、ゲイン調整部78は、入力された重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sをリミット処理部86に入力する。このリミット処理部86では、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度の許容範囲に応じた制限を適宜、加えることによって、出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1を生成する。出力値Vw_x_lim1は、前記仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度Vw_xの制限後の値、出力値Vw_y_lim1は、前記仮想車輪62_yのY軸方向の移動速度Vw_yの制限後の値としての意味を持つ。
Further, the gain adjustment unit 78 determines the gain adjustment parameter Kr_xy (Kr_x and Kr_y) based on the input center-of-gravity velocity estimation value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s).
The processing of the gain adjustment unit 78 will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 11, the gain adjustment unit 78 inputs the input center-of-gravity velocity estimated values Vb_x_s and Vb_y_s to the limit processing unit 86. In the limit processing unit 86, output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 are generated by appropriately adding limits corresponding to the allowable ranges of the rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L to the gravity center speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s. The output value Vw_x_lim1 has a meaning after limiting the moving speed Vw_x in the X-axis direction of the virtual wheel 62_x, and the output value Vw_y_lim1 has a meaning as a value after limiting the moving speed Vw_y in the Y-axis direction of the virtual wheel 62_y. .

このリミット処理部86の処理を、図11を参照してさらに詳細に説明する。なお、図11中の括弧付きの参照符号は、後述する重心速度制限部76のリミット処理部104の処理を示すものであり、リミット処理部86の処理に関する説明では無視してよい。
リミット処理部86は、まず、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sをそれぞれ処理部86a_x,86a_yに入力する。処理部86a_xは、Vb_x_sを仮想車輪62_xの半径Rw_xで除算することによって、仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度をVb_x_sに一致させたと仮定した場合の該仮想車輪62_xの回転角速度ωw_x_sを算出する。同様に、処理部86a_yは、仮想車輪62_yのY軸方向の移動速度をVb_y_sに一致させたと仮定した場合の該仮想車輪62_yの回転角速度ωw_y_s(=Vb_y_s/Rw_y)を算出する。
The processing of the limit processing unit 86 will be described in more detail with reference to FIG. Note that the reference numerals in parentheses in FIG. 11 indicate processing of the limit processing unit 104 of the gravity center speed limiting unit 76 described later, and may be ignored in the description of the processing of the limit processing unit 86.
First, the limit processing unit 86 inputs the center-of-gravity velocity estimated values Vb_x_s and Vb_y_s to the processing units 86a_x and 86a_y, respectively. The processing unit 86a_x divides Vb_x_s by the radius Rw_x of the virtual wheel 62_x to calculate the rotational angular velocity ωw_x_s of the virtual wheel 62_x when it is assumed that the moving speed in the X-axis direction of the virtual wheel 62_x matches Vb_x_s. . Similarly, the processing unit 86a_y calculates the rotational angular velocity ωw_y_s (= Vb_y_s / Rw_y) of the virtual wheel 62_y when it is assumed that the moving speed of the virtual wheel 62_y in the Y-axis direction matches Vb_y_s.

次いで、リミット処理部86は、ωw_x_s,ωw_y_sの組を、XY−RL変換部86bにより、電動モータ31Rの回転角速度ω_R_sと電動モータ31Lの回転角速度ω_L_sとの組に変換する。
この変換は、本実施形態では、前記式01a,01bのωw_x,ωw_y,ω_R,ω_Lをそれぞれ、ωw_x_s,ωw_y_s,ω_R_s,ω_L_sに置き換えて得られる連立方程式を、ω_R_s,ω_L_sを未知数として解くことにより行われる。
次いで、リミット処理部86は、XY−RL変換部86bの出力値ω_R_s,ω_L_sをそれぞれ、リミッタ86c_R,86c_Lに入力する。このとき、リミッタ86c_Rは、ω_R_sが、あらかじめ設定された所定値の上限値(>0)と下限値(<0)とを有する右モータ用許容範囲内に収まっている場合には、ω_R_sをそのまま出力値ω_R_lim1として出力する。また、リミッタ86c_Rは、ω_R_sが、右モータ用許容範囲から逸脱している場合には、該右モータ用許容範囲の上限値と下限値とのうちのω_R_sに近い方の境界値を出力値ω_R_lim1として出力する。これにより、リミッタ86c_Rの出力値ω_R_lim1は、右モータ用許容範囲内の値に制限される。
Next, the limit processing unit 86 converts the set of ωw_x_s and ωw_y_s into a set of the rotation angular velocity ω_R_s of the electric motor 31R and the rotation angular velocity ω_L_s of the electric motor 31L by the XY-RL conversion unit 86b.
In this embodiment, in this embodiment, simultaneous equations obtained by substituting ωw_x, ωw_y, ω_R, and ω_L in equations 01a and 01b with ωw_x_s, ωw_y_s, ω_R_s, and ω_L_s, respectively, are solved by using ω_R_s and ω_L_s as unknowns. Done.
Next, the limit processing unit 86 inputs the output values ω_R_s and ω_L_s of the XY-RL conversion unit 86b to the limiters 86c_R and 86c_L, respectively. At this time, if the limiter 86c_R is within the allowable range for the right motor having a predetermined upper limit value (> 0) and lower limit value (<0), the limiter 86c_R keeps ω_R_s as it is. Output as output value ω_R_lim1. Further, when ω_R_s deviates from the allowable range for the right motor, the limiter 86c_R outputs the boundary value closer to ω_R_s between the upper limit value and the lower limit value of the allowable range for the right motor as the output value ω_R_lim1. Output as. As a result, the output value ω_R_lim1 of the limiter 86c_R is limited to a value within the allowable range for the right motor.

同様に、リミッタ86c_Lは、ω_L_sが、あらかじめ設定された所定値の上限値(>0)と下限値(<0)とを有する左モータ用許容範囲内に収まっている場合には、ω_L_sをそのまま出力値ω_L_lim1として出力する。また、リミッタ86c_Lは、ω_L_sが、左モータ用許容範囲から逸脱している場合には、該左モータ用許容範囲の上限値と下限値とのうちのω_L_sに近い方の境界値を出力値ω_L_lim1として出力する。これにより、リミッタ86c_Lの出力値ω_L_lim1は、左モータ用許容範囲内の値に制限される。
上記右モータ用許容範囲は右側の電動モータ31Rの回転角速度(絶対値)が高くなり過ぎないようにし、ひいては、電動モータ31Rが出力可能なトルクの最大値が低下するのを防止するために設定された許容範囲である。このことは、左モータ用許容範囲についても同様である。
Similarly, when the limiter 86c_L is within the allowable range for the left motor having a predetermined upper limit value (> 0) and lower limit value (<0), the limiter 86c_L keeps ω_L_s as it is. Output as output value ω_L_lim1. Further, when ω_L_s deviates from the left motor allowable range, the limiter 86c_L outputs the boundary value closer to ω_L_s between the upper limit value and the lower limit value of the left motor allowable range as the output value ω_L_lim1. Output as. As a result, the output value ω_L_lim1 of the limiter 86c_L is limited to a value within the allowable range for the left motor.
The allowable range for the right motor is set so that the rotational angular velocity (absolute value) of the right electric motor 31R does not become too high, and in turn prevents the maximum value of torque that can be output by the electric motor 31R from decreasing. Tolerance. The same applies to the allowable range for the left motor.

次いで、リミット処理部86は、リミッタ86c_R,86c_Lのそれぞれの出力値ω_R_lim1,ω_L_lim1の組を、RL−XY変換部86dにより、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度ωw_x_lim1,ωw_y_lim1の組に変換する。
この変換は、前記XY−RL変換部86bの変換処理の逆変換の処理である。この処理は、前記式01a,01bのωw_x,ωw_y,ω_R,ω_Lをそれぞれ、ωw_x_lim1,ωw_y_lim1,ω_R_lim1,ω_L_lim1に置き換えて得られる連立方程式を、ωw_x_lim1,ωw_y_lim1を未知数として解くことにより行われる。
次いで、リミット処理部86は、RL−XY変換部86dの出力値ωw_x_lim1,ωw_y_lim1をそれぞれ処理部86e_x,86e_yに入力する。処理部86e_xは、ωw_x_lim1に仮想車輪62_xの半径Rw_xを乗じることによって、ωw_x_lim1を仮想車輪62_xの移動速度Vw_x_lim1に変換する。同様に、処理部86e_yは、ωw_y_lim1を仮想車輪62_yの移動速度Vw_y_lim1(=ωw_y_lim1・Rw_y)に変換する。
Next, the limit processing unit 86 converts the set of output values ω_R_lim1 and ω_L_lim1 of the limiters 86c_R and 86c_L into sets of rotational angular velocities ωw_x_lim1 and ωw_y_lim1 of the virtual wheels 62_x and 62_y by the RL-XY conversion unit 86d. .
This conversion is a reverse conversion process of the conversion process of the XY-RL conversion unit 86b. This processing is performed by solving simultaneous equations obtained by replacing ωw_x, ωw_y, ω_R, and ω_L in the equations 01a and 01b with ωw_x_lim1, ωw_y_lim1, ω_R_lim1, and ω_L_lim1, with ωw_x_lim1 and ωw_y_lim1 as unknowns.
Next, the limit processing unit 86 inputs the output values ωw_x_lim1 and ωw_y_lim1 of the RL-XY conversion unit 86d to the processing units 86e_x and 86e_y, respectively. The processing unit 86e_x converts ωw_x_lim1 into the moving speed Vw_x_lim1 of the virtual wheel 62_x by multiplying ωw_x_lim1 by the radius Rw_x of the virtual wheel 62_x. Similarly, the processor 86e_y converts ωw_y_lim1 into the moving speed Vw_y_lim1 (= ωw_y_lim1 · Rw_y) of the virtual wheel 62_y.

以上のリミット処理部86の処理によって、仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度Vw_xと、仮想車輪62_yのY軸方向の移動速度Vw_yとをそれぞれ重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに一致させたと仮定した場合(換言すれば、車輪体5のX軸方向の移動速度とY軸方向の移動速度とをそれぞれ、Vb_x_s,Vb_y_sに一致させたと仮定した場合)に、それらの移動速度を実現するために必要な電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R_s,ω_L_sが、両方とも、許容範囲内に収まっている場合には、Vb_x_s,Vb_y_sにそれぞれ一致する出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組がリミット処理部86から出力される。   It is assumed that the movement speed Vw_x of the virtual wheel 62_x in the X-axis direction and the movement speed Vw_y of the virtual wheel 62_y in the Y-axis direction are made to coincide with the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s, respectively, by the above processing of the limit processing unit 86. In other words (in other words, assuming that the moving speed in the X-axis direction and the moving speed in the Y-axis direction of the wheel body 5 are respectively matched with Vb_x_s and Vb_y_s), it is necessary to realize those moving speeds. When the rotational angular velocities ω_R_s and ω_L_s of the electric motors 31R and 31L are both within the allowable range, a set of output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 that respectively match Vb_x_s and Vb_y_s is obtained from the limit processing unit 86. Is output.

一方、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R_s,ω_L_sの両方又は一方が許容範囲から逸脱している場合には、その両方又は一方の回転角速度が強制的に許容範囲内に制限された上で、その制限後の電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R_lim1,ω_L_lim1の組に対応する、X軸方向及びY軸方向の移動速度Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組がリミット処理部86から出力される。
従って、リミット処理部86は、その出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組に対応する電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲を逸脱しないことを必須の必要条件として、その必要条件下で可能な限り、出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1をそれぞれVb_x_s,Vb_y_sに一致させるように、出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組を生成する。
On the other hand, when both or one of the rotational angular velocities ω_R_s and ω_L_s of the electric motors 31R and 31L deviate from the allowable range, both or one of the rotational angular velocities is forcibly limited within the allowable range. Thus, the limit processing unit 86 outputs a set of movement speeds Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 in the X-axis direction and the Y-axis direction corresponding to the set of rotational angular velocities ω_R_lim1 and ω_L_lim1 of the electric motors 31R and 31L after the limitation.
Therefore, the limit processing unit 86 can make the rotation angular velocities of the electric motors 31R and 31L corresponding to the set of the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 not to deviate from the permissible range under the necessary conditions. As long as the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 coincide with Vb_x_s and Vb_y_s, a set of output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 is generated.

図11の説明に戻って、ゲイン調整部78は、次に、演算部88_x,88_yの処理を実行する。演算部88_xには、X軸方向の重心速度推定値Vb_x_sと、リミット処理部86の出力値Vw_x_lim1とが入力される。そして、演算部88_xは、Vw_x_lim1からVb_x_sを減算してなる値Vover_xを算出して出力する。また、演算部88_yには、Y軸方向の重心速度推定値Vb_y_sと、リミット処理部86の出力値Vw_y_lim1とが入力される。そして、演算部88_yは、Vw_y_lim1からVb_y_sを減算してなる値Vover_yを算出して出力する。
この場合、リミット処理部86での出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の強制的な制限が行われなかった場合には、Vw_x_lim1=Vb_x_s、Vw_y_lim1=Vb_y_sとなるので、演算部88_x,88_yのそれぞれの出力値Vover_x,Vover_yはいずれも“0”となる。
Returning to the description of FIG. 11, the gain adjustment unit 78 next executes the processing of the calculation units 88_x and 88_y. The calculation unit 88_x receives the estimated center-of-gravity velocity value Vb_x_s in the X-axis direction and the output value Vw_x_lim1 of the limit processing unit 86. Then, the calculation unit 88_x calculates and outputs a value Vover_x obtained by subtracting Vb_x_s from Vw_x_lim1. Further, the Y-axis direction center of gravity velocity estimated value Vb_y_s and the output value Vw_y_lim1 of the limit processing unit 86 are input to the arithmetic unit 88_y. The computing unit 88_y calculates and outputs a value Vover_y obtained by subtracting Vb_y_s from Vw_y_lim1.
In this case, if the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 are not forcibly limited by the limit processing unit 86, Vw_x_lim1 = Vb_x_s and Vw_y_lim1 = Vb_y_s, and thus the output values Vover_x of the arithmetic units 88_x and 88_y, respectively. , Vover_y is “0”.

一方、リミット処理部86の出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1が、入力値Vb_x_s,Vb_y_sに対して強制的な制限を施して生成された場合には、Vw_x_lim1のVb_x_sからの修正量(=Vw_x_lim1−Vb_x_s)と、Vw_y_lim1のVb_y_sからの修正量(=Vw_y_lim1−Vb_y_s)とがそれぞれ、演算部88_x,88_yから出力される。
次いで、ゲイン調整部78は、演算部88_xの出力値Vover_xを処理部90_x,92_xに順番に通すことによって、ゲイン調整パラメータKr_xを決定する。また、ゲイン調整部78は、演算部88_yの出力値Vover_yを処理部90_y,92_yに順番に通すことによって、ゲイン調整パラメータKr_yを決定する。なお、ゲイン調整パラメータKr_x,Kr_yは、いずれも“0”から“1”までの範囲内の値である。
On the other hand, when the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 of the limit processing unit 86 are generated by forcibly limiting the input values Vb_x_s and Vb_y_s, the correction amount (= Vw_x_lim1−Vb_x_s) of Vw_x_lim1 from Vb_x_s , And Vw_y_lim1 are corrected from Vb_y_s (= Vw_y_lim1-Vb_y_s) from the arithmetic units 88_x and 88_y, respectively.
Next, the gain adjustment unit 78 determines the gain adjustment parameter Kr_x by sequentially passing the output value Vover_x of the calculation unit 88_x through the processing units 90_x and 92_x. Further, the gain adjustment unit 78 determines the gain adjustment parameter Kr_y by sequentially passing the output value Vover_y of the calculation unit 88_y through the processing units 90_y and 92_y. The gain adjustment parameters Kr_x and Kr_y are both values in the range from “0” to “1”.

上記処理部90_xは、入力されるVover_xの絶対値を算出して出力する。また、処理部92_xは、その出力値Kr_xが入力値|Vover_x|に対して単調に増加し、且つ、飽和特性を有するようにKr_xを生成する。該飽和特性は、入力値がある程度大きくなると、入力値の増加に対する出力値の変化量が“0”になるか、もしくは、“0”に近づく特性である。
この場合、本実施形態では、処理部92_xは、入力値|Vover_x|があらかじめ設定された所定値以下である場合には、該入力値|Vover_x|に所定値の比例係数を乗じてなる値をKr_xとして出力する。また、処理部92_xは、入力値|Vover_x|が所定値よりも大きい場合には、“1”をKr_xとして出力する。なお、上記比例係数は、|Vover_x|が所定値に一致するときに、|Vover_x|と比例係数との積が“1”になるように設定されている。
また、処理部90_y,92_yの処理は、それぞれ上記した処理部90_x,92_xの処理と同様である。
The processing unit 90_x calculates and outputs the absolute value of the input Vover_x. Further, the processing unit 92_x generates Kr_x so that the output value Kr_x monotonously increases with respect to the input value | Vover_x | and has a saturation characteristic. The saturation characteristic is a characteristic in which the change amount of the output value with respect to the increase of the input value becomes “0” or approaches “0” when the input value increases to some extent.
In this case, in this embodiment, when the input value | Vover_x | is equal to or smaller than a predetermined value set in advance, the processing unit 92_x sets a value obtained by multiplying the input value | Vover_x | by a proportional coefficient of the predetermined value. Output as Kr_x. In addition, when the input value | Vover_x | is larger than a predetermined value, the processing unit 92_x outputs “1” as Kr_x. The proportional coefficient is set such that the product of | Vover_x | and the proportional coefficient is “1” when | Vover_x | matches a predetermined value.
The processing of the processing units 90_y and 92_y is the same as the processing of the above-described processing units 90_x and 92_x, respectively.

以上説明したゲイン調整部78の処理によって、リミット処理部86での出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の強制的な制限が行われなかった場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度Vw_x,Vw_yを、それぞれ、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させても、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲内に収まるような場合には、ゲイン調整パラメータKr_x,Kr_yはいずれも“0”に決定される。   When the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 are not forcibly limited by the limit processing unit 86 by the processing of the gain adjusting unit 78 described above, that is, in the X axis direction and the Y axis direction of the wheel body 5 respectively. Even if the electric motors 31R and 31L are operated so that the movement speeds Vw_x and Vw_y coincide with the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s, the respective rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L are within the allowable range. In this case, the gain adjustment parameters Kr_x and Kr_y are both determined to be “0”.

一方、リミット処理部86の出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1が、入力値Vb_x_s,Vb_y_sに対して強制的な制限を施して生成された場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度Vw_x,Vw_yを、それぞれ、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させると、電動モータ31R,31Lのいずれかの回転角速度が許容範囲を逸脱してしまう場合(いずれかの回転角速度の絶対値が高くなり過ぎる場合)には、前記修正量Vover_x,Vover_yのそれぞれの絶対値に応じて、ゲイン調整パラメータKr_x,Kr_yの値がそれぞれ決定される。この場合、Kr_xは、“1”を上限値として、修正量Vx_overの絶対値が大きいほど、大きな値になるように決定される。このことは、Kr_yについても同様である。   On the other hand, when the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 of the limit processing unit 86 are generated by forcibly limiting the input values Vb_x_s and Vb_y_s, that is, in the X axis direction and the Y axis direction of the wheel body 5 respectively. If the electric motors 31R and 31L are operated so that the moving speeds Vw_x and Vw_y coincide with the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s, respectively, the rotational angular speed of either of the electric motors 31R and 31L deviates from the allowable range. In the case (when the absolute value of one of the rotational angular velocities becomes too high), the gain adjustment parameters Kr_x and Kr_y are determined according to the absolute values of the correction amounts Vover_x and Vover_y, respectively. In this case, Kr_x is determined so that the larger the absolute value of the correction amount Vx_over, with “1” as the upper limit value, the larger the value. The same applies to Kr_y.

図10の説明に戻って、制御ユニット50は、重心速度算出部72及び要求重心速度生成部74の処理を前記した如く実行した後、次に、重心速度制限部76の処理を実行する。
この重心速度制限部76には、重心速度算出部72で算出された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)と、要求重心速度生成部74で決定された要求重心速度Vb_xy_aim(Vb_x_aim及びVb_y_aim)とが入力される。そして、重心速度制限部76は、これらの入力値を使用して、図13のブロック図で示す処理を実行することによって、制御用目標重心速度V_xy_mdfd(V_x_mdfd及びV_y_mdfd)を決定する。
具体的には、重心速度制限部76は、まず、定常偏差算出部94_x,94_yの処理を実行する。
この場合、定常偏差算出部94_xには、X軸方向の重心速度推定値Vb_x_sが入力されると共に、X軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdの前回値Vb_x_mdfd_pが遅延要素96_xを介して入力される。そして、定常偏差算出部94_xは、まず、入力されるVb_x_sが比例・微分補償要素(PD補償要素)94a_xに入力する。この比例・微分補償要素94_xは、その伝達関数が1+Kd・Sにより表される補償要素であり、入力されるVb_x_sと、その微分値(時間的変化率)に所定値の係数Kdを乗じてなる値とを加算し、その加算結果の値を出力する。
Returning to the description of FIG. 10, the control unit 50 executes the processes of the center-of-gravity speed calculation unit 72 and the requested center-of-gravity speed generation unit 74 as described above, and then executes the process of the center-of-gravity speed limiter 76.
The center-of-gravity speed limiter 76 includes an estimated center-of-gravity speed value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s) calculated by the center-of-gravity speed calculator 72, and a requested center-of-gravity speed Vb_xy_aim (Vb_x_aim and Vb_y_aim) determined by the required center-of-gravity speed generator 74. Is entered. Then, the center-of-gravity speed limiter 76 uses these input values to determine the control target center-of-gravity speed V_xy_mdfd (V_x_mdfd and V_y_mdfd) by executing the processing shown in the block diagram of FIG.
Specifically, the center-of-gravity speed limiting unit 76 first executes the processes of the steady deviation calculating units 94_x and 94_y.
In this case, the steady-state deviation calculating unit 94_x receives the estimated center-of-gravity velocity value Vb_x_s in the X-axis direction and the previous value Vb_x_mdfd_p of the control target center-of-gravity velocity Vb_x_mdfd in the X-axis direction via the delay element 96_x. . The steady deviation calculating unit 94_x first inputs the input Vb_x_s to the proportional / differential compensation element (PD compensation element) 94a_x. The proportional / differential compensation element 94_x is a compensation element whose transfer function is represented by 1 + Kd · S, and is obtained by multiplying the input Vb_x_s and its differential value (time change rate) by a predetermined coefficient Kd. Add the value and output the result of the addition.

次いで、定常偏差算出部94_xは、入力されるVb_x_mdfd_pを、比例・微分補償要素94_xの出力値から減算してなる値を演算部94b_xにより算出した後、この演算部94b_xの出力値を、位相補償機能を有するローパスフィルタ94c_xに入力する。このローパスフィルタ94c_xは、伝達関数が(1+T2・S)/(1+T1・S)により表されるフィルタである。そして、定常偏差算出部94_xは、このローパスフィルタ94c_xの出力値Vb_x_prdを出力する。
また、定常偏差算出部94_yには、Y軸方向の重心速度推定値Vb_y_sが入力されると共に、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdの前回値Vb_y_mdfd_pが遅延要素96_yを介して入力される。
Next, the steady deviation calculation unit 94_x calculates a value obtained by subtracting the input Vb_x_mdfd_p from the output value of the proportional / differential compensation element 94_x by the calculation unit 94b_x, and then outputs the output value of the calculation unit 94b_x to the phase compensation It inputs into the low-pass filter 94c_x which has a function. The low-pass filter 94c_x is a filter whose transfer function is represented by (1 + T2 · S) / (1 + T1 · S). Then, the steady deviation calculating unit 94_x outputs the output value Vb_x_prd of the low pass filter 94c_x.
In addition, the steady-state deviation calculating unit 94_y receives the Y-axis centroid speed estimated value Vb_y_s and the previous value Vb_y_mdfd_p of the Y-axis control target centroid speed Vb_y_mdfd via the delay element 96_y.

そして、定常偏差算出部94_yは、上記した定常偏差算出部94_xと同様に、比例・微分補償要素94a_y、演算部94b_y及びローパスフィルタ94c_yの処理を順次実行し、ローパスフィルタ94c_yの出力値Vb_y_prdを出力する。
ここで、定常偏差算出部94_xの出力値Vb_x_prdは、Y軸方向から見た車両系重心点の現在の運動状態(換言すればY軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_xの運動状態)から推測される、将来のX軸方向の重心速度推定値の収束予測値の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdに対する定常偏差としての意味を持つものである。同様に、定常偏差算出部94_y出力値Vb_y_prdは、X軸方向から見た車両系重心点の現在の運動状態(換言すればX軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_yの運動状態)から推測される、将来のY軸方向の重心速度推定値の収束予測値の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdに対する定常偏差としての意味を持つものである。以降、定常偏差算出部94_x,94_yのそれぞれの出力値Vb_x_prd,Vb_y_prdを重心速度定常偏差予測値という。
Then, similarly to the above-described steady deviation calculation unit 94_x, the steady deviation calculation unit 94_y sequentially executes the processing of the proportional / differential compensation element 94a_y, the calculation unit 94b_y, and the low-pass filter 94c_y, and outputs the output value Vb_y_prd of the low-pass filter 94c_y. To do.
Here, the output value Vb_x_prd of the steady deviation calculating unit 94_x is based on the current motion state of the vehicle system center of gravity point viewed from the Y-axis direction (in other words, the motion state of the mass point 60_x of the inverted pendulum model viewed from the Y-axis direction). It has a meaning as a steady deviation with respect to the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd of the predicted predicted center-of-gravity speed estimated value in the X-axis direction. Similarly, the steady deviation calculating unit 94_y output value Vb_y_prd is estimated from the current motion state of the vehicle system center of gravity point viewed from the X-axis direction (in other words, the motion state of the mass point 60_y of the inverted pendulum model viewed from the X-axis direction). The convergence predicted value of the estimated Y-axis centroid speed estimated value in the future has a meaning as a steady deviation with respect to the control target centroid speed Vb_y_mdfd. Hereinafter, the respective output values Vb_x_prd and Vb_y_prd of the steady deviation calculating units 94_x and 94_y are referred to as center-of-gravity velocity steady deviation prediction values.

重心速度制限部76は、上記の如く定常偏差算出部94_x,94_yの処理を実行した後、定常偏差算出部94_xの出力値Vb_x_prdに要求重心速度Vb_x_aimを加算する処理と、定常偏差算出部94_yの出力値Vb_y_prdに要求重心速度Vb_y_aimを加算する処理とをそれぞれ、演算部98_x,98_yにより実行する。
従って、演算部98_xの出力値Vb_x_tは、X軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdに、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimを付加した速度となる。同様に、演算部98_yの出力値Vb_y_tは、Y軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_y_prdに、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimを付加した速度となる。
なお、車両1の動作モードが自立モードである場合等、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimが“0”である場合には、X軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdがそのまま、演算部98_xの出力値Vb_x_tとなる。同様に、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimが“0”である場合には、Y軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_y_prdがそのまま、演算部98_yの出力値Vb_y_tとなる。
The center-of-gravity speed limiter 76 executes the processes of the steady-state deviation calculators 94_x and 94_y as described above, and then adds the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim to the output value Vb_x_prd of the steady-state deviation calculator 94_x and the steady-state deviation calculator 94_y. Processing for adding the requested center-of-gravity velocity Vb_y_aim to the output value Vb_y_prd is executed by the calculation units 98_x and 98_y, respectively.
Therefore, the output value Vb_x_t of the calculation unit 98_x is a speed obtained by adding the required center-of-gravity speed Vb_x_aim in the X-axis direction to the center-of-gravity speed steady-state deviation predicted value Vb_x_prd in the X-axis direction. Similarly, the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y is a speed obtained by adding the requested center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction to the center-of-gravity speed steady-state deviation predicted value Vb_y_prd in the Y-axis direction.
When the required gravity center speed Vb_x_aim in the X-axis direction is “0”, such as when the operation mode of the vehicle 1 is the self-sustained mode, the calculation unit 98_x maintains the center-of-gravity speed steady-state deviation predicted value Vb_x_prd in the X-axis direction as it is. Output value Vb_x_t. Similarly, when the required center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction is “0”, the predicted center-of-gravity speed deviation deviation value Vb_y_prd in the Y-axis direction is directly used as the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y.

次いで、重心速度制限部76は、演算部98_x,98_yのそれぞれの出力値Vb_x_t,Vb_y_tを、リミット処理部100に入力する。このリミット処理部100の処理は、前記したゲイン調整部78のリミット処理部86の処理と同じである。
この場合、図12に括弧付きに参照符号で示す如く、リミット処理部100の各処理部の入力値及び出力値だけがリミット処理部86と相違する。具体的には、リミット処理部100では、前記仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの移動速度Vw_x,Vw_yを、Vb_x_t,Vb_y_tにそれぞれ一致させたと仮定した場合の各仮想車輪62_x,62_yの回転角速度ωw_x_t,ωw_y_tがそれぞれ処理部86a_x,86a_yにより算出される。そして、この回転角速度ωw_x_t,ωw_y_tの組が、XY−RL変換部86bにより、電動モータ31R,31Lの回転角速度ω_R_t,ω_L_tの組に変換される。
さらに、これらの回転角速度ω_R_t,ω_L_tが、リミッタ86c_R,86c_Lによって、それぞれ、右モータ用許容範囲内の値と左モータ用許容範囲内の値とに制限される。そして、この制限処理後の値ω_R_lim2,ω_L_lim2が、RL−XY変換部86dによって、仮想車輪62_x,62_yの回転角速度ωw_x_lim2,ωw_y_lim2に変換される。
Next, the center-of-gravity speed limiting unit 76 inputs the output values Vb_x_t and Vb_y_t of the calculation units 98_x and 98_y to the limit processing unit 100, respectively. The processing of the limit processing unit 100 is the same as the processing of the limit processing unit 86 of the gain adjustment unit 78 described above.
In this case, as indicated by reference numerals in parentheses in FIG. Specifically, in the limit processing unit 100, it is assumed that the moving speeds Vw_x and Vw_y of the virtual wheels 62_x and 62_y respectively match the Vb_x_t and Vb_y_t, respectively. ωw_y_t is calculated by the processing units 86a_x and 86a_y, respectively. Then, the set of rotational angular velocities ωw_x_t and ωw_y_t is converted into a set of rotational angular velocities ω_R_t and ω_L_t of the electric motors 31R and 31L by the XY-RL conversion unit 86b.
Further, these rotational angular velocities ω_R_t and ω_L_t are limited by the limiters 86c_R and 86c_L to values within the allowable range for the right motor and values within the allowable range for the left motor, respectively. Then, the values ω_R_lim2 and ω_L_lim2 after the restriction process are converted into the rotational angular velocities ωw_x_lim2 and ωw_y_lim2 of the virtual wheels 62_x and 62_y by the RL-XY conversion unit 86d.

次いで、この各回転角速度ωw_x_lim2,ωw_y_lim2に対応する各仮想車輪62_x,62_yの移動速度Vw_x_lim2,Vw_y_lim2がそれぞれ処理部86e_x,86e_yによって算出され、これらの移動速度Vw_x_lim2,Vw_y_lim2がリミット処理部100から出力される。
以上のリミット処理部100の処理によって、リミット処理部100は、リミット処理部86と同様に、その出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2の組に対応する電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲を逸脱しないことを必須の必要条件として、その必要条件下で可能な限り、出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2をそれぞれVb_x_t,Vb_y_tに一致させるように、出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2の組を生成する。
なお、リミット処理部100における右モータ用及び左モータ用の各許容範囲は、リミット処理部86における各許容範囲と同一である必要はなく、互いに異なる許容範囲に設定されていてもよい。
Next, the moving speeds Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 of the virtual wheels 62_x and 62_y corresponding to the rotational angular velocities ωw_x_lim2 and ωw_y_lim2 are calculated by the processing units 86e_x and 86e_y, respectively, and the moving speeds Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 are output from the limit processing unit 100. The
By the above processing of the limit processing unit 100, the limit processing unit 100, like the limit processing unit 86, has the rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L corresponding to the set of output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 deviate from the allowable range. As an essential requirement, the set of output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 is generated so that the output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 match Vb_x_t and Vb_y_t as much as possible under the necessary conditions.
Note that the permissible ranges for the right motor and the left motor in the limit processing unit 100 do not have to be the same as the permissible ranges in the limit processing unit 86, and may be set to different permissible ranges.

図13の説明に戻って、重心速度制限部76は、次に、演算部102_x,102_yの処理を実行することによって、それぞれ制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0,Vb_y_mdfd0を算出する。この場合、演算部102_xは、リミット処理部100の出力値Vw_x_lim2から、X軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdを減算してなる値をX軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0として算出する。同様に、演算部102_yは、リミット処理部100の出力値Vw_y_lim2から、Y軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_y_prdを減算してなる値をY軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfd0として算出する。   Returning to the description of FIG. 13, the center-of-gravity speed limiting unit 76 next calculates the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd0 and Vb_y_mdfd0 by executing the processing of the calculation units 102_x and 102_y, respectively. In this case, the calculation unit 102_x calculates a value obtained by subtracting the X-axis direction center-of-gravity velocity steady-state deviation predicted value Vb_x_prd from the output value Vw_x_lim2 of the limit processing unit 100 as the control target center-of-gravity velocity Vb_x_mdfd0. Similarly, the calculation unit 102_y calculates a value obtained by subtracting the Y-axis direction center-of-gravity velocity steady deviation predicted value Vb_y_prd from the output value Vw_y_lim2 of the limit processing unit 100 as the Y-axis direction control center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd0.

以上のようにして決定される制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0,Vb_y_mdfd0は、リミット処理部100での出力値V_x_lim2,V_y_lim2の強制的な制限が行われなかった場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度を、それぞれ、演算部98_xの出力値Vb_x_tと演算部98_yの出力値Vb_y_tとに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させても、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲内に収まるような場合には、要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimがそれぞれ、そのまま、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0,Vb_y_mdfd0として決定される。
なお、この場合、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimが“0”であれば、X軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0も“0”となり、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimが“0”であれば、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfd0も“0”となる。
The control target center-of-gravity velocities Vb_x_mdfd0 and Vb_y_mdfd0 determined as described above are the cases where the output values V_x_lim2 and V_y_lim2 in the limit processing unit 100 are not forcibly limited, that is, the X-axis direction of the wheel body 5 Even if the electric motors 31R and 31L are operated so that the respective moving speeds in the Y-axis direction coincide with the output value Vb_x_t of the calculation unit 98_x and the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y, respectively. When the respective rotation angular velocities fall within the allowable range, the required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim are determined as control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd0 and Vb_y_mdfd0 as they are, respectively.
In this case, if the required center-of-gravity speed Vb_x_aim in the X-axis direction is “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd0 is also “0”, and the required center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction is “0”. If there is, the control target center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd0 in the Y-axis direction is also “0”.

一方、リミット処理部100の出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2が、入力値Vb_x_t,Vb_y_tに対して強制的な制限を施して生成された場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度を、それぞれ、演算部98_xの出力値Vb_x_tと演算部98_yの出力値Vb_y_tとに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させると、電動モータ31R,31Lのいずれかの回転角速度が許容範囲を逸脱してしまう場合(いずれかの回転角速度の絶対値が高くなり過ぎる場合)には、X軸方向については、リミット処理部100の出力値Vw_x_lim2の入力値Vb_x_tからの修正量(=Vw_x_lim2−Vb_x_t)だけ、要求重心速度Vb_x_aimを補正してなる値(当該修正量をVb_x_aimに加算した値)が、X軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0として決定される。   On the other hand, when the output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 of the limit processing unit 100 are generated by forcibly limiting the input values Vb_x_t and Vb_y_t, that is, the X axis direction and the Y axis direction of the wheel body 5 respectively. When the electric motors 31R and 31L are operated so that the moving speeds coincide with the output value Vb_x_t of the calculation unit 98_x and the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y, the rotational angular speed of either of the electric motors 31R and 31L is allowed. When the value deviates from the range (when the absolute value of one of the rotational angular velocities becomes too high), the correction amount (= Vw_x_lim2) from the input value Vb_x_t of the output value Vw_x_lim2 of the limit processing unit 100 in the X-axis direction. -Vb_x_t), a value obtained by correcting the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim (a value obtained by adding the correction amount to Vb_x_aim) is determined as the control center-of-gravity velocity Vb_x_mdfd0 in the X-axis direction. That.

また、Y軸方向については、リミット処理部100の出力値Vw_y_lim2の入力値Vb_y_tからの修正量(=Vw_y_lim2−Vb_y_t)だけ、要求重心速度Vb_y_aimを補正してなる値(当該修正量をVb_y_aimに加算した値)が、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfd0として決定される。
この場合において、例えばX軸方向の速度に関し、要求重心速度Vb_x_aimが“0”でない場合には、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0は、要求重心速度Vb_x_aimよりも“0”に近づくか、もしくは、要求重心速度Vb_x_aimと逆向きの速度となる。また、要求重心速度Vb_x_aimが“0”である場合には、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd0は、定常偏差算出部94_xが出力するX軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdと逆向きの速度となる。これらのことは、Y軸方向の速度に関しても同様である。
以上が、重心速度制限部76の処理である。
For the Y-axis direction, a value obtained by correcting the requested center-of-gravity velocity Vb_y_aim by the correction amount (= Vw_y_lim2-Vb_y_t) from the input value Vb_y_t of the output value Vw_y_lim2 of the limit processing unit 100 (the correction amount is added to Vb_y_aim) Is determined as the control target center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd0 in the Y-axis direction.
In this case, for example, when the required center of gravity speed Vb_x_aim is not “0” regarding the speed in the X-axis direction, the control target center of gravity speed Vb_x_mdfd0 is closer to “0” than the required center of gravity speed Vb_x_aim or The speed is opposite to the speed Vb_x_aim. When the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim is “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd0 is a speed opposite to the X-axis center of gravity speed steady deviation predicted value Vb_x_prd output by the steady deviation calculator 94_x. . The same applies to the velocity in the Y-axis direction.
The above is the process of the gravity center speed limiting unit 76.

図10の説明に戻って、制御ユニット50は、以上の如く重心速度算出部72、重心速度制限部76、ゲイン調整部78、及び偏差演算部70の処理を実行した後、次に、姿勢制御演算部80の処理を実行する。
この姿勢制御演算部80の処理を、以下に図14を参照して説明する。なお、図14において、括弧を付していない参照符号は、X軸方向に輪転する仮想車輪62_xの回転角速度の目標値である前記仮想車輪回転角速度指令ωw_x_comを決定する処理に係わる参照符号であり、括弧付きの参照符合は、Y軸方向に輪転する仮想車輪62_yの回転角速度の目標値である前記仮想車輪回転角速度指令ωw_y_comを決定する処理に係わる参照符号である。
Returning to the description of FIG. 10, the control unit 50 executes the processes of the center-of-gravity speed calculation unit 72, the center-of-gravity speed limit unit 76, the gain adjustment unit 78, and the deviation calculation unit 70 as described above, and then performs posture control. The processing of the calculation unit 80 is executed.
The processing of the attitude control calculation unit 80 will be described below with reference to FIG. In FIG. 14, reference numerals without parentheses are reference numerals related to processing for determining the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_x_com that is a target value of the rotation angular velocity of the virtual wheel 62_x rotating in the X-axis direction. The reference numerals with parentheses are reference numerals related to the process of determining the virtual wheel rotational angular velocity command ωw_y_com that is the target value of the rotational angular velocity of the virtual wheel 62_y that rotates in the Y-axis direction.

姿勢制御演算部80には、偏差演算部70で算出された基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sと、前記ステップS2で算出された基体傾斜角速度計測値θbdot_xy_sと、重心速度算出部72で算出された重心速度推定値Vb_xy_sと、ゲイン調整部78で算出されたゲイン調整パラメータKr_xyとが入力される。また、姿勢制御演算部80には、重心速度制限部76で算出された制御用目標重心速度Vb_xy_mdfd0を、スライダー制御部75で算出された制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdにより補正した目標重心速度Vb_xy_mdmfが入力される。
ここで、補正した目標重心速度Vb_xy_mdmfは、加算演算部77が、重心速度制限部76で算出された制御用目標重心速度と、スライダー制御部75で算出された制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdとを加算することにより算出した値である。
The posture control calculation unit 80 includes the base body tilt angle deviation measurement value θbe_xy_s calculated by the deviation calculation unit 70, the base body tilt angular velocity measurement value θbdot_xy_s calculated in step S2, and the center of gravity calculated by the center of gravity speed calculation unit 72. The estimated speed value Vb_xy_s and the gain adjustment parameter Kr_xy calculated by the gain adjustment unit 78 are input. Further, the posture control calculation unit 80 includes the target center of gravity speed Vb_xy_mdmf obtained by correcting the control target center of gravity speed Vb_xy_mdfd0 calculated by the center of gravity speed limiting unit 76 using the control target center of gravity speed correction value Vb_y_cancel_cmd calculated by the slider control unit 75. Is entered.
Here, the corrected target center-of-gravity speed Vb_xy_mdmf is calculated by the addition calculation unit 77 and the control target center-of-gravity speed Vb_y_cancel_cmd calculated by the center-of-gravity speed limiting unit 76 and the control target center-of-gravity speed correction value Vb_y_cancel_cmd calculated by the slider control unit 75. Is a value calculated by adding.

そして、姿勢制御演算部80は、まず、これらの入力値を用いて、次式07x,07yにより、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comを算出する。

ωwdot_x_cmd=K1_x・θbe_x_s+K2_x・θbdot_x_s
+K3_x・(Vb_x_s−Vb_x_mdfd) ……式07x
ωwdot_y_cmd=K1_y・θbe_y_s+K2_y・θbdot_y_s
+K3_y・(Vb_y_s−Vb_y_mdfd) ……式07y

従って、本実施形態では、Y軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_xの運動(ひいては、Y軸方向から見た車両系重心点の運動)を制御するための操作量(制御入力)としての仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_comと、X軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_yの運動(ひいては、X軸方向から見た車両系重心点の運動)を制御するための操作量(制御入力)としての仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_y_comとは、それぞれ、3つの操作量成分(式07x,07yの右辺の3つの項)を加え合わせることによって決定される。
The attitude control calculation unit 80 first calculates a virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_xy_com by using the following expressions 07x and 07y using these input values.

ωwdot_x_cmd = K1_x ・ θbe_x_s + K2_x ・ θbdot_x_s
+ K3_x ・ (Vb_x_s−Vb_x_mdfd) ...... Formula 07x
ωwdot_y_cmd = K1_y ・ θbe_y_s + K2_y ・ θbdot_y_s
+ K3_y · (Vb_y_s−Vb_y_mdfd) ...... Formula 07y

Therefore, in the present embodiment, as an operation amount (control input) for controlling the motion of the mass point 60_x of the inverted pendulum model viewed from the Y-axis direction (and hence the motion of the vehicle system center-of-gravity point viewed from the Y-axis direction). Virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_x_com and the operation amount (control input) for controlling the motion of the mass point 60_y of the inverted pendulum model viewed from the X-axis direction (and hence the motion of the center of gravity of the vehicle system viewed from the X-axis direction) The virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_y_com is determined by adding three manipulated variable components (three terms on the right side of equations 07x and 07y).

この場合、式07xにおける各操作量成分に係わるゲイン係数K1_x,K2_x,K3_xは、ゲイン調整パラメータKr_xに応じて可変的に設定され、式07yにおける各操作量成分に係わるゲイン係数K1_y,K2_y,K3_yは、ゲイン調整パラメータKr_yに応じて可変的に設定される。以降、式07xにおけるゲイン係数K1_x,K2_x,K3_xのそれぞれを第1ゲイン係数K1_x、第2ゲイン係数K2_x、第3ゲイン係数K3_xということがある。このことは、式07yにおけるゲイン係数K1_y,K2_y,K3_yについても同様とする。
式07xにおける第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)と、式07yにおける第iゲイン係数Ki_y(i=1,2,3)とは、図14中にただし書きで示した如く、次式09x、09yにより、ゲイン調整パラメータKr_x,Kr_yに応じて決定される。

Ki_x=(1−Kr_x)・Ki_a_x+Kr_x・Ki_b_x ……式09x
Ki_y=(1−Kr_y)・Ki_a_y+Kr_y・Ki_b_y ……式09y
(i=1,2,3)

ここで、式09xにおけるKi_a_x、Ki_b_xは、それぞれ、第iゲイン係数Ki_xの最小側(“0”に近い側)のゲイン係数値、最大側(“0”から離れる側)のゲイン係数値としてあらかじめ設定された定数値である。このことは、式09yにおけるKi_a_y、Ki_b_yについても同様である。
In this case, the gain coefficients K1_x, K2_x, K3_x related to each manipulated variable component in Expression 07x are variably set according to the gain adjustment parameter Kr_x, and the gain coefficients K1_y, K2_y, K3_y related to each manipulated variable component in Expression 07y are set. Is variably set according to the gain adjustment parameter Kr_y. Hereinafter, the gain coefficients K1_x, K2_x, and K3_x in Expression 07x may be referred to as a first gain coefficient K1_x, a second gain coefficient K2_x, and a third gain coefficient K3_x, respectively. The same applies to the gain coefficients K1_y, K2_y, and K3_y in Expression 07y.
The i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) in the expression 07x and the i-th gain coefficient Ki_y (i = 1, 2, 3) in the expression 07y are as follows. It is determined according to the gain adjustment parameters Kr_x and Kr_y by the equations 09x and 09y.

Ki_x = (1−Kr_x) · Ki_a_x + Kr_x · Ki_b_x ...... Expression 09x
Ki_y = (1−Kr_y) · Ki_a_y + Kr_y · Ki_b_y ...... Equation 09y
(I = 1, 2, 3)

Here, Ki_a_x and Ki_b_x in Expression 09x are preliminarily set as the gain coefficient value on the minimum side (side closer to “0”) and the gain coefficient value on the maximum side (side away from “0”), respectively, of the i-th gain coefficient Ki_x. It is a set constant value. The same applies to Ki_a_y and Ki_b_y in Expression 09y.

従って、式07xの演算に用いる各第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)は、それぞれに対応する定数値Ki_a_x、Ki_b_xの重み付き平均値として決定される。そして、この場合、Ki_a_x、Ki_b_xにそれぞれ掛かる重みが、ゲイン調整パラメータKr_xに応じて変化させられる。このため、Kr_x=0である場合には、Ki_x=Ki_a_xとなり、Kr_x=1である場合には、Ki_x=Ki_b_xとなる。そして、Kr_xが“0”から“1”に近づくに伴い、第iゲイン係数Ki_xはKi_a_xからKi_b_x近づいていく。
同様に、式07yの演算に用いる各第iゲイン係数Ki_y(i=1,2,3)は、それぞれに対応する定数値Ki_a_y、Ki_b_yの重み付き平均値として決定される。そして、この場合、Ki_a_y、Ki_b_yにそれぞれ掛かる重みが、ゲイン調整パラメータKr_yに応じて変化させられる。このため、Ki_xの場合と同様に、Kr_yの値が“0”から“1”の間で変化するに伴い、第iゲイン係数Ki_yの値が、Ki_a_yとKi_b_yとの間で変化する。
Accordingly, each i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) used in the calculation of Expression 07x is determined as a weighted average value of the corresponding constant values Ki_a_x and Ki_b_x. In this case, the weights applied to Ki_a_x and Ki_b_x are changed according to the gain adjustment parameter Kr_x. Therefore, when Kr_x = 0, Ki_x = Ki_a_x, and when Kr_x = 1, Ki_x = Ki_b_x. As Kr_x approaches “1” from “0”, the i-th gain coefficient Ki_x approaches Ki_b_x from Ki_a_x.
Similarly, each i-th gain coefficient Ki_y (i = 1, 2, 3) used for the calculation of Expression 07y is determined as a weighted average value of the corresponding constant values Ki_a_y and Ki_b_y. In this case, the weights applied to Ki_a_y and Ki_b_y are changed according to the gain adjustment parameter Kr_y. Therefore, as in the case of Ki_x, as the value of Kr_y changes between “0” and “1”, the value of the i-th gain coefficient Ki_y changes between Ki_a_y and Ki_b_y.

補足すると、上記定数値Ki_a_x、Ki_b_x及びKi_a_y,Ki_b_y(i=1,2,3)は、前記ステップS6又は8において値が設定される定数パラメータに含まれるものである。
姿勢制御演算部80は、上記の如く決定した第1〜第3ゲイン係数K1_x,K2_x,K3_xを用いて前記式07xの演算を行うことで、X軸方向に輪転する仮想車輪62_xに係わる仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmdを算出する。
さらに詳細には、図14を参照して、姿勢制御演算部80は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_sに第1ゲイン係数K1_xを乗じてなる操作量成分u1_xと、基体傾斜角速度計測値θbdot_x_sに第2ゲイン係数K2_xを乗じてなる操作量成分u2_xとをそれぞれ、処理部80a,80bで算出する。さらに、姿勢制御演算部80は、重心速度推定値Vb_x_sと制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとの偏差(=Vb_x_s−Vb_x_mdfd)を演算部80dで算出し、この偏差に第3ゲイン係数K3_xを乗じてなる操作量成分u3_xを処理部80cで算出する。そして、姿勢制御演算部80は、これらの操作量成分u1_x,u2_x,u3_xを演算部80eにて加え合わせることにより、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_comを算出する。
Supplementally, the constant values Ki_a_x, Ki_b_x and Ki_a_y, Ki_b_y (i = 1, 2, 3) are included in the constant parameters whose values are set in step S6 or 8.
The attitude control calculation unit 80 calculates the expression 07x using the first to third gain coefficients K1_x, K2_x, and K3_x determined as described above, and thereby the virtual wheel related to the virtual wheel 62_x that rotates in the X-axis direction. Rotational angular acceleration command ωwdot_x_cmd is calculated.
In more detail, with reference to FIG. 14, the posture control calculation unit 80 adds the manipulated variable component u1_x obtained by multiplying the base body tilt angle deviation measured value θbe_x_s by the first gain coefficient K1_x and the base body tilt angular velocity measured value θbdot_x_s. The operation amount components u2_x obtained by multiplying the two gain coefficients K2_x are calculated by the processing units 80a and 80b, respectively. Further, the attitude control calculation unit 80 calculates a deviation (= Vb_x_s−Vb_x_mdfd) between the estimated center-of-gravity velocity value Vb_x_s and the target gravity center velocity for control Vb_x_mdfd (= Vb_x_s−Vb_x_mdfd), and multiplies this deviation by the third gain coefficient K3_x. The manipulated variable component u3_x is calculated by the processing unit 80c. Then, the attitude control calculation unit 80 calculates the virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_x_com by adding these manipulated variable components u1_x, u2_x, u3_x in the calculation unit 80e.

同様に、姿勢制御演算部80は、上記の如く決定した第1〜第3ゲイン係数K1_y,K2_y,K3_yを用いて前記式07yの演算を行うことで、Y軸方向に輪転する仮想車輪62_yに係わる仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_y_cmdを算出する。
この場合には、姿勢制御演算部80は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_y_sに第1ゲイン係数K1_yを乗じてなる操作量成分u1_yと、基体傾斜角速度計測値θbdot_y_sに第2ゲイン係数K2_yを乗じてなる操作量成分u2_yとをそれぞれ、処理部80a,80bで算出する。さらに、姿勢制御演算部80は、重心速度推定値Vb_y_sと制御用目標重心速度Vb_y_mdfdとの偏差(=Vb_y_s−Vb_y_mdfd)を演算部80dで算出し、この偏差に第3ゲイン係数K3_yを乗じてなる操作量成分u3_yを処理部80cで算出する。そして、姿勢制御演算部80は、これらの操作量成分u1_y,u2_y,u3_yを演算部80eにて加え合わせることにより、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_y_comを算出する。
Similarly, the posture control calculation unit 80 calculates the expression 07y using the first to third gain coefficients K1_y, K2_y, and K3_y determined as described above, so that the virtual wheel 62_y that rotates in the Y-axis direction is obtained. The related virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_y_cmd is calculated.
In this case, the posture control calculation unit 80 multiplies the operation amount component u1_y obtained by multiplying the base body tilt angle deviation measurement value θbe_y_s by the first gain coefficient K1_y and the base body tilt angular velocity measurement value θbdot_y_s by the second gain coefficient K2_y. The operation amount component u2_y is calculated by the processing units 80a and 80b, respectively. Further, the attitude control calculation unit 80 calculates a deviation (= Vb_y_s−Vb_y_mdfd) between the center-of-gravity velocity estimated value Vb_y_s and the control target center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd by the calculation unit 80d, and multiplies this deviation by the third gain coefficient K3_y. The manipulated variable component u3_y is calculated by the processing unit 80c. Then, the posture control calculation unit 80 calculates the virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_y_com by adding these manipulated variable components u1_y, u2_y, u3_y in the calculation unit 80e.

ここで、式07xの右辺の第1項(=第1操作量成分u1_x)及び第2項(=第2操作量成分u2_x)は、Y軸周り方向での基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_sを、フィードバック制御則としてのPD則(比例・微分則)により“0”に収束させる(基体傾斜角度計測値θb_x_sを目標値θb_x_objに収束させる)ためのフィードバック操作量成分としての意味を持つ。
また、式07xの右辺の第3項(=第3操作量成分u3_x)は、重心速度推定値Vb_x_sと目標重心速度Vb_x_mdfdとの偏差をフィードバック制御則としての比例則により“0”に収束させる(Vb_x_sをVb_x_mdfdに収束させる)ためのフィードバック操作量成分としての意味を持つ。これらのことは、式07yの右辺の第1〜第3項(第1〜第3操作量成分u1_y,u2_y,u3_y)についても同様である。
姿勢制御演算部80は、上記の如く、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_com,ωwdot_y_comを算出した後、次に、これらのωwdot_x_com,ωwdot_y_comをそれぞれ積分器80fにより積分することによって、前記仮想車輪回転速度指令ωw_x_com,ωw_y_comを決定する。
以上が姿勢制御演算部80の処理の詳細である。
Here, the first term (= first manipulated variable component u1_x) and the second term (= second manipulated variable component u2_x) on the right side of the expression 07x are the measured values of the base body tilt angle deviation θbe_x_s in the direction around the Y axis. It has a meaning as a feedback manipulated variable component for converging to “0” (converging the base body tilt angle measurement value θb_x_s to the target value θb_x_obj) by the PD law (proportional / differential law) as a feedback control law.
The third term (= third manipulated variable component u3_x) on the right side of Expression 07x converges the deviation between the center of gravity speed estimated value Vb_x_s and the target center of gravity speed Vb_x_mdfd to “0” by a proportional law as a feedback control law ( It has a meaning as a feedback manipulated variable component for converging Vb_x_s to Vb_x_mdfd). The same applies to the first to third terms (first to third manipulated variable components u1_y, u2_y, u3_y) on the right side of Expression 07y.
After calculating the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωwdot_x_com and ωwdot_y_com as described above, the attitude control calculation unit 80 then integrates the ωwdot_x_com and ωwdot_y_com by the integrator 80f, thereby obtaining the virtual wheel rotation speed command. ωw_x_com and ωw_y_com are determined.
The above is the details of the processing of the attitude control calculation unit 80.

補足すると、式07xの右辺の第3項を、Vb_x_sに応じた操作量成分(=K3_x・Vb_x_s)と、Vb_x_mdfdに応じた操作量成分(=−K3_x・Vb_x_mdfd)とに分離した式によって、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_comを算出するようにしてよい。同様に、式07yの右辺の第3項を、Vb_y_sに応じた操作量成分(=K3_y・Vb_y_s)と、Vb_y_mdfdに応じた操作量成分(=−K3_y・Vb_y_mdfd)とに分離した式によって、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_y_comを算出するようにしてよい。
また、本実施形態では、車両系重心点の挙動を制御するための操作量(制御入力)として、仮想車輪62_x,62_yの回転角加速度指令ωw_x_cmd,ωw_y_cmdを用いるようにしたが、例えば、仮想車輪62_x,62_yの駆動トルク、あるいは、この駆動トルクに各仮想車輪62_x,62_yの半径Rw_x,Rw_yを乗じてなる並進力(すなわち仮想車輪62_x,62_yと床面との間の摩擦力)を操作量として用いるようにしてもよい。
Supplementally, the third term on the right side of the expression 07x is hypothesized by an expression that is separated into an operation amount component (= K3_x · Vb_x_s) according to Vb_x_s and an operation amount component (= −K3_x · Vb_x_mdfd) according to Vb_x_mdfd. The wheel rotation angular acceleration command ωdotw_x_com may be calculated. Similarly, the third term on the right side of Expression 07y is divided into an operation amount component (= K3_y · Vb_y_s) according to Vb_y_s and an operation amount component (= −K3_y · Vb_y_mdfd) according to Vb_y_mdfd, The wheel rotation angular acceleration command ωdotw_y_com may be calculated.
In the present embodiment, the rotational angular acceleration commands ωw_x_cmd and ωw_y_cmd of the virtual wheels 62_x and 62_y are used as the operation amount (control input) for controlling the behavior of the vehicle system center-of-gravity point. 62_x, 62_y, or a translational force obtained by multiplying the driving torque by the radii Rw_x, Rw_y of the virtual wheels 62_x, 62_y (that is, frictional forces between the virtual wheels 62_x, 62_y and the floor surface). You may make it use as.

図10の説明に戻って、制御ユニット50は、次に、姿勢制御演算部80で上記の如く決定した仮想車輪回転速度指令ωw_x_com,ωw_y_comをモータ指令演算部82に入力し、該モータ指令演算部82の処理を実行することによって、電動モータ31Rの速度指令ω_R_comと電動モータ31Lの速度指令ω_L_comとを決定する。このモータ指令演算部82の処理は、前記リミット処理部86(図12参照)のXY−RL変換部86bの処理と同じである。
具体的には、モータ指令演算部82は、前記式01a,01bのωw_x,ωw_y,ω_R,ω_Lをそれぞれ、ωw_x_com,ωw_y_com,ω_R_cmd,ω_L_cmdに置き換えて得られる連立方程式を、ω_R_cmd,ω_L_cmdを未知数として解くことによって、電動モータ31R,31Lのそれぞれの速度指令ω_R_com,ω_L_comを決定する。
以上により前記ステップS9の車両制御演算処理が完了する。
Returning to the description of FIG. 10, the control unit 50 next inputs the virtual wheel rotational speed commands ωw_x_com and ωw_y_com determined by the attitude control calculation unit 80 as described above to the motor command calculation unit 82, and the motor command calculation unit By executing the process 82, the speed command ω_R_com of the electric motor 31R and the speed command ω_L_com of the electric motor 31L are determined. The processing of the motor command calculation unit 82 is the same as the processing of the XY-RL conversion unit 86b of the limit processing unit 86 (see FIG. 12).
Specifically, the motor command calculation unit 82 replaces ωw_x, ωw_y, ω_R, and ω_L in the equations 01a and 01b with ωw_x_com, ωw_y_com, ω_R_cmd, and ω_L_cmd, respectively, and sets ω_R_cmd and ω_L_cmd as unknowns. By solving, the speed commands ω_R_com and ω_L_com of the electric motors 31R and 31L are determined.
Thus, the vehicle control calculation process in step S9 is completed.

以上説明した如く制御ユニット50が制御演算処理を実行することによって、前記搭乗モード及び自立モードのいずれの動作モードにおいても、基本的には、基体2の姿勢が、前記基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s,θbe_y_sの両方が“0”となる姿勢(以下、この姿勢を基本姿勢という)に保たれるように、換言すれば、車両系重心点(車両・乗員全体重心点又は車両単体重心点)の位置が、車輪体5F及び車輪体5Rそれぞれの接地面を結ぶ直線のほぼ真上に位置する状態に保たれるように、操作量(制御入力)としての仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comが決定される。より詳しく言えば、基体2の姿勢を前記基本姿勢に保ちつつ、車両系重心点の移動速度の推定値としての重心速度推定値Vb_xy_sを制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdに収束させるように、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comが決定される。なお、制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdは、通常は(詳しくは搭乗モードで乗員等が車両1の付加的な推進力を付与しない限り)、“0”である。この場合には、基体2の姿勢を前記基本姿勢に保ちつつ、車両系重心点がほぼ静止するように、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comが決定されることとなる。   As described above, when the control unit 50 executes the control calculation process, the attitude of the base 2 is basically determined to be the measured value of the base body tilt angle deviation θbe_x_s in both the riding mode and the independent mode. , Θbe_y_s so as to maintain a posture where both are “0” (hereinafter, this posture is referred to as a basic posture), in other words, the vehicle system center-of-gravity point (vehicle / occupant overall center of gravity point or vehicle individual center-of-gravity point) The virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_xy_com as the operation amount (control input) is determined so that the position is maintained almost directly above the straight line connecting the ground contact surfaces of the wheel body 5F and the wheel body 5R. The More specifically, the virtual wheel rotation is performed so that the center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s as the estimated value of the moving speed of the vehicle system center-of-gravity point converges to the control target center-of-gravity speed Vb_xy_mdfd while maintaining the attitude of the base body 2 in the basic attitude. An angular acceleration command ωdotw_xy_com is determined. Note that the control target center-of-gravity velocity Vb_xy_mdfd is normally “0” (specifically, unless the passenger or the like gives additional propulsive force of the vehicle 1 in the boarding mode). In this case, the virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_xy_com is determined so that the center of gravity of the vehicle system is substantially stationary while maintaining the posture of the base body 2 in the basic posture.

そして、ωdotw_xy_comの各成分を積分してなる仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_comを変換してなる電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が、電動モータ31R,31Lの速度指令ω_R_cmd,ω_L_cmdとして決定される。さらに、その速度指令ω_R_cmd,ω_L_cmdに従って、各電動モータ31R,31Lの回転速度が制御される。ひいては車輪体5F及び車輪体5RのX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度が、ωw_x_comに対応する仮想車輪62_xの移動速度と、ωw_y_comに対応する仮想車輪62_yの移動速度とに各々一致するように制御される。
このため、例えば、Y軸周り方向で、実際の基体傾斜角度θb_xが目標値θb_x_objから前傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_x_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5F及び車輪体5Rが前方に向かって移動する。同様に、実際のθb_xが目標値θb_x_objから後傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_x_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5F及び車輪体5Rが後方に向かって移動する。
Then, the respective rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L obtained by converting the virtual wheel rotational angular velocity command ωw_xy_com obtained by integrating the components of ωdotw_xy_com are determined as the speed commands ω_R_cmd and ω_L_cmd of the electric motors 31R and 31L. Furthermore, the rotational speeds of the electric motors 31R and 31L are controlled in accordance with the speed commands ω_R_cmd and ω_L_cmd. As a result, the moving speeds of the wheel body 5F and the wheel body 5R in the X-axis direction and the Y-axis direction respectively match the moving speed of the virtual wheel 62_x corresponding to ωw_x_com and the moving speed of the virtual wheel 62_y corresponding to ωw_y_com. To be controlled.
For this reason, for example, when the actual base body tilt angle θb_x shifts forward from the target value θb_x_obj in the direction around the Y axis, the wheel body 5F and the wheel body 5F are used to eliminate the shift (to converge θbe_x_s to “0”). The wheel body 5R moves forward. Similarly, when the actual θb_x shifts backward from the target value θb_x_obj, the wheel body 5F and the wheel body 5R move rearward in order to eliminate the shift (to converge θbe_x_s to “0”).

また、例えば、X軸周り方向で、実際の基体傾斜角度θb_yが目標値θb_y_objから右傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_y_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5F及び車輪体5Rが右向きに移動する。同様に、実際のθb_yが目標値θb_y_objから左傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_y_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5F及び車輪体5Rが左向きに移動する。
さらに、実際の基体傾斜角度θb_x,θb_yの両方が、それぞれ目標値θb_x_obj,θb_y_objからずれると、θb_xのずれを解消するための車輪体5F及び車輪体5Rの前後方向の移動動作と、θb_yのずれを解消するための車輪体5F及び車輪体5Rの左右方向の移動動作とが合成され、車輪体5F及び車輪体5RがX軸方向及びY軸方向の合成方向(X軸方向及びY軸方向の両方向に対して傾斜した方向)に移動することとなる。
Further, for example, when the actual base body tilt angle θb_y shifts to the right tilt side from the target value θb_y_obj in the direction around the X axis, the wheel body 5F and the wheel are removed in order to eliminate the shift (to converge θbe_y_s to “0”). The body 5R moves to the right. Similarly, when the actual θb_y shifts to the left side from the target value θb_y_obj, the wheel body 5F and the wheel body 5R move to the left in order to eliminate the shift (to converge θbe_y_s to “0”).
Further, when both the actual base body tilt angles θb_x and θb_y deviate from the target values θb_x_obj and θb_y_obj, respectively, the moving operation of the wheel body 5F and the wheel body 5R in the front-rear direction and the deviation of θb_y to eliminate the deviation of θb_x. The wheel body 5F and the wheel body 5R are moved in the left-right direction to eliminate the problem, and the wheel body 5F and the wheel body 5R It moves in a direction inclined with respect to both directions.

このようにして、基体2が前記基本姿勢から傾くと、その傾いた側に向かって、車輪体5F及び車輪体5Rが移動することとなる。従って、例えば前記搭乗モードにおいて、乗員が意図的にその上体を傾けると、その傾けた側に、車輪体5F及び車輪体5Rが移動することとなる。
なお、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdが“0”である場合には、基体2の姿勢が基本姿勢に収束すると、車輪体5F及び車輪体5Rの移動もほぼ停止する。また、例えば、基体2のY軸周り方向の傾斜角度θb_xを基本姿勢から傾いた一定の角度に維持すると、車輪体5F及び車輪体5RのX軸方向の移動速度は、その角度に対応する一定の移動速度(制御用目標重心速度Vb_x_mdfdと一定の定常偏差を有する移動速度)に収束する。このことは、基体2のX軸周り方向の傾斜角度θb_yを基本姿勢から傾いた一定の角度に維持した場合も同様である。
Thus, when the base body 2 is tilted from the basic posture, the wheel body 5F and the wheel body 5R move toward the tilted side. Therefore, for example, in the boarding mode, when the occupant intentionally tilts the upper body, the wheel body 5F and the wheel body 5R move to the tilted side.
When the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd are “0”, when the posture of the base body 2 converges to the basic posture, the movement of the wheel body 5F and the wheel body 5R almost stops. Further, for example, when the inclination angle θb_x in the direction around the Y axis of the base body 2 is maintained at a constant angle inclined from the basic posture, the moving speeds in the X axis direction of the wheel bodies 5F and 5R are constant corresponding to the angles. (The moving speed having a constant steady-state deviation with the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd). The same applies to the case where the inclination angle θb_y of the base 2 in the direction around the X axis is maintained at a constant angle inclined from the basic posture.

ところで、前記車両系重心点が、車輪体5F及び車輪体5Rそれぞれの接地点を結ぶ直線上に位置する状態、或いは、複数の車輪それぞれが有する移動動作部の中心位置を結ぶ多角形の内側に重心点が位置する状態(基準状態)では、車輪体5F及び車輪体5Rを移動させずとも、基体2が傾倒しない状態であるから、該基準状態では車輪体5F及び車輪対5Rが停止することが望ましい。そして、基体傾斜角度θb_xyの目標値θb_xy_objは、基本的に基準状態での基体傾斜角度θb_xyが目標値θb_xy_objに対してずれを生じる場合が多々ある。
このような場合には、基体傾斜角度θb_xy_sと、基体傾斜角度θb_xyの目標値θb_xy_objとのずれにより(乗員が無意識にその状態をシート部12及び基体2と共に傾けた状態となっており)、車輪体5F及び車輪体5Rが移動することになる。
By the way, the vehicle system center-of-gravity point is located on a straight line connecting the ground contact points of the wheel body 5F and the wheel body 5R, or inside the polygon that connects the center positions of the moving operation parts of each of the plurality of wheels. In the state where the center of gravity is located (reference state), the base body 2 is not tilted without moving the wheel body 5F and the wheel body 5R. Therefore, the wheel body 5F and the wheel pair 5R are stopped in the reference state. Is desirable. In many cases, the target value θb_xy_obj of the base body tilt angle θb_xy basically deviates from the target value θb_xy_obj in the base body tilt angle θb_xy in the reference state.
In such a case, the wheel is caused by a deviation between the base body tilt angle θb_xy_s and the target value θb_xy_obj of the base body tilt angle θb_xy (the passenger is unconsciously tilted with the seat portion 12 and the base body 2). The body 5F and the wheel body 5R move.

そこで、本実施形態では、電動車両(電動車両の受信位置)が移動しないように、スライダー制御部75がスライダー駆動指令S_cmdを算出してアクチュエータ422を駆動し、車輪体5F及び車輪体5Rを基体2に対して相対移動させて基体2の水平性を保持している。
すなわち、スライダー制御部75が、重心速度推定値Vb_xy_sに基づいてアクチュエータ422を駆動して車輪体5F及び車輪体5Rそれぞれを相対移動させると共に、制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdを算出して、重心速度制限部76により算出された制御用目標重心速度Vb_xy_mdfd0を補正する。姿勢制御演算部80は、補正された制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdに基づいて、仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを決定する。
具体的には、制御ユニット50は、図15のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で逐次実行することによって、スライダー駆動指令S_cmdを更新すると共に、更新したスライダー駆動指令S_cmdと共に算出された制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdを用いて、仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを決定する。
Therefore, in this embodiment, the slider control unit 75 calculates the slider drive command S_cmd and drives the actuator 422 so that the electric vehicle (the reception position of the electric vehicle) does not move, and the wheel body 5F and the wheel body 5R are based on the base body. The base 2 is kept horizontal by being moved relative to the base 2.
That is, the slider control unit 75 drives the actuator 422 based on the center of gravity speed estimated value Vb_xy_s to move the wheel body 5F and the wheel body 5R, and calculates the control target center of gravity speed correction value Vb_y_cancel_cmd. The control target center-of-gravity speed Vb_xy_mdfd0 calculated by the speed limiter 76 is corrected. The attitude control calculation unit 80 determines a virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd based on the corrected control target center-of-gravity velocity Vb_xy_mdfd.
Specifically, the control unit 50 updates the slider drive command S_cmd by sequentially executing the processing shown in the flowchart of FIG. 15 at a predetermined control processing cycle, and the control calculated together with the updated slider drive command S_cmd. The virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd is determined using the target center-of-gravity velocity correction value Vb_y_cancel_cmd.

以下、説明すると、制御ユニット50は、まずステップS21で、スライダー駆動指令S_cmdを更新する更新条件が成立するか否かを判断して、判断に応じた切替信号がスライダー動作切替部752に入力される。
具体的な条件としては、種々のものが考えられるが、例えば、電動車両1に乗員が搭乗している状態において操作を許容するように基体2及びシート部12の所定位置に設けられたボタン型のスイッチの出力がON状態となっている場合や、加重センサ54の出力により示される荷重の計測値が乗員の搭乗を示したときから一定時間内(搭乗時からタイマがタイムアップするまでの所定時間内)であること等である。このとき、スライダー動作切替部752は、スライダー動作を行うモードとなる。
In the following, the control unit 50 first determines in step S21 whether an update condition for updating the slider drive command S_cmd is satisfied, and a switching signal corresponding to the determination is input to the slider operation switching unit 752. The
Various specific conditions are conceivable. For example, a button type provided at a predetermined position of the base 2 and the seat portion 12 so as to allow an operation in a state where an occupant is on the electric vehicle 1. When the switch output is ON, or when the load measurement value indicated by the output of the weight sensor 54 indicates that the occupant has boarded, within a certain time (from the time of boarding until the timer expires) It is within time). At this time, the slider operation switching unit 752 is in a mode for performing a slider operation.

そして、制御ユニット50は、更新条件が成立する場合には、ステップS22の第1モードの演算処理を実行し、スライダー駆動指令S_cmdを更新するトリガ入力がない場合には、ステップS23の第2モードの演算処理を実行する。
ここで、本実施形態における第1モードは、スライダー駆動指令S_cmdを更新しつつ、仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを決定する演算処理であり、第2モードは、第1モードで相対移動により移動した位置において車輪体5F及び車輪対5Rを駆動する仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを決定する演算処理である。
なお、第1モード及び第2モードのいずれの演算処理においても、制御ユニット50の姿勢制御演算部80が前述の如く仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを決定し、決定した仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdをモータ指令演算部82に入力し、該モータ指令演算部82が処理を実行する一連の処理を継続している。
When the update condition is satisfied, the control unit 50 executes the first mode calculation process of step S22, and when there is no trigger input for updating the slider drive command S_cmd, the second mode of step S23. The calculation process is executed.
Here, the first mode in the present embodiment is a calculation process for determining the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd while updating the slider drive command S_cmd, and the second mode is a position moved by relative movement in the first mode. Is a calculation process for determining a virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd for driving the wheel body 5F and the wheel pair 5R.
In any of the calculation processes in the first mode and the second mode, the attitude control calculation unit 80 of the control unit 50 determines the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd as described above, and uses the determined virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd as the motor. A series of processes that are input to the command calculation unit 82 and executed by the motor command calculation unit 82 are continued.

まず、ステップS22の第1モードの演算について説明する。
第1モードの演算処理において、姿勢制御演算部80は、前式07x,07yにより仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_xy_cmdを決定する処理において、スライダー制御部75が算出した制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdにより補正された目標重心速度Vb_xy_mdmfを用いる。なお、スライダー駆動指令S_cmdの初期値は、”0”に設定されている。
制御ユニット50において、スライダー制御部75が重心速度推定値Vb_y_sをより”0”に近づけるように、スライダー制御指令S_cmdを算出する。また、スライダー制御部75は、車輪体5F及び車輪体5Rを相対移動させることにより生じるずれを制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdを算出し、制御用目標重心速度Vb_y_mdmfを補正する。
First, the calculation in the first mode in step S22 will be described.
In the calculation process of the first mode, the attitude control calculation unit 80 uses the control target center-of-gravity velocity correction value Vb_y_cancel_cmd calculated by the slider control unit 75 in the process of determining the virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_xy_cmd using the previous expressions 07x and 07y. The corrected target center-of-gravity velocity Vb_xy_mdmf is used. The initial value of the slider drive command S_cmd is set to “0”.
In the control unit 50, the slider control unit 75 calculates the slider control command S_cmd so that the estimated center-of-gravity velocity value Vb_y_s is closer to “0”. Further, the slider control unit 75 calculates a control target center-of-gravity speed correction value Vb_y_cancel_cmd for a shift caused by relative movement of the wheel body 5F and the wheel body 5R, and corrects the control target center-of-gravity speed Vb_y_mdmf.

このように、重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s,Vb_y_s)の積分値をフィードバックする制御系において、スライダー制御指令S_cmdを決定することで、定常偏差を抑制することができ、重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s,Vb_y_s)を0に収束させることができる。これにより、電動車両1の移動を抑制して停止させることができると共に、電動車両が停止した状態で乗員が車両系重心点を、車輪体5F及び車輪体5Rの接地点を結ぶ直線状に位置させることができ、車両の水平性、(すなわち、θb_xy_objがほぼ”0”)を停止状態で保つことができる。
なお、第1モードの演算処理は、ステップS21の判断が”YES”である限り、継続して実行される。すなわち、スライダー制御指令S_cmdを更新する更新条件が成立する限り継続して実行され、更新条件が成立しなくなった時点で第1モードの演算処理が終了される。そのため、基体2又はシート部12の所定位置に設けられたボタン型のスイッチの出力が更新条件となる場合には、電動車両1に搭乗した乗員によりスイッチが押し続けられる限り、第1モードの演算処理が実行され、(重心速度推定値Vb_xy_sが0に収束して電動車両1が停止して)乗員がスイッチから手を離したタイミングで、第1モードの演算処理が終了される。
In this way, in the control system that feeds back the integrated value of the center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s (Vb_x_s, Vb_y_s), the steady-state deviation can be suppressed by determining the slider control command S_cmd, and the center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s (Vb_x_s , Vb_y_s) can be converged to zero. Thereby, while the movement of the electric vehicle 1 can be suppressed and stopped, the occupant positions the vehicle system center-of-gravity point in a straight line connecting the ground point of the wheel body 5F and the wheel body 5R with the electric vehicle stopped. And the level of the vehicle (that is, θb_xy_obj is almost “0”) can be maintained in a stopped state.
The calculation process in the first mode is continuously executed as long as the determination in step S21 is “YES”. That is, it is continuously executed as long as the update condition for updating the slider control command S_cmd is satisfied, and the calculation process in the first mode is terminated when the update condition is not satisfied. Therefore, when the output of the button-type switch provided at a predetermined position of the base body 2 or the seat portion 12 is an update condition, as long as the switch continues to be pressed by an occupant on the electric vehicle 1, the calculation in the first mode is performed. The processing is executed, and the calculation process in the first mode is completed at the timing when the occupant releases the switch (the center of gravity speed estimated value Vb_xy_s converges to 0 and the electric vehicle 1 stops).

また、荷重センサ54の出力により示される荷重の計測値が乗員の搭乗を示したときから一定時間内であることが更新条件の場合には、搭乗時からタイマがタイムアップするまでの所定時間内は、第1モードの演算処理が実行され、タイマがタイムアップしたタイミングで、第1モードの演算処理が終了される。
なお、第1モードの演算処理の終了条件を更新条件とは別に設定するようにしてもよい。例えば、第1モードの演算処理の結果、電動車両1の重心速度推定値Vb_xy_sが”0”又はほぼ”0”に等しい状態であることを第1モードの演算処理の終了条件としてもよい。
In addition, in the case where the update condition is that the measured value of the load indicated by the output of the load sensor 54 indicates that the occupant is on board within a certain period of time, within a predetermined time from when the boarding is started until the timer expires. The first mode calculation process is executed, and the first mode calculation process is terminated when the timer expires.
It should be noted that the end condition of the calculation process in the first mode may be set separately from the update condition. For example, as a result of the calculation process in the first mode, the center-of-gravity velocity estimated value Vb_xy_s of the electric vehicle 1 may be in a state equal to “0” or almost “0” as an end condition of the calculation process in the first mode.

次に、ステップS23の第2モードの演算処理において、姿勢制御演算部80は、ステップS22で相対移動された車輪体5F及び車輪体5Rの位置に基づいて前式07x、07yにより仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_xy_cmdを決定する。このとき、スライダー動作切替部752は、切替信号に応じてスライダー動作を行わないモードを選択して、スライダー機構を動作させず、また、スライダー制御部75が出力する制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdを”0”とする。   Next, in the calculation process of the second mode in step S23, the attitude control calculation unit 80 calculates the virtual wheel rotation angle according to the previous expressions 07x and 07y based on the positions of the wheel body 5F and the wheel body 5R relatively moved in step S22. The acceleration command ωwdot_xy_cmd is determined. At this time, the slider operation switching unit 752 selects a mode in which the slider operation is not performed according to the switching signal, does not operate the slider mechanism, and the control target center-of-gravity velocity correction value Vb_y_cancel_cmd output by the slider control unit 75. Is “0”.

以上が、本実施形態におけるステップS22の第1モード及びステップS23の第2モードの演算処理である。
なお、本実施形態において、乗員等による電動車両1の操縦操作(電動車両に推進力を付加する操作)によって要求されていると推定される上記重心速度Vb_xyの要求値として要求重心速度Vb_xy_aimがない場合、すなわち、要求重心速度Vb_xy_aimが”0”の場合について説明したが、要求重心速度Vb_xy_aimが存在しえる場合には、図15のステップS21の判定処理の前に、要求重心速度Vb_xy_aimの有無を判断する判断ブロックを設けて、要求重心速度Vb_xy_aimがない場合(要求重心速度Vb_xy_aimが”0”の場合)にのみ、前記第1モード及び前記第2モードの演算処理を行うように構成してもよい。
また、既に第1モードの演算処理が実行されている状態で、要求重心速度Vb_xy_aimを検出した場合には、該第1モードの演算処理を終了し、該第1モードで更新された車輪体5F及び車輪体5Rの相対移動後の位置により、第2モードの演算処理を実行するように構成してもよい。
The above is the arithmetic processing in the first mode in step S22 and the second mode in step S23 in the present embodiment.
In the present embodiment, there is no required center-of-gravity speed Vb_xy_aim as a required value of the center-of-gravity speed Vb_xy estimated to be required by a steering operation of the electric vehicle 1 by an occupant or the like (an operation for adding a propulsive force to the electric vehicle). In this case, that is, the case where the required center-of-gravity speed Vb_xy_aim is “0” has been described. It is also possible to provide a determination block for determining and perform the calculation processing in the first mode and the second mode only when the required center-of-gravity speed Vb_xy_aim is not present (when the required center-of-gravity speed Vb_xy_aim is “0”). Good.
In addition, when the requested center-of-gravity speed Vb_xy_aim is detected in the state in which the calculation process in the first mode has already been performed, the calculation process in the first mode is terminated, and the wheel body 5F updated in the first mode. The second mode calculation process may be executed based on the position of the wheel body 5R after the relative movement.

また、例えば、前記要求重心速度生成部74で生成される要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimの両方が“0”となっている状況において、基体2の前記基本姿勢からの傾き量(基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s,θbe_y_s)が比較的大きくなり、それを解消し、もしくはその傾き量を維持するために必要な車輪体5F及び車輪体5RのX軸方向及びY軸方向の一方又は両方の移動速度(これらの移動速度は、それぞれ、図13に示した前記重心速度定常偏差予測値Vb_x_prd、Vb_y_prdに相当する)が、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度を許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になるような状況では、該車輪体5F及び車輪体5Rの移動速度に対して逆向きとなる速度(詳しくは、Vw_x_lim2−Vb_x_prd及びVw_y_lim2−Vb_y_prd)が制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdとして決定される。そして、制御入力を構成する操作量成分のうちの操作量成分u3_x,u3_yが、この制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdに重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sをそれぞれ収束させるように決定される。このため、基体2の前記基本姿勢からの傾き量が過大になるのを予防し、ひいては、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度が高速になり過ぎるのが防止される。   Further, for example, in a situation where both the required center of gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim generated by the required center of gravity speed generation unit 74 are “0”, the amount of inclination of the base body 2 from the basic posture (base body tilt angle deviation measurement) The value θbe_x_s, θbe_y_s) is relatively large, and the moving speed of one or both of the wheel body 5F and the wheel body 5R in the X-axis direction and the Y-axis direction necessary for eliminating or maintaining the inclination amount ( These movement velocities correspond to the center of gravity speed steady deviation predicted values Vb_x_prd and Vb_y_prd shown in FIG. 13, respectively, so that the rotational angular velocities of one or both of the electric motors 31R and 31L deviate from the allowable range. In a situation where the movement speed is excessive, the speeds opposite to the movement speed of the wheel body 5F and the wheel body 5R (specifically, Vw_x_lim2-Vb_x_prd and Vw_y_lim2-Vb_y _prd) is determined as the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd. Then, the operation amount components u3_x and u3_y among the operation amount components constituting the control input are determined so as to converge the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s to the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively. For this reason, it is possible to prevent the amount of inclination of the base body 2 from the basic posture from becoming excessive, and consequently, the rotational angular velocity of one or both of the electric motors 31R and 31L is prevented from becoming too high.

さらに、前記ゲイン調整部78では、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sの一方又は両方が大きくなり、ひいては、基体2の前記基本姿勢からの傾きを解消し、もしくはその傾き量を維持するために必要な車輪体5F及び車輪体5RのX軸方向及びY軸方向の一方又は両方の移動速度が、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度を許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になる恐れがある状況では、その逸脱が顕著になるほど(詳しくは、図11に示すVover_x,Vover_yの絶対値が大きくなるほど)、前記ゲイン調整パラメータKr_x,Kr_yの一方又は両方が“0”から“1”に近づけられる。
この場合、前記式09xにより算出される各第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)は、Kr_xが“1”に近づくほど、最小側の定数値Ki_a_xから最大側の定数値Ki_b_xに近づく。このことは、前記式09yにより算出される各第iゲイン係数Ki_y(i=1,2,3)についても同様である。
Further, in the gain adjusting unit 78, one or both of the center-of-gravity velocity estimated values Vb_x_s and Vb_y_s are increased, and as a result, it is necessary for eliminating the inclination of the base body 2 from the basic posture or maintaining the inclination amount. Excessive movement in which the moving speed of one or both of the wheel body 5F and the wheel body 5R in the X-axis direction and the Y-axis direction causes the rotational angular speed of one or both of the electric motors 31R and 31L to deviate from the allowable range. In a situation where there is a risk of speed, as the deviation becomes more prominent (specifically, as the absolute values of Vover_x and Vover_y shown in FIG. 11 increase), one or both of the gain adjustment parameters Kr_x and Kr_y is from “0”. It can be brought close to “1”.
In this case, each i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) calculated by Expression 09x is changed from the minimum constant value Ki_a_x to the maximum constant value Ki_b_x as Kr_x approaches “1”. Get closer. The same applies to each i-th gain coefficient Ki_y (i = 1, 2, 3) calculated by the expression 09y.

そして、上記ゲイン係数の絶対値が大きくなることによって、基体2の傾きの変化に対する操作量(仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd,ωdotw_y_cmd)の感度が高まる。従って、基体2の基本姿勢からの傾き量が大きくなろうとすると、それを素早く解消するように、車輪体5F及び車輪体5Rの移動速度が制御されることとなる。従って、基体2が基本姿勢から大きく傾くことが強めに抑制され、ひいては、車輪体5F及び車輪体5RのX軸方向及びY軸方向の一方又は両方の移動速度が、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度を許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になるのを防止することができる。
また、搭乗モードにおいて、要求重心速度生成部74が、乗員等の操縦操作による要求に応じて要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aim(Vb_x_aim,Vb_y_aimの一方又は両方が“0”でない要求重心速度)を生成した場合には、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度が許容範囲を逸脱するような高速の回転角速度にならない限り(詳しくは図12に示すVw_x_lim2,Vw_y_lim2がVb_x_t,Vb_y_tにそれぞれ一致する限り)、要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimがそれぞれ前記制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdとして決定される。このため、要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimを実現するように(実際の重心速度が要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimに近づくように)、車輪体5F及び車輪体5Rの移動速度が制御される。
As the absolute value of the gain coefficient increases, the sensitivity of the operation amount (virtual wheel rotation angular acceleration commands ωdotw_x_cmd, ωdotw_y_cmd) with respect to the change in the inclination of the base body 2 increases. Therefore, when the inclination amount of the base body 2 from the basic posture is increased, the moving speeds of the wheel body 5F and the wheel body 5R are controlled so as to be quickly eliminated. Accordingly, it is strongly suppressed that the base body 2 is greatly inclined from the basic posture, and as a result, the moving speed of one or both of the wheel body 5F and the wheel body 5R in the X-axis direction and the Y-axis direction is one of the electric motors 31R and 31L. Alternatively, it is possible to prevent an excessive movement speed that would cause both rotational angular velocities to deviate from the allowable range.
Further, in the boarding mode, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 generates the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim, Vb_y_aim (the requested center-of-gravity speed where one or both of Vb_x_aim, Vb_y_aim are not “0”) in response to a request by a steering operation by an occupant or the like. In this case, unless one or both of the electric motors 31R and 31L has a high rotational angular velocity that deviates from the allowable range (specifically, as long as Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 shown in FIG. 12 match Vb_x_t and Vb_y_t, respectively). ), The required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim are determined as the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively. Therefore, the moving speeds of the wheel body 5F and the wheel body 5R are controlled so as to realize the required center of gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim (so that the actual center of gravity speed approaches the required center of gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim).

スライダー制御部75は、重心速度算出部72が算出する重心速度推定値Vb_xy_sに応じて、スライダー機構により左右方向に移動する車輪3(4)の移動量及び方向を示すスライダー指令値を算出する。また、スライダー制御部75は、算出したスライダー指令値に基づいた制御用目標重心速度補正値Vb_y_cancel_cmdにより制御用目標重心速度Vb_xy_mdmfを補正し、スライダー機構による車輪3(4)の移動量及び方向を車輪体5F(5R)の左右方向の移動量及び方向にフィードバックする構成となっている。これにより、スライダー機構による左右方向の移動(相対移動)量及び方向と同じ移動量及び方向に車輪体5F(5R)を駆動することにより、スライダー機構による相対移動により車輪体5F(5R)と床面上との間に生じる摩擦を軽減し、基体2の向きが変わることを防ぐことができる。   The slider control unit 75 calculates a slider command value indicating the amount and direction of movement of the wheel 3 (4) moving in the left-right direction by the slider mechanism, in accordance with the center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s calculated by the center-of-gravity speed calculating unit 72. Further, the slider control unit 75 corrects the control target center-of-gravity speed Vb_xy_mdmf by the control target center-of-gravity speed correction value Vb_y_cancel_cmd based on the calculated slider command value, and determines the movement amount and direction of the wheel 3 (4) by the slider mechanism. The configuration is such that the body 5F (5R) is fed back in the amount and direction of movement in the left-right direction. Thus, by driving the wheel body 5F (5R) in the same amount and direction of movement (relative movement) in the left and right direction by the slider mechanism, the wheel body 5F (5R) and the floor are moved by the relative movement by the slider mechanism. Friction generated between the surface and the surface can be reduced, and the orientation of the substrate 2 can be prevented from changing.

ここで、本実施形態と本発明との対応関係を補足しておく。
本実施形態では、車両1に搭乗する乗員の前後方向(X軸方向)、左右方向(Y軸方向)が、それぞれ、本発明における第1の方向、第2の方向に相当する。
そして、前記要求重心速度生成部74により、本発明における目標速度決定手段が実現される。この場合、本実施形態では、車両系重心点(より正確には車両・乗員全体重心点)が、本発明における車両の所定の代表点に相当し、この車両系重心点の速度ベクトル↑Vbの目標値である要求重心速度ベクトル↑Vb_aimが、本発明における目標速度ベクトルに相当する。
また、前記重心速度制限部76、姿勢制御演算部80及びモータ指令演算部82により、本発明における移動動作部制御手段が実現される。
Here, the correspondence between the present embodiment and the present invention will be supplemented.
In the present embodiment, the front-rear direction (X-axis direction) and the left-right direction (Y-axis direction) of the passenger boarding the vehicle 1 correspond to the first direction and the second direction in the present invention, respectively.
The required center-of-gravity speed generation unit 74 implements a target speed determination means in the present invention. In this case, in this embodiment, the vehicle system center-of-gravity point (more precisely, the vehicle / occupant overall center-of-gravity point) corresponds to a predetermined representative point of the vehicle in the present invention, and the vehicle system center-of-gravity point velocity vector ↑ Vb The required center-of-gravity velocity vector ↑ Vb_aim, which is a target value, corresponds to the target velocity vector in the present invention.
Further, the center-of-gravity speed limiting unit 76, the attitude control calculation unit 80, and the motor command calculation unit 82 implement the moving operation unit control means in the present invention.

次に、以上説明した実施形態に係わる変形態様に関していくつか説明しておく。
前記実施形態では、前輪3及び後輪4は、図3から図6において示した全方向駆動車輪
である場合について説明したが、前輪3及び後輪4のいずれか一方が全方向駆動車輪であってもよい。
また、前記実施形態では、前輪3及び後輪4共にスライダー機構により左右方向(Y方向)に基体に対して相対移動可能となっている場合について説明したが、前輪3及び後輪4のいずれか一方のみが相対移動可能となっていてもよい。例えば、図16に示すように、前輪4のみがスライダー機構により左右方向に相対移動可能となっていてもよい。この場合も、図16(b)に示すように、実施形態と同様に前輪3を相対移動させることにより、前輪3と後輪4とがそれぞれ有する移動動作部(5F,5R)の中心位置を結ぶ直線の真上に重心点Gを位置させることになる。
Next, some modifications relating to the embodiment described above will be described.
In the above embodiment, the front wheel 3 and the rear wheel 4 are described as being omnidirectional driving wheels shown in FIGS. 3 to 6, but either the front wheel 3 or the rear wheel 4 is an omnidirectional driving wheel. May be.
In the above-described embodiment, the case where both the front wheel 3 and the rear wheel 4 are movable relative to the base body in the left-right direction (Y direction) by the slider mechanism has been described. Only one of them may be relatively movable. For example, as shown in FIG. 16, only the front wheel 4 may be relatively movable in the left-right direction by the slider mechanism. Also in this case, as shown in FIG. 16 (b), by moving the front wheel 3 relative to each other as in the embodiment, the center positions of the moving operation portions (5F, 5R) respectively included in the front wheel 3 and the rear wheel 4 are obtained. The barycentric point G is positioned immediately above the connecting straight line.

また、前記実施形態では、前輪3及び後輪4の2つの車輪を備える場合について説明したが、図17に示すように、3つの車輪を備える電動車両であってもよい。例えば、電動車両は、基体2と、基体2に取り付けられた前輪3と、基体に相対移動可能なスライダー機構を有している前輪3と、シャフト231と、シャフト231の両端それぞれに接続された右後輪232及び左後輪233と、シャフト231と基体2との間に設けられたねじり方向に回転自在のジョイント234とを備えている。この場合、図17(b)に示すように、スライダー制御部75及びスライダー指令演算部85は、前輪3、右後輪232、及び左後輪234それぞれの中心点を結ぶ三角形内に重心点Gが位置するように前輪3を相対移動させる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the two wheels of the front wheel 3 and the rear wheel 4 were provided, as shown in FIG. 17, an electric vehicle provided with three wheels may be sufficient. For example, the electric vehicle is connected to the base 2, the front wheel 3 attached to the base 2, the front wheel 3 having a slider mechanism that can move relative to the base, the shaft 231, and both ends of the shaft 231. A right rear wheel 232 and a left rear wheel 233, and a joint 234 that is provided between the shaft 231 and the base 2 and is rotatable in the torsion direction. In this case, as shown in FIG. 17B, the slider control unit 75 and the slider command calculation unit 85 have the center of gravity G within the triangle connecting the center points of the front wheel 3, the right rear wheel 232, and the left rear wheel 234. The front wheel 3 is relatively moved so that is positioned.

また、前記実施形態では、前輪3及び後輪4の2つの車輪を左右方向に移動させる機構として、図18に示す機構を用いてもよい。図18に示すように、基体2に設けられた左アーム支持部241及び右アーム支持部242と、右アーム支持部241に内蔵された右アクチュエータ243と、左アーム支持部242に内蔵された左アクチュエータ244と、右アクチュエータ243の回転軸243aに一方の端部が接続された右アーム245と、左アクチュエータ244の回転軸244aに一方の端部が接続された左アーム246と、一方の端部が右アーム245の他方の端部に揺動可能に支持され他方の端部が左アーム246の他方の端部に揺動可能に支持された車輪支持部247と、車輪支持部247にカバー部材21が固定された車輪3(4)とを有するスライダー機構であってもよい。この場合、スライダー指令演算部85は、右アクチュエータ243及び左アクチュエータ244のそれぞれに駆動指令を出力し車輪3(4)を左右方向に移動させる。   Moreover, in the said embodiment, you may use the mechanism shown in FIG. 18 as a mechanism which moves two wheels, the front wheel 3 and the rear wheel 4, in the left-right direction. As shown in FIG. 18, the left arm support 241 and the right arm support 242 provided on the base 2, the right actuator 243 built in the right arm support 241, and the left built in the left arm support 242. Actuator 244, right arm 245 having one end connected to rotating shaft 243a of right actuator 243, left arm 246 having one end connected to rotating shaft 244a of left actuator 244, and one end Is supported at the other end of the right arm 245 so as to be swingable, and the other end is supported at the other end of the left arm 246 so as to be swingable. The wheel support 247 has a cover member. A slider mechanism having a wheel 3 (4) to which 21 is fixed may be used. In this case, the slider command calculation unit 85 outputs a drive command to each of the right actuator 243 and the left actuator 244 to move the wheel 3 (4) in the left-right direction.

また、スライダー動作切替部752は、外部から入力される切替信号に応じてモードを切り替えるとしたが、これに限らず、例えば、ステップフロア9、或いは、荷台17に加重の変動を検出する加重センサを設け、加重センサにより加重の変化を検出した場合にスライダー動作をするようにしてもよい。   In addition, the slider operation switching unit 752 switches the mode according to a switching signal input from the outside. However, the present invention is not limited to this, and for example, a weight sensor that detects a change in weight on the step floor 9 or the loading platform 17. And a slider operation may be performed when a change in weight is detected by a weight sensor.

また、前記各実施形態では、図1及び図2に示した構造の車両1を例示したが、本発明における全方向移動車両1は、本実施形態で例示した車両に限られるものではない。
具体的には、本実施形態の車両1の移動動作部としての車輪体5F及び車輪体5Rは一体構造のものであるが、例えば、前記特許文献2の図10に記載されているような構造のものであってもよい。すなわち、剛性を有する円環状の軸体に、複数のローラをその軸心が該軸体の接線方向に向くようにして回転自在に外挿し、これらの複数のローラを軸体に沿って円周方向に配列させることによって、車輪体を構成してもよい。
さらに移動動作部は、例えば、特許文献1の図3に記載されているようなクローラ状の構造のものであってもよい。
Moreover, in each said embodiment, although the vehicle 1 of the structure shown in FIG.1 and FIG.2 was illustrated, the omnidirectional vehicle 1 in this invention is not restricted to the vehicle illustrated in this embodiment.
Specifically, the wheel body 5F and the wheel body 5R as the moving operation unit of the vehicle 1 according to the present embodiment have an integral structure. For example, the structure described in FIG. It may be. That is, a plurality of rollers are extrapolated on a rigid annular shaft body so that the shaft centers in the tangential direction of the shaft body, and the plurality of rollers are circumferentially arranged along the shaft body. You may comprise a wheel body by arranging in a direction.
Further, the moving operation unit may have a crawler-like structure as described in FIG.

あるいは、例えば、前記特許文献1の図5、特許文献2の図7、もしくは特許文献3の図1に記載されているように、移動動作部を球体により構成し、この球体を、アクチュエータ装置(例えば前記車輪体5F及び車輪体5Rを有するアクチュエータ装置)によりX軸周り方向及びY軸周り方向に回転駆動するように車両を構成してもよい。
また、本実施形態では、乗員の搭乗部として着座部7を備えた車両1を例示したが、本発明における全方向移動車両は、例えば特許文献2の図8に見られるように、乗員が両足を載せるステップと、そのステップ上で起立した乗員が把持する部分とを基体に組付けた構造の車両であってもよい。
このように本発明は、前記特許文献1〜3等に見られる如き、各種の構造の全方向移動車両に適用することが可能である。
Alternatively, for example, as described in FIG. 5 of Patent Document 1, FIG. 7 of Patent Document 2, or FIG. 1 of Patent Document 3, the moving operation unit is configured by a sphere, and this sphere is used as an actuator device ( For example, the vehicle may be configured to be rotationally driven in the direction around the X axis and the direction around the Y axis by the actuator device having the wheel body 5F and the wheel body 5R).
Moreover, in this embodiment, although the vehicle 1 provided with the seating part 7 was illustrated as a passenger | crew's boarding part, as shown in FIG. The vehicle may have a structure in which the step of placing the vehicle and the portion gripped by the occupant standing on the step are assembled to the base body.
As described above, the present invention can be applied to omnidirectional vehicles having various structures as seen in Patent Documents 1 to 3 and the like.

1 電動車両(倒立振子方移動体)
2 基体
5F 車輪体(移動動作部)
5R 車輪体(移動動作部)
52 傾斜センサ(傾斜検出部)
50 制御ユニット(制御部)
422 アクチュエータ(相対駆動部)
1 Electric vehicle (inverted pendulum moving body)
2 Substrate 5F Wheel body (moving motion part)
5R Wheel body (moving motion part)
52 Tilt sensor (Tilt detector)
50 Control unit (control unit)
422 Actuator (relative drive)

Claims (4)

基体と、
前記基体に取り付けられ、床面上を全方向に駆動可能な全方向移動車輪を含む複数の車輪からなる移動動作部と、
前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪を前記基体に対して相対移動させる相対駆動部と、
前記基体の傾斜角度及び該傾斜角度の変化量を検出する傾斜検出部と、
前記傾斜角度及び前記傾斜角度の変化量に応じて前記相対駆動部に駆動指令を出力する制御部と、を備え、
所定の条件が成立する場合に、前記制御部は、前記基体の傾斜角度を所定の値に近づけるように前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪の位置を前記基体に対して相対移動させる
ことを特徴とする倒立振子型移動体。
A substrate;
A moving operation unit comprising a plurality of wheels including an omnidirectional moving wheel attached to the base body and capable of being driven in all directions on the floor surface;
A relative drive unit that moves at least one of the plurality of wheels relative to the base body;
An inclination detector for detecting an inclination angle of the base body and a change amount of the inclination angle;
A control unit that outputs a drive command to the relative drive unit according to the tilt angle and the amount of change in the tilt angle, and
When a predetermined condition is satisfied, the control unit moves the position of at least one of the plurality of wheels relative to the base so that the inclination angle of the base approaches a predetermined value. Inverted pendulum type moving body.
基体と、
前記基体に取り付けられ、床面上を全方向に駆動可能な全方向移動車輪を含む複数の車輪からなる移動動作部と、
前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪を前記基体に対して相対移動させる相対駆動部と、
前記基体の傾斜角度及び該傾斜角度の変化量を検出する傾斜検出部と、
前記傾斜角度及び前記傾斜角度の変化量に応じて前記相対駆動部に駆動指令を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記傾斜検出部が前記基体の傾斜を検出すると、検出した傾斜に応じて前記相対駆動部を駆動させることにより前記複数の車輪のうち少なくとも1つを前記基体に対して相対移動させて、前記複数の車輪それぞれが有する前記移動動作部の中心位置を結ぶ直線上に、或いは、前記複数の車輪それぞれが有する前記移動動作部の中心位置を結ぶ多角形の内側に重心点を位置させる
ことを特徴とする倒立振子型移動体。
A substrate;
A moving operation unit comprising a plurality of wheels including an omnidirectional moving wheel attached to the base body and capable of being driven in all directions on the floor surface;
A relative drive unit that moves at least one of the plurality of wheels relative to the base body;
An inclination detector for detecting an inclination angle of the base body and a change amount of the inclination angle;
A control unit that outputs a drive command to the relative drive unit according to the tilt angle and the amount of change in the tilt angle, and
When the tilt detection unit detects the tilt of the base body, the control unit drives the relative drive unit according to the detected tilt to move at least one of the plurality of wheels relative to the base body. The center of gravity is positioned on a straight line that connects the center positions of the moving operation portions of the plurality of wheels, or inside a polygon that connects the center positions of the movement operation portions of the plurality of wheels. An inverted pendulum type moving body characterized in that
前記倒立振子型移動体は、
前記基体に加えられる加重の変化を検出する加重センサを有し、
前記制御部は、前記加重センサにより加重の変化に応じて前記相対駆動部を駆動させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の倒立振子型移動体。
The inverted pendulum type moving body is:
A weight sensor for detecting a change in weight applied to the substrate;
The inverted pendulum type moving body according to claim 1 or 2, wherein the control unit drives the relative drive unit according to a change in weight by the weight sensor.
前記制御部は、前記相対駆動部によって前記複数の車輪のうち少なくとも1つの前記全方向移動車輪を相対移動させる場合、前記相対駆動部によって該車輪を相対移動させる量及び方向と同じ量及び方向に該車輪を前記移動動作部によって駆動させる
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の倒立振子型移動体。
When the relative drive unit causes the relative drive unit to relatively move at least one omnidirectional moving wheel among the plurality of wheels, the control unit has the same amount and direction as the amount and direction of relative movement of the wheel by the relative drive unit. The inverted pendulum type moving body according to any one of claims 1 to 3, wherein the wheel is driven by the moving operation unit.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013237323A (en) * 2012-05-14 2013-11-28 Honda Motor Co Ltd Inverted pendulum type vehicle
JP2014108747A (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Univ Of Tokyo Passenger motorcycle
JP2015511900A (en) * 2012-01-12 2015-04-23 ユタカ・ジェイ・カナヤマ Mobile vehicle control method using sensors
WO2017082240A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-18 ヤマハ発動機株式会社 Two-wheeled vehicle
KR20200085745A (en) * 2017-10-11 2020-07-15 피아지오 패스트 포워드 인코포레이티드 Two-wheeled vehicle with a linear stabilization system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007118806A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Equos Research Co Ltd Vehicle
JP2009012720A (en) * 2007-07-09 2009-01-22 Toyota Motor Corp Inverted wheel type mobile body, and its control method
JP2009101899A (en) * 2007-10-24 2009-05-14 Toyota Motor Corp Inverted wheel type moving body and control method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007118806A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Equos Research Co Ltd Vehicle
JP2009012720A (en) * 2007-07-09 2009-01-22 Toyota Motor Corp Inverted wheel type mobile body, and its control method
JP2009101899A (en) * 2007-10-24 2009-05-14 Toyota Motor Corp Inverted wheel type moving body and control method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015511900A (en) * 2012-01-12 2015-04-23 ユタカ・ジェイ・カナヤマ Mobile vehicle control method using sensors
JP2013237323A (en) * 2012-05-14 2013-11-28 Honda Motor Co Ltd Inverted pendulum type vehicle
JP2014108747A (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Univ Of Tokyo Passenger motorcycle
WO2014087962A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-12 国立大学法人東京大学 Two-wheeled passenger vehicle
WO2017082240A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-18 ヤマハ発動機株式会社 Two-wheeled vehicle
KR20200085745A (en) * 2017-10-11 2020-07-15 피아지오 패스트 포워드 인코포레이티드 Two-wheeled vehicle with a linear stabilization system
KR102651044B1 (en) 2017-10-11 2024-03-22 피아지오 패스트 포워드 인코포레이티드 Two-wheeled vehicle with linear stabilization system

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