JP2013144511A

JP2013144511A - 同軸二輪車の制御方法

Info

Publication number: JP2013144511A
Application number: JP2012006014A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Ota; 光紀太田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-07-25

Abstract

【課題】警告が必要な状況であるか否かを判定し、必要に応じて警告を発報する。
【解決手段】同軸二輪車の制御方法であって、車体と、前記車体に連結して設けられたハンドルの傾動角度に基づいて走行速度を制御し、検出装置によって検出された前記走行速度が所定の速度を超過している場合に、搭乗者に警告を発する。同軸二輪車の進行方向を正の方向とし、走行速度が所定の速度を超過したときに、ハンドルの傾動の角速度が正の方向である場合には警告を発し、ハンドルの傾動の角速度が負の方向である場合には警告を停止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、同軸二輪車の制御方法に関する。

従来より、人間を搭乗させて走行する同軸二輪車が知られている。当該同軸二輪車は、倒立制御が正常に動作している場合には、安定した状態で自律走行する。

ここで、仮に倒立制御状態が正常に動作しなくなった場合であっても、低速で走行しているほどその影響が小さくなる。したがって、同軸二輪車の速度が所定の速度を超えた場合、搭乗者に減速を促すために、警告音を発生させることが考えられる。

特許文献１には、でこぼこな表面を有する地面上で動作する、同軸二輪車が開示されている。

特許文献２には、搭乗者に車両速度を知らせるために、速度の提示音を発音する同軸二輪車について開示されている。

特許文献３には、姿勢角速度（ピッチ角速度）と車輪の角速度とを用いて、車両速度を求める同軸二輪車について開示されている。特に、姿勢角速度が車両速度に影響を与える点について記載されている。

特開２００３−５０２００２号公報特開２０１０−１４９５７６号公報特開２０１０−０３５３３０号公報

同軸二輪車において、搭乗者が加速度を減少させたい場合に、ハンドルを進行方向とは逆方向に傾動させる。このとき同軸二輪車はバランスをとるために、一旦、車輪を加速させる。その結果、搭乗者によるブレーキの操作中に走行速度が所定の速度を超えることによって、警告が発せられることがあった。

本発明にかかる同軸二輪車の制御方法は、車体と、前記車体に連結して設けられたハンドルの傾動角度に基づいて走行速度を制御し、検出装置によって検出された前記走行速度が所定の速度を超過している場合に、搭乗者に警告を発する同軸二輪車の制御方法であって、前記同軸二輪車の進行方向を正の方向とし、前記走行速度が所定の速度を超過したときに、前記ハンドルの傾動の角速度が正の方向である場合には警告を発し、前記ハンドルの傾動の角速度が負の方向である場合には警告を停止する。
これにより、搭乗者が進行方向への加速度を小さくしようとする間、すなわち、ハンドルの傾動の角速度が負のときは警告の発報を停止させることができる。

警告が必要な状況であるか否かを判定し、必要に応じて警告を発報する。

実施の形態１にかかる同軸二輪車の構造を示す図である。実施の形態１にかかる同軸二輪車における処理フローを示す図である。実施の形態１にかかる同軸二輪車の走行速度とハンドルのピッチ角の時間変化を表す図である。実施の形態２にかかるノイズ成分が加味された同軸二輪車の速度とハンドルのピッチ角の時間変化を表す図である。実施の形態２にかかる同軸二輪車における処理フローを示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる同軸二輪車の構成図である。

同軸二輪車１は、車体１１と、搭乗部１２と、車輪１３と、速度センサ１４と、ハンドル１５と、を備える。

車体１１は、同軸二輪車１のフレームを成す骨格体である。車体１１は、角度センサ１１１と、演算部１１２と、制御部１１３と、車輪駆動ユニット１１４を備える。

角度センサ１１１は、搭乗者の操作によりハンドル１５が前後方向に傾動した角度（ピッチ角）を検出する検出装置である。典型的には、角度センサ１１１は、車体１１とハンドル１５との連結部に設けられている。角度センサ１１１は、検出したハンドル１５の傾動角を制御部１１３に出力する。

演算部１１２は、速度センサ１４や、角度センサ１１１の計測情報に基づいて演算を行う。例えば演算部１１２は、速度センサ１４により検出された速度が、あらかじめ定めた制限速度以下であるか否かの判定を行う。また例えば演算部１１２は、速度センサ１４により検出された速度が、あらかじめ定めた制限速度を超過している場合に、角度センサ１１１の計測情報に基づいて、ハンドル１５のピッチ角の変化が、ハンドル１５を後傾させる方向であるか否かを判定する。

制御部１１３は、搭乗者によるハンドル１５の操作に基づき、駆動回路を介して車輪駆動ユニット１１４を駆動制御する。また制御部１１３は、演算部１１２が行った演算結果に基づき、警告を発報するための制御信号を出力する。

車輪駆動ユニット１１４は、例えばモータである。典型的には、車輪駆動ユニット１１４は、各車輪１３に対応するように複数設けられている。車輪駆動ユニット１１４は、制御部１１３の制御に基づいて車輪１３を動作させる。

搭乗部１２は、車体１１に上面に設けられている。典型的には搭乗者は、同軸二輪車１の操作時には搭乗部１２に立ち、ハンドル１５を把持する。

車輪１３は、車体１１の側面に同軸上に設けられ、独立して回転駆動を行う。具体的には、車輪１３は、搭乗者によるハンドル１５の操作に基づいて、制御部１１３が車輪駆動ユニット１１４を駆動制御することにより、回転駆動が制御される。

速度センサ１４は、車輪１３に設けられている検出装置である。例えば、速度センサ１４は車輪１３の回転速度に基づいて、同軸二輪車１の走行速度を検出する。速度センサ１４は、検出した走行速度を、演算部１１２に出力する。

ハンドル１５は、典型的には車体１１の前方中央に連結されている操作レバーである。ハンドル１５は、ピッチ軸回転方向（前後方向）に傾動し、その傾動角度に基づいて、同軸二輪車１の走行状態の加減速を決定する。より具体的には、ハンドル１５を前方に傾動させると、その角速度に基づいて、同軸二輪車１は加速する。ハンドル１５を後方に傾動させると、その角速度に基づいて、同軸二輪車１は減速する。
またハンドル１５には、制御部１１３から入力した制御信号に基づいて、警告音を発報するスピーカーが設けられている。

次に、同軸二輪車１が警告を発する処理フローについて説明する。図２は、同軸二輪車１が警告を発するフローチャートである。

まず、人が同軸二輪車１に搭乗する。このとき、同軸二輪車１は倒立状態を開始する（ステップＳ１）。

速度センサ１４は、ハンドル１５を傾けて走行状態になった後に、速度検出を行う（ステップＳ２）。

演算部１１２は、速度センサ１４により検出された走行速度が、制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。走行速度が制限速度以下であれば（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ２に戻り、繰り返し速度検出を行う。走行速度が制限速度以下でなければ（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ４に進む。

演算部１１２は、ハンドル１５のピッチ角速度の正負を判定する（ステップＳ４）。ここでピッチ角速度が正とはハンドル１５を前方に傾動させる状態であり、ピッチ角速度が負とはハンドル１５を後方に傾動させる状態とする。例えば演算部１１２は、現在のハンドル１５のピッチ角と、それ以前に取得したハンドル１５のピッチ角とを比較することで、ピッチ角速度の正負を算出して判定する。
ピッチ角速度が負であれば（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ２に戻り、繰り返し速度検出を行う。ピッチ角速度が正であれば（ステップＳ４でＹｅｓ）、ステップＳ５に進む。なお、演算部１１２により算出したピッチ角速度が負であっても、あらかじめ設定した閾値よりも大きな値であるか否かを判定することで、通常の走行時のふらつきの範囲で負になる場合を除外することができる。

同軸二輪車１は警告（アラーム）を発報させる（ステップＳ５）。これにより搭乗者に減速を促す。その後、ステップＳ２に戻り、繰り返し速度検出を行う。

次に、従来の制御方法と、本実施の形態による制御方法におけるアラーム発報の相違について説明する。図３は、同軸二輪車１の走行速度（左軸）とハンドルのピッチ角（右軸）の時間変化を表した図である。図３におけるハンドル１５のピッチ角の表示については、同軸二輪車１を加速又は減速させない基準角度を０とし、前傾させた状態を０より大きい値とし、後傾させた状態を０より小さい値とする。なお、従来の制御方法では、同軸二輪車１の走行速度が警告速度を超えた場合に、アラームの発報を行うものとする。

時刻ｔ０において、同軸二輪車１は停止しており、ハンドル１５のピッチ角は前傾も後傾もしていない状態である。すなわちハンドル１５のピッチ角は、基準とする角度（以下、基準角度）の状態とする。

時刻ｔ０からｔ１において、搭乗者はハンドル１５を前傾させた後、基準角度まで戻す。これにより、同軸二輪車１は、警告速度に達しない程度の速度まで加速する。時刻ｔ０からｔ１では、同軸二輪車１の走行速度は警告速度以下であるので、従来の制御方法及び本実施の形態による制御方法のいずれであっても、アラームを発報しない。

時刻ｔ１からｔ２では、搭乗者はハンドル１５のピッチ角を変化させない。すなわち、同軸二輪車１は加減速を行わずに走行する。したがって、同軸二輪車１はｔ１の時刻の走行速度のまま走行を続け、その走行速度は警告速度以下であるので、従来の制御方法及び本実施の形態による制御方法のいずれであっても、アラームを発報しない。

時刻ｔ２からｔ３では、搭乗者はハンドル１５を後傾させることでブレーキをかける。このとき同軸二輪車１は、ハンドル１５を後傾させた状態にするため、車輪１３を一旦加速させる。そのため時刻ｔ２において、同軸二輪車１が警告速度より僅かに達しない速度で走行していた場合には、ハンドル１５を後継させるための速度のオーバーシュートにより、車輪１３の速度が警告速度を超え、その後に減速を開始する。
ここで従来の制御方法では、同軸二輪車１は警告速度を超えるため、アラームを発報する。本実施形態による制御方法では、一旦は警告速度を超えるものの、ハンドル１５のピッチ角が負であるのでアラームの発報条件を満たさず、アラームを発報しない。

時刻ｔ３からｔ４では、搭乗者は後傾させたハンドル１５を基準状態に戻す。このハンドル１５を後傾させた状態から基準状態に戻すまでの間は、ハンドル１５は基準角度より後傾された状態であるため、同軸二輪車１は減速を続ける。同軸二輪車１の速度が０となった後に、ハンドル１５を基準状態とすることで、同軸二輪車１は時刻ｔ０と同様の状態となる。

これにより、搭乗者が減速の操作をしている場合には、同軸二輪車１の車輪速度が一時的に警告速度を超えた場合であっても、警告を発しないようにすることができる。したがって、搭乗者が減速操作をせずに、同軸二輪車１の走行速度が警告速度を超えているときに、適切にアラームを発報することができる。言い換えれば、搭乗者が加速度を小さくしようとしている間、すなわち、ハンドルの傾動の角速度が負であるときは警告の発報を停止することができ、搭乗者が警告を煩わしく感じるのを低減させることができる。

実施の形態２
図４は、実際の走行の際に発生するノイズ成分を除去していない、同軸二輪車１の走行速度（左軸）とハンドルのピッチ角（右軸）の時間変化を表した図である。図４に示すように、典型的には、同軸二輪車１の走行速度やハンドルのピッチ角におけるノイズ成分は、搭乗者の操作のブレや路面の凹凸などに起因して高周波成分として表れる。

図５は、図４に示したようなノイズが発生する場合に、同軸二輪車１がアラームを発する処理フローである。

まず、人が同軸二輪車１に搭乗する。同軸二輪車１は、倒立状態を開始する（ステップＳ１１）。

速度センサ１４は、同軸二輪車１の走行速度を検出する（ステップＳ１２）。

演算部１１２は、速度センサ１４で取得した走行速度について、フィルタ処理を行う（ステップＳ１３）。このフィルタ処理は、典型的にはローパスフィルタによる処理であり、速度センサ１４によって検出された速度成分のうち、高周波成分を除去する。

同軸二輪車１は、フィルタ処理後の速度データを取得する（ステップＳ１４）。

演算部１１２は、フィルタ処理後の速度が、制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。フィルタ処理後の速度が制限速度以下であれば（ステップＳ１５でＹｅｓ）、ステップＳ１２に戻り、繰り返し速度検出を行う。フィルタ処理後の速度が制限速度以上であれば（ステップＳ１５でＮｏ）、ステップＳ１６に進む。

角度センサ１１１は、ハンドル１５のピッチ角を検出する（ステップＳ１６）。

演算部１１２は、角度センサ１１１で取得したピッチ角データについて、フィルタ処理を行う（ステップＳ１７）。このフィルタ処理は、典型的にはローパスフィルタによる処理であり、角度センサによって取得されたピッチ角データのうち、高周波成分を除去する。

同軸二輪車１は、フィルタ処理後のピッチ角データを取得する（ステップＳ１８）。演算部１１２は、フィルタ処理後のピッチ角データに基づいて、ピッチ角速度を算出する。

演算部１１２は、ピッチ角速度が正であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。ピッチ角速度が負であれば（ステップＳ１９でＮｏ）、ステップＳ１２に戻り、繰り返し速度検出を行う。ピッチ角速度が正であれば（ステップＳ１９でＹｅｓ）、ステップＳ２０に進む。なお、ピッチ角速度が負であっても、あらかじめ設定した閾値よりも大きな値であるか否かを判定することで、通常の走行のふらつきにより負になる場合を除外することができる。

制御部１１３はアラームを発報させる（ステップＳ２０）。これにより搭乗者に減速を促す。その後、ステップＳ１２に戻り、繰り返し速度検出を行う。

これにより実際の走行時に、走行速度及びハンドル１５のピッチ角ついて高周波のノイズが発生している場合であっても、適切にアラームの発報を行うことができる。すなわち、搭乗者が減速の操作をしている場合には、同軸二輪車１の車輪速度が一時的に警告速度を超えた場合であっても、警告を発しないようにすることができる。したがって、搭乗者が減速操作をせずに、同軸二輪車１の速度が警告速度を超えたときに、適切にアラームを発報することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態２においてフィルタ処理は、典型的にはローパスフィルタによる処理であるものとしたが、例えば数フレーム間の平均速度や平均のピッチ角速度を演算する処理であっても良い。ハンドル１５に警告音を発報するスピーカーが設けられているものとしたが、スピーカーはハンドル１５以外の場所に設けられていても良く、例えば車体１１に設けられていても良い。

１同軸二輪車
１１車体
１１１角度センサ
１１２演算部
１１３制御部
１１４車輪駆動ユニット
１２搭乗部
１３車輪
１４速度センサ
１５ハンドル

Claims

車体と、前記車体に連結して設けられたハンドルの傾動角度に基づいて走行速度を制御し、
検出装置によって検出された前記走行速度が所定の速度を超過している場合に、搭乗者に警告を発する同軸二輪車の制御方法であって、
前記同軸二輪車の進行方向を正の方向とし、
前記走行速度が所定の速度を超過したときに、前記ハンドルの傾動の角速度が正の方向である場合には警告を発し、前記ハンドルの傾動の角速度が負の方向である場合には警告を停止する、
同軸二輪車の制御方法。