JP2014076718A - 移動体の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明は、車輪と、この車輪を駆動する駆動源と、運転者が着座する座席とを備えた移動体の制御装置であって、移動体の傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段と、移動体の傾斜方向を算出する傾斜方向演算手段と、運転者に警告する警告手段と、傾斜方向演算手段により算出された傾斜方向に基づいて警告角度を設定し、傾斜角度演算手段により算出された傾斜角度が警告角度よりも大きくなった時に警告手段により警告する制御手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、出願人は、移動体が傾斜したことを警告する装置として、移動体の傾斜角度が判定値を越えた場合に、転倒防止のための警告を発する移動体の傾斜角検出装置を既に出願している。(2012年5月14日出願、特願2012−110484)
警告を発する時期が遅過ぎると、運転者の対応が間に合わず、意味のない警告になってしまう。一方、警告を発する時期が早過ぎると、運転者の対応が必要ではない状況で警告を発することになり、運転者にとって煩わしいことになる。
前記電動車椅子1Aは、図8に示すように、フレーム2に、操舵用の前車輪3と走行用の後車輪4と運転者が着座する座席5と足置き部6と肘掛け部7と後車輪4を駆動する駆動源の電動モータ8とを組み付けて構成され、肘掛け部7に走行指示装置(アクセルレバー)9を備えている。
前記シニアカー1Bは、図9に示すように、車体10に、操舵用の前車輪11と走行用の後車輪12と運転者が着座する座席13と足置き部14と操作部15と後車輪12を駆動する駆動源の電動モータ16とを組み付けて構成され、操作部15に走行指示装置(アクセルレバー)17を備えている。なお、移動体1の駆動源は、電動モータに限るものではない。
制御装置18は、加速度センサ19と、車輪回転速度センサ20と、角速度センサ21とを備えている。
前記加速度センサ19は、1軸を検出軸として持つ加速度センサ、あるいは、異なる方向の2軸を検出軸として持つ加速度センサ、もしくは異なる方向の2軸を含む平面と同一平面ではない1軸を含んだ3軸を検出軸として持つ加速度センサからなる。加速度センサ19は、移動体1に取り付けられて移動体1の加速度を検出する。また、この加速度センサ19は、移動体1に加速度が作用している限り、その加速度に応じた反応を維持する構造であって、動的な加速度だけでなく、地球の重力加速度等の静的な加速度にも反応し、傾斜角度を検出可能なものである。
前記車輪回転速度センサ20、前記角速度センサ21は、重力加速度以外の移動体1に作用する加速度を算出するために必要な、移動体1の速度、移動体1の重心回りの角速度を検出する。
前記制御装置18は、移動体1の傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段22と、移動体1の傾斜方向を算出する傾斜方向演算手段23と、移動体1の加速度方向及び加速度の大きさを算出する加速度演算手段24と、移動体1に作用する動的な加速度(車両加速度)を算出する車両加速度演算手段25と、移動体1の転倒防止のために警告を行う制御手段26とを備えている。
制御装置18は、運転者に画像、音声等により警告する警告手段27を備えている。制御手段26は、傾斜角度演算手段22と、傾斜方向演算手段23と、加速度演算手段24と、車両加速度演算手段25と、の演算結果に基づいて警告判定を行い、警告を行う場合に警告手段27により警告する。
・傾斜角度
鉛直線に対して移動体1の垂直軸のなす角度を表す。
・傾斜方向
移動体1の垂直軸を重力方向に向かって投影した方向のことである。(重力方向と一致)
移動体1は、移動体1の各軸の重力加速度が分かれば演算で求めることができる。1軸の検出軸を持つ加速度センサ19の場合は、前後方向もしくは左右方向等の2方向に限られ、2軸以上の検出軸を持つ加速度センサ19の場合は、任意の2軸で構成される平面全方向になる。
加速度方向は、加速度センサ19によって検出される各軸の加速度の和の方向を表す。
・加速度
加速度センサ19によって検出される移動体1の各軸の加速度の和の大きさを表す。
・車両加速度
移動体1が走行することにより生じる加速度、つまり、慣性力の加速度のことである。
・車両加速度方向
移動体1が走行することにより生じる加速度、つまり、慣性力の加速度の方向のことである。
移動体1の静止時:
加速度センサ19から各軸方向の重力加速度が出力される。その値から傾斜角度演算手段22で傾斜角度を算出し、傾斜方向演算手段23で傾斜方向を算出する。
移動体1の走行時:
車輪回転速度センサ20が検出する移動体1の車輪回転速度、角速度センサ21が検出する移動体1の角速度の値から、車両加速度を車両加速度演算手段25で算出し、算出した車両加速度を加速度センサ19から出力される各軸方向の加速度から引き、傾斜角度、傾斜方向を算出する。
・警告角度
制御手段26が警告判定を行う時の閾値となる傾斜角度を表す。
・警告判定
算出された傾斜角度が閾値の警告角度よりも大きいかどうかの判定を表す。また、警告角度は、加速度や車両加速度、傾斜方向等から算出する。
・警告実施、警告未実施
警告判定で警告実施と判断された場合に警告手段27で警告を行うことを表す。警告判定で警告実施と判断されなかった場合は、警告未実施となる。
制御装置18は、加速度センサ19が検出する移動体1の各軸x、y、zの加速度を入力し、車輪回転速度センサ20が検出する移動体1の車輪回転速度を入力し、角速度センサ21が検出する移動体1の角速度を入力する。
制御装置18は、車両加速度演算手段25により移動体1の速度、角速度から車両加速度(図3)を算出し、傾斜角度演算手段22、傾斜方向演算手段23により移動体1の静止時には移動体1の各軸x、y、zの重力加速度から傾斜角度、傾斜方向を算出するとともに移動体1の走行時には車両加速度と移動体1の各軸x、y、zの加速度とから傾斜角度、傾斜方向(図2)を算出し、加速度演算手段24により移動体1の各軸x、y、zの加速度から移動体1の加速度方向及び加速度の大きさ(図3)を算出する。
制御装置18は、制御手段26によって、算出された傾斜方向、傾斜角度、加速度方向及び加速度の大きさの少なくとも一つに基づいて警告角度を設定し、算出された傾斜角度と設定された警告角度とを比較して警告実施か警告未実施かを判断し、算出された傾斜角度が警告角度よりも大きくなった時に警告手段27により警告する。
すなわち、制御装置18は、制御手段26によって、傾斜方向演算手段23により算出された傾斜方向に基づいて警告角度を設定し、傾斜角度演算手段22により算出された傾斜角度が前記設定した警告角度よりも大きくなった時に、警告手段27により警告する。
警告角度の設定は、移動体1の倒れやすい方向を小さくし、倒れにくい方向を大きくすることが望ましい。一般的に、移動体1は左右方向の方が倒れやすく、前後方向が倒れにくい構造であるため、図5に示すように、移動体1の左右方向(傾斜方向がx軸方向の角度0°、180°、360°)の警告角度を小さくし、前後方向(傾斜方向がy軸方向の角度90°、270°)の警告角度を大きく設定する。
移動体1の倒れやすい方向は、構造によって異なることから、図5に示すような設定に限られるものではない。移動体1の構造によって、傾斜方向が角度90°の場合と角度270°の場合とでは警告角度の設定を異ならせてもよい。
加速度センサ19が1軸の検出軸を有する場合は、傾斜方向は軸方向しか分からない。よって、前後方向に検出軸がある1軸の加速度センサ19の場合は、図6に示すように、傾斜方向が前後方向の90°と270°との1点ずつに警告角度を設定するようになる。加速度センサ19が1軸の場合でも、効果はある。加速度センサ19が1軸の検出軸を有する場合であっても、移動体1の構造によって、傾斜方向が角度90°の場合と角度270°の場合とでは警告角度の設定を異ならせてもよい。
移動体1の制御装置18は、前記図4に示すように、加速度センサ19が検出する移動体1の各軸x、y、zの加速度を入力し、車輪回転速度センサ20が検出する移動体1の車輪回転速度を入力し、角速度センサ21が検出する移動体1の角速度を入力する。
そして、制御装置18は、車両加速度演算手段25により車両加速度(図3)を算出し、傾斜角度演算手段22、傾斜方向演算手段23により移動体1の静止時、走行時における傾斜角度、傾斜方向(図2)を算出し、加速度演算手段24により移動体1の加速度方向及び加速度の大きさ(図3)を算出する。
実施例1において、移動体1の制御装置18は、図7に示すように、傾斜角度演算手段22、傾斜方向算出手段23により算出した傾斜角度、傾斜方向(図2)を制御手段26に取り込み(101)、制御手段26により傾斜方向から警告角度を設定(図5、又は図6)し(102)、算出された傾斜角度が設定された警告角度よりも大きくなったかを判断する(103)。
この判断(103)がYESの場合は、警告手段27により運転者に画像、音声等による警告を実施する(104)。この判断(103)がNOの場合は、警告を未実施とする(105)。
このため、この移動体1の制御装置18は、警告を発する時期が遅過ぎて、運転者の対応が間に合わず、意味のない警告になってしまうことがなく、一方、警告を発する時期が早過ぎて、運転者の対応が必要ではない状況で警告を発することがなく、運転者を煩わせることもない。
すなわち、制御装置18は、制御手段26によって、加速度演算手段24により算出された加速度方向及び加速度の大きさに基づいて警告角度を設定し、傾斜方向演算手段23により算出された傾斜角度が前記設定した警告角度よりも大きくなった時に、警告手段27により警告する。
移動体1が一定の傾斜角度にある場合、移動体1が受ける加速度方向及び加速度の大きさによって転倒しやすさが変わることから、加速度方向及び加速度の大きさが閾値以上の場合に警告角度を変更する。閾値は、加速度方向及び加速度から算出する。警告角度は、図10に示すように、加速度方向から設定された加速度の閾値よりも加速度が大きい場合の値がaの領域と、加速度方向から設定された加速度の閾値よりも加速度が小さい場合の値がbの領域と、に設定する(b>a)。
警告角度の設定は、移動体1の倒れやすい方向を小さくし、倒れにくい方向を大きくすることが望ましい。一般的に、移動体1は左右方向の方が倒れやすく、前後方向が倒れにくい構造であるため、図10のような関係になる。加速度方向による移動体1の転倒のしやすさは構造によって異なることから、図10のような設定に限られるものではない。移動体1の構造によって、傾斜方向が90°の場合と270°の場合とでは警告角度を変更する閾値を異ならせてもよい。
加速度センサ19が1軸の検出軸を有する場合は、傾斜方向は軸方向しか分からない。よって、前後方向に検出軸がある1軸の加速度センサ19の場合は、図11に示すように、傾斜方向が前後方向の90°と270°との1点ずつに警告角度を設定するようになる。図11においては、加速度方向から設定された加速度の閾値の点よりも加速度が大きい場合の警告角度がaの領域と、加速度方向から設定された加速度の閾値の点よりも加速度が小さい場合の警告角度がbの領域と、に設定する(b>a)。加速度センサ19が1軸の場合でも、効果はある。閾値を算出するための加速度方向及び加速度は、車両加速度方向及び車両加速度とすることもできる。加速度センサ19が1軸の検出軸を有する場合であっても、移動体1の構造によって、傾斜方向が90°の場合と270°の場合とでは警告角度を変更する閾値を異ならせてもよい。
移動体1の制御装置18は、前記図4に示すように、加速度センサ19が検出する移動体1の各軸x、y、zの加速度を入力し、車輪回転速度センサ20が検出する移動体1の車輪回転速度を入力し、角速度センサ21が検出する移動体1の角速度を入力する。
そして、制御装置18は、車両加速度演算手段25により車両加速度(図3)を算出し、傾斜角度演算手段22、傾斜方向演算手段23により移動体1の静止時、走行時における傾斜角度、傾斜方向(図2)を算出し、加速度演算手段24により移動体1の加速度方向及び加速度の大きさ(図3)を算出する。
実施例2において、移動体1の制御装置18は、図12に示すように、傾斜角度演算手段22、傾斜方向算出手段23により算出した傾斜角度、傾斜方向(図2)と、加速度演算手段24により算出した加速度方向及び加速度の大きさ(図3)とを制御手段26に取り込み(201)、制御手段26により加速度方向から加速度の閾値(図10、又は図11)を設定し(202)、加速度が閾値よりも大きいかを判断する(203)。
この判断(203)がYESの場合は、警告角度をaに設定し(204)、算出された傾斜角度が設定された警告角度(a)よりも大きくなったかを判断する(205)。この判断(203)がNOの場合は、警告角度をbに設定し(206)、算出された傾斜角度が設定された警告角度(b)よりも大きくなったかを判断する(205)。
前記判断(205)がYESの場合は、警告手段27により運転者に画像、音声等による警告を実施する(207)。この判断(205)がNOの場合は、警告を未実施とする(208)。
このため、この移動体1の制御装置18は、警告を発する時期が遅過ぎて、運転者の対応が間に合わず、意味のない警告になってしまうことがなく、一方、警告を発する時期が早過ぎて、運転者の対応が必要ではない状況で警告を発することがなく、運転者を煩わせることもない。
移動体1の制御装置18は、前記図4に示すように、加速度センサ19が検出する移動体1の各軸x、y、zの加速度を入力し、車輪回転速度センサ20が検出する移動体1の車輪回転速度を入力し、角速度センサ21が検出する移動体1の角速度を入力する。
そして、制御装置18は、車両加速度演算手段25により車両加速度(図3)を算出し、傾斜角度演算手段22、傾斜方向演算手段23により移動体1の静止時、若しくは走行時における傾斜角度、傾斜方向(図2)を算出し、加速度演算手段24により移動体1の加速度方向及び加速度の大きさ(図3)を算出する。
実施例3において、移動体1の制御装置18は、図13に示すように、加速度演算手段24により算出した加速度方向及び加速度の大きさ(図3)と、傾斜角度演算手段22、傾斜方向算出手段23により算出した傾斜角度、傾斜方向(図2)とを制御手段26に取り込み(301)、制御手段26により傾斜方向から警告角度をAに設定(図5、又は図6)し、加速度方向から加速度の閾値(図10、又は図11)を設定し(302)、加速度が閾値よりも大きいかを判断する(303)。
この判断(303)がYESの場合は、警告角度をAから設定値αを引いた値に設定し(304)、算出された傾斜角度が設定された警告角度(A−α)よりも大きくなったかを判断する(305)。この判断(303)がNOの場合は、警告角度をAに設定し(306)、算出された傾斜角度が設定された警告角度(A)よりも大きくなったかを判断する(305)。
前記判断(305)がYESの場合は、警告手段27により運転者に画像、音声等による警告を実施する(307)。この判断(305)がNOの場合は、警告を未実施とする(308)。
制御装置18は、閾値により設定された警告角度と移動体1の傾斜角度とを比較して警告判定し、警告の実施、未実施を判定する。閾値を出すための加速度、加速度方向は、車両加速度、車両加速度方向とすることもできる。
これにより、移動体1の制御装置18は、移動体1の傾斜角度が移動体1の傾斜方向と加速度方向と加速度とに基づいて設定した警告角度よりも大きくなった時に警告するので、移動体1の転倒防止のために警告を行う場合、移動体1が警告に適切な傾斜角度に傾斜した時に警告を発することができる。
このため、この移動体1の制御装置18は、警告を発する時期が遅過ぎて、運転者の対応が間に合わず、意味のない警告になってしまうことがなく、一方、警告を発する時期が早過ぎて、運転者の対応が必要ではない状況で警告を発することがなく、運転者を煩わせることもない。
例えば、前述実施例2では、図10に示すように、1つの閾値により警告角度の値をa、bの2つの領域に設定したが、図14、図15に示す変形例1のように、2つの閾値により3つの領域の警告角度を設定することもできる。
図14に示すように、変形例1において、警告角度は、加速度の閾値を大小二つ第1閾値、第2閾値に設定し、第1閾値よりも加速度が大きく且つ第2閾値よりも加速度が小さい場合の値がaの領域と、第1閾値よりも加速度が小さい場合の値がbの領域と、第2閾値よりも加速度が大きい場合の値がcの領域と、に設定する(b>a>c)。
移動体1の制御装置18は、前記図4に示すように、加速度センサ19が検出する移動体1の各軸x、y、zの加速度を入力し、車輪回転速度センサ20が検出する移動体1の車輪回転速度を入力し、角速度センサ21が検出する移動体1の角速度を入力する。
そして、制御装置18は、車両加速度演算手段25により車両加速度(図3)を算出し、傾斜角度演算手段22、傾斜方向演算手段23により移動体1の静止時、走行時における傾斜角度、傾斜方向(図2)を算出し、加速度演算手段24により移動体1の加速度方向及び加速度の大きさ(図3)を算出する。
この判断(402)がYESの場合は、警告角度をaに設定し(403)、加速度が第2閾値(図14)よりも大きいかを判断する(404)。この判断(404)がYESの場合は、警告角度をcに設定し(405)、算出された傾斜角度が設定された警告角度(c)よりも大きくなったかを判断する(406)。
一方、前記判断(402)がNOの場合は、警告角度をbに設定し(407)、算出された傾斜角度が設定された警告角度(b)よりも大きくなったかを判断する(406)。また、前記判断(404)がNOの場合は、警告角度をaに設定し(408)、算出された傾斜角度が設定された警告角度(a)よりも大きくなったかを判断する(406)。
前記判断(406)がYESの場合は、警告手段27により運転者に画像、音声等による警告を実施する(409)。この判断(406)がNOの場合は、警告を未実施とする(410)。
このため、この移動体1の制御装置18は、警告を発する時期が遅過ぎて、運転者の対応が間に合わず、意味のない警告になってしまうことがなく、一方、警告を発する時期が早過ぎて、運転者の対応が必要ではない状況で警告を発することがなく、運転者を煩わせることもない。
図16に示すように、変形例2において、警告角度は、加速度n、傾斜方向θa、加速度方向θbの変数により決まる変数Aとして設定する。閾値を出すための加速度、加速度方向は、車両加速度、車両加速度方向とすることもできる。
移動体1の制御装置18は、前記図4に示すように、加速度センサ19が検出する移動体1の各軸x、y、zの加速度を入力し、車輪回転速度センサ20が検出する移動体1の車輪回転速度を入力し、角速度センサ21が検出する移動体1の角速度を入力する。
そして、制御装置18は、車両加速度演算手段25により車両加速度(図3)を算出し、傾斜角度演算手段22、傾斜方向演算手段23により移動体1の静止時、走行時における傾斜角度、傾斜方向(図2)を算出し、加速度演算手段24により移動体1の加速度方向及び加速度の大きさ(図3)を算出する。
そして、算出された傾斜角度が設定された警告角度A(n、θa、θb)よりも大きくなったかを判断する(503)。
この判断(503)がYESの場合は、警告手段27により運転者に画像、音声等による警告を実施する(504)。この判断(503)がNOの場合は、警告を未実施とする(505)。なお、加速度方向及び加速度を車両加速度方向及び車両加速度としてもよい。
このため、この移動体1の制御装置18は、警告を発する時期が遅過ぎて、運転者の対応が間に合わず、意味のない警告になってしまうことがなく、一方、警告を発する時期が早過ぎて、運転者の対応が必要ではない状況で警告を発することがなく、運転者を煩わせることもない。
18 制御装置
19 加速度センサ
20 車輪回転速度センサ
21 角速度センサ
22 傾斜角度演算手段
23 傾斜方向演算手段
24 加速度演算手段
25 車両加速度演算手段
26 制御手段
27 警告手段
Claims (3)
- 車輪と、この車輪を駆動する駆動源と、運転者が着座する座席とを備えた移動体の制御装置であって、前記移動体の傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段と、前記移動体の傾斜方向を算出する傾斜方向演算手段と、運転者に警告する警告手段と、前記傾斜方向演算手段により算出された傾斜方向に基づいて警告角度を設定し、前記傾斜角度演算手段により算出された傾斜角度が前記警告角度よりも大きくなった時に前記警告手段により警告する制御手段とを備えることを特徴とする移動体の制御装置。
- 車輪と、この車輪を駆動する駆動源と、運転者が着座する座席とを備えた移動体の制御装置であって、前記移動体の傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段と、前記移動体の加速度方向及び加速度の大きさを算出する加速度演算手段と、運転者に警告する警告手段と、前記加速度演算手段により算出された加速度方向及び加速度の大きさに基づいて警告角度を設定し、前記傾斜角度演算手段により算出された傾斜角度が前記警告角度よりも大きくなった時に前記警告手段により警告する制御手段とを備えることを特徴とする移動体の制御装置。
- 移動体の加速度方向及び加速度の大きさを算出する加速度演算手段を備え、前記制御手段は、前記傾斜方向演算手段により算出された傾斜方向と、前記加速度演算手段により算出された加速度方向及び加速度の大きさとに基づいて警告角度を設定し、前記傾斜角度演算手段により算出された傾斜角度が前記警告角度よりも大きくなった時に前記警告手段により警告することを特徴とする請求項1に記載の移動体の制御装置。
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