JP2014078223A

JP2014078223A - Handcart

Info

Publication number: JP2014078223A
Application number: JP2013191613A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kubo; 昌幸久保; Kenichi Shirato; 賢一白土; Shigeru Tsuji; 滋辻
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2014-05-01
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: JP6232873B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric handcart with inverted pendulum control which prevents a main body from tipping over when climbing a step.SOLUTION: When in a first control mode, a main body unit 10 of a handcart is kept at a fixed attitude by constantly providing inverted pendulum control. When a user manipulates a change-over switch, for example, a control unit 21 shifts to a second control mode in which rotation of main wheels 11 is driven and controlled such that the main body unit 10 is tilted at an angle θ1', which is greater than θ1, with respect to the vertical direction. The second control mode enables the handcart to climb a step by forcibly driving the main wheels 11 for a certain period of time or a certain number of rotations after the main body unit 10 becomes stable, supported by a support unit 12 and auxiliary wheels 13.

Description

この発明は、車輪を備えた手押し車に関し、特に車輪を駆動、制御する電動手押し車に関するものである。 The present invention relates to a wheelbarrow provided with wheels, and more particularly to an electric wheelbarrow that drives and controls wheels.

従来、車輪を電源で駆動し、制御して歩行を補助する装置が知られている。例えば、特許文献１には、歩行者が握るハンドルを備え、前輪および後輪が電源ユニットからの電力により駆動される歩行補助装置が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus that assists walking by driving and controlling wheels with a power source is known. For example, Patent Literature 1 describes a walking assist device that includes a handle that a pedestrian grips and that drives front and rear wheels with electric power from a power supply unit.

また、特許文献２には、歩行を補助する装置として、搭乗することができ、倒立振子を備え、転倒しないように制御された移動体が記載されている。 Further, Patent Document 2 describes a moving body that can be boarded as an apparatus for assisting walking, includes an inverted pendulum, and is controlled not to fall.

特開２００９−１１９０１４号公報JP 2009-119014 A 特開２０１１−１６８２３６号公報JP 2011-168236 A

手押し車をはじめとした歩行補助装置および移動体は、段差においても歩行者・搭乗者が転倒しないよう、安全に動作することが求められている。 Walking assist devices such as wheelbarrows and moving bodies are required to operate safely so that pedestrians and passengers do not fall even at steps.

そこで、この発明は、歩行者が安全に段差を歩行できるよう、歩行を補助する手押し車を提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the handcart which assists walking so that a pedestrian can walk a level | step difference safely.

本発明の手押し車は、第１の車輪と、該第１の車輪を回転可能に支持する本体部と、該本体部に一端部が連結され、ピッチ方向に回転することが可能な支持部と、該支持部の他端部に回転可能に支持された第２の車輪と、少なくとも前記第１の車輪を駆動・制御する駆動制御部と、前記本体部のピッチ方向の角度変化を検出するピッチ角検出部と、を備える。 The handcart of the present invention includes a first wheel, a main body that rotatably supports the first wheel, a support that is connected to the main body at one end, and that can rotate in the pitch direction. A second wheel rotatably supported on the other end of the support part, a drive control part for driving and controlling at least the first wheel, and a pitch for detecting an angle change in the pitch direction of the main body part. An angle detection unit.

そして、前記駆動制御部は、前記ピッチ角検出部の出力に基づいて、前記本体部のピッチ方向の角度変化が０となるように前記少なくとも第１の車輪の回転を制御する第１の制御モードと、前記駆動制御部は、前記本体部と前記支持部との成す角度が該第１の制御モードにおける前記角度よりも大きくなり、かつ前記第１の制御モードによる第１の車輪の回転の制御を行わない第２の制御モードと、を実行する。 And the said drive control part controls the rotation of the said at least 1st wheel so that the angle change of the pitch direction of the said main-body part may become 0 based on the output of the said pitch angle detection part. And the drive control unit controls the rotation of the first wheel in the first control mode, and an angle formed between the main body unit and the support unit is larger than the angle in the first control mode. The second control mode in which no is performed is executed.

さらに、本発明の手押し車は、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードとを切り替える切替手段を備え、前記駆動制御部は、前記第２の制御モードにおいて、前記第１の車輪を所定時間または所定回転数、強制的に回転させることを特徴とする。 Furthermore, the handcart of the present invention includes switching means for switching between the first control mode and the second control mode, and the drive control unit controls the first wheel in the second control mode. Forcibly rotating for a predetermined time or a predetermined number of rotations.

第１の制御モードでは、倒立振子制御により、本体部の地面に対する鉛直方向の傾きを維持する。この第１の制御モードでは、本体部が鉛直に維持された場合、当該手押し車が自立した状態となる。この第１の制御モードにおいて、例えば切替スイッチにより切り替え指示がなされると、支持部と本体部との成す角度が大きくなり、かつ倒立振子制御が中断される（第２の制御モードに変化させる）。すなわち、第１の車輪および第２の車輪の間隔は、第２の制御モードでは、広くなり、かつ手押し車の重心位置は、低くなる。その結果、本体部は、地面に対して鉛直な方向に沿った振動に対し、第１の制御モードにおける状態に比べ、より安定する。また、手押し車の荷重が第２の車輪側に移動し、第１の車輪にかかる荷重が小さくなるため、第１の車輪が段差を乗り越えるために必要なトルクは、第１の制御モードに比べて小さくて済むようになる。 In the first control mode, the vertical inclination of the main body with respect to the ground is maintained by the inverted pendulum control. In the first control mode, when the main body is kept vertical, the handcart is in a self-supporting state. In this first control mode, for example, when a switching instruction is given by a changeover switch, the angle formed by the support portion and the main body portion is increased, and the inverted pendulum control is interrupted (changed to the second control mode). . That is, the distance between the first wheel and the second wheel is widened in the second control mode, and the barycentric position of the handcart is low. As a result, the main body is more stable than the state in the first control mode with respect to vibration along a direction perpendicular to the ground. Further, since the load of the wheelbarrow moves to the second wheel side and the load applied to the first wheel becomes small, the torque necessary for the first wheel to get over the step is compared with that in the first control mode. Can be small.

本発明の手押し車の駆動制御部は、この安定した状態において、所定の時間または所定回転数、第１の車輪を強制的に回転させるため、安定した状態で段差を上ることができる。 Since the drive control unit of the handcart of the present invention forcibly rotates the first wheel for a predetermined time or a predetermined number of rotations in this stable state, the step can be raised in a stable state.

なお、第２の車輪を段差の上に持ち上げるために必要な力は、第１の車輪が段差を上ると、小さくなる。したがって、歩行者は、手押し車の第２の車輪側を軽く持ち上げることができ、手押し車全体を段差の上に移動させることができる。なお、本発明は、第２の車輪が駆動される態様であっても構わない。歩行者は、第２の車輪が駆動される場合、段差を超えるために、より少ない力で押すことができる。 Note that the force required to lift the second wheel above the step becomes smaller when the first wheel goes up the step. Therefore, the pedestrian can lift the 2nd wheel side of a handcart lightly, and can move the whole handcart on a level | step difference. In the present invention, the second wheel may be driven. When the second wheel is driven, the pedestrian can push with less force to exceed the step.

以上のように、本発明の手押し車は、第２の制御モードにおいて、安定して段差を乗り越えるため、歩行者の転倒を防止することができる。第２の制御モードにおいて、例えばスイッチ等で再び切り替え指示がなされると、第１の制御モードに復帰させる。本発明の手押し車は、第１の制御モードにより本体部が自立した状態になるため、段差を超えた後も歩行を補助することができる。 As described above, since the handcart of the present invention stably climbs over the steps in the second control mode, it is possible to prevent the pedestrian from falling. In the second control mode, for example, when a switching instruction is given again with a switch or the like, the first control mode is restored. The handcart of the present invention is in a state where the main body is self-supporting in the first control mode, and thus can assist walking even after exceeding the step.

なお、本体部と支持部の接続部分にモータを設け、当該モータを駆動、制御することにより、本体部と支持部との成す角を制御する態様としてもよい。自動的に支持部が回転することにより、手押し車の重心は、歩行者側に移動し、段差で手押し車が進行方向に倒れることを防ぐことができる。 In addition, it is good also as an aspect which controls the angle | corner which a main-body part and a support part comprise by providing a motor in the connection part of a main-body part and a support part, and driving and controlling the said motor. By automatically rotating the support portion, the center of gravity of the handcart moves to the pedestrian side, and the handcart can be prevented from falling down in the traveling direction due to a step.

また、本発明の手押し車は、進行方向上の第１の車輪の接地面における段差の有無を検出する段差検出手段を備える。そして、切替手段は、段差検出手段が、段差を検出した場合、第２の制御モードに切り替える。切替手段は、歩行者が本発明の手押し車に指示を与えなくても、段差が検出されると、自動的に第２の制御モードに変化させるため、歩行者は、何度も制御モードを切り替えるといった煩雑な操作をする必要がない。 The handcart of the present invention further includes a level difference detecting means for detecting the presence or absence of a level difference on the ground contact surface of the first wheel in the traveling direction. Then, the switching unit switches to the second control mode when the step detection unit detects a step. Even if the pedestrian does not give an instruction to the handcart of the present invention, the switching means automatically changes to the second control mode when a step is detected. There is no need to perform complicated operations such as switching.

また、本発明の手押し車は、第１の車輪の回転角速度を検出する回転角速度検出手段を備え、段差検出手段は、回転角速度検出手段の検出結果に基づいて、段差を検出することを特徴とする。回転角速度検出手段は、例えばロータリエンコーダが用いられる。段差検出手段は、回転角速度検出手段が検出した回転角速度から、急激な角加速度の低下を検出することにより、第１の車輪が段差に接触したと判断することにより、段差を検出することができる。 In addition, the handcart of the present invention includes a rotation angular velocity detection unit that detects a rotation angular velocity of the first wheel, and the step detection unit detects a step based on a detection result of the rotation angular velocity detection unit. To do. As the rotational angular velocity detection means, for example, a rotary encoder is used. The level difference detecting means can detect the level difference by determining that the first wheel has come into contact with the level difference by detecting a sudden decrease in angular acceleration from the rotational angular speed detected by the rotational angular velocity detection means. .

また、本発明の手押し車は、段差検出手段として、段差と手押し車が接触した衝撃を検出する衝撃センサ、段差を超音波で検出するといった非接触型センサ、段差との圧力を検出するといった接触型センサ、または段差衝突による本体部の傾きを検出するジャイロセンサを用いることができる。 In addition, the handcart of the present invention has, as the step detection means, an impact sensor that detects an impact of contact between the step and the handcart, a non-contact type sensor that detects the step with ultrasonic waves, and a contact that detects the pressure with the step. A type sensor or a gyro sensor that detects the tilt of the main body due to a step collision can be used.

また、本発明の手押し車は、高さ判別手段を備え、検出された高さに応じて、第１の車輪を強制的に回転させるか否かを判別することを特徴とする。高さ判別手段は、例えば第１の車輪の回転角度を検出するロータリエンコーダを用いることができる。高さ判別手段は、ロータリエンコーダの出力値および慣性モーメントから反力の発生方向を求め、段差を乗り越える向きに反力が発生しているか検出し、段差を乗り越えられるか否かを判別する。なお、高さ検出手段としては、ロータリエンコーダ以外に、カメラを設け、画像認識で検出したり、超音波センサを設け、検出する態様であってもよい。 The handcart of the present invention is provided with a height discriminating means, and discriminates whether or not the first wheel is forcibly rotated according to the detected height. As the height discriminating means, for example, a rotary encoder that detects the rotation angle of the first wheel can be used. The height discriminating means obtains the reaction force generation direction from the output value of the rotary encoder and the moment of inertia, detects whether the reaction force is generated in the direction over the step, and determines whether the step can be overcome. In addition, as a height detection means, the aspect which provides a camera and detects by image recognition other than a rotary encoder, or provides an ultrasonic sensor may be sufficient.

この場合、切替手段は、高さ検出手段が乗り越えられる高さの段差であると判別した場合に限り、第２の制御モードに切り替える。したがって、本発明の手押し車は、転倒してしまうような高い段差に対し、強制的に第１の車輪を駆動させ、手押し車が転倒してしまうことを未然防止でき、安全性を高めることができる。 In this case, the switching means switches to the second control mode only when it is determined that the height detection means is a height step that can be overcome. Therefore, the wheelbarrow of the present invention can forcibly drive the first wheel against a high step that would fall, and prevent the wheelbarrow from tipping over and improve safety. it can.

また、本発明の手押し車の駆動制御部は、プログラムで実現可能である。 Moreover, the drive control part of the handcart of this invention is realizable with a program.

この発明によれば、平地のみならず、段差においても、手押し車を移動させる際に、転倒することを防止することができる。 According to this invention, it is possible to prevent the wheelbarrow from falling over when moving the wheelbarrow not only on the flat ground but also on the level difference.

電動手押し車１の外観図である。1 is an external view of an electric wheelbarrow 1. FIG. 電動手押し車１の構成を示す制御構成図である。2 is a control configuration diagram illustrating a configuration of the electric wheelbarrow 1. FIG. 第１の制御モードと第２の制御モードとの切り替えを示す図である。It is a figure which shows switching with a 1st control mode and a 2nd control mode. ロータリエンコーダによる主輪１１の角速度を検出する例を示す図である。It is a figure which shows the example which detects the angular velocity of the main wheel 11 by a rotary encoder. 段差スイッチによる第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in the case of switching the 1st control mode and 2nd control mode by a level | step difference switch. 加速度センサによって段差を検出し、第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in the case of detecting a level | step difference with an acceleration sensor and switching a 1st control mode and a 2nd control mode. 超音波センサによって段差を検出し、第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in the case of detecting a level | step difference with an ultrasonic sensor and switching a 1st control mode and a 2nd control mode. ジャイロセンサによって段差を検出し、第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in the case of detecting a level | step difference with a gyro sensor and switching a 1st control mode and a 2nd control mode.

図１は、本発明の手押し車の実施形態である電動手押し車１の外観図である。図２は、電動手押し車１の構成を示す制御構成図である。 FIG. 1 is an external view of an electric wheelbarrow 1 that is an embodiment of the wheelbarrow of the present invention. FIG. 2 is a control configuration diagram showing the configuration of the electric handcart 1.

電動手押し車１は、例えば直方体形状の本体部１０を備えている。本体部１０は、鉛直方向（図中Ｚ，−Ｚ方向）に長く、奥行き方向（図中Ｙ，−Ｙ方向）に短い形状である。本体部１０は、内部に制御用の基板や電池等を内蔵している。 The electric wheelbarrow 1 includes, for example, a rectangular parallelepiped main body 10. The main body 10 has a shape that is long in the vertical direction (Z and −Z directions in the drawing) and short in the depth direction (Y and −Y directions in the drawing). The main body 10 incorporates a control board, a battery, and the like inside.

本体部１０の鉛直下方向（−Ｚ方向）の下部のうち、左右（図中Ｘ，−Ｘ方向）の端部には、２つの主輪１１が取り付けられている。２つの主輪１１は、同じ軸に取り付けられ、同期して回転する。ただし、２つの主輪１１は、それぞれ個別に駆動させ、回転させることも可能である。また、この実施形態においては、主輪１１は２輪である例を示しているが、１輪あるいは３輪以上であってもよい。 Two main wheels 11 are attached to the left and right (X, -X directions) ends of the lower part of the main body 10 in the vertically downward direction (-Z direction). The two main wheels 11 are attached to the same shaft and rotate synchronously. However, the two main wheels 11 can be individually driven and rotated. Moreover, in this embodiment, although the main wheel 11 has shown the example which is 2 wheels, 1 wheel or 3 wheels or more may be sufficient.

また、本体部１０の鉛直方向（Ｚ方向）上部には、例えば円筒形状のハンドル１５の一端が取り付けられ、ハンドル１５の他端には、Ｔ字型のグリップ部１６が取り付けられている。グリップ部１６には、電源スイッチ等のユーザインタフェース（図２に示すユーザＩ／Ｆ２８）が設けられている。ハンドル１５のうち、グリップ部１６に近い位置には手動ブレーキ３０が取り付けられている。歩行者は、グリップ部１６を握るあるいは前腕等をグリップ部１６に載せ、グリップ部１６と前腕等との摩擦により、電動手押し車１を手押し車として使用する。 Further, for example, one end of a cylindrical handle 15 is attached to the upper portion of the main body 10 in the vertical direction (Z direction), and a T-shaped grip 16 is attached to the other end of the handle 15. The grip portion 16 is provided with a user interface such as a power switch (user I / F 28 shown in FIG. 2). A manual brake 30 is attached to a position near the grip portion 16 of the handle 15. A pedestrian grips the grip part 16 or places a forearm or the like on the grip part 16 and uses the electric handcart 1 as a handcart by friction between the grip part 16 and the forearm or the like.

なお、本体部１０は、実際にはカバーが取り付けられ、内部の基板等が外観上見えないようになっている。 The main body 10 is actually provided with a cover so that the internal substrate and the like cannot be seen in appearance.

本体部１０の背面（−Ｙ方向）には、棒状の支持部１２の一端部が取り付けられる。支持部１２の一端部は、本体部１０に回転可能に接続されている。支持部１２の他端部には、補助輪１３が取り付けられる。補助輪１３は、主輪１１とともに地面に設置され、本体部１０を支持し、本体部１０の転倒を防止する（図３（Ａ）を参照）。なお、支持部１２および補助輪１３は、それぞれ１つに限らず２つ以上あってもよい。なお、支持部１２は、必ずしも一端が本体部１０に連結している必要はなく、端面からやや中央寄りの部分が本体部１０に連結していてもよい。また、補助輪１３は、必ずしも支持部１２の他端で支持されている必要はなく、支持部１２の他端が地面に接しない範囲であれば、支持部１２の端面からやや中央寄りの部分で支持されていてもよい。 One end of a rod-like support portion 12 is attached to the back surface (−Y direction) of the main body portion 10. One end of the support portion 12 is rotatably connected to the main body portion 10. An auxiliary wheel 13 is attached to the other end portion of the support portion 12. The auxiliary wheel 13 is installed on the ground together with the main wheel 11, supports the main body 10 and prevents the main body 10 from overturning (see FIG. 3A). In addition, the support part 12 and the auxiliary wheel 13 are not restricted to one each, and there may be two or more. Note that the support portion 12 does not necessarily have one end connected to the main body portion 10, and a portion slightly closer to the center from the end surface may be connected to the main body portion 10. Further, the auxiliary wheel 13 does not necessarily need to be supported by the other end of the support portion 12. If the other end of the support portion 12 is not in contact with the ground, a portion slightly closer to the center from the end surface of the support portion 12. It may be supported by.

次に、電動手押し車１の構成および基本動作について説明する。図２に示すように、電動手押し車１は、制御部２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ジャイロセンサ２４、支持部駆動部２５、主輪駆動部２６、補助輪駆動部２７、ユーザＩ／Ｆ２８、ロータリエンコーダ２９、および手動ブレーキ３０を備えている。 Next, the configuration and basic operation of the electric handcart 1 will be described. As shown in FIG. 2, the electric wheelbarrow 1 includes a control unit 21, a ROM 22, a RAM 23, a gyro sensor 24, a support unit drive unit 25, a main wheel drive unit 26, an auxiliary wheel drive unit 27, a user I / F 28, and a rotary encoder. 29, and a manual brake 30 are provided.

制御部２１は、電動手押し車１を統括的に制御する機能部であり、ＲＯＭ２２に記憶されているプログラムを読み出し、当該プログラムをＲＡＭ２３に展開することで種々の動作を実現する。ジャイロセンサ２４は、本体部１０のピッチ方向の角速度を検知し、検知結果を制御部２１に出力する。ロータリエンコーダ２９は、主輪１１の回転角度を検知し、検出結果を制御部２１に出力する。また、本体部１０の加速度を検知する加速度センサ等、あるいは本体部１０と支持部１２からなる交差角度を検出するロータリエンコーダ等を有してもよい。 The control unit 21 is a functional unit that comprehensively controls the electric handcart 1, and reads various programs stored in the ROM 22 and develops the programs in the RAM 23 to realize various operations. The gyro sensor 24 detects the angular velocity in the pitch direction of the main body unit 10 and outputs the detection result to the control unit 21. The rotary encoder 29 detects the rotation angle of the main wheel 11 and outputs the detection result to the control unit 21. Moreover, you may have an acceleration sensor etc. which detect the acceleration of the main-body part 10, or a rotary encoder etc. which detect the crossing angle which consists of the main-body part 10 and the support part 12.

基本動作として、ジャイロセンサ２４は、本体部のピッチ方向（図１におけるＸ軸を中心とする回転方向）の傾斜角の角度変化を検出し、制御部２１に出力する。制御部２１は、ジャイロセンサ２４の検知結果に基づいて、本体部１０の角度変化がゼロとなるように、主輪駆動部２６を制御する。主輪駆動部２６は、主輪１１に取り付けられた軸を回転させるモータを駆動する機能部であり、制御部２１の制御に従って主輪１１を回転させる。補助輪駆動部２７は、補助輪１３を駆動する機能部であり、制御部２１の制御に従って、補助輪１３を回転させる。 As a basic operation, the gyro sensor 24 detects an angle change of the inclination angle in the pitch direction of the main body (rotation direction around the X axis in FIG. 1) and outputs the change to the control unit 21. Based on the detection result of the gyro sensor 24, the control unit 21 controls the main wheel drive unit 26 so that the angle change of the main body unit 10 becomes zero. The main wheel drive unit 26 is a functional unit that drives a motor that rotates a shaft attached to the main wheel 11, and rotates the main wheel 11 according to the control of the control unit 21. The auxiliary wheel drive unit 27 is a functional unit that drives the auxiliary wheel 13, and rotates the auxiliary wheel 13 in accordance with the control of the control unit 21.

このようにして、電動手押し車１は、基本動作として、倒立振子制御を行い、本体部１０の姿勢を一定に保つように制御する。電動手押し車１は、歩行者がグリップ部１６を握って電動手押し車１を押した場合でも一定の姿勢を保つため、歩行者が手押し車として用いることができる。 In this way, the electric handcart 1 performs the inverted pendulum control as a basic operation, and performs control so as to keep the posture of the main body unit 10 constant. Since the electric wheelbarrow 1 maintains a constant posture even when the pedestrian grips the grip portion 16 and presses the electric wheelbarrow 1, the pedestrian can be used as a wheelbarrow.

電動手押し車１は、上記倒立振子制御を常に行うことにより、平地では転倒するおそれは少ない。 The electric wheelbarrow 1 is less likely to fall on flat ground by always performing the inverted pendulum control.

しかし、電動手押し車１の重心は、本体部１０がほぼ鉛直に倒立している場合、本体部１０を傾斜させている場合に比べ、より高い位置にある。したがって、段差が存在した場合、電動手押し車１は、当該段差と接触した結果、ピッチ方向の振動の影響を受けることにより、転倒の可能性がある。 However, the center of gravity of the electric wheelbarrow 1 is at a higher position when the main body 10 is inverted substantially vertically than when the main body 10 is inclined. Therefore, when there is a step, the electric wheelbarrow 1 may fall over due to the influence of vibration in the pitch direction as a result of contact with the step.

そこで、電動手押し車１は、倒立振子制御を行う第１の制御モードと、倒立振子制御を中断し、かつ支持部駆動部２５により支持部１２を回転させ、主輪１１と補助輪１３の間隔を広げた状態で、所定の時間または所定回転数、強制的に主輪駆動部２６により主輪１１を駆動する第２の制御モードと、を切り替える。 Therefore, the electric wheelbarrow 1 interrupts the first control mode for performing the inverted pendulum control and the inverted pendulum control, and rotates the support unit 12 by the support unit driving unit 25, thereby separating the main wheel 11 and the auxiliary wheel 13. In a state in which the main wheel 11 is forcibly driven for a predetermined time or a predetermined number of revolutions, the main wheel drive unit 26 is switched to the second control mode.

図３（Ａ）は、第１の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図であり、図３（Ｂ）は、第２の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図である。 FIG. 3A is a diagram illustrating the posture of the electric handcart 1 in the first control mode, and FIG. 3B is a diagram illustrating the posture of the electric handcart 1 in the second control mode. is there.

図３（Ａ）に示す第１の制御モード時には、上述したように倒立振子制御を常に行うことにより、本体部１０の姿勢を一定に保つ。ここでは、本体部１０の鉛直方向に対する角度がθ１となるように主輪１１の回転を駆動、制御する。このとき、本体部１０と支持部１２との成す角度は、θ２となっている。 In the first control mode shown in FIG. 3A, the inverted pendulum control is always performed as described above to keep the posture of the main body 10 constant. Here, the rotation of the main wheel 11 is driven and controlled so that the angle of the main body 10 with respect to the vertical direction is θ1. At this time, the angle formed between the main body portion 10 and the support portion 12 is θ2.

本体部１０と支持部１２との成す角度は、制御部２１の制御に従って、支持部駆動部２５が本体部１０と支持部１２との接続部分に設けられたモータを駆動することによりθ２に保たれる。θ２は、歩行者が電動手押し車１を押した場合に、支持部１２が邪魔にならない程度の角度に設定されている。 The angle formed between the main body 10 and the support 12 is maintained at θ2 by driving the motor provided at the connection portion between the main body 10 and the support 12 under the control of the control unit 21. Be drunk. θ2 is set to an angle that does not interfere with the support 12 when the pedestrian pushes the electric wheelbarrow 1.

ただし、支持部駆動部２５は、本発明において必須の構成ではなく、支持部１２が本体部１０に、回転可能に接続されているだけでもよい。この場合、本体部１０の姿勢が鉛直方向あるいは鉛直に近い方向になった場合に、支持部１２および補助輪１３の自重により、支持部１２の姿勢も鉛直方向あるいは鉛直に近い方向に維持されるため、支持部１２が邪魔になることがない。 However, the support part drive part 25 is not an indispensable structure in this invention, and the support part 12 may only be connected to the main-body part 10 so that rotation is possible. In this case, when the posture of the main body portion 10 becomes a vertical direction or a direction close to vertical, the posture of the support portion 12 is also maintained in the vertical direction or a direction close to vertical due to the weight of the support portion 12 and the auxiliary wheel 13. Therefore, the support part 12 does not get in the way.

補助輪駆動部２７は、制御部２１の指示に従って、補助輪１３の軸を回転させる。したがって、歩行者は、より小さな力で電動手押し車１を押して移動することができる。ただし、補助輪駆動部２７は、本発明において必須の構成ではない。 The auxiliary wheel drive unit 27 rotates the shaft of the auxiliary wheel 13 in accordance with an instruction from the control unit 21. Therefore, the pedestrian can move by pushing the electric wheelbarrow 1 with a smaller force. However, the auxiliary wheel drive unit 27 is not an essential configuration in the present invention.

図３（Ｂ）に示す第２の制御モード時には、本体部１０は、本体部１０と鉛直方向との成す角度がθ１より大きな角度θ１’となるように傾斜して用いられる。支持部１２は、本体部１０とのなす角度が、θ２より大きいθ２’となっている。支持部１２は、支持部駆動部２５により回転されることで、本体部１０との成す角度がθ２からθ２’に大きくなる。なお、本体部１０と支持部１２のなす角度は、支持部駆動部２５が設けられない場合でも、本体部１０が支持部１２が設けられた側に傾くと、支持部１２が本体部１０との接合点を中心に回転するため、自然と大きくなる。また、本体部１０と支持部１２のなす角度は、所定の角度（例えば１２０度）以上大きくならず、本体部１０は、歩行者側に転倒することはない。 In the second control mode shown in FIG. 3B, the main body portion 10 is used so as to be inclined such that an angle formed between the main body portion 10 and the vertical direction is an angle θ1 ′ larger than θ1. The angle formed between the support portion 12 and the main body portion 10 is θ2 ′ that is larger than θ2. The support portion 12 is rotated by the support portion drive portion 25, so that the angle formed with the main body portion 10 increases from θ2 to θ2 ′. Note that the angle formed by the main body 10 and the support 12 is such that, even when the support driving unit 25 is not provided, if the main body 10 is tilted to the side where the support 12 is provided, the support 12 is Since it rotates around the joint point, it grows naturally. In addition, the angle formed by the main body 10 and the support 12 does not increase by a predetermined angle (for example, 120 degrees) or more, and the main body 10 does not fall to the pedestrian side.

この第２の制御モードでは、支持部１２と本体部１０との成す角度が大きくなることにより、第１の制御モードよりも安定して支持される。したがって、電動手押し車１が、転倒することを防止できる。本体部１０の重心は、本体部１０と鉛直方向と成す角度がθ１からθ１’と大きくなることにより、補助輪１３が取り付けられた側に移る。したがって、主輪１１にかかる電動手押し車１の荷重は、第１の制御モード時よりも、小さくなる。その結果、主輪１１が段差を超えるために必要な印加トルクは、第１の制御モード時よりも小さくても済むようになる。 In the second control mode, the angle formed by the support portion 12 and the main body portion 10 is increased, so that the support is more stably performed than in the first control mode. Therefore, the electric wheelbarrow 1 can be prevented from falling. The center of gravity of the main body portion 10 moves to the side on which the auxiliary wheel 13 is attached as the angle formed between the main body portion 10 and the vertical direction increases from θ1 to θ1 ′. Therefore, the load of the electric wheelbarrow 1 applied to the main wheel 11 is smaller than that in the first control mode. As a result, the applied torque required for the main wheel 11 to exceed the step can be smaller than that in the first control mode.

図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は、制御モードを切り替える処理のフローチャートを示す図である。制御部２１は、図３（Ａ）に示すように、平地では第１の制御モードで、本体部１０の姿勢を保つように、倒立振子制御を行う。第１の制御モードにおいて、ロータリエンコーダ２９は、定期的に検出した主輪１１の回転角度を制御部２１に送る（ｓ１１）。制御部２１は、ロータリエンコーダ２９から受け取った主輪１１の回転角度の変化量から、段差を検出する（ｓ１２）。制御部２１は、段差を検出しない場合、ロータリエンコーダ２９から定期的に角速度を受け取る処理に戻る（ｓ１１）。 FIG. 3C and FIG. 3D are flowcharts showing processing for switching the control mode. As shown in FIG. 3A, the control unit 21 performs inverted pendulum control so that the posture of the main body unit 10 is maintained in the first control mode on a flat ground. In the first control mode, the rotary encoder 29 sends the rotation angle of the main wheel 11 periodically detected to the control unit 21 (s11). The control unit 21 detects a step from the amount of change in the rotation angle of the main wheel 11 received from the rotary encoder 29 (s12). If the step is not detected, the control unit 21 returns to the process of periodically receiving the angular velocity from the rotary encoder 29 (s11).

図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて、ロータリエンコーダ２９を用いた段差検出手段の詳細な説明をする。図４（Ａ）は、電動手押し車１が平地を走行した場合の時系列の角速度を示す図である。平地を走行する場合、実際の角速度は、ほぼ一定であり、急激な変動はない。一方、角速度は、電動手押し車１の主輪１１が段差に衝突すると、図４（Ｂ）の破線の範囲に示すように、衝突した時点で大きく変化（低下）し、その後さらに小さな値となる。制御部２１は、段差検出手段として、角速度を基に、主輪１１が段差と衝突したか否かを判断する。例えば、制御部２１は、所定の時間内に角速度が所定の閾値以上変化し、かつ角速度の値が所定の閾値より小さくなったことを検出すると、段差と衝突したと判断する。 The step detection means using the rotary encoder 29 will be described in detail with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B). FIG. 4A is a diagram showing time-series angular velocities when the electric handcart 1 travels on a flat ground. When traveling on flat ground, the actual angular velocity is almost constant and does not change rapidly. On the other hand, when the main wheel 11 of the electric wheelbarrow 1 collides with a step, the angular velocity greatly changes (decreases) at the time of collision as shown in the range of the broken line in FIG. . The control unit 21 determines whether or not the main wheel 11 has collided with the step, based on the angular velocity, as the step detection means. For example, when detecting that the angular velocity has changed by a predetermined threshold value or more and the angular velocity value has become smaller than the predetermined threshold value within a predetermined time, the control unit 21 determines that the bump has collided with the step.

なお、段差検出手段において、角速度を微分して求められる角加速度を用いても良い。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）に示す角速度に対する角加速度を示す図である。制御部２１は、段差検出手段として角加速度を用いる場合、例えば、角加速度が所定の閾値より小さいと段差に衝突したと判断する。 Note that the step detection means may use angular acceleration obtained by differentiating the angular velocity. FIG. 4C is a diagram showing angular acceleration with respect to the angular velocity shown in FIG. For example, when the angular acceleration is used as the step detection means, the control unit 21 determines that the bump has collided with the step when the angular acceleration is smaller than a predetermined threshold.

次に、図３（Ｃ）に戻り、制御部２１は、段差を検出した場合、検出された段差が、乗り越えられる高さであるか否かを判別する（ｓ１３）。 Next, returning to FIG. 3C, when detecting the step, the control unit 21 determines whether or not the detected step is a height that can be overcome (s13).

主輪１１と段差との接点における段差からの反力は、抗力が発生しないため、段差の高さが主輪１１の半径以上の場合、発生しない。したがって、主輪１１が乗り越えられない高さは、主輪１１の半径以上の高さである。 The reaction force from the step at the contact point between the main wheel 11 and the step does not generate a drag, and therefore does not occur when the height of the step is equal to or greater than the radius of the main wheel 11. Accordingly, the height at which the main wheel 11 cannot get over is a height equal to or greater than the radius of the main wheel 11.

制御部２１は、ロータリエンコーダ２９の検出値を用い反力の発生を判断する。具体的には、制御部２１は、主輪１１の慣性モーメントに、ロータリエンコーダ２９の検出値に基づく角加速度を乗算し、段差に対する印加トルクを求める。仮に段差の高さが主輪１１の半径以上である場合、抗力が発生しないため、印加トルクがほぼ発生しない。したがって、制御部２１は、印加トルクが所定の閾値より小さい場合、上ることができない高さの段差が存在すると判断する。 The control unit 21 determines the occurrence of reaction force using the detection value of the rotary encoder 29. Specifically, the control unit 21 multiplies the moment of inertia of the main wheel 11 by the angular acceleration based on the detection value of the rotary encoder 29 to obtain the applied torque for the step. If the height of the step is greater than or equal to the radius of the main wheel 11, no drag is generated, so that almost no applied torque is generated. Therefore, when the applied torque is smaller than the predetermined threshold, the control unit 21 determines that there is a height difference that cannot be increased.

制御部２１は、段差が乗り越えられる高さであると判別した場合、第２の制御モードに切り替える（ｓ１４）。制御部２１は、段差が、壁などの乗り越えられない高さであると判別した場合、ステップｓ１１に戻り、ステップｓ１２で段差が検出されるまで第１の制御モードを継続する。 If the control unit 21 determines that the height is high enough to overcome the step, the control unit 21 switches to the second control mode (s14). When the control unit 21 determines that the step is a height that cannot be overcome such as a wall, the control unit 21 returns to step s11 and continues the first control mode until the step is detected in step s12.

制御部２１は、第２の制御モードに切り替えると（ｓ１４）、倒立振子制御を中断し、主輪駆動部２６に主輪１１を、所定時間（例えば１秒間）または所定回転数（例えば１／２回転）、強制的に回転させるよう、主輪駆動部２６を制御する（ｓ１５）。そして、制御部２１は、所定時間または所定回転数、主輪１１を回転させた後、復帰処理を行う（ｓ１６）。 When the control unit 21 switches to the second control mode (s14), the inverted pendulum control is interrupted, and the main wheel 11 is moved to the main wheel drive unit 26 for a predetermined time (for example, 1 second) or a predetermined number of rotations (for example, 1 / 2), the main wheel drive unit 26 is controlled to forcibly rotate (s15). And the control part 21 performs a return process, after rotating the main wheel 11 for the predetermined time or predetermined rotation speed (s16).

電動手押し車１は、主輪１１が強制的に回転されることにより、段差を乗り越えることができる。 The electric handcart 1 can get over the step by forcibly rotating the main wheel 11.

復帰処理では、まず、制御部２１は、歩行者が段差を超えるのを補助するため、所定の時間（例えば１秒間）、補助輪１３を駆動するよう補助輪駆動部２７に指示する（ｓ２１）。そして、制御部２１は、その後、本体部１０と鉛直方向の成す角度θ１’をより小さな角度（例えばＲＡＭ２３に記憶させたθ１）になるよう、主輪駆動部２６を制御する（ｓ２２）。同時に、制御部２１は、支持部１２と本体部１０との成す角度θ２’をより小さな角度（例えばＲＡＭ２３に記憶させたθ２）となるよう、支持部駆動部２５を制御する（ｓ２２）。制御部２１は、その後、角度θ１’を維持するよう、倒立振子制御を復帰させ、第１の制御モードに切り替える（ｓ２３）。 In the return process, first, the control unit 21 instructs the auxiliary wheel drive unit 27 to drive the auxiliary wheel 13 for a predetermined time (for example, 1 second) in order to assist the pedestrian over the step (s21). . Then, the control unit 21 controls the main wheel drive unit 26 so that the angle θ1 ′ formed between the main body unit 10 and the vertical direction becomes a smaller angle (for example, θ1 stored in the RAM 23) (s22). At the same time, the control unit 21 controls the support unit driving unit 25 so that the angle θ2 ′ formed by the support unit 12 and the main body unit 10 becomes a smaller angle (for example, θ2 stored in the RAM 23) (s22). Thereafter, the control unit 21 returns the inverted pendulum control to maintain the angle θ1 ′ and switches to the first control mode (s23).

以上のように、第２の制御モードにおける電動手押し車１は、安定した状態で、かつ大きなトルクを必要とせず、段差を上ることができる。主輪１１は、所定の時間または所定の回転数だけ強制的に回転され、その後、第１の制御モードに復帰するため、電動手押し車１は、段差を超えた後も進行方向に勝手に進み続けることはなく、安全に歩行を補助できる。 As described above, the electric wheelbarrow 1 in the second control mode is stable and does not require a large torque, and can step up. The main wheel 11 is forcibly rotated for a predetermined time or a predetermined number of revolutions, and then returns to the first control mode. Therefore, the electric wheelbarrow 1 advances in the direction of travel even after exceeding the step. You can assist walking safely without continuing.

なお、本発明において、復帰処理における補助輪１３の駆動は必須の処理ではない。制御部２１は、図３（Ｄ）に示すステップｓ２２において、所定の時間待機し、歩行者は、その間に電動手押し車１を押して移動させても良い。また、本発明において、復帰処理における支持部駆動部２５による支持部１２の回転は必須の処理ではない。支持部１２と本体部１０のなす角は、本体部１０が地面に対しほぼ鉛直となった場合、支持部１２の自重により、小さくなる。 In the present invention, driving of the auxiliary wheel 13 in the return process is not an essential process. In step s22 shown in FIG. 3D, the control unit 21 waits for a predetermined time, and the pedestrian may push and move the electric handcart 1 during that time. Moreover, in this invention, rotation of the support part 12 by the support part drive part 25 in a return process is not an essential process. The angle formed by the support portion 12 and the main body portion 10 is reduced by the weight of the support portion 12 when the main body portion 10 is substantially perpendicular to the ground.

なお、本実施形態において、高さを判別するタイミングは、図３（Ｃ）に示すステップｓ１３に限らなくても良い。例えば、制御部２１は、ステップｓ１４の第２の制御モードに変更した時に強制的に回転される主輪１１の角加速度および慣性モーメントから、反力が発生しているか否かを判断し、上れる高さか否かを判別しても良い。 In the present embodiment, the timing for determining the height need not be limited to step s13 shown in FIG. For example, the control unit 21 determines whether or not a reaction force is generated from the angular acceleration and the moment of inertia of the main wheel 11 that is forcibly rotated when the control mode is changed to the second control mode in step s14. It may be determined whether or not the height is high.

また、本発明において、図３（Ｄ）に示すステップｓ２１乃至ステップｓ２２を行うことは必須ではない。歩行者がユーザＩ／Ｆ２８のうち復帰スイッチを押して第１の制御モードに切り替える態様であってもよい。 In the present invention, it is not essential to perform steps s21 to s22 shown in FIG. A mode in which the pedestrian presses the return switch in the user I / F 28 to switch to the first control mode may be used.

制御部２１は、強制的に主輪１１を回転させる制御を行う際、フィードバックまたはフィードフォワード処理を行うことも可能である。制御部２１は、フィードバック処理を行う場合、ロータリエンコーダ２９から検出した主輪１１の回転量に基づく実際の角速度と、制御部２１が主輪駆動部２６に指示した角速度との差を用いて、主輪駆動部２６に指示する角速度を調整する。例えば、制御部２１は、実際の角速度が指示された角速度より小さい場合、主輪駆動部２６に指示する角速度を、より大きな値となるよう調整する。フィードフォワード処理を行う場合、例えば、段差の高さをあらかじめ検出し、その高さに応じて、主輪駆動部２６に指示する角速度を調整する。例えば、制御部２１は、本体部１０の前方に設けられたカメラから段差の画像を認識し、ある程度の高さの段差を検出した場合、主輪駆動部２６に指示する角速度の値を大きくするようあらかじめ調整する。例えば、検出した段差の高さが高いほど、制御部２１は、トルクの印加時間を長くするように調整する（または主輪１１の回転数を増やすように調整する）。 The control unit 21 can also perform feedback or feedforward processing when performing control to forcibly rotate the main wheel 11. When performing the feedback process, the control unit 21 uses the difference between the actual angular velocity based on the rotation amount of the main wheel 11 detected from the rotary encoder 29 and the angular velocity instructed by the control unit 21 to the main wheel driving unit 26. The angular velocity instructed to the main wheel drive unit 26 is adjusted. For example, when the actual angular velocity is smaller than the instructed angular velocity, the control unit 21 adjusts the angular velocity instructed to the main wheel drive unit 26 to a larger value. When performing the feed forward process, for example, the height of the step is detected in advance, and the angular velocity instructed to the main wheel drive unit 26 is adjusted according to the height. For example, when the control unit 21 recognizes a step image from a camera provided in front of the main body unit 10 and detects a step having a certain height, the control unit 21 increases the value of the angular velocity instructed to the main wheel drive unit 26. Make adjustments in advance. For example, as the height of the detected step is higher, the control unit 21 adjusts to increase the torque application time (or adjusts the rotation speed of the main wheel 11 to increase).

また、制御部２１は、主輪１１の強制回転制御の際、ロータリエンコーダ２９から検出した主輪１１の回転角度に基づいて空転を検出し、主輪１１の強制回転をリトライすることもできる。 The control unit 21 can also detect idling based on the rotation angle of the main wheel 11 detected from the rotary encoder 29 during forced rotation control of the main wheel 11 and retry the forced rotation of the main wheel 11.

図４（Ｄ）は、主輪１１が空転した際の時系列の角加速度を示す図である。制御部２１は、図４（Ｄ）の破線部に示すように、実際の角加速度がいったん上昇した後に低下し、０となった場合、制御部２１は、主輪１１が空転していると判断する。この場合、制御部２１は、段差を上ることができなかったと判断し、再度強制回転処理を行う。 FIG. 4D is a diagram showing time-series angular acceleration when the main wheel 11 slips. As shown by the broken line portion in FIG. 4D, the control unit 21 decreases after the actual angular acceleration once increases and then becomes 0. When the main wheel 11 is idle, to decide. In this case, the control unit 21 determines that the step cannot be climbed, and performs the forced rotation process again.

制御部２１は、主輪１１の強制回転が何度もリトライされる場合、上れない高さの段差であると判断し、第２の制御モードに切り替えることもできる。 When the forced rotation of the main wheel 11 is retried many times, the control unit 21 determines that the level difference is not high enough to switch to the second control mode.

次に、図５は、ロータリエンコーダ２９を用いず、歩行者からの指示に応じて、第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える場合の例を示す図である。図５（Ａ）は、第１の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図であり、図５（Ｂ）は、第２の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図である。図５（Ｃ）は、電動手押し車１の動作を示すフローチャートである。 Next, FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the first control mode and the second control mode are switched according to an instruction from a pedestrian without using the rotary encoder 29. FIG. 5A is a view showing the posture of the electric handcart 1 in the first control mode, and FIG. 5B is a view showing the posture of the electric handcart 1 in the second control mode. is there. FIG. 5C is a flowchart showing the operation of the electric handcart 1.

ユーザＩ／Ｆ２８は、図５（Ａ）に示すように、ハンドル１５に設けられている。図５（Ａ）に示す第１の制御モード時には、上述したように倒立振子制御を常に行うことにより、本体部１０の姿勢を一定に保つ。制御部２１は、図５（Ｃ）のフローチャートに示すように、歩行者がユーザＩ／Ｆ２８のうち段差スイッチを押下したことを検出し（ｓ３１）、第２の制御モードへと切り替える（ｓ３２）。このように、電動手押し車１は、歩行者からの明示的な操作により、安全に段差を乗り越えることができる。 The user I / F 28 is provided on the handle 15 as shown in FIG. In the first control mode shown in FIG. 5A, the inverted pendulum control is always performed as described above to keep the posture of the main body 10 constant. As shown in the flowchart of FIG. 5C, the control unit 21 detects that the pedestrian has pressed the step switch in the user I / F 28 (s31), and switches to the second control mode (s32). . Thus, the electric wheelbarrow 1 can safely get over the steps by an explicit operation from a pedestrian.

制御部２１は、第２の制御モードに切り替えると（ｓ３２）、倒立振子制御を中断し、主輪駆動部２６に主輪１１を、所定時間または所定回転数、強制的に回転させるよう、主輪駆動部２６を制御する（ｓ３３）。そして、制御部２１は、所定時間または所定回転数、主輪１１を回転させた後、復帰処理を行う（ｓ３４）。復帰処理は、図３（Ｄ）に示すフローチャートと同じ処理である。また、制御部２１は、ユーザＩ／Ｆ２８により歩行者が明示的に第１の制御モードに復帰させる操作を行った（例えば一端電源をオフしてから再び電源をオンした等）場合に限り、第１の制御モードに復帰させるようにしてもよい。 When the control unit 21 switches to the second control mode (s32), the control unit 21 interrupts the inverted pendulum control and causes the main wheel drive unit 26 to forcibly rotate the main wheel 11 for a predetermined time or a predetermined number of rotations. The wheel drive unit 26 is controlled (s33). Then, the control unit 21 performs the return process after rotating the main wheel 11 for a predetermined time or a predetermined number of rotations (s34). The return process is the same process as the flowchart shown in FIG. In addition, the control unit 21 only when the pedestrian explicitly performs an operation of returning to the first control mode by the user I / F 28 (for example, the power is turned on again after turning off the power). You may make it return to 1st control mode.

図６は、ロータリエンコーダ２９を用いず、加速度センサを用いて、段差を検出する例を示す図である。図６（Ａ）は、第１の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図であり、図６（Ｂ）は、第２の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図である。図６（Ｃ）は、電動手押し車１の動作を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which a step is detected using an acceleration sensor without using the rotary encoder 29. FIG. 6A is a diagram showing the posture of the electric handcart 1 in the first control mode, and FIG. 6B is a diagram showing the posture of the electric handcart 1 in the second control mode. is there. FIG. 6C is a flowchart showing the operation of the electric handcart 1.

ユーザＩ／Ｆ２８は、図６（Ａ）に示すように、本体部１０に設けられている。図６（Ａ）に示す第１の制御モード時には、上述したように倒立振子制御を常に行うことにより、本体部１０の姿勢を一定に保つ。制御部２１は、図６（Ｃ）のフローチャートに示すように、加速度センサが衝撃を検出すると（ｓ４１）、第２の制御モードへと切り替える（ｓ４２）。このように、電動手押し車１は、加速度センサが段差との衝撃を検出し、制御部２１が第２の制御モードに切り替えることにより、安全に段差を乗り越えることができる。 The user I / F 28 is provided in the main body 10 as shown in FIG. In the first control mode shown in FIG. 6A, the inverted pendulum control is always performed as described above to keep the posture of the main body 10 constant. As shown in the flowchart of FIG. 6C, when the acceleration sensor detects an impact (s41), the control unit 21 switches to the second control mode (s42). As described above, the electric wheelbarrow 1 can safely get over the step when the acceleration sensor detects an impact with the step and the control unit 21 switches to the second control mode.

制御部２１は、第２の制御モードに切り替えると（ｓ４２）、倒立振子制御を中断し、主輪駆動部２６に主輪１１を、所定時間または所定回転数、強制的に回転させるよう、主輪駆動部２６を制御する（ｓ４３）。そして、制御部２１は、所定時間または所定回転数、主輪１１を回転させた後、復帰処理を行う（ｓ４４）。復帰処理は、図３（Ｄ）に示すフローチャートと同じ処理である。また、制御部２１は、障害物センサが障害物を検知しなくなった場合、第１の制御モードに復帰させるようにしてもよいし、ユーザＩ／Ｆ２８により歩行者が明示的に第１の制御モードに復帰させる操作を行った（例えば一端電源をオフしてから再び電源をオンした等）場合に限り、第１の制御モードに復帰させるようにしてもよい。 When switching to the second control mode (s42), the control unit 21 interrupts the inverted pendulum control and causes the main wheel drive unit 26 to rotate the main wheel 11 for a predetermined time or a predetermined number of rotations. The wheel drive unit 26 is controlled (s43). Then, the control unit 21 performs a return process after rotating the main wheel 11 for a predetermined time or a predetermined number of rotations (s44). The return process is the same process as the flowchart shown in FIG. Further, when the obstacle sensor no longer detects an obstacle, the control unit 21 may return to the first control mode, or the pedestrian may explicitly perform the first control by the user I / F 28. Only when an operation for returning to the mode is performed (for example, when the power is turned off and then turned on again), the mode may be returned to the first control mode.

また、加速度センサではなく、圧力センサといった接触型センサを用いても構わない。 Further, a contact type sensor such as a pressure sensor may be used instead of the acceleration sensor.

図７は、障害物検知センサの検知結果に応じて第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える場合の例を示す図である。図７（Ａ）は、第１の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図であり、図７（Ｂ）は、第２の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図である。図７（Ｃ）は、電動手押し車１の動作を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of switching between the first control mode and the second control mode according to the detection result of the obstacle detection sensor. FIG. 7A is a view showing the posture of the electric handcart 1 in the first control mode, and FIG. 7B is a view showing the posture of the electric handcart 1 in the second control mode. is there. FIG. 7C is a flowchart showing the operation of the electric handcart 1.

図７（Ａ）に示す第１の制御モード時には、上述したように倒立振子制御を常に行うことにより、本体部１０の姿勢を一定に保つ。ここで、本体部１０の前方に設けられた障害物センサ（例えば超音波や赤外線等からなるセンサ）が障害物を検知したとき（ｓ５１）、制御部２１は、図７（Ｂ）に示すように、第２の制御モードに移行する（ｓ５２）。 In the first control mode shown in FIG. 7A, the inverted pendulum control is always performed as described above to keep the posture of the main body 10 constant. Here, when an obstacle sensor (for example, a sensor made of ultrasonic waves, infrared rays, or the like) provided in front of the main body 10 detects an obstacle (s51), the control unit 21 is as shown in FIG. 7B. Then, the process proceeds to the second control mode (s52).

制御部２１は、第２の制御モードに切り替えると（ｓ５２）、倒立振子制御を中断し、主輪駆動部２６に主輪１１を、所定時間または所定回転数、強制的に回転させるよう、主輪駆動部２６を制御する。そして、制御部２１は、所定時間または所定回転数、主輪１１が回転するまで待機し（ｓ５３）、復帰処理を行う（ｓ５４）。復帰処理は、図３（Ｄ）に示すフローチャートと同じ処理である。また、制御部２１は、障害物センサが障害物を検知しなくなった場合、第１の制御モードに復帰させるようにしてもよいし、ユーザＩ／Ｆ２８により歩行者が明示的に第１の制御モードに復帰させる操作を行った（例えば一端電源をオフしてから再び電源をオンした等）場合に限り、第１の制御モードに復帰させるようにしてもよい。 When switching to the second control mode (s52), the control unit 21 interrupts the inverted pendulum control and causes the main wheel drive unit 26 to rotate the main wheel 11 for a predetermined time or a predetermined number of rotations. The wheel drive unit 26 is controlled. Then, the control unit 21 waits for a predetermined time or a predetermined number of rotations until the main wheel 11 rotates (s53), and performs a return process (s54). The return process is the same process as the flowchart shown in FIG. Further, when the obstacle sensor no longer detects an obstacle, the control unit 21 may return to the first control mode, or the pedestrian may explicitly perform the first control by the user I / F 28. Only when an operation for returning to the mode is performed (for example, when the power is turned off and then turned on again), the mode may be returned to the first control mode.

図８は、ジャイロセンサ２４の検出した結果に応じて第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える場合の例を示す図である。図８（Ａ）は、第１の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図であり、図８（Ｂ）は、第２の制御モード時の電動手押し車１の姿勢を示す図である。図８（Ｃ）は、電動手押し車１の動作を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of switching between the first control mode and the second control mode according to the result detected by the gyro sensor 24. FIG. 8A is a diagram illustrating the posture of the electric handcart 1 in the first control mode, and FIG. 8B is a diagram illustrating the posture of the electric handcart 1 in the second control mode. is there. FIG. 8C is a flowchart showing the operation of the electric handcart 1.

図８（Ａ）に示す第１の制御モード時には、上述したように倒立振子制御を常に行うことにより、本体部１０の姿勢を一定に保つ。ここで、ジャイロセンサ２４がピッチ方向の急激な角速度変化を検知したとき（ｓ６１）、制御部２１は、図８（Ｂ）に示すように、第２の制御モードに移行する（ｓ６２）。 In the first control mode shown in FIG. 8A, the posture of the main body 10 is kept constant by always performing the inverted pendulum control as described above. Here, when the gyro sensor 24 detects a sudden change in angular velocity in the pitch direction (s61), the control unit 21 shifts to the second control mode as shown in FIG. 8B (s62).

制御部２１は、第２の制御モードに切り替えると（ｓ６２）、倒立振子制御を中断し、主輪駆動部２６に主輪１１を、所定時間または所定回転数、強制的に回転させるよう、主輪駆動部２６を制御する（ｓ６３）。そして、制御部２１は、所定時間または所定回転数、主輪１１を回転させた後、復帰処理を行う（ｓ６４）。復帰処理は、図３（Ｄ）に示すフローチャートと同じ処理である。また、制御部２１は、障害物センサが障害物を検知しなくなった場合、第１の制御モードに復帰させるようにしてもよいし、ユーザＩ／Ｆ２８により歩行者が明示的に第１の制御モードに復帰させる操作を行った（例えば一端電源をオフしてから再び電源をオンした等）場合に限り、第１の制御モードに復帰させるようにしてもよい。 When switching to the second control mode (s62), the control unit 21 interrupts the inverted pendulum control and causes the main wheel drive unit 26 to rotate the main wheel 11 for a predetermined time or a predetermined number of rotations. The wheel drive unit 26 is controlled (s63). Then, the control unit 21 performs the return process after rotating the main wheel 11 for a predetermined time or a predetermined number of rotations (s64). The return process is the same process as the flowchart shown in FIG. Further, when the obstacle sensor no longer detects an obstacle, the control unit 21 may return to the first control mode, or the pedestrian may explicitly perform the first control by the user I / F 28. Only when an operation for returning to the mode is performed (for example, when the power is turned off and then turned on again), the mode may be returned to the first control mode.

１０…本体部
１１…主輪
１２…支持部
１３…補助輪
１５…ハンドル
１６…グリップ部
２１…制御部
２２…ＲＯＭ
２３…ＲＡＭ
２４…ジャイロセンサ
２５…支持部駆動部
２６…主輪駆動部
２７…補助輪駆動部
２８…ユーザＩ／Ｆ
２９…ロータリエンコーダ
３０…手動ブレーキ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Main part 11 ... Main wheel 12 ... Support part 13 ... Auxiliary wheel 15 ... Handle 16 ... Grip part 21 ... Control part 22 ... ROM
23 ... RAM
24 ... Gyro sensor 25 ... support drive unit 26 ... main wheel drive unit 27 ... auxiliary wheel drive unit 28 ... user I / F
29 ... Rotary encoder 30 ... Manual brake

Claims

A first wheel;
A main body that rotatably supports the first wheel;
One end portion is connected to the main body portion, and a support portion capable of rotating in the pitch direction;
A second wheel rotatably supported on the other end of the support portion;
A drive controller for driving and controlling at least the first wheel;
A pitch angle detector for detecting an angle change in the pitch direction of the main body;
A wheelbarrow with
The drive control unit, based on the output of the pitch angle detection unit, a first control mode for controlling the rotation of the at least first wheel so that the angle change in the pitch direction of the main body unit becomes 0;
A second control mode in which an angle formed by the main body and the support is larger than the angle in the first control mode, and the rotation of the first wheel is not controlled in the first control mode. When,
Run
Switching means for switching between the first control mode and the second control mode;
In the second control mode, the drive control unit forcibly rotates the first wheel for a predetermined time or a predetermined number of rotations.

The wheelbarrow according to claim 1,
A step detecting means for detecting the presence or absence of a step on the ground contact surface of the first wheel in the traveling direction of the wheelbarrow;
A wheelbarrow with
The wheelbarrow characterized in that the switching means switches to the second control mode when the step detection means detects the presence or absence of the step.

The wheelbarrow according to claim 2,
A handcart provided with a rotational angular velocity detecting means for detecting a rotational angular velocity of the first wheel,
The handcart characterized in that the step detecting means detects a step based on a detection result of the rotational angular velocity detecting means.

In the handcart of Claim 2 or Claim 3,
A handcart characterized by comprising a height discriminating means for detecting the height of the step and discriminating whether or not the first wheel is forcibly rotated according to the detected height.

A first wheel;
A main body that rotatably supports the first wheel;
One end portion is connected to the main body portion, and a support portion capable of rotating in the pitch direction;
A second wheel rotatably supported on the other end of the support portion;
A drive controller for driving and controlling at least the first wheel;
A pitch angle detector for detecting an angle change in the pitch direction of the main body;
A program for controlling a wheelbarrow comprising:
A first control mode for controlling the rotation of the at least first wheel so that the angle change in the pitch direction of the main body is zero based on the output of the pitch angle detection unit;
A second control mode in which an angle formed by the main body and the support is larger than the angle in the first control mode, and the rotation of the first wheel is not controlled in the first control mode. When,
And execute
The wheelbarrow has a switching function for switching between the first control mode and the second control mode,
A program for causing the drive control unit to forcibly rotate the first wheel for a predetermined time or a predetermined number of rotations in the second control mode.