JP2014198502A - 倒立振子型車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基体2が第1指定方向に傾動した場合、当該傾動量に応じて算定される重心ずれ補正量Vdep_x(二点鎖線参照)により、Vofs_x(一点鎖線参照)が補正される(実線参照)。基体2の第1指定方向への傾動量が大きくなるほど、第2指定方向に対するVdep_xが増加するように決定される(図10(a)二点鎖線(t=t0〜t1)参照)。基体2の第1指定方向への傾動によって決定されるVdep_xが閾値以下に制御されている(図10(b)二点鎖線(t=t2〜t4)参照)。
【選択図】 図10
Description
本発明の第1実施形態を図1〜図8、図10および図11を参照して説明する。図1および図2に示すように本実施形態の倒立振子型車両1は、基体2と、床面上を移動可能な第1の移動動作部3および第2の移動動作部4と、乗員が搭乗する乗員搭乗部5とを備える。
Vb_x=Vw1_x+h・ωb_x ……(1a)
dVb_x/dt=(g/h)・(θb_x・(h−r_x)+Ofst_x)+ωz・Vb_y ……(1b)
Vb_y=Vw1_y+h_y・ωb_y ……(2a)
dVb_y/dt=(g/h)・(θb_y・(h−r_y)+Ofst_y)−ωz・Vb_x ……(2b)
Vb_estm1_x=Vw1_act_x+h・ωb_act_x ……(3a)
Vb_estm1_y=Vw1_act_y+h・ωb_act_y ……(3b)
Vb_estm1_y=Vw1_act_y+h・ωb_act_y ……(A)
DVb_estm_y=(θb_act_y・(h−r_y)+Ofst_estm_y(k-1))・(g/h)
−Vb_estm1_x・ωz_act ……(B)
Vw1_act_y:第1の移動動作部の左右方向の移動速度の観測値
h:車両系全体重心の床面からの高さとしてあらかじめ定められた値
ωb_act_y:乗員搭乗部の前後方向の軸回り方向の傾動の角速度の観測値
θb_act_y:乗員搭乗部の前後方向の軸回り方向の傾斜角(鉛直方向に対する傾斜角)の観測値
r_y:乗員搭乗部の前後方向の軸回り方向の傾動中心の床面からの高さ
Ofst_estm_y(k-1):算出済の左右方向全体重心ずれ量の推定値のうちの最新値
g:重力加速度定数
Vb_estm1_x:次式(C)により算出される車両系全体重心の前後方向の移動速度の推定値
Vb_estm1_x=Vw1_act_x+h・ωb_act_x ……(C)
Vw1_act_x:第1の移動動作部の前後方向の移動速度の観測値
ωb_act_x:乗員搭乗部の左右方向の軸回り方向の傾動の角速度の観測値
ωz_act:車両のヨー軸回り方向の角速度
(条件2)前回累積値Σ(k-1)が閾値Σ_th未満であること。
Σ(k)=Kdep1×Σ(k-1)
+H(Σ_th−Σ(k-1))×H(−Vb_estm1_x(k))
×(−Vb_estm1_x(k))Δt ……(3c)
Σ(k)=min{Σ_th、Kdep1×Σ(k-1)
+H(−Vb_estm1_x(k))×(−Vb_estm1_x(k))Δt} ……(3d)
第1実施例として、図10(a)に一点鎖線で示されているようにVofs_xが変化した場合におけるVdep_x(k)の決定処理について考察する。これは、車両全体重心系の挙動が、図11(a)に示されている倒立振子モデル(図5参照)の挙動により近似されることを意味する。
第2実施例として、図10(b)に一点鎖線で示されているようにVofs_xが変化した場合におけるVdep_x(k)の決定処理について考察する。これは、車両全体重心系の挙動が、図11(b)に示されている倒立振子モデル(図5参照)の挙動により近似されることを意味する。
DVw1_cmd_x=Kvb_x・(Vb_cmpn_cmd_x−Vb_estm1_x)
−Kth_x・θb_act_x−Kw_x・ωb_act_x ……(4a)
DVw1_cmd_y=Kvb_y・(Vb_cmpn_cmd_y−Vb_estm1_y)
−Kth_y・θb_act_y−Kw_x・ωb_act_y ……(4b)
DVw1_cmd_x=Kvb・(Vb_cmd_x−Vb_estm1_x)
−Kth・(Ofst_estm_x/(h−r_x)+θb_act_x)
−Kw_x・ωb_act_x ……(4a)’
DVw1_cmd_y=Kvb・(Vb_cmd_y−Vb_estm1_y)
−Kth・(Ofst_estm_y/(h−r_y)+θb_act_y)
−Kw_x・ωb_act_y ……(4b)’
本実施形態の車両1では、乗員搭乗部5に搭乗した乗員の身体の動きに伴う該乗員搭乗部5(または基体2)の前後方向(X軸方向)の傾動に応じて、あるいは、ジョイスティック12の前後方向の揺動操作に応じて出力される前進・後進指令に応じてX軸方向での車両1の並進移動を行なうことができる。
次に、本発明の第2実施形態および第3実施形態をそれぞれ図9(a)、図9(b)を参照して説明する。なお、第2実施形態および第3実施形態は、前記第1実施形態と第2制御処理部25の一部の処理のみが相違するものである。したがって、第2実施形態および第3実施形態の説明では、第1実施形態と同一の事項の説明を省略する。
次に、以上説明した各実施形態の変形態様をいくつか説明する。
(特性2)基体2の第1指定方向への傾動量に対する、第2指定方向に対する重心ずれ補正量Vdep_xの増加率が減少する。
(特性3)基体2の第1指定方向への傾動終了後、第2指定方向に対する重心ずれ補正量Vdep_xが減少する。
(特性4)第2指定方向に対する重心ずれ補正量Vdep_xが閾値以下になるように調節される。
Claims (9)
- 床面上を全方位に移動可能に構成されている移動動作部(3)(4)と、
前記移動動作部(3)(4)を駆動するアクチュエータ装置(8a,8b)(17)と、
前記移動動作部(3)(4)および前記アクチュエータ装置(8a,8b)(17)が組み付けられた基体(2)と、
鉛直方向に対して傾動自在に前記基体(2)に組み付けられた乗員搭乗部(5)と、
前記乗員搭乗部(5)の傾動状態を検知する傾動状態検知部(22)と、
前記傾動状態検知部(22)による前記乗員搭乗部(5)の傾動状態の検知結果に基づいて前記アクチュエータ装置(8a,8b)(17)の動作を制御するように構成されている制御装置(21)と、を備えている倒立振子型車両(1)であって、
前記制御装置(21)が、前記乗員搭乗部(5)の第1指定方向への傾動態様に基づいて定まる速度で、前記車両(1)が前記第1指定方向の反対方向である第2指定方向に並進するように前記アクチュエータ装置(8a,8b)(17)の動作を制御するよう構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項1記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記乗員搭乗部(5)の傾動態様に基づいて前記乗員搭乗部(5)の傾動方向への前記車両(1)の基本並進指令値を決定し、前記乗員搭乗部(5)の前記第1指定方向への傾動態様に基づいて前記車両(1)の前記第2指定方向への並進指令補正量を決定し、かつ、前記基本並進指令値を前記並進指令補正量に応じて補正した結果に基づき、前記車両(1)の並進速度を決定するように構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項2記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記乗員搭乗部(5)の前記第1指定方向への傾動量が多くなるほど、前記第2指定方向に対する前記車両(1)の並進指令補正量が連続的または断続的に増加するように当該並進指令補正量を決定するよう構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項3記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記乗員搭乗部(5)の前記第1指定方向への傾動量に対する、前記第2指定方向に対する前記車両(1)の並進指令補正量の増加率が減少するように当該並進指令補正量を決定するよう構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項2〜4のうちいずれか1つに記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記乗員搭乗部(5)の前記第1指定方向への傾動終了後、前記第2指定方向に対する前記車両(1)の並進指令補正量が減少するように当該並進指令補正量を決定するよう構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項5記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記乗員搭乗部(5)の前記第1指定方向への傾動終了後、前記車両(1)の動作態様に基づいて前記並進指令補正量の減少率を調節するよう構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項6記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記乗員搭乗部(5)の前記第1指定方向への傾動終了後、前記車両(1)の並進速度または旋回速度が高くなるほど断続的または連続的に前記並進指令補正量の減少率が高くなるように当該減少率を調節するよう構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項2〜7のうちいずれか1つに記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記第2指定方向に対する前記車両(1)の並進指令補正量が閾値以下になるように当該並進指令補正量を決定するよう構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。 - 請求項2〜8のうちいずれか1つに記載の倒立振子型車両において、
前記制御装置(21)が、前記基本並進指令値を前記並進指令補正量に応じて補正した結果を、不感帯を有する多段リミット処理することによって前記車両(1)の並進速度を決定するように構成されていることを特徴とする倒立振子型車両。
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