JP2017536275A - 平衡二輪車の制御方法および制御装置 - Google Patents

平衡二輪車の制御方法および制御装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、並行する２つの車輪と操舵制御ユニットとを備える平衡二輪車に用いられる平衡二輪車制御方法および装置に関し、自動制御分野に属する。当該方法は、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む種類を識別するステップと、障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするステップと、を含む。本発明によれば、平衡二輪車における一方の車輪の前方に通り抜けられない障害物がある場合、当該車輪をブロックまたは係止するが他方の車輪が継続的に前進して「遠心式紹動」を生じさせることにより運転者が転んでしまうという課題を解決し、平衡二輪車の使用中において一方の車輪が係止されることによるユーザ転落事故が最大限に回避される。【選択図】図２

Description

本発明は、自動制御分野に関し、特に、平衡二輪車制御方法および装置に関する。
平衡二輪車は、セルフバランス二輪電動スクーターとも称し、現在新興している短距離交通手段の１つである。
平衡二輪車は、一般的に、並行する２つの車輪及び操舵制御ユニットを有し、内部の駆動モータの駆動によって前進または後退するものである。前進または後退中において、ユーザは、操舵制御ユニットによって平衡二輪車の操舵（カーブ）を制御することができる。平衡二輪車の一方の車輪の前方に当該車輪をブロックまたは係止する障害物があるが、他方の車輪が継続的に前進する場合には、「遠心式紹動」が生じるため、運転者が転んでしまう可能性がある。
関連技術に存在する問題を解決するために、本発明は、平衡二輪車制御方法を提供する。前記技術案は、下記の通りである。
本発明の実施例の第１の態様によれば、並行する２つの車輪と操舵制御ユニットとを備える平衡二輪車に用いられる平衡二輪車制御方法を提供する。当該方法は、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するステップと、障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするステップと、を含む。
好ましくは、当該種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、方法は、障害物の種類が乗り越えられる障害物であれば、平衡二輪車の駆動力を増加して当該平衡二輪車を引き続き前進させるステップをさらに含む。
好ましくは、何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別するステップは、距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物の高さを測定するステップと、障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するステップと、障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含む。
好ましくは、何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別するステップは、画像採集ユニットにより何れかの車輪の前方の画像フレームを採集するステップと、画像フレームにおける障害物を識別するステップと、識別された障害物の高さを算出するステップと、障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するステップと、障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含む。
好ましくは、当該方法は、障害物から平衡二輪車までの距離を測定するステップと、距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出するステップと、をさらに含み、距離が所定の距離よりも小さければ、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするステップを実行する。
好ましくは、当該方法は、障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、所定の方式で障害物注意を促すステップをさらに含み、所定の方式は、注意音を発生すること、平衡二輪車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
本発明の実施例の第２の態様によれば、並行する２つの車輪と操舵制御ユニットとを備える平衡二輪車に用いられる平衡二輪車制御装置を提供する。当該装置は、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するように構成される識別モジュールと、識別モジュールにより識別された障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするように構成される制御モジュールと、を備える。
好ましくは、当該種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、当該装置は、識別モジュールにより識別された障害物の種類が乗り越えられる障害物であれば、平衡二輪車の駆動力を増加して当該平衡二輪車を継続的に前進させるように構成される加速モジュールをさらに備える。
好ましくは、識別モジュールは、距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物の高さを測定するように構成される高さ測定サブモジュールと、高さ測定サブモジュールにより測定された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するように構成される第１の検出サブモジュールと、第１の検出サブモジュールにより検出された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいとき、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される第１の識別サブモジュールと、を有する。
好ましくは、識別モジュールは、画像採集ユニットにより何れかの車輪の前方の画像フレームを採集するように構成される画像採集サブモジュールと、画像採集サブモジュールにより採集された画像フレームにおける障害物を識別するように構成される画像識別サブモジュールと、画像識別サブモジュールにより識別された障害物の高さを算出するように構成される高さ算出サブモジュールと、高さ算出サブモジュールにより算出された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するように構成される第２の検出サブモジュールと、第２の検出サブモジュールにより検出された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいとき、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される第２の識別サブモジュールと、をさらに有する。
好ましくは、当該装置は、障害物から平衡二輪車までの距離を測定するように構成される距離測定モジュールと、距離測定モジュールにより測定された距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出するように構成される距離検出モジュールと、距離が所定の距離よりも小さいと距離検出モジュールにより検出されたとき、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするように構成される制御モジュールと、をさらに備える。
好ましくは、当該装置は、識別モジュールにより識別された障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、所定の方式で障害物注意を促すように構成される注意モジュールをさらに備え、当該所定の方式は、注意音を発生すること、平衡二輪車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
本発明の実施例の第３の態様によれば、並行する２つの車輪を備える平衡二輪車を提供する。当該平衡二輪車は、制御チップと、制御チップが実行可能な指令を記憶するためのメモリと、制御チップに接続された操舵制御ユニットと、を備え、制御チップは、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む種類を識別し、障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするように構成される。
本発明の実施例による技術案は、以下の格別な作用効果を含むことができる。
何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別し、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットをマスク（ＯＦＦ）することで、平衡二輪車における一方の車輪の前方に乗り越えられない障害物がある場合、当該車輪をブロックまたは係止するが他方の車輪が継続的に前進して「遠心式紹動」を生じさせることにより運転者が転んでしまうという課題を解決し、平衡二輪車の使用中において一方の車輪が係止されることによるユーザ転落事故が最大限に回避される。
上述した一般的な記述および後続の詳細な記述は、単に例示的および解釈的なものであり、本発明を制限できるものでないと理解されるべきである。
ここでの図面は、明細書を構成する一部として見なされ、本発明に適した実施例を示し、かつ、明細書の文字記載とともに本発明の仕組みを解釈するために用いられる。
本発明の実施例による平衡二輪車制御方法に係る実施環境を示す模式図である。 ある実施例による平衡二輪車制御方法を示すフローチャートである。 ある実施例による平衡二輪車制御方法を示すフローチャートである。 ある実施例による距離測定ユニットが障害物を識別する実施効果図である。 ある実施例による平衡二輪車制御方法を示すフローチャートである。 ある実施例による画像フレームにおける障害物を識別する実施効果図である。 ある実施例による平衡二輪車制御装置を示すフローチャートである。 別の実施例による平衡二輪車制御装置を示すフローチャートである。 ある実施例による平衡二輪車を示すブロック図である。
次に、実施例を詳細に説明し、例示が図に示されている。以下の記述が図に係る場合、別途にて示さない限り、異なる図面における同じ符号は、同じまたは類似する要素を示す。以下の実施例に記述される実施形態は、本発明と一致する全ての実施形態を代表するとは限らない。逆に、それらは、添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の一部の態様と一致する装置および方法の例に過ぎない。
図１は、本発明のある実施例による平衡二輪車制御方法に係る実施環境を示す模式図である。図１に示すように、当該実施環境は一台の平衡二輪車であってもよく、当該平衡二輪車は、２つの並行する車輪１１０，１２０、２つの並行する車輪上方に対応する車輪ケース１５０，１６０、操舵制御ユニット１３０、荷重ペダル１４０、および障害物識別ユニット１７０，１８０を備える。
操舵制御ユニット１３０は、荷重ペダル１４０に接続され、平衡二輪車の操舵を制御することができる。当該操舵制御ユニット１３０は、手動制御によって実現されてもよいし、足動制御によって実現されてもよく、本実施例は、これを限定しない。
障害物識別ユニット１７０は、平衡二輪車の前進方向の右側車輪前の障害物を識別するためのものであり、障害物識別ユニット１８０は、平衡二輪車前進方向の左側車輪前の障害物を識別するためのものである。障害物識別ユニット１７０，１８０は、物体の大きさ及び距離を識別する能力を有する任意の距離測定ユニット、例えば、赤外線センシング装置、超音波センシング装置、レーザ距離測定装置などであってもよい。障害物識別ユニット１７０，１８０は、画像撮像能力を有する任意の画像採集ユニット、例えば、カメラであってもよい。
図１において、障害物識別ユニット１７０は、単に例示的に車輪ケース１５０の位置１に設けられているものに過ぎず、障害物識別ユニット１８０は、単に例示的に車輪ケース１６０の位置２に設けられているものに過ぎない。障害物識別ユニット１７０，１８０はさらに、当業者が予見できる平衡二輪車の任意の可能な部位に設けられてもよく、例えば、荷重ペダル１４０と操舵制御ユニット１３０とが繋がる位置に設けれてもよい。また、障害物識別ユニット１７０，１８０の数についても、本実施例では単に例示的に２つとして示されたが、その数が少なくとも１つである。本実施例は、これを限定しない。
なお、平衡二輪車はさらに、他の部品、例えば、制御チップ、メモリ、駆動モータなど（図示せず）を備えてもよい。制御チップを駆動モータ、上記操舵制御ユニット１３０、障害物識別ユニット１７０，１８０に接続し、かつ、メモリに記憶されている実行可能な指令に基づいて、平衡二輪車の前進、後退、停止及び操舵を制御するが、本発明の実施例では、この部分の内容を詳しく記述しない。
図２は、ある実施例による平衡二輪車制御方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施例では、当該平衡二輪車制御方法を図１に示す実施環境における平衡二輪車に用いることを例として説明するが、当該平衡二輪車制御方法は、以下のステップを含む。
ステップ２０１では、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む種類を識別する。
好ましくは、制御チップは、障害物識別ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別する。
好ましくは、当該障害物識別ユニットは、距離測定ユニット、および/または、画像採集ユニットを含む。
ステップ２０２では、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にする。
以上により、本実施例の平衡二輪車制御方法によれば、何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別し、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にすることで、平衡二輪車における一方の車輪の前方に乗り越えられない障害物がある場合、当該車輪をブロックまたは係止するが他方の車輪が継続的に前進して「遠心式紹動」を生じさせることにより運転者が転んでしまうという課題を解決し、平衡二輪車の使用中において一方の車輪が係止されることによるユーザ転落事故が最大限に回避される。
好ましくは、ステップ２０１における何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別する方法は、２種ある。
第１種としては、距離測定ユニットにより障害物の種類を識別し、以下、図３に示す実施例を用いて説明する。
第２種としては、画像採集ユニットにより障害物の種類を識別し、以下、図４に示す実施例を用いて説明する。
図３は、ある実施例による平衡二輪車制御方法を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施例では、当該平衡二輪車制御方法を図１に示す実施環境に用いることを例として説明するが、当該方法は、以下のステップを含む。
ステップ３０１では、距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物の高さを測定する。
平衡二輪車の制御チップは、距離測定ユニットが所定の時間間隔おきに外部へ検知信号を発信するように制御し、当該検知信号は、レーザ、赤外線、超音波などであってもよい。検知信号は障害物にあたると、反射信号を戻す。よって、距離測定ユニットが反射信号を受信したことは、前方に障害物が存在することを意味する。
好ましくは、平衡二輪車の２つの車輪ケースには、それぞれ１つの距離測定ユニットを取り付けており、平衡二輪車における一方の車輪の距離測定ユニットが反射信号を受信したことは、当該車輪の前方には障害物が存在することを意味する。当該障害物の高さが距離測定ユニットの取付高さよりも低くない。すなわち、距離測定ユニットの取付高さが障害物の検出可能な高さを決定している。
例えば、平衡二輪車の車輪ケースに取り付けられている距離測定ユニットは、地面から５ｃｍの位置にある。平衡二輪車の何れかの車輪が発信信号の反射信号を受信したことは、当該車輪の前方には高さが少なくとも５ｃｍの障害物が存在することを意味し、平衡二輪車の何れかの車輪が反射信号を受信していないことは、当該車輪の前方には高さが５ｃｍを超える障害物が存在しないことを意味する。
実施中において、当該距離測定ユニットは、荷重ペダルと操舵制御ユニットとが繋がる位置にも設けられてもよく、受信された反射信号が左側からのものであるか右側からのものであるかによって、障害物の位置が平衡二輪車の左側車輪にあるか、それとも右側車輪にあるかを判断することができるが、本実施例は、これを限定しない。
ステップ３０２では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出する。
平衡二輪車車輪ケースに取り付けられている距離測定ユニットを、地面までの所定の閾値の位置に設ける。当該所定の閾値は、平衡二輪車が通り抜けできる障害物の最大高さである。当該所定の閾値は、タイヤの高さの１/ｘまたは他の数値であってもよいが、本実施例は、これを限定しない。
当該距離測定ユニットが継続的に外部へ検知信号を発信しており、当該検知信号の反射信号を受信したことは、当該車輪の前方には高さが所定の閾値を超える障害物が存在することを意味し、反射信号を受信していないことは、当該車輪の前方には高さが所定の閾値を超える障害物が存在しないことを意味する。
好ましくは、平衡二輪車の２つの車輪ケースには直立方向においてそれぞれ２つの距離測定ユニットを取り付け、各車輪における２つの距離測定ユニットをそれぞれ上下に位置し、それらの接続線を地面と垂直してもよい。上方に位置する測定ユニットから地面までの高さを所定の閾値とし、下方に位置する距離測定ユニットから地面までの高さを、平衡二輪車を加速することなく通り抜けられる最大の障害物の高さとしてもよい。
２つの車輪における何れかの車輪に対応する、上方に位置する距離測定ユニットが反射信号を受信したことは、当該車輪の前方には平衡二輪車が乗り越えられない障害物が存在することを意味する。
２つの車輪における何れかの車輪に対応する、上方に位置する距離測定ユニットが反射信号を受信していないが、下方に位置する距離測定ユニットが反射信号を受信したことは、当該車輪の前方には、平衡二輪車を加速する必要があって乗り越えられる障害物が存在することを意味する。
２つの車輪における何れかの車輪に対応する２つの距離測定ユニットが何れも反射信号を受信していないとき、当該車輪の前方には障害物が存在しないと見なしてもよい。
本実施例では、単に距離測定ユニットにより前方障害物高さを検出する方法のみを例示的に与えているが、如何に距離測定ユニットを用いて前方障害物の高さを検出するかを限定しない。
好ましくは、図４に示すように、車輪４１における２つの距離測定ユニット４２，４３が外部へ検知信号を発信し、距離測定ユニット４２が発信信号を受信しておらず、距離測定ユニット４３が反射信号を受信した場合、車輪４１前方には通り抜けられる障害物が存在する。
ステップ３０３では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、当該障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別する。
平衡二輪車の何れかの車輪ケースにおける距離測定ユニットが検知信号の反射信号を受信したことは、当該車輪の前方には高さが所定の閾値に達する障害物が存在することを意味し、このとき、平衡二輪車は、当該障害物を、通り抜けられない種類の障害物として識別する。
障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、ステップ３０５に移行する。
ステップ３０４では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも小さければ、当該障害物の種類を乗り越えられる障害物として識別する。
何れかの車輪の前方には障害物が存在し且つ当該障害物の高さが所定の閾値よりも小さければ、当該障害物の種類を乗り越えられる障害物として識別する。
障害物が通り抜けられる種類であるとき、ステップ３０９に移行する。
ステップ３０５では、障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、当該障害物と平衡二輪車との間の距離を測定する。
好ましくは、制御チップは、距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物と平衡二輪車との間の距離を測定する。例えば、制御チップは、検知信号の発信時刻から反射信号の受信時刻に基づいて、さらに平衡二輪車の走行速度を参照して、当該距離を算出するが、本実施例は、これを限定しない。
ステップ３０６では、当該距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出する。
制御チップは、障害物と平衡二輪車との間の距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出する。
好ましくは、当該所定の距離は、平衡二輪車が旋回するときに必要とされる最大距離である。所定の距離は、タイヤの直径のｘ倍、または他の数値であってもよいが、本実施例は、これを限定しない。
当該距離が所定の距離よりも小さければ、ステップ３０７に移行し、当該距離が所定の距離よりも大きければ、ステップ３０８に移行する。
ステップ３０７では、当該距離が所定の距離よりも小さければ、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にし、所定の方式で障害物注意を促す。
当該距離が所定の距離よりも小さければ、停止するまで、制御チップは、平衡二輪車が減速するように制御する。しかし、平衡二輪車が減速過程において障害物に衝突する可能性もある。
同時に、当該距離が所定の距離よりも小さければ、制御チップはさらに、操舵制御ユニットを無効にする。このとき、ユーザは、平衡二輪車が操舵するように制御することができない。たとえ平衡二輪車が減速過程において障害物に衝突し、ユーザは衝突過程において、体をコントロールできないため、操舵制御ユニットに対して誤操作を行ったとしても、制御チップは、当該誤操作に応答しない。
好ましくは、制御チップは、さらに、所定の方式で障害物注意を促し、所定の方式は、注意音を発生すること、平衡二輪車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
例えば、平衡二輪車における１つの車輪の前方に通り抜けられない障害物が存在することを識別し、かつ、通り抜けられない障害物と平衡二輪車が所定の距離に達したとき、平衡二輪車は、「ぶー、ぶー、ぶー」の注意音を発する。
ステップ３０８では、当該距離が所定の距離よりも大きければ、平衡二輪車が継続的に前進するように制御する。
ステップ３０９では、障害物の種類が乗り越えられる障害物であれば、平衡二輪車の駆動力を増加して当該平衡二輪車を継続的に前進させる。
平衡二輪車の何れかの車輪の前方の障害物を乗り越えられる障害物として識別すれば、制御チップは、駆動モータが平衡二輪車の駆動力を増加して平衡二輪車を前進させるように制御する。
以上により、本実施例の平衡二輪車制御方法によれば、何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別し、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にすることで、平衡二輪車における一方の車輪の前方に乗り越えられない障害物がある場合、当該車輪をブロックまたは係止するが他方の車輪が継続的に前進して「遠心式紹動」を生じさせることにより運転者が転んでしまうという課題を解決し、平衡二輪車の使用中において一方の車輪が係止されることによるユーザ転落事故が最大限に回避される。
本実施例による平衡二輪車制御方法では、距離測定ユニットにより障害物の高さ及び距離を測定し、さらに、平衡二輪車が障害物の種類を識別可能にし、かつ、当該障害物と平衡二輪車との間の距離に基づいて、減速及び操舵制御部品を無効にする動作を行う。
本実施例による平衡二輪車制御方法では、さらに、障害物と平衡二輪車との間の距離が所定の距離よりも小さいとき、操舵制御部品を無効にすることによって、たとえ平衡二輪車が減速過程において障害物に衝突し、ユーザが衝突過程において体をコントロールできないため、操舵制御ユニットに対して誤操作を行ったとしても、制御チップは、当該誤操作に応答せず、ユーザが転んでしまう可能性を有効に低減する。
図５は、ある実施例による平衡二輪車制御方法を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施例では、当該平衡二輪車制御方法を図１に示す実施環境に用いることを例として説明するが、当該方法は、以下のステップを含む。
ステップ５０１では、画像採集ユニットにより何れかの車輪の前方の画像フレームを採集する。
画像採集ユニットは、平衡二輪車の２つの車輪ケースに取り付けられてもよいし、荷重ペダルと操舵制御ユニットとが繋がる部分に取り付けられてもよい。
制御チップは、画像採集ユニットが２つの車輪の前方の画像を採集するように制御し、連続する１フレームの画像フレームを形成する。
ステップ５０２では、当該画像フレームにおける障害物を識別する。
大地及び地面にある他の物体色の区別が十分に明らかであるため、画像フレームにおける画素の変化に応じて、画像フレームにおける地面及び他の物体を特定することができる。
好ましくは、図６に示すように、制御チップは、画像採集ユニットにより採集された画像フレーム６０を取得した後、画像フレーム６０を色差で二値化処理して第１の領域６２及び第２の領域６４を取得し、第１の領域６２と第２の領域６４との交差箇所には、道路線６６が形成される。制御チップは、当該道路線６６に突起６８が存在するか否かを検出する。当該道路線６６に突起６８が存在すれば、制御チップは当該突起６８を障害物として識別する。
ステップ５０３では、識別された当該障害物の高さを算出する。
第１種の可能な実現方式としては、制御チップは、画像フレームにおける当該障害物の高さ及び所定の縮尺に基づいて当該障害物の高さを算出する。例えば、所定の縮尺が１:３であり、画像フレームにおける当該障害物の高さが１センチメートルであるとき、算出された当該障害物の高さは、３センチメートルである。当該障害物から平衡二輪車までの距離が近ければ近付けるほど、算出された当該障害物の高さも近くなる。
第２種の可能な実現方式としては、平衡二輪車に距離測定ユニットがさらに設けられ、当該距離測定ユニットは、当該障害物と平衡二輪車との間の距離を測定することができ、制御チップは、先ず、当該距離に対応する縮尺を検索し、それから、画像フレームにおける当該障害物の高さと当該距離に対応する縮尺に基づいて、当該障害物の高さを算出する。例えば、当該距離に対応する縮尺が１:５であり、画像フレームにおける当該障害物の高さが１センチメートルであるとき、算出された当該障害物の高さは、５センチメートルである。
第３の可能な実現方式としては、画像採集ユニットが２つあれば、制御チップは、２つの画像採集ユニットにより採集された２フレームの画像フレームにおける突起（すなわち、障害物）および両眼イメージング原理に基づいて、当該障害物の実際の高さを算出することができる。
なお、本実施例では、制御チップが当該障害物の高さを算出する方式を限定しない。
ステップ５０４では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出する。
制御チップは、算出された障害物高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出する。
好ましくは、当該所定の閾値は、平衡二輪車が通り抜けできる障害物の最大高さである。
当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、ステップ５０５に移行する。
当該障害物の高さが所定の閾値よりも小さければ、ステップ５０６に移行する。
ステップ５０５では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、当該障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別する。
障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、ステップ５０７に移行する。
ステップ５０６では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも小さければ、当該障害物の種類を乗り越えられる障害物として識別する。
障害物が通り抜けられる種類であるとき、ステップ５１１に移行する。
ステップ５０７では、障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、当該障害物と平衡二輪車との間の距離を測定する。
好ましくは、制御チップは、画像採集ユニットにより当該障害物と平衡二輪車との間の距離を測定する。可能な実現方式としては、画像採集ユニットが２つあれば、制御チップは、２つの画像採集ユニットによりそれぞれ採集された画像フレームと両眼イメージング原理に基づいて、当該障害物と平衡二輪車との間の距離を算出する。
好ましくは、制御チップは、距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物と平衡二輪車との間の距離を測定する。例えば、制御チップは、検知信号の発信時刻から反射信号の受信時刻に基づいて、さらに平衡二輪車の走行速度を参照して、当該距離を算出するが、本実施例は、これを限定しない。
ステップ５０８では、当該距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出する。
制御チップは、障害物と平衡二輪車との間の距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出する。
好ましくは、当該所定の距離は、平衡二輪車が旋回するときに必要とされる最大距離である。所定の距離は、タイヤの直径のｘ倍、または他の数値であってもよいが、本実施例は、これを限定しない。
当該距離が所定の距離よりも小さければ、ステップ５０９に移行し、当該距離が所定の距離よりも大きければ、ステップ５１０に移行する。
ステップ５０９では、当該距離が所定の距離よりも小さければ、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にし、所定の方式で障害物注意を促す。
当該距離が所定の距離よりも小さければ、停止するまで、制御チップは、平衡二輪車が減速するように制御する。しかし、平衡二輪車が減速過程において障害物に衝突する可能性もある。
同時に、当該距離が所定の距離よりも小さければ、制御チップはさらに、操舵制御ユニットを無効にする。このとき、ユーザは、平衡二輪車が操舵するように制御することができない。たとえ平衡二輪車が減速過程において障害物に衝突し、ユーザが衝突過程において体をコントロールできないため操舵制御ユニットに対して誤操作を行ったとしても、制御チップは、当該誤操作に応答しない。
好ましくは、制御チップは、さらに、所定の方式で障害物注意を促し、所定の方式は、注意音を発生すること、平衡二輪車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
例えば、平衡二輪車における１つの車輪の前方には通り抜けられない障害物が存在することを識別し、かつ、乗り越えられない障害物と平衡二輪車が所定の距離に達したとき、平衡二輪車は、「前方に障害物が存在します」の注意音を発する。
ステップ５１０では、当該距離が所定の距離よりも大きければ、平衡二輪車が継続的に前進するように制御する。
ステップ５１１では、障害物の種類が乗り越えられる障害物であれば、平衡二輪車の駆動力を増加して継続的に前進する。
平衡二輪車の何れかの車輪の前方の障害物を乗り越えられる障害物として識別すれば、制御チップは、駆動モータが平衡二輪車の駆動力を増加して平衡二輪車を前進させるように制御する。
以上により、本実施例の平衡二輪車制御方法によれば、何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別し、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にすることで、平衡二輪車における一方の車輪の前方に乗り越えられない障害物がある場合、当該車輪をブロックまたは係止するが他方の車輪が継続的に前進して「遠心式紹動」を生じさせることにより運転者が転んでしまうという課題を解決し、平衡二輪車の使用中において一方の車輪が係止されることによるユーザ転落事故が最大限に回避される。
本実施例による平衡二輪車制御方法では、画像採集ユニットにより障害物の高さ及び距離を測定し、さらに、平衡二輪車が障害物の種類を識別可能にし、かつ、当該障害物と平衡二輪車との間の距離に基づいて、減速及び操舵制御部品を無効にする動作を行う。
本実施例による平衡二輪車制御方法では、さらに、障害物と平衡二輪車との間の距離が所定の距離よりも小さいとき、操舵制御部品を無効にすることによって、たとえ平衡二輪車が減速過程において障害物に衝突し、ユーザが衝突過程において体をコントロールできないため、操舵制御ユニットに対して誤操作を行ったとしても、制御チップは、当該誤操作に応答せず、ユーザが転んでしまう可能性を有効に低減する。
以下は本発明の装置実施例であり、本発明の方法実施例を実行するために用いることができる。本発明の装置実施例に開示されていない詳細については、本発明の方法実施例を参照すればよい。
図７は、ある実施例による平衡二輪車制御装置のブロック図である。図７に示すように、当該平衡二輪車制御装置は、図１に示す実施環境における平衡二輪車制御方法に用いられる。当該平衡二輪車制御装置は、識別モジュール７１０、制御モジュール７２０を備えるが、それらに限定されない。
当該識別モジュール７１０は、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む種類を識別するように構成される。
当該制御モジュール７２０は、識別モジュール７１０により識別された障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするように構成される。
以上により、本実施例による平衡二輪車制御装置によれば、何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別し、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にすることで、平衡二輪車における一方の車輪の前方に乗り越えられない障害物がある場合、当該車輪をブロックまたは係止するが他方の車輪が継続的に前進して「遠心式紹動」を生じさせることにより運転者が転んでしまうという課題を解決し、平衡二輪車の使用中において一方の車輪が係止されることによるユーザ転落事故が最大限に回避される。
図８は、別の実施例による平衡二輪車制御装置のブロック図である。図８に示すように、当該平衡二輪車制御装置は、図１に示す実施環境における平衡二輪車制御方法に用いられる。当該平衡二輪車制御装置は、識別モジュール８１０、制御モジュール８２０を備えるが、それらに限定されない。
当該識別モジュール８１０は、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む種類を識別するように構成される。
当該制御モジュール８２０は、識別モジュール８１０により識別された障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするように構成される。
好ましくは、当該種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、当該装置は、加速モジュール８３０をさらに備える。
当該加速モジュール８３０は、識別モジュール８１０により識別された障害物の種類が乗り越えられる障害物であるとき、平衡二輪車の駆動力を増加して当該平衡二輪車を継続的に前進させるように構成される。
好ましくは、当該識別モジュール８１０は、高さ測定サブモジュール８１１、第１の検出サブモジュール８１２、第１の識別サブモジュール８１３を有する。
当該高さ測定サブモジュール８１１は、距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物の高さを測定するように構成される。
当該第１の検出サブモジュール８１２は、高さ測定サブモジュール８１１により測定された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するように構成される。
当該第１の識別サブモジュール８１３は、第１の検出サブモジュール８１２により検出された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいとき、当該障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される。
好ましくは、当該識別モジュール８１０は、画像採集サブモジュール８１４、画像識別サブモジュール８１５、高さ算出サブモジュール８１６、第２の検出サブモジュール８１７、第２の識別サブモジュール８１８をさらに有する。
当該画像採集サブモジュール８１４は、画像採集ユニットにより何れかの車輪の前方の画像フレームを採集するように構成される。
当該画像識別サブモジュール８１５は、画像採集サブモジュール８１４により採集された画像フレームにおける障害物を識別するように構成される。
当該高さ算出サブモジュール８１６は、画像識別サブモジュール８１５により識別された当該障害物の高さを算出するように構成される。
当該第２の検出サブモジュール８１７は、高さ算出サブモジュール８１６により算出された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するように構成される。
当該第２の識別サブモジュール８１８は、第２の検出サブモジュール８１７により検出された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいとき、当該障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される。
好ましくは、当該平衡二輪車制御装置は、距離測定モジュール８４０、距離検出モジュール８５０、制御モジュール８２０をさらに備える。
当該距離測定モジュール８４０は、障害物から平衡二輪車までの距離を測定するように構成される。
当該距離検出モジュール８５０は、距離測定モジュール８４０により測定された距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出するように構成される。
当該制御モジュール８２０は、距離検出モジュール８５０により検出された距離が所定の距離よりも小さいとき、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするように構成される。
好ましくは、当該平衡二輪車制御装置は、注意モジュール８６０をさらに備える。
当該注意モジュール８６０は、識別モジュール８１０により識別された障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、所定の方式で障害物注意を促すように構成される。
所定の方式は、注意音を発生すること、平衡二輪車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
以上により、本実施例による平衡二輪車制御装置によれば、何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別し、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にすることで、平衡二輪車における一方の車輪の前方に乗り越えられない障害物がある場合、当該車輪をブロックまたは係止するが他方の車輪が継続的に前進して「遠心式紹動」を生じさせることにより運転者が転んでしまうという課題を解決し、平衡二輪車の使用中において一方の車輪が係止されることによるユーザ転落事故が最大限に回避される。
本実施例による平衡二輪車制御方法では、画像採集ユニットにより障害物の高さ及び距離を測定し、さらに、平衡二輪車が障害物の種類を識別可能にし、かつ、当該障害物と平衡二輪車との間の距離に基づいて、減速及び操舵制御部品を無効にする動作を行う。
本実施例による平衡二輪車制御方法では、さらに、障害物と平衡二輪車との間の距離が所定の距離よりも小さいとき、操舵制御部品を無効にすることによって、たとえ平衡二輪車が減速過程において障害物に衝突し、ユーザが衝突過程において体をコントロールできないため操舵制御ユニットに対して誤操作を行ったとしても、制御チップは、当該誤操作に応答せず、ユーザが転んでしまう可能性を有効に低減する。
上記実施例における装置中の各モジュールが操作を実行する具体的な形態は、当該方法に関する実施例において詳細に記述されているため、ここで詳細に説明しない。
本発明のある実施例は、平衡二輪車を提供し、当該平衡二輪車は、並行する２つの車輪を備え、本発明による平衡二輪車制御方法を実現することができ、当該平衡二輪車は、制御チップ、制御チップが実行可能な指令を記憶するためのメモリと、制御チップに接続された操舵制御ユニットと、を備え、制御チップは、何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む種類を識別し、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物であれば、平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、操舵制御ユニットを無効にするように構成される。
図９は、ある実施例による平衡二輪車を示すブロック図である。
図９を参照すると、平衡二輪車９００は、以下の１つ又は複数のユニット、すなわち、制御チップ９０２、メモリ９０４、電源ユニット９０６、画像採集ユニット９０８、距離測定ユニット９１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース９１２、センサユニット９１４、及び操舵制御ユニット９１６を備えてもよい。
制御チップ９０２は通常、平衡二輪車９００の全般操作、例えば、前進、後退、加速、減速に関連する操作を制御する。また、制御チップ９０２は、制御チップ９０２と他のユニットとの間の相互作用を容易にするように、１つ又は複数のモジュールを備えてもよい。例えば、制御チップ９０２は、画像採集ユニット９０８と制御チップ９０２との間の相互作用を容易にするように、画像採集モジュールを備えてもよい。
メモリ９０４は、平衡二輪車９００での操作をサポートするために、各種別のデータを記憶するように構成される。これらのデータの例示は、平衡二輪車９００で操作する如何なる平衡二輪車の指令、画像データ、距離データなどを含む。メモリ９０４は、如何なる種別の揮発性もしくは不揮発性記憶デバイスまたはそれらの組合せ、例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、プログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスクまたは光ディスクによって実現されてもよい。
電源ユニット９０６は、平衡二輪車９００のユニットのそれぞれに電力を供給する。電源ユニット９０６は、電源管理システム、１つまたは複数の電源、並びに、平衡二輪車９００用の電力を生成、管理および配分するに関する他のユニットを含んでもよい。
画像採集ユニット９０８は、平衡二輪車９００に含まれている。一部の実施例では、画像採集ユニット９０８は、１つのフロントカメラおよび／またはバックカメラを含む。平衡二輪車９００が操作モード、例えば、撮像モードまたは映像モードにあるとき、フロントカメラおよび／またはバックカメラは、外部のマルチメディアデータを受信することができる。フロントカメラおよびバックカメラのそれぞれは、１つの固定の光学レンズシステムであってもよいし、焦点距離および光学ズーム能力を有するものであってもよい。
距離測定ユニット９１０は、検知信号を発信および/または受信するように構成される。例えば、距離測定ユニット９１０は、１つのレーザ発信器を含み、平衡二輪車９００が操作模式にあり、例えば、反射レーザを受信するとき、レーザ発信器は、検知信号の反射信号を受信するように構成される。受信された反射信号は、さらに、メモリ９０４に記憶されてもよい。
Ｉ／Ｏインターフェース９１２は、制御チップ９０２とペリフェラルインターフェースモジュールとの間でインターフェースを供給するものであり、前記ペリフェラルインターフェースモジュールは、Ｕディスク、オーディオプレイヤなどであってもよい。
センサユニット９１４は、様々な側面での状態推定を平衡二輪車９００に供給するための１つまたは複数のセンサを含む。例えば、センサユニット９１４は、平衡二輪車９００のオン／オフ状態を検出することができ、センサユニット９１４は、平衡二輪車９００の方位または加速/減速変化を検出することができる。センサユニット９１４は、如何なる物理的接触もないとき、近辺にある物体の存在を検出するための近接センサを含んでもよい。センサユニット９１４は、さらに、イメージングアプリケーションに使用される光センサ、例えばＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像センサを含んでもよい。一部の実施例では、当該センサユニット９１４は、さらに、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、圧力センサまたは温度センサを含んでもよい。
操舵制御ユニット９１６は、平衡二輪車９００を操舵制御するように構成される。当該操舵制御ユニット９１６は、手動で制御される操舵制御ユニットであってもよいし、足部で制御される操舵制御ユニットであってもよい。
実施例では、平衡二輪車９００は、上記平衡二輪車制御方法を実行するための１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサまたは他の電子部品によって実現されてもよい。
当業者は、明細書を考慮し、ここに公開された開示を実践した後、本発明の他の実施案を容易に想到する。本願は、本発明の如何なる変形、用途または適応の変化もカバーすることを意図する。これらの変形、用途または適応の変化は、本発明の一般のな仕組みに従い、かつ、本発明に開示されていない当分野における公知常識または慣用技術手段を含む。明細書および実施例は単なる例示と見なされ、本発明の本当の範囲および思想は添付の特許請求の範囲によって与えられる。
本発明が以上で記載され、且つ図面に示された正確な構造に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な補正や変更も可能であることは理解されるべきである。本発明の範囲は、添付する特許請求の範囲のみによって限定される。
本発明は、出願番号が２０１５１０６２６９４８.２であり、出願日が２０１５年９月２８日である中国特許出願を基に提出するものであり、当該中国特許出願の優先権を主張し、当該中国特許出願の全ての内容は、参照のため本願に援用される。

Claims (13)

  1. 並行する２つの車輪と操舵制御ユニットとを備える平衡二輪車を制御する制御方法において、
    何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するステップと、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、前記操舵制御ユニットを無効にするステップと、を含むことを特徴とする平衡二輪車制御方法。
  2. 前記種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、
    前記方法は、前記障害物の種類が前記乗り越えられる障害物である場合、前記平衡二輪車の駆動力を増加して前記平衡二輪車を引き続き前進させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の平衡二輪車制御方法。
  3. 前記何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別するステップは、
    距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物の高さを測定するステップと、
    前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するステップと、
    前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きければ、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の平衡二輪車制御方法。
  4. 前記何れかの車輪の前方の障害物の種類を識別するステップは、
    画像採集ユニットにより何れかの車輪の前方の画像フレームを採集するステップと、
    前記画像フレームにおける障害物を識別するステップと、
    識別された前記障害物の高さを算出するステップと、
    前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するステップと、
    前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きければ、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の平衡二輪車制御方法。
  5. 前記障害物から前記平衡二輪車までの距離を測定するステップと、
    前記距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出するステップと、
    前記距離が前記所定の距離よりも小さければ、前記平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、前記操舵制御ユニットを無効にするステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか1項に記載の平衡二輪車制御方法。
  6. 前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、所定の方式で障害物注意を促すステップをさらに含み、
    前記所定の方式は、注意音を発生すること、前記平衡二輪車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の平衡二輪車制御方法。
  7. 並行する２つの車輪と操舵制御ユニットとを備える平衡二輪車を制御する制御装置において、
    何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するように構成される識別モジュールと、
    前記識別モジュールにより識別された前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、前記操舵制御ユニットを無効にするように構成される制御モジュールと、を備えることを特徴とする平衡二輪車制御装置。
  8. 前記種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、
    前記装置は、前記識別モジュールにより識別された前記障害物の種類が前記乗り越えられる障害物である場合、前記平衡二輪車の駆動力を増加して前記平衡二輪車を引き続き前進させるように構成される加速モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の平衡二輪車制御装置。
  9. 前記識別モジュールは、
    距離測定ユニットにより何れかの車輪の前方の障害物の高さを測定するように構成される高さ測定サブモジュールと、
    前記高さ測定サブモジュールにより測定された前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するように構成される第１の検出サブモジュールと、
    前記第１の検出サブモジュールにより検出された前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きい場合、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するように構成される第１の識別サブモジュールと、を有することを特徴とする請求項７または８に記載の平衡二輪車制御装置。
  10. 前記識別モジュールは、
    画像採集ユニットにより何れかの車輪の前方の画像フレームを採集するように構成される画像採集サブモジュールと、
    前記画像採集サブモジュールにより採集された前記画像フレームにおける障害物を識別するように構成される画像識別サブモジュールと、
    前記画像識別サブモジュールにより識別された前記障害物の高さを算出するように構成される高さ算出サブモジュールと、
    前記高さ算出サブモジュールにより算出された前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいか否かを検出するように構成される第２の検出サブモジュールと、
    前記第２の検出サブモジュールにより検出された前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きい場合、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するように構成される第２の識別サブモジュールと、をさらに有することを特徴とする請求項７または８に記載の平衡二輪車制御装置。
  11. 前記障害物から前記平衡二輪車までの距離を測定するように構成される距離測定モジュールと、
    前記距離測定モジュールにより測定された前記距離が所定の距離よりも小さいか否かを検出するように構成される距離検出モジュールと、
    前記距離が前記所定の距離よりも小さいことが前記距離検出モジュールにより検出された場合、前記平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、前記操舵制御ユニットを無効にするように構成される制御モジュールと、をさらに備えることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の平衡二輪車制御装置。
  12. 前記識別モジュールにより識別された前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、所定の方式で障害物注意を促すように構成される注意モジュールをさらに備え、
    前記所定の方式は、注意音を発生すること、前記平衡二輪車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の平衡二輪車制御装置。
  13. 並行する２つの車輪を備える平衡二輪車において、
    制御チップと、
    前記制御チップが実行できる指令を記憶するためのメモリと、
    前記制御チップに接続された操舵制御ユニットと、を備え、
    前記制御チップは、
    何れかの車輪の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別し、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡二輪車が減速するように制御し、かつ、前記操舵制御ユニットを無効にするように構成されることを特徴とする平衡二輪車。

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