JP2019139005A - Balance training device - Google Patents
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Description
本発明は、倒立二輪車を用いたバランス訓練装置に関する。 The present invention relates to a balance training apparatus using an inverted motorcycle.
近年、同軸上に2つの車輪が配置される倒立二輪車を用いて、搭乗者のバランス訓練が行われている。 In recent years, occupant balance training has been performed using an inverted motorcycle in which two wheels are arranged on the same axis.
このような分野の技術として、特開2011−203549号公報がある。この公報に記載された倒立二輪車を用いた訓練装置では、あらかじめ搭乗者には操作課題を与えておき、搭乗者は操作課題を遂行するように、バランスを変更しながら倒立二輪車を操作する。これにより、バランス訓練が実行される。 There exists Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-203549 as a technique of such a field | area. In the training apparatus using the inverted motorcycle described in this publication, an operation task is given to the passenger in advance, and the passenger operates the inverted motorcycle while changing the balance so as to perform the operation task. Thereby, balance training is executed.
しかしながら前述した倒立二輪車を用いた訓練装置では、与えられた操作課題を遂行すべく車両操作を実施する際に、駆動用モータの出力が最大限界出力に近い出力となった場合に、倒立状態が維持できず、倒立制御が中止されてしまう場合がある。倒立制御が中止されると、訓練システムをリセットして訓練をやり直すことになり、訓練効率が低下する。
本発明は、倒立二輪車の倒立制御の停止による訓練効率の低下を抑制したバランス訓練装置を提供するものである。
However, in the above-described training apparatus using the inverted motorcycle, when the vehicle operation is performed to accomplish the given operation task, the inverted state is detected when the output of the drive motor becomes an output close to the maximum limit output. Inverted control may be canceled due to failure to maintain. When the inverted control is stopped, the training system is reset and the training is started again, and the training efficiency is lowered.
The present invention provides a balance training apparatus that suppresses a decrease in training efficiency due to stoppage of the inverted control of an inverted motorcycle.
本発明にかかるバランス訓練装置は、同軸に配置された2つの車輪と、前記車輪を駆動する駆動用モータと、を有し、倒立制御コントローラにより倒立制御可能な倒立車両と、
前記倒立車両に対する規定の操作を要求する課題要求コントローラと、搭乗者の車両操作により要求される前記駆動用モータのモータ出力が、規定の出力以上であるか否かを判定する判定部と、を備え、前記課題要求コントローラにより要求される課題の難易度を、前記判定部による前記駆動用モータのモータ出力の状態の判定に応じて変更する。
これにより、倒立制御が停止する頻度を低減することができる。
The balance training apparatus according to the present invention has two wheels arranged coaxially and a drive motor that drives the wheels, and an inverted vehicle that can be inverted by an inverted controller,
A task request controller for requesting a prescribed operation for the inverted vehicle, and a determination unit for determining whether or not a motor output of the driving motor requested by the vehicle operation of the passenger is greater than or equal to a prescribed output. And the difficulty level of the task requested by the task request controller is changed according to the determination of the motor output state of the drive motor by the determination unit.
As a result, the frequency at which the inverted control stops can be reduced.
これにより、訓練効率の低下を抑制することができる。 Thereby, the fall of training efficiency can be suppressed.
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に示すように、バランス訓練装置1は、搭乗者が搭乗する倒立車両11と、倒立車両11が倒立状態となるように制御する倒立制御コントローラ12と、倒立車両11の規定の操作を実行するように要求する課題要求コントローラ13と、モータ出力の状態を判定する判定部14と、を備える。なお以下では、バランス訓練装置1として、倒立車両11に、課題要求コントローラ13、判定部14が配置されているものとして説明するが、例えば、これらは倒立車両11に配置されていない演算装置であって、倒立車両11に対して演算や判定に係る情報を送受信するものであってもよい。また、倒立制御コントローラ12とカウンタ15は、車台21内に配置されているものとして説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the balance training apparatus 1 executes an prescribed operation of the inverted
倒立車両11は、車台21の左右に同軸に配置された2つの車輪22が配置されている倒立二輪車である。倒立車両11の車台21には、搭乗者の足が載置される。車台21には、車輪22を駆動するための駆動用モータ(図示せず)と、搭乗者による重心の移動による車台の傾きを検知するジャイロセンサ(図示せず)と、倒立制御コントローラ12と、課題要求コントローラ13と、判定部14と、カウンタ15と、スピーカー16と、タイマー17と、を備える。
The inverted
なお、車台21の前方側上面には、搭乗者が把持するためのハンドルが設けられた支持バーが立設されている。スピーカー16及びタイマー17は、例えば図1に示すように支持バーの上部近傍に配置されていてもよく、車台21に設けられていてもよい。例えば、ハンドルを把持した搭乗者が、支持バーを前傾させることにより、車台21が前傾する。これにより、倒立車両11は前方に走行する状態となる。
A support bar provided with a handle for a passenger to hold is erected on the upper surface on the front side of the chassis 21. For example, as shown in FIG. 1, the
倒立制御コントローラ12は、駆動用モータの出力を調整し、倒立車両11の倒立制御を行うための演算を行うコントローラである。典型的には、倒立制御コントローラ12は、倒立車両11を倒立状態にするとともに、車台21の傾きに応じた速さで走行するように調整する。例えば、倒立制御コントローラ12は、ジャイロセンサにより取得された車台21の傾きのうち、前傾が大きいほど走行速度が高速となるように制御するとともに、左右方向の傾きがある場合には、傾いた方向に旋回走行するように制御しながら、倒立制御を行う。
The inverted
課題要求コントローラ13は、課題要求レベルを管理するコントローラである。課題要求コントローラ13は、課題を与えることで、搭乗者に対して規定の車両操作を要求する。ここで例えば課題とは、倒立車両11での走行により到達する位置、及び到達時間であり、課題の難易度が変更された場合には到達位置や到達目標時間が変更される。なお、課題要求コントローラ13は、後に詳述するように、倒立車両11の駆動用モータの出力状態に基づいて、課題要求レベルを変更する。
The
判定部14は、モータ出力の基準値をあらかじめ記憶する記憶部と、モータ出力の基準値と現在のモータ出力とを比較する比較部と、を有する。すなわち判定部14は、車台21の傾きにより変更される駆動用モータのモータ出力が、基準値を超えたか否かを判定する。ここで記憶部が記憶している基準値とは、モータの電流値の出力限界値付近の値であり、比較部では、駆動用モータから出力される電流値がこの基準値を超えたか否かを判定する。スピーカー16は、判定部14により駆動用モータから出力される電流値が基準値以上であると判定した場合に、警告を発生する。また、判定部14によりモータ出力が基準値以上であると判定した回数は、カウンタ15に記録する。
The
さらに、判定部14では、駆動用モータのモータ出力が基準値以上となる回数が、所定の基準回数以上であるか否かを判定し、判定結果を課題要求コントローラ13に出力する。後に詳述するように、課題要求コントローラ13は、この回数が所定の回数以上である場合には難易度の見直しを行う。
Further, the
また、判定部14では、訓練の継続時間が所定の訓練終了時間に到達しているか否かを判定する。これによりバランス訓練装置1では、訓練を継続、又は訓練終了を決定することができる。
Further, the
タイマー17は、訓練の継続時間を測定する。なお例えば、タイマー17により測定された訓練の継続時間が、所定の訓練時間を超えている場合には、スピーカー16により終了の合図を発生させてもよい。
The
次に図2を参照し、バランス訓練装置1を用いてバランス訓練を行いながら、課題の難易度を変更する動作について説明する。 Next, with reference to FIG. 2, the operation | movement which changes the difficulty of a task is demonstrated, performing balance training using the balance training apparatus 1. FIG.
最初に、訓練者が車台21上に搭乗し、訓練を開始する(ステップS1)。このとき倒立車両11は、倒立制御コントローラ12により演算を行うことで、倒立制御を開始する。
First, a trainee gets on board 21 and starts training (step S1). At this time, the inverted
課題要求コントローラ13は、課題設定を行う(ステップS2)。すなわち、課題要求コントローラ13は、設定された難易度に応じて、倒立車両11による走行条件を設定する。例えば課題要求コントローラ13は、設定された難易度に応じて、搭乗位置から目標位置までの距離や、倒立車両11が目標位置に到達するまでの猶予時間を変更する。なお、課題要求コントローラ13により設定される課題は、目標位置と猶予時間の課題に限られない。
The
次に、訓練者に対して課題を付与する(ステップS3)。すなわち、ステップS2において、課題要求コントローラ13により設定された課題を行うように、課題の付与を行う。例えば、訓練を開始した後に、課題要求コントローラ13により新たな課題設定がされた場合には、新たな課題を行うように課題を付与し、課題要求コントローラ13により新たな課題設定がされない場合には、設定されている課題設定を維持する。
Next, a task is given to the trainee (step S3). That is, in step S2, assignment of a task is performed so as to perform the task set by the
訓練者は、車台21上で重心を変更する。ジャイロセンサは、車台21の傾斜角を取得する(ステップS4)。ジャイロセンサで取得された車台21の傾斜角は、倒立制御コントローラ12に入力される。そして、倒立制御コントローラ12は、車台21の傾斜角に応じた速度、及び傾斜角に応じた方向に走行するように、駆動用モータのモータ出力を調整するとともに、倒立車両11が倒立状態を維持するように制御する。
The trainee changes the center of gravity on the chassis 21. The gyro sensor acquires the tilt angle of the chassis 21 (step S4). The tilt angle of the chassis 21 acquired by the gyro sensor is input to the
判定部14は、搭乗者の車両操作により変更される駆動用モータのモータ出力の電流値Ioutが、あらかじめ定めた基準値である警告閾値電流I1以上であるか否かを判定する(ステップS5)。ここで、駆動用モータのモータ出力電流の限界値をIlimとした場合、警告閾値電流I1は、I1=Ilim×n(但し、n<1)として設定する。すなわち、判定部14は、モータ出力の電流値Iout≧警告閾値電流I1であるか否かを判定し、IoutがI1より小さければ(ステップS5でNo)、ステップS6に進む。電流値Ioutが警告閾値電流I1以上であれば(ステップS5でYes)、ステップS7に進む。
The
ここで図3には、駆動用モータの特性と警告閾値設定の一例を示している。図3において、モータ出力限界特性Ilimを実線で示しており、モータ出力限界特性Ilimにn(但し、n<1)を乗じることで算出した警告閾値ラインを点線で示している。この警告閾値ラインで示される値を、警告閾値電流I1とすることができる。 Here, FIG. 3 shows an example of the characteristics of the driving motor and the warning threshold value setting. In FIG. 3, the motor output limit characteristic Ilim is indicated by a solid line, and a warning threshold line calculated by multiplying the motor output limit characteristic Ilim by n (where n <1) is indicated by a dotted line. The value indicated by the warning threshold line can be the warning threshold current I1.
判定部14は、訓練継続時間Tが、所定の訓練終了時間T1に達しているか否かを判定する(ステップS6)。訓練継続時間Tが所定の訓練終了時間T1に達していなければ(ステップS6でYes)、訓練が終了していないものとしてステップS3に戻り、訓練を継続する。この場合には、新たな課題設定がなされないため、すでに設定されている課題設定が維持される。訓練継続時間Tが所定の訓練終了時間T1に達している場合には(ステップS6でNo)、訓練時間が終了したものとして、訓練を終了する。
The
ステップS5において、モータ出力の電流値Ioutが警告閾値電流I1以上である場合には、スピーカー16は警告を発生させる(ステップS7)。そして、カウンタ15は警告の回数をカウントする(ステップS8)。
If the motor output current value Iout is greater than or equal to the warning threshold current I1 in step S5, the
判定部14は、カウンタ15によりカウントされた警告回数Xが、あらかじめ定めた警告閾値回数X1以上であるか否かを判定する(ステップS9)。警告回数Xが、警告閾値回数X1に達していなければ(ステップS9でNo)、難易度の見直しはする必要がないものとして、ステップS3に戻り訓練を継続する。この場合には、新たな課題設定がなされないため、すでに設定されている課題設定が維持される。
The
一方、警告回数Xが、警告閾値回数X1以上となった場合には(ステップS9でYes)、難易度を見直すこととして(ステップS10)、ステップS2に戻る。すなわち、課題要求コントローラ13は、判定部14における駆動用モータのモータ出力の状態の判定に応じて、難易度を変更することができる。この場合、課題要求コントローラ13は、難易度が下がるように新たな課題設定を行い、その後訓練を継続する。すなわち、新たな課題は、訓練者による倒立車両11の操作に際して、駆動用モータのモータ出力を上げ過ぎることなく達成しやすいように設定される。
On the other hand, if the warning count X is equal to or greater than the warning threshold count X1 (Yes in step S9), the difficulty level is reviewed (step S10), and the process returns to step S2. That is, the
このようにして、訓練者が適切なモータ出力を維持する状態で訓練をしているか否かを判定しつつ、モータ出力が所定の閾値に達する回数に基づいて、課題の難易度を見直すことができる。さらに、訓練の終了時刻まで、モータ出力から難易度の見直しを行う判定を継続的に実施することができる。これにより、訓練者による車両操作が大きく、モータ出力が限界に近くなるような操作を行う頻度が高くなった場合に、要求課題の難易度を下げることで、モータ出力の限界に近くなるような操作を抑制できる。したがって、駆動用モータの出力が限界に近くなることによって倒立制御が停止するという状態が発生しにくくなり、訓練終了予定時刻まで訓練が継続しやすくなるため、訓練効率の低下を抑制できる。 In this way, it is possible to review the difficulty level of the task based on the number of times that the motor output reaches the predetermined threshold while determining whether the trainee is training in a state where the motor output is maintained appropriately. it can. Furthermore, it is possible to continuously carry out the determination for reviewing the difficulty level from the motor output until the training end time. As a result, when the vehicle operation by the trainee is large and the frequency of performing the operation that brings the motor output close to the limit becomes high, the difficulty of the required task is reduced, so that the motor output approaches the limit. Operation can be suppressed. Therefore, it becomes difficult to generate a state in which the inversion control is stopped when the output of the drive motor is close to the limit, and the training is easily continued until the scheduled training end time, so that it is possible to suppress a decrease in training efficiency.
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、上記では駆動用モータのモータ出力の電流値を測定し、電流値が所定の閾値を以上であるか否か、及び閾値以上となった回数によって難易度変更の判定を行うこととしたが、これに限られない。例えば、駆動用モータの回転数や、車台21の傾斜角、支持バーの傾斜角、倒立車両11の走行速度等を利用してもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above description, the current value of the motor output of the drive motor is measured, and the difficulty level change is determined based on whether or not the current value exceeds a predetermined threshold value and the number of times the current value exceeds the threshold value. Not limited to this. For example, the rotational speed of the driving motor, the inclination angle of the chassis 21, the inclination angle of the support bar, the traveling speed of the
1 バランス訓練装置
11 倒立車両
12 倒立制御コントローラ
13 課題要求コントローラ
14 判定部
15 カウンタ
16 スピーカー
17 タイマー
21 車台
22 車輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記倒立車両に対する規定の操作を要求する課題要求コントローラと、
搭乗者の車両操作により要求される前記駆動用モータのモータ出力が、規定の出力以上であるか否かを判定する判定部と、を備え、
前記課題要求コントローラにより要求される課題の難易度を、前記判定部による前記駆動用モータのモータ出力の状態の判定に応じて変更する
バランス訓練装置。 An inverted vehicle having two wheels arranged coaxially and a drive motor for driving the wheels, and capable of being inverted by an inverted controller;
A task request controller for requesting a prescribed operation for the inverted vehicle;
A determination unit that determines whether or not a motor output of the drive motor required by a passenger's vehicle operation is greater than or equal to a predetermined output;
The balance training device that changes the difficulty level of the task requested by the task request controller according to the determination of the motor output state of the drive motor by the determination unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018020883A JP2019139005A (en) | 2018-02-08 | 2018-02-08 | Balance training device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JP2019139005A true JP2019139005A (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=67693897
Family Applications (1)
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JP2018020883A Pending JP2019139005A (en) | 2018-02-08 | 2018-02-08 | Balance training device |
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Country | Link |
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2018
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