JP2019182170A - Small electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シニアカーや電動車椅子などの小型電動車両に関し、さらに詳しくは、障害回避機能を備えたハンドル型電動車椅子に関するものである。 The present invention relates to a small electric vehicle such as a senior car or an electric wheelchair, and more particularly to a handle type electric wheelchair having a failure avoidance function.
シニアカーや電動車椅子などの小型電動車両は、速度や車体サイズなどの規定を満たす場合には法令上歩行者扱いとなり、車道ではなく歩道を走行する。そのため、走路上には他の歩行者などの様々な障害物が存在する。そこで、歩行者などの障害物との衝突を防止するためのシステムが開発されている(例えば特許文献1参照)。 Small electric vehicles, such as senior cars and electric wheelchairs, are treated as pedestrians by law if they meet the requirements for speed, body size, etc., and run on the sidewalk instead of the roadway. Therefore, there are various obstacles such as other pedestrians on the runway. Therefore, a system for preventing a collision with an obstacle such as a pedestrian has been developed (see, for example, Patent Document 1).
このような小型電動車両は、進行方向前方の障害物を検知した場合に、走行用モータを減速または停止することによって、障害物との衝突を未然に防止するようにしているが、減速や停止による衝突防止のみならず、ステアリング機構に取付けた操舵用モータを制御して、障害物を自動操舵により回避するシステムも検討されている。 In such a small electric vehicle, when an obstacle ahead of the traveling direction is detected, the traveling motor is decelerated or stopped to prevent a collision with the obstacle in advance. In addition to preventing collisions due to the above, a system for avoiding obstacles by automatic steering by controlling a steering motor attached to a steering mechanism has been studied.
ところで、このような障害回避システムでは、障害を回避する際に、小型電動車両の搭乗者(操縦者)が意図しないままに制動や方向変換が行われる場合もあるため、障害への接近や自動回避の発動を搭乗者に的確な方法で報知することが好ましい。 By the way, in such an obstacle avoidance system, when the obstacle is avoided, the passenger (operator) of the small electric vehicle may perform braking or direction change without intention. It is preferable to notify the passenger of the avoidance in an accurate manner.
本発明は、従来技術の上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、障害への接近や自動回避の発動を搭乗者に的確に報知できる小型電動車両を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points of the prior art, and an object of the present invention is to provide a small electric vehicle capable of accurately notifying a passenger of an approach to an obstacle or an automatic avoidance.
上記課題を解決するために、本発明は、
左右ハンドルの操作トルクに応じて操舵する操舵操作装置と、
進行方向前方の路面および障害を検出する外界検出部と、
前記外界検出部が障害を検知した際に操舵回避する制御を行う障害回避制御部と、
を備えた小型電動車両において、
前記障害回避制御部は、前記操舵回避時に前記ハンドルに振動を印加する警報機能を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A steering operation device for steering according to the operation torque of the left and right handles;
An external detection unit that detects road surfaces and obstacles ahead of the traveling direction;
A failure avoidance control unit that performs control to avoid steering when the outside world detection unit detects a failure; and
In a small electric vehicle with
The obstacle avoidance control unit has an alarm function for applying vibration to the steering wheel when steering is avoided.
本発明に係る小型電動車両は、上記のように、操舵回避時にハンドルに振動を印加するので、搭乗者は障害への接近や自動回避の発動をハンドルの振動によって認識することができ、的確な状況把握や円滑な操舵回避に役立てることができる。 As described above, since the small electric vehicle according to the present invention applies vibration to the steering wheel when steering is avoided, the occupant can recognize the approach to the obstacle or the automatic avoidance by the vibration of the steering wheel. It can be used for grasping the situation and avoiding smooth steering.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1および図2において、本発明第1実施形態に係る小型電動車両1は、車体2の前部21に操舵輪である前輪41、後部23に駆動輪である後輪51を備え、後輪51にはギヤボックス52を介して走行用モータ5の動力が伝達されるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2, the small
車体2は、前部21から後部23の周囲に延びるフレーム20を備え、前部21と後部23との間にステップ22が設けられ、後部23のフェアリング内部にはバッテリー8が搭載されている。フレーム20には、後部23の上側を跨ぐようにシートフレーム24が設けられ、このシートフレーム24の中央に立設されたポスト30にシート3が支持されている。
The
シート3は、シートクッション31、シートバック32、アームレスト33,34を備え、右のアームレスト33の先端には支持アーム35を介して操作部36が設けられている。操作部36には、左右独立したハンドル61,62を有する操舵操作装置6と、左右の外界センサ71,72を含む外界検出部7が設けられ、左右のハンドル61,62にはアクセル53,53が付設されている。
The
左右のアクセル53,53は、速度コントローラ50に接続されており、左右何れかまたは両方のアクセル53,53を把持する操作に応じて、速度コントローラ50により走行用モータ5の出力が制御され、小型電動車両1が発進し、所定速度(またはアクセル操作量に応じた速度)で走行し、アクセル53,53の(把持を緩めることで減速し)把持を止めることで停止する。
The left and
操舵操作装置6は、左右のハンドル61,62からなる操作部と、操舵輪である前輪41の操舵機構4とが機械的に連結されていないステアバイワイヤによる操舵システムを構成している。すなわち、図3に示すように、左右のハンドル61,62は、それぞれの基部が右側操舵反力アクチュエータ63,左側操舵反力アクチュエータ64(モータ)の回動軸に固定され、これらの回動軸には、それぞれハンドル61,62の操作角を検出する右側操作角センサ65,左側操作角センサ66が設けられている。
The
操作角センサ65,66の検出信号は操舵コントローラ60に送られ、それに応じた制御信号が操舵コントローラ60から操舵反力アクチュエータ63,64に出力され、搭乗者が左右のハンドル61,62を操舵している間は、操作角に応じた制御信号が操舵機構4の操舵角コントローラ40に出力される。
Detection signals of the
例えば、図4(a)に示すように、左右何れか(この場合は左方向)に操舵されている状態から、搭乗者が操舵反力アクチュエータ63,64による操舵反力に抗して、左右のハンドル61,62の操作角を増し加えるような操舵を行った場合は、操作角に応じた制御信号が操舵機構4の操舵角コントローラ40に出力される。
For example, as shown in FIG. 4A, from the state where the vehicle is steered to the left or right (in this case, the left direction), the occupant resists the steering reaction force by the steering
一方、図4(b)に示すように、左右何れか(この場合は左方向)に操舵されている状態から、搭乗者が操舵力を緩めると、操舵反力アクチュエータ63,64により左右のハンドル61,62の操作角がゼロ復帰する。なお、操舵操作装置6を構成する左右のハンドル61,62と操舵反力アクチュエータ63,64は、後述する障害回避制御部11と連動した振動警報装置を兼ねている。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the occupant relaxes the steering force from the state of being steered leftward or rightward (in this case, leftward), the steering
操舵機構4は、左右のサスペンションアーム43の先端に枢支されたナックル42、左右のナックル42の端部を連結するタイロッド44を含み、操舵コントローラ60からの操舵角指令に応じて、操舵角コントローラ40により操舵用アクチュエータ46(モータ)の正逆回転が制御され、ラックピニオン機構45を介してタイロッド44が左方向または右方向に移動し、左右のナックル42に回転自在に支持された前輪41,41が操舵され、搭乗者が操舵力を緩めると、操舵用アクチュエータ46は操舵角ゼロに戻って停止するように構成されている。
The
なお、左右のナックル42が1つのタイロッド44で連結される代わりに、操舵用アクチュエータ46で駆動されるクランク等の部材と左右のナックル42とが個別のタイロッドで連結される構成や、左右のナックル42が個別の操舵用アクチュエータで操舵される構成とすることもできる。
Instead of the left and
外界検出部7は、図1および図2に示すように、操作部36前端部に取付けられた左右の外界センサ71,72を含む。外界センサ71,72は、進行方向前方の障害物、歩行者、段差などの存在と相対距離を画像データや点群データとして障害回避制御部11に入力するための検知手段からなり、例えば、路面の3次元的形状を取得できるステレオカメラやレーザーレーダを好適に用いることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the outside
障害回避制御部11は、図5に示すように、障害検出部12、障害領域判定部13、回避経路生成部14、警報制御部15を含み、これらの機能を実施するためのコンピュータ、すなわち、プログラム及びデータを記憶したROM、演算処理を行うCPU、前記プログラム及びデータを読出し、動的データや演算処理結果を記憶するRAM、および、入出力インターフェースなどで構成されている。
As shown in FIG. 5, the failure
障害検出部12は、外界検出部7(外界センサ71,72)に取得された画像データや点群データに基づいて進行方向前方の路面形状や建造物などの静止物体と歩行者や自転車などの移動体をパターンマッチングなどの画像処理によって識別する。さらに、時系列フィルタを用いて移動体の現在の状態から未来位置を予測し、自車進路への接近または接触の可能性が推定される場合は、速度コントローラ50により走行用モータ5の出力を制御し、小型電動車両1を減速または減速停止させることで、衝突や接触を未然に回避する。
The
障害領域判定部13は、障害検出部12で識別された路面形状や建造物などの静止物体の位置情報や形状データから、小型電動車両1が走行不可能な段差(上り段差、下り段差)や溝(進入角度により許容幅が異なる)、走路狭窄部、急坂(上り坂、下り坂)などの障害領域を検出する。
The obstacle
回避経路生成部14は、障害検出部12で識別された路面形状や建造物などの静止物体の位置情報や形状データと現在の車両位置に基づき、障害領域判定部13で検出された障害領域を右方向または左方向の自動操舵によって回避するための回避経路を算出する。すなわち、進行方向前方の障害領域が存在する方向と反対方向への進路変更を行った場合の走行経路を推定し、その走行経路により現在検出されている障害領域を回避でき、かつ、他の障害領域に接近しない場合に、その走行経路を回避経路とする。
The avoidance
警報制御部15は、障害領域判定部13で検出された障害領域の位置に従って、左右別々に動作可能な振動警報装置(操舵コントローラ60、操舵反力アクチュエータ63,64)に振動警報のための制御信号を出力する。
The
すなわち、左右の操舵反力アクチュエータ63,64は、操舵コントローラ60からの制御信号により、搭乗者のハンドル操作角に応じた操舵反力を左右ハンドル61,62に付与する基本動作に加えて、振動警報時には、警報制御部15から出力される左右何れかの振動警報(制御信号)が、操舵コントローラ60からの制御信号に重畳されることにより、対応するハンドル61,62に微細な振動を付与する加振手段(振動警報装置)としての機能を備えている。
That is, the left and right steering
例えば、図6に示すように、操舵反力アクチュエータ63によりハンドル61の回動軸61aを中心とした正逆振動が印加されることで、搭乗者はハンドル61の微細振動により警報を確実に認識できる。この際、重畳される振動波形の形状は特に限定されるものではなく、図示のような矩形波の他に、正弦波など任意の波形とすることができる。
For example, as shown in FIG. 6, the forward / reverse vibration about the
なお、図7に示すように、ハンドル61の長軸を中心とした微小振動や、ハンドル61の長軸方向の微小振動を印加するように構成することもできる。また、ハンドルに操舵反力アクチュエータとは別の加振手段(バイブレータ)を埋設し、振動警報を発生させるように構成することもできる。
In addition, as shown in FIG. 7, it can also comprise so that the minute vibration centering on the major axis of the
次に、上記実施形態に基づく小型電動車両1の障害回避動作について、図8および図9を参照しながら説明する。
Next, the failure avoidance operation of the small
小型電動車両1の走行中は、外界検出部7と障害回避制御部11は常に作動しており、外界検出部7は小型電動車両1の進行方向前方のセンシングを行う(ステップ100)。
While the small
先ず、障害回避制御部11(障害検出部12)が、外界検出部7に取得された画像データや点群データに基づいて進行方向前方の路面形状や建造物などの静止物体と歩行者や自転車などの移動体等の障害を検出し(ステップ110)、移動体との接触の可能性が推定される場合は、小型電動車両1を減速または減速停止させ、衝突や接触を未然に回避する。
First, the obstacle avoidance control unit 11 (failure detection unit 12), based on the image data and point cloud data acquired by the external
次いで、障害領域判定部13は、障害検出部12で識別された路面形状や建造物などの静止物体の位置情報や形状データから、走行不可能な段差(上り段差、下り段差)や溝、走路狭窄部、急坂(上り坂、下り坂)などの障害領域を検出する(ステップ120)。
Next, the obstacle
例えば、図8(a)に示すように、進行方向右側前方に障害領域として下り段差Dが検出された場合、警報制御部15は、障害領域判定部13の判定に基づいて「右側」振動警報(警報制御信号)を出力し(ステップ130)、右側ハンドル61の振動警報が作動する(ステップ131)ことにより、搭乗者は、進行方向右側前方に障害領域(下り段差D)が存在することを認識できる。
For example, as illustrated in FIG. 8A, when a downward step D is detected as a failure area in front of the right side in the traveling direction, the
これと並行して、障害回避制御部11(回避経路生成部14)は、図8(b)に示すように、障害領域(下り段差D)を反対方向(ここでは左方向)への自動操舵によって回避するための回避経路Pを生成し、その経路に他の障害領域がない場合に、その走行経路を回避経路Pとする(ステップ140)。 In parallel with this, as shown in FIG. 8B, the obstacle avoidance control unit 11 (avoidance path generation unit 14) automatically steers the obstacle region (downhill step D) in the opposite direction (here, the left direction). The avoidance route P for avoiding is generated, and when there is no other obstacle area on the route, the travel route is set as the avoidance route P (step 140).
次いで、障害回避制御部11から、回避経路Pに沿って走行すべく、操舵角コントローラ40により操舵用アクチュエータ46が制御され、自動操舵による障害回避が開始される(ステップ150)。この際、図8(b)に示すように、警報制御部15からの制御信号により左側ハンドル62の振動警報が作動することにより、搭乗者は、左方向への自動操舵による障害回避が開始されたことを認識できる。
Next, in order to travel along the avoidance route P from the obstacle
自動操舵による障害回避は、事前に搭乗者が意図していた方向とは異なる方向への操舵となるので、自動操舵の意図が搭乗者に伝達されないと、予期せぬ方向への自動操舵に不安を感じる虞がある。その点、上記のように、障害領域Dの方向を振動警報により搭乗者に告知し、さらに、自動操舵回避の開始時に、回避経路Pに沿った自動操舵の方向を振動警報により搭乗者に告知する構成により、搭乗者は自動操舵回避の意図を理解して安心して搭乗を続けることができる。 Since obstacle avoidance by automatic steering is steering in a direction different from the direction intended by the passenger in advance, if the intention of automatic steering is not transmitted to the passenger, there is concern about automatic steering in an unexpected direction. There is a risk of feeling. In this regard, as described above, the direction of the obstacle region D is notified to the passenger by a vibration warning, and further, the direction of automatic steering along the avoidance route P is notified to the passenger by the vibration warning at the start of automatic steering avoidance. With this configuration, the passenger can understand the intention of avoiding automatic steering and can continue to ride with peace of mind.
また、ハンドル61,62の振動は、操舵反力アクチュエータ63,64に入力する信号波形によって、受ける感覚が異なるため、予め複数種類の振動波形を用意しておき、障害領域の程度や緊急性に応じて、振動波形を変更することもできる。例えば、障害領域までの距離が遠い場合には、振幅の小さい振動波形を入力して、弱い振動警報を行い、障害領域までの距離が近づくに従って振幅を徐々に大きくすることで、搭乗者に障害領域への接近を認知させることが可能である。
In addition, the vibrations of the
次に、図10は、本発明の第2実施形態に係る小型電動車両201を示す側面図である。この小型電動車両201は、図2に示した第1実施形態の小型電動車両1と基本的な構成は同様であり、同じ部材には同じ符号を付すことで説明を省略し、以下、変更点について説明する。
Next, FIG. 10 is a side view showing a small
先述した第1実施形態の小型電動車両1では、シート3の一方のアームレスト33の先端から前方に延出した支持アーム35を介して操作部36が設けられる場合を示したが、図10に示す第2実施形態の小型電動車両201は、支持アーム35の代わりに、車体2の前部21から上方に延びるフロンドボディ25を備え、このフロントボディ25の上部に操作部26が設けられており、この操作部26に、左右独立したハンドル61,62を有する操舵操作装置6と、左右の外界センサ71,72を含む外界検出部7が設けられ、左右のハンドル61,62にアクセル53,53が付設されている。
In the small
第2実施形態の小型電動車両201は、操作部26の支持構造のみが第1実施形態の小型電動車両1と異なり、他の構造は第1実施形態の小型電動車両1と同様である。この第2実施形態の小型電動車両201では、操作部26がフロントボディ25に固定配置されるため、操作部26から車体2側への配線の引き回しが容易である利点がある。
The small
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
1 小型電動車両
2 車体
3 シート
4 操舵機構
5 走行用モータ
6 操舵操作装置
7 外界検出部
11 障害回避制御部
12 障害検出部
13 障害領域判定部
14 回避経路生成部
15 警報制御部
26,36 操作部
40 操舵角コントローラ
46 操舵用アクチュエータ
50 速度コントローラ
53 アクセル
60 操舵コントローラ
61,62 ハンドル
63,64 操舵反力アクチュエータ
65,66 操作角センサ
71,72 外界センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
進行方向前方の路面および障害を検出する外界検出部と、
前記外界検出部が障害を検知した際に操舵回避する制御を行う障害回避制御部と、
を備えた小型電動車両において、
前記障害回避制御部は、前記操舵回避時に前記ハンドルに振動を印加する警報機能を有することを特徴とする小型電動車両。 A steering operation device for steering according to the operation torque of the left and right handles;
An external detection unit that detects road surfaces and obstacles ahead of the traveling direction;
A failure avoidance control unit that performs control to avoid steering when the outside world detection unit detects a failure; and
In a small electric vehicle with
The small electric vehicle according to claim 1, wherein the obstacle avoidance control unit has an alarm function for applying vibration to the steering wheel when the steering is avoided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018074721A JP2019182170A (en) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Small electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018074721A JP2019182170A (en) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Small electric vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019182170A true JP2019182170A (en) | 2019-10-24 |
Family
ID=68339038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018074721A Pending JP2019182170A (en) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Small electric vehicle |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2019182170A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230018632A (en) * | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 유알아이 주식회사 | Forward collision warning system for bicycles using image recognition |
-
2018
- 2018-04-09 JP JP2018074721A patent/JP2019182170A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20230018632A (en) * | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 유알아이 주식회사 | Forward collision warning system for bicycles using image recognition |
KR102585646B1 (en) * | 2021-07-30 | 2023-10-06 | 유알아이 주식회사 | Forward collision warning system for bicycles using image recognition |
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