JP2577593Y2 - 無人自走２輪車 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、無人自走２輪車に係
り、特に低速から高速にわたって安定に走行可能とした
無人自走２輪車に関する。

【０００２】

【従来の技術】原動機を搭載して自走するモデルカーの
一つとして、２輪車（所謂、自転車やバイク）が知られ
ている。この無人自走２輪車は、バッテリーをエネルギ
ー源とした電動モータ、あるいは内燃機関を原動機とし
て用いて、一般には無線操縦によって走行がコントロー
ルされる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記従来の無人自走２
輪車は、実機のように人間の繊細な平衡感覚で低速，高
速それぞれの走行状態に即応して姿勢を制御するもので
ないため、高速走行に制御感度を設定すると、走行速度
が遅い場合は倒れてしまうという欠点があり、また、制
御感度を高くすると、高速走行では、却って不安定とな
り、操舵車輪が振動を起こすという問題がある。さら
に、従来の無人自走２輪車は後退や停止が不能であり、
制御方法が車体の倒れ角の角速度を指令することによっ
て行っているため、旋回や直進走行を制御することが困
難であるという問題があった。このような理由で、従来
のこの種の無人自走２輪車は、走行速度を高速か低速か
の何れかに適応した制御モードでかつ旋回とか直進走行
を実機のように制御することが難しいという問題があっ
た。なお、ジャイロジンバルを搭載して、操舵機構によ
らずに直立させる形式の無人走行２輪車も知られている
が、この形式のものは、走行中は常に車体が直立を保っ
ているものであるために面白味にかける。本考案の目的
は、上記従来技術の問題点を解消し、低速から高速ま
で、安定かつ様々なモードで常に実機に近似した走行を
可能とした無人自走２輪車を提供することにある。

【０００４】上記目的を達成するために、請求項１に記
載の第１の考案は、車体を構成するフレーム１と、この
フレーム１の一端に設置されて原動機２により回転駆動
される駆動車輪３と、前記フレーム１の他端に回転可能
に取付けられて操舵車輪４を回転自由に支持するフォー
ク５とを有する無人自走２輪車において、前記車体の倒
れ角の角速度信号１１を出力する角速度センサー１０
と、操舵角制御信号３１を作成する演算器２０と、前記
演算器２０から出力される操舵角制御信号３１により前
記操舵車輪４の走行角度を変化させるアクチェータ３０
とを備えてなり、前記演算器２０は、外部から与えられ
る前記操舵車輪４の走行角度を指令する走行制御信号１
２に基づいて角速度指令値を作成する角速度指令値作成
手段２１と、前記角速度センサー１０の検出信号である
角速度信号１１と前記角速度指令値作成手段２１の出力
である角速度指令値との偏差値に基づいて前記アクチェ
ータ３０への操舵角制御信号３１を生成する制御信号生
成手段２２と、前記制御信号生成手段２２で生成された
操舵角制御信号３１を前記角速度指令値作成手段２１に
帰還する帰還手段２３とから構成され、前記アクチェー
タ３０は、前記演算器２０の操舵角制御信号３１により
走行中の車体の倒れ角速度偏差を減少させる方向に前記
操舵車輪４を制御する操舵制御信号３２を生成すること
を特徴とする。また、請求項２に記載の第２の考案は、
第１の考案において、直進走行、旋回走行、停止等の走
行制御信号１２を受信する無線受信機７０を備え、前記
直進走行、旋回走行を制御する走行制御信号１２は前記
操舵車輪４の方向角度であり、操舵車輪４の方向角度と
前記無線受信機７０で受信した前記操舵車輪４の方向角
度との一致に応じて前記走行中の車体の倒れ角速度を零
とする操舵角制御信号３１を前記アクチェータ３０に与
えることを特徴とする。

【０００５】

【作用】上記構成において、角速度指令値作成手段２１
は外部からの前記操舵車輪の走行角を指令する走行制御
信号１２と前記制御信号生成手段２２から帰還された操
舵角制御信号３１の差分をとった偏差値に基づいて角速
度指令値を生成する。前記制御信号生成手段２２は、角
速度指令値作成手段２１からの角速度指令値と角速度セ
ンサー１０からの角速度信号との差分である角速度の偏
差値に基づいて前記操舵角制御信号３１を生成し、これ
を前記アクチェータ３０に与える。これにより、前記ア
クチェータ３０は走行中の車体の倒れ角速度を減少させ
る方向に前記操舵車輪４を制御する。この構成により、
低速走行での制御感度が高くなり、逆に高速走行では制
御感度を低くでき、広い速度範囲で安定な走行制御が可
能となる。また、無線操縦で走行を制御する場合は、操
舵車輪の旋回半径を指令できるため、操縦操作が容易で
ある。

【０００６】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本考案による無人自走２輪車の一実
施例を説明する概略構造図であり、艤装部分は省略して
示している。同図において、１は車体を構成するフレー
ム、２は原動機としての電動モータ、３は駆動車輪、４
は操舵車輪、５はフォーク、６はバッテリー、また１０
は車体の倒れ角速度を検出する角速度センサー、２０は
演算器、３０はアクチェータ（操舵サーボ）である。こ
の無人自走２輪車は、バッテリー６からの電力により電
動モータ２が回転し、この電動モータ２の回転軸に備え
た摩擦輪と駆動車輪３との摩擦結合で該駆動車輪３が回
転されて走行する。演算器２０は角速度センサー１０に
より検出された車体の倒れ角速度信号１１に基づいて操
舵車輪４の操舵角度を演算し、この演算出力をアクチェ
ータ（操舵サーボ）３０に与えてフォーク５を走行中の
車体の倒れ角速度を減少させる方向に前記操舵車輪４を
制御するように所定角度回動させる。

【０００７】図２は本考案の走行制御手段として用いる
演算器の構成を説明する概略ブロツク図であって、１１
は角速度センサー１０の検出信号である角速度信号、１
２は外部から入力される走行制御信号（なお、この２輪
車を無線操縦でなしに走行させる構成とした場合は、こ
の走行制御信号１２は操舵輪方向角制御信号である操舵
角制御信号３１のみとするか、別途設けた図示しない操
舵輪方向検出センサーからの検出信号を用いる）、また
２１は角速度指令値作成手段、２２は制御信号生成手
段、２３は帰還手段、３２は操舵制御信号である。な
お、図１と同一符号は同一部分に対応する。上記構成に
おいて、角速度指令値作成手段２１は外部からの前記操
舵車輪４の走行角を指令する走行制御信号１２と前記制
御信号生成手段２２から帰還手段２３を介して帰還され
た操舵角制御信号３１の差分に基づき制御信号生成手段
２２の入力信号である角速度指令値を生成する。

【０００８】前記制御信号生成手段２２は、角速度指令
値作成手段２１からの角速度指令値と角速度センサー１
０からの角速度信号１１との差分である角速度の偏差値
に基づいて前記操舵角制御信号３１を生成し、これを前
記アクチェータ３０に与える。これにより、前記アクチ
ェータ３０は走行中の車体の倒れ角速度の偏差を減少さ
せる方向に前記操舵車輪４を制御する。なお、上記差分
を取る手段、角速度指令値作成手段２１、制御信号生成
手段２２は、既知のオペアンプ等で構成でき、全体をＩ
Ｃ化することで小型・軽量化できる。また、上記の演算
器２０は、所謂マイクロコンピュータにより、その機能
を達成させることも可能である。

【０００９】図３は本考案による車体の倒れに対応した
操舵車輪の方向制御方法の説明図であって、同図（ａ）
に示した矢印Ｃ方向に前進しているときに、車体が
（ｂ）の矢印Ｄで示したように倒れようとした場合、ア
クチェータ３０を動作させて操舵車輪４の方向を矢印Ｅ
に示した方向に向ける。すなわち、前記アクチェータ３
０は走行中の車体の倒れ角速度を減少させる方向に前記
操舵車輪４を制御する。このアクチェータ３０の動作を
車体の走行速度に対応させて、低速では動作感度を高く
し、高速では動作感度を低くすることで、広い範囲の走
行速度範囲で常に安定した走行制御を行うことが可能と
なる。

【００１０】図４は本考案による無人自走２輪車を自転
車に適用した他の実施例を説明する側面図、図５は図４
を矢印Ａ方向から見た後面図、図６は図４を矢印Ｂ方向
から見た前面図である。図４，図５，図６において、前
記図１と同様に、１は車体を構成するフレーム、２は電
動モータ（ＤＣモータ）、３は駆動車輪、４は操舵車
輪、５はフォーク、６はバッテリー、７は駆動中継輪、
８はドライバー人形、９は操舵手段としてのハンドル、
１０は角速度センサー、２０は演算器、３０はアクチェ
ータ（ハンドルアクチェータ）、４０はアンテナ、７０
は無線受信機である。また、５０，６０は制御機器収納
部であり、制御機器収納部５０には電動モータ２、角速
度センサー１０、演算器２０、無線受信機７０が収納さ
れ、制御機器収納部６０にはハンドルアクチェータとし
てのアクチェータ３０が収納されている。そして、電動
モータ２と駆動車輪３の間には駆動中継輪７が介在され
て、電動モータ２の回転を駆動車輪３に伝達するように
なっている。ドライバー人形８の内部には、電動モータ
２のエネルギー源であるバッテリー６が着脱可能に収納
されている。

【００１１】操作者は、図示しない操縦機（所謂、プロ
ポ）から制御指令信号を送信する。この送信信号をアン
テナ４０で受け、無線受信機７０で復調等の信号処理を
施して指令信号を生成し、これを前記図２の走行制御信
号１２として演算器２０に与える。演算器２０は、前記
で説明したような処理を行い、操舵車輪４を指令された
方向に向けるようにアクチェータ３０に制御信号を与え
る。その後、走行中の車体の姿勢制御は、前記した倒れ
角速度に対する操舵車輪４の方向の制御によって実行さ
れる。なお、この演算器２０の感度を、低速で高く、高
速で低くする手段としては、プロポから送信される走行
制御信号１２の速度指令値を演算器２０の感度制御信号
とすることで達成できる。

【００１２】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
走行中の車体が倒れた場合に、その倒れ角速度が減少す
る向きに操舵車輪の方向を制御することによって、安定
した走行を行わせることができる。また、操舵車輪の方
向を可変としたことによって、無線操縦の自由度が増
し、ホビーモデルとしての面白味が大きく、広い走行速
度範囲、および多様な走行モードで操縦を楽しむことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による無人自走２輪車の一実施例を説明
する概略構造図である。

【図２】本考案の走行制御手段として用いる演算器の構
成を説明する概略ブロツク図である。

【図３】本考案による車体の倒れに対応した操舵車輪の
方向制御方法の説明図である。

【図４】本考案による無人自走２輪車を自転車に適用し
た他の実施例を説明する側面図である。

【図５】図４に示した本考案による無人自走２輪車を矢
印Ａ方向から見た後面図である。

【図６】図４に示した本考案による無人自走２輪車を矢
印Ｂ方向から見た前面図である。

【符号の説明】 １・・・車体を構成するフレーム、２・・・原動機（電
動モータ）、３・・・駆動車輪、４・・・操舵車輪、５
・・・フォーク、６・・・バッテリー、１０・・・車体
の倒れ角速度を検出する角速度センサー、２０・・・演
算器、３０・・・アクチェータ（操舵サーボ）。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車体を構成するフレーム１と、このフレー
   ム１の一端に設置されて原動機２により回転駆動される
   駆動車輪３と、前記フレーム１の他端に回転可能に取付
   けられて操舵車輪４を回転自由に支持するフォーク５と
   を有する無人自走２輪車において、 前記車体の倒れ角の角速度信号１１を出力する角速度セ
   ンサー１０と、操舵角制御信号３１を作成する演算器２
   ０と、前記演算器２０から出力される操舵角制御信号３
   １により前記操舵車輪４の走行角度を変化させるアクチ
   ェータ３０とを備えてなり、 前記演算器２０は、外部から与えられる前記操舵車輪４
   の走行角度を指令する走行制御信号１２に基づいて角速
   度指令値を作成する角速度指令値作成手段２１と、前記
   角速度センサー１０の検出信号である角速度信号１１と
   前記角速度指令値作成手段２１の出力である角速度指令
   値との偏差値に基づいて前記アクチェータ３０への操舵
   角制御信号３１を生成する制御信号生成手段２２と、前
   記制御信号生成手段２２で生成された操舵角制御信号３
   １を前記角速度指令値作成手段２１に帰還する帰還手段
   ２３とから構成され、 前記アクチェータ３０は、前記演算器２０の操舵角制御
   信号３１により走行中の車体の倒れ角速度偏差を減少さ
   せる方向に前記操舵車輪４を制御する操舵制御信号３２
   を生成することを特徴とする無人自走２輪車。
2. 【請求項２】請求項１において、直進走行、旋回走行、
   停止等の走行制御信号１２を受信する無線受信機７０を
   備え、前記直進走行、旋回走行を制御する走行制御信号
   １２は前記操舵車輪４の方向角度であり、操舵車輪４の
   方向角度と前記無線受信機７０で受信した前記操舵車輪
   ４の方向角度との一致に応じて前記走行中の車体の倒れ
   角速度を零とする操舵角制御信号３１を前記アクチェー
   タ３０に与えることを特徴とする無人自走２輪車。