JP4766159B2 - Inverted pendulum type moving body and control method thereof - Google Patents

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本発明は倒立振子型移動体、及びその制御方法に関する。   The present invention relates to an inverted pendulum type moving body and a control method thereof.

倒立振子型移動体は、倒立状態を維持しつつ平面上を走行する。この際、倒立振子型移動体は、左右の駆動輪を駆動して、車体の重心位置が車軸の鉛直上方に位置するように重心位置を修正することにより倒立制御を行う。例えば、特許文献1には、倒立制御及び位置制御を融合した制御系を備え、予め設定された経路に沿って倒立2輪型台車ロボットを走行させる技術が開示されている。   The inverted pendulum type moving body travels on a plane while maintaining the inverted state. At this time, the inverted pendulum type moving body performs the inverted control by driving the left and right driving wheels and correcting the center of gravity position so that the center of gravity of the vehicle body is positioned vertically above the axle. For example, Patent Document 1 discloses a technology that includes a control system that combines inversion control and position control, and that causes an inverted two-wheeled cart robot to travel along a preset route.

倒立振子型移動体が走行中に障害物と衝突し、障害物を乗り越えることができない場合には、これ以上進行方向へ車輪を駆動させることができなくなる。このため、障害物と衝突した場合に、車輪には進行方向とは反対方向への力(衝突反力)が発生する。衝突反力により、車輪の回転が止められると、車輪を駆動する力が駆動反力として車体に加わり、駆動反力が、倒立振子型移動体の車体を後方へと大きく回転させてしまう。このとき、従来の倒立振子型移動体では、後方へと回転してしまう車体の重心位置が車軸の鉛直上方に位置するように、進行方向とは反対方向(即ち後方)へと車輪を駆動して倒立状態を維持しようとする。   When the inverted pendulum type moving body collides with an obstacle during traveling and cannot get over the obstacle, the wheel cannot be driven further in the traveling direction. For this reason, when the vehicle collides with an obstacle, a force (collision reaction force) in the direction opposite to the traveling direction is generated on the wheel. When the rotation of the wheel is stopped by the collision reaction force, a force for driving the wheel is applied to the vehicle body as a drive reaction force, and the drive reaction force greatly rotates the vehicle body of the inverted pendulum type moving body backward. At this time, in the conventional inverted pendulum type moving body, the wheel is driven in the direction opposite to the traveling direction (that is, rearward) so that the center of gravity of the vehicle body that rotates backward is positioned vertically above the axle. Try to maintain an inverted position.

しかし、倒立状態を維持しようとして後方へ車輪を駆動することで、今度は、車体に対して前方への回転力が生じてしまう。従って、倒立振子型移動体は更に、車体の前方への回転を打ち消すように車輪を前方へと駆動して倒立状態を維持しようとする。このように、倒立振子型移動体は、障害物との接触による外乱によって、前後方向に回転力を受け、このような外乱に対して、倒立状態を維持しようとして前後方向に大きく揺動する。このため、倒立振子型移動体の搭乗者も前後方向に大きく振られることになる。特に、搭乗者にとって後ろ方向は死角のため、後ろ方向への揺れは非常に大きな不安感を与える。また、衝撃の大きさによっては倒立状態を維持できないこともあり、後ろ方向への揺れは危険である。   However, by driving the wheels backward to maintain the inverted state, a forward rotational force is generated with respect to the vehicle body. Therefore, the inverted pendulum type moving body further tries to maintain the inverted state by driving the wheels forward so as to cancel the forward rotation of the vehicle body. Thus, the inverted pendulum type mobile body receives a rotational force in the front-rear direction due to disturbance due to contact with an obstacle, and swings greatly in the front-rear direction in an attempt to maintain an inverted state against such disturbance. For this reason, the passenger of the inverted pendulum type moving body is also greatly shaken in the front-rear direction. In particular, since the backward direction is a blind spot for the passengers, the backward swing gives a great feeling of anxiety. In addition, depending on the magnitude of the impact, the inverted state may not be maintained, and swinging backward is dangerous.

一方、特許文献2には、制御アームを用いて倒立制御を行う倒立振子型移動体が開示されている。
特開2005−145293号公報 特表2003−508285号公報
On the other hand, Patent Document 2 discloses an inverted pendulum type moving body that performs an inverted control using a control arm.
JP 2005-145293 A Special table 2003-508285 gazette

しかしながら、特許文献2記載の技術は、制御アームにより搭乗者を支持することで安定して倒立振子型移動体の制御を行うことができるものの、障害物と衝突した場合に安全に回避することが困難であるという問題点があった。   However, although the technique described in Patent Document 2 can stably control the inverted pendulum type moving body by supporting the passenger by the control arm, it can be safely avoided when it collides with an obstacle. There was a problem that it was difficult.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、障害物と衝突した場合に安全に回避することができる倒立振子型移動体、及びその制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide an inverted pendulum type moving body that can be safely avoided when colliding with an obstacle, and a control method therefor.

本発明にかかる第1の倒立振子型移動体は、車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動する第1のアクチュエータと、前記車軸と平行する軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転駆動させる第2のアクチュエータと、を備える倒立振子型移動体であって、前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行する軸周りに当該上体部の相当する回転運動として算出する回転運動算出部と、前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を回転運動させる回転運動制御部と、を備えるものである。   A first inverted pendulum type moving body according to the present invention includes a first actuator that rotationally drives two or more wheels disposed on an axle, and an upper body of an inverted pendulum type moving body around an axis parallel to the axle. An inverted pendulum type moving body comprising: a second actuator that rotationally drives the center of gravity position of the portion, wherein the inverted pendulum type moving body is generated by contact when the inverted pendulum type moving body contacts an obstacle A rotational motion calculation unit that calculates the longitudinal swing motion of the upper body portion around an axis parallel to the axle of the inverted pendulum type moving body, and the forward and backward swing motion by performing the rotational motion. A rotary motion control unit that drives and controls the second actuator so as to cancel the rotational movement of the upper body.

これにより、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に倒立振子型移動体の上体部を回転運動させ、障害物と接触した場合に発生する不安定動作をより効果的に低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。   As a result, the upper body part of the inverted pendulum type moving body can be rotated in a direction to cancel the back-and-forth swing generated by the contact, and the unstable operation that occurs when contacting the obstacle can be reduced more effectively. . For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger.

また、前記回転運動算出部は、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて回転運動を算出するようにしてもよい。これにより、回転運動をより精度よく算出することができる。   The rotational motion calculation unit calculates the rotational motion based on an output of a sensor that measures a change amount that varies according to a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. You may do it. Thereby, a rotational motion can be calculated more accurately.

本発明にかかる第2の倒立振子型移動体は、車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動する第1のアクチュエータと、前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進駆動させる第2のアクチュエータと、を備える倒立振子型移動体であって、前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出する並進運動算出部と、前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を並進運動させる並進運動制御部と、を備えるものである。   A second inverted pendulum type moving body according to the present invention includes a first actuator that rotationally drives two or more wheels disposed on an axle, and an upper body portion of the inverted pendulum type moving body in a direction orthogonal to the axle. An inverted pendulum type moving body comprising a second actuator for translationally driving the center of gravity position of the inverted pendulum type moving body when the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle. A translational motion calculation unit that calculates a longitudinal swing motion as a corresponding translational motion of the upper body portion in a direction orthogonal to the axle of the inverted pendulum type moving body; and performing the translational motion to cancel the forward / backward swing motion A translational motion control unit that drives and controls the second actuator to translate the upper body.

これにより、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に倒立振子型移動体の上体部を並進運動させ、障害物と接触した場合に発生する不安定動作をより効果的に低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。   Thereby, the upper body part of the inverted pendulum type moving body is translated in a direction to cancel the back-and-forth swing generated by the contact, and the unstable operation that occurs when it comes into contact with the obstacle can be reduced more effectively. . For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger.

また、前記並進運動算出部は、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて並進運動を算出するようにしてもよい。これにより、並進運動をより精度よく算出することができる。   The translational motion calculating unit calculates the translational motion based on an output of a sensor that measures a change amount that changes in accordance with a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. You may do it. Thereby, a translational motion can be calculated more accurately.

本発明にかかる第3の倒立振子型移動体は、車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動する第1のアクチュエータと、前記車軸と平行な軸周り及び/又は直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転及び/又は並進駆動させる第2のアクチュエータと、を備える倒立振子型移動体であって、前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行な軸周りの当該上体部の相当する回転運動として算出する回転運動算出部と、前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を回転運動させる回転運動制御部と、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出する並進運動算出部と、前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を並進運動させる並進運動制御部と、を備えるものである。   A third inverted pendulum type moving body according to the present invention includes a first actuator that rotationally drives two or more wheels disposed on an axle, and an inverted pendulum around an axis parallel to the axle and / or in a direction orthogonal thereto. An inverted pendulum type moving body comprising a second actuator that rotates and / or translates the center of gravity of the upper portion of the mold moving body, and the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle, A rotational motion calculation unit that calculates a back-and-forth swing motion of the inverted pendulum type moving body generated by contact as a corresponding rotational motion of the upper body portion around an axis parallel to the axle of the inverted pendulum type mobile body; and A rotary motion control unit that drives and controls the second actuator so as to cancel the back-and-forth swing motion, and a back-and-forth swing of the inverted pendulum type moving body generated by contact Movement A translational motion calculation unit that calculates the translational motion corresponding to the upper body part in a direction orthogonal to the axle of the inverted pendulum type moving body, and the second motion so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the translational motion. A translation control unit that drives and controls the actuator to translate the upper body.

これにより、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に倒立振子型移動体の上体部を回転あるいは並進運動させ、障害物と接触した場合に発生する不安定動作をより効果的に低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。   As a result, the upper body of the inverted pendulum type moving body is rotated or translated in a direction to cancel the forward / backward swing generated by the contact, and the unstable operation that occurs when it comes into contact with the obstacle is more effectively reduced. Can do. For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger.

また、前記センサが、前記変化量として前記上体部の傾斜角速度を検出するジャイロセンサであるようにしてもよい。これにより、倒立振子型移動体の傾斜角速度を応答性よく検出することができる。   Further, the sensor may be a gyro sensor that detects an inclination angular velocity of the upper body as the change amount. Thereby, the inclination angular velocity of the inverted pendulum type moving body can be detected with high responsiveness.

さらに、前記倒立振子型移動体が障害物と接触したことを判定する接触判定部を備えるようにしてもよい。これにより、接触したタイミングを特定し、接触したタイミングに応じて回避制御することができるため、より安全に回避することができる。   Furthermore, you may make it provide the contact determination part which determines that the said inverted pendulum type mobile body contacted the obstruction. Thereby, since the contact timing can be specified and avoidance control can be performed according to the contact timing, it can avoid more safely.

また、前記接触判定部が、前記車輪の回転量に基づいて前記倒立振子型移動体の現在位置を測定するエンコーダの出力に基づいて接触を判定するようにしてもよい。これにより、倒立振子型移動体の現在位置に基づいて、より精度よく接触を判定することができる。   Further, the contact determination unit may determine contact based on an output of an encoder that measures a current position of the inverted pendulum type moving body based on a rotation amount of the wheel. Thereby, contact can be determined with higher accuracy based on the current position of the inverted pendulum type moving body.

本発明にかかる第4の倒立振子型移動体の制御方法は、車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動すると共に、前記車軸と平行な軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転駆動させる倒立振子型移動体の制御方法であって、前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行な軸周りの当該上体部の相当する回転運動として算出するステップと、前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と平行な軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転運動させるステップと、を備えるものである。   According to the fourth method of controlling the inverted pendulum type moving body according to the present invention, two or more wheels arranged on an axle are driven to rotate, and the upper body part of the inverted pendulum type moving body is rotated around an axis parallel to the axle. Inverted pendulum type moving body control method for rotationally driving the center of gravity position of the inverted pendulum type moving body when the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle, A step of calculating as a corresponding rotational motion of the upper body portion around an axis parallel to the axle of the inverted pendulum type moving body, and an axis parallel to the axle so as to cancel the forward / backward swing motion by performing the rotational motion And rotating the center of gravity of the upper body part of the inverted pendulum type moving body.

これにより、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に倒立振子型移動体の上体部を回転運動させ、障害物と接触した場合に発生する不安定動作をより効果的に低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。   As a result, the upper body part of the inverted pendulum type moving body can be rotated in a direction to cancel the back-and-forth swing generated by the contact, and the unstable operation that occurs when contacting the obstacle can be reduced more effectively. . For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger.

また、前記回転運動を算出するステップは、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて回転運動を算出するようにしてもよい。これにより、回転運動をより精度よく算出することができる。   In addition, the step of calculating the rotational motion is based on an output of a sensor that measures a change amount that changes in accordance with a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. You may make it calculate. Thereby, a rotational motion can be calculated more accurately.

本発明にかかる第5の倒立振子型移動体の制御方法は、車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動すると共に、前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進駆動させる倒立振子型移動体の制御方法であって、前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出するステップと、前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進運動させるステップと、を備えるものである。   A fifth inverted pendulum type moving body control method according to the present invention rotates two or more wheels arranged on an axle and rotates the upper body portion of the inverted pendulum type moving body in a direction perpendicular to the axle. A method of controlling an inverted pendulum type moving body that translates the position of the center of gravity, wherein when the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle, the swinging motion of the inverted pendulum type moving body generated by the contact is changed. A step of calculating as a corresponding translational motion of the upper body in a direction orthogonal to the axle of the inverted pendulum type moving body, and an inversion in a direction orthogonal to the axle so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the translational motion. Translating the center of gravity of the upper body of the pendulum type moving body.

これにより、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に倒立振子型移動体の上体部を回転あるいは並進運動させ、障害物と接触した場合に発生する不安定動作をより効果的に低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。   As a result, the upper body of the inverted pendulum type moving body is rotated or translated in a direction to cancel the forward / backward swing generated by the contact, and the unstable operation that occurs when it comes into contact with the obstacle is more effectively reduced. Can do. For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger.

また、前記並進運動を算出するステップは、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて並進運動を算出するようにしてもよい。これにより、並進運動をより精度よく算出することができる。   In addition, the step of calculating the translational motion may be performed based on an output of a sensor that measures a change amount that varies depending on a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. You may make it calculate. Thereby, a translational motion can be calculated more accurately.

本発明にかかる第6の倒立振子型移動体の制御方法は、車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動すると共に、前記車軸と平行な軸周り及び/又は直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転及び/又は並進駆動させる倒立振子型移動体の制御方法であって、前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行な軸周りの当該上体部の相当する回転運動として算出するステップと、前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と平行な軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転運動させるステップと、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出するステップと、前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進運動させるステップと、を備えるものである。   The sixth inverted pendulum type moving body control method according to the present invention is configured to rotate two or more wheels arranged on an axle and rotate the inverted pendulum type around an axis parallel to the axle and / or perpendicular thereto. A method of controlling an inverted pendulum type moving body that rotates and / or translates the position of the center of gravity of the upper body of the moving body, wherein the inverted pendulum type moving body contacts with an obstacle when the inverted pendulum type moving body is in contact with the obstacle. Calculating a back and forth swinging motion of the pendulum type moving body as a corresponding rotational motion of the upper body portion around an axis parallel to the axle of the inverted pendulum type moving body; and performing the rotating motion and the back and forth swinging motion Rotating the center of gravity of the upper body of the inverted pendulum type moving body around an axis parallel to the axle so as to cancel out, and the inverted pendulum movement of the inverted pendulum type moving body generated by the contact Type moving body axle A step of calculating as a corresponding translational motion of the body part in a direction orthogonal to the body part, and a body part of an inverted pendulum type mobile body in a direction orthogonal to the axle so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the translational motion Translating the position of the center of gravity.

これにより、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に倒立振子型移動体の上体部を回転あるいは並進運動させ、障害物と接触した場合に発生する不安定動作をより効果的に低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。   As a result, the upper body of the inverted pendulum type moving body is rotated or translated in a direction to cancel the forward / backward swing generated by the contact, and the unstable operation that occurs when it comes into contact with the obstacle is more effectively reduced. Can do. For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger.

また、前記変化量として前記上体部の傾斜角速度が検出されるようにしてもよい。これにより、倒立振子型移動体の傾斜角速度を応答性よく検出することができる。   Further, an inclination angular velocity of the upper body part may be detected as the amount of change. Thereby, the inclination angular velocity of the inverted pendulum type moving body can be detected with high responsiveness.

さらに、前記倒立振子型移動体が障害物と接触したことを判定するステップを備えるようにしてもよい。これにより、接触したタイミングを特定し、接触したタイミングに応じて制御することができるため、より安全に回避することができる。   Furthermore, you may make it provide the step which determines that the said inverted pendulum type mobile body contacted the obstruction. Thereby, since the timing which contacted can be specified and it can control according to the timing which contacted, it can avoid more safely.

また、前記車輪の回転量に基づいて前記倒立振子型移動体の現在位置が測定されるステップと、前記測定された現在位置に基づいて接触を判定するステップと、を備えるようにしてもよい。これにより、倒立振子型移動体の現在位置に基づいてより精度よく接触を判定することができる。   Moreover, you may make it provide the step which measures the present position of the said inverted pendulum type mobile body based on the rotation amount of the said wheel, and the step which determines a contact based on the said measured current position. Thereby, a contact can be determined more accurately based on the current position of the inverted pendulum type moving body.

本発明によれば、障害物と衝突した場合に安全に回避することができる倒立振子型移動体、及びその制御方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an inverted pendulum type moving body that can be safely avoided when it collides with an obstacle, and a control method therefor.

発明の実施の形態1.
本実施の形態1にかかる移動体は倒立振子型の移動体である。よって、移動体は、地面に接地した車輪を駆動することによって、所定の位置・姿勢まで移動する。さらに、車輪を駆動することによって、倒立状態を維持することができる。
Embodiment 1 of the Invention
The moving body according to the first embodiment is an inverted pendulum type moving body. Therefore, the moving body moves to a predetermined position / posture by driving a wheel that is grounded on the ground. Furthermore, the inverted state can be maintained by driving the wheels.

図1及び図2を用いて、本発明にかかる移動体100の構成について説明する。図1は移動体100の構成を模式的に示す側面図であり、図2は移動体100の構成を模式的に示す正面図である。図2に示されるように、移動体100は、倒立車輪型の移動体(走行体)であり、右駆動輪18と、左駆動輪20と、右ロッド14と、左ロッド16と、車体12とを備えている。車体12は移動体100の上体部である。   The configuration of the moving body 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of the moving body 100, and FIG. 2 is a front view schematically showing the configuration of the moving body 100. As shown in FIG. 2, the moving body 100 is an inverted wheel type moving body (running body), and includes a right drive wheel 18, a left drive wheel 20, a right rod 14, a left rod 16, and a vehicle body 12. And. The vehicle body 12 is an upper body portion of the moving body 100.

右ロッド14の側面側には、右マウント26を介して、地面と接地する右駆動輪18が設けられている。左ロッド16の側面側には、左マウント28を介して、地面と接地する左駆動輪20が設けられている。右駆動輪18及び左駆動輪20を回転することによって、移動体100が移動する。   On the side surface side of the right rod 14, a right drive wheel 18 that is in contact with the ground is provided via a right mount 26. A left drive wheel 20 that is in contact with the ground is provided on a side surface side of the left rod 16 via a left mount 28. By rotating the right drive wheel 18 and the left drive wheel 20, the moving body 100 moves.

右駆動輪18及び右ロッド14の間には、右マウント26が配置されている。右マウント26は、右ロッド14の側端に固定されている。右マウント26は、車軸30を介して右駆動輪18を回転可能に支持する。右駆動輪18は、車軸30を介して右輪駆動モータ34の回転軸C1に固定されている。右輪駆動モータ34は、右マウント26内に固定され、車輪用アクチュエータとして機能する。即ち、右輪駆動モータ34が右駆動輪18を回転駆動する。左駆動輪20及び左ロッド16の間には、左マウント28が配置されている。左マウント28は、左ロッド16の側端に固定されている。左マウント28は、車軸32を介して左駆動輪20を回転可能に支持する。   A right mount 26 is disposed between the right drive wheel 18 and the right rod 14. The right mount 26 is fixed to the side end of the right rod 14. The right mount 26 rotatably supports the right driving wheel 18 via the axle 30. The right drive wheel 18 is fixed to the rotation shaft C <b> 1 of the right wheel drive motor 34 via the axle 30. The right wheel drive motor 34 is fixed in the right mount 26 and functions as a wheel actuator. That is, the right wheel drive motor 34 drives the right drive wheel 18 to rotate. A left mount 28 is disposed between the left drive wheel 20 and the left rod 16. The left mount 28 is fixed to the side end of the left rod 16. The left mount 28 rotatably supports the left drive wheel 20 via the axle 32.

左駆動輪20は、車軸32を介して左輪駆動モータ36の回転軸C2に固定されている。左輪駆動モータ36は、左マウント28内に固定され、車輪用アクチュエータとして機能する。即ち、左輪駆動モータ36が左駆動輪20を回転駆動する。第1のアクチュエータとしての右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36は、例えば、サーボモータである。尚、車輪用アクチュエータは、電気的なモータに限らず、空圧、油圧を使用したアクチュエータでもよい。   The left drive wheel 20 is fixed to the rotation shaft C <b> 2 of the left wheel drive motor 36 via the axle 32. The left wheel drive motor 36 is fixed in the left mount 28 and functions as a wheel actuator. That is, the left wheel drive motor 36 drives the left drive wheel 20 to rotate. The right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 as the first actuator are, for example, servo motors. The wheel actuator is not limited to an electric motor, and may be an actuator using pneumatic pressure or hydraulic pressure.

また、右マウント26は、右輪エンコーダ52を備えている。右輪エンコーダ52は、右駆動輪18の回転量としての回転角を検出する。左マウント28は、左輪エンコーダ54を備えている。左輪エンコーダ54は、左駆動輪20の回転量としての回転角を検出する。   The right mount 26 includes a right wheel encoder 52. The right wheel encoder 52 detects a rotation angle as a rotation amount of the right drive wheel 18. The left mount 28 includes a left wheel encoder 54. The left wheel encoder 54 detects a rotation angle as a rotation amount of the left drive wheel 20.

右ロッド14は、右マウント26を介して右駆動輪18の側端に取り付けられている。右ロッド14の長手方向は、回転軸C1に対して垂直である。右ロッド14の上端には、右姿勢制御用アクチュエータ40を介して車体12が取り付けられている。即ち、右ロッド14は、車体12及び右駆動輪18を連結するリンクである。よって、右ロッド14の下端側が、右駆動輪18の回転軸C1に接続され、上端側が車体12の回転軸C3に接続される。この右ロッド14を介して、車体12が車軸C1に対して回転可能に支持される。左ロッド16は、左マウント28を介して左駆動輪20の側端に取り付けられている。左ロッド16の長手方向は、回転軸C2に対して垂直である。左ロッド16の上端には、左姿勢制御用アクチュエータ42を介して車体12が取り付けられている。即ち、左ロッド16は、車体12及び左駆動輪20を連結するリンクである。よって、左ロッド16の下端側が、左駆動輪20の回転軸C2に接続され、上端側が車体12の回転軸C3に接続される。この左ロッド16を介して、車体12が車軸C2に対して回転可能に支持される。このように、右ロッド14及び左ロッド16が、車体12を車軸C1及びC2に対して回動可能に支持する支持部材となる。そして、右ロッド14及び左ロッド16の上方には、移動体100の上体部である車体12が配置されている。   The right rod 14 is attached to the side end of the right drive wheel 18 via a right mount 26. The longitudinal direction of the right rod 14 is perpendicular to the rotation axis C1. The vehicle body 12 is attached to the upper end of the right rod 14 via a right posture control actuator 40. That is, the right rod 14 is a link that connects the vehicle body 12 and the right drive wheel 18. Therefore, the lower end side of the right rod 14 is connected to the rotation axis C1 of the right drive wheel 18, and the upper end side is connected to the rotation axis C3 of the vehicle body 12. The vehicle body 12 is supported via the right rod 14 so as to be rotatable with respect to the axle C1. The left rod 16 is attached to the side end of the left drive wheel 20 via the left mount 28. The longitudinal direction of the left rod 16 is perpendicular to the rotation axis C2. The vehicle body 12 is attached to the upper end of the left rod 16 via a left posture control actuator 42. That is, the left rod 16 is a link that connects the vehicle body 12 and the left drive wheel 20. Therefore, the lower end side of the left rod 16 is connected to the rotation axis C2 of the left drive wheel 20, and the upper end side is connected to the rotation axis C3 of the vehicle body 12. The vehicle body 12 is supported via the left rod 16 so as to be rotatable with respect to the axle C2. Thus, the right rod 14 and the left rod 16 serve as support members that support the vehicle body 12 so as to be rotatable with respect to the axles C1 and C2. A vehicle body 12 that is an upper body portion of the moving body 100 is disposed above the right rod 14 and the left rod 16.

右ロッド14及び左ロッド16は、それぞれ右駆動輪18及び左駆動輪20の内側に設けられている。即ち、移動体100は、左右の車輪に対応して設けられた2つの右ロッド14及び左ロッド16を有している。右ロッド14及び左ロッド16には、それぞれ右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42が取り付けられている。右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42は、車体12に対する右ロッド14及び左ロッド16の角度を可変にする。第2のアクチュエータとしての姿勢制御用アクチュエータ40、42は、例えば、サーボモータであり、車体12の姿勢角を制御する。尚、モータの動力をギアやベルトやプーリなどを介して伝達してもよい。   The right rod 14 and the left rod 16 are provided inside the right drive wheel 18 and the left drive wheel 20, respectively. That is, the moving body 100 has two right rods 14 and left rods 16 provided corresponding to the left and right wheels. A right posture control actuator 40 and a left posture control actuator 42 are attached to the right rod 14 and the left rod 16, respectively. The right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 change the angles of the right rod 14 and the left rod 16 with respect to the vehicle body 12. The posture control actuators 40 and 42 as the second actuators are, for example, servo motors, and control the posture angle of the vehicle body 12. In addition, you may transmit the motive power of a motor via a gear, a belt, a pulley.

車体12は、台座70、支柱72、ジャイロセンサ48、及び搭乗席22を有している。平板状の台座70は、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を介して、それぞれ右ロッド14及び左ロッド16と取り付けられている。台座70の対向する側面には、右ロッド14及び左ロッド16が設けられている。即ち、右ロッド14及び左ロッド16の間に、台座70が配置される。   The vehicle body 12 includes a pedestal 70, a support 72, a gyro sensor 48, and a boarding seat 22. The flat pedestal 70 is attached to the right rod 14 and the left rod 16 via a right posture control actuator 40 and a left posture control actuator 42, respectively. The right rod 14 and the left rod 16 are provided on the opposite side surfaces of the pedestal 70. That is, the base 70 is disposed between the right rod 14 and the left rod 16.

右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42が駆動すると、右ロッド14及び左ロッド16に対する台座70の角度が変化する。これにより、回転軸C3を回転中心として、台座70を地面に対して水平な軸回りに前後方向に回転することができる。回転軸C3は回転軸C1及びC2と平行であり、回転軸C1及びC2の上方に位置する。回転軸C3と回転軸C1との間に右ロッド14が設けられている。回転軸C3と回転軸C2との間に左ロッド16が設けられている。この回転軸C3には、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42が設けられている。即ち、右ロッド14及び左ロッド16が姿勢を制御するためのスイングアームとなる。   When the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 are driven, the angle of the pedestal 70 with respect to the right rod 14 and the left rod 16 changes. Accordingly, the pedestal 70 can be rotated in the front-rear direction around an axis horizontal to the ground with the rotation axis C3 as the rotation center. The rotation axis C3 is parallel to the rotation axes C1 and C2, and is located above the rotation axes C1 and C2. A right rod 14 is provided between the rotation axis C3 and the rotation axis C1. A left rod 16 is provided between the rotation axis C3 and the rotation axis C2. A right attitude control actuator 40 and a left attitude control actuator 42 are provided on the rotation axis C3. That is, the right rod 14 and the left rod 16 serve as swing arms for controlling the posture.

また、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42が駆動すると、台座70に対する右ロッド14及び左ロッド16の角度が変化する。これにより、回転軸C3に垂直な軸に対して、台座70を左右方向に傾斜することができる。即ち、移動体100の車体12をロール方向(前方移動方向に平行な移動体100の前後軸周り)に自律的に揺動傾斜させることができる。より具体的には、例えば、右姿勢制御用アクチュエータ40のみを駆動し、台座70に対して右ロッド14を前方へと回転させることで、台座70は右駆動輪18側が低くなるように傾斜する。   Further, when the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 are driven, the angles of the right rod 14 and the left rod 16 with respect to the base 70 change. Thereby, the pedestal 70 can be inclined in the left-right direction with respect to an axis perpendicular to the rotation axis C3. That is, the vehicle body 12 of the moving body 100 can be swung and tilted autonomously in the roll direction (around the longitudinal axis of the moving body 100 parallel to the forward movement direction). More specifically, for example, by driving only the right posture control actuator 40 and rotating the right rod 14 forward relative to the pedestal 70, the pedestal 70 is tilted so that the right drive wheel 18 side is lowered. .

もちろん、右ロッド14を後方へと回転させてもよいし、これに限定されない。即ち、台座70の回転軸C3が傾斜するように、少なくとも一方のロッドを前後方向に駆動してもよいし、任意の方向にロッドを駆動してもよい。このように、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42が駆動すると、車体12の姿勢が前後方向及び左右方向に変化する。   Of course, the right rod 14 may be rotated backward, and the present invention is not limited to this. That is, at least one of the rods may be driven in the front-rear direction so that the rotation axis C3 of the pedestal 70 is inclined, or the rod may be driven in any direction. Thus, when the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 are driven, the posture of the vehicle body 12 changes in the front-rear direction and the left-right direction.

台座70には、バッテリーモジュール44と、障害物検知センサ58が収納されている。障害物検知センサ58は、光学式の障害物検知センサであり、移動体100の前方に障害物を検知すると、検知信号を出力する。バッテリーモジュール44は、右輪駆動モータ34、左輪駆動モータ36、右姿勢制御用アクチュエータ40、左姿勢制御用アクチュエータ42、制御部80等に対して電力を供給する。   The pedestal 70 houses the battery module 44 and the obstacle detection sensor 58. The obstacle detection sensor 58 is an optical obstacle detection sensor and outputs a detection signal when an obstacle is detected in front of the moving body 100. The battery module 44 supplies power to the right wheel drive motor 34, the left wheel drive motor 36, the right posture control actuator 40, the left posture control actuator 42, the control unit 80, and the like.

車体12の台座70上には、ジャイロセンサ48が設けられている。ジャイロセンサ48は、車体12の傾斜角に対する角速度を検出する。ここで、車体12の傾斜角は、移動体100の重心位置が車軸30,32の鉛直上方に伸びる軸からの傾斜度合いであり、例えば移動体100の進行方向前方に車体12が傾斜している場合を「正」とし、移動体100の進行方向後方に車体12が傾斜している場合を「負」として表わす。   A gyro sensor 48 is provided on the pedestal 70 of the vehicle body 12. The gyro sensor 48 detects an angular velocity with respect to the inclination angle of the vehicle body 12. Here, the inclination angle of the vehicle body 12 is a degree of inclination from the axis at which the center of gravity of the moving body 100 extends vertically above the axles 30 and 32. For example, the vehicle body 12 is inclined forward in the traveling direction of the moving body 100. The case is represented as “positive”, and the case where the vehicle body 12 is inclined rearward in the traveling direction of the moving body 100 is represented as “negative”.

また、進行方向の前後方向に加えて、左右方向の傾斜角速度はロール、ピッチ、ヨーの3軸のジャイロセンサ48を用いて測定する。このように、ジャイロセンサ48は、台座70の傾斜角の変化を、車体12の傾斜角速度として測定する。もちろん、ジャイロセンサ48は他の箇所に取り付けられていてもよい。ジャイロセンサ48で測定された傾斜角速度は、移動体100の姿勢の変化に応じて変化する。即ち、傾斜角速度は、車軸の位置に対する車体12の重心位置のずれ量に応じて変化する変化量である。従って、外乱などによって、車体12の傾斜角度が急激に変化すると、傾斜角速度の値が大きくなる。   In addition to the front-rear direction of the traveling direction, the tilt angular velocity in the left-right direction is measured using a three-axis gyro sensor 48 of roll, pitch, and yaw. As described above, the gyro sensor 48 measures the change in the inclination angle of the pedestal 70 as the inclination angular velocity of the vehicle body 12. Of course, the gyro sensor 48 may be attached to another location. The tilt angular velocity measured by the gyro sensor 48 changes according to the change in the posture of the moving body 100. That is, the inclination angular velocity is a change amount that changes in accordance with the amount of deviation of the center of gravity position of the vehicle body 12 from the axle position. Therefore, when the inclination angle of the vehicle body 12 changes suddenly due to disturbance or the like, the value of the inclination angular velocity increases.

台座70の中央近傍には、支柱72が設けられている。この支柱72によって、搭乗席22が支持されている。即ち、搭乗席22は、支柱72を介して台座70に固定されている。搭乗席22は、搭乗者が座ることができる椅子の形状を有する。搭乗席22の側面には、操作モジュール46が設けられている。操作モジュール46には、操作レバー(図示せず)及びブレーキレバー(図示せず)が設けられている。操作レバーは、搭乗者が移動体100の走行速度や走行方向を調整するための操作部材である、搭乗者は、操作レバーの操作量を調整することによって移動体100の移動速度を調整することができる、また、搭乗者は、操作レバーの操作方向を調整することによって移動体100の移動方向を調整することができる。移動体100は、操作レバーに加えられた操作に応じて、前進、停止、後退、左折、右折、左旋回、右旋回することができる。搭乗者がブレーキレバーを倒すことによって、移動体100を制動することができる。移動体100の進行方向は、車軸30、32と垂直な方向になる。   A support column 72 is provided in the vicinity of the center of the pedestal 70. The boarding seat 22 is supported by the support column 72. That is, the boarding seat 22 is fixed to the pedestal 70 via the support column 72. The boarding seat 22 has the shape of a chair on which a passenger can sit. An operation module 46 is provided on the side surface of the passenger seat 22. The operation module 46 is provided with an operation lever (not shown) and a brake lever (not shown). The operating lever is an operating member for the passenger to adjust the traveling speed and traveling direction of the moving body 100. The passenger adjusts the moving speed of the moving body 100 by adjusting the operation amount of the operating lever. The passenger can adjust the moving direction of the moving body 100 by adjusting the operating direction of the operating lever. The moving body 100 can make forward, stop, reverse, left turn, right turn, left turn, and right turn according to the operation applied to the operation lever. The moving body 100 can be braked when the passenger tilts the brake lever. The traveling direction of the moving body 100 is a direction perpendicular to the axles 30 and 32.

さらに、搭乗席22の背もたれ部分には、制御部80が実装されている。制御部80は、搭乗者が操作モジュール46に対して行なった操作に追従して、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を制御し、移動体100の走行(移動)を制御する。搭乗席22の座面は台座70の上面と平行に配置されている。制御部80は、操作モジュールでの操作に応じて、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を制御する。これにより、操作モジュール46での操作に応じたトルク指令値で右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36が駆動する。   Further, a control unit 80 is mounted on the backrest portion of the boarding seat 22. The control unit 80 controls the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 in accordance with the operation performed by the occupant on the operation module 46, and controls the travel (movement) of the moving body 100. The seating surface of the boarding seat 22 is disposed in parallel with the upper surface of the pedestal 70. The control unit 80 controls the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 in accordance with an operation on the operation module. As a result, the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 are driven with a torque command value corresponding to the operation in the operation module 46.

制御部80は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信用のインターフェースなどを有し、移動体100の各種動作を制御する。そして、この制御部80は、例えばROMに格納された制御プログラムに従って各種の制御を実行する。制御部80は、周知のフィードバック制御により、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を相互に独立して所定の角度に制御する。   The control unit 80 includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a communication interface, and the like, and controls various operations of the mobile unit 100. And this control part 80 performs various control according to the control program stored, for example in ROM. The control unit 80 controls the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 to a predetermined angle independently of each other by known feedback control.

続いて以下では、制御部80による制御について図3を用いて説明する。図3は、制御部80の制御を説明するためのブロック図である。制御部80は、走行制御モジュール81と、旋回制御モジュール82と、姿勢制御部としての姿勢制御モジュール83と、接触判定部としての接触判定モジュール84とを有している。制御部80は、走行制御モジュール81、旋回制御モジュール82、姿勢制御モジュール83、及び接触判定モジュール84を統括的に制御する。   Next, the control by the control unit 80 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram for explaining the control of the control unit 80. The control unit 80 includes a travel control module 81, a turning control module 82, a posture control module 83 as a posture control unit, and a contact determination module 84 as a contact determination unit. The control unit 80 comprehensively controls the travel control module 81, the turning control module 82, the attitude control module 83, and the contact determination module 84.

走行制御モジュール81は、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を制御するアンプを有している。走行制御モジュール81は、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36に駆動信号を出力して、右駆動輪18及び左駆動輪20をフィードバック制御する。具体的には、右輪エンコーダ52と、左輪エンコーダ54により測定された測定値が走行制御モジュール81に入力される。   The travel control module 81 includes an amplifier that controls the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36. The travel control module 81 outputs drive signals to the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 to feedback control the right drive wheel 18 and the left drive wheel 20. Specifically, measurement values measured by the right wheel encoder 52 and the left wheel encoder 54 are input to the travel control module 81.

また、走行制御モジュール81には、倒立を安定させるため、ジャイロセンサ48からの傾斜角速度が入力されている。さらに、走行制御モジュール81には、操作モジュール46による操作に応じた指令値が入力される。そして、走行制御モジュール81は、測定値、傾斜角速度及び指令値に基づいて、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を駆動する。このように、走行制御モジュール81は、右駆動輪18及び左駆動輪20をフィードバック制御する。これにより、移動体100は、操作モジュール46での操作に応じて移動する。よって、倒立状態で安定して走行することができる。尚、ここでのフィードバック制御としては公知の制御方法を用いることができる。   In addition, the traveling control module 81 receives an inclination angular velocity from the gyro sensor 48 in order to stabilize inversion. Further, a command value corresponding to an operation by the operation module 46 is input to the travel control module 81. Then, the traveling control module 81 drives the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 based on the measured value, the tilt angular velocity, and the command value. As described above, the traveling control module 81 performs feedback control on the right drive wheel 18 and the left drive wheel 20. As a result, the moving body 100 moves in accordance with the operation of the operation module 46. Therefore, it can drive stably in an inverted state. As the feedback control here, a known control method can be used.

旋回制御モジュール82は、移動体100が障害物と接触した後における、移動体100の旋回運動を制御する旋回運動制御部(図示せず)を有している。即ち、旋回制御モジュール82は、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を制御するアンプを有しており、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36に駆動信号を出力して、右駆動輪18及び左駆動輪20をフィードバック制御する。具体的には、右輪エンコーダ52及び左輪エンコーダ54により測定された測定値が旋回制御モジュール82に入力される。そして、旋回制御モジュール82は、測定値に基づいて、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を駆動して旋回運動させる。ここでは、旋回制御モジュール82が、移動体100が鉛直軸中心に旋回するように右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を駆動する。   The turning control module 82 includes a turning movement control unit (not shown) that controls the turning movement of the moving body 100 after the moving body 100 comes into contact with an obstacle. That is, the turning control module 82 includes an amplifier that controls the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36, and outputs a drive signal to the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36, so that the right drive wheel 18. The left drive wheel 20 is feedback-controlled. Specifically, measured values measured by the right wheel encoder 52 and the left wheel encoder 54 are input to the turning control module 82. Then, the turning control module 82 drives the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 to make a turning motion based on the measured value. Here, the turning control module 82 drives the right wheel driving motor 34 and the left wheel driving motor 36 so that the moving body 100 turns about the vertical axis.

これにより、接触により発生した反力によって生ずる前後揺動を旋回運動によって避け、障害物と接触した場合に発生する不安定動作を低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。さらに、移動体100を障害物に対して概平行な位置・姿勢へと旋回させることにより、移動体100の進行方向前方には障害物がなくなる。従って、障害物と衝突後に、移動体100は地面に対して水平な軸回りである前後方向に倒立状態を維持するための制御をより容易に行うことができる。また、前方に障害物がないため、移動体100が倒立状態となり安定した後には、速やかに移動を開始することができる。   Thereby, the back-and-forth swing caused by the reaction force generated by the contact can be avoided by the turning motion, and the unstable operation that occurs when the contact with the obstacle can be reduced. For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger. Further, by turning the moving body 100 to a position / posture substantially parallel to the obstacle, there is no obstacle in front of the moving body 100 in the traveling direction. Therefore, after the collision with the obstacle, the moving body 100 can more easily perform control for maintaining the inverted state in the front-rear direction around the axis horizontal to the ground. Moreover, since there is no obstacle ahead, after the mobile body 100 is inverted and stabilized, the movement can be started promptly.

また、旋回制御モジュール82は、移動体100が障害物と接触した場合に、接触によって発生する前後揺動運動を当該倒立振子型移動体が旋回する方向についての相当する旋回運動として算出する旋回運動算出部(図示せず)を有している。旋回制御モジュール82は、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を制御して移動体100を鉛直軸中心に旋回運動させる。旋回制御モジュール82は、旋回運動算出部により与えられた、例えば旋回速度や旋回半径などの指令値に基づいて移動体100を旋回運動させる。   In addition, when the moving body 100 comes into contact with an obstacle, the turning control module 82 calculates a turning motion generated by the contact as a corresponding turning motion in the direction in which the inverted pendulum type moving body turns. It has a calculation part (not shown). The turning control module 82 controls the right wheel driving motor 34 and the left wheel driving motor 36 in a direction to cancel the forward / backward swing generated by the contact, and makes the moving body 100 turn around the vertical axis. The turning control module 82 makes the moving body 100 make a turning motion based on a command value such as a turning speed or a turning radius given by the turning motion calculation unit.

ここで、旋回運動算出部は、例えば、車軸30、32の位置と車体12の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて旋回運動を算出する。これにより、旋回運動をより精度よく算出することができる。センサは、変化量として車体12の傾斜角速度を検出する。傾斜角速度を検出するセンサとして、例えばジャイロセンサ48を採用することができる。傾斜角速度を検出するジャイロセンサ48からの検出信号を用いることによって、応答性を向上することができる。尚、傾斜角速度は、ジャイロセンサ48以外のセンサで測定してもよい。例えば、姿勢制御用アクチュエータ40、42に回転角を検出するエンコーダを設けてもよいし、車体12に姿勢角を検出する姿勢角センサや、回転角を検出するエンコーダを設けて、検出された角度の時間微分によって傾斜角速度を求めてもよい。   Here, for example, the turning motion calculation unit calculates the turning motion based on the output of a sensor that measures the amount of change that changes according to the distance in the traveling direction between the position of the axles 30 and 32 and the center of gravity of the vehicle body 12. . Thereby, a turning motion can be calculated with higher accuracy. The sensor detects the inclination angular velocity of the vehicle body 12 as the amount of change. For example, a gyro sensor 48 can be employed as a sensor for detecting the tilt angular velocity. Responsiveness can be improved by using a detection signal from the gyro sensor 48 that detects the tilt angular velocity. The tilt angular velocity may be measured by a sensor other than the gyro sensor 48. For example, the attitude control actuators 40 and 42 may be provided with an encoder that detects the rotation angle, or the vehicle body 12 is provided with an attitude angle sensor that detects the attitude angle or an encoder that detects the rotation angle, and the detected angle. The inclination angular velocity may be obtained by time differentiation.

また、車軸30、32の位置と車体12の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量は傾斜角速度以外であってもよい。即ち、車軸30、32の位置と車体12の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量は、車体12の傾斜角速度に限定されない。例えば、変化量として右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36の回転量や、加速度センサにより測定される車体の加速度に基づいて旋回運動を算出してもよい。具体的には、障害物との接触直前における移動体100の速度、及び接触により車輪が停止するのに要した時間に基づいて旋回運動を算出することができる。   Further, the amount of change that changes according to the distance in the traveling direction between the position of the axles 30 and 32 and the position of the center of gravity of the vehicle body 12 may be other than the inclination angular velocity. That is, the amount of change that changes according to the distance in the traveling direction between the position of the axles 30 and 32 and the position of the center of gravity of the vehicle body 12 is not limited to the inclination angular velocity of the vehicle body 12. For example, the turning motion may be calculated based on the rotation amount of the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 or the acceleration of the vehicle body measured by an acceleration sensor as the change amount. Specifically, the turning motion can be calculated based on the speed of the moving body 100 immediately before the contact with the obstacle and the time required for the wheels to stop due to the contact.

姿勢制御モジュール83は、移動体100の姿勢を制御する。即ち、姿勢制御モジュール83は、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動するためのアンプを有している。姿勢制御モジュール83は、制御信号を出力して、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動する。これにより、車体12を前後方向に回転することができ、また、車体12を左右方向に傾斜することもできる。即ち、移動体100の姿勢を制御することができる。ここでは、姿勢制御モジュール83が、車体12を旋回中心側が車輪が接地する接地面に対して低くなるように、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動して傾斜させる。これにより、移動体100が旋回する場合に発生する遠心力を打ち消して、より安定して旋回することができる。さらに、旋回半径を小さくすることができ、より素早く旋回することができる。   The attitude control module 83 controls the attitude of the moving body 100. That is, the posture control module 83 includes an amplifier for driving the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42. The posture control module 83 outputs a control signal to drive the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42. Thereby, the vehicle body 12 can be rotated in the front-rear direction, and the vehicle body 12 can be tilted in the left-right direction. That is, the posture of the moving body 100 can be controlled. Here, the posture control module 83 drives and tilts the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 so that the vehicle body 12 is lowered with respect to the ground contact surface on which the wheel contacts the turning center. Thereby, the centrifugal force generated when the mobile body 100 turns can be canceled and the turn can be made more stably. Further, the turning radius can be reduced, and the turning can be performed more quickly.

接触判定モジュール84は、移動体100が障害物と接触したか否かを判定する。例えば、車輪18、20の回転量から移動体100の現在位置を測定するエンコーダの出力に基づいて、移動体100が障害物と接触したか否かを判定することができる。具体的には、エンコーダは、車輪の回転量として車輪の回転数を計測することにより、移動体100の現在位置を測定することができる。従って、エンコーダにより出力される移動体100の現在位置及び目標位置の差が所定の閾値以上となる場合には、移動体100が障害物と接触しているものと判定することができる。これにより、接触したタイミングを特定し、接触したタイミングに応じて回避制御することができるため、より安全に回避することができる。さらに、移動体100の現在位置に基づいて、より精度よく接触を判定することができる。   The contact determination module 84 determines whether or not the moving body 100 has contacted an obstacle. For example, based on the output of an encoder that measures the current position of the moving body 100 from the rotation amounts of the wheels 18 and 20, it can be determined whether or not the moving body 100 has come into contact with an obstacle. Specifically, the encoder can measure the current position of the moving body 100 by measuring the rotation speed of the wheel as the rotation amount of the wheel. Therefore, when the difference between the current position and the target position of the moving body 100 output by the encoder is equal to or greater than a predetermined threshold, it can be determined that the moving body 100 is in contact with an obstacle. Thereby, since the contact timing can be specified and avoidance control can be performed according to the contact timing, it can avoid more safely. Furthermore, contact can be determined more accurately based on the current position of the moving body 100.

さらに、上記のエンコーダの出力に基づいて判定する手段に加えて、例えば、判定の際に車輪の回転トルクを用いることで、より精確に接触を判定することができる。具体的には、移動体100は、目標位置へと到達するのに必要な回転トルクを決定する。そして、移動の際に、例えば各軸に設けられた圧力センサにより、車輪の回転量として車輪の回転トルクの大きさを時系列的に検出することができる。従って、移動するために決定した車輪の目標回転トルク及び検出した実回転トルクの差が所定の閾値以上となる場合には、移動体100が障害物と接触しているものと判定することができる。このように、回転トルクによる判定を組み合わせることで、より精度の高い接触判定を行うことができる。   Furthermore, in addition to the means for determining based on the output of the encoder, for example, contact can be determined more accurately by using the rotational torque of the wheel at the time of determination. Specifically, the moving body 100 determines the rotational torque necessary to reach the target position. When moving, for example, the magnitude of the rotational torque of the wheel can be detected in time series as the amount of rotation of the wheel by a pressure sensor provided on each shaft. Therefore, when the difference between the target rotational torque of the wheel determined to move and the detected actual rotational torque is greater than or equal to a predetermined threshold value, it can be determined that the moving body 100 is in contact with the obstacle. . In this way, by combining determinations based on rotational torque, it is possible to perform contact determination with higher accuracy.

さらにまた、障害物との接触判定手段は上記のエンコーダの出力に基づいて判定する手段や、車輪の回転トルクに基づいて判定する手段に限定されない。例えば、障害物検知センサ58を用いて障害物との接触を判定させてもよい。さらには、操作モジュール46に移動体100の制御モードを切り替え可能なスイッチを備え、障害物との接触が予測される場合に、搭乗者自らがスイッチを押すことにより、障害物との接触後に旋回制御を行わせる制御モードへと切替えるようにしてもよい。   Furthermore, the means for determining contact with an obstacle is not limited to means for determining based on the output of the encoder and means for determining based on the rotational torque of the wheel. For example, contact with an obstacle may be determined using the obstacle detection sensor 58. Furthermore, the operation module 46 is provided with a switch capable of switching the control mode of the moving body 100, and when contact with an obstacle is predicted, the passenger turns the switch after contacting the obstacle by pressing the switch. You may make it switch to the control mode which performs control.

続いて以下では、図4乃至9を用いて、移動体100が障害物と接触した後の、上記の旋回運動制御及び姿勢制御について説明する。図4は、上記の制御方法を示すフローチャートである。図4において破線により囲まれた部分は、左から順にそれぞれ接触判定モジュール84、旋回制御モジュール82、及び姿勢制御モジュール83が実行する制御内容を示している。図5乃至9は、移動体100が障害物と接触した後の回避行動の様子を説明するための模式図である。ここでは、移動体100が走行中に障害物90に接触した場合について説明する。尚、図5乃至9では、説明のため、図1及び図2で示された構成を適宜省略している。   Subsequently, the above-described turning motion control and posture control after the moving body 100 comes into contact with an obstacle will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing the above control method. In FIG. 4, the portions surrounded by broken lines indicate the control contents executed by the contact determination module 84, the turning control module 82, and the attitude control module 83 in order from the left. FIG. 5 thru | or 9 is a schematic diagram for demonstrating the mode of the avoidance action after the mobile body 100 contacts an obstruction. Here, a case where the moving body 100 contacts the obstacle 90 during traveling will be described. 5 to 9, the configuration shown in FIG. 1 and FIG. 2 is omitted as appropriate for explanation.

図5では、左側から右側に移動体100が移動している。さらに、時系列に従って、移動体100の様子を、図5乃至7に渡って順に、移動体100a、移動体100b、移動体100cとして示している。移動体100aは、障害物90と接触した後、次のタイミングで移動体100bとなる。同様に、移動体100bは、接触し旋回した後、次のタイミングで移動体100cとなる。このように、移動体100a、移動体100b、移動体100cの順番で移動していく。尚、図8は、上記の図5乃至7に示した移動体100の走行中の様子を上面から見た図である。図9は、上記の旋回制御を行なっている間に、姿勢制御によって車体12が傾斜する様子を示す側面図である。即ち、障害物90と接触した後に、移動体100が旋回する際に行う姿勢制御の様子を示す側面図である。   In FIG. 5, the moving body 100 is moving from the left side to the right side. Furthermore, according to the time series, the state of the moving body 100 is shown as a moving body 100a, a moving body 100b, and a moving body 100c in order over FIGS. After the moving body 100a comes into contact with the obstacle 90, the moving body 100a becomes the moving body 100b at the next timing. Similarly, the moving body 100b becomes the moving body 100c at the next timing after contacting and turning. In this way, the moving body 100a, the moving body 100b, and the moving body 100c move in this order. FIG. 8 is a view of the traveling state of the moving body 100 shown in FIGS. 5 to 7 as seen from above. FIG. 9 is a side view showing a state in which the vehicle body 12 is tilted by posture control during the above-described turning control. That is, it is a side view showing the posture control performed when the moving body 100 turns after contacting the obstacle 90.

走行制御モジュール81は、通常の走行を行うように、2輪制御を行う(ステップS101)。ここでは、倒立状態で安定して走行できるように、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を駆動する。   The traveling control module 81 performs two-wheel control so as to perform normal traveling (step S101). Here, the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 are driven so that the vehicle can travel stably in an inverted state.

接触判定モジュール84は、エンコーダの出力に基づいて、移動体100の現在位置について判定を行う(ステップS201)。即ち、エンコーダにより出力される移動体100の現在位置及び目標位置の差が所定の閾値以上となる場合には、移動体100が障害物90と接触している可能性があるものと判定する。障害物90と接触していない通常の走行時には、現在位置及び目標位置の差は通常の走行時に予想される程度の範囲に収まる。即ち、通常の走行時に予想される範囲に基づいて設定される所定の閾値を超えない。   The contact determination module 84 determines the current position of the moving body 100 based on the output of the encoder (step S201). That is, when the difference between the current position and the target position of the moving body 100 output by the encoder is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the moving body 100 may be in contact with the obstacle 90. During normal travel that is not in contact with the obstacle 90, the difference between the current position and the target position is within a range expected for normal travel. That is, it does not exceed a predetermined threshold set based on a range expected during normal driving.

従って、移動体100の現在位置及び目標位置の差が所定の閾値を超えない間は、走行制御モジュール81は、倒立走行を維持する(ステップS102)。具体的には、走行制御モジュール81は操作モジュール46での操作に応じた指令値通り、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を駆動する。また、ジャイロセンサ48からの傾斜角速度に応じて、倒立するよう右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36が制御される。これにより、右駆動輪18、及び左駆動輪20が所望の回転速度で回転する。障害物90と接触しない間は、上記の処理を繰り返して、2輪倒立走行を継続する。   Accordingly, the traveling control module 81 maintains the inverted traveling while the difference between the current position and the target position of the moving body 100 does not exceed the predetermined threshold (step S102). Specifically, the travel control module 81 drives the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 in accordance with the command value according to the operation in the operation module 46. Further, the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 are controlled so as to be inverted according to the inclination angular velocity from the gyro sensor 48. As a result, the right drive wheel 18 and the left drive wheel 20 rotate at a desired rotation speed. While not in contact with the obstacle 90, the above process is repeated and the two-wheel inverted running is continued.

一方、通常の走行をしている場合に、移動体100の車輪が障害物90に接触する(図5に示す移動体100a参照)。移動体100が障害物90に接触すると、車輪18、20が前方に進まず停止し、進行方向とは反対方向への反力(衝突反力)が発生する。衝突反力に基づく前後揺動により、目標位置に対して現在位置が大きく離れる。ここで、接触判定モジュール84が、エンコーダの出力結果に基づいて、現在位置を判定する(ステップS201)と、現在位置と目標位置との差が所定の閾値を超える。さらに、接触判定モジュール84は、車輪の実回転トルク及び目標回転トルクの差が所定の閾値を超えているか否かを判定する(ステップS202)。回転トルクの差が、所定の閾値を超えていないと判定された場合には、障害物90と接触したのではなく、スリップなどの原因によってその車輪の回転により十分な移動量が得られなかったものと判断し、走行制御モジュール81は、倒立走行を維持する(ステップS102)。   On the other hand, when the vehicle is running normally, the wheels of the moving body 100 come into contact with the obstacle 90 (see the moving body 100a shown in FIG. 5). When the moving body 100 contacts the obstacle 90, the wheels 18 and 20 stop without moving forward, and a reaction force (collision reaction force) in a direction opposite to the traveling direction is generated. Due to the forward / backward swing based on the collision reaction force, the current position is greatly separated from the target position. Here, when the contact determination module 84 determines the current position based on the output result of the encoder (step S201), the difference between the current position and the target position exceeds a predetermined threshold. Further, the contact determination module 84 determines whether or not the difference between the actual rotational torque of the wheel and the target rotational torque exceeds a predetermined threshold (step S202). When it is determined that the difference in rotational torque does not exceed the predetermined threshold, the wheel 90 does not come into contact with the obstacle 90, and a sufficient amount of movement cannot be obtained due to the rotation of the wheel due to slip or the like. The traveling control module 81 maintains the inverted traveling (step S102).

ステップS202において、回転トルクの差が所定の閾値を越えたと判定した場合には、旋回制御モジュール82は、現在位置を目標位置に置き換え、走行制御モジュール81に指令し、車輪駆動モータによる駆動力の付与を停止させる(ステップS301)。これにより、接触後に、位置指令に基づいて前方へ移動しようとする制御を速やかに解除することができる。従って、接触後に再び障害物と接触を繰り返さずに済む。このため、より安全に回避することができる。次いで、旋回制御モジュール82は、障害物90との接触によって発生した反力によって生ずる前後揺動を移動体100が旋回する方向についての相当する旋回運動として算出する(ステップS302)。例えば、ジャイロセンサ48を用いて、車体12の傾斜角速度を測定し、センサの出力に基づいて旋回運動を算出する。   If it is determined in step S202 that the difference in rotational torque has exceeded a predetermined threshold, the turning control module 82 replaces the current position with the target position, instructs the traveling control module 81, and determines the driving force by the wheel drive motor. The application is stopped (step S301). Thereby, after the contact, the control to move forward based on the position command can be quickly released. Therefore, it is not necessary to repeat the contact with the obstacle again after the contact. For this reason, it can avoid more safely. Next, the turning control module 82 calculates the back-and-forth swing caused by the reaction force generated by the contact with the obstacle 90 as the corresponding turning motion in the direction in which the moving body 100 turns (step S302). For example, the tilt angular velocity of the vehicle body 12 is measured using the gyro sensor 48, and the turning motion is calculated based on the output of the sensor.

次いで、旋回制御モジュール82は、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に、移動体100を鉛直軸中心に旋回走行させる(ステップS303)。旋回制御モジュール82は、旋回運動として、例えば旋回速度や旋回半径などの指令値を与えて、移動体100を旋回走行させる(図6に示す移動体100b、及び図7に示す移動体100c参照)。ここでは、鉛直軸(z軸)中心に、白抜矢印Dの方向に、移動体100を旋回走行させる。このようにして、右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36を駆動して旋回走行させることで、接触により発生した反力によって生ずる前後揺動を旋回運動によって避ける。   Next, the turning control module 82 turns the mobile body 100 about the vertical axis in a direction to cancel the back-and-forth swing generated by the contact (step S303). The turning control module 82 gives command values such as a turning speed and a turning radius as a turning motion, and makes the moving body 100 turn (see the moving body 100b shown in FIG. 6 and the moving body 100c shown in FIG. 7). . Here, the moving body 100 is caused to turn around the vertical axis (z axis) in the direction of the white arrow D. In this way, by driving the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 to turn, the back and forth swinging caused by the reaction force generated by the contact is avoided by the turning motion.

次いで、旋回制御モジュール82は、移動体100が旋回した旋回角度が目標値に到達しているか否かを判定する(ステップS304)。例えば、旋回軸中心に対して90度を旋回角度の目標値とする。旋回軸を中心に90度旋回させることにより、移動体100を障害物90に対して略平行となる位置・姿勢へと移動させることができる。旋回角度が目標値に到達していない場合には、現在位置を目標位置に置き換え、走行制御モジュール81に指令し、車輪駆動モータによる駆動力の付与を停止させ(ステップS301)、算出される旋回運動に基づいて、引き続き、移動体100を鉛直軸中心に旋回走行させる(ステップS303)。   Next, the turning control module 82 determines whether or not the turning angle that the mobile body 100 has turned has reached the target value (step S304). For example, 90 degrees with respect to the turning axis center is set as the target value of the turning angle. By turning 90 degrees around the turning axis, the moving body 100 can be moved to a position / posture that is substantially parallel to the obstacle 90. If the turning angle has not reached the target value, the current position is replaced with the target position, the driving control module 81 is instructed to stop applying the driving force by the wheel drive motor (step S301), and the calculated turning Based on the movement, the moving body 100 is continuously turned around the vertical axis (step S303).

一方、ステップS304において、旋回角度が目標値に到達していると判定された場合には、走行制御モジュール81は、倒立走行を再び開始する(ステップS102)。搭乗者自身による操作を行う場合には、操作モジュール46を操作しての倒立走行を行い、自律走行を行う場合には、現在位置から新たな行き先まで走行するのに必要な位置指令値を求め、走行制御モジュール81に位置指令値を与えることで倒立走行を継続する。   On the other hand, when it is determined in step S304 that the turning angle has reached the target value, the traveling control module 81 starts the inverted traveling again (step S102). When performing an operation by the passenger himself, the operation module 46 is operated to perform an inverted traveling, and when performing an autonomous traveling, a position command value required for traveling from the current position to a new destination is obtained. Then, the inversion traveling is continued by giving a position command value to the traveling control module 81.

姿勢制御ジュール83は、ステップS303の旋回制御と同期して、姿勢制御を行なう。姿勢制御モジュール83が、車体12を旋回軸中心側が車輪が設置する接地面に対して低くなるように、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動して傾斜させる(ステップS401)。即ち、ステップS303の旋回走行時において、旋回軸中心側が低くなるように、車体12を傾斜させながら旋回走行する。ここでは、障害物90が存在する側を旋回軸中心側として、旋回軸中心側に車体12の回転軸C3が低くなるように傾斜させる(図9参照)。尚、車体12を傾斜させる傾斜角度は、例えば、旋回走行時の旋回速度及び旋回半径に基づいて算出してもよいし、ジャイロセンサ48で測定された傾斜角速度に基づいて算出してもよい。この場合、旋回によって発生する遠心力が大きくなればなるほど、旋回走行時の傾斜角度が大きくなる。このように、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動して傾斜させることで、旋回時に発生する遠心力を低減させることができる。   The attitude control module 83 performs attitude control in synchronization with the turning control in step S303. The attitude control module 83 drives and tilts the right attitude control actuator 40 and the left attitude control actuator 42 so that the vehicle body 12 is lowered with respect to the ground contact surface on which the wheel is installed at the center of the turning axis (step S401). . That is, during the cornering in step S303, the vehicle travels while tilting the vehicle body 12 so that the center side of the pivot axis is lowered. Here, the side where the obstacle 90 exists is set as the center of the turning axis, and the rotation axis C3 of the vehicle body 12 is inclined toward the center of the turning axis so as to be lowered (see FIG. 9). Note that the inclination angle for inclining the vehicle body 12 may be calculated based on, for example, the turning speed and turning radius during turning, or may be calculated based on the inclination angular speed measured by the gyro sensor 48. In this case, the greater the centrifugal force generated by turning, the greater the tilt angle during turning. Thus, by driving and tilting the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42, the centrifugal force generated during turning can be reduced.

次いで、姿勢制御モジュール83は、S303の旋回制御における旋回速度の指令が与えられているか否かを判定する(ステップS402)。旋回速度の指令が与えられている場合には、引き続き、姿勢制御モジュール83は車体12を傾斜させる。一方、ステップS402において、旋回速度の指令が与えられていない場合には、車体12を傾斜状態から元の水平状態へと戻す。そして、走行制御モジュール81は、倒立走行を再び開始する(ステップS102)。   Next, the posture control module 83 determines whether or not a turning speed command in the turning control of S303 is given (step S402). When the command for the turning speed is given, the posture control module 83 continues to tilt the vehicle body 12. On the other hand, if the command for turning speed is not given in step S402, the vehicle body 12 is returned from the inclined state to the original horizontal state. Then, the traveling control module 81 starts the inverted traveling again (step S102).

尚、上記の説明では右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42によって、車体12に対して右ロッド14及び左ロッド16を回転させる構成としたが、これに限るものではない。例えば、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42に直動関節を備え、車体12の右駆動輪18側及び左駆動輪20側のいずれか一方を上下方向にスライドさせるようにしてもよい。具体的には、例えば鉛直軸中心に旋回する場合に、左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動して車体12の左駆動輪20側を鉛直軸下方へとスライドさせると共に、右姿勢制御用アクチュエータ40を駆動して車体12の右駆動輪18側を鉛直軸上方へとスライドさせる。即ち、鉛直軸方向において、車体12の右駆動輪18側から左駆動輪20側へと車体12が低くなるように傾斜させる。もちろん、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42によって、右ロッド14及び左ロッド16の両方を駆動する構成に限らず、右ロッド14及び左ロッド16の少なくとも一方のみを駆動するようにしてもよい。即ち、右ロッド14及び左ロッド16の少なくとも一方を独立に駆動することによって、姿勢を制御してもよい。   In the above description, the right rod 14 and the left rod 16 are rotated with respect to the vehicle body 12 by the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42. However, the present invention is not limited to this. For example, the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 may be provided with linear motion joints, and either the right drive wheel 18 side or the left drive wheel 20 side of the vehicle body 12 may be slid in the vertical direction. Good. Specifically, for example, when turning about the vertical axis, the left posture control actuator 42 is driven to slide the left drive wheel 20 side of the vehicle body 12 downward in the vertical axis, and the right posture control actuator 40 is Drive to slide the right drive wheel 18 side of the vehicle body 12 upward in the vertical axis. That is, in the vertical axis direction, the vehicle body 12 is inclined so as to be lowered from the right drive wheel 18 side to the left drive wheel 20 side of the vehicle body 12. Of course, not only the configuration in which both the right rod 14 and the left rod 16 are driven by the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 but only at least one of the right rod 14 and the left rod 16 is driven. May be. That is, the posture may be controlled by independently driving at least one of the right rod 14 and the left rod 16.

尚、上記のステップS202において、決定した車輪の目標回転トルクと、検出した実回転トルクとの差が所定の閾値を超えているか否かを判定する手法としては、例えば、時系列的に連続して取得した車輪の実回転トルクの値を連側して複数(例えば3つ)取得し、これらの値の平均値と、設定した目標回転トルクの値とを比較する。このようにすると、突発的に発生した大きな実回転トルクの値がならされるため、より精度よく障害物に起因する実回転トルクの増大を検出することが可能となる。   In addition, as a method of determining whether or not the difference between the determined target rotational torque of the wheel and the detected actual rotational torque exceeds the predetermined threshold in step S202 described above, for example, it is continuous in time series. A plurality of (for example, three) values of the actual rotational torque of the wheels acquired in this manner are acquired, and the average value of these values is compared with the set target rotational torque value. In this way, since the value of the large actual rotational torque generated suddenly is smoothed, it is possible to detect an increase in the actual rotational torque caused by the obstacle with higher accuracy.

尚、このように障害物90との接触を判定するための閾値としては、予め所定の実験を行い、妥当な判断を行うための適切な値を決定することが好ましい。この実験においては、様々なパラメータ、例えば移動体100の速度や床面の材質を変化させて実験データを統計的に取得し、これらのデータから適切な値を決定する。   As a threshold for determining contact with the obstacle 90 as described above, it is preferable to perform a predetermined experiment in advance and determine an appropriate value for making a reasonable determination. In this experiment, experimental data is statistically acquired by changing various parameters, for example, the speed of the moving body 100 and the material of the floor surface, and an appropriate value is determined from these data.

発明の実施の形態2.
次に本発明の実施の形態2にかかる倒立振子型移動体について、図10に示すブロック図を用いて説明する。尚、この発明の実施の形態2にかかる倒立振子型移動体の構成は、図1及び図2に示す構成と同様であり、説明を省略する。尚、本実施形態においては、上記の実施形態において説明した移動体100の各構成と同一又は同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略するものとする。
Embodiment 2 of the Invention
Next, an inverted pendulum type moving body according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG. Note that the configuration of the inverted pendulum type moving body according to the second embodiment of the present invention is the same as the configuration shown in FIGS. In the present embodiment, the same or similar components as those of the moving body 100 described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図10は、制御部80の制御を説明するためのブロック図である。制御部80は、走行制御モジュール81、回転制御モジュール85、及び接触判定部としての接触判定モジュール84とを有している。制御部80は、走行制御モジュール81、回転制御モジュール85、及び接触判定モジュール84を統括的に制御する。尚、走行制御モジュール81及び接触判定モジュール84については、実施の形態1と同様の構成であるため説明を省略するものとする。   FIG. 10 is a block diagram for explaining the control of the control unit 80. The control unit 80 includes a travel control module 81, a rotation control module 85, and a contact determination module 84 as a contact determination unit. The control unit 80 comprehensively controls the travel control module 81, the rotation control module 85, and the contact determination module 84. Note that the travel control module 81 and the contact determination module 84 have the same configurations as those of the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

回転制御モジュール85は、車軸30、32と平行な軸周りに対する移動体100の上体部の回転運動を制御する回転運動制御部(図示せず)を有している。即ち、回転制御モジュール85は、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動するためのアンプを有している。回転制御モジュール85は、制御信号を出力して、右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動する。これにより、車体12の上体部を車軸30、32に対して平行な軸回りである前後方向に回転することができる。   The rotation control module 85 includes a rotation motion control unit (not shown) that controls the rotation motion of the upper body portion of the moving body 100 around an axis parallel to the axles 30 and 32. That is, the rotation control module 85 includes an amplifier for driving the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42. The rotation control module 85 outputs a control signal to drive the right attitude control actuator 40 and the left attitude control actuator 42. Thereby, the upper body part of the vehicle body 12 can be rotated in the front-rear direction around the axis parallel to the axles 30 and 32.

これにより、接触により発生した前後揺動を打ち消す方向に移動体100の上体部を回転運動させ、障害物と接触した場合に発生する不安定動作を低減させることができる。このため、障害物と衝突した場合であっても、搭乗者を大きく揺れ動かさずに安全に回避することができる。   Thereby, the upper body part of the moving body 100 is rotationally moved in a direction to cancel the back-and-forth swing generated by the contact, and the unstable operation that occurs when contacting the obstacle can be reduced. For this reason, even if it collides with an obstacle, the passenger can be safely avoided without greatly shaking the passenger.

また、回転制御モジュール85は、移動体100が障害物と接触した場合に、接触によって発生する移動体100の前後揺動運動を移動体100の車軸30、32と平行な軸周りの上体部の相当する回転運動として算出する回転運動算出部(図示せず)を有している。回転制御モジュール85は、回転運動を行って前後揺動運動を打ち消すようにアクチュエータ40、42を制御して移動体100の上体部を前後方向に回転運動させる。回転制御モジュール85は、回転運動算出部により与えられた、例えば回転速度などの指令値に応じて移動体100の上体部を回転運動させる。   In addition, the rotation control module 85 is configured so that when the moving body 100 comes into contact with an obstacle, the front and rear swinging motion of the moving body 100 generated by the contact is performed on the upper body portion around an axis parallel to the axles 30 and 32 of the moving body 100. And a rotational motion calculation unit (not shown) for calculating as the corresponding rotational motion. The rotation control module 85 controls the actuators 40 and 42 to rotate the upper body of the moving body 100 in the front-rear direction so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the rotation motion. The rotation control module 85 causes the upper body of the moving body 100 to rotate according to a command value, such as a rotation speed, given by the rotational motion calculator.

ここで、回転運動算出部は、例えば、車軸30、32の位置と車体12の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて前後揺動回転角を算出する。これにより、回転運動をより精度よく算出することができる。センサは、例えば変化量として車体12の傾斜角速度を検出するジャイロセンサ48を採用することができる。ジャイロセンサ48からの検出信号を用いることによって、応答性を向上することができる。尚、傾斜角速度は、ジャイロセンサ48以外のセンサで測定してもよい。例えば、姿勢制御用アクチュエータ40、42に回転角を検出するエンコーダを設けてもよいし、車体12に姿勢角を検出する姿勢角センサや、回転角を検出するエンコーダを設けて、検出された角度の時間微分によって傾斜角速度を求めてもよい。   Here, the rotational motion calculation unit, for example, based on the output of a sensor that measures the amount of change that changes according to the distance in the traveling direction between the position of the axles 30 and 32 and the position of the center of gravity of the vehicle body 12, Is calculated. Thereby, a rotational motion can be calculated more accurately. As the sensor, for example, a gyro sensor 48 that detects an inclination angular velocity of the vehicle body 12 as a change amount can be employed. By using the detection signal from the gyro sensor 48, responsiveness can be improved. The tilt angular velocity may be measured by a sensor other than the gyro sensor 48. For example, the attitude control actuators 40 and 42 may be provided with an encoder that detects the rotation angle, or the vehicle body 12 is provided with an attitude angle sensor that detects the attitude angle or an encoder that detects the rotation angle, and the detected angle. The inclination angular velocity may be obtained by time differentiation.

また、車軸30、32の位置と車体12の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量は傾斜角速度以外であってもよい。即ち、車軸30、32の位置と車体12の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量は、車体12の傾斜角速度に限定されない。例えば、変化量として右輪駆動モータ34及び左輪駆動モータ36の回転量や、加速度センサにより測定される車体の加速度に基づいて回転力を算出してもよい。具体的には、障害物との接触直前における移動体100の速度、及び接触により車輪が停止するのに要した時間に基づいて回転揺動を検出することができる。   Further, the amount of change that changes according to the distance in the traveling direction between the position of the axles 30 and 32 and the position of the center of gravity of the vehicle body 12 may be other than the inclination angular velocity. That is, the amount of change that changes according to the distance in the traveling direction between the position of the axles 30 and 32 and the position of the center of gravity of the vehicle body 12 is not limited to the inclination angular velocity of the vehicle body 12. For example, the rotational force may be calculated based on the rotation amount of the right wheel drive motor 34 and the left wheel drive motor 36 as the change amount, or the acceleration of the vehicle body measured by the acceleration sensor. Specifically, the rotational swing can be detected based on the speed of the moving body 100 immediately before the contact with the obstacle and the time required for the wheel to stop due to the contact.

続いて、図11及び図12を用いて、移動体100が障害物と接触した後の、上記の回転制御について説明する。図11は、上記の制御を示すフローチャートである。図12は、移動体100が障害物と接触した後の回避行動の様子を説明するための模式図である。ここでは、移動体100が走行中に、移動体100の右駆動輪18及び左駆動輪20が障害物90に接触した場合について説明する。尚、図12では、説明のため、図1及び図2で示された構成を適宜省略している。   Next, the rotation control after the moving body 100 comes into contact with the obstacle will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a flowchart showing the above control. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a situation of avoidance behavior after the moving body 100 comes into contact with an obstacle. Here, a case will be described in which the right driving wheel 18 and the left driving wheel 20 of the moving body 100 are in contact with the obstacle 90 while the moving body 100 is traveling. In FIG. 12, the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is omitted as appropriate for the sake of explanation.

図12(a)では、左側から右側に移動体100aが移動している。さらに、時系列に従って、移動体100aは、障害物90と接触した後、次のタイミングで図12(b)に示す移動体100bとなる。   In FIG. 12A, the moving body 100a is moving from the left side to the right side. Furthermore, according to the time series, the moving body 100a becomes the moving body 100b shown in FIG. 12B at the next timing after contacting the obstacle 90.

移動体100が通常の走行をしている場合に、移動体100の車輪が障害物90に接触する(図12(a)に示す移動体100a参照)。移動体100が障害物90に接触すると、車輪18、20が前方に進まず停止し、進行方向とは反対方向への反力(衝突反力)が発生する。衝突反力による前後揺動によって、目標位置に対して現在位置が大きく離れる。ここで、接触判定モジュール84が、エンコーダの出力結果に基づいて、現在位置を判定する(ステップS201)と、現在位置と目標位置との差が所定の閾値を超える。さらに、接触判定モジュール84は、車輪の実回転トルク及び目標回転トルクの差が所定の閾値を超えているか否かを判定する(ステップS202)。回転トルクの差が、所定の閾値を超えていないと判定された場合には、障害物90と接触したのではなく、スリップなどの原因によってその車輪の回転により十分な移動量が得られなかったものと判断し、走行制御モジュール81は、倒立走行を維持する(ステップS102)。   When the moving body 100 is traveling normally, the wheels of the moving body 100 come into contact with the obstacle 90 (see the moving body 100a shown in FIG. 12A). When the moving body 100 contacts the obstacle 90, the wheels 18 and 20 stop without moving forward, and a reaction force (collision reaction force) in a direction opposite to the traveling direction is generated. The current position is greatly separated from the target position by the forward / backward swing due to the collision reaction force. Here, when the contact determination module 84 determines the current position based on the output result of the encoder (step S201), the difference between the current position and the target position exceeds a predetermined threshold. Further, the contact determination module 84 determines whether or not the difference between the actual rotational torque of the wheel and the target rotational torque exceeds a predetermined threshold (step S202). When it is determined that the difference in rotational torque does not exceed the predetermined threshold, the wheel 90 does not come into contact with the obstacle 90, and a sufficient amount of movement cannot be obtained due to the rotation of the wheel due to slip or the like. The traveling control module 81 maintains the inverted traveling (step S102).

ステップS202において、回転トルクの差が所定の閾値を越えたと判定した場合には、回転制御モジュール85は、現在位置を目標位置に置き換え、走行制御モジュール81に指令し、車輪駆動モータによる駆動力の付与を停止させる(ステップS501)。これにより、接触後に、位置指令に基づいて前方へ移動しようとする制御を速やかに解除することができる。従って、接触後に再び障害物と接触を繰り返さずに済む。このため、より安全に回避することができる。次いで、回転制御モジュール85は、障害物90との接触によって発生する移動体100の前後揺動運動を移動体100の車軸と平行な軸周りの上体部の相当する回転運動として算出する(ステップS502)。例えば、ジャイロセンサ48を用いて、車体12の傾斜角速度を測定し、センサの出力に基づいて回転運動を算出する。   If it is determined in step S202 that the difference in rotational torque has exceeded a predetermined threshold value, the rotation control module 85 replaces the current position with the target position, instructs the travel control module 81, and determines the driving force by the wheel drive motor. The application is stopped (step S501). Thereby, after the contact, the control to move forward based on the position command can be quickly released. Therefore, it is not necessary to repeat the contact with the obstacle again after the contact. For this reason, it can avoid more safely. Next, the rotation control module 85 calculates the back-and-forth swing motion of the moving body 100 generated by the contact with the obstacle 90 as the corresponding rotational motion of the upper body portion around an axis parallel to the axle of the moving body 100 (step S502). For example, the tilt angular velocity of the vehicle body 12 is measured using the gyro sensor 48, and the rotational motion is calculated based on the output of the sensor.

次いで、回転制御モジュール85は、前後揺動運動を打ち消すように移動体100の上体部を前後方向に回転させる(ステップS503)。回転制御モジュール85は、例えば回転速度などの指令値を与えて、移動体100の上体部を回転させる。即ち、障害物90との接触による反力に基づいて発生する、移動体100が前後方向に回転する方向についての前後揺動を打ち消すように、アクチュエータ40、42を駆動して回転する(図12(b)に示す移動体100b参照)。ここでは、矢印E1は、障害物90に衝突する直前の車輪の駆動力の方向を示す。矢印E2は、衝突後、衝突反力により生じる車輪への駆動反力の方向を示す。矢印E3は、駆動反力を打ち消すように、移動体100の上体部を回転運動する方向を示す。即ち、アクチュエータ40、42を駆動して回転させることで、接触により発生した前後揺動を低減させる。例えば、接触した場合にジャイロセンサ48で測定された傾斜角速度(前後揺動)に応じて、前後揺動を低減させることができる。この場合、測定された傾斜角速度(前後揺動)が大きくなればなるほど、回転時の回転速度が大きくなる。   Next, the rotation control module 85 rotates the upper body part of the moving body 100 in the front-rear direction so as to cancel the back-and-forth swing motion (step S503). The rotation control module 85 gives a command value such as a rotation speed, for example, and rotates the upper body portion of the moving body 100. That is, the actuators 40 and 42 are driven to rotate so as to cancel the back-and-forth swing in the direction in which the moving body 100 rotates in the front-rear direction, which is generated based on the reaction force due to the contact with the obstacle 90 (FIG. 12). (Refer to the moving body 100b shown in (b)). Here, the arrow E <b> 1 indicates the direction of the driving force of the wheel immediately before colliding with the obstacle 90. The arrow E2 indicates the direction of the driving reaction force on the wheels generated by the collision reaction force after the collision. An arrow E3 indicates a direction in which the upper body portion of the moving body 100 is rotationally moved so as to cancel the driving reaction force. That is, by driving and rotating the actuators 40 and 42, the back-and-forth swing caused by the contact is reduced. For example, the forward / backward swing can be reduced according to the inclination angular velocity (forward / backward swing) measured by the gyro sensor 48 when contacted. In this case, the greater the measured tilt angular velocity (back and forth swing), the greater the rotational speed during rotation.

その他の実施の形態.
上記の実施の形態1においては、移動体100が障害物90と接触した後に旋回制御を行う場合を示した。そして、上記の実施の形態2においては、移動体100が障害物90と接触した後に回転制御を行う場合を示したが、本発明はこれらに限定されない。即ち、移動体100が障害物90と接触した場合に、接触による前後揺動を打ち消すように旋回運動及び回転運動を行うように構成しても良い。具体的には、旋回運動算出部により旋回運動を算出すると共に、回転運動算出部により回転運動を算出し、例えば、車体12を回転させるよりも、移動体100を旋回させることでより安全に回避することができるものと判断した場合には、旋回制御モジュール82により旋回制御を行うように構成する。これにより、接触による前後揺動に基づいて制御を切替えることで、障害物90との接触により発生した前後揺動をより効果的に低減させることができる。
Other embodiments.
In the first embodiment, the case where the turning control is performed after the moving body 100 comes into contact with the obstacle 90 is shown. And in said Embodiment 2, although the case where the rotation control was performed after the mobile body 100 contacted the obstruction 90 was shown, this invention is not limited to these. In other words, when the moving body 100 comes into contact with the obstacle 90, the turning motion and the rotational motion may be performed so as to cancel the back-and-forth swing due to the contact. Specifically, the turning motion calculation unit calculates the turning motion, and the rotational motion calculation unit calculates the rotational motion. For example, it can be avoided more safely by turning the moving body 100 than turning the vehicle body 12. If it is determined that the turning can be performed, the turning control module 82 performs turning control. Thereby, by switching the control based on the forward / backward swing due to the contact, the forward / backward swing caused by the contact with the obstacle 90 can be more effectively reduced.

尚、上記の説明では、移動体100が障害物90と接触した場合に、第2のアクチュエータとしての右姿勢制御用アクチュエータ40及び左姿勢制御用アクチュエータ42を駆動して、車体12の上体部を車軸30、32に対して平行な軸回りである前後方向に回転することで前後方向の不安定動作を低減させるものとしたが本発明はこれに限定されない。即ち、第1のアクチュエータとしての車輪とは独立した自由度によって車体12の上体部を駆動する手段は、回転運動に限定されず、前後揺動運動を移動体100の車軸と直交する方向に上体部の相当する並進運動を行ってもよい。回転運動に加えて並進運動を行ってもよいし、両者を混合して行ってもよい。これにより、接触により発生する移動体100の前後方向の不安定動作をより効果的に低減することができる。   In the above description, when the moving body 100 comes into contact with the obstacle 90, the upper body part of the vehicle body 12 is driven by driving the right posture control actuator 40 and the left posture control actuator 42 as the second actuator. Although the unstable operation in the front-rear direction is reduced by rotating the vehicle in the front-rear direction around the axis parallel to the axles 30, 32, the present invention is not limited to this. That is, the means for driving the upper body portion of the vehicle body 12 with a degree of freedom independent of the wheel as the first actuator is not limited to the rotational motion, and the forward / backward swing motion is performed in a direction perpendicular to the axle of the moving body 100. A corresponding translational motion of the upper body may be performed. In addition to rotational movement, translational movement may be performed, or both may be mixed. Thereby, the unstable operation | movement of the front-back direction of the moving body 100 which generate | occur | produces by contact can be reduced more effectively.

尚、上記の説明では、2輪型の移動体100について説明したが、車輪の数は、これに限られるものではない。1輪型の移動体でもよく、3以上の車輪を有する移動体であってもよい。さらに、上記の説明では、搭乗席22を有する移動体100について説明したが、物体運搬用の移動台車であってもよい。もちろん、移動ロボットなどのその他の移動体であってもよい。   In the above description, the two-wheeled moving body 100 has been described, but the number of wheels is not limited to this. A single-wheeled mobile body or a mobile body having three or more wheels may be used. Furthermore, in the above description, the mobile body 100 having the boarding seat 22 has been described, but a mobile carriage for transporting objects may be used. Of course, other mobile bodies such as a mobile robot may be used.

本発明の実施の形態にかかる移動体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the moving body concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる移動体の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the mobile body concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる移動体の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the moving body concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる移動体の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the moving body concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる移動体が障害物と接触した後の回避行動の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the avoidance action after the mobile body concerning Embodiment 1 of this invention contacts an obstruction. 本発明の実施の形態1にかかる移動体が障害物と接触した後の回避行動の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the avoidance action after the mobile body concerning Embodiment 1 of this invention contacts an obstruction. 本発明の実施の形態1にかかる移動体が障害物と接触した後の回避行動の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the avoidance action after the mobile body concerning Embodiment 1 of this invention contacts an obstruction. 本発明の実施の形態1にかかる移動体が障害物と接触した後の回避行動の様子を上面から示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the avoidance action after the mobile body concerning Embodiment 1 of this invention contacts an obstruction from the upper surface. 本発明の実施の形態1にかかる移動体が障害物と接触した後の回避行動の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the avoidance action after the mobile body concerning Embodiment 1 of this invention contacts an obstruction. 本発明の実施の形態2にかかる移動体の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the moving body concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる移動体の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the moving body concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる移動体が障害物と接触した後の回避行動の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the avoidance action after the mobile body concerning Embodiment 2 of this invention contacts an obstruction.

12 車体、14 右ロッド、16 左ロッド、18 右駆動輪、20 左駆動輪、
22 搭乗席、26 右マウント、28 左マウント
30 車軸、32 車軸、34 右輪駆動モータ、36 左輪駆動モータ、
40 右姿勢制御用アクチュエータ、42 左姿勢制御用アクチュエータ、
44 バッテリーモジュール、46 操作モジュール、48 ジャイロセンサ、
70 台座、72 支柱、
80 制御部、81 走行制御モジュール、82 旋回制御モジュール、83 姿勢制御モジュール、84 接触判定モジュール、85 回転制御モジュール、
90 障害物、100 移動体、101 搭乗者
12 body, 14 right rod, 16 left rod, 18 right drive wheel, 20 left drive wheel,
22 Passenger seat, 26 Right mount, 28 Left mount 30 Axle, 32 Axle, 34 Right wheel drive motor, 36 Left wheel drive motor,
40 Actuator for right posture control, 42 Actuator for left posture control,
44 battery module, 46 operation module, 48 gyro sensor,
70 pedestals, 72 props,
80 control unit, 81 travel control module, 82 turning control module, 83 attitude control module, 84 contact determination module, 85 rotation control module,
90 obstacles, 100 mobiles, 101 passengers

Claims (16)

車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動する第1のアクチュエータと、前記車軸と平行な軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転駆動させる第2のアクチュエータと、を備える倒立振子型移動体であって、
前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行な軸周りの当該上体部の相当する回転運動として算出する回転運動算出部と、
前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を回転運動させる回転運動制御部と、
を備える倒立振子型移動体。
A first actuator that rotationally drives two or more wheels disposed on an axle; a second actuator that rotationally drives the center of gravity of the upper body of an inverted pendulum type moving body around an axis parallel to the axle; An inverted pendulum type moving body comprising:
When the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle, the back-and-forth swing motion of the inverted pendulum type moving body caused by the contact is caused by the movement of the upper body part around the axis parallel to the axle of the inverted pendulum type moving body. A rotational motion calculation unit that calculates the corresponding rotational motion;
A rotational motion control unit that rotationally moves the upper body part by driving and controlling the second actuator so as to cancel the forward / backward swing motion by performing the rotational motion;
Inverted pendulum type mobile body with
前記回転運動算出部は、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて回転運動を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の倒立振子型移動体。
The rotational motion calculation unit calculates the rotational motion based on an output of a sensor that measures a change amount that changes according to a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. The inverted pendulum type moving body according to claim 1, wherein
車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動する第1のアクチュエータと、前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進駆動させる第2のアクチュエータと、を備える倒立振子型移動体であって、
前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出する並進運動算出部と、
前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を並進運動させる並進運動制御部と、
を備える倒立振子型移動体。
A first actuator that rotationally drives two or more wheels disposed on an axle, and a second actuator that translates and drives the center of gravity of the upper body of the inverted pendulum type moving body in a direction orthogonal to the axle. An inverted pendulum type moving body comprising:
When the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle, the vertical swing motion of the inverted pendulum type moving body generated by the contact is equivalent to the upper body portion in a direction perpendicular to the axle of the inverted pendulum type moving body. A translational motion calculation unit that calculates the translational motion
A translation control unit that drives and controls the second actuator to translate the upper body so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the translation motion;
Inverted pendulum type mobile body with
前記並進運動算出部は、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて並進運動を算出する
ことを特徴とする請求項3記載の倒立振子型移動体。
The translational motion calculation unit calculates a translational motion based on an output of a sensor that measures a change amount that changes in accordance with a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. The inverted pendulum type moving body according to claim 3, wherein:
車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動する第1のアクチュエータと、前記車軸と平行な軸周り及び/又は直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転及び/又は並進駆動させる第2のアクチュエータと、を備える倒立振子型移動体であって、
前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、
接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行な軸周りの当該上体部の相当する回転運動として算出する回転運動算出部と、
前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を回転運動させる回転運動制御部と、
接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出する並進運動算出部と、
前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記第2のアクチュエータを駆動制御して前記上体部を並進運動させる並進運動制御部と、
を備える倒立振子型移動体。
A first actuator that rotationally drives two or more wheels arranged on an axle, and a center of gravity position of an upper pendulum type moving body around an axis parallel to and / or perpendicular to the axle Or an inverted pendulum type moving body comprising a second actuator for translational driving,
When the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle,
A rotational motion calculation unit that calculates a back-and-forth swing motion of the inverted pendulum type moving body generated by the contact as a corresponding rotational motion of the upper body portion around an axis parallel to the axle of the inverted pendulum type moving body;
A rotational motion control unit that rotationally moves the upper body part by driving and controlling the second actuator so as to cancel the forward / backward swing motion by performing the rotational motion;
A translational motion calculation unit that calculates a back-and-forth swing motion of the inverted pendulum type moving body generated by contact as a corresponding translational motion of the upper body part in a direction orthogonal to the axle of the inverted pendulum type moving body;
A translation control unit that drives and controls the second actuator to translate the upper body so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the translation motion;
Inverted pendulum type mobile body with
前記センサが、前記変化量として前記上体部の傾斜角速度を検出するジャイロセンサである
ことを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の倒立振子型移動体。
The inverted pendulum type moving body according to any one of claims 1 to 5, wherein the sensor is a gyro sensor that detects an inclination angular velocity of the upper body part as the amount of change.
さらに、前記倒立振子型移動体が障害物と接触したことを判定する接触判定部を備える
ことを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載の倒立振子型移動体。
The inverted pendulum type moving body according to any one of claims 1 to 6, further comprising a contact determination unit that determines that the inverted pendulum type moving body is in contact with an obstacle.
前記接触判定部が、前記車輪の回転量に基づいて前記倒立振子型移動体の現在位置を測定するエンコーダの出力に基づいて接触を判定する
ことを特徴とする請求項7記載の倒立振子型移動体。
The inverted pendulum type movement according to claim 7, wherein the contact determination unit determines contact based on an output of an encoder that measures a current position of the inverted pendulum type moving body based on a rotation amount of the wheel. body.
車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動すると共に、前記車軸と平行な軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転駆動させる倒立振子型移動体の制御方法であって、
前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行な軸周りの当該上体部の相当する回転運動として算出するステップと、
前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と平行な軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転運動させるステップと、
を備える倒立振子型移動体の制御方法。
An inverted pendulum type moving body control method that rotationally drives two or more wheels arranged on an axle and rotationally drives the center of gravity of the upper body portion of the inverted pendulum type moving body around an axis parallel to the axle. And
When the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle, the back-and-forth swing motion of the inverted pendulum type moving body caused by the contact is caused by the movement of the upper body part around the axis parallel to the axle of the inverted pendulum type moving body. Calculating the corresponding rotational motion;
Rotating the center of gravity position of the upper body part of the inverted pendulum type moving body around an axis parallel to the axle so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the rotational motion;
An inverted pendulum type moving body control method comprising:
前記回転運動を算出するステップは、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて回転運動を算出する
ことを特徴とする請求項9記載の倒立振子型移動体の制御方法。
The step of calculating the rotational motion calculates the rotational motion based on an output of a sensor that measures a change amount that changes in accordance with a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. The method of controlling an inverted pendulum type moving body according to claim 9.
車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動すると共に、前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進駆動させる倒立振子型移動体の制御方法であって、
前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出するステップと、
前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進運動させるステップと、
を備える倒立振子型移動体の制御方法。
A method of controlling an inverted pendulum type moving body that rotationally drives two or more wheels arranged on an axle and translates the position of the center of gravity of the upper body portion of the inverted pendulum type moving body in a direction orthogonal to the axle. ,
When the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle, the vertical swing motion of the inverted pendulum type moving body generated by the contact is equivalent to the upper body portion in a direction perpendicular to the axle of the inverted pendulum type moving body. Calculating as a translational motion,
Performing a translational movement of the center of gravity of the upper body part of the inverted pendulum type moving body in a direction orthogonal to the axle so as to cancel the back-and-forth swing movement by performing the translational movement;
An inverted pendulum type moving body control method comprising:
前記並進運動を算出するステップは、前記車輪の車軸の位置と前記上体部の重心位置との進行方向における距離に応じて変化する変化量を測定するセンサの出力に基づいて並進運動を算出する
ことを特徴とする請求項11記載の倒立振子型移動体の制御方法。
The step of calculating the translational motion calculates the translational motion based on an output of a sensor that measures a change amount that changes in accordance with a distance in a traveling direction between the position of the wheel axle and the center of gravity of the upper body. The method of controlling an inverted pendulum type moving body according to claim 11.
車軸上に配置された2以上の車輪を回転駆動すると共に、前記車軸と平行な軸周りに及び/又は直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転及び/又は並進駆動させる倒立振子型移動体の制御方法であって、
前記倒立振子型移動体が障害物と接触した場合に、
接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と平行な軸周りの当該上体部の相当する回転運動として算出するステップと、
前記回転運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と平行な軸周りに倒立振子型移動体の上体部の重心位置を回転運動させるステップと、
接触によって発生する当該倒立振子型移動体の前後揺動運動を前記倒立振子型移動体の車軸と直交する方向に当該上体部の相当する並進運動として算出するステップと、
前記並進運動を行って前記前後揺動運動を打ち消すように前記車軸と直交する方向に倒立振子型移動体の上体部の重心位置を並進運動させるステップと、
を備える倒立振子型移動体の制御方法。
Two or more wheels arranged on the axle are driven to rotate, and the center of gravity position of the upper body part of the inverted pendulum type moving body is rotated and / or translated around an axis parallel to the axle and / or perpendicular to the axis. An inverted pendulum type moving body control method
When the inverted pendulum type moving body comes into contact with an obstacle,
Calculating a back-and-forth swing motion of the inverted pendulum type moving body generated by the contact as a corresponding rotational motion of the upper body portion around an axis parallel to the axle of the inverted pendulum type moving body;
Rotating the center of gravity position of the upper body part of the inverted pendulum type moving body around an axis parallel to the axle so as to cancel the back-and-forth swing motion by performing the rotational motion;
Calculating a back-and-forth swing motion of the inverted pendulum type moving body generated by contact as a corresponding translational motion of the upper body part in a direction orthogonal to the axle of the inverted pendulum type moving body;
Performing a translational movement of the center of gravity of the upper body part of the inverted pendulum type moving body in a direction orthogonal to the axle so as to cancel the back-and-forth swing movement by performing the translational movement;
An inverted pendulum type moving body control method comprising:
前記変化量として前記上体部の傾斜角速度が検出される
ことを特徴とする請求項9乃至13いずれか1項記載の倒立振子型移動体の制御方法。
The method of controlling an inverted pendulum type moving body according to any one of claims 9 to 13, wherein an inclination angular velocity of the upper body part is detected as the change amount.
さらに、前記倒立振子型移動体が障害物と接触したことを判定するステップを備える
ことを特徴とする請求項9乃至14いずれか1項記載の倒立振子型移動体の制御方法。
The method for controlling an inverted pendulum type moving body according to any one of claims 9 to 14, further comprising a step of determining that the inverted pendulum type moving body has come into contact with an obstacle.
前記車輪の回転量に基づいて倒立振子型移動体の現在位置が測定されるステップと、
前記測定された現在位置に基づいて接触を判定するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項15記載の倒立振子型移動体の制御方法。
Measuring the current position of the inverted pendulum type moving body based on the rotation amount of the wheel;
The method for controlling an inverted pendulum type moving body according to claim 15, further comprising: determining contact based on the measured current position.
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