JP4802692B2 - Traveling body - Google Patents

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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62K11/00Motorcycles, engine-assisted cycles or motor scooters with one or two wheels
    • B62K11/007Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Description

本発明は、乗員が乗車する車体と、車体に対して回転自在とされた駆動輪とを有し、駆動輪を駆動することで車体を倒立状態に維持しながら走行する走行体に関する。ここで、本明細書において「倒立状態」とは、主として駆動輪によって車体が接地面に対して支持されており、駆動輪にトルクを適切に付与し、鉛直方向に対する車体の傾斜角の絶対値がある特定の値を超えて増加しないように保たれている状態にあることをいう。   The present invention relates to a traveling body that has a vehicle body on which an occupant rides and drive wheels that are rotatable with respect to the vehicle body and that travels while driving the drive wheels while maintaining the vehicle body in an inverted state. Here, in the present specification, the “inverted state” means that the vehicle body is mainly supported by the driving wheel with respect to the ground contact surface, torque is appropriately applied to the driving wheel, and the absolute value of the inclination angle of the vehicle body with respect to the vertical direction. It means that it is kept so as not to increase beyond a certain value.

車体を倒立状態に維持しながら走行する走行体が開発されている(例えば、特許文献1)。この走行体は、乗員が乗車する車体と、車体に対して回転自在とされた駆動輪と、駆動輪にトルクを与える駆動装置と、駆動装置にトルク指令値を出力する駆動制御部を備えている。駆動制御部は、車体を倒立状態に維持するためのトルク指令値と、走行指令値に応じて走行体を走行させるためのトルク指令値を駆動装置に出力する。駆動装置は、駆動制御部から出力された各トルク指令値に基づいて駆動輪にトルクを与え、これによって走行体は倒立状態を維持しながら走行する。なお、走行指令値は、予め決められた走行指令値が自動的に入力される場合もあれば、走行体を遠隔操作する操縦者あるいは走行体の乗員が入力する場合もある。   A traveling body that travels while maintaining the vehicle body in an inverted state has been developed (for example, Patent Document 1). The traveling body includes a vehicle body on which an occupant rides, drive wheels that are rotatable with respect to the vehicle body, a drive device that applies torque to the drive wheels, and a drive control unit that outputs a torque command value to the drive device. Yes. The drive control unit outputs a torque command value for maintaining the vehicle body in an inverted state and a torque command value for causing the traveling body to travel in accordance with the travel command value. The drive device applies torque to the drive wheels based on each torque command value output from the drive control unit, and thereby the traveling body travels while maintaining an inverted state. The travel command value may be input automatically by a predetermined travel command value, or may be input by a driver who remotely operates the traveling body or a passenger of the traveling body.

特開平4−201793号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-201793

この種の走行体では、駆動制御部の制御プログラムによって、駆動制御部が駆動装置に出力するトルク指令値の大きさや、走行体の目標速度の絶対値の上限値や、目標加速度の絶対値の上限値などが設定されている。これらの値を大きな値に設定すると、走行体をより軽快に走行させることができる反面、これらの値を大きくし過ぎると、車体が倒立状態を維持することができず転倒し、あるいは、乗員に車体が転倒してしまうのではないかという不安感を与えてしまう。このため、従来の走行体では、車体が安定して倒立状態を維持しながら走行でき、また、大多数の人間が不安感を感じることがないように、これらの値が小さな値に設定されていた。
しかしながら、走行体に乗車する乗員には、車体の傾斜角変化に対して迅速に反応してその重心の位置を変化させ車体が倒立状態を維持するようにバランスをとることができる者もいれば、車体の傾斜角変化に対する反応が遅くバランスを上手くとれない者もいる。また、走行体が転倒するのではないかという不安感を感じる程度は個人差があり、ある者にとっては不安感を覚える場合であっても、他の者にとっては不安感を感じない場合もある。したがって、従来の走行体は、身体能力の優れた者や不安感を感じ難い者にとっては、より大きな加速度や速度で走行体を移動させることができるにもかかわらず、走行体の加速度や速度等が低めに設定されてしまうという問題があった。
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、走行体が安定して倒立状態を維持でき、あるいは、乗員に不安感を与えることなく、走行体をより軽快に走行することができる走行体を提供することである。
In this type of traveling body, the magnitude of the torque command value output to the drive device by the drive control unit, the upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body, and the absolute value of the target acceleration are determined by the control program of the drive control unit. An upper limit is set. If these values are set to large values, the traveling body can be driven more lightly, but if these values are too large, the vehicle body will not be able to maintain an inverted state, or may fall over or It gives anxiety that the car body will fall. For this reason, in the conventional traveling body, these values are set to small values so that the vehicle body can stably run while maintaining the inverted state, and the majority of humans do not feel uneasy. It was.
However, there are some passengers who ride on the traveling body that can react quickly to changes in the tilt angle of the vehicle body and change the position of the center of gravity so that the vehicle body is maintained in an inverted state. Some people are slow to respond to changes in the tilt angle of the car body and cannot balance well. In addition, the degree of anxiety that the traveling body may fall may vary from person to person, and even if some people feel anxiety, others may not feel anxiety. . Therefore, the conventional traveling body is capable of moving the traveling body at a higher acceleration and speed for those with excellent physical abilities and those who are difficult to feel anxiety. There was a problem that was set low.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to make the traveling body stably maintain an inverted state, or to travel the traveling body more lightly without giving a sense of anxiety to the occupant. It is providing the traveling body which can be.

本発明の走行体は、乗員が乗車する車体と、車体に対して回転自在とされた駆動輪とを有し、駆動輪を駆動することで車体が倒立状態を維持しながら走行する。この走行体は、駆動輪にトルクを与える駆動装置と、車体を倒立状態に維持するとともに走行体を走行させるためのトルク指令値を駆動装置に出力する駆動制御部と、車体の状態を検出するセンサと、乗員が車体に乗車し、かつ、駆動制御部によって車体が倒立状態に維持された状態で、予め設定された波形の初期トルク指令値を駆動装置に出力する初期指令値出力部と、初期トルク指令値に対するセンサ検出値の応答波形に基づいて前記駆動制御部の制御プログラムを修正する修正部と、を備える。
「予め設定された波形のトルク指令値」とは、パルス波形、矩形波形、特定の周波数を有する正弦波形などでよい。
「制御プログラムを修正する」とは、制御プログラムの一部あるいは全部を修正するものであってもよいし、制御プログラム中に内在するゲインなどの制御変数を修正するものであってもよい。
なお、「車体の状態」とは、例えば車体の傾斜角、駆動輪の位置や速度や加速度などを意味する。さらに、車体に乗車している乗員が車体に設けられている座席の背もたれあるいは座面に加える圧力や乗員の発汗量など、センサによって計測することのできる乗員の状態をも含む概念で「車体の状態」という表現を用いる。
The traveling body of the present invention has a vehicle body on which an occupant rides and drive wheels that are rotatable with respect to the vehicle body, and the vehicle travels by driving the drive wheels while maintaining the inverted state. The traveling body detects a state of the vehicle body, a drive device that applies torque to the drive wheels, a drive control unit that maintains a vehicle body in an inverted state and outputs a torque command value for traveling the vehicle to the drive device. An initial command value output unit that outputs an initial torque command value having a preset waveform to the drive device in a state where the occupant gets on the vehicle body and the vehicle body is maintained in an inverted state by the drive control unit; A correction unit that corrects the control program of the drive control unit based on a response waveform of a sensor detection value with respect to an initial torque command value.
The “torque command value having a preset waveform” may be a pulse waveform, a rectangular waveform, a sine waveform having a specific frequency, or the like.
“Correcting the control program” may be a modification of a part or all of the control program, or a modification of a control variable such as a gain inherent in the control program.
Note that “the state of the vehicle body” means, for example, the inclination angle of the vehicle body, the position, speed, acceleration, or the like of the drive wheels. Furthermore, the concept includes the state of the occupant that can be measured by the sensor, such as the pressure applied to the back or seat of the seat provided by the occupant and the sweating amount of the occupant. The expression “state” is used.

この走行体では、車体に乗員が乗車し、かつ、駆動制御部によって車体が倒立状態に維持された状態で、予め設定された初期トルク指令値が駆動装置に入力され、駆動輪が駆動される。これによって、車体が揺動し、このときの車体の状態がセンサによって検出される。車体が揺動すると、乗員はその重心を変化させてバランスをとろうとするため、センサによって検出される車体の状態は、乗員の身体的能力(例えばバランス能力等)に応じて相違することとなる。したがって、初期トルク指令値に対するセンサ検出値の応答波形に基づいて制御プログラム(例えば、駆動制御部が駆動装置に出力するトルク指令値の大きさや、走行体の目標速度の絶対値の上限値や、目標加速度の絶対値の上限値など)を修正すれば、修正された制御プログラムは乗員の身体的能力に応じたものとなる。このため、走行体が安定して倒立状態を維持することができ、かつ、走行体をより軽快に走行させることができる。   In this traveling body, a preset initial torque command value is input to the driving device and a driving wheel is driven in a state where an occupant is on the vehicle body and the vehicle body is maintained in an inverted state by the drive control unit. . As a result, the vehicle body swings, and the state of the vehicle body at this time is detected by the sensor. When the vehicle body swings, the occupant tries to balance by changing the center of gravity of the occupant, so the state of the vehicle body detected by the sensor differs depending on the occupant's physical ability (for example, balance ability, etc.). . Therefore, based on the response waveform of the sensor detection value with respect to the initial torque command value, for example, the magnitude of the torque command value output by the drive control unit to the drive device, the upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body, If the upper limit value of the absolute value of the target acceleration is corrected, the corrected control program corresponds to the physical ability of the occupant. For this reason, the traveling body can stably maintain the inverted state, and the traveling body can travel more lightly.

上記走行体において、前記センサを、鉛直方向に対する車体の傾斜角又は傾斜角速度を検出するセンサとすることができる。走行体を揺動させると、乗員は走行体が倒立状態を維持するようにバランスをとるため、乗員の挙動によって鉛直方向に対する車体の傾斜角又は傾斜角速度が変化する。したがって、センサで検出した車体の傾斜角又は傾斜角速度の応答波形に基づいて制御プログラムを修正することで、修正後の制御プログラムは乗員の身体的能力に応じたものとすることができる。   In the traveling body, the sensor may be a sensor that detects an inclination angle or an inclination angular velocity of the vehicle body with respect to a vertical direction. When the traveling body is swung, the occupant balances the traveling body so that the traveling body maintains an inverted state. Therefore, the inclination angle or the inclination angular velocity of the vehicle body with respect to the vertical direction changes depending on the behavior of the occupant. Therefore, by correcting the control program based on the response waveform of the vehicle body inclination angle or the inclination angular velocity detected by the sensor, the control program after the correction can be adapted to the physical ability of the occupant.

あるいは、前記センサを、水平面内における車体の位置、速度又は加速度を検出するセンサとすることもできる。走行体が揺動すると、駆動制御部は走行体を倒立状態に維持しようと駆動装置を駆動し、水平面内における車体の位置、速度又は加速度が変化する。したがって、乗員の挙動によって走行体を倒立状態に維持するための駆動制御部の出力が変化し、水平面内における車体の位置、速度又は加速度も変化する。このため、センサで検出した水平面内における車体の位置、速度又は加速度の応答波形に基づいて制御プログラムを修正することで、修正後の制御プログラムは乗員の身体的能力に応じたものとすることができる。
さらに、前記センサを、乗員の状態である乗員の脈拍又は発汗量を検出するセンサとすることもできる。乗員の脈拍又は発汗量は、乗員が不安感を感じているか否かによって変化する。したがって、センサが検出する乗員の脈拍又は発汗量の応答波形に基づいて制御プログラムを修正することで、乗員が不安感を感じることがない範囲で、走行体を軽快に走行させることができる。
Alternatively, the sensor may be a sensor that detects the position, speed, or acceleration of the vehicle body in a horizontal plane. When the traveling body swings, the drive control unit drives the drive device to maintain the traveling body in an inverted state, and the position, speed, or acceleration of the vehicle body in the horizontal plane changes. Therefore, the output of the drive control unit for maintaining the traveling body in an inverted state changes depending on the behavior of the occupant, and the position, speed, or acceleration of the vehicle body in the horizontal plane also changes. For this reason, by correcting the control program based on the response waveform of the position, speed or acceleration of the vehicle body in the horizontal plane detected by the sensor, the corrected control program may correspond to the physical ability of the occupant. it can.
Furthermore, the sensor may be a sensor that detects the occupant's pulse or sweat rate in the occupant state. The occupant's pulse or sweat volume varies depending on whether the occupant feels anxiety. Therefore, by correcting the control program based on the response waveform of the occupant's pulse or sweating amount detected by the sensor, the traveling body can be driven lightly within a range in which the occupant does not feel uneasy.

上記走行体において、駆動制御部は、車体の傾斜角又は傾斜角速度に応じて車体が倒立状態を保ち、かつ、車体の水平面内における位置、速度又は加速度に応じて車体が目標位置、目標速度又は目標加速度となるように、トルク指令値を駆動装置に出力するように構成することができる。
この走行体では、車体の傾斜角又は傾斜角速度に応じて駆動装置にトルク指令値を出力するため、車体を安定して倒立状態に維持することができ、また、車体の水平面内における位置、速度又は加速度に応じて車体が目標位置、目標速度又は目標加速度に応じて駆動装置にトルク指令値を出力するため、車体を所望の位置、速度、又は加速度で移動させることができる。
In the traveling body, the drive control unit maintains the vehicle body in an inverted state in accordance with the inclination angle or the inclination angular velocity of the vehicle body, and the vehicle body in accordance with the position, speed, or acceleration in the horizontal plane of the vehicle body. The torque command value can be output to the drive device so as to achieve the target acceleration.
In this traveling body, the torque command value is output to the drive device in accordance with the inclination angle or the inclination angular velocity of the vehicle body, so that the vehicle body can be stably maintained in an inverted state, and the position and speed of the vehicle body in the horizontal plane can be maintained. Alternatively, since the vehicle body outputs a torque command value to the driving device according to the target position, target speed, or target acceleration according to the acceleration, the vehicle body can be moved at a desired position, speed, or acceleration.

上記走行体において、修正部は、制御プログラムのうち、走行体の目標加速度の絶対値の上限値、走行体の目標速度の絶対値の上限値、及び傾斜角に対して倒立状態を維持するトルク指令値を算出するためのゲインの少なくとも一つを修正することが好ましい。これらの値を修正することで、乗員の身体的能力に応じて走行体を軽快に走行させることができる。   In the traveling body, the correction unit includes a torque that maintains an inverted state with respect to an upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body, an upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body, and an inclination angle in the control program. It is preferable to correct at least one of the gains for calculating the command value. By correcting these values, the traveling body can be driven lightly according to the physical ability of the occupant.

また、修正部は、初期トルク指令値を入力してから応答波形が安定化するまでの収束時間、初期トルク指令値を入力してから応答波形が予め設定されている予想応答波形からずれるまでの反応時間、初期トルク指令値を入力した後の応答波形の振幅の少なくとも一つに応じて制御プログラムを修正する。
発明者らの検討によれば、初期トルク指令値を入力してから応答波形が安定化するまでの収束時間は乗員のバランス能力と相関があり、初期トルク指令値を入力してから応答波形が予め設定されている予想応答波形からずれるまでの反応時間は乗員の俊敏性と相関があり、初期トルク指令値を入力した後の応答波形の振幅は車体の揺れに対する乗員の順応性と相関がある。したがって、これらの値に応じて制御プログラムを修正することで、制御プログラムを乗員の身体的能力(バランス能力、俊敏性、順応性)に応じたものとすることができる。
In addition, the correction unit is a convergence time from when the initial torque command value is input to when the response waveform is stabilized, from when the initial torque command value is input until the response waveform deviates from a preset expected response waveform. The control program is modified according to at least one of the amplitudes of the response waveforms after inputting the reaction time and the initial torque command value .
According to the inventors' investigation, the convergence time from the input of the initial torque command value to the stabilization of the response waveform has a correlation with the passenger's balance ability. The response time until deviation from the preset expected response waveform correlates with the agility of the occupant, and the amplitude of the response waveform after inputting the initial torque command value correlates with the occupant's adaptability to the body shake. . Therefore, by modifying the control program in accordance with these values, the control program can be adapted to the passenger's physical ability (balance ability, agility, adaptability).

上記走行体の一態様としては、前記修正部は、初期トルク指令値に対するセンサ出力値の応答波形の最大振幅が大きいほど、走行体の目標加速度の絶対値の上限値を小さな値に修正することが好ましい。
初期トルク指令値を入力した後の応答波形の振幅は、車体の揺れに対する乗員の順応性と相関がある。順応性の高い乗員は、車体の揺れに対してその揺れが小さくなるように自身の揺れを調整することができる。その結果、応答波形の最大振幅は小さくなる。逆に、順応性の低い乗員は、車体の揺れに対して自身の体をどう動かせばよいか分からず、不安を感じて車体の揺れとは無関係に自身の体を動かす。その結果、応答波形の最大振幅は大きくなる傾向となる。一方、車体の揺れの大きさは走行体の加減速度が影響する。そのため、車体の揺れに対する順応性の高い乗員に対しては加減速度の上限を大きくして走行体の軽快な走行性を重視した設定をすることが好ましい。順応性の低い乗員は加減速度の上限を小さくして乗員に不安感を与えないようにすることが好ましい。
As one aspect of the traveling body, the correction unit corrects the upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body to a smaller value as the maximum amplitude of the response waveform of the sensor output value with respect to the initial torque command value is larger. Is preferred.
The amplitude of the response waveform after inputting the initial torque command value correlates with the adaptability of the occupant to the body shake. A highly adaptable occupant can adjust his / her shaking so that the shaking becomes smaller with respect to the shaking of the vehicle body. As a result, the maximum amplitude of the response waveform is reduced. On the other hand, an occupant with low adaptability does not know how to move his / her body in response to the shaking of the vehicle body, and feels anxiety and moves his / her body regardless of the shaking of the vehicle body. As a result, the maximum amplitude of the response waveform tends to increase. On the other hand, the amount of shaking of the vehicle body is influenced by the acceleration / deceleration of the traveling body. For this reason, it is preferable that the upper limit of acceleration / deceleration is increased for an occupant who is highly adaptable to the shaking of the vehicle body so as to emphasize the light running performance of the traveling body. It is preferable for an occupant with low adaptability to reduce the upper limit of acceleration / deceleration so as not to cause anxiety to the occupant.

上記走行体の他の態様としては、修正部は、初期トルク指令値に対するセンサの応答波形が安定化するまでの収束時間が長いほど、前記ゲインを小さな値に修正することが好ましい。
初期トルク指令値を入力してから応答波形が安定化するまでの収束時間は乗員のバランス能力と相関がある。バランス能力の高い乗員は、車体の揺れを小さくする方向に身体を動かすことができる。その結果、応答波形の収束時間が小さくなる。そのような乗員に対しては、前記ゲインを大きく設定して車体が大きく揺れても車体の走行特性を向上させる方が乗員にとって快適性を与えることができる。逆にバランス能力の低い乗員は、車体の揺れを小さくする方向に身体を動かすことが得意ではない。その結果、応答波形の収束時間が長くなる。車体が揺れている時間が長くなると乗員は不安を感じやすくなる。そのような乗員に対しては、前記ゲインを小さく設定することによって、車体の揺れを小さくし、乗員に不安を与えることを低減できる。
As another aspect of the traveling body, it is preferable that the correction unit corrects the gain to a smaller value as the convergence time until the response waveform of the sensor with respect to the initial torque command value is stabilized is longer.
The convergence time from the input of the initial torque command value to the stabilization of the response waveform has a correlation with the passenger's balance ability. An occupant with high balance ability can move the body in a direction that reduces the shaking of the vehicle body. As a result, the response waveform convergence time is reduced. For such an occupant, it is possible to give comfort to the occupant by setting the gain large and improving the running characteristics of the vehicle body even if the vehicle body is greatly shaken. On the other hand, a passenger with low balance ability is not good at moving the body in a direction to reduce the shaking of the vehicle body. As a result, the convergence time of the response waveform becomes long. The passengers are more likely to feel anxiety when the time the vehicle is shaking is longer. For such an occupant, by setting the gain to be small, it is possible to reduce the shaking of the vehicle body and reduce anxiety for the occupant.

前記初期トルク指令値は第1周波数を成分に含む第1初期トルク指令値と、第1周波数より高い第2周波数を成分に含む第2初期トルク指令値を駆動装置に出力し、
前記修正部は、第1初期トルク指令値に対する応答波形の最大振幅が大きいほど、走行体の目標加速度の絶対値の上限値を小さな値に修正し、
第2初期トルク指令値に対する応答波形の収束時間が長いほど、前記ゲインを小さな値に修正することが好ましい。
The initial torque command value outputs a first initial torque command value including a first frequency as a component and a second initial torque command value including a second frequency higher than the first frequency as a component to the driving device,
The correction unit corrects the upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body to a smaller value as the maximum amplitude of the response waveform with respect to the first initial torque command value increases.
It is preferable that the gain is corrected to a smaller value as the convergence time of the response waveform with respect to the second initial torque command value is longer.

乗員の順応性を見るには比較的に低い周波数成分を含むトルク指令値を入力して、車体をゆっくり揺動させるほうがよい。乗員のバランス感覚を見るには比較的に高い周波数成分を含むトルク指令値を入力して車体を高速に揺動させるほうがよい。したがって、乗員のバランス感覚に合わせてゲインを修正するための第2初期トルク指令値に含む第2周波数は、乗員の順応性に合わせて目標加速度の絶対値の上限値を設定するための第1初期トルク指令値に含む第1周波数より高い方が、より的確にゲインや目標加速度の絶対値の上限値を設定することができる。   In order to check the adaptability of the occupant, it is better to input a torque command value including a relatively low frequency component and to swing the vehicle body slowly. In order to see the sense of balance of the occupant, it is better to input a torque command value including a relatively high frequency component to swing the vehicle body at high speed. Therefore, the second frequency included in the second initial torque command value for correcting the gain in accordance with the sense of balance of the occupant is the first frequency for setting the upper limit value of the absolute value of the target acceleration in accordance with the adaptability of the occupant. A higher value than the first frequency included in the initial torque command value can set the upper limit value of the absolute value of the gain or target acceleration more accurately.

前記修正部は、前記反応時間が長いほど、走行体の目標速度の絶対値の上限値を小さな値に修正することが好ましい。初期トルク指令値を入力してから応答波形が予め設定されている予想応答波形からずれるまでの反応時間は、乗員の俊敏性と相関がある。したがって、反応時間が長いほど、走行体の目標速度の絶対値の上限値を小さな値に修正することによって、乗員に不安を感じさせない程度に走行体の目標速度の上限値を設定することができる。   It is preferable that the correction unit corrects the upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body to a smaller value as the reaction time is longer. The reaction time from when the initial torque command value is input until the response waveform deviates from the preset expected response waveform correlates with the agility of the occupant. Therefore, the upper limit value of the target speed of the traveling body can be set to such an extent that the occupant does not feel uneasy by correcting the upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body to a smaller value as the reaction time is longer. .

本発明によれば、乗員を乗せた車体の倒立状態を維持しながら走行する走行体について、乗員によって異なる不安感を与えることを低減するとともに、走行体をより軽快に走行させることができるように走行体の制御プログラムを修正する技術を提供することができる。   According to the present invention, the traveling body that travels while maintaining the inverted state of the vehicle body on which the occupant is placed can be reduced in giving anxiety that varies depending on the occupant, and the traveling body can be traveled more easily. A technique for correcting a control program for a traveling body can be provided.

車体を倒立状態に維持しながら走行する走行体は、その制御プログラムを適切に構築すれば、走行体をより軽快に走行させることができる。「倒立状態」とは、主として駆動輪によって車体が接地面に対して支持されており、駆動輪にトルクを適切に付与し、鉛直方向に対する車体の傾斜角の絶対値がある特定の値を超えて増加しないように保たれている状態にあることをいう。別言すれば、「倒立状態」とは、駆動輪にトルクを適切に付与することができなければ、車体の傾斜角が一方方向に増加していき、結果的に、本来は接地面に接触するべきでない走行体の一部が接地してしまう状態をいう。
走行体を軽快に走行させる場合には、車体の傾斜角を大きく、あるいは素早く変化させる必要がある。以下では、制御プログラムによって規定される走行体の性能を走行性能と称することにする。
一方、そのような走行体は、車体を倒立状態に維持しながら走行するため、高速で走行したり、加速度の絶対値が大きいときには、乗員は車体が転倒してしまうのではないかという不安感を感じる場合がある。速度が速いと、駆動輪の接地面の僅か凹凸によっても車体の傾斜角が大きく変化するからである。また加速度が大きいときも車体の傾斜角が大きくなるからである。どの程度の走行性能で不安感を感じるかには個人差がある。大多数の人間が不安感を感じないように当初から走行性能が低くなるように制御プログラムを設定しておくと、走行体の軽快な走行性能が損なわれる。そこで、走行体を乗員に不安を与えない範囲で軽快に走行させるように、乗員に応じて制御プログラムを修正する技術が望まれる。制御プログラムの修正とは、例えば、駆動制御部が出力するトルク指令値を算出するためのゲイン、走行体の目標速度の絶対値の上限値、目標加速度の絶対値の上限値などの制御プログラム中に内在する変数を修正することが考えられる。
A traveling body that travels while maintaining the vehicle body in an inverted state can travel more easily if the control program is appropriately constructed. The “inverted state” means that the vehicle body is mainly supported by the drive wheels against the ground surface, and torque is appropriately applied to the drive wheels, and the absolute value of the vehicle body tilt angle with respect to the vertical direction exceeds a certain value. It means that it is kept so as not to increase. In other words, the “inverted state” means that if the torque cannot be applied to the drive wheels properly, the tilt angle of the vehicle body will increase in one direction, resulting in contact with the ground contact surface. A state where a part of the traveling body that should not be grounded is grounded.
When the traveling body is driven lightly, it is necessary to increase the inclination angle of the vehicle body or to change it quickly. Hereinafter, the performance of the traveling body defined by the control program is referred to as traveling performance.
On the other hand, since such a traveling body travels while maintaining the vehicle body in an inverted state, when the vehicle travels at a high speed or the acceleration has a large absolute value, the occupant may feel anxiety that the vehicle body will fall over. You may feel Higher speeds, because the inclination angle of the vehicle body is greatly changed even by a slight unevenness of the ground surface of the drive wheel. This is also because the inclination angle of the vehicle body increases when acceleration is high. There are individual differences in how much driving performance feels uneasy. If the control program is set so that the running performance is lowered from the beginning so that the majority of people do not feel uneasy, the light running performance of the running body is impaired. Therefore, a technique for correcting the control program in accordance with the occupant is desired so that the traveling body can easily travel within a range that does not cause the occupant to worry. The correction of the control program is, for example, a control program such as a gain for calculating a torque command value output by the drive control unit, an upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body, or an upper limit value of the absolute value of the target acceleration. It is conceivable to modify the variables inherent in.

発明者らの検討によれば、車体の傾斜角が変化すると、車体を倒立状態に維持しようとして乗員は車体上で自身の身体を動かす傾向があることが判明した。また、乗員が車体上で身体を動かす速さや大きさはその乗員のバランス感覚や俊敏性などの運動能力の個人差によって異なることも判明した。そして倒立状態に維持された車体上での乗員の挙動は、車体の傾斜角の応答波形に少なからず影響を与える。車体上で乗員が動くと、乗員を含む車体の重心位置や慣性モーメントが変化するからである。即ち、乗員の挙動を含む車体の傾斜角の応答波形はその乗員の運動能力の個人差により顕著に異なる。例えばバランス感覚の優れた乗員は、その乗員よりバランス感覚の優れていない乗員よりも車体が傾斜してから傾斜角が元の状態に収束するまでの時間が短い。バランス感覚の優れた乗員の挙動は、車体を倒立状態に維持する制御の安定性の向上に寄与するからである。
さらに、運動能力の優れている乗員ほど、同じ走行性能でも不安感を感じる度合いが低い傾向がある。運動能力の優れている乗員は、車体を倒立状態に維持する制御を補助するように乗員自身の身体を動かすことができるという認識があるからと考えられる。逆に運動能力の優れていない乗員は、車体の傾斜角が変化した際に、車体の傾斜角を元に戻すようにうまくは身体を動かすことができず、その結果、車体の傾斜角の応答波形も乱れ、不安を感じてしまうと考えられる。
According to the study by the inventors, it has been found that when the inclination angle of the vehicle body changes, the occupant tends to move his / her body on the vehicle body in an attempt to maintain the vehicle body in an inverted state. It was also found that the speed and size of the occupant moving the body on the car body differed depending on individual differences in the motor skills such as balance and agility of the occupant. The behavior of the occupant on the vehicle body maintained in an inverted state has a considerable influence on the response waveform of the vehicle body inclination angle. This is because when the occupant moves on the vehicle body, the position of the center of gravity and the moment of inertia of the vehicle body including the occupant change. That is, the response waveform of the inclination angle of the vehicle body including the behavior of the occupant differs significantly depending on individual differences in the occupant's athletic ability. For example, an occupant with an excellent sense of balance has a shorter time from when the vehicle body is inclined until the inclination angle converges to the original state than an occupant with less sense of balance than the occupant. This is because the behavior of the occupant with a good sense of balance contributes to the improvement of the stability of the control for maintaining the vehicle body in an inverted state.
Furthermore, passengers with excellent athletic ability tend to feel less anxious even with the same running performance. It is considered that a passenger who has excellent exercise ability recognizes that his / her own body can be moved so as to assist the control for maintaining the vehicle body in an inverted state. On the other hand, if the occupant does not have excellent motor ability, when the tilt angle of the vehicle body changes, the occupant cannot move well so that the tilt angle of the vehicle body is restored, and as a result, the response of the tilt angle of the vehicle body It seems that the waveform is disturbed and the user feels uneasy.

本発明は、乗員の運動能力の個人差は車体の傾斜角の応答波形に顕著に表れるという、車体を倒立状態に維持する走行体に特有の特徴を活用する。また、運動能力の優れていない乗員に対しては走行性能を低く設定しなければ走行体の挙動によって乗員に不安感を与える可能性が高い、という傾向を活用する。
本発明は、この特徴と傾向を利用して、走行体そのものを乗員の運動能力測定器のように活用し、乗員の運動能力を定量化してその乗員の運動能力に見合った走行特性となるように駆動制御部内の制御プログラムを修正する。走行体そのものを乗員の運動能力測定器のように活用することによって、駆動制御部内の制御プログラムを乗員の運動能力の個人差に合わせて修正することが可能となる。
The present invention makes use of a characteristic characteristic of a traveling body that maintains the vehicle body in an inverted state, in which individual differences in the occupant's athletic ability are significantly manifested in the response waveform of the vehicle body inclination angle. For a passenger who does not have excellent athletic ability, the tendency that an uneasiness is likely to be given to the passenger by the behavior of the traveling body is utilized unless the driving performance is set low.
The present invention utilizes this characteristic and tendency to utilize the traveling body itself like an occupant's athletic ability measuring device, and to quantify the occupant's athletic ability so as to obtain a running characteristic suitable for the occupant's athletic ability. Next, the control program in the drive control unit is modified. By utilizing the traveling body itself as an occupant's athletic ability measuring device, the control program in the drive control unit can be corrected according to individual differences in the athletic ability of the occupant.

具体的には、乗員が乗車したのちに車体に特定の微小な揺動を与える。そのときの車体の傾斜角の応答波形を検出する。与える揺動は、予め設定された波形のトルク指令値を駆動輪に与えることで実現する。予め設定されたトルク指令値の波形と、傾斜角の応答波形の特徴を示す変数の相関関係から、乗員の運動能力に見合った走行性能となるように駆動制御部内の制御プログラムを修正する。
乗員が乗った車体を倒立状態に維持しながら走行する走行体について、走行体そのものを乗員の運動能力測定器として活用し、乗員の運動能力に見合うように駆動制御部内の制御プログラムを修正することによって、その乗員に不安感を与えない範囲で良好な走行性能、即ち乗員にとっての快適性を与える走行体を実現することに成功した。
なお、同一の乗員でも、走行体の動作に慣れてくると、不安感を感じる走行性能の上限も高くなる。本発明では、乗員が乗車する毎に、その乗員の「慣れ」を含む走行体に対する運動能力を計測することで、同じ乗員に対しても「慣れ」の程度によって、そのときの乗員の運動能力に見合うように駆動制御部内の制御プログラムを修正することができる。
また、上記の説明では、車体の傾斜角の応答波形を例とした。車体の傾斜角の応答波形の他に、初期トルク指令値に対する駆動輪の応答波形でも同様に乗員の運動能力を計測することができる。
本明細書では、車体の傾斜角、駆動輪の位置や速度や加速度、あるいは車体に搭乗している乗員の状態を車体の状態と称する。その意味では、車体の状態とは、車体の傾斜角や位置に加えて車体の傾斜角速度、車体の速度又は加速度を含む広義の車体の位置状態と、乗員の状態を含む概念である。車体に搭乗している乗員の状態とは、例えば乗員が車体に設けられている座席の背もたれあるいは座面に加える圧力や、乗員の発汗量も車体の状態に含む意味で用いる。乗員が車体に設けられている座席の背もたれあるいは座面に加える圧力や、乗員の発汗量は適切なセンサによって計測することができる。その意味では、乗員の状態とは、センサによって計測することのできる乗員の状態と表現することができる。乗員が車体に設けられている座席の背もたれあるいは座面に加える圧力や、乗員の発汗量をセンサによって検出し、そのセンサ検出値の応答波形によっても同様に制御プログラムを乗員の運動能力に合わせて修正することができる。
Specifically, after the occupant gets on, a specific minute swing is given to the vehicle body. A response waveform of the tilt angle of the vehicle body at that time is detected. The applied swing is realized by applying a torque command value having a preset waveform to the drive wheels. The control program in the drive control unit is corrected so that the running performance is suitable for the occupant's athletic ability from the correlation between the waveform of the torque command value set in advance and the variable indicating the characteristic of the response waveform of the tilt angle.
For a traveling body that travels while maintaining the body on which the occupant rides in an inverted state, the traveling body itself is used as an occupant's athletic ability measuring device, and the control program in the drive control unit is modified to match the occupant's athletic ability. As a result, the present invention has succeeded in realizing a traveling body that provides good traveling performance, that is, comfort for the occupant within a range in which the occupant is not disturbed.
In addition, even if the same occupant gets used to the operation of the traveling body, the upper limit of the traveling performance that causes anxiety increases. In the present invention, every time an occupant gets on the vehicle, the athletic ability of the occupant at that time depends on the degree of habituation to the same occupant by measuring the athletic ability of the occupant including the habituation of the occupant. The control program in the drive control unit can be modified to meet the above.
In the above description, the response waveform of the vehicle body inclination angle is taken as an example. In addition to the response waveform of the tilt angle of the vehicle body, the occupant's athletic ability can be measured in the same manner by using the response waveform of the drive wheel to the initial torque command value.
In the present specification, the inclination angle of the vehicle body, the position, speed, and acceleration of the drive wheels, or the state of the passenger on the vehicle body is referred to as the state of the vehicle body. In that sense, the state of the vehicle body is a concept including a vehicle body position state in a broad sense including the vehicle body inclination angle speed, the vehicle body speed or acceleration, and the occupant state in addition to the vehicle body inclination angle and position. The state of the occupant on the vehicle body is used in the sense that the state of the vehicle body includes, for example, the pressure applied by the occupant to the back or seat of the seat provided on the vehicle body and the amount of sweating of the occupant. The pressure applied to the backrest or seat surface of the seat provided by the occupant on the vehicle body and the sweating amount of the occupant can be measured by an appropriate sensor. In that sense, the occupant state can be expressed as an occupant state that can be measured by a sensor. The sensor detects the pressure applied to the back or seat of the seat provided on the vehicle body and the sweating volume of the occupant by the sensor, and the control program is also matched to the occupant's motor ability by the response waveform of the sensor detection value. It can be corrected.

実施例の主要な特徴を列記する。
(第1形態) 車体には乗員が着座する座席が設けられており、その座席の背もたれに乗員の背面の圧力を検出する圧力検出器を備えており、圧力検出器によって検出された圧力が、乗員が座席に正常に着座したときの圧力よりも大きい場合には、走行体を前方へ加速する目標加速度の上限値よりも走行体を後方へ加速する目標加速度の上限値を小さく設定することが好ましい。なお、「走行体を後方へ加速する目標加速度の上限値」とは、走行体の前方を加速度の正の向きとした場合に加速度の下限値に相当する。
The main features of the examples are listed.
(First embodiment) The vehicle body is provided with a seat on which the occupant sits, and the back of the seat is provided with a pressure detector that detects the pressure on the back of the occupant, and the pressure detected by the pressure detector is If the pressure is higher than when the occupant normally sits on the seat, the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body backward may be set smaller than the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body forward. preferable. The “upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body rearward” corresponds to a lower limit value of acceleration when the forward direction of the traveling body is a positive direction of acceleration.

まず、図1を参照して実施例の走行体10の概要を説明する。図1は実施例の走行体10の全体構成を模式的に示す図である。走行体10は、車体12と、2つの駆動輪14L、14Rと、補助輪20を備えている。車体12は、車体本体12aと、車体本体12aと駆動輪14R、14Lの車軸とを連結する連結部12bとで構成されている。なお、車体本体12aは内部にバッテリなどを搭載している。図1では、車体本体12aに搭載された装置を見易くするために、車体本体12aの底面以外の面を省略して描いてある。
2つの駆動輪14R、14Lは、略同一の車軸Cの回りで車体12に対して回転可能となっている。補助輪20は、補助輪移動部材18を介して車体12に取り付けられている。補助輪20は、補助輪移動部材18によって、車体12が倒立状態に制御されていない状態のときに駆動輪14R、14Lとともに接地面に接地するように車体12の下前方に移動される。図1は、補助輪20が車体12の下前方に移動したときの状態を示している。補助輪20が駆動輪14R、14Lとともに接地面に接地することによって、走行体10は、車体12が倒立状態に制御されていないときであっても車体12を転倒させることなく接地面に対して安定した姿勢を維持することができる。なお、走行体10の車体12が2つの駆動輪14R、14Lにより倒立状態に維持されるように制御されると、補助輪移動部材18は補助輪20を上方へ移動させる。
First, with reference to FIG. 1, the outline | summary of the traveling body 10 of an Example is demonstrated. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a traveling body 10 according to the embodiment. The traveling body 10 includes a vehicle body 12, two drive wheels 14L and 14R, and auxiliary wheels 20. The vehicle body 12 includes a vehicle body 12a and a connecting portion 12b that connects the vehicle body 12a and the axles of the drive wheels 14R and 14L. The vehicle body 12a has a battery or the like mounted therein. In FIG. 1, in order to make the device mounted on the vehicle body 12a easier to see, the surface other than the bottom surface of the vehicle body 12a is omitted.
The two drive wheels 14R and 14L are rotatable with respect to the vehicle body 12 around substantially the same axle C. The auxiliary wheel 20 is attached to the vehicle body 12 via the auxiliary wheel moving member 18. The auxiliary wheel 20 is moved to the lower front side of the vehicle body 12 by the auxiliary wheel moving member 18 so as to be grounded to the ground surface together with the drive wheels 14R and 14L when the vehicle body 12 is not controlled to be inverted. FIG. 1 shows a state when the auxiliary wheel 20 moves to the lower front side of the vehicle body 12. When the auxiliary wheel 20 contacts the ground surface together with the drive wheels 14R and 14L, the traveling body 10 does not fall over the vehicle body 12 with respect to the ground surface even when the vehicle body 12 is not controlled to be inverted. A stable posture can be maintained. When the vehicle body 12 of the traveling body 10 is controlled to be maintained in an inverted state by the two drive wheels 14R and 14L, the auxiliary wheel moving member 18 moves the auxiliary wheel 20 upward.

車体12の上部には、乗員が着座するための座席22が取り付けられている。なお、図1では車体本体12aに搭載された他の部品を説明しやすいように、車体12に取り付けられた状態の座席22を2点鎖線で示している。また車体本体12aから取り外した状態の座席22を実線で示している。座席22の背もたれ部分には、座席22に着座した乗員が背もたれに加える圧力を検出するための感圧センサ34が取り付けられている。感圧センサ34は後述する制御装置28に接続されている。感圧センサ34の機能については、後述する本実施例の変形例で説明する。
車体12には、駆動輪14Rにトルクを与えるためのモータ16R(駆動装置)が取り付けられている。同様に駆動輪14Lにトルクを与えるためのモータ16L(駆動装置)が取り付けられている。車体12の駆動輪14Rの付近には、駆動輪14Rの回転角を検出するためのエンコーダ24Rが取り付けられている。同様に駆動輪14Lの付近には、駆動輪14Lの回転角を検出するためのエンコーダ24Lが取り付けられている。
A seat 22 on which an occupant sits is attached to the upper portion of the vehicle body 12. In FIG. 1, the seat 22 attached to the vehicle body 12 is indicated by a two-dot chain line in order to facilitate description of other components mounted on the vehicle body 12 a. In addition, the seat 22 removed from the vehicle body 12a is indicated by a solid line. A pressure sensor 34 for detecting the pressure applied to the backrest by the occupant seated in the seat 22 is attached to the backrest portion of the seat 22. The pressure sensor 34 is connected to a control device 28 described later. The function of the pressure sensor 34 will be described in a modification of the present embodiment described later.
A motor 16R (drive device) for applying torque to the drive wheels 14R is attached to the vehicle body 12. Similarly, a motor 16L (drive device) for applying torque to the drive wheel 14L is attached. An encoder 24R for detecting the rotation angle of the drive wheel 14R is attached in the vicinity of the drive wheel 14R of the vehicle body 12. Similarly, an encoder 24L for detecting the rotation angle of the drive wheel 14L is attached in the vicinity of the drive wheel 14L.

車体本体12aには、車体12の鉛直方向に対する傾斜角を検出するための傾斜角センサ26と、走行体の全体を制御するための制御装置28と、制御装置28やモータ16R、16Lに電源を供給するためのバッテリ30が搭載されている。傾斜角センサ26は、実際には車体12の傾斜角速度を検出するジャイロであり、ジャイロが出力する車体12の傾斜角速度を制御装置28内で積分して車体12の傾斜角を求める。本明細書では説明を簡単にするため、傾斜角センサ26が車体12の鉛直方向に対する傾斜角を検出するものとして説明を続ける。
制御装置28には、座席22に着座した乗員が走行体10の起動・停止の指令や、走行指令を入力するための入力装置32が接続されている。
The vehicle body 12a includes a tilt angle sensor 26 for detecting the tilt angle of the vehicle body 12 with respect to the vertical direction, a control device 28 for controlling the entire traveling body, and a power source for the control device 28 and motors 16R and 16L. A battery 30 for supply is mounted. The tilt angle sensor 26 is actually a gyro that detects the tilt angular velocity of the vehicle body 12. The tilt angle velocity of the vehicle body 12 output by the gyro is integrated in the control device 28 to obtain the tilt angle of the vehicle body 12. In this specification, in order to simplify the description, the description will be continued assuming that the tilt angle sensor 26 detects the tilt angle of the vehicle body 12 with respect to the vertical direction.
Connected to the control device 28 is an input device 32 for an occupant seated in the seat 22 to input a start / stop command of the traveling body 10 and a travel command.

次に走行体10の動作について概要を説明する。なお、以下では2つの駆動輪14R、14Lを総称する場合には英文字R、Lを略して駆動輪14と記すことにする。モータ16R、16Lについても総称する場合にはモータ16と記すことにする。エンコーダ24R、24Lについても総称する場合にはエンコーダ24と記すことにする。
乗員が座席22に着座して入力装置32の起動スイッチを入れると制御装置28が作動を開始する。制御装置28は、補助輪20を上方へ移動させる。同時に、傾斜センサ26から車体12の傾斜角を取得して傾斜角を略一定に維持するように、モータ16に対してトルク指令値を出力する。モータ16はトルク指令値に従って駆動輪14を駆動する。駆動輪14が駆動、即ち回転することによって車体12の傾斜角が略一定に維持される。即ち、車体12が倒立状態に維持される。
車体12が倒立状態に維持されると、制御装置28は、走行性能を規定する制御プログラムの修正処理を行う。制御プログラムの修正処理とは、モータ16を駆動することによって、車体12に微小な揺動を与え、そのときの乗員を含めた車体12の傾斜角の応答波形に基づいて、その乗員の運動能力に合わせて制御装置内の制御プログラムを修正する処理である。
制御プログラムの修正処理が終了すると、制御装置は乗員からの走行指令を受け付けるようになる。例えば乗員が走行体10を前や後ろ、あるいは旋回するように走行指令を入力装置32に入力すると、制御装置28は車体12を倒立状態に維持したまま、走行指令に従って走行体10が走行するように夫々のモータ16へトルク指令値を出力する。制御プログラムの修正処理により、走行体10の走行性能は乗員に不安感を与えないように修正されているので乗員は走行体10を快適に走行させることができる。
なお、本実施例における制御プログラムの修正は、制御プログラムに内在する制御変数を修正する処理である。その意味で、以下では、「制御プログラムの修正」という表現の代わりに「制御変数の修正」という表現を用いる。本実施例で修正の対象となる制御変数については後述する。
Next, an outline of the operation of the traveling body 10 will be described. In the following description, when the two drive wheels 14R and 14L are collectively referred to, the English letters R and L are abbreviated as the drive wheels 14. The motors 16R and 16L are also referred to as the motor 16 when collectively referred to. The encoders 24R and 24L are also referred to as an encoder 24 when collectively referred to.
When the passenger sits on the seat 22 and turns on the start-up switch of the input device 32, the control device 28 starts operating. The control device 28 moves the auxiliary wheel 20 upward. At the same time, the torque command value is output to the motor 16 so as to acquire the tilt angle of the vehicle body 12 from the tilt sensor 26 and maintain the tilt angle substantially constant. The motor 16 drives the drive wheels 14 according to the torque command value. When the driving wheel 14 is driven, that is, rotated, the inclination angle of the vehicle body 12 is maintained substantially constant. That is, the vehicle body 12 is maintained in an inverted state.
When the vehicle body 12 is maintained in the inverted state, the control device 28 performs a correction process for the control program that defines the running performance. The control program correction process means that the motor 16 is driven to cause the vehicle body 12 to swing slightly, and based on the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 including the passenger at that time, the occupant's ability to move This is a process for correcting the control program in the control device in accordance with the above.
When the correction process of the control program is completed, the control device receives a travel command from the occupant. For example, when the occupant inputs a travel command to the input device 32 so as to turn the traveling body 10 forward, backward, or turn, the control device 28 causes the traveling body 10 to travel according to the traveling command while maintaining the vehicle body 12 in an inverted state. The torque command value is output to each motor 16. By the correction process of the control program, the traveling performance of the traveling body 10 is modified so as not to give the passenger anxiety, so that the passenger can travel the traveling body 10 comfortably.
The correction of the control program in the present embodiment is a process for correcting the control variable inherent in the control program. In this sense, hereinafter, the expression “control variable modification” is used instead of the expression “control program modification”. Control variables to be corrected in this embodiment will be described later.

次に図2を参照して車体12の傾斜角について説明する。図2は乗員60が乗車して車体12が倒立状態に維持された状態の走行体10の側面の模式図である。なお、図2では、車体12の傾斜角の説明に必要な部品以外は図示を省略してある。本実施例の走行体10では、駆動輪14の車軸Cから車体12の連結部12bに沿った方向に伸びる仮想線Lを仮定する。この仮想線Lと鉛直方向Gとのなす角が傾斜角θである。本実施例の走行体10は略同一の車軸Cを有する2つの駆動輪14を有しているため、車体12の傾斜角θは、鉛直方向Gに対する車体12の前後方向の角度となる。傾斜角θは、車体12に取り付けられた傾斜角センサ26によって検出される。   Next, the inclination angle of the vehicle body 12 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic side view of the traveling body 10 in a state where the occupant 60 gets on and the vehicle body 12 is maintained in an inverted state. In FIG. 2, illustrations of components other than those necessary for explaining the inclination angle of the vehicle body 12 are omitted. In the traveling body 10 of the present embodiment, an imaginary line L extending from the axle C of the drive wheel 14 in the direction along the connecting portion 12b of the vehicle body 12 is assumed. An angle formed by the imaginary line L and the vertical direction G is an inclination angle θ. Since the traveling body 10 of this embodiment has two drive wheels 14 having substantially the same axle C, the inclination angle θ of the vehicle body 12 is an angle in the front-rear direction of the vehicle body 12 with respect to the vertical direction G. The inclination angle θ is detected by an inclination angle sensor 26 attached to the vehicle body 12.

次に図3のブロック図を参照して走行体10の制御について説明する。
制御装置28はその内部に、駆動制御部40と、初期指令値出力部42と、修正部44と、修正用データ記憶部46を有する。
駆動制御部40は、車体12を倒立状態に維持しながら入力装置32からの走行指令に従って走行体10を走行させるためのトルク指令値を計算し、計算されたトルク指令値をモータ16に出力する。
初期指令値出力部42は、駆動制御部40内の制御変数の修正処理を行う際に、モータ16へ初期トルク指令値を出力する。
修正部44は、車体12に取り付けられた傾斜角センサ26によって検出される、初期トルク指令値に対する車体12の傾斜角の応答波形から駆動制御部40内の制御変数の修正値を求め、求めた修正値によって駆動制御部40内の制御変数を修正する。なお、図6に示した、修正部44から駆動制御部40へ向って斜めに描かれている線Sは、修正部44によって駆動制御部40内の制御変数が修正されることを示している。
修正用データ記憶部46には、初期指令値出力部42が出力すべき種々の初期トルク指令値の波形データと、車体12の傾斜角の応答波形と制御変数の修正値の対応関係を定めたデータが記憶されている。
本実施例では、乗員の運動能力に合わせて駆動制御部の制御プログラムを修正する処理は制御プログラムに内在する制御変数の修正を行うものである。従って制御プログラムそのものについては説明を割愛する。但し、トルク指令値を生成する際には、まず、走行体の目標速度が設定され、その目標速度へ達するための目標加速度が設定される。そして設定された目標加速度を走行体10で実現するようにトルク指令値が設定される。駆動制御部40内に実装されるアルゴリズムには種々の構造のものが利用可能であるが、いずれのアルゴリズムであっても、そのアルゴリズムは、走行体10の目標速度の絶対値の上限値を制限する速度リミッタ50を備える。また、走行体10の目標加速度の絶対値の上限値を制限する加速度リミッタ52を備える。また、目標加速度の値をトルク指令値に変換する際のゲイン乗算器54を備える。図3では、駆動制御部40内の詳細なアルゴリズムは図示を省略しているが、駆動制御部40内に速度リミッタ50、加速度リミッタ52、ゲイン乗算器54がそのアルゴリズムに内在していることを模式的に示すために、駆動制御部40内に速度リミッタ50、加速度リミッタ52、ゲイン乗算器54を描いてある。駆動制御部40内で算出される目標速度の絶対値の上限値、即ち速度リミッタ50の初期設定値はVLに設定されている。また、目標加速度の絶対値の上限値、即ち加速度リミッタ52の初期設定値はGLに設定されている。また、ゲイン乗算器54のゲインの初期値はKに設定されている。本実施例の走行体10では、修正する対象となる制御変数は、速度リミッタ50の初期設定値VL、加速度リミッタ52の初期設定値GL、ゲインの初期値Kの3種である。
Next, the control of the traveling body 10 will be described with reference to the block diagram of FIG.
The control device 28 includes a drive control unit 40, an initial command value output unit 42, a correction unit 44, and a correction data storage unit 46 therein.
The drive control unit 40 calculates a torque command value for causing the traveling body 10 to travel according to the travel command from the input device 32 while maintaining the vehicle body 12 in an inverted state, and outputs the calculated torque command value to the motor 16. .
The initial command value output unit 42 outputs an initial torque command value to the motor 16 when the control variable correction process in the drive control unit 40 is performed.
The correction unit 44 calculates a correction value of the control variable in the drive control unit 40 from the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 with respect to the initial torque command value detected by the inclination angle sensor 26 attached to the vehicle body 12. The control variable in the drive control unit 40 is corrected with the correction value. In addition, the line S drawn diagonally from the correction unit 44 to the drive control unit 40 shown in FIG. 6 indicates that the control variable in the drive control unit 40 is corrected by the correction unit 44. .
In the correction data storage unit 46, the correspondence between the waveform data of various initial torque command values to be output by the initial command value output unit 42, the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12, and the correction values of the control variables are defined. Data is stored.
In the present embodiment, the process of correcting the control program of the drive control unit in accordance with the occupant's athletic ability is to correct the control variable inherent in the control program. Therefore, explanation of the control program itself is omitted. However, when generating the torque command value, first, the target speed of the traveling body is set, and the target acceleration for reaching the target speed is set. Then, the torque command value is set so that the set target acceleration is realized by the traveling body 10. Various algorithms can be used for the algorithm implemented in the drive control unit 40, but any algorithm limits the upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body 10. A speed limiter 50 is provided. Moreover, the acceleration limiter 52 which restrict | limits the upper limit of the absolute value of the target acceleration of the traveling body 10 is provided. In addition, a gain multiplier 54 for converting the target acceleration value into the torque command value is provided. In FIG. 3, although the detailed algorithm in the drive control unit 40 is not shown, the speed limiter 50, the acceleration limiter 52, and the gain multiplier 54 are inherent in the drive control unit 40. For the sake of illustration, a speed limiter 50, an acceleration limiter 52, and a gain multiplier 54 are drawn in the drive control unit 40. The upper limit value of the absolute value of the target speed calculated in the drive control unit 40, that is, the initial set value of the speed limiter 50 is set to VL. The upper limit value of the absolute value of the target acceleration, that is, the initial set value of the acceleration limiter 52 is set to GL. The initial gain value of the gain multiplier 54 is set to K. In the traveling body 10 of this embodiment, there are three types of control variables to be corrected: the initial set value VL of the speed limiter 50, the initial set value GL of the acceleration limiter 52, and the initial gain value K.

次に図4から図6を参照して、制御変数の修正処理の原理を説明する。図4は、図3に示した初期指令値出力部42が所定の波形の初期トルク指令値を出力した際に車体12が前後に揺動する様子を模式的に示している。初期指令値出力部42が初期トルク指令値を出力する前は、車体12は略一定の傾斜角を維持して倒立状態にある。ここで初期指令値出力部42が例えば微小振幅で所定期間継続する正弦波で与えられる初期トルク指令値をモータ16に出力すると、駆動輪14は矢印56に示すように前後に揺動する。駆動輪14が図面上で時計周りに回転すると、その反動で車体12は後方へ傾斜する。逆に駆動輪14が図面上で反時計周りに回転すると、その反動で車体12は前方へ傾斜する。その結果、矢印58で示すように車体12に固定された仮想線Lが前後に揺動する。即ち、車体12が前後に揺動する。図4では乗員60の姿勢は固定して描かれているが、実際には車体12が揺動すると、乗員は次の図5や図6に示すように、車体12の傾斜角を元に戻そうとその身体を動かす。   Next, the principle of the control variable correction process will be described with reference to FIGS. FIG. 4 schematically shows how the vehicle body 12 swings back and forth when the initial command value output unit 42 shown in FIG. 3 outputs an initial torque command value having a predetermined waveform. Before the initial command value output unit 42 outputs the initial torque command value, the vehicle body 12 is in an inverted state while maintaining a substantially constant tilt angle. Here, when the initial command value output unit 42 outputs, for example, an initial torque command value given by a sine wave having a minute amplitude and continuing for a predetermined period to the motor 16, the drive wheel 14 swings back and forth as indicated by an arrow 56. When the driving wheel 14 rotates clockwise in the drawing, the vehicle body 12 tilts backward due to the reaction. Conversely, when the drive wheel 14 rotates counterclockwise on the drawing, the vehicle body 12 tilts forward due to the reaction. As a result, as indicated by an arrow 58, the imaginary line L fixed to the vehicle body 12 swings back and forth. That is, the vehicle body 12 swings back and forth. In FIG. 4, the posture of the occupant 60 is illustrated as being fixed. However, when the vehicle body 12 is actually swung, the occupant returns the inclination angle of the vehicle body 12 to the original position as shown in FIGS. 5 and 6. Move that body.

例えば図5は、車体12が後方に傾斜したときの乗員60の挙動を模式的に示している。図5に示すように、車体12が後方に傾斜すると、乗員は車体12を前方に傾斜させようとして上半身を前傾させる。場合によっては、足を前方へ付き出すようにしてまで車体12を前方へ傾斜させようとすることもあり得る。
また、図6は、車体12が前方へ傾斜したときの乗員60の挙動を模式的に示している。図6に示すように、車体12が前方に傾斜すると、乗員は車体12を後方に傾斜させようとして上半身を後傾させる。場合によっては、足を縮めるようにしてまで車体12を後方へ傾斜させようとすることもあり得る。なお、図5や図6では、説明を理解しやすくするために乗員60の姿勢を誇張して描いている。
For example, FIG. 5 schematically shows the behavior of the occupant 60 when the vehicle body 12 tilts backward. As shown in FIG. 5, when the vehicle body 12 tilts backward, the occupant tilts the upper body forward so as to tilt the vehicle body 12 forward. In some cases, the vehicle body 12 may be inclined forward until the foot is pushed forward.
FIG. 6 schematically illustrates the behavior of the occupant 60 when the vehicle body 12 is tilted forward. As shown in FIG. 6, when the vehicle body 12 tilts forward, the occupant tilts the upper body backward in an attempt to tilt the vehicle body 12 backward. In some cases, the vehicle body 12 may be inclined backwards until the foot is retracted. In FIG. 5 and FIG. 6, the posture of the occupant 60 is exaggerated for easy understanding of the description.

このように、車体12が前後に揺動すると、乗員は車体の傾斜角を元へ戻すようにその身体を車体12上で動かす。車体12を倒立状態に維持する走行体では、車体12上での乗員の挙動により、乗員を含む車体の重心位置や慣性モーメントなどの物理的特性が変化する。このような走行体では、倒立状態に維持する制御対象である車体12の物理的特性の変化に対する車体12の傾斜角の変化の感度が高い。そのため、初期トルク指令値に対する車体12の傾斜角の応答波形は、乗員の挙動により大きく異なるものとなる。そして乗員の挙動は、バランス感覚や、俊敏性や、順応性等、個々人の乗員の運動能力によって異なる。さらに車体12上での乗員の挙動は、その乗員が車体12の傾斜に対して不安感をどの程度感じるかによっても異なる。
例えば、運動能力に優れており、車体12の前後の揺動に対して不安感を感じない乗員は、身体を動かさないか、傾斜角の揺動を抑えるように身体を動かすことができるため、初期トルク指令値による駆動輪14の揺動が停止した後に車体傾斜角の応答波形が収束するまでの時間(収束時間)は短くなる。逆に、運動能力が優れておらず、車体12の揺動に対して不安感を感じる乗員は、傾斜角を元に戻そうと身体を大きく動かす。しかし運動能力が優れていない場合、傾斜角の揺動を低減する方向にうまく身体を動かすことができないため、収束時間が長くなる。概略して言えば、運動能力が優れている乗員ほど、また不安感を感じない乗員ほど、初期トルク指令値に対する車体12の傾斜角の応答波形は、きれいな波形で収束する。従って初期トルク指令値に対する車体12の傾斜角の応答波形の特徴を表す値(例えば収束時間や振幅など)によって、その乗員の運動能力と不安感の度合いをある程度定量化することができる。即ち、走行体10そのものを、乗員の運動能力を定量化する測定器として利用することができる。そこで、初期トルク指令値に対する車体12の傾斜角の応答波形に基づいて駆動制御部40内の制御変数を修正することによって、その乗員の運動能力に適した走行性能を備えた走行体10を実現できる。
In this way, when the vehicle body 12 swings back and forth, the occupant moves the body on the vehicle body 12 so that the inclination angle of the vehicle body is restored. In a traveling body that maintains the vehicle body 12 in an inverted state, physical characteristics such as the position of the center of gravity of the vehicle body including the occupant and the moment of inertia change depending on the behavior of the occupant on the vehicle body 12. In such a traveling body, the sensitivity of the change in the inclination angle of the vehicle body 12 with respect to the change in the physical characteristics of the vehicle body 12 to be controlled is maintained high. For this reason, the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 with respect to the initial torque command value varies greatly depending on the behavior of the occupant. The behavior of the occupant varies depending on the individual occupant's athletic ability such as sense of balance, agility and adaptability. Furthermore, the behavior of the occupant on the vehicle body 12 varies depending on how much the passenger feels anxiety with respect to the inclination of the vehicle body 12.
For example, an occupant who has excellent athletic ability and does not feel anxious about swinging the vehicle body 12 back and forth can move the body so as not to move the body or to suppress swinging of the inclination angle. The time (convergence time) until the response waveform of the vehicle body inclination angle converges after the oscillation of the drive wheel 14 by the initial torque command value stops is shortened. Conversely, an occupant who does not have excellent exercise ability and feels uneasy about the swing of the vehicle body 12 moves his body greatly so as to restore the inclination angle. However, if the exercise ability is not excellent, the body cannot move well in the direction to reduce the swing of the tilt angle, and therefore the convergence time becomes long. In summary, the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 with respect to the initial torque command value converges with a clean waveform as the occupant has excellent athletic ability and does not feel uneasy. Therefore, the occupant's motor ability and the degree of anxiety can be quantified to some extent by the value (for example, convergence time, amplitude, etc.) representing the characteristic of the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 with respect to the initial torque command value. That is, the traveling body 10 itself can be used as a measuring instrument that quantifies the occupant's athletic ability. Therefore, by correcting the control variable in the drive control unit 40 based on the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 with respect to the initial torque command value, the traveling body 10 having a traveling performance suitable for the occupant's motor ability is realized. it can.

発明者らの種々の実験によると、矩形波やパルス波等の高周波を含む波形の初期トルク指令値を与えたときの車体12の傾斜角の応答波形の収束時間は、乗員のバランス感覚の指標になることが判明した。乗員のバランス感覚が良ければ、何らかの要因で車体12の傾斜角が大きくなった際に、素早く元の安定した倒立状態に戻すように駆動輪14に大きなトルク指令値を与えても乗員はこれに反応できることを意味する。逆に乗員のバランス感覚が悪い場合には、車体12の傾斜角が大きくなった際に、素早く元の安定した倒立状態に戻すように駆動輪14に大きなトルク指令値を与えると、乗員はバランスを崩し不安感を感じることになる。車体12の傾斜角が大きくなった際に、元の安定した倒立状態に戻すように駆動輪14に与えるトルクの大きさは、傾斜角をフィードバックして駆動装置へのトルク指令値を出力するフィードバック制御系の一巡伝達関数のゲインの大きさ(図3に示すゲイン乗算器54内のゲインの大きさ)で規定できる。従って、高周波を含む波形の初期トルク指令値を与えた場合の車体12の傾斜角の応答波形の収束時間が長いほど、ゲイン乗算器54に設定されているゲインの値を初期値からそれよりも小さい値に修正する。   According to various experiments by the inventors, the convergence time of the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 when an initial torque command value including a waveform including a high frequency such as a rectangular wave or a pulse wave is given is an indicator of the occupant's sense of balance. Turned out to be. If the sense of balance of the occupant is good, even if a large torque command value is given to the drive wheels 14 so that the vehicle body 12 is quickly returned to the original stable inverted state when the inclination angle of the vehicle body 12 increases for some reason, It means that it can react. On the other hand, if the occupant's sense of balance is poor, when the vehicle body 12 is tilted to a large angle, if a large torque command value is given to the drive wheels 14 to quickly return to the original stable inverted state, the occupant is balanced. You will feel a sense of anxiety. When the inclination angle of the vehicle body 12 increases, the magnitude of the torque applied to the drive wheels 14 so as to return to the original stable inverted state is a feedback that feeds back the inclination angle and outputs a torque command value to the drive device. It can be defined by the magnitude of the gain of the loop transfer function of the control system (the magnitude of the gain in the gain multiplier 54 shown in FIG. 3). Therefore, the longer the convergence time of the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 when the initial torque command value of the waveform including the high frequency is given, the gain value set in the gain multiplier 54 is changed from the initial value to the initial value. Correct to a smaller value.

また発明者らの実験によると、矩形波やパルス波等の高周波を含む波形の初期トルク指令値を与えてから乗員が動作を起こすまでの時間(反応時間)は、乗員の俊敏性の指標になることが判明した。乗員の反応時間が長いほど、走行体10の目標速度の絶対値の上限値を小さく修正する。速度が速くなるほど、駆動輪14が接地面の僅か凹凸に触れた際に車体の傾斜角が急激に変化するからである。   According to the experiments by the inventors, the time (reaction time) from when the initial torque command value of a waveform including a high frequency such as a rectangular wave or a pulse wave is given until the occupant takes action is an index of the agility of the occupant. Turned out to be. The longer the occupant reaction time, the smaller the upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body 10 is corrected. This is because as the speed increases, the inclination angle of the vehicle body changes more rapidly when the drive wheel 14 touches the slight unevenness of the ground contact surface.

さらに、発明者らの実験によると、より低周波の波形の初期トルク値を与えたときの車体12の傾斜角の応答波形の最大振幅は、乗員の順応性の指標になることが判明した。ここでいう順応性とは、バランス感覚に近いものであるが、車体12の傾斜角がゆっくり変化する場合に対して身体の動きを同調させる能力を意味する。この順能性が優れていない乗員に対しては、目標加速度の絶対値の上限値を小さく修正する。加速度の絶対値が大きいと、傾斜角は大きく変化するからである。   Furthermore, according to experiments by the inventors, it has been found that the maximum amplitude of the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 when an initial torque value having a lower frequency waveform is given serves as an index of passenger adaptability. The adaptability here is close to a sense of balance, but means the ability to synchronize the movement of the body with respect to the case where the inclination angle of the vehicle body 12 changes slowly. For an occupant who is not excellent in flexibility, the upper limit value of the absolute value of the target acceleration is corrected to be small. This is because if the absolute value of acceleration is large, the tilt angle changes greatly.

次に図7から図9を参照して、制御変数の修正処理を具体例を挙げて説明する。図7から図9は、ある乗員Aが走行体10に乗車したときに、乗員Aの運動能力に合わせて制御変数を修正する処理を説明する図である。図7は、ゲインの初期値Kの修正値を求める処理を説明する図である。図8は、目標速度の絶対値の上限値の初期値VLの修正値を求める処理を説明する図である。図9は、目標加速度の絶対値の上限値の初期値GLの修正値を求める処理を説明する図である。   Next, with reference to FIGS. 7 to 9, the control variable correction process will be described with a specific example. FIGS. 7 to 9 are diagrams illustrating a process of correcting the control variable in accordance with the exercising ability of the occupant A when a certain occupant A gets on the traveling body 10. FIG. 7 is a diagram illustrating a process for obtaining a correction value for the initial gain value K. FIG. 8 is a diagram illustrating a process for obtaining a correction value of the initial value VL of the upper limit value of the absolute value of the target speed. FIG. 9 is a diagram illustrating a process for obtaining a correction value of the initial value GL of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration.

図7(A)は、初期指令値出力部42(図3参照)が出力する初期トルク指令値の波形を示す図である。図7(B)は、図7(A)の図に示した波形の初期トルク指令値が与えられた場合における、乗員Aが乗車した車体12の傾斜角の応答波形を示す図である。図7(C)は、図7(B)に示した車体12の応答波形から、制御変数のひとつであるゲイン(図3のゲイン乗算器に設定されている)の初期値Kの修正値を求める図である。図7(C)のグラフの縦軸はゲインの修正値である。また横軸は後述する収束時間である。図7(C)のグラフは、収束時間が長くなるほどゲインの修正値が小さくなるように設定されるグラフとなっている。なお、図7(A)に示す初期トルク指令値の波形のデータは、修正用データ記憶部46(図3参照)に格納されている。同様に、図7(C)のグラフ、即ち、応答波形の収束時間とゲインの修正値との対応関係を定めるデータも修正用データ記憶部46(図3参照)に格納されている。   FIG. 7A is a diagram showing a waveform of an initial torque command value output by the initial command value output unit 42 (see FIG. 3). FIG. 7B is a diagram showing a response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 on which the occupant A has boarded when the initial torque command value having the waveform shown in FIG. 7A is given. 7C shows a correction value of the initial value K of the gain (set in the gain multiplier of FIG. 3), which is one of the control variables, from the response waveform of the vehicle body 12 shown in FIG. 7B. FIG. The vertical axis of the graph in FIG. 7C is a gain correction value. The horizontal axis is the convergence time described later. The graph of FIG. 7C is a graph that is set so that the correction value of the gain becomes smaller as the convergence time becomes longer. The waveform data of the initial torque command value shown in FIG. 7A is stored in the correction data storage unit 46 (see FIG. 3). Similarly, the graph of FIG. 7C, that is, data for defining the correspondence between the response waveform convergence time and the gain correction value is also stored in the correction data storage unit 46 (see FIG. 3).

まず図7を参照してゲインの修正値を求める処理を説明する。
乗員Aが座席22(図1参照)に乗車して起動スイッチを入力した後、制御装置28が作動を開始して車体12が倒立状態に維持されると、図3に示す初期指令値出力部42が修正用データ記憶部46を参照して出力すべきトルク指令値の波形データを取得する。そして取得したトルク指令値をモータ16に出力する。このとき初期指令値出力部42が出力する初期トルク指令値の波形は、図7(A)に示すように時刻t0で立ち上がる矩形波である。矩形波は高周波成分を含む。高周波成分を含む波形の初期トルク指令値に対する車体傾斜角の応答波形からゲインの修正値を求める。
この初期トルク指令値に対する車体12の傾斜角の応答波形は、図7(B)に示すように時間t1で収束する波形となる。車体12の傾斜角は、図3に示す傾斜角センサ26により検出されて修正部44に送られる。図7(B)の応答波形は、図3に示す修正部44で取得される。次に修正部44は、応答波形の収束時間とゲインの修正値との対応関係を示すグラフ(図7(C))を参照して、収束時間t1の場合のゲインKの修正値KAを得る。そして得られたゲインKの修正値KAによって、図3に示すゲイン乗算器54内のゲインを初期値Kから修正値KAに修正する。
また、収束時間が例えばより短いt2であった場合には、図7(C)のグラフから、収束時間t2に対応するゲインの修正値はKBとなる。この場合には、ゲイン乗算器54内のゲインを初期値Kよりも大きい修正値KBに修正する。収束時間が長いほどゲインの値を小さい値に修正する、とは逆にいえば、収束時間が短いほど、ゲインの値を大きい値に修正することを意味する。
なお、図7(C)には、ゲインの初期値Kの値も示されている。収束時間が図7(C)に示すtaの間であった場合には、ゲインの値は初期値Kのままとなる。
また、図7(A)に示す矩形波の初期トルク指令値は、後述する図9(A)で示す他の初期トルク指令値の波形の周波数(請求項の「第1周波数」に相当する)より高い周波数(第2周波数)の成分を含むものである。第1周波数より高い第2周波数を成分に含む図7(A)に示す矩形波の初期トルク指令値が請求項の第2初期トルク指令値の一態様に相当する
First, a process for obtaining a gain correction value will be described with reference to FIG.
After the occupant A gets on the seat 22 (see FIG. 1) and inputs the activation switch, when the control device 28 starts operating and the vehicle body 12 is maintained in the inverted state, the initial command value output unit shown in FIG. 42 acquires waveform data of a torque command value to be output with reference to the correction data storage unit 46. The acquired torque command value is output to the motor 16. At this time, the waveform of the initial torque command value output by the initial command value output unit 42 is a rectangular wave that rises at time t0 as shown in FIG. The rectangular wave includes a high frequency component. The gain correction value is obtained from the response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the initial torque command value of the waveform including the high frequency component.
The response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 with respect to the initial torque command value is a waveform that converges at time t1, as shown in FIG. The inclination angle of the vehicle body 12 is detected by the inclination angle sensor 26 shown in FIG. The response waveform shown in FIG. 7B is acquired by the correction unit 44 shown in FIG. Next, the correction unit 44 refers to the graph (FIG. 7C) showing the correspondence between the convergence time of the response waveform and the gain correction value, and obtains the correction value KA of the gain K for the convergence time t1. . Then, the gain in the gain multiplier 54 shown in FIG. 3 is corrected from the initial value K to the correction value KA by the obtained correction value KA of the gain K.
Further, when the convergence time is, for example, t2, which is shorter, the gain correction value corresponding to the convergence time t2 is KB from the graph of FIG. 7C. In this case, the gain in the gain multiplier 54 is corrected to a correction value KB that is larger than the initial value K. In other words, the longer the convergence time, the smaller the gain value is. In other words, the shorter the convergence time, the larger the gain value is corrected.
FIG. 7C also shows the initial gain value K. When the convergence time is between ta shown in FIG. 7C, the gain value remains the initial value K.
Further, the initial torque command value of the rectangular wave shown in FIG. 7A is the frequency of the waveform of another initial torque command value shown in FIG. 9A described later (corresponding to the “first frequency” in the claims). A component having a higher frequency (second frequency) is included. The initial torque command value of the rectangular wave shown in FIG. 7A including the second frequency higher than the first frequency corresponds to one aspect of the second initial torque command value in the claims.

次に図8を参照して目標速度の絶対値の上限値の初期値VLの修正値を求める処理を説明する。
図8(A)は、図7(A)に示す初期トルク指令値と同じものである。従って図8(B)に実線で示す車体12の傾斜角の応答波形も図7(B)と同じである。即ち、修正部44は、図7で説明した処理を行った後に、そのときの傾斜角の応答波形(図7(B)に示した応答波形)から、別の処理によって、目標速度の絶対値の上限値の初期値VLの修正値を求める。
図8(C)の図は、図8(B)に示した車体12の応答波形から、目標速度の絶対値の上限値の初期値VLの修正値を求める図である。図8(C)のグラフの縦軸は、目標速度の絶対値の上限値である。横軸は反応時間である。図8(C)のグラフは、反応時間が長くなるほど目標速度の絶対値の上限値の修正値が小さくなるように設定されるグラフとなっている。なお、図8(C)に示すグラフのデータ、即ち、反応時間と目標速度の絶対値の上限値の修正値との対応関係を定めるデータもデータ記憶部46(図3参照)に格納されている。
図3に示す修正部44は、修正用データ記憶部46に格納された予想応答波形と乗員Aの応答波形を比較する(図8(B))。予想応答波形とは、図8(A)に示す波形の初期トルク指令値が出力された場合の車体12の傾斜角の標準的な応答波形である。この予想応答波形は、事前に複数人の被験者の応答波形を収集し、収集した応答波形を平準化したものである。予想応答波形は図8(B)に点線Eで示してある。初期トルク指令値が出力された時刻t0から、乗員Aが乗車時の車体の傾斜角の応答波形が予想応答波形とずれるまでの時間t3が反応時間を表す。
修正部44は、応答波形の反応時間と目標速度の絶対値の上限値の修正値との対応関係を定めるデータ(図7(C)のグラフ)を参照して、反応時間t3の場合の修正値VAを得る。そして得られた目標速度の絶対値の上限値の修正値VAによって、図3に示す速度リミッタ50内の目標速度の絶対値の上限値の初期値VLを置き換える(初期値VLを修正値VAで修正する)。
また、反応時間が例えばより短いt4であった場合には、図8(C)のグラフから収束時間t4に対応する修正値はVBとなる。この場合には、速度リミッタ50内の目標速度の絶対値の上限値を初期値VLよりも大きい修正値VBで修正する。応答時間が長いほど目標速度の絶対値の上限値を小さい値に修正する、とは逆にいえば、応答時間が短いほど、前記上限値の値を大きい値に修正することを意味する。
なお、図8(C)には、目標速度の絶対値の上限値の初期値VLの値も示されている。反応時間が図8(C)に示すtbであった場合には、目標速度の絶対値の上限値は初期値VLのままとなる。
Next, a process for obtaining a correction value of the initial value VL of the upper limit value of the absolute value of the target speed will be described with reference to FIG.
FIG. 8A is the same as the initial torque command value shown in FIG. Therefore, the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 indicated by the solid line in FIG. 8B is also the same as that in FIG. That is, after the processing described in FIG. 7 is performed, the correction unit 44 performs another process on the absolute value of the target speed from the response waveform of the tilt angle at that time (response waveform shown in FIG. 7B). The correction value of the initial value VL of the upper limit value is obtained.
FIG. 8C is a diagram for obtaining a correction value of the initial value VL of the upper limit value of the absolute value of the target speed from the response waveform of the vehicle body 12 shown in FIG. 8B. The vertical axis of the graph in FIG. 8C is the upper limit value of the absolute value of the target speed. The horizontal axis is the reaction time. The graph of FIG. 8C is a graph that is set so that the correction value of the upper limit value of the absolute value of the target speed becomes smaller as the reaction time becomes longer. The data of the graph shown in FIG. 8C, that is, data defining the correspondence between the reaction time and the correction value of the upper limit value of the target speed is also stored in the data storage unit 46 (see FIG. 3). Yes.
The correction unit 44 shown in FIG. 3 compares the predicted response waveform stored in the correction data storage unit 46 with the response waveform of the occupant A (FIG. 8B). The expected response waveform is a standard response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 when the initial torque command value having the waveform shown in FIG. This expected response waveform is obtained by collecting response waveforms of a plurality of subjects in advance and leveling the collected response waveforms. The expected response waveform is indicated by a dotted line E in FIG. The time t3 from the time t0 when the initial torque command value is output until the response waveform of the inclination angle of the vehicle body when the occupant A gets on the vehicle deviates from the expected response waveform represents the reaction time.
The correction unit 44 refers to data (a graph in FIG. 7C) that defines the correspondence relationship between the response time of the response waveform and the correction value of the upper limit value of the target speed, and corrects the response time t3. The value VA is obtained. The initial value VL of the upper limit value of the absolute value of the target speed in the speed limiter 50 shown in FIG. 3 is replaced by the correction value VA of the upper limit value of the target speed obtained (the initial value VL is replaced with the corrected value VA). To correct).
When the reaction time is shorter t4, for example, the correction value corresponding to the convergence time t4 is VB from the graph of FIG. 8C. In this case, the upper limit value of the absolute value of the target speed in the speed limiter 50 is corrected with a correction value VB larger than the initial value VL. In other words, the longer the response time, the lower the upper limit value of the absolute value of the target speed is corrected. This means that the shorter the response time, the higher the upper limit value is corrected.
FIG. 8C also shows the initial value VL of the upper limit value of the absolute value of the target speed. When the reaction time is tb shown in FIG. 8C, the upper limit value of the absolute value of the target speed remains the initial value VL.

次に図9を参照して目標加速度の絶対値の上限値の初期値GLの修正値を求める処理を説明する。
図8で説明した処理が終了すると、初期指令値出力部42は、修正用データ記憶部46を参照して次に出力すべきトルク指令値の波形データ(第1初期トルク指令値に相当する)を取得する。そして取得したトルク指令値をモータ16に出力する。図7(A)に示す波形のトルク指令値の次に出力するトルク指令値の波形を図9(A)に示す。このトルク指令値の波形は、図7(A)に示す波形より低い一定周波数の正弦波である。図7(A)に示す低周波のトルク指令値が請求項の「第1周波数」に相当する。
この低周波のトルク指令値に対する車体傾斜角の応答波形から目標加速度の絶対値の上限値の初期値GLの修正値を求める。
このトルク指令値に対する車体傾斜角の応答波形を図9(B)に示す。図3に示す修正部44は、図9(B)の応答波形からその波形の最大振幅値wAを得る。修正部44は、図9(A)に示す波形の初期トルク指令値に対する応答波形の最大振幅と目標加速度の絶対値の上限値の修正値との対応関係を定めるデータ(図9(C)のグラフ)を参照して、最大振幅wAの場合の加速度の絶対値の上限値の修正値GAを得る。図9(C)の図は、図9(B)に示した車体12の応答波形から、目標加速度の絶対値の上限値の初期値GLの修正値を求める図である。図9(C)のグラフの縦軸は、目標加速度の絶対値の上限値である。横軸は応答波形の最大振幅である。図9(C)のグラフは、最大振幅が大きくなるほど目標加速度の絶対値の上限値の修正値が小さくなるように設定されるグラフとなっている。なお、図9(C)に示すグラフのデータも修正用データ記憶部46(図3参照)に格納されている。
修正部44は、得られた加速度の絶対値の上限値の修正値GAによって、図3に示す加速度リミッタ52に設定されている目標加速度の絶対値の上限値の初期値GLを修正する(初期値上限値GLを修正値上限値GAで置き換える)。
また、最大振幅が例えばより小さいwBであった場合には、図9(C)のグラフから最大振幅wBに対応する修正値はGBとなる。この場合には、加速度リミッタ52内の目標加速度の絶対値の上限値を初期値GLよりも大きい修正値GBで修正する。最大振幅が長いほど目標加速度の絶対値の上限値を小さい値に修正する、とは逆にいえば、最大振幅が小さいほど、前記上限値の値を大きい値に修正することを意味する。
なお、図9(C)には、目標加速度の絶対値の上限値の初期値GLの値も示されている。最大振幅が図9(C)に示すwCであった場合には、目標加速度の絶対値の上限値は初期値GLのままとなる。
Next, a process for obtaining a correction value of the initial value GL of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration will be described with reference to FIG.
When the processing described with reference to FIG. 8 is completed, the initial command value output unit 42 refers to the correction data storage unit 46 and the waveform data of the torque command value to be output next (corresponding to the first initial torque command value). To get. The acquired torque command value is output to the motor 16. FIG. 9A shows a waveform of the torque command value output next to the torque command value of the waveform shown in FIG. The waveform of this torque command value is a sine wave having a constant frequency lower than the waveform shown in FIG. The low-frequency torque command value shown in FIG. 7A corresponds to the “first frequency” in the claims.
A correction value of the initial value GL of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration is obtained from the response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the low frequency torque command value.
FIG. 9B shows a response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the torque command value. The correction unit 44 shown in FIG. 3 obtains the maximum amplitude value wA of the waveform from the response waveform of FIG. The correction unit 44 determines the correspondence between the maximum amplitude of the response waveform with respect to the initial torque command value of the waveform shown in FIG. 9A and the correction value of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration (in FIG. 9C). Referring to (graph), a correction value GA of the upper limit value of the absolute value of acceleration in the case of the maximum amplitude wA is obtained. FIG. 9C is a diagram for obtaining a correction value of the initial value GL of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration from the response waveform of the vehicle body 12 shown in FIG. 9B. The vertical axis of the graph in FIG. 9C is the upper limit value of the absolute value of the target acceleration. The horizontal axis is the maximum amplitude of the response waveform. The graph of FIG. 9C is a graph set so that the correction value of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration decreases as the maximum amplitude increases. The data of the graph shown in FIG. 9C is also stored in the correction data storage unit 46 (see FIG. 3).
The correction unit 44 corrects the initial value GL of the upper limit value of the target acceleration set in the acceleration limiter 52 shown in FIG. 3 with the correction value GA of the upper limit value of the obtained acceleration (initial value). The value upper limit value GL is replaced with the correction value upper limit value GA).
When the maximum amplitude is smaller wB, for example, the correction value corresponding to the maximum amplitude wB is GB from the graph of FIG. 9C. In this case, the upper limit value of the absolute value of the target acceleration in the acceleration limiter 52 is corrected with a correction value GB larger than the initial value GL. In other words, as the maximum amplitude is longer, the upper limit value of the absolute value of the target acceleration is corrected to a smaller value, which means that the upper limit value is corrected to a larger value as the maximum amplitude is smaller.
FIG. 9C also shows the initial value GL of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration. When the maximum amplitude is wC shown in FIG. 9C, the upper limit value of the absolute value of the target acceleration remains the initial value GL.

こうして、図3に示す初期トルク指令値出力部42と修正部44により、乗員Aの場合の各制御変数の初期値、即ちゲインの初期値K、目標速度の絶対値の上限値の初期値VL、目標加速度の絶対値の上限値GLは、夫々KA、VA、GAに修正される。制御変数の修正処理が終了すると、乗員Aが操作する入力装置32(図3参照)から入力される走行指令に従って走行体10は走行を開始する。このとき、走行体10の制御は乗員Aの運動能力に合わせた制御変数の値KA、VA、GAが使用される。走行体10が走行指令値に従って走行を開始する時点から走行体10の走行特性は、乗員Aの運動能力に見合ったものとなっている。よって、走行体10の走行中の車体12の挙動が乗員Aに不安感を与える可能性を低減しつつ、より良好な走行性能を実現することができる。   Thus, the initial torque command value output unit 42 and the correction unit 44 shown in FIG. 3 allow the initial value VL of each control variable in the case of the occupant A, that is, the initial value K of the gain and the initial value VL of the upper limit value of the target speed. The upper limit value GL of the absolute value of the target acceleration is corrected to KA, VA, and GA, respectively. When the control variable correction process ends, the traveling body 10 starts traveling in accordance with a traveling command input from the input device 32 (see FIG. 3) operated by the occupant A. At this time, the control of the traveling body 10 uses the control variable values KA, VA, GA in accordance with the occupant A's athletic ability. The traveling characteristics of the traveling body 10 are commensurate with the athletic ability of the occupant A from the time when the traveling body 10 starts traveling according to the traveling command value. Therefore, it is possible to realize better traveling performance while reducing the possibility that the behavior of the vehicle body 12 during traveling of the traveling body 10 causes the passenger A to feel uneasy.

他の乗員が走行体10に乗車した場合にも上記に説明した修正処理が行われる。新たな乗員が乗車する毎に修正処理が行われるので、駆動制御部40(図3参照)内の制御変数は、夫々の乗員の運動特性に見合った値に修正される。新たな乗員に対しても走行体の挙動が不安感を与える可能性を低減できる。また、乗員Aが一旦走行体10を停止させ、改めて走行体10に乗車した際にも再び修正処理が行われる。乗員Aが走行体10の乗り方に慣れてくれば、修正処理における車体12の傾斜角の応答波形も前回の修正処理のときとは変わる。乗員Aが走行体10の乗り方に慣れてくれば、修正処理における車体傾斜角の応答波形の収束時間や反応時間や最大振幅は小さくなる。従って、制御変数の修正値も、より走行性能を向上させる値に修正される。同じ乗員に対しても、走行体10の動作に対してその乗員の慣れに見合った制御変数の値に修正される。乗員が走行体10の動作に慣れるに従い、走行体10の走行性能は、乗員に不安感を与えない範囲で走行性能を向上させた制御変数に修正することができる。   The correction process described above is also performed when another occupant gets on the traveling body 10. Since correction processing is performed each time a new occupant gets on, the control variable in the drive control unit 40 (see FIG. 3) is corrected to a value that matches the motion characteristics of each occupant. The possibility that the behavior of the traveling body gives anxiety to a new passenger can be reduced. Further, when the occupant A once stops the traveling body 10 and gets on the traveling body 10 again, the correction process is performed again. If the occupant A gets used to riding the traveling body 10, the response waveform of the inclination angle of the vehicle body 12 in the correction process also changes from that in the previous correction process. If the occupant A gets used to riding the traveling body 10, the convergence time, the reaction time, and the maximum amplitude of the response waveform of the vehicle body inclination angle in the correction process are reduced. Therefore, the correction value of the control variable is also corrected to a value that further improves the running performance. For the same occupant, the value of the control variable corresponding to the habituation of the occupant is corrected for the operation of the traveling body 10. As the occupant gets used to the operation of the traveling body 10, the traveling performance of the traveling body 10 can be corrected to a control variable that improves the traveling performance in a range that does not give the occupant anxiety.

以上説明したように、実施例の走行体10は、乗員が乗車し、駆動制御部40が車体12を倒立状態に維持した後に、駆動制御部40内の制御変数の修正処理を実行する。この修正処理は、走行体10を乗員の運動能力計測器のように利用するものである。即ち、走行体に微小な揺動を与え、そのときの車体の傾斜角の応答波形の特徴を表す値(例えば収束時間や最大振幅など)によって、乗員の運動能力を定量化する。そして、応答波形の特徴を表す値によって定量化された乗員の運動能力に合わせて駆動制御装置40内の制御変数を修正する。そうすることによって、乗員の運動能力により適した制御変数に修正された走行体を実現できる。即ち、乗員に不安感を与えることのない範囲でよりよい走行性能を有する走行体を実現できる。
走行体10を乗員の運動能力計測器のように利用することができるのは、車体を倒立状態に維持する走行体では、車体上の乗員の挙動に対して車体の傾斜角の応答波形が敏感に変化するという特徴に基づく。乗員の運動能力の個人差が車体の傾斜角の応答波形に顕著に表れる。従って車体の傾斜角の応答波形から乗員の運動能力の個人差をある程度定量化できるのである。そして乗員の運動能力の個人差を定量化できるからこそ、駆動制御部40内の制御変数をより乗員の個人差に適したものに修正することが可能となる。
As described above, the traveling body 10 according to the embodiment executes the process of correcting the control variable in the drive control unit 40 after the occupant gets on and the drive control unit 40 maintains the vehicle body 12 in the inverted state. This correction process utilizes the traveling body 10 like an occupant's athletic ability measuring instrument. That is, a minute swing is given to the traveling body, and the occupant's athletic ability is quantified based on values (for example, convergence time, maximum amplitude, etc.) representing characteristics of the response waveform of the tilt angle of the vehicle body at that time. And the control variable in the drive control apparatus 40 is corrected according to the passenger | crew's athletic ability quantified by the value showing the characteristic of a response waveform. By doing so, it is possible to realize a traveling body modified to a control variable more suitable for the occupant's motor ability. That is, it is possible to realize a traveling body having better traveling performance within a range that does not give the passengers anxiety.
The traveling body 10 can be used like an occupant's athletic ability measuring instrument. In a traveling body that maintains the vehicle body in an inverted state, the response waveform of the vehicle body inclination angle is sensitive to the behavior of the vehicle occupant. Based on the feature of changing to. Individual differences in the occupant's athletic ability are noticeable in the response waveform of the tilt angle of the vehicle body. Therefore, individual differences in the occupant's motor ability can be quantified to some extent from the response waveform of the inclination angle of the vehicle body. And since it is possible to quantify the individual differences in the occupant's athletic ability, the control variable in the drive control unit 40 can be corrected to be more suitable for the individual differences of the occupant.

次に上記実施例の変形例を図1と図10を参照して説明する。この変形例では、図1に示した、座席22の背もたれに取り付けられた感圧センサ34を利用する。
この変形例は、乗員が座席22の背もたれによりかかる度合いが大きいほど、走行体10を前方へ加速する加速度の上限値よりも走行体10を後方へ加速する加速度の上限値を小さく設定する。なお、「走行体を後方へ加速する加速度の上限値」とは、走行体の前方を加速度の正の向きとした場合に加速度の下限値に相当する。
乗員が座席22の背もたれによりかかる度合いが大きいということは、乗員が座席22の背もたれに体重を預けるように着座している場合である。この場合、車体12の前方への傾斜よりも、後方への傾斜に対して乗員は不安感を感じ易い傾向がある。そのような場合に、車体12を前方に傾斜させる「走行体10を前方へ加速する目標加速度の上限値」よりも、車体12を後方へ傾斜させる「走行体10を後方へ加速する目標加速度の上限値」を小さい値に修正する。これによって、車体12の後方への傾斜角を、前方への傾斜角より小さくすることができる。車体12の後方への傾斜角が小さくなるように制御変数を修正することによって、座席22の背もたれに体重を預けるように着座している乗員に対して車体12が後方に傾斜する際にも不安感を与える可能性を小さくすることができる。
乗員が座席22の背もたれによりかかる度合いが大きいか否かは、座席22の背もたれに取り付けられた感圧センサ34が出力する圧力の値を利用する。即ち、感圧センサ34は、乗員の状態のひとつである乗員が背もたれによりかかる度合いを検出するセンサの役目を果たす。
感圧センサ34が出力する圧力の値と、目標加速度の上限値の修正値の関係を図10に示す。図10の横軸は、感圧センサ34が出力する圧力の値を示す。図10の縦軸は、「走行体10を前方へ加速する目標加速度の上限値」に対する、「走行体10を後方へ加速する目標加速度の上限値」の割合をパーセント表示したものである。「走行体10を前方へ加速する目標加速度の上限値」は、図9で説明した方法によって修正された値である。
図10によれば、感圧センサ34の出力値がP1までは、「走行体10を前方へ加速する目標加速度の上限値」と「走行体10を後方へ加速する目標加速度の上限値」は同じ値となる。一方、例えば感圧センサ34の出力値がP2の場合は、「走行体10を後方へ加速する目標加速度の上限値」は、「走行体10を前方へ加速する目標加速度の上限値」の65%の値に修正される。走行体10の前方を加速度の正の方向と設定した場合には、上記の変形例は、圧力検出器34によって検出された圧力が、大きいほど目標加速度の下限値をより大きい値に修正する、と表現することもできる。
Next, a modification of the above embodiment will be described with reference to FIGS. In this modification, the pressure sensor 34 attached to the backrest of the seat 22 shown in FIG. 1 is used.
In this modified example, the upper limit value of acceleration for accelerating the traveling body 10 backward is set smaller than the upper limit value of acceleration for accelerating the traveling body 10 forward as the degree to which the occupant is applied by the backrest of the seat 22 increases. The “upper limit value of acceleration for accelerating the traveling body backward” corresponds to a lower limit value of acceleration when the forward direction of the traveling body is a positive direction of acceleration.
The fact that the occupant is more likely to be affected by the backrest of the seat 22 is a case where the occupant is sitting so as to leave weight on the backrest of the seat 22. In this case, the occupant tends to feel anxiety with respect to the backward inclination rather than the forward inclination of the vehicle body 12. In such a case, rather than the “upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 forward” that tilts the vehicle body 12 forward, the “target acceleration for accelerating the traveling body 10 backward” that tilts the vehicle body 12 backward. Correct "Upper limit value" to a smaller value. As a result, the rearward inclination angle of the vehicle body 12 can be made smaller than the forward inclination angle. By correcting the control variable so that the rearward tilt angle of the vehicle body 12 becomes smaller, it is uneasy when the vehicle body 12 tilts backward with respect to an occupant seated so as to leave weight on the back of the seat 22. The possibility of giving a feeling can be reduced.
Whether or not the occupant is greatly affected by the backrest of the seat 22 is determined based on the pressure value output from the pressure-sensitive sensor 34 attached to the backrest of the seat 22. That is, the pressure sensor 34 serves as a sensor that detects the degree to which the occupant, which is one of the occupant states, is affected by the backrest.
FIG. 10 shows the relationship between the pressure value output by the pressure sensor 34 and the correction value of the upper limit value of the target acceleration. The horizontal axis in FIG. 10 indicates the pressure value output by the pressure sensor 34. The vertical axis in FIG. 10 indicates the ratio of “the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 backward” to “the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 forward” as a percentage. The “upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 forward” is a value corrected by the method described in FIG.
According to FIG. 10, until the output value of the pressure-sensitive sensor 34 is P1, "the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 forward" and "the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 backward" It becomes the same value. On the other hand, for example, when the output value of the pressure sensor 34 is P2, “the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 backward” is 65 of “the upper limit value of the target acceleration for accelerating the traveling body 10 forward”. It is corrected to the value of%. When the forward direction of the traveling body 10 is set as the positive direction of acceleration, the above-described modified example corrects the lower limit value of the target acceleration to a larger value as the pressure detected by the pressure detector 34 increases. It can also be expressed as

上記変形例と同様にして、乗員の着座姿勢が前傾しているほど、走行体の目標加速度の上限値(走行体の前方を加速度の正の方向と定義した場合)を、目標加速度の下限値の絶対値よりも小さい値に設定するように構成することも好適である。   In the same manner as in the above-described modification, the upper limit value of the target acceleration of the traveling body (when the forward direction of the traveling body is defined as the positive direction of acceleration) is set to the lower limit of the target acceleration as the seating posture of the occupant is tilted forward. It is also preferable to configure so that the value is smaller than the absolute value.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

例えば、図7(C)、図8(C)、図9(C)のグラフは車体傾斜角の応答波形の特徴を表す値と制御変数の修正値との対応関係を表す一例である。車体傾斜角の応答波形の特徴を表す値と制御変数の修正値との対応関係を定めるデータを表すグラフは、図7(C)、図8(C)、図9(C)のグラフに限られるものではない。走行体の目標速度の絶対値の上限値の修正値に関しては、車体の傾斜角の応答波形が予想応答波形とずれるまでの時間が長いほど、走行体の目標速度の絶対値の上限値の修正値が小さくなるような対応関係であればよい。走行体の目標加速度の絶対値の上限値の修正値に関しては、ある周波数(第1周波数)を成分に含む第1初期トルク指令値に対する車体の傾斜角の応答波形の中の最大振幅が大きいほど、走行体の目標加速度の絶対値の上限値の修正値が小さくなるような対応関係であればよい。ゲインの修正値に関しては、第1周波数より高い周波数(第2周波数)を成分に含む第2初期トルク指令値に対する車体の傾斜角の応答波形が変化し始めてから収束するまでの収束時間が長いほど、前記ゲインの修正値が小さくなるような対応関係であればよい。
また例えば、図7(A)や図9(A)に示した波形の初期トルク指令値に対する車体傾斜角の応答波形の周波数を計算し、応答波形の周波数が低いほど、制御変数を走行性能を低下させる方向に修正させるように構成してもよい。応答波形の周波数が低いほど、その乗員の運動能力は優れていないと推定できるからである。
For example, the graphs of FIGS. 7C, 8C, and 9C are examples of the correspondence relationship between the value representing the characteristic of the response waveform of the vehicle body inclination angle and the correction value of the control variable. Graphs representing data defining the correspondence between the characteristic of the response waveform of the vehicle body inclination angle and the correction value of the control variable are limited to the graphs of FIGS. 7C, 8C, and 9C. It is not something that can be done. Regarding the correction value of the upper limit value of the absolute value of the target speed of the vehicle, the longer the time it takes for the response waveform of the vehicle body tilt angle to deviate from the expected response waveform, Any correspondence relationship that decreases the value may be used. Regarding the correction value of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body, the larger the maximum amplitude in the response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the first initial torque command value including a certain frequency (first frequency) as the component, The correspondence relationship may be such that the correction value of the upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body is small. Regarding the gain correction value, the longer the convergence time from when the response waveform of the inclination angle of the vehicle body starts to change to the second initial torque command value including the frequency higher than the first frequency (second frequency) as a component, until the convergence occurs. The correspondence relationship may be such that the correction value of the gain becomes small.
Further, for example, the frequency of the response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the initial torque command value of the waveform shown in FIG. 7A or 9A is calculated. You may comprise so that it may correct in the direction to reduce. This is because it can be estimated that the lower the frequency of the response waveform, the better the occupant's motor ability.

また、実施例では、制御プログラムの修正の一例として、制御プログラムに内在する制御変数を修正した。制御プログラムの修正の例としては、実施例に限らず、制御プログラムの一部あるいは全部を修正してもよい。制御プログラム自体を修正することによっても駆動制御部内の制御プログラムを、走行体の走行性能重視した制御プログラムとするか、乗員に不安を与えないことを重視した制御プログラムとするか、乗員に合わせて修正することができる。
また、実施例では、制御変数(制御プログラム)の修正値を求めるために、車体の状態のひとつである車体の傾斜角の応答波形を利用した。制御プログラムの修正を行うために利用する車体の状態は、駆動輪の位置あるいは角速度の応答波形であってもよい。さらに、制御プログラムの修正を行うために利用する乗員の状態は、乗員が背もたれに加える圧力の応答波形のほかに、乗員の発汗量の応答波形であってもよい。
In the embodiment, as an example of the modification of the control program, the control variable inherent in the control program is modified. An example of the modification of the control program is not limited to the embodiment, and a part or all of the control program may be modified. By modifying the control program itself, the control program in the drive control unit should be a control program that emphasizes the running performance of the traveling body, or a control program that emphasizes not giving the passenger anxiety. It can be corrected.
Further, in the embodiment, in order to obtain a correction value of a control variable (control program), a response waveform of a vehicle body inclination angle which is one of the vehicle body states is used. The state of the vehicle body used for correcting the control program may be a response waveform of the position of the driving wheel or the angular velocity. Further, the occupant state used for correcting the control program may be a response waveform of the sweating amount of the occupant in addition to a response waveform of the pressure applied by the occupant to the backrest.

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

実施例の走行体の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the traveling body of an Example. 車体の傾斜角を説明する図である。It is a figure explaining the inclination-angle of a vehicle body. 走行体のブロック図である。It is a block diagram of a traveling body. 車体が前後に揺動する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows a mode that a vehicle body rock | fluctuates back and forth. 車体が後ろに傾斜したときの乗員の挙動を説明する図である。It is a figure explaining a passenger | crew's behavior when a vehicle body inclines back. 車体が前に傾斜したときの乗員の挙動を説明する図である。It is a figure explaining a passenger | crew's behavior when a vehicle body inclines forward. 図7(A)は、初期トルク指令値の波形を示す図である。図7(B)は、図7(A)の初期トルク指令値に対する車体傾斜角の応答波形を示す図である。図7(C)は、収束時間とゲインの修正値の関係を表す図である。FIG. 7A is a diagram illustrating a waveform of an initial torque command value. FIG. 7B is a diagram showing a response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the initial torque command value of FIG. FIG. 7C is a diagram illustrating the relationship between the convergence time and the gain correction value. 図8(A)は、初期トルク指令値の波形を示す図である。図8(B)は、図8(A)の初期トルク指令値に対する車体傾斜角の応答波形を示す図である。図8(C)は、反応時間と目標速度上限値の修正値の関係を表す図である。FIG. 8A is a diagram illustrating a waveform of an initial torque command value. FIG. 8B is a diagram showing a response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the initial torque command value of FIG. FIG. 8C shows the relationship between the reaction time and the correction value of the target speed upper limit value. 図9(A)は、他の初期トルク指令値の波形を示す図である。図9(B)は、図9(A)の初期トルク指令値に対する車体傾斜角の応答波形を示す図である。図9(C)は、最大振幅と目標加速度上限値の修正値の関係を表す図である。FIG. 9A is a diagram showing waveforms of other initial torque command values. FIG. 9B is a diagram showing a response waveform of the vehicle body inclination angle with respect to the initial torque command value in FIG. FIG. 9C is a diagram illustrating the relationship between the maximum amplitude and the correction value of the target acceleration upper limit value. 座席の背もたれに加わる圧力と、目標加速度の上限値に対する下限値の割合の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pressure added to the backrest of a seat, and the ratio of the lower limit with respect to the upper limit of target acceleration.

符号の説明Explanation of symbols

10:走行体
12:車体
12a:車体本体
12b:連結部
14R、14L:駆動輪
16R、16L:モータ(駆動装置)
18:補助輪移動部材
20:補助輪
22:座席
24R、24L:エンコーダ
26:傾斜角センサ
28:制御装置
30:バッテリ
32:入力装置
34:感圧センサ
40:駆動制御部
42:初期指令値出力部
44:修正部
46:修正用データ記憶部
50:速度リミッタ
52:加速度リミッタ
54:ゲイン乗算器
60:乗員
10: traveling body 12: vehicle body 12a: vehicle body 12b: connecting portions 14R, 14L: drive wheels 16R, 16L: motor (drive device)
18: Auxiliary wheel moving member 20: Auxiliary wheel 22: Seat 24R, 24L: Encoder 26: Inclination angle sensor 28: Controller 30: Battery 32: Input device 34: Pressure sensor 40: Drive controller 42: Initial command value output Unit 44: Correction unit 46: Correction data storage unit 50: Speed limiter 52: Acceleration limiter 54: Gain multiplier 60: Crew

Claims (9)

乗員が乗車する車体と、車体に対して回転自在とされた駆動輪とを有し、駆動輪を駆動することで車体が倒立状態を維持しながら走行する走行体であり、
駆動輪にトルクを与える駆動装置と、
車体を倒立状態に維持するとともに走行体を走行させるためのトルク指令値を駆動装置に出力する駆動制御部と、
車体の状態を検出するセンサと、
乗員が車体に乗車し、かつ、駆動制御部によって車体が倒立状態に維持された状態で、予め設定された波形の初期トルク指令値を駆動装置に出力する初期指令値出力部と、
初期トルク指令値に対するセンサ検出値の応答波形に基づき、初期トルク指令値を入力してから応答波形が安定化するまでの収束時間、初期トルク指令値を入力してから応答波形が予め設定されている予想応答波形からずれるまでの反応時間、初期トルク指令値を入力した後の応答波形の振幅の少なくとも一つに応じて、前記駆動制御部の制御プログラムを修正する修正部と、
を備えることを特徴とする走行体。
A traveling body that has a vehicle body on which an occupant rides and drive wheels that are rotatable with respect to the vehicle body, and that travels while the vehicle body is maintained in an inverted state by driving the drive wheels;
A drive device for applying torque to the drive wheels;
A drive control unit that outputs a torque command value for driving the traveling body to the driving device while maintaining the vehicle body in an inverted state;
A sensor for detecting the state of the vehicle body;
An initial command value output unit that outputs an initial torque command value having a preset waveform to the drive device in a state where the occupant gets on the vehicle body and the vehicle body is maintained in an inverted state by the drive control unit;
Based-out the response waveform of the sensor detected value for the initial torque command value, setting the convergence time until stabilization response waveform Enter the initial torque command value, the response waveform Enter the initial torque command value in advance A correction unit for correcting the control program of the drive control unit according to at least one of the response time after the input of the initial torque command value, the reaction time until the predicted response waveform is deviated , and
A traveling body comprising:
前記センサは、鉛直方向に対する車体の傾斜角又は傾斜角速度を検出することを特徴とする請求項1に記載の走行体。   The traveling body according to claim 1, wherein the sensor detects an inclination angle or an inclination angular velocity of the vehicle body with respect to a vertical direction. 前記センサは、水平面内における車体の位置、速度又は加速度を検出することを特徴とする請求項1に記載の走行体。   The traveling body according to claim 1, wherein the sensor detects a position, speed, or acceleration of a vehicle body in a horizontal plane. 前記駆動制御部は、車体の傾斜角又は傾斜角速度に応じて車体が倒立状態を保ち、かつ、車体の水平面内における位置、速度又は加速度に応じて車体が目標位置、目標速度又は目標加速度となるように、トルク指令値を駆動装置に出力することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の走行体。 The drive control unit maintains the vehicle body in an inverted state according to the inclination angle or the inclination angular velocity of the vehicle body, and the vehicle body becomes a target position, a target speed, or a target acceleration according to the position, speed, or acceleration in the horizontal plane of the vehicle body. as such, the running body according to any one of claims 1 and outputs a torque command value to the driving device 3. 前記修正部は、前記制御プログラムのうち、走行体の目標加速度の絶対値の上限値、走行体の目標速度の絶対値の上限値、及び傾斜角に対して倒立状態を維持するトルク指令値を算出するためのゲインの少なくとも一つを修正することを特徴とする請求項4に記載の走行体。   The correction unit includes an upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body, an upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body, and a torque command value for maintaining an inverted state with respect to the inclination angle in the control program. The traveling body according to claim 4, wherein at least one of gains for calculation is corrected. 前記修正部は、応答波形の最大振幅が大きいほど、走行体の目標加速度の絶対値の上限値を小さな値に修正することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の走行体。 The travel according to any one of claims 1 to 5, wherein the correction unit corrects the upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body to a smaller value as the maximum amplitude of the response waveform is larger. body. 前記修正部は、応答波形の収束時間が長いほど、前記ゲインを小さな値に修正することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の走行体。 The modifying unit, the longer the convergence time of the response waveform traveling body according to any one of claims 1 5, characterized in that modifying the gain to a small value. 前記初期トルク指令値は第1周波数を成分に含む第1初期トルク指令値と、第1周波数より高い第2周波数を成分に含む第2初期トルク指令値を駆動装置に出力し、
前記修正部は、第1初期トルク指令値に対する応答波形の最大振幅が大きいほど、走行体の目標加速度の絶対値の上限値を小さな値に修正し、
第2初期トルク指令値に対する応答波形の収束時間が長いほど、前記ゲインを小さな値に修正することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の走行体。
The initial torque command value outputs a first initial torque command value including a first frequency as a component and a second initial torque command value including a second frequency higher than the first frequency as a component to the driving device,
The correction unit corrects the upper limit value of the absolute value of the target acceleration of the traveling body to a smaller value as the maximum amplitude of the response waveform with respect to the first initial torque command value increases.
The traveling body according to any one of claims 1 to 5 , wherein the gain is corrected to a smaller value as the convergence time of the response waveform with respect to the second initial torque command value is longer.
前記修正部は、前記反応時間が長いほど、走行体の目標速度の絶対値の上限値を小さな値に修正することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の走行体。 The traveling body according to any one of claims 1 to 5, wherein the correction unit corrects the upper limit value of the absolute value of the target speed of the traveling body to a smaller value as the reaction time is longer.
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