JP5306951B2 - Inverted pendulum type vehicle - Google Patents

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JP5306951B2 JP2009218088A JP2009218088A JP5306951B2 JP 5306951 B2 JP5306951 B2 JP 5306951B2 JP 2009218088 A JP2009218088 A JP 2009218088A JP 2009218088 A JP2009218088 A JP 2009218088A JP 5306951 B2 JP5306951 B2 JP 5306951B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverted pendulum type vehicle capable of properly controlling a vehicle according to a purpose or a using method of a vehicle. <P>SOLUTION: The inverted pendulum type vehicle 1 includes seats 15R, 15L, and steps 25R, 25L which are assembled so as to be folded. The controlling operation amount of a wheel body 5 is decided by using characteristics parameters Ki_x, Ki_y(i=1, 2, 3) and &theta;b_x_obj, &theta;b_y_obj which changes its values according to an action mode decided on the basis of a folding state of the seats 15R, 15L and the steps 25R, 25L. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、床面上を移動可能な倒立振子型車両に関する。   The present invention relates to an inverted pendulum type vehicle that can move on a floor surface.

床面上を移動可能な倒立振子型車両としては、例えば、特許文献1、2に見られるものが本願出願人により提案されている。これらの特許文献1、2に見られる倒立振子型車両にあっては、床面に接地しながら該床面上を移動可能な、球体状又は車輪状又はクローラ状の移動動作部と、該移動動作部を駆動する電動モータ等を有するアクチュエータ装置と、鉛直方向に傾動自在な乗員の搭乗部とが車両の基体に組付けられている。そして、これらの車両は、搭乗部の傾斜角度をある目標傾斜角度となるように、倒立振子の支点を動かすような形態で、アクチュエータ装置により移動動作部を駆動することによって、床面上を移動する。   As the inverted pendulum type vehicle that can move on the floor surface, for example, those found in Patent Documents 1 and 2 have been proposed by the present applicant. In the inverted pendulum type vehicle found in these Patent Documents 1 and 2, a spherical or wheel-like or crawler-like moving operation unit capable of moving on the floor surface while being in contact with the floor surface, and the movement An actuator device having an electric motor or the like for driving an operating portion and a passenger's riding portion that can tilt in the vertical direction are assembled to a vehicle base. And these vehicles move on the floor surface by driving the moving operation unit by the actuator device in such a form that the fulcrum of the inverted pendulum is moved so that the inclination angle of the riding section becomes a certain target inclination angle. To do.

また、この種の倒立振子型車両として、例えば特許文献3に見られるものが本願出願人により提案されている。この特許文献3に見られる倒立振子型車両にあっては、床面に接地しながら該床面上を移動可能な球体状の移動動作部と、該移動動作部を駆動する電動モータ等を有するアクチュエータ装置と、鉛直方向に傾動自在なフレームとが車両の基体に組付けられている。そして、この車両は、フレームの傾斜角度をある目標傾斜角度となるように、倒立振子の支点を動かすような形態で、アクチュエータ装置により移動動作部を駆動することによって、床面上を移動する。   Further, as this type of inverted pendulum type vehicle, for example, what is found in Patent Document 3 has been proposed by the present applicant. The inverted pendulum type vehicle found in Patent Document 3 includes a spherical moving operation unit that can move on the floor surface while being in contact with the floor surface, an electric motor that drives the moving operation unit, and the like. An actuator device and a frame tiltable in the vertical direction are assembled to a vehicle base. The vehicle moves on the floor surface by driving the moving operation unit by the actuator device in such a manner that the fulcrum of the inverted pendulum is moved so that the inclination angle of the frame becomes a certain target inclination angle.

PCT国際公開公報WO/2008/132778PCT International Publication WO / 2008/132778 PCT国際公開公報WO/2008/132779PCT International Publication WO / 2008/127279 特許第3070015号Patent No.3070015

ところで、特許文献1、2に見られる倒立振子型車両では、乗員は、左右一対のステップに足平を載せ、ハンドルを手で握り、立った姿勢で車両に搭乗する。一方、特許文献3に見られる倒立振子型車両では、乗員は、フレームに備えられた座席に着座した姿勢で車両に搭乗する。   By the way, in the inverted pendulum type vehicle shown in Patent Documents 1 and 2, the occupant places the foot on the pair of left and right steps, grasps the handle with his hand, and gets on the vehicle in a standing posture. On the other hand, in the inverted pendulum type vehicle shown in Patent Document 3, the occupant gets on the vehicle in a posture seated on a seat provided in the frame.

このように、特許文献1〜3に見られる如く倒立振子型車両では、車両に応じた姿勢で乗員が搭乗することのみを想定しているため、乗員が車両に搭乗した状態での車両全体の重量や重心位置は乗員の体格の相違による多少の変化しかなく、車両の用途や使用方法にめられたものとなる。   As described above, in the inverted pendulum type vehicle as seen in Patent Documents 1 to 3, since it is assumed that the occupant is only boarded in a posture corresponding to the vehicle, the entire vehicle in a state where the occupant is in the vehicle is used. The weight and the position of the center of gravity are only slightly changed due to differences in the occupant's physique, and are determined according to the use and usage of the vehicle.

しかし、乗員の体重(荷重)を受けるステップや座席等の荷重受け部を折り畳みや取り外し可能に組付け、該荷重受け部の状態に応じた乗員の搭乗姿勢を複数可能とすれば、1台の車両が複数の用途に適した便利なものとなる。また、荷物の荷重を受ける荷重受け部を折り畳みや取り外し可能に組付けることにより、乗員が搭乗する用途だけでなく、荷物を運搬する用途に適した車両とすることも可能となる。これらの場合、乗員の搭乗姿勢や荷物の有無等に応じて、車両全体の重量や重心点の位置等が大きく異なるため、車両の挙動特性が大きく相違することになる。   However, if a step for receiving the weight (load) of the occupant or a load receiving portion such as a seat is assembled so as to be foldable or removable, and a plurality of occupant riding postures according to the state of the load receiving portion are possible, The vehicle will be convenient for multiple applications. In addition, by folding and detachably attaching the load receiving portion that receives the load of the load, it is possible to make the vehicle suitable not only for use by passengers but also for use for carrying loads. In these cases, since the weight of the entire vehicle, the position of the center of gravity, and the like differ greatly depending on the riding posture of the occupant, the presence or absence of luggage, the behavior characteristics of the vehicle are greatly different.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、車両の用途や使用方法に応じて、適切に車両を制御することができる倒立振子型車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an inverted pendulum type vehicle that can appropriately control the vehicle according to the use and usage of the vehicle.

本発明の倒立振子型車両は、かかる目的を達成するために、床面上を移動可能な移動動作部と、該移動動作部を駆動するアクチュエータ装置と、該移動動作部及びアクチュエータ装置が組付けられた基体と、該基体に設けられ、鉛直方向に傾動自在な傾動体と、該基体又は傾動体に、運搬対象物体の荷重を受け得る状態と受け得ない状態とを切替自在に組付けられた荷重受け部とを備えた倒立振子型車両であって、前記荷重受け部が前記運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかを示す出力を生成する受け部状態検知手段と、該受け部状態検知手段の出力に応じて前記車両の動作モードを決定する動作モード決定手段と、少なくとも前記動作モード決定手段が決定した動作モードに応じて前記移動動作部の制御特性パラメータを決定し、その決定した制御特性パラメータを用いて前記アクチュエータ装置から前記移動動作部に付与する駆動力を規定する制御用操作量を決定する制御用操作量決定手段と、該制御用操作量決定手段が決定した制御用操作量に応じて、前記移動動作部の移動動作を前記アクチュエータ装置を介して制御する移動動作制御手段とを備えることを特徴とする(第1発明)。   In order to achieve such an object, the inverted pendulum type vehicle of the present invention is assembled with a moving operation unit that can move on the floor, an actuator device that drives the moving operation unit, and the moving operation unit and the actuator device. And a tilting body provided on the base body and tiltable in the vertical direction, and a state in which the load of the object to be transported can be received and a state in which the load cannot be received can be switched on the base body or the tilting body. Inverted pendulum type vehicle having a load receiving portion, wherein the load receiving portion generates an output indicating whether the load receiving portion can receive the load of the object to be transported or not Detection means, operation mode determination means for determining an operation mode of the vehicle according to the output of the receiving portion state detection means, and control characteristics of the moving operation section according to at least the operation mode determined by the operation mode determination means A control operation amount determining means for determining a control operation amount for determining a driving force to be applied from the actuator device to the moving operation unit using the determined control characteristic parameter; and the control operation amount According to a control operation amount determined by the determining means, a moving operation control means for controlling the moving operation of the moving operation section via the actuator device is provided (first invention).

なお、本発明において、「床」は、通常的な意味での床(屋内の床など)だけを意味するものではなく、屋外の地面もしくは路面をも含むものとして使用する。   In the present invention, “floor” does not mean a floor in a normal sense (such as an indoor floor) but also includes an outdoor ground or road surface.

上記第1発明によれば、前記動作モード決定手段は、荷重受け部が運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて車両の動作モードを決定する。そして、制御用操作量決定手段は、少なくとも、動作モード決定手段が決定した動作モードに応じて移動動作部の制御特性パラメータを決定し、その決定した制御特性パラメータを用いて制御用操作量を決定する。そして、移動動作部制御手段は、この制御用操作量に応じて移動動作部の移動動作をアクチュエータ装置を介して制御する。これにより、車両の動作モードに応じて、移動動作部の移動動作が制御される。   According to the first aspect of the invention, the operation mode determination means determines the operation mode of the vehicle depending on whether the load receiver is in a state where it can receive the load of the object to be transported or not. Then, the control operation amount determining means determines at least the control characteristic parameter of the moving operation unit according to the operation mode determined by the operation mode determining means, and determines the control operation amount using the determined control characteristic parameter. To do. The moving operation unit control means controls the moving operation of the moving operation unit via the actuator device according to the control operation amount. Thus, the movement operation of the movement operation unit is controlled according to the operation mode of the vehicle.

荷重受け部は乗員や荷物等を含む運搬対象物体の荷重を受けるので、荷重受け部が荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて、車両の用途や使用方法が相違する。そこで、荷重受け部が運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて車両の動作モードを決定し、その決定した動作モードに応じて移動動作部の制御特性パラメータを決定する。そのため、車両の用途や使用方法に応じて状態が変更される荷重受け部の状態に応じて、移動動作部の移動動作を適切に制御することができる。   Since the load receiving part receives the load of the object to be transported including passengers and luggage, the usage and usage of the vehicle differ depending on whether the load receiving part is in a state where it can receive the load or not. To do. Therefore, the operation mode of the vehicle is determined depending on whether the load receiving unit is capable of receiving the load of the object to be transported or not, and the control characteristics of the moving operation unit are determined according to the determined operation mode. Determine the parameters. Therefore, the moving operation of the moving operation unit can be appropriately controlled according to the state of the load receiving unit whose state is changed according to the use and usage method of the vehicle.

また、荷重受け部が運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて車両の動作モードを決定するので、車両の動作モードを簡易に決定することができる。   Further, since the operation mode of the vehicle is determined depending on whether the load receiving portion is in a state where it can receive the load of the object to be transported or not, it is possible to easily determine the operation mode of the vehicle.

なお、荷重受け部は、折り畳み、開閉、取り外し等が可能なように基体又は傾動体に組付けられることにより、運搬対象物体の荷重を受け得る状態と受け得ない状態とが切替自在となるものである。例えば、荷重受け部が折り畳み又は開閉可能に組付けられる場合、荷重受け部を開けて、その上面に運搬対象物体を載置させること等が可能となる状態が、運搬対象物体の荷重を受け得る状態であり、荷重受け部を折り畳み又は閉じて、その上面に運搬対象物体を載置させること等が不可能となる状態が、運搬対象物体の荷重を受け得ない状態である。また、例えば、荷重受け部が取り外し可能に組付けられる場合、荷重受け部を取り付けて運搬対象物体を搭載させること等が可能となる状態が、運搬対象物体の荷重を受け得る状態であり、荷重受け部を取り外して、運搬対象物体を搭載させること等が不可能となる状態が、運搬対象物体の荷重を受け得ない状態である。また、荷重受け部は、複数であっても、単数であってもよい。   The load receiving part can be switched between a state that can receive the load of the object to be transported and a state that cannot receive the load by being assembled to the base or tilting body so that it can be folded, opened and closed, removed, etc. It is. For example, when the load receiving portion is assembled so that it can be folded or opened and closed, the load receiving portion can be opened and a state in which the object to be transported can be placed on the upper surface thereof can receive the load of the object to be transported. The state in which the load receiving unit is not folded or closed so that the object to be transported cannot be placed on the upper surface thereof is a state in which the load of the object to be transported cannot be received. In addition, for example, when the load receiving part is removably assembled, the state in which the load receiving part can be attached and the object to be transported can be mounted is a state in which the load of the object to be transported can be received. A state in which it is impossible to mount the object to be transported by removing the receiving part is a state in which the load of the object to be transported cannot be received. Moreover, the load receiving part may be plural or singular.

前記第1発明において、前記制御用操作量決定手段は、少なくとも、前記傾動体の目標傾斜角度と該傾動体の実際の傾斜角度との偏差である傾斜角度偏差に第1ゲイン係数を乗じてなる第1操作成分を“0”に近づけるように、前記制御用操作量を決定する手段であって、前記目標傾斜角度又は前記第1ゲイン係数の少なくとも一方を、制御特性パラメータとして、前記動作モード決定手段が決定した動作モードに応じて決定することを特徴とすることが好適である(第2発明)。   In the first aspect of the invention, the control operation amount determining means multiplies at least a tilt angle deviation, which is a deviation between a target tilt angle of the tilting body and an actual tilt angle of the tilting body, by a first gain coefficient. A means for determining the control operation amount so that the first operation component approaches “0”, wherein the operation mode determination is performed using at least one of the target tilt angle and the first gain coefficient as a control characteristic parameter. It is preferable that the determination is made according to the operation mode determined by the means (second invention).

この第2発明によれば、荷重受け部が運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて決定した動作モードに応じて、目標傾斜角度又は第1ゲイン係数の少なくとも一方を制御特性パラメータとして決定する。そして、傾斜角度偏差と第1ゲイン係数を乗じてなる第1操作成分を“0”に近づけるように、制御用操作量を決定する。   According to the second aspect of the invention, the target inclination angle or the first gain coefficient is determined according to the operation mode determined depending on whether the load receiving portion is in a state where it can receive the load of the object to be transported or not. Is determined as a control characteristic parameter. Then, the control operation amount is determined so that the first operation component obtained by multiplying the tilt angle deviation and the first gain coefficient approaches “0”.

荷重受け部が運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて、乗員の搭乗姿勢が相違すること等により、動作モード毎に適した傾動体の傾斜角度が相違することがある。この場合、各動作モードに適した傾動体の目標傾斜角度を制御特性パラメータとして決定することにより、傾動体の傾斜角度が各動作モードに適した傾斜角度となるように制御することが可能となる。また、傾斜角度偏差に対する第1ゲイン係数を制御特性パラメータとして動作モードに応じ決定すれば、傾動体を目標傾斜角度に傾斜させる応答特性が各動作モードに適したものとなる。   The tilting angle of the tilting body suitable for each operation mode depends on whether the occupant's boarding posture is different depending on whether the load receiving part is capable of receiving the load of the object to be transported or not. There may be differences. In this case, by determining the target tilt angle of the tilting body suitable for each operation mode as a control characteristic parameter, it is possible to control the tilting body to have a tilt angle suitable for each operation mode. . Further, if the first gain coefficient for the tilt angle deviation is determined as a control characteristic parameter according to the operation mode, the response characteristic for tilting the tilting body to the target tilt angle becomes suitable for each operation mode.

なお、目標傾斜角度としては、各動作モードにおける運搬対象物体の搭載姿勢(搭載方法)に応じて、例えば、車両に搭載された運搬対象物体と車両とを合わせた全体のうち、傾動体と一体的に傾動可能な部分(運搬対象物体を含む)の全体の重心点が傾動体の傾動中心(傾動の支点)の直上もしくはほぼ直上に位置する状態(すなわち当該重心点に作用する重力によって、該傾動中心の周りに発生するモーメントが“0”もしくはほぼ“0”となる状態)での傾動体の傾斜角度を採用することが好適である。   Note that the target tilt angle is integrated with the tilting body, for example, of the whole of the transport target object mounted on the vehicle and the vehicle according to the mounting posture (mounting method) of the transport target object in each operation mode. The position of the center of gravity of the entire tiltable part (including the object to be transported) is located immediately above or almost directly above the tilting center of the tilting body (i.e., the gravity acting on the center of gravity It is preferable to employ the tilt angle of the tilt body in a state where the moment generated around the tilt center is “0” or almost “0”.

前記第1発明において、前記制御用操作量決定手段は、少なくとも、前記傾動体の目標傾斜角度と該傾動体の実際の傾斜角度との偏差である傾斜角度偏差に第1ゲイン係数を乗じてなる第1操作成分を“0”に近づけるように、且つ、前記車両の所定の代表点の速度目標値である目標速度と該代表点の実際の移動速度との偏差である速度偏差に第2ゲイン係数を乗じてなる第2操作成分を“0”に近づけるように、前記制御用操作量を決定する手段であって、前記目標傾斜角度、前記目標速度、前記第1ゲイン係数、前記第2ゲイン係数のうち少なくとも1つを、制御特性パラメータとして、前記動作モード決定手段が決定した動作モードに応じて決定することが好適である(第3発明)。   In the first aspect of the invention, the control operation amount determining means multiplies at least a tilt angle deviation, which is a deviation between a target tilt angle of the tilting body and an actual tilt angle of the tilting body, by a first gain coefficient. A second gain is applied to a speed deviation that is a deviation between a target speed that is a speed target value of a predetermined representative point of the vehicle and an actual moving speed of the representative point so that the first operation component approaches “0”. A means for determining the control operation amount so that a second operation component obtained by multiplying by a coefficient approaches “0”, the target tilt angle, the target speed, the first gain coefficient, and the second gain; It is preferable that at least one of the coefficients is determined as a control characteristic parameter according to the operation mode determined by the operation mode determination means (third invention).

この第3発明によれば、荷重受け部が運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて決定した動作モードに応じて、目標傾斜角度、目標速度、第1ゲイン係数、第2ゲイン係数の少なくとも1つを制御特性パラメータとして決定する。そして、傾斜角度偏差と第1ゲイン係数を乗じてなる第1操作成分を“0”に近づけるように、且つ、速度偏差に第2ゲイン係数を乗じてなる第2操作成分を“0”に近づけるように、制御用操作量を決定する。   According to the third aspect of the invention, the target inclination angle, the target speed, the second speed are determined according to the operation mode determined according to whether the load receiving portion is in a state where it can receive the load of the object to be transported or not. At least one of the first gain coefficient and the second gain coefficient is determined as a control characteristic parameter. Then, the first operation component obtained by multiplying the tilt angle deviation and the first gain coefficient is made closer to “0”, and the second operation component obtained by multiplying the speed deviation by the second gain coefficient is made closer to “0”. As described above, the control operation amount is determined.

荷重受け部が運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかに応じて、車両の用途や使用方法等が相違することにより、動作モードに適した速度上限、外力による加速要求受入の有無等が相違することがある。この場合、各動作モードに適した目標速度を制御特性パラメータとして決定することにより、各動作モードに適した移動速度となるように制御することが可能となる。また、速度偏差に対する第2ゲイン係数を制御特性パラメータとして動作モードに応じて決定すれば、車両を目標速度に加減速させる際の移動動作部の応答特性が各動作モードに適したものとなる。   Depending on whether the load receiving part is capable of receiving the load of the object to be transported or not, depending on whether the vehicle is used or used, depending on the upper speed limit and external force suitable for the operation mode. The acceleration request may or may not be accepted. In this case, by determining a target speed suitable for each operation mode as a control characteristic parameter, it is possible to control the movement speed to be suitable for each operation mode. If the second gain coefficient for the speed deviation is determined as a control characteristic parameter according to the operation mode, the response characteristic of the moving operation unit when the vehicle is accelerated or decelerated to the target speed becomes suitable for each operation mode.

前記第1〜第3発明において、前記動作モード決定手段が前記動作モードを変更したとき、前記制御用操作量決定手段は、前記制御特性パラメータを徐々に変化させることが好適である(第4発明)。   In the first to third inventions, it is preferable that when the operation mode determining means changes the operation mode, the control operation amount determining means gradually changes the control characteristic parameter (fourth invention). ).

この第4発明によれば、動作モードが変更したとき、制御特性パラメータが徐々に変化する。そのため、動作モードが変更したとき、制御用操作量が急激に変化しないので、移動動作部の移動動作が急激に変化することがない。   According to the fourth invention, when the operation mode is changed, the control characteristic parameter is gradually changed. Therefore, when the operation mode is changed, the control operation amount does not change abruptly, so that the moving operation of the moving operation unit does not change abruptly.

なお、以上説明した本発明では、前記車両の所定の代表点としては、例えば、車両に搭載した乗員や荷物などの運搬対象物体と車両との全体の重心点や、前記移動動作部や基体の所定部位の点等を用いることができる。   In the present invention described above, the predetermined representative point of the vehicle is, for example, the center of gravity of the entire object to be transported such as an occupant or a baggage mounted on the vehicle and the vehicle, A point or the like of a predetermined part can be used.

実施形態の倒立振子型車両の斜視図。The perspective view of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 実施形態の倒立振子型車両の正面図。The front view of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 実施形態の倒立振子型車両の側面図。The side view of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 実施形態の倒立振子型車両の下部を拡大して示す図。The figure which expands and shows the lower part of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 実施形態の倒立振子型車両の下部の斜視図。The perspective view of the lower part of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 実施形態の倒立振子型車両の移動動作部(車輪体)の斜視図。The perspective view of the movement operation part (wheel body) of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 実施形態の倒立振子型車両の移動動作部(車輪体)とフリーローラとの配置関係を示す図。The figure which shows the arrangement | positioning relationship between the movement operation part (wheel body) and free roller of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 実施形態の倒立振子型車両の制御ユニットの処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of the control unit of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 図8のSTEP4のサブルーチン処理を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a subroutine process of STEP 4 in FIG. 8. 実施形態の倒立振子型車両の動力学的挙動を表現する倒立振子モデルを示す図。The figure which shows the inverted pendulum model expressing the dynamic behavior of the inverted pendulum type vehicle of embodiment. 図8のSTEP9の処理に係わる処理機能を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram showing processing functions related to STEP 9 in FIG. 8. 図11に示す傾斜目標値決定部70の処理を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the process of the inclination target value determination part 70 shown in FIG. 図11に示す第2ゲイン調整部79の処理を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the process of the 2nd gain adjustment part 79 shown in FIG. 図11に示す第1ゲイン調整部78の処理機能を示すブロック図。FIG. 12 is a block diagram showing processing functions of a first gain adjustment unit 78 shown in FIG. 11. 図14に示すリミット処理部(又は図16に示すリミット処理部)の処理機能を示すブロック図。The block diagram which shows the processing function of the limit process part (or limit process part shown in FIG. 16) shown in FIG. 図11に示す重心速度制限部76の処理機能を示すブロック図。The block diagram which shows the processing function of the gravity center speed restriction | limiting part 76 shown in FIG. 図11に示す姿勢制御演算部80の処理機能を示すブロック図。The block diagram which shows the processing function of the attitude | position control calculating part 80 shown in FIG. 図11に示す要求重心速度生成部74の処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of the request | requirement gravity center speed production | generation part 74 shown in FIG. 図18のSTEP23のサブルーチン処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the subroutine processing of STEP23 of FIG. 図18のSTEP24のサブルーチン処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the subroutine processing of STEP24 of FIG. 図18のSTEP25のサブルーチン処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the subroutine processing of STEP25 of FIG.

本発明の一実施形態を以下に説明する。まず、図1〜図7を参照して、本実施形態における倒立振子型車両の構造を説明する。   One embodiment of the present invention will be described below. First, the structure of an inverted pendulum type vehicle in the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図1〜図4に示すように、本実施形態における倒立振子型車両1(以降、単に車両1ともいう)は、鉛直方向に傾動自在な傾動体3と、床面に接地しながら該床面上を全方向(前後方向及び左右方向を含む2次元的な全方向)に移動可能な移動動作部5と、この移動動作部5を駆動する動力を該移動動作部5に付与するアクチュエータ装置7と、これらの傾動体3、移動動作部5及びアクチュエータ装置7が組付けられた基体9とを備える。   As shown in FIGS. 1 to 4, an inverted pendulum type vehicle 1 (hereinafter, also simply referred to as a vehicle 1) in the present embodiment includes a tilting body 3 that can tilt in a vertical direction and a floor surface while being grounded to the floor surface. A moving operation unit 5 that can move in all directions (two-dimensional all directions including the front-rear direction and the left-right direction), and an actuator device 7 that applies power for driving the moving operation unit 5 to the moving operation unit 5 And a base 9 on which the tilting body 3, the moving operation unit 5, and the actuator device 7 are assembled.

ここで、本実施形態の説明では、「前後方向」、「左右方向」は、それぞれ、倒立振子型車両1に標準的な姿勢で搭乗した乗員(運転者)の上体の前後方向、左右方向に一致もしくはほぼ一致する方向を意味する。なお、「標準的な姿勢」は、設計的に想定されている姿勢であり、乗員の上体の体幹軸を概ね上下方向に向け、且つ、上体を捻ったりしていない姿勢である。   Here, in the description of the present embodiment, “front-rear direction” and “left-right direction” are respectively the front-rear direction and the left-right direction of the upper body of an occupant (driver) who has boarded the inverted pendulum type vehicle 1 in a standard posture. Means a direction that matches or nearly matches. Note that the “standard posture” is a posture assumed in design, and is a posture in which the trunk axis of the upper body of the occupant is substantially directed vertically and the upper body is not twisted.

この場合、図2においては、「前後方向」、「左右方向」はそれぞれ、紙面に垂直な方向、紙面の左右方向であり、図3においては、「前後方向」、「左右方向」はそれぞれ、紙面の左右方向、紙面に垂直な方向である。また、本実施形態の説明では、参照符号に付する添え字「R」,「L」は、それぞれ車両1の右側、左側に対応するものという意味で使用する。なお、図2においては、明確化のため、移動動作部5及びアクチュエータ装置7を実線で記載している。   In this case, in FIG. 2, the “front-rear direction” and the “left-right direction” are the direction perpendicular to the paper surface and the left-right direction of the paper surface, respectively. In FIG. It is the left-right direction of the paper surface and the direction perpendicular to the paper surface. In the description of the present embodiment, the suffixes “R” and “L” attached to the reference numerals are used to mean the right side and the left side of the vehicle 1, respectively. In FIG. 2, the moving operation unit 5 and the actuator device 7 are indicated by solid lines for clarity.

基体9は、移動動作部5及びアクチュエータ装置7が組付けられた下部フレーム11を備える。傾動体3は上部フレーム13を備え、この上部フレーム13は下部フレーム11の上部に設けられている。下部クレーム11と上部フレーム13は、倒立振子型車両1の主要な外観を構成する。本実施形態では、下部クレーム11と上部フレーム13とは、ボルト14で固定され一体化されており、基体9の傾動に伴い傾動体3が一体的に傾動する。   The base 9 includes a lower frame 11 in which the moving operation unit 5 and the actuator device 7 are assembled. The tilting body 3 includes an upper frame 13, and the upper frame 13 is provided above the lower frame 11. The lower claim 11 and the upper frame 13 constitute a main appearance of the inverted pendulum type vehicle 1. In the present embodiment, the lower claim 11 and the upper frame 13 are fixed and integrated with a bolt 14, and the tilting body 3 tilts integrally with the tilting of the base body 9.

上部フレーム13には、左右一対のシート15R,15Lがヒンジ機構等により折り畳み可能に設けられている。開かれた状態でのシート15R,15Lの上面が、乗員の着座面となっている。一方、折り畳まれた(閉じられた)状態のシート15R,15Lは、上部フレーム13に形成された開口内に収容され、該上部フレーム13の外表面から突出しないように構成されている。このように、シート15R,15Lは、その折り畳み(開閉)状態に応じて、乗員の荷重を受け得る状態であるか否かが定まる。なお、シート15R,15Lは、図1の実線及び図2では開かれた状態が、図1の1点鎖線及び図3では折り畳まれた状態が示されている。   The upper frame 13 is provided with a pair of left and right seats 15R and 15L that can be folded by a hinge mechanism or the like. The upper surface of the seats 15R and 15L in the opened state is a seating surface for the occupant. On the other hand, the folded sheets (closed) of the sheets 15R and 15L are accommodated in an opening formed in the upper frame 13 so as not to protrude from the outer surface of the upper frame 13. As described above, whether or not the seats 15R and 15L can receive the load of the occupant is determined according to the folded (open / close) state. The sheets 15R and 15L are shown in a solid line in FIG. 1 and in an opened state in FIG. 2, and in a dotted line in FIG. 1 and in a folded state in FIG.

また、上部フレーム13の後面部には、L字形状、鉤形状等、荷物を掛けるに適した形状のフック17が固定されている。   In addition, a hook 17 having a shape suitable for hanging luggage such as an L shape or a hook shape is fixed to the rear surface portion of the upper frame 13.

下部フレーム11には、左右方向に間隔を存して二股状に対向するように配置された一対のカバー部材21R,21Lが設けられている。これらのカバー部材21R,21Lの上端部(二股の分岐部分)は、前後方向の軸心を有するヒンジ軸23を介して連結され、カバー部材21R,21Lの一方が他方に対して相対的にヒンジ軸23の周りに揺動可能となっている。この場合、カバー部材21R,21Lは、図示を省略するバネによって、カバー部材21R,21Lの下端部側(二股の先端側)が狭まる方向に付勢されている。   The lower frame 11 is provided with a pair of cover members 21 </ b> R and 21 </ b> L disposed so as to face each other in a bifurcated manner with a space in the left-right direction. The upper end portions (bifurcated branch portions) of these cover members 21R and 21L are connected via a hinge shaft 23 having a longitudinal axis, and one of the cover members 21R and 21L is hinged relative to the other. It can swing around the shaft 23. In this case, the cover members 21R and 21L are urged by a spring (not shown) in a direction in which the lower end side (the bifurcated tip side) of the cover members 21R and 21L is narrowed.

また、カバー部材21R,21Lのそれぞれの外面部には、乗員の右足を載せるステップ25Rと左足を載せるステップ25Lとが各々開かれた状態では右向き、左向きに張り出すよう、ヒンジ機構等により折り畳み可能に設けられている。開かれた状態でのステップ25R,25Lの上面が、乗員の足平載置面となっている。一方、折り畳まれた状態のステップ25R,25Lは、下部フレーム11に形成された開口内に収容されて、該下部フレーム11の外表面から突出しないように構成されている。このように、ステップ25R,25Lは、その折り畳み(開閉)状態に応じて、乗員の荷重を受け得る状態であるか否かが定まる。なお、ステップ25R,25Lは、図1の実線、図2及び図3では開かれた状態が、図1の1点鎖線では折り畳まれた状態が示されている。   The cover members 21R and 21L can be folded by a hinge mechanism or the like so that the step 25R for placing the occupant's right foot and the step 25L for placing the left foot are opened to the right and left, respectively, in the opened state. Is provided. The upper surfaces of the steps 25R and 25L in the opened state serve as occupant foot placement surfaces. On the other hand, the steps 25R and 25L in the folded state are accommodated in an opening formed in the lower frame 11 so as not to protrude from the outer surface of the lower frame 11. As described above, whether or not the steps 25R and 25L are in a state where the load of the occupant can be received is determined according to the folded (open / close) state. Steps 25R and 25L are shown in the solid line in FIG. 1, in the opened state in FIGS. 2 and 3, and in the folded state in the one-dot chain line in FIG.

移動動作部5及びアクチュエータ装置7は、下部フレーム11に設けられたカバー部材21R,21Lの間に配置されている。これらの移動動作部5及びアクチュエータ装置7の構造を図4〜図7を参照して説明する。   The moving operation unit 5 and the actuator device 7 are disposed between cover members 21R and 21L provided on the lower frame 11. The structures of the moving operation unit 5 and the actuator device 7 will be described with reference to FIGS.

なお、本実施形態で例示する移動動作部5及びアクチュエータ装置7は、例えば前記特許文献2の図1に開示されているものと同じ構造のものである。従って、本実施形態の説明においては、移動動作部5及びアクチュエータ装置7の構成に関して、前記特許文献2に記載された事項については、簡略的な説明に留める。   The moving operation unit 5 and the actuator device 7 exemplified in the present embodiment have the same structure as that disclosed in FIG. Therefore, in the description of the present embodiment, the matters described in Patent Document 2 regarding the configurations of the moving operation unit 5 and the actuator device 7 are simply described.

本実施形態では、移動動作部5は、ゴム状弾性材により円環状に形成された車輪体であり、ほぼ円形の横断面形状を有する。この移動動作部5(以降、車輪体5という)は、その弾性変形によって、図6及び図7の矢印Y1で示す如く、円形の横断面の中心C1(より詳しくは、円形の横断面中心C1を通って、車輪体5の軸心と同心となる円周線)の周りに回転可能となっている。   In the present embodiment, the moving operation unit 5 is a wheel body formed in an annular shape from a rubber-like elastic material, and has a substantially circular cross-sectional shape. The moving operation unit 5 (hereinafter referred to as the wheel body 5) has a circular cross section center C1 (more specifically, a circular cross section center C1 as shown by an arrow Y1 in FIGS. 6 and 7) due to its elastic deformation. And can be rotated around a circumferential line that is concentric with the axis of the wheel body 5.

この車輪体5は、その軸心C2(車輪体5全体の直径方向に直交する軸心C2)を左右方向に向けた状態で、カバー部材21R,21Lの間に配置され、該車輪体5の外周面の下端部にて床面に接地する。   The wheel body 5 is disposed between the cover members 21R and 21L with its axis C2 (axis C2 orthogonal to the diameter direction of the entire wheel body 5) directed in the left-right direction. Ground to the floor at the lower end of the outer peripheral surface.

そして、車輪体5は、アクチュエータ装置7による駆動(詳細は後述する)によって、図6の矢印Y2で示す如く車輪体5の軸心C2の周りに回転する動作(床面上を輪転する動作)と、車輪体5の横断面中心C1の周りに回転する動作とを行うことが可能である。その結果、車輪体5は、それらの回転動作の複合動作によって、床面上を全方向に移動することが可能となっている。   And the wheel body 5 rotates around the axis C2 of the wheel body 5 as shown by an arrow Y2 in FIG. 6 (operation to rotate on the floor surface) by driving by the actuator device 7 (details will be described later). And an operation of rotating around the cross-sectional center C1 of the wheel body 5 can be performed. As a result, the wheel body 5 can move in all directions on the floor surface by a combined operation of these rotational operations.

アクチュエータ装置7は、車輪体5と右側のカバー部材21Rとの間に介装される回転部材27R及びフリーローラ29Rと、車輪体5と左側のカバー部材17Lとの間に介装される回転部材27L及びフリーローラ29Lと、回転部材27R及びフリーローラ29Rの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ31Rと、回転部材27L及びフリーローラ29Lの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ31Lとを備える。   The actuator device 7 includes a rotating member 27R and a free roller 29R interposed between the wheel body 5 and the right cover member 21R, and a rotating member interposed between the wheel body 5 and the left cover member 17L. 27L and a free roller 29L, an electric motor 31R as an actuator disposed above the rotating member 27R and the free roller 29R, and an electric motor 31L as an actuator disposed above the rotating member 27L and the free roller 29L. .

電動モータ31R,31Lは、それぞれのハウジングがカバー部材21R,21Lに各々取付けられている。なお、図示は省略するが、電動モータ31R,31Lの電源(蓄電器)は、下部フレーム11内等、基体9の適所に搭載されている。   The electric motors 31R and 31L have their respective housings attached to the cover members 21R and 21L. Although illustration is omitted, the power sources (capacitors) of the electric motors 31 </ b> R and 31 </ b> L are mounted at appropriate positions on the base 9 such as in the lower frame 11.

回転部材27Rは、左右方向の軸心を有する支軸33Rを介してカバー部材21Rに回転可能に支持されている。同様に、回転部材27Lは、左右方向の軸心を有する支軸33Lを介してカバー部材21Lに回転可能に支持されている。この場合、回転部材27Rの回転軸心(支軸33Rの軸心)と、回転部材27Lの回転軸心(支軸33Lの軸心)とは同軸心である。   The rotating member 27R is rotatably supported by the cover member 21R via a support shaft 33R having a horizontal axis. Similarly, the rotation member 27L is rotatably supported by the cover member 21L via a support shaft 33L having a horizontal axis. In this case, the rotation axis of the rotation member 27R (axis of the support shaft 33R) and the rotation axis of the rotation member 27L (axis of the support shaft 33L) are coaxial.

回転部材27R,27Lは、それぞれ電動モータ31R,31Lの出力軸に、減速機としての機能を含む動力伝達機構を介して接続されており、電動モータ31R,31Lからそれぞれ伝達される動力(トルク)によって回転駆動される。各動力伝達機構は、例えばプーリ・ベルト式のものである。すなわち、図4に示す如く、回転部材27Rは、プーリ35Rとベルト37Rとを介して電動モータ31Rの出力軸に接続されている。同様に、回転部材27Lは、プーリ35Lとベルト37Lとを介して電動モータ31Lの出力軸に接続されている。   The rotating members 27R and 27L are connected to the output shafts of the electric motors 31R and 31L via power transmission mechanisms including functions as speed reducers, respectively, and the power (torque) transmitted from the electric motors 31R and 31L, respectively. It is rotationally driven by. Each power transmission mechanism is of a pulley-belt type, for example. That is, as shown in FIG. 4, the rotating member 27R is connected to the output shaft of the electric motor 31R via the pulley 35R and the belt 37R. Similarly, the rotating member 27L is connected to the output shaft of the electric motor 31L via a pulley 35L and a belt 37L.

なお、上記動力伝達機構は、例えば、スプロケットとリンクチェーンとにより構成されるもの、あるいは、複数のギヤにより構成されるものであってもよい。また、例えば、電動モータ31R,31Lを、それぞれの出力軸が各回転部材27R,27Lと同軸心になるように各回転部材27R,27Lに対向させて配置し、電動モータ31R,31Lのそれぞれの出力軸を回転部材27R,27Lに各々、減速機(遊星歯車装置等)を介して連結するようにしてもよい。   The power transmission mechanism may be constituted by, for example, a sprocket and a link chain, or may be constituted by a plurality of gears. In addition, for example, the electric motors 31R and 31L are arranged to face the rotating members 27R and 27L so that the respective output shafts are coaxial with the rotating members 27R and 27L, and the electric motors 31R and 31L are respectively arranged. The output shaft may be connected to each of the rotating members 27R and 27L via a speed reducer (such as a planetary gear device).

各回転部材27R,27Lは、車輪体5側に向かって縮径する円錐台と同様の形状に形成されており、その外周面がテーパ外周面39R,39Lとなっている。   Each rotating member 27R, 27L is formed in the same shape as a truncated cone that decreases in diameter toward the wheel body 5, and its outer peripheral surface is a tapered outer peripheral surface 39R, 39L.

回転部材27Rのテーパ外周面39Rの周囲には、回転部材27Rと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数のフリーローラ29Rが配列されている。そして、これらのフリーローラ29Rは、それぞれ、ブラケット41Rを介してテーパ外周面39Rに取付けられ、該ブラケット41Rに回転自在に支承されている。   A plurality of free rollers 29R are arranged around the tapered outer peripheral surface 39R of the rotating member 27R so as to be arranged at equal intervals on a circumference concentric with the rotating member 27R. Each of these free rollers 29R is attached to the tapered outer peripheral surface 39R via a bracket 41R and is rotatably supported by the bracket 41R.

同様に、回転部材27Lのテーパ外周面39Lの周囲には、回転部材27Lと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数(フリーローラ29Rと同数)のフリーローラ29Lが配列されている。そして、これらのフリーローラ29Lは、それぞれ、ブラケット41Lを介してテーパ外周面39Lに取付けられ、該ブラケット41Lに回転自在に支承されている。   Similarly, a plurality (the same number as the free rollers 29R) of free rollers 29L are arranged around the tapered outer peripheral surface 39L of the rotating member 27L so as to be arranged at equal intervals on a circumference concentric with the rotating member 27L. Yes. Each of these free rollers 29L is attached to the tapered outer peripheral surface 39L via a bracket 41L and is rotatably supported by the bracket 41L.

前記車輪体5は、回転部材27R側のフリーローラ29Rと、回転部材27L側のフリーローラ29Lとの間に挟まれるようにして、回転部材27R,27Lと同軸心に配置されている。   The wheel body 5 is disposed coaxially with the rotating members 27R and 27L so as to be sandwiched between the free roller 29R on the rotating member 27R side and the free roller 29L on the rotating member 27L side.

この場合、図2及び図7に示すように、各フリーローラ29R,29Lは、その軸心C3が車輪体5の軸心C2に対して傾斜すると共に、車輪体5の直径方向(車輪体5をその軸心C2の方向で見たときに、該軸心C2と各フリーローラ29R,29Lとを結ぶ径方向)に対して傾斜する姿勢で配置されている。そして、このような姿勢で、各フリーローラ29R,29Lのそれぞれの外周面が車輪体5の内周面に斜め方向に圧接されている。   In this case, as shown in FIGS. 2 and 7, each of the free rollers 29 </ b> R and 29 </ b> L has the axis C <b> 3 inclined with respect to the axis C <b> 2 of the wheel body 5 and the diameter direction of the wheel body 5 (the wheel body 5. When viewed in the direction of the axis C2, it is arranged in a posture inclined with respect to the radial direction connecting the axis C2 and the free rollers 29R and 29L. In such a posture, the outer peripheral surfaces of the free rollers 29R and 29L are in pressure contact with the inner peripheral surface of the wheel body 5 in an oblique direction.

より一般的に言えば、右側のフリーローラ29Rは、回転部材27Rが軸心C2の周りに回転駆動されたときに、車輪体5との接触面で、軸心C2周りの方向の摩擦力成分(車輪体5の内周の接線方向の摩擦力成分)と、車輪体5の前記横断面中心C1の周り方向の摩擦力成分(円形の横断面の接線方向の摩擦力成分)とを車輪体5に作用させ得るような姿勢で、車輪体5の内周面に圧接されている。左側のフリーローラ29Lについても同様である。   More generally speaking, the free roller 29R on the right side has a frictional force component in the direction around the axis C2 at the contact surface with the wheel body 5 when the rotating member 27R is driven to rotate around the axis C2. (The frictional force component in the tangential direction of the inner periphery of the wheel body 5) and the frictional force component in the direction around the cross-sectional center C1 of the wheel body 5 (the tangential frictional force component in the circular cross section) The wheel body 5 is pressed against the inner peripheral surface in such a posture that it can act on the wheel body 5. The same applies to the left free roller 29L.

この場合、前記したように、カバー部材21R,21Lは、図示しないバネによって、カバー部材21R,21Lの下端部側(二股の先端側)が狭まる方向に付勢されている。このため、この付勢力によって、右側のフリーローラ29Rと左側のフリーローラ29Lとの間に車輪体5が挟持されると共に、車輪体5に対する各フリーローラ29R,29Lの圧接状態(より詳しくはフリーローラ29R,29Lと車輪体5との間で摩擦力が作用し得る圧接状態)が維持される。   In this case, as described above, the cover members 21R and 21L are urged in a direction in which the lower end side (the bifurcated tip side) of the cover members 21R and 21L is narrowed by a spring (not shown). Therefore, the wheel body 5 is sandwiched between the right free roller 29R and the left free roller 29L by this urging force, and the free rollers 29R and 29L are in pressure contact with the wheel body 5 (more specifically, free The pressure contact state in which a frictional force can act between the rollers 29R and 29L and the wheel body 5 is maintained.

以上説明した構造を有する車両1においては、電動モータ31R,31Lによりそれぞれ、回転部材27R,27Lを同方向に等速度で回転駆動した場合には、車輪体5が回転部材27R,27Lと同方向に軸心C2の周りに回転することとなる。これにより、車輪体5が床面上を前後方向に輪転して、車両1の全体が前後方向に移動することとなる。なお、この場合は、車輪体5は、その横断面中心C1の周りには回転しない。   In the vehicle 1 having the structure described above, when the rotating members 27R and 27L are driven to rotate at the same speed in the same direction by the electric motors 31R and 31L, the wheel body 5 has the same direction as the rotating members 27R and 27L. Will rotate around the axis C2. Thereby, the wheel body 5 rotates on the floor surface in the front-rear direction, and the entire vehicle 1 moves in the front-rear direction. In this case, the wheel body 5 does not rotate around the center C1 of the cross section.

また、例えば、回転部材27R,27Lを互いに逆方向に同じ大きさの速度で回転駆動した場合には、車輪体5は、その横断面中心C1の周りに回転することとなる。これにより、車輪体5がその軸心C2の方向(すなわち左右方向)に移動し、ひいては、車両1の全体が左右方向に移動することとなる。なお、この場合は、車輪体5は、その軸心C2の周りには回転しない。   Further, for example, when the rotating members 27R and 27L are rotationally driven in opposite directions at the same speed, the wheel body 5 rotates around the center C1 of the cross section. As a result, the wheel body 5 moves in the direction of the axis C2 (that is, the left-right direction), and as a result, the entire vehicle 1 moves in the left-right direction. In this case, the wheel body 5 does not rotate around the axis C2.

さらに、回転部材27R,27Lを、互いに異なる速度(方向を含めた速度)で、同方向又は逆方向に回転駆動した場合には、車輪体5は、その軸心C2の周りに回転すると同時に、その横断面中心C1の周りに回転することとなる。   Furthermore, when the rotating members 27R and 27L are rotationally driven at different speeds (speeds including directions) in the same direction or in the opposite direction, the wheel body 5 rotates around its axis C2, It will rotate about the cross-sectional center C1.

この時、これらの回転動作の複合動作(合成動作)によって、前後方向及び左右方向に対して傾斜した方向に車輪体5が移動し、ひいては、車両1の全体が車輪体5と同方向に移動することとなる。この場合の車輪体5の移動方向は、回転部材27R,27Lの回転方向を含めた回転速度(回転方向に応じて極性が定義された回転速度ベクトル)の差に依存して変化するものとなる。   At this time, the wheel body 5 moves in a direction inclined with respect to the front-rear direction and the left-right direction by a combined operation (composite operation) of these rotational operations, and as a result, the entire vehicle 1 moves in the same direction as the wheel body 5. Will be. The moving direction of the wheel body 5 in this case changes depending on the difference in rotational speed (rotational speed vector in which the polarity is defined according to the rotational direction) including the rotational direction of the rotating members 27R and 27L. .

以上のように車輪体5の移動動作が行なわれるので、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転速度(回転方向を含む)を制御し、ひいては回転部材27R,27Lの回転速度を制御することによって、車両1の移動速度及び移動方向を制御できることとなる。なお、傾動体3及び基体9は、車輪体5の軸心C2を支点として、左右方向の軸心C2周りに傾動自在となっていると共に、車輪体5の接地面(下端面)を支点として、前後方向の軸周りに該車輪体5と共に傾動自在となっている。   Since the moving operation of the wheel body 5 is performed as described above, by controlling the respective rotational speeds (including the rotational direction) of the electric motors 31R and 31L, and by controlling the rotational speeds of the rotating members 27R and 27L, The moving speed and moving direction of the vehicle 1 can be controlled. The tilting body 3 and the base body 9 are freely tiltable around the axis C2 in the left-right direction with the axis C2 of the wheel body 5 as a fulcrum, and have the ground contact surface (lower end surface) of the wheel body 5 as a fulcrum. The wheel body 5 can be tilted around the longitudinal axis.

次に、本実施形態の車両1の動作制御のための構成を説明する。なお、以降の説明では、図1及び図3に示すように、前後方向の水平軸をX軸、左右方向の水平軸をY軸、鉛直方向をZ軸とするXYZ座標系を想定し、前後方向、左右方向をそれぞれX軸方向、Y軸方向と言うことがある。   Next, the structure for operation control of the vehicle 1 of this embodiment is demonstrated. In the following description, as shown in FIGS. 1 and 3, an XYZ coordinate system is assumed in which the horizontal axis in the front-rear direction is the X axis, the horizontal axis in the left-right direction is the Y axis, and the vertical direction is the Z axis. The direction and the left-right direction may be referred to as the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively.

まず、車両1の概略的な動作制御を説明すると、本実施形態では、基本的には、車両1に搭乗した乗員がその上体を傾けた場合(詳しくは、乗員と車両1とを合わせた全体の重心点の位置(水平面に投影した位置)を動かすように上体を傾けた場合)に、該上体を傾けた側に基体9が傾動体3と共に傾動する。そして、この時、基体9が傾いた側に車両1が移動するように、車輪体5の移動動作が制御される。例えば、シート15R,15Lに着座した乗員が上体を前傾させ、ひいては、基体9を傾動体3と共に前傾させると、車両1が前方に移動するように、車輪体5の移動動作が制御される。また、外力により傾動体3を傾けた場合、基体9が傾動体3と共に傾動する。そして、この時、基体9が傾いた側に車両1が移動するように、車輪体5の移動動作が制御される。例えば、運搬補助者が傾動体3を前傾させ、ひいては、基体9を傾動体3と共に前傾させると、車両1が前方に移動するように、車輪体5の移動動作が制御される。   First, schematic operation control of the vehicle 1 will be described. In the present embodiment, basically, when an occupant riding the vehicle 1 tilts the upper body (specifically, the occupant and the vehicle 1 are combined). When the upper body is tilted so as to move the position of the entire center of gravity (position projected on the horizontal plane), the base body 9 tilts together with the tilting body 3 to the side on which the upper body is tilted. At this time, the moving operation of the wheel body 5 is controlled so that the vehicle 1 moves to the side on which the base body 9 is inclined. For example, when the occupant seated on the seats 15R and 15L tilts the upper body forward and, as a result, tilts the base body 9 together with the tilting body 3, the movement operation of the wheel body 5 is controlled so that the vehicle 1 moves forward. Is done. Further, when the tilting body 3 is tilted by an external force, the base body 9 tilts together with the tilting body 3. At this time, the moving operation of the wheel body 5 is controlled so that the vehicle 1 moves to the side on which the base body 9 is inclined. For example, when the transport assistant tilts the tilting body 3 forward, and thus tilts the base body 9 together with the tilting body 3, the moving operation of the wheel body 5 is controlled so that the vehicle 1 moves forward.

すなわち、本実施形態では、傾動体3と共に基体9を傾動させるという動作が、車両1に対する1つの基本的な操縦操作(車両1の動作要求)とされ、その操縦操作に応じて車輪体5の移動動作がアクチュエータ装置7を介して制御される。   That is, in the present embodiment, the operation of tilting the base body 9 together with the tilting body 3 is one basic steering operation (operation request of the vehicle 1) for the vehicle 1, and the wheel body 5 according to the steering operation. The moving operation is controlled via the actuator device 7.

ここで、本実施形態の車両1は、その全体の接地面としての車輪体5の接地面が、車両1とこれに搭乗する乗員との全体を床面に投影した領域に比して面積が小さい単一の局所領域となり、その単一の局所領域だけに床反力が作用する。このため、基体9が傾倒しないようにするためには、乗員及び車両1の全体の重心点が車輪体5の接地面のほぼ真上に位置するように、車輪体5を動かす必要がある。   Here, in the vehicle 1 of the present embodiment, the ground contact surface of the wheel body 5 as the entire ground contact surface has an area compared to a region where the entire vehicle 1 and the passengers riding on the vehicle 1 are projected on the floor surface. It becomes a small single local region, and the floor reaction force acts only on the single local region. For this reason, in order to prevent the base body 9 from tilting, it is necessary to move the wheel body 5 so that the center of gravity of the occupant and the vehicle 1 is positioned almost directly above the ground contact surface of the wheel body 5.

そこで、車両1に乗員が搭乗せず、且つ車両1に荷物を搭載していない状態では、車両1の単体の重心点が、車輪体5の中心点(軸心C2上の中心点)のほぼ真上に位置する状態(当該重心点が車輪体5の接地面のほぼ真上に位置する状態)での基体9の姿勢を目標姿勢とし、該基体9の実際の姿勢を目標姿勢に収束させ、ひいては、基体9が傾倒することなく車両1が自立するように、車輪体5の移動動作が制御される。   Therefore, when no occupant is on board the vehicle 1 and no load is loaded on the vehicle 1, the single center of gravity of the vehicle 1 is almost the center point of the wheel body 5 (the center point on the axis C <b> 2). The posture of the base body 9 in the state of being directly above (the state where the center of gravity is located almost directly above the ground contact surface of the wheel body 5) is set as the target posture, and the actual posture of the base body 9 is converged to the target posture. As a result, the movement operation of the wheel body 5 is controlled so that the vehicle 1 can stand on its own without tilting the base body 9.

また、車両1に乗員や荷物が搭載されている状態と搭載されていない状態とのいずれの状態においても、基体9の実際の姿勢の目標姿勢からずれが大きいほど、車両1の移動速度が速くなると共に、基体9の実際の姿勢の目標姿勢に一致する状態では、車両1の移動が停止するように車輪体5の移動動作が制御される。   Further, in both the state where the occupant and the luggage are mounted on the vehicle 1 and the state where it is not mounted, the moving speed of the vehicle 1 increases as the deviation from the target position of the actual position of the base body 9 increases. At the same time, the movement operation of the wheel body 5 is controlled so that the movement of the vehicle 1 stops in a state in which the actual posture of the base body 9 matches the target posture.

補足すると、「姿勢」は空間的な向きを意味する。本実施形態では、基体9が傾動体3と共に傾動することで、基体9や傾動体3の姿勢が変化する。また、本実施形態では、基体9と傾動体3とは一体的に傾動するので、基体9の姿勢をその目標姿勢に収束させるということは、傾動体3の姿勢を該傾動体3に対応する目標姿勢(基体9の姿勢が基体9の目標姿勢に一致する状態での傾動体3の姿勢)に収束させるということと等価である。   Supplementally, “posture” means a spatial orientation. In the present embodiment, the posture of the base body 9 and the tilting body 3 changes as the base body 9 tilts together with the tilting body 3. Further, in the present embodiment, the base body 9 and the tilting body 3 tilt integrally, so that the attitude of the base body 9 converges to the target attitude, the attitude of the tilting body 3 corresponds to the tilting body 3. This is equivalent to convergence to the target posture (the posture of the tilting body 3 in a state where the posture of the base body 9 matches the target posture of the base body 9).

本実施形態では、以上の如き車両1の動作制御を行うために、図2及び図3に示すように、マイクロコンピュータや電動モータ31R,31Lのドライブ回路ユニットなどを含む電子回路ユニットにより構成された制御ユニット50と、基体9の姿勢(又は傾動体3の姿勢)に関する状態量として、基体9の所定の部位の鉛直方向(重力方向)に対する傾斜角度θb及びその変化速度(=dθb/dt)を計測するための傾斜センサ52と、シート15R,15Lに乗員が着座している、あるいはフック17に荷物が掛けられているか否かを検知するための第1荷重センサ54と、ステップ25R,25Lに乗員の足平が載置されているか否かを検知するための第2荷重センサ55と、電動モータ31R,31Lのそれぞれの出力軸の回転角度及び回転角速度を検出するための角度センサとしてのロータリエンコーダ56R,56Lと、シート15R,15Lが折り畳まれているか否かを検知するための第1折り畳みセンサ57と、ステップ25R,25Lが折り畳まれているか否かを検知するための第2折り畳みセンサ58とがそれぞれ、車両1の適所に搭載されている。   In the present embodiment, in order to control the operation of the vehicle 1 as described above, as shown in FIGS. 2 and 3, it is configured by an electronic circuit unit including a microcomputer and drive circuit units of the electric motors 31R and 31L. As a state quantity related to the posture of the control unit 50 and the base body 9 (or the posture of the tilting body 3), the tilt angle θb of the predetermined portion of the base body 9 with respect to the vertical direction (gravity direction) and its changing speed (= dθb / dt). An inclination sensor 52 for measuring, a first load sensor 54 for detecting whether an occupant is seated on the seats 15R, 15L or a load is hung on the hook 17, and steps 25R, 25L The rotation angle and rotation of the output shaft of each of the second load sensor 55 and the electric motors 31R and 31L for detecting whether or not the foot of the occupant is placed. Rotary encoders 56R and 56L as angle sensors for detecting angular velocity, a first folding sensor 57 for detecting whether or not the sheets 15R and 15L are folded, and whether or not steps 25R and 25L are folded. A second folding sensor 58 for detecting whether or not the vehicle 1 is mounted at an appropriate position of the vehicle 1.

この場合、制御ユニット50及び傾斜センサ52は、例えば、基体9の下部フレーム11の内部に収容されている。また、第1荷重センサ54は、6軸力センサであり、ボルト14の下部に取付けられており、傾動体3から基体9に伝達される応力、捻りを計測可能となっている。第2荷重センサ55は、ステップ25R,25Lに内蔵されている。また、ロータリエンコーダ56R,56Lは、それぞれ、電動モータ31R,31Lと一体に設けられている。なお、ロータリエンコーダ56R,56Lは、それぞれ、回転部材27R,27Lに装着してもよい。また、第1折り畳みセンサ57は、シート15R,15Lを折り畳むためのヒンジ機構等に設けられ、第2折り畳みセンサ58は、ステップ25R,25Lを折り畳むためのヒンジ機構等に設けられている。   In this case, the control unit 50 and the inclination sensor 52 are accommodated in the lower frame 11 of the base body 9, for example. The first load sensor 54 is a six-axis force sensor and is attached to the lower portion of the bolt 14 and can measure the stress and twist transmitted from the tilting body 3 to the base body 9. The second load sensor 55 is built in steps 25R and 25L. The rotary encoders 56R and 56L are provided integrally with the electric motors 31R and 31L, respectively. The rotary encoders 56R and 56L may be attached to the rotating members 27R and 27L, respectively. The first folding sensor 57 is provided in a hinge mechanism or the like for folding the sheets 15R and 15L, and the second folding sensor 58 is provided in a hinge mechanism or the like for folding the steps 25R and 25L.

上記傾斜センサ52は、より詳しくは、加速度センサとジャイロセンサ等のレートセンサ(角速度センサ)とから構成され、これらのセンサの検出信号を制御ユニット50に出力する。そして、制御ユニット50が、傾斜センサ52の加速度センサ及びレートセンサの出力を基に、所定の計測演算処理(これは公知の演算処理でよい)を実行することによって、傾斜センサ52を搭載した部位(本実施形態では下部フレーム11、ひいては基体9)の、鉛直方向に対する傾斜角度θbの計測値とその変化速度(微分値)である傾斜角速度θbdotの計測値とを算出する。   More specifically, the tilt sensor 52 includes an acceleration sensor and a rate sensor (angular velocity sensor) such as a gyro sensor, and outputs detection signals of these sensors to the control unit 50. Then, the control unit 50 performs a predetermined measurement calculation process (this may be a known calculation process) based on the outputs of the acceleration sensor and the rate sensor of the tilt sensor 52, and thereby the part on which the tilt sensor 52 is mounted. The measured value of the inclination angle θb with respect to the vertical direction of the lower frame 11 (and thus the base body 9 in this embodiment) and the measured value of the inclination angular velocity θbdot, which is the rate of change (differential value), are calculated.

この場合、計測する傾斜角度θb(以降、基体傾斜角度θbということがある)は、より詳しくは、それぞれ、Y軸周り方向(ピッチ方向)の成分θb_xと、X軸周り方向(ロール方向)の成分θb_yとから成る。同様に、計測する傾斜角速度θbdot(以降、基体傾斜角速度θbdotということがある)も、Y軸周り方向(ピッチ方向)の成分θbdot_x(=dθb_x/dt)と、X軸周り方向(ロール方向)の成分θbdot_y(=dθb_y/dt)とから成る。   In this case, the tilt angle θb to be measured (hereinafter also referred to as the base body tilt angle θb) is more specifically, the component θb_x in the Y axis direction (pitch direction) and the X axis direction (roll direction), respectively. It consists of component θb_y. Similarly, the measured tilt angular velocity θbdot (hereinafter also referred to as the base tilt angular velocity θbdot) is also measured in the Y-axis direction (pitch direction) component θbdot_x (= dθb_x / dt) and the X-axis direction (roll direction). Component θbdot_y (= dθb_y / dt).

補足すると、本実施形態では、基体9の下部フレーム11と一体に傾動体3の上部フレーム13が傾動するので、基体傾斜角度θbは、傾動体3の傾斜角度としての意味も持つ。   Supplementally, in this embodiment, since the upper frame 13 of the tilting body 3 tilts integrally with the lower frame 11 of the base body 9, the base body tilt angle θb also has a meaning as the tilt angle of the tilting body 3.

なお、本実施形態の説明では、上記基体傾斜角度θbなど、X軸及びY軸の各方向(又は各軸周り方向)の成分を有する運動状態量等の変数、あるいは、該運動状態量に関連する係数等の変数に関しては、その各成分を区別して表記する場合に、該変数の参照符号に、添え字“_x”又は“_y”を付加する。   In the description of the present embodiment, a variable such as a motion state quantity having a component in each direction of the X axis and the Y axis (or a direction around each axis) such as the base body inclination angle θb, or a relation to the motion state quantity. For a variable such as a coefficient to be processed, a suffix “_x” or “_y” is added to the reference symbol of the variable when each component is expressed separately.

この場合において、並進速度等の並進運動に係わる変数については、そのX軸方向の成分に添え字“_x”を付加し、Y軸方向の成分に添え字“_y”を付加する。   In this case, for a variable related to translational motion such as translational speed, a subscript “_x” is added to the component in the X-axis direction, and a subscript “_y” is added to the component in the Y-axis direction.

一方、角度、回転速度(角速度)、角加速度など、回転運動に係わる変数については、並進運動に係わる変数と添え字を揃えるために、便宜上、Y軸周り方向の成分に添え字“_x”を付加し、X軸周り方向の成分に添え字“_y”を付加する。   On the other hand, for variables related to rotational motion, such as angle, rotational speed (angular velocity), angular acceleration, etc., the subscript “_x” is added to the component around the Y axis for convenience in order to align the subscript with the variable related to translational motion. In addition, the subscript “_y” is added to the component around the X axis.

さらに、X軸方向の成分(又はY軸周り方向の成分)と、Y軸方向の成分(又はX軸周り方向の成分)との組として変数を表記する場合には、該変数の参照符号に添え字“_xy”を付加する。例えば、上記基体傾斜角度θbを、Y軸周り方向の成分θb_xとX軸周り方向の成分θb_yの組として表現する場合には、「基体傾斜角度θb_xy」というように表記する。   Further, when a variable is expressed as a set of a component in the X-axis direction (or a component around the Y-axis) and a component in the Y-axis direction (or a component around the X-axis), the reference numeral of the variable The subscript “_xy” is added. For example, when the base body tilt angle θb is expressed as a set of a component θb_x around the Y axis and a component θb_y around the X axis, it is expressed as “base body tilt angle θb_xy”.

前記第1荷重センサ54は、シート15R,15Lに着座した乗員やフック17に掛けられた荷物の重量による荷重など、傾動体3に印加される荷重に応じた検出信号を制御ユニット50に出力する。そして、制御ユニット50が、この第1荷重センサ54の出力により示される荷重の計測値に基づいて、シート15R,15Lに乗員が着座している、あるいはフック17に荷物が掛けられているか否かを判断する。   The first load sensor 54 outputs, to the control unit 50, a detection signal corresponding to a load applied to the tilting body 3, such as a load due to the weight of a passenger seated on the seats 15R and 15L and a load hung on the hook 17. . Then, based on the load measurement value indicated by the output of the first load sensor 54, the control unit 50 determines whether an occupant is seated on the seats 15R, 15L or a load is hung on the hook 17. Judging.

なお、第1荷重センサ54の代わりに、例えば、乗員がシート15R,15Lに着座したとき、及び荷物をフック17に掛けたときにONとなるようなスイッチ式のセンサを用いてもよい。   Instead of the first load sensor 54, for example, a switch type sensor that is turned on when an occupant is seated on the seats 15R and 15L and when a load is hung on the hook 17 may be used.

前記第2荷重センサ55は、乗員の足平がステップ25R,25Lに載置された場合に該乗員の重量の一部による荷重を受けるようにステップ25R,25Lに内蔵され、その荷重に応じた検出信号を制御ユニット50に出力する。そして、制御ユニット50が、この第2荷重センサ55の出力により示される荷重の計測値に基づいて、ステップ25R,25Lに乗員の足平が載置されているか否かを判断する。   The second load sensor 55 is built in the steps 25R and 25L so as to receive a load due to a part of the weight of the occupant when the foot of the occupant is placed on the steps 25R and 25L. A detection signal is output to the control unit 50. Then, the control unit 50 determines whether or not the occupant's foot is placed on the steps 25R and 25L based on the load measurement value indicated by the output of the second load sensor 55.

なお、第2荷重センサ55の代わりに、例えば、乗員の足平がステップ25R,25Lに載置されたときにONとなるようなスイッチ式のセンサを用いてもよい。   Instead of the second load sensor 55, for example, a switch type sensor that is turned on when the foot of the occupant is placed on the steps 25R and 25L may be used.

ロータリエンコーダ56Rは、電動モータ31Rの出力軸が所定角度回転する毎にパルス信号を発生し、このパルス信号を制御ユニット50に出力する。そして、制御ユニット50が、そのパルス信号を基に、電動モータ53Rの出力軸の回転角度を計測し、さらにその回転角度の計測値の時間的変化率(微分値)を電動モータ53Rの回転角速度として計測する。電動モータ31L側のロータリエンコーダ56Lについても同様である。   The rotary encoder 56 </ b> R generates a pulse signal each time the output shaft of the electric motor 31 </ b> R rotates by a predetermined angle, and outputs this pulse signal to the control unit 50. Then, the control unit 50 measures the rotational angle of the output shaft of the electric motor 53R based on the pulse signal, and further calculates the temporal change rate (differential value) of the measured value of the rotational angle as the rotational angular velocity of the electric motor 53R. Measure as The same applies to the rotary encoder 56L on the electric motor 31L side.

制御ユニット50は、上記の各計測値を用いて所定の演算処理を実行することによって、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度の目標値である速度指令を決定し、その速度指令に従って、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度をフィードバック制御する。   The control unit 50 determines a speed command that is a target value of the rotational angular speed of each of the electric motors 31R and 31L by executing a predetermined calculation process using each of the measured values, and the electric motor is operated according to the speed command. The rotational angular velocities of the motors 31R and 31L are feedback controlled.

なお、電動モータ31Rの出力軸の回転角速度と、回転部材27Rの回転角速度との間の関係は、該出力軸と回転部材27Rとの間の一定値の減速比に応じた比例関係になるので、本実施形態の説明では、便宜上、電動モータ31Rの回転角速度は、回転部材27Rの回転角速度を意味するものとする。同様に、電動モータ31Lの回転角速度は、回転部材27Lの回転角速度を意味するものとする。   The relationship between the rotational angular velocity of the output shaft of the electric motor 31R and the rotational angular velocity of the rotating member 27R is proportional to the constant reduction ratio between the output shaft and the rotating member 27R. In the description of this embodiment, for the sake of convenience, the rotational angular velocity of the electric motor 31R means the rotational angular velocity of the rotating member 27R. Similarly, the rotational angular velocity of the electric motor 31L means the rotational angular velocity of the rotating member 27L.

前記第1折り畳みセンサ57は、シート15R,15Lの折り畳み動作を行うヒンジ機構等に設けられ、シート15R,15Lの折り畳み状態に応じた検出信号を制御ユニット50に出力する。例えば、第1折り畳みセンサ57は、シート15R,15Lが開かれている状態のとき、ON信号を出力し、シート15R,15Lが折り畳まれている状態のとき、OFF信号を出力する。そして、制御ユニット50が、第1折り畳みセンサ57から出力される検出信号に基づいて、シート15R,15Lの折り畳み状態を判断する。   The first folding sensor 57 is provided in a hinge mechanism or the like that performs the folding operation of the sheets 15R and 15L, and outputs a detection signal corresponding to the folded state of the sheets 15R and 15L to the control unit 50. For example, the first folding sensor 57 outputs an ON signal when the sheets 15R and 15L are opened, and outputs an OFF signal when the sheets 15R and 15L are folded. Then, the control unit 50 determines the folding state of the sheets 15R and 15L based on the detection signal output from the first folding sensor 57.

前記第2折り畳みセンサ58は、ステップ25R,25Lの折り畳み動作を行うヒンジ機構等に設けられ、ステップ25R,25Lの折り畳み状態に応じた検出信号を制御ユニット50に出力する。例えば、第2折り畳みセンサ58は、ステップ25R,25Lが開かれている状態のとき、ON信号を出力し、ステップ25R,25Lが折り畳まれている状態のとき、OFF信号を出力する。そして、制御ユニット50が、第2折り畳みセンサ58から出力される検出信号に基づいて、ステップ25R,25Lの折り畳み状態を判断する。   The second folding sensor 58 is provided in a hinge mechanism or the like that performs the folding operation of steps 25R and 25L, and outputs a detection signal corresponding to the folded state of steps 25R and 25L to the control unit 50. For example, the second folding sensor 58 outputs an ON signal when the steps 25R and 25L are opened, and outputs an OFF signal when the steps 25R and 25L are folded. Then, the control unit 50 determines the folded state in steps 25R and 25L based on the detection signal output from the second folding sensor 58.

以下に、制御ユニット50の制御処理をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the control process of the control unit 50 will be described in more detail.

制御ユニット50は、所定の制御処理周期で図8のフローチャートに示す処理(メインルーチン処理)を実行する。   The control unit 50 executes the process (main routine process) shown in the flowchart of FIG. 8 at a predetermined control process cycle.

まず、STEP1において、制御ユニット50は、傾斜センサ52の出力を取得する。   First, in STEP 1, the control unit 50 acquires the output of the tilt sensor 52.

次いで、STEP2に進んで、制御ユニット50は、取得した傾斜センサ52の出力を基に、基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sと、基体傾斜角速度θbdotの計測値θbdot_xy_sとを算出する。   Next, proceeding to STEP 2, the control unit 50 calculates the measured value θb_xy_s of the base body tilt angle θb and the measured value θbdot_xy_s of the base body tilt angular velocity θbdot based on the acquired output of the tilt sensor 52.

なお、以降の説明では、上記計測値θb_xy_sなど、変数(状態量)の実際の値の観測値(計測値又は推定値)を参照符号により表記する場合に、該変数の参照符号に、添え字“_s”を付加する。   In the following description, when an observed value (measured value or estimated value) of an actual value of a variable (state quantity) such as the measured value θb_xy_s is represented by a reference symbol, a subscript is added to the reference symbol of the variable. Add “_s”.

次いで、制御ユニット50は、STEP3において、荷重センサ54,55の出力と、折り畳みセンサ57,58の出力とを取得した後、STEP4において車両1の動作モードを決定する処理を実行する。   Next, the control unit 50 acquires the outputs of the load sensors 54 and 55 and the outputs of the folding sensors 57 and 58 in STEP 3, and then executes a process of determining the operation mode of the vehicle 1 in STEP 4.

ここで、本実施形態では、車両1の動作モードとして、大別して、搭載モードと自立モードとの2種類の動作モードがある。「搭載モード」は、車両1に乗員や荷物が搭載されている場合の動作モードであり、「自立モード」は、車両1に乗員や荷物が搭載されていない場合の動作モードである。   Here, in the present embodiment, the operation modes of the vehicle 1 are roughly classified into two types of operation modes: a mounting mode and a self-supporting mode. The “installation mode” is an operation mode when an occupant or luggage is mounted on the vehicle 1, and the “self-supporting mode” is an operation mode when an occupant or luggage is not mounted on the vehicle 1.

そして、搭載モードには、4種類の動作モードがある。「第1動作モード」は、開かれたシート15R,15Lに乗員が着座し、且つ、開かれたステップ25R,25Lに乗員の足平を載置した状態、即ち、乗員が足をステップ25R,25Lに載せ着座した状態で、車両1が床面上を移動する場合の動作モードである。「第2の動作モード」は、開かれたシート15R,15Lに乗員が着座し、且つ、ステップ25R,25Lを折り畳んだ状態、即ち、乗員が着座して足底で床面をキック可能な状態で、車両1が床面上を移動する場合の動作モードである。「第3の動作モード」は、シート15R,15Lが折り畳まれ、且つ、開かれたステップ25R,25Lに乗員の足平を載置した状態、即ち、乗員がステップ25R,25Lに立って、両膝内側で折り畳たまれたシート15R,15Lを挟み込んだ状態(ニーグリップした状態)で、車両1が床面上を移動する場合の動作モードである。「第4の動作モード」は、シート15R,15Lが折り畳まれ、且つ、ステップ25R,25Lが折り畳まれた状態、即ち、乗員は搭乗せず、フック17に荷物を掛けた状態で、車両1が床面上を移動する場合の動作モードである。   There are four types of operation modes in the mounting mode. In the “first operation mode”, the occupant is seated on the opened seats 15R and 15L, and the foot of the occupant is placed on the opened steps 25R and 25L, that is, the occupant places his / her feet on the steps 25R and 25L. This is an operation mode in a case where the vehicle 1 moves on the floor surface while being seated on 25L. In the “second operation mode”, the occupant is seated on the opened seats 15R and 15L and the steps 25R and 25L are folded, that is, the occupant is seated and the floor can be kicked at the sole. This is the operation mode when the vehicle 1 moves on the floor surface. In the “third operation mode”, the seats 15R and 15L are folded and the foot of the occupant is placed on the opened steps 25R and 25L, that is, the occupant stands in steps 25R and 25L. This is an operation mode when the vehicle 1 moves on the floor surface with the sheets 15R and 15L folded on the inner side of the knee being sandwiched (knee gripped state). In the “fourth operation mode”, the vehicle 1 is in a state where the seats 15R and 15L are folded and the steps 25R and 25L are folded, that is, the passenger does not get on and the hook 17 is loaded. This is an operation mode when moving on the floor.

なお、以下、自立モードを第5動作モードということがある。このように、本実施形態では、車両1の動作モードとして、第1〜第5動作モードからなる5種類の動作モードを基本的な動作モードとして有する。
そして、制御ユニット50は、各動作モードにおいて、それぞれの動作モードに想定される車両1の用途や使用方法に適した制御特性で車輪体5の移動動作を制御する。
Hereinafter, the self-supporting mode may be referred to as a fifth operation mode. As described above, in this embodiment, the operation mode of the vehicle 1 includes five types of operation modes including the first to fifth operation modes as basic operation modes.
In each operation mode, the control unit 50 controls the moving operation of the wheel body 5 with control characteristics suitable for the use and usage method of the vehicle 1 assumed in each operation mode.

上記STEP5の処理は、STEP4で決定した車両1の動作モードでの制御特性を規定する制御特性パラメータを決定する処理である。その処理の詳細は後述するが、本実施形態では、このSTEP5の処理で決定する制御特性パラメータには、基体9の傾斜角度の目標値である基体傾斜角度目標値θb_xy_objが含まれると共に、後述する第2ゲイン調整パラメータKr2や定数パラメータであるhx,hy,Ki_a_x,Ki_b_x,Ki_a_y,Ki_b_y(i=1,2,3)等が含まれる。   The process of STEP5 is a process of determining a control characteristic parameter that defines the control characteristic in the operation mode of the vehicle 1 determined in STEP4. Although details of the process will be described later, in the present embodiment, the control characteristic parameter determined in the process of STEP 5 includes a base body tilt angle target value θb_xy_obj that is a target value of the base body 9 and is described later. The second gain adjustment parameter Kr2 and constant parameters hx, hy, Ki_a_x, Ki_b_x, Ki_a_y, Ki_b_y (i = 1, 2, 3) and the like are included.

この場合、基体傾斜角度目標値θb_xy_objは各動作モードにおいて、基本的には次のように決定される。すなわち、搭載モード(第1〜第4動作モード)では、車両1と運搬対象物体(シート15R,15Lに着座した乗員、あるいはフック17に掛けた荷物)との全体の重心点(以降、全体重心点という)が車輪体5の接地面のほぼ真上に位置する状態となる基体9の姿勢において、傾斜センサ52の出力に基づき計測される基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sに一致又はほぼ一致するようにあらかじめ設定された値が、θb_xy_objとして決定される。なお、以降、第m動作モード用の設定値をθb_xy_obj_m(ただし、m=1,2,3,4,5)ということがある。   In this case, the base body tilt angle target value θb_xy_obj is basically determined as follows in each operation mode. That is, in the mounting mode (first to fourth operation modes), the center of gravity (hereinafter referred to as the total center of gravity) of the vehicle 1 and the object to be transported (the passenger seated on the seats 15R and 15L or the luggage hung on the hook 17). In the posture of the base body 9 in a state where the point is located almost directly above the ground contact surface of the wheel body 5, the measured value θb_xy_s of the base body tilt angle θb measured based on the output of the tilt sensor 52 is matched or substantially matched. The value set in advance as described above is determined as θb_xy_obj. Hereinafter, the setting value for the m-th operation mode may be referred to as θb_xy_obj_m (where m = 1, 2, 3, 4, 5).

また、自立モード(第5動作モード)では、車両1単体の重心点(以降、車両単体重心点という)が車輪体5の接地面のほぼ真上に位置する状態となる基体9の姿勢において、傾斜センサ52の出力に基づき計測される基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sに一致又はほぼ一致するようにあらかじめ設定された値が、θb_xy_obj(=θb_xy_obj_5)として決定される。   Further, in the self-supporting mode (fifth operation mode), in the posture of the base body 9 where the center of gravity of the vehicle 1 (hereinafter referred to as the vehicle center of gravity) is located almost directly above the ground contact surface of the wheel body 5, A value set in advance so as to match or substantially match the measured value θb_xy_s of the base body tilt angle θb measured based on the output of the tilt sensor 52 is determined as θb_xy_obj (= θb_xy_obj_5).

なお、本実施形態の車両1は左右対称構造の車両であるので、θb_xy_obj_mのX軸周り成分は同じ値である。   In addition, since the vehicle 1 of this embodiment is a vehicle with a left-right symmetric structure, the components around θ-axis of θb_xy_obj_m have the same value.

補足すると、いずれの動作モードにおいても、基体傾斜角速度θbdotのY軸周り方向の成分θbdot_xの目標値とX軸周り方向の成分θbdot_yの目標値とは、いずれも“0”である。このため、基体傾斜角速度θbdot_xyの目標値を設定する処理は不要である。   Supplementally, in any operation mode, the target value of the component θbdot_x in the direction around the Y axis of the base body tilt angular velocity θbdot and the target value of the component θbdot_y in the direction around the X axis are both “0”. For this reason, the process which sets the target value of base | substrate inclination angular velocity (theta) bdot_xy is unnecessary.

また、詳細は後述するが、第2ゲイン調整パラメータKr2は、“0”から“1”までの範囲内の値に設定される。   As will be described in detail later, the second gain adjustment parameter Kr2 is set to a value within the range from “0” to “1”.

制御ユニット50は、STEP4で動作モードを決定し、STEP5で制御特性パラメータを決定した後、次にSTEP6において、車両制御演算処理を実行することによって、電動モータ31R,31Lのそれぞれの速度指令を決定する。この車両制御演算処理の詳細は後述する。   The control unit 50 determines the operation mode in STEP4, determines the control characteristic parameter in STEP5, and then determines the speed command for each of the electric motors 31R and 31L by executing vehicle control calculation processing in STEP6. To do. Details of this vehicle control calculation processing will be described later.

次いで、STEP7に進んで、制御ユニット50は、STEP6で決定した速度指令に応じて電動モータ31R,31Lの動作制御処理を実行する。この動作制御処理では、制御ユニット50は、STEP6で決定した電動モータ31Rの速度指令と、ロータリエンコーダ56Rの出力に基づき計測した電動モータ31Rの回転速度の計測値との偏差に応じて、該偏差を“0”に収束させるように電動モータ31Rの出力トルクの目標値(目標トルク)を決定する。そして、制御ユニット50は、その目標トルクの出力トルクを電動モータ31Rに出力させるように該電動モータ31Rの通電電流を制御する。左側の電動モータ31Lの動作制御についても同様である。   Next, proceeding to STEP 7, the control unit 50 executes an operation control process for the electric motors 31 </ b> R and 31 </ b> L according to the speed command determined in STEP 6. In this operation control process, the control unit 50 determines the deviation according to the deviation between the speed command of the electric motor 31R determined in STEP 6 and the measured value of the rotational speed of the electric motor 31R measured based on the output of the rotary encoder 56R. The target value (target torque) of the output torque of the electric motor 31R is determined so as to converge to “0”. Then, the control unit 50 controls the energization current of the electric motor 31R so that the output torque of the target torque is output to the electric motor 31R. The same applies to the operation control of the left electric motor 31L.

以上が、制御ユニット50が実行する全体的な制御処理である。   The above is the overall control process executed by the control unit 50.

次に、説明を後回しにした前記STEP4の動作モードの決定処理、前記STEP5の処理(制御特性パラメータの決定処理)とSTEP6の車両制御演算処理とを以下に詳説する。   Next, the operation mode determination process of STEP4, the process of STEP5 (control characteristic parameter determination process) and the vehicle control calculation process of STEP6, which will be described later, will be described in detail.

まず、STEP4の動作モード決定処理の詳細を説明する。   First, details of the operation mode determination process in STEP 4 will be described.

制御ユニット50は、所定の制御処理周期で図9のフローチャートに示す処理(動作モード決定処理)を実行する。   The control unit 50 executes the process (operation mode determination process) shown in the flowchart of FIG. 9 at a predetermined control process cycle.

まず、制御ユニット50は、STEP3で取得した荷重センサ54,55の出力に基づいて、STEP4−1の判断処理を実行する。この判断処理においては、制御ユニット50は、取得した荷重センサ54,55の出力が示す荷重計測値が夫々あらかじめ設定された所定値よりも大きいか否かによって、車両1に運搬対象物体が搭載されているか否か(乗員が搭乗しているか、あるいは荷物がフック17に掛けられているか否か)を判断する。   First, the control unit 50 executes the determination process in STEP 4-1 based on the outputs of the load sensors 54 and 55 acquired in STEP 3. In this determination process, the control unit 50 mounts the object to be transported on the vehicle 1 depending on whether or not the load measurement values indicated by the acquired outputs of the load sensors 54 and 55 are larger than predetermined values set in advance. Whether or not the passenger is on board or whether the load is hung on the hook 17 or not.

そして、制御ユニット50は、STEP4−1の判断結果が肯定的である場合には、STEP4−2において、車両1の動作モードとして前記搭載モードを設定する。ここで、本実施形態では、車両1の搭載モードとして、前記第1〜第4の動作モードがある。そこで、制御ユニット50は、STEP3で取得した折り畳みセンサ57,58の出力に基づいて、STEP4−3の判断処理を実行する。この判断処理においては、制御ユニット50は、取得した折り畳みセンサ57,58の検出信号が示すシート15R,15L及びステップ25R,25Lの折り畳み状態に応じて、車両1の動作モードを、第1〜第4動作モードのいずれかに決定する。
具体的には、シート15R,15Lが開かれている状態を示す検出信号を第1折り畳みセンサ57から取得し、且つ、ステップ25R,25Lが開かれている状態を示す検出信号を第2折り畳みセンサ58から取得したとき、制御ユニット50は、STEP4−4において、車両の現在(今回)の動作モードを第1動作モードと決定する。一方、シート15R,15Lが開かれている状態を示す検出信号を第1折り畳みセンサ57から取得し、且つ、ステップ25R,25Lが折り畳まれている状態を示す検出信号を第2折り畳みセンサ58から取得したとき、制御ユニット50は、STEP4−5において、車両の現在の動作モードを第2動作モードと決定する。一方、シート15R,15Lが折り畳まれている状態を示す検出信号を第1折り畳みセンサ57から取得し、且つ、ステップ25R,25Lが開かれている状態を示す検出信号を第2折り畳みセンサ58から取得したとき、制御ユニット50は、STEP4−6において、車両の現在の動作モードを第3動作モードと決定する。他方、シート15R,15Lが折り畳まれている状態を示す検出信号を第1折り畳みセンサ57から取得し、且つ、ステップ25R,25Lが折り畳まれている状態を示す検出信号を第2折り畳みセンサ58から取得したとき、制御ユニット50は、STEP4−7において、車両の現在の動作モードを第4動作モードと決定する。
If the determination result in STEP 4-1 is positive, the control unit 50 sets the mounting mode as the operation mode of the vehicle 1 in STEP 4-2. Here, in this embodiment, there are the first to fourth operation modes as the mounting modes of the vehicle 1. Therefore, the control unit 50 executes the determination process in STEP 4-3 based on the outputs of the folding sensors 57 and 58 acquired in STEP 3. In this determination process, the control unit 50 changes the operation mode of the vehicle 1 from the first to the first according to the folded state of the seats 15R and 15L and the steps 25R and 25L indicated by the acquired detection signals of the folding sensors 57 and 58. One of the four operation modes is determined.
Specifically, the detection signal indicating the state in which the sheets 15R and 15L are opened is acquired from the first folding sensor 57, and the detection signal indicating the state in which the steps 25R and 25L are opened is acquired by the second folding sensor. When acquired from 58, the control unit 50 determines the current (current) operation mode of the vehicle as the first operation mode in STEP 4-4. On the other hand, a detection signal indicating that the sheets 15R and 15L are opened is acquired from the first folding sensor 57, and a detection signal indicating that the steps 25R and 25L are folded is acquired from the second folding sensor 58. Then, the control unit 50 determines the current operation mode of the vehicle as the second operation mode in STEP 4-5. On the other hand, a detection signal indicating that the sheets 15R and 15L are folded is acquired from the first folding sensor 57, and a detection signal indicating that the steps 25R and 25L are opened is acquired from the second folding sensor 58. Then, the control unit 50 determines the current operation mode of the vehicle as the third operation mode in STEP 4-6. On the other hand, a detection signal indicating that the sheets 15R and 15L are folded is acquired from the first folding sensor 57, and a detection signal indicating that the steps 25R and 25L are folded is acquired from the second folding sensor 58. Then, the control unit 50 determines the current operation mode of the vehicle as the fourth operation mode in STEP 4-7.

そして、制御ユニット50は、STEP4−1の判断結果が否定的である場合には、STEP4−8において、車両1の動作モードを前記自立モード(第5動作モード)と決定する。   If the determination result in STEP 4-1 is negative, the control unit 50 determines the operation mode of the vehicle 1 as the self-sustained mode (fifth operation mode) in STEP 4-8.

次に、説明の便宜上、STEP6の車両制御演算処理の詳細を説明する。   Next, for convenience of explanation, details of the vehicle control calculation process of STEP 6 will be described.

なお、以降の説明においては、車輪体5の接地面に重力による鉛直方向下向きの並進力を作用させる系の全体の重心点を車両系重心点という。この場合、該車両系重心点は、車両1の動作モードが搭載モードである場合には、前記全体重心点に一致し、自立モードである場合には、前記車両単体重心点に一致する。   In the following description, the center of gravity of the entire system in which a downward translational force caused by gravity is applied to the ground contact surface of the wheel body 5 is referred to as a vehicle system center of gravity. In this case, the vehicle system center-of-gravity point coincides with the overall center-of-gravity point when the operation mode of the vehicle 1 is the mounting mode, and coincides with the vehicle single body center-of-gravity point when it is in the self-supporting mode.

また、以降の説明では、制御ユニット50が各制御処理周期で決定する値(更新する値)に関し、現在の(最新の)制御処理周期で決定する値を今回値、その1つ前の制御処理周期で決定した値を前回値ということがある。そして、今回値、前回値を特にことわらない値は、今回値を意味する。   In the following description, regarding the value (value to be updated) determined by the control unit 50 in each control processing cycle, the value determined in the current (latest) control processing cycle is the current value, and the control processing immediately before that The value determined by the cycle may be referred to as the previous value. A value not particularly different from the current value and the previous value means the current value.

また、X軸方向の速度及び加速度に関しては、前方向きを正の向きとし、Y軸方向の速度及び加速度に関しては、左向きを正の向きとする。   Further, regarding the speed and acceleration in the X-axis direction, the forward direction is a positive direction, and regarding the speed and acceleration in the Y-axis direction, the left direction is a positive direction.

本実施形態では、各動作モードでの前記車両系重心点の動力学的な挙動(詳しくは、Y軸方向からこれに直交する面(XZ平面)に投影して見た挙動と、X軸方向からこれに直交する面(YZ平面)に投影して見た挙動)が、近似的に、図10に示すような、倒立振子モデルの挙動(倒立振子の動力学的挙動)によって表現されるものとして、STEP6の車両制御演算処理が行なわれる。   In this embodiment, the dynamic behavior of the vehicle system center-of-gravity point in each operation mode (specifically, the behavior seen by projecting from the Y-axis direction onto a plane (XZ plane) orthogonal thereto, and the X-axis direction) The behavior (projected by projecting onto a plane orthogonal to this (YZ plane)) is approximately expressed by the behavior of the inverted pendulum model (the dynamic behavior of the inverted pendulum) as shown in FIG. As a result, the vehicle control calculation process of STEP 6 is performed.

なお、図10において、括弧を付していない参照符号は、Y軸方向から見た倒立振子モデルに対応する参照符号であり、括弧付きの参照符号は、X軸方向から見た倒立振子モデルに対応する参照符号である。   In FIG. 10, reference numerals without parentheses are reference numerals corresponding to the inverted pendulum model viewed from the Y-axis direction, and reference numerals with parentheses refer to the inverted pendulum model viewed from the X-axis direction. Corresponding reference sign.

この場合、Y軸方向から見た挙動を表現する倒立振子モデルは、車両系重心点に位置する質点60_xと、Y軸方向に平行な回転軸62a_xを有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪62_x(以降、仮想車輪62_xという)とを備える。そして、質点60_xが、仮想車輪62_xの回転軸62a_xに直線状のロッド64_xを介して支持され、該回転軸62a_xを支点として該回転軸62a_xの周りに揺動自在とされている。   In this case, the inverted pendulum model expressing the behavior seen from the Y-axis direction has a mass point 60_x located at the center of gravity of the vehicle system and a rotation axis 62a_x parallel to the Y-axis direction. Wheel 62_x (hereinafter referred to as virtual wheel 62_x). The mass point 60_x is supported by the rotation shaft 62a_x of the virtual wheel 62_x via the linear rod 64_x, and can swing around the rotation shaft 62a_x with the rotation shaft 62a_x as a fulcrum.

この倒立振子モデルでは、質点60_xの運動が、Y軸方向から見た車両系重心点の運動に相当する。また、鉛直方向に対するロッド64_xの傾斜角度θbe_xがY軸周り方向での基体傾斜角度計測値θb_x_sとSTEP5の処理で後述する如く決定される基体傾斜角度目標値θb_x_objという)との偏差θbe_x_s(=θb_x_s−θb_x_obj)に一致するものとされる。また、ロッド64_xの傾斜角度θbe_xの変化速度(=dθbe_x/dt)がY軸周り方向の基体傾斜角速度計測値θbdot_x_sに一致するものとされる。また、仮想車輪62_xの移動速度Vw_x(X軸方向の並進移動速度)は、車両1の車輪体5のX軸方向の移動速度に一致するものとされる。   In this inverted pendulum model, the motion of the mass point 60_x corresponds to the motion of the vehicle system center of gravity as viewed from the Y-axis direction. Further, the tilt angle θbe_x of the rod 64_x with respect to the vertical direction is a deviation θbe_x_s (= θb_x_s) between the base body tilt angle measured value θb_x_s around the Y axis and the base body tilt angle target value θb_x_obj determined as described later in STEP5. −θb_x_obj). Further, the changing speed (= dθbe_x / dt) of the inclination angle θbe_x of the rod 64_x is set to coincide with the measured body inclination angular velocity θbdot_x_s in the direction around the Y axis. Further, the movement speed Vw_x (translation movement speed in the X-axis direction) of the virtual wheel 62_x is the same as the movement speed in the X-axis direction of the wheel body 5 of the vehicle 1.

同様に、X軸方向から見た挙動を表現する倒立振子モデル(図10の括弧付きの符号を参照)は、車両系重心点に位置する質点60_yと、X軸方向に平行な回転軸62a_yを有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪62_y(以降、仮想車輪62_yという)とを備える。そして、質点60_yが、仮想車輪62_yの回転軸62a_yに直線状のロッド64_yを介して支持され、該回転軸62a_yを支点として該回転軸62a_yの周りに揺動自在とされている。   Similarly, an inverted pendulum model (refer to the reference numerals in parentheses in FIG. 10) expressing the behavior seen from the X-axis direction includes a mass point 60_y located at the center of gravity of the vehicle system and a rotation axis 62a_y parallel to the X-axis direction. And virtual wheels 62_y (hereinafter referred to as virtual wheels 62_y) that can rotate on the floor surface. The mass point 60_y is supported by the rotation shaft 62a_y of the virtual wheel 62_y via a linear rod 64_y, and can swing around the rotation shaft 62a_y with the rotation shaft 62a_y as a fulcrum.

この倒立振子モデルでは、質点60_yの運動が、X軸方向から見た車両系重心点の運動に相当する。また、鉛直方向に対するロッド64_yの傾斜角度θbe_yがX軸周り方向での基体傾斜角度計測値θb_y_sと、後述する如く決定される基体傾斜角度目標値θb_y_objとの偏差θbe_y_s(=θb_y_s−θb_y_obj)に一致するものとされる。また、ロッド64_yの傾斜角度θbe_yの変化速度(=dθbe_y/dt)がX軸周り方向の基体傾斜角速度計測値θbdot_y_sに一致するものとされる。また、仮想車輪62_yの移動速度Vw_y(Y軸方向の並進移動速度)は、車両1の車輪体5のY軸方向の移動速度に一致するものとされる。   In this inverted pendulum model, the motion of the mass point 60_y corresponds to the motion of the vehicle system center-of-gravity point viewed from the X-axis direction. Further, the inclination angle θbe_y of the rod 64_y with respect to the vertical direction coincides with the deviation θbe_y_s (= θb_y_s−θb_y_obj) between the base body tilt angle measured value θb_y_s in the direction around the X axis and the base body tilt angle target value θb_y_obj determined as described later. It is supposed to be. In addition, the change speed (= dθbe_y / dt) of the inclination angle θbe_y of the rod 64_y coincides with the measured base body inclination angular velocity θbdot_y_s in the direction around the X axis. Further, the moving speed Vw_y (translational moving speed in the Y-axis direction) of the virtual wheel 62_y is set to coincide with the moving speed in the Y-axis direction of the wheel body 5 of the vehicle 1.

なお、仮想車輪62_x,62_yは、それぞれ、あらかじめ定められた所定値Rw_x,Rw_yの半径を有するものとされる。   The virtual wheels 62_x and 62_y are assumed to have predetermined radii of predetermined values Rw_x and Rw_y, respectively.

また、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度ωw_x,ωw_yと、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R,ω_L(より正確には、回転部材27R,27Lのそれぞれの回転角速度ω_R,ω_L)との間には、次式01a,01bの関係が成立するものとされる。   Further, the rotational angular velocities ωw_x and ωw_y of the virtual wheels 62_x and 62_y and the rotational angular velocities ω_R and ω_L of the electric motors 31R and 31L (more precisely, the rotational angular velocities ω_R and ω_L of the rotating members 27R and 27L), respectively. The relationship of the following formulas 01a and 01b is established.


ωw_x=(ω_R+ω_L)/2 ……式01a
ωw_y=C・(ω_R−ω_L)/2 ……式01b

なお、式01bにおける“C”は、前記フリーローラ29R,29Lと車輪体5との間の機構的な関係や滑りに依存する所定値の係数である。また、ωw_x,ω_R,ω_Lの正の向きは、仮想車輪62_xが前方に向かって輪転する場合の該仮想車輪62_xの回転方向、ωw_yの正の向きは、仮想車輪62_yが左向きに輪転する場合の該仮想車輪62_yの回転方向である。

ωw_x = (ω_R + ω_L) / 2 Equation 01a
ωw_y = C · (ω_R−ω_L) / 2 …… Formula 01b

Note that “C” in the expression 01b is a coefficient of a predetermined value depending on the mechanical relationship between the free rollers 29R and 29L and the wheel body 5 and slippage. Further, the positive directions of ωw_x, ω_R, and ω_L are the rotation direction of the virtual wheel 62_x when the virtual wheel 62_x rotates forward, and the positive direction of ωw_y is the case when the virtual wheel 62_y rotates leftward. This is the rotation direction of the virtual wheel 62_y.

ここで、図10に示す倒立振子モデルの動力学は、次式03x,03yにより表現される。なお、式03xは、Y軸方向から見た倒立振子モデルの動力学を表現する式、式03yは、X軸方向から見た倒立振子モデルの動力学を表現する式である。   Here, the dynamics of the inverted pendulum model shown in FIG. 10 is expressed by the following equations 03x and 03y. The expression 03x is an expression expressing the dynamics of the inverted pendulum model viewed from the Y-axis direction, and the expression 03y is an expression expressing the dynamics of the inverted pendulum model viewed from the X-axis direction.


2θbe_x/dt2=α_x・θbe_x+β_x・ωwdot_x ……式03x
2θbe_y/dt2=α_y・θbe_y+β_y・ωwdot_y ……式03y

式03xにおけるωwdot_xは仮想車輪62_xの回転角加速度(回転角速度ωw_xの1階微分値)、α_xは、質点60_xの質量や高さh_xに依存する係数、β_xは、仮想車輪62_xのイナーシャ(慣性モーメント)や半径Rw_xに依存する係数である。式03yにおけるωwdot_y、α_y、β_yについても上記と同様である。

d 2 θbe_x / dt 2 = α_x · θbe_x + β_x · ωwdot_x ...... Formula 03x
d 2 θbe_y / dt 2 = α_y · θbe_y + β_y · ωwdot_y ...... Formula 03y

In equation 03x, ωwdot_x is the rotational angular acceleration of the virtual wheel 62_x (first-order differential value of the rotational angular velocity ωw_x), α_x is a coefficient that depends on the mass and height h_x of the mass 60_x, and β_x is the inertia (moment of inertia of the virtual wheel 62_x ) And the radius Rw_x. The same applies to ωwdot_y, α_y, and β_y in Expression 03y.

これらの式03x,03yから判るように、倒立振子の質点60_x,60_yの運動(ひいては車両系重心点の運動)は、それぞれ、仮想車輪62_xの回転角加速度ωwdot_x、仮想車輪62_yの回転角加速度ωwdot_yに依存して規定される。   As can be seen from these equations 03x and 03y, the motions of the mass points 60_x and 60_y of the inverted pendulum (and hence the motion of the vehicle system center of gravity) are respectively the rotational angular acceleration ωwdot_x of the virtual wheel 62_x and the rotational angular acceleration ωwdot_y of the virtual wheel 62_y. It is defined depending on.

そこで、本実施形態では、Y軸方向から見た車両系重心点の運動を制御するための操作量(制御入力)として、仮想車輪62_xの回転角加速度ωwdot_xを用いると共に、X軸方向から見た車両系重心点の運動を制御するための操作量(制御入力)として、仮想車輪62_yの回転角加速度ωwdot_yを用いる。   Therefore, in the present embodiment, the rotational angular acceleration ωwdot_x of the virtual wheel 62_x is used as an operation amount (control input) for controlling the motion of the vehicle system center of gravity point viewed from the Y-axis direction, and viewed from the X-axis direction. The rotational angular acceleration ωwdot_y of the virtual wheel 62_y is used as an operation amount (control input) for controlling the motion of the vehicle system center of gravity.

そして、STEP9の車両制御演算処理を概略的に説明すると、制御ユニット50は、X軸方向で見た質点60_xの運動と、Y軸方向で見た質点60_yの運動とが、車両系重心点の所望の運動に対応する運動となるように、操作量としての上記回転角加速度ωwdot_x,ωwdot_yの指令値(目標値)である仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdを決定する。さらに、制御ユニット50は、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdをそれぞれ積分してなる値を、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度ωw_x,ωw_yの指令値(目標値)である仮想車輪回転角速度指令ωw_x_cmd,ωw_y_cmdとして決定する。   Then, the vehicle control arithmetic processing in STEP 9 will be schematically described. The control unit 50 determines that the motion of the mass point 60_x seen in the X-axis direction and the motion of the mass point 60_y seen in the Y-axis direction are Virtual wheel rotational angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd, which are command values (target values) of the rotational angular accelerations ωwdot_x and ωwdot_y as operation amounts, are determined so as to achieve a motion corresponding to a desired motion. Further, the control unit 50 integrates the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd, and the virtual wheel rotation that is the command values (target values) of the respective rotation angular velocities ωw_x and ωw_y of the virtual wheels 62_x and 62_y. The angular velocity commands are determined as ωw_x_cmd and ωw_y_cmd.

そして、制御ユニット50は、仮想車輪回転角速度指令ωw_x_cmdに対応する仮想車輪62_xの移動速度(=Rw_x・ωw_x_cmd)と、仮想車輪回転角速度指令ωw_y_cmdに対応する仮想車輪62_yの移動速度(=Rw_y・ωw_y_cmd)とを、それぞれ、車両1の車輪体5のX軸方向の目標移動速度、Y軸方向の目標移動速度とし、それらの目標移動速度を実現するように、電動モータ31R,31Lのそれぞれの速度指令ω_R_cmd,ωL_cmdを決定する。   Then, the control unit 50 moves the virtual wheel 62_x corresponding to the virtual wheel rotational angular velocity command ωw_x_cmd (= Rw_x · ωw_x_cmd) and the virtual wheel 62_y corresponding to the virtual wheel rotational angular velocity command ωw_y_cmd (= Rw_y · ωw_y_cmd). ) As the target movement speed in the X-axis direction and the target movement speed in the Y-axis direction of the wheel body 5 of the vehicle 1, and the respective speeds of the electric motors 31 </ b> R and 31 </ b> L so as to realize these target movement speeds. The commands ω_R_cmd and ωL_cmd are determined.

なお、本実施形態では、操作量(制御入力)としての上記仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdは、それぞれ、後述する式07x,07yに示す如く、3個の操作量成分を加え合わせることによって決定される。   In this embodiment, the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd as the operation amount (control input) are obtained by adding three operation amount components as shown in equations 07x and 07y described later, respectively. It is determined.

補足すると、本実施形態における操作量(制御入力)としての上記仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdのうち、ωwdot_x_cmdは、X軸方向に移動する仮想車輪62_xの回転角速度であるから、車輪体5をX軸方向に移動させるために該車輪体5に付与すべき駆動力を規定する操作量として機能するものとなる。また、ωwdot_y_cmdは、Y軸方向に移動する仮想車輪62_yの回転角速度であるから、車輪体5をY軸方向に移動させるために該車輪体5に付与すべき駆動力を規定する操作量として機能するものとなる。   Supplementally, among the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd as the operation amount (control input) in the present embodiment, ωwdot_x_cmd is the rotation angular velocity of the virtual wheel 62_x moving in the X-axis direction. This functions as an operation amount that defines the driving force to be applied to the wheel body 5 in order to move the wheel in the X-axis direction. Further, since ωwdot_y_cmd is the rotational angular velocity of the virtual wheel 62_y moving in the Y-axis direction, it functions as an operation amount that defines the driving force to be applied to the wheel body 5 in order to move the wheel body 5 in the Y-axis direction. To be.

制御ユニット50は、上記の如き、STEP6の車両制御演算処理を実行するための機能として、図11のブロック図で示す機能を備えている。   The control unit 50 has the function shown in the block diagram of FIG. 11 as a function for executing the vehicle control calculation process of STEP 6 as described above.

すなわち、制御ユニット50は、基体傾斜角度目標値θb_xy_objを設定する傾斜目標値設定部70と、前記基体傾斜角度計測値θb_xy_sと基体傾斜角度目標値θb_xy_objとの偏差である基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sを算出する偏差演算部71と、前記車両系重心点の移動速度である重心速度Vb_xyの観測値としての重心速度推定値Vb_xy_sを算出する重心速度算出部72と、電動モータ31R,31Lの回転角速度の許容範囲に応じた制限を加味して、重心速度Vb_xyの目標値としての制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdを決定する重心速度制限部76と、後述する式07x,07yのゲイン係数の値を調整するための第1ゲイン調整パラメータKr1_xy及び第2ゲイン調整パラメータKr2をそれぞれ決定する第1ゲイン調整部78及び第2ゲイン調整部79とを備える。   That is, the control unit 50 includes a tilt target value setting unit 70 that sets a base tilt angle target value θb_xy_obj, and a base tilt angle deviation measured value θbe_xy_s that is a deviation between the base tilt angle measured value θb_xy_s and the base tilt angle target value θb_xy_obj. A deviation calculating unit 71 that calculates the center of gravity speed estimated value Vb_xy_s as an observed value of the center of gravity speed Vb_xy that is the moving speed of the vehicle system center of gravity point, and the rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L. In consideration of the limit in accordance with the allowable range, the center-of-gravity speed limiter 76 that determines the control target center-of-gravity speed Vb_xy_mdfd as the target value of the center-of-gravity speed Vb_xy, and the gain coefficient values of equations 07x and 07y described later are adjusted. A first gain adjustment unit 78 and a second gain adjustment unit 79 for determining a first gain adjustment parameter Kr1_xy and a second gain adjustment parameter Kr2 Yeah.

制御ユニット50は、さらに、前記仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを算出する姿勢制御演算部80と、この仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを、右側の電動モータ31Rの速度指令ω_R_cmd(回転角速度の指令値)と左側の電動モータ31Lの速度指令ω_L_cmd(回転角速度の指令値)との組に変換するモータ指令演算部82とを備える。   The control unit 50 further calculates the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd, the attitude control calculation unit 80, and the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd from the speed command ω_R_cmd (rotational angular velocity command value) of the right electric motor 31R. And a motor command calculation unit 82 for converting into a set with a speed command ω_L_cmd (rotation angular velocity command value) of the left electric motor 31L.

なお、図11中の参照符号84を付したものは、姿勢制御演算部70が制御処理周期毎に算出する仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを入力する遅延要素を示している。該遅延要素84は、各制御処理周期において、仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdの前回値ωw_xy_cmd_pを出力する。   The reference numeral 84 in FIG. 11 indicates a delay element for inputting the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd calculated by the attitude control calculation unit 70 every control processing cycle. The delay element 84 outputs the previous value ωw_xy_cmd_p of the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_xy_cmd in each control processing cycle.

前記STEP9の車両制御演算処理では、これらの上記の各処理部の処理が以下に説明するように実行される。   In the vehicle control calculation process in STEP 9, the processes of the above-described respective processing units are executed as described below.

すなわち、制御ユニット50は、まず、傾斜目標値設定部70の処理と偏差演算部71の処理と第2ゲイン調整部79の処理と重心速度算出部72の処理とを実行する。   That is, the control unit 50 first executes the process of the tilt target value setting unit 70, the process of the deviation calculation unit 71, the process of the second gain adjustment unit 79, and the process of the gravity center speed calculation unit 72.

傾斜目標値設定部70には、前記STEP4−4〜8で決定された動作モードが入力される。そして、傾斜目標値設定部70は、入力された動作モードに応じて基体傾斜角度目標値θb_xy_objを、図12のグラフで示す如く決定する。   The operation mode determined in STEPs 4-4 to 8 is input to the tilt target value setting unit 70. Then, the tilt target value setting unit 70 determines the base tilt angle target value θb_xy_obj as shown in the graph of FIG. 12 according to the input operation mode.

例えば、Y軸周りの方向の基体傾斜角度目標値θb_x_objに関して説明すると、本実施形態では、動作モードが第m動作モードに継続的に保持されている状態での基体傾斜角度目標値θb_x_obj_m(ただし、m=1,2,3,4,5)の値としての第m動作モード用基本目標値があらかじめ定められている。なお、各動作モード用の目標値θb_xy_obj_mの値は、互いに異なる値でなっても、同じ値となるものがあってもよい。
各動作モード毎に、基体傾斜角度目標値θb_xy_obj_mを設定するのは、それぞれの動作モードで乗員の搭乗姿勢や荷物運搬の有無に起因して、基体9及び傾動体3の適した傾斜角度が異なるからである。
For example, regarding the base body tilt angle target value θb_x_obj in the direction around the Y axis, in the present embodiment, the base body tilt angle target value θb_x_obj_m (where the operation mode is continuously held in the m-th operation mode) A basic target value for the m-th operation mode as a value of m = 1, 2, 3, 4, 5) is predetermined. The target value θb_xy_obj_m for each operation mode may be different from each other or may be the same value.
The reason why the base body tilt angle target value θb_xy_obj_m is set for each operation mode is that the appropriate tilt angles of the base body 9 and the tilting body 3 are different depending on the riding posture of the occupant and the presence / absence of luggage transport in each operation mode. Because.

本実施形態では、各動作モードに適した基体9の姿勢を目標姿勢とし、この基本姿勢における基体9の傾斜角度θbの目標値θb_xy_obj_mに設定し、基本的には、基体9の実際の傾斜角度を目標値θb_xy_obj_mに収束させるように、車輪体5の移動動作を制御する。   In the present embodiment, the posture of the base 9 suitable for each operation mode is set as a target posture, and the target value θb_xy_obj_m of the tilt angle θb of the base 9 in this basic posture is set. Basically, the actual tilt angle of the base 9 is set. Is controlled so as to converge to the target value θb_xy_obj_m.

例えば、第m動作モード用の傾斜角度θbの目標値θb_xy_obj_mとしては、車両1に搭載された運搬対象物体と車両とを合わせた全体のうち、基体9と一体的に傾動可能な部分(運搬対象物体を含む)の全体の重心点が基体9の傾動中心(傾動の支点)の直上もしくはほぼ直上に位置する状態(すなわち当該重心点に作用する重力によって、傾動中心の周りに発生するモーメントが“0”もしくはほぼ“0”となる状態)での基体9の傾斜角度を採用することが好適である。   For example, as the target value θb_xy_obj_m of the inclination angle θb for the m-th operation mode, a portion that can be tilted integrally with the base body 9 (transport target) of the entire transport target object and vehicle mounted on the vehicle 1. A state in which the center of gravity of the entire body (including the object) is located immediately above or almost immediately above the center of tilting (supporting point of tilting) of the substrate 9 (that is, the moment generated around the center of tilting by the gravity acting on the center of gravity is “ It is preferable to adopt the inclination angle of the substrate 9 in a state of “0” or almost “0”.

具体的には、第1及び第2動作モードの場合、シート15R,15Lに着座した乗員と車両1とを合わせた全体のうち、基体9と一体的に傾動する傾動体3及び乗員の全体の重心点が基体9の傾動中心の直上もしくはほぼ直上に位置する状態での基体9の傾斜角度を傾斜角度θbの目標値θb_xy_obj_1,θb_xy_obj_2として採用することが好適であり、例えば、目標値θb_x_obj_1,θb_x_obj_2は共に5度であり、目標値θb_y_obj_1m,θb_y_obj_2は共に0度である。   Specifically, in the first and second operation modes, the entire tilting body 3 and the entire occupant tilting integrally with the base body 9 out of the total of the occupant seated on the seats 15R and 15L and the vehicle 1 are combined. It is preferable to adopt the inclination angle of the base body 9 in the state where the center of gravity is located immediately above or substantially above the tilt center of the base body 9 as the target values θb_xy_obj_1 and θb_xy_obj_2 of the inclination angle θb. Are both 5 degrees, and the target values θb_y_obj_1m and θb_y_obj_2 are both 0 degrees.

第3動作モードの場合、ステップ25R,25Lに足平を載せて立った姿勢で車両に搭乗した乗員と車両1とを合わせた全体のうち、基体9と一体的に傾動する傾動体3及び乗員の全体の重心点が基体9の傾動中心の直上もしくはほぼ直上に位置する状態での基体9の傾斜角度を傾斜角度θbの目標値θb_xy_obj_3として採用することが好適であり、例えば、目標値θb_x_obj_3は10度であり、目標値θb_y_obj_3は0度である。   In the case of the third operation mode, the tilting body 3 and the occupant tilting integrally with the base body 9 out of the total of the occupant riding the vehicle and the vehicle 1 in a standing posture with the foot placed on the steps 25R and 25L. Is preferably used as the target value θb_xy_obj_3 of the tilt angle θb, for example, the target value θb_x_obj_3 is: The target value θb_y_obj_3 is 0 degree.

第4動作モードの場合、フック17に掛けた荷物と車両1とを合わせた全体のうち、基体9と一体的に傾動する傾動体3及び荷物の全体の重心点が基体9の傾動中心の直上もしくはほぼ直上に位置する状態での基体9の傾斜角度を傾斜角度θbの目標値θb_xy_obj_mとして採用することが好適であり、例えば、目標値θb_x_obj_4,θb_y_obj_4は共に0度である。   In the case of the fourth operation mode, the entire tilting body 3 tilting integrally with the base body 9 and the center of gravity of the entire luggage are directly above the tilting center of the base body 9 out of the total of the luggage hung on the hook 17 and the vehicle 1. Alternatively, it is preferable to adopt the tilt angle of the base body 9 in a state of being almost directly above as the target value θb_xy_obj_m of the tilt angle θb. For example, the target values θb_x_obj_4 and θb_y_obj_4 are both 0 degrees.

自立モード(第5動作モード)の場合、車両1単体のうち、基体9と一体的に傾動する傾動体3の全体の重心点が基体9の傾動中心の直上もしくはほぼ直上に位置する状態での基体9の傾斜角度を傾斜角度θbの目標値θb_xy_obj_5として採用することが好適であり、例えば、目標値θb_x_obj_5,目標値θb_y_obj_5は共に0度である。   In the case of the self-supporting mode (fifth operation mode), the center of gravity of the entire tilting body 3 that tilts integrally with the base body 9 in the vehicle 1 alone is positioned directly above or substantially immediately above the tilt center of the base body 9. The inclination angle of the base body 9 is preferably adopted as the target value θb_xy_obj_5 of the inclination angle θb. For example, the target value θb_x_obj_5 and the target value θb_y_obj_5 are both 0 degrees.

なお、図12では、第m動作モード用基本目標値を第n動作モード用基本目標値よりも上側に記載しているが、第m動作モード用基本目標値と第n動作モード用基本目標値との大小関係は、一般的には、車両1の構造等に依存する(n=1,2,3,4,5、ただしn≠m)。   In FIG. 12, the basic target value for the m-th operation mode is shown above the basic target value for the n-th operation mode, but the basic target value for the m-th operation mode and the basic target value for the n-th operation mode. Is generally dependent on the structure of the vehicle 1 (n = 1, 2, 3, 4, 5, where n ≠ m).

そして、傾斜目標値決定部70は、車両1の動作モードが第m動作モードから第n動作モードに切替わった直後(図12の時刻tの直後)の期間では、一定の時間的変化率で、基体傾斜角度目標値θb_x_objを第m動作モード用基本目標値θb_x_obj_mから第n動作モード用基本目標値θb_x_obj_nに向かって変化させる。さらに、基体傾斜角度目標値θb_x_objが第n動作モード用基本目標値θb_x_obj_nに達した後は、傾斜目標値決定部70は、θb_x_objを第n動作モード用基本目標値θb_x_obj_nに保持する。   And the inclination target value determination part 70 is a constant temporal change rate in the period immediately after the operation mode of the vehicle 1 switches from the m-th operation mode to the n-th operation mode (immediately after time t in FIG. 12). The base body tilt angle target value θb_x_obj is changed from the m-th operation mode basic target value θb_x_obj_m toward the n-th operation mode basic target value θb_x_obj_n. Further, after the base body tilt angle target value θb_x_obj reaches the nth operation mode basic target value θb_x_obj_n, the tilt target value determination unit 70 holds θb_x_obj at the nth operation mode basic target value θb_x_obj_n.

なお、基体傾斜角度目標値θb_x_objの変化途中で、動作モードが変化した場合には、傾斜目標値決定部70は、その動作モードの変化の直前におけるθb_x_objの値(前回値)から、該変化後の動作モードに対応する基本目標値に向かって、θb_x_objを変化させる。   When the operation mode changes during the change of the base body tilt angle target value θb_x_obj, the tilt target value determination unit 70 determines the value of θb_x_obj immediately before the change of the operation mode (previous value) after the change. Θb_x_obj is changed toward the basic target value corresponding to the operation mode.

以上説明した基体傾斜角度目標値θb_x_objの決定の仕方は、X軸周り方向の基体傾斜角度目標値θb_y_objについても同様である。   The method of determining the base body tilt angle target value θb_x_obj described above is the same for the base body tilt angle target value θb_y_obj in the direction around the X axis.

ただし、θb_y_objに対応する各動作モード用基本目標値は、それぞれ、一般には、θb_x_objに対応する基本目標値と異なる値となる。   However, each operation mode basic target value corresponding to θb_y_obj is generally a value different from the basic target value corresponding to θb_x_obj.

補足すると、例えば車両1が左右対称の構造のものである場合等、前記車両系重心点が、車輪体5の接地面のほぼ真上に位置する状態でのX軸周り方向の基体9の傾斜角度が、各動作モードで互いに同一もしくはほぼ同一となる場合がある。このような場合には、各動作モード用の基本目標値を同一の値に設定して、X軸周り方向での基体傾斜角度目標値θb_y_objを動作モードによらずに、一定に保持するようにしてもよい。このことは、Y軸周り方向での基体傾斜角度目標値θb_x_objについても同様である。   Supplementally, for example, when the vehicle 1 has a bilaterally symmetric structure, the vehicle system center-of-gravity point tilts the base body 9 in the direction around the X axis when the vehicle system center of gravity is located almost directly above the ground contact surface of the wheel body 5. The angles may be the same or substantially the same in each operation mode. In such a case, the basic target value for each operation mode is set to the same value, and the base body tilt angle target value θb_y_obj in the direction around the X axis is held constant regardless of the operation mode. May be. The same applies to the base body tilt angle target value θb_x_obj in the direction around the Y axis.

また、切替わる前後の動作モードの種類に応じて、基体傾斜角度目標値θb_x_objの時間変化率の大きさを変化させてもよい。   Further, the magnitude of the time change rate of the base body tilt angle target value θb_x_obj may be changed according to the type of operation mode before and after switching.

また、θb_x_obj,θb_y_objのいずれに関しても、切替わる動作モード用の基本目標値間の差が微小なものである場合には、動作モードが切替わった場合に、その切替わり時から直ちに、θb_x_obj又はθb_y_objを、切替わり後の動作モードに対応する基本目標値に変化させるようにしてもよい。   In addition, for both θb_x_obj and θb_y_obj, when the difference between the basic target values for the operation mode to be switched is very small, when the operation mode is switched, immediately after the switching, θb_x_obj or You may make it change (theta) b_y_obj to the basic target value corresponding to the operation mode after switching.

偏差演算部71には、前記STEP2で算出された基体傾斜角度計測値θb_xy_s(θb_x_s及びθb_y_s)と、上記の如く傾斜目標値決定部70が決定した基体傾斜角度目標値θb_xy_obj(θb_x_obj及びθb_y_obj)とが入力される。そして、偏差演算部71は、θb_x_sからθb_x_objを減算することによって、Y軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s(=θb_x_s−θb_x_obj)を算出すると共に、θb_y_sからθb_y_objを減算することによって、X軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_y_s(=θb_y_s−θb_y_obj)を算出する。   The deviation calculating unit 71 includes a base body tilt angle measurement value θb_xy_s (θb_x_s and θb_y_s) calculated in STEP 2 and a base body tilt angle target value θb_xy_obj (θb_x_obj and θb_y_obj) determined by the tilt target value determining unit 70 as described above. Is entered. Then, the deviation calculating unit 71 subtracts θb_x_obj from θb_x_s to calculate a measured body tilt angle deviation value θbe_x_s (= θb_x_s−θb_x_obj) in the direction around the Y axis, and subtracts θb_y_obj from θb_y_s to obtain X A base body tilt angle deviation measurement value θbe_y_s (= θb_y_s−θb_y_obj) in the direction around the axis is calculated.

なお、傾斜目標値決定部70及び偏差演算部71の処理は、STEP6の車両制御演算処理の前に行うようにしてもよい。例えば、前記STEP5で、傾斜目標値決定部70及び偏差演算部71の処理を実行してもよい。   In addition, you may make it perform the process of the inclination target value determination part 70 and the deviation calculating part 71 before the vehicle control calculating process of STEP6. For example, the processing of the inclination target value determining unit 70 and the deviation calculating unit 71 may be executed in STEP5.

前記第2ゲイン調整部79には、前記STEP4−4〜8で決定された動作モードが入力される。そして、傾斜目標値設定部70は、入力された動作モードに応じて第2ゲイン調整パラメータKr2を、図11のグラフで示す如く決定する。なお、第2ゲイン調整パラメータKr2“0”から“1”までの範囲内の値である。   The operation mode determined in STEPs 4-4 to 8 is input to the second gain adjusting unit 79. Then, the tilt target value setting unit 70 determines the second gain adjustment parameter Kr2 as shown in the graph of FIG. 11 according to the input operation mode. The second gain adjustment parameter Kr2 is a value within the range from “0” to “1”.

例えば、本実施形態では、動作モードが第m動作モードに継続的に保持されている状態での第2ゲイン調整パラメータKr2の値は基本値である“0”に定められている。   For example, in the present embodiment, the value of the second gain adjustment parameter Kr2 in the state where the operation mode is continuously held in the m-th operation mode is set to “0” which is the basic value.

そして、第2ゲイン調整部79は、車両1の動作モードが第m動作モードから第n動作モードに切替わった直後(図11の時刻tの直後)の期間では、一定の時間的変化率で、第2ゲイン調整パラメータKr2を“0”から“1”に向かって変化させる。さらに、第2ゲイン調整パラメータKr2が“1”に達した後は、第2ゲイン調整部79は、Kr2を基本値(=0)に戻す。   Then, the second gain adjustment unit 79 has a constant temporal change rate in a period immediately after the operation mode of the vehicle 1 is switched from the m-th operation mode to the n-th operation mode (immediately after time t in FIG. 11). Then, the second gain adjustment parameter Kr2 is changed from “0” to “1”. Further, after the second gain adjustment parameter Kr2 reaches “1”, the second gain adjustment unit 79 returns Kr2 to the basic value (= 0).

このように、第2ゲイン調整パラメータKr2は、動作モード間の変遷をスムーズに行うために、動作モードが変化した場合に基本値(=0)以外の値に定められるパラメータである。   As described above, the second gain adjustment parameter Kr2 is a parameter determined to a value other than the basic value (= 0) when the operation mode is changed in order to smoothly change between the operation modes.

なお、切替わる前後の動作モードの種類に応じて、第2ゲイン調整パラメータKr2の時間変化率の大きさを変化させてもよい。   The magnitude of the time change rate of the second gain adjustment parameter Kr2 may be changed according to the type of operation mode before and after switching.

前記重心速度算出部72には、前記STEP2で算出された基体傾斜角速度計測値θbdot_xy_s(θbdot_x_s及びθbdot_y_s)の今回値が入力されると共に、仮想車輪速度指令ωw_xy_cmdの前回値ωw_xy_cmd_p(ωw_x_cmd_p及びωw_y_cmd_p)が遅延要素84から入力される。そして、重心速度算出部72は、これらの入力値から、前記倒立振子モデルに基づく所定の演算式によって、重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)を算出する。   The center-of-gravity velocity calculation unit 72 receives the current value of the base body tilt angular velocity measurement value θbdot_xy_s (θbdot_x_s and θbdot_y_s) calculated in STEP 2 and the previous value ωw_xy_cmd_p (ωw_x_cmd_p and ωw_y_cmd_p) of the virtual wheel speed command ωw_xy_cmd. Input from the delay element 84. Then, the center-of-gravity speed calculation unit 72 calculates the center-of-gravity speed estimated values Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s) from these input values using a predetermined arithmetic expression based on the inverted pendulum model.

具体的には、重心速度算出部72は、次式05x,05yにより、Vb_x_s及びVb_y_sをそれぞれ算出する。   Specifically, the center-of-gravity velocity calculation unit 72 calculates Vb_x_s and Vb_y_s by the following equations 05x and 05y, respectively.


Vb_x_s=Rw_x・ωw_x_cmd_p+h_x・θbdot_x_s ……05x
Vb_y_s=Rw_y・ωw_y_cmd_p+h_y・θbdot_y_s ……05y

これらの式05x,05yにおいて、Rw_x,Rw_yは、前記したように、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの半径であり、これらの値は、あらかじめ設定された所定値である。また、h_x,h_yは、それぞれ倒立振子モデルの質点60_x,60_yの高さである。この場合、本実施形態では、車両1の各動作モードにおいて、それぞれ、車両系重心点の高さはほぼ一定に維持されるものとされる。そこで、h_x,h_yの値としては、それぞれ、各動作モード毎にあらかじめ設定された所定値が用いられる。補足すると、高さh_x,h_yは、前記STEP5において値を設定する定数パラメータに含まれるものである。

Vb_x_s = Rw_x · ωw_x_cmd_p + h_x · θbdot_x_s ...... 05x
Vb_y_s = Rw_y · ωw_y_cmd_p + h_y · θbdot_y_s …… 05y

In these expressions 05x and 05y, Rw_x and Rw_y are the respective radii of the virtual wheels 62_x and 62_y as described above, and these values are predetermined values set in advance. H_x and h_y are the heights of the mass points 60_x and 60_y of the inverted pendulum model, respectively. In this case, in this embodiment, in each operation mode of the vehicle 1, the height of the vehicle system center-of-gravity point is maintained substantially constant. Therefore, as the values of h_x and h_y, predetermined values set in advance for each operation mode are used. Supplementally, the heights h_x and h_y are included in the constant parameters whose values are set in STEP5.

車両1の本体質量は、乗員や荷物等の運搬対象物体の質量に比べて比較的小さい。そこで、本実施形態においては、第1及び第3動作モードの場合、シート15R,15Lの上面中央の高さをh_x,h_yとし、第2動作モードの場合、ステップ25R,25Lの上面中央の高さをh_x,h_yとし、第4ドの場合、フック17の上面中央の高さをh_x,h_yとし、第5動作モードの場合、車両1の本体重心の高さをh_x,h_yとしている。なお、第3動作モードの場合、シート15R,15Lの上面中央の高さより少し低い高さをh_x,h_yとしてもよい。   The mass of the main body of the vehicle 1 is relatively smaller than the mass of an object to be transported such as an occupant or a luggage. Therefore, in the present embodiment, in the first and third operation modes, the heights of the upper surface centers of the sheets 15R and 15L are h_x and h_y, and in the second operation mode, the heights of the upper surface centers of the steps 25R and 25L are set. In the fourth case, the height of the center of the upper surface of the hook 17 is h_x, h_y, and in the fifth operation mode, the height of the center of gravity of the main body of the vehicle 1 is h_x, h_y. In the third operation mode, the heights slightly lower than the height of the center of the upper surface of the sheets 15R and 15L may be set as h_x and h_y.

上記式05xの右辺の第1項は、仮想車輪62_xの速度指令の前回値ωw_x_cmd_pに対応する該仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度であり、この移動速度は、車輪体5のX軸方向の実際の移動速度の現在値に相当するものである。また、式05xの右辺の第2項は、基体9がY軸周り方向にθbdot_x_sの傾斜角速度で傾動することに起因して生じる車両系重心点のX軸方向の移動速度(車輪体5に対する相対的な移動速度)の現在値に相当するものである。これらのことは、式05yについても同様である。   The first term on the right side of the formula 05x is the moving speed in the X-axis direction of the virtual wheel 62_x corresponding to the previous value ωw_x_cmd_p of the speed command of the virtual wheel 62_x, and this moving speed is the X-axis direction of the wheel body 5 This corresponds to the current value of the actual movement speed. Further, the second term on the right side of the expression 05x is the movement speed in the X-axis direction of the vehicle system center-of-gravity point caused by the base body 9 tilting at the inclination angular velocity of θbdot_x_s around the Y axis (relative to the wheel body 5). This is equivalent to the current value of the movement speed. The same applies to Formula 05y.

なお、前記ロータリエンコーダ56R,56Lの出力を基に計測される電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度の計測値(今回値)の組を、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度の組に変換し、それらの回転角速度を、式05x、05yのωw_x_cmd_p、ωw_y_cmd_pの代わりに用いてもよい。ただし、回転角速度の計測値に含まれるノイズの影響を排除する上では、目標値であるωw_x_cmd_p、ωw_y_cmd_pを使用することが有利である。   Note that a set of measured values (current values) of the respective rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L measured based on the outputs of the rotary encoders 56R and 56L is converted into a set of rotational angular velocities of the virtual wheels 62_x and 62_y. The rotational angular velocities may be converted and used in place of ωw_x_cmd_p and ωw_y_cmd_p in equations 05x and 05y. However, it is advantageous to use the target values ωw_x_cmd_p and ωw_y_cmd_p in order to eliminate the influence of noise included in the measured value of the rotational angular velocity.

次に、制御ユニット50は、要求重心速度生成部74の処理と重心速度制限部76の処理と第1ゲイン調整部78の処理とを実行する。この場合、重心速度制限部76及び第1ゲイン調整部78には、それぞれ、重心速度算出部72で上記の如く算出された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)が入力される。また、要求重心速度生成部74及びゲイン調整部78には、それぞれ、重心速度算出部72で上記の如く算出された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)が入力される。   Next, the control unit 50 executes the processing of the requested center-of-gravity speed generation unit 74, the processing of the center-of-gravity speed limiting unit 76, and the processing of the first gain adjustment unit 78. In this case, the center-of-gravity speed limiter 76 and the first gain adjuster 78 are input with the center-of-gravity speed estimated values Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s) calculated by the center-of-gravity speed calculator 72 as described above. Further, the center-of-gravity speed estimation value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s) calculated by the center-of-gravity speed calculation unit 72 as described above is input to the requested center-of-gravity speed generation unit 74 and the gain adjustment unit 78, respectively.

そして、要求重心速度生成部74は、詳細は後述するが、車両1の動作モードが搭乗モードである場合に、入力された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)を基に、要求重心速度V_xy_aim(V_x_aim,V_y_aim)を決定する。なお、本実施形態では、車両1の動作モードが自立モードである場合には、要求重心速度生成部74は、要求重心速度V_x_aim及びV_y_aimをいずれも“0”とする。   The required center-of-gravity speed generation unit 74, as will be described in detail later, when the operation mode of the vehicle 1 is the boarding mode, the requested center-of-gravity speed V_xy_aim based on the input center-of-gravity speed estimated value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s). (V_x_aim, V_y_aim) is determined. In the present embodiment, when the operation mode of the vehicle 1 is the self-supporting mode, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 sets both the requested center-of-gravity speeds V_x_aim and V_y_aim to “0”.

そして、第1ゲイン調整部78は、入力された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)を基に、前記第1ゲイン調整パラメータKr1_xy(Kr1_x及びKr1_y)を決定する。   Then, the first gain adjustment unit 78 determines the first gain adjustment parameter Kr1_xy (Kr1_x and Kr1_y) based on the input center-of-gravity velocity estimated value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s).

この第1ゲイン調整部78の処理を図14及び図15を参照して以下に説明する。   The processing of the first gain adjustment unit 78 will be described below with reference to FIGS.

図14に示すように、第1ゲイン調整部78は、入力された重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sをリミット処理部86に入力する。このリミット処理部86では、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度の許容範囲に応じた制限を適宜、加えることによって、出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1を生成する。出力値Vw_x_lim1は、前記仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度Vw_xの制限後の値、出力値Vw_y_lim1は、前記仮想車輪62_yのY軸方向の移動速度Vw_yの制限後の値としての意味を持つ。   As shown in FIG. 14, the first gain adjustment unit 78 inputs the input center-of-gravity velocity estimated values Vb_x_s and Vb_y_s to the limit processing unit 86. In the limit processing unit 86, output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 are generated by appropriately adding limits corresponding to the allowable ranges of the rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L to the gravity center speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s. The output value Vw_x_lim1 has a meaning after limiting the moving speed Vw_x in the X-axis direction of the virtual wheel 62_x, and the output value Vw_y_lim1 has a meaning as a value after limiting the moving speed Vw_y in the Y-axis direction of the virtual wheel 62_y. .

このリミット処理部86の処理を、図15を参照してさらに詳細に説明する。なお、図15中の括弧付きの参照符号は、後述する重心速度制限部76のリミット処理部104の処理を示すものであり、リミット処理部86の処理に関する説明では無視してよい。   The processing of the limit processing unit 86 will be described in more detail with reference to FIG. Note that the reference numerals with parentheses in FIG. 15 indicate processing of the limit processing unit 104 of the gravity center speed limiting unit 76 described later, and may be ignored in the description of the processing of the limit processing unit 86.

リミット処理部86は、まず、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sをそれぞれ処理部86a_x,86a_yに入力する。処理部86a_xは、Vb_x_sを仮想車輪62_xの半径Rw_xで除算することによって、仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度をVb_x_sに一致させたと仮定した場合の該仮想車輪62_xの回転角速度ωw_x_sを算出する。同様に、処理部86a_yは、仮想車輪62_yのY軸方向の移動速度をVb_y_sに一致させたと仮定した場合の該仮想車輪62_yの回転角速度ωw_y_s(=Vb_y_s/Rw_y)を算出する。   First, the limit processing unit 86 inputs the center-of-gravity velocity estimated values Vb_x_s and Vb_y_s to the processing units 86a_x and 86a_y, respectively. The processing unit 86a_x divides Vb_x_s by the radius Rw_x of the virtual wheel 62_x to calculate the rotational angular velocity ωw_x_s of the virtual wheel 62_x when it is assumed that the moving speed in the X-axis direction of the virtual wheel 62_x matches Vb_x_s. . Similarly, the processing unit 86a_y calculates the rotational angular velocity ωw_y_s (= Vb_y_s / Rw_y) of the virtual wheel 62_y when it is assumed that the moving speed of the virtual wheel 62_y in the Y-axis direction matches Vb_y_s.

次いで、リミット処理部86は、ωw_x_s,ωw_y_sの組を、XY−RL変換部86bにより、電動モータ31Rの回転角速度ω_R_sと電動モータ31Lの回転角速度ω_L_sとの組に変換する。   Next, the limit processing unit 86 converts the set of ωw_x_s and ωw_y_s into a set of the rotation angular velocity ω_R_s of the electric motor 31R and the rotation angular velocity ω_L_s of the electric motor 31L by the XY-RL conversion unit 86b.

この変換は、本実施形態では、前記式01a,01bのωw_x,ωw_y,ω_R,ω_Lをそれぞれ、ωw_x_s,ωw_y_s,ω_R_s,ω_L_sに置き換えて得られる連立方程式を、ω_R_s,ω_L_sを未知数として解くことにより行なわれる。   In this embodiment, in this embodiment, simultaneous equations obtained by substituting ωw_x, ωw_y, ω_R, and ω_L in equations 01a and 01b with ωw_x_s, ωw_y_s, ω_R_s, and ω_L_s, respectively, are solved by using ω_R_s and ω_L_s as unknowns. Done.

次いで、リミット処理部86は、XY−RL変換部86bの出力値ω_R_s,ω_L_sをそれぞれ、リミッタ86c_R,86c_Lに入力する。このとき、リミッタ86c_Rは、ω_R_sが、あらかじめ設定された所定値の上限値(>0)と下限値(<0)とを有する右モータ用許容範囲内に収まっている場合には、ω_R_sをそのまま出力値ω_R_lim1として出力する。また、リミッタ86c_Rは、ω_R_sが、右モータ用許容範囲から逸脱している場合には、該右モータ用許容範囲の上限値と下限値とのうちのω_R_sに近い方の境界値を出力値ω_R_lim1として出力する。これにより、リミッタ86c_Rの出力値ω_R_lim1は、右モータ用許容範囲内の値に制限される。   Next, the limit processing unit 86 inputs the output values ω_R_s and ω_L_s of the XY-RL conversion unit 86b to the limiters 86c_R and 86c_L, respectively. At this time, if the limiter 86c_R is within the allowable range for the right motor having a predetermined upper limit value (> 0) and lower limit value (<0), the limiter 86c_R keeps ω_R_s as it is. Output as output value ω_R_lim1. Further, when ω_R_s deviates from the right motor allowable range, the limiter 86c_R outputs the boundary value closer to ω_R_s between the upper limit value and the lower limit value of the right motor allowable range as the output value ω_R_lim1. Output as. As a result, the output value ω_R_lim1 of the limiter 86c_R is limited to a value within the allowable range for the right motor.

同様に、リミッタ86c_Lは、ω_L_sが、あらかじめ設定された所定値の上限値(>0)と下限値(<0)とを有する左モータ用許容範囲内に収まっている場合には、ω_L_sをそのまま出力値ω_L_lim1として出力する。また、リミッタ86c_Lは、ω_L_sが、左モータ用許容範囲から逸脱している場合には、該左モータ用許容範囲の上限値と下限値とのうちのω_L_sに近い方の境界値を出力値ω_L_lim1として出力する。これにより、リミッタ86c_Lの出力値ω_L_lim1は、左モータ用許容範囲内の値に制限される。   Similarly, when the limiter 86c_L is within the allowable range for the left motor having a predetermined upper limit value (> 0) and lower limit value (<0), the limiter 86c_L keeps ω_L_s as it is. Output as output value ω_L_lim1. Further, when ω_L_s deviates from the left motor allowable range, the limiter 86c_L outputs the boundary value closer to ω_L_s between the upper limit value and the lower limit value of the left motor allowable range as the output value ω_L_lim1. Output as. As a result, the output value ω_L_lim1 of the limiter 86c_L is limited to a value within the left motor allowable range.

上記右モータ用許容範囲は右側の電動モータ31Rの回転角速度(絶対値)が高くなり過ぎないようにし、ひいては、電動モータ31Rが出力可能なトルクの最大値が低下するのを防止するために設定された許容範囲である。このことは、左モータ用許容範囲についても同様である。   The allowable range for the right motor is set so that the rotational angular velocity (absolute value) of the right electric motor 31R does not become too high, and in turn prevents the maximum value of torque that can be output by the electric motor 31R from decreasing. Tolerance. The same applies to the allowable range for the left motor.

次いで、リミット処理部86は、リミッタ86c_R,86c_Lのそれぞれの出力値ω_R_lim1,ω_L_lim1の組を、RL−XY変換部86dにより、仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの回転角速度ωw_x_lim1,ωw_y_lim1の組に変換する。   Next, the limit processing unit 86 converts the set of output values ω_R_lim1 and ω_L_lim1 of the limiters 86c_R and 86c_L into sets of rotational angular velocities ωw_x_lim1 and ωw_y_lim1 of the virtual wheels 62_x and 62_y by the RL-XY conversion unit 86d. .

この変換は、前記XY−RL変換部86bの変換処理の逆変換の処理である。この処理は、前記式01a,01bのωw_x,ωw_y,ω_R,ω_Lをそれぞれ、ωw_x_lim1,ωw_y_lim1,ω_R_lim1,ω_L_lim1に置き換えて得られる連立方程式を、ωw_x_lim1,ωw_y_lim1を未知数として解くことにより行なわれる。   This conversion is a reverse conversion process of the conversion process of the XY-RL conversion unit 86b. This processing is performed by solving simultaneous equations obtained by replacing ωw_x, ωw_y, ω_R, and ω_L in the equations 01a and 01b with ωw_x_lim1, ωw_y_lim1, ω_R_lim1, and ω_L_lim1 as ωw_x_lim1 and ωw_y_lim1.

次いで、リミット処理部86は、RL−XY変換部86dの出力値ωw_x_lim1,ωw_y_lim1をそれぞれ処理部86e_x,86e_yに入力する。処理部86e_xは、ωw_x_lim1に仮想車輪62_xの半径Rw_xを乗じることによって、ωw_x_lim1を仮想車輪62_xの移動速度Vw_x_lim1に変換する。同様に、処理部86e_yは、ωw_y_lim1を仮想車輪62_yの移動速度Vw_y_lim1(=ωw_y_lim1・Rw_y)に変換する。   Next, the limit processing unit 86 inputs the output values ωw_x_lim1 and ωw_y_lim1 of the RL-XY conversion unit 86d to the processing units 86e_x and 86e_y, respectively. The processing unit 86e_x converts ωw_x_lim1 into the moving speed Vw_x_lim1 of the virtual wheel 62_x by multiplying ωw_x_lim1 by the radius Rw_x of the virtual wheel 62_x. Similarly, the processor 86e_y converts ωw_y_lim1 into the moving speed Vw_y_lim1 (= ωw_y_lim1 · Rw_y) of the virtual wheel 62_y.

以上のリミット処理部86の処理によって、仮想車輪62_xのX軸方向の移動速度Vw_xと、仮想車輪62_yのY軸方向の移動速度Vw_yとをそれぞれ重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに一致させたと仮定した場合(換言すれば、車輪体5のX軸方向の移動速度とY軸方向の移動速度とをそれぞれ、Vb_x_s,Vb_y_sに一致させたと仮定した場合)に、それらの移動速度を実現するために必要な電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R_s,ω_L_sが、両方とも、許容範囲内に収まっている場合には、Vb_x_s,Vb_y_sにそれぞれ一致する出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組がリミット処理部86から出力される。   It is assumed that the movement speed Vw_x of the virtual wheel 62_x in the X-axis direction and the movement speed Vw_y of the virtual wheel 62_y in the Y-axis direction are made to coincide with the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s, respectively, by the above processing of the limit processing unit 86 In other words (in other words, assuming that the moving speed in the X-axis direction and the moving speed in the Y-axis direction of the wheel body 5 are respectively matched with Vb_x_s and Vb_y_s), it is necessary to realize those moving speeds. When the rotational angular velocities ω_R_s and ω_L_s of the electric motors 31R and 31L are both within the allowable range, a set of output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 that respectively match Vb_x_s and Vb_y_s is obtained from the limit processing unit 86. Is output.

一方、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R_s,ω_L_sの両方又は一方が許容範囲から逸脱している場合には、その両方又は一方の回転角速度が強制的に許容範囲内に制限された上で、その制限後の電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度ω_R_lim1,ω_L_lim1の組に対応する、X軸方向及びY軸方向の移動速度Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組がリミット処理部86から出力される。   On the other hand, when both or one of the rotational angular velocities ω_R_s and ω_L_s of the electric motors 31R and 31L deviate from the allowable range, both or one of the rotational angular velocities is forcibly limited within the allowable range. Thus, the limit processing unit 86 outputs a set of movement speeds Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 in the X-axis direction and the Y-axis direction corresponding to the set of rotational angular velocities ω_R_lim1 and ω_L_lim1 of the electric motors 31R and 31L after the limitation.

従って、リミット処理部86は、その出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組に対応する電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲を逸脱しないことを必須の必要条件として、その必要条件下で可能な限り、出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1をそれぞれVb_x_s,Vb_y_sに一致させるように、出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の組を生成する。   Therefore, the limit processing unit 86 can make the rotation angular velocities of the electric motors 31R and 31L corresponding to the set of the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 not to deviate from the permissible range under the necessary conditions. As long as the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 coincide with Vb_x_s and Vb_y_s, a set of output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 is generated.

図14の説明に戻って、第1ゲイン調整部78は、次に、演算部88_x,88_yの処理を実行する。演算部88_xには、X軸方向の重心速度推定値Vb_x_sと、リミット処理部86の出力値Vw_x_lim1とが入力される。そして、演算部88_xは、Vw_x_lim1からVb_x_sを減算してなる値Vover_xを算出して出力する。また、演算部88_yには、Y軸方向の重心速度推定値Vb_y_sと、リミット処理部86の出力値Vw_y_lim1とが入力される。そして、演算部88_yは、Vw_y_lim1からVb_y_sを減算してなる値Vover_yを算出して出力する。   Returning to the description of FIG. 14, the first gain adjustment unit 78 next executes the processing of the calculation units 88_x and 88_y. The calculation unit 88_x receives the estimated center-of-gravity velocity value Vb_x_s in the X-axis direction and the output value Vw_x_lim1 of the limit processing unit 86. Then, the calculation unit 88_x calculates and outputs a value Vover_x obtained by subtracting Vb_x_s from Vw_x_lim1. Further, the Y-axis direction center of gravity velocity estimated value Vb_y_s and the output value Vw_y_lim1 of the limit processing unit 86 are input to the arithmetic unit 88_y. The computing unit 88_y calculates and outputs a value Vover_y obtained by subtracting Vb_y_s from Vw_y_lim1.

この場合、リミット処理部86での出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の強制的な制限が行なわれなかった場合には、Vw_x_lim1=Vb_x_s、Vw_y_lim1=Vb_y_sとなるので、演算部88_x,88_yのそれぞれの出力値Vover_x,Vover_yはいずれも“0”となる。   In this case, if the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 are not forcibly limited by the limit processing unit 86, Vw_x_lim1 = Vb_x_s and Vw_y_lim1 = Vb_y_s, and thus the output values Vover_x of the arithmetic units 88_x and 88_y, respectively. , Vover_y is “0”.

一方、リミット処理部86の出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1が、入力値Vb_x_s,Vb_y_sに対して強制的な制限を施して生成された場合には、Vw_x_lim1のVb_x_sからの修正量(=Vw_x_lim1−Vb_x_s)と、Vw_y_lim1のVb_y_sからの修正量(=Vw_y_lim1−Vb_y_s)とがそれぞれ、演算部88_x,88_yから出力される。   On the other hand, when the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 of the limit processing unit 86 are generated by forcibly limiting the input values Vb_x_s and Vb_y_s, the correction amount (= Vw_x_lim1−Vb_x_s) of Vw_x_lim1 from Vb_x_s , And Vw_y_lim1 are corrected from Vb_y_s (= Vw_y_lim1-Vb_y_s) from the arithmetic units 88_x and 88_y, respectively.

次いで、第1ゲイン調整部78は、演算部88_xの出力値Vover_xを処理部90_x,92_xに順番に通すことによって、第1ゲイン調整パラメータKr1_xを決定する。また、第1ゲイン調整部78は、演算部88_yの出力値Vover_yを処理部90_y,92_yに順番に通すことによって、第1ゲイン調整パラメータKr1_yを決定する。なお、第1ゲイン調整パラメータKr1_x,Kr1_yは、いずれも“0”から“1”までの範囲内の値である。   Next, the first gain adjustment unit 78 determines the first gain adjustment parameter Kr1_x by sequentially passing the output value Vover_x of the calculation unit 88_x through the processing units 90_x and 92_x. The first gain adjustment unit 78 determines the first gain adjustment parameter Kr1_y by sequentially passing the output value Vover_y of the calculation unit 88_y through the processing units 90_y and 92_y. The first gain adjustment parameters Kr1_x and Kr1_y are both values in the range from “0” to “1”.

上記処理部90_xは、入力されるVover_xの絶対値を算出して出力する。また、処理部92_xは、その出力値Kr1_xが入力値|Vover_x|に対して単調に増加し、且つ、飽和特性を有するようにKr1_xを生成する。該飽和特性は、入力値がある程度大きくなると、入力値の増加に対する出力値の変化量が“0”になるか、もしくは、“0”に近づく特性である。   The processing unit 90_x calculates and outputs the absolute value of the input Vover_x. Further, the processing unit 92_x generates Kr1_x so that the output value Kr1_x monotonously increases with respect to the input value | Vover_x | and has saturation characteristics. The saturation characteristic is a characteristic in which the change amount of the output value with respect to the increase of the input value becomes “0” or approaches “0” when the input value increases to some extent.

この場合、本実施形態では、処理部92_xは、入力値|Vover_x|があらかじめ設定された所定値以下である場合には、該入力値|Vover_x|に所定値の比例係数を乗じてなる値をKr1_xとして出力する。また、処理部92_xは、入力値|Vover_x|が所定値よりも大きい場合には、“1”をKr1_xとして出力する。なお、上記比例係数は、|Vover_x|が所定値に一致するときに、|Vover_x|と比例係数との積が“1”になるように設定されている。   In this case, in this embodiment, when the input value | Vover_x | is equal to or less than a predetermined value set in advance, the processing unit 92_x sets a value obtained by multiplying the input value | Vover_x | by a proportional coefficient of the predetermined value. Output as Kr1_x. In addition, when the input value | Vover_x | is larger than the predetermined value, the processing unit 92_x outputs “1” as Kr1_x. The proportional coefficient is set so that the product of | Vover_x | and the proportional coefficient is “1” when | Vover_x | matches a predetermined value.

また、処理部90_y,92_yの処理は、それぞれ上記した処理部90_x,92_xの処理と同様である。   The processing of the processing units 90_y and 92_y is the same as the processing of the above-described processing units 90_x and 92_x, respectively.

以上説明した第1ゲイン調整部78の処理によって、リミット処理部86での出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の強制的な制限が行なわれなかった場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度Vw_x,Vw_yを、それぞれ、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させても、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲内に収まるような場合には、第1ゲイン調整パラメータKr1_x,Kr1_yはいずれも“0”に決定される。従って、通常は、Kr1_x=Kr1_y=0である。   When the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 are not forcibly limited by the limit processing unit 86 by the processing of the first gain adjusting unit 78 described above, that is, in the X-axis direction and the Y-axis direction of the wheel body 5. Even if the electric motors 31R and 31L are operated so that the respective moving speeds Vw_x and Vw_y coincide with the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s, the respective rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L are within the allowable range. In such a case, the first gain adjustment parameters Kr1_x and Kr1_y are both determined to be “0”. Therefore, normally, Kr1_x = Kr1_y = 0.

一方、リミット処理部86の出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1が、入力値Vb_x_s,Vb_y_sに対して強制的な制限を施して生成された場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度Vw_x,Vw_yを、それぞれ、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させると、電動モータ31R,31Lのいずれかの回転角速度が許容範囲を逸脱してしまう場合(いずれかの回転角速度の絶対値が高くなり過ぎる場合)には、前記修正量Vover_x,Vover_yのそれぞれの絶対値に応じて、第1ゲイン調整パラメータKr1_x,Kr1_yの値がそれぞれ決定される。この場合、Kr1_xは、“1”を上限値して、修正量Vx_overの絶対値が大きいほど、大きな値になるように決定される。このことは、Kr1_yについても同様である。   On the other hand, when the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 of the limit processing unit 86 are generated by forcibly limiting the input values Vb_x_s and Vb_y_s, that is, in the X axis direction and the Y axis direction of the wheel body 5 respectively. If the electric motors 31R and 31L are operated so that the moving speeds Vw_x and Vw_y coincide with the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s, respectively, the rotational angular speed of either of the electric motors 31R and 31L deviates from the allowable range. In this case (when the absolute value of one of the rotational angular velocities is too high), the values of the first gain adjustment parameters Kr1_x and Kr1_y are determined according to the absolute values of the correction amounts Vover_x and Vover_y, respectively. In this case, Kr1_x is determined to have a larger value as the absolute value of the correction amount Vx_over increases with “1” as the upper limit value. The same applies to Kr1_y.

図11の説明に戻って、制御ユニット50は、重心速度算出部72及び要求重心速度生成部74の処理を実行した後、次に、重心速度制限部76の処理を実行する。   Returning to the description of FIG. 11, the control unit 50 executes the processes of the center-of-gravity speed calculation unit 72 and the requested center-of-gravity speed generation unit 74, and then executes the process of the center-of-gravity speed restriction unit 76.

この重心速度制限部76には、重心速度算出部72で算出された重心速度推定値Vb_xy_s(Vb_x_s及びVb_y_s)と、要求重心速度生成部74で決定された要求重心速度V_xy_aim(V_x_aim及びV_y_aim)とが入力される。そして、重心速度制限部76は、これらの入力値を使用して、図16のブロック図で示す処理を実行することによって、制御用目標重心速度V_xy_mdfd(V_x_mdfd及びV_y_mdfd)を決定する。   The center-of-gravity speed limiting unit 76 includes an estimated center-of-gravity speed value Vb_xy_s (Vb_x_s and Vb_y_s) calculated by the center-of-gravity speed calculation unit 72, and a requested center-of-gravity speed V_xy_aim (V_x_aim and V_y_aim) determined by the required center-of-gravity speed generation unit 74. Is entered. Then, the center-of-gravity speed limiter 76 uses these input values to determine the control target center-of-gravity speed V_xy_mdfd (V_x_mdfd and V_y_mdfd) by executing the processing shown in the block diagram of FIG.

具体的には、重心速度制限部76は、まず、定常偏差算出部94_x,94_yの処理を実行する。   Specifically, the center-of-gravity speed limiting unit 76 first executes the processes of the steady deviation calculating units 94_x and 94_y.

この場合、定常偏差算出部94_xには、X軸方向の重心速度推定値Vb_x_sが入力されると共に、X軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdの前回値Vb_x_mdfd_pが遅延要素96_xを介して入力される。そして、定常偏差算出部94_xは、まず、入力されるVb_x_sが比例・微分補償要素(PD補償要素)94a_xに入力する。この比例・微分補償要素94_xは、その伝達関数が1+Kd・Sにより表される補償要素であり、入力されるVb_x_sと、その微分値(時間的変化率)に所定値の係数Kdを乗じてなる値とを加算し、その加算結果の値を出力する。   In this case, the steady-state deviation calculating unit 94_x receives the estimated center-of-gravity velocity value Vb_x_s in the X-axis direction and the previous value Vb_x_mdfd_p of the control target center-of-gravity velocity Vb_x_mdfd in the X-axis direction via the delay element 96_x. . The steady deviation calculating unit 94_x first inputs the input Vb_x_s to the proportional / differential compensation element (PD compensation element) 94a_x. The proportional / differential compensation element 94_x is a compensation element whose transfer function is represented by 1 + Kd · S, and is obtained by multiplying the input Vb_x_s and its differential value (time change rate) by a predetermined coefficient Kd. Add the value and output the result of the addition.

次いで、定常偏差算出部94_xは、入力されるVb_x_mdfd_pを、比例・微分補償要素94_xの出力値から減算してなる値を演算部94b_xにより算出した後、この演算部94b_xの出力値を、位相補償機能を有するローパスフィルタ94c_xに入力する。このローパスフィルタ94c_xは、伝達関数が(1+T2・S)/(1+T1・S)により表されるフィルタである。そして、定常偏差算出部94_xは、このローパスフィルタ94c_xの出力値Vb_x_prdを出力する。   Next, the steady deviation calculating unit 94_x calculates a value obtained by subtracting the input Vb_x_mdfd_p from the output value of the proportional / differential compensation element 94_x by the calculating unit 94b_x, and then outputs the output value of the calculating unit 94b_x to the phase compensation It inputs into the low-pass filter 94c_x which has a function. The low-pass filter 94c_x is a filter whose transfer function is represented by (1 + T2 · S) / (1 + T1 · S). The steady deviation calculating unit 94_x outputs the output value Vb_x_prd of the low-pass filter 94c_x.

また、定常偏差算出部94_yには、Y軸方向の重心速度推定値Vb_y_sが入力されると共に、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdの前回値Vb_y_mdfd_pが遅延要素96_yを介して入力される。   In addition, the steady-state deviation calculating unit 94_y receives the Y-axis centroid speed estimated value Vb_y_s and the previous value Vb_y_mdfd_p of the Y-axis control target centroid speed Vb_y_mdfd via the delay element 96_y.

そして、定常偏差算出部94_yは、上記した定常偏差算出部94_xと同様に、比例・微分補償要素94a_y、演算部94b_y及びローパスフィルタ94c_yの処理を順次実行し、ローパスフィルタ94c_yの出力値Vb_y_prdを出力する。   Then, similarly to the above-described steady deviation calculation unit 94_x, the steady deviation calculation unit 94_y sequentially executes the processing of the proportional / differential compensation element 94a_y, the calculation unit 94b_y, and the low-pass filter 94c_y, and outputs the output value Vb_y_prd of the low-pass filter 94c_y. To do.

ここで、定常偏差算出部94_xの出力値Vb_x_prdは、Y軸方向から見た車両系重心点の現在の運動状態(換言すればY軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_xの運動状態)から推測される、将来のX軸方向の重心速度推定値の収束予測値の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdに対する定常偏差としての意味を持つものである。同様に、定常偏差算出部94_y出力値Vb_y_prdは、X軸方向から見た車両系重心点の現在の運動状態(換言すればX軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_yの運動状態)から推測される、将来のY軸方向の重心速度推定値の収束予測値の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdに対する定常偏差としての意味を持つものである。以降、定常偏差算出部94_x,94_yのそれぞれの出力値Vb_x_prd,Vb_y_prdを重心速度定常偏差予測値という。   Here, the output value Vb_x_prd of the steady deviation calculating unit 94_x is based on the current motion state of the vehicle system center of gravity as viewed from the Y-axis direction (in other words, the motion state of the mass point 60_x of the inverted pendulum model as viewed from the Y-axis direction). It has a meaning as a steady deviation with respect to the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd of the estimated predicted center-of-gravity speed estimated value in the X-axis direction. Similarly, the steady deviation calculating unit 94_y output value Vb_y_prd is estimated from the current motion state of the vehicle system center of gravity as viewed from the X-axis direction (in other words, the motion state of the mass point 60_y of the inverted pendulum model as viewed from the X-axis direction). The convergence predicted value of the estimated center-of-gravity speed value in the future Y-axis direction has a meaning as a steady deviation with respect to the control target center-of-gravity speed Vb_y_mdfd. Hereinafter, the respective output values Vb_x_prd and Vb_y_prd of the steady deviation calculation units 94_x and 94_y are referred to as center-of-gravity velocity steady deviation prediction values.

重心速度制限部76は、上記の如く定常偏差算出部94_x,94_yの処理を実行した後、定常偏差算出部94_xの出力値Vb_x_prdに要求重心速度Vb_x_aimを加算する処理と、定常偏差算出部94_yの出力値Vb_y_prdに要求重心速度Vb_y_aimを加算する処理とをそれぞれ、演算部98_x,98_yにより実行する。   The center-of-gravity speed limiter 76 executes the processes of the steady-state deviation calculators 94_x and 94_y as described above, and then adds the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim to the output value Vb_x_prd of the steady-state deviation calculator 94_x and the steady-state deviation calculator 94_y. Processing for adding the requested center-of-gravity velocity Vb_y_aim to the output value Vb_y_prd is executed by the calculation units 98_x and 98_y, respectively.

従って、演算部98_xの出力値Vb_x_tは、X軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdに、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimを付加した速度となる。同様に、演算部98_yの出力値Vb_y_tは、Y軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_y_prdに、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimを付加した速度となる。   Therefore, the output value Vb_x_t of the calculation unit 98_x is a speed obtained by adding the required center-of-gravity speed Vb_x_aim in the X-axis direction to the center-of-gravity speed steady-state deviation predicted value Vb_x_prd in the X-axis direction. Similarly, the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y is a speed obtained by adding the requested center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction to the center-of-gravity speed steady-state deviation predicted value Vb_y_prd in the Y-axis direction.

なお、車両1の動作モードが第2動作モード以外である場合等、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimが“0”である場合には、X軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdがそのまま、演算部98_xの出力値Vb_x_tとなる。同様に、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimが“0”である場合には、Y軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_y_prdがそのまま、演算部98_yの出力値Vb_y_tとなる。   In addition, when the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim in the X-axis direction is “0”, such as when the operation mode of the vehicle 1 is other than the second operation mode, the center-of-gravity velocity steady-state deviation predicted value Vb_x_prd in the X-axis direction remains as it is. The output value Vb_x_t of the calculation unit 98_x is obtained. Similarly, when the required center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction is “0”, the predicted center-of-gravity speed deviation deviation value Vb_y_prd in the Y-axis direction is directly used as the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y.

次いで、重心速度制限部76は、演算部98_x,98_yのそれぞれの出力値Vb_x_t,Vb_y_tを、リミット処理部100に入力する。このリミット処理部100の処理は、前記したゲイン調整部78のリミット処理部86の処理と同じである。この場合、図11に括弧付きに参照符号で示す如く、リミット処理部100の各処理部の入力値及び出力値だけがリミット処理部86と相違する。   Next, the center-of-gravity speed limiting unit 76 inputs the output values Vb_x_t and Vb_y_t of the calculation units 98_x and 98_y to the limit processing unit 100, respectively. The processing of the limit processing unit 100 is the same as the processing of the limit processing unit 86 of the gain adjustment unit 78 described above. In this case, only the input value and the output value of each processing unit of the limit processing unit 100 are different from the limit processing unit 86, as indicated by reference numerals in parentheses in FIG.

具体的には、リミット処理部100では、前記仮想車輪62_x,62_yのそれぞれの移動速度Vw_x,Vw_yを、Vb_x_t,Vb_y_tにそれぞれ一致させたと仮定した場合の各仮想車輪62_x,62_yの回転角速度ωw_x_t,ωw_y_tがそれぞれ処理部86a_x,86a_yにより算出される。そして、この回転角速度ωw_x_t,ωw_y_tの組が、XY−RL変換部86bにより、電動モータ31R,31Lの回転角速度ω_R_t,ω_L_tの組に変換される。   Specifically, in the limit processing unit 100, it is assumed that the moving speeds Vw_x and Vw_y of the virtual wheels 62_x and 62_y respectively match the Vb_x_t and Vb_y_t, respectively, and the rotational angular velocities ωw_x_t, ωw_y_t is calculated by the processing units 86a_x and 86a_y, respectively. Then, a set of the rotational angular velocities ωw_x_t and ωw_y_t is converted into a set of rotational angular velocities ω_R_t and ω_L_t of the electric motors 31R and 31L by the XY-RL converter 86b.

さらに、これらの回転角速度ω_R_t,ω_L_tが、リミッタ86c_R,86c_Lによって、それぞれ、右モータ用許容範囲内の値と左モータ用許容範囲内の値とに制限される。そして、この制限処理後の値ω_R_lim2,ω_L_lim2が、RL−XY変換部86dによって、仮想車輪62_x,62_yの回転角速度ωw_x_lim2,ωw_y_lim2に変換される。   Further, these rotational angular velocities ω_R_t and ω_L_t are limited by the limiters 86c_R and 86c_L to values within the allowable range for the right motor and values within the allowable range for the left motor, respectively. Then, the values ω_R_lim2 and ω_L_lim2 after the restriction process are converted into the rotational angular velocities ωw_x_lim2 and ωw_y_lim2 of the virtual wheels 62_x and 62_y by the RL-XY conversion unit 86d.

次いで、この各回転角速度ωw_x_lim2,ωw_y_lim2に対応する各仮想車輪62_x,62_yの移動速度Vw_x_lim2,Vw_y_lim2がそれぞれ処理部86e_x,86e_yによって算出され、これらの移動速度Vw_x_lim2,Vw_y_lim2がリミット処理部100から出力される。   Next, the moving speeds Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 of the virtual wheels 62_x and 62_y corresponding to the rotational angular velocities ωw_x_lim2 and ωw_y_lim2 are calculated by the processing units 86e_x and 86e_y, respectively, and the moving speeds Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 are output from the limit processing unit 100. The

以上のリミット処理部100の処理によって、リミット処理部100は、リミット処理部86と同様に、その出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2の組に対応する電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲を逸脱しないことを必須の必要条件として、その必要条件下で可能な限り、出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2をそれぞれVb_x_t,Vb_y_tに一致させるように、出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2の組を生成する。   By the above processing of the limit processing unit 100, the limit processing unit 100, like the limit processing unit 86, has the rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L corresponding to the set of output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 deviate from the allowable range. It is an essential requirement that the output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 are generated so that the output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 coincide with Vb_x_t and Vb_y_t, respectively, as much as possible under the necessary conditions.

なお、リミット処理部100における右モータ用及び左モータ用の各許容範囲は、リミット処理部86における各許容範囲と同一である必要はなく、互いに異なる許容範囲に設定されていてもよい。   Note that the permissible ranges for the right motor and the left motor in the limit processing unit 100 need not be the same as the permissible ranges in the limit processing unit 86, and may be set to different permissible ranges.

図16の説明に戻って、重心速度制限部76は、次に、演算部102_x,102_yの処理を実行することによって、それぞれ制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdを算出する。この場合、演算部102_xは、リミット処理部100の出力値Vw_x_lim2から、X軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdを減算してなる値をX軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとして算出する。同様に、演算部102_yは、リミット処理部100の出力値Vw_y_lim2から、Y軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_y_prdを減算してなる値をY軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdとして算出する。   Returning to the description of FIG. 16, the center-of-gravity speed limiting unit 76 next calculates the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd by executing the processing of the calculation units 102_x and 102_y, respectively. In this case, the calculation unit 102_x calculates a value obtained by subtracting the X-axis direction center-of-gravity velocity steady deviation predicted value Vb_x_prd from the output value Vw_x_lim2 of the limit processing unit 100 as the control target center-of-gravity velocity Vb_x_mdfd. Similarly, the calculation unit 102_y calculates a value obtained by subtracting the Y-axis direction center-of-gravity velocity steady-state deviation predicted value Vb_y_prd from the output value Vw_y_lim2 of the limit processing unit 100 as the Y-axis direction control center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd.

以上のようにして決定される制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdは、リミット処理部100での出力値V_x_lim2,V_y_lim2の強制的な制限が行なわれなかった場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度を、それぞれ、演算部98_xの出力値Vb_x_tと演算部98_yの出力値Vb_y_tとに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させても、電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が許容範囲内に収まるような場合には、要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimがそれぞれ、そのまま、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdとして決定される。   The control target center-of-gravity velocities Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd determined as described above are obtained when the output values V_x_lim2 and V_y_lim2 in the limit processing unit 100 are not forcibly limited, that is, in the X-axis direction of the wheel body 5. Even if the electric motors 31R and 31L are operated so that the respective movement speeds in the Y-axis direction coincide with the output value Vb_x_t of the calculation unit 98_x and the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y, respectively. When the respective rotation angular velocities fall within the allowable range, the required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim are determined as control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively.

なお、この場合、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimが“0”であれば、X軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdも“0”となり、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimが“0”であれば、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdも“0”となる。   In this case, if the required center-of-gravity speed Vb_x_aim in the X-axis direction is “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd in the X-axis direction is also “0”, and the required center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction is “0”. If there is, the control target center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd in the Y-axis direction is also “0”.

一方、リミット処理部100の出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2が、入力値Vb_x_t,Vb_y_tに対して強制的な制限を施して生成された場合、すなわち、車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度を、それぞれ、演算部98_xの出力値Vb_x_tと演算部98_yの出力値Vb_y_tとに一致させるように電動モータ31R,31Lを動作させると、電動モータ31R,31Lのいずれかの回転角速度が許容範囲を逸脱してしまう場合(いずれかの回転角速度の絶対値が高くなり過ぎる場合)には、X軸方向については、リミット処理部100の出力値Vw_x_lim2の入力値Vb_x_tからの修正量(=Vw_x_lim2−Vb_x_t)だけ、要求重心速度Vb_x_aimを補正してなる値(当該修正量をVb_x_aimに加算した値)が、X軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとして決定される。   On the other hand, when the output values Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 of the limit processing unit 100 are generated by forcibly limiting the input values Vb_x_t and Vb_y_t, that is, the X axis direction and the Y axis direction of the wheel body 5 respectively. When the electric motors 31R and 31L are operated so that the moving speed matches the output value Vb_x_t of the calculation unit 98_x and the output value Vb_y_t of the calculation unit 98_y, the rotational angular speed of either of the electric motors 31R and 31L is allowed. When the value deviates from the range (when the absolute value of one of the rotational angular velocities becomes too high), the correction amount (= Vw_x_lim2) from the input value Vb_x_t of the output value Vw_x_lim2 of the limit processing unit 100 in the X-axis direction. A value obtained by correcting the required center-of-gravity speed Vb_x_aim by (−Vb_x_t) (a value obtained by adding the correction amount to Vb_x_aim) is determined as the control center-of-gravity speed Vb_x_mdfd in the X-axis direction. The

また、Y軸方向については、リミット処理部100の出力値Vw_y_lim2の入力値Vb_y_tからの修正量(=Vw_y_lim2−Vb_y_t)だけ、要求重心速度Vb_y_aimを補正してなる値(当該修正量をVb_y_aimに加算した値)が、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdとして決定される。   For the Y-axis direction, a value obtained by correcting the requested center-of-gravity velocity Vb_y_aim by the correction amount (= Vw_y_lim2-Vb_y_t) from the input value Vb_y_t of the output value Vw_y_lim2 of the limit processing unit 100 (the correction amount is added to Vb_y_aim) Is determined as the control target center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd in the Y-axis direction.

この場合において、例えばX軸方向の速度に関し、要求重心速度Vb_x_aimが“0”でない場合には、制御用目標重心速度Vb_x_mdfdは、要求重心速度Vb_x_aimよりも“0”に近づくか、もしくは、要求重心速度Vb_x_aimと逆向きの速度となる。また、要求重心速度Vb_x_aimが“0”である場合には、制御用目標重心速度Vb_x_mdfdは、定常偏差算出部94_xが出力するX軸方向の重心速度定常偏差予測値Vb_x_prdと逆向きの速度となる。これらのことは、Y軸方向の速度に関しても同様である。   In this case, for example, regarding the speed in the X-axis direction, if the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim is not “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd is closer to “0” than the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim or The speed is opposite to the speed Vb_x_aim. When the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim is “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd is a speed opposite to the X-axis center of gravity speed steady deviation predicted value Vb_x_prd output by the steady deviation calculator 94_x. . The same applies to the velocity in the Y-axis direction.

以上が、重心速度制限部76の処理である。   The above is the process of the gravity center speed limiting unit 76.

図11の説明に戻って、制御ユニット50は、以上の如く重心速度制限部76、第1ゲイン調整部78、第2ゲイン調整部79、及び偏差演算部70の処理を実行した後、次に、姿勢制御演算部80の処理を実行する。   Returning to the explanation of FIG. 11, the control unit 50 executes the processes of the gravity center speed limiting unit 76, the first gain adjusting unit 78, the second gain adjusting unit 79, and the deviation calculating unit 70 as described above. Then, the processing of the attitude control calculation unit 80 is executed.

この姿勢制御演算部80の処理を、以下に図17を参照して説明する。なお、図17において、括弧を付していない参照符号は、X軸方向に輪転する仮想車輪62_xの回転角速度の目標値である前記仮想車輪回転角速度指令ωw_x_cmdを決定する処理に係わる参照符号であり、括弧付きの参照符合は、Y軸方向に輪転する仮想車輪62_yの回転角速度の目標値である前記仮想車輪回転角速度指令ωw_y_cmdを決定する処理に係わる参照符号である。   The processing of the attitude control calculation unit 80 will be described below with reference to FIG. In FIG. 17, reference numerals without parentheses are reference numerals related to processing for determining the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_x_cmd which is a target value of the rotation angular velocity of the virtual wheel 62_x rotating in the X-axis direction. The reference numerals in parentheses are reference numerals related to the process of determining the virtual wheel rotation angular velocity command ωw_y_cmd that is the target value of the rotation angular velocity of the virtual wheel 62_y rotating in the Y-axis direction.

姿勢制御演算部80には、偏差演算部70で算出された基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sと、前記STEP2で算出された基体傾斜角速度計測値θbdot_xy_sと、重心速度算出部72で算出された重心速度推定値Vb_xy_sと、重心速度制限部76で算出された目標重心速度Vb_xy_mdfdと、第1ゲイン調整部78で算出された第1ゲイン調整パラメータKr1_xyと、第2ゲイン調整部79で算出された第2ゲイン調整パラメータKr2とが入力される。   The posture control calculation unit 80 includes a base body tilt angle deviation measurement value θbe_xy_s calculated by the deviation calculation unit 70, a base body tilt angular velocity measurement value θbdot_xy_s calculated in STEP2, and a center of gravity speed calculated by the center of gravity speed calculation unit 72. The estimated value Vb_xy_s, the target center-of-gravity speed Vb_xy_mdfd calculated by the center-of-gravity speed limiting unit 76, the first gain adjustment parameter Kr1_xy calculated by the first gain adjustment unit 78, and the second calculated by the second gain adjustment unit 79. The gain adjustment parameter Kr2 is input.

そして、姿勢制御演算部80は、まず、これらの入力値を用いて、次式07x,07yにより、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_xy_cmdを算出する。   The attitude control calculation unit 80 first calculates a virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_xy_cmd by using the following values 07x, 07y using these input values.


ωwdot_x_cmd=K1_x・θbe_x_s+K2_x・θbdot_x_s
+K3_x・(Vb_x_s−Vb_x_mdfd) ……式07x
ωwdot_y_cmd=K1_y・θbe_y_s+K2_y・θbdot_y_s
+K3_y・(Vb_y_s−Vb_y_mdfd) ……式07y

従って、本実施形態では、Y軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_xの運動(ひいては、Y軸方向から見た車両系重心点の運動)を制御するための操作量(制御入力)としての仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmdと、X軸方向から見た倒立振子モデルの質点60_yの運動(ひいては、X軸方向から見た車両系重心点の運動)を制御するための操作量(制御入力)としての仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_y_cmdとは、それぞれ、3つの操作量成分(式07x,07yの右辺の3つの項)を加え合わせることによって決定される。

ωwdot_x_cmd = K1_x ・ θbe_x_s + K2_x ・ θbdot_x_s
+ K3_x ・ (Vb_x_s−Vb_x_mdfd) ...... Formula 07x
ωwdot_y_cmd = K1_y ・ θbe_y_s + K2_y ・ θbdot_y_s
+ K3_y · (Vb_y_s−Vb_y_mdfd) ...... Formula 07y

Therefore, in the present embodiment, as an operation amount (control input) for controlling the motion of the mass point 60_x of the inverted pendulum model viewed from the Y-axis direction (and hence the motion of the vehicle system center-of-gravity point viewed from the Y-axis direction). Virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_x_cmd and operation amount (control input) for controlling the motion of the mass point 60_y of the inverted pendulum model viewed from the X-axis direction (and hence the motion of the vehicle system center-of-gravity point viewed from the X-axis direction) The virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_y_cmd is determined by adding three manipulated variable components (three terms on the right side of equations 07x and 07y).

これらの式07x,07yにおけるゲイン係数K1_x,K1_yは、基体9(又は傾動体3)の傾斜角度に関するフィードバッグゲイン、ゲイン係数K2_x,K2_yは、基体9(又は傾動体3)の傾斜角速度(傾斜角度の時間的変化率)に関するフィードバッグゲイン、ゲイン係数K3_x,K3_yは、車両系重心点(車両1の所定の代表点)の移動速度に関するフィードバッグゲインとしての意味を持つものである。   In these equations 07x and 07y, gain coefficients K1_x and K1_y are feedback gains related to the inclination angle of the base body 9 (or tilting body 3), and gain coefficients K2_x and K2_y are tilt angular velocities (inclinations of the base body 9 (or tilting body 3)). The feedback gain and gain coefficients K3_x and K3_y related to the temporal change rate of the angle have a meaning as feedback gain related to the moving speed of the vehicle system center of gravity (a predetermined representative point of the vehicle 1).

この場合、式07xにおける各操作量成分に係わるゲイン係数K1_x,K2_x,K3_xは、第1ゲイン調整パラメータKr1_x、第2ゲイン調整パラメータKr2、及び動作モードに応じて可変的に設定される。同様に、式07yにおける各操作量成分に係わるゲイン係数K1_y,K2_y,K3_yは、第1ゲイン調整パラメータKr1_x、第2ゲイン調整パラメータKr2、及び動作モードに応じて可変的に設定される。以降、式07xにおけるゲイン係数K1_x,K2_x,K3_xのそれぞれを第1ゲイン係数K1_x、第2ゲイン係数K2_x、第3ゲイン係数K3_xということがある。このことは、式07yにおけるゲイン係数K1_y,K2_y,K3_yについても同様とする。   In this case, the gain coefficients K1_x, K2_x, K3_x related to each manipulated variable component in Expression 07x are variably set according to the first gain adjustment parameter Kr1_x, the second gain adjustment parameter Kr2, and the operation mode. Similarly, gain coefficients K1_y, K2_y, and K3_y related to each manipulated variable component in Expression 07y are variably set according to the first gain adjustment parameter Kr1_x, the second gain adjustment parameter Kr2, and the operation mode. Hereinafter, the gain coefficients K1_x, K2_x, and K3_x in Expression 07x may be referred to as a first gain coefficient K1_x, a second gain coefficient K2_x, and a third gain coefficient K3_x, respectively. The same applies to the gain coefficients K1_y, K2_y, and K3_y in Expression 07y.

式07xにおける第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)と、式07xにおける第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)とは、それぞれ、図17中に示した如く、次式09x、09yにより決定される。   The i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) in the expression 07x and the i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) in the expression 07x are as follows, as shown in FIG. It is determined by the expressions 09x and 09y.


Ki_x=(1−Wgain_x)・Ki_a_x + Wgain_x・Ki_b_x ……式09y
(i=1,2,3)
Ki_y=(1−Wgain_y)・Ki_a_y + Wgain_y・Ki_b_y ……式09y
(i=1,2,3)

Ki_x = (1−Wgain_x) · Ki_a_x + Wgain_x · Ki_b_x …… Formula 09y
(I = 1, 2, 3)
Ki_y = (1−Wgain_y) · Ki_a_y + Wgain_y · Ki_b_y …… Formula 09y
(I = 1, 2, 3)

この場合、式09xにおけるWgain_x、Ki_a_x、Ki_b_xと、式09yにおけるWgain_x、Ki_a_x、Ki_b_xとは、車両1の現在の動作モード(STEP5で決定される今回の動作モード)に応じて、次の(1)、(2)に示す如く決定される。
(1)現在の動作モードが第m動作モードである場合(m=1,2,3,4,5)
Wgain_x=Kr1_x, Ki_a_x=Gi_x_mA(i=1,2,3)
Ki_b_x=Gi_x_mB(i=1,2,3)
Wgain_y=Kr1_y, Ki_a_y=Gi_y_mA(i=1,2,3)
Ki_b_y=Gi_y_mB(i=1,2,3)
(2)現在の動作モードである第m動作モードから第n動作モードに設定が変化した場合(m=1,2,3,4,5、n=1,2,3,4,5、ただしm≠n)
Wgain_x=Kr2, Ki_a_x=Gi_x_mA(i=1,2,3)
Ki_b_x=Gi_x_nA(i=1,2,3)
Wgain_y=Kr2, Ki_a_y=Gi_y_mA(i=1,2,3)
Ki_b_y=Gi_y_nA(i=1,2,3)
ここで、Gi_x_mA、Gi_x_mB、Gi_y_mA、Gi_y_mBは第m動作モード用としてあらかじめ設定された所定値(定数値)、Gi_x_nA、Gi_y_nAは第n動作モード用としてあらかじめ設定された所定値(定数値)である。各動作モード毎に、上記定数パラメータの値を異ならせるのは、それぞれの動作モードで車両1に要求される動作の応答特性が異なるからである。
In this case, Wgain_x, Ki_a_x, Ki_b_x in the expression 09x and Wgain_x, Ki_a_x, Ki_b_x in the expression 09y are the following (1 ) And (2).
(1) When the current operation mode is the m-th operation mode (m = 1, 2, 3, 4, 5)
Wgain_x = Kr1_x, Ki_a_x = Gi_x_mA (i = 1, 2, 3)
Ki_b_x = Gi_x_mB (i = 1, 2, 3)
Wgain_y = Kr1_y, Ki_a_y = Gi_y_mA (i = 1, 2, 3)
Ki_b_y = Gi_y_mB (i = 1, 2, 3)
(2) When the setting changes from the m-th operation mode, which is the current operation mode, to the n-th operation mode (m = 1, 2, 3, 4, 5, n = 1, 2, 3, 4, 5, m ≠ n)
Wgain_x = Kr2, Ki_a_x = Gi_x_mA (i = 1, 2, 3)
Ki_b_x = Gi_x_nA (i = 1, 2, 3)
Wgain_y = Kr2, Ki_a_y = Gi_y_mA (i = 1, 2, 3)
Ki_b_y = Gi_y_nA (i = 1, 2, 3)
Here, Gi_x_mA, Gi_x_mB, Gi_y_mA, Gi_y_mB are predetermined values (constant values) preset for the m-th operation mode, and Gi_x_nA, Gi_y_nA are predetermined values (constant values) preset for the n-th operation mode. . The reason why the value of the constant parameter is made different for each operation mode is because the response characteristic of the operation required for the vehicle 1 in each operation mode is different.

この場合、本実施形態では、|Gi_x_mA|<|Gi_x_mB|、|Gi_y_mA|<|Gi_y_mB|、|Gi_x_nA|<|Gi_x_nA|となっている。   In this case, in this embodiment, | Gi_x_mA | <| Gi_x_mB |, | Gi_y_mA | <| Gi_y_mB |, | Gi_x_nA | <| Gi_x_nA |.

なお、本実施形態では、Gi_x_mA≠Gi_x_nA、Gi_y_mA≠Gi_y_nAとされている。ただし、Gi_x_mA=Gi_x_nA、Gi_y_mA=Gi_y_nAであってもよい。   In the present embodiment, Gi_x_mA ≠ Gi_x_nA and Gi_y_mA ≠ Gi_y_nA. However, Gi_x_mA = Gi_x_nA and Gi_y_mA = Gi_y_nA may be used.

動作モードが第m動作モードである場合には、式07xの演算に用いる各第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)は、それぞれに対応する2つの定数値Gi_x_mA,Gi_x_mBの重み付き平均値して決定される。そして、この場合、Ki_a_x(=Gi_x_mA)、Ki_b_x(=Gi_x_mB)にそれぞれ掛かる重み(1−Wgain),Wgainが、第1ゲイン調整パラメータKr1_xに応じて変化させられる。具体的には、Kr1_x=0である場合には、Ki_x=Gi_x_mAとなり、Kr1_x=1である場合には、Ki_x=Gi_x_mBとなる。そして、Kr1_xが“0”から“1”に近づくに伴い、第iゲイン係数Ki_xはKi_x=Gi_x_mAからGi_x_mBに近づいていく(Ki_xの絶対値が増加していく)。搭乗中モードでは、式07yの演算に用いる各第iゲイン係数Ki_y(i=1,2,3)についても上記と同様である。   When the operation mode is the m-th operation mode, each i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) used in the calculation of the expression 07x is weighted with two constant values Gi_x_mA and Gi_x_mB corresponding to each. It is determined as an average value. In this case, the weight (1-Wgain) and Wgain applied to Ki_a_x (= Gi_x_mA) and Ki_b_x (= Gi_x_mB) are changed according to the first gain adjustment parameter Kr1_x. Specifically, when Kr1_x = 0, Ki_x = Gi_x_mA, and when Kr1_x = 1, Ki_x = Gi_x_mB. Then, as Kr1_x approaches “1” from “0”, the i-th gain coefficient Ki_x approaches from Gi_x = Gi_x_mA to Gi_x_mB (the absolute value of Ki_x increases). In the boarding mode, the same applies to each i-th gain coefficient Ki_y (i = 1, 2, 3) used in the calculation of Expression 07y.

補足すると、第1ゲイン調整パラメータKr1_x,Kr1_yは、前記したように、通常は(詳しくはゲイン調整部78のリミット処理部86での出力値Vw_x_lim1,Vw_y_lim1の強制的な制限が行なわれなかった場合)、“0”である。従って、第m動作モードにおける第iゲイン係数Ki_x,Ki_y(i=1,2,3)は、通常は、それぞれ、Ki_x=Ki_a_x(=Gi_x_mA)、Ki_y=Ki_a_y(=Gi_y_mA)となる。従って、Gi_x_mA,Gi_y_mAは、第m動作モードでの通常的な車両1の動作状態での第iゲイン係数Ki_x,Ki_y(i=1,2,3)の適切な値としてあらかじめ設定された定数値である。   Supplementally, as described above, the first gain adjustment parameters Kr1_x and Kr1_y are normally (specifically, when the output values Vw_x_lim1 and Vw_y_lim1 in the limit processing unit 86 of the gain adjustment unit 78 are not forcibly limited). ), “0”. Accordingly, the i-th gain coefficients Ki_x, Ki_y (i = 1, 2, 3) in the m-th operation mode are normally Ki_x = Ki_a_x (= Gi_x_mA) and Ki_y = Ki_a_y (= Gi_y_mA), respectively. Therefore, Gi_x_mA and Gi_y_mA are constant values set in advance as appropriate values of the i-th gain coefficients Ki_x and Ki_y (i = 1, 2, 3) in the normal operation state of the vehicle 1 in the m-th operation mode. It is.

一方、動作モードが第m動作モードから第n動作モードに設定が変化した場合には、式07xの演算に用いる各第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)は、それぞれに対応する2つ定数値Gi_x_mA,Gi_x_nAの重み付き平均値して決定される。そして、この場合、Ki_a_x(=Gi_x_mA)、Ki_b_x(=Gi_x_nA)にそれぞれ掛かる重み(1−Wgain),Wgainが、第2ゲイン調整パラメータKr2に応じて変化させられる。具体的には、Kr2=0である場合には、Ki_x=Gi_x_mAとなり、Kr2=1である場合には、Ki_x=Gi_x_nAとなる。そして、Kr2が“0”から“1”に近づくに伴い、第iゲイン係数Ki_xはKi_x=Gi_x_mからGi_x_nAに近づいていく。   On the other hand, when the setting changes from the m-th operation mode to the n-th operation mode, each i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) used in the calculation of Expression 07x corresponds to each. It is determined as a weighted average value of two constant values Gi_x_mA and Gi_x_nA. In this case, the weight (1-Wgain) and Wgain applied to Ki_a_x (= Gi_x_mA) and Ki_b_x (= Gi_x_nA) are changed according to the second gain adjustment parameter Kr2. Specifically, when Kr2 = 0, Ki_x = Gi_x_mA, and when Kr2 = 1, Ki_x = Gi_x_nA. As Kr2 approaches “1” from “0”, the i-th gain coefficient Ki_x approaches Gi_x_nA from Ki_x = Gi_x_m.

姿勢制御演算部80は、上記の如く決定した第1〜第3ゲイン係数K1_x,K2_x,K3_xを用いて前記式07xの演算を行うことで、X軸方向に輪転する仮想車輪62_xに係わる仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmdを算出する。   The attitude control calculation unit 80 calculates the expression 07x using the first to third gain coefficients K1_x, K2_x, and K3_x determined as described above, so that the virtual wheel related to the virtual wheel 62_x that rotates in the X-axis direction. Rotational angular acceleration command ωwdot_x_cmd is calculated.

さらに詳細には、図15を参照して、姿勢制御演算部80は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_sに第1ゲイン係数K1_xを乗じてなる操作量成分u1_xと、基体傾斜角速度計測値θbdot_x_sに第2ゲイン係数K2_xを乗じてなる操作量成分u2_xとをそれぞれ、処理部80a,80bで算出する。さらに、姿勢制御演算部80は、重心速度推定値Vb_x_sと制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとの偏差(=Vb_x_s−Vb_x_mdfd)を演算部80dで算出し、この偏差に第3ゲイン係数K3_xを乗じてなる操作量成u3_xを処理部80cで算出する。そして、姿勢制御演算部80は、これらの操作量成分u1_x,u2_x,u3_xを演算部80eにて加え合わせることにより、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmdを算出する。   In more detail, with reference to FIG. 15, the posture control calculation unit 80 sets the manipulated variable component u1_x obtained by multiplying the base body tilt angle deviation measurement value θbe_x_s by the first gain coefficient K1_x and the base body tilt angular velocity measurement value θbdot_x_s. The operation amount component u2_x obtained by multiplying the two gain coefficients K2_x is calculated by the processing units 80a and 80b, respectively. Further, the attitude control calculation unit 80 calculates a deviation (= Vb_x_s−Vb_x_mdfd) between the estimated center-of-gravity velocity value Vb_x_s and the target gravity center velocity for control Vb_x_mdfd (= Vb_x_s−Vb_x_mdfd), and multiplies this deviation by the third gain coefficient K3_x. The operation amount u3_x is calculated by the processing unit 80c. Then, the posture control calculation unit 80 calculates the virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_x_cmd by adding these manipulated variable components u1_x, u2_x, u3_x in the calculation unit 80e.

同様に、姿勢制御演算部80は、上記の如く決定した第1〜第3ゲイン係数K1_y,K2_y,K3_yを用いて前記式07yの演算を行うことで、Y軸方向に輪転する仮想車輪62_yに係わる仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_y_cmdを算出する。   Similarly, the posture control calculation unit 80 calculates the expression 07y using the first to third gain coefficients K1_y, K2_y, and K3_y determined as described above, so that the virtual wheel 62_y that rotates in the Y-axis direction is obtained. The related virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_y_cmd is calculated.

この場合には、姿勢制御演算部80は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_y_sに第1ゲイン係数K1_yを乗じてなる操作量成分u1_yと、基体傾斜角速度計測値θbdot_y_sに第2ゲイン係数K2_yを乗じてなる操作量成分u2_yとをそれぞれ、処理部80a,80bで算出する。さらに、姿勢制御演算部80は、重心速度推定値Vb_y_sと制御用目標重心速度Vb_y_mdfdとの偏差(=Vb_y_s−Vb_y_mdfd)を演算部80dで算出し、この偏差に第3ゲイン係数K3_yを乗じてなる操作量成u3_yを処理部80cで算出する。そして、姿勢制御演算部80は、これらの操作量成分u1_y,u2_y,u3_yを演算部80eにて加え合わせることにより、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmdを算出する。   In this case, the posture control calculation unit 80 multiplies the operation amount component u1_y obtained by multiplying the base body tilt angle deviation measurement value θbe_y_s by the first gain coefficient K1_y and the base body tilt angular velocity measurement value θbdot_y_s by the second gain coefficient K2_y. The operation amount component u2_y is calculated by the processing units 80a and 80b, respectively. Further, the attitude control calculation unit 80 calculates a deviation (= Vb_y_s−Vb_y_mdfd) between the center-of-gravity velocity estimated value Vb_y_s and the control target center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd by the calculation unit 80d, and multiplies this deviation by the third gain coefficient K3_y. The operation amount u3_y is calculated by the processing unit 80c. Then, the attitude control calculation unit 80 calculates the virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_x_cmd by adding these manipulated variable components u1_y, u2_y, u3_y in the calculation unit 80e.

ここで、式07xの右辺の第1項(=第1操作量成分u1_x)及び第2項(=第2操作量成分u2_x)は、X軸周り方向での基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_sを、フィードバック制御則としてのPD則(比例・微分則)により“0”に収束させる(基体傾斜角度計測値θb_x_sを目標値θb_x_objに収束させる)ためのフィードバック操作量成分としての意味を持つ。   Here, the first term (= the first manipulated variable component u1_x) and the second term (= the second manipulated variable component u2_x) on the right side of the expression 07x are the body tilt angle deviation measured values θbe_x_s in the direction around the X axis, It has a meaning as a feedback manipulated variable component for converging to “0” (converging the base body tilt angle measurement value θb_x_s to the target value θb_x_obj) by the PD law (proportional / differential law) as a feedback control law.

また、式07xの右辺の第3項(=第3操作量成分u3_x)は、重心速度推定値Vb_x_sと制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとの偏差をフィードバック制御則としての比例則により“0”に収束させる(Vb_x_sをVb_x_mdfdに収束させる)ためのフィードバック操作量成分としての意味を持つ。   In addition, the third term (= third manipulated variable component u3_x) on the right side of Expression 07x converges to “0” by the proportional law as the feedback control law for the deviation between the center of gravity speed estimated value Vb_x_s and the control target center of gravity speed Vb_x_mdfd. It has a meaning as a feedback manipulated variable component for causing Vb_x_s to converge to Vb_x_mdfd.

これらのことは、式07yの右辺の第1〜第3項(第1〜第3操作量成分u1_y,u2_y,u3_y)についても同様である。   The same applies to the first to third terms (first to third manipulated variable components u1_y, u2_y, u3_y) on the right side of Expression 07y.

なお、前記したように通常は(より詳しくは、前記重心速度制限部76のリミット処理部100での出力値V_x_lim2,V_y_lim2の強制的な制限が行なわれなかった場合)、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdは“0”である。そして、Vb_x_mdfd=Vb_y_mdfd=0となる通常の場合は、第3操作量成分u3_x,u3_yは、それぞれ、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sに第3ゲイン係数K3_x,K3_yを乗じた値に一致する。   Normally, as described above (more specifically, when the output values V_x_lim2 and V_y_lim2 are not forcibly limited by the limit processing unit 100 of the centroid speed limiting unit 76), the control target centroid speed Vb_x_mdfd , Vb_y_mdfd is “0”. In the normal case where Vb_x_mdfd = Vb_y_mdfd = 0, the third manipulated variable components u3_x and u3_y match the values obtained by multiplying the center-of-gravity velocity estimated values Vb_x_s and Vb_y_s by the third gain coefficients K3_x and K3_y, respectively.

姿勢制御演算部80は、上記の如く、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdを算出した後、次に、これらのωwdot_x_cmd,ωwdot_y_cmdをそれぞれ積分器80fにより積分することによって、前記仮想車輪回転速度指令ωw_x_cmd,ωw_y_cmdを決定する。   After calculating the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd as described above, the attitude control calculation unit 80 then integrates the ωwdot_x_cmd and ωwdot_y_cmd by the integrator 80f, thereby obtaining the virtual wheel rotation speed command. Determine ωw_x_cmd and ωw_y_cmd.

以上が姿勢制御演算部80の処理の詳細である。   The above is the details of the processing of the attitude control calculation unit 80.

補足すると、式07xの右辺の第3項を、Vb_x_sに応じた操作量成分(=K3_x・Vb_x_s)と、Vb_x_mdfdに応じた操作量成分(=−K3_x・Vb_x_mdfd)とに分離した式によって、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmdを算出するようにしてよい。同様に、式07yの右辺の第3項を、Vb_y_sに応じた操作量成分(=K3_y・Vb_y_s)と、Vb_y_mdfdに応じた操作量成分(=−K3_y・Vb_y_mdfd)とに分離した式によって、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_y_cmdを算出するようにしてよい。   Supplementally, the third term on the right side of the expression 07x is virtually divided into an operation amount component (= K3_x · Vb_x_s) according to Vb_x_s and an operation amount component (= −K3_x · Vb_x_mdfd) according to Vb_x_mdfd The wheel rotation angular acceleration command ωdotw_x_cmd may be calculated. Similarly, the third term on the right side of Expression 07y is divided into an operation amount component (= K3_y · Vb_y_s) according to Vb_y_s and an operation amount component (= −K3_y · Vb_y_mdfd) according to Vb_y_mdfd, The wheel rotation angular acceleration command ωdotw_y_cmd may be calculated.

また、本実施形態では、車両系重心点の挙動を制御するための操作量(制御入力)として、仮想車輪62_x,62_yの回転角加速度指令ωw_x_cmd,ωw_y_cmdを用いるようにしたが、例えば、仮想車輪62_x,62_yの駆動トルク、あるいは、この駆動トルクを各仮想車輪62_x,62_yの半径Rw_x,Rw_yで除算してなる並進力(すなわち仮想車輪62_x,62_yと床面との間の摩擦力)を操作量として用いるようにしてもよい。   In the present embodiment, the rotational angular acceleration commands ωw_x_cmd and ωw_y_cmd of the virtual wheels 62_x and 62_y are used as the operation amount (control input) for controlling the behavior of the vehicle system center-of-gravity point. The driving torque of 62_x, 62_y or a translational force obtained by dividing this driving torque by the radii Rw_x, Rw_y of the virtual wheels 62_x, 62_y (that is, the frictional force between the virtual wheels 62_x, 62_y and the floor surface) is manipulated. It may be used as a quantity.

図11の説明に戻って、制御ユニット50は、次に、姿勢制御演算部80で上記の如く決定した仮想車輪回転速度指令ωw_x_cmd,ωw_y_cmdをモータ指令演算部82に入力し、該モータ指令演算部82の処理を実行することによって、電動モータ31Rの速度指令ω_R_cmdと電動モータ31Lの速度指令ω_L_cmdとを決定する。このモータ指令演算部82の処理は、前記リミット処理部86(図11参照)のXY−RL変換部86bの処理と同じである。   Returning to the description of FIG. 11, the control unit 50 next inputs the virtual wheel rotational speed commands ωw_x_cmd and ωw_y_cmd determined as described above by the attitude control calculation unit 80 to the motor command calculation unit 82, and the motor command calculation unit By executing the process 82, the speed command ω_R_cmd of the electric motor 31R and the speed command ω_L_cmd of the electric motor 31L are determined. The processing of the motor command calculation unit 82 is the same as the processing of the XY-RL conversion unit 86b of the limit processing unit 86 (see FIG. 11).

具体的には、モータ指令演算部82は、前記式01a,01bのωw_x,ωw_y,ω_R,ω_Lをそれぞれ、ωw_x_cmd,ωw_y_cmd,ω_R_cmd,ω_L_cmdに置き換えて得られる連立方程式を、ω_R_cmd,ω_L_cmdを未知数として解くことによって、電動モータ31R,31Lのそれぞれの速度指令ω_R_cmd,ω_L_cmdを決定する。   Specifically, the motor command calculation unit 82 replaces ωw_x, ωw_y, ω_R, and ω_L in the equations 01a and 01b with ωw_x_cmd, ωw_y_cmd, ω_R_cmd, and ω_L_cmd, respectively, and sets ω_R_cmd and ω_L_cmd as unknowns. By solving, the respective speed commands ω_R_cmd and ω_L_cmd of the electric motors 31R and 31L are determined.

以上により前記STEP9の車両制御演算処理が完了する。   Thus, the vehicle control calculation process of STEP 9 is completed.

以上説明した如く制御ユニット50が制御演算処理を実行することによって、前記第1〜第5のいずれの動作モードにおいても、基本的には、傾動体3及び基体9の姿勢が、前記基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s,θbe_y_sの両方が“0”となる姿勢(以下、この姿勢を基本姿勢という)に保たれている状態では、車両系重心点が静止するように操作量(制御入力)としての仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_cmdが決定される。そして、傾動体3及び基体9の姿勢を前記基本姿勢に対して傾けると、換言すれば、車両系重心点(全体重心点又は車両単体重心点)の水平方向位置を、車輪体5の接地面のほぼ真上に位置する状態から変位させると、傾動体3及び基体9の姿勢を基本姿勢に復元させるように(θbe_x_s,θbe_y_sを“0”に近づけるか、もしくは“0”に保持するように)、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_cmdが決定される。   As described above, when the control unit 50 executes the control calculation process, basically, in any of the first to fifth operation modes, the posture of the tilting body 3 and the base body 9 is the base body tilt angle. In a state where both the deviation measurement values θbe_x_s and θbe_y_s are kept at “0” (hereinafter, this posture is referred to as a basic posture), the operation amount (control input) is set so that the vehicle system center of gravity is stationary. A virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_xy_cmd is determined. When the posture of the tilting body 3 and the base body 9 is tilted with respect to the basic posture, in other words, the horizontal position of the vehicle system center of gravity (the entire center of gravity or the single body center of gravity) is determined as the ground contact surface of the wheel body 5. Is displaced from a state located almost directly above the tilting body 3 and the posture of the base 9 are restored to the basic posture (θbe_x_s and θbe_y_s are brought close to “0” or held at “0”). ), The virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_xy_cmd is determined.

そして、ωdotw_xy_cmdの各成分を積分してなる仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを変換してなる電動モータ31R,31Lのそれぞれの回転角速度が、電動モータ31R,31Lの速度指令ω_R_cmd,ω_L_cmdとして決定される。さらに、その速度指令ω_R_cmd,ω_L_cmdに従って、各電動モータ31R,31Lの回転速度が制御される。ひいては車輪体5のX軸方向及びY軸方向のそれぞれの移動速度が、ωw_x_cmdに対応する仮想車輪62_xの移動速度と、ωw_y_cmdに対応する仮想車輪62_yの移動速度とに各々一致するように制御される。   Then, the respective rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L obtained by converting the virtual wheel rotational angular velocity command ωw_xy_cmd obtained by integrating the components of ωdotw_xy_cmd are determined as the speed commands ω_R_cmd and ω_L_cmd of the electric motors 31R and 31L. Further, the rotational speeds of the electric motors 31R and 31L are controlled according to the speed commands ω_R_cmd and ω_L_cmd. As a result, the moving speeds of the wheel body 5 in the X-axis direction and the Y-axis direction are controlled so as to coincide with the moving speed of the virtual wheel 62_x corresponding to ωw_x_cmd and the moving speed of the virtual wheel 62_y corresponding to ωw_y_cmd, respectively. The

このため、例えば、Y軸周り方向で、実際の基体傾斜角度θb_xが目標値θb_x_objから前傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_x_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5が前方に向かって移動する。同様に、実際のθb_xが目標値θb_x_objから後傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_x_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5が後方に向かって移動する。   For this reason, for example, if the actual base body tilt angle θb_x shifts forward from the target value θb_x_obj in the direction around the Y axis, the wheel body 5 is adjusted to eliminate the shift (to converge θbe_x_s to “0”). Move forward. Similarly, when the actual θb_x shifts backward from the target value θb_x_obj, the wheel body 5 moves rearward in order to eliminate the shift (to converge θbe_x_s to “0”).

また、例えば、X軸周り方向で、実際の基体傾斜角度θb_yが目標値θb_y_objから右傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_y_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5が右向きに移動する。同様に、実際のθb_yが目標値θb_y_objから左傾側にずれると、そのずれを解消すべく(θbe_y_sを“0”に収束させるべく)、車輪体5が左向きに移動する。   Further, for example, when the actual base body tilt angle θb_y shifts to the right tilt side from the target value θb_y_obj in the direction around the X axis, the wheel body 5 faces right to eliminate the shift (to converge θbe_y_s to “0”). Move to. Similarly, when the actual θb_y shifts to the left tilt side from the target value θb_y_obj, the wheel body 5 moves to the left in order to eliminate the shift (to converge θbe_y_s to “0”).

さらに、実際の基体傾斜角度θb_x,θb_yの両方が、それぞれ目標値θb_x_obj,θb_y_objからずれると、θb_xのずれを解消するための車輪体5の前後方向の移動動作と、θb_yのずれを解消するための車輪体5の左右方向の移動動作とが合成され、車輪体5がX軸方向及びY軸方向の合成方向(X軸方向及びY軸方向の両方向に対して傾斜した方向)に移動することとなる。   Further, when both the actual base body tilt angles θb_x and θb_y deviate from the target values θb_x_obj and θb_y_obj, respectively, in order to eliminate the shift operation of the wheel body 5 to eliminate the shift of θb_x and the shift of θb_y. And the horizontal movement of the wheel body 5 are combined, and the wheel body 5 moves in the X-axis direction and the Y-axis direction (direction inclined with respect to both the X-axis direction and the Y-axis direction). It becomes.

このようにして、傾動体3及び基体9の姿勢が前記基本姿勢から傾くと、その傾いた側に向かって、車輪体5が移動することとなる。従って、例えば前記搭乗モードにおいて、乗員が意図的にその上体を傾動体3及び基体9と共に傾けると、その傾けた側に、車輪体5が移動することとなる。なお、本実施形態では、後述する理由によって、傾動体3及び基体9を基本姿勢から傾けた場合における車両系重心点の水平面内の移動方向(Z軸に直交する方向での移動方向)と、車輪体5の移動方向とは必ずしも一致しない。   In this way, when the postures of the tilting body 3 and the base body 9 are tilted from the basic posture, the wheel body 5 is moved toward the tilted side. Therefore, for example, in the boarding mode, when the occupant intentionally tilts the upper body together with the tilting body 3 and the base body 9, the wheel body 5 moves to the tilted side. In the present embodiment, for reasons described later, the moving direction in the horizontal plane of the vehicle system center of gravity when the tilting body 3 and the base body 9 are tilted from the basic posture (the moving direction in the direction perpendicular to the Z axis), It does not necessarily coincide with the moving direction of the wheel body 5.

そして、車輪体5の移動時(車両1全体の移動時)において、傾動体3及び基体9の姿勢を、基本姿勢から傾けた一定の姿勢(基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sが一定となる姿勢)に保持すると、車両系重心点の移動速度(ひいては車輪体5の移動速度)は、制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdと一定の偏差を有し、且つ、その偏差が基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sに依存するものとなる移動速度に収束する。   When the wheel body 5 moves (when the entire vehicle 1 moves), the tilting body 3 and the base body 9 are tilted from the basic posture (a posture where the base body tilt angle deviation measurement value θbe_xy_s is constant). If this is maintained, the moving speed of the vehicle system center-of-gravity point (and hence the moving speed of the wheel body 5) has a certain deviation from the control target center-of-gravity speed Vb_xy_mdfd, and the deviation depends on the measured body tilt angle deviation θbe_xy_s Convergence to the speed of movement

この場合、本実施系形態では、電動モータ31R,31Lの回転角速度が高速になり過ぎないような移動速度で車輪体5の移動動作が行なわれる通常の場合(より正確には、重心速度制限部76のリミット処理部100の出力値Vw_x_lim2,Vw_y_lim2の強制的な制限がなされない場合)では、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_x_mdfdは、いずれも“0”に保たれる。そして、このようにVb_x_mdfd,Vb_x_mdfdが一定に保たれる状況において、傾動体3及び基体9の姿勢を、基本姿勢から傾けた一定の姿勢に保持すると、車両系重心点の移動速度(ひいては車輪体5の移動速度)は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sに依存する大きさ及び向きを有する移動速度に収束する。   In this case, in this embodiment, in the normal case where the wheel body 5 is moved at a moving speed that does not cause the rotational angular velocities of the electric motors 31R and 31L to be too high (more precisely, the center-of-gravity speed limiter). 76), the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_x_mdfd are both kept at “0”. In such a situation where Vb_x_mdfd and Vb_x_mdfd are kept constant, if the posture of the tilting body 3 and the base body 9 is held at a constant posture inclined from the basic posture, the moving speed of the vehicle system center-of-gravity point (and thus the wheel body). 5) converges to a moving speed having a magnitude and direction that depends on the measured value of the base body tilt angle deviation θbe_xy_s.

このような作動に関してさらに詳説すると、基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s,θbe_y_sの両方がそれぞれ一定に保持される定常状態では、前記第2操作量成分u2_x,u2_yは“0”となる。このため、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmdは、前記第1操作量成分u1_xと第3操作量成分u3_xとを加え合わせたものとなり、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_y_cmdは、前記第1操作量成分u1_yと第3操作量成分u3_yとを加え合わせたものとなる。   In more detail regarding such an operation, the second manipulated variable components u2_x and u2_y are “0” in a steady state where both of the base body tilt angle deviation measured values θbe_x_s and θbe_y_s are held constant. Therefore, the virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_x_cmd is a combination of the first operation amount component u1_x and the third operation amount component u3_x, and the virtual wheel rotation angular acceleration command ωdotw_y_cmd is the first operation amount component u1_y. And the third manipulated variable component u3_y.

そして、上記定常状態では、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd,ωdotw_x_cmdは、車輪体5の移動速度を一定に保ち得る値に収束する。ひいては、重心速度Vb_x,Vb_yが一定値に収束することとなる。   In the steady state, the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωdotw_x_cmd and ωdotw_x_cmd converge to values that can keep the moving speed of the wheel body 5 constant. As a result, the center-of-gravity speeds Vb_x and Vb_y converge to a constant value.

この場合、前記式07xにおける右辺の第2項(=u2_x)が“0”、右辺の第1項(=u1_x=K1_x・θbe_x_s)が一定値、左辺のωdotw_x_cmdが一定値となるので、X軸方向の重心速度Vb_xの収束値(重心速度推定値Vb_x_sの収束値。以降、定常時収束速度Vb_x_stbという)は、Y軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_sに依存するものとなる。より詳しくは、Vb_x_stbは、Vb_x_stb=(−K1_x・Δθbe_x_s+ωdotw_x_cmd)/K3_x+Vb_x_mdfdとなるので、θbe_x_sに対して単調に変化する関数値となる。   In this case, the second term (= u2_x) on the right side in the expression 07x is “0”, the first term on the right side (= u1_x = K1_x · θbe_x_s) is a constant value, and ωdotw_x_cmd on the left side is a constant value. The convergence value of the centroid velocity Vb_x in the direction (the convergence value of the centroid velocity estimated value Vb_x_s, hereinafter referred to as the steady-state convergence velocity Vb_x_stb) depends on the measured body inclination angle deviation θbe_x_s around the Y axis. More specifically, Vb_x_stb is Vb_x_stb = (− K1_x · Δθbe_x_s + ωdotw_x_cmd) / K3_x + Vb_x_mdfd, and thus a function value that changes monotonously with θbe_x_s.

同様に、前記式07yにおける右辺の第2項(=u2_y)が“0”、右辺の第1項(=u1_y=K1_y・θbe_y_s)が一定値、左辺のωdotw_y_cmdが一定値となるので、Y軸方向の重心速度Vb_yの収束値(重心速度推定値Vb_y_sの収束値。以降、定常時収束速度Vb_y_stbという)は、X軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_y_sに依存するものとなる。より詳しくは、Vb_x_stbは、Vb_y_stb=(−K1_y・Δθbe_y_s+ωdotw_y_cmd)/K3_y+Vb_y_mdfdとなるので、θbe_y_sに対して単調に変化する関数値となる。   Similarly, the second term (= u2_y) on the right side in the above expression 07y is “0”, the first term on the right side (= u1_y = K1_y · θbe_y_s) is a constant value, and ωdotw_y_cmd on the left side is a constant value. The convergence value of the centroid velocity Vb_y in the direction (the convergence value of the centroid velocity estimated value Vb_y_s, hereinafter referred to as the steady-state convergence velocity Vb_y_stb) depends on the measured body inclination angle deviation θbe_y_s around the X axis. More specifically, Vb_x_stb is Vb_y_stb = (− K1_y · Δθbe_y_s + ωdotw_y_cmd) / K3_y + Vb_y_mdfd, and thus a function value that changes monotonously with θbe_y_s.

このようにVb_x_mdfd,Vb_x_mdfdが一定に保たれる状況において、傾動体3及び基体9の姿勢を、基本姿勢から傾けた一定の姿勢に保持すると、車両系重心点の移動速度(ひいては車輪体5の移動速度)は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sに依存する大きさ及び向きを有する移動速度に収束することとなる。   In such a situation where Vb_x_mdfd and Vb_x_mdfd are kept constant, if the postures of the tilting body 3 and the base body 9 are held in a constant posture inclined from the basic posture, the moving speed of the vehicle system center of gravity (and thus the wheel body 5) (Moving speed) converges to a moving speed having a magnitude and direction depending on the measured value of the base body tilt angle deviation θbe_xy_s.

また、例えば、基体9及び傾動体3の前記基本姿勢からの傾き量(基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s,θbe_y_s)が比較的大きくなり、その傾き量が一定に保持された場合の車輪体5のX軸方向及びY軸方向の一方又は両方の移動速度(これらの移動速度は、それぞれ、図14に示した前記重心速度定常偏差予測値Vb_x_prd,Vb_y_prdに相当する)が、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度を前記リミット処理部100での許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になるような状況では、該車輪体5の移動速度に対して逆向きとなる速度(詳しくは、Vw_x_lim2−Vb_x_prd及びVw_y_lim2−Vb_y_prd)が制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdとして決定される。そして、制御入力を構成する操作量成分のうちの第3操作量成分u3_x,u3_yが、この制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdに重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sをそれぞれ収束させるように決定される。このため、車輪体5の増速が抑制され、ひいては電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度が高速になり過ぎるのが防止される。   Further, for example, the tilt amounts (base tilt angle deviation measurement values θbe_x_s and θbe_y_s) of the base body 9 and the tilting body 3 from the basic posture are relatively large, and the tilt amount of the wheel body 5 when the tilt amount is held constant. One or both of the movement speeds in the X-axis direction and the Y-axis direction (these movement speeds correspond to the center-of-gravity speed steady-state deviation predicted values Vb_x_prd and Vb_y_prd shown in FIG. 14), respectively, of the electric motors 31R and 31L. In a situation in which one or both rotational angular velocities deviate from the allowable range in the limit processing unit 100 and the movement speed becomes excessive, the speed is opposite to the movement speed of the wheel body 5. (Specifically, Vw_x_lim2-Vb_x_prd and Vw_y_lim2-Vb_y_prd) are determined as the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd. Then, the third manipulated variable components u3_x and u3_y among the manipulated variables constituting the control input are determined so as to converge the gravity center speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s to the control target gravity center speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively. For this reason, the acceleration of the wheel body 5 is suppressed, and as a result, the rotational angular velocity of one or both of the electric motors 31R and 31L is prevented from becoming too high.

さらに、前記第1ゲイン調整部78では、重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sの一方又は両方が大きくなり、ひいては、車輪体5のX軸方向及びY軸方向の一方又は両方の移動速度が、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度を前記リミット処理部86での許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になる状況では、その逸脱が顕著になるほど(詳しくは、図14に示すVover_x,Vover_yの絶対値が大きくなるほど)、前記第1ゲイン調整パラメータKr1_x,Kr1_yの一方又は両方が“0”から“1”に近づけられる。   Further, in the first gain adjustment unit 78, one or both of the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s are increased, and as a result, the moving speed of one or both of the wheel body 5 in the X-axis direction and the Y-axis direction is In a situation where the rotational angular velocity of one or both of 31R and 31L deviates from the allowable range in the limit processing unit 86, the deviation becomes more noticeable (see FIG. 14 for details). As the absolute values of Vover_x and Vover_y shown increase, one or both of the first gain adjustment parameters Kr1_x and Kr1_y are brought closer to “1” from “0”.

この場合、前記式09x1により算出される各第iゲイン係数Ki_x(i=1,2,3)は、Kr1_xが“1”に近づくほど、Ki_a_x・Ki_x_2からKi_b_x・Ki_x_2に近づく。ひいては、Ki_xの絶対値が大きくなる。このことは、前記式09y1により算出される各第iゲイン係数Ki_y(i=1,2,3)についても同様である。   In this case, each i-th gain coefficient Ki_x (i = 1, 2, 3) calculated by Expression 09x1 approaches Ki_b_x · Ki_x_2 from Ki_a_x · Ki_x_2 as Kr1_x approaches “1”. As a result, the absolute value of Ki_x increases. The same applies to each i-th gain coefficient Ki_y (i = 1, 2, 3) calculated by the expression 09y1.

そして、上記ゲイン係数の絶対値が大きくなることによって、基体9及び傾動体3の傾きの変化(基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sの変化)や、重心速度推定値Vb_xy_sの変化に対する操作量(仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd,ωdotw_y_cmd)の感度が高まる。従って、基体9及び傾動体3の基本姿勢からの傾き量が増加しようとしたり、重心速度推定値Vb_xy_sの大きさが増加しようとすると、それらを素早く解消するように、車輪体5の移動速度が制御されることとなる。従って、基体9が基本姿勢から大きく傾いたり、重心速度推定値Vb_xy_sが大きくなることが強めに抑制され、ひいては、車輪体5のX軸方向及びY軸方向の一方又は両方の移動速度が、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度を前記リミット処理部86での許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になるのを防止することができる。   Then, as the absolute value of the gain coefficient increases, the manipulated variable (virtual wheel) for the change in the inclination of the base body 9 and the tilting body 3 (change in the base body tilt angle deviation measurement value θbe_xy_s) and the change in the center-of-gravity velocity estimated value Vb_xy_s. The sensitivity of the rotational angular acceleration commands (ωdotw_x_cmd, ωdotw_y_cmd) is increased. Therefore, if the inclination amount from the basic posture of the base body 9 and the tilting body 3 is to be increased or the magnitude of the center of gravity speed estimated value Vb_xy_s is to be increased, the moving speed of the wheel body 5 is set so as to quickly eliminate them. Will be controlled. Accordingly, it is strongly suppressed that the base body 9 is greatly inclined from the basic posture or the estimated center-of-gravity speed value Vb_xy_s is increased. As a result, the moving speed of one or both of the wheel body 5 in the X-axis direction and the Y-axis direction is electrically controlled. It is possible to prevent an excessive moving speed from causing the rotational angular speed of one or both of the motors 31R and 31L to deviate from the allowable range in the limit processing unit 86.

また、搭乗モードにおいて、要求重心速度生成部74が、乗員等の操縦操作による要求に応じて要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aim(Vb_x_aim,Vb_y_aimの一方又は両方が“0”でない要求重心速度)を生成した場合には、電動モータ31R,31Lの一方又は両方の回転角速度が許容範囲を逸脱するような高速の回転角速度にならない限り(詳しくは図14に示すVw_x_lim2,Vw_y_lim2がVb_x_t,Vb_y_tにそれぞれ一致する限り)、要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimがそれぞれ前記制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdとして決定される。このため、要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimを実現するように(実際の重心速度が要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimに近づくように)、車輪体5の移動速度が制御される。   Further, in the boarding mode, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 generates the requested center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim (the requested center-of-gravity speed where one or both of Vb_x_aim and Vb_y_aim are not “0”) in response to a request by a steering operation such as an occupant. In this case, unless one or both of the electric motors 31R and 31L has a high rotational angular velocity that deviates from the allowable range (specifically, as long as Vw_x_lim2 and Vw_y_lim2 shown in FIG. 14 match Vb_x_t and Vb_y_t, respectively) ), The required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim are determined as the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively. For this reason, the moving speed of the wheel body 5 is controlled so as to realize the required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim (so that the actual center-of-gravity speed approaches the required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim).

次に、説明を後回しにした、前記要求重心速度生成部74の処理の詳細を説明する。   Next, details of the processing of the required center-of-gravity velocity generation unit 74, which will be described later, will be described.

要求重心速度生成部74は、本実施形態では、車両1の動作モードが第2動作モード以外の場合には、前記したように、要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimを“0”とする。   In the present embodiment, the required center-of-gravity speed generation unit 74 sets the required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim to “0” as described above when the operation mode of the vehicle 1 is other than the second operation mode.

一方、要求重心速度生成部74は、車両1の動作モードが第2動作モードである場合には、本実施形態では、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimを“0”に保ちつつ、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimを乗員等による車両1の操縦操作(車両1に推進力を付加する操作)に応じて可変的に決定する。   On the other hand, when the operation mode of the vehicle 1 is the second operation mode, the required center-of-gravity velocity generation unit 74 maintains the required center-of-gravity velocity Vb_y_aim in the Y-axis direction at “0” and the X-axis direction in this embodiment. The required center-of-gravity velocity Vb_x_aim is variably determined in accordance with the steering operation of the vehicle 1 (operation for adding propulsive force to the vehicle 1) by an occupant or the like.

ここで、例えば、車両1の乗員が、車両1の発進時等において、車両1の移動速度(車両系重心点の移動速度)を積極的に増速させようとする場合には、自身の足により床を蹴り、それにより車両1に移動速度を増速させる推進力(乗員の足平と床との摩擦力による推進力)を車両1に付加する。なお、この場合、乗員等が増速させようとする車両1の移動速度は、通常、乗員の前後方向の移動速度であるので、その増速のために車両1に付加される推進力は、通常、X軸方向又はこれに近い方向の推進力である。   Here, for example, when an occupant of the vehicle 1 tries to actively increase the moving speed of the vehicle 1 (the moving speed of the center of gravity of the vehicle system) when the vehicle 1 starts, etc. Thus, the vehicle 1 is subjected to kicking the floor, thereby applying to the vehicle 1 a propulsive force that increases the moving speed of the vehicle 1 (a propulsive force generated by the frictional force between the passenger's foot and the floor). In this case, since the moving speed of the vehicle 1 that the occupant or the like is trying to increase is usually the moving speed of the occupant in the front-rear direction, the propulsive force applied to the vehicle 1 for the increased speed is Usually, the driving force is in the X-axis direction or a direction close thereto.

そこで、本実施形態では、要求重心速度生成部74は、前記重心速度算出部72で算出されるX軸方向の重心速度推定値Vb_x_sの大きさ(絶対値)の時間的変化率に基づいて、車両1の移動速度(詳しくは、車両系重心点の移動速度)をX軸方向で増速させる要求としての加速要求の発生の有無を判断しつつ、それに応じて、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimを逐次決定する。そして、X軸方向の加速要求が解消すると、要求重心速度Vb_x_aimが、ある時間だけ一定に保たれた後、減衰していくように決定される。なお、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimについては、要求重心速度生成部74は、本実施形態では、加速要求の発生の有無によらずに、定常的に“0”に保持する。   Therefore, in the present embodiment, the required center-of-gravity speed generation unit 74 is based on the temporal change rate of the magnitude (absolute value) of the center-of-gravity speed estimated value Vb_x_s in the X-axis direction calculated by the center-of-gravity speed calculation unit 72. While determining whether or not an acceleration request is generated as a request for increasing the moving speed of the vehicle 1 (specifically, the moving speed of the vehicle system center of gravity point) in the X-axis direction, the requested center-of-gravity speed in the X-axis direction is determined accordingly. Vb_x_aim is sequentially determined. When the acceleration request in the X-axis direction is resolved, the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim is determined to be attenuated after being kept constant for a certain time. In this embodiment, the requested center-of-gravity velocity Vb_y_aim in the Y-axis direction is constantly held at “0” regardless of whether or not an acceleration request is generated.

具体的には、要求重心速度生成部74は、図18のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で逐次実行することによって、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimを決定する。   Specifically, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 determines the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim in the X-axis direction by sequentially executing the processing shown in the flowchart of FIG. 18 at a predetermined control processing cycle.

以下説明すると、要求重心速度生成部74は、まず、STEP21の処理を実行する。この処理では、要求重心速度生成部74は、入力される重心速度推定値Vb_x_sの絶対値|Vb_x_s|の時間的変化率(微分値)DVb_x_sを算出する。以降、DVb_x_sを重心速度絶対値変化率DVb_x_sという。   If it demonstrates below, the required gravity center speed production | generation part 74 will perform the process of STEP21 first. In this process, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 calculates a temporal change rate (differential value) DVb_x_s of the absolute value | Vb_x_s | of the input center-of-gravity speed estimated value Vb_x_s. Hereinafter, DVb_x_s is referred to as the gravity center velocity absolute value change rate DVb_x_s.

次いで、STEP22に進んで、要求重心速度Vb_x_aimを算出するための現在の演算処理モードが、どのモードであるかを判断する。   Next, proceeding to STEP 22, it is determined which mode is the current calculation processing mode for calculating the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim.

ここで、本実施形態では、要求重心速度生成部74は、要求重心速度Vb_x_aimの基本値(以下、要求重心速度基本値Vb_x_aim1)を決定した上で、この要求重心速度基本値Vb_x_aim1に一次遅れの応答時定数で追従させる(定常的には一致させる)ように要求重心速度Vb_x_aimを決定する。この場合、この要求重心速度基本値Vb_x_aim1の決定の仕方が、上記演算処理モードによって規定されるようになっている。   Here, in the present embodiment, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 determines a basic value of the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim (hereinafter referred to as the requested center-of-gravity speed basic value Vb_x_aim1), The required center-of-gravity velocity Vb_x_aim is determined so as to follow the response time constant (normally match). In this case, how to determine the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 is defined by the arithmetic processing mode.

そして、本実施形態では、該演算処理モードとしては、制動モード、速度追従モード、速度ホールドモードの3種類のモードがある。   In this embodiment, there are three types of calculation processing modes: a braking mode, a speed tracking mode, and a speed hold mode.

制動モードは、車両1の移動速度を減衰させていくか、又は“0”に保持するために、要求重心速度基本値Vb_x_aim1を“0”とするモードである。また、速度追従モードは、要求重心速度基本値Vb_x_aim1を、車両系重心点の実際のX軸方向の移動速度としての重心速度推定値Vb_x_sに追従させるように(ほぼ一致させるように)決定するモードである。また、速度ホールドモードは、要求重心速度基本値Vb_y_aim1を一定に保つように決定するモードである。   The braking mode is a mode in which the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 is set to “0” in order to attenuate the moving speed of the vehicle 1 or keep it at “0”. Further, the speed follow-up mode is a mode in which the required center-of-gravity speed basic value Vb_x_aim1 is determined so as to follow (substantially match) the center-of-gravity speed estimated value Vb_x_s as the actual movement speed of the vehicle system center-of-gravity point in the X-axis direction It is. The speed hold mode is a mode for determining the required center-of-gravity speed basic value Vb_y_aim1 to be constant.

なお、各演算処理モードの処理では、要求重心速度基本値Vb_x_aim1を決定することに加えて、該要求重心速度基本値Vb_x_aim1に対する要求重心速度Vb_x_aimの追従の応答速度を規定するフィルタ時定数Ta_xを決定する処理も実行される。また、制御ユニット50の起動時等に該制御ユニット50が初期化された状態での演算処理モード(初期演算処理モード)は、制動モードである。   In each processing mode, in addition to determining the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1, a filter time constant Ta_x that defines the response speed for following the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim with respect to the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 is determined. The process to perform is also executed. Further, the calculation processing mode (initial calculation processing mode) in a state in which the control unit 50 is initialized when the control unit 50 is started is a braking mode.

要求重心速度生成部74は、上記STEP22において、現在の演算処理モードが制動モードである場合と、速度追従モードである場合と、速度ホールドモードである場合とで、それぞれ、次に、STEP23の演算処理、STEP24の演算処理、STEP25の演算処理を実行し、要求重心速度基本値Vb_y_aim1とフィルタ時定数Ta_xとを決定する。   The requested center-of-gravity velocity generation unit 74 next calculates the calculation of STEP 23 in STEP 22 in the case where the current calculation processing mode is the braking mode, the velocity follow-up mode, and the velocity hold mode, respectively. The process, the calculation process of STEP24, and the calculation process of STEP25 are executed, and the required center-of-gravity velocity basic value Vb_y_aim1 and the filter time constant Ta_x are determined.

これらの各モードに対応する演算処理は、次のように実行される。   The arithmetic processing corresponding to each of these modes is executed as follows.

STEP23における制動モードの演算処理は、図19のフローチャートに示す如く実行される。具体的には、要求重心速度生成部74は、まず、前記STEP21で算出した重心速度絶対値変化率DVb_x_sが、あらかじめ設定された正の値の第1閾値DV1(>0)よりも大きいか否かをSTEP23−1で判断する。この判断処理は、車両1の移動速度を車両1の前後方向で増速させようとする加速要求が有るか否かを判断する処理である。   The brake mode calculation process in STEP 23 is executed as shown in the flowchart of FIG. Specifically, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 first determines whether or not the center-of-gravity speed absolute value change rate DVb_x_s calculated in STEP 21 is greater than a first positive threshold value DV1 (> 0) set in advance. Is determined in STEP23-1. This determination process is a process for determining whether or not there is an acceleration request for increasing the moving speed of the vehicle 1 in the front-rear direction of the vehicle 1.

この場合、DVb_s>DV1であるということは、X軸方向での実際の重心速度Vb_xの絶対値|Vb_x|が第1閾値DV1よりも大きな時間的変化率で増加している状況を意味する。従って、STEP23−1の判断結果が肯定的になる状況は、乗員あるいは外部の補助者等により前後方向での重心速度Vb_xの大きさを増加させようとする操縦操作(車両1に概略前後方向の推進力を付加する操縦操作)が行なわれている状況である。   In this case, DVb_s> DV1 means that the absolute value | Vb_x | of the actual center-of-gravity velocity Vb_x in the X-axis direction is increasing at a temporal change rate larger than the first threshold DV1. Therefore, the situation in which the determination result in STEP 23-1 is affirmative is that a maneuvering operation (an attempt to increase the size of the center-of-gravity velocity Vb_x in the front-rear direction by an occupant or an external assistant) This is a situation where a steering operation for adding propulsive force is being performed.

STEP23−1の判断結果が否定的となる場合、すなわち、車両1の加速要求(前後方向での車両1の加速要求)が無い場合には、要求重心速度生成部74は、次に、重心速度絶対値変化率DVb_x_sが、あらかじめ設定された負の値の第3閾値DV3_x(<0)よりも小さいか否かをSTEP23−4で判断する。この判断処理は、車両1の乗員が重心速度Vb_xの大きさを積極的に減少させようとする減速要求が発生したか否かを判断するものである。この場合、車両1の乗員が意図的に自身の足を接地させ、自身の足と床との間に車両1の制動方向の摩擦力を発生させたような場合にSTEP23−4の判断結果が肯定的になる。   When the determination result of STEP 23-1 is negative, that is, when there is no acceleration request for the vehicle 1 (request for acceleration of the vehicle 1 in the front-rear direction), the requested center-of-gravity speed generation unit 74 then performs the center-of-gravity speed. In STEP23-4, it is determined whether or not the absolute value change rate DVb_x_s is smaller than a preset negative third threshold value DV3_x (<0). This determination process is to determine whether or not a deceleration request for the passenger of the vehicle 1 to actively reduce the magnitude of the center-of-gravity velocity Vb_x has occurred. In this case, when the occupant of the vehicle 1 intentionally grounds his / her foot and generates a frictional force in the braking direction of the vehicle 1 between his / her foot and the floor, the determination result of STEP23-4 is Become positive.

そして、STEP23−4の判断結果が否定的である場合(減速要求が発生していない場合)には、要求重心速度生成部74は、STEP23−5において、要求重心速度基本値Vb_x_aim1と、フィルタ時定数Ta_xとを決定し、図19の処理を終了する。   When the determination result in STEP 23-4 is negative (when no deceleration request is generated), the required center-of-gravity velocity generation unit 74 determines the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 and the filtering time in STEP 23-5. The constant Ta_x is determined, and the processing of FIG.

上記STEP23−5では、要求重心速度基本値Vb_x_aimとして、“0”が設定される。また、フィルタ時定数Ta_xとして、あらかじめ設定された所定値の第2応答時定数τ2_xが設定される。   In STEP23-5, “0” is set as the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim. In addition, a second response time constant τ2_x having a predetermined value set in advance is set as the filter time constant Ta_x.

また、STEP23−4の判断結果が肯定的である場合(減速要求が発生した場合)には、要求重心速度生成部74は、STEP23−6において、要求重心速度基本値Vb_x_aim1と、フィルタ時定数Ta_xとを決定し、図19の処理を終了する。   When the determination result in STEP 23-4 is affirmative (when a deceleration request is generated), the required center-of-gravity speed generation unit 74 determines the required center-of-gravity speed basic value Vb_x_aim1 and the filter time constant Ta_x in STEP 23-6. And the process of FIG. 19 ends.

上記STEP23−6では、STEP23−5と同様に、要求重心速度基本値Vb_x_aimとして、“0”が設定される。一方、フィルタ時定数Ta_xとして、あらかじめ設定された所定値の第3応答時定数τ3_xが設定される。この第3応答時点数τ3_xは、第2応答時定数τ2_xよりも短い時間の時定数である。   In STEP23-6, as in STEP23-5, "0" is set as the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim. On the other hand, a third response time constant τ3_x having a predetermined value set in advance is set as the filter time constant Ta_x. This third response time number τ3_x is a time constant having a shorter time than the second response time constant τ2_x.

前記STEP23−1の判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部74は、STEP23−2において、要求重心速度基本値Vb_x_aim1と、フィルタ時定数Ta_xとを決定する。さらに、要求重心速度生成部74は、STEP23−3において、演算処理モード(次回の制御処理周期での演算処理モード)を制動モードから速度追従モードに変更し、図19の処理を終了する。   If the determination result in STEP 23-1 is positive, the required center-of-gravity velocity generation unit 74 determines the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 and the filter time constant Ta_x in STEP 23-2. Further, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 changes the calculation processing mode (the calculation processing mode in the next control processing cycle) from the braking mode to the speed following mode in STEP 23-3, and ends the processing in FIG.

上記STEP23−2では、重心速度算出部72から入力されたX軸方向の重心速度推定値Vb_x_sに、あらかじめ設定された所定値の比率γ_xを乗じてなる値が、要求重心速度基本値Vb_x_aim1として決定される。上記比率γ_xは、本実施形態では、“1”よりも若干小さい正の値(例えば0.8)に設定されている。このようなSTEP23−2の処理は、Vb_x_aim1と、Ta_xとの決定の仕方を、次回の制御処理サイクルから開始する速度追従モードに合わせるものである。   In STEP 23-2, a value obtained by multiplying the estimated gravity center velocity value Vb_x_s in the X-axis direction input from the gravity center velocity calculation unit 72 by a predetermined ratio γ_x is determined as the required gravity center velocity basic value Vb_x_aim1. Is done. In the present embodiment, the ratio γ_x is set to a positive value (for example, 0.8) slightly smaller than “1”. The processing in STEP 23-2 is to match the method of determining Vb_x_aim1 and Ta_x with the speed tracking mode starting from the next control processing cycle.

なお、上記比率γ_xの値が“1”よりも若干小さいことは必須ではなく、例えば、該比率γ_xの値を“1”あるいはそれよりも若干大きい値に設定してもよい。本実施形態では、乗員が体感的(感覚的)に認識する車両1の移動速度が、実際の移動速度に比べて高速であるかのように認識されるのを防止するために、比率γ_xの値を“1”よりも若干小さい値に設定している。   Note that it is not essential that the value of the ratio γ_x is slightly smaller than “1”. For example, the value of the ratio γ_x may be set to “1” or a value slightly larger than that. In the present embodiment, in order to prevent the movement speed of the vehicle 1 that the occupant perceives sensibly (sensually) from being recognized as being higher than the actual movement speed, the ratio γ_x The value is set to a value slightly smaller than “1”.

また、フィルタ時定数Ta_xとして、あらかじめ設定された所定値の第1応答時定数τ1_xが設定される。この第1応答時定数τ1_xは、前記第2応答時定数τ2_xよりも相対的に短い時間の値に設定されている。該第1応答時定数τ1_xは、前記第3応答時定数τ3_xと同じ値であってもよい。   In addition, a first response time constant τ1_x having a predetermined value set in advance is set as the filter time constant Ta_x. The first response time constant τ1_x is set to a time value relatively shorter than the second response time constant τ2_x. The first response time constant τ1_x may be the same value as the third response time constant τ3_x.

なお、STEP21−1の判断結果が否定的となる場合には、演算処理モードは変更されないので、次回の制御処理周期においても、演算処理モードは、制動モードに維持されることとなる。   If the determination result in STEP 21-1 is negative, the arithmetic processing mode is not changed, so that the arithmetic processing mode is maintained in the braking mode even in the next control processing cycle.

以上が、STEP23における制動モードの演算処理である。   The above is the calculation process of the braking mode in STEP23.

次に、STEP24における速度追従モードの演算処理は、図20のフローチャートに示す如く実行される。具体的には、要求重心速度生成部74は、まず、前記STEP23−4と同じ判断処理、すなわち、車両1の減速要求が発生したか否かの判断処理をSTEP24−1で実行する。   Next, the speed follow-up mode calculation process in STEP 24 is executed as shown in the flowchart of FIG. Specifically, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 first executes the same determination process as in STEP23-4, that is, a determination process as to whether or not a deceleration request for the vehicle 1 has occurred in STEP24-1.

この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部74は、次に、STEP24−6において、前記STEP23−6と同じ処理を実行することによって、要求重心速度基本値Vb_x_aim1として“0”を設定すると共に、フィルタ時定数Ta_xとして第3応答時定数τ3_xを設定する。さらに、要求重心速度生成部74は、STEP24−7において、次回の制御処理周期における演算処理モードを制動モードに変更し、図20の処理を終了する。   When this determination result is affirmative, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 next executes the same processing as STEP 23-6 in STEP 24-6, thereby obtaining “0 as the requested center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1”. ", And a third response time constant τ3_x is set as the filter time constant Ta_x. Furthermore, the required center-of-gravity velocity generation unit 74 changes the calculation processing mode in the next control processing cycle to the braking mode in STEP 24-7, and ends the processing of FIG.

一方、前記STEP24−1の判断結果が否定的である場合、すなわち、車両1の減速要求が発生していない場合には、要求重心速度生成部74は、次にSTEP24−2において、前記STEP23−2と同じ処理により、要求重心速度基本値Vb_x_aim1とフィルタ時定数Ta_xとを決定する。すなわち、要求重心速度生成部74は、入力された重心速度推定値Vb_x_sに前記比率γ_xを乗じてなる値を要求重心速度基本値Vb_x_aim1として決定する。また、要求重心速度生成部74は、フィルタ時定数Ta_xとして前記第1応答時定数τ1_xを設定する。   On the other hand, when the determination result of STEP 24-1 is negative, that is, when the deceleration request for the vehicle 1 is not generated, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 next performs STEP 23- in STEP 24-2. By the same process as 2, the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 and the filter time constant Ta_x are determined. That is, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 determines a value obtained by multiplying the input center-of-gravity speed estimated value Vb_x_s by the ratio γ_x as the requested center-of-gravity speed basic value Vb_x_aim1. Further, the required center-of-gravity velocity generation unit 74 sets the first response time constant τ1_x as the filter time constant Ta_x.

次いで、要求重心速度生成部74は、STEP24−3において、前記推定重心速度絶対値変化率DVb_x_s(STEP21で算出した値)が、あらかじめ設定された第2閾値DV2_xよりも小さいか否かを判断する。この第2閾値DV2_xは、本実施形態では、前記第3閾値DV3_xよりも大きい(DV3_xよりも“0”に近い)負の所定値に設定されている。なお、第2閾値DV2_xは、“0”もしくは“0”よりも若干大きい正の値(但し、前記第1閾値DV1_xよりも小さい値)に設定されていてもよい。   Next, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 determines whether or not the estimated center-of-gravity speed absolute value change rate DVb_x_s (value calculated in STEP 21) is smaller than a preset second threshold value DV2_x in STEP 24-3. . In the present embodiment, the second threshold value DV2_x is set to a negative predetermined value that is larger than the third threshold value DV3_x (closer to “0” than DV3_x). The second threshold DV2_x may be set to “0” or a positive value slightly larger than “0” (however, a value smaller than the first threshold DV1_x).

このSTEP24−3の判断処理は、速度追従モードから、前記速度ホールドモードへの移行タイミングを判断するものである。そして、要求重心速度生成部74は、STEP24−3の判断結果が否定的である場合には、そのまま図20の処理を終了する。この場合には、演算処理モードは変更されないので、次回の制御処理周期においても、演算処理モードは、速度追従モードに維持されることとなる。   The determination process of STEP24-3 is to determine the transition timing from the speed follow mode to the speed hold mode. Then, when the determination result in STEP 24-3 is negative, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 ends the process of FIG. 20 as it is. In this case, since the arithmetic processing mode is not changed, the arithmetic processing mode is maintained in the speed tracking mode even in the next control processing cycle.

また、STEP24−3の判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部74は、車両1の加速要求(前後方向の加速要求)が完了したものとみなして、STEP24−4において、カウントダウンタイマを初期化する。そして、要求重心速度生成部74は、STEP24−5にて演算処理モードを速度追従モードから速度ホールドモードに変更し、図20の処理を終了する。   If the determination result in STEP 24-3 is affirmative, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 considers that the acceleration request for vehicle 1 (acceleration request in the front-rear direction) has been completed, and in STEP 24-4, Initialize the countdown timer. Then, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 changes the calculation processing mode from the velocity follow-up mode to the velocity hold mode in STEP 24-5, and ends the processing in FIG.

上記カウントダウンタイマは、次回の制御処理周期から開始する速度ホールドモードの開始後の経過時間を計時するタイマである。そして、STEP24−4では、該タイマの計時値CNT_xに、あらかじめ設定された初期値Tm_xがセットされる。初期値Tm_xは、速度ホールドモードを継続させようとする時間の設定値を意味する。   The countdown timer is a timer that measures the elapsed time after the start of the speed hold mode that starts from the next control processing cycle. In STEP 24-4, a preset initial value Tm_x is set to the timer time value CNT_x. The initial value Tm_x means a set value of time for which the speed hold mode is to be continued.

以上が、STEP24における速度追従モードの演算処理である。   The above is the speed follow-up mode calculation process in STEP24.

次に、STEP25における速度ホールドモードの演算処理は、図21のフローチャートに示す如く実行される。具体的には、要求重心速度生成部74は、まず、前記STEP23−4と同じ判断処理、すなわち、車両1の減速要求が発生したか否かの判断処理をSTEP25−1で実行する。   Next, the speed hold mode calculation process in STEP 25 is executed as shown in the flowchart of FIG. Specifically, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 first executes the same determination process as in STEP 23-4, that is, a determination process as to whether or not a deceleration request for the vehicle 1 has occurred in STEP 25-1.

この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部74は、次に、STEP25−2において、前記STEP23−6と同じ処理を実行することによって、要求重心速度基本値Vb_x_aim1として“0”を設定すると共に、フィルタ時定数Ta_xとして第3応答時定数τ3_xを設定する。さらに、要求重心速度生成部74は、STEP25−3において、次回の制御処理周期における演算処理モードを速度ホールドモードから制動モードに変更し、図21の処理を終了する。   If this determination result is affirmative, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 next executes the same processing as STEP 23-6 in STEP 25-2, thereby obtaining “0 as the requested center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1”. ", And a third response time constant τ3_x is set as the filter time constant Ta_x. Further, the requested gravity center speed generation unit 74 changes the calculation processing mode in the next control processing cycle from the speed hold mode to the braking mode in STEP 25-3, and ends the processing of FIG.

一方、前記STEP25−1の判断結果が否定的である場合(車両1の減速要求が発生していない場合)には、要求重心速度生成部74は、前記STEP23−1と同じ判断処理、すなわち概略前後方向での車両1の加速要求が有るか否かの判断処理をSTEP25−4で実行する。   On the other hand, when the determination result of STEP25-1 is negative (when the deceleration request for the vehicle 1 is not generated), the required center-of-gravity velocity generation unit 74 performs the same determination process as STEP23-1, that is, the outline. In STEP 25-4, a process for determining whether or not there is a request for acceleration of the vehicle 1 in the front-rear direction is executed.

そして、STEP25−4の判断結果が肯定的である場合(概略前後方向での車両1の加速要求が再び発生した場合)には、要求重心速度生成部74は、STEP25−5において、前記STEP23−2と同じ処理により、要求重心速度基本値Vb_x_aim1とフィルタ時定数Ta_xとを決定する。すなわち、要求重心速度生成部74は、入力された重心速度推定値Vb_x_sに前記比率γ_xを乗じてなる値を要求重心速度基本値Vb_x_aim1として決定する。また、要求重心速度生成部74は、フィルタ時定数Ta_xとして前記第1応答時定数τ1_xを設定する。   When the determination result in STEP 25-4 is affirmative (when the acceleration request for the vehicle 1 in the substantially front-rear direction is generated again), the required center-of-gravity velocity generation unit 74 determines in STEP 25-5 in STEP 25-5. By the same process as 2, the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 and the filter time constant Ta_x are determined. That is, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 determines a value obtained by multiplying the input center-of-gravity speed estimated value Vb_x_s by the ratio γ_x as the requested center-of-gravity speed basic value Vb_x_aim1. Further, the required center-of-gravity velocity generation unit 74 sets the first response time constant τ1_x as the filter time constant Ta_x.

さらに、要求重心速度生成部74は、STEP25−6にて、次回の制御処理周期における演算処理モードを速度ホールドモードから速度追従モードに変更し、図21の処理を終了する。   Further, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 changes the calculation processing mode in the next control processing cycle from the velocity hold mode to the velocity follow-up mode in STEP 25-6, and ends the processing in FIG.

前記STEP25−4の判断結果が否定的である場合(概略前後方向での加速要求が無い状態が継続している場合)には、要求重心速度生成部74は、STEP25−7において、前記カウントダウンタイマの計時値CNT_xをデクリメントする。すなわち、計時値CNT_xの現在値から所定値ΔT(制御処理周期の時間)を差し引くことによって、計時値CNT_xを更新する。   When the determination result of STEP25-4 is negative (when there is a continuous absence of acceleration request in the front-rear direction), the required center-of-gravity velocity generation unit 74 determines that the countdown timer in STEP25-7 Decrement the time value CNT_x. That is, the time value CNT_x is updated by subtracting the predetermined value ΔT (time of the control processing cycle) from the current value of the time value CNT_x.

次いで、要求重心速度生成部74は、カウントダウンタイマの計時値CNT_xが“0”よりも大きいか否か、すなわち、カウントダウンタイマの計時が終了したか否かをSTEP25−8にて判断する。   Next, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 determines in STEP 25-8 whether or not the count value CNT_x of the countdown timer is greater than “0”, that is, whether or not the countdown timer has ended.

このSTEP25−8の判断結果が肯定的である場合は、速度ホールドモードが開始してから、カウントダウンタイマの前記初期値Tm_xにより表される時間が未だ経過していない場合である。この場合には、要求重心速度生成部74は、演算処理モードを速度ホールドモードに維持するものとして、要求重心速度基本値Vb_x_aim1とフィルタ時定数Ta_xとをSTEP25−9にて決定し、図21の処理を終了する。   If the determination result in STEP 25-8 is affirmative, the time represented by the initial value Tm_x of the countdown timer has not yet elapsed since the start of the speed hold mode. In this case, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 determines the requested center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 and the filter time constant Ta_x in STEP 25-9, assuming that the calculation processing mode is maintained in the velocity hold mode. The process ends.

この場合、STEP25−9では、Vb_x_aim1の今回値は、前回値と同じ値に決定される。また、Ta_xとして、第2応答時定数τ2_xよりも短い時間の所定値、例えば前記第1応答時定数τ1_xが設定される。   In this case, in STEP25-9, the current value of Vb_x_aim1 is determined to be the same value as the previous value. Further, as Ta_x, a predetermined value of a time shorter than the second response time constant τ2_x, for example, the first response time constant τ1_x is set.

なお、STEP25−8の判断結果が肯定的である場合には、演算処理モードは変更されないので、次回の制御処理周期においても、演算処理モードは、速度ホールドモードに維持されることとなる。   If the determination result in STEP 25-8 is affirmative, the arithmetic processing mode is not changed, so that the arithmetic processing mode is maintained in the speed hold mode even in the next control processing cycle.

前記STEP25−8の判断結果が否定的となった場合、すなわち、速度ホールドモードが開始してから、カウントダウンタイマの前記初期値Tm_xにより表される所定時間が経過した場合には、要求重心速度生成部74は、STEP25−10において、前記STEP23−5と同じ処理を実行することによって、要求重心速度基本値Vb_x_aim1として“0”を設定すると共に、フィルタ時定数Ta_xとして第2応答時定数τ2_xを設定する。さらに、要求重心速度生成部74は、STEP25−11において、次回の制御処理周期における演算処理モードを速度ホールドモードから制動モードに変更し、図21の処理を終了する。   When the determination result in STEP 25-8 is negative, that is, when the predetermined time represented by the initial value Tm_x of the countdown timer has elapsed since the start of the speed hold mode, the required gravity center speed generation is performed. The unit 74 executes the same processing as STEP 23-5 in STEP 25-10, thereby setting “0” as the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 and setting the second response time constant τ2_x as the filter time constant Ta_x. To do. Further, the requested center-of-gravity speed generation unit 74 changes the calculation processing mode in the next control processing cycle from the speed hold mode to the braking mode in STEP 25-11, and ends the processing of FIG.

以上が、STEP25における速度ホールドモードの演算処理である。   The above is the calculation process of the speed hold mode in STEP25.

図18の説明に戻って、要求重心速度生成部74は、以上の如くSTEP23〜25のいずれかの演算処理を実行した後、次に、その演算処理により決定した要求重心速度基本値Vb_x_aim1をフィルタに通す処理(フィルタリング処理)をSTEP26にて実行する。   Returning to the description of FIG. 18, the requested center-of-gravity velocity generation unit 74 performs the computation process of any of STEPs 23 to 25 as described above, and then filters the requested center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 determined by the computation process. The process (filtering process) passed through is executed in STEP26.

該フィルタは、STEP23〜25のいずれかの演算処理で決定されたフィルタ時定数Ta_xを応答時定数とする一次遅れのフィルタ(ローパスフィルタ)であり、例えば、その伝達関数が1/(1+Ta_x・S)により表されるフィルタである。従って、STEP26で得られるフィルタの出力値は、Ta_xの時定数で要求重心速度基本値Vb_x_aim1に追従していくものとなる。この場合、その追従の応答速度はSTEP23〜25で可変的に決定されるフィルタ時定数Ta_xの値に応じて変化することとなる。より詳しくは、フィルタ時定数Ta_xとして前記第1応答時定数τ1_x又は第3応答時定数τ3_xが設定された場合には、上記追従の応答速度は、速めの速度となる。また、フィルタ時定数Ta_xとして前記第2応答時定数τ2_xが設定された場合には、上記追従の応答速度は、遅めの速度となる。   The filter is a first-order lag filter (low-pass filter) whose response time constant is the filter time constant Ta_x determined by any one of STEPs 23 to 25. For example, the transfer function is 1 / (1 + Ta_x · S ). Therefore, the output value of the filter obtained in STEP 26 follows the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 with a time constant of Ta_x. In this case, the follow-up response speed changes according to the value of the filter time constant Ta_x that is variably determined in STEPs 23 to 25. More specifically, when the first response time constant τ1_x or the third response time constant τ3_x is set as the filter time constant Ta_x, the follow-up response speed becomes a faster speed. Further, when the second response time constant τ2_x is set as the filter time constant Ta_x, the response speed of the follow-up becomes a slower speed.

次いで、STEP27に進んで、要求重心速度生成部74は、上記フィルタの出力値をリミッタに通すことによって、最終的にX軸方向の要求重心速度Vb_x_aimを決定する。この場合、該リミッタは、要求重心速度Vb_x_aimの絶対値が過大になるのを防止するためのものであり、フィルタの出力値があらかじめ設定された所定の上限値(>0)と下限値(<0)との間の範囲に収まる場合には、フィルタの出力値をそのまま要求重心速度Vb_x_aimとして出力する。また、該リミッタは、フィルタの出力値の絶対値が上記上限値と下限値との間の範囲から逸脱している場合には、該上限値と下限値とのうちのフィルタの出力値に近い方の限界値を要求重心速度Vb_x_aimとして出力する。   Next, proceeding to STEP 27, the required center-of-gravity speed generation unit 74 finally determines the required center-of-gravity speed Vb_x_aim in the X-axis direction by passing the output value of the filter through a limiter. In this case, the limiter is for preventing the absolute value of the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim from becoming excessive, and the output value of the filter is set to a predetermined upper limit value (> 0) and lower limit value (< 0), the output value of the filter is output as it is as the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim. Further, when the absolute value of the output value of the filter deviates from the range between the upper limit value and the lower limit value, the limiter is close to the filter output value of the upper limit value and the lower limit value. This limit value is output as the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim.

なお、上記上限値と下限値とは、それらの絶対値が同一でなくてもよく、それらの絶対値が互いに異なっていてもよい。   Note that the upper limit value and the lower limit value may not be the same in absolute value, and may be different from each other in absolute value.

以上がX軸方向の要求重心速度Vb_x_aimの生成処理の詳細である。   The above is the details of the generation process of the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim in the X-axis direction.

補足すると、例えば、第2応答時定数τ2_xを第1応答時定数τ1_x又は第3応答時定数τ3_xと同じ値もしくはそれと同程度の比較的短い時間の値に設定しておくと共に、演算処理モードが速度ホールドモードから制動モードに切替わった直後において、要求重心速度基本値Vb_x_aim1自体を、所定の変化速度(所定の時間的変化率)で“0”まで徐々に変化させていくようにしてもよい。   Supplementally, for example, the second response time constant τ2_x is set to the same value as the first response time constant τ1_x or the third response time constant τ3_x or a relatively short time value, and the arithmetic processing mode is Immediately after switching from the speed hold mode to the braking mode, the required center-of-gravity speed basic value Vb_x_aim1 itself may be gradually changed to “0” at a predetermined change speed (predetermined temporal change rate). .

以上説明した要求重心速度生成部74の処理によって、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimは、以下のような態様で決定されることとなる。   The required center-of-gravity speed Vb_x_aim in the X-axis direction is determined in the following manner by the processing of the required center-of-gravity speed generation unit 74 described above.

例えば、車両1の移動速度を乗員の前後方向(X軸方向)で増速するために、乗員が自身の足平で床を蹴ることによって、車両1に対して、概略前後方向の推進力(詳しくは、前記STEP23−1の判断結果が肯定的となるような推進力)を付加した場合を想定する。   For example, in order to increase the moving speed of the vehicle 1 in the anteroposterior direction (X-axis direction) of the occupant, the occupant kicks the floor with his / her foot, thereby causing the propulsive force in the approximately anteroposterior direction ( Specifically, it is assumed that a propulsive force that gives a positive determination result in STEP 23-1 is added.

なお、推進力を付加する前の演算処理モードは、前記制動モードであるとする。また、ここでは、理解の便宜上、図18のSTEP26で得られるフィルタの出力値は、STEP27でのリミッタによる強制的な制限がかからない程度の範囲内に収まるものとする。すなわち、STEP27で逐次決定される要求重心速度Vb_x_aimは、要求重心速度基本値Vb_x_aim1をフィルタに通した値に一致するものとする。同様に、実際の重心速度Vb_x,Vb_yが、前記リミット処理部104での出力値V_x_lim2,V_y_lim2の強制的な制限が行なわれない程度の範囲内に収まるものとする。すなわち、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdは、それぞれ要求重心速度Vb_x_aim,Vb_y_aimに一致するものとする。このような状況は、車両1の標準的(通常的)な動作状況である。なお、本実施形態では、Vb_y_aim=0であるので、この通常的な状況では、Vb_y_mdfd=0となる。   It is assumed that the arithmetic processing mode before applying the propulsive force is the braking mode. Here, for convenience of understanding, it is assumed that the output value of the filter obtained in STEP 26 of FIG. 18 falls within a range that is not subject to compulsory restriction by the limiter in STEP 27. That is, the required center-of-gravity speed Vb_x_aim determined sequentially in STEP 27 is assumed to match the value obtained by passing the required center-of-gravity speed basic value Vb_x_aim1 through the filter. Similarly, it is assumed that the actual center-of-gravity velocities Vb_x and Vb_y are within a range in which the output values V_x_lim2 and V_y_lim2 in the limit processing unit 104 are not forcibly limited. That is, the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd are assumed to match the required center-of-gravity speeds Vb_x_aim and Vb_y_aim, respectively. Such a situation is a standard (normal) operating situation of the vehicle 1. In this embodiment, since Vb_y_aim = 0, in this normal situation, Vb_y_mdfd = 0.

この場合、車両1に推進力を付加することによって、前記STEP23−1の判断結果が肯定的となると、図19のSTEP23−3の処理によって、演算処理モードが制動モードから速度追従モードに変更されることとなる。   In this case, if the determination result of STEP23-1 becomes affirmative by applying propulsive force to the vehicle 1, the processing mode is changed from the braking mode to the speed following mode by the processing of STEP23-3 in FIG. The Rukoto.

この速度追従モードでは、減速要求が発生しない状況(STEP24−1の判断結果が否定的となる状況)で、加速要求が解消するまでの期間(STEP24−3の判断結果が肯定的になるまでの期間)において、X軸方向の重心速度推定値Vb_x_sの今回値(現在値)に、所定値の比率γ_xを乗じてなる値、すなわち、Vb_x_sよりも若干小さい大きさの速度値が、要求重心速度基本値Vb_x_aim1として逐次決定される。   In this speed follow-up mode, a period until the acceleration request is canceled (a determination result in STEP 24-3 becomes affirmative) in a situation where a deceleration request is not generated (a determination result in STEP 24-1 is negative). Period), a value obtained by multiplying the current value (current value) of the center-of-gravity velocity estimated value Vb_x_s in the X-axis direction by a ratio γ_x of a predetermined value, that is, a velocity value slightly smaller than Vb_x_s is a required center-of-gravity velocity. It is sequentially determined as the basic value Vb_x_aim1.

このため、要求重心速度生成部74が逐次決定する要求重心速度Vb_x_aimは、車両1に付加された推進力によって増速する実際の重心速度Vb_xにほぼ一致する速度値(=γ_x・Vb_x_s)に追従するように、決定されることとなる。   Therefore, the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim, which is sequentially determined by the requested center-of-gravity speed generation unit 74, follows a speed value (= γ_x · Vb_x_s) that substantially matches the actual center-of-gravity speed Vb_x that is increased by the thrust applied to the vehicle 1. To be decided.

また、この場合、前記フィルタ時定数Ta_xとして、相対的に短い時間の第1応答時定数τ1_xが設定される。このため、Vb_x_aim1に対する要求重心速度Vb_x_aimの追従は、素早い応答性で行なわれる。   In this case, the first response time constant τ1_x having a relatively short time is set as the filter time constant Ta_x. Therefore, the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim follows Vb_x_aim1 with quick response.

そして、このように決定される要求重心速度Vb_x_aimがX軸方向の前記制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとして決定される。従って、Vb_x_mdfdは、γ_x・Vb_x_sに一致又はほぼ一致する値となる。また、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimは“0”に保持されるので、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdは“0”となる。さらに、各仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd,ωdotw_y_cmdにそれぞれ含まれる第3操作量成分u3_x,u3_yは、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdに重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sを各々収束させるように決定される。   The required center of gravity speed Vb_x_aim determined in this way is determined as the control target center of gravity speed Vb_x_mdfd in the X-axis direction. Therefore, Vb_x_mdfd is a value that matches or substantially matches γ_x · Vb_x_s. Further, since the required center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction is held at “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd in the Y-axis direction becomes “0”. Furthermore, the third manipulated variable components u3_x and u3_y included in the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωdotw_x_cmd and ωdotw_y_cmd are determined so that the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s converge to the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively. The

この結果、乗員が車両1に付加した推進力による車両系重心点の実際の移動速度の増速(概略前後方向での増速)が該推進力による要求に即して速やかに行なわれるように、車輪体5の移動速度が制御されることとなる。従って、車両1が付加された推進力によって乗員の前後方向で円滑に加速することとなる。   As a result, the actual moving speed of the vehicle system center of gravity (acceleration in the front-rear direction) due to the propulsive force applied by the occupant to the vehicle 1 is promptly performed in accordance with the request by the propulsive force. The moving speed of the wheel body 5 is controlled. Therefore, the vehicle 1 is smoothly accelerated in the front-rear direction of the occupant by the propulsive force applied.

なお、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_y_mdfdは“0”となるので、車両1に付加される推進力がY軸方向の成分を有していても、Y軸方向の車両系重心点の実際の移動速度は、その増速が抑制されることとなる。従って、車両1に付与する推進力の向きがX軸方向に対して多少のずれを生じていても、車両系重心点の移動速度を、乗員の前後方向で適切に加速度することができることとなる。   Since the control target center-of-gravity velocity Vb_y_mdfd in the Y-axis direction is “0”, even if the propulsive force applied to the vehicle 1 has a component in the Y-axis direction, The actual moving speed is restrained from increasing. Therefore, even if the direction of the propulsive force applied to the vehicle 1 is slightly deviated from the X-axis direction, the moving speed of the vehicle system center of gravity can be appropriately accelerated in the front-rear direction of the occupant. .

なお、速度追従モードにおいて、車両1に制動力を付加することによって、図20のSTEP24−1の判断結果が肯定的になると(減速要求が発生すると)、演算処理モードが前記制動モードに変化する。このため、車両1の移動速度が減衰していくこととなる。この場合、減速要求の発生中は、前記フィルタ時定数Ta_xとして、比較的短い時間の第3応答時定数τ3_xが設定されるので、X軸方向の要求重心速度Vb_x_aimが素早く“0”に減衰する。従って、車両1の移動速度も比較的素早く減衰していくこととなる。   In addition, when the determination result in STEP 24-1 of FIG. 20 becomes affirmative by applying a braking force to the vehicle 1 in the speed following mode (when a deceleration request is generated), the arithmetic processing mode is changed to the braking mode. . For this reason, the moving speed of the vehicle 1 is attenuated. In this case, during the generation of the deceleration request, the third response time constant τ3_x for a relatively short time is set as the filter time constant Ta_x, so that the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim in the X-axis direction quickly decays to “0”. . Therefore, the moving speed of the vehicle 1 is also attenuated relatively quickly.

次に、速度追従モードにおいて、車両1への推進力の付加が終了し、加速要求が解消すると(図20のSTEP24−3の判断結果が肯定的になると)、図20のSTEP24−5の処理によって、演算処理モードが速度追従モードから速度ホールドモードに変更されることとなる。   Next, in the speed following mode, when the addition of the propulsive force to the vehicle 1 is completed and the acceleration request is resolved (when the determination result in STEP 24-3 in FIG. 20 becomes affirmative), the processing in STEP 24-5 in FIG. As a result, the calculation processing mode is changed from the speed following mode to the speed hold mode.

この速度ホールドモードでは、加速要求及び減速要求が発生しない状況(図21のSTEP25−1、25−4の判断結果がいずれも否定的となる状況)で、カウントダウンタイマの計時が終了するまで、要求重心速度基本値Vb_x_aim1は、前回値と同じ値に設定される。   In this speed hold mode, a request is made until the countdown timer finishes counting in a situation where neither an acceleration request nor a deceleration request is generated (the determination results in STEP25-1 and 25-4 in FIG. 21 are both negative). The center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 is set to the same value as the previous value.

従って、速度ホールドモードの開始後、カウントダウンタイマの計時が終了するまでの所定時間(カウントダウンタイマの初期値Tm_xの時間)の期間において、要求重心速度基本値Vb_x_aim1は、速度ホールドモードが開始する直前に決定された値と同じ値で一定に保持されることとなる。   Therefore, the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim1 is set immediately before the start of the speed hold mode during a predetermined time period (the time of the initial value Tm_x of the countdown timer) after the start of the speed hold mode. It will be held constant at the same value as the determined value.

このため、要求重心速度生成部74が逐次決定する要求重心速度Vb_x_aimも、一定値に保たれるように(より正確には、一定値のVb_x_aim1に追従するように)決定されることとなる。   For this reason, the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim, which is sequentially determined by the requested center-of-gravity speed generation unit 74, is also determined to be maintained at a constant value (more precisely, to follow the constant value Vb_x_aim1).

なお、この場合、前記フィルタ時定数Ta_xとして、相対的に短い時間の第1応答時定数τ1_xが設定される。このため、Vb_x_aim1に対する要求重心速度Vb_x_aimの追従は、素早い応答性で行なわれる。従って、基本的には、速度ホールドモードでのVb_x_aimは、Vb_x_aim1に一致するものとなる。   In this case, a first response time constant τ1_x having a relatively short time is set as the filter time constant Ta_x. Therefore, the required center-of-gravity velocity Vb_x_aim follows Vb_x_aim1 with quick response. Therefore, Vb_x_aim in the speed hold mode basically matches Vb_x_aim1.

そして、上記の如く決定される要求重心速度Vb_x_aimがX軸方向の前記制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとして決定される。また、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimは“0”に保持されるので、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdは“0”となる。さらに、各仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd,ωdotw_y_cmdにそれぞれ含まれる第3操作量成分u3_x,u3_yは、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdに重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sを各々収束させるように決定される。   Then, the required center-of-gravity speed Vb_x_aim determined as described above is determined as the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd in the X-axis direction. Further, since the required center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction is held at “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd in the Y-axis direction becomes “0”. Furthermore, the third manipulated variable components u3_x and u3_y included in the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωdotw_x_cmd and ωdotw_y_cmd are determined so that the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s converge to the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively. The

この結果、車両1の増速後に、カウントダウンタイマの計時が終了するまでの期間(前記初期値Tm_xにより表される時間の期間)において、乗員の上体の姿勢の頻繁な調整を必要とすることなく、X軸方向での車両系重心点の実際の移動速度Vb_xが加速後の速度で一定に保たれるように該車輪体5の移動速度が制御されることとなる。従って、この状況での車両1の実際の走行状態は、乗員がその上体を積極的に動かすような操縦操作をせずとも、ほぼ一定の速度でX軸方向(乗員の前後方向)に滑走するような状態となる。   As a result, it is necessary to frequently adjust the occupant's body posture during the period (time period represented by the initial value Tm_x) until the countdown timer finishes counting after the vehicle 1 has accelerated. Instead, the moving speed of the wheel body 5 is controlled so that the actual moving speed Vb_x of the vehicle system center-of-gravity point in the X-axis direction is kept constant at the speed after acceleration. Therefore, the actual running state of the vehicle 1 in this situation is to slide in the X-axis direction (the occupant's front-rear direction) at a substantially constant speed without the occupant moving the upper body actively. It becomes a state to do.

なお、速度ホールドモードにおいて、再び車両1に概略前後方向の推進力を付加することによって、図21のSTEP25−4の判断結果が肯定的になると(加速要求が発生すると)、演算処理モードが前記速度追従モードに戻る。このため、車両1が再び概略前後方向で加速することとなる。   If the determination result in STEP 25-4 in FIG. 21 becomes affirmative (addition of an acceleration request) by adding a substantially longitudinal propulsive force to the vehicle 1 again in the speed hold mode, the arithmetic processing mode is Return to speed following mode. For this reason, the vehicle 1 is accelerated in the substantially front-rear direction again.

また、速度ホールドモードにおいて、車両1に制動力を付加することによって、図21のSTEP25−1の判断結果が肯定的になると(減速要求が発生すると)、演算処理モードが前記制動モードに変化する。このため、車両1の移動速度が減衰していくこととなる。この場合、速度追従モードで減速要求が発生した場合と同様に、減速要求の発生中は、X軸方向での車両系重心点の移動速度が素早く減衰する。   Further, when the braking force is applied to the vehicle 1 in the speed hold mode and the determination result of STEP25-1 in FIG. 21 becomes affirmative (when a deceleration request is generated), the arithmetic processing mode is changed to the braking mode. . For this reason, the moving speed of the vehicle 1 is attenuated. In this case, as in the case where the deceleration request is generated in the speed following mode, the moving speed of the vehicle system center-of-gravity point in the X-axis direction is quickly attenuated while the deceleration request is generated.

次に、速度ホールドモードにおいて、加速要求及び減速要求が発生しない状況(図21のSTEP25−1、25−4の判断結果がいずれも否定的となる状況)が保たれたまま、前記カウントダウンタイマの計時が終了すると、図21のSTEP25−11の処理によって、演算処理モードが速度ホールドモードから制動モードに変更されることとなる。   Next, in the speed hold mode, the countdown timer of the countdown timer is maintained while maintaining a situation where neither an acceleration request nor a deceleration request is generated (a situation where the determination results of STEP25-1 and 25-4 in FIG. 21 are both negative). When the timing is completed, the calculation processing mode is changed from the speed hold mode to the braking mode by the processing of STEP25-11 in FIG.

この制動モードでは、加速要求及び減速要求が発生しない状況(図19のSTEP23−1,23−4の判断結果がいずれも否定的となる状況)で、要求重心速度基本値Vb_x_aimとして、常に“0”が設定される。このため、要求重心速度生成部74が逐次決定する要求重心速度Vb_x_aimは、“0”に減衰していき、最終的に“0”に保たれるように決定される。そして、この場合、前記フィルタ時定数Ta_xとして、相対的に長い時間の第2応答時定数τ2_xが設定される。このため、要求重心速度Vb_x_aimは、比較的緩やかな減衰速度で、連続的に“0”に減衰していくこととなる。   In this braking mode, in a situation where neither an acceleration request nor a deceleration request is generated (a situation where the determination results in STEP23-1 and 23-4 in FIG. 19 are both negative), the required center-of-gravity velocity basic value Vb_x_aim is always “0. "Is set. For this reason, the requested center-of-gravity speed Vb_x_aim, which is sequentially determined by the requested center-of-gravity speed generation unit 74, is determined to be attenuated to “0” and finally maintained at “0”. In this case, a relatively long second response time constant τ2_x is set as the filter time constant Ta_x. For this reason, the required center-of-gravity speed Vb_x_aim is continuously attenuated to “0” at a relatively slow attenuation speed.

そして、このように決定される要求重心速度Vb_x_aimがX軸方向の前記制御用目標重心速度Vb_x_mdfdとして決定される。また、Y軸方向の要求重心速度Vb_y_aimは“0”に保持されるので、Y軸方向の制御用目標重心速度Vb_x_mdfdは“0”となる。さらに、各仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd,ωdotw_y_cmdにそれぞれ含まれる第3操作量成分u3_x,u3_yは、制御用目標重心速度Vb_x_mdfd,Vb_y_mdfdに重心速度推定値Vb_x_s,Vb_y_sを各々収束させるように決定される。   The required center of gravity speed Vb_x_aim determined in this way is determined as the control target center of gravity speed Vb_x_mdfd in the X-axis direction. Further, since the required center-of-gravity speed Vb_y_aim in the Y-axis direction is held at “0”, the control target center-of-gravity speed Vb_x_mdfd in the Y-axis direction becomes “0”. Furthermore, the third manipulated variable components u3_x and u3_y included in the virtual wheel rotation angular acceleration commands ωdotw_x_cmd and ωdotw_y_cmd are determined so that the center-of-gravity speed estimated values Vb_x_s and Vb_y_s converge to the control target center-of-gravity speeds Vb_x_mdfd and Vb_y_mdfd, respectively. The

この結果、前記制動モードの前の演算処理モードが速度ホールドモードである場合に、乗員がその上体の動きによる積極的な操縦操作を行なわずとも、X軸方向での車両系重心点の実際の移動速度の大きさが速度ホールドモードでの大きさから連続的に減衰していくように車輪体5の移動速度が制御されることとなる。   As a result, when the calculation processing mode before the braking mode is the speed hold mode, the vehicle system center-of-gravity point in the X-axis direction is actually detected without the occupant performing an aggressive steering operation by the movement of the upper body. Therefore, the moving speed of the wheel body 5 is controlled so that the moving speed of the wheel body 5 is continuously attenuated from the magnitude in the speed hold mode.

以上のように、乗員等が車両1に概略X軸方向の推進力を付加した場合には、まず、車両1のX軸方向の移動速度が増速する。続いて、カウントダウンタイマの前記初期値Tm_xにより表される所定時間だけ、車両1のX軸方向の移動速度がほぼ一定に保たれる。続いて、車両1のX軸方向の移動速度が緩やかに減衰していく。   As described above, when an occupant or the like applies a propulsive force substantially in the X-axis direction to the vehicle 1, first, the moving speed of the vehicle 1 in the X-axis direction is increased. Subsequently, the moving speed of the vehicle 1 in the X-axis direction is kept substantially constant for a predetermined time represented by the initial value Tm_x of the countdown timer. Subsequently, the moving speed of the vehicle 1 in the X-axis direction gradually attenuates.

以上のように本実施形態の車両1では、乗員等が車両1に概略X軸方向の推進力を付加した後は、X軸方向(乗員の前後方向)への一定速度での車両1の滑走、それに続く減速という、車両1の一連の移動動作が乗員等による煩雑な操縦操作を必要とすることなく、自動的に行なわれる。このため、車両1の操縦を簡単に行なうことができ、車両1を操縦性に優れたものとすることができる。   As described above, in the vehicle 1 according to the present embodiment, after an occupant or the like applies a propulsive force substantially in the X-axis direction to the vehicle 1, the vehicle 1 slides at a constant speed in the X-axis direction (the occupant's front-rear direction). Subsequently, a series of movement operations of the vehicle 1 such as deceleration are automatically performed without requiring a complicated maneuvering operation by an occupant or the like. For this reason, the vehicle 1 can be easily steered and the vehicle 1 can be excellent in maneuverability.

また、本実施形態では、シート15R,15L及びステップ15R,15Lの折り畳み状態に応じて車両1の動作モードが決定される。そして、決定された動作モードに応じて車輪体5の制御特性パラメータを決定し、その決定した制御特性パラメータを用いて制御用操作量を決定する。そして、移動動作部制御手段は、この制御用操作量に応じて車輪体5の移動動作をアクチュエータ装置7を介して制御する。これにより、車両1の動作モードに応じて、車輪体5の動作が制御される。   In the present embodiment, the operation mode of the vehicle 1 is determined according to the folded state of the seats 15R and 15L and the steps 15R and 15L. Then, the control characteristic parameter of the wheel body 5 is determined according to the determined operation mode, and the control operation amount is determined using the determined control characteristic parameter. The moving operation unit control means controls the moving operation of the wheel body 5 via the actuator device 7 in accordance with the control operation amount. Thus, the operation of the wheel body 5 is controlled according to the operation mode of the vehicle 1.

そして、決定された動作モードに応じて、基体傾斜角度目標値θb_xy_obj_mを制御特性パラメータの1つとして設定している。決定した基体傾斜角度目標値θb_xy_obj_mと基体傾斜角度計測値θb_xy_sとの偏差である基体傾斜角度計測値θb_xy_sを制御特性パラメータとして、該基体傾斜角度計測値θb_xy_sを“0”に近づけるように、前記制御用操作量を決定している。これにより、車両1の各動作モードに適した傾斜角度に基体9を傾斜させることができる。   The base body tilt angle target value θb_xy_obj_m is set as one of the control characteristic parameters in accordance with the determined operation mode. Using the base body tilt angle measurement value θb_xy_s, which is a deviation between the determined base body tilt angle target value θb_xy_obj_m and the base body tilt angle measurement value θb_xy_s, as a control characteristic parameter, the control is performed so that the base body tilt angle measurement value θb_xy_s approaches “0”. The operation amount is determined. Thereby, the base body 9 can be inclined at an inclination angle suitable for each operation mode of the vehicle 1.

また、決定された動作モードに応じて、倒立振子モデルの質点60_x,60_yの高さh_x,h_yを設定している。これにより、車両1の各動作モードで想定される仮想重心に応じた制御を行うことができる。   Further, the heights h_x and h_y of the mass points 60_x and 60_y of the inverted pendulum model are set according to the determined operation mode. Thereby, control according to the virtual center of gravity assumed in each operation mode of the vehicle 1 can be performed.

また、決定された動作モードに応じて、加速要求を受け入れ可能か否かを決定している。これにより、車両1の各動作モードで想定される運搬対象物体の運搬方法(車両1の使用方法)に応じた制御を行うことができる。実施形態では、シート15R,15Lに着座した乗員が足平で床を蹴り車両1を加速することを想定した第2動作モードの場合のみ、加速要求を受け入れ可能としている。他方、この第2動作モード以外の動作モードの場合、加速要求を受け入れないので、外力が車両1に作用しても、乗員等によって不本意な加速を車両1を行うことがない。   Further, it is determined whether or not the acceleration request can be accepted according to the determined operation mode. Thereby, the control according to the conveyance method (usage method of the vehicle 1) of the conveyance target object assumed in each operation mode of the vehicle 1 can be performed. In the embodiment, the acceleration request can be accepted only in the second operation mode in which it is assumed that the occupant seated on the seats 15R and 15L kicks the floor with the foot and accelerates the vehicle 1. On the other hand, in an operation mode other than the second operation mode, an acceleration request is not accepted, so that even if an external force is applied to the vehicle 1, the vehicle 1 is not subjected to unintentional acceleration by an occupant or the like.

また、シート15R,15L及びステップ15R,15Lの折り畳み状態に応じて車両1の動作モードを決定するので、車両1の動作モードを簡易に決定することができる。   Moreover, since the operation mode of the vehicle 1 is determined according to the folding state of the seats 15R and 15L and the steps 15R and 15L, the operation mode of the vehicle 1 can be easily determined.

また、動作モードが変化した場合、変化後の動作モードに応じた基体傾斜角度目標値θb_x_objに急激に切替えず、さらに、動作モード間の変遷をスムーズに行うために第2ゲイン調整パラメータKr2を設定しているので、車両1の動作が急激に変化しない。   In addition, when the operation mode changes, the second gain adjustment parameter Kr2 is set to smoothly switch between the operation modes without rapidly switching to the base body tilt angle target value θb_x_obj corresponding to the changed operation mode. Therefore, the operation of the vehicle 1 does not change abruptly.

ここで、本実施形態の車両1と本発明との対応関係を補足しておく。   Here, the correspondence between the vehicle 1 of the present embodiment and the present invention will be supplemented.

本実施形態は、前記第1発明の実施形態である。そして、本実施形態では、乗員及び荷物が本発明における運搬対象物体に相当し、シート15R,15L及びステップ15R,15Lが本発明における荷重受け部に相当する。   The present embodiment is an embodiment of the first invention. And in this embodiment, a passenger | crew and a load correspond to the conveyance object in this invention, and sheet | seat 15R, 15L and step 15R, 15L correspond to the load receiving part in this invention.

また、折り畳みセンサ57,58が本発明における受け部状態検知手段に相当する。   Further, the folding sensors 57 and 58 correspond to the receiving portion state detecting means in the present invention.

また、図8のSTEP4の処理によって、本発明における動作モード決定手段が実現される。   Further, the operation mode determination means in the present invention is realized by the processing of STEP 4 in FIG.

また、制御ユニット50が実行する図8のSTEP6の処理によって、本発明における移動動作部制御手段が実現される。そして、前記姿勢制御演算部80が実行する前記式07x、07yの演算処理によって、本発明における制御用操作量決定手段が実現される。なお、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_xy_cmdが本発明における制御用操作量に相当する。   Further, the moving operation unit control means in the present invention is realized by the processing of STEP 6 in FIG. 8 executed by the control unit 50. The control operation amount determination means in the present invention is realized by the arithmetic processing of the expressions 07x and 07y executed by the attitude control arithmetic unit 80. The virtual wheel rotation angular acceleration command ωwdot_xy_cmd corresponds to the control operation amount in the present invention.

また、基体9の傾斜角度θb_xyが本発明における傾動体の傾斜角度に相当し、基体傾斜角度目標値θb_xy_objが本発明における目標傾斜角度に相当し、基体傾斜角度計測値θb_xyは、傾斜センサ52により計測され、傾動体の実際の傾斜角度に相当する。そして、偏差θbe_xy_sが本発明における傾斜角度偏差に相当し、第1ゲイン係数K1_xyが本発明における第1ゲイン係数に相当し、第1操作量成分u1_xyが本発明における第1操作成分に相当する。   Further, the tilt angle θb_xy of the base body 9 corresponds to the tilt angle of the tilting body in the present invention, the base body tilt angle target value θb_xy_obj corresponds to the target tilt angle in the present invention, and the base body tilt angle measurement value θb_xy is measured by the tilt sensor 52. It is measured and corresponds to the actual tilt angle of the tilting body. The deviation θbe_xy_s corresponds to the tilt angle deviation in the present invention, the first gain coefficient K1_xy corresponds to the first gain coefficient in the present invention, and the first operation amount component u1_xy corresponds to the first operation component in the present invention.

また、車両系重心点が、本発明における車両の所定の代表点に相当し、この車両系重心点の移動速度の目標値である制御用目標重心速度Vb_xy_mdfdが、本発明における目標速度に相当し、重心速度Vb_xyは、重心速度算出部72により算出され、本発明の車両の代表点の実際の移動速度と相当する。そして、速度偏差Ve_xy_sが本発明における速度偏差に相当し、第3ゲイン係数K3_xyが本発明における第2ゲイン係数に相当し、第3操作量成分u2_xyが本発明における第2操作成分に相当する。
する。
Further, the vehicle system center-of-gravity point corresponds to a predetermined representative point of the vehicle in the present invention, and the control target center-of-gravity speed Vb_xy_mdfd corresponding to the target value of the moving speed of the vehicle system center-of-gravity point corresponds to the target speed in the present invention. The center-of-gravity speed Vb_xy is calculated by the center-of-gravity speed calculation unit 72 and corresponds to the actual moving speed of the representative point of the vehicle of the present invention. The speed deviation Ve_xy_s corresponds to the speed deviation in the present invention, the third gain coefficient K3_xy corresponds to the second gain coefficient in the present invention, and the third manipulated variable component u2_xy corresponds to the second operating component in the present invention.
To do.

次に、以上説明した実施形態に係わる変形態様に関していくつか説明しておく。   Next, some modifications relating to the embodiment described above will be described.

また、前記実施形態では、乗員を運搬対象物体とする倒立振子型車両1を例にとって説明したが、乗員以外の荷物等を運搬対象物体とし、その運搬対象物体の搭載部を前記シート15R,15Lの代わりに備えるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the inverted pendulum type vehicle 1 in which an occupant is the object to be transported has been described as an example. However, a load other than the occupant is the object to be transported, and the mounting portion of the object to be transported is the seat 15R, 15L. You may make it prepare instead of.

また、前記実施形態では、図1〜図4に示した構造の車両1を例示したが、本発明における倒立振子型車両1は、本実施形態で例示した車両に限られるものではない。   Moreover, in the said embodiment, although the vehicle 1 of the structure shown in FIGS. 1-4 was illustrated, the inverted pendulum type vehicle 1 in this invention is not restricted to the vehicle illustrated in this embodiment.

具体的には、本実施形態の車両1の荷重受け部は共に折り畳み可能なシート15R,15L及びステップ25R,25Lであるが、例えば、シート15R,15L又はステップ25R,25Lの一方しか存在しないもの、あるいは一方のみが折り畳み可能となっているものであってもよい。さらに、荷重受け部は、シート15R,15Lやステップ25R,25Lに限定されず、他の構成部品であってもよい。例えば、折り畳み可能としたフック17、ハンドル、背もたれを荷重受け部としてもよい。さらに、荷重受け部は、折り畳み可能に構成されているものに限定されず、取り外し可能や収納可能等に構成されているものであってもよい。   Specifically, the load receiving portion of the vehicle 1 of the present embodiment is a foldable seat 15R, 15L and steps 25R, 25L. For example, only one of the seat 15R, 15L or steps 25R, 25L exists. Alternatively, only one of them may be foldable. Furthermore, the load receiving portion is not limited to the seats 15R and 15L and the steps 25R and 25L, and may be other components. For example, the hook 17, the handle, and the backrest that can be folded may be used as the load receiving portion. Furthermore, the load receiving portion is not limited to one configured to be foldable, and may be configured to be detachable or storable.

また、本実施形態の車両1の移動動作部としての車輪体5は一体構造のものであるが、例えば、前記特許文献3の図12に記載されているような構造のものであってもよい。すなわち、剛性を有する円環状の軸体に、複数のローラをその軸心が該軸体の接線方向に向くようにして回転自在に外挿し、これらの複数のローラを軸体に沿って円周方向に配列させることによって、車輪体を構成してもよい。   Moreover, although the wheel body 5 as a moving operation part of the vehicle 1 of the present embodiment has an integral structure, for example, it may have a structure as described in FIG. . That is, a plurality of rollers are extrapolated on a rigid annular shaft body so that the shaft centers in the tangential direction of the shaft body, and the plurality of rollers are circumferentially arranged along the shaft body. You may comprise a wheel body by arranging in a direction.

さらに移動動作部は、例えば、特許文献2の図4に記載されているようなクローラ状の構造のものであってもよい。   Further, the moving operation unit may have a crawler-like structure as described in FIG.

あるいは、例えば、前記特許文献2の図6、特許文献3の図8、もしくは特許文献1の図1に記載されているように、移動動作部を球体により構成し、この球体を、アクチュエータ装置(例えば前記車輪体5を有するアクチュエータ装置)によりX軸周り方向及びY軸周り方向に回転駆動するように車両を構成してもよい。   Alternatively, for example, as described in FIG. 6 of Patent Document 2, FIG. 8 of Patent Document 3, or FIG. 1 of Patent Document 1, the moving operation unit is configured by a sphere, and the sphere is connected to an actuator device ( For example, the vehicle may be configured to be rotationally driven in the direction around the X axis and the direction around the Y axis by an actuator device having the wheel body 5).

また、前記実施形態では、乗員の搭乗部としてシート15R,15Lを備えた車両1を例示したが、本発明における倒立振子型車両は、例えば特許文献3の図10に見られるように、乗員が両足を載せるステップと、そのステップ上で起立した乗員が把持する部分とを基体に組付けた構造の車両であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the vehicle 1 provided with seat 15R, 15L as a boarding part of a passenger | crew was illustrated, as shown in FIG. 10 of patent document 3, for example, the passenger | crew has an inverted pendulum type vehicle in this invention. The vehicle may have a structure in which a step of placing both feet and a portion gripped by an occupant standing on the step are assembled to the base.

このように本発明は、前記特許文献1〜3等に見られる如き、各種の構造の倒立振子型車両に適用することが可能である。   As described above, the present invention can be applied to inverted pendulum type vehicles having various structures as seen in Patent Documents 1 to 3 and the like.

さらには、本発明における倒立振子型車両は、移動動作部を複数(例えば、左右方向に2つ、あるいは、前後方向に2つ、あるいは、3つ以上)備えていてもよい。   Furthermore, the inverted pendulum type vehicle according to the present invention may include a plurality of moving operation units (for example, two in the left-right direction, two in the front-rear direction, or three or more).

また、移動動作部は、全方向に移動可能である必要はなく、1方向にのみ移動可能なものであってもよい。この場合、運搬対象物体の搭載部は、1軸周りでのみ傾動自在に基体に組付けられておればよい。例えば、前記実施形態での車輪体5の代わりに、X軸方向(乗員の前後方向)にのみ移動可能で、且つ、X軸周り方向での傾動が不能である(又は傾動し難い)移動動作部(例えば、Y軸方向の軸周りにのみ回転自在な複数の車輪をY軸方向に同軸心に並列させてなる移動動作部を車両1に備えてもよい。そして、この場合、運搬対象物体の搭載部をY軸方向の軸周りにのみ傾動自在とし、その傾動に応じて移動動作部がX軸方向に移動するようにしてもよい。   Further, the moving operation unit does not have to be movable in all directions, and may be movable only in one direction. In this case, the carrying part of the object to be transported only needs to be assembled to the base body so as to be tiltable only around one axis. For example, instead of the wheel body 5 in the above-described embodiment, a moving operation that can be moved only in the X-axis direction (the occupant's front-rear direction) and cannot tilt (or is difficult to tilt) in the direction around the X-axis. (For example, the vehicle 1 may include a moving operation unit in which a plurality of wheels that are rotatable only around an axis in the Y-axis direction are coaxially arranged in the Y-axis direction. The mounting portion may be tiltable only about the axis in the Y-axis direction, and the moving operation unit may move in the X-axis direction in accordance with the tilting.

また、本発明における倒立振子型車両は、基体が傾動体と共に傾動することは必須ではない。例えば、複数の移動動作部を有する場合に、これらの移動動作部を組付ける基体が床面に対して傾動しないようにすると共に、この基体に対して傾動体を傾動自在に組付けるようにしてもよい。   In the inverted pendulum type vehicle according to the present invention, it is not essential that the base body tilts together with the tilting body. For example, in the case of having a plurality of moving operation units, the base body to which these moving operation units are assembled is prevented from tilting with respect to the floor surface, and the tilting body is tiltably assembled with respect to the base body. Also good.

1…倒立振子型車両、3…傾動体、5…車輪体(移動動作部)、7…アクチュエータ装置、9…基体、15R,15L…シート(荷重受け部)、25R,25L…ステップ(荷重受け部)、57…第1折り畳みセンサ(受け部状態検知手段)、58…第2折り畳みセンサ(受け部状態検知手段)、80…姿勢制御演算部(制御用操作量決定手段)、STEP3…動作モード決定手段、STEP7…移動動作部制御手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverted pendulum type vehicle, 3 ... Tilting body, 5 ... Wheel body (moving operation part), 7 ... Actuator apparatus, 9 ... Base | substrate, 15R, 15L ... Sheet | seat (load receiving part), 25R, 25L ... Step (Load receiving) Part), 57 ... first folding sensor (receiving part state detecting means), 58 ... second folding sensor (receiving part state detecting means), 80 ... posture control calculating part (control operation amount determining means), STEP 3 ... operation mode Determination means, STEP7... Movement operation unit control means.

Claims (4)

床面上を移動可能な移動動作部と、該移動動作部を駆動するアクチュエータ装置と、該移動動作部及びアクチュエータ装置が組付けられた基体と、該基体に設けられ、鉛直方向に傾動自在な傾動体と、該基体又は傾動体に、運搬対象物体の荷重を受け得る状態と受け得ない状態とを切替自在に組付けられた荷重受け部とを備えた倒立振子型車両であって、
前記荷重受け部が前記運搬対象物体の荷重を受け得る状態であるか受け得ない状態であるかを示す出力を生成する受け部状態検知手段と、
該受け部状態検知手段の出力に応じて前記車両の動作モードを決定する動作モード決定手段と、
少なくとも前記動作モード決定手段が決定した動作モードに応じて前記移動動作部の制御特性パラメータを決定し、その決定した制御特性パラメータを用いて前記アクチュエータ装置から前記移動動作部に付与する駆動力を規定する制御用操作量を決定する制御用操作量決定手段と、
該制御用操作量決定手段が決定した制御用操作量に応じて、前記移動動作部の移動動作を前記アクチュエータ装置を介して制御する移動動作制御手段とを備えることを特徴とする倒立振子型車両。
A moving operation unit movable on the floor surface, an actuator device for driving the moving operation unit, a base body on which the moving operation unit and the actuator device are assembled, and provided on the base body and tiltable in the vertical direction An inverted pendulum type vehicle comprising a tilting body, and a load receiving portion assembled to the base body or the tilting body so as to be able to switch between a state where the load of the object to be transported can be received and a state where the load cannot be received.
Receiving portion state detecting means for generating an output indicating whether the load receiving portion is in a state where it can receive the load of the object to be transported or not, and
An operation mode determining means for determining an operation mode of the vehicle according to an output of the receiving portion state detecting means;
The control characteristic parameter of the moving operation unit is determined according to at least the operation mode determined by the operation mode determining means, and the driving force applied from the actuator device to the moving operation unit is defined using the determined control characteristic parameter A control operation amount determining means for determining a control operation amount to be performed;
An inverted pendulum type vehicle comprising: a moving operation control unit that controls the moving operation of the moving operation unit via the actuator device in accordance with the control operation amount determined by the control operation amount determining unit. .
請求項1記載の倒立振子型車両において、
前記制御用操作量決定手段は、少なくとも、前記傾動体の目標傾斜角度と該傾動体の実際の傾斜角度との偏差である傾斜角度偏差に第1ゲイン係数を乗じてなる第1操作成分を“0”に近づけるように、前記制御用操作量を決定する手段であって、前記目標傾斜角度又は前記第1ゲイン係数の少なくとも一方を、制御特性パラメータとして、前記動作モード決定手段が決定した動作モードに応じて決定することを特徴とする倒立振子型車両。
The inverted pendulum type vehicle according to claim 1,
The control operation amount determination means includes at least a first operation component obtained by multiplying a tilt angle deviation, which is a deviation between a target tilt angle of the tilting body and an actual tilt angle of the tilting body, by a first gain coefficient. An operation mode that is determined by the operation mode determination unit by using at least one of the target inclination angle and the first gain coefficient as a control characteristic parameter to determine the control operation amount so as to approach 0 ″. An inverted pendulum type vehicle characterized by being determined according to
請求項1記載の倒立振子型車両において、
前記制御用操作量決定手段は、少なくとも、前記傾動体の目標傾斜角度と該傾動体の実際の傾斜角度との偏差である傾斜角度偏差に第1ゲイン係数を乗じてなる第1操作成分を“0”に近づけるように、且つ、前記車両の所定の代表点の速度目標値である目標速度と該代表点の実際の移動速度との偏差である速度偏差に第2ゲイン係数を乗じてなる第2操作成分を“0”に近づけるように、前記制御用操作量を決定する手段であって、前記目標傾斜角度、前記速度偏差、前記第1ゲイン係数、前記第2ゲイン係数のうち少なくとも1つを、制御特性パラメータとして、前記動作モード決定手段が決定した動作モードに応じて決定することを特徴とする倒立振子型車両。
The inverted pendulum type vehicle according to claim 1,
The control operation amount determination means includes at least a first operation component obtained by multiplying a tilt angle deviation, which is a deviation between a target tilt angle of the tilting body and an actual tilt angle of the tilting body, by a first gain coefficient. A speed deviation that is a deviation between a target speed that is a speed target value of a predetermined representative point of the vehicle and an actual moving speed of the representative point is multiplied by a second gain coefficient so as to approach 0 ″. 2 means for determining the control operation amount so as to bring the two operation components close to “0”, wherein at least one of the target inclination angle, the speed deviation, the first gain coefficient, and the second gain coefficient Is determined according to the operation mode determined by the operation mode determination means as a control characteristic parameter.
請求項1〜3の何れか1項に記載の倒立振子型車両において、
前記動作モード決定手段が前記動作モードを変更したとき、前記制御用操作量決定手段は、前記制御特性パラメータを徐々に変化させることを特徴とする倒立振子型車両。
The inverted pendulum type vehicle according to any one of claims 1 to 3,
An inverted pendulum type vehicle characterized in that when the operation mode determination means changes the operation mode, the control operation amount determination means gradually changes the control characteristic parameter.
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