JP5316142B2 - Inverted wheel type moving body - Google Patents

Inverted wheel type moving body Download PDF

Info

Publication number
JP5316142B2
JP5316142B2 JP2009069839A JP2009069839A JP5316142B2 JP 5316142 B2 JP5316142 B2 JP 5316142B2 JP 2009069839 A JP2009069839 A JP 2009069839A JP 2009069839 A JP2009069839 A JP 2009069839A JP 5316142 B2 JP5316142 B2 JP 5316142B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moving body
inverted
type moving
wheel type
inverted wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009069839A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010221784A (en
Inventor
和宏 新谷
亮暢 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2009069839A priority Critical patent/JP5316142B2/en
Publication of JP2010221784A publication Critical patent/JP2010221784A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5316142B2 publication Critical patent/JP5316142B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0255Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using acoustic signals, e.g. ultra-sonic singals
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/08Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0891Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverted wheel type moving body superior in detecting obstacles and capable of downsizing a device. <P>SOLUTION: The inverted wheel type moving body 10 is an inverted bicycle type electric wheelchair, e.g., on which an occupant rides while sitting on an occupant's seat 2. The moving body 10 includes a thin laser sensor 6 as an obstacle detecting sensor. The thin laser sensor 6 can be installed on a footrest 4, a roll-over preventing lever 5, or a driving wheel 3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、倒立車輪型移動体に関し、より詳しくは障害物検知センサを備えた倒立二輪型電動車椅子に関する。   The present invention relates to an inverted wheel type moving body, and more particularly to an inverted two-wheel electric wheelchair provided with an obstacle detection sensor.

搭乗者が座って乗った状態で操作レバーやブレーキレバーを操作することにより移動を制御できる同軸二輪車が提案されている(例えば、特許文献1)。この同軸二輪車の走行制御においては、左右の駆動輪について回転角や回転角速度の目標値を設定し、設定した目標値に追随するよう、制御が行われる。このとき、特許文献1に開示された同軸二輪車では、目標値を、操作レバーやブレーキレバー等の操作モジュールの操作状態のみならず、障害物検知センサからの検知信号の有無に基づいて設定している。
そして、特許文献1にかかる同軸二輪車では、障害物検知センサを搭乗席の下方に位置するハウジングの前方に設けている。
A coaxial two-wheeled vehicle has been proposed in which movement can be controlled by operating an operation lever or a brake lever while a passenger sits and rides (for example, Patent Document 1). In the traveling control of the coaxial two-wheeled vehicle, control is performed so as to set a target value of the rotational angle and rotational angular velocity for the left and right drive wheels and follow the set target value. At this time, in the coaxial two-wheeled vehicle disclosed in Patent Document 1, the target value is set based on the presence / absence of a detection signal from the obstacle detection sensor as well as the operation state of the operation module such as the operation lever and the brake lever. Yes.
And in the coaxial two-wheeled vehicle concerning patent document 1, the obstruction detection sensor is provided in the front of the housing located under a boarding seat.

特開2007−203965号公報JP 2007-203965 A

特許文献1に開示された同軸二輪車の場合のように、障害物検知センサをハウジングの前方に設けると、どうしても、搭乗者の脚が邪魔になり、センシングエリア(検出領域)が狭くなってしまう。このとき、センシングエリアに人が入らない位置、例えばステー等を用いて搭乗者が邪魔にならない程度前方に障害物検知センサを配置することも考えられる。しかしながら、このような位置に障害物検知センサを配置すると、障害物検知センサが車両本体より前方に突出してしまうため、走行動作や旋回動作時に障害物検知センサが回りの物や人と接触し、危険性が高まるという問題がある。
特に、倒立二輪型電動車椅子では、電動車椅子のJIS規格において外形が規定されているため、その範囲に収める必要があるが、障害物検知センサとして一般に用いられるレーザセンサの外形が大きいため、適切な場所に設置することは困難であった。この課題は、倒立二輪型電動車椅子に限らず、走行時に人や物との衝突を避ける必要性から他の移動体においても有する。
If the obstacle detection sensor is provided in front of the housing as in the case of the coaxial two-wheeled vehicle disclosed in Patent Document 1, the passenger's leg inevitably gets in the way, and the sensing area (detection region) becomes narrow. At this time, it is also conceivable to place the obstacle detection sensor in a position where a person does not enter the sensing area, for example, a stay or the like so as not to obstruct the passenger. However, when the obstacle detection sensor is arranged at such a position, the obstacle detection sensor protrudes forward from the vehicle body, so that the obstacle detection sensor comes into contact with a surrounding object or a person at the time of traveling operation or turning operation, There is a problem of increased risk.
In particular, in an inverted two-wheeled electric wheelchair, the outer shape of the electric wheelchair is defined in the JIS standard, and thus it is necessary to be within that range. It was difficult to install in the place. This problem is not limited to an inverted two-wheeled electric wheelchair, but also in other moving bodies because of the need to avoid collisions with people and objects during traveling.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、障害物の検知に優れ、かつ装置の小型化を図ることができる倒立車輪型移動体を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide an inverted wheel type moving body that is excellent in detecting an obstacle and can be downsized.

本発明にかかる倒立車輪型移動体は、搭乗者が座った状態で搭乗する倒立車輪型移動体であって、搭乗者の脚を載置するためのフットレストと、前記フットレストに設置された障害物検出センサとを備えたものである。
ここで、前記フットレストは、倒立車輪型移動体の車台に内蔵可能であることが好ましい。
An inverted wheel type moving body according to the present invention is an inverted wheel type moving body that the passenger rides in a seated state, and a footrest for placing the leg of the passenger, and an obstacle installed on the footrest And a detection sensor.
Here, it is preferable that the said footrest can be incorporated in the chassis of an inverted wheel type moving body.

本発明にかかる他の観点による倒立車輪型移動体は、搭乗者が座った状態で搭乗する倒立車輪型移動体であって、当該倒立車輪型移動体の駆動輪の前方又は後方に設けられた転倒防止バーと、前記転倒防止バーに設置された障害物検出センサとを備えたものである。
ここで、前記障害物検出センサは、リンク機構を介して前記転倒防止バーに対して回転可能に取り付けられていることが好ましい。
An inverted wheel type moving body according to another aspect of the present invention is an inverted wheel type moving body that the passenger rides in a seated state, and is provided in front of or behind a drive wheel of the inverted wheel type moving body. A fall prevention bar and an obstacle detection sensor installed on the fall prevention bar are provided.
Here, it is preferable that the obstacle detection sensor is rotatably attached to the fall prevention bar via a link mechanism.

本発明にかかる他の観点による倒立車輪型移動体は、搭乗者が座った状態で搭乗する倒立車輪型移動体であって、当該倒立車輪型移動体の駆動輪の側面に障害物検出センサを備えたものである。
ここで、前記障害物検出センサは、前記駆動輪のホイールに固定されていることが好ましい。
An inverted wheel type moving body according to another aspect of the present invention is an inverted wheel type moving body that the passenger rides in a seated state, and an obstacle detection sensor is provided on a side surface of a drive wheel of the inverted wheel type moving body. It is provided.
Here, the obstacle detection sensor is preferably fixed to a wheel of the drive wheel.

また、前記障害物検出センサは、前記駆動輪の回転軸近傍から外周に向かって検出範囲を有するようにするとよい。   The obstacle detection sensor may have a detection range from the vicinity of the rotation axis of the drive wheel toward the outer periphery.

若しくは、前記障害物検出センサは、検出範囲の中心がピッチ軸方向となるように配置するようにしてもよい。   Alternatively, the obstacle detection sensor may be arranged so that the center of the detection range is in the pitch axis direction.

上述の障害物検出センサは、典型的には、薄型レーザセンサである。
また、上述の倒立車輪型移動体は、典型的には、倒立二輪型電動車椅子である。
The obstacle detection sensor described above is typically a thin laser sensor.
The above-described inverted wheel type moving body is typically an inverted two-wheeled electric wheelchair.

本発明は、障害物の検知に優れ、かつ装置の小型化を図ることができる倒立車輪型移動体を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an inverted wheel type moving body that is excellent in detecting obstacles and can be downsized.

発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体において用いられる薄型レーザセンサを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the thin laser sensor used in the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体に備えた薄型レーザセンサの検出範囲を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating the detection range of the thin laser sensor with which the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention was equipped. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体に備えた薄型レーザセンサの検出範囲を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the detection range of the thin laser sensor with which the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention was equipped. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体に備えた薄型レーザセンサの検出範囲を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the detection range of the thin laser sensor with which the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention was equipped. 発明の実施の形態にかかる倒立車輪型移動体に備えた薄型レーザセンサの検出範囲を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating the detection range of the thin laser sensor with which the inverted wheel type moving body concerning embodiment of invention was equipped.

発明の実施の形態1.
本実施の形態にかかる倒立車輪型移動体は、倒立振子制御によって移動する同軸二輪車である。倒立車輪型移動体は、地面に接地した車輪を駆動することによって、所定の位置まで移動する。さらに、ジャイロセンサ等からの出力に応じて車輪を駆動することによって、倒立状態を維持することができる。また、移動体は、倒立状態を維持したまま、操作者が操作する操作量に応じて移動する。以下に説明する例では、倒立車輪型移動体として、倒立二輪型電動車椅子(以下、単に「車椅子」とする)に本発明を適用した例を説明する。
Embodiment 1 of the Invention
The inverted wheel type moving body according to the present embodiment is a coaxial two-wheeled vehicle that moves by inverted pendulum control. The inverted wheel type moving body moves to a predetermined position by driving a wheel that contacts the ground. Furthermore, the inverted state can be maintained by driving the wheel according to the output from the gyro sensor or the like. Further, the moving body moves according to the operation amount operated by the operator while maintaining the inverted state. In the example described below, an example in which the present invention is applied to an inverted two-wheel electric wheelchair (hereinafter simply referred to as “wheelchair”) will be described as an inverted wheel type moving body.

図1を用いて、本実施の形態にかかる車椅子10の構成について説明する。車椅子10は、倒立車輪型の移動体(走行体)であり、同軸上に配置された右駆動輪3と、左駆動輪3とを備えている。車椅子10は、搭乗者が搭乗する搭乗席2を有している。したがって、車椅子10は、人が座った状態で移動が可能な、座り乗り型モビリティロボットである。また、車椅子10は、人が乗っていない状態でも移動可能である。例えば、搭乗したいユーザが遠隔で操作すると、車椅子10がそのユーザの位置まで移動する。例えば、ユーザが呼び出しボタンなどを押すことで、車椅子10がユーザの近傍まで移動する。そして、車椅子10がユーザの前まで移動した後、ユーザが搭乗する。   The structure of the wheelchair 10 concerning this Embodiment is demonstrated using FIG. The wheelchair 10 is an inverted wheel type moving body (running body), and includes a right driving wheel 3 and a left driving wheel 3 arranged coaxially. The wheelchair 10 has a boarding seat 2 on which a passenger boardes. Therefore, the wheelchair 10 is a seated mobility robot that can move while a person is sitting. In addition, the wheelchair 10 can be moved even when a person is not riding. For example, when a user who wants to board is operated remotely, the wheelchair 10 moves to the position of the user. For example, when the user presses a call button or the like, the wheelchair 10 moves to the vicinity of the user. Then, after the wheelchair 10 moves to the front of the user, the user gets on board.

搭乗席2は、シートと、シートバックとを有している。シートは、搭乗者が座る座面となるため、ほぼ水平に配置されている。シートバックは、斜め後ろ方向に延びるように形成され、搭乗者の背中を支える背もたれ部となる。   The boarding seat 2 has a seat and a seat back. Since the seat serves as a seating surface on which the passenger sits, the seat is arranged almost horizontally. The seat back is formed so as to extend obliquely backward, and serves as a backrest portion that supports the back of the passenger.

搭乗席の直下には、車台1が配置されている。車台1には、右駆動輪3及び左駆動輪3が取り付けられている。車台1は、右駆動輪3及び左駆動輪3を回転可能に支持している。右駆動輪3及び左駆動輪3は、車椅子10を移動させるための車輪(駆動輪)である。右駆動輪3及び左駆動輪3は、車軸(回転軸)周りに回転する。すなわち、右駆動輪3及び左駆動輪3は同軸上に配置されている。   A chassis 1 is arranged directly under the boarding seat. A right driving wheel 3 and a left driving wheel 3 are attached to the chassis 1. The chassis 1 supports the right drive wheel 3 and the left drive wheel 3 in a rotatable manner. The right drive wheel 3 and the left drive wheel 3 are wheels (drive wheels) for moving the wheelchair 10. The right drive wheel 3 and the left drive wheel 3 rotate around the axle (rotation axis). That is, the right drive wheel 3 and the left drive wheel 3 are arranged coaxially.

この車台1には、右駆動輪3、左駆動輪3を駆動するためのモータ(図示せず)等が搭載されている。また、車椅子10は倒立車輪型移動体であるため、搭乗席2などを含む車体(上体部)が車軸回りに傾斜する。すなわち、搭乗席2などを含む車体が回転可能に支持されている。車体は、車軸を回転中心として回転する上体部となる。倒立状態では、右駆動輪3及び左駆動輪3の駆動によって、車体の傾斜角が変化する。車体には、傾斜角度を測定するためのジャイロセンサなどが設けられている。   A motor (not shown) for driving the right driving wheel 3 and the left driving wheel 3 is mounted on the chassis 1. Moreover, since the wheelchair 10 is an inverted wheel type moving body, the vehicle body (upper body part) including the passenger seat 2 and the like tilts around the axle. That is, the vehicle body including the passenger seat 2 and the like is rotatably supported. The vehicle body is an upper body portion that rotates about the axle. In the inverted state, the tilt angle of the vehicle body changes as the right drive wheel 3 and the left drive wheel 3 are driven. The vehicle body is provided with a gyro sensor or the like for measuring an inclination angle.

車台1の前方には、フットステップ4が設けられている。搭乗者は、フットステップ4に一度乗った後、搭乗席2に座る。フットステップ4は、搭乗席2の下側に取り付けられている。また、フットステップ4は、搭乗席2の前方に延びている。図1に示すように、フットステップ4には、搭乗者80の両足が載置される。   A foot step 4 is provided in front of the chassis 1. The passenger gets on the footstep 4 and then sits on the boarding seat 2. The foot step 4 is attached to the lower side of the boarding seat 2. Further, the foot step 4 extends in front of the boarding seat 2. As shown in FIG. 1, both feet of the passenger 80 are placed on the foot step 4.

また、車台1の底面には、転倒を防止するための転倒防止バーである前方バー5a及び後方バー5bが設けられている。すなわち、車軸よりも前側に配置された前方バー5a、及び車軸よりも後ろ側に配置された後方バー5bによって、前後方向への転倒を防止することができる。前方バー5aは、車台1の前側斜め下方向に突出し、後方バー5bは、車台1の後ろ側斜め下方向に突出している。従って、過度に前傾になると、前方バー5aの先端が地面と接触し、過度に後傾になると後方バー5bの先端が地面と接触する。   Further, a front bar 5a and a rear bar 5b, which are fall prevention bars for preventing the fall, are provided on the bottom surface of the chassis 1. In other words, the front bar 5a disposed on the front side of the axle and the rear bar 5b disposed on the rear side of the axle can prevent the vehicle from falling in the front-rear direction. The front bar 5 a protrudes obliquely downward on the front side of the chassis 1, and the rear bar 5 b projects obliquely downward on the rear side of the chassis 1. Therefore, when the tip is excessively tilted, the tip of the front bar 5a contacts the ground, and when the tip is excessively tilted, the tip of the rear bar 5b contacts the ground.

前方バー5a及び後方バー5bは、回転駆動できるようになっている。また、前方バー5a及び後方バー5bの先端には、補助輪が設けられている。倒立状態において、補助輪を含む前方バー5a及び後方バー5bは、地面から離れている。また、搭乗者が乗り降りするタイミングでは、補助輪を含む前方バー5a及び後方バー5bが地面と接触する。   The front bar 5a and the rear bar 5b can be rotationally driven. In addition, auxiliary wheels are provided at the front ends of the front bar 5a and the rear bar 5b. In the inverted state, the front bar 5a and the rear bar 5b including the auxiliary wheels are separated from the ground. Further, at the timing when the passenger gets on and off, the front bar 5a and the rear bar 5b including the auxiliary wheels are in contact with the ground.

搭乗席2の両側には、アームレストが設けられている。さらに、アームレストには、操作モジュール(図示せず)が設けられている。操作モジュールには、操作レバー(図示せず)及びブレーキレバー(図示せず)が設けられている。操作レバーは、搭乗者が車椅子10の走行速度や走行方向を調整するための操作部材である、搭乗者は、操作レバーの操作量を調整することによって車椅子10の移動速度を調整することができる。また、搭乗者は、操作レバーの操作方向を調整することによって車椅子10の移動方向を指定することができる。車椅子10は、操作レバーに加えられた操作に応じて、前進、停止、後退、左折、右折、左旋回、右旋回することができる。搭乗者がブレーキレバーを倒すことによって、車椅子10を制動することができる。   Armrests are provided on both sides of the passenger seat 2. Further, an operation module (not shown) is provided on the armrest. The operation module is provided with an operation lever (not shown) and a brake lever (not shown). The operation lever is an operation member for the passenger to adjust the traveling speed and traveling direction of the wheelchair 10. The passenger can adjust the moving speed of the wheelchair 10 by adjusting the operation amount of the operation lever. . Moreover, the passenger can designate the moving direction of the wheelchair 10 by adjusting the operating direction of the operating lever. The wheelchair 10 can move forward, stop, retreat, turn left, turn right, turn left, and turn right according to the operation applied to the operation lever. The wheelchair 10 can be braked when the passenger tilts the brake lever.

本実施の形態にかかるフットステップ4には、障害物検知センサである薄型レーザセンサ6を設けている。より具体的には、当該薄型レーザセンサ6は、フットステップ4の先端部近傍に内蔵され、当該薄型レーザセンサ6からレーザが出射し、障害物等で反射したレーザが入射するように配置されている。   The foot step 4 according to the present embodiment is provided with a thin laser sensor 6 that is an obstacle detection sensor. More specifically, the thin laser sensor 6 is built in the vicinity of the tip of the foot step 4 and is arranged so that a laser is emitted from the thin laser sensor 6 and a laser reflected by an obstacle or the like is incident. Yes.

ここで、薄型レーザセンサ6の構造を図2に示す。図2に示されるように、当該薄型レーザセンサ6は、例えば、縦10mm〜30mm、横70mm〜100mm、奥行50mm〜80mm程度の大きさを有する。また、当該薄型レーザセンサ6は、130g〜160g程度の重さを有する。薄型レーザセンサ6は前方の中央から放射線状にレーザが出力され、図2,3で示される測定範囲Pを有する。   Here, the structure of the thin laser sensor 6 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the thin laser sensor 6 has a size of about 10 mm to 30 mm in length, 70 mm to 100 mm in width, and about 50 mm to 80 mm in depth, for example. The thin laser sensor 6 has a weight of about 130 g to 160 g. The thin laser sensor 6 emits a laser beam radially from the front center, and has a measurement range P shown in FIGS.

薄型レーザセンサ6は、レーザレンジファインダとも呼ばれ、前方に対して所定の広がり角度でレーザ光を照射するための光源と、光源より照射されたレーザ光の反射光を受光するための受光部とを備えている。そして、レーザ光の照射した角度と、反射するまでに要した時間に基づいて、レーザ光の反射した物体の位置を検出する、いわゆるTOF(Time Of Flight)の原理による物体検知(センシング)が行われる。薄型レーザセンサ6によって、移動方向の環境情報を取得することができる。   The thin laser sensor 6 is also called a laser range finder, and includes a light source for irradiating laser light at a predetermined spread angle with respect to the front, and a light receiving unit for receiving reflected light of the laser light emitted from the light source. It has. Then, object detection (sensing) based on the so-called TOF (Time Of Flight) principle is performed to detect the position of the object reflected by the laser beam based on the angle irradiated with the laser beam and the time required for reflection. Is called. The thin laser sensor 6 can acquire environmental information in the moving direction.

薄型レーザセンサ6を内蔵したフットステップ4は、図4に示されるように、車台1の内部に収納される機構を備えていてもよい。例えば、車台1にフットステップ4が収納される空間である収納部を設け、さらに、フットステップ4を当該収納部に移動させるガイドを設ける。フットステップ4は、モータ等の駆動手段によって収納部へ移動させるようにしてもよく、ユーザによって移動させるようにしてもよい。   As shown in FIG. 4, the foot step 4 incorporating the thin laser sensor 6 may include a mechanism that is housed inside the chassis 1. For example, a storage part that is a space in which the foot step 4 is stored is provided in the chassis 1, and a guide for moving the foot step 4 to the storage part is further provided. The foot step 4 may be moved to the storage unit by a driving means such as a motor, or may be moved by the user.

薄型レーザセンサ6は、車台1の内部に収納された状態においても、その前面は、開放しているため、障害物の検知は可能であり、移動方向の環境情報の取得も可能である。このような構成により、突起部分を少なくすることができるため、自律移動時における衝突の危険性を減少させることができる。

Even when the thin laser sensor 6 is housed inside the chassis 1, the front surface thereof is open, so that it is possible to detect an obstacle and to acquire environmental information in the moving direction. With such a configuration, the number of protrusions can be reduced, and the risk of collision during autonomous movement can be reduced.

車台1には、バッテリ及び制御ボックスが搭載されている。バッテリ及び制御ボックスは、車体の傾斜角度に応じて、車軸に対する前後位置が変化する。車台1に設けられているベースプレートの上に、バッテリ及び制御ボックスが載置されている。   The chassis 1 is equipped with a battery and a control box. The front and rear positions of the battery and the control box change with respect to the axle according to the inclination angle of the vehicle body. A battery and a control box are placed on a base plate provided in the chassis 1.

制御ボックスは、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信用のインターフェースなどを有し、車椅子10の各種動作を制御する。そして、この制御ボックスは、例えばROMに格納された制御プログラムに従って各種の制御を実行する。制御ボックスは、操作モジュールでの操作に応じて、所望の加速度及び目標速度になるように、また、車椅子10が倒立を維持するように、ロバスト制御、状態フィードバック制御、PID制御などの周知のフィードバック制御により、モータ等を制御する。これにより、車椅子10が、操作モジュールでの操作に応じて加減速しながら走行する。   The control box includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a communication interface, and the like, and controls various operations of the wheelchair 10. And this control box performs various control according to the control program stored, for example in ROM. The control box is well-known feedback such as robust control, state feedback control, PID control, etc. so that the desired acceleration and target speed are obtained according to the operation in the operation module, and the wheelchair 10 is maintained upside down. The motor is controlled by the control. Thereby, the wheelchair 10 travels while accelerating and decelerating according to the operation in the operation module.

制御ボックスには、ジャイロセンサから傾斜角度、操作モジュールからその操作量、エンコーダからモータの回転速度、薄型レーザセンサ6から検出信号がそれぞれ入力されている。制御ボックスは、これらの入力に基づいて、右駆動輪3及び左駆動輪3を駆動するモータに対して指令トルクを出力する。制御ボックスは、薄型レーザセンサ6により検出された路面形状に関する情報によって、路面上に存在する段差部や障害物等の存在を検知し、これらの障害物等を回避した走行経路の作成等を行うことができる。制御ボックスは、操作モジュールからの操作量とジャイロセンサからの検出信号に基づいて、倒立制御計算を行い、制御目標値を算出する。さらに、制御ボックスは、モータの現在回転速度と、制御目標値に応じた目標回転速度の偏差を算出する。そして、制御ボックスは、この偏差に所定のフィードバックゲインを乗じて、フィードバック制御を行う。制御ボックスは、アンプなどを介して、モータに駆動トルクに応じた指令値を出力する。これにより、車椅子10が、操作量に応じた速度及び方向に移動する。   The control box receives an inclination angle from the gyro sensor, an operation amount from the operation module, a rotation speed of the motor from the encoder, and a detection signal from the thin laser sensor 6. Based on these inputs, the control box outputs a command torque to the motor that drives the right driving wheel 3 and the left driving wheel 3. The control box detects the presence of a stepped portion or an obstacle present on the road surface based on information on the road surface shape detected by the thin laser sensor 6, and creates a travel route that avoids these obstacles. be able to. The control box performs an inverted control calculation based on the operation amount from the operation module and the detection signal from the gyro sensor, and calculates a control target value. Further, the control box calculates a deviation between the current rotation speed of the motor and the target rotation speed according to the control target value. The control box performs feedback control by multiplying this deviation by a predetermined feedback gain. The control box outputs a command value corresponding to the drive torque to the motor via an amplifier or the like. Thereby, the wheelchair 10 moves to the speed and direction according to the operation amount.

以上、説明したように、本実施の形態にかかる倒立車輪型移動体は、搭乗者が乗った状態であっても、搭乗者の脚が邪魔にならず、前方を広範囲にわたって障害物等を検出することができる。また、センサ用の特別なステーを設ける必要がないため、装置を小型化することができ、走行動作や旋回動作時に回りの物や人と、障害物検知センサが接触せず、安全性を高めることができる。また、人が当該同軸二輪車を乗り降りする動作においても、障害物検知センサは邪魔にならない。特に、本実施の形態にかかる車椅子は、電動車椅子のJIS規格に定める外形範囲に容易に収めることができる。   As described above, the inverted wheel type moving body according to the present embodiment detects obstacles and the like over a wide range in front without causing the passenger's legs to get in the way even when the passenger is on the vehicle. can do. In addition, since it is not necessary to provide a special stay for the sensor, the device can be reduced in size, and the obstacle detection sensor does not come into contact with the surrounding object or person during traveling operation or turning operation, thereby improving safety. be able to. Also, the obstacle detection sensor does not get in the way even when a person gets on and off the coaxial two-wheeled vehicle. In particular, the wheelchair according to the present embodiment can be easily accommodated in the outer shape range defined in the JIS standard of the electric wheelchair.

発明の実施の形態2.
本実施の形態2にかかる倒立車輪型移動体は、図5に示されるように、転倒を防止するための転倒防止バーである前方バー5a及び後方バー5bのそれぞれに、障害物検知センサである薄型レーザセンサ6a,6bを設けている。より具体的には、薄型レーザセンサ6a,6bは、平板状の前方バー5a及び後方バー5bのそれぞれの上面に固定されている。
Embodiment 2 of the Invention
As shown in FIG. 5, the inverted wheel type moving body according to the second embodiment is an obstacle detection sensor in each of the front bar 5 a and the rear bar 5 b that are the fall prevention bars for preventing the fall. Thin laser sensors 6a and 6b are provided. More specifically, the thin laser sensors 6a and 6b are fixed to the upper surfaces of the flat front bar 5a and the rear bar 5b.

薄型レーザセンサ6aは、前方斜め下方向を検出範囲としている。薄型レーザセンサ6bは、後方斜め下方向を検出範囲としている。薄型レーザセンサ6a,6bは、障害物を検出できるとともに、本例では、路面までの距離を測定することができる。このため、薄型レーザセンサ6a,6bの検出信号を解析して路面までの距離情報を取得することによって、倒立車輪型移動体のピッチ方向の傾きを認識することができ、バランス制御へフィードバックすることが可能となる。   The thin laser sensor 6a has a detection range in a diagonally downward front direction. The thin laser sensor 6b has a detection range in the diagonally backward direction. The thin laser sensors 6a and 6b can detect an obstacle, and in this example, can measure the distance to the road surface. For this reason, by analyzing the detection signals of the thin laser sensors 6a and 6b and obtaining the distance information to the road surface, the inclination in the pitch direction of the inverted wheel type moving body can be recognized and fed back to the balance control. Is possible.

また、路面に落ちている、小石等の障害物を検出することができるため、衝突前に、倒立車輪型移動体を停止或いは回避させることができる。
なお、本例では、前方バー5a及び後方バー5bのそれぞれに薄型レーザセンサ6a,6bを設けたが、これに限らず、いずれか一方のみ設けるようにしてもよい。
Further, since obstacles such as pebbles falling on the road surface can be detected, the inverted wheel type moving body can be stopped or avoided before the collision.
In this example, the thin laser sensors 6a and 6b are provided in the front bar 5a and the rear bar 5b, respectively, but not limited thereto, only one of them may be provided.

さらに、図6に示されるように、前方バー5a及び後方バー5bのそれぞれの先端部にリンク機構を介して薄型レーザセンサ6a,6bを設けるようにしてもよい。このとき、薄型レーザセンサ6a,6bが常に水平を保つように、回転駆動する機構を当該リンク機構に備えるようにしてもよい。このような構成により、薄型レーザセンサ6a,6bによる検出範囲を広げることが可能となる。   Further, as shown in FIG. 6, thin laser sensors 6a and 6b may be provided at the front ends of the front bar 5a and the rear bar 5b via link mechanisms. At this time, the link mechanism may be provided with a mechanism for rotationally driving so that the thin laser sensors 6a and 6b are always kept horizontal. With such a configuration, the detection range by the thin laser sensors 6a and 6b can be expanded.

発明の実施の形態3.
本実施の形態3にかかる倒立車輪型移動体は、図7に示されるように、右駆動輪3及び左駆動輪3の側面に、障害物検知センサである薄型レーザセンサ6を設けている。具体的には、薄型レーザセンサ6a,6bは、右駆動輪3a及び左駆動輪3bのそれぞれのホイールに設けられている。薄型レーザセンサ6a,6bは、図8に示されるように、右駆動輪3a及び左駆動輪3bの回転軸から外周に向かって幅広な検出範囲を有する。
Embodiment 3 of the Invention
As shown in FIG. 7, the inverted wheel type moving body according to the third embodiment is provided with a thin laser sensor 6 that is an obstacle detection sensor on the side surfaces of the right drive wheel 3 and the left drive wheel 3. Specifically, the thin laser sensors 6a and 6b are provided on the right driving wheel 3a and the left driving wheel 3b, respectively. As shown in FIG. 8, the thin laser sensors 6a and 6b have a wide detection range from the rotation shafts of the right drive wheel 3a and the left drive wheel 3b toward the outer periphery.

薄型レーザセンサ6a,6bは、右駆動輪3a及び左駆動輪3bが回転すると、その回転軸周りに、障害物や路面までの距離を測定しながら回転する。右駆動輪3a及び左駆動輪3bのそれぞれの回転を示すエンコーダ値と、当該薄型レーザセンサ6a,6bの測定した距離データに基づいて、3次元データを復元することができる。これにより、倒立車輪型移動体の側面の三次元障害物情報を認識することができ、例えば、上り坂等、二次元情報からはわからなかった物体を検出することができる。   When the right drive wheel 3a and the left drive wheel 3b rotate, the thin laser sensors 6a and 6b rotate while measuring the distance to the obstacle and the road surface around the rotation axis. Three-dimensional data can be restored based on encoder values indicating the respective rotations of the right drive wheel 3a and the left drive wheel 3b and distance data measured by the thin laser sensors 6a and 6b. Thereby, the three-dimensional obstacle information on the side surface of the inverted wheel type moving body can be recognized, and for example, an object that is not known from the two-dimensional information such as an uphill can be detected.

図9に示されるように、検出方向(検出範囲)の中心がピッチ軸方向となるようにレーザセンサ6a,6bを配置するようにしてもよい。この場合にも、倒立車輪型移動体の側面の三次元障害物情報を認識することができ、例えば、上り坂等、二次元情報からはわからなかった物体を検出することができる。   As shown in FIG. 9, the laser sensors 6a and 6b may be arranged such that the center of the detection direction (detection range) is the pitch axis direction. Also in this case, it is possible to recognize the three-dimensional obstacle information on the side surface of the inverted wheel type moving body, and it is possible to detect an object that is unknown from the two-dimensional information, such as an uphill.

その他の実施の形態.
上記の例では、2輪型の移動体について説明したが、これに限られるものではない。すなわち、1輪の倒立車輪型移動体や3輪以上の倒立車輪型移動体についても適用可能である。
Other embodiments.
In the above example, the two-wheeled moving body has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can also be applied to an inverted wheel type moving body of one wheel or an inverted wheel type moving body of three or more wheels.

上述の例では、障害物検知センサとして、レーザセンサを用いたが、これに限らず、その他のセンサを用いてもよい。例えば、超音波センサを用いることができる。超音波センサは、前方について所定の広がり角度で同時に超音波を照射する超音波照射部と、照射された超音波の反射を受信する受信部とを備えている。そして、受信した超音波の強度に基づいて、超音波を照射した領域に存在する物体の大まかな位置及び形状をセンシングする。   In the above example, the laser sensor is used as the obstacle detection sensor. However, the present invention is not limited to this, and other sensors may be used. For example, an ultrasonic sensor can be used. The ultrasonic sensor includes an ultrasonic irradiation unit that irradiates ultrasonic waves simultaneously at a predetermined spread angle with respect to the front, and a reception unit that receives reflection of the irradiated ultrasonic waves. And based on the intensity | strength of the received ultrasonic wave, the rough position and shape of the object which exist in the area | region which irradiated the ultrasonic wave are sensed.

1 車台
2 搭乗席
3 駆動輪
4 フットステップ
5a 前方バー
5b 後方バー
6 薄型レーザセンサ
10 車椅子
P 検出範囲
1 chassis 2 passenger seat 3 driving wheel 4 foot step 5a front bar 5b rear bar 6 thin laser sensor 10 wheelchair P detection range

Claims (4)

搭乗者が座った状態で搭乗する倒立車輪型移動体であって、
当該倒立車輪型移動体の駆動輪の前方又は後方に設けられた転倒防止バーと、
前記転倒防止バーに設置された障害物検出センサとを備えた倒立車輪型移動体。
An inverted wheel type moving body that the passenger rides in a sitting state,
A fall prevention bar provided in front of or behind the driving wheel of the inverted wheel type moving body;
An inverted wheel type moving body comprising an obstacle detection sensor installed on the fall prevention bar.
前記障害物検出センサは、リンク機構を介して前記転倒防止バーに対して回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項記載の倒立車輪型移動体。 The obstacle detection sensor, inverted wheel type moving body according to claim 1, wherein the through the link mechanism is rotatably attached to the anti-tip bar. 前記障害物検出センサは、薄型レーザセンサであることを特徴とする請求項1又は2記載の倒立車輪型移動体。 The inverted wheel type moving body according to claim 1 or 2 , wherein the obstacle detection sensor is a thin laser sensor. 前記倒立車輪型移動体は、倒立二輪型電動車椅子であることを特徴とする請求項いずれかに記載の倒立車輪型移動体。 The inverted wheel type moving body according to any one of claims 1 to 3, wherein the inverted wheel type moving body is an inverted two-wheel electric wheelchair.
JP2009069839A 2009-03-23 2009-03-23 Inverted wheel type moving body Active JP5316142B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009069839A JP5316142B2 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Inverted wheel type moving body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009069839A JP5316142B2 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Inverted wheel type moving body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010221784A JP2010221784A (en) 2010-10-07
JP5316142B2 true JP5316142B2 (en) 2013-10-16

Family

ID=43039451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009069839A Active JP5316142B2 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Inverted wheel type moving body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5316142B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010063742A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Deniz Yilmaz motor vehicle
KR101509670B1 (en) * 2013-08-06 2015-04-08 한국철도기술연구원 the transportation device for a person
JP2016013213A (en) * 2014-07-01 2016-01-28 株式会社豊田自動織機 Electric vehicle
JP6314700B2 (en) * 2014-07-01 2018-04-25 株式会社豊田自動織機 vehicle
JP2017029208A (en) * 2015-07-29 2017-02-09 株式会社ソミック石川 vehicle
US10646387B2 (en) 2016-06-24 2020-05-12 Panasonic Corporation Electrically powered wheelchair
CN107174418A (en) * 2017-06-28 2017-09-19 歌尔股份有限公司 A kind of intelligent wheel chair and its control method
JP6967444B2 (en) * 2017-12-22 2021-11-17 パナソニック株式会社 Mobile vehicle
US20210031855A1 (en) * 2018-02-27 2021-02-04 Honda Motor Co., Ltd. Control device of a rideable mobile body

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005296606A (en) * 2004-03-15 2005-10-27 Riso Kagaku Corp Wheelchair
JP4269055B2 (en) * 2004-03-31 2009-05-27 国立大学法人広島大学 Obstacle avoidance device and moving body
JP2006160082A (en) * 2004-12-07 2006-06-22 Sony Corp Traveling device, and its control method
JP4956962B2 (en) * 2005-10-31 2012-06-20 トヨタ自動車株式会社 Traveling apparatus and control method thereof
JP4888772B2 (en) * 2006-11-30 2012-02-29 株式会社エクォス・リサーチ Vehicle and vehicle stopping method
JP2008237583A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Takano Co Ltd Wheelchair for assistance and footrest assembly used therefor
JP2008259765A (en) * 2007-04-13 2008-10-30 Toyota Central R&D Labs Inc Self-propelled vehicle and apparatus and method for controlling the same
JP2009035054A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Equos Research Co Ltd Vehicle control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010221784A (en) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5316142B2 (en) Inverted wheel type moving body
US10040503B2 (en) Foot placement sensor and self-balancing personal transportation device having same
JP4867823B2 (en) Inverted wheel type moving body and control method thereof
JP2010215064A (en) Moving body
JP4224029B2 (en) Mobile robot
JP4924350B2 (en) Steering device, riding-type moving body equipped with steering device, and moving body steering method
CN211023584U (en) Electric moving vehicle
JP7035448B2 (en) Mobile
JP5065206B2 (en) Mobile body, inverted mobile body, and control method thereof
JP2010167807A (en) Travel device and method of controlling the same
JP2007168602A (en) Two-wheel traveling carriage
JP2011067323A (en) Gait assisting vehicle
JP2009095933A (en) Overturning prevention device of vehicle and leg-wheel type robot
JP5811576B2 (en) Vehicle with collision prevention function
JP7100928B2 (en) Electric wheelchair, wheelchair control device, electric wheelchair control method and electric wheelchair control program
JP2006110207A (en) Travelling support control method for small electric vehicle
JP6213777B2 (en) Small electric vehicle
JP2011031762A (en) Moving vehicle and control program thereof
JP6846692B2 (en) Electric wheelchair
JP2022144387A (en) Controller, program, moving body, and moving body control method
JP2011183032A (en) Moving body
JP2010241280A (en) Coaxial motorcycle
KR101272604B1 (en) Riding robot and operating system comprising the same
JP2006110209A (en) Small electric vehicle equipped with travelling support device, and method for controlling the small electric vehicle
JP2017029208A (en) vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110921

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130304

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130611

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130624

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5316142

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151