JP5360178B2 - Traveling body - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a travelling body capable of avoiding its falling even if an abnormal state of driving occurs. <P>SOLUTION: This traveling body 10 can run with a pair of driving wheels 34, 44 that are arranged to be substantially coaxially while keeping a vehicle body 12 in its fall state. A control module 14 of the traveling body is independently provided with a stabilizing controller 50 for outputting a torque command value for keeping the vehicle body in its fall state to motors 32, 42 and a running controller 52 for outputting a torque command value for running the travelling body in response to an inputting operation performed through an operating lever 18 to the motors 32, 42. When an abnormal state is detected by means of an abnormality detector 58, torque command value output by a control section for travelling is stooped. At the time of abnormal state detection, all the torques that can be produced by the motors 32, 42 can be used for keeping the fall state of the vehicle body, so that it is possible to keep the fall state or to extend time until its fall occurs. During this period, an auxiliary wheel 26 is set out. The vehicle body can be supported by three wheels before the vehicle body falls. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、車体を倒立状態に維持しながら走行することが可能な走行体に関する。   The present invention relates to a traveling body capable of traveling while maintaining a vehicle body in an inverted state.

車体を倒立状態に維持しながら走行することが可能な走行体が開発されている。この走行体は、車体と、車体に対して回転自在であるとともに略同軸上に配置されている一対の駆動輪と、駆動源を備えており、駆動源が夫々の駆動輪にトルクを与えることによって走行する。
ここで「車体が倒立状態にある」とは、駆動輪にトルクを適切に付与し、車体が鉛直方向に対してなす傾斜角の絶対値がある一定の値を超えて増加しないように保たれている状態にある、ことをいう。
倒立型走行体は、車体をコンパクトに構成することができ、小回りがきくという利点を有する。倒立型走行体は、荷物や人を狭い場所で移動させるのに便利である。
しかしそのような倒立型走行体は、一対の駆動輪で接地している状態が不安定であり、走行体の駆動系に関するなんらかの異常が発生した場合に、車体を倒立状態に維持しておくことが困難になるという不安定要素を持っている。そこで、走行体の駆動系に関するなんらかの異常が発生した場合に対応する技術が望まれている。
特許文献1には、倒立型走行体に故障(異常)が検出された場合に、車体が転倒する前に車体の速度を減速させる技術が開示されている。
A traveling body capable of traveling while maintaining the vehicle body in an inverted state has been developed. The traveling body includes a vehicle body, a pair of drive wheels that are rotatable with respect to the vehicle body and arranged substantially coaxially, and a drive source, and the drive source applies torque to each drive wheel. Travel by.
Here, “the vehicle body is in an inverted state” means that torque is appropriately applied to the drive wheels so that the absolute value of the inclination angle of the vehicle body with respect to the vertical direction does not increase beyond a certain value. It means being in a state of being.
The inverted traveling body has an advantage that the vehicle body can be configured compactly and a small turn is possible. The inverted traveling body is convenient for moving luggage and people in a small place.
However, such an inverted traveling body is unstable when grounded by a pair of drive wheels, and should maintain the vehicle body in an inverted state in the event of any abnormality related to the driving system of the traveling body. Has an unstable factor that makes it difficult. Therefore, there is a demand for a technique for dealing with a case where some abnormality relating to the drive system of the traveling body occurs.
Patent Document 1 discloses a technique for reducing the speed of a vehicle body before the vehicle body falls down when a failure (abnormality) is detected in the inverted traveling body.

特許文献1の技術では、故障が検出されると、輸送車(倒立型走行体)の目標速度を徐々に減少して最終的にはゼロに設定する。特許文献1の技術では、特許文献1の図2に示されているように、2系統の制御系を並列に用意しておく。いずれか一方の制御系が故障した場合には(異常が発生した場合には)、正常に作動している他方の制御系によって輸送車を徐々に減速させて停止させる。特許文献1の技術では、一方の制御系の故障に備えて、それと同等の制御系を用意しておく。いわゆる冗長制御系が構築されている。これによりどちらか一方の制御系に異常が発生した場合には、他方の正常な制御系を利用して輸送車(倒立型走行体)を徐々に減速して停止させることができる。   In the technique of Patent Document 1, when a failure is detected, the target speed of the transport vehicle (inverted traveling body) is gradually decreased and finally set to zero. In the technique of Patent Document 1, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1, two control systems are prepared in parallel. When one of the control systems fails (when an abnormality occurs), the transport vehicle is gradually decelerated and stopped by the other control system operating normally. In the technique of Patent Document 1, a control system equivalent to that is prepared in preparation for a failure of one control system. A so-called redundant control system has been established. As a result, when an abnormality occurs in one of the control systems, the transport vehicle (inverted traveling body) can be gradually decelerated and stopped using the other normal control system.

特表2004−510637号公報Japanese translation of PCT publication No. 2004-510737

上記の従来の技術では、一方の制御系に異常が発生した場合には、他方の制御系を利用して倒立型走行体を徐々に減速して停止させることができる。
しかしながら、例えば駆動源(具体的にはモータ)や、モータに駆動電流を供給するアンプに異常が発生した場合には、意図した異常処理を実施することができない。異常となったモータやアンプで、倒立型走行体を走行させ続ける制御を続行する(減速するとはいえ、減速中も倒立型走行体を走行させ続ける制御を続行する)ために、意図したように走行させ続けられないことが起こる。
例えば駆動源(具体的にはモータ)やモータに駆動電流を供給するアンプ等のように、2系統が用意されている制御系とは別の部分で異常が発生しても、走行速度を徐々に減速する制御を行わずとも転倒を回避することができる倒立型走行体を実現する技術が必要とされている。
In the above conventional technology, when an abnormality occurs in one control system, the inverted traveling body can be gradually decelerated and stopped using the other control system.
However, for example, when an abnormality occurs in a drive source (specifically, a motor) or an amplifier that supplies a drive current to the motor, the intended abnormality process cannot be performed. As intended, in order to continue the control that keeps the inverted traveling body running with the motor or amplifier that became abnormal (continue the control that keeps the inverted traveling body running even while decelerating). It happens that you cannot keep running.
For example, even if an abnormality occurs in a part other than the control system in which two systems are prepared, such as a drive source (specifically, a motor) or an amplifier that supplies a drive current to the motor, the traveling speed is gradually increased. Therefore, there is a need for a technique for realizing an inverted traveling body that can avoid overturning without performing deceleration control.

倒立型走行体では、走行体の制御部が、車体を倒立状態に維持するためのトルク指令値(第1トルク指令値)と走行体を走行させるためのトルク指令値(第2トルク指令値)の両トルク指令値をモータなどの駆動源に対して出力しなければならない。
ここで例えば駆動源に異常が発生し、駆動源が出力できる駆動力が半減したとする。この状態で走行体の制御部が駆動源に対して第1トルク指令値と第2トルク指令値の両者を出力しても、駆動源では第1トルク指令値と第2トルク指令値が加算されたトルク指令値に相当するトルクを発生できなくなる可能性がある。駆動源に与えられるトルク指令値は、第1トルク指令値と第2トルク指令値の加算値であるため、駆動源が出力するトルクの一部は車体を倒立状態に維持するためでなく、走行体を走行させ続けるために利用される。車体を倒立状態に維持するためのトルク(第1トルク指令値に基づくトルク)だけなら駆動源で発生することができても、さらにその上に走行体を走行させ続けるために必要なトルク(第2トルク指令値に基づくトルク)までは発生できない事態が生じる。あるいは、倒立状態を維持するだけのトルクを発生することが困難であっても、車体の転倒を遅らせるのに有用なトルクを駆動源が発生できる可能性がある。車体が転倒するまでの時間を引き延ばすことができれば、その間に補助輪を出す等の措置を講じて転倒を防止することができる。
In the inverted traveling body, a control unit of the traveling body causes a torque command value (first torque command value) for maintaining the vehicle body in an inverted state and a torque command value (second torque command value) for causing the traveling body to travel. Both torque command values must be output to a drive source such as a motor.
Here, for example, it is assumed that an abnormality occurs in the drive source, and the drive force that can be output from the drive source is halved. In this state, even if the control unit of the traveling body outputs both the first torque command value and the second torque command value to the drive source, the first torque command value and the second torque command value are added to the drive source. There is a possibility that the torque corresponding to the torque command value cannot be generated. Since the torque command value given to the drive source is an addition value of the first torque command value and the second torque command value, part of the torque output from the drive source is not for maintaining the vehicle body in an inverted state, but for traveling Used to keep the body running. Even if only the torque for maintaining the vehicle body in an inverted state (torque based on the first torque command value) can be generated by the drive source, the torque (first torque) required to continue running the traveling body on the drive source. (Torque based on 2 torque command value) cannot be generated. Alternatively, even if it is difficult to generate torque sufficient to maintain the inverted state, the drive source may be able to generate torque useful for delaying the overturn of the vehicle body. If the time until the vehicle body falls can be extended, measures such as taking out auxiliary wheels during that time can be taken to prevent the vehicle from falling.

そこで本発明では、倒立型走行体の駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常を検出が検出された場合に、第2トルク指令値の出力を停止する。車体を倒立状態に維持するのに必要な第1トルク指令値で駆動源を制御する。こうすることによって、駆動源が出力可能なトルクの全てを、車体を倒立状態に維持するためのトルクに利用できる。よって転倒を回避する、若しくは転倒までの時間を引き延ばすことができる。車体が転倒するまでの時間を引き延ばすことができれば、その間に補助輪を出す等の措置を講じて転倒を防止することができる。
第2トルク指令値の出力を停止しても、走行体には慣性が作用するために、急停止することはない。第1制御器は、慣性によって進み続ける車体を倒立状態に維持するための第1トルク指令値を計算する。第2トルク指令値の出力を停止することは、走行体を積極的に進めるためのトルクまでは加えないという意味であり、走行体を急停止させる結果を作り出すものでない。走行体は、慣性によって進み続ける間は、駆動源が出力可能なトルクを車体を倒立状態に維持するために利用する。
なお、車体を倒立状態に維持するための制御を行っている最中には、車体を倒立状態に維持するように駆動輪が回転する。その結果として、このとき、駆動輪の回転角度の制御は特に行う必要はない。従って走行体の位置は許容できる範囲で変化することもある。
Therefore, in the present invention, the output of the second torque command value is stopped when the detection of the abnormality of the torque state given to the drive wheels by the drive source of the inverted traveling body is detected. The drive source is controlled with a first torque command value necessary to maintain the vehicle body in an inverted state. In this way, all of the torque that can be output by the drive source can be used as torque for maintaining the vehicle body in an inverted state. Therefore, it is possible to avoid the fall or to extend the time until the fall. If the time until the vehicle body falls can be extended, measures such as taking out auxiliary wheels during that time can be taken to prevent the vehicle from falling.
Even if the output of the second torque command value is stopped, inertia does not act on the traveling body, so that it does not stop suddenly. The first controller calculates a first torque command value for maintaining the vehicle body that continues to advance due to inertia in an inverted state. Stopping the output of the second torque command value means that the torque for actively advancing the traveling body is not applied, and does not produce a result of suddenly stopping the traveling body. The traveling body uses the torque that can be output by the drive source to maintain the vehicle body in an inverted state while continuing to travel by inertia.
During the control for maintaining the vehicle body in the inverted state, the drive wheels rotate so as to maintain the vehicle body in the inverted state. As a result, at this time, it is not necessary to control the rotation angle of the drive wheel. Therefore, the position of the traveling body may change within an allowable range.

本発明は、車体を倒立状態に維持しながら走行することが可能な走行体に具現化できる。この走行体は、車体と、一対の駆動輪と、駆動源と、第1制御部と、第2制御部と、異常検出部と、異常時処理部を備える。
一対の駆動輪は、車体に対して回転自在であるとともに、略同一軸上に配置されている。
駆動源は、具体的には各駆動輪に対して夫々トルクを与える機能を備えている。
第1制御部は、具体的には車体を倒立状態に維持するための第1トルク指令値を駆動源へ出力する機能を備えている。
第2制御部は、具体的には走行体を走行させるための第2トルク指令値を駆動源へ出力する機能を備えている。
異常検出部は、具体的には駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常を検出する機能を備えている。
異常時処理部は、異常検出部によって、前記異常が検出された場合に第2制御部による第2トルク指令値の出力を停止させる機能を備えている。
The present invention can be embodied in a traveling body capable of traveling while maintaining the vehicle body in an inverted state. The traveling body includes a vehicle body, a pair of drive wheels, a drive source, a first control unit, a second control unit, an abnormality detection unit, and an abnormality processing unit.
The pair of drive wheels are rotatable with respect to the vehicle body and are disposed on substantially the same axis.
Specifically, the drive source has a function of applying torque to each drive wheel.
Specifically, the first control unit has a function of outputting a first torque command value for maintaining the vehicle body in an inverted state to the drive source.
Specifically, the second control unit has a function of outputting a second torque command value for causing the traveling body to travel to the drive source.
Specifically, the abnormality detection unit has a function of detecting an abnormality in the torque state given to the driving wheels by the drive source.
The abnormality processing unit has a function of stopping the output of the second torque command value by the second control unit when the abnormality is detected by the abnormality detection unit.

第1制御部と第2制御部は別個の装置として独立して設けられてもよいし、一つの制御装置内で第1制御部が実行すべき制御系と第2制御部が実行すべき制御系が独立している構成であってもよい。また、1つの制御用コンピュータが、第1制御部が実行すべき処理のプログラムと第2制御部が実行すべき処理のプログラムを独立して、あるいは経時的に切り替えて実行するものであってもよい。
異常検出部は、例えば車体を倒立状態に維持する制御を実行中であるにも関わらず、あるセンサが一定時間、一定の値を出力し続けている状態を検出し、異常と判断する機能を備えていてもよい。
また、異常検出部が検出する駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常とは、例えば車輪の回転角を検出するエンコーダの異常を検出するものや駆動源の異常や駆動に関係するギヤの異常を検出するものであってよい。または車体の鉛直上方に対する傾斜角が許容された範囲を超えたことを検出するものであってもよい。さらに車体に鉛直方向の加速度を検出する加速度センサが設けられており、その加速度センサの出力値が所定範囲を超えたことを異常として検出するものであってもよい。上記例のように「駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常を検出する異常検出部」とは、別言すれば、走行体に設けられおり、車体を倒立状態に維持しながら走行体を走行させる制御を実行するのに必要なセンサの出力値および/または制御部内で計算されるトルク指令値の少なくともひとつが予め設定された許容範囲を超えたことを検出する装置のことである。
The first control unit and the second control unit may be provided independently as separate devices, or the control system to be executed by the first control unit and the control to be executed by the second control unit in one control device. The system may be independent. Further, even if one control computer executes a program for processing to be executed by the first control unit and a program for processing to be executed by the second control unit independently or by switching over time Good.
The abnormality detection unit has a function of detecting a state in which a certain sensor continues to output a certain value for a certain period of time, even though control for maintaining the vehicle body in an inverted state is being executed, for example. You may have.
The abnormality of the torque state applied to the drive wheels by the drive source detected by the abnormality detection unit is, for example, an encoder that detects an abnormality of the encoder that detects the rotation angle of the wheel, an abnormality of the drive source, or an abnormality of the gear related to the drive. May be detected. Alternatively, it may be detected that the inclination angle of the vehicle body with respect to the vertical upper direction exceeds an allowable range. Further, an acceleration sensor that detects vertical acceleration may be provided on the vehicle body, and it may be detected as an abnormality that the output value of the acceleration sensor exceeds a predetermined range. As in the above example, the “abnormality detection unit that detects an abnormality in the torque state applied to the drive wheels by the drive source” is, in other words, provided in the traveling body, and the traveling body is maintained while maintaining the vehicle body in an inverted state. It is a device that detects that at least one of an output value of a sensor and / or a torque command value calculated in a control unit necessary for executing control for running exceeds a preset allowable range.

上記構成の走行体は、車体を倒立状態に維持するための第1トルク指令値を駆動源へ出力する第1制御部と、走行体を走行させるための第2トルク指令値を駆動源へ出力する第2制御部を独立して備えている。そして異常検出部によって異常が検出された場合には、異常時処理部が第2制御部による第2トルク指令値の出力を停止させる。これによって駆動源は出力可能なトルクの全てを車体を倒立状態に維持するためのトルクとして駆動輪に与えることができる。   The traveling body configured as described above outputs a first torque command value for maintaining the vehicle body in an inverted state to the drive source, and outputs a second torque command value for causing the traveling body to travel to the drive source. A second control unit is provided independently. If an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the abnormality processing unit stops the output of the second torque command value by the second control unit. As a result, the drive source can apply all of the torque that can be output to the drive wheels as torque for maintaining the vehicle body in an inverted state.

上記構成によって、駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常の内容が何であれ、異常が検出された場合には駆動源は車体を倒立状態に維持するためのトルクだけを駆動輪に与えるように走行体を制御することができる。換言すれば、異常が検出された場合には、走行体の駆動源を、車体を倒立状態に維持することを唯一の目的にして動作させる。駆動源が出力可能なトルクを車体を倒立状態に維持するためだけに使うことができる。これにより車体を倒立状態に維持できる可能性が生じる。倒立状態を維持できなくとも転倒するまでの時間を引き延ばすことができる可能性が生じる。転倒するまでの時間を引き延ばすことができればその間に補助輪を出すなどの転倒防止策を講じることができる。その結果車体の転倒を防止することができる。   With the above configuration, no matter what the abnormal state of the torque state that the drive source gives to the drive wheels, when the abnormality is detected, the drive source only gives the drive wheels the torque for maintaining the vehicle body in an inverted state. The traveling body can be controlled. In other words, when an abnormality is detected, the driving source of the traveling body is operated for the sole purpose of maintaining the vehicle body in an inverted state. The torque that can be output by the drive source can be used only to maintain the vehicle body in an inverted state. Accordingly, there is a possibility that the vehicle body can be maintained in an inverted state. Even if the inverted state cannot be maintained, there is a possibility that the time to fall can be extended. If the time to fall can be extended, measures to prevent falls such as putting out auxiliary wheels during that time can be taken. As a result, the vehicle body can be prevented from falling.

本発明の走行体はさらに、車体に対して上下に移動可能であり、前記駆動輪が接地する接地面に当接することによって停止した車体を支持する支持部材と、支持部材を、速度を調整可能に上下に移動させる支持部材移動部を備えることが好ましい。
ここで支持部材とは補助輪でもよいし、単なる棒状の部材でもよい。
支持部材移動部が支持部材を速度を調整可能に上下に移動させる機能を備えることによって、場合に応じて支持部材を下方に移動させるまでの時間を変化させる作用を生じさせる。
The traveling body of the present invention is further movable up and down with respect to the vehicle body, and the speed of the support member that supports the vehicle body stopped by contacting the grounding surface on which the drive wheel contacts the ground, and the support member can be adjusted. It is preferable to provide a support member moving part that moves the plate up and down.
Here, the support member may be an auxiliary wheel or a simple rod-shaped member.
By providing the support member moving unit with a function of moving the support member up and down so that the speed can be adjusted, an effect of changing the time until the support member is moved downward is generated according to circumstances.

また、異常検出部によって前記異常が検出された場合に、前記支持部材移動部が、車体を支持するために前記支持部材を下方に移動させる速度を、停止した車体を支持するために支持部材を下方に移動させる速度よりも速くすることが好ましい。
ここで通常の走行時には、支持部材移動部は、支持部材が接地面と接触しないように支持部材を接地面から所定距離だけ上方に移動させている。異常が検出されていない場合における走行停止動作時には、支持部材移動部によって支持部材はゆっくりと下方へ移動させられる。支持部材をゆっくり下方へ移動させることによって車体が揺れることを低減させる作用を生じさせる。しかし異常が検出された場合は車体が転倒する可能性がある。そこで支持部材移動部は、支持部材を通常の走行停止動作時よりも高速に下方に移動させるように指示を出力する。車体の転倒前に支持部材を接地面に対して車体を支持可能な位置に移動させる作用を生じさせることができる。よって車体の転倒を防止することができる。
In addition, when the abnormality is detected by the abnormality detection unit, the support member moving unit moves the support member downward to support the vehicle body, and the support member is used to support the stopped vehicle body. It is preferable to make the speed faster than the moving speed downward.
Here, during normal travel, the support member moving unit moves the support member upward by a predetermined distance from the ground surface so that the support member does not contact the ground surface. During the travel stop operation when no abnormality is detected, the support member moving unit slowly moves the support member downward. By slowly moving the support member downward, the vehicle body is prevented from shaking. However, if an abnormality is detected, the vehicle body may fall. Therefore, the support member moving unit outputs an instruction to move the support member downward at a higher speed than during the normal travel stop operation. An action of moving the support member to a position where the vehicle body can be supported with respect to the ground contact surface before the vehicle body falls can be generated. Therefore, it is possible to prevent the vehicle body from falling.

第1制御部は、支持部材が下方に移動した後に、駆動源へ出力する第1トルク指令値を支持部材が前記接地面に当接する方向に車体を傾斜させるための第3トルク指令値に変更することが好ましい。
その際の第3トルク指令値は予め設定された値であってよい。
The first control unit changes the first torque command value output to the drive source after the support member moves downward to a third torque command value for tilting the vehicle body in a direction in which the support member contacts the grounding surface. It is preferable to do.
The third torque command value at that time may be a preset value.

車体を倒立状態に維持する制御では、車体の傾斜角などを検出してフィードバック制御が行われている。全ての駆動輪が正常にフィードバック制御できなくなった場合でも、駆動源に予め設定されたトルクを出力させることができる可能性はある。駆動源が予め設定されたトルク指令値通りに動作するならば、異常が検出された場合に、第1制御部が駆動源に出力する車体を倒立状態に維持するための第1トルク指令値を支持部材が接地面に当接する方向に車体を傾斜させる第3トルク指令値に変更することによって、車体を支持部材側へ傾斜させることができる。その結果、駆動輪と支持部材が接地面に当接して車体が接地面に対して支持される。車体が転倒することを防止することができる。   In control for maintaining the vehicle body in an inverted state, feedback control is performed by detecting the inclination angle of the vehicle body and the like. There is a possibility that a preset torque can be output to the drive source even when all the drive wheels cannot be normally feedback controlled. If the drive source operates according to a preset torque command value, a first torque command value for maintaining the vehicle body output to the drive source by the first control unit in an inverted state when an abnormality is detected. The vehicle body can be tilted toward the support member by changing the third torque command value to tilt the vehicle body in the direction in which the support member comes into contact with the ground contact surface. As a result, the driving wheel and the support member come into contact with the ground surface and the vehicle body is supported with respect to the ground surface. It is possible to prevent the vehicle body from falling.

異常検出部は、駆動輪の回転数に基づく信号、車体の傾斜角に基づく信号、トルク指令値の大きさに基づく信号のうち、少なくとも一つの信号の値が予め定められた許容範囲外である場合に、「駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常」と判断するものであってよい。   The abnormality detection unit has a value of at least one signal out of a predetermined allowable range among a signal based on the rotational speed of the driving wheel, a signal based on the inclination angle of the vehicle body, and a signal based on the magnitude of the torque command value. In this case, it may be determined that “the torque state that the drive source gives to the drive wheels is abnormal”.

本願発明によれば、車体と、夫々の車軸が略同一の直線上に配置された少なくとも2つの駆動輪を有しており、車体を倒立状態に維持しながら走行可能な走行体に対して、異常が発生した場合に走行速度を徐々に減速する制御を行わなくとも車体の転倒を防止することが可能となる。   According to the present invention, the vehicle body and each axle has at least two drive wheels arranged on substantially the same straight line, and with respect to a traveling body capable of traveling while maintaining the vehicle body in an inverted state, It is possible to prevent the vehicle body from falling without performing control for gradually reducing the traveling speed when an abnormality occurs.

実施例の走行体の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the traveling body of an Example. 走行体が駆動輪で接地した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which the traveling body grounded with the driving wheel. 走行体が駆動輪と補助輪で接地した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which the traveling body grounded with the driving wheel and the auxiliary wheel. 走行体の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of a traveling body. 走行体の制御の処理を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process of control of a traveling body. 退避モードの制御の処理を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process of control in evacuation mode.

実施例の主要な特徴を列記する。
(第1形態) 夫々の駆動輪にトルクを与える駆動源は、夫々の駆動輪に対して夫々独立にトルクを与える一対の駆動源で構成されていることが好ましい。一対の駆動源で構成されていれば、いずれかの駆動源に異常が発生した場合、正常に動作する駆動源だけで車体が倒立するまでの時間を引き延ばすことができるからである。
The main features of the examples are listed.
(First Form) It is preferable that the drive source that applies torque to each drive wheel is composed of a pair of drive sources that apply torque independently to each drive wheel. This is because, if an abnormality occurs in any one of the drive sources, it is possible to extend the time until the vehicle body is inverted only by the drive source that operates normally if the drive source is constituted by a pair of drive sources.

図面を参照して実施例を詳細に説明する。図1は、本実施例の走行体10の全体構成を模式的に示している。走行体10は、車体12と、車体12に設けられている第1駆動輪34と第2駆動輪44と補助輪26を備えている。第1駆動輪34と第2駆動輪44は、同一の第1車軸C1の回りに回転可能となっている。
補助輪26は、補助輪支持部材30の一方の端部で第2車軸C2の回りに回転可能に支持されている。補助輪支持部材30の他方の端部は、補助輪移動部28を介して車体12に連結されている。補助輪移動部28は、走行体10を第1駆動輪34と第2駆動輪44で接地する倒立状態に制御する場合には補助輪26を図1に2点鎖線で示す位置に移動させる。走行体を駆動輪34と44で接地させた状態を「車体12が倒立状態である」という表現を用いる。また、補助輪26を図1に2点鎖線で示す位置に移動させた状態を「補助輪26が倒立姿勢位置にある」と称することにする。
一方、走行体10を駆動輪34と44と補助輪26で接地させる場合には補助輪26を図1に実線で示す位置に移動させる。補助輪26を図1に実線で示した位置に移動させて、走行体10を第1駆動輪34と第2駆動輪44と補助輪26で接地可能な状態にあるときを「補助輪26が三輪姿勢位置にある」と称することにする。
走行体10には、人が着席可能な搭乗シート22が設けられている。走行体10は、人を乗せて走行することができる。
走行体10は、第1駆動輪34を駆動する第1モータ32と、第2駆動輪44を駆動する第2モータ42と、両モータ32、42に電力を供給するバッテリモジュール40を備えている。走行体10では、各駆動輪34、44のそれぞれに駆動源であるモータ32、42が用意されており、各駆動輪34、44のそれぞれが独立して駆動する構成となっている。また、第1モータ32には第1モータ32が過熱状態となって仕様上の最大トルクが出力できなくなることを検出するための第1温度センサ35が備えられている。同様に第2モータ42にも第2温度センサ45が備えられている。
Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the traveling body 10 of this embodiment. The traveling body 10 includes a vehicle body 12, first drive wheels 34, second drive wheels 44, and auxiliary wheels 26 provided on the vehicle body 12. The first drive wheel 34 and the second drive wheel 44 are rotatable around the same first axle C1.
The auxiliary wheel 26 is supported at one end of the auxiliary wheel support member 30 so as to be rotatable around the second axle C2. The other end of the auxiliary wheel support member 30 is connected to the vehicle body 12 via the auxiliary wheel moving unit 28. The auxiliary wheel moving unit 28 moves the auxiliary wheel 26 to a position indicated by a two-dot chain line in FIG. 1 when the traveling body 10 is controlled in an inverted state in which the traveling body 10 is grounded by the first driving wheel 34 and the second driving wheel 44. A state in which the traveling body is grounded by the drive wheels 34 and 44 is expressed as “the vehicle body 12 is in an inverted state”. The state in which the auxiliary wheel 26 is moved to the position indicated by the two-dot chain line in FIG. 1 is referred to as “the auxiliary wheel 26 is in the inverted posture position”.
On the other hand, when the traveling body 10 is grounded by the drive wheels 34 and 44 and the auxiliary wheel 26, the auxiliary wheel 26 is moved to a position indicated by a solid line in FIG. When the auxiliary wheel 26 is moved to the position indicated by the solid line in FIG. 1 and the traveling body 10 is in a state where it can be grounded by the first driving wheel 34, the second driving wheel 44, and the auxiliary wheel 26, It is referred to as “in the three-wheel posture position”.
The traveling body 10 is provided with a boarding seat 22 on which a person can sit. The traveling body 10 can travel with a person on it.
The traveling body 10 includes a first motor 32 that drives the first drive wheels 34, a second motor 42 that drives the second drive wheels 44, and a battery module 40 that supplies power to both the motors 32 and 42. . In the traveling body 10, motors 32 and 42 as drive sources are prepared for the drive wheels 34 and 44, respectively, and the drive wheels 34 and 44 are driven independently. Further, the first motor 32 is provided with a first temperature sensor 35 for detecting that the first motor 32 is overheated and cannot output a maximum torque in the specification. Similarly, the second motor 42 is provided with a second temperature sensor 45.

走行体10は、第1モータ32、第2モータ42および補助輪移動部28の動作を制御する制御モジュール14と、走行体10の搭乗者が操作する操作モジュール20を備えている。制御モジュール14は、走行体10の搭乗者が操作モジュール20に加えた操作に追従して、第1モータ32と第2モータ42と補助輪移動部28の動作を制御する。制御モジュール14はまた、車体12を倒立状態に維持する制御も行う。   The traveling body 10 includes a control module 14 that controls operations of the first motor 32, the second motor 42, and the auxiliary wheel moving unit 28, and an operation module 20 that is operated by a passenger of the traveling body 10. The control module 14 controls the operations of the first motor 32, the second motor 42, and the auxiliary wheel moving unit 28 following the operation applied to the operation module 20 by the passenger of the traveling body 10. The control module 14 also performs control to maintain the vehicle body 12 in an inverted state.

走行体10は、車体12の傾斜角速度を検出するジャイロ38と、走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサ39と、第1駆動輪34の回転角を検出する第1エンコーダ36と、第2駆動輪44の回転角を検出する第2エンコーダ46を備えている。車体12の傾斜角速度とは、車体12の傾斜角の変化速度である。車体12の傾斜角とは、車体12の第1車軸C1回りの回転角を、鉛直方向に対する傾きによって示すものである。本実施例では、駆動輪34と44を除いた走行体10の重心が第1車軸C1の鉛直上方に位置する状態を傾斜角の基準(傾斜角がゼロ)とし、車体12が図1に実線で示した補助輪26の側に傾く方向を傾斜角の正方向とする。なお、車体12に搭乗者が乗った場合には搭乗者を含み、駆動輪34と44を除いた走行体10の重心の位置を「走行体の重心位置」とする。
また、各駆動輪34、44の回転角とは、各駆動輪34、44の車体12に対する相対回転角である。
また加速度センサ39は車体の上下方向の加速度を検出する。加速度センサの出力の変化が許容範囲を超えた場合に走行体10が想定外の悪路(凸凹道)を走行していることを検出するためである。
The traveling body 10 includes a gyro 38 that detects the inclination angular velocity of the vehicle body 12, an acceleration sensor 39 that detects the vertical acceleration of the traveling body, a first encoder 36 that detects the rotation angle of the first drive wheel 34, A second encoder 46 for detecting the rotation angle of the two drive wheels 44 is provided. The inclination angle speed of the vehicle body 12 is a change speed of the inclination angle of the vehicle body 12. The inclination angle of the vehicle body 12 indicates the rotation angle of the vehicle body 12 around the first axle C1 by the inclination with respect to the vertical direction. In the present embodiment, the state where the center of gravity of the traveling body 10 excluding the drive wheels 34 and 44 is positioned vertically above the first axle C1 is used as a reference for the inclination angle (the inclination angle is zero), and the vehicle body 12 is shown by a solid line in FIG. The direction inclined toward the auxiliary wheel 26 shown in FIG. When a passenger rides on the vehicle body 12, the position of the center of gravity of the traveling body 10 including the passenger and excluding the drive wheels 34 and 44 is defined as “the center of gravity position of the traveling body”.
The rotation angles of the drive wheels 34 and 44 are relative rotation angles of the drive wheels 34 and 44 with respect to the vehicle body 12.
The acceleration sensor 39 detects the acceleration in the vertical direction of the vehicle body. This is because when the change in the output of the acceleration sensor exceeds the allowable range, it is detected that the traveling body 10 is traveling on an unexpected rough road (an uneven road).

操作モジュール20には、操作レバー18が設けられている。操作レバー18は、搭乗者が走行体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18の操作量を調整することによって走行体10の走行速度を調整することができる。また搭乗者は、操作レバー18の操作方向を調整することによって走行体10の走行方向を調整することができる。走行体10は、操作レバー18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。   The operation module 20 is provided with an operation lever 18. The operation lever 18 is an operation member for the passenger to adjust the traveling speed and traveling direction of the traveling body 10. The passenger can adjust the traveling speed of the traveling body 10 by adjusting the operation amount of the operation lever 18. The passenger can adjust the traveling direction of the traveling body 10 by adjusting the operating direction of the operation lever 18. The traveling body 10 can turn forward, stop, reverse, turn left, turn right, turn left, turn right according to the operation applied to the operation lever 18.

図2は、走行体10が両駆動輪34、44で接地した倒立状態を模式的に示している。図2に示すように倒立状態では、補助輪26は補助輪移動部28と補助輪支持部材30によって車体12の内側上方に移動されている。即ち図2の補助輪26は倒立姿勢位置にある。   FIG. 2 schematically shows an inverted state in which the traveling body 10 is grounded by both drive wheels 34 and 44. As shown in FIG. 2, in the inverted state, the auxiliary wheel 26 is moved to the upper inside of the vehicle body 12 by the auxiliary wheel moving unit 28 and the auxiliary wheel support member 30. That is, the auxiliary wheel 26 in FIG. 2 is in the inverted posture position.

図2中のθ2は第2駆動輪44の回転角を示している。第2駆動輪44の回転角θ2は車体12備えられた第2エンコーダ46によって検出される。なお、第1駆動輪34(図2には図示を省略)の回転角をθ1と記すことがある。第1駆動輪34の回転角θ1は、車体12備えられた第1エンコーダ36(図2には図示を省略)によって検出される。   2 indicates the rotation angle of the second drive wheel 44. In FIG. The rotation angle θ2 of the second drive wheel 44 is detected by a second encoder 46 provided on the vehicle body 12. The rotation angle of the first drive wheel 34 (not shown in FIG. 2) may be denoted as θ1. The rotation angle θ1 of the first drive wheel 34 is detected by a first encoder 36 (not shown in FIG. 2) provided on the vehicle body 12.

図2において、符号Gは駆動輪34、34を除いた走行体10の重心位置を示す。ηは車体12の傾斜角を表している。車体12の傾斜角ηは、第1車軸C1と駆動輪34、34を除いた走行体10の重心位置Gを結ぶ直線Lと第1車軸C1を通る鉛直線Sとがなす角度である。そして重心位置Gが第1車軸C1を通る鉛直線S上に位置する状態を傾斜角の基準(傾斜角がゼロ)とし、車体12が図1に実線で示した補助輪26の側に傾く方向を傾斜角の正方向とする。傾斜角ηは車体10に備えられたジャイロ38(図2では図示を省略)が検出する車体の角速度dηを積分して求められる。
ここで、図2に示すように傾斜角ηが正の値であると、重力によって重心位置G回りに作用するモーメントにより車体12は何も制御しなければ図2の紙面上で右側へ転倒してしまう。傾斜角ηが負の値の場合でも車体12は何も制御しなければ図2の紙面上で左側へ転倒してしまう。
走行体10の制御モジュール14は、車体12が転倒しないように駆動輪34、44にトルクを与えるモータ32、42を制御する。具体的には車体12が傾斜している方向へ駆動輪34、44を進めるように制御する。そうすると走行体10の運動によって重心位置Gを第1車軸C1の鉛直上方に戻すようにモーメントが作用する。制御モジュール14は、車体12の傾斜角ηがゼロとなるように上記制御を常に行うことによって車体12を倒立状態に維持することができる。
即ち、「車体が倒立状態にある」とは、接地面に対して車体を支持する部材が主として略同軸上に配置されている一対の駆動輪であり、その駆動輪にトルクを適切に付与し、車体が鉛直方向に対してなす傾斜角の絶対値がある一定の値を超えて増加しないように保たれている状態にある、ことをいう。
In FIG. 2, the symbol G indicates the position of the center of gravity of the traveling body 10 excluding the drive wheels 34 and 34. η represents the inclination angle of the vehicle body 12. The inclination angle η of the vehicle body 12 is an angle formed by a straight line L connecting the center of gravity G of the traveling body 10 excluding the first axle C1 and the drive wheels 34 and 34 and a vertical line S passing through the first axle C1. The state in which the center of gravity position G is located on the vertical line S passing through the first axle C1 is taken as a reference for the inclination angle (the inclination angle is zero), and the vehicle body 12 is inclined toward the auxiliary wheel 26 shown by the solid line in FIG. Is the positive direction of the tilt angle. The inclination angle η is obtained by integrating the angular velocity dη of the vehicle body detected by a gyro 38 (not shown in FIG. 2) provided in the vehicle body 10.
Here, if the inclination angle η is a positive value as shown in FIG. 2, the vehicle body 12 falls to the right on the paper surface of FIG. 2 if nothing is controlled by the moment acting around the center of gravity G due to gravity. End up. Even when the inclination angle η is a negative value, the vehicle body 12 falls to the left on the paper surface of FIG.
The control module 14 of the traveling body 10 controls the motors 32 and 42 that apply torque to the drive wheels 34 and 44 so that the vehicle body 12 does not fall. Specifically, the drive wheels 34 and 44 are controlled to advance in the direction in which the vehicle body 12 is inclined. Then, a moment acts so that the center of gravity position G is returned to the vertically upper side of the first axle C1 by the movement of the traveling body 10. The control module 14 can maintain the vehicle body 12 in an inverted state by always performing the above control so that the inclination angle η of the vehicle body 12 becomes zero.
In other words, “the vehicle body is in an inverted state” is a pair of drive wheels in which members that support the vehicle body with respect to the ground contact surface are arranged substantially coaxially, and torque is appropriately applied to the drive wheels. This means that the absolute value of the tilt angle that the vehicle body makes with respect to the vertical direction is maintained so as not to increase beyond a certain value.

図3は、走行体10が両駆動輪34、44と補助輪28で接地した状態を模式的に示している。この状態を三輪接地状態と称する。図2に示すように三輪接地状態では、補助輪26は補助輪移動部28と補助輪支持部材30によって倒立状態の補助輪26の位置よりも車体12の下方に移動されている。即ち三輪接地状態となる場合には補助輪26は三輪姿勢位置に移動する。
このときは重心位置Gの接地面への投影点が駆動輪34、44の接地点と補助輪26の接地点で構成される領域内にあるので車体12は転倒することはない。別言すれば、車体は駆動輪34、44の接地点と補助輪26の接地点(これら3つの接地点は一つの直線上には並ばない3点となる)で接地面に対して支持されるので転倒することはない。
FIG. 3 schematically shows a state in which the traveling body 10 is grounded by the drive wheels 34 and 44 and the auxiliary wheel 28. This state is referred to as a three-wheel grounding state. As shown in FIG. 2, in the three-wheel grounding state, the auxiliary wheel 26 is moved below the vehicle body 12 from the position of the inverted auxiliary wheel 26 by the auxiliary wheel moving unit 28 and the auxiliary wheel support member 30. In other words, the auxiliary wheel 26 moves to the three-wheel posture position when the three-wheel grounding state is reached.
At this time, since the projection point of the gravity center position G on the ground contact surface is within the area formed by the ground contact points of the drive wheels 34 and 44 and the ground contact point of the auxiliary wheel 26, the vehicle body 12 does not fall down. In other words, the vehicle body is supported with respect to the ground plane at the ground point of the drive wheels 34 and 44 and the ground point of the auxiliary wheel 26 (the three ground points are not arranged on one straight line). So it won't fall.

走行体10は、三輪接地状態を維持しながら、走行、旋回、静止することもできる。ここで、図3中のηzは、走行体10が水平面上において三輪接地状態をとるときの車体12の傾斜角を示している。この角度ηzを、補助輪予定接地傾斜角ということがある。実際に走行体10が三輪接地状態となる場合の車体12の傾斜角は、走行面の傾斜や凹凸によって変化することから、常に補助輪予定接地傾斜角ηzになるとは限られない。   The traveling body 10 can also travel, turn, and stand still while maintaining the three-wheel ground contact state. Here, ηz in FIG. 3 indicates an inclination angle of the vehicle body 12 when the traveling body 10 is in a three-wheel grounding state on a horizontal plane. This angle ηz may be referred to as the auxiliary wheel planned ground inclination angle. Since the inclination angle of the vehicle body 12 when the traveling body 10 is actually in the three-wheel grounding state changes depending on the inclination or unevenness of the traveling surface, it is not always the planned auxiliary wheel grounding inclination angle ηz.

次に走行体10の制御系について説明する。図4に、図1に示した走行体10のブロック図を示す。なお、制御モジュール14は、例えば搭乗シート22のリクライニング角度など走行体10について様々な制御を行うが図4の制御モジュール14内には駆動に関する部分のみを示してある。
制御モジュール14内には、安定化用制御部50と走行用制御部52と異常検出部58と異常時処理部60が備えられている。
Next, the control system of the traveling body 10 will be described. FIG. 4 is a block diagram of the traveling body 10 shown in FIG. Note that the control module 14 performs various controls on the traveling body 10 such as the reclining angle of the boarding seat 22, but only the portion related to driving is shown in the control module 14 of FIG.
In the control module 14, a stabilization control unit 50, a travel control unit 52, an abnormality detection unit 58, and an abnormality processing unit 60 are provided.

安定化用制御部50は、車体12に備えられたジャイロ38から車体の角速度dηを取得する。また車体に備えられた第1エンコーダ36から第1駆動輪34の回転角θ1を取得する。さらに車体に備えられた第2エンコーダ46から第2駆動輪44の回転角θ2を取得する。
安定化用制御部50は、取得した車体の傾斜角速度dηを積分して車体の傾斜角ηを計算する。また駆動輪34、44の回転角θ1、θ2を微分して駆動輪34、44の回転角速度dθ1、dθ2を計算する。
安定化用制御部50は、車体12の傾斜角ηと傾斜角速度dηおよび駆動輪34、44の回転角θ1、θ2と回転角速度dθ1、dθ2から、図2で説明したように車体12を倒立状態に維持するために駆動輪34、44が発生すべきトルクを計算してそのトルク指令値(安定化用トルク指令値と称する)を第1モータ32と第2モータ42へ出力する。ここで安定化用制御部50が第1モータ32へ与える安定化用トルク指令値をτS1と称する。同様に安定化用制御部50が第2モータ42へ与える安定化用トルク指令値をτS2と称する。なお、図4に示した(τE1)と(τE2)の意味については後述する。
安定化用制御部50は、車体12の傾斜角速度dηと駆動輪34、44の回転角θ1、θ2を取得してモータ32、42への安定化用トルク指令値を出力するフィードバック制御系が構成されている。図4に符号56で示す線がフィードバックループを表す。
The stabilization control unit 50 acquires the angular velocity dη of the vehicle body from the gyro 38 provided on the vehicle body 12. Further, the rotation angle θ1 of the first driving wheel 34 is acquired from the first encoder 36 provided in the vehicle body. Further, the rotation angle θ2 of the second drive wheel 44 is acquired from the second encoder 46 provided in the vehicle body.
The stabilization control unit 50 integrates the acquired vehicle body inclination angular velocity dη to calculate the vehicle body inclination angle η. Further, the rotational angles θ 1 and θ 2 of the drive wheels 34 and 44 are differentiated to calculate the rotational angular velocities dθ 1 and dθ 2 of the drive wheels 34 and 44.
The stabilization control unit 50 inverts the vehicle body 12 from the inclination angle η and the inclination angular velocity dη of the vehicle body 12 and the rotation angles θ1 and θ2 and the rotation angular velocities dθ1 and dθ2 of the drive wheels 34 and 44 as described with reference to FIG. The torque to be generated by the drive wheels 34 and 44 to maintain the torque is calculated, and the torque command value (referred to as a stabilization torque command value) is output to the first motor 32 and the second motor 42. Here, the stabilization torque command value given to the first motor 32 by the stabilization controller 50 is referred to as τS1. Similarly, the stabilization torque command value given to the second motor 42 by the stabilization controller 50 is referred to as τS2. The meanings of (τE1) and (τE2) shown in FIG. 4 will be described later.
The stabilization control unit 50 includes a feedback control system that acquires the inclination angular velocity dη of the vehicle body 12 and the rotation angles θ1 and θ2 of the drive wheels 34 and 44 and outputs a stabilization torque command value to the motors 32 and 42. Has been. A line indicated by reference numeral 56 in FIG. 4 represents a feedback loop.

一方、制御モジュール14内の走行用制御部52は、搭乗者が操作した操作レバー18からの信号に基づいて、走行体10を搭乗者の意図する方向へ走行させるためにモータ32、42が発生すべきトルク(走行用トルク指令値)を計算する。走行用制御部52が出力するτM1は第1モータ32への走行用トルク指令値であり、τM2は第2モータ42への走行用トルク指令値である。   On the other hand, the traveling control unit 52 in the control module 14 generates motors 32 and 42 to travel the traveling body 10 in the direction intended by the passenger based on the signal from the operation lever 18 operated by the passenger. Calculate the torque (travel torque command value) to be used. ΤM1 output from the traveling control unit 52 is a traveling torque command value for the first motor 32, and τM2 is a traveling torque command value for the second motor 42.

安定化用トルク指令値τS1と走行用トルク指令値τM1は加算器54aで加算されて第1モータ32へ出力される。安定化用トルク指令値τS2と走行用トルク指令値τM2は加算器54bで加算されて第2モータ42へ出力される。夫々のモータ32、42は、安定化用トルク指令値と走行用トルク指令値の加算値を最終的なトルク指令値として駆動輪34、44を駆動する。   The stabilization torque command value τS1 and the running torque command value τM1 are added by the adder 54a and output to the first motor 32. The stabilization torque command value τS2 and the running torque command value τM2 are added by the adder 54b and output to the second motor 42. Each of the motors 32 and 42 drives the drive wheels 34 and 44 using the addition value of the stabilization torque command value and the running torque command value as a final torque command value.

走行用制御部52は、操作レバー18の操作量に基づいて走行用トルク指令値τM1、τM2を計算してモータ32、42に出力している。
一方安定化用制御部50は、車体12の傾斜角速度dηと駆動輪34、44の回転角θ1、θ2をフィードバックして車体12の倒立状態を維持するための安定化用トルク指令値τS1、τS2を計算してモータ32、42に出力している。
即ち本実施例の走行体10の安定化用制御部50は、走行用制御部52の出力する走行用トルク指令値τM1、τM2に関わらず、常に車体12の倒立状態を維持するようにフィードバック制御が行われている。このことは別言すれば、安定化用制御部50は、走行用トルク指令値τM1、τM2による車体12の傾斜角ηの変化をいわば外乱による変化と捉えて車体12の倒立状態を維持するように制御を行っている。本実施例では、安定化用制御部50が走行用トルク指令値によって生じる車体12の傾斜角ηの変化を一種の外乱として扱うことで、安定化用制御部50と走行用制御部52を独立した制御系として構築することを可能にしている。
The traveling control unit 52 calculates traveling torque command values τM1 and τM2 based on the operation amount of the operation lever 18 and outputs them to the motors 32 and 42.
On the other hand, the stabilization control unit 50 feeds back the inclination angular velocity dη of the vehicle body 12 and the rotation angles θ1 and θ2 of the drive wheels 34 and 44 to maintain the vehicle body 12 in an inverted state so that the stabilization torque command values τS1 and τS2 are maintained. Is calculated and output to the motors 32 and 42.
That is, the stabilization control unit 50 of the traveling body 10 according to the present embodiment performs feedback control so that the vehicle body 12 is always maintained in an inverted state regardless of the traveling torque command values τM1 and τM2 output from the traveling control unit 52. Has been done. In other words, the stabilization controller 50 maintains the inverted state of the vehicle body 12 by regarding the change in the inclination angle η of the vehicle body 12 due to the running torque command values τM1 and τM2 as a change due to a disturbance. Control. In this embodiment, the stabilization control unit 50 treats the change in the inclination angle η of the vehicle body 12 caused by the travel torque command value as a kind of disturbance, so that the stabilization control unit 50 and the travel control unit 52 are made independent. It is possible to construct as a controlled system.

制御モジュール14に備えられた異常検出部58は、安定化用制御部50および走行用制御部52内の各信号を監視し、各信号の値に異常がないかをチェックする。即ち、異常検出部58は、駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常を検出する。ここで各信号の値とは、例えば、操作レバー18からの信号の値、ジャイロ38からの車体傾斜角速度dηの値、エンコーダ36、46からの駆動輪34、44の回転角θ1、θ2の値、又は安定化用制御部50内で計算される車体傾斜角η、駆動輪34、44の回転角速度dθ1、dθ2、安定化用制御部50内で計算される安定化用トルク指令値τS1、τS2、走行用制御部52内で計算される走行用トルク指令値τM1、τM2などである。また、安定化用制御部50で駆動輪34、44の回転角速度dθ1、dθ2を微分して駆動輪34、44の回転角加速度ddθ1、ddθ2を計算し、計算された回転角加速度ddθ1、ddθ2の値についても異常がないかチェックすることも好適である。
なお、異常検出部58が取得する操作レバー18からの信号の値、走行用制御部52内で計算される走行用トルク指令値τM1、τM2は、図4において走行用制御部52から異常検出部58へ向って伸びている矢印で示される。また、異常検出部58が取得する車体傾斜角速度dη、車体傾斜角η、駆動輪34、44の回転角θ1、θ2、駆動輪34、44の回転角速度dθ1、dθ2および回転角加速度ddθ1、ddθ2、安定化用制御部50内で計算される安定化用トルク指令値τS1、τS2は図4において安定化用制御部50から異常検出部58へ向って伸びている矢印で示される。
また、その他にも、異常検出部58は、第1モータ32の温度を検出する第1温度センサ35や第2モータ42の温度を検出する第2温度センサ45の検出値や車体12に備えられた加速度センサ39の出力も取得する。なお、図4において第1温度センサ35から「丸印内に1」と表現されている記号(以下(1)と記載する)へ伸びている線は、異常検出部58へ矢印が伸びている(1)に対応する。即ち、第1温度センサ35から異常検出部58へ信号線が接続されていることを示している。図4における「丸印内に2」の記号および「丸印内に3」の記号も同様に各信号が異常検出部58へ接続されていることを示している。
異常検出部58が取得した夫々の値には許容範囲が設けられており、異常検出部58は、ある信号の値がその許容範囲を超えた場合に異常であると判断する。また、夫々の値の許容範囲は、他の信号の値に依存して変化するものであってもよい。例えば、加速度センサ39が検出する車体12の上下方向の加速度の値が大きくなるにつれて車体傾斜角ηの許容範囲が小さくなるように設定されていてもよい。車体12の上下方向の加速度が大きくなるにつれて車体12を倒立状態に維持することが難しくなるからである。
なお、走行体10の上下方向の加速度の変動幅が許容範囲を超えた場合とは、走行体が予期しない悪路を走行している状態であると推定される。本実施例では、走行体10の上下方向の加速度の変動幅が許容範囲を超えた場合なども「駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常」の概念に含まれる。
The abnormality detection unit 58 provided in the control module 14 monitors each signal in the stabilization control unit 50 and the traveling control unit 52 and checks whether there is an abnormality in the value of each signal. That is, the abnormality detection unit 58 detects an abnormality in the torque state that the drive source applies to the drive wheels. Here, the value of each signal is, for example, the value of the signal from the operation lever 18, the value of the vehicle body inclination angular velocity dη from the gyro 38, the value of the rotation angles θ1, θ2 of the drive wheels 34, 44 from the encoders 36, 46. Or the vehicle body inclination angle η calculated in the stabilization controller 50, the rotational angular velocities dθ1 and dθ2 of the drive wheels 34 and 44, and the stabilization torque command values τS1 and τS2 calculated in the stabilization controller 50. , Running torque command values τM1, τM2 and the like calculated in the running control unit 52. Further, the stabilization controller 50 differentiates the rotational angular velocities dθ1 and dθ2 of the driving wheels 34 and 44 to calculate the rotational angular accelerations ddθ1 and ddθ2 of the driving wheels 34 and 44, and calculates the calculated rotational angular accelerations ddθ1 and ddθ2. It is also preferable to check whether the value is abnormal.
Note that the value of the signal from the operating lever 18 acquired by the abnormality detection unit 58 and the traveling torque command values τM1 and τM2 calculated in the traveling control unit 52 are obtained from the traveling control unit 52 and the abnormality detection unit in FIG. Indicated by an arrow extending toward 58. Further, the vehicle body inclination angular velocity dη, the vehicle body inclination angle η, the rotation angles θ1 and θ2 of the drive wheels 34 and 44, the rotation angular velocities dθ1 and dθ2 of the drive wheels 34 and 44, and the rotation angular accelerations ddθ1 and ddθ2, Stabilization torque command values τS1 and τS2 calculated in the stabilization control unit 50 are indicated by arrows extending from the stabilization control unit 50 toward the abnormality detection unit 58 in FIG.
In addition, the abnormality detection unit 58 is provided in the detection value of the first temperature sensor 35 that detects the temperature of the first motor 32 and the detection value of the second temperature sensor 45 that detects the temperature of the second motor 42 and the vehicle body 12. The output of the acceleration sensor 39 is also acquired. In FIG. 4, the line extending from the first temperature sensor 35 to the symbol expressed as “1 in a circle” (hereinafter referred to as (1)) has an arrow extending to the abnormality detection unit 58. Corresponds to (1). That is, the signal line is connected from the first temperature sensor 35 to the abnormality detection unit 58. Similarly, the symbols “2 in circles” and “3 in circles” in FIG. 4 indicate that each signal is connected to the abnormality detection unit 58.
Each value acquired by the abnormality detection unit 58 has an allowable range, and the abnormality detection unit 58 determines that the value is abnormal when the value of a certain signal exceeds the allowable range. Further, the allowable range of each value may change depending on the value of another signal. For example, the allowable range of the vehicle body inclination angle η may be set to be smaller as the value of the acceleration in the vertical direction of the vehicle body 12 detected by the acceleration sensor 39 increases. This is because it becomes difficult to maintain the vehicle body 12 in an inverted state as the acceleration in the vertical direction of the vehicle body 12 increases.
In addition, it is estimated that the case where the fluctuation range of the vertical acceleration of the traveling body 10 exceeds the allowable range is a state where the traveling body travels on an unexpected rough road. In the present embodiment, the case where the fluctuation range of the vertical acceleration of the traveling body 10 exceeds the allowable range is also included in the concept of “abnormal torque state applied to the driving wheels by the driving source”.

何らかの異常が検出された場合、異常検出部58は車体12の転倒を防止するように安定化用制御部50、走行用制御部52および補助輪駆動源28に対して指示を与える。何らかの異常が検出された場合に異常検出部58が各機器に指示を与える処理を退避モード処理と称することにする。具体的には走行用制御部52に対して走行用トルク指令値の出力を停止するように指示を与え、補助輪移動部28に対して補助輪26を三輪姿勢位置に移動させるように指示を与える。退避モード処理については次に図5と図6に基づいて詳細に説明する。   When any abnormality is detected, the abnormality detection unit 58 gives an instruction to the stabilization control unit 50, the traveling control unit 52, and the auxiliary wheel drive source 28 so as to prevent the vehicle body 12 from overturning. A process in which the abnormality detection unit 58 gives an instruction to each device when any abnormality is detected is referred to as a save mode process. Specifically, an instruction is given to the traveling control unit 52 to stop the output of the traveling torque command value, and an instruction is issued to the auxiliary wheel moving unit 28 to move the auxiliary wheel 26 to the three-wheel posture position. give. Next, the save mode processing will be described in detail with reference to FIGS.

図5は通常時(異常が検出されていないとき)のサンプリング毎の制御モジュール14内での処理の流れを説明するフローチャート図である。
通常時には制御サンプリング毎にステップS100で走行体10の駆動に関わる状態量を取得する。ここで状態量とは具体的にはジャイロ38が検出する車体12の傾斜角速度dηやエンコーダ36、46が検出する駆動輪34、44の回転角θ1、θ2である。またステップS100では、取得した車体傾斜角速度dηから車体傾斜角ηを求める計算および取得した回転角θ1、θ2から回転角速度dθ1、dθ2や回転角加速度ddθ1、ddθ2を計算する処理も含まれる。計算によって求められた車体傾斜角η、回転角速度dθ1、dθ2も「状態量」に含まれる。また、異常検出部58が取得する温度センサ35、45の検出値や車体12に備えられた加速度センサ39の出力も「状態量」として取得する。ステップS100の処理はジャイロ38、エンコーダ36、46、温度センサ35、45、加速度センサ39および安定化用制御部50によって実行される。
次にステップS102で操作レバー18から出力される操作量を取得する。次にステップS104では、ステップS102で取得した操作量に基づいて走行体10を走行(旋回を含む)させるための走行用トルク指令値τM1、τM2を計算する。ステップS102とステップS104の処理は図4に示す走行用制御部52によって実行される。
次にステップS106ではステップS100で取得した状態量に基づいて車体12を倒立状態に維持するための安定化用トルク指令値τS1、τS2を計算する。ステップS106の処理は図4に示す安定化用制御部50によって実行される。
次にステップS108で各信号の値が異常でないかをチェックする。この処理は図4に示す異常検出部58によって実行される。異常か否か判断する対象となる物理量は、ステップS100で取得した状態量、ステップS102で取得した操作量の他に、ステップS104で計算された走行用トルク指令値τM1、τM2の値およびステップS106で計算された安定化用トルク指令値τS1、τS2の値も含まれる。
異常が検出されなかった場合(ステップS108:NO)には次にステップS110で各モータ32、42に対してトルク指令値が出力される。第1モータ32へのトルク指令値は安定化用トルク指令値τS1と走行用トルク指令値τM1を加算したものであり、第2モータ42へのトルク指令値は安定化用トルク指令値τS2と走行用トルク指令値τM2を加算したものである。夫々のモータ32、42がトルク指令値に追従して動作することによって、走行体10は倒立状態を維持しながら操作レバー18の操作量に応じて走行することができる。以上の処理をサンプリング毎に繰り返す。
一方ステップS108で何らかの異常が検出された場合にはステップS112に移り、車体12の転倒を防止するための退避モード処理が行われる。このとき、図4に示す異常検出部58から異常時処理部60へ異常があったことが通知される。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of processing in the control module 14 for each sampling at the normal time (when no abnormality is detected).
In normal times, a state quantity relating to driving of the traveling body 10 is acquired at step S100 for each control sampling. Here, the state quantities are specifically the angular velocity dη of the vehicle body 12 detected by the gyro 38 and the rotation angles θ1 and θ2 of the drive wheels 34 and 44 detected by the encoders 36 and 46. Further, in step S100, calculation for obtaining the vehicle body inclination angle η from the acquired vehicle body inclination angular velocity dη and processing for calculating the rotation angular velocities dθ1 and dθ2 and the rotation angular accelerations ddθ1 and ddθ2 from the acquired rotation angles θ1 and θ2 are also included. The vehicle body inclination angle η and the rotational angular velocities dθ1 and dθ2 obtained by the calculation are also included in the “state quantity”. Further, the detection values of the temperature sensors 35 and 45 acquired by the abnormality detection unit 58 and the output of the acceleration sensor 39 provided in the vehicle body 12 are also acquired as “state quantities”. The processing in step S100 is executed by the gyro 38, the encoders 36 and 46, the temperature sensors 35 and 45, the acceleration sensor 39, and the stabilization control unit 50.
Next, the operation amount output from the operation lever 18 is acquired at step S102. Next, in step S104, traveling torque command values τM1 and τM2 for causing the traveling body 10 to travel (including turning) are calculated based on the operation amount acquired in step S102. The processing in step S102 and step S104 is executed by the traveling control unit 52 shown in FIG.
Next, in step S106, stabilization torque command values τS1, τS2 for maintaining the vehicle body 12 in an inverted state are calculated based on the state quantity acquired in step S100. The process of step S106 is executed by the stabilization control unit 50 shown in FIG.
In step S108, it is checked whether the value of each signal is abnormal. This process is executed by the abnormality detection unit 58 shown in FIG. The physical quantity to be determined as to whether or not it is abnormal is not only the state quantity acquired in step S100 and the operation quantity acquired in step S102, but also the values of the running torque command values τM1 and τM2 calculated in step S104 and step S106. The stabilization torque command values τS1 and τS2 calculated in (1) are also included.
If no abnormality is detected (step S108: NO), torque command values are output to the motors 32 and 42 in step S110. The torque command value for the first motor 32 is the sum of the stabilization torque command value τS1 and the running torque command value τM1, and the torque command value for the second motor 42 is the running torque command value τS2 and the running torque command value. The torque command value τM2 is added. When the motors 32 and 42 operate following the torque command value, the traveling body 10 can travel according to the operation amount of the operation lever 18 while maintaining the inverted state. The above processing is repeated for each sampling.
On the other hand, if any abnormality is detected in step S108, the process proceeds to step S112, and a retreat mode process for preventing the vehicle body 12 from falling is performed. At this time, the abnormality detection unit 58 shown in FIG. 4 notifies the abnormality processing unit 60 of the abnormality.

図6に退避モード処理のフローチャート図を示す。
退避モードではまずステップS200で走行用トルク指令値の出力を停止する。この処理は図4の異常時処理部60から走行用制御部52に走行用トルク指令値の出力を停止するように指示が出力されることによって実行される。
次にステップS202では検出された異常が左右の駆動系が共に異常であるか否かを判断する。これは異常検出部58が検出した異常の種類によって判断される。例えば、第1エンコーダ32が検出する第1駆動輪34の回転角速度dθ1の値が異常、即ち、dθ1の値が予め設定されている許容範囲外であれば、第1駆動輪34側の駆動系のみが異常であると判断できる。一方、駆動輪34、44の回転角速度dθ1、dθ2の値が共に許容範囲外であれば、左右の駆動系ともに異常であると判断できる。
なお、ステップS202において左右の駆動系が共に異常であるか、又は片方の駆動系のみが異常であるか判断できない場合には、より安全な対処を行うべく左右輪の駆動系ともに異常であると判断する。例えば操作レバー18(図4参照)からの出力値が異常であった場合などは左右輪のいずれかが異常であるか判断できないのでその場合にはステップS202は左右輪の駆動系が共に異常であると判断する。なお、上記判断は図4に示す異常時処理部60によって実行される。
FIG. 6 shows a flowchart of the save mode process.
In the retreat mode, first, the output of the running torque command value is stopped in step S200. This process is executed when an instruction is output from the abnormality time processing unit 60 in FIG. 4 to the traveling control unit 52 to stop the output of the traveling torque command value.
Next, in step S202, it is determined whether the detected abnormality is abnormal in both the left and right drive systems. This is determined by the type of abnormality detected by the abnormality detection unit 58. For example, if the value of the rotational angular velocity dθ1 of the first drive wheel 34 detected by the first encoder 32 is abnormal, that is, if the value of dθ1 is outside the preset allowable range, the drive system on the first drive wheel 34 side. Only can be determined to be abnormal. On the other hand, if both the rotational angular velocities dθ1 and dθ2 of the drive wheels 34 and 44 are outside the allowable range, it can be determined that both the left and right drive systems are abnormal.
In step S202, if it is not possible to determine whether both the left and right drive systems are abnormal or only one of the drive systems is abnormal, it is assumed that both the left and right wheel drive systems are abnormal in order to take a safer countermeasure. to decide. For example, when the output value from the operation lever 18 (see FIG. 4) is abnormal, it cannot be determined whether any of the left and right wheels is abnormal. In this case, the drive system for both the left and right wheels is abnormal. Judge that there is. Note that the above determination is performed by the abnormality processing unit 60 shown in FIG.

ステップS202で左右輪の駆動系が共に異常であると判断された場合(ステップS202:YES)は次にステップS204で補助輪26を最速で三輪姿勢位置まで移動させる。即ち、図1に2点鎖線で示した補助輪26の位置から車体12の下方へ補助輪26を最速で移動させる。この処理は図4のブロック図において、異常時処理部60から補助輪移動部28へ指示が出力されることによって行われる。なお「補助輪26を最速で三輪姿勢位置まで移動させる」とは、正常時の補助輪26の移動速度よりも速い速度であることを意味する。正常時は、走行体10が図2に示した倒立状態から図3に示した三輪接地状態へ移行する場合、補助輪26はゆっくりした速度で移動される。補助輪26の移動中に倒立状態の車体12ができるだけ揺れないようにするためである。異常時は車体12が転倒する前に補助輪26を下方へ移動させる必要があるため、正常時よりも早い速度で補助輪26を車体下方へ移動させる。   If it is determined in step S202 that both the left and right wheel drive systems are abnormal (step S202: YES), then in step S204, the auxiliary wheel 26 is moved to the three-wheel posture position at the highest speed. That is, the auxiliary wheel 26 is moved from the position of the auxiliary wheel 26 indicated by a two-dot chain line in FIG. In the block diagram of FIG. 4, this process is performed by outputting an instruction from the abnormal time processing unit 60 to the auxiliary wheel moving unit 28. Note that “moving the auxiliary wheel 26 to the three-wheel posture position at the fastest speed” means that the speed is higher than the moving speed of the auxiliary wheel 26 at the normal time. Under normal conditions, when the traveling body 10 shifts from the inverted state shown in FIG. 2 to the three-wheel grounding state shown in FIG. 3, the auxiliary wheel 26 is moved at a slow speed. This is to prevent the inverted vehicle body 12 from shaking as much as possible while the auxiliary wheel 26 is moving. At the time of abnormality, it is necessary to move the auxiliary wheel 26 downward before the vehicle body 12 falls down. Therefore, the auxiliary wheel 26 is moved downward at a higher speed than normal.

次にステップS206では、補助輪28の移動が完了したか否かを判断する。補助輪26の移動が完了していない場合(ステップS206:NO)には、ステップS208で安定化制御を行う。ここで安定化制御とは、図5に示したステップS100とステップS106とステップS110を行う処理を意味する。即ち、ステップS100で状態量を取得し、ステップS106で安定化用トルク指令値を計算し、ステップS110で安定化用トルク指令値をモータへ出力する処理である。ステップS206で左右の駆動系共に異常が検知された場合でも、補助輪26が三輪姿勢位置に移動するまでは、車体12を倒立状態に維持する制御を試みるためである。これは次の理由により効果が期待できる処理である。即ち、前述したようにステップS202において、左右の駆動系が共に異常であるか、又は片方の駆動系のみが異常であるか判断できない場合には、より安全な対処を行うべく左右輪の駆動系ともに異常であると判断する。このとき、実際には第1モータ32と第2モータ42の駆動系の少なくとも一方が正常である可能性もある。少なくとも一方の駆動系が実際には正常であるならば、ステップS208の安定化制御によって、車体12を倒立状態に維持できる、あるいは車体12が転倒するまでの時間を引き延ばすことができるからである。例えば操作レバー18からの出力値が異常であった場合には、ステップS208の安定化制御が有効に作用する。
また、ステップS208の安定化処理では、図2において駆動輪34、44を除く走行体10の重心位置Gが第1車軸C1を通る鉛直線S上に位置するように安定化用トルク指令値を計算して出力することが好ましい。安定化用制御部50によって、重心位置Gが第1車軸C1を通る鉛直線S上に位置するように駆動輪34、44が制御されれば、走行体10の速度もゼロとなり、車体12を最も転倒の可能性が低い状態にすることができるからである。
Next, in step S206, it is determined whether or not the movement of the auxiliary wheel 28 has been completed. When the movement of the auxiliary wheel 26 is not completed (step S206: NO), stabilization control is performed in step S208. Here, the stabilization control means processing for performing Step S100, Step S106, and Step S110 shown in FIG. That is, in this process, the state quantity is acquired in step S100, the stabilization torque command value is calculated in step S106, and the stabilization torque command value is output to the motor in step S110. This is because even if an abnormality is detected in both the left and right drive systems in step S206, control for maintaining the vehicle body 12 in an inverted state is attempted until the auxiliary wheel 26 moves to the three-wheel attitude position. This is a process that can be expected to be effective for the following reasons. That is, as described above, if it is not possible to determine in step S202 whether both the left and right drive systems are abnormal or only one drive system is abnormal, the left and right wheel drive systems are to be dealt with more safely. Both are judged to be abnormal. At this time, in reality, at least one of the drive systems of the first motor 32 and the second motor 42 may be normal. This is because if at least one of the drive systems is actually normal, the vehicle body 12 can be maintained in an inverted state or the time until the vehicle body 12 falls can be extended by the stabilization control in step S208. For example, when the output value from the operation lever 18 is abnormal, the stabilization control in step S208 acts effectively.
Further, in the stabilization process of step S208, the stabilization torque command value is set so that the gravity center position G of the traveling body 10 excluding the drive wheels 34 and 44 in FIG. 2 is located on the vertical line S passing through the first axle C1. It is preferable to calculate and output. If the drive wheels 34 and 44 are controlled by the stabilization control unit 50 so that the center of gravity position G is positioned on the vertical line S passing through the first axle C1, the speed of the traveling body 10 becomes zero, and the vehicle body 12 is This is because the possibility of the fall is the lowest.

ステップS206で補助輪26の移動が完了したと判断された場合(ステップS206:YES)には、次にステップS210で安定化用制御部50が出力する安定化用トルク指令値(図4に示すτS1、τS2に相当する)を、予め設定されているトルク指令値(図4に示すτE1、τE2に相当する)に変更する。そしてステップS212で変更されたトルク指令値(図4に示すτE1、τE2)をモータ32、42に対して出力する。
ここで予め設定されているトルク指令値(図4に示すτE1、τE2)とは、補助輪26の側へ車体12を傾斜させるトルク指令値である。例えば図2に示す状態においては、予め設定されているトルク指令値(図4に示すτE1、τE2)とは駆動輪34、44を図2の紙面上で左周りに回転させるトルクである。図2において駆動輪34、44を図4の紙面上で左周りに回転させると車体12はより右側、即ち補助輪26の側へ傾斜する。これによって、車体12が補助輪26とは反対側へ傾斜することを防止することができる。ステップS210、212の処理は、フィードバックなしに行うことができるので例えばエンコーダ36、46の出力値が異常であっても可能である。
そしてステップS214で車体12が補助輪26側へ傾斜するまで予め決められたトルク指令値(図4に示すτE1、τE2)を出力し続ける(ステップS214:NO)。そしてステップS214で車体12が補助輪26の側へ傾斜していると判断されれば(ステップS214:YES)、ステップS216で制御を停止して終了する。
ステップS214における「車体12が補助輪26側へ傾斜するまで」とはより厳密には車体12の傾斜角ηが正の値をとるまで、という意味である。図2を参照して説明すると、車体12の傾斜角ηが正の値をとるとは、重心位置Gが第1車軸C1を通り鉛直上方に伸びる線Sよりも補助輪26側に位置することを意味する。ひとたび重心位置Gが第1車軸C1を通り鉛直上方に伸びる線Sよりも補助輪26側に位置すれば、あとは制御を停止しても重力により車体12は補助輪26の側に傾斜し続ける。補助輪26が三輪姿勢位置に移動完了していれば、車体12はやがて三輪接地状態となる。車体12の転倒を防止することができる。
If it is determined in step S206 that the movement of the auxiliary wheel 26 has been completed (step S206: YES), then the stabilization torque command value (shown in FIG. 4) output by the stabilization controller 50 in step S210. (corresponding to τS1, τS2) is changed to preset torque command values (corresponding to τE1, τE2 shown in FIG. 4). The torque command values (τE1, τE2 shown in FIG. 4) changed in step S212 are output to the motors 32, 42.
Here, the preset torque command values (τE1, τE2 shown in FIG. 4) are torque command values for inclining the vehicle body 12 toward the auxiliary wheels 26. For example, in the state shown in FIG. 2, preset torque command values (τE1, τE2 shown in FIG. 4) are torques that rotate the drive wheels 34, 44 counterclockwise on the paper surface of FIG. In FIG. 2, when the drive wheels 34 and 44 are rotated counterclockwise on the paper surface of FIG. 4, the vehicle body 12 is inclined to the right side, that is, the auxiliary wheel 26 side. As a result, the vehicle body 12 can be prevented from inclining to the side opposite to the auxiliary wheel 26. Since the processing in steps S210 and 212 can be performed without feedback, for example, even if the output values of the encoders 36 and 46 are abnormal.
In step S214, the predetermined torque command values (τE1, τE2 shown in FIG. 4) are continuously output until the vehicle body 12 tilts toward the auxiliary wheel 26 (step S214: NO). If it is determined in step S214 that the vehicle body 12 is inclined toward the auxiliary wheel 26 (step S214: YES), the control is stopped in step S216 and the process is terminated.
In the step S214, “until the vehicle body 12 tilts toward the auxiliary wheel 26” means more strictly until the tilt angle η of the vehicle body 12 takes a positive value. Referring to FIG. 2, when the inclination angle η of the vehicle body 12 takes a positive value, the gravity center position G is located on the auxiliary wheel 26 side with respect to the line S extending vertically upward through the first axle C1. Means. Once the center-of-gravity position G is positioned on the auxiliary wheel 26 side with respect to the line S extending vertically upward through the first axle C1, the vehicle body 12 continues to tilt toward the auxiliary wheel 26 due to gravity even after the control is stopped. . If the auxiliary wheel 26 has been moved to the three-wheel posture position, the vehicle body 12 will eventually be in a three-wheel grounding state. The vehicle body 12 can be prevented from falling.

一方、ステップS202で検出された異常が左右輪の駆動系両方の異常ではない場合(ステップS202:NO)、ステップS220に移り補助輪26を下方へ移動させる(補助輪26を三輪姿勢位置に移動させる)。左右輪のいずれか一方が正常に機能する場合(即ちステップS202:NO)には、正常に機能する側の駆動系だけで車体12を倒立状態に維持する安定化制御を続行する。これにより車体12が転倒するまでの時間を引き延ばすことができる。従ってステップS220で補助輪26を移動させる際の速度は正常時の移動速度でよい。その方が補助輪26の移動が車体12の傾斜角に与える影響を少なくすることができるからである。
補助輪26の移動が完了するまでの間(ステップS222:NO)は、ステップS224で安定化制御を続行する。ステップS224の安定化制御はステップS208の安定化制御と同じであるので説明を省略する。但しステップS224では、いずれか一方の駆動系は正常であるため、安定化制御を続行することによって正常な駆動系により車体を倒立状態に維持できる可能性は高い。なお、ステップS224における安定化処理では、異常が検出された側の駆動輪をロックしておき(車体12に対する回転角を固定しておき)、正常に動作する側の駆動系だけで安定化制御を行うことも好適である。
補助輪26の移動が完了した場合(ステップS222:YES)、ステップS226で補助輪着地制御を行う。補助輪着地制御とは、車体傾斜角ηを正方向(補助輪26の側)に徐々に大きくしていき、円滑に補助輪26を接地させる制御である。この制御により補助輪26の接地時の衝撃を低減することができる。
ステップS226の補助輪着地制御が終了したらステップS216により制御を停止して処理を終了する。
On the other hand, when the abnormality detected in step S202 is not an abnormality in both the left and right wheel drive systems (step S202: NO), the process proceeds to step S220 and the auxiliary wheel 26 is moved downward (the auxiliary wheel 26 is moved to the three-wheel posture position). ) When either one of the left and right wheels functions normally (that is, step S202: NO), the stabilization control for maintaining the vehicle body 12 in the inverted state is continued only by the drive system that functions normally. Thereby, the time until the vehicle body 12 falls can be extended. Accordingly, the speed at which the auxiliary wheel 26 is moved in step S220 may be a normal moving speed. This is because the influence of the movement of the auxiliary wheel 26 on the inclination angle of the vehicle body 12 can be reduced.
Until the movement of the auxiliary wheel 26 is completed (step S222: NO), the stabilization control is continued in step S224. Since the stabilization control in step S224 is the same as the stabilization control in step S208, description thereof is omitted. However, in step S224, since one of the drive systems is normal, there is a high possibility that the vehicle body can be maintained in an inverted state by the normal drive system by continuing the stabilization control. In the stabilization process in step S224, the drive wheel on the side where the abnormality is detected is locked (the rotation angle with respect to the vehicle body 12 is fixed), and the stabilization control is performed only with the drive system on the normally operating side. It is also suitable to perform.
When the movement of the auxiliary wheel 26 is completed (step S222: YES), auxiliary wheel landing control is performed in step S226. The auxiliary wheel landing control is control in which the vehicle body inclination angle η is gradually increased in the positive direction (on the auxiliary wheel 26 side) and the auxiliary wheel 26 is smoothly grounded. This control can reduce the impact when the auxiliary wheel 26 is in contact with the ground.
When the auxiliary wheel landing control in step S226 is finished, the control is stopped in step S216 and the process is finished.

図6のフローチャートに基づいて説明したように、駆動装置に関する異常が検出された場合には退避モード処理を行うことによって車体の転倒を防止することができる。
本実施例では車体の駆動系に冗長制御系を構成することなく、異常検出時に車体の転倒を防止することができる。これは、車体の倒立状態を維持するための安定化用制御部と走行体を走行させるための走行用制御部を独立して構成し、異常検出時には走行用制御部による走行用トルク指令値の出力を停止することによって達成される。
さらに異常検出時には、駆動輪とともに接地面に対して車体を支持する補助輪を通常時よりも早い速度で下方へ移動させることによって、車体が転倒する前に補助輪を三輪姿勢位置に移動させることができる。車体が転倒する前に補助輪を最速で三輪姿勢位置に移動させることによって車体が傾斜しても三輪接地状態とすることができる。
また、異常検出時に補助輪がある側へ車体を傾斜させるように予め設定されたトルク指令値を安定化用制御部が出力することによって、異常発生時に車体を三輪接地状態にすることができる。
As described based on the flowchart of FIG. 6, when an abnormality relating to the drive device is detected, the vehicle body can be prevented from falling by performing the retreat mode process.
In this embodiment, it is possible to prevent the vehicle body from falling when an abnormality is detected, without configuring a redundant control system in the vehicle drive system. This consists of a stabilization control unit for maintaining the inverted state of the vehicle body and a traveling control unit for running the traveling body independently. When an abnormality is detected, the traveling torque command value of the traveling control unit is detected. This is accomplished by stopping the output.
Furthermore, when an abnormality is detected, the auxiliary wheel that supports the vehicle body with respect to the grounding surface together with the drive wheel is moved downward at a speed faster than normal, thereby moving the auxiliary wheel to the three-wheel posture position before the vehicle body falls down. Can do. By moving the auxiliary wheel to the three-wheel posture position at the fastest speed before the vehicle body falls, the three-wheel grounding state can be achieved even if the vehicle body is inclined.
In addition, when the abnormality is detected, the stabilization control unit outputs a torque command value set in advance so that the vehicle body is tilted toward the side where the auxiliary wheel is present, so that the vehicle body can be brought into a three-wheel grounding state when an abnormality occurs.

なお、本実施例において、補助輪26と補助輪支持部材30が請求項の「支持部材」の一態様に相当し、補助輪移動部28が請求項の「支持部材移動部」の一態様に相当する。
また、第1モータ32と第2モータ42が請求項の「駆動源」の一態様に相当する。安定化用制御部50が請求項の「第1制御部」の一態様に相当し、走行用制御部52が請求項の「第2制御部」の一態様に相当する。また、安定化用制御部50が出力する安定化用トルク指令値τS1、τS2が請求項の「第1トルク指令値」の一態様に相当し、走行用制御部52が出力する走行用トルク指令値τM1、τM2が請求項の「第2トルク指令値」の一態様に相当する。
さらに、異常検出時に図6のステップS210で行われる、安定化用制御部50が出力する安定化用トルク指令値(図4に示すτS1、τS2に相当する)を、予め設定されているトルク指令値(図4に示すτE1、τE2に相当する)に変更する際の予め設定されているトルク指令値(図4に示すτE1、τE2)が請求項の「第3トルク指令値」の一態様に相当する。
In this embodiment, the auxiliary wheel 26 and the auxiliary wheel support member 30 correspond to one aspect of the “support member” in the claims, and the auxiliary wheel movement portion 28 corresponds to one aspect of the “support member movement portion” in the claims. Equivalent to.
Moreover, the 1st motor 32 and the 2nd motor 42 are equivalent to the one aspect | mode of the "drive source" of a claim. The stabilization control unit 50 corresponds to an aspect of “first control unit” in the claims, and the traveling control unit 52 corresponds to an aspect of “second control unit” in the claims. Further, the stabilization torque command values τS1 and τS2 output from the stabilization control unit 50 correspond to one aspect of the “first torque command value” in the claims, and the travel torque command output from the travel control unit 52 The values τM1 and τM2 correspond to one aspect of the “second torque command value” in the claims.
Further, a stabilization torque command value (corresponding to τS1 and τS2 shown in FIG. 4) output by the stabilization control unit 50, which is performed in step S210 of FIG. 6 when an abnormality is detected, is set as a preset torque command. A preset torque command value (τE1, τE2 shown in FIG. 4) when changing to a value (corresponding to τE1, τE2 shown in FIG. 4) is an example of the “third torque command value” in the claims. Equivalent to.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば操作レバー18の代わりに搭乗者の体重移動を検出するセンサを設け、体重の移動量に基づいて走行用制御部52が走行用のトルク指令値を計算してもよい。
また、図4に示した安定化用制御部50と走行用制御部52は独立した別個の制御器として構成してもよいし、一つの制御装置内で安定化用制御系と走行用制御系が独立している構成であってもよい。また、1つの制御用コンピュータが、安定化用制御用プログラムと走行用制御用プログラムを独立して、あるいは経時的に切り替えて実行するものであってもよい。同様に制御モジュール14内の異常検出部58や異常時処理部60も夫々独立した回路として構成してもよいし、安定化用制御用プログラムと走行用制御用プログラムを実行する同じ制御用コンピュータ内のサブルーチンとして構成されてもよい。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, instead of the operation lever 18, a sensor for detecting the weight shift of the occupant may be provided, and the travel control unit 52 may calculate the travel torque command value based on the travel amount of the weight.
Further, the stabilization control unit 50 and the travel control unit 52 shown in FIG. 4 may be configured as independent separate controllers, or the stabilization control system and the travel control system are included in one control device. May be configured independently. Further, one control computer may execute the stabilization control program and the travel control program independently or by switching over time. Similarly, the abnormality detection unit 58 and the abnormality processing unit 60 in the control module 14 may be configured as independent circuits, respectively, or in the same control computer that executes the stabilization control program and the traveling control program. It may be configured as a subroutine.

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

10:走行体
12:車体
14:制御モジュール
18:操作レバー
20:操作モジュール
22:搭乗シート
26:補助輪
28:補助輪移動部
32、42:モータ
34、44:駆動輪
35、45:温度センサ
36、46:エンコーダ
38:ジャイロ
39:加速度センサ
40:バッテリモジュール
50:安定化用制御部(第1制御部)
52:走行用制御部(第2制御部)
54a、54b:加算器
58:異常検出部
60:異常時処理部
10: traveling body 12: vehicle body 14: control module 18: operation lever 20: operation module 22: boarding seat 26: auxiliary wheel 28: auxiliary wheel moving unit 32, 42: motor 34, 44: driving wheel 35, 45: temperature sensor 36, 46: Encoder 38: Gyro 39: Acceleration sensor 40: Battery module 50: Stabilization control unit (first control unit)
52: Driving control unit (second control unit)
54a, 54b: Adder 58: Abnormality detection unit 60: Abnormal time processing unit

Claims (2)

車体を倒立状態に維持しながら走行することが可能な走行体であり、
車体と、
車体に対して回転自在であるとともに、略同軸上に配置されている一対の駆動輪と、
各駆動輪に対して夫々トルクを与える駆動源と、
車体を倒立状態に維持するための第1トルク指令値を前記駆動源へ出力する第1制御部と、
走行体を走行させるための第2トルク指令値を前記駆動源へ出力する第2制御部と、
前記駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常を検出する異常検出部と、
異常検出部によって、前記異常が検出された場合に、第1制御部による第1トルク指令値の出力を維持したまま第2制御部による第2トルク指令値の出力を停止させる異常時処理部と、
を備えていることを特徴とする走行体。
It is a traveling body capable of traveling while maintaining the vehicle body in an inverted state,
The car body,
A pair of drive wheels that are rotatable with respect to the vehicle body and arranged substantially coaxially;
A drive source for applying torque to each drive wheel;
A first control unit that outputs a first torque command value for maintaining the body balance state to the drive source,
A second control unit for outputting a second torque command value for moving the traveling body to said drive source,
An abnormality detection unit for the driving source when detecting an abnormality of the torque condition applied to the driving wheels,
An abnormality processing unit that stops the output of the second torque command value by the second control unit while maintaining the output of the first torque command value by the first control unit when the abnormality is detected by the abnormality detection unit; ,
A traveling body comprising:
異常検出部は、駆動輪の回転数に基づく信号、車体の傾斜角に基づく信号、トルク指令値の大きさに基づく信号のうち、少なくとも一つの信号の値が予め定められた許容範囲外である場合に、「駆動源が駆動輪に与えるトルク状態の異常」と判断することを特徴とする請求項1に記載の走行体。 The abnormality detection unit has a value of at least one signal out of a predetermined allowable range among a signal based on the rotational speed of the driving wheel, a signal based on the inclination angle of the vehicle body, and a signal based on the magnitude of the torque command value. 2. The traveling body according to claim 1, wherein the traveling body is determined to be “abnormal torque state applied to driving wheels by a driving source”.
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