JP6332663B2 - Two-wheel inverted pendulum type vehicle - Google Patents

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この発明は、２輪倒立振子型車両に関する。   The present invention relates to a two-wheel inverted pendulum type vehicle.

倒立振子の原理を利用した２輪倒立振子型車両が知られている。２輪倒立振子型車両として、上下方向に並んで配置された２つのフライホイールのジャイロ効果を利用して姿勢を安定させるものが開発されている（特許文献１参照）。この従来の２輪倒立振子型車両では、左右の駆動車輪の駆動力に差を持たせることにより、車両を旋回させている。   A two-wheel inverted pendulum type vehicle using the principle of an inverted pendulum is known. As a two-wheel inverted pendulum type vehicle, a vehicle that stabilizes the posture by using the gyro effect of two flywheels arranged side by side in the vertical direction has been developed (see Patent Document 1). In this conventional two-wheel inverted pendulum type vehicle, the vehicle is turned by providing a difference in driving force between the left and right driving wheels.

特開２００３−２３７６６５号公報JP 2003-237665 A 特開２０１２−２４０４６６号公報JP 2012-240466 A 特開２０１０−２７４７１５号公報JP 2010-274715 A

この発明の目的は、新規な方法で旋回を行える２輪倒立振子型車両を提供することである。   An object of the present invention is to provide a two-wheel inverted pendulum type vehicle capable of turning by a novel method.

請求項１記載の発明は、車体（２）が前後方向に倒れないよう前記車体を安定化させるための機構を有する２輪倒立振子型車両（１）であって、第１回転軸（２１）を中心に所定の第１回転方向に回転駆動される第１フライホイール本体（２２）および前記第１回転軸を回転自在に支持する第１支持体（２３）を含む第１フライホイール（２４）と、前記第１支持体に固定されており、前記第１回転軸と直交しかつ前記車体の前後方向に延び、前記車体に回転自在に支持された第１ジンバル軸（２６）と、前記第１ジンバル軸の前記車体に対する回転を拘束するための第１拘束手段（２７）と、第２回転軸（３１）を中心に前記第１回転方向とは反対方向の第２回転方向に回転駆動される第２フライホイール本体（３２）および前記第２回転軸を回転自在に支持する第２支持体（３３）を含む第２フライホイール（３４）と、前記第２支持体に固定されており、前記第２回転軸と直交しかつ前記車体の前後方向に延び、前記車体に回転自在に支持された第２ジンバル軸（３６）と、前記第２ジンバル軸の前記車体に対する回転を拘束するための第２拘束手段（３７）と、前記第１ジンバル軸または前記第２ジンバル軸を旋回方向に応じて選択的に回動させることにより、前記車体を旋回させる旋回手段と、を含む２輪倒立振子型車両である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。   The invention according to claim 1 is a two-wheel inverted pendulum type vehicle (1) having a mechanism for stabilizing the vehicle body so that the vehicle body (2) does not fall in the front-rear direction, the first rotating shaft (21). A first flywheel (24) including a first flywheel main body (22) that is driven to rotate in a predetermined first rotation direction about the axis and a first support (23) that rotatably supports the first rotation shaft. A first gimbal shaft (26) fixed to the first support body, extending perpendicularly to the first rotation axis and extending in the front-rear direction of the vehicle body, and rotatably supported by the vehicle body; The first restraining means (27) for restraining the rotation of the one gimbal shaft relative to the vehicle body and the second rotational shaft (31) are driven to rotate in the second rotational direction opposite to the first rotational direction. Second flywheel body (32) and the second rotation A second flywheel (34) including a second support (33) that rotatably supports the second flywheel (34), and is fixed to the second support, and is orthogonal to the second rotation axis and in the longitudinal direction of the vehicle body. A second gimbal shaft (36) extending and rotatably supported by the vehicle body; a second restraining means (37) for restraining the rotation of the second gimbal shaft relative to the vehicle body; and the first gimbal shaft or A two-wheel inverted pendulum type vehicle including turning means for turning the vehicle body by selectively turning the second gimbal shaft according to a turning direction. In addition, although the alphanumeric character in parentheses represents a corresponding component in an embodiment described later, of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment. The same applies hereinafter.

この構成では、第１ジンバル軸を第１拘束手段によって拘束すると、第１フライホイールによって、車体を左方向および右方向のうちの一方の方向に旋回させるように作用するジャイロモーメントを発生させることができる。第２ジンバル軸を第２拘束手段によって拘束すると、第２フライホイールによって、車体を左方向および右方向のうちの他方の方向に旋回させるように作用するジャイロモーメントを発生させることができる。   In this configuration, when the first gimbal shaft is restrained by the first restraining means, the first flywheel can generate a gyro moment that acts to turn the vehicle body in one of the left direction and the right direction. it can. When the second gimbal shaft is restrained by the second restraining means, a gyro moment that acts to turn the vehicle body in the other of the left direction and the right direction can be generated by the second flywheel.

第１ジンバル軸を所定の方向に回動させることにより、第１フライホイールによって発生するジャイロモーメントを増大させることができる。同様に、第２ジンバル軸を所定の方向に回動させることにより、第２フライホイールによって発生するジャイロモーメントを増大させることができる。したがって、第１ジンバル軸または第２ジンバル軸を旋回方向に応じて選択的に回動させることにより、車体を旋回させることができる。   By rotating the first gimbal shaft in a predetermined direction, the gyro moment generated by the first flywheel can be increased. Similarly, the gyro moment generated by the second flywheel can be increased by rotating the second gimbal shaft in a predetermined direction. Therefore, the vehicle body can be turned by selectively turning the first gimbal shaft or the second gimbal shaft according to the turning direction.

請求項２記載の発明は、前記旋回手段は、左旋回指令を入力するための第１入力手段（９）と、右旋回指令を入力するための第２入力手段（１０）と、前記第１ジンバル軸を回動させるための第１電動モータ（２８）と、前記第２ジンバル軸を回動させるための第２電動モータ（３８）と、常時は、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸の回転を、それぞれ前記第１拘束手段および前記第２拘束手段によって拘束させる手段（５２）と、前記第１入力手段によって左旋回指令が入力され、前記第２入力手段によって右旋回指令が入力されていないときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの所定の一方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって所定の第３回転方向に回動させる手段（５２）と、前記第２入力手段によって右旋回指令が入力され、前記第１入力手段によって左旋回指令が入力されていないときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの他方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって前記第３回転方向と反対方向の第４回転方向に回動させる手段（５２）と、を含む請求項１に記載の２輪倒立振子型車両である。   According to a second aspect of the present invention, the turning means includes a first input means (9) for inputting a left turn command, a second input means (10) for inputting a right turn command, A first electric motor (28) for rotating one gimbal shaft, a second electric motor (38) for rotating the second gimbal shaft, and the first gimbal shaft and the second A left turn command is input by means (52) for restraining the rotation of the gimbal shaft by the first restraining means and the second restraining means, respectively, and a right turn command by the second input means. Means 52 for rotating a predetermined one of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft in a predetermined third rotation direction by an electric motor corresponding thereto. The above When a right turn command is input by two input means and a left turn command is not input by the first input means, the other gimbal axis of the first gimbal axis and the second gimbal axis is assigned to it. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 1, further comprising means (52) for rotating in a fourth rotation direction opposite to the third rotation direction by an electric motor.

請求項３記載の発明は、前記車体に回転自在に取り付けられ、上部にハンドル（８）が設けられたハンドルポスト（７）と、前記ハンドルの操舵方向を検出する操舵方向検出手段（１４，１５）とをさらに含み、前記旋回手段は、前記第１ジンバル軸を回動させるための第１電動モータ（２８）と、前記第２ジンバル軸を回動させるための第２電動モータ（３８）と、常時は、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸の回転を、それぞれ前記第１拘束手段および第２拘束手段によって拘束させる手段（５２Ａ）と、前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向が左操舵方向であるときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの所定の一方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって所定の第３回転方向に回動させる第１旋回制御手段（５２Ａ）と、前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向が右操舵方向であるときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの他方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって前記第３回転方向と反対方向の第４回転方向に回動させる第２旋回制御手段（５２Ａ）と、を含む請求項１に記載の２輪倒立振子型車両である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a handle post (7) rotatably attached to the vehicle body and provided with a handle (8) at an upper portion thereof, and steering direction detecting means (14, 15) for detecting the steering direction of the handle. ), And the turning means includes a first electric motor (28) for rotating the first gimbal shaft, and a second electric motor (38) for rotating the second gimbal shaft. Normally, the means (52A) for restraining the rotation of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft by the first restraining means and the second restraining means, respectively, and the steering direction detected by the steering direction detecting means Is a left steering direction, a predetermined one of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft is moved to a predetermined third rotation direction by an electric motor corresponding thereto. When the steering direction detected by the first turning control means (52A) and the steering direction detecting means is the right steering direction, the other gimbal of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft is rotated. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 1, further comprising: a second turning control means (52A) for rotating the shaft in a fourth rotational direction opposite to the third rotational direction by an electric motor corresponding thereto. It is.

請求項４記載の発明は、前記操舵方向検出手段が、前記ハンドルポストの回転角および回転方向を検出するための回転角センサ（１４）である、請求項３に記載の２輪倒立振子型車両である。
請求項５記載の発明は、前記第１旋回制御手段は、前記一方のジンバル軸を回動させる速度を、前記回転角センサによって検出される回転角の時間微分値である操舵角速度または操舵角速度の時間微分値である操舵角加速度に応じて制御する手段（５２Ａ）を含み、前記第２旋回制御手段は、前記他方のジンバル軸を回動させる速度を、前記回転角センサによって検出される回転角の時間微分値である操舵角速度または操舵角速度の時間微分値である操舵角加速度に応じて制御する手段（５２Ａ）を含む、請求項４に記載の２輪倒立振子型車両である。 The invention according to claim 4 is the two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 3, wherein the steering direction detecting means is a rotation angle sensor (14) for detecting a rotation angle and a rotation direction of the handle post. It is.
According to a fifth aspect of the present invention, the first turning control means determines a speed at which the one gimbal shaft is rotated as a steering angular velocity or a steering angular velocity which is a time differential value of a rotation angle detected by the rotation angle sensor. The second turning control means includes a rotation angle detected by the rotation angle sensor, including means (52A) for controlling the steering angular acceleration that is a time differential value. 5. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 4, further comprising means (52 </ b> A) for controlling in accordance with a steering angular velocity that is a time differential value of the steering angle or a steering angular acceleration that is a time differential value of the steering angular velocity.

請求項６記載の発明は、前記操舵方向検出手段が、前記ハンドルに加えられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ（１５）である、請求項３に記載の２輪倒立振子型車両である。
請求項７記載の発明は、前記第１旋回制御手段は、前記一方のジンバル軸を回動させる速度を、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間微分値である操舵トルク変化速度または操舵トルク変化速度の時間微分値である操舵トルク変化加速度に応じて制御する手段（５２Ａ）を含み、前記第２旋回制御手段は、前記他方のジンバル軸を回動させる速度を、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間微分値である操舵トルク変化速度または操舵トルク変化速度の時間微分値である操舵トルク変化加速度に応じて制御する手段を含む、請求項６に記載の２輪倒立振子型車両である。 The invention according to claim 6 is the two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 3, wherein the steering direction detecting means is a torque sensor (15) for detecting a steering torque applied to the steering wheel.
According to a seventh aspect of the present invention, the first turning control means is configured such that a speed at which the one gimbal shaft is rotated is a steering torque change speed or a steering torque that is a time differential value of the steering torque detected by the torque sensor. The second turning control means includes a means (52A) for controlling according to a steering torque change acceleration that is a time differential value of the change speed, and the second turning control means detects a speed for turning the other gimbal shaft by the torque sensor. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 6, further comprising means for controlling in accordance with a steering torque change speed that is a time differential value of the steering torque or a steering torque change acceleration that is a time differential value of the steering torque change speed. is there.

図１は、本発明の第１実施形態に係る２輪倒立振子型車両の外観を図解的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing the external appearance of a two-wheel inverted pendulum type vehicle according to a first embodiment of the present invention. 図２は、車体内に設けられた第１フライホイール装置および第２フライホイール装置の構成を図解的に示す拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view schematically showing the configuration of the first flywheel device and the second flywheel device provided in the vehicle body. 図３は、第１および第２フライホイール装置の構成を図解的に示す拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view schematically showing the configuration of the first and second flywheel devices. 図４は、制御装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the control device. 図５Ａ〜図５Ｃは、旋回制御部による旋回制御の考え方を説明するための説明図である。5A to 5C are explanatory diagrams for explaining the concept of turning control by the turning control unit. 図６Ａは、旋回制御部の動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 6A is a flowchart for explaining the operation of the turning control unit. 図６Ｂは、図６ＡのステップＳ８の左旋回制御処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 6B is a flowchart showing the procedure of the left turn control process in step S8 of FIG. 6A. 図６Ｃは、図６ＡのステップＳ５の右旋回制御処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 6C is a flowchart showing the procedure of the right turn control process in step S5 of FIG. 6A. 図７は、本発明の第２実施形態に係る２輪倒立振子型車両の外観を図解的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing the appearance of a two-wheel inverted pendulum type vehicle according to the second embodiment of the present invention. 図８は、制御装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the control device. 図９は、旋回制御部の動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the turning control unit. 図１０は、本発明の第３実施形態に係る２輪倒立振子型車両の外観を図解的に示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view schematically showing the external appearance of a two-wheel inverted pendulum type vehicle according to a third embodiment of the present invention. 図１１は、図１０に示す２輪倒立振子型車両を図解的に示す平面図である。FIG. 11 is a plan view schematically showing the two-wheel inverted pendulum type vehicle shown in FIG.

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る２輪倒立振子型車両の外観を図解的に示す斜視図である。
２輪倒立振子型車両１は、運転者が搭乗する車体（ステップベース）２と、車体２に回転自在に支持された左車輪３および右車輪４と、左車輪３および右車輪４をそれぞれ回転駆動する左車輪駆動モータ５（図４参照）および右車輪駆動モータ６（図４参照）と、車体２に取り付けられたハンドルポスト７と、ハンドルポスト７の上端に固定されたハンドル８と、ハンドル８の左端部および右端部にそれぞれ取り付けられた左側押ボタン９および右側押ボタン１０とを含む。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the external appearance of a two-wheel inverted pendulum type vehicle according to a first embodiment of the present invention.
The two-wheel inverted pendulum type vehicle 1 rotates a vehicle body (step base) 2 on which a driver is boarded, a left wheel 3 and a right wheel 4 rotatably supported by the vehicle body 2, and a left wheel 3 and a right wheel 4, respectively. A left wheel drive motor 5 (see FIG. 4) and a right wheel drive motor 6 (see FIG. 4) to be driven, a handle post 7 attached to the vehicle body 2, a handle 8 fixed to the upper end of the handle post 7, and a handle 8 includes a left push button 9 and a right push button 10 respectively attached to the left end and the right end.

各車輪駆動モータ５，６は、たとえば、車輪３，４のホイール内に組み込まれたインホイール型モータである。２輪倒立振子型車両１は、各車輪３，４の回転速度を検出するための車輪速センサ１１，１２（図４参照）を備えている。左側押ボタン９は、左旋回指令を入力するための第１入力手段である。右側押ボタン１０は、右旋回指令を入力するための第２入力手段である。   Each of the wheel drive motors 5 and 6 is, for example, an in-wheel type motor incorporated in the wheels 3 and 4. The two-wheel inverted pendulum type vehicle 1 includes wheel speed sensors 11 and 12 (see FIG. 4) for detecting the rotational speeds of the wheels 3 and 4. The left push button 9 is a first input means for inputting a left turn command. The right push button 10 is a second input means for inputting a right turn command.

車体２は、この実施形態は、中空の筐体として構成されている。車体２内には、車体２の前後方向の傾きを検出するための前後傾きセンサ１３（図４参照）、車体２を旋回するために用いられ２つのフライホイール装置２０，３０、制御装置（コントローラ）４０、バッテリー（図示略）等が設けられている。前後傾きセンサ１３は、たとえば、ジャイロセンサであり、車体２の前後方向の傾き角およびその角速度を検出する。   The vehicle body 2 is configured as a hollow housing in this embodiment. In the vehicle body 2, a front / rear inclination sensor 13 (see FIG. 4) for detecting the inclination of the vehicle body 2 in the front / rear direction, two flywheel devices 20, 30 used for turning the vehicle body 2, and a control device (controller) ) 40, a battery (not shown), and the like are provided. The front / rear tilt sensor 13 is, for example, a gyro sensor, and detects the tilt angle and the angular velocity of the vehicle body 2 in the front / rear direction.

２つのフライホイール装置２０，３０は、図１および図２に示すように、車体２内に、前後方向に並んで配置されている。以下の説明において、車体２の前後方向をＸ方向といい、車体２の左右方向をＹ方向といい、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向という場合がある。また、前側のフライホイール装置２０を第１フライホイール装置２０といい、後側のフライホイール装置３０を第２フライホイール装置３０という場合がある。   As shown in FIGS. 1 and 2, the two flywheel devices 20 and 30 are arranged in the vehicle body 2 side by side in the front-rear direction. In the following description, the front-rear direction of the vehicle body 2 may be referred to as the X direction, the left-right direction of the vehicle body 2 may be referred to as the Y direction, and the direction perpendicular to the XY plane may be referred to as the Z direction. Further, the front flywheel device 20 may be referred to as a first flywheel device 20, and the rear flywheel device 30 may be referred to as a second flywheel device 30.

図３は、第１および第２フライホイール装置２０，３０の構成を図解的に示す模式図ある。
図２および図３を参照して、第１フライホイール装置２０は、第１回転軸２１を中心に平面視で反時計方向に回転駆動されるフライホイール本体２２と第１回転軸２１を回転自在に支持する第１ハウジング（支持体）２３とを有する第１フライホイール２４を含んでいる。第１フライホイール本体２２は、図２および図３には図示されていない第１フライホイール駆動モータ（第１ＦＷ駆動モータ）２５（図４参照）によって回転駆動される。 FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the first and second flywheel devices 20 and 30.
Referring to FIGS. 2 and 3, the first flywheel device 20 can freely rotate the flywheel body 22 and the first rotation shaft 21 that are driven to rotate counterclockwise in plan view around the first rotation shaft 21. A first flywheel 24 having a first housing (support) 23 supported on the first flywheel 24 is included. The first flywheel main body 22 is rotationally driven by a first flywheel drive motor (first FW drive motor) 25 (see FIG. 4) not shown in FIGS.

第１フライホイール２４の第１ハウジング２３には、第１回転軸２１と直交しかつ車体２の前後方向（Ｘ方向）に延びた第１ジンバル軸２６が固定されている。第１ジンバル軸２６は、前記車体２に回転自在に支持されている。車体２には、第１ジンバル軸２６の車体２に対する回転を拘束するための第１拘束機構２７が設けられている。また、車体２には、第１ジンバル軸２６を回動させるための第１ジンバル軸回動用モータ２８が設けられている。第１拘束機構２７としては、たとえば、特許文献２の図３または図４に示された拘束機構を用いることができる。第１ジンバル軸回動用モータ２８は、この実施形態では、ステッピングモータである。   A first gimbal shaft 26 that is orthogonal to the first rotation shaft 21 and extends in the front-rear direction (X direction) of the vehicle body 2 is fixed to the first housing 23 of the first flywheel 24. The first gimbal shaft 26 is rotatably supported by the vehicle body 2. The vehicle body 2 is provided with a first restraining mechanism 27 for restraining the rotation of the first gimbal shaft 26 relative to the vehicle body 2. The vehicle body 2 is provided with a first gimbal shaft rotation motor 28 for rotating the first gimbal shaft 26. As the 1st restraining mechanism 27, the restraining mechanism shown by FIG. 3 or FIG. 4 of patent document 2 can be used, for example. In this embodiment, the first gimbal shaft rotation motor 28 is a stepping motor.

第２フライホイール装置３０は、第１フライホイール装置２０と同様な構成である。図２および図３を参照して、第２フライホイール装置３０は、第２回転軸３１を中心に平面視で時計方向に回転駆動される第２フライホイール本体３２と第２回転軸３１を回転自在に支持する第２ハウジング（支持体）３３とを有する第２フライホイール３４を含んでいる。第２フライホイール本体３２は、図２および図３には図示されていない第２フライホイール駆動モータ（第２ＦＷ駆動モータ）３５（図４参照）によって回転駆動される。   The second flywheel device 30 has the same configuration as the first flywheel device 20. 2 and 3, the second flywheel device 30 rotates the second flywheel body 32 and the second rotation shaft 31 that are driven to rotate clockwise in plan view around the second rotation shaft 31. A second flywheel 34 having a second housing (support) 33 that is freely supported is included. The 2nd flywheel main body 32 is rotationally driven by the 2nd flywheel drive motor (2nd FW drive motor) 35 (refer FIG. 4) which is not illustrated in FIG. 2 and FIG.

第２フライホイール３４の第２ハウジング３３には、第２回転軸３１と直交しかつ車体２の前後方向（Ｘ方向）に延びた第２ジンバル軸３６が固定されている。第２ジンバル軸３６は、前記車体２に回転自在に支持されている。車体２には、第２ジンバル軸３６の車体２に対する回転を拘束するための第２拘束機構３７が設けられている。また、車体２には、第２ジンバル軸３６を回動させるための第２ジンバル軸回動用モータ３８が設けられている。第２拘束機構３７としては、たとえば、特許文献２の図３または図４に示された拘束機構を用いることができる。第２ジンバル軸回動用モータ３８は、この実施形態では、ステッピングモータである。   A second gimbal shaft 36 that is orthogonal to the second rotation shaft 31 and extends in the front-rear direction (X direction) of the vehicle body 2 is fixed to the second housing 33 of the second flywheel 34. The second gimbal shaft 36 is rotatably supported by the vehicle body 2. The vehicle body 2 is provided with a second restraining mechanism 37 for restraining the rotation of the second gimbal shaft 36 relative to the vehicle body 2. The vehicle body 2 is provided with a second gimbal shaft rotation motor 38 for rotating the second gimbal shaft 36. As the 2nd restraint mechanism 37, the restraint mechanism shown by FIG. 3 or FIG. 4 of patent document 2 can be used, for example. In this embodiment, the second gimbal shaft rotation motor 38 is a stepping motor.

図４は、制御装置４０の電気的構成を示すブロック図である。
制御装置４０には、車輪速センサ１１，１２、前後傾きセンサ１３、左側押ボタン９、右側押ボタン１０等の出力信号が入力される。
制御装置４０は、マイクロコンピュータ４１と、マイクロコンピュータ４１によって制御される複数の駆動回路４２〜４９とを含んでいる。複数の駆動回路４２〜４９には、左車輪駆動モータ５の駆動回路４２、右車輪駆動モータ６の駆動回路４３、第１フライホイール駆動モータ（第１ＦＷ駆動モータ）２５の駆動回路４４、第１拘束機構２７のアクチュエータの駆動回路４５、第１ジンバル軸回動用モータ２８の駆動回路４６、第２フライホイール駆動モータ（第２ＦＷ駆動モータ）３５の駆動回路４７、第２回拘束機構３７のアクチュエータの駆動回路４８および第２ジンバル軸回動用モータ３８の駆動回路４９が含まれている。 FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the control device 40.
Output signals from the wheel speed sensors 11, 12, the front / rear tilt sensor 13, the left push button 9, the right push button 10, and the like are input to the control device 40.
The control device 40 includes a microcomputer 41 and a plurality of drive circuits 42 to 49 controlled by the microcomputer 41. The drive circuits 42 to 49 include a drive circuit 42 for the left wheel drive motor 5, a drive circuit 43 for the right wheel drive motor 6, a drive circuit 44 for the first flywheel drive motor (first FW drive motor) 25, a first The actuator drive circuit 45 of the restraint mechanism 27, the drive circuit 46 of the first gimbal shaft rotation motor 28, the drive circuit 47 of the second flywheel drive motor (second FW drive motor) 35, and the actuator of the second restraint mechanism 37 A drive circuit 48 and a drive circuit 49 for the second gimbal shaft rotating motor 38 are included.

マイクロコンピュータ４１は、ＣＰＵおよびメモリ(ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することにより、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、安定化制御部５１と、旋回制御部５２とが含まれる。
安定化制御部５１は、車体２が前後方向に倒れないように安定化制御を行うものである。具体的には、安定化制御部５１は、車輪速センサ１１，１２によって検出される各車輪３，４の車輪速および前後傾きセンサ１３によって検出される前後傾き角およびその角速度に基いて、車体２が前後方向に倒れないように安定化させるのに必要な駆動トルクを演算する。そして、安定化制御部５１は、各車輪駆動用モータ５，６の出力トルクが、演算された駆動トルクと等しくなるように、これらのモータ５，６の駆動回路４２，４３を制御する。これにより、運転者が自身の重心を前にずらすことによって前進走行ができ、自身の重心を後ろにずらすことによって後進走行ができる。このような安定化制御は、たとえば、特許文献３に開示されているように、よく知られている制御である。 The microcomputer 41 includes a CPU and a memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a stabilization control unit 51 and a turning control unit 52.
The stabilization control unit 51 performs stabilization control so that the vehicle body 2 does not fall in the front-rear direction. Specifically, the stabilization control unit 51 determines the vehicle body based on the wheel speed of each of the wheels 3 and 4 detected by the wheel speed sensors 11 and 12 and the front and rear inclination angle detected by the front and rear inclination sensor 13 and the angular speed thereof. The driving torque required to stabilize 2 so that 2 does not fall in the front-rear direction is calculated. Then, the stabilization controller 51 controls the drive circuits 42 and 43 of the motors 5 and 6 so that the output torque of the wheel drive motors 5 and 6 is equal to the calculated drive torque. Accordingly, the driver can travel forward by shifting his / her center of gravity forward, and can travel backward by shifting his / her center of gravity backward. Such stabilization control is well-known control as disclosed in Patent Document 3, for example.

旋回制御部５２は、左側押ボタン９および右側押ボタン１０の出力信号に基いて、駆動回路４４〜４６を介して第１フライホイール装置２０を制御するとともに駆動回路４７〜４９を介して第２フライホイール装置３０を制御することにより、旋回制御を行うものである。
図５Ａ〜図５Ｃを参照して、旋回制御部５２による旋回制御の考え方について説明する。 The turning control unit 52 controls the first flywheel device 20 via the drive circuits 44 to 46 and the second via the drive circuits 47 to 49 based on the output signals of the left push button 9 and the right push button 10. The turn control is performed by controlling the flywheel device 30.
The concept of turning control by the turning control unit 52 will be described with reference to FIGS. 5A to 5C.

図５Ａに示すように、第１フライホイール装置２０の第１ジンバル軸２６および第２フライホイール装置３０の第２ジンバル軸３６は、常時は、第１拘束機構２７および第２拘束機構３７によって、第１回転軸２１および第２回転軸３１がそれぞれＺ方向軸と平行となるような回転角度位置（以下、「基準回転角度位置」という場合がある。）に固定される。   As shown in FIG. 5A, the first gimbal shaft 26 of the first flywheel device 20 and the second gimbal shaft 36 of the second flywheel device 30 are always set by the first restraining mechanism 27 and the second restraining mechanism 37. The first rotation shaft 21 and the second rotation shaft 31 are fixed at rotation angle positions (hereinafter sometimes referred to as “reference rotation angle positions”) that are parallel to the Z direction axis.

第１フライホイール装置２０のフライホイール本体２２は、平面視で反時計方向に回転しているので、前方に向かって反時計周りのロール方向のジャイロモーメントＭ１が車体２に発生する。このジャイロモーメントＭ１は、車体２を左方向に旋回させるように作用する。一方、第２フライホイール装置３０のフライホイール本体３２は、平面視で時計方向に回転しているので、前方に向かって時計周りのロール方向のジャイロモーメントＭ２が車体２に発生する。このジャイロモーメントＭ２は、車体２を右方向に旋回させるように作用する。これらのジャイロモーメントＭ１，Ｍ２の大きさは、フライホイール本体２２，３２の回転速度が大きくなるほど大きくなる。   Since the flywheel body 22 of the first flywheel device 20 rotates counterclockwise in plan view, a gyro moment M1 in the roll direction counterclockwise is generated in the vehicle body 2 toward the front. This gyro moment M1 acts to turn the vehicle body 2 leftward. On the other hand, since the flywheel main body 32 of the second flywheel device 30 rotates clockwise in plan view, a gyro moment M2 in the roll direction clockwise in the forward direction is generated in the vehicle body 2. This gyro moment M2 acts to turn the vehicle body 2 in the right direction. The magnitudes of these gyro moments M1, M2 increase as the rotational speed of the flywheel bodies 22, 32 increases.

第１フライホイール本体２２の回転速度および第２フライホイール本体３２の回転速度は、それぞれ、第１フライホイール装置２０によって発生するジャイロモーメントＭ１の大きさと第２フライホイール装置３０によって発生するジャイロモーメントＭ２の大きさとが等しくなるような、第１所定回転速度および第２所定回転速度に設定される。これにより、常時は、第１フライホイール装置２０によって発生するジャイロモーメントＭ１と、第２フライホイール装置３０によって発生するジャイロモーメントＭ２とが打ち消されるため、車体２は旋回しない。   The rotational speed of the first flywheel body 22 and the rotational speed of the second flywheel body 32 are respectively the magnitude of the gyro moment M1 generated by the first flywheel device 20 and the gyro moment M2 generated by the second flywheel device 30. The first predetermined rotation speed and the second predetermined rotation speed are set so as to be equal to each other. Accordingly, since the gyro moment M1 generated by the first flywheel device 20 and the gyro moment M2 generated by the second flywheel device 30 are normally canceled, the vehicle body 2 does not turn.

以下において、第１フライホイール装置２０の第１ジンバル軸２６を、第１回転軸２１がＺ方向軸と平行となるような回転角度位置に固定し、第１フライホイール本体２２が前記第１所定回転速度で回転するように、第１拘束機構２７および第１フライホイール駆動モータ２５を制御する処理を、「第１フライホイール定常制御処理（第１ＦＷ定常制御処理）」ということにする。同様に、第２フライホイール装置３０の第２ジンバル軸３６を、第２回転軸３１がＺ方向軸と平行となるような回転角度位置に固定し、第２フライホイール本体３２が前記第２所定回転速度で回転するように、第２拘束機構３７および第２フライホイール駆動モータ３５を制御する処理を、「第２フライホイール定常制御処理（第２ＦＷ定常制御処理）」ということにする。   In the following, the first gimbal shaft 26 of the first flywheel device 20 is fixed at a rotation angle position such that the first rotation shaft 21 is parallel to the Z direction axis, and the first flywheel body 22 is fixed to the first predetermined wheel. The process of controlling the first restraining mechanism 27 and the first flywheel drive motor 25 so as to rotate at the rotational speed is referred to as “first flywheel steady control process (first FW steady control process)”. Similarly, the second gimbal shaft 36 of the second flywheel device 30 is fixed at a rotation angle position such that the second rotation shaft 31 is parallel to the Z direction axis, and the second flywheel body 32 is fixed to the second predetermined wheel. The process of controlling the second restraining mechanism 37 and the second flywheel drive motor 35 so as to rotate at the rotational speed is referred to as “second flywheel steady control process (second FW steady control process)”.

図５Ｂに示すように、図５Ａの状態から、第１フライホイール装置２０の第１ジンバル軸２６のみを前方に向かって反時計方向に回動させて、第１回転軸２２をＺ方向軸に対して傾斜させると、第１フライホイール装置２０によって発生するジャイロモーメントＭ１が増大する。これにより、第１フライホイール装置２０によって発生するジャイロモーメントＭ１が、第２フライホイール装置３０によって発生するジャイロモーメントＭ２よりも大きくなるので、車体２は左方向に旋回する。   As shown in FIG. 5B, from the state of FIG. 5A, only the first gimbal shaft 26 of the first flywheel device 20 is rotated counterclockwise toward the front, and the first rotation shaft 22 is set to the Z direction axis. When tilted, the gyro moment M1 generated by the first flywheel device 20 increases. As a result, the gyro moment M1 generated by the first flywheel device 20 becomes larger than the gyro moment M2 generated by the second flywheel device 30, so the vehicle body 2 turns leftward.

図５Ｃに示すように、図５Ａの状態から、第２フライホイール装置３０の第２ジンバル軸３６のみを前方に向かって時計方向に回動させて、第２回転軸３１をＺ方向軸に対して傾斜させると、第２フライホイール装置３０によって発生するジャイロモーメントＭ２が増大する。これにより、第２フライホイール装置３０によって発生するジャイロモーメントＭ２が、第１フライホイール装置３０によって発生するジャイロモーメントＭ１よりも大きくなるので、車体２は右方向に旋回する。   As shown in FIG. 5C, from the state of FIG. 5A, only the second gimbal shaft 36 of the second flywheel device 30 is rotated forward in the clockwise direction, and the second rotation shaft 31 is moved with respect to the Z direction axis. When tilted, the gyro moment M2 generated by the second flywheel device 30 increases. As a result, the gyro moment M2 generated by the second flywheel device 30 is larger than the gyro moment M1 generated by the first flywheel device 30, so the vehicle body 2 turns to the right.

図６Ａは、旋回制御部５２の動作を説明するためのフローチャートである。図６Ａの処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
図６Ａを参照して、旋回制御部５２は、左側押しボタン９がオンか否かを判定する(ステップＳ１)。左側押しボタン９がオフであれば(ステップＳ１：ＮＯ)、旋回制御部５２は、「第１フライホイール定常制御処理（第１ＦＷ定常制御処理）」を行う(ステップＳ２)。次に、旋回制御部５２は、右側押しボタン１０がオンか否かを判別する(ステップＳ３)。右側押しボタン１０がオフであれば(ステップＳ３：ＮＯ)、旋回制御部５２は、「第２フライホイール定常制御処理（第２ＦＷ定常制御処理）」を行う(ステップＳ４)。そして、旋回制御部５２は、今演算周期での処理を終了する。 FIG. 6A is a flowchart for explaining the operation of the turning control unit 52. The process of FIG. 6A is repeatedly executed at every predetermined calculation cycle.
Referring to FIG. 6A, turning control unit 52 determines whether left push button 9 is on (step S1). If the left push button 9 is off (step S1: NO), the turning control unit 52 performs a “first flywheel steady control process (first FW steady control process)” (step S2). Next, the turning control unit 52 determines whether or not the right push button 10 is on (step S3). If the right push button 10 is off (step S3: NO), the turning control unit 52 performs a “second flywheel steady control process (second FW steady control process)” (step S4). Then, the turning control unit 52 ends the processing in the current calculation cycle.

前記ステップＳ３において、右側押しボタン１０がオンであれば(ステップＳ３：ＹＥＳ)、旋回制御部５２は、右旋回制御処理を行った後(ステップＳ５)、今演算周期での処理を終了する。右旋回制御処理については、後述する。
前記ステップＳ１において、左側押しボタン９がオンであると判別されたときには(ステップＳ１：ＹＥＳ)、旋回制御部５２は、右側押しボタン１０がオンか否かを判別する(ステップＳ６)。右側押しボタン１０がオフであれば(ステップＳ６：ＮＯ)、旋回制御部５２は、「第１フライホイール定常制御処理」を行った後(ステップＳ７)、左旋回制御処理を行う(ステップＳ８)。左旋回制御処理については、後述する。この後、旋回制御部５２は、今演算周期での処理を終了する。 In step S3, if the right push button 10 is on (step S3: YES), the turning control unit 52 performs the right turning control process (step S5), and then ends the process in the current calculation cycle. . The right turn control process will be described later.
When it is determined in step S1 that the left push button 9 is on (step S1: YES), the turning control unit 52 determines whether the right push button 10 is on (step S6). If the right push button 10 is off (step S6: NO), the turning control unit 52 performs the “first flywheel steady control process” (step S7) and then performs the left turn control process (step S8). . The left turn control process will be described later. Thereafter, the turning control unit 52 ends the process in the current calculation cycle.

前記ステップＳ６において、右側押しボタン１０がオンであると判別されたときには(ステップＳ６：ＹＥＳ)、つまり、両押しボタン９，１０が共にオンであるときには、旋回制御部５２は、「第１フライホイール定常制御処理」および「第２フライホイール定常制御処理」を行う(ステップＳ９)。そして、旋回制御部５２は、今演算周期での処理を終了する。   When it is determined in step S6 that the right push button 10 is turned on (step S6: YES), that is, when both the push buttons 9 and 10 are turned on, the turning control unit 52 reads “first fly “Wheel steady control process” and “second flywheel steady control process” are performed (step S9). Then, the turning control unit 52 ends the processing in the current calculation cycle.

図６Ｂは、図６ＡのステップＳ８の左旋回制御処理の手順を示すフローチャートである。
左旋回制御処理では、旋回制御部５２は、まず、第１回転軸２１のＺ方向軸に対する傾斜角度が所定の閾値より小さいか否かを判別する(ステップＳ１１)。この閾値は、たとえば、２０degに設定される。この判別は、具体的には、第１ジンバル軸２６の基準回転角度位置からの回転量が所定回転量より小さいか否かに基いて判別される。 FIG. 6B is a flowchart showing the procedure of the left turn control process in step S8 of FIG. 6A.
In the left turn control process, the turn control unit 52 first determines whether or not the inclination angle of the first rotating shaft 21 with respect to the Z direction axis is smaller than a predetermined threshold (step S11). This threshold is set to 20 deg, for example. Specifically, this determination is made based on whether or not the rotation amount of the first gimbal shaft 26 from the reference rotation angle position is smaller than a predetermined rotation amount.

この実施形態のように、第１ジンバル軸回動用モータ２８がステッピングモータである場合には、旋回制御部５２は、第１ジンバル軸回動用モータ２８の回転量を認識できる。このため、旋回制御部５２は、第１ジンバル軸２６の基準回転角度位置からの回転量を認識できる。第１ジンバル軸回動用モータ２８がステッピングモータ以外の電動モータである場合には、第１ジンバル軸回動用モータ２８のロータまたは第１ジンバル軸２６の回転角を検出するための回転角センサを設けておくことにより、第１ジンバル軸２６の基準回転角度位置からの回転量を検出することができる。   When the first gimbal shaft rotation motor 28 is a stepping motor as in this embodiment, the turning control unit 52 can recognize the rotation amount of the first gimbal shaft rotation motor 28. For this reason, the turning control unit 52 can recognize the rotation amount of the first gimbal shaft 26 from the reference rotation angle position. When the first gimbal shaft rotation motor 28 is an electric motor other than the stepping motor, a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor of the first gimbal shaft rotation motor 28 or the first gimbal shaft 26 is provided. Accordingly, the rotation amount of the first gimbal shaft 26 from the reference rotation angle position can be detected.

第１回転軸２１のＺ方向軸に対する傾斜角度が所定の閾値より小さいときには(ステップＳ１１：ＹＥＳ)、旋回制御部５２は、前述の図５Ｂに示すように、第１回転軸２１をＺ方向軸に対して傾斜させる(ステップＳ１２)。具体的には、旋回制御部５２は、第１拘束機構２７による第１ジンバル軸２６の拘束を一時的に解除させるとともに、第１ジンバル軸回動用モータ２８を回転駆動させて第１ジンバル軸２６を前方に向かって反時計方向に所定量だけ回動させる。これにより、第１回転軸２１がＺ方向軸に対して傾斜する。これにより、第１フライホイール装置２０によるジャイロモーメントが、第２フライホイール装置３０によるジャイロモーメントより大きくなるので、車体２が左方向に旋回する。この後、旋回制御部５２は、今演算周期での処理を終了する。   When the inclination angle of the first rotation shaft 21 with respect to the Z-direction axis is smaller than a predetermined threshold (step S11: YES), the turning control unit 52 moves the first rotation shaft 21 to the Z-direction axis as shown in FIG. 5B described above. (Step S12). Specifically, the turning control unit 52 temporarily releases the restraint of the first gimbal shaft 26 by the first restraining mechanism 27 and rotates the first gimbal shaft turning motor 28 to rotate the first gimbal shaft 26. Is rotated by a predetermined amount in the counterclockwise direction. Thereby, the 1st rotating shaft 21 inclines with respect to a Z direction axis | shaft. Thereby, since the gyro moment by the 1st flywheel apparatus 20 becomes larger than the gyro moment by the 2nd flywheel apparatus 30, the vehicle body 2 turns to the left. Thereafter, the turning control unit 52 ends the process in the current calculation cycle.

前記ステップＳ１１において、第１回転軸２１のＺ方向軸に対する傾斜角度が所定の閾値以上であると判別されたときには(ステップＳ１１：ＮＯ)、旋回制御部５２は、第１フライホイール駆動モータ２５の回転速度を大きくする(ステップＳ１３)。これにより、第１フライホイール２２の回転速度が大きくなるから、第１回転軸２１のＺ方向軸に対する傾斜角度を現在の傾斜角度より大きくすることなく、第１フライホイール装置２０によるジャイロモーメントを大きくすることができる。これにより車体２の左方向の旋回速度を高めることができる。この後、旋回制御部５２は、今演算周期での処理を終了する。   In step S11, when it is determined that the inclination angle of the first rotating shaft 21 with respect to the Z-direction axis is equal to or greater than a predetermined threshold (step S11: NO), the turning control unit 52 determines the first flywheel drive motor 25. The rotational speed is increased (step S13). As a result, the rotational speed of the first flywheel 22 increases, so that the gyro moment by the first flywheel device 20 is increased without increasing the inclination angle of the first rotation shaft 21 with respect to the Z-direction axis from the current inclination angle. can do. Thereby, the leftward turning speed of the vehicle body 2 can be increased. Thereafter, the turning control unit 52 ends the process in the current calculation cycle.

図６Ｃは、図６ＡのステップＳ５の右旋回制御処理の手順を示すフローチャートである。
右旋回制御処理では、旋回制御部５２は、まず、第２回転軸３１のＺ方向軸に対する傾斜角度が所定の閾値より小さいか否かを判別する(ステップＳ２１)。この閾値は、たとえば、２０degに設定される。この判別は、具体的には、第２ジンバル軸３６の基準回転角度位置からの回転量が所定回転量より小さいか否かに基いて判別される。 FIG. 6C is a flowchart showing the procedure of the right turn control process in step S5 of FIG. 6A.
In the right turn control process, the turn control unit 52 first determines whether or not the inclination angle of the second rotating shaft 31 with respect to the Z direction axis is smaller than a predetermined threshold (step S21). This threshold is set to 20 deg, for example. Specifically, this determination is made based on whether or not the rotation amount of the second gimbal shaft 36 from the reference rotation angle position is smaller than a predetermined rotation amount.

この実施形態のように、第２ジンバル軸回動用モータ３８がステッピングモータである場合には、旋回制御部５２は、第２ジンバル軸回動用モータ３８の回転量を認識できる。このため、旋回制御部５２は、第２ジンバル軸３６の基準回転角度位置からの回転量を認識できる。第２ジンバル軸回動用モータ３８がステッピングモータ以外の電動モータである場合には、第２ジンバル軸回動用モータ３８のロータまたは第２ジンバル軸３６の回転角を検出するための回転角センサを設けておくことにより、第２ジンバル軸３６の基準回転角度位置からの回転量を検出することができる。   When the second gimbal shaft rotation motor 38 is a stepping motor as in this embodiment, the turning control unit 52 can recognize the rotation amount of the second gimbal shaft rotation motor 38. For this reason, the turning control unit 52 can recognize the rotation amount of the second gimbal shaft 36 from the reference rotation angle position. When the second gimbal shaft rotation motor 38 is an electric motor other than the stepping motor, a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor of the second gimbal shaft rotation motor 38 or the second gimbal shaft 36 is provided. Accordingly, the rotation amount of the second gimbal shaft 36 from the reference rotation angle position can be detected.

第２回転軸３１のＺ方向軸に対する傾斜角度が所定の閾値より小さいときには(ステップＳ２１：ＹＥＳ)、旋回制御部５２は、前述の図５Ｃに示すように、第２回転軸３１をＺ方向軸に対して傾斜させる(ステップＳ２２)。具体的には、旋回制御部５２は、第２拘束機構３７による第２ジンバル軸３６の拘束を一時的に解除させるとともに、第２ジンバル軸回動用モータ３８を回転駆動させて第２ジンバル軸３６を前方に向かって時計方向に所定量だけ回動させる。これにより、第２回転軸３１がＺ方向軸に対して傾斜する。これにより、第２フライホイール装置３０によるジャイロモーメントが、第１フライホイール装置２０によるジャイロモーメントより大きくなるので、車体２が右方向に旋回する。この後、旋回制御部５２は、今演算周期での処理を終了する。   When the inclination angle of the second rotation shaft 31 with respect to the Z direction axis is smaller than the predetermined threshold (step S21: YES), the turning control unit 52 moves the second rotation shaft 31 to the Z direction axis as shown in FIG. 5C described above. (Step S22). Specifically, the turning control unit 52 temporarily releases the restraint of the second gimbal shaft 36 by the second restraining mechanism 37 and rotates the second gimbal shaft rotating motor 38 to rotate the second gimbal shaft 36. Is rotated forward by a predetermined amount clockwise. Thereby, the 2nd rotating shaft 31 inclines with respect to a Z direction axis | shaft. Thereby, since the gyro moment by the 2nd flywheel apparatus 30 becomes larger than the gyro moment by the 1st flywheel apparatus 20, the vehicle body 2 turns rightward. Thereafter, the turning control unit 52 ends the process in the current calculation cycle.

前記ステップＳ２１において、第２回転軸３１のＺ方向軸に対する傾斜角度が所定の閾値以上であると判別されたときには(ステップＳ２１：ＮＯ)、旋回制御部５２は、第２第１フライホイール駆動モータ３５の回転速度を大きくする(ステップＳ２３)。これにより、第２フライホイール本体３２の回転速度が大きくなるから、第２回転軸３１のＺ方向軸に対する傾斜角度を現在の傾斜角度より大きくすることなく、第２フライホイール装置３０によるジャイロモーメントを大きくすることができる。これにより車体２の右方向の旋回速度を高めることができる。この後、旋回制御部５２は、今演算周期での処理を終了する。   When it is determined in step S21 that the inclination angle of the second rotating shaft 31 with respect to the Z-direction axis is equal to or greater than a predetermined threshold (step S21: NO), the turning control unit 52 includes the second first flywheel drive motor. The rotational speed of 35 is increased (step S23). As a result, the rotational speed of the second flywheel main body 32 increases, so that the gyro moment by the second flywheel device 30 can be increased without making the inclination angle of the second rotation shaft 31 with respect to the Z-direction axis larger than the current inclination angle. Can be bigger. Thereby, the turning speed of the vehicle body 2 in the right direction can be increased. Thereafter, the turning control unit 52 ends the process in the current calculation cycle.

図７は、本発明の第２実施形態に係る２輪倒立振子型車両の外観を図解的に示す斜視図である。図７において、前述の図１の各部に対応する部分には図１と同じ符号を付して示す。
この２輪倒立振子型車両１Ａでは、第１実施形態のような左側押しボタン９および右側押しボタン１０は設けられていない。この２輪倒立振子型車両１Ａでは、ハンドルポスト７は、車体２に回転自在に支持されている。図示しないが、車体２には、ハンドルポスト７を中立位置（ハンドル８がＹ方向と平行となる位置）に付勢する付勢機構が設けられている。また、車体２内には、ハンドル８の操舵方向を検出するために、ハンドルポスト７の回転角および回転方向（以下、「操舵方向」という）を検出する回転角センサ１４が設けられている。また、この２輪倒立振子型車両１Ａでは、旋回制御方法が、第１実施形態と異なっている。 FIG. 7 is a perspective view schematically showing the appearance of a two-wheel inverted pendulum type vehicle according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG.
In the two-wheel inverted pendulum type vehicle 1A, the left push button 9 and the right push button 10 as in the first embodiment are not provided. In the two-wheel inverted pendulum type vehicle 1 </ b> A, the handle post 7 is rotatably supported by the vehicle body 2. Although not shown, the vehicle body 2 is provided with a biasing mechanism that biases the handle post 7 to a neutral position (a position where the handle 8 is parallel to the Y direction). A rotation angle sensor 14 for detecting the rotation angle and rotation direction of the handle post 7 (hereinafter referred to as “steering direction”) is provided in the vehicle body 2 in order to detect the steering direction of the handle 8. Further, in the two-wheel inverted pendulum type vehicle 1A, the turning control method is different from that of the first embodiment.

図８は、制御装置４０Ａの電気的構成を示すブロック図である。図８において、前述の図４の各部に対応する部分には図４と同じ符号を付して示す。
制御装置４０Ａ内のマイクロコンピュータ４１Ａは、安定化制御部５１と旋回制御部５２Ａとを含んでいる。安定化制御部５１は、第１実施形態の安定化制御部５１と同様である。旋回制御部５２Ａには、回転角センサ１４によって検出されるハンドルポスト７の回転角および操舵方向が入力する。 FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the control device 40A. 8, portions corresponding to the respective portions in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
The microcomputer 41A in the control device 40A includes a stabilization control unit 51 and a turning control unit 52A. The stabilization control unit 51 is the same as the stabilization control unit 51 of the first embodiment. A rotation angle and a steering direction of the handle post 7 detected by the rotation angle sensor 14 are input to the turning control unit 52A.

図９は、旋回制御部５２Ａの動作を説明するためのフローチャートである。図９の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
旋回制御部５２Ａは、回転角センサ１４によって検出されたハンドルポスト７の回転角および操舵方向を取得する(ステップＳ３１)。そして、旋回制御部５２Ａは、操舵方向が左方向であるか否かを判別する(ステップＳ３２)。操舵方向が左方向でなければ(ステップＳ３２：ＮＯ)、旋回制御部５２Ａは、「第１フライホイール定常制御処理（第１ＦＷ定常制御処理）」を行う(ステップＳ３３)。 FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the turning control unit 52A. The process of FIG. 9 is repeatedly executed at every predetermined calculation cycle.
The turning control unit 52A acquires the rotation angle and steering direction of the handle post 7 detected by the rotation angle sensor 14 (step S31). Then, the turning control unit 52A determines whether or not the steering direction is the left direction (step S32). If the steering direction is not the left direction (step S32: NO), the turning control unit 52A performs the “first flywheel steady control process (first FW steady control process)” (step S33).

この後、旋回制御部５２Ａは、操舵方向が右方向であるか否かを判別する(ステップＳ３４)。操舵方向が右方向でなければ(ステップＳ３４：ＮＯ)、旋回制御部５２Ａは、「第２フライホイール定常制御処理（第２ＦＷ定常制御処理）」を行う(ステップＳ３５)。そして、旋回制御部５２Ａは、今演算周期での処理を終了する。
前記ステップＳ３４において、操舵方向が右方向であると判別されたときには(ステップＳ３４：ＹＥＳ)、旋回制御部５２Ａは、右旋回制御処理を行った後(ステップＳ３６)、今演算周期での処理を終了する。右旋回制御処理は、前述の図６Ｃを用いて説明した右旋回制御処理と同様である。ただし、第２実施形態においては、図６ＣのステップＳ２２において、ハンドルポスト７の回転角の時間微分値である操舵角速度（ハンドルポスト７の回転角の時間的変化量）または操舵角速度の時間微分値である操舵角加速度に応じて、第２ジンバル軸３６の回転量を変化させるようにしてもよい。具体的には、操舵角速度または操舵角加速度が大きいほど、その演算周期における第２ジンバル軸３６の回転量を大きくする。これにより、操舵角速度または操舵角加速度が大きいほど、第２ジンバル軸３６を回動させる速度（第２回転軸３１を傾斜させる速度）が速くなるので、操舵角速度または操舵角加速度に応じて旋回速度を制御できるようになる。 Thereafter, the turning control unit 52A determines whether or not the steering direction is the right direction (step S34). If the steering direction is not the right direction (step S34: NO), the turning control unit 52A performs the “second flywheel steady control process (second FW steady control process)” (step S35). Then, the turning control unit 52A ends the processing in the current calculation cycle.
When it is determined in step S34 that the steering direction is the right direction (step S34: YES), the turning control unit 52A performs the right turning control process (step S36), and then performs the processing in the current calculation cycle. Exit. The right turn control process is the same as the right turn control process described with reference to FIG. 6C described above. However, in the second embodiment, in step S22 of FIG. 6C, the steering angular velocity (time variation of the rotation angle of the handle post 7) or the time differential value of the steering angular velocity, which is the time differential value of the rotation angle of the handle post 7. The rotation amount of the second gimbal shaft 36 may be changed according to the steering angular acceleration. Specifically, the amount of rotation of the second gimbal shaft 36 in the calculation cycle is increased as the steering angular velocity or the steering angular acceleration is increased. As a result, the higher the steering angular velocity or the steering angular acceleration, the higher the speed at which the second gimbal shaft 36 is rotated (the speed at which the second rotary shaft 31 is tilted). Can be controlled.

前記ステップＳ３１において、操舵方向が左方向であると判別されたときには(ステップＳ３１：ＹＥＳ)、旋回制御部５２Ａは、左旋回制御処理を行った後(ステップＳ３７)、今演算周期での処理を終了する。左旋回制御処理は、前述の図６Ｂを用いて説明した左旋回制御処理と同様である。ただし、第２実施形態においては、図６ＢのステップＳ１２において、ハンドルポスト７の回転角の時間微分値である操舵角速度（ハンドルポスト７の回転角の時間的変化量）または操舵角速度の時間微分値である操舵角加速度に応じて、第１ジンバル軸２６の回転量を変化させるようにしてもよい。具体的には、操舵角速度または操舵角加速度が大きいほど、その演算周期における第１ジンバル軸２６の回転量を大きくする。これにより、操舵角速度または操舵角加速度が大きいほど、第１ジンバル軸２６を回動させる速度（第１回転軸２１を傾斜させる速度）が速くなるので、操舵角速度または操舵角加速度に応じて旋回速度を制御できるようになる。   When it is determined in step S31 that the steering direction is the left direction (step S31: YES), the turning control unit 52A performs the left turning control process (step S37), and then performs the process in the current calculation cycle. finish. The left turn control process is the same as the left turn control process described with reference to FIG. 6B described above. However, in the second embodiment, in step S12 of FIG. 6B, the steering angular velocity (time variation of the rotation angle of the handle post 7) or the time differential value of the steering angular velocity, which is the time differential value of the rotation angle of the handle post 7. The rotation amount of the first gimbal shaft 26 may be changed according to the steering angular acceleration. Specifically, the amount of rotation of the first gimbal shaft 26 in the calculation cycle is increased as the steering angular velocity or the steering angular acceleration is increased. As a result, the higher the steering angular velocity or the steering angular acceleration, the higher the speed at which the first gimbal shaft 26 is rotated (the speed at which the first rotary shaft 21 is tilted), and therefore the turning speed according to the steering angular velocity or the steering angular acceleration. Can be controlled.

前述の第２実施形態では、回転角センサ１４によってハンドル８の操舵方向を検出しているが、図８に破線で示すように、ハンドル８に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ１５を設け、トルクセンサ１５によって検出される操舵トルクからハンドル８の操舵方向を検出するようにしてもよい。具体的には、図７の２輪倒立振子型車両１Ａのハンドルポスト７を、ハンドル８が固定された第１部分と、車体２に固定された第２部分と、第１部分と第２部分とを連結するトーションバーとから構成する。そして、トーションバーの捩れ量を操舵トルクとして検出するトルクセンサ１５を設ける。   In the second embodiment described above, the steering direction of the handle 8 is detected by the rotation angle sensor 14, but as shown by the broken line in FIG. 8, a torque sensor 15 for detecting the steering torque applied to the handle 8 is provided, The steering direction of the handle 8 may be detected from the steering torque detected by the torque sensor 15. Specifically, the handle post 7 of the two-wheel inverted pendulum type vehicle 1A shown in FIG. 7 includes a first part to which the handle 8 is fixed, a second part fixed to the vehicle body 2, a first part, and a second part. And a torsion bar connecting the two. And the torque sensor 15 which detects the amount of twist of a torsion bar as steering torque is provided.

この場合には、前述の図９のステップＳ３１では、トルクセンサ１５によって検出された操舵トルクが取得される。また、図９のステップＳ３２では、取得された操舵トルクに基いて操舵方向が左方向か否かが判別され、図９のステップＳ３４では、取得された操舵トルクに基いて操舵方向が右方向か否かが判別される。
また、図６ＢのステップＳ１２において、操舵トルクの大きさ（絶対値）、操舵トルクの時間微分値である操舵トルク変化速度（操舵トルクの時間的変化量）または操舵トルク変化速度の時間微分値である操舵トルク変化加速度に応じて、第１ジンバル軸２６の回転量を変化させるようにしてもよい。同様に、図６ＣのステップＳ２２において、操舵トルクの大きさ（絶対値）、操舵トルクの時間微分値である操舵トルク変化速度（操舵トルクの時間的変化量）または操舵トルク変化速度の時間微分値である操舵トルク変化加速度に応じて、第２ジンバル軸３６の回転量を変化させるようにしてもよい。 In this case, the steering torque detected by the torque sensor 15 is acquired in step S31 of FIG. In step S32 in FIG. 9, it is determined whether or not the steering direction is the left direction based on the acquired steering torque. In step S34 in FIG. 9, whether the steering direction is the right direction based on the acquired steering torque. It is determined whether or not.
Further, in step S12 of FIG. 6B, the magnitude (absolute value) of the steering torque, the steering torque change speed (time change amount of the steering torque) that is the time differential value of the steering torque, or the time differential value of the steering torque change speed. The rotation amount of the first gimbal shaft 26 may be changed in accordance with a certain steering torque change acceleration. Similarly, in step S22 of FIG. 6C, the magnitude (absolute value) of the steering torque, the steering torque change speed (time change amount of the steering torque) that is the time differential value of the steering torque, or the time differential value of the steering torque change speed. The rotation amount of the second gimbal shaft 36 may be changed according to the steering torque change acceleration.

図１０は、本発明の第３実施形態に係る２輪倒立振子型車両の外観を図解的に示す斜視図である。図１１は、図１０に示す２輪倒立振子型車両を図解的に示す平面図である。図１０において、前述の図１の各部に対応する部分には図１と同じ符号を付して示す。
この２輪倒立振子型車両１Ｂでは、左車輪３と右車輪４とは、前後方向位置がずれて配置されている。この実施形態では、左車輪３が車体２の前寄りの位置に取り付けられ、右車輪４が車体２の後寄りの位置に取り付けられている。 FIG. 10 is a perspective view schematically showing the external appearance of a two-wheel inverted pendulum type vehicle according to a third embodiment of the present invention. FIG. 11 is a plan view schematically showing the two-wheel inverted pendulum type vehicle shown in FIG. 10, portions corresponding to the respective portions in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
In the two-wheel inverted pendulum type vehicle 1 </ b> B, the left wheel 3 and the right wheel 4 are arranged with their front and rear direction positions shifted. In this embodiment, the left wheel 3 is attached to the front side of the vehicle body 2 and the right wheel 4 is attached to the rear side of the vehicle body 2.

また、この２輪倒立振子型車両１Ｂでは、１つのフライホール装置２０のみが設けられている。このフライホール装置２０の構成は、第１実施形態における第１フライホール装置２０の構成と同じである。
この２輪倒立振子型車両１Ｂでは、車体２に対する左車輪３の前後方向位置が右車輪４の前後方向位置より前側にあるため、両車輪３，４が同じ回転速度で回転した場合には、車体２は図１１の矢印Ａで示すように右方向に旋回する。そこで、図１１の矢印Ｂで示すように、フライホール装置２０によって車体２を左方向に旋回させるためのジャイロモーメントを発生させることにより、車体２を直進させることができる。 Further, in this two-wheel inverted pendulum type vehicle 1B, only one flyhole device 20 is provided. The configuration of the flyhole device 20 is the same as the configuration of the first flyhole device 20 in the first embodiment.
In this two-wheel inverted pendulum type vehicle 1B, since the front-rear direction position of the left wheel 3 with respect to the vehicle body 2 is in front of the front-rear direction position of the right wheel 4, when both wheels 3, 4 rotate at the same rotational speed, The vehicle body 2 turns to the right as shown by an arrow A in FIG. Therefore, as shown by an arrow B in FIG. 11, the vehicle body 2 can be moved straight by generating a gyro moment for turning the vehicle body 2 leftward by the flyhole device 20.

常時は、フライホイール装置２０の第１ジンバル軸２６は、第１回転軸２１がＺ方向軸と平行となるような回転角度位置に固定される。また、第１フライホイール本体２２は、車体２が直進するような回転速度で回転される。
車体２を左方向に旋回させる場合には、フライホール装置２０の第１ジンバル軸回動用モータ２８を回転駆動させて第１ジンバル軸２６を前方に向かって反時計方向に回動させることにより、図５Ｂに示すように第１回転軸２１をＺ方向軸に対して傾斜させる。これにより、フライホイール装置２０によるジャイロモーメントが増大するので、車体２は左方向に旋回する。 Normally, the first gimbal shaft 26 of the flywheel device 20 is fixed at a rotation angle position such that the first rotation shaft 21 is parallel to the Z direction axis. Further, the first flywheel main body 22 is rotated at a rotational speed such that the vehicle body 2 goes straight.
When turning the vehicle body 2 in the left direction, the first gimbal shaft rotation motor 28 of the flyhole device 20 is driven to rotate and the first gimbal shaft 26 is rotated counterclockwise toward the front. As shown in FIG. 5B, the first rotation shaft 21 is inclined with respect to the Z-direction axis. Thereby, since the gyro moment by the flywheel apparatus 20 increases, the vehicle body 2 turns leftward.

一方、車体２を右方向に旋回させる場合には、フライホール装置２０の第１フライホイール駆動モータ２５を制御して、第１フライホール２２の回転速度を低下させる。これにより、フライホイール装置２０によるジャイロモーメントが減少するので、車体２は右方向に旋回する。
また、次のような旋回制御を行うことも可能である。 On the other hand, when turning the vehicle body 2 in the right direction, the first flywheel drive motor 25 of the flyhole device 20 is controlled to reduce the rotational speed of the first flyhole 22. Thereby, since the gyro moment by the flywheel apparatus 20 reduces, the vehicle body 2 turns rightward.
It is also possible to perform the following turning control.

常時は、フライホイール装置２０の第１ジンバル軸２６は、第１回転軸２１がＺ方向軸に対して図５Ｂに示す方向に所定角度傾斜するような回転角度位置に固定される。また、第１フライホイール本体２２は、車体２が直進するような回転速度で回転される。
車体２を左方向に旋回させる場合には、フライホール装置２０の第１ジンバル軸回動用モータ２８を回転駆動させて第１ジンバル軸２６を前方に向かって反時計方向に回動させることにより、第１回転軸２１のＺ方向軸に対する傾斜角を増大させる。これにより、フライホイール装置２０によるジャイロモーメントが増大するので、車体２は左方向に旋回する。 Normally, the first gimbal shaft 26 of the flywheel device 20 is fixed at a rotation angle position such that the first rotation shaft 21 is inclined at a predetermined angle in the direction shown in FIG. 5B with respect to the Z direction axis. Further, the first flywheel main body 22 is rotated at a rotational speed such that the vehicle body 2 goes straight.
When turning the vehicle body 2 in the left direction, the first gimbal shaft rotation motor 28 of the flyhole device 20 is driven to rotate and the first gimbal shaft 26 is rotated counterclockwise toward the front. The inclination angle of the first rotation shaft 21 with respect to the Z direction axis is increased. Thereby, since the gyro moment by the flywheel apparatus 20 increases, the vehicle body 2 turns leftward.

車体２を右方向に旋回させる場合には、フライホール装置２０の第１ジンバル軸回動用モータ２８を逆方向に回転駆動させて第１ジンバル軸２６を前方に向かって時計方向に回動させることにより、第１回転軸２１のＺ方向軸に対する傾斜角を減少させる。これにより、フライホイール装置２０によるジャイロモーメントが減少するので、車体２は右方向に旋回する。   When turning the vehicle body 2 in the right direction, the first gimbal shaft rotating motor 28 of the flyhole device 20 is driven to rotate in the reverse direction to rotate the first gimbal shaft 26 in the clockwise direction. Thus, the inclination angle of the first rotation shaft 21 with respect to the Z direction axis is decreased. Thereby, since the gyro moment by the flywheel apparatus 20 reduces, the vehicle body 2 turns rightward.

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の第１および第２実施形態では、第１フライホイール装置２０と第２フライホイール装置３０とは、車体２に対して前後方向に並んで配置されているが、各フライホイール装置２０，３０の配置は任意に設定することができる。たとえば、第１フライホイール装置２０と第２フライホイール装置３０とを、車体２に対して上下方向に並べて配置してもよい。また、第１フライホイール装置２０と第２フライホイール装置３０とを、左右方向に並べて配置してもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the first and second embodiments described above, the first flywheel device 20 and the second flywheel device 30 are arranged side by side in the front-rear direction with respect to the vehicle body 2. , 30 can be arbitrarily set. For example, the first flywheel device 20 and the second flywheel device 30 may be arranged side by side with respect to the vehicle body 2 in the vertical direction. Moreover, you may arrange | position the 1st flywheel apparatus 20 and the 2nd flywheel apparatus 30 along with the left-right direction.

また、前述の第１および第２実施形態では、第１フライホイール装置２０の第１ジンバル軸２６および第２フライホイール装置３０の第２ジンバル軸３６は、それぞれ第１ジンバル軸回動用モータ２８および第２ジンバル軸回動用モータ３８によって回動されるようになっている。しかし、これらのジンバル軸２６，３６を手動で回転駆動させるようにしてもよい。たとえば、ハンドルポスト７を左右方向に傾動可能に車体２に取り付け、ハンドルポスト７の傾動動作に応じて第１ジンバル軸２６または第１ジンバル軸３６を回転させる機構を設けてもよい。より具体的には、ハンドルポスト７が左方向に傾動されたときには、第１ジンバル軸２６を前方に向かって反時計方向に回動させる機構を設けるとともに、ハンドルポスト７が右方向に傾動されたときには、第２ジンバル軸３６を前方に向かって時計方向に回動させる機構を設ければよい。   In the first and second embodiments described above, the first gimbal shaft 26 of the first flywheel device 20 and the second gimbal shaft 36 of the second flywheel device 30 are respectively the first gimbal shaft rotation motor 28 and The second gimbal shaft rotating motor 38 is rotated. However, these gimbal shafts 26 and 36 may be manually driven to rotate. For example, the handle post 7 may be attached to the vehicle body 2 so as to be tiltable in the left-right direction, and a mechanism for rotating the first gimbal shaft 26 or the first gimbal shaft 36 according to the tilting operation of the handle post 7 may be provided. More specifically, when the handle post 7 is tilted to the left, a mechanism for rotating the first gimbal shaft 26 in the counterclockwise direction toward the front is provided, and the handle post 7 is tilted to the right. In some cases, a mechanism for rotating the second gimbal shaft 36 in the clockwise direction toward the front may be provided.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

１，１Ａ，１Ｂ…２輪倒立振子型車両、２…車体、２…ステアリングホイール、７…ハンドルポスト、８…ハンドル、９…左側押ボタン、１０…右側押ボタン１０、１４…回転角センサ、１５…トルクセンサ、２０…第１フライホイール装置、２１…第１回転軸、２２…第１フライホイール本体、２３…第１ハウジング、２４…第１フライホイール、２５…第１フライホイール駆動モータ（第１ＦＷ駆動モータ）、２６…第１ジンバル軸、２７…第１拘束機構、２８…第１ジンバル軸回動用モータ、３０…第２フライホイール装置、３１…第２回転軸、３２…第２フライホイール本体、３３…第２ハウジング、３４…第２フライホイール、３５…第２フライホイール駆動モータ（第２ＦＷ駆動モータ）、３６…第２ジンバル軸、３７…第２拘束機構、３８…第２ジンバル軸回動用モータ、５２，５２Ａ…旋回制御部   1, 1A, 1B ... two-wheel inverted pendulum type vehicle, 2 ... vehicle body, 2 ... steering wheel, 7 ... handle post, 8 ... handle, 9 ... left push button, 10 ... right push button 10, 14 ... rotation angle sensor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Torque sensor, 20 ... 1st flywheel apparatus, 21 ... 1st rotating shaft, 22 ... 1st flywheel main body, 23 ... 1st housing, 24 ... 1st flywheel, 25 ... 1st flywheel drive motor ( (First FW drive motor), 26 ... first gimbal shaft, 27 ... first restraining mechanism, 28 ... first gimbal shaft rotating motor, 30 ... second flywheel device, 31 ... second rotating shaft, 32 ... second fly Wheel body 33 ... second housing 34 ... second flywheel 35 ... second flywheel drive motor (second FW drive motor) 36 ... second gimbal shaft 37 ... second constraint Mechanism, 38 ... second gimbal axis rotating motor, 52, 52A ... turning control unit

Claims (7)

車体が前後方向に倒れないよう前記車体を安定化させるための機構を有する２輪倒立振子型車両であって、
第１回転軸を中心に所定の第１回転方向に回転駆動される第１フライホイール本体および前記第１回転軸を回転自在に支持する第１支持体を含む第１フライホイールと、
前記第１支持体に固定されており、前記第１回転軸と直交しかつ前記車体の前後方向に延び、前記車体に回転自在に支持された第１ジンバル軸と、
前記第１ジンバル軸の前記車体に対する回転を拘束するための第１拘束手段と、
第２回転軸を中心に前記第１回転方向とは反対方向の第２回転方向に回転駆動される第２フライホイール本体および前記第２回転軸を回転自在に支持する第２支持体を含む第２フライホイールと、
前記第２支持体に固定されており、前記第２回転軸と直交しかつ前記車体の前後方向に延び、前記車体に回転自在に支持された第２ジンバル軸と、
前記第２ジンバル軸の前記車体に対する回転を拘束するための第２拘束手段と、
前記第１ジンバル軸または前記第２ジンバル軸を旋回方向に応じて選択的に回動させることにより、前記車体を旋回させる旋回手段と、を含む２輪倒立振子型車両。 A two-wheel inverted pendulum type vehicle having a mechanism for stabilizing the vehicle body so that the vehicle body does not fall in the front-rear direction,
A first flywheel including a first flywheel body that is driven to rotate in a predetermined first rotation direction about a first rotation axis, and a first support that rotatably supports the first rotation axis;
A first gimbal shaft fixed to the first support, extending in the front-rear direction of the vehicle body orthogonal to the first rotation shaft, and rotatably supported by the vehicle body;
First restraining means for restraining rotation of the first gimbal shaft relative to the vehicle body;
A second flywheel body that is driven to rotate in a second rotation direction opposite to the first rotation direction about the second rotation axis, and a second support body that rotatably supports the second rotation shaft. Two flywheels,
A second gimbal shaft fixed to the second support body, extending perpendicularly to the second rotation axis and extending in the front-rear direction of the vehicle body, and rotatably supported by the vehicle body;
Second restraining means for restraining rotation of the second gimbal shaft relative to the vehicle body;
A two-wheel inverted pendulum type vehicle including turning means for turning the vehicle body by selectively turning the first gimbal shaft or the second gimbal shaft according to a turning direction. 前記旋回手段は、
左旋回指令を入力するための第１入力手段と、
右旋回指令を入力するための第２入力手段と、
前記第１ジンバル軸を回動させるための第１電動モータと、
前記第２ジンバル軸を回動させるための第２電動モータと、
常時は、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸の回転を、それぞれ前記第１拘束手段および前記第２拘束手段によって拘束させる手段と、
前記第１入力手段によって左旋回指令が入力され、前記第２入力手段によって右旋回指令が入力されていないときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの所定の一方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって所定の第３回転方向に回動させる手段と、
前記第２入力手段によって右旋回指令が入力され、前記第１入力手段によって左旋回指令が入力されていないときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの他方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって前記第３回転方向と反対方向の第４回転方向に回動させる手段と、を含む請求項１に記載の２輪倒立振子型車両。 The swivel means is
First input means for inputting a left turn command;
A second input means for inputting a right turn command;
A first electric motor for rotating the first gimbal shaft;
A second electric motor for rotating the second gimbal shaft;
Means for restraining rotation of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft by the first restraining means and the second restraining means, respectively,
When a left turn command is input by the first input unit and a right turn command is not input by the second input unit, a predetermined one of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft is selected. Means for rotating in a predetermined third rotation direction by an electric motor corresponding thereto,
When a right turn command is input by the second input means and a left turn command is not input by the first input means, the other gimbal axis of the first gimbal axis and the second gimbal axis is 2. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 1, further comprising a means for rotating in a fourth rotation direction opposite to the third rotation direction by an electric motor corresponding thereto. 前記車体に回転自在に取り付けられ、上部にハンドルが設けられたハンドルポストと、
前記ハンドルの操舵方向を検出する操舵方向検出手段とをさらに含み、
前記旋回手段は、
前記第１ジンバル軸を回動させるための第１電動モータと、
前記第２ジンバル軸を回動させるための第２電動モータと、
常時は、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸の回転を、それぞれ前記第１拘束手段および第２拘束手段によって拘束させる手段と、
前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向が左操舵方向であるときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの所定の一方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって所定の第３回転方向に回動させる第１旋回制御手段と、
前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向が右操舵方向であるときには、前記第１ジンバル軸および前記第２ジンバル軸のうちの他方のジンバル軸を、それに対応する電動モータによって前記第３回転方向と反対方向の第４回転方向に回動させる第２旋回制御手段と、を含む請求項１に記載の２輪倒立振子型車両。 A handle post that is rotatably attached to the vehicle body and has a handle on the upper part,
Steering direction detection means for detecting the steering direction of the steering wheel,
The swivel means is
A first electric motor for rotating the first gimbal shaft;
A second electric motor for rotating the second gimbal shaft;
Means for restraining rotation of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft by the first restraining means and the second restraining means, respectively,
When the steering direction detected by the steering direction detection means is the left steering direction, a predetermined one of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft is connected to a predetermined first motor by a corresponding electric motor. First turning control means for turning in three rotation directions;
When the steering direction detected by the steering direction detection means is the right steering direction, the other of the first gimbal shaft and the second gimbal shaft is moved to the third rotational direction by the corresponding electric motor. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 1, further comprising: a second turning control unit that rotates in a fourth rotation direction opposite to the first direction. 前記操舵方向検出手段が、前記ハンドルポストの回転角および回転方向を検出するための回転角センサである、請求項３に記載の２輪倒立振子型車両。   The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 3, wherein the steering direction detection means is a rotation angle sensor for detecting a rotation angle and a rotation direction of the handle post. 前記第１旋回制御手段は、前記一方のジンバル軸を回動させる速度を、前記回転角センサによって検出される回転角の時間微分値である操舵角速度または操舵角速度の時間微分値である操舵角加速度に応じて制御する手段を含み、
前記第２旋回制御手段は、前記他方のジンバル軸を回動させる速度を、前記回転角センサによって検出される回転角の時間微分値である操舵角速度または操舵角速度の時間微分値である操舵角加速度に応じて制御する手段を含む、請求項４に記載の２輪倒立振子型車両。 The first turning control means determines a speed at which the one gimbal shaft is rotated as a steering angular velocity that is a time differential value of a rotation angle detected by the rotation angle sensor or a steering angular acceleration that is a time differential value of the steering angular velocity. Including means for controlling according to
The second turning control means determines a speed at which the other gimbal shaft is rotated as a steering angular velocity which is a time differential value of a rotation angle detected by the rotation angle sensor or a steering angular acceleration which is a time differential value of the steering angular velocity. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 4, comprising means for controlling in accordance with the vehicle. 前記操舵方向検出手段が、前記ハンドルに加えられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサである、請求項３に記載の２輪倒立振子型車両。   The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 3, wherein the steering direction detecting means is a torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering wheel. 前記第１旋回制御手段は、前記一方のジンバル軸を回動させる速度を、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間微分値である操舵トルク変化速度または操舵トルク変化速度の時間微分値である操舵トルク変化加速度に応じて制御する手段を含み、
前記第２旋回制御手段は、前記他方のジンバル軸を回動させる速度を、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間微分値である操舵トルク変化速度または操舵トルク変化速度の時間微分値である操舵トルク変化加速度に応じて制御する手段を含む、請求項６に記載の２輪倒立振子型車両。 The first turning control means is a steering torque change speed, which is a time differential value of the steering torque detected by the torque sensor, or a time differential value of the steering torque change speed, the speed at which the one gimbal shaft is rotated. Means for controlling according to the steering torque change acceleration,
The second turning control means is a steering torque change speed, which is a time differential value of the steering torque detected by the torque sensor, or a time differential value of the steering torque change speed, which is a speed at which the other gimbal shaft is rotated. The two-wheel inverted pendulum type vehicle according to claim 6, comprising means for controlling in accordance with a steering torque change acceleration.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105833514B (en) * 2016-05-18 2018-12-11 林鸿贵 A kind of electro-mechanical gyro balancing skateboard vehicle
CN106855717A (en) * 2017-01-17 2017-06-16 北京工业大学 A kind of pair of flying wheel space reversible pendulum system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003237665A (en) * 2002-02-14 2003-08-27 Sigma Solutions:Kk Self-standing two-wheeled traveling device including double inversion wheel
JP2004049523A (en) * 2002-07-19 2004-02-19 Keio Gijuku Method and equipment for controlling running vehicle
JP2004082903A (en) * 2002-08-28 2004-03-18 Furuki Shinobu Self-standing automatic vehicle
JP4428008B2 (en) * 2003-09-09 2010-03-10 セイコーエプソン株式会社 Drive body and attitude control method and apparatus for traveling vehicle
JP4702414B2 (en) * 2008-07-29 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 Coaxial motorcycle and control method of coaxial motorcycle
JP2010083444A (en) * 2008-10-02 2010-04-15 Toyota Motor Corp Apparatus and method for controlling inertia of moving body
JP5504496B2 (en) * 2009-05-27 2014-05-28 国立大学法人 東京大学 Parallel motorcycle with pedal
JP5389583B2 (en) * 2009-09-24 2014-01-15 本田技研工業株式会社 Vehicle drive control system
JP2012240466A (en) * 2011-05-17 2012-12-10 Jtekt Corp Vehicle overturn preventing device

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