JPH081268U

JPH081268U - 無人自走２輪車

Info

Publication number: JPH081268U
Application number: JP5636491U
Authority: JP
Inventors: 正幸店網
Original assignee: 田屋エンジニアリング株式会社
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1996-08-13
Anticipated expiration: 2006-06-25
Also published as: JP2577593Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】低速から高速まで、安定かつ様々なモードで
常に実機に近似した走行を可能とした無人自走２輪車を
提供する。【構成】車体の倒れ角の角速度信号を出力する角速度
センサー１０と、走行角度制御信号を作成する演算器２
０と、演算器２０から出力される走行角度制御信号によ
り前記操舵車輪の走行角度を変化させるアクチェータ３
０とを備え、演算器２０が走行中の車体倒れ角速度をが
減少する方向に前記操舵車輪を制御する操舵制御信号を
演算して前記アクチェータ３０に与える。【効果】走行中の車体が倒れた場合に、その倒れ角速
度が減少する向きに操舵車輪の方向を制御し、安定した
走行を行わせる。また、操舵車輪の方向を可変としたこ
とによって、無線操縦の自由度が増し、ホビーモデルと
しての面白味が増す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、無人自走２輪車に係り、特に低速から高速にわたって安定に走行可能とした自走無人２輪車に関する。

【０００２】

【従来の技術】

原動機を搭載して自走するモデルカーの一つとして、２輪車（所謂、自転車やバイク）が知られている。この無人自走２輪車は、バッテリーをエネルギー源とした電動モータ、あるいは内燃機関を原動機として用いて、一般には無線操縦によって走行がコントロールされる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の無人自走２輪車は、実機のように人間の繊細な平衡感覚で低速，高速それぞれの走行状態に即応して姿勢を制御するものでないため、高速走行に制御感度を設定すると、走行速度が遅い場合は倒れてしまうという欠点があり、また、制御感度を高くすると、高速走行では、却って不安定となり、制御輪が振動を起こすという問題がある。さらに、従来の無人自走２輪車は後退や停止が不能であり、制御方法が車体の倒れ角の角速度を指令することによって行っているため、旋回や直進走行を制御することが困難であるという問題があった。このような理由で、従来のこの種の無人自走２輪車は、走行速度のを高速か低速かの何れかに適応した制御モードでかつ旋回とか直進走行を実機のように制御することが難しいという問題があった。なお、ジャイロジンバルを搭載して、操舵機構によらずに直立させる形式の無人自動２輪車も知られているが、この形式のものは、走行中は常に車体が直立を保っているものであるために面白味にかける。本考案の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、低速から高速まで、安定かつ様々なモードで常に実機に近似した走行を可能とした無人自走２輪車を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、車体を構成するフレーム１と、このフレーム１の一端に設置されて原動機２により回転駆動される駆動車輪３と、前記フレーム１の他端に回転可能に取付けられて操舵車輪４を回転自由に支持するフォーク５とを有する無人自走２輪車において、前記車体の倒れ角の角速度信号を出力する角速度センサー１０と、走行角度制御信号を作成する演算器２０と、前記演算器２０から出力される走行角度制御信号により前記操舵車輪の走行角度を変化させるアクチェータ３０とを備えてなり、前記演算器２０が、走行中の前記倒れ角速度が減少する方向に前記操舵車輪を制御する操舵制御信号を演算して前記アクチェータ３０に与えること２を特徴とする。また、本考案は、前記演算器２０が、外部から与えられる前記操舵車輪の走行角を指令する走行制御信号１２に基づいて角速度指令値を作成する角速度指令値作成手段２１、前記角速度センサー１０の検出信号である角速度入力値１１と前記角速度指令値との偏差値から前記アクチェータ３０への操舵角制御信号３１を生成する制御信号生成手段２２、前記制御信号生成手段２２で生成された制御信号３１を前記角速度指令値作成手段２１に帰還する帰還手段２３とから構成され、前記アクチェータ３０は前記演算器２０の制御信号３１により走行中の車体の倒れ角速度偏差を減少させる方向に前記前車輪を制御する操舵制御信号３２を生成することを特徴とする。さらに、本考案は、直進走行，旋回走行，停止等の前記走行指令信号を受信する無線受信機７０を備え、前記車体の直進走行，旋回走行を制御する走行角指令信号１２は前記操舵車輪４の方向角であり、操舵車輪４の方向角度と前記無線受信機で受信した前記走行角指令信号１２との一致に応じて前記倒れ角速度を零とする操舵制御信号を前記アクチェータ３０に与える構成としたことを特徴とするとする。

【０００５】

【作用】

上記構成において、角速度指令値作成手段２１は外部からの前記操舵車輪の走行角を指令する走行角指令信号１２と前記制御信号生成手段２２から帰還された操舵角制御信号の差分をとった偏差値を生成して前記角速度指令値作成手段２１の入力信号である操舵角偏差値に基づいて角速度指令値を生成する。前記制御信号生成手段２２は、角速度指令値と角速度センサー１０からの角速度入力値との差分である角速度偏差値に基づいて前記操舵角制御信号を生成し、これを前記アクチェータ３０に与える。これにより、前記アクチェータは走行中の車体の倒れ角速度を減少させる方向に前記操舵車輪を制御する。この構成により、低速走行での制御感度が高くなり、逆に高速走行では制御感度を低くでき、広い速度範囲で安定な走行制御が可能となる。また、無線操縦で走行を制御する場合は、操舵車輪の旋回半径を指令できるため、操縦操作が容易である。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本考案による無人自走２輪車の一実施例を説明する概略構造図であり、艤装部分は省略して示している。同図において、１は車体を構成するフレーム、２は原動機としての電動モータ、３は駆動車輪、４は操舵車輪、５はフォーク、６はバッテリー、また１０は車体の倒れ角速度を検出する角速度センサー、２０は演算器、３０はアクチェータとしての操舵サーボである。この無人自走２輪車は、バッテリー６からの電力により電動モータ２が回転し、この電動モータ２の回転軸に備えた摩擦輪と駆動車輪３との摩擦結合で該駆動車輪３が回転されて走行する。演算器２０は角速度センサー１０により検出された車体の倒れ角速度信号に基づいて操舵車輪４の操舵角度を演算し、この演算出力を操舵サーボ３０に与えてフォーク５を走行中の車体の倒れ角速度を減少させる方向に前記操舵車輪を制御するように所定角度回動させる。

【０００７】図２は本考案の走行制御手段として用いる演算器の構成を説明する概略ブロツク図であって、１１は角速度センサー１０の検出信号である角速度入力値、１２は外部から入力される操舵角指令信号（なお、この２輪車を無線操縦でなしに走行させる構成とした場合は、この操舵角指令信号１２は操舵輪方向角制御信号３１のみとするか、別途設けた図示しない操舵輪方向検出センサーからの検出信号を用いる）、また２１は角速度指令値作成手段、２２は制御信号生成手段、２３は帰還手段である。なお、図１と同一符号は同一部分に対応する。上記構成において、角速度指令値作成手段２１は外部からの前記操舵車輪の走行角を指令する走行角指令信号１２と前記制御信号生成手段２２から帰還手段２３を介して帰還された操舵角制御信号３１の差分をとった偏差値を生成して前記角速度指令値作成手段２１の入力信号である操舵角偏差値に基づいて角速度指令値を生成する。

【０００８】前記制御信号生成手段２２は、角速度指令値と角速度センサー１０からの角速度入力値との差分である角速度偏差値に基づいて前記操舵角制御信号を生成し、これを前記アクチェータ３０に与える。これにより、前記アクチェータは走行中の車体の倒れ角速度偏差を減少させる方向に前記操舵車輪を制御する。なお、上記差分を取る手段、角速度指令値作成手段、制御信号生成手段は、既知のオペアンプ等で構成でき、全体をＩＣ化することで小型・軽量化できる。また、上記の演算器は、所謂マイクロコンピュータにより、その機能を達成させることも可能である。

【０００９】図３は本考案による車体の倒れに対応した操舵車輪の方向制御方法の説明図であって、同図（ａ）に示した矢印Ｃ方向に前進しているときに、車体が（ｂ）の矢印Ｄで示したように倒れようとした場合、アクチェータ３０を動作させて操舵車輪４の方向を矢印Ｅに示した方向に向ける。すなわち、前記アクチェータは走行中の車体の倒れ角速度を減少させる方向に前記操舵車輪を制御する。このアクチェータ３０の動作を車体の走行速度に対応させて、低速では動作感度を高くし、高速では動作感度を低くすることで、広い範囲の走行速度範囲で常に安定した走行制御を行うことが可能となる。

【００１０】図４は本考案による無人自走２輪車を自転車に適用した他の実施例を説明する側面図、図５は図４を矢印Ａ方向から見た後面図、図６は図４を矢印Ｂ方向から見た前面図である。図４，図５，図６において、前記図１と同様に、１は車体を構成するフレーム、２はＤＣモータ、３は駆動車輪、４は操舵車輪、５はフォーク、６はバッテリー、７は駆動中継輪、８はドライバー人形、９は操舵手段としてのハンドル、１０は角速度センサー、２０は演算器、３０はアクチェータ（ハンドルアクチェータ）、４０はアンテナ、７０は受信機である。また、５０，６０は制御機器収納部であり、制御機器収納部５０には駆動モータ２、角度センサー１０、演算器２０、受信器７０が収納され、制御機器収納部６０にはハンドルアクチェータとしての操舵サーボ３０が収納されている。そして、駆動モータ２と駆動車輪３の間には駆動中継輪７が介在されて、駆動モータ２の回転を駆動車輪３に伝達するようになっている。ドライバー人形８の内部には、駆動モータ２のエネルギー源であるバッテリー６が着脱可能に収納されている。

【００１１】操作者は、図示しない操縦機（所謂、プロポ）から制御指令信号を送信する。この送信信号をアンテナ４０で受け、受信機７０で復調等の信号処理を施して指令信号を生成し、これを前記図２の操舵角指令信号１２として演算機２０に与える。演算機２０は、前記で説明したような処理を行い、操舵車輪を指令されたの方向に向けるように操舵サーボ３０に制御信号を与える。その後、走行中の車体の姿勢制御は、前記した倒れ角速度に対する操舵輪の方向の制御によって実行される。なお、この演算器２０の感度を、定速で高く、高速で低くする手段としては、プロポから送信される速度指令値を演算器２０の感度制御信号とすることで達成できる。

【００１２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、走行中の車体が倒れた場合に、その倒れ角速度が減少する向きに操舵車輪の方向を制御することによって、安定した走行を行わせることができる。また、操舵車輪の方向を可変としたことによって、無線操縦の自由度が増し、ホビーモデルとしての面白味が大きく、広い走行速度範囲、および多様な走行モードで操縦を楽しむことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による無人自走２輪車の一実施例を説明
する概略構造図である。

【図２】本考案の走行制御手段として用いる演算器の構
成を説明する概略ブロツク図である。

【図３】本考案による車体の倒れに対応した操舵車輪の
方向制御方法の説明図である。

【図４】本考案による無人自走２輪車を自転車に適用し
た他の実施例を説明する側面図である。

【図５】図４に示した本考案による無人自走２輪車を矢
印Ａ方向から見た後面図である。

【図６】図４に示した本考案による無人自走２輪車を矢
印Ｂ方向から見た前面図である。

【符号の説明】

１・・・車体を構成するフレーム、２・・・原動機とし
ての電動モータ、３・・・駆動車輪、４・・・操舵車
輪、５・・・フォーク、６・・・バッテリー、１０・・
・車体の倒れ角速度を検出する角速度センサー、２０・
・・演算器、３０・・・アクチェータとしての操舵サー
ボ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】車体を構成するフレームと、このフレー
ムの一端に設置されて原動機により回転駆動される駆動
車輪と、前記フレームの他端に回転可能に取付けられて
操舵車輪を回転自由に支持するフォークとを有する無人
自走２輪車において、前記車体の倒れ角の角速度信号を
出力する角速度センサーと、走行角度制御信号を作成す
る演算器と、前記演算器から出力される走行角度制御信
号により前記操舵車輪の走行角度を変化させるアクチェ
ータとを備えてなり、前記演算器が、車体走行中の前記
倒れ角速度が減少する方向に前記操舵車輪を制御する操
舵制御信号を演算して前記アクチェータに与えることを
特徴とする無人自走２輪車。
【請求項２】請求項１において、前記演算器が、外部
から与えられる前記操舵車輪の走行角を指令する走行制
御信号に基づいて角速度指令値を作成する角速度指令値
作成手段、前記角速度センサーの検出信号である角速度
入力値と前記角速度指令値との偏差値から前記アクチェ
ータへの操舵角制御信号を生成する制御信号生成手段、
前記制御信号生成手段で生成された制御信号を前記角速
度指令値作成手段に帰還する帰還手段とから構成され、
前記アクチェータは前記演算器の制御信号により走行中
の車体の倒れ角速度偏差を減少させる方向に前記前車輪
を制御する操舵制御信号を生成することを特徴とする無
人自走２輪車。
【請求項３】車体を構成するフレームと、このフレー
ムの一端に設置されて原動機により回転駆動される駆動
車輪と、前記フレームの他端に回転可能に取付けられて
操舵車輪を回転自由にする支持するフォークとを有する
無人自走２輪車において、直進走行，旋回走行，停止等
の前記走行指令信号を受信する無線受信機を備え、前記
車体の直進走行，旋回走行を制御する走行角指令信号は
前記操舵車輪の方向角であり、操舵車輪の方向角度と前
記無線受信機で受信した前記走行角指令信号との一致に
応じて前記倒れ角速度を零とする操舵制御信号を前記ア
クチェータに与える構成としたことを特徴とするとする
無人自走２輪車。