JP2015128928A - Inverted movable body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、倒立状態を維持しつつ走行を行う倒立型移動体に関するものである。 The present invention relates to an inverted moving body that travels while maintaining an inverted state.
搭乗者が搭乗し操作ハンドルの傾斜に応じて倒立状態を維持しつつ走行を行う倒立型移動体が知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art An inverted moving body is known that travels while an occupant gets on and maintains an inverted state according to the inclination of an operation handle (see Patent Document 1).
ところで、搭乗者は操作ハンドルを脚部や腕部で保持し操作を行う。搭乗者の体格は様々であり、操作ハンドルを操作したときの操作量が同一操作を行った場合にもかかわらず、各搭乗者の体格によって異なることとなる。例えば、高身長の搭乗者の操作量は、操作時の動作が大きくなるため、低身長の搭乗者の操作量に比して大きくなる。したがって、この搭乗者の体格差によって生じる倒立型移動体の挙動差によって、操作性が低下する虞があった。 By the way, the passenger performs the operation by holding the operation handle with the leg portion or the arm portion. The physiques of the passengers vary, and the amount of operation when operating the operation handle is different depending on the physique of each passenger, even when the same operation is performed. For example, the operation amount of the tall passenger is larger than the operation amount of the short passenger because the operation during the operation is large. Therefore, the operability may be lowered due to the difference in behavior of the inverted moving body caused by the difference in the physique of the passenger.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、搭乗者の体格に応じて制御ゲインを変更し操作性を良好にした倒立型移動体を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and a main object of the present invention is to provide an inverted moving body in which the control gain is changed according to the physique of the passenger and the operability is improved.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者が搭乗する移動体本体と、搭乗者が保持し操作を行う操作部と、前記操作部の高さを調整する調整部と、を有すると共に、前記移動体本体に立設された操作ハンドルと、前記操作ハンドルの傾斜を検出する傾斜検出手段と、前記移動体本体に設けられた少なくとも1つの駆動車輪を駆動する駆動手段と、前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルの傾斜に基づいて、前記駆動手段を制御して倒立状態を維持する倒立制御を行う制御手段と、前記操作ハンドルの操作部の高さを検出する高さ検出手段と、を備える倒立型移動体であって、前記制御手段は、前記高さ検出手段により検出された操作ハンドルの操作部の高さに基づいて、前記操作ハンドルの傾斜に応じた前記駆動手段の駆動トルクを決める制御ゲインを変更する、ことを特徴とする倒立型移動体である。
これにより、各搭乗者の体格に合わせた操作ハンドルの操作部の高さに基づいて、最適な倒立制御ゲインが設定される。したがって、搭乗者の体格に応じて制御ゲインを変更し操作性を良好に維持できる。
この一態様において、前記制御手段は、前記高さ検出手段により検出された操作ハンドルの操作部の高さに基づいて、旋回制御における前記駆動手段の駆動トルクを決める旋回制御ゲイン、及び倒立制御における前記駆動手段の駆動トルクを決める倒立制御ゲイン、のうち少なくとも一方を変更してもよい。これにより、各搭乗者の体格に合わせた操作ハンドルの操作部の高さに基づいて、最適な旋回制御ゲイン及び倒立制御ゲインを設定できる。
この一態様において、前記制御手段は、前記高さ検出手段により検出された操作ハンドルの操作部の高さが増加するに従がって、前記旋回制御ゲイン及び倒立制御ゲインのうち少なくとも一方を減少させてもよい。これにより、高身長の搭乗者が操作する倒立型移動体における反応性を抑えつつ、低身長の搭乗者が操作する倒立型移動体の反応性を向上させることができる。
この一態様において、前記制御手段は、前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルのピッチ方向の傾斜角度に、前記倒立制御ゲインを乗算して前記駆動車輪の回転トルク指令値を算出し、前記駆動手段は、前記制御手段により算出された回転トルク指令値に基づいて、前記駆動車輪を駆動してもよい。これにより、搭乗者の体格に応じた倒立制御ゲインを用いて駆動車輪を駆動できる。
この一態様において、前記制御手段は、前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルのロール方向の傾斜角度に、前記旋回制御ゲインを乗算して、前記移動体本体のヨー角度を決めるヨー角度指令値を算出し、前記駆動手段は、前記制御手段により算出されたヨー角度指令値に基づいて、前記駆動車輪を駆動してもよい。これにより、搭乗者の体格に応じた旋回制御ゲインを用いて駆動車輪を駆動できる。
この一態様において、前記制御手段は、前記倒立制御と、前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルの傾斜方向に前記駆動車輪を回転させることで前記移動体本体の牽引を補助するように前記駆動手段を制御する牽引補助制御と、を切り替えて実行すると共に、前記操作ハンドルの操作部の高さが所定高さになったときに前記牽引補助制御に切り替わってもよい。これにより、ユーザは、牽引補助制御による牽引補助を受けつつ、楽な姿勢で移動体本体を牽引することができる。
この一態様において、前記調整部は、前記移動体本体に立設されており、前記操作部は、前記調整部に高さ方向へ搖動可能に設けられており、前記搭乗者は両脚部により前記操作部を挟み込んだ状態で前記操作ハンドルの操作を行ってもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者が搭乗する移動体本体と、搭乗者が保持し操作を行う操作部と、前記操作部の高さを調整する調整部と、を有すると共に、前記移動体本体に立設された操作ハンドルと、前記移動体本体に設けられた少なくとも1つの駆動車輪を駆動する駆動手段と、を備え、前記操作ハンドルの傾斜に応じて倒立状態を維持しつつ走行を行う倒立型移動体の制御方法であって、前記操作ハンドルの操作部の高さを検出するステップと、前記検出された操作ハンドルの操作部の高さに基づいて、前記操作ハンドルの傾斜に応じた前記駆動手段の駆動トルクを決める制御ゲインを変更する、ことを特徴とする倒立型移動体の制御方法であってもよい。
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention includes a mobile body on which a passenger rides, an operation unit that the passenger holds and operates, and an adjustment unit that adjusts the height of the operation unit. And an operation handle erected on the movable body main body, an inclination detection means for detecting an inclination of the operation handle, a drive means for driving at least one drive wheel provided on the movable body main body, Based on the inclination of the operation handle detected by the inclination detection means, the control means for controlling the driving means to maintain the inverted state, and the height detection for detecting the height of the operation portion of the operation handle. And the control means controls the drive means according to the inclination of the operation handle based on the height of the operation portion of the operation handle detected by the height detection means. The drive of To change the control gain for determining the torque, it is inverted vehicle according to claim.
Thereby, the optimal inversion control gain is set based on the height of the operation part of the operation handle in accordance with each passenger's physique. Therefore, the control gain can be changed according to the physique of the passenger to maintain good operability.
In this aspect, the control means is a turn control gain that determines a drive torque of the drive means in the turn control based on the height of the operation portion of the operation handle detected by the height detection means, and an inversion control. You may change at least one among the inversion control gains which determine the drive torque of the said drive means. Thereby, based on the height of the operation part of the operation handle according to each passenger's physique, optimal turning control gain and inversion control gain can be set.
In this aspect, the control means decreases at least one of the turning control gain and the inverted control gain as the height of the operation portion of the operation handle detected by the height detection means increases. You may let them. Accordingly, it is possible to improve the reactivity of the inverted moving body operated by the low-height passenger while suppressing the reactivity of the inverted moving body operated by the tall passenger.
In this aspect, the control means calculates the rotational torque command value of the drive wheel by multiplying the inclination angle in the pitch direction of the operation handle detected by the inclination detection means by the inversion control gain, and The means may drive the drive wheel based on a rotational torque command value calculated by the control means. Thereby, a drive wheel can be driven using the inverted control gain according to a passenger's physique.
In this aspect, the control means multiplies the rotation angle of the operation handle detected by the inclination detection means by the turning control gain to determine the yaw angle command value for determining the yaw angle of the movable body. The drive means may drive the drive wheel based on the yaw angle command value calculated by the control means. Thereby, a drive wheel can be driven using the turning control gain according to a passenger's physique.
In this aspect, the control means drives the drive body so as to assist the pulling of the movable body by rotating the drive wheel in the tilt direction of the operation handle detected by the inversion control and the tilt detection means. The traction assist control for controlling the means may be switched and executed, and when the height of the operation portion of the operation handle reaches a predetermined height, the traction assist control may be switched to. Thereby, the user can tow the mobile body in an easy posture while receiving tow assistance by the tow assistance control.
In this aspect, the adjustment unit is erected on the movable body main body, the operation unit is provided on the adjustment unit so as to be swingable in a height direction, and the occupant can You may operate the said operation handle in the state which pinched | interposed the operation part.
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention includes a mobile body on which a passenger rides, an operation unit that the passenger holds and operates, and an adjustment unit that adjusts the height of the operation unit. And an operating handle erected on the movable body main body, and a driving means for driving at least one drive wheel provided on the movable body main body, and in an inverted state according to the inclination of the operational handle. A method of controlling an inverted moving body that travels while maintaining, the step of detecting the height of the operation portion of the operation handle, and the operation based on the detected height of the operation portion of the operation handle An inverted moving body control method characterized by changing a control gain for determining a driving torque of the driving means in accordance with the inclination of the handle.
本発明によれば、搭乗者の体格に応じて制御ゲインを変更し操作性を良好にした倒立型移動体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inverted type mobile body which changed the control gain according to the passenger's physique and improved operativity can be provided.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る倒立型移動体の概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態1に係る倒立型移動体1は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う、例えば、倒立二輪車として構成されている。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an inverted moving body according to Embodiment 1 of the present invention. The inverted mobile body 1 according to the first embodiment is configured as, for example, an inverted two-wheeled vehicle that performs desired traveling while maintaining an inverted state according to the movement of the center of gravity of the passenger.
倒立型移動体1は、搭乗者が操作する操作ハンドル2と、操作ハンドル2に連結され搭乗者が乗る移動体本体3と、移動体本体3の両側に回転可能に設けられた左右一対の駆動車輪4と、を備えている。倒立型移動体1は、搭乗者の重心移動による操作ハンドル2及び移動体本体3の傾斜に応じて、各駆動車輪4を回転させて、前後進、左右旋回、加減速、停止などの所望の走行を行うことができる。
The inverted mobile body 1 includes an
例えば、搭乗者はその重心を前方に移動させ、操作ハンドル2及び移動体本体3を前傾させることで、倒立型移動体1を前進させることができる。逆に搭乗者はその重心を後方に移動させ、操作ハンドル2及び移動体本体3を後傾させることで倒立型移動体1を後進させることができる。
For example, the occupant can move the center of gravity forward and tilt the
操作ハンドル2は、移動体本体3に立設されている。操作ハンドル2は、搭乗者により脚部により保持され操作される。操作ハンドル2は、搭乗者の両膝部により保持される操作部21と、移動体本体3から操作部21までの高さを調整する調整部22と、を有している。
The
調整部22は、移動体本体3に立設されている。操作部21は、調整部22に高さ方向へ搖動可能に設けられている。調整部22は、例えば、チルト機構により操作部21を高さ方向に搖動させる。搭乗者は、調整部22を介して、操作部21の高さを膝部の高さに調整するこで適切な走行操作を行うことができる(図2)。搭乗者は、両膝部により操作ハンドル2の操作部21を挟み込みつつ、移動方向に押すことで操作ハンドル2を傾斜させる。これにより、倒立型移動体1は、搭乗者の重心移動による操作ハンドル2及び移動体本体3の傾斜に応じた、所望の走行を行う。
The
図3は、本実施の形態1に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態1に係る倒立型移動体1は、姿勢センサ5と、一対の回転センサ6と、一対の車輪駆動ユニット7と、制御装置8と、位置検出センサ9と、を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic system configuration of the inverted moving body according to the first embodiment. The inverted moving body 1 according to the first embodiment includes an
姿勢センサ5は、傾斜検出手段の一具体例であり、操作ハンドル2及び移動体本体3のピッチ角度、ピッチ角速度、ピッチ角加速度、ロール角度、ロール角速度、ロール角加速度等の姿勢情報を検出する。姿勢センサ5は、例えば、搭乗者が重心を前後へ移動させることで生じた操作ハンドル2及び移動体本体3のピッチ角度(傾斜角度)を検出し、また、搭乗者が重心を左右へ移動させることで生じた操作ハンドル2及び移動体本体3のロール角度(傾斜角度)を検出することができる。
The
姿勢センサ5は、制御装置8に接続されており、検出した操作ハンドル2及び移動体本体3の姿勢情報を制御装置8に対して出力する。なお、姿勢センサ5は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサなどにより構成されている。また、ピッチ軸とは、一対の駆動車輪4の車軸に相当する軸である。また、ロール軸とは、移動体本体3の中心を通り、倒立型移動体1の走行方向と平行をなす軸である。
The
一対の回転センサ6は、各駆動車輪4の回転角度、回転速度、回転加速度等の回転情報を夫々検出する。各回転センサ6は、制御装置8に接続されており、検出した各駆動車輪4の回転情報を制御装置8に対して出力する。
The pair of
一対の車輪駆動ユニット7は、駆動手段の一具体例であり、各駆動車輪4を駆動することで、倒立型移動体1を走行させる。各車輪駆動ユニット7は、例えば、電動モータと、その電動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア列等によって構成することができる。各車輪駆動ユニット7は、駆動回路10を介して制御装置8に接続されている。各車輪駆動ユニット7は、制御装置8からの制御信号に応じて、各駆動車輪4を駆動する。
The pair of wheel drive units 7 is a specific example of drive means, and drives the inverted moving body 1 by driving each
制御装置8は、制御手段の一具体例であり、例えば、制御処理、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)8a、CPU8aによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)8b、処理データ等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)8c、等からなるマイクロコンピュータを中心にしてハードウェア構成されている。
The control device 8 is a specific example of a control unit. For example, a CPU (Central Processing Unit) 8a that performs control processing, arithmetic processing, and the like, a ROM (Read ROM) that stores a control program executed by the
制御装置8は、倒立型移動体1が、例えば、倒立状態を維持する倒立制御を行いつつ、所望の走行(前進、後進、加速、減速、停止、左旋回、右旋回等)を行うように、各車輪駆動ユニット7を制御する。また、制御装置8は、姿勢センサ5により検出された操作ハンドル2及び移動体本体3の姿勢情報と、各回転センサ6により検出された各駆動車輪4の回転情報と、に基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御等の周知の制御を行う。
The control device 8 causes the inverted moving body 1 to perform desired traveling (forward, reverse, acceleration, deceleration, stop, left turn, right turn, etc.) while performing the inverted control to maintain the inverted state, for example. Next, each wheel drive unit 7 is controlled. The control device 8 also performs feedback control based on the attitude information of the
例えば、制御装置8は、搭乗者が重心を前後に移動させたときに、姿勢センサ5により検出された操作ハンドル2及び移動体本体3のピッチ角度に応じて、各車輪駆動ユニット7を制御することで、倒立型移動体1を前進又は後進させる。また、制御装置8は、搭乗者が重心を左右に移動させたときに、姿勢センサ5により検出された移動体本体3のロール角度に応じて、各車輪駆動ユニット7を制御することで、倒立型移動体1を左旋回又は右旋回させる。
For example, the control device 8 controls each wheel drive unit 7 according to the pitch angle of the
制御装置8は、例えば、姿勢センサ5により検出された操作ハンドル2及び移動体本体3のピッチ角度(傾斜角度)に、倒立制御における各車輪駆動ユニットの駆動トルクを決める倒立制御ゲインを乗算して、各駆動車輪4の回転トルク指令値を算出する。そして、制御装置8は、算出した回転トルク指令値に応じた回転トルクが各駆動車輪4に生じるように、各車輪駆動ユニット7を制御する。
For example, the control device 8 multiplies the pitch angle (inclination angle) of the
これにより、制御装置8は、操作ハンドル2及び移動体本体3が傾斜している方向へ各駆動車輪4を回動させ、倒立型移動体1の重心位置を各駆動車輪4の車軸を通る鉛直線上へ戻すような倒立制御を行う。さらに、制御装置8は、各駆動車輪4に対して適切な回転トルクを夫々付加することで、操作ハンドル2及び移動体本体3のピッチ角度がある一定値を超えないような倒立状態を維持しつつ、さらに、姿勢センサ5からの姿勢情報に応じて、前進、後進、停止、減速、加速、左旋回、右旋回等の倒立型移動体1の移動制御を行う。
As a result, the control device 8 rotates each
上述のような車両制御の構成により、倒立型移動体1は、例えば、搭乗者が重心を前後に移動させ移動体本体3及び操作ハンドル2を前後に傾斜させることで前進後退を行い、搭乗者が重心を左右に移動させ移動体本体3及び操作ハンドル2を左右に傾斜させることで、左右旋回を行うことができる。
With the configuration of the vehicle control as described above, the inverted mobile body 1 moves forward and backward, for example, when the occupant moves the center of gravity back and forth and tilts the
位置検出センサ9は、高さ検出手段の一具体例であり、操作ハンドル2の操作部21の高さ方向に対する搖動角θを検出する。位置検出センサ9は、検出した搖動角θに基づいて操作ハンドル2の操作部21の高さhを検出する(図2)。搭乗者は、移動体本体3のステップ上に搭乗したときの自身の膝部の高さに合わせて操作ハンドル2の操作部21の搖動角θを調整する(図4)。位置検出センサ9は、このときの操作ハンドル2の操作部21の高さhを検出する。位置検出センサ9は、検出した操作ハンドル2の操作部21の高さhを制御装置8に出力する。
The
ところで、搭乗者の体格は様々である。このため、操作ハンドル2の操作部21を操作したときの操作量は、同一操作を行った場合でも、各搭乗者の体格によって異なることとなる。例えば、高身長の搭乗者の操作量(操作ハンドル2の傾斜角)は、操作時の動作が大きくなるため、低身長の搭乗者の操作量に比して大きくなる(図4)。
By the way, the physique of passengers varies. For this reason, even when the same operation is performed, the amount of operation when the
従来、上記搭乗者の体格差によって生じる倒立型移動体の挙動差によって、操作性が低下する虞があった。 Conventionally, the operability may be lowered due to the difference in behavior of the inverted moving body caused by the difference in the physique of the passenger.
これに対し、本実施の形態1に係る倒立型移動体1において、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、倒立制御ゲインを変更する。これにより、各搭乗者の体格に合わせた操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、最適な倒立制御ゲインが設定される。したがって、搭乗者の体格差によって生じる倒立型移動体1の挙動差を抑制し、操作性を良好に維持できる。
In contrast, in the inverted moving body 1 according to the first embodiment, the control device 8 sets the inverted control gain based on the height h of the
例えば、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが増加するに従がって、倒立制御ゲインを減少させる。一方、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが減少するに従がって、倒立制御ゲインを増加させる。なお、上記操作ハンドル2の操作部21の高さhと倒立制御ゲインとの関係は、例えば、マップ情報として上記RAM8c等に予め設定されている。
For example, the control device 8 decreases the inverted control gain as the height h of the
高身長の搭乗者の場合、操作ハンドル2の操作部21の高さが高くなり前後方向の操作量が通常より大きくなる。これに対し、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが増加するに従がって、倒立制御ゲインを減少させる。制御装置8は、姿勢センサ5により検出された通常より大きな移動体本体3のピッチ角度に、減少させた倒立制御ゲインを乗算して、各駆動車輪4の回転トルク指令値を算出し、各駆動回路10を介して各車輪駆動ユニット7に出力する。高身長の体格に応じた小さな倒立制御ゲインを用いることで、倒立型移動体1の反応動作を小さく抑え、上記大きな操作量に対する過度の反応動作を抑制できる。これにより、高身長の搭乗者が操作する倒立型移動体1における過度な反応動作を抑えることで、操作性を良好に維持できる。
In the case of a tall passenger, the height of the
一方、低身長の搭乗者の場合、操作ハンドル2の操作部21の高さが低くなり前後方向の操作量が通常より小さくなる。これに対し、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さが減少するに従がって、倒立制御ゲインを増加させる。制御装置8は、姿勢センサ5により検出された通常より小さな移動体本体3のピッチ角度に、増加させた倒立制御ゲインを乗算して、各駆動車輪4の回転トルク指令値を算出し、各駆動回路10を介して各車輪駆動ユニット7に出力する。低身長の体格に応じた大きな倒立制御ゲインを用いることで、倒立型移動体1の反応動作を大きくし、上記小さな操作量に対する反応性を向上させることができる。これにより、低身長の搭乗者が操作する倒立型移動体1の反応性を向上させることで、操作性を良好に維持できる。
On the other hand, in the case of a passenger with a short stature, the height of the
次に、本実施の形態1に係る倒立型移動体の制御方法について詳細に説明する。図5は、本実施の形態1に係る制御方法の制御処理フローを示すフローチャートである。
位置検出センサ9は、搭乗者の膝部の高さに調整したときの操作ハンドル2の操作部21の高さhを検出し、検出した操作部21の高さhを制御装置8に出力する(ステップS101)。制御装置8は、位置検出センサ9から出力された操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、倒立制御ゲインを変更する(ステップS102)。制御装置8は、姿勢センサ5により検出された移動体本体3のピッチ角度に、変更した倒立制御ゲインを乗算して、各駆動車輪4の回転トルク指令値を算出する(ステップS103)。制御装置8は、算出した回転トルク指令値に応じた回転トルクが各駆動車輪4に生じるように、各車輪駆動ユニット7を制御する(ステップS104)。
Next, the control method of the inverted moving body according to the first embodiment will be described in detail. FIG. 5 is a flowchart showing a control processing flow of the control method according to the first embodiment.
The
以上、本実施の形態1に係る倒立型移動体1において、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、倒立制御ゲインを変更する。これにより、各搭乗者の体格に合わせた操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、最適な倒立制御ゲインが設定される。したがって、搭乗者の体格差によって生じる倒立制御時における倒立型移動体1の挙動差を抑制し、操作性を良好に維持できる。すなわち、搭乗者の体格に応じて倒立制御ゲインを変更し操作性を良好に維持できる。
As described above, in the inverted moving body 1 according to the first embodiment, the inverted control gain is changed based on the height h of the
実施の形態2
本発明の実施の形態2に係る倒立型移動体1において、制御装置8は、上記実施の形態1に係る倒立制御と、移動体本体3の牽引を補助する牽引補助制御と、を切り替えて実行することを特徴とする。制御装置8は、牽引補助制御において、操作ハンドル2の傾斜方向に移動体本体3の各駆動車輪4を回転させることで、ユーザが操作ハンドル2の操作部21のグリップ部211を保持し移動体本体3を牽引した際の牽引を補助する(図6)。補助トルクを各駆動車輪4に与えることで、ユーザは、移動体本体3を容易に牽引し運搬することができる。
In the inverted mobile body 1 according to the second embodiment of the present invention, the control device 8 switches between the inverted control according to the first embodiment and the traction assist control that assists the traction of the
ところで、従来、操作ハンドルが短い場合、ユーザは操作ハンドルの操作部を把持して移動体本体を牽引する際に、屈みこんだ姿勢で牽引する必要が生じていた。これに対し、本実施の形態2に係る制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが予め設定された所定高さになったときに牽引補助制御に切替わり実行する。これにより、ユーザが操作ハンドル2の操作部21を把持し易い所定高さにしたとき、タイミングよく牽引補助制御を実行し、牽引補助を行うことができる。したがって、ユーザは、牽引補助制御による牽引補助を受けつつ、楽な姿勢で移動体本体3を牽引することができる。
Conventionally, when the operation handle is short, the user needs to pull in a bent posture when pulling the moving body by gripping the operation portion of the operation handle. On the other hand, the control device 8 according to the second embodiment provides the traction assistance when the height h of the
なお、上記所定高さは、例えば、ユーザの体格データ、操作ハンドル2及び移動体本体3の寸法、などに基づいて予め最適な高さが算出され、上記RAM8c等に記憶されている。本実施の形態2において、他の構成は上記実施の形態1と略同一であるため、同一部分に同一符号を付して詳細な説明は省略する。
The predetermined height is calculated in advance based on, for example, the user's physique data, the dimensions of the
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
上記実施の形態において、操作ハンドル2の調整部22は、操作部21を高さ方向に搖動させることで、操作部21の高さを調整しているが、これに限られない。調整部23は、例えば、高さ方向に伸縮する伸縮機構231を用いて操作部21の高さを調整してもよい(図7)。
In the embodiment described above, the
上記実施の形態において、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて倒立制御ゲインを変更しているが、これに限られない。制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、旋回制御ゲイン及び倒立制御ゲインのうち少なくとも一方を変更してもよい。
In the above-described embodiment, the control device 8 changes the inverted control gain based on the height h of the
制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、旋回制御における各車輪駆動ユニット7の駆動トルクを決める旋回制御ゲインを変更する。これにより、各搭乗者の体格に合わせた操作ハンドル2の操作部21の高さに基づいて、最適な旋回制御ゲインが設定される。したがって、搭乗者の体格差によって生じる倒立型移動体1の挙動差を抑制し、操作性を良好に維持できる。
Based on the height h of the
例えば、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが増加するに従がって、旋回制御ゲインを減少させる。一方、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが減少するに従がって、旋回制御ゲインを増加させる。
For example, the control device 8 decreases the turning control gain as the height h of the
高身長の搭乗者の場合、操作ハンドル2の操作部21の高さhが高くなり旋回方向の操作量が通常より大きくなる。これに対し、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが増加するに従がって、旋回制御ゲインを減少させる。制御装置8は、例えば、通常より大きな操作ハンドル2のロール角度(操作量)に、減少させた旋回制御ゲインを乗算してヨー角度指令値(移動体本体3のヨー角度を決める指令値)を算出する。制御装置8は算出したヨー角度指令値に基づいて、各車輪駆動ユニット7の駆動トルクを制御する。高身長の体格に応じた小さな旋回制御ゲインを用いることで、倒立型移動体1の旋回方向の反応動作を小さく抑え、上記大きな旋回方向の操作量に対する過度の反応動作を抑制できる。これにより、高身長の搭乗者が操作する倒立型移動体1における過度な反応動作を抑えることで操作性を良好に維持できる。
In the case of a tall passenger, the height h of the
一方、低身長の搭乗者の場合、操作ハンドル2の操作部21の高さhが低くなり旋回方向の操作量が通常より小さくなる。これに対し、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhが減少するに従がって、旋回制御ゲインを増加させる。制御装置8は、例えば、通常より小さな操作ハンドル2のロール角度(操作量)に、増加させた旋回制御ゲインを乗算してヨー角度指令値を算出する。制御装置8は算出したヨー角度指令値に基づいて、各車輪駆動ユニット7の駆動トルクを制御する。低身長の体格に応じた大きな旋回制御ゲインを用いることで、倒立型移動体1の反応動作を大きくし、上記小さな旋回方向の操作量に対する反応性を向上させることができる。これにより、低身長の搭乗者が操作する倒立型移動体1の反応性を向上させることで、操作性を良好に維持できる。
On the other hand, in the case of a passenger with a short height, the height h of the
以上により、各搭乗者の体格に合わせた操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、最適な旋回制御ゲインが設定される。したがって、搭乗者の体格差によって生じる旋回制御時おける倒立型移動体1の挙動差を抑制し、操作性を良好に維持できる。すなわち、搭乗者の体格に応じて旋回制御ゲインを変更し操作性を良好に維持できる。
As described above, the optimum turning control gain is set based on the height h of the
なお、制御装置8は、位置検出センサ9により検出された操作ハンドル2の操作部21の高さhに基づいて、旋回制御ゲイン及び倒立制御ゲインを変更してもよい。これにより、旋回方向及び前後方向における操作性を良好に維持できる。
The control device 8 may change the turning control gain and the inversion control gain based on the height h of the
上記実施の形態において、操作ハンドル2の操作部21を両脚部で保持し操作を行う構成であるが、搭乗者が操作ハンドル12を把持し、走行操作を行う構成であってもよい(図8)。操作ハンドル12には、搭乗者の身長に応じて高さ方向に伸縮する伸縮機構121が設けられている。
In the above embodiment, the
本発明は、例えば、図5に示す処理を、CPU8aにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
In the present invention, for example, the processing shown in FIG. 5 can be realized by causing the
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
1 倒立型移動体、2 操作ハンドル、3 移動体本体、4 駆動車輪、5 姿勢センサ、6 回転センサ、7 車輪駆動ユニット、8 制御装置、9 位置検出センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverted type mobile body, 2 Operation handle, 3 Mobile body main body, 4 Drive wheel, 5 Attitude sensor, 6 Rotation sensor, 7 Wheel drive unit, 8 Control apparatus, 9 Position detection sensor
Claims (7)
搭乗者が保持し操作を行う操作部と、前記操作部の高さを調整する調整部と、を有すると共に、前記移動体本体に立設された操作ハンドルと、
前記操作ハンドルの傾斜を検出する傾斜検出手段と、
前記移動体本体に設けられた少なくとも1つの駆動車輪を駆動する駆動手段と、
前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルの傾斜に基づいて、前記駆動手段を制御して倒立状態を維持する倒立制御を行う制御手段と、
前記操作ハンドルの操作部の高さを検出する高さ検出手段と、
を備える倒立型移動体であって、
前記制御手段は、前記高さ検出手段により検出された操作ハンドルの操作部の高さに基づいて、前記操作ハンドルの傾斜に応じた前記駆動手段の駆動トルクを決める制御ゲインを変更する、ことを特徴とする倒立型移動体。 A mobile body on which the passenger is boarded;
An operation unit that is held and operated by a passenger, an adjustment unit that adjusts the height of the operation unit, and an operation handle that is erected on the movable body body,
Inclination detecting means for detecting the inclination of the operation handle;
Drive means for driving at least one drive wheel provided in the mobile body;
Control means for controlling the drive means to maintain an inverted state based on the inclination of the operation handle detected by the inclination detection means;
Height detection means for detecting the height of the operation portion of the operation handle;
An inverted mobile body comprising
The control means changes a control gain for determining a driving torque of the driving means according to an inclination of the operation handle based on a height of an operation portion of the operation handle detected by the height detection means. Inverted type moving body.
前記制御手段は、前記高さ検出手段により検出された操作ハンドルの操作部の高さに基づいて、旋回制御における前記駆動手段の駆動トルクを決める旋回制御ゲイン、及び 倒立制御における前記駆動手段の駆動トルクを決める倒立制御ゲイン、のうち少なくとも一方を変更する、ことを特徴とする倒立型移動体。 The inverted mobile body according to claim 1,
The control means includes a turning control gain that determines a driving torque of the driving means in turning control based on the height of the operating portion of the operation handle detected by the height detecting means, and driving of the driving means in inversion control. An inverted moving body characterized in that at least one of the inverted control gains for determining torque is changed.
前記制御手段は、前記高さ検出手段により検出された操作ハンドルの操作部の高さが増加するに従がって、前記旋回制御ゲイン及び倒立制御ゲインのうち少なくとも一方を減少させる、ことを特徴とする倒立型移動体。 The inverted mobile body according to claim 2,
The control means decreases at least one of the turning control gain and the inverted control gain as the height of the operation portion of the operation handle detected by the height detection means increases. Inverted moving body.
前記制御手段は、前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルのピッチ方向の傾斜角度に、前記倒立制御ゲインを乗算して前記駆動車輪の回転トルク指令値を算出し、
前記駆動手段は、前記制御手段により算出された回転トルク指令値に基づいて、前記駆動車輪を駆動する、ことを特徴とする倒立型移動体。 The inverted moving body according to claim 2 or 3,
The control means calculates a rotational torque command value of the drive wheel by multiplying the inclination angle in the pitch direction of the operation handle detected by the inclination detection means by the inversion control gain;
The inverted moving body characterized in that the driving means drives the driving wheel based on a rotational torque command value calculated by the control means.
前記制御手段は、前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルのロール方向の傾斜角度に、前記旋回制御ゲインを乗算して、前記移動体本体のヨー角度を決めるヨー角度指令値を算出し、
前記駆動手段は、前記制御手段により算出されたヨー角度指令値に基づいて、前記駆動車輪を駆動する、ことを特徴とする倒立型移動体。 The inverted moving body according to claim 2 or 3,
The control means calculates a yaw angle command value for determining the yaw angle of the movable body by multiplying the turning angle of the operation handle detected by the inclination detecting means by the turning control gain.
The inverted moving body characterized in that the driving means drives the driving wheel based on a yaw angle command value calculated by the control means.
前記制御手段は、
前記倒立制御と、前記傾斜検出手段により検出された操作ハンドルの傾斜方向に前記駆動車輪を回転させることで前記移動体本体の牽引を補助するように前記駆動手段を制御する牽引補助制御と、を切り替えて実行すると共に、
前記操作ハンドルの操作部の高さが所定高さになったときに前記牽引補助制御に切り替わる、ことを特徴とする倒立型移動体。 The inverted mobile body according to any one of claims 1 to 5,
The control means includes
The inversion control and the traction assist control for controlling the drive means to assist the traction of the movable body by rotating the drive wheel in the tilt direction of the operation handle detected by the tilt detection means. Switch and execute,
An inverted moving body characterized in that it switches to the traction assist control when the height of the operation portion of the operation handle reaches a predetermined height.
前記調整部は、前記移動体本体に立設されており、
前記操作部は、前記調整部に高さ方向へ搖動可能に設けられており、
前記搭乗者は両脚部により前記操作部を挟み込んだ状態で前記操作ハンドルの操作を行う、ことを特徴とする倒立型移動体。 The inverted mobile body according to any one of claims 1 to 6,
The adjustment unit is erected on the movable body main body,
The operation part is provided in the adjustment part so as to be movable in a height direction,
The inverted moving body characterized in that the rider operates the operation handle in a state where the operation unit is sandwiched between both legs.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014000826A JP2015128928A (en) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | Inverted movable body |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10046796B2 (en) | 2016-05-02 | 2018-08-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Travelling apparatus, control method of travelling apparatus, and control program of travelling apparatus |
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- 2014-01-07 JP JP2014000826A patent/JP2015128928A/en active Pending
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