(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人が搭乗部に搭乗し、旋回操作部を操作することで左右の車輪の回転差を制御し旋回を実現する倒立二輪車の耐久試験装置であって、
前記左右の車輪にそれぞれ負荷を与える左右の駆動ローラと、
前記左右の駆動ローラにそれぞれ駆動力を与える左右のローラ駆動手段と、
前記搭乗部に加えられる負荷を調整する負荷調整手段と、
前記倒立二輪車の実走行データが格納される記憶手段と、
前記実走行データに基づいて前記左右のローラ駆動手段と、負荷調整手段と、を制御すると共に、前記実走行データに基づいて前記倒立二輪車の制御手段に左右の車輪を制御させる制御手段と、
を備える倒立二輪車の耐久試験装置。
【請求項２】
前記倒立二輪車の旋回操作部を操作するための駆動力を与える旋回操作部駆動手段をさらに備え、
前記記憶手段は、前記倒立二輪車における前記旋回操作部の操作データを実走行データとして格納し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された実走行データに基づいて旋回操作部駆動手段を制御する、
請求項１に記載の倒立二輪車の耐久試験装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記倒立二輪車の実走行データとして、左右の車輪の速度データ及び回転トルクデータを格納し、
前記制御手段は、前記試験路を実走行した際の左右の車輪の速度及び回転トルクに基づいて、前記左右の駆動ローラの回転トルクを算出し、前記回転トルクを前記左右の駆動手段に出力させる、
請求項１又は２に記載の倒立二輪車の耐久試験装置。
【請求項４】
ローラ駆動手段と負荷調整手段を有する耐久試験装置に倒立二輪車をセットし、
倒立二輪車の実走行データに基づいて前記ローラ駆動手段を制御することで、前記ローラ駆動手段により駆動した左右の駆動ローラが、倒立二輪車の左右の車輪にそれぞれ負荷を与え、
実走行データに基づいて、前記負荷調整手段が倒立二輪車の搭乗部に負荷を与える、
倒立二輪車の耐久試験方法。
【請求項５】
前記耐久試験装置に設けられた旋回操作部駆動手段が、前記実走行データに基づいて前記倒立二輪車の旋回操作部を操作する、
請求項４に記載の倒立二輪車の耐久試験方法。
【請求項６】
実走行データが、左右の車輪の速度データ及び回転トルクデータを含み、
左右の車輪の速度データ及び回転トルクデータに基づいて、前記駆動ローラの回転トルクを制御する、
請求項４又は５に記載の倒立二輪車の耐久試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は倒立二輪型ロボットの耐久試験装置及び耐久試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１乃至４に開示されているように、種々の自動車用の耐久試験装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２には、自動車の前後輪に対応して設けられた前輪用ローラ及び後輪用ローラを、それぞれ異なる出力トルクで制御する自動車用耐久試験装置が開示されている。これによれば、二輪駆動の自動車と四輪駆動の自動車のどちらの耐久試験も実行可能である。
【０００４】
特許文献３には、前後輪に対応して設けられた駆動ローラに凸部を形成することで、段差路面を再現する自動車用耐久試験装置が開示されている。また、特許文献４には、無端フラットベルトの内部に複数個の伸縮機構を配置することで、段差路面を再現する自動車用の耐久試験装置が開示されている。
【０００５】
また近年では、例えば特許文献５に開示されているように、人を搭乗させて走行する倒立二輪車が開発されている。倒立二輪車は、ジャイロセンサと加速度センサの検出信号から自己の姿勢情報を検出して、自己の姿勢を保つようにモータへの回転指令（具体的には、トルク指令、速度指令、位置指令）を演算し、モータ制御装置へ回転指令データを送信する。したがって倒立二輪車は、フィードバック制御により自己の姿勢を保ち、搭乗者の重心姿勢変化により走行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平３−７８９４号公報
【特許文献２】特開平３−７８９５号公報
【特許文献３】特開平１−４２０２２号公報
【特許文献４】特開２００５−３０８５６９号公報
【特許文献５】特開２００６−３１５６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１乃至４に開示されている耐久試験装置は、倒立二輪車のステップ部に荷重をかけて試験を行う構成とされていない。そのため、特許文献１乃至４の耐久試験装置は、倒立二輪車に人が搭乗した状態を再現することができない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、倒立二輪車に人が搭乗した状態を再現することができる、倒立二輪車の耐久試験装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる倒立二輪車の耐久試験装置は、人が搭乗部に搭乗し、旋回操作部を操作することで左右の車輪の回転差を制御し旋回を実現する倒立二輪車の耐久試験装置であって、前記左右の車輪にそれぞれ負荷を与える左右の駆動ローラと、前記左右の駆動ローラにそれぞれ駆動力を与える左右のローラ駆動手段と、前記搭乗部に加えられる負荷を調整する負荷調整手段と、前記倒立二輪車の実走行データが格納される記憶手段と、前記実走行データに基づいて前記左右のローラ駆動手段と、負荷調整手段と、を制御すると共に、前記実走行データに基づいて前記倒立二輪車の制御手段に左右の車輪を制御させる制御手段と、を備える。
【００１０】
また、前記倒立二輪車の旋回操作部を操作するための駆動力を与える旋回操作部駆動手段をさらに備え、前記記憶手段は、前記倒立二輪車における前記旋回操作部の操作データを実走行データとして格納し、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された実走行データに基づいて旋回操作部駆動手段を制御する。
【００１１】
また、前記記憶手段は、前記倒立二輪車の実走行データとして、左右の車輪の速度データ及び回転トルクデータを格納し、前記制御手段は、前記試験路を実走行した際の左右の車輪の速度及び回転トルクに基づいて、前記左右の駆動ローラの回転トルクを算出し、前記回転トルクを前記左右の駆動手段に出力させる。
【００１２】
また本発明にかかる倒立二輪車の耐久試験方法は、ローラ駆動手段と負荷調整手段を有する耐久試験装置に倒立二輪車をセットし、倒立二輪車の実走行データに基づいて前記ローラ駆動手段を制御することで、前記ローラ駆動手段により駆動した左右の駆動ローラが、倒立二輪車の左右の車輪に負荷を与え、実走行データに基づいて、前記負荷調整手段が倒立二輪車の搭乗部に負荷を与える。
【００１３】
また、前記耐久試験装置に設けられた旋回操作部駆動手段が、前記実走行データに基づいて前記倒立二輪車の旋回操作部を操作する。
【００１４】
また、実走行データが、左右の車輪の速度データ及び回転トルクデータを含み、左右の車輪の速度データ及び回転トルクデータに基づいて、前記駆動ローラの回転トルクを制御する。
【発明の効果】
【００１５】
倒立二輪車に人が搭乗した状態を再現することができる耐久試験装置及び耐久試験方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１にかかる耐久試験装置の図である。
【図２】実施の形態１にかかる倒立二輪車の側面図である。
【図３】実施の形態１にかかる倒立二輪車の正面図である。
【図４】実施の形態１にかかる倒立二輪車のブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかる試験路走行の状態を示す図である。
【図６】実施の形態１にかかる車輪速度の変化を示す図である。
【図７】実施の形態１にかかる車輪トルクの変化を示す図である。
【図８】実施の形態１にかかるステップ荷重の変化を示す図である。
【図９】実施の形態１にかかるハンドル操作荷重の変化を示す図である。
【図１０】実施の形態１にかかる旋回操作部の角度変化を示す図である。
【図１１】実施の形態１にかかる試験路を示す図である。
【図１２】実施の形態２にかかる倒立二輪車の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明にかかる倒立二輪車の耐久試験装置について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。
【００１８】
耐久試験装置１は、図１に示すように、基台１０、駆動ローラ１１（１１Ｌ、１１Ｒ）、ローラ駆動手段１２（１２Ｌ、１２Ｒ）、ウェイト部１３、ハンドル操作部１４、記憶手段１５、制御手段１６、を備える。
【００１９】
耐久試験装置１で試験される倒立二輪車１００の一例を図２、図３、及び図４に示す。図２は、倒立二輪車１００の側面図であり、図３は倒立二輪車１００の正面図である。また、図４は倒立二輪車１００のブロック図である。
倒立二輪車１００は、例えば旋回操作部１２０を操作することによって旋回動作を制御する。すなわち、旋回操作部１２０を運転者が操作すると、制御部１６０が旋回操作部１２０の操作信号に基づいて、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒに回転差を生じさせ、倒立二輪車１００の旋回が実現される。
【００２０】
具体的には、倒立二輪車１００は図２、図３及び図４に示すように、車体１１０、旋回操作部１２０、駆動部１３０、車輪１４０（１４０Ｌ、１４０Ｒ）、情報送信部１５０、制御部１６０を備える。
【００２１】
車体１１０は、人が搭乗する左右のステッププレート（搭乗部）１１１Ｌ、１１１Ｒと、左右のステップ荷重測定用センサ１１２（１１２Ｌ、１１２Ｒ）を有している。典型的には、平坦な路面上に倒立二輪車１００がある場合には、左右のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒは、それぞれ水平となるように設けられている。ステップ荷重測定用センサ１１２は、左右のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒに接するように配置され、左右のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒにかかる荷重を検知する。ステップ荷重測定用センサ１１２で検知された荷重は、ステップ荷重データとして、情報送信部１５０を介して、倒立二輪車１００の外部に備えられたメモリユニット１７０に送信される。メモリユニット１７０はステップ荷重データを受信し、データを蓄積する。ステップ荷重測定用センサ１１２は、典型的にはステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒの上面に取り付けられた荷重計である。
【００２２】
旋回操作部１２０は、把持部（ハンドル）１２１（１２１Ｌ、１２１Ｒ）と、ハンドル操作荷重測定用センサ１２２と、角度測定センサ１２３を有する。
旋回操作部１２０は、倒立二輪車１００の旋回を実現するべく、搭乗者に操作される。旋回操作部１２０は、例えば、一端が車体１１０の前方中央部に当該車体１１０の左右方向へ回動可能に連結されている操作バーである。旋回操作部１２０の他端部には左右のハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒが形成されており、搭乗者により把持される。
ハンドル操作荷重測定用センサ１２２（１２２Ｌ、１２２Ｒ）は、左右のハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒに接するように配置され、ハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる荷重を検知する。ハンドル操作荷重測定用センサ１２２は、検知された荷重に応じた操作信号を制御部１６０に出力する。また、ハンドル操作荷重測定用センサ１２２で検知された荷重は、ハンドル荷重データとして、情報送信部１５０を介して、倒立二輪車１００の外部に備えられたメモリユニット１７０に送信される。
角度測定センサ１２３は、旋回操作部１２０と車体１１０の連結部に配置され、旋回操作部１２０の傾動角度を検知する。角度測定センサ１２３は、検知された角度に応じた操作信号を制御部１６０に出力する。また、角度測定センサ１２３で検知された角度は、操作部角度データとして、情報送信部１５０を介して、倒立二輪車１００の外部に備えられたメモリユニット１７０に送信される。角度測定センサ１２３は、典型的にはハンドルに設けられたポテンショメータである。
メモリユニット１７０は、ハンドル荷重データ及び操作部角度データを受信し、各データを蓄積する。
【００２３】
駆動部１３０は、左右のモータ１３１Ｌ、１３１Ｒを備える。左右のモータ１３１Ｌ、１３１Ｒは、それぞれ車体１１０に取り付けられている。また、左右のモータ１３１Ｌ、１３１Ｒには、それぞれ左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒが取り付けられている。左右のモータ１３１Ｌ、１３１Ｒは制御部１６０からの制御信号に基づき回転駆動する。
【００２４】
車輪１４０は、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒを有する。左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒは、走行方向と直交する方向に沿って車体１１０を挟んで両側に配設される。また、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒは、車体１１０の走行方向に直交した軸を中心に回転する。そして、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒは、左右のモータ１３１Ｌ、１３１Ｒの回転駆動により回転トルクが与えられ、それぞれ回転駆動する。典型的には、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒは同軸上に配設されている。
また、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒには、速度センサ１４１及びトルクセンサ１４２が配設されている。
速度センサ１４１は、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの速度（回転数）を検知する。速度センサ１４１で検知された速度は、速度データとして、情報送信部１５０を介して、倒立二輪車１００の外部に備えられたメモリユニット１７０に送信される。速度センサ１４１は、典型的にはモータエンコーダである。
トルクセンサ１４２は、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの回転トルクを検知する。トルクセンサ１４２で検知された回転トルクは、回転トルクデータとして、情報送信部１５０を介して、倒立二輪車１００の外部に備えられたメモリユニット１７０に送信される。トルクセンサ１４２は、典型的にはモータ電流計であり、モータ電流値を測定する。
メモリユニット１７０は、速度データ及び回転トルクデータを受信し、各データを蓄積する。
【００２５】
情報送信部１５０は、該ステップ荷重データ、ハンドル荷重データ、操作部角度データ、速度データ、回転トルクデータを、倒立二輪車１００の外部に備えられたメモリユニット１７０に送信する。典型的には、情報送信部１５０は、無線電波を用いて各種データを送信する。
【００２６】
制御部１６０は、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの駆動を制御することで、走行制御及び車体１１０の姿勢制御を行う。すなわち、制御部１６０は、旋回操作部１２０における操作に応じた操作信号に基づき所定の演算処理を実行し、制御信号を左右のモータ１３１Ｌ、１３１Ｒに出力する。
制御部１６０は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路と、プログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等を有する記憶装置等を備える。
但し、耐久試験装置１で試験される倒立二輪車は、この限りでなく、左右の車輪に回転差を生じさせて、旋回を実現する倒立二輪車であれば良い。
【００２７】
耐久試験装置１の基台１０は、底板１０ａと側壁１０ｂを備える箱形状である。底板１０ａは、略長方形の形状であり、床等にボルト等の接合手段で接合されている。側壁１０ｂは、底板１０ａの四辺に沿って立ち上がっている。底板１０ａの四辺に沿って立ち上がる側壁１０ｂは、隣接する側壁１０ｂ同士が接合されており、剛強な構成となっている。他方側の基台１０と向かい合う側壁１０ｂ、つまり内側の側壁１０ｂに駆動ローラ１１Ｌ、１１Ｒが回転可能に設けられている。外側の側壁１０ｂには、ローラ駆動手段１２Ｌ、１２Ｒが設けられている。
側壁１０ｂの内側の寸法は、倒立二輪車１００の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒを側壁１０ｂの駆動ローラ１１Ｌ、１１Ｒに嵌めこむことができるよう、倒立二輪車１００の左右方向の幅寸法より若干広い。
【００２８】
また基台１０は、固定治具（図示せず）を有する。固定治具は、倒立二輪車１００の前後方向及び左右方向の移動を拘束し、車輪１４０Ｌ（１４０Ｒ）の回転を阻害せず、旋回操作部１２０の動作を阻害しない構成で、当該倒立二輪車１００を基台１０に固定する。
【００２９】
駆動ローラ１１（１１Ｌ、１１Ｒ）は、ホイール状に形成されている。駆動ローラ１１Ｌ（１１Ｒ）のディスク部は、基台１０の内側の側壁１０ｂに貫通するように固定されたベアリングを介して、当該基台１０に回転可能に接合されている。つまり、基台１０の内側の側壁１０ｂに貫通穴が形成されており、当該貫通穴にベアリングが挿入されている。ベアリングの外フランジは、当該貫通穴に接合されている。ベアリングの内フランジには、駆動ローラ１１Ｌ（１１Ｒ）のディスク部が接合されている。ベアリングの内フランジ内には、ローラ駆動手段１２Ｌ（１２Ｒ）の回転軸が通されており、当該回転軸の先端部が駆動ローラ１１Ｌ（１１Ｒ）のディスク部に接合されている。駆動ローラ１１Ｌ（１１Ｒ）のリム部外周は、倒立二輪車１００の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒに接触させる。その結果、ローラ駆動手段１２Ｌ（１２Ｒ）の回転駆動力は、駆動ローラ１１Ｌ（１１Ｒ）を介して倒立二輪車１００の車輪１４０Ｌ（１４０Ｒ）に伝達される。
【００３０】
ローラ駆動手段１２（１２Ｌ、１２Ｒ）は、モータ等の駆動手段である。ローラ駆動手段１２Ｌ（１２Ｒ）は、基台１０の外側の側壁１０ｂに接合されている。ローラ駆動手段１２Ｌ（１２Ｒ）の回転軸は、当該側壁１０ｂに形成された貫通穴に通されている。ローラ駆動手段１２Ｌ（１２Ｒ）の回転軸の先端部は、駆動ローラ１１Ｌ（１１Ｒ）のディスク部に接合されている。ローラ駆動手段１２Ｌ（１２Ｒ）は、制御手段１６からの制御信号に基づいて制御される。
【００３１】
ウェイト部１３は、ウェイト基台１８と、ウェイト１９（１９Ｌ、１９Ｒ）と、負荷調整手段２０を備える。
ウェイト基台１８は、基台１０にスライド可能な状態で接合されている。ウェイト基台１８は、基台１０に固定された倒立二輪車１００の前後方向にスライドする。また、ウェイト基台１８には、ウェイト１９Ｌ、１９Ｒが上下方向にスライドする方向に駆動可能な状態で接合されている。すなわち、ウェイト基台１８はスライドさせることで、ウェイト１９Ｌ（１９Ｒ）の一端が、倒立二輪車１００のステッププレート１１１Ｌ（１１１Ｒ）と好適に接する位置に調整可能である。
【００３２】
ウェイト１９Ｌ（１９Ｒ）は、その一端が、倒立二輪車１００のステッププレート１１１Ｌ（１１１Ｒ）に接する位置に配設される。ウェイト１９は、ステッププレート１１１Ｌ（１１１Ｒ）に接した状態から下方向にスライドする駆動力が加わることで、ステッププレート１１１Ｌ（１１１Ｒ）に荷重を加える。
【００３３】
負荷調整手段２０は、モータ等の駆動手段である。負荷調整手段２０は、ウェイト１９Ｌ（１９Ｒ）に接合しており、ウェイト１９Ｌ（１９Ｒ）を上下方向にスライド駆動させる。負荷調整手段２０は、制御手段１６からの制御信号に基づいて制御される。なお、負荷調整手段２０は、制御手段１６からの制御信号に基づいて、ウェイト１９Ｌ及びウェイト１９Ｒを独立して制御することができる。
【００３４】
ハンドル操作部１４は、ハンドル基台２１と、把持機構２２と、旋回操作部駆動手段２３を備える。
ハンドル基台２１は、基台１０にスライド可能な状態で接合されている。ハンドル基台２１は、基台１０に固定された倒立二輪車１００の前後方向にスライドする。また、ハンドル基台２１には、把持機構２２が、倒立二輪車１００の前後及び左右方向に駆動可能に接合されている。
【００３５】
把持機構２２は、その一端が倒立二輪車１００の旋回操作部１２０を把持する構造を有する。把持機構２２は、旋回操作部１２０を把持した状態から倒立二輪車１００の前後及び左右方向に駆動することで、旋回操作部１２０に荷重を与える。これにより、旋回操作部１２０は前後及び左右方向に傾動する。
【００３６】
旋回操作部駆動手段２３は、モータ等の駆動手段である。旋回操作部駆動手段２３は、把持機構２２に接合しており、把持機構２２を前後及び左右方向に駆動させる。旋回操作部駆動手段２３は、制御手段１６からの制御信号に基づいて制御される。
【００３７】
記憶手段１５は、例えば耐久試験装置１の内部に配置されている。
記憶手段１５には、倒立二輪車１００の実走行データ等が格納されている。例えば、本実施形態では、図５に示すように、加速状態で直進し、その後右旋回する旋回走行の耐久試験を実施する。そこで、先ず倒立二輪車１００を用いて、加速状態で直進し、その後右旋回する試験路を実走行し、その際の速度データ、回転トルクデータ、ステップ荷重データ、ハンドル荷重データ、及び操作部角度データを取得する。
【００３８】
具体的には、速度データとしては、図６に示すように、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの速度と時間との関係を取得する。本実施形態では、先ず直進区間において左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒが等しく加速して一定速度で直進し、その後の旋回区間においては、右側の車輪１４０Ｒの速度が遅くなり、左側の車輪１４０Ｌの速度が速くなっている。
【００３９】
また、回転トルクデータとしては、図７に示すように、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの回転トルクと時間との関係を取得する。本実施形態では、先ず直進区間において左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒを等しく加速するべく、大きな回転トルクを出力させ、所定の速度に到達すると、当該速度を維持するべく、小さな回転トルクを出力させている。そして、旋回区間においては、右側の車輪１４０Ｒの速度を遅くするべく、右側の車輪１４０Ｒにマイナスの回転トルクを出力させている。一方、左側の車輪１４０Ｌの速度を速くするべく、左側の車輪１４０Ｌにプラスの回転トルクを出力させている。
【００４０】
また、ステップ荷重データとしては、図８に示すように、左右のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒにかかる荷重と時間との関係を取得する。本実施形態では、直進区間においては、左右のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒにかかる荷重は一定である。そして、旋回区間においては、右のステッププレート１１１Ｒにかかる荷重が増加する。一方、左のステッププレート１１１Ｌにかかる荷重は減少する。
【００４１】
また、ハンドル荷重データとしては、図９に示すように、左右のハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる荷重と時間との関係を取得する。本実施形態では、直進区間においては、左右のハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる荷重は左右のどちらにも偏らない。そして、旋回区間においては、左右のハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる荷重は、ともに右方向に加わる。
【００４２】
また、操作部角度データとしては、図１０に示すように、旋回操作部１２０の左右方向の傾動角度と時間との関係を取得する。本実施形態では、直進区間においては、旋回操作部１２０の左右方向の傾動角度は、左右のどちらにも偏らない。そして旋回区間においては、旋回操作部１２０は右方向に傾動する。
なお、図１０には旋回操作部１２０の左右方向の傾動角度と時間との関係を示しているが、旋回操作部１２０の前後方向の傾動角度と時間との関係を取得しても良い。
【００４３】
このように取得した左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの速度と時間との関係、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの回転トルクと時間との関係、左右のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒにかかる荷重と時間との関係、左右のハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる荷重と時間、及び旋回操作部１２０の左右方向の角度と時間との関係は、計測時にはメモリユニット１７０に格納されている。そして、メモリユニット１７０に格納された各データは、耐久試験装置１の記憶手段１５に格納される。
【００４４】
なお記憶手段１５は、倒立二輪車１００の走行時に設けられているメモリユニット１７０をそのまま用いても良く、メモリユニット１７０から記憶手段１５にデータをコピーしたものであっても良い。また、記憶手段１５が記憶するデータは、実走行データから演算を行い新たに生成した走行データでも良い。
【００４５】
制御手段１６は、倒立二輪車１００の実走行データに基づいて、ローラ駆動手段１２Ｌ、１２Ｒを制御する。これにより、左右の駆動ローラ１１が回転して、倒立二輪車１００の左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒにかかる負荷が変化する。例えば、実走行データに含まれる速度データ及び回転トルクデータに基づいて、ローラ駆動手段１２Ｌ、１２Ｒへの出力トルクを算出する。そして出力トルクに応じたトルク制御信号を１２Ｌ、１２Ｒに出力する。これにより耐久試験装置１において、図６、図７に示すような負荷が再現される。
また制御手段１６は、倒立二輪車１００の実走行データに基づいて、負荷調整手段２０を制御する。これにより、ウェイト１９Ｌ、１９Ｒの荷重が制御され、倒立二輪車１００のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒにかかる荷重が変化する。例えば、実走行データに含まれるステップ荷重データに基づいて、ステップ荷重制御信号を生成する。このステップ荷重制御信号を負荷調整手段２０に出力することで、耐久試験装置１において、図８に示すような荷重が再現される。
また制御手段１６は、倒立二輪車１００の実走行データに基づいて、旋回操作部駆動手段２３を制御する。これにより把持機構２２の動作が制御され、倒立二輪車１００の旋回操作部１２０にかかる負荷が変化する。例えば、実走行データに含まれるハンドル荷重データ及び操作部角度データに基づいて、旋回操作部制御信号を生成する。この旋回操作部制御信号を旋回操作部駆動手段２３に出力することで、耐久試験装置１において、旋回操作部１２０が図１０に示すような角度に傾動する状態が再現される。
また制御手段１６は、実走行データに含まれる速度データ及び回転トルクデータに基づいて倒立二輪車１００の駆動部１３０を制御し、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの動作を制御する。これにより、図６、図７に示すような速度、及びトルクで左右の車輪１４０が動作する。なお、左右の車輪１４０と、左右の駆動ローラ１１は、倒立二輪車が移動しないよう、それぞれ反対方向に回転している。これにより、その場での耐久試験が可能になる。
制御手段１６は、例えば、耐久試験装置１の内部に配置されている。
【００４６】
次に、本発明にかかる倒立二輪車の耐久試験方法について説明する。
まず、実際に人が倒立二輪車１００に搭乗し、坂道や段差等の障害が設けられた試験路を走行する。ここで、試験路の一例を図１１に示し、倒立二輪車１００は以下のように試験走行を行う。
【００４７】
倒立二輪車１００は走行を開始し、試験路において傾斜が設けられた場所まで移動する。この傾斜部は一方が６°であり、他方が１０°の丘状である。倒立二輪車１００は、傾斜が６°側から登るように走行し、傾斜が１０°側から下るように走行する。
次に、倒立二輪車１００は後進による走行を行う。試験路には周回路が設けられており、倒立二輪車１００は周回路の出入り口の場所まで移動する。
次に、倒立二輪車１００は周回路を走行する。周回路には２ｍｍの段差を有する箇所が２箇所設けられている。倒立二輪車１００は、２ｍｍの段差に対して９０°及び４５°で進入するように走行する。
次に、周回路には複数のポールが進行方向に一定間隔に設けられている。倒立二輪車１００は、ポール間をスラロームで走行する。
次に、周回路には直線コースが設けられている。倒立二輪車１００は、直線コースを走行する。これにより、倒立二輪車１００は周回路の出入り口に到達する。
倒立二輪車１００は周回路の出入り口から出て、走行開始位置に戻る。これにより１回の試験走行が終了する。このときの走行データは、実走行データとしてメモリユニット１７０に記憶される。なお倒立二輪車１００による試験路の走行は、複数回行っても良い。
【００４８】
試験路の走行が終了したら、メモリユニット１７０に記憶された実走行データを記憶手段１５に格納する。ここで実走行データは、車輪の速度データ、回転トルクデータ、ステップ荷重データ、ハンドル荷重データ、操作部角度データを含んでいる。
記憶手段１５に格納された実走行データは、制御手段１６に読み込まれる。
【００４９】
次に耐久試験装置１の所定の位置に倒立二輪車１００をセットする。
制御手段１６は、記憶手段１５から読み込まれた実走行データに基づいて、耐久試験装置１の各部を駆動する。具体的には以下のように行う。
制御手段１６はローラ駆動手段１２Ｌ、１２Ｒにトルク制御信号を出力する。これにより、ローラ駆動手段１２Ｌ、１２Ｒが駆動し、駆動ローラ１１Ｌ、１１Ｒが駆動し、倒立二輪車１００の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒに負荷を与える。
また制御手段１６は、負荷調整手段２０にステップ荷重制御信号を出力する。これにより、負荷調整手段２０が駆動し、ウェイト１９Ｌ、１９Ｒの荷重が制御され、倒立二輪車１００のステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒの荷重が調整される。
また制御手段１６は、旋回操作部駆動手段２３に旋回操作部制御信号を出力する。これにより把持機構２２の動作が制御され、倒立二輪車１００の旋回操作部１２０にかかる負荷が変化する。なお旋回操作部制御信号による制御は、旋回操作部１２０の位置又は角度を制御するものであっても良く、トルク制御を行うものであっても良い。
【００５０】
また制御手段１６は、倒立二輪車１００の駆動部１３０にロボット速度制御信号を出力する。これによりモータ１３１Ｌ、１３１Ｒが制御され、倒立二輪車１００の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒの動作が制御される。
【００５１】
また倒立二輪車１００は、制御手段１６に、左右の車輪１４０Ｌ、１４０Ｒのトルク信号や、旋回操作部１２０の角度を示す信号を出力する。
制御手段１６は、倒立二輪車１００から入力されたこれらの信号に基づいてフィードバック計算を行い、より好適な制御信号を、ローラ駆動手段１２、負荷調整手段２０、旋回操作部駆動手段２３、及び倒立二輪車１００に出力することができる。
【００５２】
これにより耐久試験装置１を用いて、実走行時と同様の負荷を与えた倒立二輪車１００の試験を行うことができる。すなわち耐久試験装置１は、ステッププレート１１１Ｌ、１１１Ｒに荷重を与えることができ、実走行を忠実に再現した耐久試験を行うことができる。
耐久試験装置１は、試験を繰り返し行うよう制御することで、実際に倒立二輪車１００を走行させずに、例えば数千〜万サイクルの耐久試験を行うことができる。
【００５３】
実施の形態２
第２の実施形態にかかる倒立二輪車２００の耐久試験装置１について説明する。なお、第１に実施形態に示した耐久試験装置１及び倒立二輪車１００と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図１２に倒立二輪車２００の正面図を示す。
【００５４】
倒立二輪車２００は、ステップ荷重測定用センサ１１２、角度測定センサ１２３、速度センサ１４１、トルクセンサ１４２を備える。すなわち、倒立二輪車１００と比較し、ハンドル操作荷重測定用センサ１２２が備えられていない点で異なる。
倒立二輪車２００は、図１１に示す試験路を走行した場合の実走行データを、メモリユニット１７０に記憶する。このメモリユニット１７０は、例えば倒立二輪車２００の内部に備えられている。
ここで、各種センサにより取得された実走行データは、図６〜８及び図１０に示したものと同様とする。メモリユニット１７０に記憶された実走行データは、耐久試験装置１の記憶手段１５に格納される。
【００５５】
耐久試験装置１を用いた耐久試験時には、制御手段１６は、記憶手段１５に格納されている実走行データに基づいて、制御信号を出力する。
このとき制御手段１６は、ハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる負荷の情報を有していない。したがって制御手段１６が出力する旋回操作部制御信号は、ハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる負荷を考慮せず、実走行データにおける旋回操作部１２０の角度の履歴に基づいて決定する。旋回操作部駆動手段２３は、この旋回操作部制御信号に基づいて把持機構２２を操作し、旋回操作部１２０に負荷を与える。
【００５６】
このようにして、ハンドル１２１Ｌ、１２１Ｒにかかる負荷を測定していない場合であっても、耐久試験を行うことができる。
【００５７】
なお、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。例えば、実施の形態２ではハンドル操作荷重測定用センサ１２２がないものとして説明したが、他のセンサがない場合であっても、記憶手段１５に格納された実走行データに基づいて耐久試験を行うことができる。また、実走行データを取得する倒立二輪車と、耐久試験を行う倒立二輪車は、異なるものであってもよい。例えば、１台の倒立二輪車で実走行データを取得し、複数の同タイプの倒立二輪車に展開しても良い。これにより、実走行データを容易に取得することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  耐久試験装置
１０    基台
１０ａ  底板
１０ｂ  側壁
１１（１１Ｌ、１１Ｒ）  駆動ローラ
１２（１２Ｌ、１２Ｒ）  ローラ駆動手段
１３  ウェイト部
１４  ハンドル操作部
１５  記憶手段
１６  制御手段
１８  ウェイト基台
１９（１９Ｌ、１９Ｒ）  ウェイト
２０  負荷調整手段
２１  ハンドル基台
２２  把持機構
２３  旋回操作部駆動手段
１００  倒立二輪車
２００  倒立二輪車
１１０  車体
１１１（１１１Ｌ、１１１Ｒ）  ステッププレート
１１２（１１２Ｌ、１１２Ｒ）  ステップ荷重測定用センサ
１２０  旋回操作部
１２１（１２１Ｌ、１２１Ｒ）  ハンドル
１２２（１２２Ｌ、１２２Ｒ）  ハンドル操作荷重測定用センサ
１２３  角度測定センサ
１３０  駆動部
１３１（１３１Ｌ、１３１Ｒ）  モータ
１４０（１４０Ｌ、１４０Ｒ）  車輪
１４１  速度センサ
１４２  トルクセンサ
１５０  情報送信部
１６０  制御部
１７０  メモリユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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