(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を有し、該車輪により床面上を移動可能な移動動作部と、
前記車輪を駆動するアクチュエータ装置と、
鉛直方向に対して傾動自在に前記移動動作部に組み付けられた基体と、
前記車輪の外周速度を検知する外周速度検知手段と、
前記基体の加速度を検出する加速度センサと、
前記基体の角速度を検出する角速度センサと、
前記加速度センサが検出した加速度と前記角速度センサが検出した角速度とに基づいて、前記車輪の接地点の水平方向の変位加速度である接地点水平加速度を算出し、該接地点水平加速度の積分値を算出することによって、前記車輪の接地点の水平方向の変位速度である接地点速度を検知する接地点速度検知手段と、
前記基体を自立安定化させるように、前記アクチュエータ装置の作動を制御する自立安定化制御を実行する制御処理手段と、
前記外周速度検知手段が検知した外周速度と前記接地点速度検知手段が検知した接地点速度との差または該差を周波数フィルタに通した値を基に、空転か否かを判定する判定手段とを備え、
前記判定手段の判定が肯定である場合には、前記制御処理手段は、前記車輪の回転速度を所定の制限速度以下にする空転対処処理を実行することを特徴とする倒立振子型車両
【請求項２】
請求項１に記載の倒立振子型車両において、
前記接地点速度検知手段は、前記算出された積分値を、前記外周速度検知手段が検知した外周速度に漸近するように補正することによって、前記接地点速度を検知することを特徴とする倒立振子型車両。
【請求項３】
請求項１に記載の倒立振子型車両において、
前記周波数フィルタがローカット特性を有していることを特徴とする倒立振子型車両。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の倒立振子型車両において、
前記判定手段は、
前記差または前記差を周波数フィルタに通した値に応じて速度閾値を決定し、前記車輪の外周速度が該速度閾値以上になった場合に、肯定と判定することを特徴とする倒立振子型車両。
【請求項５】
請求項４に記載の倒立振子型車両において、
前記判定手段は、前記差または前記差を周波数フィルタに通した値の大きさに対して前記速度閾値が単調減少となるように前記速度閾値を決定することを特徴とする倒立振子型車両。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の倒立振子型車両において、
前記判定手段は、前記車輪の外周速度が前記速度閾値以上になった状態が、所定時間以上連続した場合に、肯定と判定することを特徴とする倒立振子型車両。
【請求項７】
請求項１に記載の倒立振子型車両において、
前記制御処理手段は、前記加速度センサと前記角速度センサとに基づいて、前記自立安定化制御を実行することを特徴とする倒立振子型車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床面上を移動可能な倒立振子型車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
床面上を移動する移動動作部と、この移動動作部を駆動するアクチュエータとが組み付けられた基体に、鉛直方向に対して傾動自在な乗員搭乗部が組み付けられた倒立振子型車両が、従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
倒立振子型車両においては、乗員が乗員搭乗部に搭乗したときに乗員搭乗部が傾斜しないようにするために、倒立振子の支点を動かすような態様により、移動動作部を作動させる自立安定化制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０６８１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、使用者が倒立振子型車両を傾斜させて持ち上げた場合のように、移動動作部が非接地状態であっても倒立振子型車両の乗員乗車部が非接地状態で傾斜したときには、自立安定化制御により、この傾斜を解消するように移動動作部を空転状態で高速動作させることになる。そのため、使用者の予測に反した動作となるおれがある。また、乗員が乗車状態において移動動作部が空転した場合には、乗員の意図に沿った移動が実現されず乗員が違和感を覚えるおそれがある。
【０００６】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、移動動作部が非接地状態で高速作動することを防止した倒立振子型車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
車輪を有し、該車輪により床面上を移動可能な移動動作部と、
前記車輪を駆動するアクチュエータ装置と、
鉛直方向に対して傾動自在に前記移動動作部に組み付けられた基体と、
前記車輪の外周速度を検知する外周速度検知手段と、
前記基体の加速度を検出する加速度センサと、
前記基体の角速度を検出する角速度センサと、
前記加速度センサが検出した加速度と前記角速度センサが検出した角速度とに基づいて、前記車輪の接地点の水平方向の変位加速度である接地点水平加速度を算出し、該接地点水平加速度の積分値を算出することによって、前記車輪の接地点の水平方向の変位速度である接地点速度を検知する接地点速度検知手段と、
前記基体を自立安定化させるように、前記アクチュエータ装置の作動を制御する自立安定化制御を実行する制御処理手段と、
前記外周速度検知手段が検知した外周速度と前記接地点速度検知手段が検知した接地点速度との差または該差を周波数フィルタに通した値を基に、空転か否かを判定する判定手段とを備え、
前記判定手段の判定が肯定である場合には、前記制御処理手段は、前記車輪の回転速度を所定の制限速度以下にする空転対処処理を実行することを特徴とする（第１発明）。
【０００８】
第１発明によれば、前記外周速度検知部により検知された前記外周速度と、前記接地点速度検知部により検知された前記接地点速度との差が前記速度差閾値以上であるときは、前記車輪の接地点の水平方向の変位が前記車輪の回転に見合ったものになっていない状況であるため、前記車輪が空転していると想定することができる。そこで、この場合に、前記制御処理部は、前記車輪の回転速度を前記制限速度以下にする空転対処処理を実行する。これにより、前記移動動作部が非接地状態で高速作動することを防止することができる。また、第１発明によれば、前記接地点速度検知部は、各種制御のために前記基体に設けられる前記加速度センサと前記角速度センサを用いて、前記接地点速度を検知する。そのため、前記接地点速度を検知するために、別途センサを設ける必要がない。
【００１１】
また、第１発明において、
前記接地点速度検知手段は、前記算出された積分値を、前記外周速度検知手段が検知した外周速度に漸近するように補正することによって、前記接地点速度を検知することを特徴とする（第２発明）。
【００１２】
第２発明によれば、前記加速度のセンサの検出加速度のドリフトにより、該検出加速度が発散することを防止することができる。
【００１３】
また、第１発明において、
前記周波数フィルタがローカット特性を有していることを特徴とする（第３発明）。
【００１４】
第３発明によれば、前記加速度センサ等のノイズによる誤差を低減することができる。
【００１５】
また、第１発明から第３発明のうちのいずれかにおいて、
前記判定手段は、
前記差または前記差を周波数フィルタに通した値に応じて速度閾値を決定し、前記車輪の外周速度が該速度閾値以上になった場合に、肯定と判定することを特徴とする（第４発明）。
【００１６】
第４発明によれば、前記車輪の空転状況に応じて、前記空転対処処理を実行するタイミングを決定することができる。
【００１７】
また、第４発明において、
前記判定手段は、前記差または前記差を周波数フィルタに通した値の大きさに対して前記速度閾値が単調減少となるように前記速度閾値を決定することを特徴とする（第５発明）。
【００１８】
第５発明によれば、
前記車輪の空転の度合が小さく、乗員による前記倒立振子型車両の扱いに支障をきたす可能性が低いときには、前記制御処理部による前記空転対処処理の実行が制限される。そのため、前記空転対処処理の過剰な介入により、却って乗員に違和感を与えることを防止することができる。
【００１９】
また、第４発明又は第５発明において、
前記判定手段は、
前記車輪の外周速度が前記速度閾値以上になった状態が、所定時間以上連続した場合に、肯定と判定することを特徴とする（第６発明）。
【００２０】
第６発明によれば、前記車輪の瞬間的な空転が生じたときに、前記空転対処処理が実行されることを避けることができる。
【００２１】
また、第１発明において、
前記制御処理手段は、前記加速度センサと前記角速度センサとに基づいて、前記自立安定化制御を実行することを特徴とする（第７発明）。
【００２２】
第７発明によれば、前記加速度センサと前記角速度センサとを共用して、前記自立安定化制御と前記空転対処処理とを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の倒立振子型車両の外観斜視図。
【図２】実施形態の倒立振子型車両の側面図。
【図３】実施形態の倒立振子型車両の制御のための構成を示すブロック図。
【図４】図３に示す第１制御処理部の処理を示すブロック線図。
【図５】図３に示す第１制御処理部の処理に用いる倒立振子モデルを説明するための図。
【図６】図５の倒立振子モデルに関する挙動を示すブロック線図。
【図７】図４に示す操作指令変換部の処理を示すブロック線図。
【図８】図４に示す重心ずれ推定部の処理を示すブロック線図。
【図９】図３に示す第２制御処理部の処理を示すブロック線図。
【図１０】図３に示す第１制御処理部、外周速度検知部、接地点速度検知部、及び判定部の処理を示すブロック線図。
【図１１】図１０に示す構成のバリエーションの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態を図１〜図１１を参照して説明する。図１及び図２に示すように本実施形態の倒立振子型車両１（以降、単に車両１ということがある）は、基体２と、床面上を移動可能な第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４と、乗員が搭乗する乗員搭乗部５とを備える。
【００２５】
第１の移動動作部３は、図２に示す円環状の芯体６（以下、環状芯体６という）と、この環状芯体６の円周方向（軸心周り方向）に等角度間隔で並ぶようにして該環状芯体６に装着された複数の円環状のローラ７とを備える。各ローラ７は、その回転軸心を環状芯体６の円周方向に向けて環状芯体６に外挿されている。そして、各ローラ７は、環状芯体６の軸心周りに該環状芯体６と一体に回転可能とされていると共に、該環状芯体６の横断面の中心軸（環状芯体６の軸心を中心とする円周軸）周りに回転可能とされている。
【００２６】
これらの環状芯体６及び複数のローラ７を有する第１の移動動作部３は、環状芯体６の軸心を床面と平行に向けた状態で、ローラ７（環状芯体６の下部に位置するローラ７）を介して床面上に接地される。この接地状態で、環状芯体６をその軸心周りに回転駆動することで、環状芯体６及び各ローラ７の全体が輪転し、それにより第１の移動動作部３が環状芯体６の軸心と直交する方向に床面上を移動するようになっている。また、上記接地状態で、各ローラ７をその回転軸心周りに回転駆動することで、第１の移動動作部３が、環状芯体６の軸心方向に移動するようになっている。
【００２７】
さらに、環状芯体６の回転駆動と各ローラ７の回転駆動とを行なうことで、環状芯体６の軸心と直交する方向と、環状芯体６の軸心方向とに対して傾斜した方向に第１の移動動作部３が移動するようになっている。
【００２８】
これにより、第１の移動動作部３は、床面上を全方向に移動することが可能となっている。以降の説明では、図１及び図２に示す如く、第１の移動動作部３の移動方向のうち、環状芯体６の軸心と直交する方向をＸ軸方向、該環状芯体６の軸心方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。なお、前方向をＸ軸の正方向、左方向をＹ軸の正方向、上方向をＺ軸の正方向とする。
【００２９】
基体２には、上記第１の移動動作部３が組み付けられている。より詳しくは、基体２は、床面に接地させた第１の移動動作部３の下部を除く部分の周囲を覆うように設けられている。そして、この基体２に第１の移動動作部３の環状芯体６が、その軸心周りで回転自在に支持されている。この場合、基体２は、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心を支点として、その軸心周り（Ｙ軸周り）に傾動自在とされていると共に、第１の移動動作部３と共に床面に対して傾くことで、第１の移動動作部３の接地部を支点として、環状芯体６の軸心と直交するＸ軸周りに傾動自在とされている。従って、基体２は、鉛直方向に対して２軸周りに傾動自在とされている。
【００３０】
また、基体２の内部には、図２に示すように、第１の移動動作部３を移動させる駆動力を発生する第１のアクチュエータ装置８が搭載されている。この第１のアクチュエータ装置８は、環状芯体６を回転駆動するアクチュエータとしての電動モータ８ａと、各ローラ７を回転駆動するアクチュエータとしての電動モータ８ｂとから構成される。そして、電動モータ８ａ，８ｂは、それぞれ図示を省略する動力伝達機構を介して環状芯体６、各ローラ７に回転駆動力を付与するようにしている。なお、この動力伝達機構は公知の構造のものでよい。
【００３１】
なお、第１の移動動作部３は、上記の構造と異なる構造のものであってもよい。例えば、第１の移動動作部３及びその駆動系の構造として、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７８、あるいは、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７９にて本願出願人が提案した構造のものを採用してもよい。
【００３２】
また、基体２には、乗員搭乗部５が組み付けられている。この乗員搭乗部５は、乗員が着座するシートにより構成されており、基体２の上端部に固定されている。そして、乗員は、その前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向に向けて、乗員搭乗部５に着座することが可能となっている。また、乗員搭乗部５（シート）は、基体２に固定されているので、基体２と一体に鉛直方向に対して傾動自在とされている。
【００３３】
基体２には、さらに乗員搭乗部５に着座した乗員がその足を載せる一対の足載せ部９，９と、乗員が把持する一対の把持部１０，１０とが組み付けられている。足載せ部９，９は、基体２の両側部の下部に突設されている。なお、図１及び図２では、一方側（右側）の足載せ部９の図示は省略されている。
【００３４】
また、把持部１０，１０は、乗員搭乗部５の両側にＸ軸方向（前後方向）に延在して配置されたバー状のものであり、それぞれ、基体２から延設されたロッド１１を介して基体２に固定されている。そして、把持部１０，１０のうちの一方の把持部１０（図では右側の把持部１０）には、操作器としてのジョイスティック１２が取り付けられている。
【００３５】
このジョイスティック１２は、前後方向（Ｘ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に揺動操作可能とされている。そして、該ジョイスティック１２は、その前後方向（Ｘ軸方向）の揺動量を示す操作信号を、車両１を前方又は後方に移動させる指令として出力し、左右方向（Ｙ軸方向）の揺動量を示す操作信号を、車両１を右周り（時計周り）又は左周り（反時計周り）に旋回させるための指令（旋回指令）として出力する。
【００３６】
なお、本実施形態では、ジョイスティック１２の前後方向の揺動量（すなわち、Ｙ軸周りの回転量）は、前向きの揺動量が正、後向きの揺動量が負である。また、ジョイスティック１２の左右方向の揺動量（すなわち、Ｘ軸周りの回転量）は、左向きの揺動量が正、右向きの揺動量が負である。
【００３７】
第２の移動動作部４は、本実施形態では、所謂、オムニホイールにより構成されている。第２の移動動作部４としてのオムニホイールは、同軸心の一対の環状芯体（図示省略）と、各環状芯体に、回転軸心を該環状芯体の円周方向に向けて回転自在に外挿された複数の樽状のローラ１３とを備える公知の構造のものである。
【００３８】
この場合、第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の軸心をＸ軸方向（前後方向）に向けて第１の移動動作部３の後方に配置され、ローラ１３を介して床面に接地されている。
【００３９】
なお、上記一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とは、該環状芯体の周方向に位相をずらして配置されており、該一対の環状芯体の回転時に、該一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とのうちのいずれか一方が床面に接地するようになっている。
【００４０】
上記オムニホイールにより構成された第２の移動動作部４は、基体２に連結されている。より詳しくは、第２の移動動作部４は、オムニホイール（一対の環状芯体及び複数のローラ１３の全体）の上部側の部分を覆う筐体１４を備えており、この筐体１４にオムニホイールの一対の環状芯体がその軸心周りに回転自在に軸支されている。さらに、筐体１４から基体２側に延設されたアーム１５が、前記第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに揺動し得るように基体２に軸支されている。これにより、第２の移動動作部４は、アーム１５を介して基体２に連結されている。
【００４１】
そして、第２の移動動作部４は、アーム１５の揺動によって第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに基体２に対して揺動自在とされ、これにより、第１の移動動作部３と第２の移動動作部４との両方を接地させたまま、乗員搭乗部５を基体２と共にＹ軸周りに傾動させることが可能となっている。
【００４２】
なお、アーム１５を第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心部に軸支して、第１の移動動作部３に第２の移動動作部４をアーム１５を介して連結するようにしてもよい。
【００４３】
また、基体２には、アーム１５の揺動範囲を制限する一対のストッパ１６，１６が設けられており、該アーム１５は、ストッパ１６，１６の間の範囲内で揺動することが可能となっている。これにより、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りでの第２の移動動作部４の揺動範囲、ひいては、基体２及び乗員搭乗部５のＸ軸周りの傾動範囲が制限されて、該基体２及び乗員搭乗部５が乗員の後ろ側に過大に傾くことが防止されるようになっている。
【００４４】
なお、第２の移動動作部４は、床面に押し付けられるようにバネ等により付勢されていてもよい。
【００４５】
上記のように、第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の回転と、ローラ１３の回転とのうちの一方又は両方を行なうことで、第１の移動動作部３と同様に、床面上をＸ軸方向及びＹ軸方向を含む全方向に移動することが可能となっている。詳しくは、環状芯体の回転によって、第２の移動動作部４がＹ軸方向（左右方向）に移動可能とされ、ローラ１３の回転によって、Ｘ軸方向（前後方向）に移動可能とされている。
【００４６】
また、第２の移動動作部４の筐体１４には、第２の移動動作部４を駆動する第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７が取り付けられている。この電動モータ１７は、第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動するように該一対の環状芯体に連結されている。
【００４７】
したがって、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向での移動に追従して従動的に行われる。また、第２の移動動作部４のＹ軸方向での移動は、電動モータ１７により第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動することによって行われる。
【００４８】
補足すると、第２の移動動作部４は、第１の移動動作部３と同様の構造のものであってもよい。
【００４９】
以上が本実施形態における車両１の機構的な構成である。
【００５０】
図１及び図２での図示は省略したが、本実施形態の車両１の基体２には、該車両１の動作制御（第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４の動作制御）のための構成として、図３に示したように、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成された制御装置２０と、基体２の３軸方向の加速度を検出する加速度センサ５０と、この３軸周りの角速度を検出する角速度センサ５１（ジャイロセンサ等）と、電動モータ８ａの回転速度を検出する回転速度センサ５２ａ（エンコーダ等）と、電動モータ８ｂの回転速度を検出する回転速度センサ５２ｂと、電動モータ１７の回転速度を検出する回転速度センサ５３とが搭載されている。
【００５１】
そして、制御装置２０には、ジョイスティック１２の出力と、加速度センサ５０，角速度センサ５１，回転速度センサ５２ａ，回転速度センサ５２ｂ，及び回転速度センサ５３の各検出信号とが入力されるようになっている。
【００５２】
制御装置２０は、加速度センサ５０及び角速度センサ５１の検出信号から、乗員搭乗部５の傾斜角度（＝基体２の傾斜角度）の計測値を、公知の手法を用いて取得する。この手法としては、例えば特許４１８１１１３号にて本願出願人が提案した手法を採用することができる。
【００５３】
なお、本実施形態における乗員搭乗部５の傾斜角度（又は基体２の傾斜角度）というのは、より詳しくは、車両１と、その乗員搭乗部５に既定の姿勢（標準姿勢）で搭乗した乗員とを併せた全体の重心が、第１の移動動作部３の接地部の直上（鉛直方向上方）に位置する状態での乗員搭乗部５（又は基体２）の姿勢を基準（ゼロ）とする傾斜角度（Ｘ軸周り方向の傾斜角度とＹ軸周り方向の傾斜角度との組）である。
【００５４】
また、制御装置２０は、角速度センサ５１の検出信号に基づいて、車両１のヨー軸周りの角速度の計測値を取得する。
【００５５】
制御装置２０は、実装されるプログラム等により実現される機能として、上記のように計測値を取得する機能の他、第１のアクチュエータ装置８を構成する電動モータ８ａ，８ｂを制御することで第１の移動動作部３の移動動作を制御する第１制御処理部２４（本発明の制御処理手段に相当する）と、第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７を制御することで第２の移動動作部４の移動動作を制御する第２制御処理部２５と、外周速度検知部２１（本発明の外周速度検知手段に相当する）と、接地点速度検知部２２（本発明の接地点速度検知手段に相当する）と、判定部２３（本発明の判定手段に相当する）とを備えている。
【００５６】
外周速度検知部２１、接地点速度検知部２２、及び判定部２３の機能については後述する。
【００５７】
第１制御処理部２４は、後述する演算処理を実行することで、第１の移動動作部３の移動速度（詳しくは、Ｘ軸方向の並進速度とＹ軸方向の並進速度との組）の目標値である第１目標速度を逐次算出し、第１の移動動作部３の実際の移動速度を、第１目標速度に一致させるように電動モータ８ａ，８ｂの回転速度を制御する。
【００５８】
この場合、電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度と、第１の移動動作部３の実際の移動速度との間の関係はあらかじめ定められており、第１の移動動作部３の第１目標速度に応じて、各電動モータ８ａ，８ｂの回転速度の目標値が規定されるようになっている。
【００５９】
そして、第１制御処理部２４は、電動モータ８ａ，８ｂの回転速度を第１目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、第１の移動動作部３の実際の移動速度を第１目標速度に制御する。
【００６０】
また、第２制御処理部２５は、後述する演算処理を実行することで、第２の移動動作部４の移動速度（詳しくは、Ｙ軸方向の並進速度）の目標値である第２目標速度を逐次算出し、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度を、第２目標速度に一致させるように電動モータ１７の回転速度を制御する。
【００６１】
この場合、第１の移動動作部３の場合と同様に、電動モータ１７の回転速度と、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度との間の関係はあらかじめ定められており、第２の移動動作部４の第２目標速度に応じて、電動モータ１７の回転速度の目標値が規定されるようになっている。
【００６２】
そして、第２制御処理部２５は、電動モータ１７の回転速度を第２目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度を第２目標速度に制御する。
【００６３】
補足すると、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向の移動に追従して従動的に行なわれる。このため、Ｘ軸方向での第２の移動動作部４の移動速度の目標値を設定する必要はない。
【００６４】
なお、本明細書の実施形態の説明では、第１の移動動作部３の速度は、特にことわらない限り、第１の移動動作部３の接地点の移動速度を意味する。同様に、第２の移動動作部４の速度は、特にことわらない限り、第２の移動動作部４の接地点の移動速度を意味する。
【００６５】
次に、上記第１制御処理部２４及び第２制御処理部２５による処理をさらに詳細に説明する。まず、図４〜図７を参照して、第１制御処理部２４による処理について説明する。
【００６６】
第１制御処理部２４は、図４に示すように、その主要な機能部として、ジョイスティック１２から入力される操作信号により示される該ジョイスティック１２の前後方向の揺動量（Ｙ軸周りの回転量）Ｊs_x及び左右方向の揺動量（Ｘ軸周りの回転量）Ｊs_yから車両１の移動のための速度指令に変換する操作指令変換部３１と、車両１とその乗員搭乗部５に搭乗した乗員とを併せた全体の重心（以降、車両系全体重心という）の目標速度を決定する重心目標速度決定部３２と、車両系全体重心の速度を推定する重心速度推定部３３と、推定した車両系全体重心の速度を目標速度に追従させつつ、乗員搭乗部５の姿勢（基体２の姿勢）を安定化するように第１の移動動作部３の移動速度の目標値を決定する姿勢制御演算部３４とを備える。そして、第１制御処理部２４は、これらの各機能部の処理を、制御装置２０の所定の演算処理周期で実行する。
【００６７】
なお、本実施形態では、車両系全体重心というのは、車両１の代表点の一例としての意味を持つものである。従って、車両系全体重心の速度というのは、その代表点の並進移動速度を意味するものである。
【００６８】
ここで、第１制御処理部２４の各機能部の処理を具体的に説明する前に、その処理の基礎となる事項を説明しておく。車両系全体重心の動力学的な挙動（詳しくは、Ｙ軸方向から見た挙動と、Ｘ軸方向から見た挙動）は、近似的に、図５に示すような倒立振子モデルの挙動により表現される。第１制御処理部２４による処理のアルゴリズムは、この挙動を基礎として構築されている。
【００６９】
なお、図５の参照符号を含めて、以降の説明では、添え字“_x”はＹ軸方向から見た場合の変数等の参照符号を意味し、添え字“_y”はＸ軸方向から見た場合の変数等の参照符号を意味する。また、図５では、Ｙ軸方向から見た場合の倒立振子モデルと、Ｘ軸方向から見た場合の倒立振子モデルとを併せて図示するために、Ｙ軸方向から見た場合の変数の参照符号に括弧を付さないものとし、Ｘ軸方向から見た場合の変数の参照符号に括弧を付している。
【００７０】
Ｙ軸方向から見た車両系全体重心の挙動を表す倒立振子モデルは、Ｙ軸方向と平行な回転軸心を有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６１_x（以降、仮想車輪６１_xという）と、該仮想車輪６１_xの回転中心から延設されて、該仮想車輪６１_xの回転軸周りに（Ｙ軸周り方向に）揺動自在なロッド６２_xと、このロッド６２_xの先端部（上端部）である基準部Ｐs_xに連結された質点Ｇa_xとを備える。
【００７１】
この倒立振子モデルでは、質点Ｇa_xの運動が、Ｙ軸方向から見た車両系全体重心の運動に相当し、鉛直方向に対するロッド６２_xの傾斜角度θb_x（Ｙ軸周り方向の傾斜角度）が、乗員搭乗部５（又は基体２）のＹ軸周り方向の傾斜角度に一致するものとされる。また、第１の移動動作部３のＸ軸方向の並進運動が、仮想車輪６１_xの輪転によるＸ軸方向の並進運動に相当するものとされる。
【００７２】
そして、仮想車輪６１_xの半径ｒ_xと、基準部Ｐs_x及び質点Ｇa_xの床面からの高さｈ_xとは、あらかじめ設定された既定値（一定値）とされる。
【００７３】
同様に、Ｘ軸方向から見た車両系全体重心の挙動を表す倒立振子モデルは、Ｘ軸方向と平行な回転軸心を有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６１_y（以降、仮想車輪６１_yという）と、該仮想車輪６１_yの回転中心から延設されて、該仮想車輪６１_yの回転軸周りに（Ｘ軸周り方向に）揺動自在なロッド６２_yと、このロッド６２_yの先端部（上端部）である基準部Ｐs_yに連結された質点Ｇa_yとを備える。
【００７４】
この倒立振子モデルでは、質点Ｇa_yの運動が、Ｘ軸方向から見た車両系全体重心の運動に相当し、鉛直方向に対するロッド６２_yの傾斜角度θb_y（Ｘ軸周り方向の傾斜角度）が、乗員搭乗部５（又は基体２）のＸ軸周り方向の傾斜角度に一致するものとされる。また、第１の移動動作部３のＹ軸方向の並進運動が、仮想車輪６１_yの輪転によるＹ軸方向の並進運動に相当するものとされる。
【００７５】
そして、仮想車輪６１_yの半径ｒ_yと、基準部Ｐs_y及び質点Ｇa_yの床面からの高さｈ_yとは、あらかじめ設定された既定値（一定値）とされる。なお、Ｘ軸方向で見た基準部Ｐs_y及び質点Ｇa_yの床面からの高さｈ_yは、Ｙ軸方向で見た基準部Ｐs_x及び質点Ｇa_xの床面からの高さｈ_xと同じである。そこで、以降、ｈ_x＝ｈ_y＝ｈとおく。
【００７６】
ここで、Ｙ軸方向から見た場合の上記基準部Ｐs_xと質点Ｇa_xとの位置関係について補足すると、基準部Ｐs_xの位置は、乗員搭乗部５に搭乗（着座）した乗員が、該乗員搭乗部５に対して予め定められた中立姿勢のまま不動であると仮定した場合における車両系全体重心の位置に相当している。
【００７７】
したがって、この場合には、質点Ｇa_xの位置は、基準部Ｐs_xの位置に一致する。このことは、Ｘ軸方向から見た場合の上記基準部Ｐs_yと質点Ｇa_yとの位置関係ついても同様である。
【００７８】
ただし、実際には、乗員搭乗部５に搭乗した乗員が、その上体等を乗員搭乗部５（又は基体２）に対して動かすことで、実際の車両系全体重心のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置は、一般には、それぞれ基準部Ｐs_x，Ｐs_yの位置から水平方向にずれることとなる。このため、図５では、質点Ｇa_x，Ｇa_yの位置をそれぞれ基準部Ｐs_x，Ｐs_yの位置からずらした状態で示している。
【００７９】
上記のような倒立振子モデルで表現される車両系全体重心の挙動は、次式（１ａ）、（１ｂ）、（２ａ）、（２ｂ）により表現される。この場合、式（１ａ），（１ｂ）は、Ｙ軸方向で見た挙動、式（２ａ），（２ｂ）は、Ｘ軸方向で見た挙動を表している。
【００８０】
Ｖb_x＝Ｖw1_x＋ｈ・ωb_x    ……（１ａ）
dＶb_x／dt＝(ｇ／ｈ)・(θb_x・(ｈ−ｒ_x)＋Ｏfst_x)＋ωz・Ｖb_y    ……（１ｂ）
Ｖb_y＝Ｖw1_y＋ｈ_y・ωb_y    ……（２ａ）
dＶb_y／dt＝(ｇ／ｈ)・(θb_y・(ｈ−ｒ_y)＋Ｏfst_y)−ωz・Ｖb_x    ……（２ｂ）
ここで、Ｖb_xは、車両系全体重心のＸ軸方向の速度（並進速度）、θb_xは乗員搭乗部５（又は基体２）のＹ軸周り方向の傾斜角度、Ｖw1_xは、仮想車輪６１_xのＸ軸方向の移動速度（並進速度）、ωb_xはθb_xの時間的変化率（＝ｄθb_x／dt）、Ｏfst_xは車両系全体重心のＸ軸方向の位置（質点Ｇa_xのＸ軸方向の位置）の、前記基準部Ｐs_xの位置からのＸ軸方向のずれ量、Ｖb_yは、車両系全体重心のＹ軸方向の速度（並進速度）、Ｖw1_yは、仮想車輪６１_yのＹ軸方向の移動速度（並進速度）、θb_yは乗員搭乗部５（又は基体２）のＸ軸周り方向の傾斜角度、ωb_yはθb_yの時間的変化率（＝ｄθb_y／dt）、Ｏfst_yは車両系全体重心のＹ軸方向の位置（質点Ｇa_yのＹ軸方向の位置）の、前記基準部Ｐs_yの位置からのＹ軸方向のずれ量である。また、ωzは車両１の旋回時のヨーレート（ヨー軸周り方向の角速度）、ｇは重力加速度定数である。
【００８１】
なお、θb_x、ωb_xの正方向は、車両系全体重心がＸ軸の正方向（前向き）に傾く方向、θb_y、ωb_yの正方向は、車両系全体重心がＹ軸の正方向（左向き）に傾く方向である。また、ωzの正方向は、車両１を上方から見た場合に、反時計周り方向である。
【００８２】
式（１ａ）の右辺第２項（＝ｈ・ωb_x）は、乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の傾動によって生じる基準部Ｐs_xのＸ軸方向の並進速度成分、式（２ａ）右辺第２項（＝ｈ・ωb_y）は、乗員搭乗部５のＸ軸周り方向の傾動によって生じる基準部Ｐs_yのＹ軸方向の並進速度成分である。
【００８３】
補足すると、式（１ａ）におけるＶw1_xは、詳しくは、ロッド６２_xに対する（換言すれば乗員搭乗部５又は基体２に対する）相対的な仮想車輪６１_xの周速度である。このため、Ｖw1_xには、床面に対する仮想車輪６１_xの接地点のＸ軸方向の移動速度（床面に対する第１の移動動作部３の接地点のＸ軸方向の移動速度）に加えて、ロッド６２_xの傾動に伴う速度成分（＝ｒ_x・ωb_x）が含まれている。このことは、式（１ｂ）におけるＶw1_yについても同様である。
【００８４】
また、式（１ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＸ軸方向の位置（質点Ｇa_xのＸ軸方向の位置）の、仮想車輪６１_xの接地部（Ｙ軸方向から見た第１の移動動作部３の接地部）の鉛直上方位置からのずれ量（＝θb_x・(ｈ−ｒ_x)＋Ｏfst_x）に応じて仮想車輪６１_xの接地部に作用する床反力（図５のＦ）のＸ軸方向成分（図５のＦ_x）によって車両系全体重心に発生するＸ軸方向の加速度成分、式（１ｂ）の右辺の第２項は、ωzのヨーレートでの旋回時に車両１に作用する遠心力によって発生するＸ軸方向の加速度成分である。
【００８５】
同様に、式（２ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＹ軸方向の位置（質点Ｇa_yのＹ軸方向の位置）の、仮想車輪６１_yの接地部（Ｘ軸方向から見た第１の移動動作部３の接地部）の鉛直上方位置からのずれ量（＝θb_y・(ｈ−ｒ_y)＋Ｏfst_y）に応じて仮想車輪６１_yの接地部に作用する床反力（図５のＦ）のＹ軸方向成分（図５のＦ_y）によって車両系全体重心に発生するＹ軸方向の加速度成分、式（２ｂ）の右辺の第２項は、ωzのヨーレートでの旋回時に車両１に作用する遠心力によって発生するＹ軸方向の加速度成分である。
【００８６】
上記のように、式（１ａ）、（１ｂ）により表現される挙動（Ｘ軸方向で見た挙動）は、ブロック線図で表現すると、図６に示すように表される。図中の１／ｓは積分演算を表している。
【００８７】
そして、図６における参照符号Ａを付した演算部の処理が、式（１ａ）の関係式に該当しており、参照符号Ｂを付した演算部の処理が、式（１ｂ）の関係式に該当している。
【００８８】
なお、図６中のｈ・θb_xは、近似的には、図５に示したDiff_xに一致する。
【００８９】
一方、式（２ａ）、（２ｂ）により表現される挙動（Ｙ軸方向で見た挙動）を表現するブロック線図は、図６中の添え字“_x”を“_y”に置き換え、参照符号Ｃを付した加算器への入力の一つである図中下側の加速度成分（遠心力によって発生する加速度成分）の符号“＋”を“−”に置き換えることによって得られる。
【００９０】
本実施形態では、第１制御処理部２４の処理のアルゴリズムは、上記のように車両系全体重心の基準部Ｐs_x，Ｐs_yからのずれ量と、遠心力とを考慮した車両系全体重心の挙動モデル（倒立振子モデル）に基づいて構築されている。
【００９１】
以上を前提として、第１制御処理部２４の処理をより具体的に説明する。なお、以降の説明では、Ｙ軸方向から見た挙動に関する変数の値と、Ｘ軸方向から見た挙動に関する変数の値との組を添え字“_xy”を付加して表記する場合がある。
【００９２】
図４を参照して、第１制御処理部２４は、制御装置２０の各演算処理周期において、まず、操作指令変換部３１の処理と、重心速度推定部３３の処理とを実行する。
【００９３】
図７に示すように、操作指令変換部３１は、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量（すなわち、Ｘ軸周りの回転量）Ｊs_yと、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量（すなわちＹ軸周りの回転量）Ｊs_xとに応じて、第１の移動動作部３の移動速度（並進速度）の基本指令値である基本速度指令Ｖjs_xyと、車両１の旋回時のヨー軸周り方向の角速度の基本指令値である基本旋回角速度指令ωjsとを決定する。
【００９４】
上記基本速度指令Ｖjs_xyのうち、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xは、処理部３１ａにて、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量Ｊs_xに応じて決定される。具体的には、揺動量Ｊs_xが正方向の揺動量（前向きの揺動量）である場合には、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xは、車両１の前進方向への速度指令（正の速度指令）とされ、揺動量Ｊs_xが負方向の揺動量（後向きの揺動量）である場合には、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xは、車両１の後進方向への速度指令（負の速度指令）とされる。また、この場合、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xの大きさは、ジョイスティック１２のＸ軸方向（前向き又は後向き）への揺動量Ｊs_xの大きさが大きいほど、既定の上限値以下で、大きくなるように決定される。
【００９５】
なお、ジョイスティック１２の正方向又は負方向への揺動量Ｊs_xの大きさが十分に微小なものとなる所定の範囲を不感帯域として、その不感帯域内の揺動量では、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xをゼロに設定するようにしてもよい。図７の処理部３１ａ中に示すグラフは、上記不感帯域を有する場合の入力（Ｊs_x）と、出力（Ｖjs_x）との間の関係を示している。
【００９６】
また、基本速度指令Ｖjs_xyのうち、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、車両１の旋回用の第１の移動動作部３のＹ軸方向の速度指令として、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yに応じて決定される。具体的には、揺動量Ｊs_yが負方向の揺動量（右向きの揺動量）である場合には、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、車両１の左向きへの速度指令（正の速度指令）とされ、揺動量Ｊs_yが正方向の揺動量（左向きの揺動量）である場合には、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、車両１の右向きへの速度指令（負の速度指令）とされる。この場合、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yの大きさは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への（右向き又は左向きへの）揺動量の大きさが大きいほど、既定の上限値以下で、大きくなるように決定される。
【００９７】
より具体的には、例えば、図７に示すように、処理部３１ｂの処理によって、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yに応じて、車両１の旋回時のヨー軸周りの方向の角速度の基本指令値である基本旋回角速度指令ωjsが決定される。この場合、ジョイスティック１２の揺動量Ｊs_yが負方向の揺動量（右向きの揺動量）である場合には、基本旋回角速度指令ωjsは、右周り（時計周り）の旋回の角速度指令（負の角速度指令）とされ、ジョイスティック１２の揺動量Ｊs_yが正方向の揺動量（左向きの揺動量）である場合には、基本旋回角速度指令ωjsは、左周り（反時計周り）の旋回の角速度指令（正の角速度指令）とされる。この場合、基本旋回角速度指令ωjsの大きさは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量の大きさが大きいほど、既定の上限値以下で、大きくなるように決定される。
【００９８】
そして、処理部３１ｃにおいて、この基本旋回角速度指令ωjsに、車両１の瞬間旋回中心と第１の移動動作部３の接地点とのＸ軸方向の距離としてあらかじめ定められた所定値（＞０）の（−１）倍の負の値Ｋを乗じることによって、第１の移動動作部３のＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yが決定される。
【００９９】
従って、第１の移動動作部３のＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yに応じて決定される基本旋回角速度指令ωjsに比例するように決定される。
【０１００】
ただし、基本速度指令Ｖjs_y又は基本旋回角速度指令ωjsの大きさは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量の大きさが十分に微小なものとなる所定の範囲を不感帯域として、その不感帯域内の揺動量では、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_y又は基本旋回角速度指令ωjsをゼロに設定するようにしてもよい。図７の処理部３１ｂ中に示すグラフは、上記不感帯域を有する場合の入力（Ｊs_y）と、出力（ωjs）との間の関係を示している。
【０１０１】
また、ジョイスティック１２がＸ軸方向（前後方向）及びＹ軸方向（左右方向）の両方に操作されている場合には、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yの大きさを、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量又はＸ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xに応じて変化させるようにしてもよい。
【０１０２】
なお、本実施形態では、ジョイスティック１２のＹ軸方向（左右方向）への揺動操作に応じて決定される基本旋回角速度指令ωjs（又はＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_y）がゼロでない状態が、ジョイスティック１２から旋回指令が出力されている状態に相当し、ωjs（又はＶjs_y）がゼロとなる状態が、ジョイスティック１２から旋回指令が出力されていない状態に相当する。
【０１０３】
前記重心速度推定部３３は、前記倒立振子モデルにおける前記式（１ａ），（２ａ）に表される幾何学的な（運動学的な）関係式に基づいて、車両系全体重心の速度の推定値Ｖb_estm1_xyを算出する。
【０１０４】
具体的には、図４のブロック線図で示す如く、第１の移動動作部３の実際の並進速度Ｖw1_act_xyの値と、乗員搭乗部５の傾斜角度θb_xyの実際の時間的変化率（傾斜角速度）ωb_act_xyに、車両系全体重心の高さｈを乗じてなる値とを加え合せることにより、車両系全体重心の速度の推定値Ｖb_estm1_xyを算出する。
【０１０５】
すなわち、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の推定値Ｖb_estm1_xとＹ軸方向の速度の推定値Ｖb_estm1_yとがそれぞれ、次式（３ａ），（３ｂ）により算出される。
【０１０６】
Ｖb_estm1_x＝Ｖw1_act_x＋ｈ・ωb_act_x    ……（３ａ）
Ｖb_estm1_y＝Ｖw1_act_y＋ｈ・ωb_act_y    ……（３ｂ）
ただし、車両系全体重心の位置の基準部Ｐs_xyの位置からの前記ずれ量Ｏfst_xy（以降、重心ずれ量Ｏfst_xyという）の時間的変化率は、Ｖb_estm1_xyに比べ十分に小さく無視できるものとした。
【０１０７】
この場合、上記演算におけるＶw1_act_x，Ｖw1_act_yの値としては、本実施形態では、前回の演算処理周期で姿勢制御演算部３４により決定された第１の移動動作部３の移動速度の目標値Ｖw1_cmd_x，Ｖw1_cmd_y（前回値）が用いられる。
【０１０８】
ただし、例えば、電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度を回転速度センサ５２ａ，５２ｂにより検出し、それらの検出値から推定したＶw1_act_x，Ｖw1_act_yの最新値（換言すれば、Ｖw1_act_x，Ｖw1_act_yの計測値の最新値）を式（３ａ），（３ｂ）の演算に用いるようにしてもよい。
【０１０９】
また、ωb_act_x，ωb_act_yの値としては、本実施形態では、加速度センサ５０及び角速度センサ５１の検出信号に基づく乗員搭乗部５の傾斜角度θbの計測値の時間的変化率の最新値（換言すれば、ωb_act_x，ωb_act_yの計測値の最新値）が用いられる。
【０１１０】
第１制御処理部２４は上記の如く操作指令変換部３１及び重心速度推定部３３の処理を実行した後、次に、図４に示す重心ずれ推定部３５ａの処理を実行することで、前記重心ずれ量Ｏfst_xyの推定値である重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyを決定する。
【０１１１】
この重心ずれ推定部３５ａの処理は、図８のブロック線図により示される処理である。なお、図８は、重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyのうちのＸ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xの決定処理を代表的に表している。
【０１１２】
図８の処理を具体的に説明すると、重心ずれ推定部３５ａは、加速度センサ５０及び角速度センサ５１の検出信号から得られた乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_xの計測値（最新値）と、角速度センサ５１の検出信号から得られた車両１の実際のヨーレートωz_actの計測値（最新値）と、重心速度推定部３３により算出された車両系全体重心のＹ軸方向の速度の第１推定値Ｖb_estm1_y（最新値）と、前回の演算処理周期で決定したＸ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_x（前回値）とを用いて、前記式（１ｂ）の右辺の演算処理を演算部３５a1で実行することにより、車両系全体重心のＸ軸方向の並進加速度の推定値DVb_estm_xを算出する。
【０１１３】
さらに重心ずれ推定部３５ａは、車両系全体重心のＸ軸方向の並進加速度の推定値DVb_estm_xを積分する処理を演算部３５a2で実行することにより、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の第２推定値Ｖb_estm2_xを算出する。
【０１１４】
次いで、重心ずれ推定部３５ａは、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の第２推定値Ｖb_estm2_x（最新値）と、第１推定値Ｖb_estm1_x（最新値）との偏差を算出する処理を演算部３５a3で実行する。
【０１１５】
さらに、重心ずれ推定部３５ａは、この_偏差に所定値のゲイン（−Ｋｐ）を乗じる処理を演算部３５a4で実行することにより、Ｘ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xの最新値を決定する。
【０１１６】
Ｙ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_yの決定処理も上記と同様に実行される。具体的には、この決定処理を示すブロック線図は、図８中の添え字“_x”と“_y”とを入れ替え、加算器３５a５への入力の一つである図中右側の加速度成分（遠心力によって発生する加速度成分）の符号“＋”を“−”に置き換えることによって得られる。
【０１１７】
このような重心ずれ推定部３２ａの処理によって、重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyを逐次更新しつつ決定することによって、Ｏfst_estm_xyを実際の値に収束させるように決定することができる。
【０１１８】
第１制御処理部２４は、次に、図４に示す重心ずれ影響量算出部３５ｂの処理を実行することによって、重心ずれ影響量Ｖofs_xyを算出する。
【０１１９】
重心ずれ影響量Ｖofs_xyは、後述する姿勢制御演算部３４において、車両系全体重心の位置が倒立振子モデルにおける前記基準部Ｐs_xyの位置からずれることを考慮せずにフィードバック制御を行った場合の車両系全体重心の目標速度に対する実際の重心速度のずれを表す。
【０１２０】
具体的には、この重心ずれ影響量算出部３５ｂは、新たに決定された重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyの各成分に、(Ｋth_xy／（ｈ-ｒ_xy))／Ｋvb_xyという値を乗じることにより、重心ずれ影響量Ｖofs_xyを算出する。
【０１２１】
なお、Ｋth_xyは、後述する姿勢制御演算部３４の処理において、乗員搭乗部５の傾斜角度をゼロ(目標傾斜角度)に近づけるように機能する操作量成分を決定するためのゲイン値である。また、Ｋvb_xyは、後述する姿勢制御演算部３４の処理において、車両系全体重心の目標速度Ｖb_cmd_xyと該車両系全体重心の速度の第１推定値おけるＶb_estm1_xyとの偏差をゼロに近づけるように機能する操作量成分を決定するためのゲイン値である。
【０１２２】
第１制御処理部２４は、次に、図４に示す重心目標速度決定部３２の処理を実行することによって、操作指令変換部３１により決定された基本速度指令Ｖjs_xyと、重心ずれ影響量算出部３２ｂにより決定された重心ずれ影響量Ｖofs_xyとに基づいて、制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyを算出する。
【０１２３】
重心目標速度決定部３２は、まず、図４に示す処理部３２ｃの処理を実行する。この処理部３２ｃは、重心ずれ影響量Ｖofs_xyの値に関する不感帯処理とリミット処理とを実行することで、車両系全体重心の目標値のうちの重心ずれに応じた成分としての目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xyを決定する。
【０１２４】
具体的には、本実施形態では、重心目標速度決定部３２は、Ｘ軸方向の重心ずれ影響量Ｖofs_xの大きさがゼロ近辺の所定の範囲である不感帯域内の値（比較的ゼロに近い値）である場合には、Ｘ軸方向の目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xをゼロにする。
【０１２５】
また、重心目標速度決定部３２は、Ｘ軸方向の重心ずれ影響量Ｖofs_xの大きさが不感帯域内から逸脱した値である場合には、Ｘ軸方向の目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xを、Ｖofs_xと同極性で、その大きさが、Ｖofs_xの大きさの増加に伴い大きくなるように決定する。ただし、目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xの値は、所定の上限値（＞０）と下限値（≦０）との間の範囲内に制限される。
【０１２６】
Ｙ軸方向の目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_yの決定処理も上記と同様である。
【０１２７】
次いで、重心目標速度決定部３２は、操作指令変換部３１により決定された基本速度指令Ｖjs_xyの各成分に目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xyの各成分を加え合わせてなる目標速度Ｖ1_xyを決定する処理を図４に示す処理部３２ｄで実行する。すなわち、Ｖ1_x＝Ｖjs_x＋Vb_cmd_by_ofs_x、Ｖ1_y＝Ｖjs_y＋Vb_cmd_by_ofs_yという処理によって、Ｖ1_xy（Ｖ1_xとＶ1_yとの組）を決定する。
【０１２８】
さらに、重心目標速度決定部３２は、処理部３２ｅの処理を実行する。この処理部３２ｅでは、第１の移動動作部３のアクチュエータ装置８としての電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度を、所定の許容範囲から逸脱させることのないようにするために、目標速度Ｖ1_xとＶ1_yとの組み合わせを制限してなる車両系全体重心の目標速度としての制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xy（Ｖb_cmd_x，Ｖb_cmd_yの組）を決定するリミット処理が実行される。
【０１２９】
この場合、処理部３２ｄで求められた目標速度Ｖ1_x，Ｖ1_yの組が、目標速度Ｖ1_xの値を縦軸、目標速度Ｖ1_yの値を横軸とする座標系上で所定の領域（例えば８角形状の領域）内に在る場合には、その目標速度Ｖ1_xyがそのまま制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyとして決定される。
【０１３０】
また、処理部３２ｄで求められた目標速度Ｖ1_x，Ｖ1_yの組が、上記座標系上の所定の領域から逸脱している場合には、該所定の領域の境界上の組に制限したものが、制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyとして決定される。
【０１３１】
以上のように、前記基本速度指令Ｖjs_xyと、前記重心ずれ影響量Ｖofs_xy（または、重心ずれ）とに基づいて、重心目標速度Ｖb_cmd_xyが決定されるので、乗員は、操作器の操作（ジョイスティック１２の操作）と、乗員の身体の姿勢の変化（体重移動）によって、車両１を操縦することができる。
【０１３２】
以上の如く重心目標速度決定部３２の処理を実行した後、第１制御処理部２４は、次に、姿勢制御演算部３４の処理を実行する。この姿勢制御演算部３４は、図４のブロック線図で示す処理によって、第１の移動動作部３の移動速度（並進速度）の目標値である第１目標速度Ｖw1_cmd_xyを決定する。
【０１３３】
より詳しくは、姿勢制御演算部３４は、まず、前記制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyの各成分から、重心ずれ影響量Ｖofs_xyの各成分を減じる処理を演算部３４ｂで実行することにより重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_xy（最新値）を決定する。
【０１３４】
次いで、姿勢制御演算部３４は、上記演算部３４ｂと、積分演算を行う積分演算部３４ａとを除く演算部の処理によって、第１の移動動作部３の接地点の並進加速度の目標値である目標並進加速度DVw1_cmd_xyのうちのＸ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_xと、Ｙ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_yとをそれぞれ次式（４ａ），（４ｂ）の演算により算出する。
【０１３５】
DVw1_cmd_x＝Ｋvb_x・(Ｖb_cmpn_cmd_x−Ｖb_estm1_x)
−Ｋth_x・θb_act_x−Ｋw_x・ωb_act_x    ……（４ａ）
DVw1_cmd_y＝Ｋvb_y・(Ｖb_cmpn_cmd_y−Ｖb_estm1_y)
−Ｋth_y・θb_act_y−Ｋw_x・ωb_act_y    ……（４ｂ）
式（４ａ），（４ｂ）におけるＫvb_xy、Ｋth_xy、Ｋw_xyはあらかじめ設定された所定のゲイン値である。
【０１３６】
また、式（４ａ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＸ軸方向の重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_xy（最新値）と第１推定値Ｖb_estm1_x（最新値）との偏差に応じたフィードバック操作量成分、第２項は、乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_xの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分、第３項は、乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角速度ωb_act_xの計測値（最新値）応じたフィードバック操作量成分である。そして、Ｘ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_xは、これらのフィードバック操作量成分の合成操作量として算出される。
【０１３７】
同様に、式（４ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＹ軸方向の重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_y（最新値）と第１推定値Ｖb_estm1_y（最新値）との偏差に応じたフィードバック操作量成分、第２項は、乗員搭乗部５のＸ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_yの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分、第３項は、乗員搭乗部５のＸ軸周り方向の実際の傾斜角速度ωb_act_yの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分である。そして、Ｙ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_yは、これらのフィードバック操作量成分の合成操作量として算出される。
【０１３８】
次いで、姿勢制御演算部３４は、積分演算部３４ａによって、目標並進加速度DVw1_cmd_xyの各成分を積分することによって、第１の移動動作部３の第１目標速度Ｖw1_cmd_xy（最新値）を決定する。
【０１３９】
そして、第１制御処理部２４は、上記の如く決定した第１目標速度Ｖw1_cmd_xyにしたがって第１の移動動作部３のアクチュエータ装置８としての電動モータ８ａ，８ｂを制御する。より詳しくは、第１制御処理部２４は、第１目標速度Ｖw1_cmd_xyにより規定される各電動モータ８ａ，８ｂの回転速度の目標値に、実際の回転速度（計測値）を追従させるように、フィードバック制御処理により各電動モータ８ａ，８ｂの電流指令値を決定し、この電流指令値に従って、各電動モータ８ａ，８ｂの通電を行なう。
【０１４０】
以上の処理により、前記制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyが一定値であって、車両１の運動が整定し、車両１が一定速度で直進している状態においては、車両系全体重心は、第１の移動動作部３の接地点の真上に存在する。この状態では、乗員搭乗部５の実際の傾斜角度θb_act_xyは、式（１ｂ）、（２ｂ）に基づいて、−Ofst_xy／（ｈ−ｒ_xy）となる。また、乗員搭乗部５の実際の傾斜角速度ωb_act_xyはゼロ、目標並進加速度DVw1_cmd_xyはゼロとなる。このことと、図４のブロック線図から、Ｖb_estm1_xyとＶb_cmd_xyとが一致することが導き出される。
【０１４１】
すなわち、第１の移動動作部３の第１目標速度Ｖw1_cmd_xyは、基本的には、車両系全体重心の制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyと第１推定値Ｖb_estm1_xyとの偏差をゼロに収束させるように決定される。
【０１４２】
また、車両系全体重心の位置が、倒立振子モデルにおける前記基準部Ｐs_xyの位置からずれることの影響を補償しつつ、前記処理部３２eの処理によって、第１の移動動作部３のアクチュエータ装置８としての電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度が、所定の許容範囲から逸脱することのないように制御される。
【０１４３】
以上により、第１制御処理部２４は、第１の移動動作部３の第１目標速度Ｖw1_cmd_xyを、基本的には、車両系全体重心の目標速度Ｖb_cmd_xyと第１推定値Ｖb_estm1_xｙとの偏差、並びに、乗員搭乗部５の実際の傾斜角度θb_act_xyをゼロに収束させるように決定して、基体２を自立安定化させる自立安定化制御を実行する。
【０１４４】
次に、車両１の転倒や乗員による車両１の持ち上げ等により第１の移動動作部３が非接地状態となって基体２が傾斜したときに、自立安定化制御を継続すると、傾斜を解消するために第１の移動動作部３の環状芯体６とローラ７の一方又は両方（以下まとめて車輪という）が高速で空転するおそれがある。
【０１４５】
そこで、第１制御処理部２４は、次に車輪の空転の有無を監視し、空転を検知したときに車輪の作動を停止して、乗員による車両１の扱いに支障をきたす状況となることを防止する処理（空転対処処理）を実行する。以下、図１０及び図１１を参照して、第１制御処理部２４による空転対処処理について説明する。
【０１４６】
図１０のブロック線図では、Ｘ軸方向の速度とＹ軸方向の速度との合成速度（水平方向の変位速度）についての空転検知処理を表している。なお、Ｘ軸方向の速度についての空転検知と、Ｙ軸方向の速度についての空転検知を別個に行うようにしてもよい。
【０１４７】
接地点速度検知部２２は、接地点水平加速度算出部２２ａにおいて、以下の式（５）により、車輪の接地点位置での加速度ａcを算出する。
【０１４８】
ａc＝ａhs−ｈ×αb・−Ｖw1_cmd_xy×αb    ……（５）
式（５）におけるａhsは加速度センサ５０による検出加速度、αbは角速度センサ５１による検出角速度、αb・はαbの微分値（擬似微分値）、ｈは第１の移動動作部３の接地点から見た加速度センサ５０の位置、Ｖw1_cmd_xyは上述した第１の移動動作部３の第１目標速度である。但し、ａhs，ｈ，αbは、グローバル座標系（鉛直方向(すなわち重力方向)をＺ軸とした座標系）。
【０１４９】
加速度センサ５０による検出加速度及び角速度センサ５１による検出角速度と、加速度センサ５０及び角速度センサ５１の位置は、基体２に固定された座標系での値であるので、これらを、制御装置２０が推定した基体２の傾斜角を用いてグローバル座標系に変換する。
【０１５０】
式（５）の右辺の第２項は、加速度センサ５０の取付位置での加速度を、第１の移動動作部３の接地点での加速度に変換するための項、第３項は、第１の移動動作部３の接地点を原点として、座標系の向きを基体２の向きに合わせた面に固定された座標系から見た、接地点加速度に変換するための項（遠心力をキャンセルするための項）である。
【０１５１】
接地点速度検知部２２は、接地点水平加速度算出部２２ａにより算出された接地点加速度ａcを積分して接地点速度Ｖaを算出する。また、接地点速度検知部２２は、加速度センサ５０のバイアスの影響による積分値の発散を防止するために、接地点速度Ｖaと上述した第１の移動動作部３の第１目標速度Ｖw1_cmd_xyとの速度差ΔＶ1に、ゲイン値Ｋdを乗じた値を、接地点加速度ａcから減じて（減算点２２ｂ）、積分値Ｖaを第１目標速度Ｖw1_cmd_xy（車輪の外周速度）に漸近するように補正する処理を行っている（加速度センサ５０の検出加速度のドリフト成分の補償）。
【０１５２】
外周速度検知部２１は、第１目標速度Ｖw1_cmd_xyを、車輪の外周速度として検知する。なお、車輪の実速度（回転速度センサ５２ａ，５２ｂと車輪の半径とにより算出される実速度）を、車輪の外周速度として検知してもよい。
【０１５３】
判定部２３は、接地点速度Ｖaと第１目標速度Ｖw1_cmd_xyとの速度差ΔＶ1に、加速度センサ５０等のノイズを低減するためのフィルタ２４ｂ（本発明の周波数フィルタに相当する）による処理を行った速度差ΔＶ2応じて、２４ｃに示した設定マップにより、速度閾値Ｖ_thを設定する。
【０１５４】
そして、判定部２３は、第１目標速度Ｖw1_cmd_xyが速度閾値Ｖ_th以上となったか否かを判定し、第１目標速度Ｖw1_cmd_xyが速度閾値Ｖ_th以上となり、車輪が空転していると想定されるときに空転フラグＦidleを立て（Ｆidle＝TRUE）、自立安定化制御を中断して車輪の作動を停止する（速度指令Ｖw1_cmd_xyをゼロにする）空転対処処理を実行する。なお、車輪の作動を停止せずに、所定の制限速度以下に低下させてもよい。
【０１５５】
空転対処処理の実行により、第１制御処理部２４は、車両１の乗員が車両１を持ち上げたとき等に、車両１の車輪が空転して、乗員による車両１に扱いに支障をきたす状況となることを防止している。
【０１５６】
ここで、判定部２３は、２４ｃに示した速度差ΔＶ2と速度閾値Ｖ_thとの対応マップに基づいて、速度差ΔＶ2が大きいほど速度閾値Ｖ_thを小さく設定する（単調減少）。そして、これにより、車輪が高速で空転した状況が継続することを速やかに防止している。
【０１５７】
また、判定部２３は、空転判定が肯定的（Ｆidle＝１）であるときには、第１制御処理部２４における第１目標速度Ｖw1_cmd_xyの設定範囲を、速度閾値−Ｖ_th〜＋Ｖ_thの範囲内に制限する。
【０１５８】
なお、第１目標速度Ｖw1_cmd_xyが速度閾値Ｖ_th以上になった状態が、所定時間以上連続した場合に、肯定（空転状態）と判定するようにしてもよい。
【０１５９】
また、判定部２３は、図１０に示した第１目標速度Ｖw1_cmd_xyと速度差閾値ΔＶ_thとの対応マップ２４ｃにより、第１目標速度Ｖw1_cmd_xyが高いほど速度差閾値ΔＶ_thを小さく設定したが、速度差閾値ΔＶ_thを一定に設定してもよい。
【０１６０】
また、本実施形態では、車両１の旋回を容易に行うために、第１の移動動作部３の他に第２の移動動作部４を備えた倒立振子型車両１を示したが、第２の移動動作部４を備えない倒立振子型車両に対しても、空転対処処理を実行することにより、本発明の効果を得ることができる。
【０１６１】
また、本実施形態では、接地点速度Ｖaと第１目標速度Ｖw1_cmd_xyとの速度差ΔＶ2が速度差閾値ΔＶ_th以上となったときに空転対処処理を実行したが、速度差ΔＶ2が速度差閾値ΔＶ_th以上となり、且つ、所定速度を得るために必要となる電動モータ８ａ，８ｂの通電電流が所定レベル以下になったとき（必要通電電流の減少により車輪の空転が想定されるとき）に、空転対処処理を実行するようにしてもよい。
【０１６２】
また、図１０のフィルタ２４ｂは省略してもよい。
【０１６３】
また、加速度センサ５０のバイアスの影響による積分値の発散を防止するための構成として、図１０に示した２８による構成に代えて、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の構成を用いてもよい。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）中のＴは時定数（＝１／Ｋd）である。
【０１６４】
図１１（ａ）の上段及び下段のフィルタ（本発明の周波数フィルタに相当する）はハイカットフィルタである。図１１（ｂ）の上段のフィルタ（本発明の周波数フィルタに相当する）は、時定数ＴのローカットフィルタとゲインＴの積になっており、下段のフィルタ（本発明の周波数フィルタに相当する）はハイカットフィルタである。図１１（ｃ）のフィルタ（本発明の周波数フィルタに相当する）はハイカットフィルタである。図１１（ａ）の積分器及び図１１（ｃ）の積分器は、発散するおそれがあるので、実装上は図１１（ｂ）の構成を用いることが好ましい。
【０１６５】
以上が、本実施形態における第１制御処理部２４の処理の詳細である。
【０１６６】
次に、前記第２制御処理部２５の処理を図９を参照して説明する。第２制御処理部２５は、その処理を概略的に言えば、前記操作指令変換部３１により決定される基本旋回角速度指令ωjsがゼロである状況（ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yがゼロもしくはほぼゼロである状況）では、車両１の並進移動を行なわせるために、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度（並進速度）の目標値である第２目標速度Ｖw2_cmd_yを、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yに一致させるように決定する。
【０１６７】
また、第２制御処理部２５は、前記基本旋回角速度指令ωjsがゼロでない状況では、車両１の旋回を行なわせるために、第２の移動動作部４のＹ軸方向の第２目標速度Ｖw2_cmd_yを、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yと異ならせるように決定する。
【０１６８】
このような第２制御処理部２５の処理は、具体的には次のように行なわれる。すなわち、図９を参照して、第２制御処理部２５は、まず、演算部４２の処理を実行する。この演算部４２は、上記基本旋回角速度指令ωjsに、第１の移動動作部３と第２の移動動作部４の間のＸ軸方向の距離Ｌ（あらかじめ定められた値）を乗じることによって、基本旋回角速度指令ωjsの角速度で車両１の旋回を行なうための、第１の移動動作部３に対する第２の移動動作部４のＹ軸方向の相対速度の指令値である基本相対速度指令Ｖjs2_yを決定する。
【０１６９】
次いで、第２制御処理部２５は、上記基本相対速度指令Ｖjs2_y（最新値）を、第１制御処理部２４で決定された第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_y（最新値）に加える処理を演算部４３で実行することにより、第２の移動動作部４のＹ軸方向の第２目標速度Ｖw2_cmd_yを決定する。
【０１７０】
次いで、第２制御処理部２５は、図９中の演算部４４で示すように、第２の移動動作部４のＹ軸方向における現在の実際の移動速度Ｖw2_act_yが、前記第２目標速度Ｖw2_cmd_y（最新値）に追従するように第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７の電流（ひいては第２の移動動作部４の駆動力）を制御する。
【０１７１】
具体的には、次式（５）の演算によって電動モータ１７の電流指令値Iw2_cmdを決定し、さらに、モータドライバによって、電動モータ１７の実際の電流をIw2_cmdに制御する。
【０１７２】
Iw2_cmd＝Ｋ2・(Ｖw2_cmd_y−Ｖw2_act_y)    ……（５）
式（５）におけるＫ2はあらかじめ設定された所定のゲイン値である。
【０１７３】
また、Ｖw2_act_yの値としては、本実施形態では、電動モータ１７の回転速度の検出値（図示しないロータリエンコーダ等の回転速度センサによる検出値）から推定した値が用いられる。
【０１７４】
なお、式（５）のＶw2_cmd_y−Ｖw2_act_yの代わりに、Ｖw2_cmd_yにより規定される電動モータ１７の回転速度の目標値と、該回転速度の計測値との偏差を用いてもよい。
【０１７５】
以上の第２制御処理部２５の制御処理によって、ジョイスティック１２から旋回指令が出力されていない状況（基本旋回角速度指令ωjsがゼロである状況）では、前記第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_y（最新値）に一致するように決定されることとなる。
【０１７６】
また、ジョイスティック１２から旋回指令が出力されている状況（基本旋回角速度指令ωjsがゼロでない状況）では、前記第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、前記基本旋回角速度指令ωjsに応じて決定した基本相対速度指令Ｖjs2_y（最新値）を、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_y（最新値）に加えた値に決定される。すなわち、前記第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、Ｖw1_cmd_y＋Ｖjs2_yに一致するように決定される。
【０１７７】
従って、前記第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、車両１の旋回が行なわれるように、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yと異なる速度値に決定されることとなる。
【０１７８】
より詳しくは、ジョイスティック１２からの旋回指令が車両１を右側（右周り方向）に旋回させようとする指令である場合（ωjsが時計周り方向の角速度である場合）には、基本相対速度指令Ｖjs2_yは左向きの速度とされる。
【０１７９】
このとき、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yが左向きの速度である場合には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、左向きの速度で、且つ、その大きさが、Ｖw1_cmd_yよりも大きい速度とされる。
【０１８０】
また、ジョイスティック１２からの旋回指令が車両１を右側（右周り方向）に旋回させようとする指令である場合において、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yが右向きの速度である場合には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、右向きの速度で、且つ、その大きさが、Ｖw1_cmd_yよりも小さい速度とされるか、又は、Ｖw1_cmd_yと逆向き（左向き）の速度とされる。
【０１８１】
一方、ジョイスティック１２からの旋回指令が車両１を左側（左周り方向）に旋回させようとする指令である場合（ωjsが反時計周り方向の角速度である場合）には、基本相対速度指令Ｖjs2_yは右向きの速度とされる。
【０１８２】
このとき、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yが右向きの速度である場合には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、右向きの速度で、且つ、その大きさが、Ｖw1_cmd_yよりも大きい速度とされる。
【０１８３】
また、ジョイスティック１２からの旋回指令が車両１を左側（左周り方向）に旋回させようとする指令である場合において、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yが左向きの速度である場合には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の第２目標速度Ｖw2_cmd_yは、左向きの速度で、且つ、その大きさが、Ｖw1_cmd_yよりも小さい速度とされるか、又は、Ｖw1_cmd_yと逆向き（右向き）の速度とされる。
【０１８４】
以上が、第２制御処理部２５の処理の詳細である。
【０１８５】
以上説明した本実施形態の車両１では、乗員搭乗部５に搭乗した乗員の身体の動きに伴う該乗員搭乗部５（又は基体２）の前後方向（Ｘ軸方向）傾動に応じて、あるいは、ジョイスティック１２の前後方向の揺動操作に応じてＸ軸方向での車両１の並進移動を行なうことができる。
【０１８６】
また、乗員搭乗部５（又は基体２）の左右方向（Ｙ軸方向）傾動に応じてＹ軸方向での車両１の並進移動を行なうことができる。
【０１８７】
また、これらの並進移動を複合して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して傾斜した任意の方向にも車両１の並進移動を行なうこともできる。
【０１８８】
また、ジョイスティック１２の左右方向の揺動操作に応じて出力される旋回指令に応じて、第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４のそれぞれのＹ軸方向の移動速度を異ならせることによって、車両１の左右のうちの該旋回指令により規定される側への車両１の旋回（方向転換）を行なうこともできる。
【０１８９】
従って、ジョイスティック１２等の操作器の複雑な操作や、乗員の身体の複雑な動きを必要とすることなく、車両１の並進移動や旋回を容易に行なうことができる。
【０１９０】
また、車両１の停車時等、第１の移動動作部３のＹ軸方向の移動速度がゼロもしくはほぼゼロとなっている状況（第１目標速度Ｖw1_cmd_yがゼロもしくはほぼゼロとなっている状況）で、車両１の旋回を行なうべく乗員がジョイスティック１２を左右方向に揺動させると、車両１の代表点としての車両系全体重心の目標速度Ｖb_cmd_xyには、ジョイスティック１２の左右方向の揺動量に応じたＹ軸方向の速度成分としての基本速度指令Ｖjs_yが、ジョイスティック１２の左右方向の操作が無いと仮定した場合の目標速度に付加される。
【０１９１】
この速度成分Ｖjs_yは、ジョイスティック１２からの旋回指令が車両１を左側（左周り方向）に旋回させようとする指令である場合には、右向きの速度となり、ジョイスティック１２からの旋回指令が車両１を右側（右周り方向）に旋回させようとする指令である場合には、左向きの速度となる。
【０１９２】
このため、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yと、第２の移動動作部４のＹ軸方向の第２目標速度Ｖw2_cmd_yとは、基本的には、互いに同じ向きとなると共に、Ｖw2_cmd_yが、Ｖw1_cmd_yよりも大きな大きさの速度となるように、Ｖw1_cmd_y及びＶw2_cmd_yが設定される。
【０１９３】
このため、ジョイスティック１２の左右方向の揺動操作に応じた車両１の旋回（方向転換）は、その旋回中の各瞬間において、第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４の接地面の前方の領域に存在する瞬間旋回中心を回転中心として、ヨー軸周り方向に該車両１が回転するように行なわれることとなる。
【０１９４】
この結果、乗員搭乗部５に搭乗している乗員は、車両１の旋回挙動を体感的に認識しやすくなる。このため、車両１の乗員は、車両１の旋回挙動の認識を適切に行いつつ、所望の旋回挙動が得られるようにジョイスティック１２を操作することができる。
【０１９５】
また、例えば、第１の移動動作部３の第１目標速度Ｖw1_cmd_xyがゼロもしくはほぼゼロに設定されている状況で、ジョイスティック１２から旋回指令が出力された場合には、第１の移動動作部３に関するＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yとして、旋回用の速度指令（≠０）が設定される。このため、第１の移動動作部３をＹ軸方向に移動させつつ、車両１の旋回を行なうことができる。
【０１９６】
このため、第１の移動動作部３と床面との間の摩擦力が軽減され、車両１の旋回を円滑に行うことができる。
【０１９７】
また、本実施形態では、第１制御処理部２４の重心ずれ推定部３５ａは、図８に示した処理によって、車両系全体重心の前記重心ずれ量Ｏfst_xyを推定する。そのため、該重心ずれ量を精度よく推定することができる。そして、この重心ずれ量Ｏfst_xyの推定値Ofst_estm_xyに応じて、前記した如く車両系全体重心の目標速度（制限後重心目標速度）Ｖb_cmd_xyが決定される。このため、前記重心ずれ量Ｏfst_xyが車両１の挙動に及ぼす影響を適切に補償することができる。
【０１９８】
また、本実施形態の車両１では、基体２に対する第２の移動動作部４の揺動量（Ｙ軸周り方向の揺動量）が、前記ストッパ１６，１６により規定される所定の範囲内に機構的に制限されるので、特に、乗員搭乗部５が、乗員が視認し難い後方側に過剰に傾倒するのを防止することができる。
【０１９９】
次に、本実施形態の変形態様をいくつか説明する。
【０２００】
前記実施形態では旋回指令等を出力するための操作器として、ジョイスティック１２を用いたが、ジョイスティックの代わりに、トラックボールや、タッチパッドを使用してもよく、あるいは、乗員による接触箇所を検知する荷重センサや、乗員が把持する姿勢センサ等を使用してもよい。
【０２０１】
また、第２の移動動作部４は、前述のような一対の環状芯体及びそれに外挿される複数のローラ１３で構成されるオムニホイール以外に、一つの環状芯体及びそれに外挿される複数のローラで構成されるものであっても良い。オムニホイール以外の構造、例えば、第１の移動動作部３と同様の構造のものであってもよい。
【符号の説明】
【０２０３】
１…倒立振子型車両、２…基体、３…第１の移動動作部、４…第２の移動動作部、５…乗員搭乗部、８ａ，８ｂ…電動モータ（アクチュエータ装置）、１７…電動モータ、１２…ジョイスティック（操作器）、２０…制御装置、２１…外周速度検知部、２２…接地点速度検知部、２３…判定部、２４…第１制御処理部（制御処理部）、２５…第２制御処理部、５０…加速度センサ、５１…角速度センサ、５２ａ，５２ｂ…回転速度センサ、５３…回転速度センサ。
【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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