(57)【要約】  倒立型移動体制御装置は、倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と、複数の駆動車輪を夫々駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出する滑り検出手段と、搭乗者の操作情報を取得する操作情報取得手段と、駆動手段の駆動を制御して、複数の駆動車輪を制御する制御手段と、を備える。制御手段は、操作情報取得手段により取得された操作情報に基づいて、滑り検出手段により滑りが検出されていない駆動車輪を制御し、路面から駆動車輪に対して生じる摩擦反力が、倒立型移動体を起き上がらせる方向に生じるように、滑り検出手段により滑りが検出された駆動車輪を制御する。
2013014696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と、
前記複数の駆動車輪を夫々駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出する滑り検出手段と、
搭乗者の操作情報を取得する操作情報取得手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記複数の駆動車輪を制御する制御手段と、を備える倒立型移動体制御装置であって、
前記制御手段は、
前記操作情報取得手段により取得された前記操作情報に基づいて、前記滑り検出手段により滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、
路面から前記駆動車輪に対して生じる摩擦反力が、前記倒立型移動体を起き上がらせる方向に生じるように、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪を制御する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記倒立型移動体のピッチ角度を検出するピッチ角度検出手段と、
前記倒立型移動体の駆動車輪の水平方向の速度を算出する車輪水平速度演算手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度と、前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の速度と、に基づいて、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪を制御する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記制御手段は、
前記操作情報取得手段により取得された操作情報と、前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の移動速度と、前記滑り検出手段により検出された前記駆動車輪の滑り情報と、に基づいて、前記駆動車輪の角速度指令を算出する車輪角速度指令演算手段と、
前記車輪角速度指令演算手段により算出された前記駆動車輪の角速度指令に基づいて、前記駆動手段の駆動を制御して前記倒立型移動体の倒立状態を維持する安全制御手段と、
を有する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記車輪角速度指令演算手段は、下記式を用いて、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪に対する角速度指令を算出する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【数１】
2013014696.tif 000040
但し、上記式において、ｒｗは前記駆動車輪の半径、ｘの微分値は前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の速度、θｐは前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度、θｒの微分値は前記駆動車輪の角速度指令、δは前記角速度指令の微小パラメータ、である。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記操作情報取得手段は、搭乗者により入力された操作情報に基づいて、前記倒立型移動体の進行方向及び速度を出力する進行方向速度入力手段を有する、倒立型移動体制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記駆動車輪の角速度を検出する車輪角速度検出手段と、
前記倒立型移動体のヨー角度を検出するヨー角度検出手段と、
前記車輪角速度検出手段により検出された前記駆動車輪の角速度と、前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度と、前記ヨー角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のヨー角度と、前記駆動手段を制御する制御信号と、に基づいて、前記駆動車輪の水平方向の加速度を算出する車輪水平加速度演算手段と、
を更に備える、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記滑り検出手段は、前記車輪角速度検出手段により検出された前記駆動車輪の角速度と、前記車輪水平加速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の加速度と、に基づいて、前記駆動車輪が滑っているか否かを示す滑りパラメータを算出し、前記制御手段に出力する滑りパラメータ演算手段を有する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記車輪水平加速度演算手段は、下記式を用いて前記第１及び第２駆動車輪の水平方向の加速度を算出する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【数２】
2013014696.tif 000041
【数３】
2013014696.tif 000042
但し、上記式において、ｍｗは前記第１及び第２駆動車輪の質量、Ｊｗは前記第１及び第２駆動車輪の慣性モーメント、ｘ１は前記第１駆動車輪の水平位置、ｘ２は前記第２駆動車輪の水平位置、θ１は前記第１駆動車輪の角度、θ２は前記第２駆動車輪の角度、ｒｗは前記第１及び第２駆動車輪の半径、Ｔ１は前記第１駆動手段の駆動トルク、Ｔ２は前記第２駆動手段の駆動トルク、ｍｃは前記倒立型移動体のシャシーの質量、θｐは前記倒立型移動体のピッチ角度、θｙは前記倒立型移動体のヨー角度、ｌは前記倒立型移動体の車軸とシャシーとの重心との間の距離、とする。
【請求項９】
請求項２又は３記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記安全制御手段は、滑っている前記駆動車輪に対する駆動トルクＴを、下記式を用いて算出する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【数４】
2013014696.tif 000043
但し、上記式において、λは前記駆動車輪の角度偏差の収束度、Ｍは前記駆動車輪が滑っている場合の前記駆動手段の駆動トルク、Ｊｗは前記駆動車輪の慣性モーメント、ｒｗは前記駆動車輪の半径、θｒは前記車輪角速度指令演算手段からの角速度指令、θは車輪角度Ｈｇは前記駆動車輪に対する路面からの水平反力、とする。
【請求項１０】
倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出するステップと、
搭乗者の操作情報を取得するステップと、
前記取得された操作情報に基づいて、前記滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、路面から前記駆動車輪に対して生じる摩擦反力が、前記倒立型移動体を起き上がらせる方向に生じるように、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪を制御するステップと、
を含む、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置の制御方法。
【請求項１１】
倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出する処理と、
搭乗者の操作情報に基づいて、滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、路面から前記駆動車輪に対して生じる摩擦反力が、前記倒立型移動体を起き上がらせる方向に生じるように、滑りが検出された前記駆動車輪を制御する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立型移動体を制御する倒立型移動体制御装置、その制御方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
搭乗者が搭乗し、倒立状態を維持して所望の走行を行う倒立型移動体が知られている。そのような倒立型移動体は、例えば、水溜りなどの低摩擦路面上を走行する場合にその安定性の確保が問題となる。【０００３】
これに対して、例えば、路面に対して駆動車輪が滑り始めたと判断したとき、その駆動車輪の滑りが無くなるまで、各駆動車輪に付加する駆動トルクを減少させる倒立型移動体制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１６２９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示す倒立型移動体制御装置においては、低摩擦路面上を走行中に駆動車輪の滑り量が大きい場合、単に、駆動車輪のトルクを減少させるだけであることから、安全に走行を維持させる、又は安全に停止させることができない。【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、低摩擦路面上においても倒立型移動体を安全に走行させる、又は安全に停止させることができる倒立型移動体制御装置、その制御方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と、前記複数の駆動車輪を夫々駆動する複数の駆動手段と、前記複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出する滑り検出手段と、搭乗者の操作情報を取得する操作情報取得手段と、前記駆動手段の駆動を制御して、前記複数の駆動車輪を制御する制御手段と、を備える倒立型移動体制御装置であって、前記制御手段は、前記操作情報取得手段により取得された前記操作情報に基づいて、前記滑り検出手段により滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、路面から前記駆動車輪に対して生じる摩擦反力が、前記倒立型移動体を起き上がらせる方向に生じるように、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪を制御する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置である。この一態様によれば、低摩擦路面上においても倒立型移動体を安全に走行又は停止させることができる。【０００８】
この一態様において、前記倒立型移動体のピッチ角度を検出するピッチ角度検出手段と、前記倒立型移動体の駆動車輪の水平方向の速度を算出する車輪水平速度演算手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度と、前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の速度と、に基づいて、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪を制御してもよい。【０００９】
この一態様において、前記制御手段は、前記操作情報取得手段により取得された操作情報と、前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の移動速度と、前記滑り検出手段により検出された前記駆動車輪の滑り情報と、に基づいて、前記駆動車輪の角速度指令を算出する車輪角速度指令演算手段と、前記車輪角速度指令演算手段により算出された前記駆動車輪の角速度指令に基づいて、前記駆動手段の駆動を制御して前記倒立型移動体の倒立状態を維持する安全制御手段と、を有していてもよい。【００１０】
この一態様において、前記車輪角速度指令演算手段は、下記式を用いて、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪に対する角速度指令を算出してもよい。【００１１】
この一態様において、前記操作情報取得手段は、搭乗者により入力された操作情報に基づいて、前記倒立型移動体の進行方向及び速度を出力する進行方向速度入力手段を有していてもよい。【００１２】
この一態様において、前記駆動車輪の角速度を検出する車輪角速度検出手段と、前記倒立型移動体のヨー角度を検出するヨー角度検出手段と、前記車輪角速度検出手段により検出された前記駆動車輪の角速度と、前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度と、前記ヨー角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のヨー角度と、前記駆動手段を制御する制御信号と、に基づいて、前記駆動車輪の水平方向の加速度を算出する車輪水平加速度演算手段と、を更に備えていてもよい。【００１３】
この一態様において、前記滑り検出手段は、前記車輪角速度検出手段により検出された前記駆動車輪の角速度と、前記車輪水平加速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の加速度と、に基づいて、前記駆動車輪が滑っているか否かを示す滑りパラメータを算出し、前記制御手段に出力する滑りパラメータ演算手段を有していてもよい。【００１４】
この一態様において、前記車輪水平加速度演算手段は、下記式を用いて前記第１及び第２駆動車輪の水平方向の加速度を算出してもよい。【００１５】
この一態様において、前記安全制御手段は、滑っている前記駆動車輪に対する駆動トルクＴを、下記式を用いて算出してもよい。【００１６】
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出するステップと、搭乗者の操作情報を取得するステップと、前記取得された操作情報に基づいて、前記滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、路面から前記駆動車輪に対して生じる摩擦反力が、前記倒立型移動体を起き上がらせる方向に生じるように、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪を制御するステップと、を含む、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置の制御方法であってもよい。【００１７】
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出する処理と、搭乗者の操作情報に基づいて、滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、路面から前記駆動車輪に対して生じる摩擦反力が、前記倒立型移動体を起き上がらせる方向に生じるように、滑りが検出された前記駆動車輪を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置のプログラムであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低摩擦路面上においても倒立型移動体を安全に走行又は停止させることができる倒立型移動体制御装置、その制御方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体制御装置によるシミュレーション結果を示す図であり、プラットホームのピッチ角度の時間変化を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体制御装置によるシミュレーション結果を示す図であり、第１モータトルクの時間変化を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００は、図４に示すような倒立型移動体１１０の走行を制御する装置である。本実施の形態に係る倒立型移動体１１０は、搭乗者が搭乗するプラットホーム４０１と、プラットホーム４０１の両側に回転可能に設けられた一対の第１及び第２駆動車輪４０２と、プラットホーム４０１に揺動可能に設けられ搭乗者が把持し操作を行うハンドル４０３と、プラットホーム４０１に内蔵された制御機構１１１と、を備えている。倒立型移動体１１０は、搭乗者の走行操作に応じて倒立状態を維持しつつ、所望の走行を行うように構成されている。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００は、制御機構１１１と、搭乗者によるハンドル４０３の操作状態を検出する進行方向速度入力器１１２と、第１及び第２駆動車輪４０２を駆動する一対の第１及び第２モータ１１３と、第１及び第２駆動車輪４０２の角速度を検出する車輪角速度検出器１１４と、プラットホーム４０１のピッチ角度を検出するピッチ角度検出器１１５と、プラットホーム４０１のヨー角度を検出するヨー角度検出器１１６と、各第１及び第２モータ１１３の駆動を制御する制御装置１２０と、を備えている。
【００２２】
進行方向速度入力器１１２は、進行方向速度入力手段の一具体例であり、ハンドル４０３に設けられており、搭乗者がハンドル４０３を所望の方向に傾斜させ操作を行ったときに、そのハンドル４０３の傾斜角度を検出し、その傾斜角度に応じた倒立型移動体１１０の進行方向及び移動速度を算出し、進行方向速度情報として制御装置１２０に対して出力する。
【００２３】
第１及び第２モータ１１３は、駆動手段の一具体例であり、プラットホーム４０１に内蔵され、減速機などを介して第１及び第２駆動車輪４０２の駆動軸に連結されている。第１及び第２モータ１１３は、制御装置１２０からの制御信号に応じて、第１及び第２駆動車輪４０２を独立して夫々回転駆動させ、倒立型移動体１１０の倒立状態を維持しつつ所望の進行方向及び速度で走行させる。
【００２４】
車輪角速度検出器１１４は、車輪角速度検出手段の一具体例であり、第１及び第２駆動車輪４０２の駆動軸等に設けられており、第１及び第２駆動車輪４０２の角速度を検出し、車輪角速度検出値として制御装置１２０に対して出力する。
【００２５】
ピッチ角度検出器１１５は、ピッチ角度検出手段の一具体例であり、プラットホーム４０１に設けられており、プラットホーム４０１のピッチ角度を検出し、ピッチ角度検出値として制御装置１２０に対して出力する。
【００２６】
ヨー角度検出器１１６は、ヨー角度検出手段の一具体例であり、プラットホーム４０１に設けられており、プラットホーム４０１のヨー角度を検出し、ヨー角度検出値として制御装置１２０に対して出力する。
【００２７】
制御装置１２０は、車輪角速度指令演算器１２１と、安全制御器１２２と、車輪水平加速度演算器１２３と、滑りパラメータ演算器１２４と、車輪水平速度演算器１２５と、を有している。
【００２８】
なお、制御装置１２０は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御処理プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を有す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。また、これらＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭは、データバス等によって相互に接続されている。
【００２９】
車輪水平加速度演算器１２３は、車輪水平加速度演算手段の一具体例であり、車輪角速度検出器１１４からの車輪角速度検出値と、ピッチ角度検出器１１５からのピッチ角度検出値と、ヨー角度検出器１１６からのヨー角度検出値と、安全制御器１２２から第１及び第２モータ１１３に出力されるモータ電流（制御信号）と、に基づいて、第１及び第２駆動車輪４０２の水平方向への加速度を示す車輪水平加速度を算出し、滑りパラメータ演算器１２４及び車輪水平速度演算器１２５に対して出力する。
【００３０】
滑りパラメータ演算器１２４は、滑りパラメータ演算手段の一具体例であり、車輪水平加速度演算器１２３からの車輪水平加速度と、車輪角速度検出器１１４からの車輪角速度検出値と、に基づいて、第１及び第２駆動車輪４０２の滑り状態を示す第１及び第２滑りパラメータを算出し、車輪角速度指令演算器１２１に対して出力する。
【００３１】
車輪水平速度演算器１２５は、車輪水平速度演算手段の一具体例であり、車輪水平加速度演算器１２３からの車輪水平加速度に対して積分処理を行い、第１及び第２駆動車輪４０２の水平方向の速度を示す車輪水平速度を算出し、車輪角速度指令演算器１２１に対して出力する。
【００３２】
車輪角速度指令演算器１２１は、車輪角速度指令演算手段の一具体例であり、進行方向速度入力器１１２からの進行方向速度情報と、車輪水平速度演算器１２５からの車輪水平速度と、滑りパラメータ演算器１２４からの第１及び第２滑りパラメータと、ピッチ角度検出器１１５からのピッチ角度検出値と、に基づいて、倒立型移動体１１０を安全に走行又は停止させるための第１及び第２駆動車輪４０２に対する第１及び第２車輪角速度指令を算出し、安全制御器１２２に対して出力する。
【００３３】
安全制御器１２２は、安全制御手段の一具体例であり、車輪角速度指令演算器１２１からの第１及び第２車輪角速度指令に基づいて、第１及び第２駆動車輪４０２と路面との滑り状態に応じて、最も安全なモータトルクが生じるようなモータ電流を算出し、第１及び第２モータ１１３に対して出力する。
【００３４】
より具体的には、安全制御器１２２は、搭乗者による操作情報に基づいて、滑りが検出されていない第１又は第２駆動車輪４０２を制御し、路面から第１又は第２駆動車輪４０２に対して生じる摩擦反力が、倒立型移動体１１０を起き上がらせる方向に生じるように、滑りが検出された第１又は第２駆動車輪４０２を制御する。これにより、滑っていない駆動車輪４０２だけでなく、滑っている駆動車輪４０２の駆動を適切に制御することで、倒立型移動体１１０の倒立状態を可能な限り維持できる。さらに、倒立状態の維持が不可能な場合でも、その着地の衝撃を最小限に抑え、安全に搭乗者を降車させることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００の動作原理について詳細に説明する。まず、制御対象である倒立型移動体１１０の運動方程式は、下記（１）式乃至（９）式のように導出することができる。
【００３６】
【数１】
2013014696.tif 000003
【数２】
2013014696.tif 000004
【数３】
2013014696.tif 000005
【数４】
2013014696.tif 000006
【数５】
2013014696.tif 000007
【数６】
2013014696.tif 000008
【数７】
2013014696.tif 000009
【数８】
2013014696.tif 000010
【数９】
2013014696.tif 000011
【００３７】
上記（１）式乃至（９）式において、各記号は以下のように設定されている。
ｍｗ：第１及び第２駆動車輪４０２の質量［ｋｇ］、ｘ１：第１車輪水平位置（第１駆動車輪４０２の水平位置）[ｍ]、ｘ２：第２車輪水平位置（第２駆動車輪４０２の水平位置）[ｍ]、Ｈｇ１：第１駆動車輪４０２に対する路面からの水平反力（摩擦反力）[Ｎ]、Ｈｇ２：第２駆動車輪４０２に対する路面からの水平反力[Ｎ]、Ｈｃ１：第１駆動車輪４０２に対するシャシー４０４（プラットホーム４０２、ハンドル４０３及び搭乗者が一体で構成されている）からの水平反力[Ｎ]、Ｈｃ２：第２駆動車輪４０２に対するシャシー４０４からの水平反力[Ｎ]、Ｖｇ１：第１駆動車輪４０２に対する路面からの垂直反力[Ｎ]、Ｖｇ２：第２駆動車輪４０２に対する路面からの垂直反力[Ｎ]、Ｖｃ１：第１駆動車輪４０２に対するシャシー４０４からの垂直反力[Ｎ]、Ｖｃ２：第２駆動車輪４０２に対するシャシー４０４からの垂直反力[Ｎ]、Ｊｗ：第１及び第２駆動車輪４０２の慣性モーメント[ｋｇ・ｍ２]、θ１：第１車輪角度（第１駆動車輪４０２の回転角度）［ｒａｄ］、θ２：第２車輪角度（第２駆動車輪４０２の回転角度）［ｒａｄ］、ｒｗ：第１及び第２駆動車輪４０２の半径[ｍ]、Ｔ１：第１モータトルク（第１モータ１１３のトルク）[Ｎ・ｍ]、Ｔ２：第２モータトルク（第２モータ１１３のトルク）[Ｎ・ｍ]、ｍｃ：シャシー４０４の質量[ｋｇ]、ｘｃ：シャシー４０４の水平位置[ｍ]、ｙｃ：シャシー４０４の垂直位置[ｍ]、ｇ：重力加速度[ｍ／ｓ２]、Ｊｐ：ピッチ軸周りのシャシー４０４の慣性モーメント[ｋｇ・ｍ２]、θｐ：ピッチ角度［ｒａｄ］、ｌ：第１及び第２駆動車輪４０２の車軸とシャシー４０４との重心との間の距離[ｍ]。
【００３８】
プラットホーム４０１の水平位置ｘｃとプラットホーム４０１の垂直位置ｙｃは、下記（１０）式及び（１１）式のように表わすことができる。
【数１０】
2013014696.tif 000012
【数１１】
2013014696.tif 000013
【００３９】
上記（１）式、（３）式、（４）式、（６）式、（７）式、及び（１０）式に基づいて、下記（１２）式を得ることができる。
【数１２】
2013014696.tif 000014
【００４０】
第１車輪水平位置ｘ１と、第２車輪水平位置ｘ２と、ヨー角度θｙとの間には、下記（１３）式の関係が成立する。なお、下記（１３）式において、ｄを車輪間距離（第１駆動車輪４０２と第２駆動車輪４０２との間の距離（ｍ））とする。
【数１３】
2013014696.tif 000015
【００４１】
上記（１３）式を２階時間微分することで、下記（１４）式を得ることができる。
【数１４】
2013014696.tif 000016
【００４２】
上記（１２）式及び（１４）式に基づいて、第１車輪水平加速度（第１駆動車輪４０２の水平方向の加速度）ｄ２ｘ１／ｄｔ２及び第２車輪水平加速度（第２駆動車輪４０２の水平方向の加速度）ｄ２ｘ２／ｄｔ２を、下記（１５）式及び（１６）式のように表わすことができる。
【数１５】
2013014696.tif 000017
【数１６】
2013014696.tif 000018
【００４３】
車輪水平加速度演算器１２３は、上記（１５）式及び（１６）式を用いて、第１車輪水平加速度及び第２車輪水平加速度を算出し、車輪水平速度演算器１２５に対して出力する。
【００４４】
滑りパラメータ演算器１２４は、下記（１７）式及び（１８）式を用いて、第１駆動車輪４０２と路面との滑り状態を示す第１滑りパラメータｓ１及び第２駆動車輪４０２と路面との滑り状態を示す第２滑りパラメータｓ２を夫々算出し、車輪角速度指令演算器１２１に対して出力する。
【数１７】
2013014696.tif 000019
【００４５】
なお、上記（１７）式において、第１滑りパラメータｓ１＝０の場合、第１駆動車輪４０２が路面に対して滑っていないことを示し、第１滑りパラメータｓ１＝１の場合、第１駆動車輪４０２が滑っていることを示す。
【数１８】
2013014696.tif 000020
【００４６】
同様に、上記（１８）式において、第２滑りパラメータｓ２＝０の場合、第２駆動車輪４０２が路面に対して滑っていないことを示し、第２滑りパラメータｓ２＝１の場合、第２駆動車輪４０２が滑っていることを示す。
【００４７】
次に、安全制御器１２２の制御設計に使用する倒立型移動体１１０のピッチ軸周りの運動方程式を導出する。まず、上記（１）式、（２）式、（４）式、及び（５）式を上記（９）式に代入すると、下記（１９）式を得ることができる。
【数１９】
2013014696.tif 000021
【００４８】
また、上記（２）式及び（５）式を上記（８）式に代入すると下記（２０）式を得ることができる。
【数２０】
2013014696.tif 000022
【００４９】
さらに、上記（３）式、（６）式、（１９）式、及び（２０）式を用いて、下記（２１）式を得ることができる。
【数２１】
2013014696.tif 000023
【００５０】
上記（１１）式を２階時間微分すると、下記（２２）式を得ることができる。
【数２２】
2013014696.tif 000024
【００５１】
上記（２２）式を上記（１２）式に代入すると倒立型移動体１１０のピッチ軸周りの運動方程式である下記（２３）式を得ることができる。
【数２３】
2013014696.tif 000025
【００５２】
車輪角速度指令演算器１２１は、進行方向速度入力器１１２からの進行方向速度情報と、車輪水平速度演算器１２５からの車輪水平速度と、滑りパラメータ演算器１２４からの第１及び第２滑りパラメータと、に基づいて、第１駆動車輪４０２の第１車輪角速度指令及び第２駆動車輪４０２の第２車輪角速度指令を夫々算出し、安全制御器１２２に対して出力する。
【００５３】
具体的には、車輪角速度指令演算器１２１は、滑りパラメータ演算器１２４からの第１滑りパラメータｓ１＝０の場合、進行方向速度入力器１１２からの倒立型移動体１１０の進行方向及び移動速度に応じた第１車輪角速度指令を算出し、安全制御器１２２に対して出力する。
【００５４】
車輪角速度指令演算器１２１は、滑りパラメータ演算器１２４からの第１滑りパラメータｓ１＝１の場合、下記（２４）式で表わされる第１車輪角速度指令を算出し、安全制御器１２２に対して出力する。なお、下記（２４）式において、δは、車輪角速度指令の微小パラメータ［ｒａｄ／ｓ］を示している。
【００５５】
ここで、倒立型移動体１１０が前傾して前進している場合、倒立型移動体１１０の進行速度より少し速く、滑っている第１及び第２駆動車輪４０２を回転させることで、路面から得られる摩擦反力の最大値を、倒立型移動体１１０を起き上がらせる方向に生じさせることができる。これにより、倒立型移動体１１０の倒立状態を可能な限り維持できる。また、倒立型移動体１１０が後傾して前進している場合、倒立型移動体１１０の進行速度より少し遅く、滑っている第１及び第２駆動車輪４０２を回転させることで、路面から得られる摩擦反力の最大値を、倒立型移動体１１０を起き上がらせる方向に生じさせることができる。これにより、倒立型移動体１１０の倒立状態を可能な限り維持できる。このような考えに基づいて、上記（２４）式及び下記（２５）式は設定されている。
【数２４】
2013014696.tif 000026
【００５６】
同様に、車輪角速度指令演算器１２１は、滑りパラメータ演算器１２４からの第２滑りパラメータｓ２＝０の場合、進行方向速度入力器１１２からの倒立型移動体１１０の進行方向及び移動速度に応じた第２車輪角速度指令を算出し、安全制御器１２２に対して出力する。また、車輪角速度指令演算器１２１は、滑りパラメータ演算器１２４からの第２滑りパラメータｓ２＝１の場合、下記（２５）式で表わされる第２車輪角速度指令を算出し、安全制御器１２２に対して出力する。
【数２５】
2013014696.tif 000027
【００５７】
次に、実際に滑っている第１及び第２駆動車輪４０２に対する第１及び第２モータトルクＴ１、Ｔ２を導出する方法について説明する。上記（１７）式において、第１滑りパラメータｓ１＝１の場合、第１モータトルクＴ１は以下のように導出される。
まず、下記（２６）式において、変数ｑ１を導入する。なお、下記（２６）式において、λ１は第１車輪角度偏差の収束度［ｒａｄ／ｓ］を示している。
【数２６】
2013014696.tif 000028
【００５８】
上記（２６）式を用いて、リアプノフ関数の候補を下記（２７）式で表わすことができる。
【数２７】
2013014696.tif 000029
【００５９】
さらに、上記（２７）式を１階時間微分して下記（２８）式を得ることができる。
【数２８】
2013014696.tif 000030
【００６０】
上記（２８）式において、全てのｑ１≠０に対して負定値となる十分条件は、下記（２９）式で表わすことができる。なお、下記（２９）式において、Ｍ１は第１駆動車輪４０２が滑っている場合の第１モータトルクＴ１の振幅［Ｎ・ｍ］を示している。
【数２９】
2013014696.tif 000031
【００６１】
上記（２９）式により算出される第１モータトルクＴ１を用いることで、第１駆動車輪４０２の回転角度である第１車輪角度θ１を第１車輪角度指令θ１ｒに収束させることができる。
【００６２】
安全制御器１２２は、第１滑りパラメータｓ１＝１の場合、車輪角速度指令演算器１２１からの上記（２４）式で表わされる第１車輪角速度指令に基づいて、上記（２９）式を用いて第１モータトルクＴ１を算出する。安全制御器１２２は、算出した第１モータトルクＴ１に応じたモータ電流を第１モータ１１３に出力することで、滑り始めた第１駆動車輪４０２と路面との摩擦を最大静止摩擦に近付け、第１駆動車輪４０２の滑り速度の増加を抑えることができる。
【００６３】
同様に、安全制御器１２２は、第２滑りパラメータｓ２＝１の場合、車輪角速度指令演算器１２１からの上記（２５）式で表わされる第２車輪角速度指令に基づいて、下記（３０）式を用いて第２モータトルクＴ２を算出する。なお、下記（３０）式において、λ２は第２車輪角度偏差の収束度［ｒａｄ／ｓ］を示し、Ｍ２は第２駆動車輪４０２が滑っている場合の第２モータトルクＴ２の振幅［Ｎ・ｍ］を示している。
【数３０】
2013014696.tif 000032
【００６４】
次に、一方の第１又は第２駆動車輪４０２が滑っている場合に、滑っていない他方の第１又は第２駆動車輪４０２に対するモータトルクの導出方法について、説明する。例えば、第２駆動車輪４０２のみが滑っている場合、上記（２３）式は、上記（３０）式を使って下記（３１）式のように書き換えることができる。
【数３１】
2013014696.tif 000033
【００６５】
ここで、プラットホーム４０１のピッチ角度を制御するための第１モータトルクＴ１を算出する。まず、下記（３２）式に示す変数と下記（３３）式に示すリアプノフ関数候補を導入する。下記（３２）式において、λｐはピッチ角度偏差の収束度［ｒａｄ／ｓ］を示している。
【数３２】
2013014696.tif 000034
【数３３】
2013014696.tif 000035
【００６６】
上記（３３）式に対して１階時間微分を行うと下記（３４）式を得ることができる。
【数３４】
2013014696.tif 000036
【００６７】
上記（３４）式において、全てのｑｐ≠０に対して負定値となる十分条件は、上記（１４）式用いて下記（３５）式のように求めることができる。なお、下記（３５）式において、Ｍｐ１は第１駆動車輪４０２が滑っていない場合の第１モータトルクＴ１の振幅［Ｎ・ｍ］を示している。
【数３５】
2013014696.tif 000037
【００６８】
また、上記（３５）式において、下記（３６）式に示す条件を仮定する。
【数３６】
2013014696.tif 000038
【００６９】
一般的に、プラットホーム４０１のピッチ角度θｐが上記（３６）式で表わされる範囲を超える場合、搭乗者は倒立型移動体１１０に搭乗した状態を維持することが困難となり、降車することとなる。したがって、倒立制御は不要となることから、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００は、倒立制御を中止させる（セーフトルクオフ）。
【００７０】
安全制御部１２２は、第２駆動車輪４０２のみが滑っている場合（第１滑りパラメータｓ１＝０、かつ第２滑りパラメータｓ２＝１の場合）、上記（３５）式で示す第１モータトルクＴ１に基づいて第１モータ１１３を制御する。これにより、プラットホーム４０１のピッチ角度θｐを０に収束させつつ、倒立型移動体１の倒立状態を維持することができる。
【００７１】
一方、安全制御部１２２は、第１駆動車輪４０２のみが滑っている場合（第１滑りパラメータｓ１＝１、かつ第２滑りパラメータｓ２＝０の場合）、下記（３７）式で示す第２モータトルクＴ２に基づいて第２モータ１１３を制御する。これにより、倒立型移動体１の倒立状態を維持することができる。なお、下記（３７）式において、Ｍｐ２は第２駆動車輪４０２が滑っていない場合の第２モータトルクＴ２の振幅［Ｎ・ｍ］を示している。
【数３７】
2013014696.tif 000039
【００７２】
なお、上述の運動方程式において外乱項を含んでいないが、第１モータトルクＴ１の振幅及び第２モータトルクＴ２の振幅を、外乱の絶対値の最大値を許容するように十分に大きく設定することにより外乱を抑制することができる。
【００７３】
次に、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１によるシミュレーション結果について詳細に説明する。まず、本シミュレーションにおいて、各パラメータの数値は以下のように設定されている。なお、ｎｇは減速比を示し、Ｔは制御周期を示している。
ｍｃ＝７０[ｋｇ]、Ｊｐ＝２５．２[ｋｇ・ｍ２]、ｍｗ＝１５[ｋｇ]、Ｊｗ＝０．０７５[ｋｇ・ｍ２]、ｌ＝０．９[ｍ]、ｒｗ＝０．１[ｍ]、ｄ＝０．３[ｍ]、ｇ＝９．８[ｍ／ｓ２]、ｎｇ＝１００、λｐ＝１０・２π［ｒａｄ／ｓ］、Ｔ＝１×１０−３[ｓ]
【００７４】
本シミュレーションにおいて、例えば、倒立型移動体１１０の走行中に第２駆動車輪４０２のみが凍結した水溜りなどの低摩擦の路面上を移動する場合を想定している。図２は、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００によるシミュレーション結果を示す図であり、プラットホームのピッチ角度の時間変化を示す図である。図２において、実線（１）は本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００によるピッチ角度θｐを示しており、破線（２）は従来の倒立型移動体制御装置によるピッチ角度を示している。ここで、従来の倒立型移動体制御装置は、第１及び第２駆動車輪の両方が滑っていないとの仮定に基づいて設計したスライディングモード制御を行う。
【００７５】
図２では、時間０［ｓ］において、第２駆動車輪４０２が低摩擦路面上を移動し、第１駆動車輪４０２が動摩擦係数０．９の路面上を移動する場合を想定している。また、上記（３５）式における制御設計で想定しているピッチ軸周りのシャシー４０４の慣性モーメントＪｐに対して実際の値は２０［％］程度大きいものとする。さらに、第１駆動車輪４０２には路面の凹凸により、ピーク値４×１０３［Ｎ・ｍ］で周期１０Ｔ［ｓ］の逆のこぎり波状の外乱があるものとする。
【００７６】
図２に示すように、従来の倒立型移動体制御装置においては、倒立型移動体の倒立状態を維持しようとする際に搭乗者は後方に０．１［ｒａｄ］以上のピッチ角度で傾斜していることが分かる。また、本シミュレーションにおいて、搭乗者はシャシーと一体の剛体としてモデル化されているため、０．２［ｓ］においては倒立状態が維持できているが、実際の搭乗者は倒立型移動体が後方に傾斜したことに反応して、その後、前方へ傾斜させる際に後方へ転倒する可能性がある。
【００７７】
一方、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００においては、後方にはほとんど傾斜すること無く、倒立型移動体１１０の倒立状態を安定的に維持できることが分かる。
【００７８】
図３は、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置によるシミュレーション結果を示す図であり、第１モータトルクの時間変化を示す図である。図２において、実線（３）は本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００による第１モータトルクを示しており、破線（４）は従来の倒立型移動体制御装置による第１モータトルクを示している。
【００７９】
従来の倒立型移動体制御装置においては、その第１モータトルクの符号が０．７［ｓ］よりも大きい間隔で変化しているのに対し、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００においては、その第１モータトルクＴ１の符号が、０．１［ｓ］以降、小刻みに変化していることが分かる。これは、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００の位相軌跡が、従来の倒立型移動体制御装置の位相軌跡よりも早く、スイッチング平面に、収束していることを示している。すなわち、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００は、従来の倒立型移動体制御装置よりも、倒立型移動体１１０の姿勢を安定化させる能力が高いことを示している。
【００８０】
上記シミュレーション結果から、倒立型移動体１１０の一方の駆動車輪４０２が路面に対し滑っている場合、滑っていない駆動車輪４０２のみで倒立型移動体１１０を大きく後方に傾斜させることなく、倒立状態を維持できることが分かる。このため、搭乗者に対して安心かつ安全に倒立型移動体１１０を制御することができる。
【００８１】
以上、本実施の形態に係る倒立型移動体制御装置１００によれば、搭乗者による操作情報に基づいて、滑りが検出されていない第１又は第２駆動車輪４０２を制御し、路面から第１又は第２駆動車輪４０２に対して生じる摩擦反力が、倒立型移動体１１０を起き上がらせる方向に生じるように、滑りが検出された第１又は第２駆動車輪４０２を制御する。これにより、滑っていない駆動車輪４０２だけでなく、滑っている駆動車輪４０２の駆動を適切に制御することで、倒立型移動体１１０の倒立状態を可能な限り維持できる。さらに、倒立状態の維持が不可能な場合でも、その着地の衝撃を最小限に抑え、安全に搭乗者を降車させることができる。すなわち、低摩擦路面上においても倒立型移動体１１０を安全に走行又は停止させることができる。
【００８２】
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、上記一実施の形態において、一対の第１及び第２駆動車輪４０２を備える倒立型移動体１１０に適用されているが、これに限らず、３つ以上の駆動車輪や従動輪を備える倒立型移動体にも適用可能である。
【００８３】
また、上記一実施の形態において、搭乗者の体重の変動や路面の凹凸の影響など外乱を考慮した例を説明したが、これに限らず、例えば、向かい風を受けた場合や周囲の人や物などに接触した場合など、任意の外乱が存在する場合にも適用可能である。
【００８４】
また、上記一実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、上記制御装置１２０が行なう処理を、ＣＰＵ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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、複数の駆動車輪を制御することで、低摩擦路面上においても倒立型移動体を安全に走行させることができる倒立型移動体制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１００    倒立型移動体制御装置
１１０    倒立型移動体
１１１    制御機構
１１２    進行方向速度入力器
１１３    第１モータ、第２モータ
１１４    車輪角速度検出器
１１５    ピッチ角度検出器
１１６    ヨー角度検出器
１２０    制御装置
１２１    車輪角速度指令演算器
１２２    安全制御器
１２３    車輪水平加速度演算器
１２４    滑りパラメータ演算器
１２５    車輪水平速度演算器
４０１    プラットホーム
４０２    第１駆動車輪、第２駆動車輪
４０３    ハンドル
４０４    シャシー
【図１】
2013014696.tif 000044
【図２】
2013014696.tif 000045
【図３】
2013014696.tif 000046
【図４】
2013014696.tif 000047
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月28日(2012.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と、
前記複数の駆動車輪を夫々駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出する滑り検出手段と、
搭乗者の操作情報を取得する操作情報取得手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記複数の駆動車輪を制御する制御手段と、を備える倒立型移動体制御装置であって、
前記倒立型移動体のピッチ角度を検出するピッチ角度検出手段と、
前記倒立型移動体の駆動車輪の水平方向の速度を算出する車輪水平速度演算手段と、を更に備え、
前記制御手段は、
前記操作情報取得手段により取得された前記操作情報に基づいて、前記滑り検出手段により滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、
前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度と、前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の速度と、に基づいて、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪を制御する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記制御手段は、
前記操作情報取得手段により取得された操作情報と、前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の移動速度と、前記滑り検出手段により検出された前記駆動車輪の滑り情報と、に基づいて、前記駆動車輪の角速度指令を算出する車輪角速度指令演算手段と、
前記車輪角速度指令演算手段により算出された前記駆動車輪の角速度指令に基づいて、前記駆動手段の駆動を制御して前記倒立型移動体の倒立状態を維持する安全制御手段と、
を有する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記車輪角速度指令演算手段は、下記式を用いて、前記滑り検出手段により滑りが検出された前記駆動車輪に対する角速度指令を算出する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【数１】
2013014696.tif 000048
但し、上記式において、ｒｗは前記駆動車輪の半径、ｘの微分値は前記車輪水平速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の速度、θｐは前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度、θｒの微分値は前記駆動車輪の角速度指令、δは前記角速度指令の微小パラメータ、である。
【請求項５】
請求項１、３及び４のうちいずれか１項記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記操作情報取得手段は、搭乗者により入力された操作情報に基づいて、前記倒立型移動体の進行方向及び速度を出力する進行方向速度入力手段を有する、倒立型移動体制御装置。
【請求項６】
請求項１、及び３乃至５のうちいずれか１項記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記駆動車輪の角速度を検出する車輪角速度検出手段と、
前記倒立型移動体のヨー角度を検出するヨー角度検出手段と、
前記車輪角速度検出手段により検出された前記駆動車輪の角速度と、前記ピッチ角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のピッチ角度と、前記ヨー角度検出手段により検出された前記倒立型移動体のヨー角度と、前記駆動手段を制御する制御信号と、に基づいて、前記駆動車輪の水平方向の加速度を算出する車輪水平加速度演算手段と、
を更に備える、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記滑り検出手段は、前記車輪角速度検出手段により検出された前記駆動車輪の角速度と、前記車輪水平加速度演算手段により算出された前記駆動車輪の水平方向の加速度と、に基づいて、前記駆動車輪が滑っているか否かを示す滑りパラメータを算出し、前記制御手段に出力する滑りパラメータ演算手段を有する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記車輪水平加速度演算手段は、下記式を用いて前記第１及び第２駆動車輪の水平方向の加速度を算出する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【数２】
2013014696.tif 000049
【数３】
2013014696.tif 000050
但し、上記式において、ｍｗは前記第１及び第２駆動車輪の質量、Ｊｗは前記第１及び第２駆動車輪の慣性モーメント、ｘ１は前記第１駆動車輪の水平位置、ｘ２は前記第２駆動車輪の水平位置、θ１は前記第１駆動車輪の角度、θ２は前記第２駆動車輪の角度、ｒｗは前記第１及び第２駆動車輪の半径、Ｔ１は前記第１駆動手段の駆動トルク、Ｔ２は前記第２駆動手段の駆動トルク、ｍｃは前記倒立型移動体のシャシーの質量、θｐは前記倒立型移動体のピッチ角度、θｙは前記倒立型移動体のヨー角度、ｌは前記倒立型移動体の車軸とシャシーとの重心との間の距離、とする。
【請求項９】
請求項３記載の倒立型移動体制御装置であって、
前記安全制御手段は、滑っている前記駆動車輪に対する駆動トルクＴを、下記式を用いて算出する、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置。
【数４】
2013014696.tif 000051
但し、上記式において、λは前記駆動車輪の角度偏差の収束度、Ｍは前記駆動車輪が滑っている場合の前記駆動手段の駆動トルク、Ｊｗは前記駆動車輪の慣性モーメント、ｒｗは前記駆動車輪の半径、θｒは前記車輪角速度指令演算手段からの角速度指令、θは車輪角度Ｈｇは前記駆動車輪に対する路面からの水平反力、とする。
【請求項１０】
倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出するステップと、
搭乗者の操作情報を取得するステップと、
前記倒立型移動体のピッチ角度を検出するステップと、
前記倒立型移動体の駆動車輪の水平方向の速度を算出するステップと、
前記取得された操作情報に基づいて、前記滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、前記検出された倒立型移動体のピッチ角度と、前記算出された駆動車輪の水平方向の速度と、に基づいて、前記滑りが検出された前記駆動車輪を制御するステップと、
を含む、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置の制御方法。
【請求項１１】
倒立型移動体に設けられた複数の駆動車輪と路面との滑り状態を検出する処理と、
前記倒立型移動体の駆動車輪の水平方向の速度を算出する処理と、
搭乗者の操作情報に基づいて、滑りが検出されていない前記駆動車輪を制御し、検出された倒立型移動体のピッチ角度と、前記算出された駆動車輪の水平方向の速度と、に基づいて、前記滑りが検出された前記駆動車輪を制御する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体制御装置のプログラム。
【国際調査報告】
2013014696.tif 000052
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