(57)【要約】勾配のある路面でも静止することのできる走行装置及びその制御方法を提供する。ステップＳ２で静止スイッチＳＷがオン（ＯＮ）のときは、ステップＳ４でスイッチオン時からのタイヤ回転角度変化値を読み込み、姿勢指令補正角度θａｄｊを算出する。さらに、ステップＳ５で姿勢指令角度を更新し、θＲＥＦｐｉｔｃｈ＝θＲＥＦｐｉｔｃｈ０＋θａｄｊとする。また、ステップＳ２で静止スイッチＳＷがオフ（ＯＦＦ）のときは、ステップＳ６で姿勢指令補正角度θａｄｊを０とする。従って、θＲＥＦｐｉｔｃｈ＝θＲＥＦｐｉｔｃｈ０となる。さらにステップＳ７で姿勢制御演算を行い、ステップＳ８でモータトルク指令Ｔｒｅｆを出力する。
2009072215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置であって、
車輪を駆動するモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成する制御手段と、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出する検出手段と、
前記回転角度変化値から姿勢指令補正値を算出する姿勢指令補正値算出手段と、
搭乗者が姿勢指令角度を入力する操作手段と、
静止モードの選択スイッチと、
前記搭乗者の有無を判定する判定手段と、を有し、
前記制御手段は、前記姿勢指令角度と前記姿勢指令補正値とに応じて前記モータトルクの算出を行う
ことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
前記選択スイッチで静止モードが選択されたときは、前記判定手段での搭乗者の有無の判定に関わらず、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項３】
前記選択スイッチで静止モードが選択されず、且つ前記判定手段での搭乗者の無しが判定されたときは、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項４】
前記選択スイッチで静止モードが選択されず、且つ前記判定手段での搭乗者の有りが判定されたときは、前記姿勢指令補正値を０と設定する
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項５】
前記選択スイッチで静止モードが選択されず、且つ前記判定手段での搭乗者の無しが判定されたときは、前記姿勢指令補正値を０と設定する
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項６】
前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算することにより、前記モータトルクと前記車輪の転がりトルクが釣合うように制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項７】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置の制御方法であって、
供給される回転指令に応じてモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成し、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出し、
操作手段に入力される姿勢指令角度と前記回転角度変化値から算出される姿勢指令補正値とに応じて前記モータトルクの算出を行い、
静止モードが選択されたときは、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする走行装置の制御方法。
【請求項８】
前記静止モードが選択されたときは、前記搭乗者の有無の判定に関わらず、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする請求項７記載の走行装置の制御方法。
【請求項９】
前記静止モードが選択されず、且つ前記搭乗者の無しが判定されたときは、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする請求項７記載の走行装置の制御方法。
【請求項１０】
前記静止モードが選択されず、且つ前記搭乗者の有りが判定されたときは、前記姿勢指令補正値を０と設定する
ことを特徴とする請求項７記載の走行装置の制御方法。
【請求項１１】
前記静止モードが選択されず、且つ前記搭乗者の無しが判定されたときは、前記姿勢指令補正値を０と設定する
ことを特徴とする請求項７記載の走行装置の制御方法。
【請求項１２】
前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算することにより、前記モータトルクと前記車輪の転がりトルクが釣合うように制御を行う
ことを特徴とする請求項７記載の走行装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばそれぞれが独立に駆動される２つの車輪が平行に設けられ、２つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される車両に使用して好適な走行装置及びその制御方法に関する。詳しくは、斜面等に駐車した際に、装置が不用意な動きを起こさないようにするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の走行装置において、支持プラットフォームの傾きに応答して接地モジュールを移動させることにより接地モジュールに対する支持プラットフォームのバランスを維持することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
また、同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行うものもある（例えば、特許文献２参照。）。【０００４】
しかしながら、上述の技術では、いずれも傾斜路面では静止することができず、勾配角に比例して速度を上げて走行してしまう。このため勾配路面では、人の操作により静止する必要があった。また、坂道で人が乗車しないときには、自律で姿勢を保つことができない問題もあった。
【特許文献１】特表２００４−５００２７１号公報
【特許文献２】特開２００４−０７４８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、人間を搭乗させて二輪で走行する乗り物として、本願出願人は先に以下に述べるような走行装置を提案（特願２００５−１１７３６５号）した。まず、図７Ａ，Ｂ及び図８を用いて本願出願人が提案した同軸二輪車の一実施形態を説明する。【０００６】
図７Ａ，Ｂに示すように、本願出願人が先に提案した同軸二輪車１０は、平行に設けられた２つの車輪１１Ｌ，１１Ｒを有し、これらの車輪１１Ｌ，１１Ｒはそれぞれ独立のモータ１２Ｌ，１２Ｒによって駆動される。また、これらのモータ１２Ｌ，１２Ｒは制御装置１３によってその駆動が制御されている。そして、この制御装置１３にはジャイロなどからなる姿勢センサ１４が接続され、この姿勢センサ１４からの検出信号に従ってモータ１２Ｌ，１２Ｒの制御に必要な駆動トルク（モータートルク）の値が算出される。【０００７】
一方、車輪１１Ｌ，１１Ｒの近傍には運転者が搭乗する搭乗部の一具体例を示す分割テーブル１５Ｌ，１５Ｒが設けられる。この分割テーブル１５Ｌ，１５Ｒは互いにリンク機構（図示せず）によって所定の姿勢に保持される。また、分割テーブル１５Ｌ，１５Ｒの中間には上方に延長するハンドルレバー１６が設けられ、その基部には装置全体の駆動電力源となるバッテリ１７と、ロール軸角度検出器（図８参照）２１が設けられる。さらにハンドルレバー１６の上部には、パワースイッチ１８を備える把持部１９が設けられる。【０００８】
そして運転者２０は、図８に示すように分割テーブル１５Ｌ，１５Ｒにそれぞれの足を乗せて起立し、ハンドルレバー１６の上部の把持部１９を握って、パワースイッチ１８及びハンドルレバー１６のロール軸角度を操作する。この操作はロール軸角度検出器２１で検出される。さらに分割テーブル１５Ｌ，１５Ｒに搭乗した運転者の重心位置が内蔵の圧力センサ（図示せず）で検出される。そしてこれらの検出信号と、図７に示す姿勢センサ１４からの検出信号が制御装置１３に供給されて同軸二輪車１０の走行が制御される。【０００９】
また、図９には、制御システムの構成をブロック図で示す。すなわちこの図９においては、上述の制御装置１３、及びその周辺回路を含む制御システムの構成をブロック図で示したものである。【００１０】
この図９において、各種スイッチ３０からの操作信号が中央制御装置３１に供給され、中央制御装置３１で左右の回転角度指令信号θｒｅｆ１，θｒｅｆ２が形成される。これらの回転角度指令信号θｒｅｆ１，θｒｅｆ２が、それぞれモータ制御装置３２Ｌ，３２Ｒに供給される。さらにこれらのモータ制御装置３２Ｌ，３２Ｒで形成されたモータ電流Ｉｍ１，Ｉｍ２がそれぞれモータ１２Ｌ，１２Ｒに供給される。そしてこれらのモータ１２Ｌ，１２Ｒの回転が減速器３３Ｌ，３３Ｒを介して車輪１１Ｌ，１１Ｒに伝達される。【００１１】
一方、モータ１２Ｌ，１２Ｒの回転角がそれぞれ検出器３４Ｌ，３４Ｒで検出される。この検出された回転角度信号θｍ１，θｍ２が、それぞれモータ制御装置３２Ｌ，３２Ｒに供給されると共に中央制御装置３１に供給され、回転角度指令信号θｒｅｆ１，θｒｅｆ２のフィードバック制御が行われる。さらに、分割テーブル１５Ｌ，１５Ｒに内蔵の圧力センサ３５と、ロール軸角度検出器（ＰＭ）２１からの検出信号が姿勢センサ１４を含む回路３６に供給され、ロール軸角度検出信号ＰＭと、形成されたテーブル姿勢検出信号θ０（θｒｏｌｌ，θｐｉｔｃｈ，θｙａｗ，ωｒｏｌｌ，ωｐｉｔｃｈ，ωｙａｗからなる）が制御装置１３に供給される。【００１２】
さらに図１０には、一輪モデルの制御装置の具体構成を模式的に示す。なお、実際の二輪車両では、テーブルのセンサは共通となる。また、図示のモデルで車輪に連結したモータ制御は各車輪で独立した制御装置により制御される。【００１３】
図１０において、テーブル１５に内蔵された圧力センサ（図示せず）からの圧力検出信号ＰＳ１，２，３，４と、ジャイロセンサや加速度センサからなる姿勢センサ１４からのテーブル姿勢検出信号θ０とが制御装置１３内の姿勢制御部３１に供給される。そしてこれらの検出信号ＰＳ１〜４及びθ０と、搭乗者等が発する外部からのテーブル姿勢指令信号θＲＥＦｐｉｔｃｈ，θＲＥＦｙａｗ，ωＲＥＦｐｉｔｃｈ，ωＲＥＦｙａｗとが演算され、算出された回転指令θｒｅｆがモータ制御部３２に供給される。【００１４】
さらに車輪１１とモータ１２とは減速機３３を介して接続され、モータ１２には回転角検出器３４が設けられる。そして、回転角検出器３４からのロータ回転角度位置信号θｍが制御装置１３内のモータ制御部３２に供給される。これにより、上述の回転指令θｒｅｆに応じて形成されるモータ１２への駆動電流がフィードバック制御され、車輪１１の駆動が安定化される。このようにして、車輪１１が安定に駆動されると共に、その駆動が圧力センサ（図示せず）からの圧力検出信号ＰＳ１〜４、姿勢センサからの検出信号θ０等によって制御される。【００１５】
また、図１１には、システムの相互の接続関係を示す。図１１において、圧力センサ３５からの圧力検出信号ＰＳ１〜４と、ハンドルレバー１６のロール軸角度器（ポテンショメータ）２１からのロール軸角度検出信号ＰＭが姿勢センサ回路３６に供給される。この姿勢センサ回路３６にはジャイロセンサ４１と加速度センサ４２が内蔵されている。これにより、姿勢センサ回路３６からは、圧力検出信号ＰＳ１〜４とロール軸角度検出信号ＰＭ及びテーブル姿勢検出信号θ０が取り出される。【００１６】
これらの圧力検出信号ＰＳ１〜４、ロール軸角度検出信号ＰＭ及びテーブル姿勢検出信号θ０が、制御装置１３内の中央制御装置４３に供給される。また、パワースイッチ１８からの操作信号が中央制御装置４３に供給される。これにより、中央制御装置４３では左右の車輪の回転指令θｒｅｆ１，θｒｅｆ２が算出され、モータ制御部３２Ｌ，３２Ｒに供給される。また、回転各検出器３４Ｌ，３４Ｒからの信号がモータ制御部３２Ｌ，３２Ｒに供給されて、モータ１２Ｌ，１２Ｒの駆動が行われる。【００１７】
さらに、バッテリ１７からの電力は電源回路４４に供給される。この電源回路４４からの例えば２４Ｖモータ用電源がモータ制御部３２Ｌ，３２Ｒに供給され、例えば５Ｖ制御用電源が姿勢センサ回路３６と中央制御装置４３に供給される。なお、電源回路４４には電源スイッチ４５が設けられて、各部への電源の供給が制御される。このようにして、モータ１２Ｌ，１２Ｒの駆動が行われ、これらのモータ１２Ｌ，１２Ｒにより車輪１１Ｌ，１１Ｒが駆動されて、同軸二輪車１０の走行が行われる。【００１８】
すなわち本発明の対象は、図７に示すような独立した車輪の夫々にモータを組込み、本体姿勢を検出してバランスを保つ制御構造としたことを特徴とする二輪車であって、この二輪車は、モータトルクを制御することにより走行制御する走行機構と制御装置を有し、ベースにはジャイロセンサと加速度センサを内蔵し、車輪に旋回トルクを与えることによりベースピッチ角度、ヨー角度を制御装置で定めた安定姿勢に保ちながら、本体を前進・後退・回転走行するよう車両を制御するものである。【００１９】
ところが、図７に示すような並行リンク構造によるロール軸回転自由度を有したことを特徴とする車両において、もしくは１輪、３輪以上の乗物にも適応する車両においては、倒立振子の原理で駆動する制御方法では勾配路面では静止することが出来ない。また、特許文献１，２に記載の技術でも勾配路面では静止することができず、勾配角に比例して速度を上げて走行してしまう。このため勾配路面では人の操作により静止する必要があり、さらに坂道で人が乗車しないときには自律で姿勢を保つことができない問題もあった。【００２０】
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、従来の装置では、勾配路面では静止することが出来ない。また、特許文献１，２に記載の技術でも勾配路面では静止することができず、勾配角に比例して速度を上げて走行してしまう。このため勾配路面では人の操作により静止する必要があり、さらに坂道で人が乗車しないときには自律で姿勢を保つことができなかったというものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このため本発明においては、サーボモータの制御系を倒立振子による制御と、モータ位置制御の制御系を二重に有し、ブレーキレバーによる制動と両立する制御を考案する。これにより、路面の傾きに依存することなく自律して姿勢を保ち静止することができる。したがって本発明は、勾配のある路面でも静止することのできる走行装置及びその制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、２、３の発明によれば、サーボモータの制御系を倒立振子による制御と、モータ位置制御の制御系を二重に有し、ブレーキレバーによる制動と両立する制御を行うことによって、路面の勾配に依存することなく自律して姿勢を保ち静止することができる。【００２３】
また、請求項１、４の発明によれば、通常の走行モードでの制御を良好に行うことができる。さらに、請求項１、５の発明によれば、非乗車時の牽引モードでの制御を良好に行うことができる。【００２４】
また、請求項１、６の発明によれば、モータトルクτ０と車輪の転がりトルクτ１が釣合うように制御を行うことによって、路面の勾配に依存することなく自律して姿勢を保ち静止することができる。【００２５】
また、請求項７、８、９の発明によれば、サーボモータの制御系を倒立振子による制御と、モータ位置制御の制御系を二重に有し、ブレーキレバーによる制動と両立する制御を行うことによって、路面の勾配に依存することなく自律して姿勢を保ち静止する制御方法を実現することができる。【００２６】
また、請求項７、１０の発明によれば、通常の走行モードでの制御を良好に行う制御方法を実現することができる。さらに、請求項７、１１の発明によれば、非乗車時の牽引モードでの制御を良好に行う制御方法を実現することができる。【００２７】
請求項７、１２の発明によれば、モータトルクτ０と車輪の転がりトルクτ１が釣合うように制御を行うことによって、路面の勾配に依存することなく自律して姿勢を保ち静止する制御方法を実現することができる。【００２８】
これによって、従来の装置では、勾配路面では静止することが出来ない。また、特許文献１，２に記載の技術でも勾配路面では静止することができず、勾配角に比例して速度を上げて走行してしまう。このため勾配路面では人の操作により静止する必要があり、さらに坂道で人が乗車しないときには自律で姿勢を保つことができかったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消する手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による走行装置及びその制御方法を適用した静止姿勢制御のための構成の一実施形態をブロック図である。
【図２】その説明のための図である。
【図３】その説明のための図である。
【図４】その説明のための図である。
【図５Ａ】その説明のための図である。
【図５Ｂ】その説明のための図である。
【図６】その動作の説明のためのフローチャート図である。
【図７Ａ】本発明の適用される走行装置の一実施形態を示す構成図である。
【図７Ｂ】本発明の適用される走行装置の一実施形態を示す構成図である。
【図８】その説明のための図である。
【図９】その説明のための図である。
【図１０】その説明のための図である。
【図１１】その説明のための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００…姿勢制御演算部、１０１…安定姿勢角度指令の値θＲＥＦｐｉｔｃｈ０の設定部、１０２…姿勢角速度指令の値ωＲＥＦｐｉｔｃｈの設定部、１０３，１０６…加算器、１０４，１０７…減算器、１０５，１０８…制御器、１０９…利得Ｋａｍｐのアンプ、１１０…モータ定数（Ｋｍ）、１１４…システム、１１９…演算器、１２０…スイッチ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
すなわち本発明の走行装置は、車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置であって、車輪を駆動するモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成する制御手段と、生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出する検出手段と、回転角度変化値から姿勢指令補正値を算出する姿勢指令補正値算出手段と、搭乗者が姿勢指令角度を入力する操作手段と、静止モードの選択スイッチと、搭乗者の有無を判定する判定手段とを有し、制御手段は、姿勢指令角度と姿勢指令補正値とに応じてモータトルクの算出を行い、選択スイッチで静止モードが選択されたときは、姿勢指令補正値を姿勢指令角度に加算する制御を行う。【００３２】
また、本発明の走行装置の制御方法は、車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置の制御方法であって、供給される回転指令に応じてモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成し、生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出し、操作手段に入力される姿勢指令角度と回転角度変化値から算出される姿勢指令補正値とに応じてモータトルクの算出を行い、静止モードが選択されたときは、姿勢指令補正値を姿勢指令角度に加算する制御を行う。【００３３】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１には、本発明による走行装置及びその制御方法を適用した静止姿勢制御のための構成の一実施形態をブロック図で示す。【００３４】
図１において、姿勢制御演算部１００には、例えば安定姿勢角度指令の値θＲＥＦｐｉｔｃｈ０の設定部１０１と、姿勢角速度指令の値ωＲＥＦｐｉｔｃｈの設定部１０２を有する。そして、設定部１０１からの値θＲＥＦｐｉｔｃｈ０が加算器１０３、減算器１０４を通じて制御器１０５に供給され、係数Ｋｐが乗算されて加算器１０６に供給される。また、設定部１０２からの値ωＲＥＦｐｉｔｃｈが減算器１０７を通じて制御器１０８に供給され、係数Ｋｄが乗算されて加算器１０６に供給される。これにより、加算器１０６からはモータトルク指令Ｔｒｅｆ［Ｎｍ］が取り出される。【００３５】
さらにモータトルク指令Ｔｒｅｆ［Ｎｍ］は、利得Ｋａｍｐのアンプ１０９に供給されてモータ電流Ｉｍ［Ａ］に変換され、モータに供給される。このモータはモータ定数（Ｋｍ）１１０で表される。これにより、モータ定数１１０からモータトルク出力Ｔｍ［Ｎｍ］が取り出される。このモータトルク出力Ｔｍ［Ｎｍ］は、搭乗者＋車両からなるシステム１１４に入力される。【００３６】
システム１１４からはテーブル姿勢θ０が検出され、このうちピッチ角速度ωｐｉｔｃｈは減算器１０７に供給されて値ωＲＥＦｐｉｔｃｈから減算され、ピッチ角度θｐｉｔｃｈは減算器１０４に供給されて値θＲＥＦｐｉｔｃｈから減算される。【００３７】
さらにシステム１１４からはタイヤ回転角度θｔが検出される。【００３８】
タイヤ回転角度θｔは演算器１１９に供給され、ゲインＫｉを乗じてθａｄｊが形成される。この値θａｄｊが、スイッチ１２０を通じて加算器１０３に供給され、設定部１０１からの安定姿勢角度指令の値θＲＥＦｐｉｔｃｈ０に加算される。【００３９】
そこで、上述の静止姿勢制御のための構成について、二輪車構造の角運動量と床圧及びＺＭＰ（Ｚｅｒｏ  Ｍｏｍｅｎｔ  Ｐｏｉｎｔ）におけるバランスを保つ姿勢力学を以下に説明する。【００４０】
図２に示すような各力点を表す図において、第ｉリンクの定義した点Ω（σ、φ）まわりの角運動量は、各リンクの重心位置座標を（ｘｉ、ｚｉ）とすると［数１］と計算できる。
【数１】
2009072215.tif 000003
【００４１】
また、全リンクの慣性力によるモーメントは
【数２】
2009072215.tif 000004
となる。【００４２】
次に、全リンクの重力によるモーメントを考えると、
【数３】
2009072215.tif 000005
となる。【００４３】
そこで、これらの和によりΩまわりのモーメントが［数４］で与えられる。
【数４】
2009072215.tif 000006
【００４４】
さらに、車輪の質量ｍ０の重力によるモーメントを除けば、モーメントは車輪軸まわりのモーメントとなる。これをＭａとおくと、
【数５】
2009072215.tif 000007
となる。【００４５】
また、Ｍａを用いて先ほどのΩまわりのモーメントＭΩを表せば次式となる。すなわち、Ｘ０＝０から次の［数６］になる。
【数６】
2009072215.tif 000008
【００４６】
一方、図３に示すように、ＺＭＰは床面上の点でモーメントＭΩがゼロの点と定義される。車輪軸の高さｈ、ＺＭＰの座標を（σｚｍｐ、−ｈ）として［数４］に代入すると
【数７】
2009072215.tif 000009
となる。【００４７】
この式をσｚｍｐについて解けば、ＺＭＰをリンク位置、加速度および重力により表すことができる。また［数６］にＺＭＰの座標を代入すると［数８］となる。
【数８】
2009072215.tif 000010
【００４８】
ここで、［数８］は車輪軸まわりモーメントのつり合いの式になっている。つまりＦは床反力および転がり摩擦力のベクトル、ＦＮは床反力、ＦＴは転がり摩擦力である。反力は実際にはタイヤ底に分布するが図では一点に作用する点として集約して表している。このように表す作用点はＺＭＰである。【００４９】
この式から車輪軸点周りのモーメントのつり合いを表すと
【数９】
2009072215.tif 000011
【数１０】
2009072215.tif 000012
を代入すると式９は式８と同じである。【００５０】
一方、車輪上の姿勢が安定する条件はσｚｍｐ＝０となる式９であればよいから、τ０＝−ＦＴ＊ｈが成立すれば姿勢を保てる。よってτ０＝ＦＴ＝０なる条件を満たす［数１１］の状態変数を制御することにより姿勢を安定にできる。
【数１１】
2009072215.tif 000013
【００５１】
以上の原理により、図４、図５に示すような勾配路面で、タイヤ接地点は図示のような位置となる。こうした接地状態で姿勢を保つには、ＺＭＰがタイヤ接地点となる関係にあれば良い。ここで、図４、図５のように傾いた場合には、モータトルクτ０によりＺＭＰが路面接地点となるようにすることにより姿勢を保つことができる。このようなモータ駆動トルクを図１の静止姿勢制御のための構成で発生する。【００５２】
すなわち、図４のように路面勾配でタイヤ接地点が重心ベクトル上にあるとき、このシステムは静止姿勢を保つことができる。図５は実際の車両が勾配路面上で、図１の制御によりタイヤ接地点上に重心位置を制御することにより、システムはバランスして静止状態を保つことができる。【００５３】
さらに、図６には、図１の構成で静止制御を行うための動作のフローチャートを示す。すなわち、図６に示す静止制御において、まずステップＳ１で制御パラメータを設定する。ここでは、システム重量により制御ゲインＫｐ，Ｋｉが設定される。次にステップＳ２で静止スイッチＳＷ１２０がオンか否か判断される。つまり静止制御が選択されているか否かが判断される。【００５４】
ステップＳ２で静止スイッチＳＷがオン（ＯＮ）のときは、ステップＳ４でスイッチオン時からのタイヤ回転角度変化値を読み込み、姿勢指令補正角度θａｄｊを算出する。さらに、ステップＳ５で姿勢指令角度を更新し、θＲＥＦｐｉｔｃｈ＝θＲＥＦｐｉｔｃｈ０＋θａｄｊとする。【００５５】
また、ステップＳ２で静止スイッチＳＷがオフ（ＯＦＦ）のときは、ステップＳ６で姿勢指令補正角度θａｄｊを０とする。従ってθＲＥＦｐｉｔｃｈ＝θＲＥＦｐｉｔｃｈ０となる。さらにステップＳ７で姿勢制御演算を行い、ステップＳ８でモータトルク指令Ｔｒｅｆを出力する。そしてステップＳ９で姿勢変化が起こり、ステップＳ１に戻る。【００５６】
従って、上述の実施形態において、サーボモータの制御系を倒立振子による制御と、モータ位置制御の制御系を二重に有し、ブレーキレバーによる制動と両立する制御を考案する。これにより、路面の勾配に依存することなく自律して姿勢を保ち静止することができる。したがって本発明は、勾配のある路面でも静止することのできる走行装置及びその制御方法を提供することができる。【００５７】
こうして本発明の走行装置によれば、車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置であって、車輪を駆動するモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成する制御手段と、生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出する検出手段と、回転角度変化値から姿勢指令補正値を算出する姿勢指令補正値算出手段と、搭乗者が姿勢指令角度を入力する操作手段と、静止モードの選択スイッチと、搭乗者の有無を判定する判定手段とを有し、制御手段は、操作手段に入力される姿勢指令角度と姿勢指令補正値算出手段で算出された姿勢指令補正値とに応じてモータトルクの算出を行い、選択スイッチで静止モードが選択されたときは、姿勢指令補正値を姿勢指令角度に加算する制御を行うことにより、路面の勾配に依存することなく自律して姿勢を保ち静止することができる。【００５８】
また、本発明の走行装置の制御方法によれば、車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置の制御方法であって、供給される回転指令に応じてモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成し、生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出し、回転角度変化値から姿勢指令補正値を算出し、操作手段に入力される姿勢指令角度と算出された姿勢指令補正値とに応じてモータトルクの算出を行い、静止モードが選択されたときは、姿勢指令角度と姿勢指令補正値とを加算する制御を行うことにより、路面の勾配に依存することなく自律して姿勢を保ち静止する制御方法を実現することができる。【００５９】
なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【図１】
2009072215.tif 000014
【図２】
2009072215.tif 000015
【図３】
2009072215.tif 000016
【図４】
2009072215.tif 000017
【図５Ａ】
2009072215.tif 000018
【図５Ｂ】
2009072215.tif 000019
【図６】
2009072215.tif 000020
【図７Ａ】
2009072215.tif 000021
【図７Ｂ】
2009072215.tif 000022
【図８】
2009072215.tif 000023
【図９】
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【図１０】
2009072215.tif 000025
【図１１】
2009072215.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月24日(2008.12.24)
【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】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置であって、
車輪を駆動するモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成する制御手段と、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出する検出手段と、
前記回転角度変化値から姿勢指令補正値を算出する姿勢指令補正値算出手段と、を有し、
前記制御手段は、姿勢指令角度と前記姿勢指令補正値とに応じて前記モータトルクの算出を行う
ことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
前記姿勢指令角度を入力する操作手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項３】
静止モードの選択スイッチを更に有し、
前記制御手段は、前記選択スイッチで静止モードが選択されたときは、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項４】
静止モードの選択スイッチを更に有し、
前記制御手段は、前記選択スイッチで静止モードが選択されていないときは、前記姿勢指令補正値を０と設定する
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算することにより、前記モータトルクと前記車輪の転がりトルクが釣合うように制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項６】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置の制御方法であって、
供給される回転指令に応じてモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成し、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出し、
姿勢指令角度と前記回転角度変化値から算出される姿勢指令補正値とに応じて前記モータトルクの算出を行い、
静止モードが選択されたときは、前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする走行装置の制御方法。
【請求項７】
静止モードが選択されていないときは、前記姿勢指令補正値を０と設定する
ことを特徴とする請求項6記載の走行装置の制御方法。
【請求項８】
前記姿勢指令補正値を前記姿勢指令角度に加算することにより、前記モータトルクと前記車輪の転がりトルクが釣合うように制御を行う
ことを特徴とする請求項6記載の走行装置の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【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】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置であって、
車輪を駆動するモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成する制御手段と、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出する検出手段と、
前記回転角度変化値から姿勢指令補正角度を算出する姿勢指令補正値算出手段と、を有し、
前記制御手段は、姿勢指令角度と前記姿勢指令補正角度とに応じて前記モータトルクの算出を行う
ことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
前記姿勢指令角度を入力する操作手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項３】
静止制御を選択するための静止スイッチを更に有し、
前記制御手段は、
前記静止スイッチがオンされ前記静止制御が選択されたときは、前記姿勢指令補正角度を前記姿勢指令角度に加算する制御を行い、
前記静止スイッチがオフされ前記静止制御が選択されていないときは、前記姿勢指令補正角度を０と設定する
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記姿勢指令補正角度を前記姿勢指令角度に加算することにより、前記モータトルクと前記車輪の転がりトルクが釣合うように制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の走行装置。
【請求項５】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置の制御方法であって、
供給される回転指令に応じてモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成し、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出し、
姿勢指令角度と前記回転角度変化値から算出される姿勢指令補正角度とに応じて前記モータトルクの算出を行い、
静止制御が選択されたときは、前記姿勢指令補正角度を前記姿勢指令角度に加算する制御を行う
ことを特徴とする走行装置の制御方法。
【請求項６】
前記静止制御が選択されていないときは、前記姿勢指令補正角度を０と設定する
ことを特徴とする請求項５記載の走行装置の制御方法。
【請求項７】
前記姿勢指令補正角度を前記姿勢指令角度に加算することにより、前記モータトルクと前記車輪の転がりトルクが釣合うように制御を行う
ことを特徴とする請求項５記載の走行装置の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月12日(2010.5.12)
【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】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置であって、
車輪を駆動するモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成する制御手段と、
静止制御を選択するための静止スイッチと、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出する検出手段と、
前記回転角度変化値から姿勢指令補正角度を算出する姿勢指令補正値算出手段と、を有し、
前記制御手段は、姿勢指令角度と前記姿勢指令補正角度とに応じて前記モータトルクの算出を行い、前記静止スイッチがオンされ前記静止制御が選択されたときは、前記姿勢指令補正角度を前記姿勢指令角度に加算する制御を行い、前記静止スイッチがオフされ前記静止制御が選択されていないときは、前記姿勢指令補正角度を０と設定する
ことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置であって、
車輪を駆動するモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成する制御手段と、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出する検出手段と、
前記回転角度変化値から姿勢指令補正角度を算出する姿勢指令補正値算出手段と、を有し、
前記制御手段は、姿勢指令角度と前記姿勢指令補正角度とに応じて前記モータトルクの算出を行い、前記姿勢指令補正角度を前記姿勢指令角度に加算することにより、前記モータトルクと前記車輪の転がりトルクが釣合うように制御を行う
ことを特徴とする走行装置。
【請求項３】
車輪の駆動を制御しながら走行を行う走行装置の制御方法であって、
供給される回転指令に応じてモータトルクを算出してモータトルク指令信号を生成し、
前記生成されたモータトルク指令信号によって駆動される車輪駆動系の回転角度変化値を検出し、
供給される姿勢指令角度と前記回転角度変化値から算出される姿勢指令補正角度とに応じて前記モータトルクの算出を行い、
静止制御が選択されたときは、前記姿勢指令補正角度を前記姿勢指令角度に加算する制御を行い、前記静止制御が選択されていないときは、前記姿勢指令補正角度を０と設定する
ことを特徴とする走行装置の制御方法。
【国際調査報告】
2009072215.tif 000027
2009072215.tif 000028
2009072215.tif 000029
2009072215.tif 000030