(57)【要約】【課題】搭乗者が予期しない台車の唐突な動作変更を防止し安全性を向上させること。【解決手段】倒立台車は、台車の倒立状態を維持する倒立制御を行うと共に、台車の旋回を禁止する制御を行う旋回禁止モードを有する制御手段と、台車に対して付加される旋回方向への力を検出する旋回力検出手段と、を備える。制御手段は、旋回禁止モード中において、旋回力検出手段により検出された旋回方向の力をキャンセルするように、駆動手段を制御する旋回キャンセル制御を実行し、旋回キャンセル制御の実行中において、旋回力検出手段により検出された旋回方向の力が第１所定値以上であると判定した場合、報知手段を用いて、台車に旋回方向の力が付加されている旨の報知を行い、旋回力検出手段により検出された旋回方向の力が第１所定値よりも大きい第２所定値以上であると判定した場合、倒立制御を停止する。【選択図】図３
2018111446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者が搭乗する台車と、
前記台車の車輪を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記台車の倒立状態を維持する倒立制御を行うと共に、前記台車の旋回を禁止する制御を行う旋回禁止モードを有する制御手段と、
外部から前記台車に対して付加される旋回方向への力を検出する旋回力検出手段と、
前記搭乗者に対して報知を行う報知手段と、
を備える倒立台車であって、
前記制御手段は、
前記旋回禁止モード中において、前記旋回力検出手段により検出された旋回方向の力をキャンセルするように、前記駆動手段を制御する旋回キャンセル制御を実行し、
前記旋回キャンセル制御の実行中において、前記旋回力検出手段により検出された旋回方向の力が第１所定値以上であると判定した場合、前記報知手段を用いて、前記搭乗者に対して、前記台車に前記旋回方向の力が付加されている旨の報知を行い、前記旋回力検出手段により検出された旋回方向の力が第１所定値よりも大きい第２所定値以上であると判定した場合、前記倒立制御を停止する、
ことを特徴とする倒立台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗者が搭乗する台車の倒立状態を維持する倒立制御を行う倒立台車に関する。
【背景技術】
【０００２】
台車の旋回を禁止する制御を行う旋回禁止モードを有する倒立台車が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０５５７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記倒立台車は、例えば、旋回禁止モード中に、外部から台車に対して大きな旋回方向の力が付加された場合、搭乗者の意図に反して、倒立制御を停止する虞がある。この場合、搭乗者にとっては、予期しない台車の唐突な動作変更になり得る。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、搭乗者が予期しない台車の唐突な動作変更を防止し、安全性を向上させることができる倒立台車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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
搭乗者が搭乗する台車と、
前記台車の車輪を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記台車の倒立状態を維持する倒立制御を行うと共に、前記台車の旋回を禁止する制御を行う旋回禁止モードを有する制御手段と、
外部から前記台車に対して付加される旋回方向への力を検出する旋回力検出手段と、
前記搭乗者に対して報知を行う報知手段と、
を備える倒立台車であって、
前記制御手段は、
前記旋回禁止モード中において、前記旋回力検出手段により検出された旋回方向の力をキャンセルするように、前記駆動手段を制御する旋回キャンセル制御を実行し、
前記旋回キャンセル制御の実行中において、前記旋回力検出手段により検出された旋回方向の力が第１所定値以上であると判定した場合、前記報知手段を用いて、前記搭乗者に対して、前記台車に前記旋回方向の力が付加されている旨の報知を行い、前記旋回力検出手段により検出された旋回方向の力が第１所定値よりも大きい第２所定値以上であると判定した場合、前記倒立制御を停止する、
ことを特徴とする倒立台車
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、搭乗者が予期しない台車の唐突な動作変更を防止し、安全性を向上させることができる倒立台車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る倒立台車の概略的な構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る倒立台車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る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４】本発明の一実施形態に係る倒立台車の制御方法のフローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る倒立台車の概略的な構成を示す概略図である。
本実施形態に係る倒立台車１は、例えば、倒立状態を維持しつつ、搭乗者の重心移動に応じて所望の走行を行う。
【００１０】
倒立台車１は、例えば、搭乗者が搭乗する台車２と、台車２に設けられ搭乗者が操作する操作ハンドル３と、台車２に回転可能に設けられた一対の車輪４と、を備えている。
【００１１】
台車２の上面には、搭乗者の両足が乗るステップ部２１が前後方向へ傾斜可能に設けられている。台車２の左右側面には、車輪４が回転可能に夫々設けられている。操作ハンドル３は、例えば、台車２の前方側かつ中央付近に前後方向へ傾斜可能に設けられている。
【００１２】
図２は、本実施形態に係る倒立台車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係る倒立台車１は、姿勢センサ５と、左右一対の回転センサ６と、左右一対の車輪駆動ユニット７と、制御装置８と、搭乗者に対して報知を行う報知装置９と、を備えている。
【００１３】
姿勢センサ５は、台車２のステップ部２１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、ヨー角度、ヨー角速度、ヨー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台車２のステップ部２１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台車２のステップ部２１のロール角度（傾斜角度）を検出することができる。
【００１４】
姿勢センサ５は、制御装置８に接続されており、検出した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、加速度センサ、角度センサなどにより構成されている。
【００１５】
各回転センサ６は、台車２に設けられた車輪４の回転数、回転角度、回転速度、回転加速度等の回転情報を検出する。回転センサ６は、例えば、エンコーダである。回転センサ６は、制御装置８に接続されており、検出した回転情報を制御装置８に対して出力する。
【００１６】
各車輪駆動ユニット７は、駆動手段の一具体例である。各車輪駆動ユニット７は、台車２に回転可能に設けられた各車輪４を夫々駆動することで、台車２を走行させる。各車輪駆動ユニット７は、例えば、モータ７１と、モータ７１を駆動する駆動回路７２と、モータ７１の回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア７３などによって構成することができる。駆動回路７２は、例えば、モータドライバＩＣ（Integrated Circuit）やＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）などである。各車輪駆動ユニット７は、制御装置８に接続されており、制御装置８からの制御信号（回転指令値）に応じて、各車輪４を駆動する。
【００１７】
制御装置８は、台車２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を制御して、各車輪４の回転を制御する。また、制御装置８は、姿勢センサ５により検出された台車２の姿勢情報と、回転センサ６により検出された各車輪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。
【００１８】
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により検出された台車２のステップ部２１のピッチ角度に応じて、各車輪駆動ユニット７を介して各車輪４の回転を制御することで、台車２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により検出された台車２のステップ部２１のロール角度に応じて、各車輪駆動ユニット７を制御して左右車輪間で回転数差を生じさせ、台車２を左旋回又は右旋回させる。
【００１９】
さらに、制御装置８は、例えば、姿勢センサ５により検出された台車２のステップ部２１のピッチ角度に所定の制御ゲインを乗算して、各車輪４の回転トルクを算出する。そして、制御装置８は、算出した回転トルクが各車輪４に生じるように、各車輪駆動ユニット７を制御する。
【００２０】
これにより、制御装置８は、台車２が傾斜している方向へ各車輪４を回動させ、台車２の重心位置を各車輪４の車軸を通る鉛直線上へ戻すような倒立制御を行う。また、制御装置８は、各車輪４に対して適切な回転トルクを夫々付加することで、台車２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、右旋回等の台車２の移動制御を行うことができる。
【００２１】
なお、制御装置８は、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）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ８ｂ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）８ｃ、など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。ＣＰＵ８ａ、メモリ８ｂ、及びインターフェイス部８ｃは、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る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。本実施形態に係る制御装置８は、上述した台車２の倒立状態を維持する倒立制御を行う制御部８１と、外部からの台車２に対して付加される旋回方向への力（以下、旋回力）を検出する旋回力検出部８２と、を有している。
【００２３】
制御部８１は、制御手段の一具体例である。制御部８１は、上述した倒立制御を行うと共に、台車２の旋回を禁止する制御を行う旋回禁止モードを有している。
【００２４】
旋回力検出部８２は、旋回力検出手段の一具体例である。旋回力検出部８２は、台車２に対して付加される旋回力を検出する。例えば、旋回力検出部８２は、各車輪駆動ユニット７のモータ７１の負荷量を示す該モータ７１のｑ軸電流（駆動電流）を検出する。旋回力検出部８２は、検出した各モータ７１のｑ軸電流の差分に基づいて、外部からの台車２に対して直接、あるいは操作ハンドルなどを介して台車２に付加される旋回力を検出する。旋回力検出部８２は、検出した旋回力を制御部８１に出力する。
【００２５】
例えば、台車２あるいは操作ハンドルには、搭乗者などが意図的に制御部８１を旋回禁止モードに切替えるためのモードスイッチ１１が設けられている。制御部８１は、モードスイッチ１１からのモード信号に応じて、旋回禁止モードとなる。なお、台車２の旋回速度が０に設定されたときに、制御部８１は旋回禁止モードになってもよい。
【００２６】
制御部８１は、旋回禁止モード中において、旋回力検出部８２から出力される旋回力をキャンセルするように、各車輪駆動ユニット７を制御する旋回キャンセル制御を実行する。例えば、搭乗者が意図的に、倒立台車１が旋回しない旋回禁止モードに設定している時、第３者が倒立台車１の位置調整などのために、外部から台車２に対して旋回力を付加することもある。この場合でも、制御部８１は、その付加された旋回力をキャンセルするように、各車輪駆動ユニット７を制御するため、台車２の旋回を禁止できる。
また、制御部８１は、旋回禁止モード中において、姿勢センサ５により検出された台車のヨー角速度が所定角速度以上になったと判断すると、倒立制御を停止する。
【００２７】
報知装置９は、報知手段の一具体例である。報知装置９は、制御部８１からの報知信号に応じて、搭乗者に対して報知を行う。報知装置９は、例えば、音を出力するスピーカ、警告灯を点灯／点滅させるライト、台車２や操作ハンドル３などを振動させる振動装置、警告表示を行うディスプレイなどで構成されている。
【００２８】
ところで、従来の倒立台車は、例えば、旋回禁止モード中に、外部から台車に対して大きな旋回力が付加された場合、搭乗者の意図に反して、倒立制御を停止する虞がある。例えば、第３者が倒立台車の位置調整などのために、台車に対して大きな旋回力を付加し、台車２が旋回禁止モードであるにもかかわらず実際に旋回すると、倒立台車はその旋回を異常状態と判断し倒立制御を停止する。この場合、搭乗者にとっては、予期しない台車の唐突な動作変更になる。
【００２９】
これに対し、本実施形態に係る倒立台車１において、制御装置８の制御部８１は、旋回キャンセル制御の実行中において、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第１所定値以上であると判定した場合、報知装置９を用いて、搭乗者に対して、台車２に旋回力が掛かっている旨の報知を行う。これにより、旋回禁止モード中に台車２に旋回力が付加され旋回をキャンセルする旋回キャンセル制御を実行し、その旋回力が第１所定値以上となり、ある程度大きくなった場合に、台車２に旋回力が付加されている旨を報知できる。このため、旋回禁止状態を維持し易い。例えば、台車２に旋回力を付加する第三者などは、この報知によって、過大な旋回力を付加していることを認識でき、倒立制御が停止しないように、力の入れ具合を調整しつつ、倒立台車１の位置修正を行うことができる。
【００３０】
さらに、制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第１所定値よりも大きい第２所定値以上であると判定した場合、倒立制御を停止する。これにより、上記旋回力の報知を行ってもさらに大きな旋回力が付加されると倒立制御を停止するが、倒立制御の停止前に上記旋回力の報知を行っている。この報知によって、搭乗者は、この倒立制御の停止を事前に予測できる。すなわち、搭乗者の予期しない台車２の唐突な動作変更を防止し、安全性を向上させることができる。
【００３１】
図４は、本実施形態に係る倒立台車の制御方法のフローの一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す制御処理は、例えば、所定時間毎に繰返し実行される。
【００３２】
制御装置８の制御部８１は、モードスイッチ１１からのモード信号に応じて、旋回禁止モードに切替わるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００３３】
制御部８１は、旋回禁止モードに切替わると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、旋回キャンセル制御の実行する（ステップＳ１０２）。制御部８１は、旋回キャンセル制御において、旋回力検出部８２から出力される旋回力をキャンセルするように、各車輪駆動ユニット７を制御する。
【００３４】
制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第１所定値以上であるか否を判定する（ステップＳ１０３）。制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第１所定値以上であると判定すると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、報知装置９に対して報知信号を送信する。報知装置９は、制御部８１からの報知信号に応じて、搭乗者に対して、台車２に旋回力が付加されている旨の報知を行う（ステップＳ１０４）。一方、制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第１所定値以上でないと判定すると（ステップＳ１０３のＮＯ）、本制御処理を終了する。
【００３５】
制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第２所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第２所定値以上であると判定すると（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、各車輪駆動ユニット７を制御して、倒立制御を停止する（ステップＳ１０６）。一方、制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第２所定値以上でないと判定すると（ステップＳ１０５のＮＯ）、本制御処理を終了する。例えば、上記第１及び第２所定値は、搭乗者等によって予めメモリ８ｂに設定されている。
【００３６】
以上、本実施形態に係る倒立台車１において、制御装置８の制御部８１は、旋回キャンセル制御の実行中において、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第１所定値以上であると判定した場合、報知装置９を用いて、搭乗者に対して、台車２に旋回力が付加されている旨の報知を行う。さらに、制御部８１は、旋回力検出部８２により検出された旋回力が第１所定値よりも大きい第２所定値以上であると判定した場合、倒立制御を停止する。これにより、上記旋回力の報知を行ってもさらに大きな旋回力が付加されると倒立制御を停止するが、倒立制御の停止前に上記旋回力の報知を行っている。この報知によって、搭乗者は、この倒立制御の停止を事前に予測できる。すなわち、搭乗者の予期しない台車２の唐突な動作変更を防止し、安全性を向上させることができる。
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
１  倒立台車、２  台車、３  操作ハンドル、４  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  報知装置、１１  モードスイッチ、２１  ステップ部、７１  モータ、７２  駆動回路、７３  減速ギア、８１  制御部、８２  旋回力検出部
【図１】
2018111446.tif 000003
【図２】
2018111446.tif 000004
【図３】
2018111446.tif 000005
【図４】
2018111446.tif 000006