(57)【要約】【課題】搭乗者をより安全な状態で、倒立型移動体の継続利用が可能な警告方法を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る倒立型移動体の警告方法は、倒立状態を維持しつつ、モータ３１Ｒ、３１Ｌを駆動して走行を行う倒立型移動体１０の警告方法であって、モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転情報を検出するステップと、モータ３１Ｒ、３１Ｌのトルク情報を検出するステップと、モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転情報及びトルク情報と、予め設定されたモータ３１Ｒ、３１Ｌの回転情報及びトルク情報の値と倒立型移動体１０の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、倒立型移動体１０の動作状態を推定するステップと、推定した倒立型移動体１０の動作状態が予め想定した動作状態を超えている場合、モータ３１Ｒ、３１Ｌの出力を制限し、搭乗者への警告を行うステップと、を備える。【選択図】図５
2015093644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
倒立状態を維持しつつ、モータを駆動して走行を行う倒立型移動体の警告方法であって、
前記モータの回転情報を検出するステップと、
前記モータのトルク情報を検出するステップと、
前記モータの回転情報及びトルク情報と、予め設定された前記モータの回転情報及びトルク情報の値と前記倒立型移動体の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、前記倒立型移動体の動作状態を推定するステップと、
推定した前記倒立型移動体の動作状態が予め想定した動作状態を超えている場合、前記モータの出力を制限し、搭乗者への警告を行うステップと、
を備える倒立型移動体の警告方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立型移動体の警告方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、倒立型移動体においては小型・軽量化を追求することが重要な要素となっており、とりわけ、バッテリーの小型・軽量化が図られている。このような小型・軽量化され制限された容量のバッテリーを用いて十分な駆動力を確保するためには、例えば、倒立型移動体の動作状態を推定し、推定した動作状態に応じて制御方法の切替、警告などを行うことが重要となっている。
【０００３】
これに対し、走行速度及び操作ハンドルの傾動の角速度に基づいて警告の要否を判断する倒立型移動体が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４４５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の倒立型移動体は、当該倒立型移動体の走行状態を制限しておらず、警告状態での走行維持も可能である。その結果、倒立型移動体を継続利用できない状態（バッテリー切れ）になる可能性がある。
【０００６】
ここで、倒立型移動体の制御系は、図６に例示すように、安全性を確保するために二重化されている。つまり、倒立型移動体の制御系は、第１の電池１０１、第１の制御部１０２、第１の右側モータ１０３及び第１の左側モータ１０４を有する０系と、第２の電池２０１、第２の制御部２０２、第２の右側モータ２０３及び第２の左側モータ２０４を有する１系と、を備えている。
【０００７】
このような制御系において、倒立型移動体の小型・軽量化を実現するために、潤沢なバッテリーを搭載することは控えたい。しかし、出力トルクが仕様に対して十分でない場面（主として、低温時、段差・坂道時（瞬発性）といった出力トルクが多く必要となる場面や片系システムになった場合）が想定される。その背反を解決し、小型・軽量、且つ十分な出力を確保するには、倒立型移動体が持つ性能限界まで搭乗者の要求に応じた走行を実現する必要がある。しかし、性能限界に近い領域で頻繁に使用すると、バッテリー切れなどの虞があるため、搭乗者に対して警告する必要がある。
【０００８】
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、搭乗者をより安全な状態で、倒立型移動体の継続利用が可能な警告方法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】
【０００９】
本発明の一形態に係る倒立型移動体の警告方法は、倒立状態を維持しつつ、モータを駆動して走行を行う倒立型移動体の警告方法であって、前記モータの回転情報を検出するステップと、前記モータのトルク情報を検出するステップと、前記モータの回転情報及びトルク情報と、予め設定された前記モータの回転情報及びトルク情報の値と前記倒立型移動体の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、前記倒立型移動体の動作状態を推定するステップと、推定した前記倒立型移動体の動作状態が予め想定した動作状態を超えている場合、前記モータの出力を制限し、搭乗者への警告を行うステップと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、搭乗者をより安全な状態で、倒立型移動体の継続利用が可能な警告方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【図２】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の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】回転数、トルク指令信号、及び、倒立型移動体の動作状態の所定関係を示すマップ情報の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の警告方法のフローを示す図である。
【図６】一般的な倒立型移動体の制御系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。図１は、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。本実施の形態に係る倒立型移動体１０は、倒立状態を維持しつつ搭乗者の重心移動に応じて、前後進、左右旋回、加減速などの走行を行うことができる小型軽量の同軸二輪車として構成されている。倒立型移動体１０は、車両本体１と、車両本体１に回転可能に連結された左右一対の車輪２Ｒ、２Ｌと、車両本体１に操作可能に設けられた操作ハンドル４と、車両本体１に設けられ搭乗者が搭乗可能な左右一対のステップ部６Ｒ、６Ｌと、を備えている。
【００１３】
操作ハンドル４は、これを前後方向に傾けることによって、倒立型移動体１０の前進又は後退操作が実行され、ロール方向（左右方向）へ傾けることによって、倒立型移動体１０の旋回操作が実行される操作部である。
【００１４】
車両本体１は、操作ハンドル４をロール方向へ回転自在に支持する。また、一対の車輪２Ｒ、２Ｌは、車両本体１の走行方向と直交する方向の両側において同軸上に配置されると共に当該車両本体１に回転自在に支持されている。
【００１５】
車両本体１の上面には、操作ハンドル４の左右両側に一対のステップ部６Ｒ、６Ｌが設けられている。各ステップ部６Ｒ、６Ｌは、搭乗者が片足ずつ乗せて搭乗するステップである。
【００１６】
車両本体１は、例えば、互いに平行をなして上下に配置された車体上部材及び車体下部材と、互いに平行をなして左右に配置されると共に車体上部材及び車体下部材と回動可能に連結された一対の側面部材と、を有する平行リンク機構として構成されている。なお、上述した倒立型移動体１０の構成は一例であり、これに限らず、例えば、操作ハンドル４を有しない構成でもよく、倒立状態を維持しつつ搭乗者の重心移動に応じて走行する任意の移動体に適用可能である。
【００１７】
図２は、本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成の一例を示すブロック図である。なお、図２の例では、説明を簡潔にするために、一つの系の制御系を示している。但し、制御系を多重系にしても同様に実施できる。
本実施の形態１に係る倒立型移動体１０は、左右一対の車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌと、制御装置５と、左右一対のステップセンサ７Ｒ、７Ｌと、角度検出センサ８と、バッテリー９と、左右一対の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌと、姿勢センサユニット１２と、左右一対の回転センサ１３Ｒ、１３Ｌと、を備えている。
【００１８】
各ステップセンサ７Ｒ、７Ｌは、例えば、各ステップ部６Ｒ、６Ｌに夫々設けられ、重量センサにより構成されている。各ステップセンサ７Ｒ、７Ｌは、各重量センサを用いて各ステップ部６Ｒ、６Ｌの夫々に搭乗者の足が乗っているか否かを検出し、足が乗っている場合に足検知信号を制御装置５に対して夫々供給する。
【００１９】
車両本体１の各側面部材には、車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌが夫々取り付けられている。各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌは、各車輪２Ｒ、２Ｌを独立して回転駆動することができる。各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌは、例えば、車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌと、その各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア３２Ｒ、３２Ｌと、によって夫々構成することができる。各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌは、倒立型移動体１０が減速状態（制動状態）のとき回生電力を生成し出力する。各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌにより出力された回生電力は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌや制御装置５に設けられた内部抵抗などにより消費される。
【００２０】
車両本体１には、操作ハンドル４の操作量（回動量）を検出するための角度検出センサ８が取り付けられている。角度検出センサ８としては、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。
【００２１】
操作ハンドル４の基部には、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌ、制御装置５、その他の電子機器、電気装置等に対して電力を供給するバッテリー９が設けられている。バッテリー９には、例えば、小型・軽量化されたリチウムイオンバッテリーが用いられている。
【００２２】
車両本体１の車体上部材には、一対の車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌ等を駆動する一対の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌが内蔵されている。また、車両本体１の車体下部材には、車両本体１や操作ハンドル４等の姿勢を検出してそれらの検出信号を出力する姿勢センサユニット１２と、一対の車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌ等を駆動制御するためのトルク指令信号（トルク情報の一具体例）を出力する制御装置５と、が設けられている。
【００２３】
各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌには、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数、回転角速度、回転角加速度などの回転情報を検出する回転センサ１３Ｒ、１３Ｌが夫々設けられている。各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌは、検出した各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転情報を制御装置５に対して出力する。
【００２４】
制御装置５は、姿勢センサユニット１２からの検出信号、角度検出センサ８からの検出信号、各ステップセンサ７Ｒ、７Ｌから足検出信号、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌからの回転情報等に基づいて所定の演算処理を実行し、必要なトルク指令信号を各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌを介して各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対して出力する。また、制御装置５が、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌを制御することで、倒立型移動体１０は倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う。
【００２５】
制御装置５は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路５ａと、プログラムメモリ、データメモリ、その他のＲＡＭ、ＲＯＭ等を有する記憶装置５ｂと、を備えている。
【００２６】
制御装置５には、バッテリー９と一対の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌが接続されている。各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌは、制御装置から出力されるトルク指令信号に応じた駆動電流を各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに出力する。各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌは、各車輪２Ｒ、２Ｌの回転速度や回転方向等を独立して制御するもので、これらに各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌが個別に接続されている。
【００２７】
姿勢センサユニット１２は、倒立型移動体１０の走行時における車両本体１の傾斜角度、傾斜角速度、傾斜角加速度などの傾斜情報を検出する。姿勢センサユニット１２は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサなどから構成されている。搭乗者が操作ハンドル４を前方または後方に傾けると、各ステップ部６Ｒ、６Ｌが同方向に傾くことになるが、この姿勢センサユニット１２は、かかる傾斜に対応した傾斜情報を検出する。
【００２８】
制御装置５は、姿勢センサユニット１２によって検出された傾斜情報に応じて、操作ハンドル４の傾斜方向に倒立型移動体１０が移動するように、車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌを駆動制御する。このように搭乗者は、その重心移動により各ステップ部６Ｒ、６Ｌを傾斜させることで、倒立型移動体１０を前進又は後進させることができる。
【００２９】
ところで、上述のように、倒立型移動体においては小型・軽量化を図ることが重要となっており、とりわけ、バッテリーの小型・軽量化が積極的に図られている。このような小型・軽量化され限られた容量のバッテリーを用いて十分な駆動力を確保するためには、倒立型移動体の動作状態を網羅的に推定することが特に重要となる。これは、倒立型移動体の動作状態を網羅的に推定し、その推定した動作状態に応じて、バッテリー９の省力化に繋がる高精度な制御や警告を行うことが可能となるからである。これに対し、本実施の形態に係る制御装置５は、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定し、その推定した動作状態に応じて車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌを制御することで、搭乗者に対して警告することができる。
【００３０】
図３は、本実施の形態に係る制御装置５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制御装置５は、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定し、その推定した動作状態が予め想定した動作状態を超えるか否かを判定する状態推定部５１と、上述した倒立状態を維持しつつ、状態推定部５１の判定結果に基づいて所望の走行を行うための各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対するトルク情報を生成する倒立制御部５２と、を有している。
【００３１】
状態推定部５１は、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転情報と、倒立制御部５２により生成されたトルク情報と、予め設定された車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌの回転情報及びトルク情報と倒立型移動体１０の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定する。そして、状態推定部５１は、推定した動作状態が予め想定した動作状態を超えるか否かを判定する。
【００３２】
状態推定部５１は、例えば、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転情報と、倒立制御部５２により生成されたトルク情報と、の座標位置（回転情報、トルク情報）が、マップ情報の２次元座標系に予め設定されたどの領域内にあるかを判定する。なお、マップ情報の２次元座標系には、倒立型移動体１０の動作状態に対応させた領域が詳細に設定されている。
【００３３】
そして、状態推定部５１は、その判定した領域に対応する動作状態を、倒立型移動体１０の現在の動作状態と推定し、推定した動作状態が、出力性能限界ギリギリを継続して利用している、又は力行動作状態と回生動作状態とを継続的に行き来しているか否かを判定する。
【００３４】
さらに、状態推定部５１は、推定した動作状態が、出力性能限界ギリギリを継続して利用している、又は力行動作状態と回生動作状態とを継続的に行き来していると判定すると、車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌの性能領域を小さくする。これにより、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定でき、推定した動作状態に応じて、バッテリー９の省力化に繋がる高精度な制御や警告を行うことができる。
【００３５】
本実施の形態においては、回転情報として、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数を用いているが、これに限らず、例えば、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転角速度を用いてもよい。また、回転情報として、左右車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数の平均値を用いているが、何れか一方の各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数を代表値として用いてもよい。
【００３６】
本実施の形態においては、トルク情報として、制御装置５の倒立制御部５２から各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌに出力されるトルク指令信号を用いているが、これに限らず、例えば、トルク指令信号に応じて各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌから各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに出力される駆動電流を用いてもよい。さらに、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌに駆動トルクを検出するトルクセンサを設け、このトルクセンサにより検出されたトルク値をトルク情報として用いてもよい。トルク情報として、各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌに出力されるトルク指令信号の平均値を用いているが、何れか一方の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌに出力されるトルク指令信号を代表値として用いてもよい。
【００３７】
マップ情報は、例えば、図４に示す如く、Ｘ軸を回転数とし、Ｙ軸をトルク指令信号とした２次元座標系として設定されている。さらに、この２次元座標系には、倒立型移動体１０の動作状態を示す領域が夫々設定されている。マップ情報は、例えば、記憶装置５ｂに予め記憶されており、状態推定部５１は、記憶装置５ｂからマップ情報を読出し、倒立型移動体１０の動作状態の推定を行う。ユーザは、記憶装置５ｂのマップ情報を入力装置などを介して任意に設定変更可能となっている。
【００３８】
ここで、マップ情報に設定された各領域について詳細に説明する。マップ情報の２次元座標系において、第１及び第４象限の領域（回転数＞０）は倒立型移動体１０の前進動作状態を示している。第２及び第３象限の領域（回転数＜０）は、倒立型移動体１０の後進動作状態を示している。第１及び第２象限の領域（トルク指令信号＞０）は倒立型移動体１０の加速動作状態を示している。第３及び第４象限の領域（トルク指令信号＜０）は倒立型移動体１０の減速動作状態を示している。
【００３９】
さらに、第１象限内の領域（回転数＞０かつトルク指令信号＞０）は、倒立型移動体１０の前進方向の力行動作状態を示しており、第２象限内の領域（回転数＜０かつトルク指令信号＞０）は、倒立型移動体１０の後進方向の回生動作状態を示している。第３象限内の領域（回転数＜０かつトルク指令信号＜０）は、倒立型移動体１０の後進方向の力行動作状態を示しており、第４象限内の領域（回転数＞０かつトルク指令信号＜０）は、倒立型移動体１０の前進方向の回生動作状態を示している。
【００４０】
マップ情報の２次元座標系において、第１及び第３象限の各領域は、回転数が増加するに従がってトルク指令信号が減少する、倒立型移動体１０のバッテリー電圧（電源電圧）の限界を示す第１限界線Ｌ１によって夫々制限されている。同様に第２及び第４象限の各領域も、回転数が増加するに従がってトルク指令信号が増加する、倒立型移動体１０のバッテリー電圧の限界を示す第１限界線Ｌ１によって夫々制限されている。なお、上記第１限界線は一例であり、搭載されるバッテリー９の性能により決定される。
【００４１】
各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌから出力される回生電力が内部抵抗などにより消費される場合は、上述の如く、第１乃至第４象限の各領域は第１限界線によって制限される。一方で、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌから出力される回生電力がバッテリー９に充電される場合、その回生充電によりバッテリー９の電圧が上昇する。したがって、回生動作状態を示す第２及び第４象限の各領域は、上記第１限界線に回生放電時の電圧上昇分を付加した第２限界線Ｌ２によって制限されていてもよい。これにより、バッテリー容量の限界近くまで使用ができ、バッテリー９の効率的な使用が可能となる。
【００４２】
マップ情報の２次元座標系には、さらに詳細に、２次元座標系の原点を中心とした同心状の定常使用領域（第１領域）Ｓ１と、定常使用領域Ｓ１の外側に隣接した瞬時使用領域（第２領域）Ｓ２と、瞬時使用領域Ｓ２の外側に隣接した超瞬時使用領域（第３領域）Ｓ３と、が夫々設定されている。
【００４３】
定常使用領域Ｓ１は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌがその定常使用領域Ｓ１内の座標値（回転数、トルク指令信号）を第１所定時間以上（例えば、数分以上の比較的長い時間）継続して出力できる領域である。
【００４４】
瞬時使用領域Ｓ２は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌがその瞬時使用領域Ｓ２内の座標値（回転数、トルク指令信号）を第１所定時間よりも短い第２所定時間（例えば、３〜５秒程度）だけ瞬間的に出力できる領域である。
【００４５】
超瞬時使用領域Ｓ３は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌがその超瞬時使用領域Ｓ３内の座標値（回転数、トルク指令信号）を第２所定時間よりも短い第３所定時間（例えば、１秒以下）だけ瞬間的に出力できる領域である。なお、図４に示す定常使用領域Ｓ１、瞬時使用領域Ｓ２、及び超瞬時使用領域Ｓ３の形状は一例であり、これに限定されない。
定常使用領域Ｓ１は、さらに詳細に、第１及び第２象限内の第１巡航領域Ｓ１１と、第３及び第４象限内の第２巡航領域Ｓ１２と、で構成されている。
【００４６】
（１）平地・登坂巡航動作状態の推定
第１巡航領域Ｓ１１は、回転数の絶対値が第１所定値以下であり、かつトルク指令信号が第２所定値以下の正値となる領域である。状態推定部５１は、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第１巡航領域Ｓ１１内にあると判定したとき、倒立型移動体１０が平地又は登坂を巡航する平地・登坂巡航動作状態と推定する。
【００４７】
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第１巡航領域Ｓ１１内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、力行動作状態かつ前進方向の平地・登坂巡航動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が第１巡航領域Ｓ１１内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、回生動作状態かつ後進方向の平地・登坂巡航動作状態と推定する。
【００４８】
（２）降坂巡航動作状態の推定
第２巡航領域Ｓ１２は、回転数の絶対値が第１所定値以下であり、トルク指令信号の絶対値が第２所定値以下であり、かつトルク指令信号が負値となる領域である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第２巡航領域Ｓ１２内にあると判定したとき、倒立型移動体１０が降坂を巡航する降坂巡航動作状態と推定する。
【００４９】
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第２巡航領域Ｓ１２内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、回生動作状態かつ前進方向の降坂巡航動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が第２巡航領域Ｓ１２内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、力行動作状態かつ後進方向の降坂巡航動作状態と推定する。
定常使用領域Ｓ２は、さらに詳細に、第１及び第２象限内の加速領域Ｓ２１と、第３及び第４象限内の減速領域Ｓ２２と、で構成されている。
【００５０】
（３）加速動作状態の推定
加速領域Ｓ２１は、回転数の絶対値が第１所定値より大きく且つトルク指令信号が第３所定値より小さい正値となる領域、および、回転数の絶対値が第１所定値以下であり且つトルク指令信号が第２所定値より大きく第３所定値よりも小さい正値となる領域、である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の加速領域内にあると判定したとき、倒立型移動体１０が加速する加速動作状態と推定する。
【００５１】
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が加速領域内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、力行動作状態かつ前進方向の加速動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が加速領域内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、回生動作状態かつ後進方向の加速動作状態と推定する。
【００５２】
（４）減速動作状態の推定
減速領域Ｓ２２は、回転数の絶対値が第１所定値より大きく且つトルク指令信号の絶対値が第３所定値より小さい負値となる領域、および、回転数の絶対値が第１所定値以下であり且つトルク指令信号の絶対値が第２所定値より大きく第３所定値よりも小さい負値となる領域、である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の減速領域Ｓ２２内にあると判定したとき、倒立型移動体１０が減速する減速動作状態と推定する。
【００５３】
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が減速領域Ｓ２２内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、回生動作状態かつ前進方向の減速動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が減速領域Ｓ２２内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、力行動作状態かつ後進方向の減速動作状態と推定する。
超瞬時使用領域Ｓ３は、さらに詳細に、第１及び第２象限内の第１急動作領域Ｓ３１と、第３及び第４象限内の第２急動作領域Ｓ３２と、で構成されている。
【００５４】
（５）段差乗越え動作状態の推定
第１急動作領域Ｓ３１は、トルク指令信号が第３所定値以上の正値となる領域である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第１急動作領域Ｓ３１内にあると判定したとき、倒立型移動体１０が段差を乗越える段差乗越え動作状態（又は急激に加速する急加速動作状態）と推定する。
【００５５】
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第１急動作領域Ｓ３１内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、力行動作状態かつ前進方向の段差乗越え動作状態（又は急加速動作状態）と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が第１急動作領域Ｓ３１内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、回生動作状態かつ後進方向の段差乗越え動作状態（又は急加速動作状態）と推定する。
【００５６】
（６）急減速動作状態の推定
第２急動作領域Ｓ３２は、トルク指令信号が第３所定値以上の負値となる領域である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第２急動作領域Ｓ３２内にあると判定したとき、倒立型移動体１０が急激に減速する急減速動作状態と推定する。
【００５７】
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第２急動作領域Ｓ３２内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、回生動作状態かつ前進方向の急減速動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が第２急動作領域Ｓ３２内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、力行動作状態かつ後進方向の急減速動作状態と推定する。
【００５８】
制御装置５は、上述のように、状態推定部５１により網羅的に推定された倒立型移動体１０の動作状態に応じて、制御の切替や警告などを行う。例えば、制御装置５の状態推定部５１は、倒立型移動体１０の動作状態が出力性能限界ギリギリを継続して利用している（即ち、上記座標値が断続的に超瞬時使用領域Ｓ３にある）、または力行動作状態と回生動作状態とを継続的に行き来している（即ち、上記座標値が第１象限と第２象限もしくは第４象限とを断続的に行き来している、または上記座標値が第３象限と第２象限もしくは第４象限とを断続的に行き来している）か否かを判定する。
【００５９】
制御装置５の倒立制御部５２は、状態推定部５１により倒立型移動体１０の動作状態が出力性能限界ギリギリを継続して利用している、または力行動作状態と回生動作状態とを継続的に行き来していると判定されたとき、制御ゲインを減少させる。詳細には、倒立制御部５２は、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２と第３領域Ｓ３とからなる通常性能領域を小さくした性能領域（例えば、通常性能領域での回転数とトルク指令信号との関係に対して、回転数に対するトルク指令信号を小さくした性能領域）を倒立型移動体１０の性能領域に設定することで、操作ハンドル４による操作感度を小さくする制御を行う。
【００６０】
これにより、搭乗者は擬似的に登坂走行や体重が増加したような感覚になり、予め想定された動作状態でないことを搭乗者に知らせることができる。そのため、安全性を向上させることができる。また、制御ゲインを減少することで、消費電力を低減することができ、倒立型移動体１０の継続利用時間を延ばすことができる。
【００６１】
図５は、本実施の形態に係る倒立型移動体の警告方法のフローを示す図である。先ず、状態推定部５１は、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２からの車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対するトルク指令信号と、記憶装置５ｂからのマップ情報と、に基づいて、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定する。そして、状態推定部５１は、推定した動作状態が予め想定した動作状態を超えるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００６２】
次に、倒立制御部５２は、倒立型移動体１０の動作状態が予め想定した状態を超えていない場合（即ち、正常な乗り方の場合）、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２と第３領域Ｓ３とからなる通常性能領域を倒立型移動体１０の性能領域に設定し（ステップＳ１０２）、通常性能領域に基づく動作を継続する（ステップＳ１０３）。
【００６３】
一方、倒立制御部５２は、倒立型移動体１０の動作状態が予め想定した状態を超えている場合（即ち、異常な乗り方の場合）、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２と第３領域Ｓ３とからなる通常性能領域を小さくした性能領域を倒立型移動体１０の性能領域に設定し（ステップＳ１０４）、当該小さくした性能領域に基づく動作を継続する（ステップＳ１０３）。
【００６４】
ここで、搭乗者が異常な乗り方から正常な乗り方へ復帰した場合、直ちに通常性能領域を倒立型移動体１０の性能領域としてもよく、しばらく通常性能領域を小さくした性能領域を倒立型移動体１０の性能領域に設定し続け、正常な乗り方が一定時間以上続いたら通常性能領域を倒立型移動体１０の性能領域に設定してもよく、または、電源を再投入（もしくは一旦降車）するまで通常性能領域を小さくした性能領域を倒立型移動体１０の性能領域に設定し続け、電源を再投入後、正常な乗り方が一定時間以上続いたら通常性能領域を倒立型移動体１０の性能領域に設定してもよい。
【００６５】
また、通常性能領域を小さくする方法は、突然小さくする方法、徐々に小さくする方法、または正常な乗り方との逸脱量に応じて小さくする度合いを変更する方法のいずれでもよい。
【００６６】
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、上記実施の形態において、状態推定部５１は、現在の倒立型移動体１０の動作状態を推定しているが、これに限らず、所定時間経過後の将来の倒立型移動体１０の動作状態を推定してもよい。また、マップ情報は、必ず３つの領域を含んでいる必要はなく、少なくとも２つ以上の領域を含んでいればよい。尚、マップ情報での使用領域については、上記実施の形態において、直線を用いて区切られている形状であるが、曲線を用いて区切られる形状（同心円形状）であってもよい。さらに、各動作状態については、マップ情報にて予め設定された使用領域の大きさ、形状に応じて、適宜、推定内容を変更することも可能である。
【００６７】
状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対するトルク指令信号と、に基づいて、マップ情報の２次元座標系におけるその座標値（回転数、トルク指令信号）の軌跡を算出する。そして、状態推定部５１は、算出した軌跡に基づいて、所定時間経過後の座標値（回転数、トルク指令信号）を算出し、算出した座標値がどの領域内にあるかを判定する。状態推定部５１は、判定した領域に対応する動作状態を、所定時間経過後の将来の倒立型移動体１０の動作状態と推定する。
【００６８】
なお、状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）の軌跡に基づいて、例えば、所定時間前の軌跡の近似線の関係式を算出し、この算出した近似関係式を用いて所定時間経過後の座標値（回転数、トルク指令信号）を算出してもよく、任意の算出方法が適用可能である。上述の如く、所定時間経過後の将来の倒立型移動体１０の動作状態と推定することで、より早いタイミングで制御の切替や警告などを行うことができ、安全性の向上に繋がる。
【００６９】
また、本発明は、例えば、上記状態推定部５１が実行する処理を、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【符号の説明】
【００７２】
１    車両本体
２Ｒ、２Ｌ    車輪
３Ｒ、３Ｌ    車輪駆動ユニット
４    操作ハンドル
５    制御装置
６Ｒ、６Ｌ    ステップ部
７Ｒ、７Ｌ    ステップセンサ
８    角度検出センサ
９    バッテリー
１０    倒立型移動体
１１Ｒ、１１Ｌ    駆動回路
１２    姿勢センサユニット
１３Ｒ、１３Ｌ    回転センサ
５１    状態推定部
【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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