(57)【要約】  車両の操舵指令を制御するための装置および方法が提供される。移動装置の現在の状態に基づく不感帯値が、車両の操舵を制御するためのロール補償済み操舵指令へと適用される。ゲインが、車両の操舵を制御するための操舵指令へと適用される。
2011500423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの接地要素を有している移動装置の操舵指令を制御するための方法であって、
前記移動装置の慣性状態評価装置の初期化に基づいて、初期化ロール不感帯値を決定するステップと、
前記少なくとも１つの接地要素の速度に基づいて、速度に基づくロール不感帯値を決定するステップと、
前記初期化ロール不感帯値および前記速度に基づくロール不感帯値に基づいて、総不感帯値を決定するステップと、
前記総不感帯値に基づいて、ロール補償済み操舵指令信号を決定するステップと、
を含んでいる方法。
【請求項２】
前記ロール補償済み操舵指令信号を、前記移動装置の操舵を制御すべく前記移動装置の推進システムへと出力するステップ
を含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動装置のロール角および前記総不感帯値に基づいて、操舵ロール値を決定するステップ
を含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記操舵ロール値を決定するステップが、
前記移動装置のロール角が前記総不感帯値以上である場合に、前記総不感帯値と前記移動装置のロール角との間の差を割り出すステップ
を含んでいる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記操舵ロール値を決定するステップが、
前記移動装置のロール角が前記総不感帯値未満である場合に、前記総不感帯値と前記移動装置のロール角との和を割り出すステップ
を含んでいる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ロール補償済み操舵指令信号を決定するステップが、
前記移動装置の操舵指令と前記操舵ロール値とを合成するステップ
を含んでいる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記初期化ロール不感帯値が、前記移動装置の慣性状態評価装置が初期化されていない場合に、約３度のロールに設定される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記初期化ロール不感帯が、前記移動装置の慣性状態評価装置が初期化されている場合に、約０度のロールに設定される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記速度に基づくロール不感帯値を決定するステップが、
中立位置に対するユーザ入力装置の位置が所定の変位値の範囲の外にある場合に、前記速度に基づくロール不感帯値をゼロ度のロールに実質的に等しく設定するステップと、
前記中立位置に対する前記ユーザ入力装置の位置が前記所定の変位値の範囲の中にある場合に、前記速度に基づくロール不感帯値を所定の最大値へと増加または減少させるステップと、
を含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記速度に基づくロール不感帯値の増加または減少が、線形、二次、対数、指数、またはこれらの任意の組み合わせにて増加または減少させられる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの接地要素を有している移動装置を操舵するためのコントローラであって、
前記移動装置の慣性状態評価装置の初期化に基づいて決定される初期化ロール不感帯値である出力を有しているロール不感帯補償モジュールと、
前記少なくとも１つの接地要素の速度の入力と、前記少なくとも１つの接地要素の速度に基づいて決定される速度に基づくロール不感帯値の出力とを有する速度基準ロール不感帯モジュールと、
前記速度に基づくロール不感帯値および前記初期化ロール不感帯値の入力と、前記速度に基づくロール不感帯値および前記初期化ロール不感帯値に基づいて決定される総不感帯値の出力とを有する総不感帯モジュールと、
総不感帯値の入力と、前記総不感帯値に基づいて決定されるロール補償済み操舵指令信号の出力とを有するロール補償済み操舵モジュールと、
を備えているコントローラ。
【請求項１２】
前記移動装置の操舵を制御すべく前記ロール補償済み操舵指令信号を受信する入力部を有する推進システムを備えている請求項１１に記載のコントローラ。
【請求項１３】
前記移動装置のロール角および前記総不感帯値の入力と、前記ロール角および総不感帯値に基づいて決定される操舵ロール値の出力とを有する操舵ロールモジュール
を備えている請求項１１に記載のコントローラ。
【請求項１４】
前記操舵ロールモジュールが、
前記移動装置のロール角が前記総不感帯値以上である場合に、前記移動装置のロール角と前記総不感帯値とを合計する加算器と、
前記移動装置のロール角が前記総不感帯値未満である場合に、前記移動装置のロール角と前記総不感帯値との差をとる減算器と、
を備えている請求項１３に記載のコントローラ。
【請求項１５】
前記ロール補償済み操舵モジュールが、前記移動装置の操舵指令と前記操舵ロール値とを合計する加算器を備えている請求項１４に記載のコントローラ。
【請求項１６】
前記初期化ロール不感帯値が、前記移動装置の慣性状態評価装置が初期化されていない場合に、約３度のロールに設定される請求項１１に記載のコントローラ。
【請求項１７】
前記初期化ロール不感帯が、前記移動装置の慣性状態評価装置が初期化されている場合に、約０度のロールに設定される請求項１１に記載のコントローラ。
【請求項１８】
前記速度基準ロール不感帯モジュールの決定が、
中立位置に対するユーザ入力装置の位置が所定の変位値の範囲の外にある場合に、前記速度に基づくロール不感帯値をゼロ度のロールに実質的に等しく設定するゼロ入力と、
前記中立位置に対する前記ユーザ入力装置の位置が前記所定の変位値の範囲の中にある場合に、前記速度に基づくロール不感帯値を所定の最大値へと増加または減少させる機能モジュールと、
を備えている請求項１１に記載のコントローラ。
【請求項１９】
前記速度に基づくロール不感帯の増加または減少が、線形、二次、対数、指数、またはこれらの任意の組み合わせにて増加または減少させられる請求項１８に記載のコントローラ。
【請求項２０】
少なくとも１つの接地要素を有している移動装置の操舵指令を制御するための方法であって、
乗り手が前記移動装置に乗車しようとしている場合に乗車ゲイン値に等しく設定され、前記乗り手が前記移動装置から降車しようとしているときに降車ゲイン値に等しく設定される移動装置のステップゲイン値を決定するステップと、
前記乗り手の片足が前記移動装置上にあるか、あるいは前記乗り手の両足が前記移動装置上にあるかに基づく前記移動装置の乗車状態値を決定するステップと、
前記移動装置の動作モード値、前記少なくとも１つの接地要素の速度、および前記乗車状態値に基づいて、減少ゲイン値を決定するステップと、
前記減少ゲイン値および前記ステップゲイン値のうちの最小値であるヨー速度減少ゲインを決定するステップと、
前記ヨー速度減少ゲインに基づいて移動装置の操舵指令を決定するステップと、
を含んでいる方法。
【請求項２１】
前記動作モード値が、初心者モードの１つに対応する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記移動装置に接続された乗り手検出センサが、前記乗り手の第１の足が前記移動装置上にあって前記乗り手の第２の足が前記移動装置外にある旨を検出するときに、前記ステップモード値が前記乗車ゲイン値に等しく設定される請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記ステップモード値が、
ａ）前記移動装置へと接続された乗り手検出センサが、前記乗り手の第１の足が前記移動装置上にあって前記乗り手の第２の足が前記移動装置外にある旨を検出し、かつ
ｂ）操舵指令信号が前記移動装置のプラットフォームを前記第２の足の上方に回転させる値に近付くときに、前記移動装置の操舵指令信号が前記移動装置上の乗り手の第１の足に向かう方向にある
場合に、前記降車ゲイン値に等しく設定される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記降車ゲイン値の決定が、
横降車ゲイン値を、現在の操舵指令信号と横降車角度値との間の差で乗算するステップと、
前記乗算の結果からゼロ角度ゲイン値を減算するステップと、
を含んでいる請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記横降車ゲイン値の決定が、
前記移動装置のゼロ角度ゲイン値と前記現在の操舵指令信号との間の差をとることによって横降車角度差値を決定するステップと、
前記横降車角度差値を、前記ゼロ角度ゲイン値で除算した横ステップ角度値で乗算するステップと、
を含んでいる請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの接地要素を有している移動装置を操舵するためのコントローラであって、
乗り手が前記移動装置に乗車しようとしている場合に乗車ゲイン値であり、前記乗り手が前記移動装置から降車しようとしている場合に降車ゲイン値であるステップゲイン値出力を計算するステップモードモジュールと、
前記移動装置の動作モード値と、前記少なくとも１つの接地要素の速度と、前記乗り手の片足が前記移動装置上にあるか、あるいは前記乗り手の両足が前記移動装置上にあるかに基づく乗車状態との入力に基づいて、減少ゲイン値出力を計算する減少ゲインモジュールと、
前記減少ゲイン値および前記ステップゲイン値のうちの最小値であるヨー速度減少ゲイン値を決定する比較器と、
前記ヨー速度減少ゲイン値に基づいて移動装置の操舵指令を計算する操舵モジュールと、
を備えているコントローラ。
【請求項２７】
前記動作モード値が、初心者モードの１つに対応する請求項２６に記載のコントローラ。
【請求項２８】
前記移動装置に接続され、前記乗り手の第１の足が前記移動装置上にあって前記乗り手の第２の足が前記移動装置外にある旨を検出して、乗車ゲイン値であるステップモード値を決定する乗り手検出センサ
を備えている請求項２６に記載のコントローラ。
【請求項２９】
前記乗り手の第１の足が前記移動装置上にあって前記乗り手の第２の足が前記移動装置外にある旨を検出する乗り手検出センサと、
操舵指令信号が前記移動装置のプラットフォームを前記第２の足の上方に回転させる値に近付くときに、前記移動装置の操舵指令信号が前記移動装置外の乗り手の第１の足に向かう方向にあることを判断し、降車ゲイン値であるステップモード値を決定するステップモードモジュールと、
を備えている請求項２８に記載のコントローラ。
【請求項３０】
前記ステップモードモジュールが、
横降車ゲインを、現在の操舵指令信号と横降車角度値との間の差で乗算する乗算器と、
前記乗算器の結果からゼロ角度ゲイン値を減算して前記降車ゲイン値を計算する減算器と、
を備えている請求項２９に記載のコントローラ。
【請求項３１】
前記ステップモードモジュールが、
前記移動装置のゼロ角度ゲイン値と前記現在の操舵指令信号との間の差をとることによって横降車角度差値を決定する横降車角度差モジュールと、
前記横降車角度差値を、前記ゼロ角度ゲイン値で除算した横ステップ角度値で乗算し、横降車減少ゲインスケール値を計算する乗算器と、
を備えている請求項３０に記載のコントローラ。
【請求項３２】
少なくとも１つの接地要素を有している移動装置の操舵のためのコントローラであって、
前記移動装置の慣性状態評価装置が初期化されたか否かに基づいて、初期化ロール不感帯値を決定するための手段と、
前記少なくとも１つの接地要素の速度に基づいて、速度に基づくロール不感帯値を決定するための手段と、
前記速度に基づくロール不感帯値および前記初期化ロール不感帯値に基づいて、総不感帯値を決定するための手段と、
前記移動装置のロール角および前記総不感帯値に基づいて、操舵ロール値を決定するための手段と、
前記操舵ロール値に基づいて、ロール補償済み操舵指令信号を決定するための手段と、
を備えているコントローラ。
【請求項３３】
少なくとも１つの接地要素を有している移動装置の操舵指令を制御するための方法であって、
前記移動装置のロール状態評価装置の初期化に基づいて、初期化ロール不感帯値を決定するステップと、
前記少なくとも１つの接地要素の速度に基づいて、速度に基づくロール不感帯値を決定するステップと、
前記初期化ロール不感帯値および前記速度に基づくロール不感帯値に基づいて、総不感帯値を決定するステップと、
前記総不感帯値に基づいて、ロール補償済み操舵指令信号を決定するステップと、
を含んでいる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御に関し、特には車両の運動の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象としての人間を運ぶために、幅広い範囲の車両および方法が知られている。典型的には、そのような車両は、静的な安定を頼りにしており、それら車両の接地部材について予想される下方の表面へのあらゆる配置状態のもとで、安定であるように設計されている。例えば、自動車の重心に作用する重力ベクトルは、自動車の車輪の接地点の間を通過し、自動車の懸架装置が、すべての車輪を常に地面に保ち、車両を安定にしている。しかしながら、通常であれば安定である車両を不安定にする状況（速度の増加または低下、急旋回、および急斜面）が存在する。
【０００３】
動的安定車両（バランス型車両としても知られる）が、車両が動作しているときに車両の安定性を能動的に維持する制御システムを有している車両の一種である。例えば、横並びに配置された２つの車輪のみを有する車両において、コントローラが、車両の姿勢を継続的に検出し、安定性を維持するために必要な是正の動作を決定し、是正の動作を行うように車輪のモータに指令することによって、車両の前後方向の安定性を維持する。車両が、構成部品の故障や充分な動力の欠如などによって安定性を維持する能力を失う場合、対象者が、突然のバランスの喪失に直面する可能性がある。
【０００４】
安定な接地面積を維持する車両においては、操舵の制御と車両の前方移動の制御との間の結合は、あまり問題にならない。典型的な路面状況のもとで、安定性が、車輪が地面に接していることによって、旋回の経過の全体において維持され、加速および減速の際に維持される。しかしながら、２つの車輪が横並びで配置されているバランス型車両においては、１つ以上の車輪へと加えられるトルクが、車両の安定性に影響を及ぼす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一態様において、少なくとも１つの接地要素を有している移動装置の操舵指令を制御するための方法を特徴とする。本方法は、移動装置の慣性状態評価装置の初期化に基づいて、初期化ロール不感帯値を決定するステップを含んでいる。さらに、本方法は、少なくとも１つの接地要素の速度に基づいて、速度に基づくロール不感帯値を決定するステップを含んでいる。さらに、本方法は、初期化ロール不感帯値および速度に基づくロール不感帯値に基づいて、総不感帯値を決定するステップを含んでいる。さらに、本方法は、総不感帯値に基づいて、ロール補償済み操舵指令信号を決定するステップを含んでいる。
【０００６】
いくつかの実施形態において、本方法は、ロール補償済み操舵指令信号を、移動装置の操舵を制御すべく移動装置の推進システムへと出力するステップを含んでいる。いくつかの実施形態において、本方法は、移動装置のロール角および総不感帯値に基づいて、操舵ロール値を決定するステップを含んでいる。いくつかの実施形態においては、操舵ロール値を決定するステップが、移動装置のロール角が総不感帯値以上である場合に、総不感帯値と移動装置のロール角との間の差を割り出すステップを含んでいる。いくつかの実施形態においては、操舵ロール値を決定するステップが、移動装置のロール角が総不感帯値未満である場合に、総不感帯値と移動装置のロール角との和を割り出すステップを含んでいる。
【０００７】
いくつかの実施形態においては、ロール補償済み操舵指令信号を決定するステップが、移動装置の操舵指令と操舵ロール値とを合成するステップを含んでいる。いくつかの実施形態においては、初期化ロール不感帯値が、移動装置の慣性状態評価装置が初期化されていない場合に、約３度のロールに設定される。いくつかの実施形態においては、初期化ロール不感帯値が、移動装置の慣性状態評価装置が初期化されている場合に、約０度のロールに設定される。
【０００８】
いくつかの実施形態においては、速度に基づくロール不感帯値を決定するステップが、中立位置に対するユーザ入力装置の位置が所定の変位値の範囲の外にある場合に、速度に基づくロール不感帯値をゼロ度のロールに実質的に等しく設定するステップ、および中立位置に対するユーザ入力装置の位置が所定の変位値の範囲の中にある場合に、速度に基づくロール不感帯値を所定の最大値へと増加または減少させるステップを含んでいる。
【０００９】
いくつかの実施形態においては、速度に基づくロール不感帯値の増加または減少が、線形、二次、対数、指数、またはこれらの任意の組み合わせにて増加または減少させられる。
【００１０】
本発明は、別の態様において、少なくとも１つの接地要素を有している移動装置を操舵するためのコントローラを特徴とする。コントローラが、移動装置の慣性状態評価装置の初期化に基づいて決定される初期化ロール不感帯値である出力を有しているロール不感帯補償モジュールを備えている。さらに、コントローラが、少なくとも１つの接地要素の速度の入力と、少なくとも１つの接地要素の速度に基づいて決定される速度に基づくロール不感帯値の出力とを有する速度基準ロール不感帯モジュールを備えている。さらに、コントローラが、速度に基づくロール不感帯値および初期化ロール不感帯値の入力と、速度に基づくロール不感帯値および初期化ロール不感帯値に基づいて決定される総不感帯値の出力とを有する総不感帯モジュールを備えている。さらに、コントローラが、総不感帯値の入力と、総不感帯値に基づいて決定されるロール補償済み操舵指令信号の出力とを有するロール補償済み操舵モジュールを備えている。
【００１１】
いくつかの実施形態においては、コントローラが、移動装置の操舵を制御すべくロール補償済み操舵指令信号を受信する入力部を有する推進システムを備えている。
【００１２】
いくつかの実施形態においては、コントローラが、移動装置のロール角および総不感帯値の入力と、ロール角および総不感帯値に基づいて決定される操舵ロール値の出力とを有する操舵ロールモジュールを備えている。いくつかの実施形態においては、操舵ロールモジュールが、移動装置のロール角が総不感帯値以上である場合に、移動装置のロール角と総不感帯値とを合計する加算器、および移動装置のロール角が総不感帯値未満である場合に、移動装置のロール角と総不感帯値との差をとる減算器を備えている。
【００１３】
いくつかの実施形態においては、ロール補償済み操舵モジュールが、移動装置の操舵指令と操舵ロール値とを合計する加算器を備えている。いくつかの実施形態においては、初期化ロール不感帯値が、移動装置の慣性状態評価装置が初期化されていない場合に、約３度のロールに設定される。いくつかの実施形態においては、初期化ロール不感帯値が、移動装置の慣性状態評価装置が初期化されている場合に、約０度のロールに設定される。
【００１４】
いくつかの実施形態においては、速度基準ロール不感帯モジュールの決定が、中立位置に対するユーザ入力装置の位置が所定の変位値の範囲の外にある場合に、速度に基づくロール不感帯値をゼロ度のロールに実質的に等しく設定するゼロ入力、および中立位置に対するユーザ入力装置の位置が所定の変位値の範囲の中にある場合に、速度に基づくロール不感帯値を所定の最大値へと増加または減少させる機能モジュールを備えている。
【００１５】
いくつかの実施形態においては、速度に基づくロール不感帯の増加または減少が、線形、二次、対数、指数、またはこれらの任意の組み合わせにて増加または減少させられる。
【００１６】
本発明は、別の態様において、少なくとも１つの接地要素を有している移動装置の操舵指令を制御するための方法を含む。さらに、本方法は、乗り手が移動装置に乗車しようとしている場合に乗車ゲイン値に等しく設定され、乗り手が移動装置から降車しようとしている場合に降車ゲイン値に等しく設定される移動装置のステップゲイン値を決定するステップを含んでいる。さらに、本方法は、乗り手の片足が移動装置上にあるか、あるいは乗り手の両足が移動装置上にあるかに基づく移動装置の乗車状態値を決定するステップを含んでいる。さらに、本方法は、移動装置の動作モード値、少なくとも１つの接地要素の速度、および乗車状態値に基づいて、減少ゲイン値を決定するステップを含んでいる。さらに、本方法は、減少ゲイン値およびステップゲイン値のうちの最小値であるヨー速度減少ゲインを決定するステップを含んでいる。さらに、本方法は、ヨー速度減少ゲインに基づいて移動装置の操舵指令を決定するステップを含んでいる。
【００１７】
いくつかの実施形態においては、動作モード値が、初心者モードの１つに対応する。いくつかの実施形態においては、ステップモード値が、移動装置に接続された乗り手検出センサが、乗り手の第１の足が移動装置上にあって乗り手の第２の足が移動装置外にある旨を検出するときに、乗車ゲイン値に等しく設定される。
【００１８】
いくつかの実施形態においては、ステップモード値が、移動装置へと接続された乗り手検出センサが、乗り手の第１の足が移動装置上にあって乗り手の第２の足が移動装置外にある旨を検出し、かつ操舵指令信号が移動装置のプラットフォームを第２の足の上方に回転させる値に近付くときに、移動装置の操舵指令信号が移動装置上の乗り手の第１の足に向かう方向にある場合に、降車ゲイン値に等しく設定される。
【００１９】
いくつかの実施形態においては、降車ゲイン値の決定が、横降車ゲイン値を、現在の操舵指令信号と横降車角度値との間の差で乗算するステップ、および乗算の結果からゼロ角度ゲイン値を減算するステップを含んでいる。いくつかの実施形態においては、横降車ゲイン値の決定が、移動装置のゼロ角度ゲイン値と現在の操舵指令信号との間の差をとることによって横降車角度差値を決定するステップ、および横降車角度差値を、ゼロ角度ゲイン値で除算した横ステップ角度値で乗算するステップを含んでいる。
【００２０】
本発明は、他の態様において、少なくとも１つの接地要素を有している移動装置を操舵するためのコントローラを特徴とする。さらに、コントローラが、乗り手が移動装置に乗車しようとしている場合に乗車ゲイン値であり、乗り手が移動装置から降車しようとしている場合に降車ゲイン値であるステップゲイン値出力を計算するためのステップモードモジュールを備えている。さらに、コントローラが、移動装置の動作モード値と、少なくとも１つの接地要素の速度と、乗り手の片足が移動装置上にあるか、あるいは乗り手の両足が移動装置上にあるかに基づく乗車状態値との入力に基づいて、減少ゲイン値出力を計算するための減少ゲインモジュールを備えている。さらに、コントローラが、減少ゲイン値およびステップゲイン値のうちの最小値であるヨー速度減少ゲイン値を決定するための比較器を備えている。さらに、コントローラが、ヨー速度減少ゲイン値に基づいて移動装置の操舵指令を計算する操舵モジュールを備えている。
【００２１】
いくつかの実施形態においては、動作モード値が、初心者モードの１つに対応する。いくつかの実施形態においては、コントローラが、移動装置に接続された乗り手検出センサを備えており、乗り手検出センサが、乗り手の第１の足が移動装置上にあって乗り手の第２の足が移動装置外にある旨を検出して、乗車ゲイン値であるステップモード値を決定する。
【００２２】
いくつかの実施形態においては、コントローラが、乗り手の第１の足が移動装置上にあって乗り手の第２の足が移動装置外にある旨を検出する乗り手検出センサ、および操舵指令信号が移動装置のプラットフォームを第２の足の上方に回転させる値に近付くときに、移動装置の操舵指令信号が移動装置外の乗り手の第１の足に向かう方向にあることを判断し、降車ゲイン値であるステップモード値を決定するステップモードモジュールを備えている。
【００２３】
いくつかの実施形態においては、ステップモードモジュールが、横降車ゲインを、現在の操舵指令信号と横降車角度値との間の差で乗算する乗算器、および乗算器の結果からゼロ角度ゲイン値を減算して降車ゲイン値を計算する減算器を備えている。
【００２４】
いくつかの実施形態においては、コントローラが、移動装置のゼロ角度ゲイン値と現在の操舵指令信号との間の差をとることによって横降車角度差値を決定する横降車角度差モジュール、および横降車角度差値を、ゼロ角度ゲイン値で除算した横ステップ角度値で乗算し、横降車減少ゲインスケール値を計算する乗算器を備えている。
【００２５】
本発明は、他の態様において、少なくとも１つの接地要素を有している移動装置の操舵のためのコントローラを特徴とする。さらに、コントローラが、移動装置の慣性状態評価装置が初期化されたか否かに基づいて、初期化ロール不感帯値を決定するための手段を備えている。さらに、コントローラが、少なくとも１つの接地要素の速度に基づいて、速度に基づくロール不感帯値を決定するための手段を備えている。さらに、コントローラが、速度に基づくロール不感帯値および初期化ロール不感帯値に基づいて、総不感帯値を決定するための手段を備えている。さらに、コントローラが、移動装置のロール角および総不感帯値に基づいて、操舵ロール値を決定するための手段を備えている。さらに、コントローラは、操舵ロール値に基づいてロール補償済み操舵指令信号を決定するための手段を備えている。
【００２６】
本発明の以上の特徴が、添付の図面を参照して理解される以下の詳細な説明を参照することによって、さらに容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用することができる米国特許第６，３０２，２３０号に詳しく記載されているような移動装置の概略図である。
【００２８】
【図２】地上の車両と、ロール角の存在における対応する車両座標系（Ｖ座標系）の座標軸とを、地球の地球座標系（Ｅ座標系）の座標軸とともに示した図である。
【００２９】
【図３】本発明の実例の実施形態によるセンサ、動力、および制御部を示したブロック図である。
【００３０】
【図４】本発明を好都合に適用することができるシステムアーキテクチャにおいてヨー指令を構成する入力および出力を示したブロック図である。
【００３１】
【図５】本発明の実例となる実施形態による車両の操舵を制御するための方法を説明するフロー図である。
【００３２】
【図６】本発明の実例の実施形態に従って車両の操舵を制御するためのコントローラによって使用されるコントローラモジュールを示したブロック図である。
【００３３】
【図７Ａ】圧力板を取り除いた移動装置のプラットフォームの上面図であり、本発明の実例の実施形態による足力圧力センサの配置を示している。
【００３４】
【図７Ｂ】本発明の実例の実施形態に従って乗り手の左足および右足の配置を検出するための２枚の足板を示している。
【００３５】
【図８】本発明の実例の実施形態に従って車両の操舵を制御するための方法を示すフロー図である。
【００３６】
【図９】本発明の実例の実施形態に従って車両の操舵を制御するためのコントローラによって使用される制御モジュールを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施形態は、車両の方向および速度を制御するためにコントローラを利用する車両において有用である。そのようなコントローラは、典型的には、ユーザ入力装置からの指令ならびに車両の現在の姿勢および現在の速度を使用して、車両の接地要素（例えば、車輪）を制御する。乗り手が、典型的には、自身の所望する車両の方向および速度を指令すべくユーザ入力装置を動かすことによって車両を運転する。乗り手の指令は、例えば、速度成分および方向成分（例えば、ヨー角）を有することができる。さらに乗り手は、動作モード（例えば、乗り手の経験レベル）を指示するためにユーザ入力装置を使用することができる。
【００３８】
車両を粗い地形（例えば、段差）に沿って低速で運転することで、乗り手が外乱を受ける可能性がある。外乱により、乗り手が意図せずにユーザ入力装置を動かしてしまい、車両の方向および速度について、所望でない変更を指令してしまう可能性がある。コントローラが、車両の姿勢および速度に基づいて地形情報を導出し、車両が粗い地形を超えて走行中であるか否かを判断することができる。車両が粗い地形を超えて走行中である場合、コントローラが、ユーザ入力装置への乗り手の指令入力の効果を減らすことができる。場合によっては、車両が傾斜面に沿って走行することで、車両の姿勢および速度が、車両が粗い地形に沿って走行していると誤って示す可能性がある。この場合、コントローラは、地形情報を無視することができ、ユーザ入力装置への乗り手の指令入力の効果を減らすように軽視することができる。
【００３９】
乗り手の経験不足ゆえに、乗り手が意図せずにユーザ入力装置を動かしてしまい、車両の方向および速度の変化を生じさせてしまう可能性がある。車両への乗り降りの際に、乗り手が意図せずにユーザ入力装置を動かしてしまう可能性もある。例えば、車両に乗る際に、乗り手がユーザ入力装置を握って引っ張ってユーザ入力装置を動かしてしまい、車両の方向および速度について意図せぬ変更を指令してしまいかねない。本発明の種々の実施形態を実現するコントローラが、車両の動作に対する乗り手の意図せぬ指令の影響を軽減することができる。いくつかの実施形態においては、乗り手の経験および車両への乗車状態を、コントローラの動作を変更するために使用することができる。
【００４０】
本発明の実施形態は、例えば静的に安定な車両および動的に安定化される車両（例えば、動的に安定化されるバランス型の移動装置）など、さまざまな種類の車両において有用である。図１が、本発明を適用することができる車両の例として、バランス型の個人移動装置（全体が番号１０で指し示されている）を示している。対象者８が、支持プラットフォーム１２に立ち、プラットフォーム１２に取り付けられたハンドル１６のグリップ１４を保持する。対象者８が体を傾けることで、プラットフォーム１２に位置する２つのモータ駆動部（図示されていない）によってアクスル２２を中心にして車輪２０および／または車輪２１へとトルクが加えられるように、制御ループを設けることができる。しかしながら、移動装置１０は、静的には不安定である。動的安定性を維持するためのコントローラの動作が存在しない場合、移動装置１０は、もはや典型的な動作姿勢にて動作することが不可能である。本明細書において使用されるとき、「安定性」は、システムの動作位置の機械的な状態であって、何らかの点でそのような動作位置から外れるように乱されたシステムが自然に復帰する動作位置の機械的な状態を指す。
【００４１】
車両の動的挙動を、座標系を参照することによって記述することができる。２つのそのような座標系、すなわち地球基準座標系（Ｅ座標系）および車両基準座標系（Ｖ座標系）が、凹凸のある表面における車両の運動の記述に使用される。
【００４２】
Ｅ座標系は、垂直軸Ｚを、図２に示されるとおり、重力の方向と同一直線上にありかつ人が乗った車両３０４の重心３０８の位置を通過するように定める。重心３０８の位置の周囲のＥ座標系の各軸の原点の位置は、任意選択であり、原点が、車両３０４の他の点の周囲に位置してもよいことを、当業者であれば理解すべきである。Ｅ座標系は、ロール軸Ｘを、垂直軸に垂直でありかつ人が乗った車両３０４の重心３０８の位置を通過する移動の方向の成分として定め、Ｅ座標系は、ピッチ軸Ｙを、ＺおよびＸ軸の両方に直交しかつ人が乗った車両３０４の重心３０８の位置を通過するように定める。Ｚ軸を中心とする回転が、角度Ψによって表わされ、ヨー角としても知られる。Ｘ軸を中心とする回転が、角度Φによって表わされ、ロール角としても知られる。Ｙ軸を中心とする回転が、角度θによって表わされ、ピッチ角としても知られる。
【００４３】
Ｖ座標系に関係する各軸は、車両３０４の重心３０８の位置に位置する原点を有する。他の実施形態においては、軸の原点が、車両３０４上の他の点に位置してもよい。軸は、車両３０４に対して固定される。相対垂直軸Ｒが、特定の車両に固定の実質的に垂直な軸であり、車両３０４の重心３０８の位置と車両３０４の乗り手の支持部／背もたれ／頭部とを通過する線によって定めることができる。相対水平軸Ｐが、相対垂直軸に垂直であり、車両３０４の移動の方向に平行な成分を有している。第３の軸Ｑは、ＲおよびＰの両方に直交する。Ｒ、Ｐ、Ｑ座標軸の相対的な向きが、車両３０４が傾くときにＺ、Ｘ、Ｙ座標軸に対して変化する。図２に示されるとおり、ＰおよびＸ軸が、同一直線上にあるが、ＲおよびＺならびにＱおよびＹ軸は、同一直線上になく、車両が「ロール」しており、したがって非ゼロのロール角Φが存在することを示している。
【００４４】
下記の式が、それぞれの回転速度（下付き文字ｒによって示されている）について、小さい角度という近似のもとでのＥ座標系およびＶ座標系の間の速度の変換を表わしている。これらの変換は、それぞれ小角度オイラー変換（ＳＡＥＴ）および逆ＳＡＥＴと称される。
【数１】
2011500423.tif 000003
【数２】
2011500423.tif 000004
【００４５】
慣性センサ（例えば、角速度センサまたはレートジャイロスコープ）が、ピッチ状態、ロール状態、およびヨー状態の情報を車両３０４へともたらすために使用される。慣性センサは、Ｖ座標系に関する車両３０４の姿勢の変化の速度を測定し、車両３０４のピッチ角、ロール角、およびヨー角の変化の速度を表わす信号を生成する。慣性センサは、センサのドリフトゆえに、定期的な調節を必要とする。したがって、傾きセンサが、安定な角度値をもたらすためにシステムへと取り入れられ、これに基づいて慣性センサのバイアス誤差を補償することができる。１つの傾きセンサの故障の場合に冗長性をもたらすために、２つ以上の傾きセンサを使用することができる。本発明の一実施形態においては、慣性センサがジャイロである。しかしながら、他の実施形態においては、速度センサが、他の任意の慣性測定装置（例えば、単軸または多軸の加速度計またはジェオフォン）であってよい。
【００４６】
図３が、車両を制御するための本発明の実例となる実施形態による制御システム４００のブロック図である。本発明のこの実施形態においては、制御システム４００が、車両（例えば、図１のバランス型移動装置１０）のモータ駆動部およびアクチュエータを制御するために使用される。モータ駆動部４３１および４３２が、それぞれ移動装置１０の左側の車輪２０および右側の車輪２１を制御する。制御システム４００は、ユーザインターフェイス４６１、車両のピッチ角、ロール角、およびヨー角を検出するための慣性センサ４６２、車輪回転センサ４６３、ならびに車両３０４のピッチ角、ロール角、およびヨー角の変化の速度を検出するための慣性速度センサ４６４を含むデータ入力を有している。制御システム４００は、ひとたび慣性速度センサ４６４が初期化されたならば慣性速度センサ４６４を使用することによってピッチ速度およびピッチ、ロール速度およびロール、ならびにヨー速度およびヨーを導出する慣性状態評価モジュール４１０を有している。ユーザインターフェイス４６１は、２つの操舵センサ４５０および４５２を備えている。操舵センサ４５０および４５２は、ユーザインターフェイス４６１を介して乗り手によって入力されるユーザ入力（例えば、ユーザ入力装置の位置の変化）を検出するために使用される。一実施形態においては、ロールセンサを、車両のロールを検出するために使用することができる。一実施形態においては、ロール速度センサを、車両のロール速度を検出するために使用することができる。一実施形態においては、ピッチ状態評価装置が、ピッチおよびピッチ速度、ロールおよびロール速度、ならびにヨーおよびヨー速度を導出するために使用される。他の実施形態においては、制御システム４００が、例えば３つ以上の車輪を有する車両のために、３つ以上のモータ駆動部を有してもよい。
【００４７】
個人移動装置のヨー制御システムのためにユーザ入力をもたらすための１つの機構が、米国特許第６，７８９，６４０号に詳しく記載されている。そこに記載されているように、移動装置に乗車したユーザは、ヨー把持部アセンブリを回転させることによってヨーコントローラへとヨー制御入力をもたらすことができる。
【００４８】
図４は、本発明を好都合に適用することができるシステムアーキテクチャにおいてヨー指令を構成する入力および出力を示したブロック図である。図４は、ヨーコントローラ５０２の一部として、加算器５０１において現在のヨー値ψの所望のヨー値ψdesiredに対する差が計算され、ヨー誤差ψerrが得られる旨を示している。所望のヨー値ψdesiredは、ユーザ入力から得られ、ユーザ入力のさまざまな実施形態は、そこに記載されている。ヨーの現在値ψは、異なる車輪の速度、慣性の検出、などといった種々の状態推定から導出される。ヨー誤差からのヨー指令の導出が、例えば米国特許第６，２８８，５０５号に記載の種々の処理アルゴリズムに従って、モータコントローラ５０５によってもたらされ、左側および右側のモータ５０３および５０４のそれぞれへと加えられる。
【００４９】
車両を粗い地形（例えば、段差）に沿って低速で運転することで、乗り手が外乱を受ける可能性がある。外乱により、乗り手が意図せずにユーザ入力装置を動かしてしまい、車両の方向および速度について、所望でない変更を指令してしまう可能性がある。コントローラが、車両の現在の姿勢および現在の速度に基づいて地形情報を導出し、車両が粗い地形を超えて走行中であるか否かを判断することができる。車両が粗い地形を超えて走行中である場合、コントローラが、車両の現在のロール角に基づいて乗り手の指令（例えば、操舵指令）の方向成分を補償することによって、ユーザ入力装置への乗り手の指令入力について、車両の動作への影響を減らすことができる。車両の現在のロール角は、粗い地形において変化する。場合によっては、車両が傾斜面に沿って低速で走行する場合に、車両のコントローラが、車両の現在の姿勢および現在の速度を、粗い地形を超える走行の結果であると誤って理解する可能性がある。この場合、コントローラは、ユーザ入力装置への乗り手の指令入力の方向成分について車両のロール角の影響を少なくすることによって、ロール補償された操舵指令に不感帯を適用することができる。
【００５０】
図５は、本発明の実例となる実施形態による車両の操舵を制御するための方法を説明するフロー図６００である。この方法は、車両の操舵指令を調節するプロセスの開始を含んでいる（ステップ６０２）。ステップ６０２を、例えば、車両が傾斜面に沿って走行している旨を車両のコントローラが検出したときに開始することができる。
【００５１】
さらに、この方法は、例えば図３において上述したように、慣性状態評価モジュールから車両のロール角を取得することを含んでいる（ステップ６０４）。慣性状態評価モジュールは、１つ以上のセンサ（例えば、図３の慣性センサ４６２）から測定値を取得して、ロール角を割り出す。車両の出発と車両のセンサが初期化される時点との間には、時間遅延が存在する。この時間遅延は、電源投入時にセンサの初期化に要する時間に起因する。慣性状態評価モジュールは、センサが初期化される前は、誤ったロール角を出力する可能性がある。したがって、センサが初期化される前の初期化ロール不感帯値を設定することで、ユーザ入力装置への乗り手の指令入力へのロール補償の影響を少なくすることができる。ひとたび慣性状態評価モジュールが初期化されると（ステップ６０６）、初期化ロール不感帯値が、ユーザ入力装置への乗り手の指令入力へのロール補償の影響を少なくしないロールの第１の値へと設定される（ステップ６１０）。しかしながら、慣性状態評価モジュールが初期化されていない場合には（ステップ６０６）、初期化ロール不感帯値が、ユーザ入力装置への乗り手の指令入力へのロール補償の影響を少なくするロールの第２の値へと設定される（ステップ６０８）。いくつかの実施形態においては、第１の値が、ロールのゼロ度である。いくつかの実施形態においては、第２の値が、ロールのゼロ〜３度の範囲にある。
【００５２】
さらに、この方法は、車両の接地要素の速度（ステップ６１２）に基づいて、速度に基づくロール不感帯値（ＤＢvel）を決定することを含んでいる（ステップ６１４）。この実施形態においては、速度に基づくロール不感帯値が、以下の計算に基づいて決定される。
【数３】
2011500423.tif 000005
【００５３】
ここで、ＤＢＷMaxは、最大の不感帯幅である。ＤＢＷMaxは、ユーザ入力装置の中立位置に対する変位の距離に等しい所定の値である。コントローラは、ユーザ入力装置の変位がＤＢＷMaxの範囲内にあるとき、操舵指令の決定に、速度に基づくロール不感帯を使用する。この場合、コントローラは、ユーザ入力装置が傾斜面によって引き起こされる中立位置とＤＢＷMaxとの間の距離の範囲内で変位させられているため、速度に基づくロール不感帯を使用する。ひとたびユーザ入力装置が、ＤＢＷMaxによって設定される範囲の外側の距離だけ変位させられると、たとえ車両が傾斜面に沿って走行している場合でも、コントローラは、速度に基づくロール不感帯を使用しない。この場合、コントローラは、変位が乗り手の意図によるものであって、傾斜面に起因するものではないと理解されるに充分な中立位置からの距離であるため、速度に基づくロール不感帯を使用しない。
【００５４】
例えば、ユーザ入力装置がハンドル（例えば、図１のハンドル１６）であり、ハンドルがｙ軸方向（例えば、図１のｙ軸）に沿って動かされる場合において、ゼロ度が中立位置であり、ＤＢＷMaxが５度であるとき、乗り手が中立位置（ゼロ度）からゼロ〜プラスマイナス５度の範囲内の角度だけユーザ入力装置を動かす場合に、コントローラは、速度に基づくロール不感帯値を使用する。乗り手がプラスマイナス５度よりも大きい角度だけユーザ入力装置を動かす場合、コントローラは、速度に基づくロール不感帯を使用しない。
【００５５】
ＤＢＶMaxは、車両の速度のしきい値であって、コントローラが速度に基づくロール不感帯を適用するためには、車両の速度がこのしきい値以下でなくてはならない。車両の速度がＤＢＶMaxよりも大きいとき、コントローラは、速度に基づくロール不感帯を適用しない。なぜならば、ＤＢＶMaxを上回る速度で傾斜面に沿って車両を運転するとき、車両のコントローラは、車両の現在の姿勢および現在の速度を、粗い地形を越えての走行の結果とは判断しないからである。Ｖが、車両の平均速度である。いくつかの実施形態においては、速度に基づくロール不感帯値が、ＤＢＷMax、ＤＢＶMax、およびＶの線形、二次、対数、指数の各関数（あるいは、これらの任意の組み合わせ）を使用して計算される。
【００５６】
本方法は、総不感帯値（ＤＢtot）の決定をさらに含んでいる（ステップ６１６）。この実施形態において、総不感帯値（ＤＢtot）は、初期化ロール不感帯値（ＤＢint）および速度に基づくロール不感帯値（ＤＢvel）を合計することによって決定される。
【００５７】
さらに、本方法は、車両のロール角（Φ）および総不感帯値（ＤＢtot）に基づく操舵ロール値（Ｓroll）の決定を含む（ステップ６１８）。この実施形態においては、操舵ロール値が、以下の計算によって決定される。
【数４】
2011500423.tif 000006
【数５】
2011500423.tif 000007
【００５８】
さらに、本方法は、操舵ロール値に基づくロール補償済み操舵指令（Ｓroll）信号の決定を含む（ステップ６２０）。この実施形態において、ロール補償済み操舵指令は、以下の計算によって決定される。
【数６】
2011500423.tif 000008
【００５９】
ここで、Ｓは、（例えば、ユーザ入力装置を介しての）乗り手による操舵指令入力である。ロール補償済み操舵指令（Ｓroll）は、例えば、ヨー指令であってよい。操舵指令（Ｓ）を、ユーザ入力装置（例えば、図１のハンドル１６）へと接続されたセンサによって測定することができる。操舵指令（Ｓ）は、ユーザ入力装置へと接続され、１つのセンサの故障の場合のセンサ冗長性を提供するために、同じユーザ入力装置の操舵指令（Ｓ）を測定するように構成された２つのセンサの平均であってよい。さらに、本方法は、操舵指令の調節の完了を含んでいる（ステップ６２２）。ステップ６２２は、ロール補償済み操舵指令（Ｓroll）の出力を含むことができる。一実施形態においては、ロール補償済み操舵指令（Ｓroll）が、車両の操舵を制御するための推進システムの入力部によって受信される。
【００６０】
いくつかの実施形態においては、操舵ロール値が、ユーザ入力装置を変位させることによる入力がロール補償済み操舵指令を支配するよう、ユーザ入力装置の中立位置からの最大変位角度へと制限される。一実施形態においては、操舵ロール値が、例えばロールにおける±２５度の範囲内の値である。
【００６１】
いくつかの実施形態においては、総不感帯値（ＤＢtot）が、車両へともたらされる操舵指令信号の急激な変化を避けるために、時間をかけて操舵ロール値（Ｓsroll）へと移行させられる。例えば、上記式４および式５において、総不感帯値（ＤＢtot）の代わりに中間不感帯値（ＤＢint）を使用することができる。不感帯の変化速度が、ロール補償済み操舵指令（Ｓroll）を総不感帯値（ＤＢtot）によって変化させることができる１秒あたりのロールの度数を定める。一実施形態においては、不感帯の変化速度が、１秒当たり２度のロールに等しく、総不感帯値が、６度のロールに等しい。中間不感帯値（ＤＢint）が６度である総不感帯値（ＤＢtot）に達するまで、中間不感帯値（ＤＢint）が、１秒ごとに２度だけ増加または減少させられ、操舵ロール値（Ｓsroll）およびロール補償済み操舵指令（Ｓroll）の両方が、１秒ごとに更新される。
【００６２】
図６は、本発明の実例の実施形態に従って車両の操舵を制御するためのコントローラ（図示されていない）によって使用されるコントローラモジュールを示すブロック図である。ロール不感帯補償モジュール７０８が、初期化入力信号７０２を（例えば、慣性状態評価モジュール（図示されていない）から）受信する。ロール不感帯補償モジュール７０８は、車両の評価の慣性状態が初期化されたか否かに基づいて、初期不感帯値の出力７１２を出力する。いくつかの実施形態においては、ロール不感帯補償モジュールが、図５に記載のとおりのステップ６０６、６０８、および６１０を実行する。
【００６３】
速度基準ロール不感帯モジュール７１０が、速度入力信号７０４を受信する。速度基準ロール不感帯モジュール７１０は、車両の少なくとも１つの接地部材の速度に基づいて、速度に基づくロール不感帯値の出力７１４を出力する。いくつかの実施形態においては、速度基準ロール不感帯モジュール７１０が、図５において上述したとおりのステップ６１２および６１４を実行する。
【００６４】
総不感帯モジュール７１６が、初期不感帯値の出力信号７１２および速度に基づくロール不感帯値の出力信号７１４を受信する。総不感帯モジュール７１６は、初期不感帯値の出力７１２および速度に基づくロール不感帯値の出力７１４に基づいて、総不感帯値の出力７１８を出力する。いくつかの実施形態においては、総不感帯モジュール７１６が、図５において上述したとおりのステップ６１６を実行する。
【００６５】
操舵ロールモジュール７２０が、車両のロール角の入力信号７２２および総不感帯値の出力７１８を受信する。操舵ロールモジュール７２０は、車両のロール角の入力信号７２２および総不感帯値の出力７１８に基づいて、操舵ロール値の出力７２４を出力する。いくつかの実施形態においては、操舵ロールモジュール７２０が、図５において上述したとおりのステップ６１８を実行する。
【００６６】
ロール補償操舵モジュール７３０が、操舵ロール値の出力７１８を受信する。ロール補償操舵モジュール７３０は、操舵ロール値の出力７１８に基づいて、ロール補償済み操舵指令の出力７３２を出力する。いくつかの実施形態において、ロール補償済み操舵モジュール７３０は、図５において上述したとおりのステップ６２０を実行する。図６のコントローラ７００は、図５において実行される方法の各ステップを実行することができ、あるいは車両の操舵を制御するための他の方法を実行することができる。いくつかの実施形態においては、コントローラ７００が、図５の方法の各ステップとは異なるパラメータおよびパラメータ値を有する。例として、一実施形態においては、コントローラ７００が、図５の方法の各ステップを実行するが、初期化ロール不感帯値が、慣性状態評価装置が初期化されていないときに０〜４度の範囲を有する。
【００６７】
乗り手の経験不足ゆえに、乗り手が意図せずにユーザ入力装置を動かしてしまい、車両の方向および速度の変化を生じさせてしまう可能性がある。車両への乗り降りの際に、乗り手が意図せずにユーザ入力装置を動かしてしまう可能性もある。例えば、車両に乗る際に、乗り手がユーザ入力装置を握って引っ張ってユーザ入力装置を動かしてしまい、車両の方向および速度について意図せぬ変更を指令してしまいかねない。本発明の種々の実施形態を実行するコントローラが、乗り手の意図せぬ指令の車両の動作における影響を軽減することができる。いくつかの実施形態においては、乗り手の経験および車両への乗車状態が、コントローラの動作を変更するために使用される。
【００６８】
車両の乗車状態を、車両に取り付けられたセンサによって検出することができる。移動装置（例えば、図１の移動装置１０）においては、乗り手の乗車状態を、乗り手の左足および右足の重量を検出することによって検出することができる。図７Ａおよび７Ｂが、圧力検出板１８および１９を備える移動装置のプラットフォーム８００（例えば、図１のプラットフォーム１２）を示している。図７Ａは、圧力板１８および１９を取り除いた移動装置のプラットフォーム８００の上面図であり、本発明の実例の実施形態による足力圧力センサ８０２および８０４の配置を示している。図７Ｂは、ユーザの左足および右足の配置を検出するための２枚の板１８および１９の斜視図を示している。
【００６９】
図８が、本発明の実例の実施形態に従って車両の操舵を制御するための方法を示すフロー図９００である。一実施形態においては、車両が、図１の移動装置１０である。この方法は、乗車ゲイン値の設定（ステップ９０２）、降車ゲイン値の設定（ステップ９０８）、および減少ゲイン値の設定（ステップ９２０）を含んでいる。乗車ゲイン値、降車ゲイン値、および減少ゲイン値が、それぞれ第１の値に設定される。いくつかの実施形態においては、第１の値が、乗り手が移動装置へと乗車中または降車中でなく、かつ移動装置が始動モードの動作にはない場合に、ゲイン値が決定されるように保証する。一実施形態においては、乗車ゲイン値が、１．０という第１の値に設定され、降車ゲイン値が、１．０という第１の値に設定され、減少ゲイン値が、１．０という第１の値に設定される。
【００７０】
さらに、本方法は、乗り手が移動装置に乗車しようとしているか否かを判断することを含んでいる（ステップ９０４）。一実施形態においては、乗り手が移動装置に乗車しようとしている場合に、乗車ゲイン値が、０．５という値に設定される（ステップ９０６）。一実施形態においては、乗り手が、乗り手の一方の足が移動装置上にあり、乗り手の他方の足が移動装置外にある場合に、移動装置に乗ろうとしている。また、乗り手は、乗り手の両足が移動装置外にあり、かつ乗り手の指令（例えば、図１のハンドル１６の車両のＸ軸方向に沿った動きなど、車両の入力部の動き）が所定の速度しきい値よりも大きい速度成分を有する場合にも、移動装置に乗ろうとしている。いくつかの実施形態においては、速度しきい値が、毎時３マイルである。いくつかの実施形態においては、乗車ゲイン値が、０．０〜１．０の範囲の値である。いくつかの実施形態においては、乗車ゲイン（または、システムの他のゲイン）について選択される特定の値が、乗り手の経験に基づく。
【００７１】
さらに、本方法は、乗り手が移動装置から降りようとしているか否かの判断を含む（ステップ９１０）。降車ゲイン値（Ｋoff）が、乗り手が移動装置から降りようとしている場合に決定される（ステップ９１２）。一実施形態においては、乗り手は、乗り手の一方の足が移動装置上にあり、乗り手の他方の足が移動装置外にあり、乗り手による操舵指令入力が移動装置上にある足と同じ方向である場合に、移動装置から降りようとしている。一実施形態においては、降車ゲイン値が、以下の計算によって決定される。
【数７】
2011500423.tif 000009
【００７２】
ここで、Ｋzeroは、ゼロゲイン角であり、Ｋsideは、横降車ゲイン値であり、Ｓcomは、操舵指令信号（例えば、ユーザ入力装置を介しての乗り手による車両への入力指令）であり、Ｓoffは、横降車角度値である。一実施形態においては、ゼロゲイン角（Ｋzero）が、中立位置に対する入力装置の角度である。降車ゲイン値は、入力装置の角度が中立位置にあるとき、ゼロである。横降車角度値（Ｓoff）は、中立位置に対する入力装置の現在の角度である。一実施形態においては、横降車ゲイン値（Ｋside）が、以下の計算に基づいて決定される。
【数８】
2011500423.tif 000010
【００７３】
さらに、本方法は、移動装置の動作モードが始動モードであるか否かを判断することを含んでいる（ステップ９２２）。減少ゲイン値が、移動装置の動作モードが始動モードであるときに決定される（ステップ９２４）。減少ゲイン値（Ｋred）は、移動装置が完全に乗車されているか、あるいは途中まで乗車されているかにもとづき（ステップ９２８）、かつ接地部材の速度に基づく（ステップ９３０）。一実施形態においては、減少ゲイン値（Ｋred）が、以下の計算に基づいて決定される。
【数９】
2011500423.tif 000011
【００７４】
ここで、Ｍmountは、移動装置が完全に乗車されている（例えば、乗り手の両足が移動装置上にある）か、あるいは途中まで乗車されている（例えば、乗り手の片足が移動装置上にある）かに依存する傾斜値であり、Ｖは、接地部材の速度であり、Ｋminは、移動装置が完全に乗車されているか、あるいは途中まで乗車されているかに基づく最小ゲインである。一実施形態においては、傾斜値（Ｍmount）が、途中まで乗車された移動装置について０．２１２５であり、完全に乗車された移動装置について０．１５である。一実施形態においては、最小ゲイン（Ｋmin）が、途中まで乗車された移動装置について０．１５であり、完全に乗車された移動装置について０．５５である。
【００７５】
さらに、本方法は、ヨー速度減少ゲインの決定（ステップ９１４）を含んでいる。ヨー速度減少ゲインは、乗車ゲイン値、降車ゲイン値、および減少ゲイン値の最小値に等しい。さらに、本方法は、操舵指令の決定（ステップ９１６）を含んでいる。一実施形態においては、操舵指令が、乗り手の入力指令をヨー速度減少ゲインで乗算することによって計算される。
【００７６】
いくつかの実施形態においては、ヨー速度減少ゲインの影響が、移動装置へともたらされる操舵指令信号の急激な変化を避けるために、操舵指令へとゆっくりと移行させられる。例えば、中間ヨー速度減少ゲイン値を、操舵指令を決定するために、ヨー速度減少ゲイン値の代わりに使用することができる。ヨー速度減少ゲインの変化速度が、操舵指令をヨー速度減少ゲイン値で変化させることができる１秒あたりのゲインの数を定める。一実施形態においては、ヨー速度減少ゲインの変化速度が、毎秒０．２という変化に等しく、ヨー速度減少ゲイン値が、０．６である。中間ヨー速度減少ゲイン値が、０．６であるヨー速度減少ゲイン値に達するまで、１秒ごとに、中間ヨー速度減少ゲイン値が０．２だけ増加または減少させられ、操舵指令が更新される。
【００７７】
図９は、本発明の実例の実施形態に従って車両の操舵を制御するためのコントローラ（図示されていない）によって使用される制御モジュールを示すブロック図である。一実施形態において、車両は、図１の移動装置１０である。ステップモードモジュール１００８が、ステップモードの入力１００２を受信する。ステップモードモジュール１００８は、乗り手が移動装置に乗車しようとしているか、あるいは降車しようとしているかにもとづき、ステップゲイン値の出力１０１４を出力する。一実施形態においては、ステップゲイン値の出力１０１４が、乗車ゲイン値または降車ゲイン値である。いくつかの実施形態においては、ステップモードモジュール１００８が、図８において説明したとおりのステップ９０２、９０４、９０６、９０８、９１０、および９１２を実行することができる。
【００７８】
減少ゲインモジュール１０１２が、速度入力信号１００４、乗車状態入力信号１００６、および動作モード入力信号１０１０を受信する。減少ゲインモジュール１０１２は、接地要素の速度にもとづき、移動装置が完全に乗車されているか、あるいは途中まで乗車されているかにもとづき、さらには移動装置の動作モードが初心者モードであるか否かに基づいて、減少ゲイン値の出力１０１６を出力する。いくつかの実施形態において、減少ゲインモジュール１０１２は、図８において説明したとおりのステップ９２０、９２２、９２４、９２８、および９３０を実行する。
【００７９】
比較器１０１８が、ステップゲイン値の出力信号１０１４および減少ゲイン値の出力信号１０１６を受信する。比較器１０１８は、ステップゲイン値の出力信号１０１４および減少ゲイン値の出力信号１０１６に基づいて、ヨー速度減少ゲイン値の出力１０２０を出力する。いくつかの実施形態において、比較器１０１８は、図８において説明したとおりのステップ９１４を実行する。
【００８０】
操舵モジュール１０２２が、ヨー速度減少ゲイン値の出力信号１０２０を受信する。操舵モジュール１０２２は、ヨー速度減少ゲイン値の出力１０２０に基づいて、操舵指令出力１０２４を出力する。いくつかの実施形態においては、操舵モジュール１０２２が、図８において説明したとおりのステップ９１８を実行する。いくつかの実施形態においては、コントローラ１０００が、図８の方法の各ステップとは異なるパラメータおよびパラメータ値を有する。例として、一実施形態においては、コントローラ１０００が、図８の方法の各ステップを実行するが、乗車ゲイン値が、乗り手が移動装置に乗車しようとしているときに０．０〜０．５の範囲を有する。
【００８１】
種々の実施形態において、本明細書の開示の方法を、コンピュータシステムにおいて使用するためのコンピュータプログラム製品として実現することができる。そのような実現は、コンピュータ可読媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）などの実体のある媒体上に備えられ、あるいはモデムまたは他のインターフェイス装置（媒体を介してネットワークへと接続される通信アダプタなど）を介してコンピュータシステムへと送信可能である一連のコンピュータインストラクションを含むことができる。媒体は、実体のある媒体（例えば、光またはアナログ通信線）または無線技術（例えば、マイクロ波、赤外、または他の送信技術）によって実現される媒体であってよい。一連のコンピュータインストラクションが、本明細書においてシステムに関してすでに説明した機能のすべてまたは一部を具現化する。そのようなコンピュータインストラクションを、多数のコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムにおいて使用されるいくつかのプログラム言語で記述できることを、当業者であれば理解すべきである。
【００８２】
さらに、そのようなインストラクションを、半導体、磁気、光学、または他のメモリデバイスなど、任意のメモリ装置に保存することができ、光、赤外、マイクロ波、または他の送信技術など、任意の通信技術を使用して送信することができる。そのようなコンピュータプログラム製品を、付随の印刷文書または電子文書を含むリムーバブルな媒体（例えば、シュリンク包装されたソフトウェア）として流通させることができ、コンピュータシステムにあらかじめロード（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスクに）しておくことができ、あるいはネットワーク（例えば、インターネットまたはワールド・ワイド・ウェブ）を介してサーバまたは電子掲示板から配布することができると考えられる。当然ながら、本発明のいくつかの実施形態を、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの組み合わせとして実行することができる。本発明のさらに別の実施形態は、完全にハードウェアとして実現され、あるいは完全にソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）として実現される。
【００８３】
本明細書に記載した本発明の実施形態は、あくまでも例示を目的とするものであり、多数の変種および変更が、当業者にとって明らかである。そのような変種および変更は、添付の特許請求の範囲に定められる本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８４】
１０  移動装置
２０、２１  車輪
３０４  車両
３０８  重心
４００  制御システム
４３１、４３２  モータ駆動部
４６１  ユーザインターフェイス
４６２  慣性センサ
４６３  車輪回転センサ
４６４  慣性速度センサ
５０１  加算器
５０３、５０４  モータ
５０５  モータコントローラ
６００  フロー図
６０２  ステップ
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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