(57)【要約】単車が格納式の補助支持輪組立体およびコンピュータ制御システムを有している種々の方法、装置、およびシステム。或る実施の形態においては、単車が細長い車体を有している。格納式の補助支持輪組立体が、細長い車体の両側に取り付けられている。コンピュータ制御システムが、１つ以上のセンサからの信号を分析し、単車を動的にバランスさせる。
2006513075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い車体を備えた単車、
前記細長い車体の両側に取り付けられた格納式の補助支持輪組立体、および
前記単車を動的にバランスさせるため、１つ以上のセンサからの信号を分析するためのコンピュータ制御システム
を有している装置。
【請求項２】
第１のセンサが、ジャイロスコープからなる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１のセンサが、加速度計からなる請求項１に記載の装置。
【請求項４】
第１のセンサが、磁気計からなる請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コンピュータ制御システムが、前記単車を、最適制御アルゴリズムにもとづいてバランスさせる請求項１に記載の装置。
【請求項６】
さらに、制動時に前記単車のバランスを維持するため、コンピュータ制御のブレーキ・サブシステムを前記コンピュータ制御のバランス・システムに統合して備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コンピュータ制御のブレーキ・サブシステムが、前輪および後輪の１つ以上のブレーキ・アクチュエータの動作を、最適な力の計算にもとづいて管理する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
操舵輪を通じてユーザの進路の意思を受信するためのコンピュータ制御の操舵システムをさらに有し、
当該コンピュータ制御の操舵システムが、前記単車のバランスを維持するとともにユーザの意図する進路に従うため、ユーザの進路の意思の入力および前記１つ以上のセンサからの信号を組み合わせる請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記コンピュータ制御の操舵システムによって制御される電動モータをさらに有し、
センサが、前記操舵輪の位置を検出して前記コンピュータ制御の操舵システムへと入力信号を供給し、該コンピュータ制御の操舵システムからの制御信号が、操舵コラムを制御する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
方向舵、および
補助翼
をさらに備えており、
前記コンピュータ制御システムが、前記単車をさらに安定させるべく前記方向舵および前記補助翼の位置および配置を制御する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記コンピュータ制御システムが、前記１つ以上のセンサからの信号にもとづいて、前記単車の操舵角および傾き角を制御する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記コンピュータ制御システムが、前記１つ以上のセンサから傾斜面状況を受信して、前記格納式の補助支持輪組立体を、前記車体を直立に保つべく計算された角度に展開する請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
単車を、１つ以上のセンサからの入力信号の受信にもとづいて、動的にバランスさせること、および
前記単車の操舵角および傾き角を、前記１つ以上のセンサからの信号にもとづいて制御すること
を含んでいる方法。
【請求項１４】
前輪および後輪の１つ以上のブレーキ・アクチュエータの動作を、最適な力の計算にもとづいて制御すること
をさらに含んでいる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
検知した前記単車の動的状態にもとづいて、補助支持輪組立体を下降させること
をさらに含んでいる請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
検知した前記単車が位置している表面の傾斜にもとづいて、補助支持輪組立体の角度を変化させること
をさらに含んでいる請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
単車を、１つ以上のセンサからの入力信号の受信にもとづいて、動的にバランスさせること、および
前記単車の操舵角および傾き角を、前記１つ以上のセンサからの信号にもとづいて制御すること
を含んでいる装置。
【請求項１８】
前輪および後輪の１つ以上のブレーキ・アクチュエータの動作を、最適な力の計算にもとづいて制御するための手段
をさらに含んでいる請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
検知した前記単車の速度にもとづいて、補助支持輪組立体を下降させるための手段
をさらに含んでいる請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
検知した前記単車が位置している表面の傾斜にもとづいて、補助支持輪組立体の角度を変化させるための手段
をさらに含んでいる請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、広くには、制御アルゴリズムの使用を通じて制御される単車に関する。とくに、本発明の実施の形態の或る態様は、単車の動的バランスを達成するための自動操舵制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、単車（オートバイ、スクータ、モペットおよび自転車）は、取り扱い（すなわち、機動性、加速力、スラローム）およびエネルギー効率という点で、２条の足跡を残す車両（自動車など）に対して大きな利点を有している。典型的な単車と典型的な自動車を比較したとき、それは明らかである。積載量の車両重量に対する比が、自動車において１／２０であるのに対し、典型的な単車（すなわち、オートバイ）は、積載量の車両重量に対する比が１／２であり、１０倍良好である。自動車は、通常、毎日の何千万という通勤者にとってきわめて一般的な選択肢ではあるが、人間が作り出した移動用の道具の中では、最もエネルギー効率の悪いものであろう。１５０ポンドの人間１人を３０００ポンドの車両で運搬することは、貴重なエネルギー資源の無駄遣い以外の何物でもない。前面形状の大きさおよび４つの車輪ゆえ、自動車は、高速においては、馬力の大部分を大きな空気抵抗とタイヤの大きな摩擦力によって消費してしまう。さらに、自動車は、単車よりもはるかに幅が広く、運転に比較的幅の広い道路を必要とする。この結果、道路網が土地資源の多くの部分を占有し、妥当な通行能力に対して建設が高価につく。エネルギーと時間を浪費し、環境に被害を及ぼす交通渋滞が、ラッシュアワーの大都市においては頻繁である。駐車場も、車両の大きさを収容するために充分大きくなくてはならない。これらすべてがあいまって、広大な土地を無駄に使用することにつながる。重すぎる車両の重量は、危険でもある。２条の車両は、停止のためにかなり大きなブレーキ力を必要とする。さらに、２条の車両は、事故時にきわめて大きい衝撃力をも生じさせる。エネルギー、環境、および土地資源の問題は、人口密度の高い開発途上国においてより深刻になる。数百億もの人々の移動のニーズは、エネルギー、環境、および土地資源の負担が大きいため、自動車では満足させることができない。
【０００３】
単車の自重はきわめて小さいため、はるかに小さなエンジン出力であっても、妥当な加速度および速度での前進において、エンジンをきわめて効果的にすることができる。さらに、単車は、高速におけるエネルギーの主たる消費要因である空気抵抗を小さくすることによって、さらにエネルギー効率を良好にすることができる。細長い車体によって、前面形状が典型的な自動車よりもはるかに小さいため、単車の空気抵抗はきわめて小さい。これが、多くの単車においては主たる車輪が２つであることとあいまって、単車をきわめて小さいエネルギー消費率で高速巡航できるようにしている。単車は、使用する道路や駐車場資源も少なく、温室効果ガスの排出も少ないため、環境にも優しい。しかしながら、通常は、単車は本質的に不安定であり、運転にかなりの熟練を必要とし、経験の浅いライダーにとってはかなり危険でもある。この結果、一般大衆は、単車のもつ高い燃料消費効率、環境適合性、および高性能といった能力に気が付いていない。
【０００４】
以上の問題を２つの補助輪を備えた直列２輪の車両（すなわち、オートバイ）または３輪の車両（３輪車）のいずれかによって解決するため、いくつかの形式の軽車両が提案されている。最初の形式は、補助輪を格納したときの通常の乗車状況において、依然としてライダーがバランスをとる必要がある。したがって、一般に、乗車のために高度な熟練が必要である。第２の形式は、自動車とオートバイとの間の妥協による解決策であり、低速または停止の状況においてバランスを保つために３つの車輪を有している。それらのいくつかは、高速において車両を能動的な傾き制御によってバランスさせることができる。例えば、ダイムラー・ベンツ社（Ｄａｉｍｌｅｒ‐Ｂｅｎｚ）のブラウン（Ｂｒａｕｎ）の米国特許第５，７６５，８４６号（１９９８年）、スーフー（Ｓｏｏｈｏｏ）の米国特許第５，７６２，３５１号（１９９８年）、およびクロップフェンシュタイン（Ｋｌｏｐｆｅｎｓｔｅｉｎ）の米国特許第４，９０３，８５７号（１９９０年）がある。欧州および日本も、きわめてわずかではあるがこの分野についての特許を付与しており、パティン（Ｐｕｔｉｎ）の欧州特許第５６０，６７０号（欧州特許庁）（１９９５年）および本田技研（Ｈｏｎｄａ  ｍｏｔｏｒ）のマツウラの第５，０３９，０７３号（日本国特許）がある。この種類の車両は、自動車と同様に自分自身でバランスする。しかしながら、これらはオートバイと比べて重く、エネルギーを消費する車体の油圧式能動傾斜制御ゆえに製造が高価につき、追加の車輪によって増加するタイヤの路面摩擦のため馬力を多く消費する。自分でバランスする車両セグウェイ（Ｓｅｇｗａｙ）は、車両を前方または後方へと倒れることがないように保つため、動的バランスを備える２つの車輪（左右）を使用している（カーメン（Ｋａｍｅｎ）らの米国特許第５，９７１，０９１号）。主な制約は、その速度および充電と充電との間に走れる距離である。旋回の際の遠心力および高い重心のため、セグウェイは、旋回時に高速で進むことはできない。これが、最高速度が毎時２０マイル未満である理由である。
【発明の開示】
【０００５】
単車に格納可能な補助支持輪組立体とコンピュータ制御システムとを備えてなる種々の方法、装置、およびシステムが開示される。一実施の形態においては、単車が細長い車体を有している。格納可能な補助支持輪組立体は、細長い車体の両側に取り付けられる。コンピュータ制御システムが、１つ以上のセンサからの信号を分析し、単車を動的にバランスさせる。
【０００６】
本発明のいくつかの実施の形態を、以下の図面を参照しつつ説明するが、本発明がこれら実施の形態に限られるわけではなく、これら実施の形態がすべてでもない。図面においては、とくに指定しない限り、種々の図を通じて同じ参照番号は同種の部品を指し示している。
【０００７】
本明細書では、自分でバランスする単車に関する方法、装置、およびシステムについて、種々の実施の形態を説明する。以下の説明においては、いくつかの特定の詳細が、本発明の実施の形態の充分な理解をもたらすために提示される。しかしながら、それら特定の詳細の１つ以上がなくても本発明が実施可能である、あるいは他の方法、部品、アルゴリズムなどを使用して本発明が実施可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。また他の事例では、本発明の態様を不明確にすることがないよう、公知の構造、材料、または動作は、詳細には図示および説明されていない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この明細書を通じ、「一実施の形態」または「実施の形態」と述べた場合には、当該実施の形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の実施の形態の少なくとも１つに含まれていることを意味する。すなわち、本明細書の全体を通していくつかの場所にあらわれる表現「一実施の形態において」または「実施の形態では」は、必ずしもすべてが同じ実施の形態を指しているわけではない。さらに、それら特定の特徴、構造、または特性を、１つ以上の実施の形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【０００９】
図は、単に説明のみを目的としており、必ずしも比例尺ではなく、必ずしも正確な形状に描かれているわけではない。さらに、或る車両から別の車両への変化をもたらす実装、装備、設計公差、またはその他の実際上の考慮事項の相違ゆえ、本発明の原理を利用する実際の装置が、形状、寸法、構成などについて、図に示されているもの以外に変化しうることは、理解できるであろう。
【００１０】
コンピュータ制御の操舵システムによって動的バランスが維持される単車について、広く説明する。或る実施の形態において、単車は、車体フレームへと取り付けられた前輪および後輪、ならびにコンピュータ制御の操舵モータを備えている。コンピュータ制御操舵システムは、ユーザの意図する進路を、操舵輪／ハンドル棒を通じて入力として受信する。これが、最適制御技法を使用して車両のバランスを保ち、ライダーの意図する進路に忠実に従うため、車両の状態変数に関するセンサ・サブシステムからの入力と組み合わされる。さらに、このシステムは、大域的最適状態のためのブレーキ・サブシステム、変速機、エンジン制御、および能動エアロダイナミクスに関する統合化コンピュータ制御によって、安全性および性能を向上させる。この車両システムは、オートバイの高いエネルギー効率および高い機動性を実現しつつ、ライダーを車両のバランスの維持から解放する。この車両システムは、ライダーに、容易かつ真に自動車のような運転体験をもたらす。この車両は、ガソリン、電気、ハイブリッドまたは人力を動力源とすることができる。コンピュータ制御システムおよびアクチュエータに電力を供給するため、バッテリを備えることができる。
【００１１】
或る実施の形態では、コンピュータによって自動化された動的制御システムが、経験を積んだオートバイ乗りの働きと等価な強固な動的バランスを達成するため、車両の舵角および傾き角の制御を計算する。単車の実施の形態においては、ライダーが、操舵のための操舵輪ならびに加速およびブレーキのための足踏みペダルで、単車を自動車のように運転することができる。コンピュータが、ちょうど熟練のオートバイ乗りのように、車両のバランスの制御を引き受ける。車両のコンピュータ制御は、物理センサ・サブシステムが車両の動的状態の測定においてはるかに敏感かつ正確であり、コンピュータによって制御されるアクチュエータがあらゆる変化にはるかに正確、高速、かつ強力に応答できるため、経験を積んだ人間のライダーよりも上手くやり遂げるかもしれない。コンピュータ制御は、人間による制御よりもはるかに一貫しており、従来からの単車（すなわち、オートバイ）に対して安全性が大きく改善されてなる車両をもたらす。
【００１２】
通常の単車の機械的設計は、人間の制御という制約、すなわち車両の動的状態の正確な検知、応答時間、および可能なトルクにおける制約によって、車両の性能を妥協している。人間の限界という制約に縛られない新規な機械的設計によって、車両の性能を大きく改善することができる。例えば、通常のオートバイの前輪は、操舵の慣性を人間が操作できる量に抑えるため、後輪よりもかなり細い。この結果、前輪の静止摩擦が後輪よりも小さくなる。これは、ブレーキをかけた際、オートバイの運動力学ゆえに前輪が後輪の約３倍もの制動力を生み出すことから、操舵による制御と乗車安全性との間の深刻な妥協であるといえる。より大きい制動力の必要に対してより狭い形状を組み合わせているため、前輪が磨耗した後に事故を引き起こしやすい。
【００１３】
これに対し、コンピュータ制御システムの実施の形態においては、操舵組立体に強力なアクチュエータを備えることができ、安全なブレーキのため、前輪を後輪と同じ幅にすることができ、後輪よりも広くすることさえ可能である。さらに、統合化コンピュータ制御システムが、手の代わり（電線を介した操舵）および足の代わり（低速時または停止中の車両を安定させるためのコンピュータ制御の支持輪システム）となって、ブレーキ・システム、支持輪、変速機およびエンジン管理の統合制御を通じて、安全性および使用の容易性において全体性能を最適化する。したがって、平均的なライダーが、オートバイの敏捷な操縦性および高い燃料消費効率を、高性能自動車の安定性および運転容易性と一緒に楽しむことができる。
【００１４】
このシステムは、ライダーに快適さをもたらすことができる。ライダーが車両とともに体を傾けるため、ライダーに作用する有効力（重力と遠心力の組み合わせ）が支持席と整列し、通常のオートバイの乗車とちょうど同じように、ライダーに加わる横力はゼロである。一方、自動車においては、屈曲路の旋回時に、遠心力が運転手および乗客を左右に投げ出そうとする。単車の他の安全上の利点は、その軽量さに起因している。重量の軽い単車が関与する事故において、衝撃力は重たい自動車のそれよりもはるかに小さい。単車のために専用の車線を設けたとしたら、道路ははるかに安全な場所になるであろう。
【００１５】
低速での操縦時、ならびにさらなる安定性を必要とする停止時および駐車時におけるいくつかの他の操縦において、統合化コンピュータ制御システムは、より強固なバランスのため、例えば、最大２つの追加の支持輪を自動的に展開することができる。このシステムによって、乗車／運転中の状況においてバランスに注力する必要のない自動車のような運転体験を、ライダーにもたらすことができる。
【００１６】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、ほぼすべての運転状況下のあらゆる速度において、ライダーが車両を安定させることに注力しなくてもよいようにし、燃料効率が良好で、低コストであり、環境にとって安全である単車のための自動バランス・システムをもたらすことができる。
【００１７】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、操舵、バランス、減速、変速、能動エアロダイナミクス、および補助支持輪についての統合コンピュータ制御を通じて、システム・レベルの性能、安全性および運転容易性の観点において、車両を改善することができる。
【００１８】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、すべての速度において、突然の荷重移動、突風、起伏のある路面、滑りやすい補修跡など、外乱に対する車両の安定性を高めることができる。
【００１９】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、統合制御および自動ブレーキ能力の提供によって、ブレーキの有効性を向上させることができる。ブレーキ・サブシステムによって車輪のスリップを防止することができ、強い制動時にも車両のバランスを保つことができ、転倒や落車を避けることができる。このサブシステムは、さらに、センサによって障害物を検知し、自動的にブレーキをかけて衝突を回避することができる。
【００２０】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、動的なバランスのためには速度が遅すぎるときに、車両の動的状態変数を監視するコンピュータによって自動制御される例えば２つの支持輪を使用して、単車に安定をもたらすことができ、ライダーは、車両を支持するために自身の脚を使用しなくてもよい。
【００２１】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、コンピュータ制御の応答特性が人間による操作と比べ優れている点を深く掘り下げることによって、性能の包絡線を押し広げることができる。コンピュータ制御のシステムは、車両の動的状態の検出においてより正確かつ完全であり、検出した情報の処理においてより正確かつ迅速であり、制御の実行においてはるかに迅速である。このようにして、単車において通常見られる機械的設計における妥協を取り除くことができ、単車システムの機械的操縦において大いに進化した性能がもたらされる。
【００２２】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、能動エアロダイナミクス制御を使用して、単車をさらに安定させることができる。車両の或る実施の形態は、飛行機と同様、高速時における方向舵および補助翼の能動制御を備えている。制御によって、方向舵および補助翼が車両の動的状態に応じて動かされ、高性能および安定をもたらす。
【００２３】
コンピュータ制御の或る実施の形態は、電動モータセンサ、および単車の支持輪を使用する操舵組立体の最適制御を備えるコンピュータを有してもよい。車両の操舵を、コンピュータ制御の電動モータで達成することができる。最適制御アルゴリズムを備えてなるコンピュータが、車両をバランスさせ、ライダーの操舵入力によって定められた最適な進路へと導く。他のすべての制御、すなわちブレーキ・サブシステム、モータ制御、支持輪サブシステムなどの制御を自動操舵制御と統合することによって、車両システムをさらに改善することができる。
【００２４】
図１は、自分でバランスするインテリジェントな単車の一例の実施の形態の側面図を示している。
【００２５】
図１を参照すると、インテリジェントな車両の実施の形態が、車体１１、前輪操舵組立体２、１０に取り付けられ吊り下げられた前輪１２、車体に取り付けられた後輪１３から構成されている。前輪操舵組立体２、１０および車体は、操舵軸１４で取り付けられている。マイクロコンピュータ１が、車両のバランスのための頭脳として機能し、一式のセンサ１５、１６、１７で車両の動的な状態を測定し、最大の安定をもたらすべく車体の傾き角を制御し、ユーザによる操舵輪４への入力に従って進路を最適に制御するため、リアルタイムで操舵トルクを計算する。次いで、コンピュータからのトルク信号が、操舵組立体を制御すべく電動モータ２を動かす。例えば、いくつかの場合においては、きわめて低速な停止および発進、あるいは駐車の状況においてさらなる安定をもたらすため、コンピュータによって２つの支持輪５、２３を自動的に展開することができる。高速時には、２つの支持輪を車体内に格納することができ、能動エアロダイナミクス・アクチュエータ６が、統合化されたコンピュータ制御によって車両の性能および安定性を向上させる。統合制御は、前輪と後輪との組み合わせによって駆動される単車、前輪または後輪によって操舵が行なわれる単車、ならびにガソリン、電動モータおよびハイブリッド動力源を動力とする単車に適用可能である。
【００２６】
本発明の図示の実施の形態についての前記説明は、要約に記載されているものも含め、これらですべてというわけではなく、本発明を開示した形態そのものに限定するものでもない。本発明の特定の実施の形態および例を、ここに説明を目的として記載するが、当業者であれば理解できるであろうが、本発明の技術的範囲において種々の均等な変更が可能である。それらの変更は、前記詳細な説明に照らして本発明に加えることができる。以下の特許請求の範囲において使用される用語は、本発明を明細書および特許請求の範囲に開示される特定の実施の形態に限定するものと解釈すべきではない。むしろ、本発明の技術的範囲は、すべて請求項の解釈について確立されている原理に従って解釈されるべき特許請求の範囲によって定められなければならない。
【００２７】
図２は、自己バランス単車のコンピュータ制御操舵システムの或る実施の形態のブロック図を示している。
【００２８】
単車の自動バランス、自動操舵は、最適制御技法によって実現することができる。この制御技法は、車両の多体動力学を計算するマイクロコンピュータまたはマイクロコントローラ内にある最適制御アルゴリズムを含むことができる。さらに、車両システムの状態変数を測定するための一式のセンサ１５、１６、１７、２２、ライダーによる入力のための力フィードバック付きの操舵輪４、および前輪操舵組立体１４にトルクを加えるべくコンピュータ制御された電動モータ２を備えることができる。
【００２９】
センサ・サブシステム１５、１６、１７、２２が、速度、操舵角、ロール角、ヨー角、およびピッチ角、ならびにこれらの変化の速度、さらには前輪および後輪の摩擦力、推進力、および制動力など、車両システムの動的状態変数を測定する。ヨー速度、ロール速度、およびピッチ速度は、直交して取り付けされた３つのジャイロスコープで測定することができる。３つのジャイロスコープ・センサは、ロール、ヨー、およびピッチについての３つの絶対角、ならびにそれらの変化の速度を測定するため、マイクロコントローラ、３つのＭＥＭＳ加速度計、および３つの磁力計と統合され、市販されている。測定される他の変数は、２つの光学式エンコーダによる前輪および後輪の速度１６および１７、ならびに光学式エンコーダ２２による操舵角である。或る実施の形態においては、車両は、車輪の角度回転速度を割り出すために、より簡素な増分エンコーダを２つ使用する。或る実施の形態においては、車両が操舵角の絶対値を測定する。或る実施の形態においては、車両が、操舵輪の角度ならびに操舵輪の変化の速度を与えるために、絶対値エンコーダを使用する。正確さおよび信頼性が低くなり、温度によるドリフトが大きくなるものの、操舵角度の測定のための２０を、電気式ポテンショメータを使用して置き換えることができる。路面から前輪に加わるランダムなトルクも、車両の制御が図５の力センサ３０によって、および操舵輪への実物に近い力フィードバックのため、測定される。測定されたセンサからのリアルタイム・データは、車両のバランスの維持および操舵輪／ハンドル棒への入力によって定められるライダーの意図する進路への追従を目的とする最適な操舵角度の計算のため、マイクロコンピュータに流れ込む。最適制御アルゴリズムのフィードバック制御ループが、減速および加速条件下での直線走行、定常円旋回、急旋回、車線変更、およびスラロームを含むすべての乗車状況について強固な安定性をもたらす。
【００３０】
車両の動的状態（すなわち、速度、ロールおよびヨーの速度、操舵角など）は、ライダーの前方のモニタ３に表示される。さらに、我々の表示装置は、タコメータ、スピードメータ、バッテリの電圧、温度計、方向指示器、ハイビーム／ロービーム、積算距離計／走行距離計、燃料ゲージなど、通常の車両が表示するものについての情報も表示する。車両の大部分をコンピュータによって制御することができるため、平板型液晶表示装置（ＬＣＤ）によって、従来からの機械的なアナログ手段を完全に置き換えることができる。バックライト付きのドット・マトリクス超ねじれネマティック（ＳＴＮ）が、あらゆる天候の光の条件下でも容易に読み取ることができる広い視野角をもたらす。ＬＣＤ表示装置は、従来からの表示装置に比べ、車両重量、電力消費およびシステムの複雑さを低減することができるという利益をもたらす。
【００３１】
時間に対する動的状態を、後の分析および記録の保持のため、不揮発性メモリ３６に保存することができる。航空機のブラックボックスと同様、デジタル・メモリが最も最近の車両の状態（速度、ロール角、ロール速度、操舵角、エンジン状態、ブレーキ力など）およびユーザによる入力（すなわち、操舵輪の角度、ブレーキ・ペダルの踏力）を連続的に記録する。デジタル・メモリは、「先入れ、先出し」（ＦＩＦＯ）構造を有していてもよい。この実装例によれば、最も最近のデータがほぼ常に記録の保持のために保存される。これを、後の分析のため、車両のデジタルＩＯ３７から、車両とは別にあるコンピュータへとダウンロードすることも可能である。車両のデジタルＩＯは、システムの診断およびファームウェアの更新においても有用である。
【００３２】
図１を参照すると、エネルギー効率に優れたコンピュータ制御のインテリジェントな単車は、補助支持輪組立体およびコンピュータ制御システムを備えることができる。単車は、小さな空気抵抗をもたらす細長い車体１１を有することができる。補助支持輪組立体５、２３は、静止時および低速でのバランスのため、車体の両側に取り付けることができる。単車の自動動的バランスのためのコンピュータ制御システム１は、最適制御の線形または非線形の数学的モデル、および減速時に車両のバランスを維持するためのシステムのブレーキの統合制御を使用することができる。さらに、単車の自動動的バランスのためのコンピュータ制御システム１は、高速および強風条件下におけるバランスを修正するために能動エアロダイナミクスを使用することができる。また、単車の自動動的バランスのためのコンピュータ制御システム１は、補助支持輪５、２３および変速機、エンジン制御を制御することができる。
【００３３】
この単車は、さらに、前輪１２およびスイング・アーム懸架装置によって車体フレーム１１に取り付けられた後輪１３を備えることができ、前輪組立体は、テレスコピック型の懸架装置を備えるフォークおよびステアリング・コラム１４を有している。前輪組立体と車体は、ステアリング・コラムを介して回転ジョイントで取り付けられている。操舵および動力を、前輪および後輪の異なる組み合わせを通じて制御することができる。
【００３４】
このインテリジェントな単車は、人と機械の相互作用を利用し、自動車の運転に類似した感覚をもたらすように設計されている。このインテリジェントな単車は、車両の方向を制御するための操舵輪４、加速、ブレーキ、クラッチ（手動変速の場合のみ）のための足踏みペダル、および変速（自動または手動変速機のための）のための右手操作のハンドルを有している。
【００３５】
自動動的バランスおよびシステム統合制御のためのコンピュータ制御システムは、動的バランス、統合化されたブレーキ、加速、変速機、エンジン制御および補助支持輪など、単車の最適制御についての検出、処理および実行のための制御ソフトウェアを有することができる。このソフトウェアは、１つ以上のデジタル・マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ、および／またはマイクロコントローラによって実行することができる。或る実施の形態においては、ソフトウェアは、ＣＰＵおよびメモリ・リソースを種々の制御タスクに割り当ててソフトウェアの実行を管理するためのマルチタスクのリアルタイム・オペレーション・システムであってよい。ユーザのための操舵輪４が、所望の方向に関する入力信号を制御コンピュータにもたらす。操舵輪４は、路面と前輪との実際の相互作用を反映させるため、力フィードバックを備えていてもよい。
【００３６】
センサ・サブシステム１５、１６、１７が、車両の動的状態および車両と周囲との相互作用を測定し、自動動的バランスのためのコンピュータ制御システムへと入力信号をもたらす。電動モータ２が、自動動的バランスのためのコンピュータ制御システムの制御信号を受信し、ステアリング・コラムを回転させる。一式のアクチュエータ９、２１が、コンピュータ制御システムから制御信号を受信し、補助支持輪についての制御信号を実行する。
【００３７】
制御ソフトウェアは、実際の車両の物理的記述の多体動力学にもとづく制御モデルおよび最適制御３４を使用する。
【００３８】
制御ソフトウェアの利点は、ソフトウェアが、現在の使用状況について最適制御によって車両の動的バランスを計算し、その判断を車両の安定を最適化すべくフィードバックと統合し、操舵輪への入力からのライダーの所望する方向へと追従する点にある。
【００３９】
或る実施の形態においては、制御ソフトウェアが、適応および学習の能力を有する小脳モデル関節制御（ＣＭＡＣ）などのニューラル・ネットワークにもとづく制御モデルを含むことができる。或る実施の形態においては、制御ソフトウェアが、ファジー理論にもとづく制御モデルを含むことができる。
【００４０】
このように、コンピュータ制御システムが、車両の動的状態を測定するセンサから入力信号を受信し、次いでコンピュータが、アクチュエータを制御すべくセンサおよびユーザの入力を処理し、閉ループ３３制御を構成する。コンピュータ制御システムは、突然の荷重移動、突然の突風、路面の凹凸、滑りやすい補修跡などのランダムな外乱の影響のもとでも、強固な安定性を達成することができる。
【００４１】
或る実施の形態においては、コンピュータ制御システムが、ただ１つの強力なプロセッサによる中央集権的な処理から、それぞれが１つ以上の特定の制御タスクに専念する多数のプロセッサを相互接続してなる分散型の処理まで広がる種々の処理モデルを使用することができる統合制御を含んでもよい。コンピュータ制御システムは、追加の制御のための効率的な動的計算を得るためのデジタル信号プロセスを含むコンピュータ・ハードウェアを備えることができる。コンピュータ制御システムが、コンピュータのハードウェア、メモリ、センサ、およびアクチュエータについて自己テストを実行してもよい。
【００４２】
センサ・サブシステムは、多くのセンサ１５、１６、１７、車体のピッチ速度、ヨー速度およびロール速度のためのジャイロスコープ、ロール角のための傾斜計、操舵トルクおよびブレーキ力のための力センサ、速度センサ、制動時の車輪のロックのためのスリップ・センサによって測定された車両の状態を含んでもよい。
【００４３】
統合されたブレーキ・システムを制御するコンピュータが、制御のもとで車両を停止させるための前輪および後輪への最適な力で、ブレーキ・アクチュエータ７、８を導くことができる。統合化ブレーキ・システムは、前輪および後輪のブレーキ・アクチュエータ７、８を備えることができ、これらが車輪をロックまたはスリップさせないようにするため、ならびに車両のバランス喪失および転倒を防止するため、制御コンピュータおよびセンサ・サブシステムと組み合わされる。統合化ブレーキ・システムは、車両の進路における衝突の恐れを、近接センサ３２および計算された進路によって検知することができ、コンピュータが、自動的な衝突回避のため、ブレーキを動作させ車両を操舵するための制御信号を発する。
【００４４】
コンピュータ制御システムは、低速時、停止時、あるいは動的バランスが追加の固定のバランス支持を必要とするなどの場合に補助支持輪５、２３を展開するための制御アルゴリズムを使用することができる。補助支持輪は、種々の角度に設定可能であるコンピュータ制御のアーム２７、２８に組み合わされている。車両の左側および右側におけるアームの角度を、車両の動的状態の最適値、コンピュータ・サーボ制御のための角度位置センサ、および制御システムの故障の場合の支持輪の展開のための後備安全機構に従って設定できるよう、システム・コンピュータへと接続されている。
【００４５】
補助輪のための制御アルゴリズムが、支持輪アクチュエータ９、２１に最適な展開角の信号を送信し、正しい角度に設定され、支持輪がシステムの動的バランスの要求に従って展開または格納されたことを確認するため、角度センサのフィードバックを読み取る。支持輪のための制御アルゴリズムにおいて、車両が凹凸のある表面に停止したとき、コンピュータが表面の状況を検出して、車体を直立に保つべく支持輪５、２３を計算された角度へと展開する。ライダーが素早い急旋回の前に車両を停止させたとき、支持輪のための制御アルゴリズムは、車両が移動を開始する前または開始するときに、旋回の方向の傾きをあらかじめ生成するよう支持輪アームを動作させるべくコンピュータと通信する。補助支持輪システムは、素早い展開（ブレーキ時）およびゆっくりとした格納速度（発進時）を実現できる機構を備えることができる。
【００４６】
統合化最適制御システムは、高速において車両の動的状態に従って安定性および性能を改善すべくエアロダイナミクス・アクチュエータ６を導く統合化能動エアロダイナミクス制御を備えることができる。エアロダイナミクス制御は、コンピュータが車両の動的状態（速度、ヨー速度、ロール速度）から入力を取り込んで、高速および旋回時において車両をさらに安定させるべく方向舵および補助翼制御６を動作させることを可能にする。統合化最適制御システムは、車両の性能および燃料消費のためのエンジン速度および変速比の最適な組み合わせを計算するため、制御アルゴリズムを使用する。
【００４７】
統合化最適制御システムは、平板型ＬＣＤ表示装置を使用してロール角、操舵角、車両速度、エンジン速度、操舵角、変速機の状態、および支持輪の状態など、車両の状態を示す表示装置３を備えることができる。表示装置３は、測定された路面の摩擦と車両の形状とによる車両のロール角限界に対して、実際のロール角を表示し、ライダーに、車両の限界内で乗車するよう知らせることができる。これに加え、表示装置は、エンジン速度、車両速度、バッテリ電圧、および温度などの通常の車両情報を示してもよい。ライダーが、車両の制御を車両の物理的限界に接近するように駆り立てたとき、システムは、表示装置上で、聴覚信号という形で警報を発し、表示装置３上にメッセージを明滅させる。（例えば、急カーブあり、減速せよ）。
【００４８】
統合化最適制御システムは、エアバッグの展張、能動的拘束装置、制御コンピュータ１に接続された衝突センサ３２、および安全装備７、８のためのアクチュエータなど、安全装備のための安全制御プログラムを使用する。
【００４９】
統合化最適制御システムは、固定の期間にわたって最も最近の車両システムの状態およびユーザの制御を継続的に保存する不揮発性メモリを備えてもよく、車両の状態およびユーザによる制御を、デバッグおよび事故調査のために後に分析することができる。
【００５０】
統合化最適制御システムは、ファームウェアの更新、システムの診断、および車両を離れてデータ分析を行なうため、外部のコンピュータとの入出力を行なうデジタルＩＯシステムを備えてもよい。
【００５１】
或る実施の形態においては、単車のハードウェアの物理的設計を、人間のライダーの反応ではなく、コンピュータ制御の特性に最適化することができる。単車は、衝突、天候条件および風に対する保護の提供を助けることができるドアまたはハッチを有する堅固な包囲を備えてもよい。
【００５２】
図３は、離散時間ステップ非線形閉ループ最適制御を備える制御システムのための制御チャートの或る実施の形態のブロック図を示している。
【００５３】
或る実施の形態においては、車両のインテリジェント性は、部分的には、そのコンピュータ最適制御アルゴリズムから由来する（図３）。最適制御は、車両を安定にするための閉じた制御ループの使用によって、動作の際の安定の維持を助ける。車両は、連立非線形二次微分代数方程式（ＤＡＥS）の組によって記述される動的システムを有することができる。車両は、ユーザの定める進路に近接して移動するように制御することができる。自動バランスの単車は、ランダムな外乱３５および非線形制御法による統計雑音に対する最適制御を実現する。オートバイの動的状態は、ヨー角、ロール角、およびピッチ角、車輪の回転速度、操舵角、ならびに前輪および後輪の懸架装置の変形によって表現できる。車両の多体動力学の動的挙動から、オートバイの状態変数についての連立非線形二次微分代数方程式の組を得ることができる。このＤＡＥの組が、車両システムの挙動を決定する。それらは動的方程式と呼ばれる。動的方程式にもとづき、マイクロコントローラが、車両を安定に保つと同時にライダーの定める進路３４に最適に追従することを目的として最適な進路４３を構築する。システムがきわめて非線形であるため、リアルタイムという制約およびコンピュータのリソースという制約ゆえ、最適な進路を計算することは困難である。代わりに、マイクロコントローラが、不連続な時間ステップを使用し、システム状態をいくつかの小さいドメインに分割して、システムを線形化する。非線形最適制御問題が、それぞれがドメインの部分に対応するいくつかの線形二次レギュレータ（ＬＱＲ）３９になる。制御システムの目標は、車両を安定に保ちライダーの意図する進路に可能な限り近く追従するよう設計されたペナルティ関数を最小化することにある。制御のフィードバック・ループ３３は、道路の不整、風からのランダムな外乱、モデル化および数値の誤差、およびパラメータの不正確さの影響の低減においてきわめて有効である。或る実施の形態においては、単車が、反転振り子のバランスを有する最適制御法を使用する。
【００５４】
人工ニューラル・ネットワーク（ＡＮＮ）、小脳モデル関節制御（ＣＭＡＣ）、およびとくにはファジー制御などの他の制御方法も、同様の目的を達成すべく最適制御法を置き換えるために使用することができる。ＡＮＮコントローラの有効性は、車両の詳細かつ正確な機械モデルに依存しない。これは、システムが正確なモデルを作るには複雑すぎる場合に、大きな利点となりうる。ＡＮＮのさらなるの利点はその適応性である。制御挙動を、変化する状況の下で、最適な応答をもたらすように容易かつ素早く調整することができる。この一例は、車両の重量の移動である。荷重が車両の或る部位から別の部位に移動したと仮定すると、重心が変化する。これが、車両の動的挙動に影響を及ぼす。この変化に適応できることによって、車両は、自身を最適安定動的状態へと素早く調節することができる。車両の動的挙動は、学習データに依存してもよい。
【００５５】
車両のコンピュータ制御は、多数の制御タスク（すなわち、動的バランス、支持輪制御、能動エアロダイナミクス、統合されたブレーキなど）を、リアルタイム・オペレーション・システム（ＲＴＯＳ）４２によって実行する。ＲＴＯＳの主たる目的は、種々のタスクに対して優先付けならびにＣＰＵおよびメモリ・リソースの管理を行なうことにある。ＲＴＯＳは、必要な時間スケジュールの下で優先度の高いタスクが最初に実行されるよう、保証された時間応答を用いることができる。例えば、統合化ブレーキ制御および動的バランスを、最も優先度の高いタスクとして割り当てることができる。
【００５６】
図４ａは、車両制御システムの或る実施の形態のフローチャートを示している。
【００５７】
ブロック４０１において、マイクロコンピュータがシステムを較正する。較正は、すべてのエンコーダのホーム・サイクルおよび増分エンコーダを使用した絶対測定を含んでいる。さらに、マイクロコンピュータは、コンピュータ・システム、配線接続、センサ、およびアクチュエータの自己テストを実施する。自己テストが上手くいかなかった場合、ブロック４０２においてマイクロコンピュータは、システムのテストを中断して点検を求める。テストが上手くいった場合、ブロック４０３において、マイクロコンピュータが、光学式エンコーダを通じて操舵輪の位置をユーザから読み取る。ブロック４０４において、マイクロコンピュータが、ユーザの操舵情報を使用してユーザの意図する進路を計算する。ブロック４０５において、マイクロコンピュータが、ロール、ヨーおよびピッチの角度ならびに速度、車両の速度、車両の実際の操舵角など、車両の動的状態を読み出す。次いで、ブロック４０６において、車両の状態が分類されドメインへと割り当てられる。特定の線形二次レギュレータが、ブロック４０７において呼び出され、マイクロコンピュータが、図３のとおり、最適制御および閉ループフィードバック安定化を計算する。ブロック４０８において、マイクロコンピュータは、次の時間ステップまで同期および計算を遅延させる。次いで、マイクロコンピュータは、ブロック４０９において、ライダーの動力スイッチをチェックする。ユーザが車両をオフにした場合、マイクロコンピュータは、ブロック４１０において停止および駐車の手順を呼び出し、車両の減速、支持輪の下降へと進展し、次いでコンピュータ制御システムおよび車両をオフにする。
【００５８】
図４ｂは、ユーザ制御の操舵輪／ハンドル棒組立体の或る実施の形態のブロック図を示している。
【００５９】
操舵輪組立体は、操舵組立体と機械的に分離していてもよい（図４ｂ）。操舵輪組立体は、制御コンピュータとのみ通信し、意図する進路についてライダーの希望を伝達し、路面が生み出すライダーへの力フィードバックについての信号を送信する。ライダーによるリアルタイムの方向の入力は、制御信号の計算のためにコンピュータへと供給される前に、光学式エンコーダ２０へと伝達されてデジタル化される。エンコーダは、操舵軸の回転運動を電気信号へと変換する装置である。光学式エンコーダ２０は、車両の制御に使用される高い信頼性および正確性をもたらす。操舵サブシステムは、自動車のステアリングのように振る舞うことができ、すでに自動車の運転に慣れている多くのライダーが、この車両に乗車して直ぐに快適に感じることができる。通常の自転車の操舵輪は、−５４０°〜＋５４０°まで回転できるため、この車両の操舵輪も３６０°以上回転し、エンコーダは多回転信号のエンコード能力を有していなければならない。我々の操舵輪は操舵組立体および前輪に機械的に接続されてはいないため、ライダーは、路面から前輪に加わるランダムな力を感じることができない。ユーザが通常の車両を運転しているように感じることができるように、力フィードバックを操舵組立体に加えることができる。力フィードバックは、電動モータ２１および歯車機構によって生み出すことができる。モータが、操舵組立体に取り付けられた図５のセンサ３０にて測定した路面の力に従って、操舵輪に力を加える。
【００６０】
図５は、車両の操舵組立体の或る実施の形態のブロック図を示している。
【００６１】
操舵組立体（図５）は、コンピュータによって、ブラシレス電動モータ２ならびに所望のトルクおよび速度に合致させるための遊星歯車１９を介して制御することができる。ブラシレスＤＣモータは、信頼性、効率性および寸法といった点で、他の種類の電動モータと比べて優秀である。例えば、３３ワットのピーク時出力が、オートバイの操舵にとって充分である。ブラシレスモータは、正確なタイミング・シーケンスで自身の巻線コネクタへと駆動用正弦電圧を生成するため速度センサを使用する。実際の操舵角度が、操舵軸１４に取り付けられた光学式エンコーダ２２によって測定される。遊星歯車が、ＤＣモータの通常の速度を、典型的な３０００ｒｐｍから、典型的な車両操舵速度の３０ｒｐｍまで減速させ、同時に操舵トルクを増大させる。遊星歯車は、大きな操舵トルクにおいて高い信頼性をもたらす。制御コンピュータが、操舵角についてエンコーダ信号２２を連続的に読み取り、所望の最適進路および状態制御を達成すべくリアルタイムにわたっての適切なトルクのため、最適な制御信号シーケンスを操舵モータおよび歯車組立体へと出力する。次いで、モータおよび歯車組立体が、実際の操舵動作を実現すべく操舵軸１４にトルクを加える。
【００６２】
図６は、補助支持輪組立体の或る実施の形態のブロック図を示している。
【００６３】
車両が動的にバランスするには低速すぎる場合、または駐車時、制御コンピュータが、車両の各側に沿って取り付けられた１つ以上の図６の支持輪５、２３を、バランスを保つべく自動的に展開する。これら独立に制御される１つ以上の車輪は、鋭角のＵターンの際にも使用することができ、あるいはさらなる安定のために高速の旋回時にも使用することができる。支持輪のそれぞれは、主コンピュータへのフィードバック制御のための力センサ２５、２６を有しており、さらに支持角度および操舵角度を調節することによって、車両の安定を保証し、力の大部分が依然として前輪および後輪に分布していることを保証するため、独立したモータ９、２４を有している。モータ９、２４は、さらに、支持輪アーム２７、２８の実際の角度を制御コンピュータへとフィードバックするため、組み込み式のエンコーダを有している。
【００６４】
図７は、予傾斜状態にある１つまたは２つの支持輪組立体の或る実施の形態のブロック図を示している。
【００６５】
車体は、急な旋回の直後の停止において、停止後により正確な旋回進路をもたらすよう、操舵輪の位置に応じた小さな角度で傾く必要がある（図７）。コンピュータ・システムは、操舵輪エンコーダ２０から操舵輪位置を読み取り、最適な傾き角を計算し、正確な量の車体傾き角２９を生じさせるべく支持輪モータ９、２１を動作させることによって、これを実現する。
【００６６】
図８は、支持輪の他の使用の或る実施の形態のブロック図である。
【００６７】
支持輪のアーム２７、２８は、マイクロコンピュータによって任意の角度へと、独立して制御されてよい。この能力は、車両を凹凸のある表面に駐車するときにバランスを保つために有用でありうる（図８）。コンピュータが、車体１５に取り付けられた傾斜計から傾き情報を読み取り、支持アーム２７、２８に必要な角度を計算し、アクチュエータ９、２４に駐車場が凹凸であっても直立姿勢を達成するよう指示する。
【００６８】
図９は、ブレーキ・サブシステムのための統合制御の或る実施の形態のブロック図を示している。
【００６９】
制動において、このシステムは、アンチロック・ブレーキよりもさらに一歩進んでいる。マイクロコンピュータが、前輪および後輪に取り付けられた図１のセンサ１６、１７から車輪の回転状態を検出し、強い制動時の転倒（図１のセンサ群１５のピッチセンサ）または落車（図１のセンサ群の傾斜計１５）の可能性について車体の状態を検知する。ブレーキ制御のための独立したマイクロコントローラ３１および主コンピュータが一緒に、分散制御システムを構成する。直接前輪および後輪に取り付けられたスリップ・センサが、ブレーキ・コントローラ３１へと直接信号を送信し、ブレーキ・コントローラ３１が、アンチロック機能の迅速な実行のため、前輪および後輪のためのブレーキ・アクチュエータを直接制御する。同時に、ピッチ角、ロール角および操舵角などの車両の状態を認識している主コンピュータ１が、最適な進路ならびに車両のバランスを損なわない前輪および後輪のための最大のブレーキ力を計算する。主コンピュータ１は、ブレーキを動作させるためのブレーキ・コントローラへと情報を伝える。さらに、主コンピュータ１は、制動状況下での最適な進路を生成し、これに従うように操舵組立体２を導く。さらに、主コンピュータは、動的バランスだけではシステムのバランスを満足させることができない場合に、計算された角度で支持輪を展開することができる。このようにして、車両は、ライダーの意図する方向において、できる限り短い停止距離を実現することができる。同時に、車両は、動的バランスによって、さらに場合によっては最大で両側の支持輪によって、安定した状態に依然として保たれる。
【００７０】
車両は、ちょうど自動車のように、周囲の覆い、エアコン、およびオーディオ・システムを備えることができる。これらは、種々の天候条件下で快適さをもたらし、衝突時の保護をもたらす。
【００７１】
コンピュータ制御の自己バランス式オートバイは、動力消費の低減、温室効果ガスの低減、敏捷な機動性、道路および駐車場資源の大幅な節約といった単車のすべての利点を受け継ぐことができ、自動車と比べて製造および維持が安価である。同時に、４輪の乗用車と同等の安定性および運転容易性をもたらすことができる。広く採用されれば、大都会の地域および人口の密集した第３世界諸国において、環境、道路および駐車場資源、ならびに石油の使用について、好ましい影響を大いにもたらすことができる。
【００７２】
本発明の図示の実施の形態についての前記説明は、要約に記載されているものも含め、これらですべてというわけではなく、本発明を開示した形態そのものに限定するものでもない。本発明の特定の実施の形態および例を、ここに説明を目的として記載したが、当業者であれば理解できるであろうが、本発明の技術的範囲において種々の均等な変更が可能である。それらの変更は、前記詳細な説明に照らして本発明に加えることができる。例えば、多くの電子ハードウェアおよびコンピュータ・チップの動作は、ソフトウェアによって模倣することができる。以下の特許請求の範囲において使用される用語は、本発明を明細書および特許請求の範囲に開示された特定の実施の形態に限定するものと解釈すべきではない。むしろ、本発明の技術的範囲は、すべて請求項の解釈について確立されている原理に従って解釈されるべき特許請求の範囲によって定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】自分でバランスするインテリジェントな単車の一例の実施の形態の側面図を示している。
【図２】自己バランス単車のコンピュータ制御操舵システムの実施の形態のブロック図を示している。
【図３】離散時間ステップ非線形閉ループ最適制御を備える制御システムのための制御チャートの実施の形態のブロック図を示している。
【図４ａ】車両制御システムの実施の形態のフローチャートを示している。
【図４ｂ】ユーザ制御の操舵輪／ハンドル棒組立体の実施の形態のブロック図を示している。
【図５】車両操舵組立体の実施の形態のブロック図を示している。
【図６】補助支持輪組立体の実施の形態のブロック図を示している。
【図７】予傾斜状態にある１つまたは２つの支持輪組立体の実施の形態のブロック図を示している。
【図８】支持輪の他の使用の実施の形態のブロック図である。
【図９】ブレーキ・サブシステムについての統合制御の実施の形態のブロック図を示している。
【符号の説明】
【００７４】
１  マイクロコンピュータ
２  ブラシレス操舵モータ
３  電子式平板型表示装置
４  操舵輪
５  右側支持輪
６  エアロダイナミック・アクチュエータ
７  前輪ブレーキ
８  後輪ブレーキ
９  右側支持輪アクチュエータ
１０  遊星操舵歯車
１１  車体
１２  前輪
１３  後輪
１４  操舵組立体
１５  統合されたロール、ヨー、ピッチ・センサ
１６  前輪速度センサ
１７  後輪速度センサ
１８  操舵モータ・エンコーダ
１９  操舵用遊星歯車
２０  操舵輪エンコーダ
２１  操舵輪モータ
２２  操舵角エンコーダ
２３  左側支持輪
２４  左側支持輪モータ
２５  右側支持輪センサ
２６  左側支持輪センサ
２７  右側支持輪アーム
２８  左側支持輪アーム
２９  車体傾き角
３０  路面トルク・センサ
３１  ブレーキ・サブシステム用マイクロコントローラ
３２  近接センサ
３３  閉じた制御ループ
３４  最適制御
３５  不規則な外乱
３６  デジタル記録器
３７  デジタルＩＯ
３８  ブレーキ・レバー
３９  線形二次レギュレータ
４０  操舵輪歯車
４１  ブラシレスＤＣモータ駆動用三相インバータ
４２  リアルタイムＯＳ（ＲＴＯＳ）
４３  単車の最適進路
４４  空気速度センサ
【図１】
2006513075.tif 000003
【図２】
2006513075.tif 000004
【図３】
2006513075.tif 000005
【図４ａ】
2006513075.tif 000006
【図４ｂ】
2006513075.tif 000007
【図５】
2006513075.tif 000008
【図６】
2006513075.tif 000009
【図７】
2006513075.tif 000010
【図８】
2006513075.tif 000011
【図９】
2006513075.tif 000012
【国際調査報告】
2006513075.tif 000013
2006513075.tif 000014
2006513075.tif 000015