(57)【要約】【課題】移動体そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサの出力値を補正可能な技術を提供する。【解決手段】倒立二輪車１は、倒立二輪車本体２と、同一基板１２上に実装された加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１と、ECU４と、を備える。ECU４は、倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させたときの加速度センサ１０の出力値に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算し(S140)、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差として、ジャイロセンサ１１の出力値を補正する(S150)。【選択図】図７
2016084086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体本体と、加速度センサと、前記加速度センサに対する幾何学的な姿勢が既知のジャイロセンサと、を備えた移動体のセンサ校正方法であって、
前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で前記移動体を静止させたときの前記加速度センサの出力値に基いて、前記移動体本体に対する前記加速度センサの組み付け角度誤差を演算し、
前記移動体本体に対する前記加速度センサの組み付け角度誤差を、前記移動体本体に対する前記ジャイロセンサの組み付け角度誤差として、前記ジャイロセンサの出力値を補正する、
移動体のセンサ校正方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ校正方法であって、
前記加速度センサ及び前記ジャイロセンサを前記移動体本体に対して組み付ける前の段階で予め前記加速度センサのオフセット値を取得する、
センサ校正方法。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ校正方法であって、
前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で前記移動体を静止させたときの前記加速度センサの出力値と、
前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から前記移動体をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの前記加速度センサの出力値と、
前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から前記移動体をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの前記加速度センサの出力値と、
に基いて、前記移動体本体に対する前記加速度センサの組み付け角度誤差を演算する、
センサ校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体のセンサ校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、倒立移動体本体に対するジャイロセンサの組み付け角度誤差を推定して、組み付け角度誤差をキャンセルするようにジャイロセンサの出力値を補正する技術を開示している。
【０００３】
具体的には、(1)倒立移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立移動体を静止させたときのジャイロセンサのロール軸及びピッチ軸のバイアス値を取得し、(2)倒立移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させたまま超信地旋回させ、超信地旋回時のジャイロセンサのロール軸及びピッチ軸のバイアス値を取得し、(3)(1)のバイアス値と、(2)のバイアス値と、超信地旋回時の旋回角速度に基いて、倒立移動体本体に対するジャイロセンサの組み付け角度誤差を推定し、(4)推定した組み付け角度誤差に基いてジャイロセンサの出力値を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１６６８４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の方法では、ジャイロセンサの出力値を補正するために倒立移動体そのものを超信地旋回させる必要があり、そのために大掛かりな試験装置が必要となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、移動体そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサの出力値を補正可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の観点によれば、移動体本体と、加速度センサと、前記加速度センサに対する幾何学的な姿勢が既知のジャイロセンサと、を備えた移動体のセンサ校正方法であって、前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で前記移動体を静止させたときの前記加速度センサの出力値に基いて、前記移動体本体に対する前記加速度センサの組み付け角度誤差を演算し、前記移動体本体に対する前記加速度センサの組み付け角度誤差を、前記移動体本体に対する前記ジャイロセンサの組み付け角度誤差として、前記ジャイロセンサの出力値を補正する、移動体のセンサ校正方法が提供される。以上の方法によれば、前記移動体そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、前記ジャイロセンサの出力値を補正することが可能となる。
前記加速度センサ及び前記ジャイロセンサを前記移動体本体に対して組み付ける前の段階で予め前記加速度センサのオフセット値を取得する。以上の方法によれば、前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で前記移動体を静止させるだけで、その後に前記移動体を傾けるなどの特別な運動をさせることなく、前記ジャイロセンサの出力値を補正できるようになる。
前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で前記移動体を静止させたときの前記加速度センサの出力値と、前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から前記移動体をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの前記加速度センサの出力値と、前記移動体の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から前記移動体をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの前記加速度センサの出力値と、に基いて、前記移動体本体に対する前記加速度センサの組み付け角度誤差を演算する。以上の方法によれば、前記加速度センサ及び前記ジャイロセンサを前記移動体本体に対して組み付ける前の段階で予め前記加速度センサのオフセット値を取得しなくても、前記ジャイロセンサの出力値を補正することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、移動体そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサの出力値を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】倒立二輪車の外観斜視図である。（第１実施形態）
【図２】姿勢角度センサの平面模式図である。（第１実施形態）
【図３】姿勢角度センサの平面模式図である。（第１実施形態）
【図４】姿勢角度センサの平面模式図である。（第１実施形態）
【図５】姿勢角度センサを収容したECUの正面模式図である。（第１実施形態）
【図６】ECUを取り付けた倒立二輪車本体の正面模式図である。（第１実施形態）
【図７】倒立二輪車の機能ブロック図である。（第１実施形態）
【図８】倒立二輪車の出力値補正フローである。（第１実施形態）
【図９】姿勢角度センサを取り付けた倒立二輪車本体の正面模式図である。（第２実施形態）
【図１０】倒立二輪車の出力値補正フローである。（第２実施形態）
【図１１】倒立二輪車の出力値補正フローである。（第３実施形態）
【図１２】倒立二輪車の出力値補正フローである。（第４実施形態）
【図１３】倒立二輪車の出力値補正フローである。（第５実施形態）
【図１４】倒立二輪車の出力値補正フローである。（第６実施形態）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本願発明の第１実施形態を説明する。
【００１１】
図１に示す倒立二輪車１（移動体、倒立移動体）は、倒立二輪車１に搭乗した人員（搭乗者）を所望の方向へ搬送するための乗り物である。倒立二輪車１は、倒立二輪車１に搭乗した搭乗者による操作に応じて移動する。
【００１２】
倒立二輪車１は、倒立二輪車本体２（移動体本体、倒立移動体本体）と、一対の足置き３と、ECU４（Engine Control Unit）と、２つの車輪５と、ハンドル６と、姿勢角度センサ７と、ハンドル角度センサ８と、を備える。
【００１３】
一対の足置き３とECU４は、倒立二輪車本体２上に取り付けられている。
【００１４】
２つの車輪５は、倒立二輪車本体２の両側面に回転自在にそれぞれ取り付けられている。
【００１５】
ハンドル６は、倒立二輪車本体２の前端に取り付けられている。
【００１６】
本実施形態において、姿勢角度センサ７及びハンドル角度センサ８は、ECU４内に収容されている。
【００１７】
倒立二輪車本体２は、２つのモータ９を有している。２つのモータ９は、２つの車輪５をそれぞれ駆動する。
【００１８】
倒立二輪車本体２は、基準となるヨー軸としての基準ヨー軸Zを有する。基準ヨー軸Zは、例えば、足置き３の足置き面３ａに対して直交するように定義付けられる。同様に、倒立二輪車本体２の基準となるピッチ軸としての基準ピッチ軸Yは、例えば、２つの車輪５の共通する回転軸として定義付けられる。倒立二輪車本体２の基準となるロール軸としての基準ロール軸Xは、例えば、基準ヨー軸Zに対して直交し、基準ピッチ軸Yに対して直交する軸として定義付けられる。
【００１９】
姿勢角度センサ７は、例えば図２〜図４のように、加速度センサ１０とジャイロセンサ１１と基板１２によって構成されている。図２の例では、３軸の加速度を検出可能な加速度センサ１０と、３軸まわりの角速度を検出可能なジャイロセンサ１１が同一チップ内に集約された状態で基板１２上に表面実装されている。図３の例では、３軸の加速度を検出可能な加速度センサ１０と３軸まわりの角速度を検出可能なジャイロセンサ１１が２チップに分かれて基板１２上に表面実装されている。図４の例では、３軸の加速度を検出可能な加速度センサ１０と、何れかの軸まわりの角速度を検出可能な３つのジャイロセンサ１１が４チップに分かれて基板１２上に表面実装されている。図２〜図４の何れの例においても、加速度センサ１０とジャイロセンサ１１は同一基板１２上に表面実装されている。即ち、加速度センサ１０に対するジャイロセンサ１１の幾何学的な姿勢は既知である。倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差と、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差は等しい。なお、加速度センサ１０に対するジャイロセンサ１１の幾何学的な姿勢は既知であれば、必ずしも、加速度センサ１０とジャイロセンサ１１が同一基板１２上に表面実装されていなくてもよく、例えば、加速度センサ１０が基板１２を介さずに直接倒立二輪車本体２に組み付けられ、ジャイロセンサ１１が基板１２を介さずに直接倒立二輪車本体２に組み付けられてもよい。同様に、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差と、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差が等しくなるのであれば、必ずしも、加速度センサ１０とジャイロセンサ１１が同一基板１２上に表面実装されていなくてもよく、例えば、加速度センサ１０が基板１２を介さずに直接倒立二輪車本体２に組み付けられ、ジャイロセンサ１１が基板１２を介さずに直接倒立二輪車本体２に組み付けられてもよい。本実施形態において、加速度センサ１０とジャイロセンサ１１を同一基板１２上に表面実装したのは、加速度センサ１０に対するジャイロセンサ１１の幾何学的な姿勢が既知となるようにするための手段に過ぎない。本実施形態において、加速度センサ１０とジャイロセンサ１１を同一基板１２上に表面実装したのは、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差と、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差を一致させるための手段に過ぎない。
【００２０】
図５には、ECU４内に姿勢角度センサ７を収容した際の、ECU４に対する姿勢角度センサ７の組み付け角度誤差Pを示している。図５に示すように、姿勢角度センサ７の基板１２をECU４の基準面４ａに対して完全に平行にすることは実質的に不可能である。
【００２１】
図６には、ECU４を倒立二輪車本体２に取り付けた際の、倒立二輪車本体２に対するECU４の組み付け角度誤差Qを示している。図６に示すように、ECU４の基準面４ａを倒立二輪車本体２の基準面２ａに対して完全に平行にすることは実質的に不可能である。なお、倒立二輪車本体２の基準面２ａは、例えば、基準ヨー軸Zに対して直交する面である。
【００２２】
従って、加速度センサ１０の出力値には、加速度センサ１０特有のオフセット値に起因する誤差と、上記の組み付け角度誤差P及び組み付け角度誤差Qに起因する誤差と、が真値に重畳された状態で出力される。
【００２３】
同様に、ジャイロセンサ１１の出力値には、ジャイロセンサ１１特有のバイアス値に起因する誤差と、上記の組み付け角度誤差P及び組み付け角度誤差Qに起因する誤差と、が真値に重畳された状態で出力される。
【００２４】
ハンドル角度センサ８は、倒立二輪車本体２に対するハンドル６の角度を検出し、検出結果を操作情報として倒立制御部２４に出力する。
【００２５】
図７に示すECU４は、CPU（Central Processing Unit）やRAM（Random Access Memory）、ROM（Read Only Memory）を備えている。ROMに記憶されている制御プログラムがCPUによって読み出され、CPU上で実行されることで、制御プログラムは、CPU等のハードウェアを、補正部２０、補正情報記憶部２１、補正情報生成部２２、姿勢角度演算部２３、倒立制御部２４として機能させる。
【００２６】
補正部２０は、補正情報記憶部２１に記憶されている補正情報に基いて、加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１の出力値を補正し、補正後の値を姿勢角度演算部２３に出力する。
【００２７】
具体的には、補正部２０は、先ず、下記数式１に基いて加速度センサ１０の出力値からオフセット起因の誤差を除去する補正をし、次に、下記数式２に基いて加速度センサ１０の出力値から組み付け角度誤差起因の誤差を除去する補正をし、補正後の値を姿勢角度演算部２３に出力する。
【００２８】
ただし、下記数式１において、accX、accY、accZは加速度センサ１０の補正前のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度である。ΔaccX、ΔaccY、ΔaccZは加速度センサ１０のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度のオフセット値である。accX’、accY’、accZ’は加速度センサ１０のオフセット補正後のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度である。
【００２９】
また、下記数式２において、Δφは倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のロール軸まわりの組み付け角度誤差である。Δθは倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のピッチ軸まわりの組み付け角度誤差である。accX”、accY”、accZ”は加速度センサ１０のオフセット補正及び組み付け角度誤差補正後のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度である。
【００３０】
【数１】
2016084086.tif 000003
【００３１】
【数２】
2016084086.tif 000004
【００３２】
同様に、補正部２０は、先ず、下記数式３に基いてジャイロセンサ１１の出力値からバイアス起因の誤差を除去する補正をし、次に、下記数式４に基いてジャイロセンサ１１の出力値から組み付け角度誤差起因の誤差を除去する補正をし、補正後の値を姿勢角度演算部２３に出力する。
【００３３】
ただし、下記数式３において、ωφ、ωθ、ωψは、ジャイロセンサ１１の補正前のロール軸角速度、ピッチ軸角速度、ヨー軸角速度である。Δωφ、Δωθ、Δωψは、ジャイロセンサ１１のロール軸角速度、ピッチ軸角速度、ヨー軸角速度のバイアス値である。ωφ’、ωθ’、ωψ’は、ジャイロセンサ１１のバイアス補正後のロール軸角速度、ピッチ軸角速度、ヨー軸角速度である。
【００３４】
また、下記数式４において、Δφは倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のロール軸まわりの組み付け角度誤差である。Δθは倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のピッチ軸まわりの組み付け角度誤差である。ここで、加速度センサ１０とジャイロセンサ１１は同一の基板１２上に表面実装されている。従って、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差と、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差は、理論上、等しくなる。従って、加速度センサ１０の出力値から組み付け角度誤差起因の誤差を除去する補正をする際に使用するΔφ、Δθは、そのまま、ジャイロセンサ１１の出力値から組み付け角度誤差起因の誤差を除去する補正をする際にも使用することができる。ωφ”、ωθ”、ωψ”は、ジャイロセンサ１１のバイアス補正及び組み付け角度誤差補正後のロール軸角速度、ピッチ軸角速度、ヨー軸角速度である。
【００３５】
【数３】
2016084086.tif 000005
【００３６】
【数４】
2016084086.tif 000006
【００３７】
補正情報記憶部２１は、上記数式１で使用するΔaccX、ΔaccY、ΔaccZ、上記数式３で使用するΔωφ、Δωθ、Δωψ、上記数式２及び４で使用するΔφ、Δθを含む補正情報を記憶する。
【００３８】
補正情報生成部２２は、姿勢角度センサ７の出力値に基いて補正情報を生成する。補正情報生成部２２は、オフセット補正情報生成部３０、組付補正情報生成生成部３２を有する。
【００３９】
本実施形態では、加速度センサ１０のオフセット値と、ジャイロセンサ１１のバイアス値が既知であるとする。即ち、加速度センサ１０のオフセット値は、本実施形態では、姿勢角度センサ７をECU４や倒立二輪車本体２に組み付ける前に予め計測しておく。この場合、加速度センサ１０のオフセット値を計測するには、例えば姿勢角度センサ７の基板１２を水平な面上に置き、そのときの加速度センサ１０の出力値を取得すればよい。また、ジャイロセンサ１１のバイアス値はジャイロセンサ１１の静止状態における出力値であるから、ジャイロセンサ１１を静止させた状態でジャイロセンサ１１の出力値を取得すればよい。
【００４０】
従って、オフセット補正情報生成部３０は、本実施形態では、動作しない。事前に計測された加速度センサ１０のオフセット値及びジャイロセンサ１１のバイアス値が補正情報記憶部２１に記憶されている。
【００４１】
組付補正情報生成生成部３２は、倒立二輪車１の基準ヨー軸Zを鉛直方向に一致させた状態（基準姿勢、水平姿勢）で倒立二輪車１を静止させたときの加速度センサ１０の出力値に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する。即ち、組付補正情報生成生成部３２は、下記数式５に基づいて、ロール軸まわりの組み付け角度誤差Δφ、及び、ピッチ軸まわりの組み付け角度誤差Δθを演算し、演算結果を補正情報記憶部２１に保存する。
【００４２】
【数５】
2016084086.tif 000007
【００４３】
姿勢角度演算部２３は、補正部２０から出力された補正後の加速度及び角速度をカルマンフィルタ等を用いてセンサヒュージョンさせることで、現在の倒立二輪車１の姿勢角度を演算し、演算結果を倒立制御部２４に出力する。
【００４４】
倒立制御部２４は、姿勢角度演算部２３から入力された倒立二輪車１の姿勢角度を用いてモータ９を駆動させることで倒立二輪車１を倒立制御すると共に、ハンドル角度センサ８から入力された操作情報に基いてモータ９を駆動することで倒立二輪車１の走行を制御する。
【００４５】
次に、図８を参照して、倒立二輪車１の出力値補正フローを説明する。
【００４６】
図８に示す出力値補正フローでは、姿勢角度センサ７を倒立二輪車本体２に組み付ける前に、姿勢角度センサ７の基板１２を水平面に置き、加速度センサ１０のオフセット値を予め測定し(S100)、測定結果を補正情報記憶部２１に記憶させておく。ジャイロセンサ１１のバイアス値は所望のタイミングで測定し、測定結果を補正情報記憶部２１に記憶させておく。
【００４７】
次に、姿勢角度センサ７の基板１２をECU４に組み付ける(S110)。
【００４８】
次に、ECU４を倒立二輪車本体２に組み付ける(S120)。
【００４９】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、倒立二輪車１を基準姿勢で静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S130)。
【００５０】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、上記数式１及び５を用いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する(S140)。
【００５１】
最後に、補正部２０は、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差として、ジャイロセンサ１１の出力値を補正する(S150)。
【００５２】
本実施形態は、次のような特長を有する。
【００５３】
◆倒立二輪車１（倒立移動体）は、倒立二輪車本体２（倒立移動体本体）と、同一基板１２上に実装された加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１と、ECU４（制御装置）と、を備える。ECU４は、倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させたときの加速度センサ１０の出力値に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算し(S140)、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差として、ジャイロセンサ１１の出力値を補正する(S150)。以上の構成によれば、倒立二輪車１そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することが可能となる。
【００５４】
◆倒立二輪車本体２と、同一基板１２上に実装された加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１と、を備えた倒立二輪車１における、ジャイロセンサ１１の校正は、以下のような方法で行われる。（１）倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させたときの加速度センサ１０の出力値に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する(S140)。（２）倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差として、ジャイロセンサ１１の出力値を補正する(S150)。以上の方法によれば、倒立二輪車１そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することが可能となる。
【００５５】
◆上記校正は、更に、以下のような方法で行われる。同一基板１２上に実装された加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１を倒立二輪車本体２に対して組み付ける前の段階で予め加速度センサ１０のオフセット値を取得する(S100)。以上の方法によれば、倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させるだけで、その後に倒立二輪車１を傾けるなどの特別な運動をさせることなく、ジャイロセンサ１１の出力値を補正できるようになる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、図９及び図１０を参照して、第２実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【００５７】
図９に示すように、本実施形態では、姿勢角度センサ７はECU４内に収容されておらず、直接倒立二輪車本体２に組み付けられている。
【００５８】
図８に示すように、上記第１実施形態では、S110において姿勢角度センサ７の基板１２をECU４に組み付け、S120においてECU４を倒立二輪車本体２に組み付けている。
【００５９】
これに対し、本実施形態では、図１０に示すように、上記S110とS120に代えて、姿勢角度センサ７の基板１２を直接倒立二輪車本体２に組み付けている(S115)。
【００６０】
このように、姿勢角度センサ７をECU４に収容した上で倒立二輪車本体２に組み付ける場合と、姿勢角度センサ７を直接倒立二輪車本体２に組み付ける場合が考えられる。何れの場合においても、「倒立二輪車１そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することが可能となる」という効果、及び、「倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させるだけで、その後に倒立二輪車１を傾けるなどの特別な運動をさせることなく、ジャイロセンサ１１の出力値を補正できるようになる。」という効果は問題なく発揮される。
【００６１】
（第３実施形態）
次に、図１１を参照して、第３実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【００６２】
上記第１実施形態では、加速度センサ１０のオフセット値は、姿勢角度センサ７をECU４や倒立二輪車本体２に組み付ける前に予め計測しておくこととした。
【００６３】
これに対し、本実施形態では、加速度センサ１０のオフセット値を、姿勢角度センサ７をECU４や倒立二輪車本体２に組み付ける前に予め計測しておくことはしない。即ち、本実施形態は、加速度センサ１０のオフセット値を予め求めることなく、姿勢角度センサ７を倒立二輪車本体２に組み付け、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を求める。そして、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を用いて、加速度センサ１０のオフセット値を求めることとする。
【００６４】
具体的には、組付補正情報生成生成部３２は、(a)倒立二輪車１を基準姿勢にして倒立二輪車１を静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、(b)基準姿勢の倒立二輪車１をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、(c)基準姿勢の倒立二輪車１をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する。即ち、組付補正情報生成生成部３２は、下記数式６に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のロール軸まわりの組み付け角度誤差Δφ、及び、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のピッチ軸まわりの組み付け角度誤差Δθを演算し、演算結果を補正情報記憶部２１に保存する。ただし、下記数式６そのものが倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差に相当する。Gは重力加速度である。diffは、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のロール軸まわりの組み付け角度誤差Δφを求める場合は、
diff＝（基準姿勢時におけるY軸加速度）―（ロール方向への任意角度傾斜時のY軸加速度）
である。diffは、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のピッチ軸まわりの組み付け角度誤差Δθを求める場合は、
diff＝（基準姿勢時におけるX軸加速度）―（ピッチ方向への任意角度傾斜時のX軸加速度）
である。αは、任意の傾斜角度である。
【００６５】
【数６】
2016084086.tif 000008
【００６６】
オフセット補正情報生成部３０は、組付補正情報生成生成部３２の演算結果を用いて、加速度センサ１０のオフセット値を演算する。即ち、オフセット補正情報生成部３０は、下記数式７をに基いて、加速度センサ１０のオフセット値を演算し、演算結果を補正情報記憶部２１に保存する。ただし、下記数式７において、accX、accY、accZは倒立二輪車１を基準姿勢としたときの加速度センサ１０のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度である。ΔaccX、ΔaccY、ΔaccZは加速度センサ１０のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度のオフセット値である。Δφは倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のロール軸まわりの組み付け角度誤差である。Δθは倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０のピッチ軸まわりの組み付け角度誤差である。Gは重力加速度である。
【００６７】
【数７】
2016084086.tif 000009
【００６８】
次に、図１１を参照して、倒立二輪車１の出力値補正フローを説明する。
【００６９】
先ず、姿勢角度センサ７の基板１２をECU４に組み付ける(S200)。
【００７０】
次に、ECU４を倒立二輪車本体２に組み付ける(S210)。
【００７１】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、倒立二輪車１を基準姿勢で静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S220)。
【００７２】
次に、作業者は、基準姿勢の倒立二輪車１をピッチ方向に任意角度傾ける。組付補正情報生成生成部３２は、基準姿勢の倒立二輪車１をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S230)。
【００７３】
次に、作業者は、基準姿勢の倒立二輪車１をロール方向に任意角度傾ける。組付補正情報生成生成部３２は、基準姿勢の倒立二輪車１をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S240)。
【００７４】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、上記数式６を用いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する(S250)。
【００７５】
最後に、補正部２０は、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差として、ジャイロセンサ１１の出力値を補正する(S260)。
【００７６】
本実施形態は、次のような特長を有する。
【００７７】
◆ECU４は、(a)倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、(b)倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から倒立二輪車１をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、(c)倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から倒立二輪車１をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する(S250)。以上の構成によれば、同一基板１２上に実装された加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１を倒立二輪車本体２に対して組み付ける前の段階で予め加速度センサ１０のオフセット値を取得しなくても、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することができる。
【００７８】
◆ジャイロセンサ１１の校正は、以下のような方法で行われる。即ち、(a)倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、(b)倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から倒立二輪車１をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、(c)倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態から倒立二輪車１をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値と、に基いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する(S250)。以上の方法によれば、加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１を倒立二輪車本体２に対して組み付ける前の段階で予め加速度センサ１０のオフセット値を取得しなくても、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することができる。
【００７９】
（第４実施形態）
次に、図１２を参照して、第４実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第３実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【００８０】
本実施形態では、姿勢角度センサ７はECU４内に収容されておらず、直接倒立二輪車本体２に組み付けられている。
【００８１】
図１１に示すように、上記第３実施形態では、S200において姿勢角度センサ７の基板１２をECU４に組み付け、S210においてECU４を倒立二輪車本体２に組み付けている。
【００８２】
これに対し、本実施形態では、図１２に示すように、上記S200とS210に代えて、姿勢角度センサ７の基板１２を直接倒立二輪車本体２に組み付けている(S205)。
【００８３】
このように、姿勢角度センサ７をECU４に収容した上で倒立二輪車本体２に組み付ける場合と、姿勢角度センサ７を直接倒立二輪車本体２に組み付ける場合が考えられる。何れの場合においても、「倒立二輪車１そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することが可能となる」という効果、及び、「同一基板１２上に実装された加速度センサ１０及びジャイロセンサ１１を倒立二輪車本体２に対して組み付ける前の段階で予め加速度センサ１０のオフセット値を取得しなくても、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することができる」という効果は問題なく発揮される。
【００８４】
（第５実施形態）
次に、図１３を参照して、第５実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【００８５】
上記第１実施形態では、姿勢角度センサ７をECU４や倒立二輪車本体２に組み付ける前に予め加速度センサ１０のオフセット値を計測するものとし、計測に際しては、姿勢角度センサ７の基板１２を水平面に置いた。しかし、水平面を確保できない場合も考えられる。本実施形態は、このような場合を想定したものであり、以下のような方法で、姿勢角度センサ７をECU４や倒立二輪車本体２に組み付ける前に予め加速度センサ１０のオフセット値を計測する。
【００８６】
図１３に示すように、先ず、姿勢角度センサ７の基板１２をECU４に組み付ける(S300)。
【００８７】
次に、ECU４を傾斜している可能性のある任意の面に置き、加速度センサ１０の出力値を取得する(S310)。
【００８８】
次に、S310の状態のECU４をピッチ方向に任意角度傾ける。S310の状態のECU４をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S320)。
【００８９】
次に、S310の状態のECU４をロール方向に任意角度傾ける。S310の状態のECU４をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S330)。
【００９０】
次に、下記数式８及び９を用いて、加速度センサ１０のオフセット値を演算する(S340)。ただし、下記数式８そのものはS310の状態のECU４の初期傾斜角に相当する。Gは重力加速度である。diffは、加速度センサ１０のロール軸まわりの初期傾斜角を求める場合は、
diff＝（S310におけるY軸加速度）―（ロール方向への任意角度傾斜時のY軸加速度）
である。diffは、加速度センサ１０のピッチ軸まわりの初期傾斜角を求める場合は、
diff＝（S310におけるX軸加速度）―（ピッチ方向への任意角度傾斜時のX軸加速度）
である。αは、任意の傾斜角度である。下記数式９において、accX、accY、accZはS310の状態の加速度センサ１０のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度である。ΔaccX、ΔaccY、ΔaccZは加速度センサ１０のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度のオフセット値である。ΔφはS310の状態のECU４のロール軸まわりの初期傾斜角である。ΔθはS310の状態のECU４のピッチ軸まわりの初期傾斜角である。Gは重力加速度である。
【００９１】
【数８】
2016084086.tif 000010
【００９２】
【数９】
2016084086.tif 000011
【００９３】
次に、ECU４を倒立二輪車本体２に組み付ける(S350)。
【００９４】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、倒立二輪車１を基準姿勢で静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S360)。
【００９５】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、上記数式１及び５を用いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する(S370)。
【００９６】
最後に、補正部２０は、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差として、ジャイロセンサ１１の出力値を補正する(S380)。
【００９７】
以上により、「倒立二輪車１そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することが可能となる」という効果、及び、「倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させるだけで、その後に倒立二輪車１を傾けるなどの特別な運動をさせることなく、ジャイロセンサ１１の出力値を補正できるようになる。」という効果は問題なく発揮される。
【００９８】
（第6実施形態）
次に、図１４を参照して、第６実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第５実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施形態では、姿勢角度センサ７はECU４内に収容されておらず、直接倒立二輪車本体２に組み付けられている。加速度センサ１０のオフセット値を求める手法は、実質的に、上記第５実施形態のそれと同じである。
【０１００】
図１４に示すように、先ず、姿勢角度センサ７の基板１２を傾斜している可能性のある任意の面に置き、加速度センサ１０の出力値を取得する(S400)。
【０１０１】
次に、S400の状態の姿勢角度センサ７の基板１２をピッチ方向に任意角度傾ける。S400の状態の姿勢角度センサ７の基板１２をピッチ方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S410)。
【０１０２】
次に、S400の状態の姿勢角度センサ７の基板１２をロール方向に任意角度傾ける。S400の状態の姿勢角度センサ７の基板１２をロール方向に任意角度傾けて静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S420)。
【０１０３】
次に、下記数式１０及び１１を用いて、加速度センサ１０のオフセット値を演算する(S430)。ただし、下記数式１０そのものはS400の状態の姿勢角度センサ７の基板１２の初期傾斜角に相当する。Gは重力加速度である。diffは、加速度センサ１０のロール軸まわりの初期傾斜角を求める場合は、
diff＝（S400におけるY軸加速度）―（ロール方向への任意角度傾斜時のY軸加速度）
である。diffは、加速度センサ１０のピッチ軸まわりの初期傾斜角を求める場合は、
diff＝（S400におけるX軸加速度）―（ピッチ方向への任意角度傾斜時のX軸加速度）
である。αは、任意の傾斜角度である。下記数式１１において、accX、accY、accZはS400の状態の加速度センサ１０のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度である。ΔaccX、ΔaccY、ΔaccZは加速度センサ１０のX軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度のオフセット値である。ΔφはS400の状態の姿勢角度センサ７の基板１２のロール軸まわりの初期傾斜角である。ΔθはS400の状態の姿勢角度センサ７の基板１２のピッチ軸まわりの初期傾斜角である。Gは重力加速度である。
【０１０４】
【数１０】
2016084086.tif 000012
【０１０５】
【数１１】
2016084086.tif 000013
【０１０６】
次に、姿勢角度センサ７の基板１２を倒立二輪車本体２に組み付ける(S440)。
【０１０７】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、倒立二輪車１を基準姿勢で静止させたときの加速度センサ１０の出力値を取得する(S450)。
【０１０８】
次に、組付補正情報生成生成部３２は、上記数式１及び５を用いて、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を演算する(S460)。
【０１０９】
最後に、補正部２０は、倒立二輪車本体２に対する加速度センサ１０の組み付け角度誤差を、倒立二輪車本体２に対するジャイロセンサ１１の組み付け角度誤差として、ジャイロセンサ１１の出力値を補正する(S470)。
【０１１０】
このように、姿勢角度センサ７をECU４に収容した上で倒立二輪車本体２に組み付ける場合と、姿勢角度センサ７を直接倒立二輪車本体２に組み付ける場合が考えられる。何れの場合においても、「倒立二輪車１そのものを超信地旋回させるような大掛かりな試験装置を使わずに、ジャイロセンサ１１の出力値を補正することが可能となる」という効果、及び、「倒立二輪車１の基準ヨー軸を鉛直方向に一致させた状態で倒立二輪車１を静止させるだけで、その後に倒立二輪車１を傾けるなどの特別な運動をさせることなく、ジャイロセンサ１１の出力値を補正できるようになる。」という効果は問題なく発揮される。
【０１１１】
上記各実施形態においては、移動体の一例として倒立二輪車１について説明したが、移動体は、倒立二輪車以外の移動体であってもよく、倒立しない移動体であってもよい。即ち、上記各実施形態の倒立二輪車１は、２つの車輪５と、それら２つの車輪５を駆動する２つのモータ９を有するとした。しかし、これに代えて、倒立二輪車１は、１つ又は３つ以上の車輪と、１つ又は３つ以上の車輪５を駆動する１つ又は３つ以上のモータを有することとしてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１  倒立二輪車
２  倒立二輪車本体
３  足置き
４  ECU
５  車輪
６  ハンドル
７  姿勢角度センサ
８  ハンドル角度センサ
９  モータ
１０  加速度センサ
１１  ジャイロセンサ
１２  基板
２０  補正部
２１  補正情報記憶部
２２  補正情報生成部
２３  姿勢角度演算部
２４  倒立制御部
３０  オフセット補正情報生成部
３２  組付補正情報生成生成部
【図１】
2016084086.tif 000014
【図２】
2016084086.tif 000015
【図３】
2016084086.tif 000016
【図４】
2016084086.tif 000017
【図５】
2016084086.tif 000018
【図６】
2016084086.tif 000019
【図７】
2016084086.tif 000020
【図８】
2016084086.tif 000021
【図９】
2016084086.tif 000022
【図１０】
2016084086.tif 000023
【図１１】
2016084086.tif 000024
【図１２】
2016084086.tif 000025
【図１３】
2016084086.tif 000026
【図１４】
2016084086.tif 000027