(57)【要約】  搭乗型移動体１の制御装置２０は、少なくとも搭乗者の操縦操作に応じて、搭乗型移動体１の目標速度を決定し、該目標速度に応じて搭乗型移動体１の移動制御を行う。目標速度の決定処理では、搭乗型移動体１の移動環境に設定された仮想壁と、搭乗型移動体１との位置関係に応じて目標速度を制限する。これにより、仮想壁による搭乗型移動体の移動制限を行いつつ、搭乗者の快適性を確保する。
2019167729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者が搭乗した状態で移動可能な搭乗型移動体の制御装置であって、
少なくとも前記搭乗者の操縦操作に応じて、前記搭乗型移動体の目標速度を決定する目標速度決定部と、
前記目標速度に応じて前記搭乗型移動体の移動制御を行う移動制御部とを備えており、
前記目標速度決定部は、前記搭乗型移動体の移動環境に設定された仮想壁と、該搭乗型移動体との位置関係に応じて前記目標速度を制限する処理を実行する速度制限部を含むように構成されていることを特徴とする搭乗型移動体の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の搭乗型移動体の制御装置において、
前記速度制限部は、前記操縦操作に応じて要求される前記搭乗型移動体の速度を前記位置関係に応じて修正する処理により前記目標速度を制限するように構成されていることを特徴とする搭乗型移動体の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の搭乗型移動体の制御装置において、
前記速度制限部は、前記搭乗型移動体と前記仮想壁との間の距離が所定値よりも小さいことを必要条件として、前記目標速度を制限する処理を実行するように構成されていることを特徴とする搭乗型移動体の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の搭乗型移動体の制御装置において、
前記速度制限部は、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記搭乗型移動体と前記仮想壁との間の距離が小さいほど、前記目標速度の制限度合いを大きくするように構成されていることを特徴とする搭乗型移動体の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の搭乗型移動体の制御装置において、
前記速度制限部は、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記仮想壁に対する前記搭乗型移動体の方位に応じて、前記目標速度の制限度合いを変化させるように構成されていることを特徴とする搭乗型移動体の制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の搭乗型移動体の制御装置において、
前記速度制限部は、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記目標速度の制限度合いの時間的変化率の大きさを所定の上限値以下に収めるように構成されていることを特徴とする搭乗型移動体の制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の搭乗型移動体の制御装置において、
前記目標速度決定部は、前記搭乗型移動体の前後方向の目標速度と左右方向の目標速度との組を決定するように構成されており、
前記速度制限部は、前記搭乗型移動体の前方向の速度に関する速度制限度合いを表す第１指標値と、前記搭乗型移動体の右方向の速度に関する速度制限度合いを表す第２指標値と、前記搭乗型移動体の左方向の速度に関する速度制限度合いを表す第３指標値とを前記位置関係に応じて設定可能であり、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記搭乗型移動体の前方向の目標速度を前記第１指標値に応じて制限し、前記搭乗型移動体の左右方向の目標速度を前記第２指標値又は第３指標値に応じて制限するように構成されていることを特徴とする搭乗型移動体の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗型移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
搭乗した搭乗者の操縦操作によって、種々様々な場所で簡便に移動し得る小型な搭乗型移動体として、例えば特許文献１に見られる如き搭乗型移動体が知られている。この特許文献１に見られる搭乗型移動体は、倒立振子型車両であり、搭乗者がその上体を動かしたり、車両の操作器の操作を行うことで、搭乗者を含めた車両全体の重心のバランスを保つように移動する。【０００３】
また、例えば特許文献２には、境界信号送信機から出力される境界信号を回避するように移動ロボット（清掃ロボット）を移動させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３７３２４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２８４２１号公報
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１に見られる如き搭乗型移動体を、種々様々な施設や会場で使用する場合、該搭乗型移動体が、進入禁止場所や、その移動に適さない場所に進入したり、近づくのを防止するために、搭乗型移動体の移動環境に仮想壁（ヴァーチャルウォール）を設定しておき、その仮想壁により搭乗型移動体の移動を制限することが考えられる。
【０００６】
ここで、これに関連する技術として、例えば前記特許文献２に見られる技術が知られている。しかしながら、特許文献２に見られる技術は、移動ロボットが、仮想壁に相当するものとしての境界信号を検知すると、勝手に方向転換を行うものである。このため、特許文献２に見られる技術をそのまま適用すると、搭乗型移動体の移動動作が搭乗者に違和感を及ぼすものとなりやすい。
【０００７】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、仮想壁による搭乗型移動体の移動制限を行いつつ、搭乗者の快適性を確保することを可能とする制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の搭乗型移動体の制御装置は、上記の目的を達成するために、搭乗者が搭乗した状態で移動可能な搭乗型移動体の制御装置であって、
少なくとも前記搭乗者の操縦操作に応じて、前記搭乗型移動体の目標速度を決定する目標速度決定部と、
前記目標速度に応じて前記搭乗型移動体の移動制御を行う移動制御部とを備えており、
前記目標速度決定部は、前記搭乗型移動体の移動環境に設定された仮想壁と、該搭乗型移動体との位置関係に応じて前記目標速度を制限する処理を実行する速度制限部を含むように構成されていることを特徴とする（第１発明）。
【０００９】
なお、本発明において、搭乗型移動体の目標速度というのは、搭乗型移動体の代表点の移動速度の目標値を意味する。また、該目標速度を制限するというのは、該目標速度の少なくとも一つの方向の成分の大きさを、前記操縦操作に応じて要求される搭乗型移動体の速度の当該成分の大きさよりも小さくすることを意味する。
【００１０】
上記第１発明によれば、少なくとも前記搭乗者の操縦操作に応じて、搭乗型移動体の目標速度を決定することを前提として、前記仮想壁と搭乗型移動体との位置関係に応じて前記目標速度が制限される。このため、前記目標速度を、前記操縦操作による搭乗者の意思を反映させつつ、前記位置関係に応じて搭乗型移動体の移動を制限し得るように決定できる。そして、かかる目標速度に応じて搭乗型移動体の移動制御が行われる。
【００１１】
よって、第１発明によれば、仮想壁による搭乗型移動体の移動制限を行いつつ、搭乗者の快適性を確保することが可能となる。
【００１２】
上記第１発明では、より具体的には、前記速度制限部は、前記操縦操作に応じて要求される前記搭乗型移動体の速度を前記位置関係に応じて修正する処理により前記目標速度を制限するように構成されていることが好ましい（第２発明）。
【００１３】
これによれば、前記操縦操作による搭乗者の意思を反映させつつ、前記位置関係に応じて搭乗型移動体の移動を制限することを好適に実現することができる。
【００１４】
上記第１発明又は第２発明では、前記速度制限部は、前記搭乗型移動体と前記仮想壁との間の距離が所定値よりも小さいことを必要条件として、前記目標速度を制限する処理を実行するように構成されていることが好ましい（第３発明）。
【００１５】
これによれば、仮想壁の近くでの搭乗型移動体の移動の制限を適切に行うことが可能となると共に、仮想壁から比較的離れた場所で、搭乗型移動体の移動が制限されるのを防止することが可能となる。
【００１６】
上記第１〜第３発明では、前記速度制限部は、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記搭乗型移動体と前記仮想壁との間の距離が小さいほど、前記目標速度の制限度合いを大きくするように構成されていることが好ましい（第４発明）。
【００１７】
これによれば、搭乗型移動体が仮想壁に近づくほど、前記目標速度の制限度合いが高まるので、搭乗型移動体が仮想壁に接触したり、近づき過ぎるのを適切に防止することが可能となる。
【００１８】
上記第１〜第４発明では、前記速度制限部は、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記仮想壁に対する前記搭乗型移動体の方位に応じて、前記目標速度の制限度合いを変化させるように構成されていることが好ましい（第５発明）。
【００１９】
これによれば、前記方位に合わせて、前記目標速度の制限度合いを変化させることができるの、搭乗型移動体が仮想壁に接近し易い状況で、前記制限度合いが不足気味になるのを防止し、あるいは、搭乗型移動体が仮想壁に接近する可能性が低い状況で、前記制限度合いが過大になるのを防止することが可能となる。従って、該制限度合いの過不足を防止することが可能となる。
【００２０】
上記第１〜第５発明では、前記速度制限部は、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記目標速度の制限度合いの時間的変化率の大きさを所定の上限値以下に収めるように構成されていることが好ましい（第６発明）。
【００２１】
これによれば、前記目標速度の制限度合いの時間的変化率（単位時間当たりの変化量）が過大になるのを防止できる。このため、前記目標速度の制限が行われる状況での搭乗型移動体の実際の速度の変化が過大になるのが防止される。ひいては、搭乗者の快適性を損なうのを防止できる。
【００２２】
上記第１〜第６発明では、前記目標速度決定部が、前記搭乗型移動体の前後方向の目標速度と左右方向の目標速度との組を決定するように構成されている場合に、前記速度制限部は、前記搭乗型移動体の前方向の速度に関する速度制限度合いを表す第１指標値と、前記搭乗型移動体の右方向の速度に関する速度制限度合いを表す第２指標値と、前記搭乗型移動体の左方向の速度に関する速度制限度合いを表す第３指標値とを前記位置関係に応じて設定可能であり、前記目標速度を制限する処理の実行時に、前記搭乗型移動体の前方向の目標速度を前記第１指標値に応じて制限し、前記搭乗型移動体の左右方向の目標速度を前記第２指標値又は第３指標値に応じて制限するように構成されているという態様を採用し得る（第７発明）。
【００２３】
これによれば、前記目標速度に対応する搭乗型移動体の移動方向と、搭乗型移動体と仮想壁との間の距離と、仮想壁に対する搭乗型移動体の方位とに応じた好適な態様で目標速度を制限することを容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態の搭乗型移動体としての倒立振子型車両の斜視図。
【図２】実施形態の倒立振子型車両の側面図。
【図３】実施形態の倒立振子型車両の制御に係る構成を示すブロック図。
【図４】図３に示す第１制御処理部の要部の処理を示すブロック線図。
【図５】図３に示す第１制御処理部の処理に用いる倒立振子モデルを説明するための図。
【図６】図４に示す操作指令変換部の処理を示すブロック線図。
【図７】図４に示す重心ずれ推定部の処理を示すブロック線図。
【図８】図４に示す速度制限係数設定部の処理に関する説明図。
【図９】図４に示す速度制限係数設定部の処理を示すブロック線図。
【図１０】図９に示す第１制限率設定部の処理を説明するためのグラフ。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｃは図９に示す第２制限率設定部の処理を説明するためのグラフ。
【図１２】図３に示す第２制御処理部の要部の処理を示すブロック線図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施形態を図１〜図１２を参照して以下に説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の搭乗型移動体１は、例えば倒立振子型車両であり、基体２と、床面上を移動可能な第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４と、搭乗者が搭乗する搭乗者搭乗部５とを備える。以降、本実施形態の説明では、搭乗型移動体１を単に車両１という。なお、「床面」は通常の意味での床面に限らず、地面、路面等であってもよい。
【００２６】
第１の移動動作部３は、図２に示す円環状の芯体６（以下、環状芯体６という）と、この環状芯体６の円周方向（軸心周り方向）に等角度間隔で並ぶようにして該環状芯体６に装着された複数の円環状のローラ７とを備える。各ローラ７は、その回転軸心を環状芯体６の円周方向に向けて環状芯体６に外挿されている。そして、各ローラ７は、環状芯体６の軸心周りに該環状芯体６と一体に回転可能とされていると共に、該環状芯体６の横断面の中心軸（環状芯体６の軸心を中心とする円周軸）周りに回転可能とされている。
【００２７】
これらの環状芯体６及び複数のローラ７を有する第１の移動動作部３は、例えば図１及び図２に示す如く、環状芯体６の軸心を床面と平行（もしくはほぼ平行）に向けた状態で、ローラ７（環状芯体６の下部に位置するローラ７）を介して床面上に接地され得る。この接地状態で、環状芯体６をその軸心周りに回転駆動することで、環状芯体６及び各ローラ７の全体が輪転する。それにより第１の移動動作部３が環状芯体６の軸心と直交する方向（詳しくは、環状芯体６の軸心を床面に投影してなる方向に直交する方向）に床面上を移動することが可能である。また、上記接地状態で、各ローラ７をその回転軸心周りに回転駆動することで、第１の移動動作部３が、環状芯体６の軸心方向（詳しくは、環状芯体６の軸心を床面に投影してなる方向）に移動することが可能である。
【００２８】
さらに、環状芯体６の回転駆動と各ローラ７の回転駆動とを行なうことで、環状芯体６の軸心と直交する方向と、環状芯体６の軸心方向とに対して傾斜した方向に第１の移動動作部３が移動することが可能である。
【００２９】
これにより、第１の移動動作部３は、床面上を全方向に移動することが可能となっている。以降の説明では、図１及び図２に示す如く、第１の移動動作部３の移動方向（水平面に投影して見た移動方向）のうち、環状芯体６の軸心と直交する方向をＸ軸方向、該環状芯体６の軸心方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向は、換言すれば、車両１の前後方向に相当し、Ｙ軸方向は、換言すれば、車両１の左右方向に相当する。なお、車両１の前方向をＸ軸の正方向、左方向をＹ軸の正方向、上方向をＺ軸の正方向とする。
【００３０】
基体２には、上記第１の移動動作部３が組み付けられている。該基体２は、床面に接地させた第１の移動動作部３の下部を除く部分の周囲を覆うように設けられている。そして、この基体２に第１の移動動作部３の環状芯体６が、その軸心周りで回転自在に支持されている。この場合、基体２は、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心を支点として、その軸心周り方向（Ｙ軸周り方向）に傾動自在である。また、該基体２は、第１の移動動作部３と共に床面に対して傾くことで、第１の移動動作部３の接地部を支点として、環状芯体６の軸心と直交するＸ軸周り方向に傾動自在である。従って、基体２は、鉛直方向に対して２軸周りに傾動自在である。
【００３１】
また、基体２の内部には、図２に示すように、第１の移動動作部３を移動させる駆動力を発生する第１のアクチュエータ装置８が搭載されている。この第１のアクチュエータ装置８は、環状芯体６を回転駆動するアクチュエータとしての電動モータ８ａと、各ローラ７を回転駆動するアクチュエータとしての電動モータ８ｂとから構成される。そして、電動モータ８ａ，８ｂは、それぞれ図示を省略する動力伝達機構を介して環状芯体６、各ローラ７に回転駆動力を付与する。この動力伝達機構は公知の構造のものでよい。
【００３２】
なお、第１の移動動作部３は、上記の構造と異なる構造のものであってもよい。例えば、第１の移動動作部３及びその駆動系の構造として、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７８、あるいは、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７９にて本願出願人が提案した構造のものを採用し得る。
【００３３】
また、基体２には、搭乗者搭乗部５が組み付けられている。この搭乗者搭乗部５は、搭乗者が着座するシートにより構成されており、基体２の上端部に固定されている。そして、搭乗者は、その前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向に向けて、搭乗者搭乗部５に着座することが可能である。また、搭乗者搭乗部５（シート）は、基体２に固定されているので、基体２と一体に鉛直方向に対して傾動自在である。
【００３４】
基体２には、さらに搭乗者搭乗部５に着座した搭乗者がその足を載せる一対の足載せ部９，９と、搭乗者が把持する一対の把持部１０，１０とが組み付けられている。足載せ部９，９は、基体２の両側部の下部に突設されている。なお、図１及び図２では、一方側（右側）の足載せ部９の図示は省略されている。
【００３５】
また、把持部１０，１０は、搭乗者搭乗部５の両側にＸ軸方向（前後方向）に延在して配置されたバー状のものであり、それぞれ、基体２から延設されたロッド１１を介して基体２に固定されている。そして、把持部１０，１０のうちの一方の把持部１０（図では右側の把持部１０）には、操作器としてのジョイスティック１２が取り付けられている。
【００３６】
このジョイスティック１２は、前後方向（Ｙ軸周り方向）及び左右方向（Ｘ軸周り方向）に揺動操作可能である。そして、本実施形態では、ジョイスティック１２は、その前後方向（Ｙ軸周り方向）の揺動量を示す操作信号を、車両１を前方又は後方に移動させる指令として出力し、左右方向（Ｘ軸周り方向）の揺動量を示す操作信号を、車両１を右周り（時計周り）又は左周り（反時計周り）に旋回させるための指令（旋回指令）として出力する。
【００３７】
第２の移動動作部４は、本実施形態では、所謂、オムニホイール（登録商標）により構成されている。第２の移動動作部４としてのオムニホイール（登録商標）は、同軸心の一対の環状芯体（図示省略）と、各環状芯体に、回転軸心を該環状芯体の円周方向に向けて回転自在に外挿された複数の樽状のローラ１３とを備える公知の構造のものである。
【００３８】
この場合、第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の軸心をＸ軸方向（前後方向）に向けて第１の移動動作部３の後方に配置され、ローラ１３を介して床面に接地されている。
【００３９】
なお、上記一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とは、該環状芯体の周方向に位相をずらして配置されている。このため、該一対の環状芯体の回転時に、該一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とのうちのいずれか一方が床面に接地する。
【００４０】
上記オムニホイールにより構成された第２の移動動作部４は、基体２に連結されている。より詳しくは、第２の移動動作部４は、オムニホイール（一対の環状芯体及び複数のローラ１３の全体）の上部側の部分を覆う筐体１４を備えている。この筐体１４にオムニホイールの一対の環状芯体がその軸心周りに回転自在に軸支されている。さらに、筐体１４から基体２側に延設されたアーム１５が、前記第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに揺動し得るように基体２に軸支されている。これにより、第２の移動動作部４は、アーム１５を介して基体２に連結されている。
【００４１】
そして、第２の移動動作部４は、アーム１５の揺動によって第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに基体２に対して揺動自在である。これにより、第１の移動動作部３と第２の移動動作部４との両方を接地させたまま、搭乗者搭乗部５を基体２と共にＹ軸周り方向に傾動させることが可能である。
【００４２】
なお、アーム１５を第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心部に軸支して、第１の移動動作部３に第２の移動動作部４をアーム１５を介して連結するようにしてもよい。
【００４３】
また、基体２には、アーム１５の揺動範囲を制限する一対のストッパ１６，１６が設けられている。そして、該アーム１５は、ストッパ１６，１６の間の範囲内で揺動することが可能である。これにより、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りでの第２の移動動作部４の揺動範囲、ひいては、基体２及び搭乗者搭乗部５のＹ軸周り方向の傾動範囲が制限される。このため、該基体２及び搭乗者搭乗部５が搭乗者の後ろ側に過大に傾くことが防止される。なお、第２の移動動作部４は、床面に押し付けられるようにバネ等により付勢されていてもよい。
【００４４】
上記のように、第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の回転と、ローラ１３の回転とのうちの一方又は両方を行なうことで、第１の移動動作部３と同様に、床面上をＸ軸方向及びＹ軸方向を含む全方向に移動することが可能である。詳しくは、環状芯体の回転によって、第２の移動動作部４がＹ軸方向（左右方向）に移動可能であり、ローラ１３の回転によって、第２の移動動作部４がＸ軸方向（前後方向）に移動可能である。
【００４５】
また、第２の移動動作部４の筐体１４には、第２の移動動作部４を駆動する第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７が取り付けられている。この電動モータ１７は、第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動するように該一対の環状芯体に連結されている。
【００４６】
したがって、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向での移動に追従して従動的に行われる。また、第２の移動動作部４のＹ軸方向での移動は、電動モータ１７により第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動することによって行われる。
【００４７】
以上が本実施形態における車両１の機構的な構成である。なお、第２の移動動作部４は、第１の移動動作部３と同様の構造のものであってもよい。また、本実施形態の車両１は、第２の移動動作部４を備える移動体であるが、第２の移動動作部４を備えない移動体であってもよい。この場合には、第２のアクチュエータ装置（電動モータ１７）及び後述の第２制御処理部２２は不要である。
【００４８】
図１及び図２での図示は省略したが、本実施形態の車両１の基体２には、該車両１の動作制御（第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４の動作制御）のための構成として、図３に示すように、制御装置２０と、基体２の３軸方向の加速度を検出する加速度センサ５０と、３軸周りの角速度を検出する角速度センサ５１と、電動モータ８ａの回転速度を検出する回転速度センサ５２ａと、電動モータ８ｂの回転速度を検出する回転速度センサ５２ｂと、電動モータ１７の回転速度を検出する回転速度センサ５３とが搭載されている。角速度センサ５１は、例えばジャイロセンサ等により構成され、回転速度センサ５２ａ，５２ｂ，５３は、例えば、ロータリエンコーダ、レゾルバ等により構成される。
【００４９】
制御装置２０は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、メモリ、インターフェース回路等を含む一つ以上の電子回路ユニットにより構成される。この制御装置２０には、ジョイスティック１２の出力（操作信号）と、加速度センサ５０、角速度センサ５１及び回転速度センサ５２ａ，５２ｂ，５３の各検出信号とが入力される。
【００５０】
そして、制御装置２０は、実装されたハードウェア構成及びプログラム（ソフトウェア構成）の一方又は両方により実現される一つの機能として、慣性センサとしての加速度センサ５０及び角速度センサ５１のそれぞれの検出信号から、基体２の並進加速度（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の並進加速度）の計測値と、基体２の角速度（ヨー方向（Ｚ軸周り方向）の角速度）の計測値と、搭乗者搭乗部５の傾斜角度（＝基体２の傾斜角度）の計測値とをストラップダウン方式等の公知の手法を用いて取得する機能を有する。
【００５１】
なお、本実施形態における搭乗者搭乗部５の傾斜角度（又は基体２の傾斜角度）というのは、より詳しくは、車両１の全体重心（搭乗者搭乗部５に搭乗者が搭乗した状態では、該搭乗者を含めた全体重心）が、第１の移動動作部３の接地部の直上（鉛直方向上方）もしくはほぼ直上に位置する状態での搭乗者搭乗部５（又は基体２）の姿勢を基準（ゼロ）とする傾斜角度（Ｘ軸周り方向の傾斜角度とＹ軸周り方向の傾斜角度との組）である。
【００５２】
制御装置２０はさらに、上記の機能以外の機能として、第１のアクチュエータ装置８を構成する電動モータ８ａ，８ｂを制御することで第１の移動動作部３の移動動作を制御する第１制御処理部２１と、第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７を制御することで第２の移動動作部４の移動動作を制御する第２制御処理部２２と、車両１の移動環境に仮想壁（ヴァーチャルウォール）を設定する仮想壁設定部２３とを備えている。なお、本実施形態では、第１制御処理部２１及び第２制御処理部２２に全体によって、本発明における移動制御部が構成される。
【００５３】
第１制御処理部２１は、後述する演算処理を実行することで、第１の移動動作部３の移動速度（詳しくは、Ｘ軸方向の並進速度とＹ軸方向の並進速度との組）の目標値である目標速度を逐次算出し、第１の移動動作部３の実際の移動速度を、該目標速度に一致させるように電動モータ８ａ，８ｂの回転速度を制御する。
【００５４】
この場合、電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度と、第１の移動動作部３の実際の移動速度（詳しくは、第１の移動動作部３と床面との間の滑りが無い場合の移動速度）との間の関係は、電動モータ８ａ，８ｂと第１の移動動作部３と間の動力伝達機構の構成によってあらかじめ定められており、第１の移動動作部３の目標速度に応じて、各電動モータ８ａ，８ｂの回転速度の目標値が規定される。
【００５５】
そして、第１制御処理部２１は、電動モータ８ａ，８ｂの回転速度を、第１の移動動作部３の目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、第１の移動動作部３の実際の移動速度を目標速度に一致させるように制御する。
【００５６】
また、第２制御処理部２２は、後述する演算処理を実行することで、第２の移動動作部４の移動速度（詳しくは、Ｙ軸方向の並進速度）の目標値である目標速度を逐次算出し、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度を、該目標速度に一致させるように電動モータ１７の回転速度を制御する。
【００５７】
この場合、第１の移動動作部３の場合と同様に、電動モータ１７の回転速度と、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度（詳しくは、第２の移動動作部４と床面との間の滑りが無い場合の移動速度）との間の関係はあらかじめ定められており、第２の移動動作部４の目標速度に応じて、電動モータ１７の回転速度の目標値が規定される。
【００５８】
そして、第２制御処理部２２は、電動モータ１７の回転速度を第２の移動動作部４の目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度を目標速度に一致させるように制御する。
【００５９】
補足すると、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向の移動に追従して従動的に行なわれる。このため、Ｘ軸方向での第２の移動動作部４の移動速度の目標値を設定する必要はない。
【００６０】
また、仮想壁設定部２３は、車両１の電源投入後の移動開始時（例えば図示しない駐車用スタンドの解除操作時）に、車両１の可動領域の境界に相当する仮想壁を該車両１の周囲に設定する。この場合、仮想壁設定部２３は、例えば、車両１の移動開始時の位置を基準位置として、該基準位置から所定の位置関係を有する位置（例えば、基準位置から所定距離の位置等）に仮想壁を設定する。
【００６１】
なお、仮想壁の設定態様は上記の態様に限られない。例えば、仮想壁設定部２３は、車両１の移動環境の地図情報や、車両１に搭載されたカメラ等の外界センサもしくは外部のサーバから取得した障害物情報（車両１の周囲の障害物の位置情報）等に基づいて、仮想壁を設定してもよい。また、仮想壁を外部のサーバ等で設定し、それを制御装置２０が適宜、取得（ダウンロード）し得るようにしてもよい。
【００６２】
次に、上記第１制御処理部２１及び第２制御処理部２２による処理をさらに詳細に説明する。まず、図４〜図１１を参照して、第１制御処理部２１による処理について説明する。
【００６３】
第１制御処理部２１は、図４に示すように、その主要な機能部として、ジョイスティック１２から入力される操作信号により示される該ジョイスティック１２の前後方向の揺動量（Ｙ軸周り方向の回転量）Ｊs_x及び左右方向の揺動量（Ｘ軸周り方向の回転量）Ｊs_yの組を車両１の移動のための速度指令に変換する操作指令変換部３１と、車両１の全体重心（以降、車両系全体重心という）の目標速度Ｖb_cmd_xyを決定する重心目標速度決定部３２と、車両系全体重心の実際の速度Ｖbを推定する重心速度推定部３３と、車両系全体重心の速度Ｖbを目標速度Ｖb_cmd_xyに追従させつつ、搭乗者搭乗部５の姿勢（基体２の姿勢）を安定化するように第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd_xyを決定する姿勢制御演算部３４と、車両系全体重心の後述する重心ずれ量Ｏfst_xyを推定する重心ずれ推定部３５と、該重心ずれ量Ｏfst_xyに起因する後述する重心ずれ影響量Ｖofs_xyを算出する重心ずれ影響量算出部３６とを備える。なお、重心目標速度決定部３２は本発明における目標速度決定部に相当する。
【００６４】
そして、第１制御処理部２１は、これらの各機能部の処理を所定の演算処理周期で逐次実行することで、第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd_xyを決定する。なお、本実施形態の説明において、搭乗者搭乗部５の姿勢（基体２の姿勢）を安定化するというのは、車両系全体重心を倒立振子質点のようにバランスさせることを意味する。
【００６５】
また、本明細書の実施形態の説明では、添え字“_x”を付する参照符号は、車両１をＹ軸方向から見た場合（ＺＸ平面に投影して見た場合）の車両１の挙動に関する状態量もしくはパラメータを意味し、添え字“_y”を付する参照符号は、車両１をＸ軸方向から見た場合（ＹＺ平面に投影して見た場合）の車両１の挙動に関する状態量もしくはパラメータを意味する。
【００６６】
そして、添え字“_xy”を付する参照符号は、車両１をＸ軸方向から見た場合の状態量もしくはパラメータと、車両１をＹ軸方向から見た場合の状態量もしくはパラメータとの組を意味する。例えば、第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd_xyは、車両１をＹ軸方向から見た場合の第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd_x（すなわち、Ｘ軸方向の目標速度）と、車両１をＸ軸方向から見た場合の第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd_y（すなわち、Ｙ軸方向の目標速度）との組を意味する。
【００６７】
ここで、第１制御処理部２１の各機能部の処理を具体的に説明する前に、その処理の基礎となる事項を説明しておく。車両系全体重心の動力学的な挙動（詳しくは、Ｙ軸方向から見た挙動と、Ｘ軸方向から見た挙動）は、近似的に、図５に示すような倒立振子モデルの挙動により表現される。第１制御処理部２１の処理のアルゴリズムは、この挙動を基礎として構築されている。
【００６８】
なお、図５では、Ｙ軸方向から見た場合の倒立振子モデルと、Ｘ軸方向から見た場合の倒立振子モデルとを併せて図示するために、Ｙ軸方向から見た場合の変数の参照符号には括弧を付さず、Ｘ軸方向から見た場合の変数の参照符号に括弧を付している。
【００６９】
Ｙ軸方向から見た車両系全体重心の挙動を表す倒立振子モデルは、Ｙ軸方向と平行な回転軸心を有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６１_x（以降、仮想車輪６１_xという）と、該仮想車輪６１_xの回転中心から延設されて、該仮想車輪６１_xの回転軸周りに（Ｙ軸周り方向に）揺動自在なロッド６２_xと、このロッド６２_xの先端部（上端部）である基準部Ｐs_xに連結された質点Ｇa_xとを備える。
【００７０】
この倒立振子モデルでは、質点Ｇa_xの運動が、Ｙ軸方向から見た車両系全体重心の運動に相当し、鉛直方向に対するロッド６２_xの傾斜角度θb_x（Ｙ軸周り方向の傾斜角度）が、搭乗者搭乗部５（又は基体２）のＹ軸周り方向の傾斜角度に一致する。また、第１の移動動作部３のＸ軸方向の並進運動が、仮想車輪６１_xの輪転によるＸ軸方向の並進運動に相当する。
【００７１】
そして、仮想車輪６１_xの半径ｒ_xと、基準部Ｐs_x及び質点Ｇa_xの床面からの高さｈ_xとは、あらかじめ設定された既定値（一定値）である。
【００７２】
同様に、Ｘ軸方向から見た車両系全体重心の挙動を表す倒立振子モデルは、Ｘ軸方向と平行な回転軸心を有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６１_y（以降、仮想車輪６１_yという）と、該仮想車輪６１_yの回転中心から延設されて、該仮想車輪６１_yの回転軸周りに（Ｘ軸周り方向に）揺動自在なロッド６２_yと、このロッド６２_yの先端部（上端部）である基準部Ｐs_yに連結された質点Ｇa_yとを備える。
【００７３】
この倒立振子モデルでは、質点Ｇa_yの運動が、Ｘ軸方向から見た車両系全体重心の運動に相当し、鉛直方向に対するロッド６２_yの傾斜角度θb_y（Ｘ軸周り方向の傾斜角度）が、搭乗者搭乗部５（又は基体２）のＸ軸周り方向の傾斜角度に一致する。また、第１の移動動作部３のＹ軸方向の並進運動が、仮想車輪６１_yの輪転によるＹ軸方向の並進運動に相当する。
【００７４】
そして、仮想車輪６１_yの半径ｒ_yと、基準部Ｐs_y及び質点Ｇa_yの床面からの高さｈ_yとは、あらかじめ設定された既定値（一定値）である。なお、Ｘ軸方向で見た基準部Ｐs_y及び質点Ｇa_yの床面からの高さｈ_yは、Ｙ軸方向で見た基準部Ｐs_x及び質点Ｇa_xの床面からの高さｈ_xと同じである。そこで、以降、ｈ_x＝ｈ_y＝ｈとおく。
【００７５】
ここで、Ｙ軸方向から見た場合の上記基準部Ｐs_xと質点Ｇa_xとの位置関係について補足すると、基準部Ｐs_xの位置は、搭乗者搭乗部５に搭乗（着座）した搭乗者が、該搭乗者搭乗部５に対して予め定められた中立姿勢のまま不動であると仮定した場合における車両系全体重心の位置に相当している。
【００７６】
したがって、この場合には、質点Ｇa_xの位置は、基準部Ｐs_xの位置に一致する。このことは、Ｘ軸方向から見た場合の上記基準部Ｐs_yと質点Ｇa_yとの位置関係ついても同様である。
【００７７】
ただし、実際には、搭乗者搭乗部５に搭乗した搭乗者が、その上体等を搭乗者搭乗部５（又は基体２）に対して動かすことで、実際の車両系全体重心のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置は、一般には、それぞれ基準部Ｐs_x，Ｐs_yの位置から水平方向にずれることとなる。このため、図５では、質点Ｇa_x，Ｇa_yの位置をそれぞれ基準部Ｐs_x，Ｐs_yの位置からずらした状態で示している。
【００７８】
上記のような倒立振子モデルで表現される車両系全体重心の挙動は、次式（１ａ），（１ｂ），（２ａ），（２ｂ）により表現される。式（１ａ），（１ｂ）は、Ｙ軸方向で見た挙動、式（２ａ），（２ｂ）は、Ｘ軸方向で見た挙動を表している。
【００７９】
Ｖb_x＝Ｖw1_x＋ｈ・ωb_x    ……（１ａ）
dＶb_x／dt
＝(ｇ／ｈ)・(θb_x・(ｈ−ｒ_x)＋Ｏfst_x)＋ωz・Ｖb_y    ……（１ｂ）
Ｖb_y＝Ｖw1_y＋ｈ_y・ωb_y    ……（２ａ）
dＶb_y／dt
＝(ｇ／ｈ)・(θb_y・(ｈ−ｒ_y)＋Ｏfst_y)−ωz・Ｖb_x    ……（２ｂ）
【００８０】
ここで、Ｖb_xは、車両系全体重心のＸ軸方向の速度（並進速度）、θb_xは搭乗者搭乗部５（又は基体２）のＹ軸周り方向の傾斜角度、Ｖw1_xは、仮想車輪６１_xのＸ軸方向の移動速度（並進速度）、ωb_xはθb_xの時間的変化率（＝ｄθb_x／dt）、Ｏfst_xは車両系全体重心のＸ軸方向の位置（質点Ｇa_xのＸ軸方向の位置）の、前記基準部Ｐs_xの位置からのＸ軸方向のずれ量、Ｖb_yは、車両系全体重心のＹ軸方向の速度（並進速度）、Ｖw1_yは、仮想車輪６１_yのＹ軸方向の移動速度（並進速度）、θb_yは搭乗者搭乗部５（又は基体２）のＸ軸周り方向の傾斜角度、ωb_yはθb_yの時間的変化率（＝ｄθb_y／dt）、Ｏfst_yは車両系全体重心のＹ軸方向の位置（質点Ｇa_yのＹ軸方向の位置）の、前記基準部Ｐs_yの位置からのＹ軸方向のずれ量である。また、ωzは車両１の旋回時のヨーレート（ヨー軸周り方向の角速度）、ｇは重力加速度定数である。
【００８１】
なお、式（１ａ），（１ｂ），（２ａ），（２ｂ）では、θb_x、ωb_xの正方向は、車両系全体重心がＸ軸の正方向（前向き）に傾く方向、θb_y、ωb_yの正方向は、車両系全体重心がＹ軸の正方向（左向き）に傾く方向である。また、ωzの正方向は、車両１を上方から見た場合に、反時計周り方向である。
【００８２】
また、式（１ａ）の右辺第２項（＝ｈ・ωb_x）は、搭乗者搭乗部５のＹ軸周り方向の傾動によって生じる基準部Ｐs_xのＸ軸方向の並進速度成分、式（２ａ）右辺第２項（＝ｈ・ωb_y）は、搭乗者搭乗部５のＸ軸周り方向の傾動によって生じる基準部Ｐs_yのＹ軸方向の並進速度成分である。
【００８３】
また、式（１ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＸ軸方向の位置（質点Ｇa_xのＸ軸方向の位置）の、仮想車輪６１_xの接地部（Ｙ軸方向から見た第１の移動動作部３の接地部）の鉛直上方位置からのずれ量（＝θb_x・(ｈ−ｒ_x)＋Ｏfst_x）に応じて仮想車輪６１_xの接地部に作用する床反力ＦのＸ軸方向成分Ｆ_x（図５を参照）によって車両系全体重心に発生するＸ軸方向の加速度成分、式（１ｂ）の右辺の第２項は、ωzのヨーレートでの旋回時に車両１に作用する遠心力によって発生するＸ軸方向の加速度成分である。
【００８４】
同様に、式（２ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＹ軸方向の位置（質点Ｇa_yのＹ軸方向の位置）の、仮想車輪６１_yの接地部（Ｘ軸方向から見た第１の移動動作部３の接地部）の鉛直上方位置からのずれ量（＝θb_y・(ｈ−ｒ_y)＋Ｏfst_y）に応じて仮想車輪６１_yの接地部に作用する床反力ＦのＹ軸方向成分Ｆ_y（図５を参照）によって車両系全体重心に発生するＹ軸方向の加速度成分、式（２ｂ）の右辺の第２項は、ωzのヨーレートでの旋回時に車両１に作用する遠心力によって発生するＹ軸方向の加速度成分である。
【００８５】
本実施形態では、第１制御処理部２１の処理のアルゴリズムは、上記のように車両系全体重心の基準部Ｐs_x，Ｐs_yからのずれ量と、遠心力とを考慮した車両系全体重心の挙動モデル（倒立振子モデル）に基づいて構築されている。
【００８６】
以上を前提として、第１制御処理部２１の処理をより具体的に説明する。図４を参照して、第１制御処理部２１は、各演算処理周期において、まず、操作指令変換部３１の処理と、重心速度推定部３３の処理とを実行する。 
【００８７】
操作指令変換部３１は、図６に示すように、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量（Ｘ軸周りの回転量）Ｊs_yと、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量（Ｙ軸周りの回転量）Ｊs_xとに応じて、第１の移動動作部３の移動速度（並進速度）の基本指令値である基本速度指令Ｖjs_xyと、車両１の旋回時のヨー軸周り方向の角速度の指令値である旋回角速度指令ωjsとを決定する。
【００８８】
この場合、基本速度指令Ｖjs_xyのうちのＸ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xは、処理部３１ａにて、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量Ｊs_xに応じて決定される。例えば、図６の処理部３１ａ中のグラフで例示する形態で、ジョイスティック１２のＸ軸方向の揺動量Ｊs_xの向き（極性）及び大きさに応じてＸ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xの向き（極性）及び大きさが変化するように該基本速度指令Ｖjs_xが処理部３１ａにより決定される。
【００８９】
また、旋回角速度指令ωjsと、基本速度指令Ｖjs_xyのうちのＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yとが、処理部３１ｂ，３１ｃにより、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yに応じて決定される。例えば、図６の処理部３１ｂ中のグラフで例示する形態で、ジョイスティック１２のＹ軸方向の揺動量Ｊs_yの向き（極性）及び大きさに応じて旋回角速度指令ωjsの向き（極性）及び大きさが変化するように該旋回速度指令ωjsが処理部３１ｂにより決定される。
【００９０】
さらに、処理部３１ｃにおいて、旋回角速度指令ωjsに所定値Ｋ（Ｋ＞０）を乗じることによって、第１の移動動作部３のＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yが決定される。上記所定値Ｋは、車両１の瞬間旋回中心（車両１の旋回時の各演算処理周期でのヨー軸周り方向の瞬間的な回転中心）と第１の移動動作部３の接地点とのＸ軸方向の距離としてあらかじめ設定された値である。
【００９１】
なお、ジョイスティック１２がＸ軸方向（前後方向）及びＹ軸方向（左右方向）の両方に操作されている場合には、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yの大きさを、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量又はＸ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xに応じて変化させるようにしてもよい。
【００９２】
補足すると、本実施形態では、基本速度指令Ｖjs_xy及び旋回角速度指令ωjsを設定するための操作器として、ジョイスティック１２を例示した。ただし、基本速度指令Ｖjs_xy及び旋回角速度指令ωjsの設定操作を行うための操作器はジョイスティック１２以外の操作器であってもよい。例えば、搭乗者が所持するスマートフォン等の携帯端末と通信し得るように制御装置２０が構成されている場合には、該携帯端末を、基本速度指令Ｖjs_xy及び旋回角速度指令ωjsの設定操作のための操作器として利用することも可能である。
【００９３】
前記重心速度推定部３３は、前記式（１ａ），（２ａ）に表される運動学的な関係式に基づいて、車両系全体重心の速度Ｖbの推定値Ｖb_estm1_xyを算出する。
【００９４】
具体的には、図４に示す如く、第１の移動動作部３の実際の並進速度Ｖw1_act_xyの値と、搭乗者搭乗部５の傾斜角度θb_xyの実際の時間的変化率（傾斜角速度）ωb_act_xyに、車両系全体重心の高さｈを乗じてなる値とを加え合せることにより、車両系全体重心の速度Ｖbの推定値Ｖb_estm1_xyを算出する。
【００９５】
すなわち、車両系全体重心のＸ軸方向の速度Ｖb_xの推定値Ｖb_estm1_xとＹ軸方向の速度Ｖb_yの推定値Ｖb_estm1_yとがそれぞれ、次式（３ａ），（３ｂ）により算出される。
【００９６】
Ｖb_estm1_x＝Ｖw1_act_x＋ｈ・ωb_act_x    ……（３ａ）
Ｖb_estm1_y＝Ｖw1_act_y＋ｈ・ωb_act_y    ……（３ｂ）
【００９７】
この場合、上記演算におけるＶw1_act_x，Ｖw1_act_yの値としては、本実施形態では、前回の演算処理周期で姿勢制御演算部３４により決定された第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd_x，Ｖw1_cmd_y（前回値）が用いられる。
【００９８】
ただし、例えば、電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度を回転速度センサ５２ａ，５２ｂにより検出し、それらの検出値から推定したＶw1_act_x，Ｖw1_act_yの最新値（換言すれば、Ｖw1_act_x，Ｖw1_act_yの計測値の最新値）を式（３ａ），（３ｂ）の演算に用いてもよい。
【００９９】
また、ωb_act_x，ωb_act_yの値としては、本実施形態では、加速度センサ５０及び角速度センサ５１の検出信号に基づく搭乗者搭乗部５の傾斜角度θb_x，θb_yの計測値の時間的変化率の最新値（換言すれば、ωb_act_x，ωb_act_yの計測値の最新値）が用いられる。
【０１００】
第１制御処理部２１は、上記の如く操作指令変換部３１及び重心速度推定部３３の処理を実行した後、次に、図４に示す重心ずれ推定部３５の処理を実行することで、前記重心ずれ量Ｏfst_xyの推定値である重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyを決定する。なお、重心ずれ推定部３５に関する以降の説明では、重心速度推定部３３により算出された車両系全体重心の速度の推定値Ｖb_estm1_x，Ｖb_estm1_yをそれぞれ第１推定値Ｖb_estm1_x，Ｖb_estm1_yと称する。
【０１０１】
重心ずれ推定部３５の処理は、本実施形態では、例えば図７のブロック線図で示す如く実行される。なお、図７は、重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyのうちのＸ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xの決定処理を代表的に表している。
【０１０２】
図７の処理を具体的に説明すると、重心ずれ推定部３５は、加速度センサ５０及び角速度センサ５１の検出信号から得られた搭乗者搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_xの計測値（最新値）及び車両１の実際のヨーレートωz_actの計測値（最新値）と、重心速度推定部３３により算出された車両系全体重心のＹ軸方向の速度の第１推定値Ｖb_estm1_y（最新値）と、前回の演算処理周期で決定したＸ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_x（前回値）とを用いて、前記式（１ｂ）の右辺の演算処理を演算部３５ａで実行することにより、車両系全体重心のＸ軸方向の並進加速度の推定値DVb_estm_xを算出する。
【０１０３】
さらに重心ずれ推定部３５は、車両系全体重心のＸ軸方向の並進加速度の推定値DVb_estm_xを積分する処理を演算部３５ｂで実行することにより、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の第２推定値Ｖb_estm2_xを算出する。
【０１０４】
次いで、重心ずれ推定部３５は、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の第２推定値Ｖb_estm2_x（最新値）と、第１推定値Ｖb_estm1_x（最新値）との偏差を算出する処理を演算部３５ｃで実行する。
【０１０５】
さらに、重心ずれ推定部３５は、この偏差に所定値のゲイン（−Ｋｐ）を乗じる処理を演算部３５ｄで実行することにより、Ｘ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xの最新値を決定する。
【０１０６】
Ｙ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_yの決定処理も上記と同様に実行される。具体的には、この決定処理を示すブロック線図は、図７中の添え字“_x”と“_y”とを入れ替え、加算器３５ｅへの入力の一つである図中右側の加速度成分（遠心力によって発生する加速度成分）の符号“＋”を“−”に置き換えることによって得られる。
【０１０７】
このような重心ずれ推定部３５の処理によって、重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyを逐次更新しつつ決定することによって、Ｏfst_estm_xyを実際の値に収束させるように決定することができる。
【０１０８】
第１制御処理部２１は、次に、図４に示す重心ずれ影響量算出部３６の処理を実行することによって、重心ずれ影響量Ｖofs_xyを算出する。
【０１０９】
重心ずれ影響量Ｖofs_xyは、後述する姿勢制御演算部３４において、車両系全体重心の位置が倒立振子モデルにおける前記基準部Ｐs_xyの位置からずれることを考慮せずにフィードバック制御を行った場合の車両系全体重心の目標速度に対する実際の速度のずれを表す。
【０１１０】
この重心ずれ影響量算出部３６は、新たに決定された重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyの各成分に、(Ｋth_xy／（ｈ-ｒ_xy))／Ｋvb_xyという値を乗じることにより、重心ずれ影響量Ｖofs_xyを算出する。
【０１１１】
なお、Ｋth_xyは、後述する姿勢制御演算部３４の処理において、搭乗者搭乗部５の傾斜角度をゼロに近づけるように機能する操作量成分を決定するためのゲイン値である。また、Ｋvb_xyは、後述する姿勢制御演算部３４の処理において、車両系全体重心の目標速度Ｖb_cmd_xyと該車両系全体重心の速度の第１推定値Ｖb_estm1_xyとの偏差をゼロに近づけるように機能する操作量成分を決定するためのゲイン値である。
【０１１２】
第１制御処理部２１は、次に、図５に示す重心目標速度決定部３２の処理を実行することによって、各演算処理周期毎の車両系全体重心の目標速度Ｖb_cmd_xy（以降、重心目標速度Ｖb_cmd_xyという）を決定する。
【０１１３】
この場合、重心目標速度決定部３２は、まず、操作指令変換部３１により決定された基本速度指令Ｖjs_xy（最新値）と、重心ずれ影響量算出部３６により決定された重心ずれ影響量Ｖofs_xy（最新値）とから、重心目標速度Ｖb_cmd_xyの基本値Ｖ1_xyを決定する。該基本値Ｖ1_xyは、ジョイスティック１２の操作と、重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyとに応じた車両系全体重心の速度の要求値に相当するものである。以降、基本値Ｖ1_xyを重心速度基本要求値Ｖ1_xyという。
【０１１４】
具体的には、重心目標速度決定部３２は、重心ずれ影響量Ｖofs_xyに対する不感帯処理とリミット処理とを処理部３２ａで実行することで、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのうちの重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyに応じた成分としての重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xyを決定する。
【０１１５】
さらに詳細には、本実施形態では、重心目標速度決定部３２は、Ｘ軸方向の重心ずれ影響量Ｖofs_xの大きさがゼロ近辺の所定の範囲である不感帯域内の値（比較的ゼロに近い値）である場合には、Ｘ軸方向の重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xをゼロにする。
【０１１６】
また、重心目標速度決定部３２は、Ｘ軸方向の重心ずれ影響量Ｖofs_xの大きさが不感帯域内から逸脱した値である場合には、Ｘ軸方向の重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xを、Ｖofs_xと同極性で、その大きさが、Ｖofs_xの大きさの増加に伴い大きくなるように決定する。ただし、重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xの値は、所定の上限値（＞０）と下限値（≦０）との間の範囲内に制限される。Ｙ軸方向の重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_yの決定処理も上記と同様である。
【０１１７】
次いで、重心目標速度決定部３２は、操作指令変換部３１により決定された基本速度指令Ｖjs_xyの各成分に重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xyの各成分を加え合わせる処理を処理部３２ｂで実行することで、重心速度基本要求値Ｖ1_xyを算出する。すなわち、Ｖ1_x＝Ｖjs_x＋Vb_cmd_by_ofs_x、Ｖ1_y＝Ｖjs_y＋Vb_cmd_by_ofs_yという処理によって、重心速度基本要求値Ｖ1_xy（Ｖ1_x，Ｖ1_yの組）を決定する。
【０１１８】
補足すると、本実施形態の車両１（搭乗型移動体）では、ジョイスティック１２の操作と、搭乗者の上体の動き（体重移動）に伴う重心ずれ量Ｏfst_xyの変化とが車両１の操縦操作に相当する。また、車両系全体重心が車両１の代表点としての意味を持ち、該車両系全体重心の速度Ｖbが、本発明における搭乗型移動体の速度に相当する。従って、上記重心速度基本要求値Ｖ1_xyが、搭乗者による操縦操作に応じて要求される車両１（搭乗型移動体）の速度に相当する。
【０１１９】
また、重心目標速度決定部３２は、仮想壁設定部２３で設定された仮想壁と車両１との現在の（現在の演算処理周期での）位置関係に応じて、重心速度基本要求値Ｖ1_xyに制限を加えるための速度制限係数α_xy（α_x，α_yの組）を速度制限係数設定部３２ｃで設定する。速度制限係数α_xyのうちのα_xは、Ｘ軸方向の重心速度基本要求値Ｖ1_xに制限を加えるために該重心速度基本要求値Ｖ1_xに乗じる係数、α_yは、Ｙ軸方向の重心速度基本要求値Ｖ1_yに制限を加えるために該重心速度基本要求値Ｖ1_yに乗じる係数である。そして、各速度制限係数α_x，α_yは、“０”から“１”までの範囲内の値である。
【０１２０】
上記速度制限係数設定部３２ｃには、仮想壁と車両１との位置関係を示す情報として、車両１と仮想壁との間の距離ｄと、仮想壁に対する車両１の方位を示す方位角φとが入力される。図８を参照して、本実施形態では、上記距離ｄは、車両１の代表点Ｐａ（例えば第１の移動動作部３の接地点等）と仮想壁との間の最短距離、方位角φは、距離ｄの方向に対する車両１の前後方向（Ｘ軸方向）の傾斜角度（ヨー方向での傾斜角度）である。なお、図８では、車両１を模式化して記載している。
【０１２１】
この場合、上記方位角φは、車両１の前後方向（Ｘ軸方向）が距離ｄの方向に一致し、且つ、車両１の正面前方（Ｘ軸の正方向）に仮想壁が存在する場合にゼロである。また、車両１の正面前方の方向が、距離ｄの方向から反時計周り方向に傾いている場合の方位角φの極性が正、距離ｄの方向から時計周り方向に傾いている場合の方位角φの極性が負である。従って、方位角φは、−π[rad]と＋π[rad]との間の範囲の角度である。なお、図８に示す例では、φ＞０である。
【０１２２】
ここで、本実施形態では、制御装置２０は、前記した機能の他、例えば慣性航法の手法や、GNNS（Global Navigation Satellite System）等を用いて、車両１の移動開始後の位置及び向きを逐次推定する機能も有している。そして、制御装置２０は、車両１の位置及び向きの推定値と、仮想壁設定部２３で設定された仮想壁の配置情報とに基づいて上記距離ｄ及び方位角φを逐次算出する。なお、車両１の位置及び向きは、車両１の外部の計測器で計測されたものであってもよい。
【０１２３】
速度制限係数設定部３２ｃは、入力された距離ｄ及び方位角φから、図９のブロック線図で示す処理を実行することで、速度制限係数α_xyを決定する。具体的には、速度制限係数設定部３２ｃは、入力された距離ｄに応じて第１制限率β(d)_xy（β(d)_x，β(d)_yの組）を設定する処理を第１制限率設定部３２c1で実行すると共に、入力された方位角φに応じて第２制限率β(φ)_xy（β(φ)_x，β(φ)_yの組）を設定する処理を第２制限率設定部３２c2で実行する。
【０１２４】
距離ｄに応じた第１制限率β(d)_xyのうちのβ(d)_xと、方位角φに応じた第２制限率β(φ)_xyのうちのβ(φ)_xとは、それぞれ、Ｘ軸方向の重心速度基本要求値Ｖ1_xに対する重心目標速度Ｖb_cmd_xの制限度合いの要求を示すパラメータであり、本実施形態では“０”から“１”までの範囲内の値に設定される。そして、β(d)_x，β(φ)_xのそれぞれは、その値が大きいほど（“１”に近いほど）、Ｘ軸方向の重心目標速度Ｖb_cmd_xを重心速度基本要求値Ｖ1_xよりも“０”に近づけることの要求が高い（Ｖ1_xに対するＶb_cmd_xの制限度合いを大きくすることの要求が高い）ことを表す。
【０１２５】
同様に、第１制限率β(d)_xyのうちのβ(d)_yと、第２制限率β(φ)_xyのうちのβ(φ)_yとは、それぞれ、Ｙ軸方向の重心速度基本要求値Ｖ1_yに対する重心目標速度Ｖb_cmd_yの制限度合いの要求を示すパラメータであり、本実施形態では“０”から“１”までの範囲内の値に設定される。そして、そして、β(d)_y，β(φ)_yのそれぞれは、その値が大きいほど（“１”に近いほど）、Ｙ軸方向の重心目標速度Ｖb_cmd_yを重心速度基本要求値Ｖ1_yよりも“０”に近づけることの要求が高い（Ｖ1_yに対するＶb_cmd_yの制限度合いを大きくすることの要求が高い）ことを表す。
【０１２６】
第１制限率設定部３２c1は、上記第１制限率β(d)_xyの各成分（β(d)_x，β(d)_y）を、速度制限係数設定部３２ｃに入力された距離ｄから、あらかじめ作成されたマップもしくは演算式により、例えば図１０のグラフで示す形態で設定する。すなわち、距離ｄが所定値ｄ１よりも大きい場合（車両１が仮想壁から離れている場合）には、第１制限率β(d)_xyの各成分は、ゼロに設定される。そして、距離ｄが所定値ｄ１以下である場合（車両１が仮想壁に近い場合）には、第１制限率β(d)_xyの各成分は、距離ｄが小さくなるに伴い、“０”から“１”まで単調に増加するように設定される。
【０１２７】
なお、図１０に例示したグラフでは、ｄ≦ｄ１である場合に、第１制限率β(d)_xyの各成分は、距離ｄの変化に対してリニアに変化する。ただし、ｄ≦ｄ１である場合に、β(d)_xyの各成分を、距離ｄの変化に対して曲線的に単調変化させるように設定してもよい。また、上記所定値ｄ１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での車両１の長さの違い、あるいは、挙動特性の違い等を考慮して、第１制限率β(d)_xyの各成分に対して互いに異なる値に設定されていてもよい。
【０１２８】
第２制限率設定部３２c2は、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのうちのＸ軸方向の成分Ｖ1_xが車両１の前方向きの速度である場合（Ｖ1_x＞０である場合）に、第２制限率β(φ)_xyのうちのβ(φ)_xを、速度制限係数設定部３２ｃに入力された方位角φから、あらかじめ作成されたマップもしくは演算式により、例えば図１１Ａのグラフで示す形態で設定する。
【０１２９】
すなわち、方位角φが−π／２[rad]≦φ≦π／２[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_xは、“１”に設定される。従って、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのＸ軸方向の成分Ｖ1_x（＞０）に従って車両系全体重心を車両１の前方側に動かすように車両１を移動させたと仮定した場合に、車両１が仮想壁により接近するか、もしくはその可能性が比較的高いと予測される状況では、β(φ)_xが“１”に設定される。
【０１３０】
また、方位角φが−π[rad]≦φ＜−π／２[rad]という範囲内の値、あるいは、π／２[rad]＜φ≦π[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_xは、方位角φが−π[rad]又はπ[rad]に近づくに伴い、“１”から“０”まで単調に減少するように設定される。従って、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのＸ軸方向の成分Ｖ1_xに従って車両系全体重心を車両１の前方側に動かすように車両１を移動させたと仮定した場合に、車両１が仮想壁から離れるか、もしくはその可能性が比較的高いと予測される状況では、β(φ)_xは、“１”よりも小さい値に設定される。この場合、β(φ)_xは、車両１が仮想壁から離れる可能性が高いほど、“０”に近づくように設定される。
【０１３１】
なお、本実施形態では、Ｖ1_x＜０である場合には、第２制限率設定部３２c2は、β(φ)_xを、方位角φによらずに“０”に設定する。これは、本実施形態では、後述する処理部３２ｅの処理によって、Ｘ軸方向の重心目標速度Ｖb_cmd_xは、十分に小さい大きさの負の所定値以上の値（又はゼロ以上の値）に制限されるからである。
【０１３２】
また、第２制限率設定部３２c2は、第２制限率β(φ)_xyのうちのβ(φ)_yを、速度制限係数設定部３２ｃに入力された方位角φから、あらかじめ作成されたマップもしくは演算式により、例えば図１１Ｂ又は図１１Ｃのグラフで示す形態で設定する。より詳しくは、第２制限率設定部３２c2は、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのうちのＹ軸方向の成分Ｖ1_yが車両１の左向きの速度である場合（Ｖ1_y＞０）である場合には、β(φ)_yを、方位角φに応じて、図１１Ｂのグラフで示す形態で設定する。
【０１３３】
すなわち、方位角φが−π／２[rad]≦φ≦０[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_yは、“１”に設定される。従って、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのＹ軸方向の成分Ｖ1_yに従って車両系全体重心を車両１の左側に動かすように車両１を移動させたと仮定した場合に、車両１が仮想壁により接近するか、もしくはその可能性が比較的高いと予測される状況では、β(φ)_yが“１”に設定される。
【０１３４】
また、方位角φが−π[rad]≦φ＜−π／２[rad]という範囲内の値、あるいは、０＜φ≦π／２[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_yは、方位角φが−π[rad]又はπ／２[rad]に近づくに伴い、“１”から“０”まで単調に減少するように設定される。そして、方位角φがπ／２[rad]＜φ≦π[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_yは“０”に設定される。
【０１３５】
従って、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのＹ軸方向の成分Ｖ1_yに従って車両系全体重心を車両１の左側に動かすように車両１を移動させたと仮定した場合に、車両１が仮想壁から離れるか、もしくはその可能性が比較的高いと予測される状況では、β(φ)_yは、“１”よりも小さい値に設定される。この場合、β(φ)_yは、車両１が仮想壁から離れる可能性が高いほど、 “０”に近づくか、もしくは“０”に維持されるように設定される。
【０１３６】
また、第２制限率設定部３２c2は、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのうちのＹ軸方向の成分Ｖ1_yが車両１の右向きの速度である場合（Ｖ1_y＜０）である場合には、β(φ)_yを、方位角φに応じて、図１１Ｃのグラフで示す形態で設定される。
【０１３７】
すなわち、方位角φが０≦φ≦π／２[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_yは、“１”に設定される。従って、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのＹ軸方向の成分Ｖ1_y（＜０）に従って車両系全体重心を車両１の右側に動かすように車両１を移動させたと仮定した場合に、車両１が仮想壁により接近するか、もしくはその可能性が比較的高いと予測される状況では、β(φ)_yが“１”に設定される。
【０１３８】
また、方位角φが−π／２[rad]≦φ＜０という範囲内の値、あるいは、π／２[rad]＜φ≦π[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_yは、方位角φが−π／２[rad]又はπ[rad]に近づくに伴い、“１”から“０”まで単調に減少するように設定される。そして、方位角φが−π[rad]≦φ＜−π／２[rad]という範囲内の値である場合には、β(φ)_yは“０”に設定される。 
【０１３９】
従って、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのＹ軸方向の成分Ｖ1_y（＜０）に従って車両系全体重心を車両１の右側に動かすように車両１を移動させたと仮定した場合に、車両１が仮想壁から離れるか、もしくはその可能性が比較的高いと予測される状況では、β(φ)_yは、“１”よりも小さい値に設定される。この場合、β(φ)_yは、車両１が仮想壁から離れる可能性が高いほど、 “０”に近づくか、もしくは“０”に維持されるように設定される。
【０１４０】
なお、第２制限率β(φ)_x，β(φ)_yが“１”から“０”に単調減少するときの変化パターンは、図１１Ａ〜図１１Ｃに例示したパターンと異なっていてもよい。当該変化パターンは、例えば、直線状のパターン、正弦波状のパターン等であってもよい。
【０１４１】
速度制限係数設定部３２ｃは、上記の如く第１制限率β(d)_xy及び第２制限率β(φ)_xyを決定した後、第１制限率β(d)_xy及び第２制限率β(φ)_xyのそれぞれの対応する成分同士を掛け合わせる処理を処理部３２c3で実行することにより、合成制限率β1_xy（β1_x，β1_yの組）を算出する。すなわち、β1_x＝β(d)_x・β(φ)_x、β1_y＝β(d)_y・β(φ)_yという演算により、合成制限率β1_xyの各成分が算出される。なお、ここで算出される合成制限率β1_xyは、暫定値であるので、以降、暫定合成制限率β1_xyという。
【０１４２】
補足すると、暫定合成制限率β1_xyのうちのβ1_xは、本発明における第１指標値に相当する。また、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのうちのＹ軸方向の成分Ｖ1_yが車両１の右向きの速度である場合（Ｖ1_y＜０である場合）に設定される第２制限率β(φ)_yを用いて決定されるβ1_yが本発明における第２指標値に相当し、重心速度基本要求値Ｖ1_xyのうちのＹ軸方向の成分Ｖ1_yが車両１の左向きの速度である場合（Ｖ1_y＞０である場合）に設定される第２制限率β(φ)_yを用いて決定されるβ1_yが本発明における第３指標値に相当する。
【０１４３】
次いで、速度制限係数設定部３２ｃは、暫定合成制限率β1_xyに対するリミット処理をレートリミッタ３２c4で施すことによって、前記速度制限係数α_xyを決定するために実際に用いる合成制限率である確定合成制限率β2_xyを決定する。このレートリミッタ３２c4で実行するリミット処理は、確定合成制限率β2_xyの時間的変化率（単位時間当たりの変化量）を制限するための処理である。
【０１４４】
該リミット処理では、第１制御処理部２１の今回の（現在の）演算処理周期で算出された暫定合成制限率β1_xyと、前回の演算処理周期で決定された確定合成制限率β2_xy_pとの各成分毎の偏差Δβ_xy（Δβ_x＝β1_x−β2_x_p、Δβ_y＝β1_y−β2_y_p）の絶対値が、各々、所定の上限値Δβmax_xy以下の範囲に収まっているか否かが判断される。なお、偏差Δβ1_xyは、重心目標速度Ｖb_cmd_xyの各成分の制限度合いを表す指標値としての暫定合成制限率β1_xyの時間的変化率に相当するものである。
【０１４５】
そして、今回の（現在の）演算処理周期での確定合成制限率β2_xyのうちのβ2_xは、Δβ_xyのうちのΔβ_xの絶対値が上限値Δβmax_x以下の範囲に収まっているか否かに応じて次のように決定される。すなわち、Δβ_xの絶対値が上限値Δβmax_x以下の範囲に収まっている場合には、処理部３２c3で算出された暫定合成制限率β1_xが、そのまま今回の演算処理周期での確定合成制限率β2_xとして決定される。
【０１４６】
また、Δβ_xの絶対値が上限値Δβmax_xよりも大きい場合には、今回の演算処理周期での確定合成制限率β2_xは、前回の演算処理周期での確定合成制限率β2_x_pに、Δβmax_x又は−Δβmax_xを加算した値に制限される。より詳しくは、Δβ_x＜−Δβmax_xである場合には、β2_x＝β2_x_p−Δβmax_xという演算により、今回の演算処理周期での確定合成制限率β2_xが決定される。また、Δβ_x＞Δβmax_xである場合には、β2_x＝β2_x_p＋Δβmax_xという演算により、今回の演算処理周期での確定合成制限率β2_xが決定される。
【０１４７】
また、今回の（現在の）演算処理周期での確定合成制限率β2_xyのうちのβ2_yは、Δβ_xyのうちのΔβ_yの絶対値が上限値Δβmax_y以下の範囲に収まっているか否かに応じて上記と同様に決定される。
【０１４８】
上記のように確定合成制限率β2_xyが決定されることで、該確定合成制限率β2_xyは、急激な変化が抑制されつつ、暫定合成制限率β1_xyに収束していくように決定される。
【０１４９】
次いで、速度制限係数設定部３２ｃは、上記の如く決定した確定合成制限率β2_xyの各成分を“１”から減算する処理を処理部３２c5で実行することにより、前記速度制限係数α_xyを決定する。すなわち、α_x＝１−β2_x、α_y＝１−β2_yにより速度制限係数α_xyの各成分が決定される。
【０１５０】
従って、速度制限係数α_xyのうちのα_xは、確定合成制限率β2_xが大きいほど（換言すれば、Ｘ軸方向の重心速度基本要求値Ｖ1_xに対する重心目標速度Ｖb_cmd_xの制限度合いを大きくすることの要求が高いほど）、小さくなるように（“０”に近づくように）決定される。
【０１５１】
同様に、速度制限係数α_xyのうちのα_yは、確定合成制限率β2_yが大きいほど（換言すれば、Ｙ軸方向の重心速度基本要求値Ｖ1_yに対する重心目標速度Ｖb_cmd_yの制限度合いを大きくすることの要求が高いほど）、小さくなるように（“０”に近づくように）決定される。
【０１５２】
図４の説明に戻って、重心目標速度決定部３２は、上記の如く重心速度基本要求値Ｖ1_xyと、速度制限係数α_xyとを決定した後、Ｖ1_xyの各成分にα_xyの各成分を乗じる処理を処理部３２ｄで実行することにより、重心目標速度Ｖb_cmd_xyの暫定値としての暫定重心目標速度Ｖ2_xyを算出する。すなわち、Ｖ2_x＝Ｖ1_x・α_x、Ｖ2_y＝Ｖ1_y・α_yという演算により、暫定重心目標速度Ｖ2_xyの各成分が算出される。
【０１５３】
次いで、重心目標速度決定部３２は、暫定重心目標速度Ｖ2_xyに対するリミット処理を処理部３２ｅで施すことによって、重心目標速度Ｖb_cmd_xyを決定する。この処理部３２ｅでのリミット処理は、第１の移動動作部３のアクチュエータ装置８としての電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度が所定の許容範囲から逸脱しないようにすると共に、Ｘ軸方向の重心目標速度Ｖb_cmd_xを、十分に小さい大きさの負の所定値以上の値（又はゼロ以上の値）に制限するように重心目標速度Ｖb_cmd_xy（Ｖb_cmd_x，Ｖb_cmd_yの組）を決定する処理である。
【０１５４】
このリミット処理では、処理部３２ｄで算出された暫定重心目標速度Ｖ2_x，Ｖ2_yの組が、例えば、Ｖ2_xの値を縦軸、Ｖ2_yの値を横軸とする座標系上で所定の領域内に在る場合には、暫定重心目標速度Ｖ2_xyがそのまま重心目標速度Ｖb_cmd_xyとして決定される。
【０１５５】
また、処理部３２ｄで算出された暫定重心目標速度Ｖ2_x，Ｖ2_yの組が、上記座標系上の所定の領域から逸脱している場合には、該所定の領域の境界上のＶ2_x，Ｖ2_yの値の組に制限したものが、重心目標速度Ｖb_cmd_xyとして決定される。
【０１５６】
補足すると、本実施形態では、速度制限係数設定部３２ｃと、処理部３２ｄとにより、本発明における速度制限部が実現される。
【０１５７】
以上の如く重心目標速度決定部３２の処理を実行した後、第１制御処理部２１は、次に、姿勢制御演算部３４の処理を実行する。この姿勢制御演算部３４は、図４のブロック線図で示す処理によって、搭乗者搭乗部５及び基体２の姿勢を安定化するように、第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd_xyを決定する。
【０１５８】
より詳しくは、姿勢制御演算部３４は、まず、前記重心目標速度Ｖb_cmd_xyの各成分から、重心ずれ影響量Ｖofs_xyの各成分を減じる処理を演算部３４ａで実行することにより、重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_xyを決定する。
【０１５９】
次いで、姿勢制御演算部３４は、第１の移動動作部３の接地点の並進加速度の目標値である目標並進加速度DVw1_cmd_xyのうちのＸ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_xと、Ｙ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_yとをそれぞれ次式（４ａ），（４ｂ）の演算により算出する。この演算処理が、図４に示す姿勢制御演算部３４のうち、上記演算部３４ａと、積分演算を行う積分演算部３４ｂとを除く演算部の処理である。
【０１６０】
DVw1_cmd_x＝Ｋvb_x・(Ｖb_cmpn_cmd_x−Ｖb_estm1_x)
−Ｋth_x・θb_act_x−Ｋw_x・ωb_act_x    ……（４ａ）
DVw1_cmd_y＝Ｋvb_y・(Ｖb_cmpn_cmd_y−Ｖb_estm1_y)
−Ｋth_y・θb_act_y−Ｋw_y・ωb_act_y    ……（４ｂ）
【０１６１】
式（４ａ），（４ｂ）におけるＫvb_xy、Ｋth_xy、Ｋw_xyはあらかじめ設定された所定のゲイン値である。
【０１６２】
また、式（４ａ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＸ軸方向の重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_x（最新値）と車両系全体重心の速度の第１推定値Ｖb_estm1_x（最新値）との偏差に応じたフィードバック操作量成分、第２項は、搭乗者搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_xの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分、第３項は、搭乗者搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角速度ωb_act_xの計測値（最新値）応じたフィードバック操作量成分である。そして、Ｘ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_xは、これらのフィードバック操作量成分の合成操作量として算出される。
【０１６３】
同様に、式（４ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＹ軸方向の重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_y（最新値）と車両系全体重心の速度の第１推定値Ｖb_estm1_y（最新値）との偏差に応じたフィードバック操作量成分、第２項は、搭乗者搭乗部５のＸ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_yの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分、第３項は、搭乗者搭乗部５のＸ軸周り方向の実際の傾斜角速度ωb_act_yの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分である。そして、Ｙ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_yは、これらのフィードバック操作量成分の合成操作量として算出される。
【０１６４】
なお、前記式（４ａ），（４ｂ）はそれぞれ、次式（４ａ）’、（４ｂ）’に書き換えることができる。
【０１６５】
DVw1_cmd_x＝Ｋvb_x・(Ｖb_cmd_x−Ｖb_estm1_x)
−Ｋth_x・(Ofst_estm_x／(ｈ−ｒ_x)＋θb_act_x)
−Ｋw_x・ωb_act_x    ……（４ａ）’
DVw1_cmd_y＝Ｋvb_y・(Ｖb_cmd_y−Ｖb_estm1_y)
−Ｋth_y・(Ofst_estm_y／(ｈ−ｒ_y)＋θb_act_y)
−Ｋw_y・ωb_act_y    ……（４ｂ）’
【０１６６】
この場合、式（４ａ）’、（４ｂ）’の右辺第２項は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における実際の車両系全体重心の位置が、第１の移動動作部３の接地部の直上の位置になるようにするためのフィードバック操作量成分としての意味を持つ。
【０１６７】
次いで、姿勢制御演算部３４は、積分演算部３４ｂによって、目標並進加速度DVw1_cmd_xyの各成分を積分することによって、第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd1_xy（最新値）を決定する。
【０１６８】
第１制御処理部２１の処理は、各演算処理周期において、以上の如く実行される。この処理によって、第１の移動動作部３の目標速度Ｖw1_cmd1_xyは、車両１の搭乗者搭乗部５及び基体２の姿勢を安定に保ちつつ、車両系全体重心の移動速度（水平方向の移動速度）を重心目標速度Ｖb_cmd_xyに収束させることを実現し得るように決定される。
【０１６９】
第１制御処理部２１は、このように決定された目標速度Ｖw1_cmd_xyに第１の移動動作部３の実際の移動速度を追従させるように、電動モータ８ａ，８ｂを制御する。
【０１７０】
次に、第２制御処理部２２の処理を図１２を参照して説明する。第２制御処理部２２は、前記操作指令変換部３１により決定される旋回角速度指令ωjsがゼロである状況では、車両１の並進移動を行なわせるために、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度（並進速度）の目標値である目標速度Ｖw2_cmd_yを、第１の移動動作部３のＹ軸方向の目標速度Ｖw1_cmd_yに一致させるように決定する。
【０１７１】
また、第２制御処理部２２は、前記旋回角速度指令ωjsがゼロでない状況では、車両１の旋回を行なわせるために、第２の移動動作部４のＹ軸方向の目標速度Ｖw2_cmd_yを、第１の移動動作部３のＹ軸方向の目標速度Ｖw1_cmd_yと異ならせるように決定する。
【０１７２】
具体的には、図１２を参照して、第２制御処理部２２は、まず、上記旋回角速度指令ωjsに、第１の移動動作部３と第２の移動動作部４の間のＸ軸方向の距離Ｌの（−１）倍の値を乗じる処理を演算部２２ａで実行する。これにより、旋回角速度指令ωjsの角速度で車両１の旋回を行なうための、第１の移動動作部３に対する第２の移動動作部４のＹ軸方向の相対速度の指令値である相対速度指令Ｖjs2_yが決定される。
【０１７３】
次いで、第２制御処理部２２は、上記相対速度指令Ｖjs2_y（最新値）を、第１制御処理部２１で決定された第１の移動動作部３のＹ軸方向の目標速度Ｖw1_cmd_y（最新値）に加える処理を演算部２２ｂで実行する。これにより、第２の移動動作部４のＹ軸方向の目標速度Ｖw2_cmd_yが決定される。
【０１７４】
そして、第２制御処理部２２は、このように決定さした目標速度Ｖw2_cmd_yに第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度を追従させるように、電動モータ１７を制御する。
【０１７５】
以上説明した実施形態によれば、基本的には、車両１の操作器としてのジョイスティック１２の操作に応じて設定される前記基本速度指令Ｖjs_xyと、搭乗者の上体の動き（体重移動）に伴なう前記重心ずれ影響量Ｖofs_xy（または、重心ずれ量Ｏfst_xy）とに応じて、車両１の代表点の目標速度としての重心目標速度Ｖb_cmd_xyが決定される。そして、この重心目標速度Ｖb_cmd_xyを実現するように、第１の移動動作部３及び第２に移動動作部４の移動動作が制御される。このため、搭乗者は、操作器の操作（ジョイスティック１２の操作）と、搭乗者の上体の動き（体重移動）とのうちの一方又は両方によって、車両１を操縦することができる。
【０１７６】
この場合、重心目標速度Ｖb_cmd_xyが、搭乗者による操縦操作に応じて要求される車両系全体重心（車両１の代表点）の速度としての重心速度基本要求値Ｖ1_xyに対して、仮想壁と車両１との位置関係に応じて適宜制限される。
【０１７７】
より詳しくは、仮想壁と車両１との間の距離ｄが前記所定値ｄ１以上である場合には、前記第１制限率β(d)_xyがβ(d)_x＝β(d)_y＝０であるので、暫定合成制限率β1_xyは、β1_x＝β1_y＝０となる。従って、この状況では、重心目標速度Ｖb_cmd_xyは、仮想壁と車両１との位置関係に応じて制限されることはない。
【０１７８】
一方、仮想壁と車両１との間の距離ｄが前記所定値ｄ１よりも小さい場合には、合成制限率（暫定合成制限率）β1_xyが、距離ｄと方位角φとに応じて、ゼロよりも大きい値に設定される。このため、重心目標速度Ｖb_cmd_xyは、重心速度基本要求値Ｖ1_xyに対して制限される。これにより、搭乗者による操縦操作を反映させつつ、車両１が仮想壁に近づき過ぎるのを適切に防止し得るように重心目標速度Ｖb_cmd_xyを逐次決定することができる。
【０１７９】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。以下に他の実施形態をいくつか説明する。
【０１８０】
前記実施形態では、重心目標速度Ｖb_cmd_xyの元となる重心速度基本要求値Ｖ1_xyは、搭乗者による操作器の操作（ジョイスティック１２の操作）と、搭乗者の上体の動き（体重移動）とに応じて設定される。ただし、重心速度基本要求値Ｖ1_xyは、搭乗者による操作器の操作（ジョイスティック１２の操作）と、搭乗者の上体の動き（体重移動）とのうちのいずれか一方だけに応じて設定してもよい。
【０１８１】
また、前記実施形態では、車両１と仮想壁との間の距離ｄに応じた第１制限率β(d)_xyと、仮想壁に対する車両１の方位角φに応じた第２制限率β(φ)_xyとを各別に決定した上で、それらを統合した合成制限率（暫定合成制限率）β1_xyを決定した。ただし、例えば、距離ｄと方位角φとから、マップ等を用いて、直接的に合成制限率β1_x，β1_yのそれぞれ（あるいは、１−β1_x及び１−β1_yのそれぞれ）を決定するようにしてもよい。
【０１８２】
また、前記実施形態では、合成制限率β1_xyの各成分、及び速度制限係数α_xyの各成分を互いに各別に決定した。ただし、例えば、前記した如く決定される合成制限率β1_x，β1_yのうちの大きい方の値（＝max(β1_x，β2_y)）を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの速度に関する共通の制限率として決定したり、あるいは、前記した如く決定される速度制限係数α_x，α_yのうちの小さい方の値（＝min(α_x，α_y)）を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの速度に関する共通の速度制限係数として決定してもよい。このようにした場合には、重心速度基本要求値Ｖ1_xy（Ｖ1_x，Ｖ1_yの組）により規定される速度ベクトルの向きと、重心目標速度Ｖb_cmd_xy（Ｖb_cmd_x，Ｖb_cmd_yの組）により規定される速度ベクトルとの向きとを一致させることが可能となる。
【０１８３】
また、前記実施形態では、車両１の後向きの重心目標速度Ｖb_cmd_xは、車両１と仮想壁との位置関係によらずに、前記処理部３２ｅで制限した。ただし、車両１の後向きの重心目標速度Ｖb_cmd_xを、車両１と仮想壁との位置関係に応じて制限するようにしてもよい。
【０１８４】
また、前記実施形態では、搭乗型移動体として倒立振子型車両１を例示した。ただし、本発明における搭乗型移動体は、倒立振子型の移動体に限らず、例えば、電動車椅子、電動カート等であってもよい。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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