JP2016124495A - Inverted moving body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、倒立移動体に関し、特に使用者の操作に基づく旋回制御又は姿勢制御の操作信号が入力され、当該操作信号に基づいて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する制御部を有する倒立移動体に関する。 The present invention relates to an inverted moving body, and in particular, an inverted movement having a control unit that receives a turning control or posture control operation signal based on a user operation and generates a turning command signal or a posture command signal based on the operation signal. About the body.
一般的な倒立移動体は、使用者の重心位置の移動に基づいて旋回及び前後進する。例えば、特許文献1の倒立移動体は、ハンドルの左右方向への回転角度や車体の左右方向への回転角度に基づいて旋回し、また、使用者の前後方向への重心位置の移動に基づいて倒立状態を維持するように前後進する。
A general inverted moving body turns and moves forward and backward based on the movement of the center of gravity of the user. For example, the inverted moving body of
このように倒立移動体は、使用者の重心位置の移動に基づいて旋回及び前後進するが、例えば、倒立移動体に乗車中の使用者が体勢を変えると(例えば、足位置などを修正すると)、使用者の重心位置が変化して意図しない動作が実行される可能性がある。 As described above, the inverted moving body turns and moves forward and backward based on the movement of the center of gravity of the user. For example, when the user riding on the inverted moving body changes the posture (for example, when the position of the foot is corrected). ), The user's center of gravity position may change and an unintended operation may be performed.
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、倒立移動体に乗車中の使用者が体勢を変える際などに使用者が意図しない動作を抑制する。 This invention is made in view of the above, Comprising: The operation | movement which a user does not intend is suppressed when the user in the inverted moving body changes posture.
本発明の一態様に係る倒立移動体は、使用者の操作に基づく旋回制御又は姿勢制御の操作信号が入力され、前記操作信号に基づいて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する制御部を備える倒立移動体であって、
前記制御部は、前記使用者の乗車状態が不安定であることを通知する通知部から入力される信号に基づいて、前記使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、前記操作信号に対する旋回制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて低下するように前記旋回指令信号を生成し、又は前記操作信号に対する姿勢制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて向上するように前記姿勢指令信号を生成する。
An inverted moving body according to an aspect of the present invention includes a control unit that receives a turning control or posture control operation signal based on a user's operation and generates a turning command signal or a posture command signal based on the operation signal. An inverted mobile,
When the control unit determines that the riding state of the user is unstable based on a signal input from a notification unit that notifies that the riding state of the user is unstable, the control unit The turn command signal is generated so that the response of the turn control is lower than the case where it is determined that the riding state of the user is stable, or the response of the posture control to the operation signal is The attitude command signal is generated so as to be improved as compared with a case where it is determined that the riding state is stable.
本発明によれば、倒立移動体に乗車中の使用者が体勢を変える際などに使用者が意図しない動作を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when the user who boarded the inverted moving body changes a posture, the operation | movement which a user does not intend can be suppressed.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
<実施の形態1>
本実施の形態の倒立移動体の構成を説明する。図1は、本実施の形態の倒立移動体を模式的に示す正面図である。図2は、本実施の形態の倒立移動体を模式的に示す平面図である。図3は、本実施の形態の倒立移動体の制御系を示すブロック図である。
<
The configuration of the inverted moving body of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a front view schematically showing the inverted moving body of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing the inverted moving body of the present embodiment. FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the inverted moving body of the present embodiment.
本実施の形態の倒立移動体1は、図1乃至図3に示すように、乗車部2、ハンドル3、左右の駆動輪4L、4R、姿勢検出部5、角度検出部6、通知部7及び制御部8を備えている。乗車部2は、使用者が乗車する基部であり、例えば使用者が両脚を載せて倒立姿勢で乗車する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the inverted moving
ハンドル3は、倒立移動体1の左右方向に回転可能に乗車部2の前部に設けられている。本実施の形態では、使用者がハンドル3を倒立移動体1の左右方向に回転させることで、倒立移動体1の左右方向への旋回操作を行う。
The
左右の駆動輪4L、4Rは、車輪9、減速機(図示を省略)、及びモータ10を備えており、モータ10の角速度が所望の角速度になるように、制御部8から入力される旋回指令信号及び姿勢指令信号に基づいてモータ10が動作する。左右の駆動輪4L、4Rは、乗車部2に支持されている。
The left and
姿勢検出部5は、倒立移動体1、ひいては乗車部2の前後方向への回転角度を検出し、検出信号(操作信号)を制御部8に出力する。姿勢検出部5としては、一般的な姿勢検出装置を用いることができ、例えばジャイロセンサや加速度センサなどを用いることができる。
The
角度検出部6は、ハンドル3における倒立移動体1の左右方向への回転角度を検出し、検出信号(操作信号)を制御部8に出力する。角度検出部6としては、一般的な角度検出装置を用いることができ、例えばエンコーダなどを用いることができる。
The angle detection unit 6 detects a rotation angle of the inverted moving
通知部7は、使用者の乗車状態を制御部8に通知する。本実施の形態の通知部7は、乗車部2の上面における使用者の左右の脚が載置される位置に設けられた荷重センサを複数備えており、各々の荷重センサの検出信号を制御部8に出力する。
The notification unit 7 notifies the
制御部8は、姿勢検出部5から入力される操作信号に基づいて姿勢指令信号を生成し、生成した姿勢指令信号に基づいて、倒立移動体1の倒立状態を維持しつつ前後進を実現するように、左右の駆動輪4L、4Rのモータ10を制御する。
The
また、制御部8は、角度検出部6から入力される操作信号に基づいて旋回指令信号を生成し、生成した旋回指令信号に基づいて、倒立移動体1の左右方向への旋回を実現するように、左右の駆動輪4L、4Rのモータ10を制御する。
Further, the
このとき、制御部8は、詳細は後述するが、通知部7から入力される検出信号に基づいて、使用者の乗車状態が安定か否かを判定し、使用者の乗車状態に応じて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する。
At this time, although the details will be described later, the
次に、本実施の形態の倒立移動体の旋回制御について説明する。図4は、本実施の形態の倒立移動体の旋回制御の流れを示すフローチャート図である。図5は、角度検出部から制御部に入力される操作信号の一例を示す図である。図6は、図5の操作信号に対応するように、左右の駆動輪のモータを制御するために生成された旋回指令信号を示す図である。図7は、本実施の形態の倒立移動体における使用者の乗車状態が不安定な場合の旋回指令信号を示す図である。なお、図5などにおいて、例えば、+側が倒立移動体1の右側にハンドル3を回転させた際の信号の値であり、−側が倒立移動体1の左側にハンドル3を回転させた際の信号の値である。
Next, turning control of the inverted moving body according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a flow of turning control of the inverted moving body according to the present embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an operation signal input from the angle detection unit to the control unit. FIG. 6 is a diagram showing a turn command signal generated to control the motors of the left and right drive wheels so as to correspond to the operation signal of FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a turn command signal when the riding state of the user in the inverted moving body of the present embodiment is unstable. In FIG. 5 and the like, for example, the + side is the signal value when the
制御部8は、通知部7から入力される検出信号に基づいて、使用者の乗車状態が安定か否かを判定する(S1)。例えば、使用者が安定して乗車部2に乗車している場合、各々の荷重センサから入力される検出信号が示す荷重は所定の閾値以上である。一方、使用者が足位置を修正しようとするなどして体勢を変えると、荷重センサの何れかから入力される検出信号が示す荷重は所定の閾値より小さくなる。そこで、本実施の形態の制御部8は、荷重センサの何れかから入力される検出信号が示す荷重が所定の閾値より小さくなると、使用者の乗車状態が不安定であると判定する。
The
ここで、使用者がハンドル3を倒立移動体1の左右に回転させると、角度検出部6は、図5に例示するような操作信号を制御部8に出力する。そして、通常、制御部8は、図6に示すような角度検出部6から入力された操作信号に対応する、左右の駆動輪4L、4Rのモータ10を制御するための旋回指令信号を生成する。しかし、上述のように、使用者の乗車状態が不安定であると、使用者が意図しない旋回を実行する場合がある。
Here, when the user rotates the
そこで、制御部8は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると(S1のNO)、使用者の乗車状態が安定状態の場合に比べて旋回制御の応答性が低下するように旋回指令信号を生成する(S2)。つまり、制御部8は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、図7に示すように、使用者の乗車状態が安定している場合に生成される旋回指令信号(破線)に比べて、旋回指令信号が示す値が減少するように旋回指令信号を生成する。
Therefore, if the
一方、制御部8は、使用者の乗車状態が安定であると判定すると(S1のYES)、旋回制御の応答性を維持するように、操作信号に対応する旋回指令信号を生成する(S3)。
On the other hand, when the
このように本実施の形態では、使用者の乗車状態が不安定であると、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて応答性が低下するように旋回指令信号を生成するので、使用者が体勢を変えるなどの際に使用者が意図しない旋回を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, when the user's boarding state is unstable, the turning command signal is generated so that the responsiveness is lowered as compared with the case where the user's boarding state is stable. When the user changes his / her posture, turning that is not intended by the user can be suppressed.
なお、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を減少させているが、図8に示すように、旋回指令信号が示す値をリミット値以下に制限してもよい。つまり、制御部8は、旋回指令信号が示す値を全体的に減少させるのではなく、旋回指令信号におけるリミット値を超える値のみをリミット値以下に制限してもよい。
In the present embodiment, the value indicated by the turn command signal is decreased. However, as shown in FIG. 8, the value indicated by the turn command signal may be limited to a limit value or less. That is, the
また、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を減少させているが、旋回指令信号を示す値をゼロにしてもよい。 In the present embodiment, the value indicated by the turn command signal is decreased, but the value indicating the turn command signal may be zero.
また、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を減少させているが、制御部8に入力される操作信号が示す値を減少させてもよい。
In the present embodiment, the value indicated by the turn command signal is decreased, but the value indicated by the operation signal input to the
<実施の形態2>
本実施の形態では、倒立移動体の倒立制御について説明する。図9は、本実施の形態の倒立移動体の倒立制御を示すフローチャート図である。図10は、倒立移動体における使用者の乗車状態が安定している場合の前後方向への回転を示す図である。図11は、倒立移動体における使用者の乗車状態が不安定な場合の前後方向への回転を示す図である。なお、図10及び図11においては、中立状態の倒立移動体を実線で示し、前後方向に回転した倒立移動体を二点鎖線で示している。
<
In the present embodiment, the inverted control of the inverted moving body will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the inversion control of the inverted moving body according to the present embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating rotation in the front-rear direction when the riding state of the user in the inverted moving body is stable. FIG. 11 is a diagram illustrating the rotation in the front-rear direction when the riding state of the user in the inverted moving body is unstable. In FIGS. 10 and 11, the inverted moving body in the neutral state is indicated by a solid line, and the inverted moving body rotated in the front-rear direction is indicated by a two-dot chain line.
制御部8は、実施の形態1と同様に、通知部7から入力される検出信号に基づいて、使用者の乗車状態が安定か否かを判定する(S11)。
As in the first embodiment, the
制御部8は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると(S11のNO)、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて姿勢制御の応答性が向上するように姿勢指令信号を生成する(S12)。つまり、制御部8は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて姿勢指令信号が示す値が増加するように姿勢指令信号を生成する。
If the
一方、制御部8は、使用者の乗車状態が安定であると判定すると(S11のYES)、姿勢制御の応答性を維持するように、操作信号に対応する姿勢指令信号を生成する(S13)。
On the other hand, if the
このように本実施の形態では、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて姿勢制御の応答性が向上するように姿勢指令信号を生成するので、倒立移動体が前後方向に回転し辛くなり、例えば、図10に示す使用者の乗車状態が安定している場合の倒立移動体の前後方向への回転角度範囲に対して、図11に示すように倒立移動体の前後方向への回転角度範囲が狭くなる。そのため、使用者が体勢を変えるなどの際に使用者が意図しない前後進を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, when it is determined that the user's boarding state is unstable, the posture command signal is improved so that the responsiveness of the posture control is improved as compared with the case where the user's boarding state is stable. Therefore, the inverted moving body is difficult to rotate in the front-rear direction, for example, with respect to the rotation angle range in the front-rear direction of the inverted moving body when the user's riding state shown in FIG. 10 is stable, As shown in FIG. 11, the range of the rotation angle of the inverted moving body in the front-rear direction becomes narrower. Therefore, when the user changes his / her posture, forward / backward movement unintended by the user can be suppressed.
なお、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を増加させているが、制御部8に入力される操作信号が示す値を増加させてもよい。
In the present embodiment, the value indicated by the turn command signal is increased, but the value indicated by the operation signal input to the
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
上記実施の形態では、ハンドル3の回転角度に基づいて旋回を実行しているが、図12に示すように、乗車部2が左右の駆動輪4L、4Rを支持する平行リンク2a及び平行リンク2aに設けられ、使用者の左右の脚が載せられるステッププレート2bを有し、当該ステッププレート2bの左右方向への回転角度に基づいて旋回を実行してもよい。
In the above embodiment, the turning is performed based on the rotation angle of the
上記実施の形態の通知部7は、複数の荷重センサを用いて使用者の乗車状態が不安定であることを制御部8に通知しているが、例えばスイッチなどの操作部を使用者が操作することで使用者の乗車状態が不安定であることを制御部8に通知する構成でもよい。
The notification unit 7 of the above embodiment notifies the
1 倒立移動体
2 乗車部、2a 平行リンク、2b ステッププレート
3 ハンドル
4L、4R 駆動輪、9 車輪、10 モータ
5 姿勢検出部
6 角度検出部
7 通知部
8 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記制御部は、前記使用者の乗車状態が不安定であることを通知する通知部から入力される信号に基づいて、前記使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、前記操作信号に対する旋回制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて低下するように前記旋回指令信号を生成し、又は前記操作信号に対する姿勢制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて向上するように前記姿勢指令信号を生成する、倒立移動体。 An inverted moving body including a control unit that receives a turning control or posture control operation signal based on a user operation and generates a turning command signal or a posture command signal based on the operation signal,
When the control unit determines that the riding state of the user is unstable based on a signal input from a notification unit that notifies that the riding state of the user is unstable, the control unit The turn command signal is generated so that the response of the turn control is lower than the case where it is determined that the riding state of the user is stable, or the response of the posture control to the operation signal is An inverted moving body that generates the posture command signal so as to be improved as compared with a case where the riding state is determined to be stable.
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