JP2017077743A - Inverted two-wheel vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、倒立状態を維持して走行する倒立二輪車に関するものである。 The present invention relates to an inverted motorcycle that travels while maintaining an inverted state.
搭乗者の両足を載置するための一対のステップが設けられた車両本体と、車両本体に回転可能に設けられた一対の車輪と、両足による各ステップに対する操作量及び操作方向を検出する検出手段と、車両本体の倒立状態を維持すると共に、検出手段により検出された各ステップの操作量及び操作方向に基づいて、当該移動体の走行を制御する制御手段と、を備える倒立二輪車が知られている(特許文献1参照)。 Vehicle body provided with a pair of steps for placing both feet of the passenger, a pair of wheels rotatably provided on the vehicle body, and detection means for detecting an operation amount and an operation direction for each step by both feet And an inverted two-wheeled vehicle that maintains the inverted state of the vehicle body and that controls the travel of the moving body based on the operation amount and operation direction of each step detected by the detection means. (See Patent Document 1).
ところで、例えば、片脚の不自由な搭乗者が上記のような倒立二輪車を用いて、バランス訓練を行う場合、訓練初期において、搭乗者の両脚のうち不自由でない方の脚を優先的に利用して走行操作をできる様にしたい。そして、訓練が進んで来たら、不自由な方の脚も積極的に利用して走行操作できる様にしたいという要望がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、訓練初期では搭乗者の両脚のうち不自由でない方の脚を優先的に利用して走行操作でき、訓練が進んで来たら不自由な方の脚も積極的に利用して走行操作できる倒立二輪車を提供することを主たる目的とする。
By the way, for example, when a one-legal handicapped passenger performs balance training using the inverted motorcycle as described above, in the initial stage of training, the leg of the passenger who is not handicapped is preferentially used. I want to be able to operate it. And as training progresses, there is a desire to be able to use the handicapped person's leg positively so that it can be operated.
The present invention has been made to solve such problems. In the initial stage of training, the non-free leg of the rider's legs can be preferentially used for traveling operation, and training progresses. The main purpose is to provide an inverted two-wheeled vehicle that can be operated by actively utilizing the leg of the handicapped when it comes.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、当該倒立二輪車の車両本体に回転可能に設けられた車輪と、前記車輪を駆動する駆動手段と、搭乗者が各足を載せて当該倒立二輪車の走行を操作するための一対のステップと、前記各足による前記各ステップに対する操作量及び操作方向を検出する検出手段と、前記車両本体の倒立状態を維持する制御を行うと共に、前記各ステップに対する操作量の比率を決める第1及び第2比率を設定し、前記検出手段により検出された前記一方のステップの操作量及び操作方向に応じた第1制御指令に前記第1比率を乗算した乗算結果と、前記他方のステップの操作量及び操作方向に応じた第2制御指令に前記第2比率を乗算した乗算結果と、を加算することで、前記各ステップによる第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令を算出し、該算出した統合制御指令に基づいて前記駆動手段の駆動を制御することで、当該倒立二輪車の並進走行及び旋回走行を制御する制御手段と、前記第1及び第2比率のうち少なくとも一方を変更する比率変更手段と、を備える、ことを特徴とする倒立二輪車である。
この一態様によれば、これにより、訓練初期では搭乗者の両脚のうち不自由でない方の脚を優先的に利用して走行操作できる様、第1及び第2比率を設定でき、訓練が進んで来たら不自由な方の脚も積極的に利用して走行操作できる様、第1及び第2比率を設定できる。
この一態様において、前記搭乗者又は倒立二輪車を示す操作画像を画面上に表示すると共に、該操作画像を前記統合制御指令に移動させて表示する表示手段を更に備えていてもよい。これにより、搭乗者は、表示手段の画面の操作画像を見ることで、走行操作を容易に確認することができる。
この一態様において、前記検出手段により検出された各ステップに対する操作量と、所定閾値とを比較することで、該各ステップに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する判定手段を更に備え、 前記制御手段は、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記各ステップに対する操作量の比率を決める第1及び第2比率を設定してもよい。
One aspect of the present invention for achieving the above object is to provide a wheel provided rotatably on a vehicle body of the inverted two-wheeled vehicle, a driving means for driving the wheel, and a passenger placing each foot on the inverted two-wheeled vehicle. A pair of steps for operating the vehicle, detection means for detecting an operation amount and an operation direction for each step by each foot, control for maintaining the inverted state of the vehicle body, and for each step A multiplication result obtained by setting a first ratio and a second ratio that determine the ratio of the operation amount, and multiplying the first control command according to the operation amount and the operation direction of the one step detected by the detection means by the first ratio. And the multiplication result obtained by multiplying the second control command according to the operation amount and the operation direction of the other step by the second ratio, thereby adding the first and second control instructions in the respective steps. Control means for controlling the translation and turning of the inverted two-wheeled vehicle by controlling the driving of the driving means based on the calculated integrated control instruction, and the first and And a ratio changing means for changing at least one of the second ratios.
According to this aspect, this makes it possible to set the first and second ratios so that the traveling operation can be performed preferentially using the non-free leg of the passenger's legs at the initial stage of training, and the training progresses. The first and second ratios can be set so that the disabled leg can be actively used for traveling operation.
In this aspect, the image processing apparatus may further include a display unit that displays an operation image indicating the passenger or the inverted motorcycle on the screen, and displays the operation image by moving the operation image to the integrated control command. Thereby, the passenger can easily confirm the traveling operation by looking at the operation image on the screen of the display means.
In this aspect, the apparatus further includes a determination unit that determines whether the operation amount for each step is normal or abnormal by comparing the operation amount for each step detected by the detection unit with a predetermined threshold value. The control unit may set a first ratio and a second ratio that determine a ratio of an operation amount with respect to each step based on a determination result by the determination unit.
本発明によれば、訓練初期では搭乗者の両脚のうち不自由でない方の脚を優先的に利用して走行操作でき、訓練が進んで来たら不自由な方の脚も積極的に利用して走行操作できる倒立二輪車を提供することができる。 According to the present invention, at the initial stage of training, it is possible to preferentially use the non-free leg of the passenger's legs, and to actively use the non-free leg when training progresses. It is possible to provide an inverted motorcycle that can be operated.
実施形態1
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る倒立二輪車の概略的な構成を示す概略図である。本実施形態1に係る倒立二輪車1は、例えば、倒立状態を維持しつつ、搭乗者の重心移動に応じて所望の走行を行う、倒立二輪車として構成されている。例えば、搭乗者がステップ2L、2R上で前後方向に重心移動すると倒立二輪車1は前後進する。搭乗者がステップ2L、2R上で左右方向へ重心移動すると、倒立二輪車1は左右旋回する。また、搭乗者は、ステップ2L、2R上で重心移動の大きさを調整することで、倒立二輪車1の加減速度の大きさを調整することができる。例えば、脚の不自由な搭乗者は、この倒立二輪車に搭乗し、重心移動による走行操作を行うことで、バランス訓練などを行うことができる。
Embodiment 1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an inverted motorcycle according to Embodiment 1 of the present invention. The inverted two-wheeled vehicle 1 according to the first embodiment is configured as an inverted two-wheeled vehicle that performs a desired traveling according to the movement of the center of gravity of the occupant while maintaining the inverted state, for example. For example, when the passenger moves the center of gravity in the front-rear direction on
倒立二輪車1は、例えば、車両本体3と、車両本体3の上面に設けられ搭乗者の両足が乗る一対のステップ2L、2Rと、車両本体3に回転可能に設けられた一対の車輪4L、4Rと、を備えている。なお、一対のステップ2L、2Rは分割されているが、一体的に形成されていてもよい。ステップ2L、2Rは車両本体3に一体的に設けられており、ステップ2L、2Rと車両本体3とは一体的に動作する。また、上述した倒立二輪車1の構成は一例であり、これに限定されない。
The inverted motorcycle 1 includes, for example, a vehicle
図2は、本実施形態1に係る倒立二輪車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態1に係る倒立二輪車1は、一対の車輪4L、4Rを駆動する一対の車輪駆動ユニット5L、5Rと、各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向を個別に検出する操作検出部6と、各ステップ2L、2Rに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する判定部7と、車両本体3の倒立状態を維持すると共に、各車輪駆動ユニット5L、5Rの駆動を制御し当該倒立二輪車1の並進走行及び旋回走行を制御する制御部8と、第1及び第2比率を変更する比率変更部9と、を備えている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic system configuration of the inverted motorcycle according to the first embodiment. The inverted motorcycle 1 according to the first embodiment includes a pair of
各車輪駆動ユニット5L、5Rは、駆動手段の一具体例である。各車輪駆動ユニット5L、5Rは、各車輪4L、4Rを駆動することで、車両本体3を走行させる。各車輪駆動ユニット5L、5Rは、例えば、電動モータと、その電動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア列等によって構成することができる。各車輪駆動ユニット5L、5Rは、駆動回路10を介して制御部8に接続されている。各車輪駆動ユニット5L、5Rは、制御部8からの制御信号に応じて、各車輪4L、4Rを駆動する。
Each
操作検出部6は、検出手段の一具体例である。操作検出部6は、例えば、各ステップ2L、2Rに設けられた複数の荷重センサの荷重値に基づいて、各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向を個別に検出する。
The operation detection unit 6 is a specific example of detection means. For example, the operation detection unit 6 individually detects an operation amount and an operation direction for each
例えば、操作検出部6は、右側のステップ2Rに設けられた各荷重センサの荷重値に基づいて、搭乗者の重心位置を算出し、算出した重心位置と予め設定された重心位置(静止かつ直立状態での重心位置)と、の差分値を算出する。そして、操作検出部6は、算出した差分値に所定係数を乗算して、右足による右ステップ2Rに対する操作量を算出する。
操作検出部6は、予め設定された重心位置に対する算出した重心位置のずれ方向に基づいて、右足による右ステップ2Rに対する操作方向を算出する。同様にして、操作検出部6は、左側のステップ2Lに設けられた各荷重センサの荷重値に基づいて、左足による左ステップ2Lに対する操作量及び操作方向を算出する。操作量とは、例えば、上記のような重心位置の差分値の絶対量に応じて決められる量である。また、操作方向とは、例えば、上記のような予め設定された重心位置に対する算出した重心位置の方向に応じて決められる方向である。
For example, the operation detection unit 6 calculates the centroid position of the occupant based on the load value of each load sensor provided in the
The operation detection unit 6 calculates the operation direction for the
なお、上述した各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向の検出方法は、一例であり、これに限定されない。例えば、各ステップ2L、2Rがバネ機構を介して倒立二輪車1のロール方向、及びピッチ方向に独立して傾斜する傾斜構造を有していてもよい。この傾斜構造は、例えば、各ステップ2L、2Rを、ロール方向、及びピッチ方向で各足の荷重方向に独立して傾斜させ、荷重が掛からない状態で中立位置(水平位置)に弾性的に戻す機構である。この場合、操作検出部6は、各ステップ2L、2Rに設けられた角度センサを用いて各ステップ2L、2Rの中立位置からのロール方向及びピッチ方向の傾斜角を検出する。そして、操作検出部6は、検出したロール方向及びピッチ方向の傾斜角に応じた量を各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量として検出する。操作検出部6は、検出したロール方向及びピッチ方向の傾斜角の方向を各足による各ステップ2L、2Rに対する操作方向として検出する。
In addition, the detection method of the operation amount and operation direction with respect to each
判定部7は判定手段の一具体例である。判定部7は、操作検出部6により検出された各ステップ2L、2Rに対する操作量と、所定の閾値とを比較して、該各ステップ2L、2Rに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する。
The determination unit 7 is a specific example of determination means. The determination unit 7 compares the operation amount for each
図3は、本実施形態に係る各ステップに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する判定フローの一例を示すフローチャートである。
操作検出部6は、各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向を個別に検出し、判定部7に出力する(ステップS101)。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a determination flow for determining whether the operation amount for each step according to the present embodiment is normal or abnormal.
The operation detection unit 6 individually detects the operation amount and the operation direction with respect to each
判定部7は、操作検出部6により検出された各ステップ2L、2Rに対する操作量と、予め設定された操作不可判定閾値Aと、を比較して該各ステップ2L、2Rに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する(ステップS102)。
The determination unit 7 compares the operation amount for each
例えば、判定部7は、該各ステップ2L、2Rに対する操作量が操作不可判定閾値(A=0)のとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が異常であると判定し(ステップS102のYES)、足がステップ2L、2Rから離れている(操作不可)と判断する(ステップS103)。また、判定部7は、該各ステップ2L、2Rに対する操作量が操作不可判定閾値A以上のとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が異常であると判定し(ステップS102のYES)、足がステップ2L、2R上で動かせない状態(操作不可)と判断する(ステップS103)。
For example, the determination unit 7 determines that the operation amount for
さらに、判定部7は、操作検出部6により検出された各ステップ2L、2Rに対する操作量の平均値が一定時間以上、閾値B以下にあるか否かを判定することで、ステップ2L、2Rに対する操作量が異常であるか否かを判定する(ステップS104)。判定部7は、操作検出部6により検出された各ステップ2L、2Rに対する操作量の平均値が一定時間以上、閾値B以下にあるとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が異常であると判定し(ステップS104のYES)、各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量が不自然な状態で固まっている(非操作)と判断する(ステップS105)。一方、判定部7は、操作検出部6により検出された各ステップ2L、2Rに対する操作量の平均値が一定時間以上、閾値B以下にないとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が正常であると判定し(ステップS104のNO)、正常に操作中と判断する(ステップS106)。
Furthermore, the determination unit 7 determines whether or not the average value of the operation amount for each of the
なお、判定部7は、操作検出部6により検出された各ステップ2L、2Rに対する操作量の分散値が一定時間以上、閾値以下にあるとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が異常であると判定し(ステップS104のYES)、各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量が不自然な状態で固まっている(非操作)と判断してもよい(ステップS105)。上記各ステップ2L、2Rに対する操作量が正常又は異常であるかの判定フローは一例であり、これに限定されない。
The determination unit 7 determines that the operation amount with respect to
例えば、図4に示すような判定フローを用いて、各ステップに対する操作量が正常又は異常であるかを判定してもよい。
操作検出部6は、初期における、各足による各ステップ2L、2Rに対する初期操作量X及び操作方向を検出し、判定部7に出力する(ステップS201)。
For example, a determination flow as shown in FIG. 4 may be used to determine whether the operation amount for each step is normal or abnormal.
The operation detection unit 6 detects the initial operation amount X and the operation direction for each
その後、操作検出部6は、各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量Y及び操作方向を検出し、判定部7に出力する(ステップS202)。
Thereafter, the operation detection unit 6 detects the operation amount Y and the operation direction with respect to each
判定部7は、初期操作量Xと操作量Yとを比較し、初期操作量Xと操作量Yとの差が所定値A以上となることが所定回数B以上あるか否かを判定することで、各ステップ2L、2Rに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する(ステップS203)。判定部7は、初期操作量Xと操作量Yとの差が所定値A以上となることが所定回数B以上にないとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が異常であると判定し(ステップS203のNO)、足がステップ2L、2Rから離れている状態、又は、足がステップ2L、2R上で動かせない状態(操作不可)と判定する(ステップS204)。
The determination unit 7 compares the initial operation amount X and the operation amount Y, and determines whether or not the difference between the initial operation amount X and the operation amount Y is a predetermined value A or more is a predetermined number B or more. Thus, it is determined whether the operation amount for each
なお、判定部7は、初期操作量Xと、操作量Yの分散値あるいは平均値と、の差が所定値A以上となることが所定回数B以上あるか否かを判定することで、各ステップ2L、2Rに対する操作量が正常又は異常であるかを判定してもよい(ステップS203)。
The determination unit 7 determines whether or not the difference between the initial manipulated variable X and the variance or average value of the manipulated variable Y is greater than or equal to a predetermined value A by a predetermined number of times B or more. It may be determined whether the operation amount for
続いて、判定部7は、操作量Yが一定時間以上、閾値C以下であるか否かを判定する(ステップS205)。判定部7は、操作量Yが一定時間以上、閾値C以下であると判定したとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が異常であると判定し(ステップS205のYES)、各足による各ステップに対する操作量が不自然な状態で固まっている(非操作)と判断する(ステップS206)。一方、判定部7は、操作量Yが一定時間以上、閾値C以下でないと判定したとき、ステップ2L、2Rに対する操作量が正常であると判定し(ステップS205のNO)、各足による各ステップ2L、2Rに対する操作量が不自然な状態で固まっている(非操作)と判断する(ステップS207)。
Subsequently, the determination unit 7 determines whether or not the operation amount Y is not less than a certain time and not more than the threshold value C (step S205). When the determination unit 7 determines that the operation amount Y is equal to or greater than a certain time and equal to or less than the threshold value C, the determination unit 7 determines that the operation amount with respect to
判定部7は、上記のように、各ステップ2L、2Rに対する操作量が正常又は異常であるかを判定し、その判定結果を制御部8に出力する。
制御部8は、制御手段の一具体例である。なお、制御部8、操作検出部6、及び判定部7は、例えば、演算処理等を行うCPU(Central Processing Unit)、CPUによって実行される演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。CPU、メモリ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
As described above, the determination unit 7 determines whether the operation amount for each of the
The
制御部8は、車両本体3の倒立状態を維持するように各車輪駆動ユニット5L、5Rの駆動を制御する。
さらに、制御部8は、判定部7による判定結果に基づいて、各ステップ2L、2Rに対する操作量の比率を決める第1及び第2比率を設定する。制御部8は、操作検出部6により検出された一方(左)のステップ2Lに対する操作量及び操作方向に応じた左ステップ2Lの第1制御指令を算出する。制御部8は、操作検出部6により検出された他方(右)のステップ2Rに対する操作量及び操作方向に応じた右ステップ2Rの第2制御指令を算出する。そして、制御部8は、第1制御指令に第1比率を乗算した乗算結果と、第2制御指令に第2比率を乗算した乗算結果と、を加算することで、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令を算出する。制御部8は、算出した統合制御指令に基づいて、各車輪駆動ユニット5L、5Rの駆動を制御し当該倒立二輪車1の並進走行及び旋回走行を制御する。
The
Further, the
本実施形態1においては、上述の如く、各ステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向を個別に検出し、その第1及び第2制御指令を個別に算出している。このため、一方の脚が機能しなくなり、その一方のステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向が検出されない場合でも、他方のステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向を検出し、その制御指令を算出することで、その他方の脚により走行操作が可能となる。したがって、片脚が使えない場合でも、倒立二輪車1を安全に操作し、停止させることができる。
In the first embodiment, as described above, the operation amount and the operation direction for each
次に、左右ステップに対する第1及び第2制御指令の第1及び第2比率の設定方法について一例を挙げて詳細に説明する。図5は、判定部の判定結果に応じた左右ステップに対する第1及び第2制御指令の第1及び第2比率の設定方法を示すフローチャートである。
図5に示すように、制御部8は、判定部7により判定された判定結果(左右ステップ2L、2Rの操作量及び操作方向が異常又は正常)に従がって、下記のように左右ステップ2L、2Rに対する第1及び第2制御指令の第1及び第2比率を設定する。
Next, a method for setting the first and second ratios of the first and second control commands for the left and right steps will be described in detail with an example. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of setting the first and second ratios of the first and second control commands for the left and right steps according to the determination result of the determination unit.
As shown in FIG. 5, the
(ケース1)
制御部8は、左右ステップ2L、2Rの操作量及び操作方向が正常であると判定した場合、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令の第1及び第2比率をaに設定する。なお、比率aは、正常動作で設定される比率であり、例えば、0.5(50%)(第1及び第2制御指令が均等の比率)が設定されている。
この場合、第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令は、第1及び第2制御指令が均等に反映された制御指令となる。
(Case 1)
When it is determined that the operation amount and the operation direction in the left and
In this case, the integrated control command obtained by integrating the first and second control commands becomes a control command in which the first and second control commands are reflected evenly.
(ケース2)
制御部8は、左ステップ2Lの操作量及び操作方向が正常、右ステップ2Rの操作量及び操作方向が異常と判定した場合、左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率をbに設定し、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率をcに設定する。比率bは、片脚での走行操作が可能なように、比率a(正常動作の比率)より大きな値が設定されている。一方、比率cは、操作不可あるいは非操作(固着状態)と判断されるため、比率a(正常動作の比率)よりも小さな値が設定されている。
この場合、正常と判定された左ステップ2Lによる第1制御指令の比率が高くなり、異常と判定された右ステップ2Rによる第2制御指令の比率が低くなる。したがって、第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令は、第2制御指令よりも第1制御指令をより大きく反映した制御指令となる。
(Case 2)
When it is determined that the operation amount and operation direction of the
In this case, the ratio of the first control command by the
(ケース3)
制御部8は、左ステップ2Lの操作量及び操作方向が異常、右ステップ2Rの操作量及び操作方向が正常と判定した場合、左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率をcに設定し、右ステップ2Rによる第1制御指令の第1比率をbに設定する。
この場合、異常と判定された左ステップ2Lによる第1制御指令の比率が低くなり、正常と判定された右ステップ2Rによる第2制御指令の比率が高くなる。したがって、第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令は、第1制御指令よりも第2制御指令をより大きく反映した制御指令となる。
(Case 3)
When determining that the operation amount and the operation direction of the
In this case, the ratio of the first control command by the
(ケース4)
制御部8は、左右ステップ2L、2Rの操作量及び操作方向が異常であると判定した場合、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令の第1及び第2比率をdに設定する。比率dは、搭乗者に操作意思がないとみなして、比率aよりも小さい、略比率cと同一の値又はcよりも小さい値が設定されている。
(比率b>比率a>比率c≒又は>比率d)なお、比率dに比率bと略同一に設定してもよい。比率a、b、c、及びdの値は、予めメモリなどに記憶されている。
以上のように、本実施形態において、左右ステップの操作量からその異常及び正常を判定し、その判定結果に応じて、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令の第1及び第2比率を設定する。これにより、元々片脚が上手く機能せず、左右の操作量が異なる搭乗者は、正常に機能する片脚を主体とした、走行操作を行うことができる。
(Case 4)
When it is determined that the operation amount and the operation direction of the left and
(Ratio b> ratio a> ratio c≈or> ratio d) Note that the ratio d may be set substantially the same as the ratio b. The values of the ratios a, b, c, and d are stored in advance in a memory or the like.
As described above, in the present embodiment, the abnormality and normality are determined from the operation amount of the left and right steps, and the first and second control commands of the first and second control commands in the left and
例えば、比率a=0.5(50%)、比率b=1(100%)、比率c=0(0%)、比率d=0.1(10%)又は1(100%)に設定する。 For example, the ratio a = 0.5 (50%), the ratio b = 1 (100%), the ratio c = 0 (0%), the ratio d = 0.1 (10%) or 1 (100%) is set. .
(ケース1)
・左右脚が正常な健常者
左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率50%、および、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率50%、によって統合制御指令を生成する。
(Case 1)
Healthy person with normal left and right legs An integrated control command is generated by the first ratio 50% of the first control command by the
(ケース2)
・右脚が使えない異常者
左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率100%、および、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率0%、によって統合制御指令を生成する。
(Case 2)
An abnormal person who cannot use the right leg An integrated control command is generated based on the first ratio 100% of the first control command in the
(ケース3)
・左脚が使えない異常者
左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率0%、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率100%、によって統合制御指令を生成する。
(Case 3)
An abnormal person who cannot use the left leg An integrated control command is generated based on the first ratio 0% of the first control command in the
(ケース4)
・両脚を使おうとしない異常者
左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率10%、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率10%、によって統合制御指令を生成する。
(この場合、第1及び第2制御指令の比率を下げて、急激な動作を防止する。この場合、統合制御指令の大きさを20%に減少させ、正常時の20%の操作感度に下げる)
・両脚が使えない異常者
左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率100%、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率100%、によって統合制御指令を生成する。
(この場合、脚が少しでも動けば、走行操作できるように、統合制御指令の大きさを2倍にし、正常時の2倍に操作感度に上げる)
(Case 4)
An abnormal person who does not intend to use both legs An integrated control command is generated by a first ratio of 10% of the first control command by the
(In this case, the ratio of the first and second control commands is reduced to prevent abrupt operation. In this case, the size of the integrated control command is reduced to 20%, and the operation sensitivity is reduced to 20% in the normal state. )
An abnormal person who cannot use both legs An integrated control command is generated based on the first ratio 100% of the first control command in the
(In this case, the size of the integrated control command is doubled and the operation sensitivity is increased to double that of normal operation so that the legs can be moved even if they move even slightly)
図6は、上述した本実施形態1に係る倒立二輪車の制御処理の概略的なフローを示すフローチャートである。図7は、図6に示す制御処理におけるデータフローを示す図である。
操作検出部6は、(左操作量検出処理)において、左足による左ステップ2Lに対する操作量及び操作方向を検出する(ステップS301)。
FIG. 6 is a flowchart showing a schematic flow of the control process of the inverted motorcycle according to the first embodiment described above. FIG. 7 is a diagram showing a data flow in the control process shown in FIG.
In (left operation amount detection process), the operation detection unit 6 detects an operation amount and an operation direction for the
操作検出部6は、(右操作量検出処理)において、右足による右ステップ2Rに対する操作量及び操作方向を検出する(ステップS302)。
判定部7は、(左操作判定処理)において、左ステップ2Lに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する(ステップS303)。
In (right operation amount detection process), the operation detection unit 6 detects an operation amount and an operation direction for the
In the (left operation determination process), the determination unit 7 determines whether the operation amount for the
判定部7は、(右操作判定処理)において、右ステップ2Rに対する操作量が正常又は異常であるかを判定する(ステップS304)。
制御部8は、(操作量割合調整処理)において、操作検出部6により検出された左右ステップ2L、2Rに対する操作量及び操作方向に応じた左右ステップ2L、2Rの第1及び第2制御指令を算出する。制御部8は、判定部7による判定結果に基づいて、第1制御指令に第1比率を乗算した乗算結果と、第2制御指令に第2比率を乗算した乗算結果と、を加算することで、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令を算出する(ステップS305)。
The determination unit 7 determines whether the operation amount for the
In the (operation amount ratio adjustment process), the
制御部8は、(並進・旋回指令演算処理)において、算出した統合制御指令に基づいて、倒立二輪車1の並進走行及び旋回走行させるための並進・旋回指令値を生成する(ステップS306)。なお、図5に示す処理フローにおいて、(左操作量検出処理)、(左操作判定処理)、(右操作量検出処理)、(右操作判定処理)、(操作量割合調整処理)、(並進・旋回指令演算処理)の順で、各処理を実行してもよい。
In the (translation / turning command calculation process), the
ところで、例えば、片脚の不自由な搭乗者が倒立二輪車を用いて、バランス訓練を行う場合、訓練初期において、搭乗者の両脚のうち不自由でない方の脚を優先的に利用して走行操作をできる様にしたい。そして、訓練が進んで来たら、不自由な方の脚も積極的に利用して走行操作できる様にしたいという要望がある。 By the way, for example, when a passenger with a single leg is performing balance training using an inverted two-wheeled vehicle, in the initial stage of training, the non-free leg of the passenger's leg is used preferentially. I want to be able to And as training progresses, there is a desire to be able to use the handicapped person's leg positively so that it can be operated.
これに対して、本実施形態において、制御部8は、一方のステップの操作量及び操作方向に応じた第1制御指令に第1比率を乗算した乗算結果と、他方のステップの操作量及び操作方向に応じた第2制御指令に第2比率を乗算した乗算結果と、を加算することで、各ステップによる第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令を算出し、該算出した統合制御指令に基づいて車輪駆動ユニットの駆動を制御することで、当該倒立二輪車の並進走行及び旋回走行を制御する。そして、比率変更部により第1及び第2比率のうち少なくとも一方を変更する。
On the other hand, in the present embodiment, the
これにより、訓練初期では搭乗者の両脚のうち不自由でない方の脚を優先的に利用して走行操作できる様、第1及び第2比率を設定でき、訓練が進んで来たら不自由な方の脚も積極的に利用して走行操作できる様、第1及び第2比率を設定できる。 As a result, the first and second ratios can be set at the initial stage of training so that the non-injured leg of the passenger's legs can be preferentially used for running operation. The first and second ratios can be set so that the legs can be actively utilized and operated.
比率変更部9は、比率変更手段の一具体例である。比率変更部9は、ユーザの変更操作(端末からの入力操作、キー操作、マウス操作など)に応じて、メモリに記憶された第1及び第2比率のうち少なくとも一方を変更する。
The
なお、本実施形態に係る倒立二輪車1において、比率変更部9により第1及び第2制御指令の第1及び第2比率を変更することで、正常に機能する脚による制御指令と、正常に機能しない脚による制御指令と、の比率を調整できる。例えば、リハビリ訓練では、訓練初期では、正常に機能する脚による制御指令の比率を高く、そして、訓練が進むにつれて、正常に機能しない脚による制御指令の比率を高くするのが好ましい。これにより、訓練初期では搭乗者の両脚のうち不自由でない方の(正常に機能する)脚を優先的に利用して走行操作でき、訓練が進んで来たら不自由な方の(正常に機能しない)脚も積極的に利用して走行操作できる。すなわち、制御指令の比率を設定することで、訓練初期から訓練後期に行くに従がって、正常に機能する脚を主体とした走行操作から、正常に機能しない脚を用いた走行操作に、徐々に切替える訓練を行うことができ、訓練効果の向上に繋がる。
例えば、(ケース2)のような右脚が使えない異常者の場合、以下のように、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令の第1及び第2比率を設定する。
In the inverted motorcycle 1 according to the present embodiment, the
For example, in the case of an abnormal person who cannot use the right leg as in (Case 2), the first and second ratios of the first and second control commands in the left and
(1)訓練初期
搭乗者が、正常に機能する左脚での走行操作を行いその操作感覚をつかんでもらうために、左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率b=100%、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率c=0%に設定する。
(1) Initial training In order for the passenger to perform a traveling operation with a normally functioning left leg and get a sense of the operation, the first ratio b = 100% of the first control command by the
(2)訓練中期
搭乗者が、正常に機能する左脚から、少しずつ正常に機能しない右脚でも走行操作を行うことができるように、左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率b=70%、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率c=30%に設定する。
(2) Mid-training period The first ratio b of the first control command in the
(3)訓練後期
搭乗者が、両脚が正常に機能するものとして、走行操作を行うことができるように、左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率b=50%、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率c=50%に設定する。
なお、集中的なリハビリ訓練として、以下のように、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令の第1及び第2比率を設定してもよい。
(3) Late training period The first ratio b = 50% of the first control command by the
In addition, as intensive rehabilitation training, you may set the 1st and 2nd ratio of the 1st and 2nd control command by right-and-left
(4)集中リハビリ訓練
正常に機能しない右脚を主体として走行操作を行い、正常に機能しない右脚を集中的に訓練したい場合、左ステップ2Lによる第1制御指令の第1比率b=30%、右ステップ2Rによる第2制御指令の第2比率c=70%に設定する。
なお、同様にして、(ケース3)及び(ケース4)の場合についても、左右ステップ2L、2Rによる第1及び第2制御指令の第1及び第2比率を設定し、リハビリ訓練を行うことができる。
以上のように、本実施形態に係る倒立二輪車1において、比率変更部9により第1及び第2制御指令の第1及び第2比率を変更することで、正常に機能する脚による制御指令と、正常に機能しない脚による制御指令と、の比率を調整できる。これにより、訓練初期では搭乗者の両脚のうち正常に機能する脚を優先的に利用して走行操作でき、訓練が進んで来たら正常に機能しない脚も積極的に利用して走行操作できる。そして、正常に機能する脚を主体とした走行操作から、正常に機能しない脚を用いた走行操作に、徐々に切替えて、より効果的なリハビリ訓練を行うことができる。
(4) Intensive rehabilitation training
When the driving operation is performed mainly on the right leg that does not function normally and the right leg that does not function normally is to be trained intensively, the first ratio b of the first control command by the
In the same manner, also in the cases (Case 3) and (Case 4), the first and second ratios of the first and second control commands in the left and
As described above, in the inverted motorcycle 1 according to the present embodiment, by changing the first and second ratios of the first and second control commands by the
実施形態2
本発明の実施形態2において、搭乗者又は倒立二輪車を示す操作画像を表示装置11の画面111上に表示し、搭乗者はその表示装置11に表示された操作画像を見て倒立二輪車1の走行操作を行ってもよい(図8)。搭乗者は、表示画面の操作画像を見ることで、走行操作を容易に確認することができる。
Embodiment 2
In Embodiment 2 of the present invention, an operation image indicating a passenger or an inverted motorcycle is displayed on the
表示装置11は表示手段の一具体例である。表示装置11は制御部8に有線又は無線で接続されている。制御部8は、算出した統合制御指令(前進、後進、右旋回、左旋回など)を表示装置11に送信する。表示装置11は、搭乗者又は倒立二輪車1を示す操作画像をその統合制御指令に従って、画面上で移動させて表示する。なお、表示装置11は、搭乗者又は倒立二輪車1を示す操作画像と共に、その統合制御指令が示す画像(前後方向の矢印、左右旋回方向の矢印など)を画面上に表示していてもよい。操作画像は、搭乗者又は倒立二輪車1を示すものであれば、任意の形状の画像でよい。
The
表示装置11は、例えば、液晶ディスプレイ装置や有機ELディスプレイ装置である。表示装置11は、例えば、2次元又は3次元の操作画像を画面上に表示する。例えば、図9(a)に示す如く、表示装置11は、操作画像を統合指令に応じて、画面111上で上下方向及び左右方向に移動させる。図9(b)に示す如く、表示装置11は、操作画像を統合指令に応じて、画面111上で左右方向のみに移動させる。図9(c)に示す如く、表示装置11は、操作画像を統合指令に応じて、画面111上で前後方向のみに移動させる。
The
なお、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。 Note that 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.
1 倒立二輪車、2L、2R ステップ、3 車両本体、4L、4R 車輪、5L、5R 車輪駆動ユニット、6 操作検出部、7 判定部7、8 制御部、9 比率変更部、10 駆動回路、11 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverted motorcycle, 2L, 2R step, 3 Vehicle main body, 4L, 4R wheel, 5L, 5R Wheel drive unit, 6 Operation detection part, 7
Claims (1)
前記車輪を駆動する駆動手段と、
搭乗者が各足を載せて当該倒立二輪車の走行を操作するための一対のステップと、
前記各足による前記各ステップに対する操作量及び操作方向を検出する検出手段と、
前記車両本体の倒立状態を維持する制御を行うと共に、前記各ステップに対する操作量の比率を決める第1及び第2比率を設定し、前記検出手段により検出された前記一方のステップの操作量及び操作方向に応じた第1制御指令に前記第1比率を乗算した乗算結果と、前記他方のステップの操作量及び操作方向に応じた第2制御指令に前記第2比率を乗算した乗算結果と、を加算することで、前記各ステップによる第1及び第2制御指令を統合した統合制御指令を算出し、該算出した統合制御指令に基づいて前記駆動手段の駆動を制御することで、当該倒立二輪車の並進走行及び旋回走行を制御する制御手段と、
前記第1及び第2比率のうち少なくとも一方を変更する比率変更手段と、
を備える、ことを特徴とする倒立二輪車。 Wheels provided rotatably on the vehicle body of the inverted motorcycle,
Driving means for driving the wheels;
A pair of steps for the rider to place each foot and operate the inverted motorcycle;
Detecting means for detecting an operation amount and an operation direction for each step by each foot;
The control for maintaining the inverted state of the vehicle body is performed, and first and second ratios that determine the ratio of the operation amount to each step are set, and the operation amount and operation of the one step detected by the detection means A multiplication result obtained by multiplying the first control command according to the direction by the first ratio, and a multiplication result obtained by multiplying the second control command according to the operation amount and the operation direction of the other step by the second ratio. By adding, an integrated control command that integrates the first and second control commands in the respective steps is calculated, and the drive of the driving means is controlled based on the calculated integrated control command, so that the inverted motorcycle Control means for controlling translation and turning;
Ratio changing means for changing at least one of the first and second ratios;
An inverted motorcycle characterized by comprising:
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