JP4556831B2 - 走行装置及びその制御方法 - Google Patents

走行装置及びその制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4556831B2
JP4556831B2 JP2005299325A JP2005299325A JP4556831B2 JP 4556831 B2 JP4556831 B2 JP 4556831B2 JP 2005299325 A JP2005299325 A JP 2005299325A JP 2005299325 A JP2005299325 A JP 2005299325A JP 4556831 B2 JP4556831 B2 JP 4556831B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angular velocity
vehicle body
pitch
angle
yaw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005299325A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007106265A (ja
Inventor
晋 及川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005299325A priority Critical patent/JP4556831B2/ja
Priority to US11/546,269 priority patent/US7783392B2/en
Publication of JP2007106265A publication Critical patent/JP2007106265A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4556831B2 publication Critical patent/JP4556831B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/10Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels with means for inwardly inclining the vehicle body on bends
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63CSKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
    • A63C17/00Roller skates; Skate-boards
    • A63C17/04Roller skates; Skate-boards with wheels arranged otherwise than in two pairs
    • A63C17/06Roller skates; Skate-boards with wheels arranged otherwise than in two pairs single-track type
    • A63C17/08Roller skates; Skate-boards with wheels arranged otherwise than in two pairs single-track type single-wheel type with single axis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63CSKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
    • A63C17/00Roller skates; Skate-boards
    • A63C17/12Roller skates; Skate-boards with driving mechanisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K11/00Motorcycles, engine-assisted cycles or motor scooters with one or two wheels
    • B62K11/007Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、例えば同一軸心線上に配置された2個の車輪を備えた同軸二輪車に適用して好適な走行装置及びその制御方法に関する。詳しくは、旋回走行時の車体の傾きを求めて、走行装置の制御が良好に行われるようにしたものである。
例えば人間を搭乗させて、平行に配置された二輪で走行する乗り物が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
米国特許第6288505号明細書
上記の特許文献1に記載のような平行に配置された二輪で走行する走行装置では、前後方向に関しては本質的に不安定であるため、前後方向(ピッチ軸)の傾きを測定するセンサーを利用して車体の姿勢を計測し、車輪を適切に制御してやることで安定を保つ仕組みが設けられている。これに対して、左右方向に関しては安定であり、制御する必要も無いため、左右方向(ロール軸)の傾きを測定する必要は無いと考えられていた。
ところが、ピッチ軸の傾きを精度良く測定するために傾きの変化を検知する角速度センサーとして、例えばジャイロセンサーを利用してこの測定値がゼロ、すなわち角度が変化しないようにバランスをとるという制御を行っていると、斜面上で旋回を行う際に、斜面に対するピッチ角度が一定になるように旋回してしまう現象が発生する。
このため、図14に示すように旋回中に斜面の登り方向を向いている場合と下り方向を向いている場合とでバランスをとれる角度が変化してしまい、搭乗者はバランスをとることが極めて困難になってしまう状況が生じる恐れがある。したがって従来技術では、このような斜面での旋回が行われないように制御系に禁止処置を施す必要があり、これによって走行性能を充分に発揮できないようにされているものであった。
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、従来の技術では、斜面上で旋回を行おうとすると、斜面の登り方向を向いている場合と下り方向を向いている場合とでバランスをとれる角度が変化して、バランスをとることが極めて困難になってしまう恐れがあり、このような斜面での旋回が行われないよう制御系に禁止処置を施す必要があったというものである。
このため本発明においては、車体のロール軸方向の傾斜を測定するセンサーを用いてピッチ角速度センサー水平取り付け面の水平面からの傾きを推定し、推定された傾きと車体の旋回速度とからピッチ角速度センサーに混入するヨーレートを求め、この混入するヨーレートを相殺することにより正しいピッチ角度を算出するようにしたものであって、こうして求められた旋回面と車体の成す角度を用いることによって、旋回走行時にも安定な車両の制御を行うことができる。
請求項1の発明によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置であって、車体のロール軸方向の傾斜であるロール角度θrを測定する手段と、車体のヨー角速度ωを求める手段と、前記ロール角度θr及びヨー角速度ωから、ピッチ角速度に混入するヨーレート成分を求め、この混入するヨーレート成分当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することによりピッチ角度を算出する手段と、前記ピッチ角度θpを用いて倒立状態を制御する制御手段とを有するものであり、これによって旋回走行時にも安定な車両の制御を行うことができる。
ここで、請求項1記載の走行装置において、ジャイロ軸周りの角速度をω1、斜面の角度をθr、ヨー角速度をωとしたとき、前記ヨーレート成分は、下記式で表わされる。
Figure 0004556831
請求項の発明によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で2分割された車体の上下が平行に保たれるようにしたリンク構造を有し、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置であって、前記車体を水平な走行面に対してロール軸方向に傾斜させながら旋回を行っている場合に、前記車体内部の状態の計測と幾何学的な計算から、水平な走行面と車体の成すロール角度θ1を算出する手段と、前記ロール角度θ1、ヨー角速度ωから、ピッチ角速度θdotpに混入するヨーレート成分を求め、このヨーレート成分を当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することにより、ピッチ角度θpを算出する手段と、前記ピッチ角度を用いて倒立状態を制御する制御手段とを有し、前記ヨー角速度は、左右タイヤの回転数差又はヨー軸ジャイロセンサから求めるものであり、これによって正確な旋回面の傾斜角度を算出することができる。
ここで、請求項2記載の走行装置において、ロール角度をθr、前記ヨー角速度をω、ジャイロ軸周りの角速度をω1、及びピッチ軸ジャイロセンサの傾きをαとしたとき、前記ヨーレート成分は、下記式で表わされる。
Figure 0004556831
さらに、車体の寸法と車体の内部状態を測定するセンサを有し、当該センサにより得られたプラットフォームの傾斜角をθl、としたとき、前記ヨーレート成分は、下記式で表わされる。
Figure 0004556831
請求項の発明によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置の制御方法であって、車体のロール軸方向の傾斜であるロール角度θrを測定し、車体のヨー角速度ωを求め、前記ロール角度θr及びヨー角速度ωから、ピッチ角速度θdotpに混入するヨーレート成分を求め、この混入するヨーレート成分当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することによりピッチ角度θpを算出し、前記ピッチ角度θpを用いて倒立状態を制御するものであり、これによって正確な旋回面の傾斜角度を算出することができる。
請求項の発明によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で2分割された車体の上下が平行に保たれるようにしたリンク構造を有し、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置の制御方法であって、前記車体を走行面に対してロール軸方向に傾斜させながら旋回を行っている場合に、前記車体内部の状態の計測と幾何学的な計算から、水平な走行面と車体の成すロール角度θ1を算出し、前記ロール角度θ1、及びヨー角速度ωから、ピッチ角速度θdotpに混入するヨーレート成分を求め、このヨーレート成分を当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することにより、ピッチ角度θpを算出し、前記ピッチ角度θpを用いて倒立状態を制御するものであり、これによって旋回走行時にも安定な車両の制御を行うことができる。
以上述べたように、従来の装置では、斜面上で旋回を行おうとすると、斜面の登り方向を向いている場合と下り方向を向いている場合とでバランスをとれる角度が変化して、バランスをとることが極めて困難になってしまう恐れがあり、このような斜面での旋回が行われないよう制御系に禁止処置を施す必要があったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
まず始めに、本発明が適用される本願出願人が先に提案(特願2005-117365号)した新規な同軸二輪車について、図12、図13を参照して説明する。ただし、本発明はこの先願の同軸二輪車に限定されるものではない。
〔走行装置構成の概要〕
図12には走行装置(同軸二輪車)の外観を正面図及び側面図で示し、図13にはその要部を拡大して示す。この図12において、走行装置100には、平行に配置された一対の車輪1A、1Bと、車輪1A、1Bを独立に回転駆動する駆動手段2A、2Bと、これらの駆動手段2A、2Bを支持し搭乗者が搭乗するステッププレート3A、3Bを有する左右それぞれのステップユニット4A、4Bが設けられる。
また、これらのステップユニット4A、4Bには、左右それぞれのステップユニット4A、4Bを互いに平行に可動可能に連結するための、上下に分割された車体が設けられ、この車体上部5が回転支持ピン6A、6Bを介してステッププレート3A、3Bに連結され、また車体下部7も回転支持ピン8A、8Bを介してステッププレート3A、3Bに連結されて、平行リンクを形成している。
さらにハンドルポスト11も、回転支持ピン9(図13のピン12を含む)、及び回転支持ピン10を介して車体上部5、及び車体下部7に連結され、ステップユニット4A、4Bと平行に可動する。この時、ハンドルポスト11が自立するよう上下に分割された車体上部5と車体下部7との間にはバネ35が配置され、図12の状態を保っている。
また、図13は側面より見た断面図であって、車体下部7の内部には、走行装置本体の走行時の角速度及び加速度を検出して走行装置本体の角速度及び走行加速度を制御するための、ピッチ軸、ヨー軸、ロール軸の少なくともいずれかの軸の角速度を検出するジャイロセンサーと、X軸、Y軸、Z軸の少なくともいずれかの軸の加速度を検出する加速度センサーからなる姿勢センサーユニット13が設けられている。
そして、姿勢センサーユニット13の各姿勢検出センサーからの信号から、演算装置14を介して所定の走行状態を維持するための信号を車体上部5の内部に配置された駆動回路15に出力し、駆動手段2A(2B)によって車輪1A(1B)を駆動する走行装置100が形成される。なお、ハンドルポスト11下端付近には、走行装置100全体の電力源となるバッテリー16が配置されている。
本発明による走行装置及びその制御方法は、上記の走行装置100に適用される。そこで、以下に図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図1は本発明を適用した走行装置100の回路構成を示すブロック図である。
〔装置構成〕
すなわち図1において、ロータ角度検出部を有する右車輪駆動モータ17、左車輪駆動モータ18は、それぞれ駆動回路19、20を介して、演算回路(CPU)及び記憶装置(メモリー)の内蔵された演算装置21に接続される。なお、バッテリー16からの電力が演算装置21及び駆動回路19、20に供給されると共に、駆動回路19、20への電力供給路には、例えば図12に示したハンドルグリップ31に内蔵される非常停止スイッチ25が設けられる。
さらに、演算装置21には搬送装置の姿勢状態(ジャイロによる角速度検出軸ピッチ、ヨー、ロール、加速度センサーによる加速度検出軸X、Y、Z)を検出する姿勢検出センサーユニット22、ハンドル角度検出センサー23、旋回操作レバー24が接続される。そしてこれらの信号から、演算装置21は所定の走行状態を維持するための信号を算出して駆動回路19、20に出力し、右車輪駆動モータ17、左車輪駆動モータ18を介して車輪(図示せず)を駆動する。
〔走行時の車両状態〕
図2には、このような走行装置100の旋回走行時の車両状態を示す。この図2において、搭乗者(図示せず)がハンドル30及び上体を旋回中心側(内側)に傾斜させる事により、ステップユニット4A、4Bと車輪2A、2Bはハンドル30(ハンドルポスト11)と平行に傾斜し、搭乗者を含めた車両全体が遠心力に対抗する状態になる。
また、図3のA、Bは、片輪段差乗り上げやカント路面等ロール軸方向(進行方向に対し左右方向)の路面変化の場合で、直進走行時搭乗者がハンドル30を垂直に保つことによりステッププレートは左右に傾かず、水平のまま左右のステッププレートの高さ方向で吸収出来、乗車状態が立位姿勢等重心の高い状態でも上体が左右に振られず安定して操縦および走行が可能となる。
さらに図4には、上述の旋回走行時(図2)と、カント路面あるいは片輪段差乗り上げ走行時(図3)との関係をさらに説明するため、これらの状態におけるハンドル倒れ角度(位置センサー検出)と車体傾斜角度(姿勢センサー検出)の関係を示す。
〔斜面旋回時の車両状態〕
斜面上における旋回をモデル化するために図5のような状況について考える。すなわち図5においては、斜面の角度αを持つ円錐状の地面を車両中心が半径r1にて旋回している状態を考える。
この場合に、ある時間tで車両が円錐表面を1周すると、車両中心の移動距離は2πr1となり、ジャイロのZ軸周りの角速度ω1は
Figure 0004556831
と表される。
一方、円錐状の地面を切り開いてその平面の上を走行したと考えると、車両の移動距離は
Figure 0004556831
となる。
ここから導き出される左右タイヤの回転数差から導き出される角速度ωは
Figure 0004556831
である。
これにより、αとβの関係式は
Figure 0004556831
となる。
また、ω1とωの関係式は
Figure 0004556831
となる。
Figure 0004556831
〔斜面旋回時の車両状態(走行面に対して傾いて旋回する場合)〕
さらに、平行リンク構造の車体を持つ平行二輪車においては、車体が斜面に対して傾いた状態で旋回することがあり、この場合に鉛直軸からのピッチ軸ジャイロの傾きはαにはならず、θrとなる。この値はロール軸の角度センサーによる計測によって求められるが斜面の角度αの値は直接には求めることができない。
Figure 0004556831
そこでこの場合には、斜面に対するプラットフォームの傾斜角をθ1とするとこの値はハンドルの傾きHと車体寸法(トレッドの半分Trとリンク長w)から求められ、θr-α=θ1という関係からαを求めることができる。すなわち、θ1の角度は図6に示す車体の寸法と車体の内部状態を計測するセンサー(例えばポテンショメータなど)の出力と下記の式による関係を利用して求めることができる。
Figure 0004556831
そこで、この値をピッチ軸ジャイロの計測値から引いてやることで、旋回によって発生するヨー軸角速度の影響をキャンセルすることができ、ピッチ軸の制御を安定に保つことができるものである。また、この方法では左右の荷重の違いによってタイヤがへこみ、半径が変化したための傾きに関しても補正できると考えられる。
従って、上述した本発明による走行装置及びその制御方法によれば、平行に配置された2輪で走行する走行装置における車体構造で、走行性能の向上を実現する場合において下記のような走行を実現するために必要な車体の姿勢を計測するときに有効なセンサー補正アルゴリズムを構築することができる。
すなわち、この補正を行わないままで斜面や凹凸がある面で旋回を含む走行を行うと車体が次第に傾いていってしまいバランスの保持が困難になってしまうものである。これに対して、本発明のセンサー補正アルゴリズムを適用することにより、水平な路面においても車体を傾けて旋回を行う場合に安定した姿勢計測を行うことができるようになる。
さらに、図7〜図10には、斜度10°の角度を持つ坂道の途中で、この補正を行わずに旋回を行った場合(図7、図8)と、補正を行いながら旋回した場合(図8、図10)の姿勢計測データを示す。これらの図において、加速度センサーで計測された角度を(加)、ジャイロの積分から計測された角度を(ジ)、フィルタ演算で合成され、姿勢制御に使用されている角度を(フ)と記載している。
そこで図7は、補正なし、斜面の登り方向を向いて止まっている状態から時計回りに180°旋回(ハンドルによる自車の傾きなし)を行った場合であって、A、Bはそれぞれ車体のピッチ角度とロール角度の計測データを示している。そしてこの場合には、加速度センサーからの角度とジャイロからの角度が食い違い、旋回後は約10°前傾した状態でやっと静止できる。フィルタ演算内部で計測されるずれ補正量が大きく変化してしまっている。
次に、図8は、補正なし、斜面の登り方向を向いて止まっている状態から時計回りに180°旋回(ハンドルによる自車の傾きあり)を行った場合であって、A、Bはそれぞれ車体のピッチ角度とロール角度の計測データを示している。そしてこの場合には、旋回による傾きでハンドルが体から離れてしまうため、ハンドルを十分に傾けてやることができず、ゆっくりした旋回しかできない。また図示はしていないが逆方向(下りから上り)ではハンドルが体に当たってしまい途中で旋回を止めざるをえなくなる。
これに対し図9は、補正あり、斜面の登り方向を向いて止まっている状態から時計回りに180°旋回(ハンドルによる自車の傾きなし)を行った場合であって、A、Bはそれぞれ車体のピッチ角度とロール角度の計測データを示している。そしてこの場合には、問題なく安定して旋回できている。ずれ補正量も変化していないものである。
さらに図10は、補正あり、斜面の登り方向を向いて止まっている状態から時計回りに360°旋回(ハンドルによる自車の傾きなし)を行った場合であって、A、Bはそれぞれ車体のピッチ角度とロール角度の計測データを示している。そしてこの場合にも、安定して旋回を続けることができるものである。
こうして、上述した本発明による走行装置及びその制御方法によれば、車体のロール軸方向の傾斜を測定するセンサーを用いてピッチ角速度センサーの水平面からの傾きを推定し、推定された傾きと車体の旋回速度とからピッチ角速度センサーに混入するヨーレートを求め、この混入するヨーレートを相殺することにより正しいピッチ角度を算出するようにしたものであって、こうして求められた旋回面と車体の成す角度を用いることによって、旋回走行時にも安定な車両の制御を行うことができる。
すなわち、求められた旋回面と車体の成すロール角度を用いてピッチ角速度の補正を行うことができ、従来の技術では、ピッチ角を測定する角速度センサーを旋回面に対して精確に垂直に取り付けなければいけないために車体の設計に制約が生じるなどしていた問題点を、本発明によれば容易に解決することができるものである。
さらに図11には、上述した全ての処理を含む全体の処理の流れを機能ブロック図で示す。すなわち図11において、加速度センサー61で検出されたX、Y、Z軸の加速度が、角度演算部62に供給されてピッチ及びロールの角度が算出される。また、車輪速度検出部63で検出された左右の車輪速度が、車両速度及び旋回速度演算部64に供給されて車両速度及び旋回速度が算出される。
そして、車両速度及び旋回速度演算部64で算出された車両速度が、微分演算部65に供給されて車両加速度が算出され、この車両加速度と、車両速度及び旋回速度演算部64からの車両速度及び旋回速度が、加速度補正及び遠心力補正演算部66に供給されて、角度演算部62で算出されたピッチ及びロールの角度の値が補正される。さらにこれらの補正されたピッチ及びロールの角度の値がフィルタ演算部67に供給される。
一方、角速度センサー68でピッチ及びロールの角速度が検出される。また、ハンドル傾斜角検出部69で検出されたハンドル傾斜角がリンク角演算部70に供給され、算出されたリンク角と、車両速度及び旋回速度演算部64で算出された旋回速度が旋回補正演算部71に供給されて、角速度センサー68で検出されたピッチ及びロールの角速度の旋回補正が行われる。
さらに、旋回補正演算部71で旋回補正されたピッチの角速度が、斜面補正演算部72に供給され、車両速度及び旋回速度演算部64で算出された旋回速度によって斜面補正が行われる。この斜面補正演算部72で斜面補正されたピッチの角速度と、旋回補正演算部71で旋回補正されたロールの角速度とが積分演算部73に供給される。そして、これらの積分されたピッチ及びロールの角度の値がフィルタ演算部67に供給される。
これにより、フィルタ演算部67からはピッチ角度・ピッチ角速度、ロール角度・ロール角速度が取り出される。また、車両速度及び旋回速度演算部64で算出された旋回速度はヨー角速度として取り出される。なお積分演算部73からロール角度・ロール角速度が斜面補正演算部72に供給されて、ピッチの角速度の斜面補正に用いられる。以上の処理によって、ピッチ、ロール及びヨーの角速度と、ピッチ及びロールの角度の補正が行われる。
こうして本発明の走行装置によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置であって、車体のロール軸方向の傾斜を測定するセンサーを用いてピッチ角速度センサー水平取り付け面の水平面からの傾きを推定する手段と、推定された傾きと車体の旋回速度とからピッチ角速度センサーに混入するヨーレートを求め、この混入するヨーレートを相殺することにより正しいピッチ角度を算出する手段とを有することで、簡単な手段で傾斜面での旋回走行時にも安定な車両の制御を行うことができるものである。
あるいは本発明の走行装置によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、2つの車輪の間で2分割された車体の上下が平行に保たれるようにしたリンク構造を有し、2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置であって、車体を走行面に対してロール軸方向に傾斜させながら旋回を行っている場合に、車体内部の状態の計測と幾何学的な計算から旋回面と車体の成すロール角度を求めると共に、ロール軸傾斜センサーの測定値と合わせて水平面に対する旋回面の傾斜角度を算出する手段を有することで、簡単な手段で正確な旋回面の傾斜角度を算出することができるものである。
また、本発明の走行装置の制御方法によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置の制御方法であって、車体のロール軸方向の傾斜を測定するセンサーを用いてピッチ角速度センサー水平取り付け面の水平面からの傾きを推定し、推定された傾きと車体の旋回速度とからピッチ角速度センサーに混入するヨーレートを求め、この混入するヨーレートを相殺することにより正しいピッチ角度を算出することで、容易に傾斜面での旋回走行時にも安定な車両の制御を行うことができるものである。
さらに、本発明の走行装置の制御方法によれば、それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、2つの車輪の間で2分割された車体の上下が平行に保たれるようにしたリンク構造を有し、2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置の制御方法であって、車体を走行面に対してロール軸方向に傾斜させながら旋回を行っている場合に、車体内部の状態の計測と幾何学的な計算から旋回面と車体の成すロール角度を求めると共に、ロール軸傾斜センサーの測定値と合わせて水平面に対する前記旋回面の傾斜角度を算出することで、容易に正確な旋回面の傾斜角度を算出することができるものである。
なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
本発明による走行装置及びその制御方法を適用した走行装置の回路構成を示すブロック図である。 その説明のための線図である。 その説明のための線図である。 その説明のための線図である。 その説明のための線図である。 その説明のための線図である。 その説明のための測定値の波形図である。 その説明のための測定値の波形図である。 その説明のための測定値の波形図である。 その説明のための測定値の波形図である。 その全ての処理を行う場合の処理の流れを示す機能ブロック図である。 本願出願人が先に提案した新規な同軸二輪車の説明のための図である。 本願出願人が先に提案した新規な同軸二輪車の説明のための図である。 その傾斜面における走行状態を説明するための図である。
符号の説明
16…バッテリー、17…右車輪駆動モータ、18…左車輪駆動モータ、19,20…駆動回路、21…演算装置、22…姿勢検出センサーユニット、23…ハンドル角度検出センサー、24…旋回操作レバー、25…非常停止スイッチ

Claims (4)

  1. それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置であって、
    車体のロール軸方向の傾斜であるロール角度θrを測定する手段と、
    車体のヨー角速度ωを求める手段と、
    前記ロール角度θr及びヨー角速度ωから、ピッチ角速度に混入するヨーレート成分を求め、この混入するヨーレート成分当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することによりピッチ角度を算出する手段と
    前記ピッチ角度θpを用いて倒立状態を制御する制御手段と
    を有することを特徴とする走行装置。
  2. それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で2分割された車体の上下が平行に保たれるようにしたリンク構造を有し、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置であって、
    前記車体を水平な走行面に対してロール軸方向に傾斜させながら旋回を行っている場合に、
    前記車体内部の状態の計測と幾何学的な計算から、水平な走行面と車体の成すロール角度θ算出する手段と、
    前記ロール角度θ1、ヨー角速度ωから、ピッチ角速度θdotpに混入するヨーレート成分を求め、このヨーレート成分を当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することにより、ピッチ角度θpを算出する手段と、
    前記ピッチ角度を用いて倒立状態を制御する制御手段とを有し、
    前記ヨー角速度は、左右タイヤの回転数差又はヨー軸ジャイロセンサから求める
    ことを特徴とする走行装置。
  3. それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置の制御方法であって、
    車体のロール軸方向の傾斜であるロール角度θrを測定し、
    車体のヨー角速度ωを求め、
    前記ロール角度θr及びヨー角速度ωから、ピッチ角速度θdotpに混入するヨーレート成分を求め、この混入するヨーレート成分当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することによりピッチ角度θpを算出し、
    前記ピッチ角度θpを用いて倒立状態を制御することを特徴とする走行装置の制御方法。
  4. それぞれが独立に駆動される2つの車輪が平行に設けられ、前記2つの車輪の間で2分割された車体の上下が平行に保たれるようにしたリンク構造を有し、前記2つの車輪の間で前後の安定を保つように制御されて走行される走行装置の制御方法であって、
    前記車体を走行面に対してロール軸方向に傾斜させながら旋回を行っている場合に、
    前記車体内部の状態の計測と幾何学的な計算から、水平な走行面と車体の成すロール角度θ算出し、
    前記ロール角度θ1、及びヨー角速度ωから、ピッチ角速度θdotpに混入するヨーレート成分を求め、このヨーレート成分を当該ピッチ角速度θdotpから相殺し、積分することにより、ピッチ角度θpを算出し、
    前記ピッチ角度θpを用いて倒立状態を制御する
    ことを特徴とする走行装置の制御方法。
JP2005299325A 2005-10-13 2005-10-13 走行装置及びその制御方法 Active JP4556831B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005299325A JP4556831B2 (ja) 2005-10-13 2005-10-13 走行装置及びその制御方法
US11/546,269 US7783392B2 (en) 2005-10-13 2006-10-11 Traveling apparatus and method of controlling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005299325A JP4556831B2 (ja) 2005-10-13 2005-10-13 走行装置及びその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007106265A JP2007106265A (ja) 2007-04-26
JP4556831B2 true JP4556831B2 (ja) 2010-10-06

Family

ID=37947115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005299325A Active JP4556831B2 (ja) 2005-10-13 2005-10-13 走行装置及びその制御方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7783392B2 (ja)
JP (1) JP4556831B2 (ja)

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070257451A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-08 Chiba Institute Of Technology Car, walking apparatus, and method of determining shape of wheel
JP5019026B2 (ja) * 2006-10-31 2012-09-05 株式会社エクォス・リサーチ 走行車両
US8250921B2 (en) 2007-07-06 2012-08-28 Invensense, Inc. Integrated motion processing unit (MPU) with MEMS inertial sensing and embedded digital electronics
US8952832B2 (en) * 2008-01-18 2015-02-10 Invensense, Inc. Interfacing application programs and motion sensors of a device
US7934423B2 (en) 2007-12-10 2011-05-03 Invensense, Inc. Vertically integrated 3-axis MEMS angular accelerometer with integrated electronics
US8462109B2 (en) 2007-01-05 2013-06-11 Invensense, Inc. Controlling and accessing content using motion processing on mobile devices
US8508039B1 (en) 2008-05-08 2013-08-13 Invensense, Inc. Wafer scale chip scale packaging of vertically integrated MEMS sensors with electronics
US8141424B2 (en) * 2008-09-12 2012-03-27 Invensense, Inc. Low inertia frame for detecting coriolis acceleration
US20100071467A1 (en) * 2008-09-24 2010-03-25 Invensense Integrated multiaxis motion sensor
US8020441B2 (en) * 2008-02-05 2011-09-20 Invensense, Inc. Dual mode sensing for vibratory gyroscope
US20090265671A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Invensense Mobile devices with motion gesture recognition
US8047075B2 (en) * 2007-06-21 2011-11-01 Invensense, Inc. Vertically integrated 3-axis MEMS accelerometer with electronics
CN101784437B (zh) * 2007-08-10 2012-04-18 爱考斯研究株式会社 车辆
JP5223265B2 (ja) * 2007-08-10 2013-06-26 株式会社エクォス・リサーチ 車両
US20100235028A1 (en) * 2007-12-03 2010-09-16 Shinji Ishii Traveling apparatus and method of controlling same
JP4862865B2 (ja) * 2008-07-22 2012-01-25 トヨタ自動車株式会社 平行二輪車制御装置及び方法
JP4710934B2 (ja) * 2008-07-31 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 車体構造及び同軸二輪車
WO2010029669A1 (ja) * 2008-09-11 2010-03-18 トヨタ自動車株式会社 移動体、及びその制御方法
JP4825856B2 (ja) * 2008-09-12 2011-11-30 トヨタ自動車株式会社 移動体、及びその制御方法
US8381859B2 (en) * 2009-09-18 2013-02-26 Honda Motor Co., Ltd. Inverted pendulum type vehicle
JP5263387B2 (ja) * 2010-03-05 2013-08-14 トヨタ自動車株式会社 倒立二輪装置、その制御方法及び制御プログラム
KR101079755B1 (ko) * 2010-06-14 2011-11-03 김준형 핸즈프리형 전동스쿠터
WO2012136798A1 (en) * 2011-04-05 2012-10-11 Ulrich Kahlert Two-wheel battery-powered vehicle
JP5724855B2 (ja) * 2011-12-02 2015-05-27 トヨタ自動車株式会社 倒立移動体及び角速度センサの出力値補正方法
US8738278B2 (en) 2012-02-12 2014-05-27 Shane Chen Two-wheel, self-balancing vehicle with independently movable foot placement sections
JP6095436B2 (ja) 2013-03-27 2017-03-15 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6062784B2 (ja) 2013-03-29 2017-01-18 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6081270B2 (ja) 2013-03-29 2017-02-15 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6111119B2 (ja) * 2013-03-29 2017-04-05 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6062785B2 (ja) 2013-03-29 2017-01-18 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6081271B2 (ja) 2013-03-29 2017-02-15 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6099483B2 (ja) 2013-05-31 2017-03-22 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6099484B2 (ja) 2013-05-31 2017-03-22 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
JP6099485B2 (ja) 2013-05-31 2017-03-22 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
DE112014005989B4 (de) * 2013-12-25 2017-07-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Handfahrzeug
JP5999125B2 (ja) * 2014-02-28 2016-09-28 トヨタ自動車株式会社 倒立二輪車
CN104014123A (zh) 2014-06-13 2014-09-03 杭州骑客智能科技有限公司 纵向双轮车体
CH710098B1 (de) * 2014-09-15 2018-05-31 Killer Andreas Fahrzeug mit tetraederförmigem Fahrgestell.
CN104536450B (zh) * 2014-12-18 2017-06-30 深圳乐行天下科技有限公司 一种自平衡车的快捷控制方法
CN104843117B (zh) * 2015-05-28 2017-11-21 纳恩博(北京)科技有限公司 一种两轮动平衡车
US10252724B2 (en) 2015-09-24 2019-04-09 P&N Phc, Llc Portable two-wheeled self-balancing personal transport vehicle
CN205022767U (zh) * 2015-09-30 2016-02-10 深圳市高斯拓普科技有限公司 一种电动四轮平衡车
CN106627895B (zh) 2016-11-25 2020-01-07 杭州骑客智能科技有限公司 一种人机互动体感车及其控制方法与装置
US11260905B2 (en) 2015-10-10 2022-03-01 Hangzhou Chic Intelligent Technology Co., Ltd. Human-machine interaction vehicle
CN105680736B (zh) * 2016-03-11 2018-04-13 南京快轮智能科技有限公司 一种基于偏航角的双电机速度同步及平衡控制方法
CN106020181A (zh) * 2016-03-21 2016-10-12 深圳市踏路科技有限公司 一种基于重力重心检测的四轮平衡车
CN105652881A (zh) * 2016-03-21 2016-06-08 深圳市踏路科技有限公司 一种基于位移检测的四轮平衡车
JP6281594B2 (ja) * 2016-05-02 2018-02-21 トヨタ自動車株式会社 走行装置、走行装置の制御方法および走行装置の制御プログラム
JP6617074B2 (ja) * 2016-05-16 2019-12-04 本田技研工業株式会社 電動車両
CN105966509A (zh) * 2016-05-23 2016-09-28 合肥工业大学智能制造技术研究院 一种无光电开关的两轮平衡电动扭扭车的启停方法
USD837323S1 (en) 2018-01-03 2019-01-01 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD803963S1 (en) 2016-07-20 2017-11-28 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD941948S1 (en) 2016-07-20 2022-01-25 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD840872S1 (en) 2016-07-20 2019-02-19 Razor Usa Llc Two wheeled board
USD807457S1 (en) 2016-07-20 2018-01-09 Razor Usa Llc Two wheeled board
CN106275170B (zh) * 2016-08-29 2018-11-13 深圳市动平衡科技有限公司 姿态车
JP6833666B2 (ja) * 2017-11-21 2021-02-24 大同メタル工業株式会社 車両
JP6833667B2 (ja) * 2017-11-21 2021-02-24 大同メタル工業株式会社 車両
CN209553392U (zh) 2017-12-22 2019-10-29 美国锐哲有限公司 电动平衡车
CN110053486A (zh) * 2019-04-09 2019-07-26 芜湖职业技术学院 电动车转弯速度控制方法、***和电动车
CN112550540B (zh) * 2020-12-09 2022-04-22 徐州锋儒智能科技有限公司 基于陀螺仪的消费品级电动平衡车控制方法及***
IL298718A (en) * 2022-11-30 2024-06-01 Meshorer Yishai Weed trimming system on wheels

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003504600A (ja) * 1999-06-30 2003-02-04 デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ 個人用乗物のピッチ状態測定器のための装置及び方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08303403A (ja) * 1995-05-11 1996-11-19 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧作業機の油圧駆動装置
JPH09222921A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 無人車輛の走行制御装置
WO1998002122A1 (en) * 1996-07-17 1998-01-22 Deka Products Limited Partnership Anti-tipping mechanism
US6286606B1 (en) * 1998-12-18 2001-09-11 Caterpillar Inc. Method and apparatus for controlling a work implement
US7275607B2 (en) * 1999-06-04 2007-10-02 Deka Products Limited Partnership Control of a personal transporter based on user position
US7407175B2 (en) * 2000-03-01 2008-08-05 Deka Products Limited Partnership Multiple-passenger transporter
DE10058466A1 (de) * 2000-11-24 2002-06-06 Moamar Nardone Austausch-Vorderradanordnung für ein Rollerboard
US6382646B1 (en) * 2001-01-24 2002-05-07 Athony Shaw Kick scooter steering control mechanism
WO2003105967A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-24 Deka Products Limited Partnership Exercise modes for a personal transporter device
US6810738B2 (en) * 2002-07-10 2004-11-02 Hitachi Metals, Ltd. Acceleration measuring apparatus with calibration function
US7079928B2 (en) * 2002-08-01 2006-07-18 Ford Global Technologies, Llc System and method for determining a wheel departure angle for a rollover control system with respect to road roll rate and loading misalignment
US20040133365A1 (en) * 2002-11-05 2004-07-08 Drumm Stefan A. Method of determining forces and torques acting on a riding vehicle
US7200427B2 (en) * 2002-11-26 2007-04-03 Ge Medical Systems Information Technologies, Inc. Computer-equipped mobility device for connecting to a network
JP2004215350A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Sony Corp 駆動制御装置およびその方法と2輪車
US7395625B2 (en) * 2003-10-06 2008-07-08 Benjamin Chladny Display and protective device for personal transporter
US7353610B2 (en) * 2003-10-14 2008-04-08 Hunter Engineering Company Wheel component centering system for vehicle service devices
JP3991978B2 (ja) * 2003-12-12 2007-10-17 株式会社デンソー 車両用角速度センサの補正診断装置
US7192040B2 (en) * 2003-12-17 2007-03-20 Shouchun Xie Drive mechanism for vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003504600A (ja) * 1999-06-30 2003-02-04 デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ 個人用乗物のピッチ状態測定器のための装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20070084662A1 (en) 2007-04-19
US7783392B2 (en) 2010-08-24
JP2007106265A (ja) 2007-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4556831B2 (ja) 走行装置及びその制御方法
CN107933561B (zh) 用于计算道路摩擦力估计的方法和***
JP4760162B2 (ja) 移動台車の制御方法及び移動台車
JP5393432B2 (ja) ロール角推定装置および輸送機器
JP4955285B2 (ja) 傾斜角測定センサ
JP3369467B2 (ja) 車両の重心高さの推定演算装置
JP2008189089A (ja) 移動体及び移動体の制御方法
JPH11123994A (ja) 自動車の事故防止装置の作動開始装置を制御する装置と方法
US20160325739A1 (en) Apparatus and method for control and balance assist of a vehicle
CN107933562B (zh) 用于计算道路摩擦力估算的方法和***
US20170089699A1 (en) Bank angle detection device for vehicle
JP3074464B2 (ja) 道路縦断プロファイル測定装置
WO2008032587A1 (fr) Vehicule
JP2007168602A (ja) 二輪移動台車
EP3534162A1 (en) Device for obtaining leaning vehicle angular velocity around axis in direction perpendicular to road surface
JP6715341B2 (ja) ステアリングトルク推定装置
JP4715382B2 (ja) 走行装置及びその制御方法
JP2007045331A (ja) 走行装置及びその制御方法
JP2008241462A (ja) 車輪半径推定装置
JP4242134B2 (ja) 車両用加速度及び角速度検出装置
JP5062271B2 (ja) 走行装置及びその制御方法
JP3457287B2 (ja) 車両の片流れ量計測方法
US10442463B2 (en) Method and device for ascertaining the steering angle of a one-track vehicle
JP7415224B2 (ja) 移動装置
JP6599110B2 (ja) 車両

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091104

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100629

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100712

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4556831

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730

Year of fee payment: 3