JP6136885B2 - Inverted moving body - Google Patents
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Description
本発明は、当該移動体の動作状態を推定できる倒立型移動体に関するものである。 The present invention relates to an inverted moving body that can estimate an operating state of the moving body.
近年、倒立型移動体においては小型軽量化を追求することが重要な要素となっており、とりわけ、バッテリーの小型軽量化が図られている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, it has become an important element to pursue a reduction in size and weight in an inverted mobile body, and in particular, a reduction in size and weight of a battery has been achieved (for example, see Patent Document 1).
ところで、上述した倒立型移動体においては、小型軽量化され制限された容量のバッテリーを用いて十分な駆動力を確保し倒立制御を継続する必要ある。このため、例えば、バッテリ残量、搭乗者体重などの利用環境に応じたモータ出力制限が必要となる。 By the way, in the above-described inverted type moving body, it is necessary to secure a sufficient driving force using a battery having a small size and a limited capacity and to continue the inversion control. For this reason, for example, it is necessary to limit the motor output in accordance with the usage environment such as the remaining battery level and the passenger weight.
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、利用環境に応じたモータ出力制限を行うことにより、倒立制御の継続性と出力性能を両立できる倒立型移動体を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides an inverted moving body that can achieve both continuity of inverted control and output performance by performing motor output restriction according to the usage environment. The main purpose is to do.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、倒立状態を維持しつつ、モータを駆動して走行を行う倒立型移動体であって、前記モータの回転情報を検出する第１検出手段と、 前記モータのトルク情報を検出する第２検出手段と、前記第１及び第２検出手段により検出された前記モータの回転情報及びトルク情報と、予め設定された前記モータの回転情報及びトルク情報の値と前記倒立型移動体の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、前記倒立型移動体の動作状態を推定する推定手段と、当該倒立型移動体の利用環境情報を取得する情報取得手段と、を備え、前記推定手段は、前記情報取得手段により取得された利用環境情報に応じて、前記マップ情報を変更する、ことを特徴とする倒立型移動体である。
この一態様において、前記情報取得手段により取得された利用環境情報を評価する評価手段を更に備え、前記推定手段は、前記評価手段の評価結果に応じて、前記マップ情報を変更してもよい。
この一態様において、前記推定手段は、前記第１及び第２検出手段により検出された前記モータの回転情報及びトルク情報の変化の軌跡を算出し、該算出した前記モータの回転情報及びトルク情報の変化の軌跡と、前記マップ情報と、に基づいて、所定時間経過後の前記倒立型移動体の動作状態を推定してもよい。
この一態様において、前記マップ情報を示す座標系において、前記倒立型移動体の動作状態を示す領域が夫々設定されており、前記領域は、前記座標系の原点を中心として設定された領域であって、最も原点に近い領域に設定される第１領域と、前記第１領域よりも原点から離れた領域に設定される第２領域と、を含んでいても良い。
この一態様において、前記マップ情報を示す座標系において、前記倒立型移動体の動作状態を示す領域が夫々設定されており、前記領域は、前記座標系の原点を中心として同心状に設定された領域であって前記モータがその領域内の前記回転情報及びトルク情報を第１所定時間以上継続して出力する第１領域と、該第１領域の外側に設定され前記モータがその領域内の前記回転情報及びトルク情報を前記第１所定時間よりも短い第２所定時間だけ出力する第２領域と、該第２領域の外側に設定され前記モータがその領域内の前記回転情報及びトルク情報を前記第２所定時間よりも短い第３所定時間だけ出力する第３領域と、を含んでいても良い。
この一態様において、前記推定手段は、前記第１及び第２検出手段により検出された前記モータの回転情報及びトルク情報と、前記マップ情報と、に基づいて、前記モータの回転情報の絶対値が第１所定値以下であり、かつ前記トルク情報の絶対値が第２所定値以下であって、前記回転情報及び前記トルク情報の座標値が前記第１領域内にあり、かつ前記回転情報とトルク情報の符号が同一であると判定したとき、前記倒立型移動体が平地又は登坂を巡航する動作状態と推定してもよい。
この一態様において、前記推定手段は、前記第１及び第２検出手段により検出された前記モータの回転情報及びトルク情報と、前記マップ情報と、に基づいて、前記モータの回転情報の絶対値が第１所定値以下であり、前記トルク情報の絶対値が第２所定値以下であって、前記回転情報及び前記トルク情報の座標値が前記第１領域内にあり、かつ前記回転情報とトルク情報の符号が異なると判定したとき、前記倒立型移動体が降坂を巡航する動作状態と推定してもよい。
この一態様において、前記推定手段は、前記第１及び第２検出手段により検出された前記モータの回転情報及びトルク情報と、前記マップ情報と、に基づいて、前記モータのトルク情報が第３所定値以上の正値であって、前記回転情報及び前記トルク情報の座標値が前記第３領域内にあると判定したとき、前記倒立型移動体が段差を乗越える動作又は急加速動作状態と推定してもよい。
この一態様において、前記推定手段は、前記第１及び第２検出手段により検出された前記モータの回転情報及びトルク情報と、前記マップ情報と、に基づいて、前記モータのトルク情報の絶対値が第３所定値以上であり、かつ該トルク情報が負値であって、前記回転情報及び前記トルク情報の座標値が前記第３領域内にあると判定したとき、前記倒立型移動体の急減速動作状態と推定してもよい。
この一態様において、前記倒立型移動体が前進するときの前記モータの回転及びトルク方向を正方向として、前記マップ情報の座標系において、第１及び第３象限の前記モータの回転情報及びトルク情報の値は、前記回転情報が増加する従がって前記トルク情報が減少する、前記倒立型移動体の電源電圧の限界を示す第１限界線によって制限されてもよい。
この一態様において、前記マップ情報の座標系において、第２及び第４象限の前記モータの回転情報及びトルク情報の値は、前記回転情報が増加する従がって前記トルク情報が増加する前記倒立型移動体の電源電圧の限界を示す第１限界線に、回生放電時の電圧上昇分を付加した第２限界線によって制限されてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、倒立状態を維持しつつ、モータを駆動して走行を行う倒立型移動体の動作状態推定方法であって、前記モータの回転情報を検出するステップと、前記モータのトルク情報を検出するステップと、前記検出された前記モータの回転情報及びトルク情報と、予め設定された前記モータの回転情報及びトルク情報の値と前記倒立型移動体の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、前記倒立型移動体の動作状態を推定するステップと、当該倒立型移動体の利用環境情報を取得するステップと、前記取得された利用環境情報に応じて、前記マップ情報を変更するステップと、を含むことを特徴とする倒立型移動体の動作状態推定方法であってもよい。
One aspect of the present invention for achieving the above object is an inverted moving body that travels by driving a motor while maintaining an inverted state, and includes first detection means for detecting rotation information of the motor. Second detection means for detecting torque information of the motor, rotation information and torque information of the motor detected by the first and second detection means, and preset rotation information and torque information of the motor. Based on map information indicating a predetermined relationship between the value and the operating state of the inverted moving body, estimation means for estimating the operating state of the inverted moving body and use environment information of the inverted moving body are acquired. And an information acquisition unit that changes the map information according to the use environment information acquired by the information acquisition unit.
In this aspect, the information processing unit may further include an evaluation unit that evaluates the usage environment information acquired by the information acquisition unit, and the estimation unit may change the map information according to an evaluation result of the evaluation unit.
In this one aspect, the estimation means calculates a trajectory of changes in the rotation information and torque information of the motor detected by the first and second detection means, and calculates the rotation information and torque information of the calculated motor. Based on the trajectory of change and the map information, the operating state of the inverted moving body after a predetermined time may be estimated.
In this aspect, in the coordinate system indicating the map information, areas indicating the operation state of the inverted moving body are respectively set, and the areas are areas set around the origin of the coordinate system. In addition, a first area set in an area closest to the origin and a second area set in an area farther from the origin than the first area may be included.
In this aspect, in the coordinate system indicating the map information, regions indicating the operating state of the inverted moving body are respectively set, and the regions are set concentrically around the origin of the coordinate system. A first region in which the motor continuously outputs the rotation information and torque information in the region for a first predetermined time or more, and the motor is set outside the first region and the motor is in the region A second region for outputting rotation information and torque information for a second predetermined time shorter than the first predetermined time, and the motor set outside the second region and the rotation information and torque information in the region are And a third region that outputs only a third predetermined time shorter than the second predetermined time.
In this one aspect, the estimation means has an absolute value of the rotation information of the motor based on the rotation information and torque information of the motor detected by the first and second detection means and the map information. is equal to or smaller than the first predetermined value, and the absolute value of the torque information is less than or equal the second predetermined value, the rotation information and the coordinate value is the first region in the near of the torque information is, and said rotation information When it is determined that the signs of the torque information are the same, it may be estimated that the inverted moving body is in an operating state that cruises on a flat ground or uphill.
In this one aspect, the estimation means has an absolute value of the rotation information of the motor based on the rotation information and torque information of the motor detected by the first and second detection means and the map information. is equal to or smaller than the first predetermined value, the absolute value of the torque information is less than or equal the second predetermined value, the rotation information and the coordinate value is the first region in the near of the torque information is, and the rotation information and torque When it is determined that the signs of the information are different, it may be estimated that the inverted mobile body is in an operating state for cruising downhill.
In this one aspect, the estimation means has a third predetermined torque information on the motor based on the rotation information and torque information of the motor detected by the first and second detection means and the map information. When it is determined that the rotation information and the coordinate value of the torque information are within the third region, the inverted moving body is estimated to be in an operation over a step or a sudden acceleration operation state. May be.
In this one aspect, the estimation means has an absolute value of the torque information of the motor based on the rotation information and torque information of the motor detected by the first and second detection means and the map information. When it is determined that the torque information is a negative value and the rotation information and the coordinate value of the torque information are within the third area, the deceleration of the inverted moving body is suddenly reduced. The operating state may be estimated.
In this aspect, the rotation information and torque information of the motor in the first and third quadrants in the coordinate system of the map information with the rotation and torque direction of the motor when the inverted moving body moves forward as the positive direction. The value may be limited by a first limit line indicating a limit of the power supply voltage of the inverted mobile body in which the torque information decreases as the rotation information increases.
In this one aspect, in the coordinate system of the map information, the values of the rotation information and torque information of the motor in the second and fourth quadrants are the inversion in which the torque information increases as the rotation information increases. You may restrict | limit by the 2nd limit line which added the voltage rise part at the time of regenerative discharge to the 1st limit line which shows the limit of the power supply voltage of a type | mold mobile body.
One aspect of the present invention for achieving the above object is a method for estimating an operating state of an inverted moving body that travels by driving a motor while maintaining an inverted state, and detects rotation information of the motor. A step of detecting torque information of the motor, the detected rotation information and torque information of the motor, preset values of rotation information and torque information of the motor, and operation of the inverted moving body A step of estimating an operating state of the inverted mobile body based on map information indicating a predetermined relationship with the state, a step of acquiring usage environment information of the inverted mobile body, and the acquired usage environment And a step of changing the map information according to the information.
本発明によれば、利用環境に応じたモータ出力制限を行うことにより、倒立制御の継続性と出力性能を両立できる倒立型移動体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inverted type mobile body which can make continuity of inversion control and output performance compatible can be provided by performing motor output restriction | limiting according to utilization environment.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る倒立型移動体１０は、倒立状態を維持しつつ搭乗者の重心移動に応じて、前後進、左右旋回、加減速などの走行を行うことができる小型軽量の同軸二輪車として構成されている。倒立型移動体１０は、車両本体１と、車両本体１に回転可能に連結された左右一対の車輪２Ｒ、２Ｌと、車両本体１に操作可能に設けられた操作ハンドル４と、車両本体１に設けられ搭乗者が搭乗可能な左右一対のステップ部６Ｒ、６Ｌと、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an inverted moving body according to an embodiment of the present invention. The inverted moving
操作ハンドル４は、これを前後方向に傾けることによって、倒立型移動体１０の前進又は後退操作が実行され、ロール方向（左右方向）へ傾けることによって、倒立型移動体１０の旋回操作が実行される操作部である。
By tilting the
車両本体１は、操作ハンドル４をロール方向へ回転自在に支持する。また、一対の車輪２Ｒ、２Ｌは、車両本体１の走行方向と直交する方向の両側において同軸上に配置されると共に当該車両本体１に回転自在に支持されている。
The vehicle body 1 supports the
車両本体１の上面には、操作ハンドル４の左右両側に一対のステップ部６Ｒ、６Ｌが設けられている。各ステップ部６Ｒ、６Ｌは、搭乗者が片足ずつ乗せて搭乗するステップである。
On the upper surface of the vehicle body 1, a pair of step portions 6 </ b> R and 6 </ b> L are provided on the left and right sides of the
車両本体１は、例えば、互いに平行をなして上下に配置された車体上部材及び車体下部材と、互いに平行をなして左右に配置されると共に車体上部材及び車体下部材と回動可能に連結された一対の側面部材と、を有する平行リンク機構として構成されている。なお、上述した倒立型移動体１０の構成は一例であり、これに限らず、例えば、操作ハンドル４を有しない構成でもよく、倒立状態を維持しつつ搭乗者の重心移動に応じて走行する任意の移動体に適用可能である。
The vehicle body 1 is, for example, a vehicle body upper member and a vehicle body lower member that are arranged vertically in parallel with each other, and are arranged on the left and right in parallel with each other and rotatably connected to the vehicle body upper member and the vehicle body lower member. A parallel link mechanism having a pair of side members. The above-described configuration of the inverted moving
図２は、本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態１に係る倒立型移動体１０は、左右一対の車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌと、制御装置５と、左右一対のステップセンサ７Ｒ、７Ｌと、角度検出センサ８と、バッテリー９と、左右一対の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌと、姿勢センサユニット１２と、左右一対の回転センサ１３Ｒ、１３Ｌと、を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a schematic system configuration of the inverted moving body according to the embodiment of the present invention. The inverted moving
各ステップセンサ７Ｒ、７Ｌは、例えば、各ステップ部６Ｒ、６Ｌに夫々設けられ、重量センサにより構成されている。各ステップセンサ７Ｒ、７Ｌは、各重量センサを用いて各ステップ部６Ｒ、６Ｌの夫々に搭乗者の足が乗っているか否かを検出し、足が乗っている場合に足検知信号を制御装置５に対して夫々供給する。
Each
車両本体１の各側面部材には、車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌが夫々取り付けられている。各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌは、各車輪２Ｒ、２Ｌを独立して回転駆動することができる。各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌは、例えば、車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌと、その各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア３２Ｒ、３２Ｌと、によって夫々構成することができる。各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌは、倒立型移動体１０が減速状態（制動状態）のとき回生電力を生成し出力する。各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌにより出力された回生電力は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌや制御装置５に設けられた内部抵抗などにより消費される。
Wheel drive units 3 </ b> R and 3 </ b> L are attached to the side members of the vehicle body 1, respectively. Each
車両本体１には、操作ハンドル４の操作量（回動量）を検出するための角度検出センサ８が取り付けられている。角度検出センサ８としては、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。
An
操作ハンドル４の基部には、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌ、制御装置５、その他の電子機器、電気装置等に対して電力を供給するバッテリー９が設けられている。バッテリー９には、例えば、小型軽量化されたリチウムイオンバッテリーが用いられている。
A
車両本体１の車体上部材には、一対の車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌ等を駆動する一対の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌが内蔵されている。また、車両本体１の車体下部材には、車両本体１や操作ハンドル４等の姿勢を検出してそれらの検出信号を出力する姿勢センサユニット１２と、一対の車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌ等を駆動制御するためのトルク指令信号（トルク情報の一具体例）を出力する制御装置５と、が設けられている。
A vehicle body upper member of the vehicle main body 1 includes a pair of
各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌには、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数、回転角速度、回転角加速度などの回転情報を検出する回転センサ１３Ｒ、１３Ｌが夫々設けられている。各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌは、第１検出手段の一具体例であり、検出した各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転情報を制御装置５に対して出力する。
The
制御装置５は、姿勢センサユニット１２からの検出信号、角度検出センサ８からの検出信号、各ステップセンサ７Ｒ、７Ｌから足検出信号、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌからの回転情報等に基づいて所定の演算処理を実行し、必要なトルク指令信号を各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌを介して各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対して出力する。また、制御装置５が、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌを制御することで、倒立型移動体１０は倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う。
The
制御装置５は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路５ａと、プログラムメモリ、データメモリ、その他のＲＡＭ、ＲＯＭ等を有する記憶装置５ｂと、を備えている。
The
制御装置５には、バッテリー９と一対の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌが接続されている。
各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌは、制御装置５から出力されるトルク指令信号に応じた駆動電流を各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに出力する。各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌは、各車輪２Ｒ、２Ｌの回転速度や回転方向等を独立して制御するもので、これらに各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌが個別に接続されている。
A
Each
姿勢センサユニット１２は、倒立型移動体１０の走行時における車両本体１の傾斜角度、傾斜角速度、傾斜角加速度など傾斜情報を検出する。姿勢センサユニット１２は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサなどから構成されている。搭乗者が操作ハンドル４を前方または後方に傾けると、各ステップ部６Ｒ、６Ｌが同方向に傾くことになるが、この姿勢センサユニット１２は、かかる傾斜に対応した傾斜情報を検出する。
The
制御装置５は、姿勢センサユニット１２によって検出された傾斜情報に応じて、操作ハンドル４の傾斜方向に倒立型移動体１０が移動するように、車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌを駆動制御する。このように搭乗者は、その重心移動により各ステップ部６Ｒ、６Ｌを傾斜させることで、倒立型移動体１０を前進又は後進させることができる。
The
ところで、倒立型移動体においては小型軽量化を図ることが重要となっており、とりわけ、バッテリーの小型軽量化が積極的に図られている。このような小型軽量化され限られた容量のバッテリーを用いて十分な駆動力を確保するためには、倒立型移動体の動作状態を網羅的に推定することが特に重要となる。これは、倒立型移動体の動作状態を網羅的に推定し、その推定した動作状態に応じて、バッテリー９の省力化に繋がる高精度な制御や警告を行うことが可能となるからである。これに対し、本実施の形態に係る制御装置５は、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定することができる。さらに、本実施の形態に係る制御装置５は倒立型移動体１０の利用環境に応じたモータ出力制限を行うことにより倒立制御の継続性と出力性能を両立できる。
By the way, it is important to reduce the size and weight of the inverted moving body, and in particular, the battery is actively reduced in size and weight. It is particularly important to comprehensively estimate the operating state of the inverted moving body in order to secure a sufficient driving force using such a small and light battery with a limited capacity. This is because it is possible to comprehensively estimate the operating state of the inverted moving body and perform highly accurate control and warning that lead to labor saving of the
図３は、本実施の形態に係る制御装置５の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る制御装置５は、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定する状態推定部５１と、上述した倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うための各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対するトルク情報を生成する倒立制御部５２と、利用環境情報を取得する情報取得部５３と、利用環境情報を評価する評価部５４と、を有している。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic system configuration of the
状態推定部５１は、推定手段の一具体例であり、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転情報と、倒立制御部５２により生成されたトルク情報と、予め設定された車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌの回転情報及びトルク情報と倒立型移動体１０の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定する。
The
状態推定部５１は、例えば、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転情報と、倒立制御部５２により生成されたトルク情報と、の座標位置（回転情報、トルク情報）が、マップ情報の２次元座標系に予め設定されたどの領域内にあるかを判定する。なお、マップ情報の２次元座標系には、倒立型移動体１０の動作状態に対応させた領域が詳細に設定されている。状態推定部５１は、その判定した領域に対応する動作状態を、倒立型移動体１０の現在の動作状態と推定する。これにより、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定でき、その推定した動作状態に応じて、バッテリー９の省力化に繋がる高精度な制御や警告を行うことができる。
In the
本実施の形態においては、回転情報として、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数を用いているが、これに限らず、例えば、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転角速度を用いてもよい。また、回転情報として、左右車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数の平均値を用いているが、何れか一方の各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数を代表値として用いてもよい。
In the present embodiment, as the rotation information, the rotation speeds of the
本実施の形態においては、トルク情報として、制御装置５の倒立制御部５２から各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌに出力されるトルク指令信号を用いているが、これに限らず、例えば、トルク指令信号に応じて各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌから各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに出力される駆動電流を用いてもよい。さらに、各車輪駆動モータ３Ｒ、３Ｌに駆動トルクを検出するトルクセンサを設け、このトルクセンサにより検出されたトルク値をトルク情報として用いてもよい。トルク情報として、各駆動回路１１Ｒ、１１Ｌに出力されるトルク指令信号の平均値を用いているが、何れか一方の駆動回路１１Ｒ、１１Ｌに出力されるトルク指令信号を代表値として用いてもよい。
In the present embodiment, the torque command signal output from the
マップ情報は、例えば、図４に示す如く、Ｘ軸を回転数とし、Ｙ軸をトルク指令信号とした２次元座標系として設定されている。さらに、この２次元座標系には、倒立型移動体１０の動作状態を示す領域が夫々設定されている。マップ情報は、例えば、記憶装置５ｂに予め記憶されており、状態推定部５１は、記憶装置５ｂからマップ情報を読出し、倒立型移動体１０の動作状態の推定を行う。ユーザは、記憶装置５ｂのマップ情報を入力装置などを介して任意に設定変更可能となっている。
For example, as shown in FIG. 4, the map information is set as a two-dimensional coordinate system in which the X axis is the rotational speed and the Y axis is the torque command signal. Further, in the two-dimensional coordinate system, regions indicating the operation state of the inverted moving
ここで、マップ情報に設定された各領域について詳細に説明する。マップ情報の２次元座標系において、第１及び第４象限の領域（回転数＞０）は倒立型移動体１０の前進動作状態を示している。第２及び第３象限の領域（回転数＜０）は、倒立型移動体１０の後進動作状態を示している。第１及び第３象限の領域は倒立型移動体１０の加速動作状態を示している。第２及び第４象限の領域は倒立型移動体１０の減速動作状態を示している。
Here, each area set in the map information will be described in detail. In the two-dimensional coordinate system of the map information, regions in the first and fourth quadrants (the number of rotations> 0) indicate the forward movement state of the inverted moving
さらに、第１象限内の領域（回転数＞０かつトルク指令信号＞０）は、倒立型移動体１０の前進方向の力行動作状態を示しており、第２象限内の領域（回転数＜０かつトルク指令信号＞０）は、倒立型移動体１０の後進方向の回生動作状態を示している。第３象限内の領域（回転数＜０かつトルク指令信号＜０）は、倒立型移動体１０の後進方向の力行動作状態を示しており、第４象限内の領域（回転数＞０かつトルク指令信号＜０）は、倒立型移動体１０の前進方向の回生動作状態を示している。
Further, the region in the first quadrant (the number of revolutions> 0 and the torque command signal> 0) indicates the powering operation state of the inverted
マップ情報の２次元座標系において、第１及び第３象限の各領域は、回転数が増加する従がってトルク指令信号が減少する、倒立型移動体１０のバッテリー電圧（電源電圧）の限界を示す第１限界線Ｌ１によって夫々制限されている。同様に第２及び第４象限の各領域も、回転数が増加する従がってトルク指令信号が増加する、倒立型移動体１０のバッテリー電圧の限界を示す第１限界線Ｌ１によって夫々制限されている。なお、上記第１限界線は一例であり、搭載されるバッテリー９の性能により決定される。
In the two-dimensional coordinate system of the map information, each of the first and third quadrants has a limit on the battery voltage (power supply voltage) of the inverted moving
各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌから出力される回生電力が内部抵抗などにより消費される場合は、上述の如く、第１乃至第４象限の各領域は第１限界線によって制限される。一方で、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌから出力される回生電力がバッテリー９に充電される場合、その回生充電によりバッテリー９の電圧が上昇する。したがって、回生動作状態を示す第２及び第４象限の各領域は、上記第１限界線に回生放電時の電圧上昇分を付加した第２限界線Ｌ２によって制限されていてもよい。これにより、バッテリー容量の限界近くまで使用ができ、バッテリー９の効率的な使用が可能となる。
When the regenerative electric power output from each
マップ情報の２次元座標系には、さらに詳細に、２次元座標系の原点を中心とした同心状の定常使用領域（第１領域）Ｓ１と、定常使用領域Ｓ１の外側に隣接した瞬時使用領域（第２領域）Ｓ２と、瞬時使用領域Ｓ２の外側に隣接した超瞬時使用領域（第３領域）Ｓ３と、が夫々設定されている。 More specifically, the two-dimensional coordinate system of the map information includes a concentric steady use region (first region) S1 centered on the origin of the two-dimensional coordinate system and an instantaneous use region adjacent to the outside of the steady use region S1. A (second area) S2 and a super instantaneous use area (third area) S3 adjacent to the outside of the instantaneous use area S2 are set.
定常使用領域Ｓ１は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌがその定常使用領域Ｓ１内の座標値（回転数、トルク指令信号）を第１所定時間以上（例えば、数分以上の比較的長い時間）継続して出力できる領域である。
In the steady use area S1, each
瞬時使用領域Ｓ２は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌがその瞬時使用領域Ｓ２内の座標値（回転数、トルク指令信号）を第１所定時間よりも短い第２所定時間（例えば、３〜５秒程度）だけ瞬間的に出力できる領域である。
In the instantaneous use area S2, each
超瞬時使用領域Ｓ３は、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌがその超瞬時使用領域Ｓ３内の座標値（回転数、トルク指令信号）を第２所定時間よりも短い第３所定時間（例えば、１秒以下）だけ瞬間的に出力できる領域である。なお、図４に示す定常使用領域Ｓ１、瞬時使用領域Ｓ２、及び超瞬時使用領域Ｓ３の形状は一例であり、これに限定されない。
定常使用領域Ｓ１は、さらに詳細に、第１及び第２象限内の第１巡航領域Ｓ１１と、第３及び第４象限内の第２巡航領域Ｓ１２と、で構成されている。
In the ultra-instantaneous use area S3, each
In more detail, the steady use area S1 includes a first cruise area S11 in the first and second quadrants and a second cruise area S12 in the third and fourth quadrants.
（１）巡航動作状態の推定
第１巡航領域Ｓ１１は、回転数の絶対値が第１所定値以下であり、かつトルク指令信号が第２所定値以下の正値となる領域である。状態推定部５１は、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第１巡航領域Ｓ１１内にあるかを判定する。
(1) Estimation of cruise operation state The first cruise region S11 is a region in which the absolute value of the rotational speed is not more than a first predetermined value and the torque command signal is a positive value not more than a second predetermined value. The
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第１巡航領域Ｓ１１内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、力行動作状態かつ前進方向の、倒立型移動体１０が平地又は登坂を巡航する平地・登坂巡航動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が第１巡航領域Ｓ１１内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、回生動作状態かつ後進方向の、倒立型移動体１０が降坂を巡航する降坂巡航動作状態と推定する。
In more detail, when the
（２）巡航動作状態の推定
第２巡航領域Ｓ１２は、回転数の絶対値が第１所定値以下であり、トルク指令信号の絶対値が第２所定値以下であり、かつトルク指令信号が負値となる領域である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第２巡航領域Ｓ１２内にあるかを判定する。
(2) Estimation of cruise operation state In the second cruise region S12, the absolute value of the rotational speed is not more than the first predetermined value, the absolute value of the torque command signal is not more than the second predetermined value, and the torque command signal is negative. This is a value area. Based on the number of rotations output from the
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第２巡航領域Ｓ１２内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、回生動作状態かつ前進方向の降坂巡航動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が第２巡航領域Ｓ１２内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、力行動作状態かつ後進方向の平地・登坂巡航動作状態と推定する。
定常使用領域Ｓ２は、さらに詳細に、第１及び第２象限内の加減速領域Ｓ２１と、第３及び第４象限内の加減速領域Ｓ２２と、で構成されている。
In more detail, the
Constant use area S2 is greater detail, the pressure decrease speed region S21 in the first and in the second quadrant, the acceleration or deceleration region S22 in the third and the fourth quadrant, in being configured.
（３）加減速動作状態の推定
加減速領域Ｓ２１は、回転数の絶対値が第１所定値より大きく且つトルク指令信号が第３所定値より小さい正値となる領域、および、回転数の絶対値が第１所定値以下であり且つトルク指令信号が第２所定値より大きく第３所定値よりも小さい正値となる領域、である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の加減速領域Ｓ２１内にあるかを判定する。
(3) the estimated pressure decrease speed region S21 in pressure decrease speed operating state, a region where the absolute value of the rotation speed is large and the torque command signal than the first predetermined value is less positive than the third predetermined value, and the rotational speed Is an area in which the absolute value is equal to or less than the first predetermined value and the torque command signal is a positive value greater than the second predetermined value and smaller than the third predetermined value. Based on the number of rotations output from the
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が加減速領域Ｓ２１内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、力行動作状態かつ前進方向の、倒立型移動体１０が加速する加速動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が加減速領域Ｓ２１内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、回生動作状態かつ後進方向の、倒立型移動体１０が減速する減速動作状態と推定する。
（４）加減速動作状態の推定
加減速領域Ｓ２２は、回転数の絶対値が第１所定値より大きく且つトルク指令信号の絶対値が第３所定値より小さい負値となる領域、および、回転数の絶対値が第１所定値以下であり且つトルク指令信号の絶対値が第２所定値より大きく第３所定値よりも小さい負値となる領域、である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の加減速領域Ｓ２２内にあるかを判定する。
(4) estimation of acceleration and deceleration operating states
Accelerated or decelerated region S22, a region where the absolute value of the rotational speed is the absolute value of the larger and the torque command signal than the first predetermined value is a negative value smaller than the third predetermined value, and the absolute value of the rotation speed is the first predetermined value And a region where the absolute value of the torque command signal is a negative value larger than the second predetermined value and smaller than the third predetermined value. Based on the number of rotations output from the
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が加減速領域Ｓ２２内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、回生動作状態かつ前進方向の減速動作状態と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が加減速領域Ｓ２２内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、力行動作状態かつ後進方向の加速動作状態と推定する。
超瞬時使用領域Ｓ３は、さらに詳細に、第１及び第２象限内の第１急動作領域Ｓ３１と、第３及び第４象限内の第２急動作領域Ｓ３２と、で構成されている。
The ultra-instantaneous use region S3 is configured in more detail by a first sudden operation region S31 in the first and second quadrants and a second sudden operation region S32 in the third and fourth quadrants.
（５）急加減動作状態の推定
第１急動作領域Ｓ３１は、トルク指令信号が第３所定値以上の正値となる領域である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第１急動作領域Ｓ３１内にあると判定したとき、倒立型移動体１０が段差を乗越える段差乗越え動作状態（又は急激に加速又は減速する急加減速動作状態）と推定する。
(5) Estimation of sudden acceleration / deceleration operation state The first sudden motion region S31 is a region where the torque command signal is a positive value equal to or greater than a third predetermined value. Based on the number of rotations output from the
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第１急動作領域Ｓ３１内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、力行動作状態かつ前進方向の段差乗越え動作状態（又は急加速動作状態）と推定する。一方、状態推定部５１は、上記座標値が第１急動作領域Ｓ３１内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、回生動作状態かつ後進方向の急減速動作状態と推定する。
More specifically, when the
（６）急加減速動作状態の推定
第２急動作領域Ｓ３２は、トルク指令信号が第３所定値以上の負値となる領域である。状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２により生成されたトルク指令信号と、に基づいて、その座標値（回転数、トルク指令信号）がマップ情報の２次元座標系の第２急動作領域Ｓ３２内にあるかを判定する。
(6) estimate the second quick operation region S32 in quick acceleration and deceleration operating state, a region where the torque command signal is a negative value of the third predetermined value or more. Based on the number of rotations output from the
状態推定部５１は、さらに詳細に、上記座標値が第２急動作領域Ｓ３２内にあり、かつ回転数が正値であると判定したとき、回生動作状態かつ前進方向の急減速動作状態と推定する。一方、。状態推定部５１は、上記座標値が第２急動作領域内にあり、かつ回転数が負値であると判定したとき、力行動作状態かつ後進方向の急加速動作状態（又は段差乗越え動作状態）と推定する。
In more detail, when the
情報取得部５３は、情報取得手段の一具体例であり、倒立型移動体１０の利用環境情報を取得する。利用環境情報は倒立型移動体１０の走行に影響する環境情報であり、例えば、搭乗者の関する情報である搭乗者情報、倒立型移動体１０周囲の気象情報、倒立型移動体１０に関する移動体情報、などが含まれる。
The
さらに、上記搭乗者情報には、例えば、搭乗者の年齢、性別、体重、身体的不具合、身長などの身体情報、搭乗者が倒立型移動体１０に搭乗した搭乗時間、走行距離、などが含まれる。情報取得部５３は、これら搭乗者情報を、例えば、入力装置などを介して予め入力された情報から取得することができる。
Further, the passenger information includes, for example, physical information such as age, gender, weight, physical defect, height, etc. of the passenger, boarding time when the passenger has boarded the inverted
上記気象情報には、例えば、倒立型移動体１０の外気温、外気湿度、天候など、が含まれる。上記移動体情報には、例えば、ピッチ角度変化量、移動速度変化量、車輪空気圧、バッテリー残量、バッテリー温度、搭乗者の重心位置、などが含まれる。情報取得部５３は、これら気象情報及び移動体情報を倒立型移動体１０に設けられたセンサ（バッテリー電圧計、温度計、角度検出センサ８、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌ、姿勢センサユニット１２、ステップセンサ７Ｒ、７Ｌなど）を用いることで取得することができる。情報取得部５３は、取得した利用環境情報を評価部５４に出力する。
The weather information includes, for example, the outside air temperature, the outside air humidity, the weather, and the like of the inverted
評価部５４は、評価手段の一具体例であり、情報取得部５３から出力された利用環境情報を評価する。評価部５４は、例えば、情報取得部５３からの利用環境情報と予め設定された所定基準値とを比較することで、その利用環境情報が良好、等価（標準状態）及び不良のいずれであるかを評価する。
The
より具体的には、評価部５４は、情報取得部５３からのバッテリー残量が第１所定基準値以上であるとき（バッテリー残量が十分であるとき）、バッテリー残量は良好であると評価する。一方、評価部５４は、情報取得部５３からのバッテリー残量が第２所定基準値以下であるとき（バッテリー残量が不十分であるとき）、バッテリー残量は不良であると評価する。評価部５４は、情報取得部５３からのバッテリー残量が第２所定基準値より大きくかつ第１所定基準値より小さいとき（バッテリー残量が標準状態（例えば、５０〜７０％程度）であるとき）、バッテリー残量は等価であると評価する。
More specifically, the
評価部５４は、情報取得部５３からの搭乗者の体重（以下、搭乗者体重）が第１所定基準値以上であるとき（搭乗者体重が通常より重いとき）、搭乗者体重が不良であると評価する。一方、評価部５４は、情報取得部５３からの搭乗者体重が第２所定基準値以下であるとき（搭乗者体重が通常より軽いとき）、搭乗者体重が良好であると評価する。評価部５４は、情報取得部５３からの搭乗者体重が第２所定基準値より大きくかつ第１所定基準値より小さいとき、搭乗者体重は等価であると評価する。
When the weight of the occupant from the information acquisition unit 53 (hereinafter referred to as occupant weight) is equal to or greater than the first predetermined reference value (when the occupant weight is heavier than normal), the
評価部５４は、情報取得部５３からのピッチ角度変化量が第１所定基準値以上であるとき（倒立型移動体１０が大きく振れて不安定であるとき）、ピッチ角度変化量が不良であると評価する。一方、評価部５４は、情報取得部５３からのピッチ角度変化量が第２所定基準値以下であるとき（倒立型移動体１０があまり振れず安定であるとき）、ピッチ角度変化量が良好であると評価する。評価部５４は、情報取得部５３からのピッチ角度変化量が第２所定基準値より大きくかつ第１所定基準値より小さいとき、ピッチ角度変化量は等価であると評価する。
なお、上記評価方法は一例であり、これに限らず、任意の評価方法を適用可能である。評価部５４は、利用環境情報の評価結果を状態推定部５１に出力する。
When the pitch angle change amount from the
In addition, the said evaluation method is an example, Not only this but arbitrary evaluation methods are applicable. The
状態推定部５１は、評価部５４から出力された評価結果に応じて、上述したマップ情報を変更する。状態推定部５１は、評価部５４から出力された評価結果に応じて、例えば、マップ情報の２次元座標系における第１及び第２限界線Ｌ２を初期設定値から増減させる。なお、初期設定値は、例えば、倒立型移動体１０を通常走行させる標準値が設定されている。
図４に示す如く、マップ情報の２次元座標系において、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数及びトルク指令値は、第１及び第２限界線Ｌ１、Ｌ２によってマップ領域内（斜線部内）に制限されている（モータ出力制限）。
例えば、マップ領域が拡大するように、第１象限の第１限界線Ｌ１を増加（上方へ平行移動）させ、第３象限の第１限界線Ｌ１を減少（下方へ平行移動）させ、第２象限の第２限界線Ｌ２を増加（上方へ平行移動）させ、及び／又は第４象限の第２限界線Ｌ２を減少（下方へ平行移動）させる。この場合、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数及びトルク指令値の絶対値は通常より大きな値をとることができ、モータ出力制限は緩和される。
一方で、マップ領域が縮小するように、第１象限の第１限界線Ｌ１を減少させ、第３象限の第１限界線Ｌ１を増加させ、第２象限の第２限界線Ｌ２を減少させ、及び／又は第４象限の第２限界線Ｌ２を増加させる。この場合、車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数及びトルク指令値の絶対値はより小さい値に制限され、モータ出力制限は通常より厳しくなる。本実施の形態によれば、利用環境情報の評価結果に応じてマップ情報の２次元座標系における第１及び第２限界線Ｌ１、Ｌ２を増減させることで、その利用環境に最適なマップ領域を設定できる。
The
As shown in FIG. 4, in the two-dimensional coordinate system of the map information, the rotational speeds and torque command values of the
For example, the first limit line L1 of the first quadrant is increased (translated upward), the first limit line L1 of the third quadrant is decreased (translated downward) so that the map area is enlarged, and the second The second limit line L2 in the quadrant is increased (translated upward) and / or the second limit line L2 in the fourth quadrant is decreased (translated downward). In this case, the absolute values of the rotational speeds and torque command values of the
On the other hand, the first limit line L1 of the first quadrant is decreased, the first limit line L1 of the third quadrant is increased, and the second limit line L2 of the second quadrant is decreased so that the map area is reduced. And / or increase the second limit line L2 of the fourth quadrant. In this case, the absolute values of the rotational speeds and torque command values of the
状態推定部５１は、例えば、評価部５４によりバッテリー残量が良好であると評価されたとき、マップ情報の２次元座標系におけるマップ領域が拡大するように、第１象限の第１限界線Ｌ１を増加させ、第３象限の第１限界線Ｌ１を減少させ、第２象限の第２限界線Ｌ２を増加させ、及び／又は第４象限の第２限界線Ｌ２を減少させる。これにより、バッテリー残量が十分あるとき、マップ領域を拡大しモータ出力制限を緩和することで、その出力性能を向上させることができる。
For example, when the
一方、状態推定部５１は、評価部５４によりバッテリー残量が不良であると評価されたとき、マップ情報の２次元座標系におけるマップ領域（図４の斜線部）が縮小するように、第１象限の第１限界線Ｌ１を減少させ、第３象限の第１限界線Ｌ１を増加させ、第２象限の第２限界線Ｌ２を減少させ、及び／又は第４象限の第２限界線Ｌ２を増加させる。これにより、バッテリー残量が不十分あるとき、マップ領域を縮小しモータ出力制限を厳しくすることで倒立制御の継続性を確実にする。以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置５は、バッテリー残量（利用環境）に応じたモータ出力制限を行うことにより、倒立制御の継続性と出力性能を両立できる。
On the other hand, when the
状態推定部５１は、評価部５４から出力された評価結果に応じて、マップ情報の変更量を変化させてもよい。状態推定部５１は、評価部５４から出力された評価結果と、利用環境情報と所定基準値との差分と、に基づいて、例えば、マップ情報の２次元座標系における第１及び第２限界線Ｌ１、Ｌ２の増減量を変更する。より具体的には、状態推定部５１は、利用環境情報と所定基準値との差分値が増加するに従がって、マップ情報の２次元座標系における第１及び第２限界線Ｌ１、Ｌ２の増減量を大きくする。
The
状態推定部５１は、評価部５４によりバッテリー残量が良好であると評価されたとき、バッテリー残量と第１所定基準値との差分が増加するに従がって、第１象限の第１限界線Ｌ１を増加させ、第３象限の第１限界線Ｌ１を減少させ、第２象限の第２限界線Ｌ２を増加させ、及び／又は第４象限の第２限界線Ｌ２を減少させてもよい。一方、状態推定部５１は、評価部５４によりバッテリー残量が不良であると評価されたとき、バッテリー残量と第２所定基準値との差分が増加するに従がって、第１象限の第１限界線Ｌ１を減少させ、第３象限の第１限界線Ｌ１を増加させ、第２象限の第２限界線Ｌ２を減少させ、及び／又は第４象限の第２限界線Ｌ２を増加させてもよい。なお、上記一例では、利用環境情報としてバッテリー残量を適用した場合について説明したが、他の利用環境情報についても上記同様にマップ情報の変更を行うものとする。
When the
状態推定部５１は、上述の如く、マップ情報を変更したときに、その変更した旨を搭乗者に報知してもよい。状態推定部５１は、例えば、スピーカ装置、表示装置、ライト装置、振動装置などの報知装置を用いて、上記マップ情報を変更した旨、及び／又は、その変更量をユーザに報知する。これにより、ユーザは、バッテリー残量などの利用環境に応じてモータ出力性能が変更されたこと、及び／又は、その出力性能がどの程度変化したか、を認識することができる。
As described above, when the map information is changed, the
制御装置５は、上述のように、状態推定部５１により網羅的に推定された倒立型移動体１０の動作状態に応じて、制御の切替や警告などを行う。例えば、制御装置５は、状態推定部５１により段差乗越え動作状態あるいは急減速動作状態と推定されたとき、警告装置（振動装置、スピーカ、警告灯など）を用いてユーザに対して警告を行う。また、制御装置５の倒立制御部５２は、状態推定部５１により急加速動作状態と推定されたとき、制御ゲインを減少させ、操作ハンドル４による操作感度を小さくする制御を行う。これにより、倒立型移動体１０の挙動を小さく抑えることができ安全性を向上させることができる。
As described above, the
図５は、本実施の形態に係る倒立型移動体の動作状態推定方法のフローを示す図である。各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌは、各車輪駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数を検出し、状態推定部５１に出力する。倒立制御部５２は、姿勢センサユニット１２からの検出信号、角度検出センサ８からの検出信号、各ステップセンサ７Ｒ、７Ｌから足検出信号、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌからの回転情報等に基づいて、トルク指令信号を生成し、状態推定部５１に出力する（ステップＳ１０１）。
FIG. 5 is a diagram showing a flow of the operation state estimation method for the inverted moving body according to the present embodiment. Each
情報取得部５３は、倒立型移動体１０の利用環境情報を取得し（ステップＳ１０２）、評価部５４に出力する。評価部５４は、情報取得部５３から出力された利用環境情報が良好、等価及び不良のいずれであるかを評価し（ステップＳ１０３）、評価結果を状態推定部５１に出力する。状態推定部５１は、評価部５４からの出力される評価結果に応じてマップ情報を変更する（ステップＳ１０４）。
The
状態推定部５１は、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、倒立制御部５２からの車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対するトルク指令信号と、記憶装置５ｂからのマップ情報と、に基づいて、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定する（ステップＳ１０５）。
The
状態推定部５１は、マップ情報の２次元座標系において、座標値（回転数、トルク指令信号）が力行動作状態の領域（第１及び第３象限）内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
The
状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が力行動作状態の領域内にないと判定したとき（ステップＳ１０６のＮＯ）、回生動作状態の領域内にあると判定する（ステップＳ１０７）。
When the
次に、状態推定部５１は、マップ情報の２次元座標系において、座標値（回転数、トルク指令信号）が超瞬時使用領域Ｓ３内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が超瞬時使用領域Ｓ３内にあると判定したとき（ステップＳ１０８のＹＥＳ）倒立型移動体１０が急減速動作状態と推定する（ステップＳ１０９）。
Next, the
状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が超瞬時使用領域Ｓ３内にないと判定したとき（ステップＳ１０８のＮＯ）、座標値（回転数、トルク指令信号）が瞬時使用領域Ｓ３内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が瞬時使用領域Ｓ２内にあると判定したとき（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、倒立型移動体１０が減速動作状態と推定する（ステップＳ１１１）。
When the
状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が瞬時使用領域Ｓ２内にないと判定したとき（ステップＳ１１０のＮＯ）、定常使用領域Ｓ１内にあると判定し（ステップＳ１１２）、倒立型移動体１０が降坂巡航動作状態と推定する（ステップＳ１１３）。
When the
状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が力行動作状態の領域内にあると判定したとき（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、その座標値（回転数、トルク指令信号）が超瞬時使用領域Ｓ３内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が超瞬時使用領域Ｓ３内にあると判定したとき（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、倒立型移動体１０が段差乗越え動作状態（又は急加速動作状態）と推定する（ステップＳ１１５）。
When the
状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が超瞬時使用領域Ｓ３内にないと判定したとき（ステップＳ１１４のＮＯ）、座標値（回転数、トルク指令信号）が瞬時使用領域Ｓ２内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が瞬時使用領域Ｓ２内にあると判定したとき（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、倒立型移動体１０が加速動作状態と推定する（ステップＳ１１７）。
When the
状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）が瞬時使用領域Ｓ２内にないと判定したとき（ステップＳ１１６のＮＯ）、定常使用領域Ｓ１内にあると判定し（ステップＳ１１８）、倒立型移動体１０が平地・登坂巡航動作状態と推定する（ステップＳ１１９）。
When the
なお、上記動作状態推定方法の処理フローは一例であり、これに限定されない。例えば、力行動作状態及び回生動作状態の領域の判定行った後に、超瞬時使用領域Ｓ３、瞬時使用領域Ｓ２、及び定常使用領域Ｓ１の判定を行っているが、超瞬時使用領域Ｓ３、瞬時使用領域Ｓ２、及び定常使用領域Ｓ１の判定を行った後、力行動作状態及び回生動作状態の領域の判定を行ってもよい。 In addition, the processing flow of the said operation state estimation method is an example, and is not limited to this. For example, after determining the regions of the power running operation state and the regenerative operation state, the super instantaneous use region S3, the instantaneous use region S2, and the steady use region S1 are determined. After performing the determination of S2 and the steady use region S1, the regions of the power running operation state and the regenerative operation state may be determined.
以上、本実施の形態に係る倒立型移動体１０によれば、各回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転情報と、車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対するトルク情報と、予め設定された車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌの回転情報及びトルク情報と倒立型移動体１０の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、倒立型移動体１０の動作状態を網羅的に推定できる。さらに、本実施の形態に係る倒立型移動体１０によれば、倒立型移動体１０の利用環境情報の評価結果に応じて、マップ情報を変更する。これにより、倒立型移動体１０の利用環境に応じたモータ出力制限を行うことにより、倒立制御の継続性と出力性能を両立できる。
As described above, according to the inverted moving
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。例えば、上記一実施の形態において、状態推定部５１は、現在の倒立型移動体１０の動作状態を推定しているが、これに限らず、所定時間経過後の将来の倒立型移動体１０の動作状態を推定してもよい。また、マップ情報は、必ず３つの領域を含んでいる必要はなく、少なくとも２つ以上の領域を含んでいればよい。尚、マップ情報での使用領域については、上記実施の形態において、直線を用いて区切られている形状であるが、曲線を用いて区切られる形状（同心円形状）であってもよい。さらに、各動作状態については、マップ情報にて予め設定された使用領域の大きさ、形状に応じて、適宜、推定内容を変更することも可能である。
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. For example, in the above-described embodiment, the
状態推定部５１は、回転センサ１３Ｒ、１３Ｌから出力される回転数と、各車輪駆動ユニット３Ｒ、３Ｌに対するトルク指令信号と、に基づいて、マップ情報の２次元座標系におけるその座標値（回転数、トルク指令信号）の軌跡を算出する。そして、状態推定部５１は、算出した軌跡に基づいて、所定時間経過後の座標値（回転数、トルク指令信号）を算出し、算出した座標値がどの領域内にあるかを判定する。状態推定部５１は、判定した領域に対応する動作状態を、所定時間経過後の将来の倒立型移動体１０の動作状態と推定する。
Based on the rotational speeds output from the
なお、状態推定部５１は、座標値（回転数、トルク指令信号）の軌跡に基づいて、例えば、所定時間前の軌跡の近似線の関係式を算出し、この算出した近似関係式を用いて所定時間経過後の座標値（回転数、トルク指令信号）を算出してもよく、任意の算出方法が適用可能である。上述の如く、所定時間経過後の将来の倒立型移動体１０の動作状態と推定することで、より早いタイミングで制御の切替や警告などを行うことができ、安全性の向上に繋がる。
Note that the
また、本発明は、例えば、図５に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。 In addition, the present invention can also realize, for example, the processing shown in FIG. 5 by causing the CPU to execute a computer program.
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
１ 車両本体
２Ｒ、２Ｌ 車輪
３Ｒ、３Ｌ 車輪駆動ユニット
４ 操作ハンドル
５ 制御装置
１０ 倒立型移動体
５１ 状態推定部
５２ 倒立制御部
５３ 情報取得部
５４ 評価部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle
Claims (1)
前記モータの回転情報を検出する第１検出手段と、
前記モータのトルク情報を検出する第２検出手段と、
前記第１及び第２検出手段により検出された前記モータの回転情報及びトルク情報と、予め設定された前記モータの回転情報及びトルク情報の値と前記倒立型移動体の動作状態との所定関係を示すマップ情報と、に基づいて、前記倒立型移動体の動作状態を推定する推定手段と、
当該倒立型移動体の利用環境情報を取得する情報取得手段と、
を備え、
前記推定手段は、前記情報取得手段により取得された利用環境情報に応じて、前記マップ情報を変更し、
前記マップ情報を示す座標系において、前記倒立型移動体の動作状態を示す領域が夫々設定されており、
前記領域は、
前記座標系の原点を中心として同心状に設定された領域であって前記モータがその領域内の前記回転情報及びトルク情報を第１所定時間以上継続して出力する第１領域と、
該第１領域の外側に設定され前記モータがその領域内の前記回転情報及びトルク情報を前記第１所定時間よりも短い第２所定時間だけ出力する第２領域と、
該第２領域の外側に設定され前記モータがその領域内の前記回転情報及びトルク情報を前記第２所定時間よりも短い第３所定時間だけ出力する第３領域と、を含む、
ことを特徴とする倒立型移動体。 An inverted moving body that travels by driving a motor while maintaining an inverted state,
First detection means for detecting rotation information of the motor;
Second detection means for detecting torque information of the motor;
A predetermined relationship between the rotation information and torque information of the motor detected by the first and second detection means, a preset value of rotation information and torque information of the motor, and an operating state of the inverted moving body. Estimation means for estimating an operating state of the inverted moving body based on map information shown;
Information acquisition means for acquiring usage environment information of the inverted mobile body;
With
It said estimating means, according to the acquired usage environment information by the information acquisition means, to change the map information,
In the coordinate system indicating the map information, areas indicating the operation state of the inverted moving body are respectively set.
The region is
A first region that is concentrically set around the origin of the coordinate system and in which the motor continuously outputs the rotation information and torque information in the region for a first predetermined time period;
A second region that is set outside the first region and in which the motor outputs the rotation information and torque information within the region for a second predetermined time shorter than the first predetermined time;
A third region that is set outside the second region and in which the motor outputs the rotation information and torque information within the region for a third predetermined time shorter than the second predetermined time ,
An inverted moving body characterized by that.
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