JP6371840B2 - 平衡車制御方法および制御装置 - Google Patents

平衡車制御方法および制御装置 Download PDF

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Description

本開示は、自動制御分野に関し、特に、平衡車制御方法および装置に関する。
平衡車は、電動セグウェイとも称し、現在新興している短距離交通手段の１つである。
平衡車は、内部の駆動モータの駆動によって前進または後退するものである。平衡車の前方に障害物が存在する場合、運転者が転んでしまう恐れがある。
関連技術に存在する問題を克服すべく、本開示は、平衡車制御方法および装置を提供する。前記技術案は、以下の通りである。
本開示の実施例の第１の態様によれば、平衡車制御方法を提供する。当該方法は、
平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するステップと、
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御するステップと、を含む。
好適な実施例では、当該種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、
当該方法は、
障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を引き続き前進させるステップをさらに含む。
好適な実施例では、平衡車の前方の障害物の種類を識別するステップは、
距離測定ユニットにより平衡車の前方の障害物の高さを測定するステップと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するステップと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含む。
好適な実施例では、平衡車の前方の障害物の種類を識別するステップは、
画像採集ユニットにより平衡車の前方の画像フレームを採集するステップと、
画像フレームにおける障害物を識別するステップと、
識別された障害物の高さを算出するステップと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するステップと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含む。
好適な実施例では、当該方法は、
障害物と平衡車との間の距離を測定するステップと、
距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出するステップと、
距離が所定の距離よりも小さければ、平衡車が減速するように制御するステップを実行するステップと、をさらに含む。
好適な実施例では、当該方法は、
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、所定の方式で障害物注意を促すステップと、をさらに含み、
所定の方式は、注意音を発生すること、平衡車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
好適な実施例では、当該方法は、
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断するステップと、
平衡車の前方に迂回路線がある場合、平衡車が迂回路線に沿って進行するように制御するステップと、をさらに含み、
平衡車の前方に迂回路線がない場合、平衡車が減速するように制御するステップを実行する。
本開示の実施例の第２の態様によれば、平衡車制御装置を提供する。当該装置は、
平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するように構成される識別モジュールと、
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御するように構成される第１の制御モジュールと、を備える。
好適な実施例では、当該種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、
装置は、
障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を引き続き前進させるように構成される第２の制御モジュールをさらに備える。
好適な実施例では、識別モジュールは、
距離測定ユニットにより平衡車の前方の障害物の高さを測定するように構成される第１の測定サブモジュールと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するように構成される第１の検出サブモジュールと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きいとき、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される第１の識別サブモジュールと、を備える。
好適な実施例では、識別モジュールは、
画像採集ユニットにより平衡車の前方の画像フレームを採集するように構成される採集サブモジュールと、
画像フレームにおける障害物を識別するように構成される第２の識別サブモジュールと、
識別された障害物の高さを算出するように構成される算出サブモジュールと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するように構成される第２の検出サブモジュールと、
障害物の高さが所定の閾値よりも大きいとき、障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される第３の識別サブモジュールと、を備える。
好適な実施例では、第１の制御モジュールは、
障害物と平衡車との距離を測定するように構成される第２の測定サブモジュールと、
距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出するように構成される第３の検出サブモジュールと、
距離が所定の距離よりも小さいとき、平衡車が減速するように制御することを実行するように構成される第１の実行サブモジュールと、をさらに備える。
好適な実施例では、第１の制御モジュールは、
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、所定の方式で障害物注意を促すように構成される注意サブモジュールをさらに備え、
所定の方式は、注意音を発生すること、平衡車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
好適な実施例では、当該装置は、
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断するように構成される判断サブモジュールと、
平衡車の前方に迂回路線がある場合、平衡車が迂回路線に沿って進行するように制御するように構成される第３の制御サブモジュールと、をさらに備え、
第１の制御モジュールは、さらに、平衡車の前方に迂回路線がない場合、平衡車が減速するように制御することを実行するように構成される。
本開示の第３の態様によれば、平衡車を提供する。当該平衡車は、
制御チップと、
制御チップの実行可能な指令を記憶するためのメモリと、を備え、
制御チップは、
平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別し、
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御するように構成される。
本開示の実施例に供される技術案は、以下の格別な作用効果を奏することができる。
平衡車の前方の障害物の種類を識別し、障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御することで、平衡車の前方に通り抜けられない障害物がある場合に運転者が転びやすいという問題を解決し、平衡車が障害物を自動的に識別可能であるとともに、障害物が乗り越えできない障害物である場合において障害物と急速に衝突することによる転落が最大限に回避される。
以上の一般的な記述および後述する詳細な説明は、例示的なものであり、本開示を制限するためのものでないことは、理解されるべきである。
ここでの図面は、明細書を構成する一部として見なされ、本開示に適した実施例を示し、かつ、明細書の文字記載とともに本開示の仕組みを解釈するために用いられる。
一部の実施例による平衡車制御方法に関わる実施環境を示す模式図である。 一実施例による平衡車制御方法を示すフローチャートである。 一実施例による平衡車制御方法を示すフローチャートである。 一実施例による距離測定ユニットが障害物を識別する実施効果図である。 一実施例による前方に迂回路線があるかどうかを判断する実施効果図である。 一実施例による平衡車制御方法を示すフローチャートである。 一実施例による画像フレームにおける障害物を識別する実施効果図である。 一実施例による平衡車制御装置を示すブロック図である。 別の実施例による平衡車制御装置を示すブロック図である。 一実施例による平衡車を示すブロック図である。
次に、実施例を詳細に説明し、例示が図に示されている。以下の記述が図に係る場合、別途にて示さない限り、異なる図面における同じ符号は、同じまたは類似する要素を示す。以下の実施例に記述される実施形態は、本発明と一致する全ての実施形態を代表するとは限らない。逆に、それらは、添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の一部の態様と一致する装置および方法の例に過ぎない。
図１は、本発明の一実施例による平衡車制御方法に係る実施環境を示す模式図である。図１に示すように、当該実施環境は一台の二輪平衡車であってもよく、当該平衡車は、２つの並行する車輪１１０，１２０、２つの並行する車輪上方に対応する車輪ケース１５０，１６０、操舵制御ユニット１３０、荷重ペダル１４０、および障害物識別ユニット１７０，１８０を備える。
操舵制御ユニット１３０は、荷重ペダル１４０に接続され、二輪平衡車の操舵を制御することができる。当該操舵制御ユニット１３０は、手動制御によって実現されてもよいし、足動制御によって実現されてもよく、本実施例は、これについて限定しない。
障害物識別ユニット１７０,１８０は、二輪平衡車の前進方向の障害物を識別するためのものである。障害物識別ユニット１７０，１８０は、物体の大きさ及び距離を識別する能力を有する任意の距離測定ユニット、例えば、赤外線センシング装置、超音波センシング装置、レーザ距離測定装置などであってもよい。障害物識別ユニット１７０，１８０は、画像撮像能力を有する任意の画像採集ユニット、例えば、カメラであってもよい。
図１において、障害物識別ユニット１７０は、単に例示的に車輪ケース１５０の位置１に設けられているものに過ぎず、障害物識別ユニット１８０は、単に例示的に車輪ケース１６０の位置２に設けられているものに過ぎない。障害物識別ユニット１７０，１８０はさらに、当業者が予見できる平衡車の任意の可能な部位に設けられてもよく、例えば、荷重ペダル１４０と操舵制御ユニット１３０とが繋がる位置に設けられ、左車輪の左前斜め方向の位置、右車輪の右前斜め方向の位置等を検知してもよい。また、障害物識別ユニット１７０，１８０の数についても、本実施例では単に例示的に２つとして示されたが、その数が少なくとも１つである。本実施例は、これについて限定しない。障害物識別ユニット１７０，１８０は、さらに、直立方向に運動する能力、または、上、下、左、右の四方向へ回転する能力を有しても良い。
なお、二輪平衡車はさらに、他の部品、例えば、制御チップ、メモリ、駆動モータなど（図示せず）を備えてもよい。制御チップを駆動モータ、上記操舵制御ユニット１３０、障害物識別ユニット１７０，１８０にそれぞれ接続し、かつ、メモリに記憶されている実行可能な指令に基づいて、二輪平衡車の前進、後退、停止及び操舵を制御するが、本発明の実施例は、この部分の内容を詳しく記述しない。
さらに補足説明すべきことは、上記二輪平衡車が単なる本開示の実施例に供される平衡車制御方法に関わる実施環境の模式的な説明であり、本開示の平衡車制御方法が二輪平衡車に用いられても良いし、二輪平衡車と同じあるいは類似するほかの平衡車、例えば、一輪平衡車に用いられてもよい。本開示の実施例は、それについて限定せず、その実施環境も一々示さない。
図２は、一実施例による平衡車制御方法を示すフローチャートである。図２に示すように、当該平衡車の方法は、図１に示す平衡車に適用され、以下のステップを含む。
ステップ２０２では、平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別する。
好ましくは、制御チップは、障害物識別ユニットによりいずれかの車輪の前方の障害物の種類を識別する。
好ましくは、当該障害物識別ユニットは、距離測定ユニット、及び／又は、画像採集ユニットを備える。
ステップ２０４では、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、当該平衡車が減速するように制御する。
このように、本実施例に供される平衡車制御方法では、平衡車の前方の障害物の種類を識別し、障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御することで、平衡車の前方に乗り越えられない障害物がある場合に運転者が転びやすいという問題を解決し、平衡車が障害物を自動的に識別可能であるとともに、障害物が乗り越えできない障害物である場合において障害物と急速に衝突することによる転落が最大限に回避される。
好ましくは、ステップ２０２での平衡車の前方の障害物の種類を識別する実現形態は、下記の２種を含むが、それらに限定されない。
第１種の形態として、距離測定ユニットにより障害物の種類を識別する。図３に示す実施例で後述する。
第２種の形態として、画像採集ユニットにより障害物の種類を識別する。図５に示す実施例で後述する。
図３は、別の実施例による平衡車制御方法を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施例は、当該平衡車制御方法を図１に示す二輪平衡車に用いることを例として説明する。当該平衡車制御方法は、以下のステップを含む。
ステップ３０１では、距離測定ユニットにより当該平衡車の前方の障害物の高さを測定する。
平衡車の制御チップは、距離測定ユニットが所定の時間間隔おきに外部へ検知信号を発信するように制御し、当該検知信号は、レーザ、赤外線、超音波などであってもよい。検知信号は障害物にあたると、反射信号を戻す。よって、距離測定ユニットが反射信号を受信したことは、前方に障害物が存在することを意味する。一般的に、当該障害物の高さは、距離測定ユニットの所在する高さ以上である。
例えば、平衡車の車輪ケースに取り付けられている距離測定ユニットは、地面から５ｃｍの位置にある。検知信号の反射信号を受信したことは、当該平衡車の前方には高さが少なくとも５ｃｍの障害物が存在することを意味し、反射信号を受信していないことは、当該車輪前方には高さが５ｃｍを超える障害物が存在しないことを意味する。
好ましくは、図４Ａに示すように、距離測定ユニット３０は、平衡車上で直立方向に沿って上下移動する能力を有する。距離測定ユニット３０は、直立方向における異なる位置で検知信号を送信することができる。好ましくは、距離測定ユニット３０は、地面からｈ０の高さで検知信号を１回送信し、反射信号を受信した後でｈ１上がって検知信号を再度送信し、さらに反射信号を受信した後でｈ２上がって検知信号を再度送信する。このプロセスを繰り返し、最終的に地面からの高さがｈ１+ｈ２+…+ｈｎになって、反射信号を受信していないため、障害物３２の頂端と検知できる。その際、当該障害物３２の高さをｈ１+ｈ２+…+ｈｎとして測定により取得する。
説明すべきことは、本開示の実施例が距離測定ユニットにより障害物の高さを測定する実現形態について限定しない。例えば、平衡車は、さらに、異なる位置に複数の距離測定ユニットを設けて、複数の距離測定ユニットのうちの各距離測定ユニットが検知信号の反射信号を受信したかどうかに基づいて、障害物の高さを測定してもよい。
ステップ３０２では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出する。
好ましくは、当該所定の閾値は、平衡車が乗り越える障害物の最大高さである。当該所定の閾値は、タイヤの高さの１/ｘまたは他の数値であってもよい。本実施例は、それについて限定しない。
当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、ステップ３０３に進行する。
当該障害物の高さが所定の閾値よりも小さければ、ステップ３０４に進行する。
ステップ３０３では、当該障害物の高さが当該所定の閾値よりも大きいとき、当該障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別する。
障害物の種類が乗り越えられない障害物であるとき、ステップ３０５に進行する。
ステップ３０４では、障害物の高さが当該所定の閾値よりも小さくない場合、当該障害物の種類を乗り越えられる障害物として識別する。
障害物の種類が乗り越えられる障害物であるとき、ステップ３１１に進行する。
ステップ３０５では、当該平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断する。
本ステップは、以下の２種の実現形態を含むが、それらに限定されない。
１、平衡車の左前斜め方向または右前斜め方向に設けられた距離測定ユニットにより、前進方向の左右両側に迂回路線があるかどうかを判断する。
好ましくは、左前斜め方向が真前方向から左へ第１の角度をなす方向であり、右前斜め方向は、真前方向から右へ第２の角度をなす方向である。当該距離測定ユニットを介して左前斜め方向または右前斜め方向に障害物があるかどうかを判断し、障害物がなければ、迂回路線が存在する。
例えば、平衡車上に、左側車輪の左前斜め方向を検知するための距離測定ユニット３４と、右側車輪の右前斜め方向を検知するための距離測定ユニット３６とが、図４Ｂに示すように、設けられている。
真前方を検知するための距離測定ユニットが検知信号の反射信号を受信し、且つ距離測定ユニット３４も検知信号の反射信号を受信したが、距離測定ユニット３６が反射信号を受信していないことは、右前方向に迂回路線があることを意味する。
同様に、真前方を検知するための距離測定ユニットが検知信号の反射信号を受信し、且つ距離測定ユニット３６も検知信号の反射信号を受信したが、距離測定ユニット３４が反射信号を受信していないことは、左前方向に迂回路線があることを意味する。
２、水平方向の回転能力を有する距離測定ユニットにより、前進方向の左右両側に迂回路線があるかどうかを判断する。
つまり、当該距離測定ユニットが左へ旋回する能力、もしくは、右へ旋回する能力を有し、または、左と右の両者へ旋回する能力を有する。そして、当該距離測定ユニットを介して左前斜め方向あるいは右前斜め方向に障害物があるかどうかを判断し、障害物がなければ、迂回路線が存在する。
迂回路線があれば、ステップ３０６に進行し、迂回路線がなければ、ステップ３０７に進行する。
ステップ３０６では、当該平衡車の前方に当該迂回路線がある場合、当該平衡車が当該迂回路線に沿って進行するように制御する。
当該平衡車の前方に当該迂回路線がある場合、制御チップは、当該平衡車が当該迂回路線に沿って進行するように制御する。
ステップ３０７では、当該障害物と当該平衡車との距離を測定する。
好ましくは、制御チップは、距離測定ユニットを介して、いずれかの車輪の前方の障害物と平衡車との間の距離を測定する。例えば、制御チップは、検知信号の発信時刻から反射信号の受信時刻に基づいて、平衡車の進行速度を結合して計算して当該距離を取得する。本実施例は、それについて限定しない。
ステップ３０８では、当該距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出する。
制御チップは、障害物と平衡車との間の距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出する。
好ましくは、当該所定の距離は、平衡車が旋回するときに必要とされる最大距離である。所定の距離は、タイヤの直径のｘ倍、または他の数値であってもよい。本実施例は、それについて限定しない。
好ましくは、当該所定の距離と平衡車の現在車速とが正比例関係を呈し、現在車速が速いほど、当該所定の距離が大きくなり、現在車速が遅いほど、当該所定の距離が小さくなる。
当該距離が所定の距離よりも小さければ、ステップ３０９に進行し、当該距離が所定の距離よりも大きければ、ステップ３１０に進行する。
ステップ３０９では、当該距離が当該所定の距離よりも小さければ、当該平衡車が減速するように制御し、所定の方式で障害物注意を促す。
当該距離が所定の距離より小さければ、制御チップは、平衡車が停止するまで、当該平衡車が減速するように制御する。通常、制御チップは、平衡車が減速して障害物の前に停止するように制御するが、平衡車が停止前の減速中において障害物と衝突する場合もある。
好ましくは、制御チップは、所定の方式で障害物注意を促す。ただし、所定の方式は、注意音を発生すること、平衡車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
例えば、平衡車の前方に乗り越えられない障害物が存在すると識別し、かつ、乗り越えられない障害物と平衡車が所定の距離に達したとき、平衡車は、「ぶー、ぶー、ぶー」の注意音を発する。
ステップ３１０では、当該距離が当該所定の距離よりも小さければ、当該平衡車が継続して前進するように制御する。
ステップ３１１では、当該障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、当該平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を引き続き前進させる。
当該障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、制御チップは、駆動モータが平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を前進させるように制御する。
なお、上記ステップ３０５、ステップ３０７、ステップ３１０の前後順番が上記順番に限られず、本実施例は、それについて限定しない。
このように、本実施例に供される平衡車制御方法では、平衡車の前方の障害物の種類を識別し、障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御することで、平衡車の前方に乗り越えられない障害物がある場合に運転者が転びやすいという問題を解決し、平衡車が障害物を自動的に識別可能であるとともに、障害物が乗り越えできない障害物である場合において障害物と急速に衝突することによる転落が最大限に回避される。
本実施例に供される平衡車制御方法では、距離測定ユニットにより障害物の高さおよび距離を測定し、さらに平衡車が障害物の種類を識別できるようにして、当該障害物と平衡車との間の距離に基づいて減速回避を行う。
本実施例に供される平衡車制御方法では、さらに、平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断し、迂回路線がある場合、当該平衡車が当該迂回路線に沿って走行するように自動制御することで、平衡車と障害物が衝突することが回避されるとともに、平衡車の正常進行にも影響しない。
図５は、一実施例による平衡車制御方法を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施例は、当該平衡車制御方法を図１に示す実施環境に適用することを例として説明する。当該方法は、以下のステップを含む。
ステップ５０１では、画像採集ユニットにより平衡車の前方の画像フレームを採集する。
画像採集ユニットは、平衡車の２つの車輪ケースに取り付けられてもよいし、荷重ペダルと操舵制御ユニットとが繋がる部分に取り付けられてもよい。
制御チップは、画像採集ユニットが平衡車の前方の画像を採集するように制御し、連続する１フレームの画像フレームを形成する。
ステップ５０２では、当該画像フレームにおける障害物を識別する。
大地及び地面にある他の物体色の区別が十分に明らかであるため、画像フレームにおける画素の変化に応じて、画像フレームにおける地面及び他の物体を特定することができる。
好ましくは、図６に示すように、制御チップは、画像採集ユニットにより採集された画像フレーム６０を取得した後、画像フレーム６０を色差で二値化処理して第１の領域６２及び第２の領域６４を取得し、第１の領域６２と第２の領域６４との交差箇所には、道路線６６が形成される。制御チップは、当該道路線６６に突起６８が存在するか否かを検出する。当該道路線６６に突起６８が存在すれば、制御チップは当該突起６８を障害物として識別する。
ステップ５０３では、識別された当該障害物の高さを算出する。
第１種の可能な実現形態としては、制御チップは、画像フレームにおける当該障害物の高さ及び所定の縮尺に基づいて当該障害物の高さを算出する。例えば、所定の縮尺が１:３であり、画像フレームにおける当該障害物の高さが１センチメートルであるとき、算出された当該障害物の高さは、３センチメートルである。当該障害物から平衡車までの距離が近ければ近付けるほど、算出された当該障害物の高さも近くなる。
第２種の可能な実現形態としては、平衡車に距離測定ユニットがさらに設けられ、当該距離測定ユニットは、当該障害物と平衡車との間の距離を測定することができ、制御チップは、先ず、当該距離に対応する縮尺を検索し、それから、画像フレームにおける当該障害物の高さと当該距離に対応する縮尺に基づいて、当該障害物の高さを算出する。例えば、当該距離に対応する縮尺が１:５であり、画像フレームにおける当該障害物の高さが１センチメートルであるとき、算出された当該障害物の高さは、５センチメートルである。
第３の可能な実現形態としては、画像採集ユニットが２つあれば、制御チップは、２つの画像採集ユニットにより採集された２フレームの画像フレームにおける突起（すなわち、障害物）および両眼イメージング原理に基づいて、当該障害物の実際の高さを算出することができる。
説明すべきことは、本実施例は、制御チップが当該障害物の高さを算出する方式について限定しない。
ステップ５０４では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出する。
制御チップは、算出された障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出する。
好ましくは、当該所定の閾値は、平衡車が乗り越え出来る障害物の最大高さである。
当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、ステップ５０５に進行する。
当該障害物の高さが所定の閾値よりも小さければ、ステップ５０６に進行する。
ステップ５０５では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、当該障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別する。
障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、ステップ５０７に進行する。
ステップ５０６では、当該障害物の高さが所定の閾値よりも小さければ、当該障害物の種類を乗り越えられる障害物として識別する。
障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、ステップ５１３に進行する。
ステップ５０７では、障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、当該平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断する。
本ステップは、以下の３種の実現形態を含むが、それらに限定されない。
１、画像採集ユニットによって採集された画像フレームに基づいて、前進方向の左右両側に迂回路線があるかどうかを判断する。
ステップ５０１と類似する処理により、制御チップは、画像採集ユニットによって採集された画像フレームに基づいて、左前斜め方向あるいは右前斜め方向に障害物があるかどうかを判断する。障害物がなければ、迂回路線が存在する。
好ましくは、左前斜め方向は、真前方向から左へ第１の角度をなす方向であり、右前斜め方向は、真前方向から右へ第２の角度をなす方向である。
２、平衡車の左前斜め方向あるいは右前斜め方向に設けられた距離測定ユニットにより、前進方向の左右両側に迂回路線があるかどうかを判断する。
制御チップは、当該距離測定ユニットにより、左前斜め方向あるいは右前斜め方向に障害物があるかどうかを判断する。障害物がなければ、迂回路線が存在する。
３、水平方向の回転能力を有する距離測定ユニットにより、前進方向の左右両側に迂回路線があるかどうかを判断する。
つまり、当該距離測定ユニットが左へ旋回する能力、もしくは、右へ旋回する能力を有し、または、左と右の両者へ旋回する能力を有する。そして、制御チップは、当該距離測定ユニットを介して左前斜め方向あるいは右前斜め方向に障害物があるかどうかを判断し、障害物がなければ、迂回路線が存在する。
迂回路線があれば、ステップ５０８に進行し、迂回路線がなければ、ステップ５０９に進行する。
ステップ５０８では、当該平衡車の前方に当該迂回路線がある場合、当該平衡車が当該迂回路線に沿って進行するように制御する。
当該平衡車の前方に当該迂回路線がある場合、制御チップは、当該平衡車が当該迂回路線に沿って進行するように制御する。
ステップ５０９では、当該障害物と当該平衡車との距離を測定する。
好ましくは、制御チップは、距離測定ユニットを介して、いずれかの車輪の前方の障害物と平衡車との間の距離を測定する。例えば、制御チップは、検知信号の発信時刻から反射信号の受信時刻に基づいて、平衡車の進行速度を結合して当該距離を計算により取得する。本実施例は、それについて限定しない。
ステップ５１０では、当該距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出する。
制御チップは、障害物と平衡車との間の距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出する。
好ましくは、当該所定の距離は、平衡車が旋回するときに必要とされる最大距離である。所定の距離は、タイヤの直径のｘ倍、または他の数値であってもよい。本実施例は、それについて限定しない。
好ましくは、当該所定の距離と平衡車の現在車速とが正比例関係を呈し、現在車速が速いほど、当該所定の距離が大きくなり、現在車速が遅いほど、当該所定の距離が小さくなる。
当該距離が所定の距離よりも小さければ、ステップ５１１に進行し、当該距離が所定の距離よりも大きければ、ステップ５１２に進行する。
ステップ５１１では、当該距離が当該所定の距離よりも小さければ、当該平衡車が減速するように制御し、所定の方式で障害物注意を促す。
当該距離が所定の距離より小さければ、制御チップは、平衡車が停止するまで、当該平衡車が減速するように制御する。通常、制御チップは、平衡車が減速して障害物の前に停止するように制御するが、平衡車が停止前の減速中において障害物と衝突する場合もある。
好ましくは、制御チップは、さらに、所定の方式で障害物注意を促す。ただし、所定の方式は、注意音を発生すること、平衡車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
例えば、平衡車の前方に乗り越えられない障害物が存在すると識別し、かつ、乗り越えられない障害物と平衡車とが所定の距離に達したとき、平衡車は、「ぶー、ぶー、ぶー」の注意音を発する。
ステップ５１２では、当該距離が当該所定の距離よりも小さければ、当該平衡車が継続して前進するように制御する。
ステップ５１３では、当該障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、当該平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を引き続き前進させる。
当該障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、制御チップは、駆動モータが平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を前進させるように制御する。
このように、本実施例に供される平衡車制御方法では、平衡車の前方の障害物の種類を識別し、障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御することで、平衡車の前方に乗り越えられない障害物がある場合に運転者が転びやすいという問題を解決し、平衡車が障害物を自動的に識別可能であるとともに、障害物が乗り越えできない障害物である場合において障害物と急速に衝突することによる転落が最大限に回避される。
本実施例に供される平衡車制御方法では、画像採集ユニットにより障害物の高さおよび距離を測定し、さらに平衡車が障害物の種類を識別できるようにして、当該障害物と平衡車との間の距離に基づいて減速回避を行う。
本実施例に供される平衡車制御方法では、さらに、平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断し、迂回路線がある場合、当該平衡車が当該迂回路線に沿って走行するように自動制御することで、平衡車と障害物が衝突することが回避されるとともに、平衡車の正常進行にも影響しない。
下記は、本開示の方法実施例を実行するための本開示の装置実施例である。本開示の装置実施例で開示されていない詳細は、本開示の方法実施例を参照すればよい。
図７は、一実施例による平衡車制御装置を示すブロック図である。図７に示すように、当該平衡車制御装置は、ソフトウェア、ハードウェア、または両者の組み合わせで平衡車の全部あるいは一部として構成されてもよい。当該平衡車制御装置は、識別モジュール７１０および第１の制御モジュール７２０を備えるが、それに限定されない。
当該識別モジュール７１０は、当該平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するように構成される。
当該第１の制御モジュール７２０は、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、当該平衡車が減速するように制御するように構成される。
このように、本実施例に供される平衡車制御装置では、平衡車の前方の障害物の種類を識別し、障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御することで、平衡車の前方に乗り越えられない障害物がある場合に運転者が転びやすいという問題を解決し、平衡車が障害物を自動的に識別可能であるとともに、障害物が乗り越えできない障害物である場合において障害物と急速に衝突することによる転落が最大限に回避される。
図８は、別の実施例による平衡車制御装置を示すブロック図である。図８に示すように、当該平衡車制御装置は、ソフトウェア、ハードウェア、または両者の組み合わせで平衡車の全部あるいは一部として構成されてもよい。当該平衡車制御装置は、識別モジュール８１０および第１の制御モジュール８２０を備えるが、それに限定されない。
当該識別モジュール８１０は、当該平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するように構成される。
当該第１の制御モジュール８２０は、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、当該平衡車が減速するように制御するように構成される。
好ましくは、当該種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、当該装置は、第２の制御モジュール８３０をさらに備える。
当該第２の制御モジュール８３０は、当該障害物の種類が乗り越えられる障害物である場合、当該平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を引き続き前進させるように構成される。
好ましくは、当該識別モジュール８１０は、第１の測定サブモジュール８１１、第１の検出サブモジュール８１２、および、第１の識別サブモジュール８１３を備える。
当該第１の測定サブモジュール８１１は、距離測定ユニットにより当該平衡車の前方の障害物の高さを測定するように構成される。
当該第１の検出サブモジュールは、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するように構成される。
当該第１の識別サブモジュールは、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きければ、前記障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される。
好ましくは、当該識別モジュール８１０は、さらに、採集サブモジュール８１４、第２の識別サブモジュール８１５、算出サブモジュール８１６、第２の検出サブモジュール８１７、および、第３の識別サブモジュール８１８を備える。
当該採集サブモジュール８１４は、画像採集ユニットにより当該平衡車の前方の画像フレームを採集するように構成される。
当該第２の識別サブモジュール８１５は、当該画像フレームにおける障害物を識別するように構成される。
当該算出サブモジュール８１６は、識別された当該障害物の高さを算出するように構成される。
当該第２の検出サブモジュール８１７は、当該障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するように構成される。
当該第３の識別サブモジュール８１８は、当該障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きいとき、当該障害物の種類を乗り越えられない障害物として識別するように構成される。
好ましくは、上記第１の制御モジュール８２０は、さらに、第２の測定サブモジュール８２１、第３の検出サブモジュール８２２、および、第１の実行サブモジュール８２３を備える。
当該第２の測定サブモジュール８２１は、当該障害物と当該平衡車との距離を測定するように構成される。
当該第３の検出サブモジュール８２２は、当該距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出するように構成される。
当該第１の実行サブモジュール８２３は、当該距離が所定の距離よりも小さいとき、当該平衡車が減速するように制御することを実行するように構成される。
好ましくは、上記第１の制御モジュール８２０は、注意サブモジュール８２４をさらに備える。
当該注意サブモジュール８２４は、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、所定の方式で障害物注意を促すように構成される。
ただし、当該所定の方式は、注意音を発生すること、当該平衡車における所定の部品を振動させること、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含む。
好ましくは、当該平衡車制御装置は、判断サブモジュール８２５、第３の制御サブモジュール８２６、および、第２の実行サブモジュール８２７を備えてもよい。
当該判断サブモジュールは、当該障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、当該平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断するように構成される。
当該第３の制御サブモジュールは、当該平衡車の前方に迂回路線がある場合、当該平衡車が当該迂回路線に沿って進行するように制御するように構成される。
当該第１の制御モジュールは、さらに、当該平衡車の前方に迂回路線がない場合、当該平衡車が減速するように制御することを実行するように構成される。
このように、本実施例に供される平衡車制御装置では、平衡車の前方の障害物の種類を識別し、障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、平衡車が減速するように制御することで、平衡車の前方に乗り越えられない障害物がある場合に運転者が転びやすいという問題を解決し、平衡車が障害物を自動的に識別可能であるとともに、障害物が乗り越えできない障害物である場合において障害物と急速に衝突することによる転落が最大限に回避される。
本実施例に供される平衡車制御装置では、距離測定ユニットにより障害物の高さおよび距離を測定し、さらに平衡車が障害物の種類を識別できるようにして、当該障害物と平衡車との間の距離に基づいて減速回避を行う。
本実施例に供される平衡車制御装置では、さらに、平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断し、迂回路線がある場合、当該平衡車が当該迂回路線に沿って走行するように自動制御することで、平衡車と障害物が衝突することが回避されるとともに、平衡車の正常進行にも影響しない。
本開示の一実施例は、平衡車を提供する。当該平衡車は、本開示に供される平衡車制御方法を実現可能である。当該平衡車は、制御チップと、前記制御チップの実行可能な指令を記憶するためのメモリとを備える。
ただし、制御チップは、
当該平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別し、
当該障害物の種類が乗り越えられない障害物である場合、当該平衡車が減速するように制御するように構成される。
図９は、ある実施例による平衡車を示すブロック図である。図９を参照すると、平衡車９００は、以下の１つ又は複数のユニット、すなわち、制御チップ９０２、メモリ９０４、電源ユニット９０６、画像採集ユニット９０８、距離測定ユニット９１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース９１２、センサユニット９１４、及び操舵制御ユニット９１６を備えてもよい。
制御チップ９０２は、通常、平衡車９００の全般操作、例えば、前進、後退、加速、減速に関連する操作を制御する。また、制御チップ９０２は、制御チップ９０２と他のユニットとの間の相互作用を容易にするように、１つ又は複数のモジュールを備えてもよい。例えば、制御チップ９０２は、画像採集ユニット９０８と制御チップ９０２との間の相互作用を容易にするように、画像採集モジュールを備えてもよい。
メモリ９０４は、平衡車９００での操作をサポートするために、各種別のデータを記憶するように構成される。これらのデータの例示は、平衡車９００で操作する如何なる平衡車の指令、画像データ、距離データなどを含む。メモリ９０４は、如何なる種別の揮発性もしくは不揮発性記憶デバイスまたはそれらの組合せ、例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、プログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスクまたは光ディスクによって実現されてもよい。
電源ユニット９０６は、平衡車９００のユニットのそれぞれに電力を供給する。電源ユニット９０６は、電源管理システム、１つまたは複数の電源、並びに、平衡車９００用の電力を生成、管理および配分するに関する他のユニットを含んでもよい。
画像採集ユニット９０８は、平衡車９００に含まれている。一部の実施例では、画像採集ユニット９０８は、１つのフロントカメラおよび／またはバックカメラを含む。平衡車９００が操作モード、例えば、撮像モードまたは映像モードにあるとき、フロントカメラおよび／またはバックカメラは、外部のマルチメディアデータを受信することができる。フロントカメラおよびバックカメラのそれぞれは、１つの固定の光学レンズシステムであってもよいし、焦点距離および光学ズーム能力を有するものであってもよい。
距離測定ユニット９１０は、検知信号を発信および/または受信するように構成される。例えば、距離測定ユニット９１０は、１つのレーザ発信器を含み、平衡車９００が操作模式にあり、例えば、反射レーザを受信するとき、レーザ発信器は、検知信号の反射信号を受信するように構成される。受信された反射信号は、さらに、メモリ９０４に記憶されてもよい。
Ｉ／Ｏインターフェース９１２は、制御チップ９０２とペリフェラルインターフェースモジュールとの間でインターフェースを供給するものであり、前記ペリフェラルインターフェースモジュールは、Ｕディスク、オーディオプレイヤなどであってもよい。
センサユニット９１４は、様々な側面での状態推定を平衡車９００に供給するための１つまたは複数のセンサを含む。例えば、センサユニット９１４は、平衡車９００のオン／オフ状態を検出することができ、センサユニット９１４は、平衡車９００の方位または加速/減速変化を検出することができる。センサユニット９１４は、さらに、イメージングアプリケーションに使用される光センサ、例えばＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像センサを含んでもよい。一部の実施例では、当該センサユニット９１４は、さらに、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、圧力センサまたは温度センサを含んでもよい。
操舵制御ユニット９１６は、平衡車９００を操舵制御するように構成される。当該操舵制御ユニット９１６は、手動で制御される操舵制御ユニットであってもよいし、足部で制御される操舵制御ユニットであってもよい。
実施例では、平衡車９００は、上記平衡車制御方法を実行するための１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサまたは他の電子部品によって実現されてもよい。
当業者は、明細書を考慮し、ここに公開された開示を実践した後、本開示の他の実施案を容易に想到する。本願は、本開示の如何なる変形、用途または適合もカバーすることを意図する。これらの変形、用途または適合は、本開示の一般的な仕組みに従い、かつ、本開示に公開されていない当分野における公知常識または慣用技術手段を含む。明細書および実施例は単なる例示と見なされ、本開示の本当の範囲および思想は添付する特許請求の範囲によって与えられる。
本開示が以上で記載され、且つ図面に示された正確な構造に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な補正や変更も可能であることは理解されるべきである。本開示の範囲は、添付する特許請求の範囲のみによって限定される。
本願は、出願番号が２０１５１０６２７１５２.９であり、出願日が２０１５年９月２８日である中国特許出願に基づいて優先権を主張する。当該中国特許出願の全ての内容は、ここに参考として引用される。

Claims (15)

  1. 距離測定ユニットにより平衡車の前方の障害物の高さを測定するステップであって、前記距離測定ユニットは前記平衡車上で直立方向に沿って上下移動することができ、直立方向における異なる位置で検知信号を送信し、障害物による反射信号を受信することによって障害物の高さを測定するステップと、
    測定した障害物の高さに基づいて、平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別するステップと、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡車が減速するように制御するステップと、を含むことを特徴とする平衡車制御方法。
  2. 前記種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、
    前記方法は、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられる障害物である場合、前記平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を引き続き前進させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の平衡車制御方法。
  3. 前記平衡車の前方の障害物の種類を識別するステップは、
    前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するステップと、
    前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きければ、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の平衡車制御方法。
  4. 前記平衡車の前方の障害物の種類を識別するステップは、
    画像採集ユニットにより前記平衡車の前方の画像フレームを採集するステップと、
    前記画像フレームにおける障害物を識別するステップと、
    識別された前記障害物の高さを算出するステップと、
    前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するステップと、
    前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きければ、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するステップと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の平衡車制御方法。
  5. 前記障害物と前記平衡車との間の距離を測定するステップと、
    前記距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出するステップと、
    前記距離が前記所定の距離よりも小さければ、前記平衡車が減速するように制御するステップを実行するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の平衡車制御方法。
  6. 前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、所定の方式で障害物注意を促すステップをさらに含み、
    前記所定の方式は、注意音を発生すること、前記平衡車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の平衡車制御方法。
  7. 前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断するステップと、
    前記平衡車の前方に前記迂回路線がある場合、前記平衡車が前記迂回路線に沿って進行するように制御するステップと、をさらに含み、
    前記平衡車の前方に前記迂回路線がない場合、前記平衡車が減速するように制御するステップを実行することを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の平衡車制御方法。
  8. 測定した障害物の高さに基づいて、平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む種類を識別するように構成される識別モジュールと、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡車が減速するように制御するように構成される第１の制御モジュールと、を備え、
    前記識別モジュールは、距離測定ユニットにより前記平衡車の前方の障害物の高さを測定するように構成される第１の測定サブモジュールを備え、前記距離測定ユニットは前記平衡車上で直立方向に沿って上下移動することができ、直立方向における異なる位置で検知信号を送信し、障害物による反射信号を受信することができることを特徴とする平衡車制御装置。
  9. 前記種類は、乗り越えられる障害物をさらに含み、
    前記装置は、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられる障害物である場合、前記平衡車の駆動力を増加して当該平衡車を引き続き前進させるように構成される第２の制御モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の平衡車制御装置。
  10. 前記識別モジュールは、
    前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するように構成される第１の検出サブモジュールと、
    前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きいとき、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するように構成される第１の識別サブモジュールと、を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の平衡車制御装置。
  11. 前記識別モジュールは、
    画像採集ユニットにより前記平衡車の前方の画像フレームを採集するように構成される採集サブモジュールと、
    前記画像フレームにおける障害物を識別するように構成される第２の識別サブモジュールと、
    識別された前記障害物の高さを算出するように構成される算出サブモジュールと、
    前記障害物の高さが所定の閾値よりも大きいかどうかを検出するように構成される第２の検出サブモジュールと、
    前記障害物の高さが前記所定の閾値よりも大きいとき、前記障害物の種類を前記乗り越えられない障害物として識別するように構成される第３の識別サブモジュールと、を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の平衡車制御装置。
  12. 前記第１の制御モジュールは、
    前記障害物と前記平衡車との距離を測定するように構成される第２の測定サブモジュールと、
    前記距離が所定の距離よりも小さいかどうかを検出するように構成される第３の検出サブモジュールと、
    前記距離が前記所定の距離よりも小さいとき、前記平衡車が減速するように制御するように構成される第１の実行サブモジュールと、をさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１１のうちの何れか一項に記載の平衡車制御装置。
  13. 前記第１の制御モジュールは、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、所定の方式で障害物注意を促すように構成される注意サブモジュールをさらに備え、
    前記所定の方式は、注意音を発生すること、前記平衡車における所定の部品を振動させること、および、信号ランプを点滅させることのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８乃至１２のうちの何れか一項に記載の平衡車制御装置。
  14. 前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡車の前方に迂回路線があるかどうかを判断するように構成される判断サブモジュールと、
    前記平衡車の前方に前記迂回路線がある場合、前記平衡車が前記迂回路線に沿って進行するように制御するように構成される第３の制御サブモジュールと、をさらに備え、
    前記第１の制御モジュールは、さらに、前記平衡車の前方に前記迂回路線がない場合、前記平衡車が減速するように制御するように構成されることを特徴とする請求項８乃至１３のうちの何れか一項に記載の平衡車制御装置。
  15. 平衡車であって、
    制御チップと、
    前記制御チップの実行可能な指令を記憶するためのメモリと、を備え、
    前記制御チップは、
    前記平衡車上で直立方向に沿って上下移動することができ、直立方向における異なる位置で検知信号を送信して、障害物による反射信号を受信する距離測定ユニットによって前記平衡車の前方の障害物の高さを測定し、
    測定した障害物の高さに基づいて、前記平衡車の前方の障害物の種類であって、乗り越えられない障害物を含む障害物の種類を識別し、
    前記障害物の種類が前記乗り越えられない障害物である場合、前記平衡車が減速するように制御するように構成されることを特徴とする平衡車。
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