JP6764476B2 - 触覚フィードバックによる自転車運転者のためのブレーキアシストシステム - Google Patents
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Description
図2は本発明の第1の実施形態によるシステム1のロジックを示すブロック図である。
ただし、ω1は第1の車輪101の角速度である。
R1は第1の車輪101の半径である。
ω2は第2の車輪102の角速度である。
R2は第2の車輪102の半径である。
図4は、制御モジュール5の代替実施形態を示す。これは、第1の実施形態への参照と共に説明される。第1の実施形態への参照と共に開示される他のブロックは、第2の実施形態においても同一である。したがって、再度の説明はしない。
図5を参照して、本発明の第3の実施形態によるシステム1のブロック図が示される。図6乃至8は、第1の実施形態を参照して説明される図に対応する。そのため、その説明はここでは省略する。
ただし、ω1は第1の車輪101の角速度である。
R1は第1の車輪101の半径である。
ω2は第2の車輪102の角速度である。
R2は第2の車輪102の半径である。
ただし、ω1は第1の車輪101の角速度である。
R1は第1の車輪101の半径である。
ω2は第2の車輪102の角速度である。
R2第2の車輪102の半径である。
図7は、制御モジュール5の代替実施形態を示す。これは、第3の実施形態への参照と共に説明される。第3の実施形態で示されたものと同一の参照符号を有するブロックは、第4の実施形態でも同様である。したがって、ここでの説明は省略する。
第5の実施形態によれば、システム1は、自転車100のロール角Φを判定するための更なる1以上のセンサを有する。これは、自転車の当該ロール角を示す信号を生成するのに適する。有利なことに、上記ロール角Φは慣性測定部18の信号から判定される。これは縦方向の加速度axと、横方向の加速度ayと、垂直方向の加速度azを測定するのに適する。また、それは、自転車のロール角速度ωxと、ピッチ角速度ωyと、ヨー角速度ωzを測定するのにも適し、それを示す信号を生成するのに適する。慣性測定部の検出値から取得されるロール角Φは次の文献において既知である。
I Boniolo, S.M. Savaresi: "Estimate of the lean angle of motorcycles: Design and analysis of systems for measuring and estimating the attitude parameters of motorcycles"
上述の実施形態によればシステム1は、第1の車輪101がスリップ状態にあるときに、自転車運転者へ振動フィードバックを提供するよう構成される。上述の通り、システム1はまた、第1の車輪に急なブレーキがなされたときに第1の車輪の周りに自転車が縦転することを防止するよう実装されてよい。マウンテンバイク等のように広い車輪を有する自転車にとって、縦転のリスクは、スリップのリスクよりも典型的である。
ただし、
である。
は測定された、自転車の縦方向の加速度である。これは例えば慣性測定部18によって測定される。
gは重力加速度である。
θは道路の傾斜、すなわち自転車の傾斜角である。これは、上り坂であれば正と想定される。これは様々な既知のアルゴリズムによって算出可能である。例えば、M.Corno, P.Spagno, S.M. Savaresi" Road Slope Estimation in Bicycles without Torque Measurements"の文献に記載されるアルゴリズムによって、慣性測定部18の信号から、自転車の傾斜角θは推定可能である。
は縦方向の加速度の限界値であり、自転車の幾何学及び自転車運転者の重さによって定義され、それに依存する。
f(ωy)は自転車のピッチ速度であり、慣性測定部18によって供給されるヨーレートを示す信号から、ハイパスフィルタにてフィルタされる。
はロール角Φの関数である。これは、ロール角Φが増加するときに自転車が縦転しにくいという事実を考慮する。というのも、重心が低くなるからである。ロール角Φは例えば上述の方法によって判定可能である。
図12は、本発明の第7の実施形態によるシステム1のブロック図を示す。図6乃至8は、例えば第1の実施形態を参照して説明される図に対応する。そのため、その説明はここでは省略する。
と第1の車輪の線形減速度とが微分により取得可能である)から、第1の車輪の減速度を次の式によって判定するよう構成される。
図14は本発明の第8の実施形態によるシステム1のブロック図である。図6乃至8は、例えば第1の実施形態を参照して説明される図に対応する。そのため、その説明はここでは繰り返さない。
を取得可能である。したがって、第1の車輪の減速度は次の式によって推定可能である。
ω1は第1の車輪101の角速度である。
R1は第1の車輪101の半径である。
ω2は第2の車輪102の角速度である。
R2は第2の車輪102の半径である。
上記の方法で振動周波数fを判定した後、アクチュエータ4自体を制御して、上記の振動周波数にてそれが実際に振動するようにすることが必要である。
Claims (11)
- 触覚フィードバックによる自転車(100)の運転者のためのブレーキアシストシステム(1)において、
第1の車輪(101)の角速度(ω1)を測定する第1のセンサ(2)であって、当該第1の車輪の角速度を示す信号を生成するのに適した第1のセンサ(2)と、
第2の車輪(102)の角速度(ω2)を測定する第2のセンサ(3)であって、当該第2の車輪の角速度を示す信号を生成するのに適した第2のセンサ(3)と、
振動を生成するのに適した、自転車の一部に適用されるアクチュエータ(4)と、
制御モジュール(5)であって、
前記第1の車輪(101)及び前記第2の車輪(102)の前記角速度(ω1、ω2)を示す信号を入力端にて受信することと、
前記第1の車輪のスリップ及び/又は減速度を示す変数(λ、eλ、eη、eε)、又は、前記第1の車輪の周りに前記自転車が縦転するリスクを示す変数(R)を、前記第1の車輪(101)及び前記第2の車輪(102)の前記角速度(ω1、ω2)に少なくとも基づいて判定することと、
前記アクチュエータの振動周波数(f)を、前記第1の車輪の前記スリップ及び/又は減速度を示す前記変数(λ、eλ、eη、eε)、又は、前記第1の車輪の周りに前記自転車が縦転するリスクを示す変数(R)に基づいて判定することと、
前記アクチュエータ(4)のコマンド信号を生成して、前記アクチュエータが前記振動周波数(f)にて振動するようにすることであって、当該振動は前記自転車の運転者のために前記触覚フィードバックを形成する、ことと、
を実行するよう構成された制御モジュールと、
前記自転車の縦方向の加速度(a x )と、横方向の加速度(a y )と、垂直方向の加速度(a z )と、ロール角速度(ω x )と、ピッチ加速度(ω y )と、ヨー加速度(ω z )とを測定しそれらを示す信号を生成するのに適した慣性測定部(18)とを含み、
前記制御モジュール(5)は、
前記第1の車輪と前記第2の車輪との前記角速度(ω 1 、ω 2 )と、縦方向の加速度(a x )と、横方向の加速度(a y )と、垂直方向の加速度(a z )と、ロール角速度(ω x )と、ピッチ加速度(ω y )と、ヨー加速度(ω z )と、に基づいて縦転リスクを示す前記変数(R)を判定するよう構成されたモジュール(21)と、
前記振動周波数(f)を、前記縦転リスクを示す変数(R)に関連付ける所定のスタティックマップを格納するメモリモジュール(22)と、を含む、
システム。 - 請求項1に記載のシステム(1)において、前記第1の車輪(101)は前記自転車(100)の前輪であり、前記第2の車輪(102)は前記自転車(100)の後輪である、システム。
- 請求項1に記載のシステム(1)において、
前記縦転リスクを示す変数(R)を判定するための前記モジュール(21)は、式
ただし、
であり、
は前記測定された縦方向の加速度であり、
gは重力加速度であり、
θは、前記慣性測定部(18)の信号によって取得可能な、前記自転車の傾斜角であり、
は縦方向の所定の加速度であり、
f(ωy)は前記自転車のピッチ速度であり、ハイパスフィルタにて、前記慣性測定部(18)によって供給される速度を示す信号からフィルタされ、
は前記自転車のロール角(Φ)の関数である、システム。 - 触覚フィードバックによる自転車(100)の運転者のためのブレーキアシストシステム(1)において、
第1の車輪(101)の角速度(ω 1 )を測定する第1のセンサ(2)であって、当該第1の車輪の角速度を示す信号を生成するのに適した第1のセンサ(2)と、
第2の車輪(102)の角速度(ω 2 )を測定する第2のセンサ(3)であって、当該第2の車輪の角速度を示す信号を生成するのに適した第2のセンサ(3)と、
振動を生成するのに適した、自転車の一部に適用されるアクチュエータ(4)と、
制御モジュール(5)であって、
前記第1の車輪(101)及び前記第2の車輪(102)の前記角速度(ω 1 、ω 2 )を示す信号を入力端にて受信することと、
前記第1の車輪のスリップ及び/又は減速度を示す変数(λ、e λ 、e η 、e ε )、又は、前記第1の車輪の周りに前記自転車が縦転するリスクを示す変数(R)を、前記第1の車輪(101)及び前記第2の車輪(102)の前記角速度(ω 1 、ω 2 )に少なくとも基づいて判定することと、
前記アクチュエータの振動周波数(f)を、前記第1の車輪の前記スリップ及び/又は減速度を示す前記変数(λ、e λ 、e η 、e ε )、又は、前記第1の車輪の周りに前記自転車が縦転するリスクを示す変数(R)に基づいて判定することと、
前記アクチュエータ(4)のコマンド信号を生成して、前記アクチュエータが前記振動周波数(f)にて振動するようにすることであって、当該振動は前記自転車の運転者のために前記触覚フィードバックを形成する、ことと、
を実行するよう構成された制御モジュールと、
を含み、
前記第1の車輪の前記スリップ及び/又は前記減速度を示す変数(λ、eλ、eη、eε)又は前記自転車の縦転リスクを示す変数(R)は、減速度及びスリップの所定の混合基準変数(εref)と、前記第1の車輪の縦方向の減速度及びスリップの有効混合変数(ε)との間の誤差(eε)であり、
前記制御モジュール(5)は、
前記第1の車輪の縦方向の減速度とスリップとの前記有効混合変数(ε)を推定するためのモジュール(28)と、
前記振動周波数(f)を、減速度とスリップとの前記所定の混合基準変数(εref)と、前記第1の車輪の縦方向の減速度とスリップとの前記有効混合変数(ε)との間の誤差(eε)と関連付ける所定のスタティックマップを格納するメモリモジュール(29)とを含む、システム。 - 請求項4に記載のシステム(1)において、
前記第1の車輪の縦方向の減速度とスリップとの前記有効混合変数(ε)を推定するためのモジュール(28)は、前記第1の車輪の縦方向の減速度とスリップとの前記有効混合変数(ε)を、式
ただし、α1及びα2は所定の定数であり、
λは前記第1の車輪の有効スリップ、すなわち、
であり、
ω1は前記第1の車輪(101)の角速度であり、
R1は前記第1の車輪(101)の半径であり、
ω2は前記第2の車輪(102)の角速度であり、
R2は前記第2の車輪(102)の半径であり、
ηは前記第1の車輪の前記縦方向の減速度、すなわち、η=ω1R1である、システム。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載のシステム(1)において、
前記制御モジュール(5)は、前記第2の車輪(102)の前記角速度(ω2)を示す信号から判定される前記自転車の速度(v)に基づいて、前記振動周波数(f)を修正するように構成される、システム。 - 触覚フィードバックによる自転車(100)の運転者のためのブレーキアシストシステム(1)において、
第1の車輪(101)の角速度(ω1)を測定する第1のセンサ(2)であって、当該第1の車輪の角速度を示す信号を生成するのに適した第1のセンサ(2)と、
振動を生成するのに適した、自転車の一部に適用されるアクチュエータ(4)と、
制御モジュール(5)であって、
前記第1の車輪(101)の前記角速度(ω1)を示す信号を入力端にて受信することと、
前記第1の車輪のスリップ及び/又は減速度を示す変数(λ、eλ、eη、eε)、又は、前記第1の車輪の周りに前記自転車が縦転するリスクを示す変数(R)を、前記第1の車輪(101)の前記角速度(ω1)に少なくとも基づいて判定することと、
前記アクチュエータの振動周波数(f)を、前記第1の車輪の前記スリップ及び/又は減速度を示す前記変数(λ、eλ、eη、eε)、又は、前記第1の車輪の周りに前記自転車が縦転するリスクを示す変数(R)に基づいて判定することと、
前記アクチュエータ(4)のコマンド信号を生成して、前記アクチュエータが前記振動周波数(f)にて振動するようにすることであって、当該振動は前記自転車の運転者のために前記触覚フィードバックを形成する、ことと、
を実行するよう構成された制御モジュールと
を含み、
前記第1の車輪の前記スリップ及び/又は前記減速度を示す変数(λ、eλ、eη、eε)又は前記自転車の縦転リスクを示す変数(R)は、所定の基準減速度(ηref)と前記第1の車輪の縦方向の有効減速度(η)との間の減速誤差(eη)であり、
前記制御モジュール(5)は前記第1の車輪の縦方向の有効減速度(η)を推定するためのモジュール(24)と、前記振動周波数(f)を前記減速誤差(e η )に関連付ける所定のスタティックマップを格納するメモリモジュール(25)とを含む、システム。 - 請求項7に記載のシステム(1)において、前記第1の車輪(101)は前記自転車(100)の前輪である、システム。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載のシステム(1)において、
前記制御モジュール(5)は電流によって前記アクチュエータ(4)を制御するためのモジュール(34)を含み、
当該モジュール(34)は、
メモリモジュール(35)に格納されたスタティックマップであって基準電流(Iref)を前記アクチュエータ(4)の振動周波数(f)にリンクさせるスタティックマップに基づいて、出力端にて、前記アクチュエータ(4)の前記コマンド信号から前記基準電流(Iref)を供給するのに適したメモリモジュール(35)と、
モータの有効電流(I)を測定するのに適した電流センサと、
前記アクチュエータ(4)へ適用される電流(DC)を判定して、前記アクチュエータ(4)に所定の電流が供給されるようにするのに適した電圧コマンドモジュール(36)と、を含み、
前記アクチュエータ(4)の前記モジュール(34)は、前記基準電流(Iref)と前記有効電流(I)との間の電流誤差(eI)を判定するように構成され、前記電圧コマンドモジュール(36)は、前記アクチュエータ(4)へ適用される電圧を判定するように構成され、これによって前記アクチュエータ(4)の有効電流(I)は、前記基準電流の傾向に実質的に従い、これにより、前記電流誤差(eI)は最小量に低減される、システム。 - 第1の車輪(101)及び第2の車輪(102)と、前記第1の車輪(101)及び前記第2の車輪(102)の一方にブレーキをかけるためのブレーキレバー(33)と、請求項1乃至9のいずれかに記載のブレーキアシストシステム(1)とを含む自転車(100)。
- 請求項10に記載の自転車(100)において、前記アクチュエータ(4)は前記ブレーキレバー(33)の後部の溝(32)に収容される、自転車。
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