移動(dòng)體控制設(shè)備，移動(dòng)體控制方法和控制程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制一邊維持倒立狀態(tài)，一邊行進(jìn)的倒立式移動(dòng)體的移動(dòng)體控制設(shè)備、移動(dòng)體控制方法和控制程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在維持移動(dòng)體的倒立狀態(tài)的時(shí)候，按照移動(dòng)體的傾斜，進(jìn)行諸如前進(jìn)或后退之類期望的行進(jìn)的倒立式移動(dòng)體已為人們所知(例如，參見公開的PCT申請(qǐng)的日語譯文N0.2010-500220(JP 2010-500220 A))。
[0003]順便提及，例如在制動(dòng)的情況下，要求上述倒立式移動(dòng)體沿與行進(jìn)方向相反的方向傾斜。然而，當(dāng)?shù)沽⑹揭苿?dòng)體高速移動(dòng)時(shí)，倒立式移動(dòng)體在行進(jìn)方向上傾斜較大。從而，當(dāng)在這種狀態(tài)下進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，難以快速使倒立式移動(dòng)體沿與行進(jìn)方向相反的方向傾斜，從而導(dǎo)致制動(dòng)距離的可能增大。在為了便利制動(dòng)，進(jìn)行時(shí)常限制倒立式移動(dòng)體的傾斜的大小的控制的情況下，倒立式移動(dòng)體的速度受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，作出了本發(fā)明，本發(fā)明提供一種能夠制動(dòng)距離短地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，而不限制正常狀態(tài)下的倒立式移動(dòng)體的移動(dòng)速度的移動(dòng)體控制設(shè)備、移動(dòng)體控制方法和控制程序。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種移動(dòng)體控制設(shè)備，包括:姿態(tài)角檢測(cè)部分，所述姿態(tài)角檢測(cè)部分被配置成檢測(cè)倒立式移動(dòng)體的姿態(tài)角；命令值生成部分，所述命令值生成部分被配置成按照姿態(tài)角檢測(cè)部分檢測(cè)的姿態(tài)角，生成倒立式移動(dòng)體的姿態(tài)角速度命令值；控制部分，所述控制部分被配置成按照命令值生成部分生成的姿態(tài)角速度命令值，控制倒立式移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)；判定部分，所述判定部分被配置成判定倒立式移動(dòng)體是否恒向行進(jìn)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間；和加減速命令部分，所述加減速命令部分被配置成當(dāng)判定部分判定持續(xù)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間恒向進(jìn)行行進(jìn)時(shí)，增大或減小由命令值生成部分生成的姿態(tài)角速度命令值。在這方面，加減速命令部分可被配置成生成正弦式加減速命令值，移動(dòng)體控制設(shè)備還可包括加法器部分，所述加法器部分被配置成相加由加減速命令部分生成的正弦式加減速命令值和由命令值生成部分生成的姿態(tài)角速度命令值。在這方面，加減速命令部分可被配置成當(dāng)判定部分判定持續(xù)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間恒向進(jìn)行行進(jìn)時(shí)，增大或減小由命令值生成部分生成的姿態(tài)角速度命令值，以致倒立式移動(dòng)體的重心的平均移動(dòng)速度變得恒定。在這方面，加減速命令部分可被配置成當(dāng)判定部分判定持續(xù)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間恒向進(jìn)行行進(jìn)時(shí)，增大或減小由命令值生成部分生成的姿態(tài)角速度命令值，和增大或減小倒立式移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)輪的移動(dòng)速度，以隨著擺動(dòng)改變倒立式移動(dòng)體的傾斜。在這方面，加減速命令部分可被配置成按照倒立式移動(dòng)體在其中移動(dòng)的環(huán)境的信息，增大或減小正弦式加減速命令值的周期。在這方面，加減速命令部分可被配置成當(dāng)判定倒立式移動(dòng)體在室內(nèi)環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，減小正弦式加減速命令值的周期，而當(dāng)判定倒立式移動(dòng)體在室外環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，增大正弦式加減速命令值的周期。在這方面，移動(dòng)體控制設(shè)備還可包括存儲(chǔ)部分，所述存儲(chǔ)部分被配置成保存倒立式移動(dòng)體的行進(jìn)信息，加減速命令部分可被配置成按照保存在存儲(chǔ)部分中的倒立式移動(dòng)體的行進(jìn)信息，增大或減小正弦式加減速命令值的周期。在這方面，加減速命令部分可被配置成當(dāng)?shù)沽⑹揭苿?dòng)體的行進(jìn)信息的變動(dòng)較大時(shí)，減小正弦式加減速命令值的周期，而當(dāng)?shù)沽⑹揭苿?dòng)體的行進(jìn)信息的變動(dòng)較小時(shí)，增大正弦式加減速命令值的周期。在這方面，倒立式移動(dòng)體的行進(jìn)信息可包括倒立式移動(dòng)體的姿態(tài)角、姿態(tài)角速度、姿態(tài)角加速度、移動(dòng)距離、移動(dòng)速度和移動(dòng)加速度至少之一。在這方面，加減速命令部分可被配置成當(dāng)判定部分判定持續(xù)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間恒向進(jìn)行前進(jìn)、后退或轉(zhuǎn)向時(shí)，增大或減小命令值生成部分生成的姿態(tài)角速度命令值。在這方面，移動(dòng)體控制設(shè)備還可包括:搭乘者搭乘在上面的踏板部分，所述踏板部分被配置成沿左右方向傾斜；和驅(qū)動(dòng)部分，所述驅(qū)動(dòng)部分被配置成沿左右方向傾斜踏板部分。加減速命令部分可被配置成當(dāng)判定部分判定持續(xù)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間恒向進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，增大或減小由命令值生成部分生成的姿態(tài)角速度命令值，并控制驅(qū)動(dòng)部分，從而控制踏板部分的傾斜。在這方面，加減速命令部分可被配置成當(dāng)生成的正弦式加減速命令值為負(fù)值時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)部分，從而向轉(zhuǎn)向的外側(cè)減小踏板部分的傾斜角，而當(dāng)生成的正弦式加減速命令值為正值時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)部分，從而向轉(zhuǎn)向的內(nèi)側(cè)增大踏板部分的傾斜角。為了實(shí)現(xiàn)所述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面的移動(dòng)體控制方法可以是包括以下步驟的移動(dòng)體控制方法:檢測(cè)倒立式移動(dòng)體的姿態(tài)角；按照檢測(cè)的姿態(tài)角，生成倒立式移動(dòng)體的姿態(tài)角速度命令值；按照生成的姿態(tài)角速度命令值，控制倒立式移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)；判定倒立式移動(dòng)體是否恒向行進(jìn)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間；和當(dāng)判定持續(xù)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間恒向進(jìn)行行進(jìn)時(shí)，增大或減小生成的姿態(tài)角速度命令值。為了實(shí)現(xiàn)所述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面的控制程序可以是包括以下處理的控制程序:按照檢測(cè)的倒立式移動(dòng)體的姿態(tài)角，生成倒立式移動(dòng)體的姿態(tài)角速度命令值的處理；按照生成的姿態(tài)角速度命令值，控制倒立式移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)的處理；判定倒立式移動(dòng)體是否恒向行進(jìn)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間的處理；和當(dāng)判定持續(xù)規(guī)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)間恒向進(jìn)行行進(jìn)時(shí)，增大或減小生成的姿態(tài)角速度命令值的處理，控制程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述這些處理。
[0006]本發(fā)明的各個(gè)方面可提供能夠制動(dòng)距離短地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，而不限制正常狀態(tài)下的倒立式移動(dòng)體的移動(dòng)速度的移動(dòng)體控制設(shè)備、移動(dòng)體控制方法和控制程序。
【附圖說明】
[0007]下面參考附圖，說明本發(fā)明的例證實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和產(chǎn)業(yè)意義，附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中:
[0008]圖1是表示按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的倒立式移動(dòng)體的透視圖；
[0009]圖2是表示按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的移動(dòng)體控制設(shè)備的示意系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；
[0010]圖3表示倒立式移動(dòng)體的傾斜隨著擺動(dòng)的變化；
[0011]圖4是表示按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的控制設(shè)備的示意系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；
[0012]圖5是表示按照第一實(shí)施例的移動(dòng)體控制設(shè)備的控制方法的控制處理流程的流程圖；
[0013]圖6是表示按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的控制設(shè)備的示意系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；
[0014]圖7是表示按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的控制設(shè)備的示意系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；以及
[0015]圖8是表示按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的控制設(shè)備的示意系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016][第一實(shí)施例]下面參考附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施例。按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的移動(dòng)體控制設(shè)備控制例如圖1中所示的一邊維持倒立狀態(tài)，一邊行進(jìn)的倒立式移動(dòng)體I的行進(jìn)。
[0017]倒立式移動(dòng)體I包括車輛主體2，安裝在車輛主體2上、搭乘者搭乘在上面的一對(duì)左右踏板部分3，可傾斜地安裝在車輛主體2上、搭乘者握著的操作把手4，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在車輛主體2上的一對(duì)左右驅(qū)動(dòng)輪5。
[0018]倒立式移動(dòng)體I是例如作為其中同軸地布置驅(qū)動(dòng)輪5，并在維持倒立狀態(tài)的同時(shí)行進(jìn)的同軸兩輪車構(gòu)成的。倒立式移動(dòng)體I被配置成通過向前或向后移動(dòng)搭乘者的重心，向前或向后傾斜車輛主體2的踏板部分3，進(jìn)行前進(jìn)或后退，和通過向右或向左移動(dòng)搭乘者的重心，向右或向左傾斜車輛主體2的踏板部分3，進(jìn)行右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)。如上所述的這種同軸兩輪車被用作倒立式移動(dòng)體I ;不過，可以采用一邊維持倒立狀態(tài)，一邊行進(jìn)的任何移動(dòng)體。
[0019]圖2是表示按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的移動(dòng)體控制設(shè)備的示意系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖。按照第一實(shí)施例的移動(dòng)體控制設(shè)備10包括驅(qū)動(dòng)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪5的一對(duì)車輪驅(qū)動(dòng)單元6，檢測(cè)車輛主體2的姿態(tài)的姿態(tài)傳感器7，檢測(cè)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪5的轉(zhuǎn)動(dòng)信息的一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器8，控制各個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)單元6的控制設(shè)備9，和檢測(cè)搭乘者的腳踏上或離開各個(gè)踏板部分3的一對(duì)踏板傳感器13。
[0020]車輪驅(qū)動(dòng)單元6包含在車輛主體2中，驅(qū)動(dòng)一對(duì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輪5。車輪驅(qū)動(dòng)單元6可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)一對(duì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輪5。每個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)單元6例如由電動(dòng)機(jī)61和連接到電動(dòng)機(jī)61的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以便能夠傳送動(dòng)力的減速齒輪62構(gòu)成。
[0021]姿態(tài)傳感器7是姿態(tài)角檢測(cè)部分的一個(gè)具體例子，設(shè)置在車輛主體2中，以檢測(cè)車輛主體2、操作把手4等的諸如姿態(tài)角(傾斜角)、姿態(tài)角速度(傾斜角