乗用移動体の駆動制御装置及び駆動制御方法、乗用移動体
【課題】対象物に対する乗用移動体の走行を適切に支援する。
【解決手段】乗用移動体１は、姿勢のピッチ方向の角度を検出するジャイロセンサ２１と、ジャイロセンサ２１が検出したピッチ方向の検出角度に基づいた倒立振子制御により、各車輪３ｒ，３ｌの駆動トルクを制御するＣＰＵ４４と、周囲に存在する対象物と乗用移動体との距離を検出する対象物検知センサ３２と、走行速度を検出するエンコーダ２４ｒ，２４ｌと、を備え、ＣＰＵ４４が、対象物と乗用移動体との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出し、算出した角度補正成分をピッチ方向の検出角度に加算してピッチ方向の角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い、各車輪３ｒ，３ｌの駆動トルクを制御する。
【解決手段】乗用移動体１は、姿勢のピッチ方向の角度を検出するジャイロセンサ２１と、ジャイロセンサ２１が検出したピッチ方向の検出角度に基づいた倒立振子制御により、各車輪３ｒ，３ｌの駆動トルクを制御するＣＰＵ４４と、周囲に存在する対象物と乗用移動体との距離を検出する対象物検知センサ３２と、走行速度を検出するエンコーダ２４ｒ，２４ｌと、を備え、ＣＰＵ４４が、対象物と乗用移動体との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出し、算出した角度補正成分をピッチ方向の検出角度に加算してピッチ方向の角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い、各車輪３ｒ，３ｌの駆動トルクを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの車輪を有する乗用移動体の傾斜した姿勢を維持して該乗用移動体が走行するように２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、倒立振子制御を基に車輪を駆動制御する乗用移動体（搬送体）を開示している。
この特許文献１では、搭乗者（搬送者）が操作するアクセルレバー及びブレーキレバーを設けて、そのレバー操作によって搭乗者の加速や減速の意思等を反映した乗用移動体の走行を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６２１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術は、搭乗者が操作したアクセルレバーやブレーキレバーに対応して乗用移動体が加速や制動している。よって、搭乗者が乗用移動体の周囲の対象物を認識してブレーキレバーやアクセルレバーの操作を行い、乗用移動体の対象物に対する接近を防止したり、乗用移動体を対象物に追従させたりする必要がある。
そのため、搭乗者の負荷が高く、適切な乗用移動体の走行支援を行うことが望まれていた。
本発明の課題は、対象物に対する乗用移動体の走行を適切に支援することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、筐体のピッチ方向の検出角度に基づいた倒立振子制御により各車輪の駆動トルクを制御している。
本発明は、乗用移動体の周囲に存在する対象物と該乗用移動体との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する。そして、角度補正成分をピッチ方向の検出角度に加算してピッチ方向の検出角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い、各車輪の駆動トルクを制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、乗用移動体と対象物との距離に対応させた倒立振子制御を基に、各車輪の駆動トルクを制御できる。
このように乗用移動体と対象物との距離に対応させて各車輪の駆動トルクを制御できるので、対象物に対する乗用移動体の走行を適切に支援できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態の乗用移動体の構成を示す側面図である。
【図２】乗用移動体の構成を示す正面図である。
【図３】乗用移動体の構成を示す底面図である。
【図４】乗用移動体の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】倒立振子制御に用いる値の説明に使用した図である。
【図６】第１の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図６の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【図８】ローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタを示すブロック図である。
【図９】搭乗者が乗用移動体に搭乗しているときの様子の一例を示す図である。
【図１０】乗用移動体が対象物に接近したときの乗用移動体と対象物との間の距離（ｄob）の経時変化を示す特性図である。
【図１１】図１０のように変化する距離（ｄob）に応じた乗用移動体（筐体）のピッチ角度の変化を示す特性図である。
【図１２】他の乗用移動体の構成を示す側面図である。
【図１３】他の乗用移動体の構成を示す正面図である。
【図１４】他の乗用移動体の構成を示す上面図である。
【図１５】第２の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１５の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【図１７】第２の実施形態の乗用移動体の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１８】第３の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１８の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【図２０】第４の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】図２０の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。この乗用移動体は、“倒立振子制御を基盤とする２輪独立駆動型乗用移動体（パーソナルモビリティ）”となる。すなわち、この乗用移動体は、姿勢を前傾又は後傾させて前進又は後退する移動体である。
図１〜図３は、乗用移動体の構成を示す。図１は側面図である。図２は正面図である。図３は平面図（底面図）である。
図１〜図３に示すように、乗用移動体１は、筐体２、駆動輪３ｒ，３ｌ、減速機４ｒ，４ｌ、駆動モータ５ｒ，５ｌ及び補助バー（立位搭乗用補助バー）７ｒ，７ｌを有する。
筐体２は、略箱形状をしている。筐体２は、図３に示すように、上方からみた形状が略正方形状となる。筐体２の左右側面部２ｂ，２ｃは、上面２ａに対して垂直となる。搭乗者は、この筐体２の上面２ａに搭乗する。この筐体２の上面２ａが路面と水平になるとき、乗用移動体１は、いわゆる垂直立位状態になる。
【０００９】
筐体２内には、左右それぞれに減速機４ｒ，４ｌ及び駆動モータ５ｒ，５ｌを収容している。右側減速機４ｒと右側駆動モータ５ｒとを、同軸６ｒ上に配置している。左側減速機４ｌと左側駆動モータ５ｌとを、同軸６ｌ上に配置している。同軸６ｒ，６ｌは、互いに同一直線上に位置され、かつ路面に対して水平となる。
左右の減速機４ｒ，４ｌの出力軸それぞれに、左右の駆動輪３ｒ，３ｌを取り付けている。これにより、駆動輪３ｒ，３ｌは、筐体２の左右側面部２ｒ，２ｌそれぞれに対向して配置された状態になっている。
【００１０】
以上の構成により、右側駆動モータ５ｒが右側減速機４ｒを介して右側駆動輪３ｒを駆動する。すなわち、右側駆動モータ５ｒがその回転数を右側減速機４ｒで減速させて右側駆動輪３ｒを駆動する。また、左側駆動モータ５ｌが左側減速機４ｌを介して左側駆動輪３ｌを駆動する。すなわち、左側駆動モータ５ｌがその回転数を左側減速機４ｌで減速させて左側駆動輪３ｌを駆動する。
【００１１】
左右の補助バー７ｒ，７ｌは、筐体２上に搭乗した搭乗者の姿勢の維持等を補助するためのものである。左右の補助バー７ｒ，７ｌは、筐体２上に搭乗した搭乗者が手で保持することができるような形状をなす。右側補助バー７ｒは、筐体２の右側で、かつ略前方側端部から上方に所定長をもって延びている。また、左側補助バー７ｌは、筐体２の左側で、かつ略前方側端部から上方に、右側補助バー７ｒと同様な所定長をもって延びている。左右の補助バー７ｒ，７ｌは、乗用移動体１が垂直立位状態にあるとき、路面に対して略垂直になる。また、右側補助バー７ｒと左側補助バー７ｌとの間は、搭乗員がすり抜け可能な程度の間隔になっている。
【００１２】
右側補助バー７ｒの先端には、図２に示すように、ジョイスティック８を設けている。ジョイスティック８は、搭乗者が右手で操作可能となっており、乗用移動体１の進行方向（左右方向）の入力を受け付ける。
図４は、乗用移動体１の制御系の構成を示す。図４に示すように、乗用移動体は、センサ部２０、モータドライバ３１、対象物検知センサ３２、及び演算部４０を有する。
【００１３】
センサ部２０は、３軸方向（ヨー、ロール及びピッチ方向）のジャイロセンサ２１、加速度を検出する加速度センサ２２、荷重検出用のロードセル２３、及び駆動モータ５ｒ，５ｌの回転数を検出するエンコーダ２４ｒ，２４ｌを有する。ジャイロセンサ２１、加速度センサ２２、及びエンコーダ２４を筐体２内に有する。
ロードセル２３は、筐体２の上面２ａの四隅にかかる荷重を検出する。そのため、ロードセル２３は、該筐体２の上面２ａの四隅に配置した４個のロードセル２３ｆｒ，２３ｆｌ，２３ｒｒ，２３ｒｌからなる。このロードセル２３により、筐体２上での搭乗者の前後左右方向の体重移動が検出可能になる。
【００１４】
対象物検知センサ３２は、乗用移動体１の外界環境（周囲環境）として、予め定められた検出範囲内の物体（対象物）の存在、及び乗用移動体から物体までの距離を検出する。本実施形態では、乗用移動体１の前方に向くよう対象物検知センサ３２を搭載し、乗用移動体１の前方所定範囲内の外界環境を検出している。例えば、筐体２の前方端部でかつ左右方向における中間部に対象物検知センサ３２を搭載している。
【００１５】
演算部４０は、ＡＤ変換部４１、ＤＡ変換部４２、カウンタ部４３、及びＣＰＵ４４を有する。
ＡＤ変換部４１は、ジャイロセンサ２１からの入力（ヨー方向成分２１ｙ、ロール方向成分２１ｒ及びピッチ方向成分２１ｐ）をデジタル変換する。また、ＡＤ変換部４１は、加速度センサ２２の入力（左右方向成分２２ｘ、前後方向成分２２ｙ及び上下方向成分２２ｚ）をデジタル変換する。また、ＡＤ変換部４１は、ロードセル２３からの入力をデジタル変換する。また、ＡＤ変換部４１は、ジョイスティック８からの入力（操作信号）をデジタル変換する。ＡＤ変換部４１は、デジタル変換して得た各種情報をＣＰＵ４４に出力する。
【００１６】
カウンタ部４３は、エンコーダ２４ｒ，２４ｌの検出信号から回転数情報を得る。カウンタ部４３は、その回転数情報をＣＰＵ４４に出力する。
ＣＰＵ４４は、乗用移動体１のシステム全体を所定の制御則に従い制御する。例えば、ＣＰＵ４４は、入力される各種情報を基に、左右の駆動モータ５ｒ，５ｌの駆動トルク指令値を算出する。そして、ＣＰＵ４４は、駆動トルク指令値をＤＡ変換部４２を介してモータドライバ３１に出力する。モータドライバ１３は例えばインバータである。モータドライバ３１は、駆動トルク指令値に対応した駆動モータ出力により駆動モータ５ｒ，５ｌを駆動する。
【００１７】
このＣＰＵ４４は、図４に示すように、モード判定部４４ａ及び姿勢角度成分算出部４４ｂを有する。
モード判定部４４ａは、対象物検知センサ３２による対象物の検出結果及び検出走行速度を基に、後述の対象物検知走行モード及び通常走行モードを判定する。また、姿勢角度成分算出部４４ｂは、対象物検知センサ３２によって検出された対象物との距離に応じた筐体２のピッチ方向の角度補正成分を算出する。これらモード判定部４４ａ及び姿勢角度成分算出部４４ｂの処理については後で詳しく説明する。
【００１８】
以上のような構成を有する乗用移動体１は、倒立振子制御の制御則に従い左右の駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
倒立振子制御は、振子を倒立、維持するものとして一般的に知られる制御である。乗用移動体１は、この倒立振子制御を基盤として、乗用移動体１（筐体２）の傾斜した姿勢を維持して走行するように駆動モータ５ｒ，５ｌを駆動して、乗用移動体１のピッチ軸周りの安定化（転ばない）制御、前後進制御及び操舵制御を実現している。
【００１９】
倒立振子制御に基づいた制御則は種々あるが、本実施形態では、下記（１）式及び（２）式により表される制御則を用いている。
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（１）
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（２）
【００２０】
ここで、ｕ＿ｒは、右側駆動輪３ｒを駆動する駆動モータ５ｒのモータトルクである。ｕ＿ｌは、左側駆動輪３ｌを駆動する駆動モータ５ｌのモータトルクである。θ1は、図５に示すように、乗用移動体１のピッチ軸周りの傾斜角度（姿勢角度）である。すなわち、θ1は、筐体２のピッチ軸周りの傾斜角度である。θ2_rは、右側駆動輪３ｒの車輪回転角度である。θ2_lは、左側駆動輪３ｌの車輪回転角度である。
【００２１】
また、搭乗者は、乗用移動体１が静止状態にあるとき、総じて該乗用移動体１を前傾姿勢（ピッチ軸周りに前方に傾いた姿勢）にする傾向にある。そして、その前傾姿勢の度合は、搭乗者毎に個人差がある。このようなことから、静止状態において搭乗者が搭乗したときの乗用移動体１の傾斜角度θ1を傾斜角度θ1_sとする。そして、この傾斜角度（以下、搭乗時傾斜角度という。）θ1_sは予め設定される値とする。
【００２２】
また、式中の「´」を付した値は、「´」が付されている値の微分値となる。よって、例えば、θ1´は、筐体２のピッチ軸周りの角速度になる。θ2_r´は、左側駆動輪３ｌの回転角速度になる。また、θref_r´，θref_r´は、左右の駆動輪３ｒ，３ｌの回転角速度目標値である。
また、ｋ1，ｋ3，ｋ4は、ピッチ軸周りにおける安定化フィードバックゲイン値（ピッチ方向の安定化フィードバックゲイン値）である。ｋy，ｋy_dは、ヨー軸周りにおける安定化フィードバックゲイン値（ヨー方向の安定化フィードバックゲイン値）である。
【００２３】
ＣＰＵ４４は、以上の倒立振子制御を実現する（１）式及び（２）式に基づき、筐体２のピッチ軸周りにおける傾斜角度θ1等の変化に応じてモータトルク（駆動輪３ｒ，３ｌの駆動トルクともいえる。）ｕ＿ｒ，ｕ＿ｌを算出する。そして、ＣＰＵ４４は、算出したモータトルクｕ＿ｒ，ｕ＿ｌを基に駆動モータ５ｒ，５ｌを駆動して駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御している。
【００２４】
次に、以上の構成を前提とした乗用移動体１の駆動制御を説明する。
図６は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図７は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図７の（ａ）〜（ｄ））を示す。図７の（ａ）及びそれに続く（ｂ）は、乗用移動体１が速度ｖで走行している状態を示す。この図６の処理手順を、図７を用いつつ説明する。なお、ここで車速ｖは、前進方向の車速を正の値とし、後退方向の車速を負の値として検出されるものとする。
【００２５】
図６に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２が対象物１１０との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ２に進む。この検出処理は、モード判定部４４ａが行う。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、すなわち、対象物１１０を検出できない場合、ステップＳ１０に進む。対象物１１０は、例えば路面に固定されている障害物（例えば建造物）、先行する車両や他の乗用移動体である。
【００２６】
ステップＳ２では、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の車速ｖを検出する。ＣＰＵ４４は、例えば、エンコーダ２４ｒ，２４ｌが検出した駆動輪３ｒ，３ｌの回転角変化を基に車速ｖを得る。このステップＳ２の処理は、前記ステップＳ１で検出距離ｄobを検出した直後の処理になるため、このステップＳ２で検出した車速ｖは、前記ステップＳ１で検出距離ｄobを検出した時点の車速（対象物検出時車速）になる。
【００２７】
続いてステップＳ３において、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ１で検出した検出距離ｄob、及び前記ステップＳ２で検出した速度ｖを基に、下記（３）式により、対象物１１０に対する乗用移動体１の到達時間ＴＴＣ１を算出する。
ＴＴＣ１＝ｄob／ｖ ・・・（３）
この（３）式では、検出距離ｄobの検出時点の一定速度ｖ（前記ステップＳ２で検出した車速ｖ）を基に到達時間ＴＴＣ１を算出している。
【００２８】
さらに、ステップＳ３では、ＣＰＵ４４は、算出した到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満か否かを判定する。制限時間Ｔobは、到達時間ＴＴＣ１を判定するために予め設定した値であり、実験値、経験値又は理論値である。ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満の場合（ＴＴＣ１＜Ｔob）、ステップＳ４に進む。また、ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob以上の場合（ＴＴＣ１≧Ｔob）、ステップＳ１０に進む。
【００２９】
ステップＳ４では、ＣＰＵ４４は、距離しきい値ｄob_sに検出距離ｄobを設定する。ここで、ステップＳ４は、前記ステップＳ３の直後の処理になるため、距離しきい値ｄob_sは、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満となった直後の検出距離ｄob（図７（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂでの値）となる。よって、距離しきい値ｄob_sは、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満となったときに設定される値でもあるため、制限時間Ｔobにより決定される値（Ｔob・ｖ）とも言える。
【００３０】
なお、距離しきい値ｄob_sを予め定められた一定の距離とすることもできる。しかし、車速によって決定される距離であることが好ましく、本実施形態においては、上述のように、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満となった距離を距離しきい値ｄob_sとしている。
続いてステップＳ５において、ＣＰＵ４４は、検出距離ｄobが前記ステップＳ４で設定した距離しきい値ｄob_s未満か否かを判定する。この判定処理は、モード判定部４４ａが行う。ＣＰＵ４４は、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s未満の場合（ｄob＜ｄob_s）、ステップＳ６に進む。また、ＣＰＵ４４は、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s以上の場合（ｄob≧ｄob_s）、ステップＳ１０に進む。
【００３１】
ステップＳ６では、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。この判定処理は、モード判定部４４ａが行う。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合、すなわち、乗用移動体１が走行中の場合（ｖ＞０）、ステップＳ７に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、すなわち、乗用移動体１が停止若しくは後退している場合、ステップＳ１０に進む。
【００３２】
ステップＳ７では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（停止モード）を実施する。対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（４）式により、θ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）
ここで、ｄob_s＞ｄob
・・・（４）
ここで、ｋobは、対象物１１０までの距離に関する比例ゲインである。この（４）式によれば、乗用移動体１が対象物１１０に近づくほど、検出距離ｄobが小さくなるため、θ1_obは大きくなる。
また、対象物検知走行モードでは、前記（４）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施す。
【００３３】
図８は、ローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ４５を示す。図８に示すように、ローパスフィルタ４５は、入力となるθ1_ob（時々刻々と変化する値）に対してローパスフィルタ処理を施して、θ1_ob_LPを出力する。以下、ローパスフィルタ処理が施された姿勢角成分θ1_ob_LPを第２姿勢角成分と称する。
そして、対象物検知走行モードでは、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを前記（１）式及び（２）式の傾斜角度θ1に加算する（θ1＝θ1＋θ1_ob_LP）。すなわち、傾斜角度θ1に第２姿勢角度成分θ1_ob_LPを加算することによって補正して得た加算値を、新たな傾斜角度θ1として算出する。
【００３４】
下記（５）式及び（６）式は、その追加入力後の前記（１）式及び（２）式に対応する式になる。
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（５）
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（６）
【００３５】
ここで、第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、乗用移動体１が対象物１１０に近づくに従い大きくなる。対象物検知走行モードでは、この第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いた（５）式及び（６）式により、乗用移動体１がピッチ方向で後傾しつつも倒れずにバランスし減速するようになる。例えば、図７（ｂ）の位置以降の（ｃ）及び（ｄ）の乗用移動体１Ｃ，１Ｄの走行状態がその減速状態にあたる。
【００３６】
続いてステップＳ８及びステップＳ９において、ＣＰＵ４４は、新たに検出距離ｄob及び車速ｖを検出する。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ５からの処理を再び開始する。
ステップＳ１０では、ＣＰＵ４４は、通常走行モードを実施する。すなわち、前記（１）式及び（２）式に従い、すなわち、通常の倒立振子制御に従い左右の駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。つまり、ＣＰＵ４４は、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力することなく、傾斜角度θ1を用いた倒立振子制御に従い左右の駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
【００３７】
（動作及び作用）
（搭乗者の搭乗時傾斜角度θ1_sの設定）
乗用移動体１は、搭乗者が搭乗すると、センサ部２０（ジャイロセンサ２１等）の検出値を基に、搭乗時傾斜角度θ1_sを設定する。
図９は、搭乗者２００が乗用移動体１に搭乗しているときの様子の一例を示す。図９に示す乗用移動体１は垂直立位状態にある。例えば、このように搭乗者２００が搭乗した状態（かつ停止状態）で乗用移動体１が前傾姿勢になったとき、その前傾姿勢を搭乗時傾斜角度θ1_sに設定する。
【００３８】
（通常走行モード）
乗用移動体１は、搭乗者が自らの荷重を前後方向に移動したことで該乗用移動体１の前後方向の荷重バランスが変化して該乗用移動体１の姿勢が前後方向（ピッチ方向）に変化すると、ジャイロセンサ２１及び加速度センサ２２がその変化を検出する。
乗用移動体１は、その検出値を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを前方又は後方に駆動制御する（前記ステップＳ１０、前記（１）式及び（２）式）。すなわち、乗用移動体１は、搭乗者が操作した前傾姿勢や後傾姿勢を維持するよう駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。これにより、乗用移動体１は、搭乗者が操作した前傾姿勢のまま前進したり、搭乗者が操作した後傾姿勢のまま後退したりする。
【００３９】
また、乗用移動体１は、ジョイスティック８の操作方向（例えば左右方向）に応じて該乗用移動体１が走行するよう駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。これにより、搭乗者がジョイスティック８を左右方向に操作すると、乗用移動体１は、前傾姿勢又は後傾姿勢のままでその操作方向に旋回するようになる。
また、乗用移動体１は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満になった以後に、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s以上になった場合（ｄob≧ｄob_s）や、乗用移動体１が停止するに至った場合（ｖ＝０）にも、対象物検知走行モードから通常走行モードに遷移して、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ１０、前記（１）式及び（２）式）。
【００４０】
（対象物検知走行モード）
乗用移動体１は、予め制限時間Ｔobを設定する。そして、乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出すると、その検出距離ｄob及びその検出時点の乗用移動体１の速度ｖを基に、到達時間ＴＴＣ１を算出する（前記ステップＳ１〜ステップＳ３、前記（３）式）。
そして、乗用移動体１は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満になったとき、そのときの検出距離ｄobを距離しきい値ｄob_sに設定する（前記ステップＳ３〜ステップＳ４）。
【００４１】
それから、乗用移動体１は、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s未満である間、該乗用移動体１が停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モードを実施する（前記ステップＳ５〜ステップＳ９、図７の（ｂ）〜（ｃ））。
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、距離しきい値ｄob_sと検出距離ｄobとの差分に応じたθ1_obを算出し、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを考慮（追加入力）した前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ７）。
【００４２】
この結果、この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１が対象物１１０に近づくに従い第２姿勢角成分θ1_ob_LPが大きくなることで、乗用移動体１が後傾して減速するようになる。
これにより、乗用移動体１は、対象物１１０に近づくに従い後傾度合い（後傾角度）が大きくなりつつ減速度が大きくなる。そして、前記図７（ｄ）のように、乗用移動体１Ｄは、対象物１１０にある程度接近した状態になると、後傾姿勢のままで停車する。このとき、前記ステップＳ６の判定結果が速度ｖが零になることで、対象物検知走行モードが通常走行モードに遷移する。
【００４３】
本実施形態のような倒立振子制御を駆動制御の基盤とした乗用移動体１を対象物１１０に対して停止させるには、その対象物１１０に対応して搭乗者が意図的に乗用移動体１を後傾操作しなければならない。このとき、搭乗者には、乗用移動体１の操作についてある程度の習熟スキルが必要になる。
これに体して、本実施形態では、乗用移動体１は、倒立振子制御をそのまま用いた走行制御により、対象物１１０に対して自動的に後傾して減速するようになる。このような乗用移動体１の動作が、搭乗者に対して対象物１１０に対する乗用移動体１の最適な姿勢操作のナビゲーションになる。そのため、搭乗者は、習熟スキルを要しなくても、乗用移動体１を対象物１１０に対して適切に停止させることができるようになる。
【００４４】
また、本実施形態では、対象物検知走行モードの走行制御が通常走行モードと同様の倒立振子制御を基盤として用いているため、減速及び停止等をさせるために、乗用移動体１の走行が不自然になったり、搭乗者に違和感を与えたりするのを防止できる。
例えば、特許文献１の乗用移動体では、倒立振子制御を基に車輪を駆動制御しつつ、搭乗者がアクセルレバーやブレーキレバーを操作した場合には、強制的に乗用移動体１を姿勢変化させて（重心移動させて）加速や減速をしている。
【００４５】
ここで、倒立振子制御では、乗用移動体の姿勢のバランスをとりつつ走行しなければならない。すなわち、倒立振子制御では、加速時には乗用移動体を前傾にし、減速時には乗用移動体を後傾にして、乗用移動体の走行時のピッチング方向の姿勢変化を不可避としている。
しかし、特許文献１の乗用移動体では、アクセルレバー等の操作により強制的に姿勢変化させるため（重心移動させるため）、搭乗者に違和感を与える恐れがある。また、特に、乗用移動体の素性や出力等の駆動性能を理解していない搭乗者がアクセルレバー等の操作により加速等させてしまうと、その違和感が大きくなる。さらには、制御上におけるコンフリクトや、駆動モータ等におけるアクチュエーション遅れが発生してしまう恐れがある。
【００４６】
つまり、姿勢を制御することで乗用移動体を走行制御するのが、乗用移動体に負担なく、搭乗者にも違和感を与えなく、最も自然な制御態様であると考えられる。
このようなことから、本実施形態では、あくまでも倒立振子制御に則り対象物に対応して乗用移動体１を走行制御していることで、乗用移動体１の走行が不自然になったり、搭乗者に違和感を与えたりするのを防止している。
【００４７】
また、対象物検知走行モードでは、θ1_obを直接用いずにローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御している。
ここで、本実施形態では、対象物検知走行モードを対象物の検出状態を基に終了（通常走行モードに遷移）している。そのため、対象物の検出状態によっては、対象物検知走行モードと通常走行モードとの間の遷移（モード遷移）が頻雑に発生してしまう場合がある。このようにモード遷移が煩雑に発生した場合、乗用移動体１のピッチ角が急激に変化してしまう恐れがある。この結果、乗用移動体１の姿勢や駆動制御が搭乗者に違和感を与えてしまう恐れがある。
【００４８】
例えば、モード遷移が頻雑に発生してしまうような状況下では、前記（４）式により算出されるθ1_obがモード遷移に対応して過敏に変化する傾向がある。そのため、そのθ1_obをそのまま前記（５）式及び（６）式に代入してしまうと、θ1_obの過敏な変化が乗用移動体１の過敏なピッチ角変化として現れてしまう恐れがある。
例えば、人間との共存環境に代表される、乗用移動体の周囲に多種の障害物が存在する空間には、通行人が、乗用移動体が対象物を検出可能な領域、すなわち対象物検知走行モード領域に入ってきた後、すぐ居なくなってしまう等の状況が存在する。このような状況では、モード遷移が頻雑に発生し易く、結果として、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまう恐れがある。
【００４９】
これに対して、本実施形態では、第２姿勢角成分θ1_ob_LPがローパスフィルタ処理を施して得た値であるため、モード遷移が頻雑に発生してもそれに対応して第２姿勢角成分θ1_ob_LPが過敏に変化するようなことはない。この結果、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。
【００５０】
図１０は、乗用移動体が対象物（障害物）に接近したときの乗用移動体と対象物との間の距離（ｄob）の経時変化を示す。図１１は、そのときの距離（ｄob）に応じた乗用移動体（筐体）のピッチ角度の変化を示す。
例えば、制限時間を５（ｓｅｃ）に予め設定している。また、図１０中、距離ｄp1は、その設定した制限時間により決まる距離しきい値ｂob_sに相当する値である。
【００５１】
図１０に示すように、乗用移動体には、乗用移動体と対象物との間の距離がｄp1となった時刻ｔinに、それまでの前傾姿勢（角度θp1付近の姿勢）にピッチ方向の変化が発生（後傾方向に姿勢が変化）する。すなわち、乗用移動体は、時刻ｔinに対象物検知走行モードに遷移する。
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体は、対象物に近づく（図１０の矢印Ａの変化）に従い減速度が大きくなるよう、ピッチ角度を前傾の角度θp1から後傾の角度θp2に変化（図１１の矢印Ｂに変化）させている。このときの乗用移動体の姿勢変化は、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPに応じた滑らかな変化となる。
【００５２】
そして、この対象物検知走行モードでは、乗用移動体は、距離がｄp2に至りピッチ角度が後傾の角度θp2になったとき、停止する（通常走行モードに遷移する）。
その後、乗用移動体は、対象物が移動する等して距離が再びｄp1を超えると、通常走行モードにより、運転者による荷重変化等に応じて、前傾姿勢で前進するようになる。そして、対象物検知走行モードから通常走行モードに遷移した直後に該通常走行モードにて前進を開始するようなときでも、前述のローパスフィルタ処理を施した効果により、後傾姿勢から前傾姿勢に滑らかに変化するようになる。
【００５３】
（第１の実施形態の変形例）
（１）本実施形態は、２輪の駆動輪３ｒ，３ｌのみで走行する乗用移動体の形態に限定されない。例えば、乗用移動体は、予め内蔵したスタンドスタンドや補助輪、キャスタを有することもできる。
図１２〜図１４は、補助輪５１を有する乗用移動体１の構成を示す。図１２は側面図である。図１３は正面図である。図１４は平面図（上面図）である。
【００５４】
図１２〜図１４に示すように、乗用移動体１は、筐体２の後方に回転揺動可能な補助輪５１を有する。そのため、筐体２には、補助輪５１を回転自在に支持する補助輪支持部５２を取り付けてある。筐体２の上面２ａが水平になっている状態（すなわち、乗用移動体１の垂直立位状態）で、該上面２ａに対して垂直になる軸を回転中心として回動するよう筐体２に補助輪支持部５２を取り付けている。また、乗用移動体１の垂直立位状態で、補助輪５１の外周で下方に向く部位（接地部位）が、路面１００から所定距離（クリアランス）だけ離間している。これにより、補助輪５１は、乗用移動体１がある角度の後傾姿勢に達したとき路面１００に接地して、該乗用移動体１の走行方向に応じて向きを変化させるようになる（走行補助するようになる）。
【００５５】
よって、乗用移動体１は、ある所定の速度域以上では、このような第３輪となる補助輪５１が接地しないことで、２輪走行による走破性及び機動性を高くできる。また、乗用移動体１は、微速や静止状態では、補助輪５１の接地により、静的安定を実現できる。
また、乗用移動体１は、内蔵したスタンドを有することで、例えばシステム停止時等にはその内蔵スタンドを立てることで、停止した状態で直立安定姿勢をとることが可能になる。
ここで、本実施形態の移動体は、左右２つの駆動輪が平行に配置された“倒立振子制御を基盤とする２輪独立駆動型乗用移動体”である。この“倒立振子制御を基盤とする２輪独立駆動型乗用移動体”は、２輪の駆動輪だけが存在する乗用移動体のみならず、前述のように、スタンドや補助輪５１、キャスタ等を含むような構造形態をも含めて意味している。
【００５６】
（２）ロードセル２３（２３ｆｒ，２３ｆｌ，２３ｒｒ，２３ｒｌ）により搭乗者の筐体２上での体重移動を検出し、その検出結果を基に、倒立振子制御に基づいた駆動制御を行うこともできる。この場合、例えば、ロードセル２３により検出した体重移動を、乗用移動体１のヨー方向成分、ロール方向成分及びピッチ方向成分の角度変化相当に変換し、その角度変化を基に、倒立振子制御に基づいた駆動制御を行う。
【００５７】
（３）本実施形態では、θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いて、（５）式及び（６）式を基に駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御している。これに対して、ローパスフィルタ処理を施すことなく、θ1_obを直接用いて、（５）式及び（６）式を基に駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御することもできる。
ここで、ジャイロセンサ２１はピッチ角検出手段に対応し、ＣＰＵ４４は駆動制御手段に対応し、対象物検知センサ３２は対象物検出手段に対応し、エンコーダ２４ｒ，２４ｌやステップＳ２等の処理は速度検出手段に対応し、姿勢角度成分算出部４４ｂは角度補正成分算出手段に対応する。また、θ1_obは角度補正成分に対応する。また、ローパスフィルタ２５はフィルタ手段に対応する。また、第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、ピッチ方向の角度に加算する角度補正成分θ1_obに、ローパスフィルタ処理を施して得た値に対応する。
【００５８】
（第１の実施形態の効果）
（１）ピッチ角検出手段は、筐体のピッチ方向の角度を検出する。また、駆動制御手段は、ピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に基づいた倒立振子制御により、各車輪の駆動トルクを制御する。また、対象物検出手段は、乗用移動体の周囲に存在する対象物を検出すると共に、検出した対象物と乗用移動体との距離を検出する。また、速度検出手段は、乗用移動体の走行速度を検出する。また、角度補正成分算出手段は、対象物検出手段によって検出された対象物との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する。
【００５９】
そして、駆動制御手段は、角度補正成分算出手段が算出した角度補正成分をピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に加算してピッチ方向の角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い、各車輪の駆動トルクを制御する。
このように、駆動制御手段は、乗用移動体と対象物との距離を基に算出した角度補正成分をピッチ方向の検出角度に加算してピッチ方向の角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い各車輪の駆動トルクを制御することで、対象物に対応させた倒立振子制御を基に、各車輪の駆動トルクを制御できる。
【００６０】
このように乗用移動体と対象物との距離に対応させて各車輪の駆動トルクを制御できるので、対象物に対する乗用移動体の走行を適切に支援できる。
この結果、例えば、乗用移動体がその周囲に存在する対象物に対して必要以上に接近してしまうのを防止できる。さらには、乗用移動体を対象物に自動的に追従させるため、適切に追従させることができる。
【００６１】
（２）フィルタ手段は、ピッチ方向の角度に加算する角度補正成分に角度補正成分にローパスフィルタ処理を施す。そして、駆動制御手段は、フィルタ手段によってローパスフィルタ処理を施された角度補正成分を、ピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に加算する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）と通常の走行制御（通常走行モード）との間のモード遷移が頻雑に発生するようなシーンでも、それに応じて角度補正成分が過敏に変化するようなことがなくなる。この結果、走行制御の遷移、すなわちモード遷移が煩雑に発生するようなシーンでも、乗用移動体のピッチ方向の変化が搭乗者に違和感を与えてしまうのを防止できる。
【００６２】
（３）駆動制御手段は、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が予め定められた所定の距離である距離しきい値未満となったときに、前記加算値に基づく倒立振子制御を行う。
これにより、対象物と乗用移動体との距離がある程度短くなったときに、対象物と乗用移動体との距離に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を開始できる。
この結果、対象物と乗用移動体との距離に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を不用意に介入させてしまうのを防止できる。
【００６３】
（４）駆動制御手段は、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離、及び速度検出手段が検出した走行速度を基に、対象物までの到達時間を算出する。そして、距離しきい値は、算出した到達時間が予め設定した制限時間未満となる距離である（前記ステップＳ３参照）。
これにより、到達時間に応じて、対象物に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を行うことができる。
例えば、制限時間を乗用移動体が有する加減速性能に応じて設定することで、乗用移動体が有する加減速性能に対応させて、対象物に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を行うことができる。
【００６４】
（５）角度補正成分算出手段は、距離しきい値と、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離との差分を基に、角度補正成分を算出する。
これにより、対象物との距離に対応させて、乗用移動体を姿勢変化させ加減速させることができる。
（６）駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が距離しきい値以上となった場合、又は速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、加算値に基づく倒立振子制御を中止する。
これにより、距離や速度に応じた適切なタイミングで、加算値に基づく倒立振子制御を中止できる。
【００６５】
（７）角度補正成分算出手段は、
対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、距離しきい値をｄob_sとし、ｋobをゲインとした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）
により算出する。
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【００６６】
（第２の実施形態）
（構成）
第２の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。
第２の実施形態では、乗用移動体１は、対象物検知走行モードにおいて、対象物に追従可能な構成をなす。
なお、第２の実施形態の乗用移動体の構成は、基本的には前記第１の実施形態の乗用移動体の構成と同様である。以下の説明では、第２の実施形態の乗用移動体において、前記第１の実施形態の乗用移動体の構成や処理（ステップ）と同一符号を付してある構成や処理（ステップ）については、特に言及しない限りは同一である。
【００６７】
図１５は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図１６は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図１６の（ａ）〜（ｃ））を示す。この図１５の処理手順を、図１６を用いつつ説明する。
図１５に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ２１に進む。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、通常走行モードを実施する。
ステップＳ２１では、ＣＰＵ４４は、搭乗者から追従モード指令がなされたか否かを判定する。
【００６８】
図１７は、第２の実施形態の乗用移動体１の制御系の構成を示す。図１７に示すように、乗用移動体１は、搭乗者が追従モード指令を出すための追従ボタン５１を有する。
ＣＰＵ４４は、このような追従ボタン５１が操作されて追従モード指令が出されたか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令があった場合、ステップＳ２２に進む。また、ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令がない場合、前記ステップＳ１０に進む。
ステップＳ２２では、ＣＰＵ４４は、追従距離（車間距離）ｄob_tに検出距離ｄobを設定する。ここで、ステップＳ２２は、前記ステップＳ２１の直後の処理になるため、追従距離（車間距離）ｄob_tは、搭乗者が追従モード指令が出した直後の検出距離ｄob（図１６（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂの距離）になる。
【００６９】
続いてステップＳ２３において、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
続いてステップＳ６において、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合（ｖ＞０）、ステップＳ２４に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、前記ステップＳ１０に進む。
【００７０】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する。この対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（７）式によりθ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_t−ｄob）＋ｋv・ｖ（ｔ） ・・・（７）
ここで、ｋobは、対象物１１０までの距離に関する比例ゲインである。ｋvは、速度ｖに関する比例ゲイン（例えば一定値）である。ｖ（ｔ）は、前記ステップＳ２３で実時間で検出した車速ｖ（時々刻々変化する車速ｖ）である。
【００７１】
乗用移動体１が対象物１１０に近づくほど、検出距離ｄobが小さくなる。そのため、この（７）式によれば、乗用移動体１が対象物１１０に近づくほど、θ1_obは大きくなる。また、前記（４）式との比較では、θ1_obは、速度ｖに応じた値（ｋv・ｖ）だけオフセットされた値になる。
さらに、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、前記（７）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。ローパスフィルタ処理を施す構成は、前記第１の実施形態と同様である（図８参照）。
【００７２】
そして、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力した前記（５）式及び（６）式を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
続いてステップＳ８において、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、新たに検出距離ｄobを検出する。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ２３からの処理を再び開始する。
【００７３】
（動作及び作用）
主に対象物検知走行モードの動作及び作用を説明する。
乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出し（対象物１１０の捕捉中）、かつ搭乗者からの追従モード指令があると、その指令時の検出距離ｄobを追従距離ｄob_tに設定する（前記ステップＳ１、ステップＳ２１、ステップＳ２２）。
ここで、対象物１１０は、例えば他の乗用移動体３００である。例えば、搭乗者２００は、乗用移動体１を他の乗用移動体３００に追従させたいとき、対象物検知センサ３２が対象物１１０を捕捉している期間内に、追従ボタン５１を押して追従モード指令を出す。
それから、乗用移動体１は、停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する（前記ステップＳ２３、ステップＳ６、ステップＳ２４、ステップＳ８）。
【００７４】
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、追従距離ｄob_tと検出距離ｄobとの差分、及び車速ｖに応じたθ1_obを算出する（前記（７）式）。さらに、対象物検知走行モードでは、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ２３）。
【００７５】
ここで、前記（７）式により、（ｄob_t−ｄob）と速度ｖ（ｔ）との加算値（より詳しくはさらにローパスフィルタ処理した値）として第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得ている。この第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、車速ｖ（前記（７）式の右辺第２項の値）が大きいほど小さくなる。なお、これは、（ｄob_t−ｄob）（前記（７）式の右辺第１項の値）が大きいほど第２姿勢角成分θ1_ob_LPが大きくなるのと反対の関係になる。
【００７６】
そして、第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、倒立振子制御による駆動制御に用いられる値となる。よって、この第２姿勢角成分θ1_ob_LPの変数となる速度ｖ（ｔ）（より詳しくはｋv・ｖ（ｔ））は、駆動制御のオフセット量となる。これにより、倒立振子制御による駆動制御のオフセット量が、乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）に連動することになる。すなわち、倒立振子制御による駆動制御するトルク成分が、乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）に連動することになる。
このように倒立振子制御による駆動制御のオフセット量を乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）に連動させることで、対象物検知走行モードでの制御は、乗用移動体１が他の乗用移動体３００に追従する追従制御となる。
【００７７】
この追従制御により、乗用移動体１は次のように動作する。
乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の減速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が短くなると、後傾して減速するようになる。
そして、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００が停止すると、該他の乗用移動体３００から所定距離をおいて後傾を維持して停止するようになる。例えば、図１６において、他の乗用移動体３００が停止している場合、（ｃ）に示すように、乗用移動体１Ｃは、他の乗用移動体３００から所定距離をおいて後傾して停止するようになる。
【００７８】
また、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の加速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が所定距離（追従距離ｄob_t）よりも長くなると、前傾して加速するようになる。例えば、図１６において、他の乗用移動体３００が加速している場合、（ａ）に示すように、乗用移動体１Ａは、他の乗用移動体３００に向かい前傾して加速するようになる。
また、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いることで、前記第１の実施形態と同様に、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。この結果、安定した追従走行を実現できる。
【００７９】
（第２の実施形態の効果）
（１）角度補正成分算出手段が、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離と距離しきい値との差分、及び速度検出手段が検出した走行速度を基に、角度補正成分を算出する。これにより、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離を距離しきい値に収束させるよう各車輪の駆動トルクを制御する。
これにより、乗用移動体を対象物に追従させる走行制御を実現できる。
【００８０】
（２）角度補正成分算出手段は、
対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、距離しきい値をｄob_sとし、ｋob及びｋvをゲインとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）＋ｋv・ｖ（ｔ）
により算出する。
【００８１】
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPをθ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【００８２】
（第３の実施形態）
（構成）
第３の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。
前記第１の実施形態や第２の実施形態では、検出距離ｄob及び距離しきい値ｄob_sを用いて、θ1_obを算出している（前記（４）式、（７）式参照）。これに対して、第３の実施形態では、検出距離ｄobや距離しきい値ｄob_sに換えて、制限時間Ｔob、到達時間ＴＴＣ（ＴＴＣ１）及び速度ｖを用いて、θ1_obを算出する。
なお、第３の実施形態の乗用移動体の構成は、基本的には前記第１の実施形態の乗用移動体の構成と同様である。以下の説明では、第３の実施形態の乗用移動体において、前記第１の実施形態の乗用移動体の構成や処理（ステップ）と同一符号を付してある構成や処理（ステップ）については、特に言及しない限りは同一である。
【００８３】
図１８は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図１９は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図１９の（ａ）〜（ｄ））を示す。この図１８の処理手順を、図１９を用いつつ説明する。
図１８に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ３１に進む。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、ステップＳ１０に進む。
【００８４】
ステップＳ１０では、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、通常走行モードを実施する。
ステップＳ３１では、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
続いてステップＳ３２において、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ１で検出した検出距離ｄob、及び前記ステップＳ３１で検出した速度ｖを基に、下記（８）式により、対象物１１０に対する乗用移動体１の到達時間ＴＴＣ２を算出する（図１９（ｃ）の位置での乗用移動体１Ｃでの処理）。
ＴＴＣ２＝ｄob／ｖ（ｔ） ・・・（８）
ここで、前記（３）式では、車速ｖが一定値であるのに対して、この（８）式では、車速ｖ（ｔ）は時々刻々変化する値となる（ｖ＝ｖ（ｔ））。
【００８５】
さらに、ステップＳ３２では、ＣＰＵ４４は、算出した到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob未満か否かを判定する。制限時間Ｔobは、到達時間ＴＴＣ２を判定するために予め設定した値であり、実験値、経験値又は理論値である（図１９（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂでの値）。ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob未満の場合（ＴＴＣ２＜Ｔob）、ステップＳ６に進む。また、ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob以上の場合（ＴＴＣ２≧Ｔob）、前記ステップＳ１０に進む。
【００８６】
なお、このステップＳ３２の処理は、モード判定部４４ａが行う。
ステップＳ６では、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合（ｖ＞０）、ステップＳ３３に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、ステップＳ１０に進む。
【００８７】
ステップＳ３３では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（停止モード）を実施する。この対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（９）式によりθ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２） ・・・（９）
ここで、ｋobは、対象物１１０までの距離に関する比例ゲインである。
【００８８】
さらに、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、前記（９）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。ローパスフィルタ処理を施す構成は、前記第１の実施形態と同様である（図８参照）。
そして、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力した前記（５）式及び（６）式を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
続いてステップＳ８において、ＣＰＵ４４は、新たに検出距離ｄobを得る。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ３１からの処理を再び開始する。
【００８９】
（動作及び作用）
主に対象物検知走行モードの動作及び作用を説明する。
乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出すると、車速ｖを検出する（前記ステップＳ１、ステップＳ３１）。
それから、乗用移動体１は、到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob未満である間、該乗用移動体１が停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する（前記ステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ６、ステップＳ３３、ステップＳ８）。
【００９０】
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、制限時間Ｔobと到達時間ＴＴＣ２との差分、及び実時間で変化する車速ｖに応じたθ1_obを算出する（前記（９）式）。さらに、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ３３）。
【００９１】
ここで、前記（９）式により、（Ｔob−ＴＴＣ２）と速度ｖ（ｔ）との乗算値（より詳しくはさらにローパススケジュールフィルタ処理した値）として第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得ている。
この結果、乗用移動体１が対象物１１０に近づいたことで到達時間ＴＴＣ２が小さくなると、（Ｔob−ＴＴＣ２）が大きくなり、第２姿勢角成分θ1_ob_LPが大きくなる。このとき、乗用移動体１は、後傾して減速（速度ｖが減少）するようになる。その一方で、速度ｖが減少すると（零に近づくと）、第２姿勢角成分θ1_ob_LPも零に近づく。
【００９２】
このようなことから、乗用移動体１は、対象物１１０に近づいてくと後傾して減速（速度ｖが減少）するようになる（図１９（ｃ）に示す乗用移動体１Ｃの状態になる）。そして、乗用移動体１は、停止時に第２姿勢角成分θ1_ob_LPが零になることで、その停止が垂直立位状態でなされるようになる（図１９（ｄ）に示す乗用移動体１Ｄの状態になる）。すなわち、前記第１及び第２の実施形態では、乗用移動体１が後傾して停止しているのに対して、この第３の実施形態では、乗用移動体１は、垂直立位状態で停止するようになる。
【００９３】
これは、前記第１及び第２の実施形態では、検出距離ｄobが零になったとしても、第２姿勢角成分θ1_ob_LPがある値（ｄob_s、ｄob_t）を示すからである（前記（４）式及び（７）式参照）。この結果、停止時の乗用移動体１の姿勢に、第２姿勢角成分θ1_ob_LPによる後傾姿勢成分が残ってしまうからである。
また、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いることで、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。
【００９４】
（第３の実施形態の効果）
（１）角度補正成分算出手段は、到達時間と制限時間との差分に速度検出手段が検出した走行速度を乗じた値を基に、角度補正成分を算出する。
これにより、乗用移動体が停止して走行速度が零になったとき、角度補正成分を零にすることができる。この結果、停止時の乗用移動体の姿勢を垂直立位状態にできる。
よって、乗用移動体を垂直立位状態から発進させることができ、不自然な姿勢変化を経ることなく乗用移動体を容易に再発進させることができる。また、速度相応の姿勢変化と減速制御とがより自然に両立されたものとなる。
【００９５】
（２）駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が距離しきい値以上となった場合、又は速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、該加算値に基づく倒立振子制御を中止する。
これにより、距離や速度に応じた適切なタイミングで、加算値に基づく倒立振子制御を中止できる。
また、駆動制御手段が、到達時間が制限時間以上の場合、又は速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、加算値に基づく倒立振子制御を中止することで、到達時間や速度に応じた適切なタイミングで、加算値に基づく倒立振子制御を中止できる。
【００９６】
（３）角度補正成分算出手段は、
到達時間をＴＴＣ２とし、制限時間をＴobとし、速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋobをゲインとした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２）
として算出する。
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPをθ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【００９７】
（第４の実施形態）
（構成）
第４の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。
第４の実施形態の乗用移動体は、前記第２の実施形態の乗用移動体の駆動制御と前記第３の実施形態の乗用移動体の駆動制御とを組み合わせた駆動制御を実現している。
このようなことから、第４の実施形態の乗用移動体の構成は、前記第２や第３の実施形態の乗用移動体の構成を有する。以下の説明では、第４の実施形態の乗用移動体において、前記第２の実施形態や第３の実施形態の乗用移動体の構成や処理（ステップ）と同一符号を付してある構成や処理（ステップ）については、特に言及しない限りは同一である。
【００９８】
図２０は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図２１は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図２１の（ａ）〜（ｃ））を示す。この図２０の処理手順を、図２１を用いつつ説明する。
この図２０に示すように、第４の実施形態では、ステップＳ４１を新たに加えている。また、ステップＳ４２の処理内容を変更している。
図２０に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０（他の乗用移動体）との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ２１に進む。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、ステップＳ１０に進む。
【００９９】
ステップＳ２１では、ＣＰＵ４４は、前記第２の実施形態と同様に、搭乗者から追従モード指令がなされたか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令があった場合、ステップＳ２２に進む。また、ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令がない場合、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ２２では、ＣＰＵ４４は、前記第２の実施形態と同様に、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
【０１００】
続いてステップＳ４１において、ＣＰＵ４４は、制限時間Ｔobを設定する。具体的には、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ１で検出した検出距離ｄob、及び前記ステップＳ２２で検出した車速ｖを用いて、下記（１０）式により制限時間Ｔobを算出する（図２１（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂの処理）。
Ｔob＝ｄob／ｖ ・・・（１０）
続いてステップＳ３１において、ＣＰＵ４４は、前記第３の実施形態と同様に、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
【０１０１】
続いてステップＳ６において、ＣＰＵ４４は、前記第２の実施形態や第３の実施形態と同様に、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合（ｖ＞０）、ステップＳ４２に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、前記ステップＳ１０に進む。
ステップＳ４２では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（追従及び停止モード）を実施する。この対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（１１）式によりθ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２＋ｋvt） ・・・（１１）
ここで、ｋvtは、乗用移動体１の速度ｖに関する比例ゲインである。
【０１０２】
さらに、対象物検知走行モードでは、前記（１１）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。ローパスフィルタ処理を施す構成は、前記第１の実施形態と同様である（図８参照）。
そして、対象物検知走行モードでは、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力した前記（５）式及び（６）式を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
続いてステップＳ８において、ＣＰＵ４４は、新たに検出距離ｄobを得る。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ３１からの処理を再び開始する。
【０１０３】
（動作及び作用）
主に対象物検知走行モードの動作及び作用を説明する。
乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出し（対象物１１０の捕捉中）、かつ搭乗者２００からの追従モード指令があると、その指令時の車速ｖを検出する（前記ステップＳ１、ステップＳ２１、ステップＳ２２）。そして、乗用移動体１は、検出距離ｄob及び車速ｖを用いて、制限時間Ｔobを算出する（前記ステップＳ４１）。
それから、乗用移動体１は、停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する（前記ステップＳ３１、ステップＳ６、ステップＳ４２、ステップＳ８）。
【０１０４】
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、制限時間Ｔobと到達時間ＴＴＣ２との差分、及び実時間で変化する車速ｖに応じたθ1_obを算出する（前記（１１）式）。さらに、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ４２）。
【０１０５】
そして、第４の実施形態の乗用移動体１は、前記第２の実施形態の乗用移動体１の動作と第３の実施形態の乗用移動体１の動作とを実現する。
すなわち、第４の実施形態では、倒立振子制御による駆動制御のオフセット量を乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）（具体的には、前記（１１）式のｖ（ｔ）・ｋvt）に連動させている。これにより、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００に追従するようになる。
【０１０６】
具体的には、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の減速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が短くなると、後傾して減速するようになる（図２１（ｃ）に示す乗用移動体１Ｃの状態）。また、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の加速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が所定距離（制限時間Ｔob相当）よりも長くなると、前傾して加速する。例えば、図２１において、他の乗用移動体３００が加速している場合、（ａ）に示すように、乗用移動体１Ａは、他の乗用移動体３００に向かい前傾して加速するようになる。
【０１０７】
そして、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００が停止すると、該他の乗用移動体３００から所定距離をおいて垂直立位状態で停止するようになる。
また、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いることで、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。この結果、安定した追従走行を実現できる。
【０１０８】
（第４の実施形態の効果）
（１）角度補正成分算出手段が、到達時間と制限時間との差分、及び速度検出手段が検出した走行速度を基に、角度補正成分を算出することで、駆動制御手段は、到達時間を制限時間に収束させるよう各車輪の駆動トルクを制御する。
これにより、乗用移動体を対象物に追従させる走行制御を実現できる。
（２）角度補正成分算出手段は、
到達時間をＴＴＣ２とし、制限時間をＴobとし、速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋob，ｋvtをゲインとした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２＋ｋvt）
として算出する。
【０１０９】
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPをθ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【０１１０】
（３）角度補正成分算出手段は、到達時間と制限時間との差分に速度検出手段が検出した走行速度を乗じた値を基に、角度補正成分を算出する（前記（１１）式参照）。
これにより、乗用移動体が停止して走行速度が零になったとき、角度補正成分を零にすることができる。この結果、停止時の乗用移動体の姿勢を垂直立位状態にできる。
よって、乗用移動体を垂直立位状態から発進させることができ、不自然な姿勢変化を経ることなく乗用移動体を容易に再発進させることができる。また、速度相応の姿勢変化と減速制御とがより自然に両立されたものとなる。
なお、前記第１〜第４の実施形態では、乗用移動体の前進時のみ対象物検知走行モードを実行するようにしている。しかし、これに限定されず、乗用移動体の後方の物体を検知する対象物検知センサを設けて、前進及び後退時に対象物検知走行モードを実行することもできる。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 乗用移動体１、２ 筐体、３ｒ，３ｌ 駆動輪、４ｒ，４ｌ 減速機、５ｒ，５ｌ 駆動モータ、７ｒ，７ｌ 補助バー、２０ センサ部、２１ ジャイロセンサ（ピッチ角検出手段）、２２ 加速度センサ、２３ ロードセル、２４ｒ，２４ｌ エンコーダ（速度検出手段）、２５ ローパスフィルタ（フィルタ手段）、３２ 対象物検知センサ、４０ 演算部、４４ ＣＰＵ（駆動制御手段）、４４ａ モード判定部、４４ｂ 姿勢角度成分算出部（角度補正成分算出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの車輪を有する乗用移動体の傾斜した姿勢を維持して該乗用移動体が走行するように２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、倒立振子制御を基に車輪を駆動制御する乗用移動体（搬送体）を開示している。
この特許文献１では、搭乗者（搬送者）が操作するアクセルレバー及びブレーキレバーを設けて、そのレバー操作によって搭乗者の加速や減速の意思等を反映した乗用移動体の走行を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６２１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術は、搭乗者が操作したアクセルレバーやブレーキレバーに対応して乗用移動体が加速や制動している。よって、搭乗者が乗用移動体の周囲の対象物を認識してブレーキレバーやアクセルレバーの操作を行い、乗用移動体の対象物に対する接近を防止したり、乗用移動体を対象物に追従させたりする必要がある。
そのため、搭乗者の負荷が高く、適切な乗用移動体の走行支援を行うことが望まれていた。
本発明の課題は、対象物に対する乗用移動体の走行を適切に支援することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、筐体のピッチ方向の検出角度に基づいた倒立振子制御により各車輪の駆動トルクを制御している。
本発明は、乗用移動体の周囲に存在する対象物と該乗用移動体との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する。そして、角度補正成分をピッチ方向の検出角度に加算してピッチ方向の検出角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い、各車輪の駆動トルクを制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、乗用移動体と対象物との距離に対応させた倒立振子制御を基に、各車輪の駆動トルクを制御できる。
このように乗用移動体と対象物との距離に対応させて各車輪の駆動トルクを制御できるので、対象物に対する乗用移動体の走行を適切に支援できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態の乗用移動体の構成を示す側面図である。
【図２】乗用移動体の構成を示す正面図である。
【図３】乗用移動体の構成を示す底面図である。
【図４】乗用移動体の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】倒立振子制御に用いる値の説明に使用した図である。
【図６】第１の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図６の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【図８】ローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタを示すブロック図である。
【図９】搭乗者が乗用移動体に搭乗しているときの様子の一例を示す図である。
【図１０】乗用移動体が対象物に接近したときの乗用移動体と対象物との間の距離（ｄob）の経時変化を示す特性図である。
【図１１】図１０のように変化する距離（ｄob）に応じた乗用移動体（筐体）のピッチ角度の変化を示す特性図である。
【図１２】他の乗用移動体の構成を示す側面図である。
【図１３】他の乗用移動体の構成を示す正面図である。
【図１４】他の乗用移動体の構成を示す上面図である。
【図１５】第２の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１５の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【図１７】第２の実施形態の乗用移動体の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１８】第３の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１８の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【図２０】第４の実施形態におけるＣＰＵによる駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】図２０の駆動制御を実施したときの乗用移動体の姿勢変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。この乗用移動体は、“倒立振子制御を基盤とする２輪独立駆動型乗用移動体（パーソナルモビリティ）”となる。すなわち、この乗用移動体は、姿勢を前傾又は後傾させて前進又は後退する移動体である。
図１〜図３は、乗用移動体の構成を示す。図１は側面図である。図２は正面図である。図３は平面図（底面図）である。
図１〜図３に示すように、乗用移動体１は、筐体２、駆動輪３ｒ，３ｌ、減速機４ｒ，４ｌ、駆動モータ５ｒ，５ｌ及び補助バー（立位搭乗用補助バー）７ｒ，７ｌを有する。
筐体２は、略箱形状をしている。筐体２は、図３に示すように、上方からみた形状が略正方形状となる。筐体２の左右側面部２ｂ，２ｃは、上面２ａに対して垂直となる。搭乗者は、この筐体２の上面２ａに搭乗する。この筐体２の上面２ａが路面と水平になるとき、乗用移動体１は、いわゆる垂直立位状態になる。
【０００９】
筐体２内には、左右それぞれに減速機４ｒ，４ｌ及び駆動モータ５ｒ，５ｌを収容している。右側減速機４ｒと右側駆動モータ５ｒとを、同軸６ｒ上に配置している。左側減速機４ｌと左側駆動モータ５ｌとを、同軸６ｌ上に配置している。同軸６ｒ，６ｌは、互いに同一直線上に位置され、かつ路面に対して水平となる。
左右の減速機４ｒ，４ｌの出力軸それぞれに、左右の駆動輪３ｒ，３ｌを取り付けている。これにより、駆動輪３ｒ，３ｌは、筐体２の左右側面部２ｒ，２ｌそれぞれに対向して配置された状態になっている。
【００１０】
以上の構成により、右側駆動モータ５ｒが右側減速機４ｒを介して右側駆動輪３ｒを駆動する。すなわち、右側駆動モータ５ｒがその回転数を右側減速機４ｒで減速させて右側駆動輪３ｒを駆動する。また、左側駆動モータ５ｌが左側減速機４ｌを介して左側駆動輪３ｌを駆動する。すなわち、左側駆動モータ５ｌがその回転数を左側減速機４ｌで減速させて左側駆動輪３ｌを駆動する。
【００１１】
左右の補助バー７ｒ，７ｌは、筐体２上に搭乗した搭乗者の姿勢の維持等を補助するためのものである。左右の補助バー７ｒ，７ｌは、筐体２上に搭乗した搭乗者が手で保持することができるような形状をなす。右側補助バー７ｒは、筐体２の右側で、かつ略前方側端部から上方に所定長をもって延びている。また、左側補助バー７ｌは、筐体２の左側で、かつ略前方側端部から上方に、右側補助バー７ｒと同様な所定長をもって延びている。左右の補助バー７ｒ，７ｌは、乗用移動体１が垂直立位状態にあるとき、路面に対して略垂直になる。また、右側補助バー７ｒと左側補助バー７ｌとの間は、搭乗員がすり抜け可能な程度の間隔になっている。
【００１２】
右側補助バー７ｒの先端には、図２に示すように、ジョイスティック８を設けている。ジョイスティック８は、搭乗者が右手で操作可能となっており、乗用移動体１の進行方向（左右方向）の入力を受け付ける。
図４は、乗用移動体１の制御系の構成を示す。図４に示すように、乗用移動体は、センサ部２０、モータドライバ３１、対象物検知センサ３２、及び演算部４０を有する。
【００１３】
センサ部２０は、３軸方向（ヨー、ロール及びピッチ方向）のジャイロセンサ２１、加速度を検出する加速度センサ２２、荷重検出用のロードセル２３、及び駆動モータ５ｒ，５ｌの回転数を検出するエンコーダ２４ｒ，２４ｌを有する。ジャイロセンサ２１、加速度センサ２２、及びエンコーダ２４を筐体２内に有する。
ロードセル２３は、筐体２の上面２ａの四隅にかかる荷重を検出する。そのため、ロードセル２３は、該筐体２の上面２ａの四隅に配置した４個のロードセル２３ｆｒ，２３ｆｌ，２３ｒｒ，２３ｒｌからなる。このロードセル２３により、筐体２上での搭乗者の前後左右方向の体重移動が検出可能になる。
【００１４】
対象物検知センサ３２は、乗用移動体１の外界環境（周囲環境）として、予め定められた検出範囲内の物体（対象物）の存在、及び乗用移動体から物体までの距離を検出する。本実施形態では、乗用移動体１の前方に向くよう対象物検知センサ３２を搭載し、乗用移動体１の前方所定範囲内の外界環境を検出している。例えば、筐体２の前方端部でかつ左右方向における中間部に対象物検知センサ３２を搭載している。
【００１５】
演算部４０は、ＡＤ変換部４１、ＤＡ変換部４２、カウンタ部４３、及びＣＰＵ４４を有する。
ＡＤ変換部４１は、ジャイロセンサ２１からの入力（ヨー方向成分２１ｙ、ロール方向成分２１ｒ及びピッチ方向成分２１ｐ）をデジタル変換する。また、ＡＤ変換部４１は、加速度センサ２２の入力（左右方向成分２２ｘ、前後方向成分２２ｙ及び上下方向成分２２ｚ）をデジタル変換する。また、ＡＤ変換部４１は、ロードセル２３からの入力をデジタル変換する。また、ＡＤ変換部４１は、ジョイスティック８からの入力（操作信号）をデジタル変換する。ＡＤ変換部４１は、デジタル変換して得た各種情報をＣＰＵ４４に出力する。
【００１６】
カウンタ部４３は、エンコーダ２４ｒ，２４ｌの検出信号から回転数情報を得る。カウンタ部４３は、その回転数情報をＣＰＵ４４に出力する。
ＣＰＵ４４は、乗用移動体１のシステム全体を所定の制御則に従い制御する。例えば、ＣＰＵ４４は、入力される各種情報を基に、左右の駆動モータ５ｒ，５ｌの駆動トルク指令値を算出する。そして、ＣＰＵ４４は、駆動トルク指令値をＤＡ変換部４２を介してモータドライバ３１に出力する。モータドライバ１３は例えばインバータである。モータドライバ３１は、駆動トルク指令値に対応した駆動モータ出力により駆動モータ５ｒ，５ｌを駆動する。
【００１７】
このＣＰＵ４４は、図４に示すように、モード判定部４４ａ及び姿勢角度成分算出部４４ｂを有する。
モード判定部４４ａは、対象物検知センサ３２による対象物の検出結果及び検出走行速度を基に、後述の対象物検知走行モード及び通常走行モードを判定する。また、姿勢角度成分算出部４４ｂは、対象物検知センサ３２によって検出された対象物との距離に応じた筐体２のピッチ方向の角度補正成分を算出する。これらモード判定部４４ａ及び姿勢角度成分算出部４４ｂの処理については後で詳しく説明する。
【００１８】
以上のような構成を有する乗用移動体１は、倒立振子制御の制御則に従い左右の駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
倒立振子制御は、振子を倒立、維持するものとして一般的に知られる制御である。乗用移動体１は、この倒立振子制御を基盤として、乗用移動体１（筐体２）の傾斜した姿勢を維持して走行するように駆動モータ５ｒ，５ｌを駆動して、乗用移動体１のピッチ軸周りの安定化（転ばない）制御、前後進制御及び操舵制御を実現している。
【００１９】
倒立振子制御に基づいた制御則は種々あるが、本実施形態では、下記（１）式及び（２）式により表される制御則を用いている。
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（１）
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（２）
【００２０】
ここで、ｕ＿ｒは、右側駆動輪３ｒを駆動する駆動モータ５ｒのモータトルクである。ｕ＿ｌは、左側駆動輪３ｌを駆動する駆動モータ５ｌのモータトルクである。θ1は、図５に示すように、乗用移動体１のピッチ軸周りの傾斜角度（姿勢角度）である。すなわち、θ1は、筐体２のピッチ軸周りの傾斜角度である。θ2_rは、右側駆動輪３ｒの車輪回転角度である。θ2_lは、左側駆動輪３ｌの車輪回転角度である。
【００２１】
また、搭乗者は、乗用移動体１が静止状態にあるとき、総じて該乗用移動体１を前傾姿勢（ピッチ軸周りに前方に傾いた姿勢）にする傾向にある。そして、その前傾姿勢の度合は、搭乗者毎に個人差がある。このようなことから、静止状態において搭乗者が搭乗したときの乗用移動体１の傾斜角度θ1を傾斜角度θ1_sとする。そして、この傾斜角度（以下、搭乗時傾斜角度という。）θ1_sは予め設定される値とする。
【００２２】
また、式中の「´」を付した値は、「´」が付されている値の微分値となる。よって、例えば、θ1´は、筐体２のピッチ軸周りの角速度になる。θ2_r´は、左側駆動輪３ｌの回転角速度になる。また、θref_r´，θref_r´は、左右の駆動輪３ｒ，３ｌの回転角速度目標値である。
また、ｋ1，ｋ3，ｋ4は、ピッチ軸周りにおける安定化フィードバックゲイン値（ピッチ方向の安定化フィードバックゲイン値）である。ｋy，ｋy_dは、ヨー軸周りにおける安定化フィードバックゲイン値（ヨー方向の安定化フィードバックゲイン値）である。
【００２３】
ＣＰＵ４４は、以上の倒立振子制御を実現する（１）式及び（２）式に基づき、筐体２のピッチ軸周りにおける傾斜角度θ1等の変化に応じてモータトルク（駆動輪３ｒ，３ｌの駆動トルクともいえる。）ｕ＿ｒ，ｕ＿ｌを算出する。そして、ＣＰＵ４４は、算出したモータトルクｕ＿ｒ，ｕ＿ｌを基に駆動モータ５ｒ，５ｌを駆動して駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御している。
【００２４】
次に、以上の構成を前提とした乗用移動体１の駆動制御を説明する。
図６は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図７は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図７の（ａ）〜（ｄ））を示す。図７の（ａ）及びそれに続く（ｂ）は、乗用移動体１が速度ｖで走行している状態を示す。この図６の処理手順を、図７を用いつつ説明する。なお、ここで車速ｖは、前進方向の車速を正の値とし、後退方向の車速を負の値として検出されるものとする。
【００２５】
図６に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２が対象物１１０との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ２に進む。この検出処理は、モード判定部４４ａが行う。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、すなわち、対象物１１０を検出できない場合、ステップＳ１０に進む。対象物１１０は、例えば路面に固定されている障害物（例えば建造物）、先行する車両や他の乗用移動体である。
【００２６】
ステップＳ２では、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の車速ｖを検出する。ＣＰＵ４４は、例えば、エンコーダ２４ｒ，２４ｌが検出した駆動輪３ｒ，３ｌの回転角変化を基に車速ｖを得る。このステップＳ２の処理は、前記ステップＳ１で検出距離ｄobを検出した直後の処理になるため、このステップＳ２で検出した車速ｖは、前記ステップＳ１で検出距離ｄobを検出した時点の車速（対象物検出時車速）になる。
【００２７】
続いてステップＳ３において、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ１で検出した検出距離ｄob、及び前記ステップＳ２で検出した速度ｖを基に、下記（３）式により、対象物１１０に対する乗用移動体１の到達時間ＴＴＣ１を算出する。
ＴＴＣ１＝ｄob／ｖ ・・・（３）
この（３）式では、検出距離ｄobの検出時点の一定速度ｖ（前記ステップＳ２で検出した車速ｖ）を基に到達時間ＴＴＣ１を算出している。
【００２８】
さらに、ステップＳ３では、ＣＰＵ４４は、算出した到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満か否かを判定する。制限時間Ｔobは、到達時間ＴＴＣ１を判定するために予め設定した値であり、実験値、経験値又は理論値である。ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満の場合（ＴＴＣ１＜Ｔob）、ステップＳ４に進む。また、ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob以上の場合（ＴＴＣ１≧Ｔob）、ステップＳ１０に進む。
【００２９】
ステップＳ４では、ＣＰＵ４４は、距離しきい値ｄob_sに検出距離ｄobを設定する。ここで、ステップＳ４は、前記ステップＳ３の直後の処理になるため、距離しきい値ｄob_sは、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満となった直後の検出距離ｄob（図７（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂでの値）となる。よって、距離しきい値ｄob_sは、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満となったときに設定される値でもあるため、制限時間Ｔobにより決定される値（Ｔob・ｖ）とも言える。
【００３０】
なお、距離しきい値ｄob_sを予め定められた一定の距離とすることもできる。しかし、車速によって決定される距離であることが好ましく、本実施形態においては、上述のように、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満となった距離を距離しきい値ｄob_sとしている。
続いてステップＳ５において、ＣＰＵ４４は、検出距離ｄobが前記ステップＳ４で設定した距離しきい値ｄob_s未満か否かを判定する。この判定処理は、モード判定部４４ａが行う。ＣＰＵ４４は、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s未満の場合（ｄob＜ｄob_s）、ステップＳ６に進む。また、ＣＰＵ４４は、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s以上の場合（ｄob≧ｄob_s）、ステップＳ１０に進む。
【００３１】
ステップＳ６では、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。この判定処理は、モード判定部４４ａが行う。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合、すなわち、乗用移動体１が走行中の場合（ｖ＞０）、ステップＳ７に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、すなわち、乗用移動体１が停止若しくは後退している場合、ステップＳ１０に進む。
【００３２】
ステップＳ７では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（停止モード）を実施する。対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（４）式により、θ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）
ここで、ｄob_s＞ｄob
・・・（４）
ここで、ｋobは、対象物１１０までの距離に関する比例ゲインである。この（４）式によれば、乗用移動体１が対象物１１０に近づくほど、検出距離ｄobが小さくなるため、θ1_obは大きくなる。
また、対象物検知走行モードでは、前記（４）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施す。
【００３３】
図８は、ローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ４５を示す。図８に示すように、ローパスフィルタ４５は、入力となるθ1_ob（時々刻々と変化する値）に対してローパスフィルタ処理を施して、θ1_ob_LPを出力する。以下、ローパスフィルタ処理が施された姿勢角成分θ1_ob_LPを第２姿勢角成分と称する。
そして、対象物検知走行モードでは、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを前記（１）式及び（２）式の傾斜角度θ1に加算する（θ1＝θ1＋θ1_ob_LP）。すなわち、傾斜角度θ1に第２姿勢角度成分θ1_ob_LPを加算することによって補正して得た加算値を、新たな傾斜角度θ1として算出する。
【００３４】
下記（５）式及び（６）式は、その追加入力後の前記（１）式及び（２）式に対応する式になる。
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（５）
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
・・・（６）
【００３５】
ここで、第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、乗用移動体１が対象物１１０に近づくに従い大きくなる。対象物検知走行モードでは、この第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いた（５）式及び（６）式により、乗用移動体１がピッチ方向で後傾しつつも倒れずにバランスし減速するようになる。例えば、図７（ｂ）の位置以降の（ｃ）及び（ｄ）の乗用移動体１Ｃ，１Ｄの走行状態がその減速状態にあたる。
【００３６】
続いてステップＳ８及びステップＳ９において、ＣＰＵ４４は、新たに検出距離ｄob及び車速ｖを検出する。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ５からの処理を再び開始する。
ステップＳ１０では、ＣＰＵ４４は、通常走行モードを実施する。すなわち、前記（１）式及び（２）式に従い、すなわち、通常の倒立振子制御に従い左右の駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。つまり、ＣＰＵ４４は、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力することなく、傾斜角度θ1を用いた倒立振子制御に従い左右の駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
【００３７】
（動作及び作用）
（搭乗者の搭乗時傾斜角度θ1_sの設定）
乗用移動体１は、搭乗者が搭乗すると、センサ部２０（ジャイロセンサ２１等）の検出値を基に、搭乗時傾斜角度θ1_sを設定する。
図９は、搭乗者２００が乗用移動体１に搭乗しているときの様子の一例を示す。図９に示す乗用移動体１は垂直立位状態にある。例えば、このように搭乗者２００が搭乗した状態（かつ停止状態）で乗用移動体１が前傾姿勢になったとき、その前傾姿勢を搭乗時傾斜角度θ1_sに設定する。
【００３８】
（通常走行モード）
乗用移動体１は、搭乗者が自らの荷重を前後方向に移動したことで該乗用移動体１の前後方向の荷重バランスが変化して該乗用移動体１の姿勢が前後方向（ピッチ方向）に変化すると、ジャイロセンサ２１及び加速度センサ２２がその変化を検出する。
乗用移動体１は、その検出値を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを前方又は後方に駆動制御する（前記ステップＳ１０、前記（１）式及び（２）式）。すなわち、乗用移動体１は、搭乗者が操作した前傾姿勢や後傾姿勢を維持するよう駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。これにより、乗用移動体１は、搭乗者が操作した前傾姿勢のまま前進したり、搭乗者が操作した後傾姿勢のまま後退したりする。
【００３９】
また、乗用移動体１は、ジョイスティック８の操作方向（例えば左右方向）に応じて該乗用移動体１が走行するよう駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。これにより、搭乗者がジョイスティック８を左右方向に操作すると、乗用移動体１は、前傾姿勢又は後傾姿勢のままでその操作方向に旋回するようになる。
また、乗用移動体１は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満になった以後に、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s以上になった場合（ｄob≧ｄob_s）や、乗用移動体１が停止するに至った場合（ｖ＝０）にも、対象物検知走行モードから通常走行モードに遷移して、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ１０、前記（１）式及び（２）式）。
【００４０】
（対象物検知走行モード）
乗用移動体１は、予め制限時間Ｔobを設定する。そして、乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出すると、その検出距離ｄob及びその検出時点の乗用移動体１の速度ｖを基に、到達時間ＴＴＣ１を算出する（前記ステップＳ１〜ステップＳ３、前記（３）式）。
そして、乗用移動体１は、到達時間ＴＴＣ１が制限時間Ｔob未満になったとき、そのときの検出距離ｄobを距離しきい値ｄob_sに設定する（前記ステップＳ３〜ステップＳ４）。
【００４１】
それから、乗用移動体１は、検出距離ｄobが距離しきい値ｄob_s未満である間、該乗用移動体１が停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モードを実施する（前記ステップＳ５〜ステップＳ９、図７の（ｂ）〜（ｃ））。
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、距離しきい値ｄob_sと検出距離ｄobとの差分に応じたθ1_obを算出し、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを考慮（追加入力）した前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ７）。
【００４２】
この結果、この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１が対象物１１０に近づくに従い第２姿勢角成分θ1_ob_LPが大きくなることで、乗用移動体１が後傾して減速するようになる。
これにより、乗用移動体１は、対象物１１０に近づくに従い後傾度合い（後傾角度）が大きくなりつつ減速度が大きくなる。そして、前記図７（ｄ）のように、乗用移動体１Ｄは、対象物１１０にある程度接近した状態になると、後傾姿勢のままで停車する。このとき、前記ステップＳ６の判定結果が速度ｖが零になることで、対象物検知走行モードが通常走行モードに遷移する。
【００４３】
本実施形態のような倒立振子制御を駆動制御の基盤とした乗用移動体１を対象物１１０に対して停止させるには、その対象物１１０に対応して搭乗者が意図的に乗用移動体１を後傾操作しなければならない。このとき、搭乗者には、乗用移動体１の操作についてある程度の習熟スキルが必要になる。
これに体して、本実施形態では、乗用移動体１は、倒立振子制御をそのまま用いた走行制御により、対象物１１０に対して自動的に後傾して減速するようになる。このような乗用移動体１の動作が、搭乗者に対して対象物１１０に対する乗用移動体１の最適な姿勢操作のナビゲーションになる。そのため、搭乗者は、習熟スキルを要しなくても、乗用移動体１を対象物１１０に対して適切に停止させることができるようになる。
【００４４】
また、本実施形態では、対象物検知走行モードの走行制御が通常走行モードと同様の倒立振子制御を基盤として用いているため、減速及び停止等をさせるために、乗用移動体１の走行が不自然になったり、搭乗者に違和感を与えたりするのを防止できる。
例えば、特許文献１の乗用移動体では、倒立振子制御を基に車輪を駆動制御しつつ、搭乗者がアクセルレバーやブレーキレバーを操作した場合には、強制的に乗用移動体１を姿勢変化させて（重心移動させて）加速や減速をしている。
【００４５】
ここで、倒立振子制御では、乗用移動体の姿勢のバランスをとりつつ走行しなければならない。すなわち、倒立振子制御では、加速時には乗用移動体を前傾にし、減速時には乗用移動体を後傾にして、乗用移動体の走行時のピッチング方向の姿勢変化を不可避としている。
しかし、特許文献１の乗用移動体では、アクセルレバー等の操作により強制的に姿勢変化させるため（重心移動させるため）、搭乗者に違和感を与える恐れがある。また、特に、乗用移動体の素性や出力等の駆動性能を理解していない搭乗者がアクセルレバー等の操作により加速等させてしまうと、その違和感が大きくなる。さらには、制御上におけるコンフリクトや、駆動モータ等におけるアクチュエーション遅れが発生してしまう恐れがある。
【００４６】
つまり、姿勢を制御することで乗用移動体を走行制御するのが、乗用移動体に負担なく、搭乗者にも違和感を与えなく、最も自然な制御態様であると考えられる。
このようなことから、本実施形態では、あくまでも倒立振子制御に則り対象物に対応して乗用移動体１を走行制御していることで、乗用移動体１の走行が不自然になったり、搭乗者に違和感を与えたりするのを防止している。
【００４７】
また、対象物検知走行モードでは、θ1_obを直接用いずにローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御している。
ここで、本実施形態では、対象物検知走行モードを対象物の検出状態を基に終了（通常走行モードに遷移）している。そのため、対象物の検出状態によっては、対象物検知走行モードと通常走行モードとの間の遷移（モード遷移）が頻雑に発生してしまう場合がある。このようにモード遷移が煩雑に発生した場合、乗用移動体１のピッチ角が急激に変化してしまう恐れがある。この結果、乗用移動体１の姿勢や駆動制御が搭乗者に違和感を与えてしまう恐れがある。
【００４８】
例えば、モード遷移が頻雑に発生してしまうような状況下では、前記（４）式により算出されるθ1_obがモード遷移に対応して過敏に変化する傾向がある。そのため、そのθ1_obをそのまま前記（５）式及び（６）式に代入してしまうと、θ1_obの過敏な変化が乗用移動体１の過敏なピッチ角変化として現れてしまう恐れがある。
例えば、人間との共存環境に代表される、乗用移動体の周囲に多種の障害物が存在する空間には、通行人が、乗用移動体が対象物を検出可能な領域、すなわち対象物検知走行モード領域に入ってきた後、すぐ居なくなってしまう等の状況が存在する。このような状況では、モード遷移が頻雑に発生し易く、結果として、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまう恐れがある。
【００４９】
これに対して、本実施形態では、第２姿勢角成分θ1_ob_LPがローパスフィルタ処理を施して得た値であるため、モード遷移が頻雑に発生してもそれに対応して第２姿勢角成分θ1_ob_LPが過敏に変化するようなことはない。この結果、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。
【００５０】
図１０は、乗用移動体が対象物（障害物）に接近したときの乗用移動体と対象物との間の距離（ｄob）の経時変化を示す。図１１は、そのときの距離（ｄob）に応じた乗用移動体（筐体）のピッチ角度の変化を示す。
例えば、制限時間を５（ｓｅｃ）に予め設定している。また、図１０中、距離ｄp1は、その設定した制限時間により決まる距離しきい値ｂob_sに相当する値である。
【００５１】
図１０に示すように、乗用移動体には、乗用移動体と対象物との間の距離がｄp1となった時刻ｔinに、それまでの前傾姿勢（角度θp1付近の姿勢）にピッチ方向の変化が発生（後傾方向に姿勢が変化）する。すなわち、乗用移動体は、時刻ｔinに対象物検知走行モードに遷移する。
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体は、対象物に近づく（図１０の矢印Ａの変化）に従い減速度が大きくなるよう、ピッチ角度を前傾の角度θp1から後傾の角度θp2に変化（図１１の矢印Ｂに変化）させている。このときの乗用移動体の姿勢変化は、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPに応じた滑らかな変化となる。
【００５２】
そして、この対象物検知走行モードでは、乗用移動体は、距離がｄp2に至りピッチ角度が後傾の角度θp2になったとき、停止する（通常走行モードに遷移する）。
その後、乗用移動体は、対象物が移動する等して距離が再びｄp1を超えると、通常走行モードにより、運転者による荷重変化等に応じて、前傾姿勢で前進するようになる。そして、対象物検知走行モードから通常走行モードに遷移した直後に該通常走行モードにて前進を開始するようなときでも、前述のローパスフィルタ処理を施した効果により、後傾姿勢から前傾姿勢に滑らかに変化するようになる。
【００５３】
（第１の実施形態の変形例）
（１）本実施形態は、２輪の駆動輪３ｒ，３ｌのみで走行する乗用移動体の形態に限定されない。例えば、乗用移動体は、予め内蔵したスタンドスタンドや補助輪、キャスタを有することもできる。
図１２〜図１４は、補助輪５１を有する乗用移動体１の構成を示す。図１２は側面図である。図１３は正面図である。図１４は平面図（上面図）である。
【００５４】
図１２〜図１４に示すように、乗用移動体１は、筐体２の後方に回転揺動可能な補助輪５１を有する。そのため、筐体２には、補助輪５１を回転自在に支持する補助輪支持部５２を取り付けてある。筐体２の上面２ａが水平になっている状態（すなわち、乗用移動体１の垂直立位状態）で、該上面２ａに対して垂直になる軸を回転中心として回動するよう筐体２に補助輪支持部５２を取り付けている。また、乗用移動体１の垂直立位状態で、補助輪５１の外周で下方に向く部位（接地部位）が、路面１００から所定距離（クリアランス）だけ離間している。これにより、補助輪５１は、乗用移動体１がある角度の後傾姿勢に達したとき路面１００に接地して、該乗用移動体１の走行方向に応じて向きを変化させるようになる（走行補助するようになる）。
【００５５】
よって、乗用移動体１は、ある所定の速度域以上では、このような第３輪となる補助輪５１が接地しないことで、２輪走行による走破性及び機動性を高くできる。また、乗用移動体１は、微速や静止状態では、補助輪５１の接地により、静的安定を実現できる。
また、乗用移動体１は、内蔵したスタンドを有することで、例えばシステム停止時等にはその内蔵スタンドを立てることで、停止した状態で直立安定姿勢をとることが可能になる。
ここで、本実施形態の移動体は、左右２つの駆動輪が平行に配置された“倒立振子制御を基盤とする２輪独立駆動型乗用移動体”である。この“倒立振子制御を基盤とする２輪独立駆動型乗用移動体”は、２輪の駆動輪だけが存在する乗用移動体のみならず、前述のように、スタンドや補助輪５１、キャスタ等を含むような構造形態をも含めて意味している。
【００５６】
（２）ロードセル２３（２３ｆｒ，２３ｆｌ，２３ｒｒ，２３ｒｌ）により搭乗者の筐体２上での体重移動を検出し、その検出結果を基に、倒立振子制御に基づいた駆動制御を行うこともできる。この場合、例えば、ロードセル２３により検出した体重移動を、乗用移動体１のヨー方向成分、ロール方向成分及びピッチ方向成分の角度変化相当に変換し、その角度変化を基に、倒立振子制御に基づいた駆動制御を行う。
【００５７】
（３）本実施形態では、θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いて、（５）式及び（６）式を基に駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御している。これに対して、ローパスフィルタ処理を施すことなく、θ1_obを直接用いて、（５）式及び（６）式を基に駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御することもできる。
ここで、ジャイロセンサ２１はピッチ角検出手段に対応し、ＣＰＵ４４は駆動制御手段に対応し、対象物検知センサ３２は対象物検出手段に対応し、エンコーダ２４ｒ，２４ｌやステップＳ２等の処理は速度検出手段に対応し、姿勢角度成分算出部４４ｂは角度補正成分算出手段に対応する。また、θ1_obは角度補正成分に対応する。また、ローパスフィルタ２５はフィルタ手段に対応する。また、第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、ピッチ方向の角度に加算する角度補正成分θ1_obに、ローパスフィルタ処理を施して得た値に対応する。
【００５８】
（第１の実施形態の効果）
（１）ピッチ角検出手段は、筐体のピッチ方向の角度を検出する。また、駆動制御手段は、ピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に基づいた倒立振子制御により、各車輪の駆動トルクを制御する。また、対象物検出手段は、乗用移動体の周囲に存在する対象物を検出すると共に、検出した対象物と乗用移動体との距離を検出する。また、速度検出手段は、乗用移動体の走行速度を検出する。また、角度補正成分算出手段は、対象物検出手段によって検出された対象物との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する。
【００５９】
そして、駆動制御手段は、角度補正成分算出手段が算出した角度補正成分をピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に加算してピッチ方向の角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い、各車輪の駆動トルクを制御する。
このように、駆動制御手段は、乗用移動体と対象物との距離を基に算出した角度補正成分をピッチ方向の検出角度に加算してピッチ方向の角度を補正し、補正したピッチ角度である加算値に基づいた倒立振子制御を行い各車輪の駆動トルクを制御することで、対象物に対応させた倒立振子制御を基に、各車輪の駆動トルクを制御できる。
【００６０】
このように乗用移動体と対象物との距離に対応させて各車輪の駆動トルクを制御できるので、対象物に対する乗用移動体の走行を適切に支援できる。
この結果、例えば、乗用移動体がその周囲に存在する対象物に対して必要以上に接近してしまうのを防止できる。さらには、乗用移動体を対象物に自動的に追従させるため、適切に追従させることができる。
【００６１】
（２）フィルタ手段は、ピッチ方向の角度に加算する角度補正成分に角度補正成分にローパスフィルタ処理を施す。そして、駆動制御手段は、フィルタ手段によってローパスフィルタ処理を施された角度補正成分を、ピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に加算する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）と通常の走行制御（通常走行モード）との間のモード遷移が頻雑に発生するようなシーンでも、それに応じて角度補正成分が過敏に変化するようなことがなくなる。この結果、走行制御の遷移、すなわちモード遷移が煩雑に発生するようなシーンでも、乗用移動体のピッチ方向の変化が搭乗者に違和感を与えてしまうのを防止できる。
【００６２】
（３）駆動制御手段は、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が予め定められた所定の距離である距離しきい値未満となったときに、前記加算値に基づく倒立振子制御を行う。
これにより、対象物と乗用移動体との距離がある程度短くなったときに、対象物と乗用移動体との距離に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を開始できる。
この結果、対象物と乗用移動体との距離に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を不用意に介入させてしまうのを防止できる。
【００６３】
（４）駆動制御手段は、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離、及び速度検出手段が検出した走行速度を基に、対象物までの到達時間を算出する。そして、距離しきい値は、算出した到達時間が予め設定した制限時間未満となる距離である（前記ステップＳ３参照）。
これにより、到達時間に応じて、対象物に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を行うことができる。
例えば、制限時間を乗用移動体が有する加減速性能に応じて設定することで、乗用移動体が有する加減速性能に対応させて、対象物に対応させた各車輪の駆動トルクの制御を行うことができる。
【００６４】
（５）角度補正成分算出手段は、距離しきい値と、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離との差分を基に、角度補正成分を算出する。
これにより、対象物との距離に対応させて、乗用移動体を姿勢変化させ加減速させることができる。
（６）駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が距離しきい値以上となった場合、又は速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、加算値に基づく倒立振子制御を中止する。
これにより、距離や速度に応じた適切なタイミングで、加算値に基づく倒立振子制御を中止できる。
【００６５】
（７）角度補正成分算出手段は、
対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、距離しきい値をｄob_sとし、ｋobをゲインとした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）
により算出する。
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【００６６】
（第２の実施形態）
（構成）
第２の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。
第２の実施形態では、乗用移動体１は、対象物検知走行モードにおいて、対象物に追従可能な構成をなす。
なお、第２の実施形態の乗用移動体の構成は、基本的には前記第１の実施形態の乗用移動体の構成と同様である。以下の説明では、第２の実施形態の乗用移動体において、前記第１の実施形態の乗用移動体の構成や処理（ステップ）と同一符号を付してある構成や処理（ステップ）については、特に言及しない限りは同一である。
【００６７】
図１５は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図１６は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図１６の（ａ）〜（ｃ））を示す。この図１５の処理手順を、図１６を用いつつ説明する。
図１５に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ２１に進む。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、通常走行モードを実施する。
ステップＳ２１では、ＣＰＵ４４は、搭乗者から追従モード指令がなされたか否かを判定する。
【００６８】
図１７は、第２の実施形態の乗用移動体１の制御系の構成を示す。図１７に示すように、乗用移動体１は、搭乗者が追従モード指令を出すための追従ボタン５１を有する。
ＣＰＵ４４は、このような追従ボタン５１が操作されて追従モード指令が出されたか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令があった場合、ステップＳ２２に進む。また、ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令がない場合、前記ステップＳ１０に進む。
ステップＳ２２では、ＣＰＵ４４は、追従距離（車間距離）ｄob_tに検出距離ｄobを設定する。ここで、ステップＳ２２は、前記ステップＳ２１の直後の処理になるため、追従距離（車間距離）ｄob_tは、搭乗者が追従モード指令が出した直後の検出距離ｄob（図１６（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂの距離）になる。
【００６９】
続いてステップＳ２３において、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
続いてステップＳ６において、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合（ｖ＞０）、ステップＳ２４に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、前記ステップＳ１０に進む。
【００７０】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する。この対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（７）式によりθ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_t−ｄob）＋ｋv・ｖ（ｔ） ・・・（７）
ここで、ｋobは、対象物１１０までの距離に関する比例ゲインである。ｋvは、速度ｖに関する比例ゲイン（例えば一定値）である。ｖ（ｔ）は、前記ステップＳ２３で実時間で検出した車速ｖ（時々刻々変化する車速ｖ）である。
【００７１】
乗用移動体１が対象物１１０に近づくほど、検出距離ｄobが小さくなる。そのため、この（７）式によれば、乗用移動体１が対象物１１０に近づくほど、θ1_obは大きくなる。また、前記（４）式との比較では、θ1_obは、速度ｖに応じた値（ｋv・ｖ）だけオフセットされた値になる。
さらに、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、前記（７）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。ローパスフィルタ処理を施す構成は、前記第１の実施形態と同様である（図８参照）。
【００７２】
そして、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力した前記（５）式及び（６）式を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
続いてステップＳ８において、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、新たに検出距離ｄobを検出する。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ２３からの処理を再び開始する。
【００７３】
（動作及び作用）
主に対象物検知走行モードの動作及び作用を説明する。
乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出し（対象物１１０の捕捉中）、かつ搭乗者からの追従モード指令があると、その指令時の検出距離ｄobを追従距離ｄob_tに設定する（前記ステップＳ１、ステップＳ２１、ステップＳ２２）。
ここで、対象物１１０は、例えば他の乗用移動体３００である。例えば、搭乗者２００は、乗用移動体１を他の乗用移動体３００に追従させたいとき、対象物検知センサ３２が対象物１１０を捕捉している期間内に、追従ボタン５１を押して追従モード指令を出す。
それから、乗用移動体１は、停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する（前記ステップＳ２３、ステップＳ６、ステップＳ２４、ステップＳ８）。
【００７４】
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、追従距離ｄob_tと検出距離ｄobとの差分、及び車速ｖに応じたθ1_obを算出する（前記（７）式）。さらに、対象物検知走行モードでは、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ２３）。
【００７５】
ここで、前記（７）式により、（ｄob_t−ｄob）と速度ｖ（ｔ）との加算値（より詳しくはさらにローパスフィルタ処理した値）として第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得ている。この第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、車速ｖ（前記（７）式の右辺第２項の値）が大きいほど小さくなる。なお、これは、（ｄob_t−ｄob）（前記（７）式の右辺第１項の値）が大きいほど第２姿勢角成分θ1_ob_LPが大きくなるのと反対の関係になる。
【００７６】
そして、第２姿勢角成分θ1_ob_LPは、倒立振子制御による駆動制御に用いられる値となる。よって、この第２姿勢角成分θ1_ob_LPの変数となる速度ｖ（ｔ）（より詳しくはｋv・ｖ（ｔ））は、駆動制御のオフセット量となる。これにより、倒立振子制御による駆動制御のオフセット量が、乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）に連動することになる。すなわち、倒立振子制御による駆動制御するトルク成分が、乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）に連動することになる。
このように倒立振子制御による駆動制御のオフセット量を乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）に連動させることで、対象物検知走行モードでの制御は、乗用移動体１が他の乗用移動体３００に追従する追従制御となる。
【００７７】
この追従制御により、乗用移動体１は次のように動作する。
乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の減速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が短くなると、後傾して減速するようになる。
そして、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００が停止すると、該他の乗用移動体３００から所定距離をおいて後傾を維持して停止するようになる。例えば、図１６において、他の乗用移動体３００が停止している場合、（ｃ）に示すように、乗用移動体１Ｃは、他の乗用移動体３００から所定距離をおいて後傾して停止するようになる。
【００７８】
また、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の加速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が所定距離（追従距離ｄob_t）よりも長くなると、前傾して加速するようになる。例えば、図１６において、他の乗用移動体３００が加速している場合、（ａ）に示すように、乗用移動体１Ａは、他の乗用移動体３００に向かい前傾して加速するようになる。
また、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いることで、前記第１の実施形態と同様に、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。この結果、安定した追従走行を実現できる。
【００７９】
（第２の実施形態の効果）
（１）角度補正成分算出手段が、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離と距離しきい値との差分、及び速度検出手段が検出した走行速度を基に、角度補正成分を算出する。これにより、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離を距離しきい値に収束させるよう各車輪の駆動トルクを制御する。
これにより、乗用移動体を対象物に追従させる走行制御を実現できる。
【００８０】
（２）角度補正成分算出手段は、
対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、距離しきい値をｄob_sとし、ｋob及びｋvをゲインとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）＋ｋv・ｖ（ｔ）
により算出する。
【００８１】
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPをθ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【００８２】
（第３の実施形態）
（構成）
第３の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。
前記第１の実施形態や第２の実施形態では、検出距離ｄob及び距離しきい値ｄob_sを用いて、θ1_obを算出している（前記（４）式、（７）式参照）。これに対して、第３の実施形態では、検出距離ｄobや距離しきい値ｄob_sに換えて、制限時間Ｔob、到達時間ＴＴＣ（ＴＴＣ１）及び速度ｖを用いて、θ1_obを算出する。
なお、第３の実施形態の乗用移動体の構成は、基本的には前記第１の実施形態の乗用移動体の構成と同様である。以下の説明では、第３の実施形態の乗用移動体において、前記第１の実施形態の乗用移動体の構成や処理（ステップ）と同一符号を付してある構成や処理（ステップ）については、特に言及しない限りは同一である。
【００８３】
図１８は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図１９は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図１９の（ａ）〜（ｄ））を示す。この図１８の処理手順を、図１９を用いつつ説明する。
図１８に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ３１に進む。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、ステップＳ１０に進む。
【００８４】
ステップＳ１０では、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、通常走行モードを実施する。
ステップＳ３１では、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
続いてステップＳ３２において、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ１で検出した検出距離ｄob、及び前記ステップＳ３１で検出した速度ｖを基に、下記（８）式により、対象物１１０に対する乗用移動体１の到達時間ＴＴＣ２を算出する（図１９（ｃ）の位置での乗用移動体１Ｃでの処理）。
ＴＴＣ２＝ｄob／ｖ（ｔ） ・・・（８）
ここで、前記（３）式では、車速ｖが一定値であるのに対して、この（８）式では、車速ｖ（ｔ）は時々刻々変化する値となる（ｖ＝ｖ（ｔ））。
【００８５】
さらに、ステップＳ３２では、ＣＰＵ４４は、算出した到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob未満か否かを判定する。制限時間Ｔobは、到達時間ＴＴＣ２を判定するために予め設定した値であり、実験値、経験値又は理論値である（図１９（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂでの値）。ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob未満の場合（ＴＴＣ２＜Ｔob）、ステップＳ６に進む。また、ＣＰＵ４４は、到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob以上の場合（ＴＴＣ２≧Ｔob）、前記ステップＳ１０に進む。
【００８６】
なお、このステップＳ３２の処理は、モード判定部４４ａが行う。
ステップＳ６では、ＣＰＵ４４は、前記第１の実施形態と同様に、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合（ｖ＞０）、ステップＳ３３に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、ステップＳ１０に進む。
【００８７】
ステップＳ３３では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（停止モード）を実施する。この対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（９）式によりθ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２） ・・・（９）
ここで、ｋobは、対象物１１０までの距離に関する比例ゲインである。
【００８８】
さらに、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、前記（９）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。ローパスフィルタ処理を施す構成は、前記第１の実施形態と同様である（図８参照）。
そして、対象物検知走行モードでは、前記第１の実施形態と同様に、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力した前記（５）式及び（６）式を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
続いてステップＳ８において、ＣＰＵ４４は、新たに検出距離ｄobを得る。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ３１からの処理を再び開始する。
【００８９】
（動作及び作用）
主に対象物検知走行モードの動作及び作用を説明する。
乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出すると、車速ｖを検出する（前記ステップＳ１、ステップＳ３１）。
それから、乗用移動体１は、到達時間ＴＴＣ２が制限時間Ｔob未満である間、該乗用移動体１が停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する（前記ステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ６、ステップＳ３３、ステップＳ８）。
【００９０】
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、制限時間Ｔobと到達時間ＴＴＣ２との差分、及び実時間で変化する車速ｖに応じたθ1_obを算出する（前記（９）式）。さらに、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ３３）。
【００９１】
ここで、前記（９）式により、（Ｔob−ＴＴＣ２）と速度ｖ（ｔ）との乗算値（より詳しくはさらにローパススケジュールフィルタ処理した値）として第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得ている。
この結果、乗用移動体１が対象物１１０に近づいたことで到達時間ＴＴＣ２が小さくなると、（Ｔob−ＴＴＣ２）が大きくなり、第２姿勢角成分θ1_ob_LPが大きくなる。このとき、乗用移動体１は、後傾して減速（速度ｖが減少）するようになる。その一方で、速度ｖが減少すると（零に近づくと）、第２姿勢角成分θ1_ob_LPも零に近づく。
【００９２】
このようなことから、乗用移動体１は、対象物１１０に近づいてくと後傾して減速（速度ｖが減少）するようになる（図１９（ｃ）に示す乗用移動体１Ｃの状態になる）。そして、乗用移動体１は、停止時に第２姿勢角成分θ1_ob_LPが零になることで、その停止が垂直立位状態でなされるようになる（図１９（ｄ）に示す乗用移動体１Ｄの状態になる）。すなわち、前記第１及び第２の実施形態では、乗用移動体１が後傾して停止しているのに対して、この第３の実施形態では、乗用移動体１は、垂直立位状態で停止するようになる。
【００９３】
これは、前記第１及び第２の実施形態では、検出距離ｄobが零になったとしても、第２姿勢角成分θ1_ob_LPがある値（ｄob_s、ｄob_t）を示すからである（前記（４）式及び（７）式参照）。この結果、停止時の乗用移動体１の姿勢に、第２姿勢角成分θ1_ob_LPによる後傾姿勢成分が残ってしまうからである。
また、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いることで、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。
【００９４】
（第３の実施形態の効果）
（１）角度補正成分算出手段は、到達時間と制限時間との差分に速度検出手段が検出した走行速度を乗じた値を基に、角度補正成分を算出する。
これにより、乗用移動体が停止して走行速度が零になったとき、角度補正成分を零にすることができる。この結果、停止時の乗用移動体の姿勢を垂直立位状態にできる。
よって、乗用移動体を垂直立位状態から発進させることができ、不自然な姿勢変化を経ることなく乗用移動体を容易に再発進させることができる。また、速度相応の姿勢変化と減速制御とがより自然に両立されたものとなる。
【００９５】
（２）駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が距離しきい値以上となった場合、又は速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、該加算値に基づく倒立振子制御を中止する。
これにより、距離や速度に応じた適切なタイミングで、加算値に基づく倒立振子制御を中止できる。
また、駆動制御手段が、到達時間が制限時間以上の場合、又は速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、加算値に基づく倒立振子制御を中止することで、到達時間や速度に応じた適切なタイミングで、加算値に基づく倒立振子制御を中止できる。
【００９６】
（３）角度補正成分算出手段は、
到達時間をＴＴＣ２とし、制限時間をＴobとし、速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋobをゲインとした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２）
として算出する。
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPをθ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【００９７】
（第４の実施形態）
（構成）
第４の実施形態は、本発明を適用した乗用移動体である。
第４の実施形態の乗用移動体は、前記第２の実施形態の乗用移動体の駆動制御と前記第３の実施形態の乗用移動体の駆動制御とを組み合わせた駆動制御を実現している。
このようなことから、第４の実施形態の乗用移動体の構成は、前記第２や第３の実施形態の乗用移動体の構成を有する。以下の説明では、第４の実施形態の乗用移動体において、前記第２の実施形態や第３の実施形態の乗用移動体の構成や処理（ステップ）と同一符号を付してある構成や処理（ステップ）については、特に言及しない限りは同一である。
【００９８】
図２０は、ＣＰＵ４４による駆動制御の処理手順を示す。図２１は、その駆動制御を実施したときの乗用移動体１の姿勢変化（図２１の（ａ）〜（ｃ））を示す。この図２０の処理手順を、図２１を用いつつ説明する。
この図２０に示すように、第４の実施形態では、ステップＳ４１を新たに加えている。また、ステップＳ４２の処理内容を変更している。
図２０に示すように、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０（他の乗用移動体）との距離ｄobを検出すると、ステップＳ１からステップＳ２１に進む。また、ＣＰＵ４４は、対象物検知センサ３２により対象物１１０との距離ｄobを検出できない場合、ステップＳ１０に進む。
【００９９】
ステップＳ２１では、ＣＰＵ４４は、前記第２の実施形態と同様に、搭乗者から追従モード指令がなされたか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令があった場合、ステップＳ２２に進む。また、ＣＰＵ４４は、搭乗者からの追従モード指令がない場合、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ２２では、ＣＰＵ４４は、前記第２の実施形態と同様に、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
【０１００】
続いてステップＳ４１において、ＣＰＵ４４は、制限時間Ｔobを設定する。具体的には、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ１で検出した検出距離ｄob、及び前記ステップＳ２２で検出した車速ｖを用いて、下記（１０）式により制限時間Ｔobを算出する（図２１（ｂ）の位置での乗用移動体１Ｂの処理）。
Ｔob＝ｄob／ｖ ・・・（１０）
続いてステップＳ３１において、ＣＰＵ４４は、前記第３の実施形態と同様に、乗用移動体１の車速ｖを検出する。
【０１０１】
続いてステップＳ６において、ＣＰＵ４４は、前記第２の実施形態や第３の実施形態と同様に、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きいか否かを判定する。ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零よりも大きい場合（ｖ＞０）、ステップＳ４２に進む。また、ＣＰＵ４４は、乗用移動体１の速度ｖが零以下の場合（ｖ≦０）、前記ステップＳ１０に進む。
ステップＳ４２では、ＣＰＵ４４は、対象物検知走行モード（追従及び停止モード）を実施する。この対象物検知走行モードでは、ＣＰＵ４４は、下記（１１）式によりθ1_obを算出する。この演算は、姿勢角度成分算出部４４ｂが行う。
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２＋ｋvt） ・・・（１１）
ここで、ｋvtは、乗用移動体１の速度ｖに関する比例ゲインである。
【０１０２】
さらに、対象物検知走行モードでは、前記（１１）式により算出したθ1_obにローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。ローパスフィルタ処理を施す構成は、前記第１の実施形態と同様である（図８参照）。
そして、対象物検知走行モードでは、第２姿勢角成分θ1_ob_LPを追加入力した前記（５）式及び（６）式を基に、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する。
続いてステップＳ８において、ＣＰＵ４４は、新たに検出距離ｄobを得る。そして、ＣＰＵ４４は、前記ステップＳ３１からの処理を再び開始する。
【０１０３】
（動作及び作用）
主に対象物検知走行モードの動作及び作用を説明する。
乗用移動体１は、対象物検知センサ３２が対象物１１０を検出し（対象物１１０の捕捉中）、かつ搭乗者２００からの追従モード指令があると、その指令時の車速ｖを検出する（前記ステップＳ１、ステップＳ２１、ステップＳ２２）。そして、乗用移動体１は、検出距離ｄob及び車速ｖを用いて、制限時間Ｔobを算出する（前記ステップＳ４１）。
それから、乗用移動体１は、停止するまで（ｖ≦０になるまで）、対象物検知走行モード（追従モード）を実施する（前記ステップＳ３１、ステップＳ６、ステップＳ４２、ステップＳ８）。
【０１０４】
この対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、制限時間Ｔobと到達時間ＴＴＣ２との差分、及び実時間で変化する車速ｖに応じたθ1_obを算出する（前記（１１）式）。さらに、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、その算出値にローパスフィルタ処理を施して第２姿勢角成分θ1_ob_LPを得る。そして、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、前記（５）式及び（６）式を用いて、駆動輪３ｒ，３ｌを駆動制御する（前記ステップＳ４２）。
【０１０５】
そして、第４の実施形態の乗用移動体１は、前記第２の実施形態の乗用移動体１の動作と第３の実施形態の乗用移動体１の動作とを実現する。
すなわち、第４の実施形態では、倒立振子制御による駆動制御のオフセット量を乗用移動体１の本体速度ｖ（ｔ）（具体的には、前記（１１）式のｖ（ｔ）・ｋvt）に連動させている。これにより、対象物検知走行モードでは、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００に追従するようになる。
【０１０６】
具体的には、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の減速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が短くなると、後傾して減速するようになる（図２１（ｃ）に示す乗用移動体１Ｃの状態）。また、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００の加速等により該他の乗用移動体３００との間の距離が所定距離（制限時間Ｔob相当）よりも長くなると、前傾して加速する。例えば、図２１において、他の乗用移動体３００が加速している場合、（ａ）に示すように、乗用移動体１Ａは、他の乗用移動体３００に向かい前傾して加速するようになる。
【０１０７】
そして、乗用移動体１は、他の乗用移動体３００が停止すると、該他の乗用移動体３００から所定距離をおいて垂直立位状態で停止するようになる。
また、ローパスフィルタ処理を施して得た第２姿勢角成分θ1_ob_LPを用いることで、モード遷移が頻雑に発生しても、駆動輪３ｒ，３ｌが過敏に変化してしまうのを防止でき、乗用移動体１が過敏にピッチ角変化してしまうのを防止できる。この結果、安定した追従走行を実現できる。
【０１０８】
（第４の実施形態の効果）
（１）角度補正成分算出手段が、到達時間と制限時間との差分、及び速度検出手段が検出した走行速度を基に、角度補正成分を算出することで、駆動制御手段は、到達時間を制限時間に収束させるよう各車輪の駆動トルクを制御する。
これにより、乗用移動体を対象物に追従させる走行制御を実現できる。
（２）角度補正成分算出手段は、
到達時間をＴＴＣ２とし、制限時間をＴobとし、速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋob，ｋvtをゲインとした場合、
角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２＋ｋvt）
として算出する。
【０１０９】
また、駆動制御手段は、加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPをθ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出する。
これにより、対象物に応じた走行制御（対象物検知走行モード）では、通常の走行制御（通常走行モード）で用いる倒立振子制御（前記（１）式及び（２）式）と同様な制御で各車輪を駆動制御できる。
【０１１０】
（３）角度補正成分算出手段は、到達時間と制限時間との差分に速度検出手段が検出した走行速度を乗じた値を基に、角度補正成分を算出する（前記（１１）式参照）。
これにより、乗用移動体が停止して走行速度が零になったとき、角度補正成分を零にすることができる。この結果、停止時の乗用移動体の姿勢を垂直立位状態にできる。
よって、乗用移動体を垂直立位状態から発進させることができ、不自然な姿勢変化を経ることなく乗用移動体を容易に再発進させることができる。また、速度相応の姿勢変化と減速制御とがより自然に両立されたものとなる。
なお、前記第１〜第４の実施形態では、乗用移動体の前進時のみ対象物検知走行モードを実行するようにしている。しかし、これに限定されず、乗用移動体の後方の物体を検知する対象物検知センサを設けて、前進及び後退時に対象物検知走行モードを実行することもできる。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 乗用移動体１、２ 筐体、３ｒ，３ｌ 駆動輪、４ｒ，４ｌ 減速機、５ｒ，５ｌ 駆動モータ、７ｒ，７ｌ 補助バー、２０ センサ部、２１ ジャイロセンサ（ピッチ角検出手段）、２２ 加速度センサ、２３ ロードセル、２４ｒ，２４ｌ エンコーダ（速度検出手段）、２５ ローパスフィルタ（フィルタ手段）、３２ 対象物検知センサ、４０ 演算部、４４ ＣＰＵ（駆動制御手段）、４４ａ モード判定部、４４ｂ 姿勢角度成分算出部（角度補正成分算出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者が搭乗する筐体に左右２つの車輪が配置されている２輪独立駆動型の乗用移動体を駆動制御するものであり、前記２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する乗用移動体の駆動制御装置において、
前記筐体のピッチ方向の角度を検出するピッチ角検出手段と、
前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に基づいた前記倒立振子制御により、前記各車輪の駆動トルクを制御する駆動制御手段と、
前記乗用移動体の周囲に存在する対象物を検出すると共に、検出した対象物と乗用移動体との距離を検出する対象物検出手段と、
前記乗用移動体の走行速度を検出する速度検出手段と、
前記対象物検出手段によって検出された前記対象物との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する角度補正成分算出手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記角度補正成分算出手段が算出した角度補正成分を前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に加算して前記ピッチ方向の角度を補正し、補正した前記ピッチ角度である加算値に基づいた前記倒立振子制御を行い、前記各車輪の駆動トルクを制御すること
を特徴とする乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項２】
前記ピッチ方向の角度に加算する角度補正成分にローパスフィルタ処理を施すフィルタ手段を備え、
前記駆動制御手段は、前記フィルタ手段によってローパスフィルタ処理を施された前記角度補正成分を、前記ピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に加算することを特徴とする請求項１に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が予め定められた所定の距離である距離しきい値未満となったときに、前記加算値に基づく倒立振子制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離、及び前記速度検出手段が検出した走行速度を基に、前記対象物までの到達時間を算出し、
前記距離しきい値は、算出した到達時間が予め設定した制限時間未満となる距離であることを特徴とする請求項３に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項５】
前記角度補正成分算出手段は、前記距離しきい値と、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離との差分を基に、前記角度補正成分を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が前記距離しきい値以上となった場合、又は前記速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、前記加算値に基づく倒立振子制御を中止することを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項７】
前記角度補正成分算出手段は、
前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、前記距離しきい値をｄob_sとし、ｋobをゲインとした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）
により算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項８】
前記角度補正成分算出手段が、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離と前記距離しきい値との差分、及び前記速度検出手段が検出した走行速度を基に、前記角度補正成分を算出することで、前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離を前記距離しきい値に収束させるよう前記各車輪の駆動トルクを制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項９】
前記角度補正成分算出手段は、
前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、前記距離しきい値をｄob_sとし、ｋob及びｋvをゲインとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）＋ｋv・ｖ（ｔ）
により算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項８に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記角度補正成分算出手段は、前記到達時間と前記制限時間との差分に前記速度検出手段が検出した走行速度を乗じた値を基に、前記角度補正成分を算出することを特徴とする請求項４に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１１】
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が前記距離しきい値以上となった場合、又は前記速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、前記加算値に基づく倒立振子制御を中止することを特徴とする請求項１０に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１２】
前記角度補正成分算出手段は、
前記到達時間をＴＴＣ２とし、前記制限時間をＴobとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋobをゲインとした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２）
として算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１３】
前記角度補正成分算出手段が、前記到達時間と前記制限時間との差分、及び前記速度検出手段が検出した走行速度を基に、前記角度補正成分を算出することで、前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、前記到達時間を前記制限時間に収束させるよう前記各車輪の駆動トルクを制御することを特徴とする請求項４に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１４】
前記角度補正成分算出手段は、
前記到達時間をＴＴＣ２とし、前記制限時間をＴobとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋob，ｋvtをゲインとした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２＋ｋvt）
として算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項１３に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１５】
左右２つの車輪が配置され、前記２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する２輪独立駆動型の乗用移動体において、
前記２つの車輪が左右に配置されて搭乗者が搭乗する筐体と、
前記筐体のピッチ方向の角度を検出するピッチ角検出手段と、
前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に基づいた前記倒立振子制御により、前記各車輪の駆動トルクを制御する駆動制御手段と、
周囲に存在する対象物を検出すると共に、検出した対象物と乗用移動体との距離を検出する対象物検出手段と、
走行速度を検出する速度検出手段と、
前記対象物検出手段によって検出された前記対象物との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する角度補正成分算出手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記角度補正成分算出手段が算出した角度補正成分を前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に加算して前記ピッチ方向の角度を補正し、補正した前記ピッチ角度である加算値に基づいた前記倒立振子制御を行い、前記各車輪の駆動トルクを制御すること
を特徴とする乗用移動体。
【請求項１６】
搭乗者が搭乗する筐体に左右２つの車輪が配置されている２輪独立駆動型の乗用移動体を駆動制御するものであり、前記２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する乗用移動体の駆動制御方法において、
筐体のピッチ方向の検出角度に基づいた前記倒立振子制御により前記各車輪の駆動トルクを制御し、
乗用移動体の周囲に存在する対象物と該乗用移動体との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出し、算出した角度補正成分を前記ピッチ方向の検出角度に加算して前記ピッチ方向の検出角度を補正し、補正した前記ピッチ角度である加算値に基づいた前記倒立振子制御を行い、前記各車輪の駆動トルクを制御すること
を特徴とする乗用移動体の駆動制御方法。
【請求項１】
搭乗者が搭乗する筐体に左右２つの車輪が配置されている２輪独立駆動型の乗用移動体を駆動制御するものであり、前記２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する乗用移動体の駆動制御装置において、
前記筐体のピッチ方向の角度を検出するピッチ角検出手段と、
前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に基づいた前記倒立振子制御により、前記各車輪の駆動トルクを制御する駆動制御手段と、
前記乗用移動体の周囲に存在する対象物を検出すると共に、検出した対象物と乗用移動体との距離を検出する対象物検出手段と、
前記乗用移動体の走行速度を検出する速度検出手段と、
前記対象物検出手段によって検出された前記対象物との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する角度補正成分算出手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記角度補正成分算出手段が算出した角度補正成分を前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に加算して前記ピッチ方向の角度を補正し、補正した前記ピッチ角度である加算値に基づいた前記倒立振子制御を行い、前記各車輪の駆動トルクを制御すること
を特徴とする乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項２】
前記ピッチ方向の角度に加算する角度補正成分にローパスフィルタ処理を施すフィルタ手段を備え、
前記駆動制御手段は、前記フィルタ手段によってローパスフィルタ処理を施された前記角度補正成分を、前記ピッチ角検出手段が検出したピッチ方向の角度に加算することを特徴とする請求項１に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が予め定められた所定の距離である距離しきい値未満となったときに、前記加算値に基づく倒立振子制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離、及び前記速度検出手段が検出した走行速度を基に、前記対象物までの到達時間を算出し、
前記距離しきい値は、算出した到達時間が予め設定した制限時間未満となる距離であることを特徴とする請求項３に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項５】
前記角度補正成分算出手段は、前記距離しきい値と、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離との差分を基に、前記角度補正成分を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が前記距離しきい値以上となった場合、又は前記速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、前記加算値に基づく倒立振子制御を中止することを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項７】
前記角度補正成分算出手段は、
前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、前記距離しきい値をｄob_sとし、ｋobをゲインとした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）
により算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項８】
前記角度補正成分算出手段が、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離と前記距離しきい値との差分、及び前記速度検出手段が検出した走行速度を基に、前記角度補正成分を算出することで、前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離を前記距離しきい値に収束させるよう前記各車輪の駆動トルクを制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項９】
前記角度補正成分算出手段は、
前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離をｄobとし、前記距離しきい値をｄob_sとし、ｋob及びｋvをゲインとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・（ｄob_s−ｄob）＋ｋv・ｖ（ｔ）
により算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項８に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記角度補正成分算出手段は、前記到達時間と前記制限時間との差分に前記速度検出手段が検出した走行速度を乗じた値を基に、前記角度補正成分を算出することを特徴とする請求項４に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１１】
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御を実行中に、前記対象物検出手段が検出した対象物と乗用移動体との距離が前記距離しきい値以上となった場合、又は前記速度検出手段が検出した走行速度が零になった場合、前記加算値に基づく倒立振子制御を中止することを特徴とする請求項１０に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１２】
前記角度補正成分算出手段は、
前記到達時間をＴＴＣ２とし、前記制限時間をＴobとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋobをゲインとした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２）
として算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１３】
前記角度補正成分算出手段が、前記到達時間と前記制限時間との差分、及び前記速度検出手段が検出した走行速度を基に、前記角度補正成分を算出することで、前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、前記到達時間を前記制限時間に収束させるよう前記各車輪の駆動トルクを制御することを特徴とする請求項４に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１４】
前記角度補正成分算出手段は、
前記到達時間をＴＴＣ２とし、前記制限時間をＴobとし、前記速度検出手段が検出した走行速度をｖ（ｔ）とし、ｋob，ｋvtをゲインとした場合、
前記角度補正成分θ1_obを、
θ1_ob＝ｋob・ｖ（ｔ）・（Ｔob−ＴＴＣ２＋ｋvt）
として算出し、
前記駆動制御手段は、前記加算値に基づく倒立振子制御では、
θ1_ob_LPを前記θ1_obにローパスフィルタ処理を施して得た値とし、θ1を前記筐体のピッチ方向の角度とし、θ1´を前記筐体のピッチ方向の角速度とし、θ1_sを搭乗者が前記筐体に搭乗し、かつ該筐体が静止状態にあるときの該筐体のピッチ方向の角度とし、θ2_rを右側車輪の回転角度とし、θ2_lを左側車輪の回転角度とし、θ2_r´を右側車輪の回転角速度とし、θ2_l´を左側車輪の回転角速度とし、θref_r´を右側車輪の回転角速度目標値とし、θref_l´を左側車輪の回転角速度目標値とし、ｋ1，ｋ3，ｋ4を前記筐体のピッチ方向における安定化フィードバックゲイン値とし、ｋy，ｋy_dを前記筐体のヨー方向における安定化フィードバックゲイン値とした場合、
右側車輪の駆動トルクｕ＿ｒ及び左側車輪の駆動トルクｕ＿ｌを、
ｕ＿ｒ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_r´−θref_r´）
−ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））−ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
ｕ＿ｌ＝ｋ1（θ1−θ1_s＋θ1_ob_LP）＋ｋ3θ1´＋ｋ4（θ2_l´−θref_l´）
＋ｋy（（θ2_r−∫θref_r´）−（θ2_l−∫θref_l´））＋ｋy_d（（θ2_r´−θref_r´）−（θ2_l´−θref_l´））
により算出することを特徴とする請求項１３に記載の乗用移動体の駆動制御装置。
【請求項１５】
左右２つの車輪が配置され、前記２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する２輪独立駆動型の乗用移動体において、
前記２つの車輪が左右に配置されて搭乗者が搭乗する筐体と、
前記筐体のピッチ方向の角度を検出するピッチ角検出手段と、
前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に基づいた前記倒立振子制御により、前記各車輪の駆動トルクを制御する駆動制御手段と、
周囲に存在する対象物を検出すると共に、検出した対象物と乗用移動体との距離を検出する対象物検出手段と、
走行速度を検出する速度検出手段と、
前記対象物検出手段によって検出された前記対象物との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出する角度補正成分算出手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記角度補正成分算出手段が算出した角度補正成分を前記ピッチ角検出手段が検出した前記ピッチ方向の角度に加算して前記ピッチ方向の角度を補正し、補正した前記ピッチ角度である加算値に基づいた前記倒立振子制御を行い、前記各車輪の駆動トルクを制御すること
を特徴とする乗用移動体。
【請求項１６】
搭乗者が搭乗する筐体に左右２つの車輪が配置されている２輪独立駆動型の乗用移動体を駆動制御するものであり、前記２つの車輪を倒立振子制御を基に駆動制御する乗用移動体の駆動制御方法において、
筐体のピッチ方向の検出角度に基づいた前記倒立振子制御により前記各車輪の駆動トルクを制御し、
乗用移動体の周囲に存在する対象物と該乗用移動体との距離に応じた筐体のピッチ方向の角度補正成分を算出し、算出した角度補正成分を前記ピッチ方向の検出角度に加算して前記ピッチ方向の検出角度を補正し、補正した前記ピッチ角度である加算値に基づいた前記倒立振子制御を行い、前記各車輪の駆動トルクを制御すること
を特徴とする乗用移動体の駆動制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−５９９１（Ｐ２０１１−５９９１Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５２４７８（Ｐ２００９−１５２４７８）
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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