倒立型移動体、その制御方法、及びプログラム
【課題】小型の抵抗に維持しつつ回生電力を効果的に消費すること。
【解決手段】倒立型移動体は、姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、車輪を駆動する駆動手段と、姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成する第１制御手段と、姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成する第２制御手段と、回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備える。駆動手段は、第１制御手段から出力される第１制御信号と、第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動する。第１及び第２制御手段は、判定手段により回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、第１及び第２制御ゲインを変更する。
【解決手段】倒立型移動体は、姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、車輪を駆動する駆動手段と、姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成する第１制御手段と、姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成する第２制御手段と、回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備える。駆動手段は、第１制御手段から出力される第１制御信号と、第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動する。第１及び第２制御手段は、判定手段により回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、第１及び第２制御ゲインを変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立状態を維持して走行し、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて効果的に消費する倒立型移動体、その制御方法、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
倒立状態を維持して走行する倒立型移動体において、例えば、急停止時や下り坂走行時に、モータの回生動作により回生電力が発生する。これに対し、上記のように発生した回生電力を抵抗により消費する回生電力制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１６１９０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、上記特許文献１に示す回生電力制御方法においては、発生する回生電力に応じた大きさの抵抗を設ける必要があるため、その抵抗が大型化する問題が生じている。一方で、倒立状態を維持して走行するため、特に安定性を重視する倒立型移動体においては、出来るだけ小型軽量化したいという要求が存在する。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型の抵抗に維持しつつ回生電力を効果的に消費できる倒立型移動体、その制御方法、及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体であって、当該倒立型移動体の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、前記車輪を駆動する駆動手段と、前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成する第１制御手段と、前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成する第２制御手段と、前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、前記第１及び第２制御手段は、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、ことを特徴とする倒立型移動体である。
この一態様において、前記駆動手段の温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第１所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を漸減させてもよい。
この一態様において、前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第２所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を減少させ、前記車輪を停止させてもよい。
この一態様において、前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための制御信号を生成する少なくとも１つの制御手段を更に備え、前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、前記少なくとも１つの制御手段から出力される制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、前記第１及び第２制御手段と前記少なくとも１つの制御手段とは、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインのうち少なくとも１つの符号を反転させて、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインの変更を行っても良い。
この一態様において、前記判定手段が前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定したとき、前記第１制御手段は、前記第１制御ゲインを０．５から２に変更し、前記第２制御手段は、前記第２制御ゲインを０．５から−１に変更してもよい。
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体の制御方法であって、前記倒立型移動体の姿勢情報を検出するステップと、前記検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動する駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成するステップと、前記検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成するステップと、前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定するステップと、を含み、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、ことを特徴とする倒立型移動体の制御方法であってもよい。
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体のプログラムであって、検出された前記倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第１制御信号を生成する処理と、前記検出された倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第２制御信号を生成する処理と、前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体のプログラムであってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型の抵抗に維持しつつ回生電力を効果的に消費できる倒立型移動体、その制御方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】第１及び第２モータに生じる回生電圧が閾値電圧以上になった場合の一例を示す図である。
【図４】（ａ）第１及び第２モータに生じる回生電圧が閾値電圧以上になる状態の一例を示す図である。（ｂ）第１制御ゲインを変更したときの第１制御信号の変化の一例を示す図である。（ｃ）第２制御ゲインを変更したときの第２制御信号の変化の一例を示す図である。（ｄ）第１及び第２モータに供給されるモータ電流の変化の一例を示す図である。（ｅ）実際に消費される回生電力の変化の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体１は、例えば、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う倒立二輪車として構成されている。倒立型移動体１は、例えば、急停止時や下り坂走行時に、駆動車輪２の回転に伴って第１及び第２モータ３、４で発生する回生電力を抵抗などで消費させることができるように構成されている。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る倒立型移動体１は、搭乗者が搭乗する移動体本体と、移動体本体に設けられ搭乗者が操作可能なハンドルと、移動体本体の両側に回転可能に設けられた一対の駆動車輪２と、各駆動車輪２を回転駆動する第１及び第２モータ３、４と、移動体本体に内蔵され第１及び第２モータ３、４を制御する制御装置５と、移動体本体の姿勢情報を検出する姿勢センサ６と、各駆動車輪２の回転情報を検出する一対の回転センサ７と、各駆動車輪２の回転に伴って第１及び第２モータ３、４に発生する回生電力の電圧を検出する電圧センサ８と、を備えている。
【００１１】
図２は、本実施の形態に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る制御装置５は、電圧センサ８からの回生電圧を判定する電圧判定部５１と、第１及び第２モータ３、４を駆動する第１及び第２モータドライバ５２、５３と、第１及び第２モータドライバ５２、５３を制御する第１及び第２コントローラ５４、５５と、を備えている。
【００１２】
なお、制御装置５は、例えば、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５ａ、ＣＰＵ５ａによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）５ｂ、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５ｃ等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。
【００１３】
第１及び第２モータ３、４は、駆動手段の一具体例であり、減速機などを介して各駆動車輪２の回転軸に連結されており、制御装置５からの制御指示に応じて、各駆動車輪２を独立して回転駆動する。
【００１４】
姿勢センサ６は、姿勢検出手段の一具体例であり、例えば、移動体本体に設けられており、ジャイロセンサや加速度センサなどから構成されている。姿勢センサ６は、移動体本体の傾斜角度、傾斜角速度、傾斜角加速度などの姿勢情報を検出し、検出した姿勢情報を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する。
【００１５】
各回転センサ７は、例えば、各駆動車輪２に夫々設けられており、ロータリーエンコーダやレゾルバーなどにより構成されている。各回転センサ７は、各駆動車輪２の回転角度、回転角速度、回転角加速度などの回転情報を検出し、検出した回転情報を第１及び第２コントロール５４、５５に対して出力する。
【００１６】
電圧センサ８は、例えば、第１及び第２モータ３、４などに接続されており、第１及び第２モータ３、４に生じる回生電圧を検出し、検出した回生電圧を電圧判定部５１に対して出力する。
【００１７】
通常、第１及び第２モータ３、４の回生動作は、駆動車輪２の制動力として機能し、さらに、第１及び第２モータ３、４で生じた回生電力は、バッテリ９に送られ、そのバッテリ９に充電される。これにより、回生電力を有効に活用することで、倒立型移動体１の走行距離を延ばすことができる。
【００１８】
また、急停止時や下り坂走行時において、第１及び第２モータ３、４に生じる回生電圧が閾値電圧以上になった場合（図３）や、バッテリ９の充電量がフル充電になった場合、回生電力は抵抗素子（抵抗部材）１０に送られ、その抵抗素子１０によって熱に変換され消費されるように構成されている。さらに、本実施の形態においては、後述の如く、回生電圧が所定閾値以上となったとき、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を夫々変更することで、回生電力を効果的に消費している。以下、その方法について、説明する。
【００１９】
電圧判定部５１は、判定手段の一具体例であり、電圧センサ８から出力される回生電圧（ＤＣリンク電圧）が所定閾値以上であるか否かを判定する。電圧判定部５１は、電圧センサ８から出力される回生電圧が所定閾値以上であると判定したときは、その旨を通知するオン信号を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する。
【００２０】
第１モータドライバ５２は、第１コントローラ５４から出力される第１制御信号に基づいたモータ電流を、第１及び第２モータ３、４に対して供給することで、第１及び第２モータ３、４を回転駆動させる。同様に、第２モータドライバ５３は、第２コントローラ５５から出力される第２制御信号に基づいたモータ電流を、第１及び第２モータ３、４に対して供給することで、第１及び第２モータ３、４を回転駆動させる。一方、第１及び第２モータ３、４は、夫々、第１モータドライバ５２から出力されるモータ電流と、第２モータドライバ５３から出力されるモータ電流と、を合わせたモータ電流で回転駆動することとなる。
【００２１】
第１コントローラ５４は、第１制御手段の一具体例であり、姿勢センサ６から出力される姿勢情報と、回転センサ７から出力される回転情報と、電圧判定部５１から出力される信号と、に基づいて、倒立型移動体１が倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うような第１及び第２モータ３、４の第１制御信号を生成し、生成した第１制御信号を第１モータドライバ５２に対して出力する。第１コントローラ５４は、例えば、姿勢センサ６から出力される移動体本体の姿勢角度に基づいた値に第１制御ゲインＧ１を乗算して第１制御信号を生成する。
【００２２】
第２コントローラ５５は、第２制御手段の一具体例であり、姿勢センサ６から出力される姿勢情報と、回転センサ７から出力される回転情報と、電圧判定部５１から出力される信号と、に基づいて、倒立型移動体１が倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うような第１及び第２モータ３、４の第２制御信号を生成し、生成した第２制御信号を第２モータドライバ５３に対して出力する。第２コントローラ５５は、例えば、姿勢センサ６から出力される移動体本体の姿勢角度に基づいた値に第２制御ゲインＧ２を乗算して第２制御信号を生成する。なお、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２には、例えば、０．５が夫々設定されているが、これに限らず、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２を加算したときに１になれば、任意の値を設定することができる。
【００２３】
ここで、例えば、急停止や下り坂走行時において、第１及び第２モータ３、４に生じる回生電力が大きく増加し、電圧判定部５１は、電圧センサ８からの回生電圧が所定閾値以上になったと判定したとき（図４（ａ））、オン信号を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する。なお、上記所定閾値は、例えば、抵抗素子１０の耐電圧などに基づいて設定されている。
【００２４】
一方、第１及び第２コントローラ５４、５５は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち一方の符号を反転させるようにして、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を変更する。
【００２５】
ところで、従来、モータで生じる回生電力を抵抗で消費させる場合、発生する回生電力に応じた大きさの抵抗を設ける必要があるため、抵抗が大型化する問題が生じている。一方で、倒立状態を維持して走行する倒立型移動体においては、出来るだけ小型軽量化したいという要望が存在する。
【００２６】
そこで、本実施の形態に係る倒立型移動体１においては、上述の如く、電圧判定部５１が第１及び第２モータ３、４の回生電圧が所定閾値以上になったと判定したとき、第１及び第２コントローラ部５４、５５は、夫々、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち一方の符号を反転させて第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を変更する。これにより、第１制御ゲインＧ１に基づいた第１制御信号と、第２制御ゲインＧ２に基づいた第２制御信号との符号が相違するため、相互に打ち消し合うように作用し、その消費電力を効果的に増加させることができる。したがって、小型軽量の抵抗素子に維持しつつ、回生電力の消費量を効果的に増加させることができる。
【００２７】
例えば、第１コントローラ５４は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第１制御ゲインＧ１を０．５から２に変更させることで、図４（ｂ）に示すように変化する第１制御信号を生成する。また、第２コントローラ５５は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第２制御ゲインＧ２を０．５から−１に変更させることで、図４（ｃ）に示すように変化する第２制御信号を生成する。
【００２８】
ここで、第１及び第２モータ３、４に実際に出力されるモータ電流は、第１制御信号に基づいたモータ電流と、第２制御信号に基づいたモータ電流と、を合わせた、図４（ｄ）に示すようなモータ電流となる。これは、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２を変更する前と同一のモータ電流となる。
【００２９】
一方で、実際に消費される回生電力は、第１制御信号に基づいたモータ電流の絶対値と、第２制御信号に基づいたモータ電流の絶対値と、を合わせたものとなるため、図４（ｅ）に示すように、回生電力の消費量を効果的に増加させることができる。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る倒立型移動体１の制御方法について、説明する。図５は、本実施の形態に係る倒立型移動体の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００３１】
例えば、倒立移動体１が急停止や下り坂走行を行うと、第１及び第２モータ３、４によって回生電力が発生する（ステップＳ１０１）。電圧判定部５１は、電圧センサ８から出力される回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
電圧判定部５１は、電圧センサ８から出力される回生電圧が所定閾値以上であると判定すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、オン信号を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する（ステップＳ１０３）。
【００３３】
第１コントローラ５４は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第１制御ゲインＧ１を０．５から２に変更し、変更した第１制御ゲインＧ１を用いて第１制御信号を生成し（ステップＳ１０４）、第１モータドライバ５２に出力する。
【００３４】
同様に、第２コントローラ５５は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第２制御ゲインＧ２を０．５から−１に符号を反転させて変更し、変更した第２制御ゲインＧ２を用いて第２制御信号を生成し（ステップＳ１０５）、第２モータドライバ５３に出力する。
【００３５】
第１及び第２モータドライバ５２、５３は、第１及び第２コントローラ５４、５５からの第１及び第２制御信号に応じたモータ電流を、第１及び第２モータ３、４に対して夫々供給する（ステップＳ１０６）。そして、第１及び第２モータは、夫々、第１及び第２モータドライバ５２、５３からのモータ電流に応じて回転駆動する。
【００３６】
以上、本実施の形態に係る倒立型移動体１において、電圧判定部５１が第１及び第２モータ３、４の回生電圧が所定閾値以上になったと判定したとき、第１及び第２コントローラ部５４、５５は、夫々、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち一方の符号を反転させて第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を変更する。これにより、小型軽量の抵抗素子に維持しつつ、回生電力の消費量を効果的に増加させることができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００３８】
上記一実施の形態において、制御装置５は、コントローラ及びモータドライバを２個ずつ有する２重構成となっているが、これに限らず、例えば、コントローラ及びモータドライバを３個ずつ有する３重構成、或いは、４重以上の構成であってもよい。
【００３９】
例えば、制御装置５が、第１、第２及び第３コントローラと、第１、第２及び第３モータドライバとを有する３重構成となっている場合、第１、第２及び第３コントローラは、電圧判定部５１により回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び第３制御ゲインのうち少なくとも１つの符号を反転させて、第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び第３制御ゲインを変更してもよい。
【００４０】
また、上記一実施の形態において、第１及び第２モータ３、４の温度を温度センサにより検出し、温度センサにより検出された温度が第１所定温度以上となり、第１及び第２モータ３、４の補償温度近くになると、第１及び第２コントローラ５４、５５は、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２のうち少なくとも一方、（例えば、第１制御ゲインＧ１）を漸減させるようにしてもよい。これにより、回生電力のうち第１及び第２モータ３、４で消費される時間当たりの回生電力を小さく抑えることができ、第１及び第２モータ３、４の温度上昇を防止することができる。
【００４１】
さらに、第１及び第２コントローラ５４、５５は、第１及び第２モータ３、４の温度が上昇し補償温度まで到達して、温度センサにより検出された温度が第２所定温度以上になったと判断したとき、フェールモードに移行してもよい。この場合、第１及び第２コントローラ５４、５５は、例えば、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち少なくとも一方を減少させ、駆動車輪２を停止させてもよい。これにより、倒立型移動体１の安全性を向上させることができる。
【００４２】
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、制御装置が行う処理を、ＣＰＵ５ａにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００４３】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００４４】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 倒立型移動体
２ 駆動車輪
３ 第１モータ
４ 第２モータ
５ 制御装置
６ 姿勢センサ
７ 回転センサ
８ 電圧センサ
９ バッテリ
１０ 抵抗素子
５１ 電圧判定部
５２ 第１モータドライバ
５３ 第２モータドライバ
５４ 第１コントローラ
５５ 第２コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立状態を維持して走行し、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて効果的に消費する倒立型移動体、その制御方法、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
倒立状態を維持して走行する倒立型移動体において、例えば、急停止時や下り坂走行時に、モータの回生動作により回生電力が発生する。これに対し、上記のように発生した回生電力を抵抗により消費する回生電力制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１６１９０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、上記特許文献１に示す回生電力制御方法においては、発生する回生電力に応じた大きさの抵抗を設ける必要があるため、その抵抗が大型化する問題が生じている。一方で、倒立状態を維持して走行するため、特に安定性を重視する倒立型移動体においては、出来るだけ小型軽量化したいという要求が存在する。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型の抵抗に維持しつつ回生電力を効果的に消費できる倒立型移動体、その制御方法、及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体であって、当該倒立型移動体の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、前記車輪を駆動する駆動手段と、前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成する第１制御手段と、前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成する第２制御手段と、前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、前記第１及び第２制御手段は、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、ことを特徴とする倒立型移動体である。
この一態様において、前記駆動手段の温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第１所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を漸減させてもよい。
この一態様において、前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第２所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を減少させ、前記車輪を停止させてもよい。
この一態様において、前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための制御信号を生成する少なくとも１つの制御手段を更に備え、前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、前記少なくとも１つの制御手段から出力される制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、前記第１及び第２制御手段と前記少なくとも１つの制御手段とは、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインのうち少なくとも１つの符号を反転させて、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインの変更を行っても良い。
この一態様において、前記判定手段が前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定したとき、前記第１制御手段は、前記第１制御ゲインを０．５から２に変更し、前記第２制御手段は、前記第２制御ゲインを０．５から−１に変更してもよい。
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体の制御方法であって、前記倒立型移動体の姿勢情報を検出するステップと、前記検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動する駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成するステップと、前記検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成するステップと、前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定するステップと、を含み、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、ことを特徴とする倒立型移動体の制御方法であってもよい。
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体のプログラムであって、検出された前記倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第１制御信号を生成する処理と、前記検出された倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第２制御信号を生成する処理と、前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体のプログラムであってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型の抵抗に維持しつつ回生電力を効果的に消費できる倒立型移動体、その制御方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】第１及び第２モータに生じる回生電圧が閾値電圧以上になった場合の一例を示す図である。
【図４】（ａ）第１及び第２モータに生じる回生電圧が閾値電圧以上になる状態の一例を示す図である。（ｂ）第１制御ゲインを変更したときの第１制御信号の変化の一例を示す図である。（ｃ）第２制御ゲインを変更したときの第２制御信号の変化の一例を示す図である。（ｄ）第１及び第２モータに供給されるモータ電流の変化の一例を示す図である。（ｅ）実際に消費される回生電力の変化の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体１は、例えば、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う倒立二輪車として構成されている。倒立型移動体１は、例えば、急停止時や下り坂走行時に、駆動車輪２の回転に伴って第１及び第２モータ３、４で発生する回生電力を抵抗などで消費させることができるように構成されている。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る倒立型移動体１は、搭乗者が搭乗する移動体本体と、移動体本体に設けられ搭乗者が操作可能なハンドルと、移動体本体の両側に回転可能に設けられた一対の駆動車輪２と、各駆動車輪２を回転駆動する第１及び第２モータ３、４と、移動体本体に内蔵され第１及び第２モータ３、４を制御する制御装置５と、移動体本体の姿勢情報を検出する姿勢センサ６と、各駆動車輪２の回転情報を検出する一対の回転センサ７と、各駆動車輪２の回転に伴って第１及び第２モータ３、４に発生する回生電力の電圧を検出する電圧センサ８と、を備えている。
【００１１】
図２は、本実施の形態に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る制御装置５は、電圧センサ８からの回生電圧を判定する電圧判定部５１と、第１及び第２モータ３、４を駆動する第１及び第２モータドライバ５２、５３と、第１及び第２モータドライバ５２、５３を制御する第１及び第２コントローラ５４、５５と、を備えている。
【００１２】
なお、制御装置５は、例えば、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５ａ、ＣＰＵ５ａによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）５ｂ、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５ｃ等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。
【００１３】
第１及び第２モータ３、４は、駆動手段の一具体例であり、減速機などを介して各駆動車輪２の回転軸に連結されており、制御装置５からの制御指示に応じて、各駆動車輪２を独立して回転駆動する。
【００１４】
姿勢センサ６は、姿勢検出手段の一具体例であり、例えば、移動体本体に設けられており、ジャイロセンサや加速度センサなどから構成されている。姿勢センサ６は、移動体本体の傾斜角度、傾斜角速度、傾斜角加速度などの姿勢情報を検出し、検出した姿勢情報を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する。
【００１５】
各回転センサ７は、例えば、各駆動車輪２に夫々設けられており、ロータリーエンコーダやレゾルバーなどにより構成されている。各回転センサ７は、各駆動車輪２の回転角度、回転角速度、回転角加速度などの回転情報を検出し、検出した回転情報を第１及び第２コントロール５４、５５に対して出力する。
【００１６】
電圧センサ８は、例えば、第１及び第２モータ３、４などに接続されており、第１及び第２モータ３、４に生じる回生電圧を検出し、検出した回生電圧を電圧判定部５１に対して出力する。
【００１７】
通常、第１及び第２モータ３、４の回生動作は、駆動車輪２の制動力として機能し、さらに、第１及び第２モータ３、４で生じた回生電力は、バッテリ９に送られ、そのバッテリ９に充電される。これにより、回生電力を有効に活用することで、倒立型移動体１の走行距離を延ばすことができる。
【００１８】
また、急停止時や下り坂走行時において、第１及び第２モータ３、４に生じる回生電圧が閾値電圧以上になった場合（図３）や、バッテリ９の充電量がフル充電になった場合、回生電力は抵抗素子（抵抗部材）１０に送られ、その抵抗素子１０によって熱に変換され消費されるように構成されている。さらに、本実施の形態においては、後述の如く、回生電圧が所定閾値以上となったとき、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を夫々変更することで、回生電力を効果的に消費している。以下、その方法について、説明する。
【００１９】
電圧判定部５１は、判定手段の一具体例であり、電圧センサ８から出力される回生電圧（ＤＣリンク電圧）が所定閾値以上であるか否かを判定する。電圧判定部５１は、電圧センサ８から出力される回生電圧が所定閾値以上であると判定したときは、その旨を通知するオン信号を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する。
【００２０】
第１モータドライバ５２は、第１コントローラ５４から出力される第１制御信号に基づいたモータ電流を、第１及び第２モータ３、４に対して供給することで、第１及び第２モータ３、４を回転駆動させる。同様に、第２モータドライバ５３は、第２コントローラ５５から出力される第２制御信号に基づいたモータ電流を、第１及び第２モータ３、４に対して供給することで、第１及び第２モータ３、４を回転駆動させる。一方、第１及び第２モータ３、４は、夫々、第１モータドライバ５２から出力されるモータ電流と、第２モータドライバ５３から出力されるモータ電流と、を合わせたモータ電流で回転駆動することとなる。
【００２１】
第１コントローラ５４は、第１制御手段の一具体例であり、姿勢センサ６から出力される姿勢情報と、回転センサ７から出力される回転情報と、電圧判定部５１から出力される信号と、に基づいて、倒立型移動体１が倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うような第１及び第２モータ３、４の第１制御信号を生成し、生成した第１制御信号を第１モータドライバ５２に対して出力する。第１コントローラ５４は、例えば、姿勢センサ６から出力される移動体本体の姿勢角度に基づいた値に第１制御ゲインＧ１を乗算して第１制御信号を生成する。
【００２２】
第２コントローラ５５は、第２制御手段の一具体例であり、姿勢センサ６から出力される姿勢情報と、回転センサ７から出力される回転情報と、電圧判定部５１から出力される信号と、に基づいて、倒立型移動体１が倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うような第１及び第２モータ３、４の第２制御信号を生成し、生成した第２制御信号を第２モータドライバ５３に対して出力する。第２コントローラ５５は、例えば、姿勢センサ６から出力される移動体本体の姿勢角度に基づいた値に第２制御ゲインＧ２を乗算して第２制御信号を生成する。なお、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２には、例えば、０．５が夫々設定されているが、これに限らず、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２を加算したときに１になれば、任意の値を設定することができる。
【００２３】
ここで、例えば、急停止や下り坂走行時において、第１及び第２モータ３、４に生じる回生電力が大きく増加し、電圧判定部５１は、電圧センサ８からの回生電圧が所定閾値以上になったと判定したとき（図４（ａ））、オン信号を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する。なお、上記所定閾値は、例えば、抵抗素子１０の耐電圧などに基づいて設定されている。
【００２４】
一方、第１及び第２コントローラ５４、５５は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち一方の符号を反転させるようにして、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を変更する。
【００２５】
ところで、従来、モータで生じる回生電力を抵抗で消費させる場合、発生する回生電力に応じた大きさの抵抗を設ける必要があるため、抵抗が大型化する問題が生じている。一方で、倒立状態を維持して走行する倒立型移動体においては、出来るだけ小型軽量化したいという要望が存在する。
【００２６】
そこで、本実施の形態に係る倒立型移動体１においては、上述の如く、電圧判定部５１が第１及び第２モータ３、４の回生電圧が所定閾値以上になったと判定したとき、第１及び第２コントローラ部５４、５５は、夫々、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち一方の符号を反転させて第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を変更する。これにより、第１制御ゲインＧ１に基づいた第１制御信号と、第２制御ゲインＧ２に基づいた第２制御信号との符号が相違するため、相互に打ち消し合うように作用し、その消費電力を効果的に増加させることができる。したがって、小型軽量の抵抗素子に維持しつつ、回生電力の消費量を効果的に増加させることができる。
【００２７】
例えば、第１コントローラ５４は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第１制御ゲインＧ１を０．５から２に変更させることで、図４（ｂ）に示すように変化する第１制御信号を生成する。また、第２コントローラ５５は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第２制御ゲインＧ２を０．５から−１に変更させることで、図４（ｃ）に示すように変化する第２制御信号を生成する。
【００２８】
ここで、第１及び第２モータ３、４に実際に出力されるモータ電流は、第１制御信号に基づいたモータ電流と、第２制御信号に基づいたモータ電流と、を合わせた、図４（ｄ）に示すようなモータ電流となる。これは、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２を変更する前と同一のモータ電流となる。
【００２９】
一方で、実際に消費される回生電力は、第１制御信号に基づいたモータ電流の絶対値と、第２制御信号に基づいたモータ電流の絶対値と、を合わせたものとなるため、図４（ｅ）に示すように、回生電力の消費量を効果的に増加させることができる。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る倒立型移動体１の制御方法について、説明する。図５は、本実施の形態に係る倒立型移動体の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００３１】
例えば、倒立移動体１が急停止や下り坂走行を行うと、第１及び第２モータ３、４によって回生電力が発生する（ステップＳ１０１）。電圧判定部５１は、電圧センサ８から出力される回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
電圧判定部５１は、電圧センサ８から出力される回生電圧が所定閾値以上であると判定すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、オン信号を第１及び第２コントローラ５４、５５に対して出力する（ステップＳ１０３）。
【００３３】
第１コントローラ５４は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第１制御ゲインＧ１を０．５から２に変更し、変更した第１制御ゲインＧ１を用いて第１制御信号を生成し（ステップＳ１０４）、第１モータドライバ５２に出力する。
【００３４】
同様に、第２コントローラ５５は、電圧判定部５１からのオン信号を受信すると、第２制御ゲインＧ２を０．５から−１に符号を反転させて変更し、変更した第２制御ゲインＧ２を用いて第２制御信号を生成し（ステップＳ１０５）、第２モータドライバ５３に出力する。
【００３５】
第１及び第２モータドライバ５２、５３は、第１及び第２コントローラ５４、５５からの第１及び第２制御信号に応じたモータ電流を、第１及び第２モータ３、４に対して夫々供給する（ステップＳ１０６）。そして、第１及び第２モータは、夫々、第１及び第２モータドライバ５２、５３からのモータ電流に応じて回転駆動する。
【００３６】
以上、本実施の形態に係る倒立型移動体１において、電圧判定部５１が第１及び第２モータ３、４の回生電圧が所定閾値以上になったと判定したとき、第１及び第２コントローラ部５４、５５は、夫々、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち一方の符号を反転させて第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２を変更する。これにより、小型軽量の抵抗素子に維持しつつ、回生電力の消費量を効果的に増加させることができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００３８】
上記一実施の形態において、制御装置５は、コントローラ及びモータドライバを２個ずつ有する２重構成となっているが、これに限らず、例えば、コントローラ及びモータドライバを３個ずつ有する３重構成、或いは、４重以上の構成であってもよい。
【００３９】
例えば、制御装置５が、第１、第２及び第３コントローラと、第１、第２及び第３モータドライバとを有する３重構成となっている場合、第１、第２及び第３コントローラは、電圧判定部５１により回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び第３制御ゲインのうち少なくとも１つの符号を反転させて、第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び第３制御ゲインを変更してもよい。
【００４０】
また、上記一実施の形態において、第１及び第２モータ３、４の温度を温度センサにより検出し、温度センサにより検出された温度が第１所定温度以上となり、第１及び第２モータ３、４の補償温度近くになると、第１及び第２コントローラ５４、５５は、第１及び第２制御ゲインＧ１、Ｇ２のうち少なくとも一方、（例えば、第１制御ゲインＧ１）を漸減させるようにしてもよい。これにより、回生電力のうち第１及び第２モータ３、４で消費される時間当たりの回生電力を小さく抑えることができ、第１及び第２モータ３、４の温度上昇を防止することができる。
【００４１】
さらに、第１及び第２コントローラ５４、５５は、第１及び第２モータ３、４の温度が上昇し補償温度まで到達して、温度センサにより検出された温度が第２所定温度以上になったと判断したとき、フェールモードに移行してもよい。この場合、第１及び第２コントローラ５４、５５は、例えば、第１制御ゲインＧ１及び第２制御ゲインＧ２のうち少なくとも一方を減少させ、駆動車輪２を停止させてもよい。これにより、倒立型移動体１の安全性を向上させることができる。
【００４２】
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、制御装置が行う処理を、ＣＰＵ５ａにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００４３】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００４４】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 倒立型移動体
２ 駆動車輪
３ 第１モータ
４ 第２モータ
５ 制御装置
６ 姿勢センサ
７ 回転センサ
８ 電圧センサ
９ バッテリ
１０ 抵抗素子
５１ 電圧判定部
５２ 第１モータドライバ
５３ 第２モータドライバ
５４ 第１コントローラ
５５ 第２コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体であって、
当該倒立型移動体の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、
前記車輪を駆動する駆動手段と、
前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成する第１制御手段と、
前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成する第２制御手段と、
前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、
前記第１及び第２制御手段は、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、
ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項２】
請求項１記載の倒立型移動体であって、
前記駆動手段の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第１所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を漸減させる、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の倒立型移動体であって、
前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第２所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を減少させ、前記車輪を停止させる、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための制御信号を生成する少なくとも１つの制御手段を更に備え、
前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、前記少なくとも１つの制御手段から出力される制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、
前記第１及び第２制御手段と前記少なくとも１つの制御手段とは、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインのうち少なくとも１つの符号を反転させて、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインの変更を行う、
ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記判定手段が前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定したとき、
前記第１制御手段は、前記第１制御ゲインを０．５から２に変更し、
前記第２制御手段は、前記第２制御ゲインを０．５から−１に変更する、
ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項６】
車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体の制御方法であって、
前記倒立型移動体の姿勢情報を検出するステップと、
前記検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動する駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成するステップと、
前記検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成するステップと、
前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定するステップと、を含み、
前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、
前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、
ことを特徴とする倒立型移動体の制御方法。
【請求項７】
車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体のプログラムであって、
検出された前記倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第１制御信号を生成する処理と、
前記検出された倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第２制御信号を生成する処理と、
前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体のプログラム。
【請求項１】
車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体であって、
当該倒立型移動体の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、
前記車輪を駆動する駆動手段と、
前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成する第１制御手段と、
前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成する第２制御手段と、
前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、
前記第１及び第２制御手段は、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、
ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項２】
請求項１記載の倒立型移動体であって、
前記駆動手段の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第１所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を漸減させる、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の倒立型移動体であって、
前記第１及び第２制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が第２所定温度以上となったときに、前記第１制御ゲイン及び第２制御ゲインのうち少なくとも一方を減少させ、前記車輪を停止させる、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記姿勢検出手段により検出された姿勢情報に基づいた値に制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための制御信号を生成する少なくとも１つの制御手段を更に備え、
前記駆動手段は、前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、前記少なくとも１つの制御手段から出力される制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、
前記第１及び第２制御手段と前記少なくとも１つの制御手段とは、前記判定手段により前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインのうち少なくとも１つの符号を反転させて、前記第１制御ゲイン、第２制御ゲイン及び制御ゲインの変更を行う、
ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記判定手段が前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定したとき、
前記第１制御手段は、前記第１制御ゲインを０．５から２に変更し、
前記第２制御手段は、前記第２制御ゲインを０．５から−１に変更する、
ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項６】
車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体の制御方法であって、
前記倒立型移動体の姿勢情報を検出するステップと、
前記検出された姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動する駆動手段を駆動するための第１制御信号を生成するステップと、
前記検出された姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記駆動手段を駆動するための第２制御信号を生成するステップと、
前記発生する回生電圧が所定閾値以上であるか否かを判定するステップと、を含み、
前記第１制御手段から出力される第１制御信号と、前記第２制御手段から出力される第２制御信号と、に基づいて前記車輪を駆動し、
前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する、
ことを特徴とする倒立型移動体の制御方法。
【請求項７】
車輪の回転に伴って発生する回生電力を、抵抗部材を用いて消費する倒立型移動体のプログラムであって、
検出された前記倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第１制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第１制御信号を生成する処理と、
前記検出された倒立型移動体の姿勢情報に基づいた値に第２制御ゲインを乗算して、前記車輪を駆動するための第２制御信号を生成する処理と、
前記発生した回生電圧が所定閾値以上であると判定されたとき、前記第１及び第２制御ゲインのうち一方の符号を反転させて、前記第１及び第２制御ゲインを変更する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体のプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１２１０８（Ｐ２０１３−１１２１０８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８７３７（Ｐ２０１１−２５８７３７）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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