全方向移動体操作システムおよび全方向移動体操作方法

【課題】操作装置によって全方向移動体を簡易に遠隔で操作する。
【解決手段】全方向移動体５００の車両目標速度計算部５０４は、操作対象である全方向移動体５００の存在する車両位置Ｃを全方向移動体を操作する基準位置を示す操作体基準位置との相対的な位置関係により表わし、かつ、操作装置４００に与えられる操作に応じた操作量を、操作体の位置を示す操作体基準位置Ｓを原点とする座標系において表わされる目標位置Ｏにより表わすことにより、この車両位置Ｃから目標位置Ｏまでの目標移動速度ベクトルを決定する。車輪速度指令演算部５０５は、この目標移動速度ベクトルに従って基体を駆動させるよう、車輪駆動部５０６に指示する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向移動体操作システムおよび全方向移動体操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
倒立振子型車両を操作する場合、この倒立振子型車両に操作装置を取り付け、搭乗者による操作装置への入力に応じて動作するように構成されていた（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】特許第３０７００１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、操作者が倒立振子型車両に搭乗し、倒立振子型車両のフレームに備えられたジョイスティックによって操作を行なうため、ジョイスティックの操作方向と倒立振子型車両を動かしたい方向の相対関係は常に変化せず、操作は容易である。しかし、搭乗せずに倒立振子型車両などの全方向移動体を操作する場合、リモートコントローラによって指示する進行方向と全方向移動体を動かしたい方向との相対関係が固定であると、操作者からみて進行させたい方向と、現在の全方向移動体の向きとに応じて指示する方向を変更しなければならない。前後の区別が明確な車両を遠隔で操作する場合であれば、操作者は、車両を動かしたい方向と、その方向に車両を動かすためにリモートコントローラによって指示する進行方向とを容易に対応付けることができる。しかし、全方向移動体は、旋回を行なわずに前後左右へ進むことができるため、現在どの方向が前であるかを判別しにくく、特に、前後の区別が明確ではない外観の場合にはそれが顕著である。従って、操作者は、全方向移動体を動かしたい方向と、その方向に全方向移動体を動かすためにリモートコントローラによって指示する方向とを容易に対応付けることはできず、操作に時間がかかってしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、操作装置によって全方向移動体を簡易に遠隔で操作することができる全方向移動体操作システムおよび全方向移動体操作方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、請求項１に記載した発明は、全方向移動体（例えば、実施形態による全方向移動車両５００）と、前記全方向移動体と通信して前記全方向移動体を操作する操作装置（例えば、実施形態による操作装置４００）とからなる全方向移動体操作システムであって、前記操作装置は、前記全方向移動体が備える基体の移動に関する操作量を出力する操作量生成部（例えば、実施形態による操作部４０４）と、前記操作量生成部が出力した前記操作量を送信する操作量送信部（例えば、実施形態による送信部４０６）とを備え、前記全方向移動体は、基体（例えば、実施形態による基体９）と、前記基体に接続され、前記基体を走行面上の全方向に駆動可能とする移動部（例えば、実施形態による移動動作部５、アクチュエータ装置７）と、前記操作量送信部が送信した前記操作量を受信する操作量受信部（例えば、実施形態による受信部５０２）と、前記操作量受信部が受信した前記操作量を用いて前記移動部を制御する移動制御部（例えば、実施形態による車両目標速度計算部５０４、車輪速度指令演算部５０５、車輪駆動部５０６）とを備え、前記全方向移動体操作システムは、前記全方向移動体を操作する基準位置を示す操作体基準位置と前記全方向移動体との相対的な位置関係を検出する検出部（例えば、実施形態による操作装置検出部４０２、車両検出部５０１）をさらに備え、前記操作量は、前記検出部が検出した前記相対的な位置関係に対して、前記操作体基準位置を原点とする座標系において表わされる目標位置までの移動を示すことを特徴とする全方向移動体操作システムである。
これにより、操作者がリモートコントローラなどの操作装置によって全方向移動体の移動を操作する場合に、操作体基準位置に対する全方向移動車両の相対的な位置関係（車両位置）を取得し、この取得した相対的な位置関係に従って、操作装置による目標位置を車両位置と同一の極座標系に変換して、全方向移動車両の移動方向及び速度を決定することができる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の全方向移動体操作システムであって、前記操作量は、前記操作体基準位置を原点とする極座標系において、前記目標位置を表わすことを特徴とする。
これにより、移動制御部は、操作者による操作に基づいて操作量部が出力した操作量から全方向移動体を駆動するための目標移動速度ベクトルを生成する際、操作量生成部に与えられる操作量に応じて、操作体基準位置に対する目的位置の方向および距離を決定することができる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の全方向移動体操作システムであって、前記検出部は、前記操作体基準位置を原点とする極座標系において前記全方向移動体の存在する位置を、前記相対的な位置関係として検出することを特徴とする。
これにより、移動制御部は、操作者による操作に基づいて操作量部が出力した操作量から全方向移動体を駆動するための目標移動速度ベクトルを生成する際、操作装置による目標位置と車両位置を同一の極極座標系に変換して、全方向移動車両の移動方向及び速度を決定することができる。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、全方向移動体（例えば、実施形態による全方向移動車両５００）と、前記全方向移動体と通信して前記全方向移動体を操作する操作装置（例えば、実施形態による操作装置４００）とからなる全方向移動体操作システムであって、前記操作装置は、前記全方向移動体が備える基体の移動に関する操作量として、前記全方向移動体を操作する基準位置を示す操作体基準位置と前記全方向移動体との距離を操作するための第１操作量と、前記操作体基準位置からみた前記全方向移動体の方向を操作するための第２操作量とを出力する操作量生成部（例えば、実施形態による操作部４０４）と、前記操作量生成部が出力した前記第１操作量および前記第２操作量を送信する操作量送信部（例えば、実施形態による送信部４０６）とを備え、前記全方向移動体は、基体（例えば、実施形態による基体９）と、前記基体に接続され、前記基体を走行面上の全方向に駆動可能とする移動部（例えば、実施形態による移動動作部５、アクチュエータ装置７）と、前記操作量送信部が送信した前記第１操作量および前記第２操作量を受信する操作量受信部（例えば、実施形態による受信部５０２）と、前記第１操作量に基づき前記操作体基準位置と前記全方向移動体との距離を変更し、前記第２操作量に基づき前記操作体基準位置を中心として前記全方向移動体を回転させるように前記移動部を制御する移動制御部（例えば、実施形態による車両目標速度計算部５０４、車輪速度指令演算部５０５、車輪駆動部５０６）とを備え、前記全方向移動体操作システムは、前記操作体基準位置と前記全方向移動体との相対的な位置関係を検出する検出部（例えば、実施形態による操作装置検出部４０２、車両検出部５０１）をさらに備え、前記操作量は、前記検出部が検出した前記相対的な位置関係に対して、前記操作体基準位置を原点とする座標系において表わされる目標位置までの移動を示すことを特徴とする全方向移動体操作システムである。
これにより、移動制御部は、操作者による操作に基づいて操作量部が出力した操作量から全方向移動体を駆動するための目標移動速度ベクトルを生成する際、極座標系における目標位置までの移動方向を極座標系において算出するため、操作体基準位置を中心に回転するようにして制御することができる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、全方向移動体と、前記全方向移動体と通信して前記全方向移動体を操作する操作装置とからなる全方向移動体操作システムにおいて前記全方向移動体を操作する全方向移動体操作方法であって、前記操作装置が、前記全方向移動体が備える基体の移動に関する操作量を出力し（例えば、実施形態によるステップＳ１００５）、前記操作量を前記全方向移動体に送信し（例えば、実施形態によるステップＳ１０１５）、前記全方向移動体が、前記操作量を前記操作装置から受信し（例えば、実施形態によるステップＳ１０２０）、前記全方向移動体を操作する基準位置を示す操作体基準位置と前記全方向移動体との相対的な位置関係を検出し（例えば、実施形態によるステップＳ１０２５）、検出した前記相対的な位置関係に対して、前記操作体基準位置を原点とする座標系において表わされる目標位置までの移動を示す前記操作量に基づき、前記基体を走行面上の全方向に駆動制御する（例えば、実施形態によるステップＳ１０３０、Ｓ１０３５、Ｓ１０４０）ことを特徴とする全方向移動体操作方法である。
これにより、操作者がリモートコントローラなどの操作装置によって全方向移動体の移動を操作する場合に、操作体基準位置に対する全方向移動車両の相対的な位置関係（車両位置）を取得し、この取得した相対的な位置関係に従って、操作装置による目標位置を車両位置と同一の極座標系に変換して、全方向移動車両の移動方向及び速度を決定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載した発明によれば、操作者がリモートコントローラなどの操作装置によって全方向移動体の移動を操作する場合に、操作体基準位置に対する全方向移動車両の相対的な位置関係（車両位置）を取得し、この取得した相対的な位置関係に従って、操作装置による目標位置を車両位置と同一の極座標系に変換して、全方向移動車両の移動方向及び速度を決定することができる。このため、全方向移動体の向きによって進行方向を指示するときの操作装置の操作を変える必要がない。従って、操作者は操作装置を用い、簡易な操作によって全方向移動体を遠隔で制御することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載した発明によれば、移動制御部が、操作者による操作に基づいて操作量部が出力した操作量から全方向移動体を駆動するための目標移動速度ベクトルを生成する際、操作量生成部に与えられる操作量に応じて、操作体基準位置に対する目的位置の方向および距離を決定する。このため、極座標における目標位置を表わす方位角θ＿ｄｅｓおよび距離ｒ＿ｄｅｓを用いて簡単に決定することができる。
【００１３】
請求項３に記載した発明によれば、移動制御部は、操作者による操作に基づいて操作量部が出力した操作量から全方向移動体を駆動するための目標移動速度ベクトルを生成する際、操作装置による目標位置と車両位置を同一の極極座標系に変換して、全方向移動車両の移動方向及び速度を決定することができる。このため、極座標における車両位置を表わす方位角θ＿ａｃｔおよび距離ｒ＿ａｃｔと、目標位置を表わす方位角θ＿ｄｅｓおよび距離ｒ＿ｄｅｓを用いて、全方向移動車両の移動方向及び速度を簡単に決定することができる。
【００１４】
請求項４に記載した発明によれば、移動制御部は、操作者による操作に基づいて操作量部が出力した操作量から全方向移動体を駆動するための目標移動速度ベクトルを生成する際、極座標系における目標位置までの移動方向を極座標系において算出するため、操作体基準位置を中心に回転するようにして制御することができる。このため、操作者からみて、全方向移動体が操作者の周りを回転するように移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】全方向移動車両の正面図。
【図２】全方向移動車両の側面図。
【図３】全方向移動車両の下部を拡大して示す図。
【図４】全方向移動車両の下部の斜視図。
【図５】全方向移動車両の移動動作部（車輪体）の斜視図。
【図６】全方向移動車両の移動動作部（車輪体）とフリーローラとの配置関係を示す図。
【図７】全方向移動車両の制御ユニットの処理を示すフローチャート。
【図８】全方向移動車両の動力学的挙動を表現する倒立振子モデルを示す図。
【図９】図７のステップＳ９の処理に係わる処理機能を示すブロック図。
【図１０】図９に示すゲイン調整部の処理機能を示すブロック図。
【図１１】図１０に示すリミット処理部（又は図１２に示すリミット処理部）の処理機能を示すブロック図。
【図１２】図９に示す重心速度制限部７６の処理機能を示すブロック図。
【図１３】図９に示す姿勢制御演算部８０の処理機能を示すブロック図。
【図１４】図９に示す要求重心速度生成部７４の処理を示すフローチャート。
【図１５】図１４のステップＳ２３のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図１６】図１５のステップＳ２３−５のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図１７】図１５のステップＳ２３−５のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図１８】図１５のステップＳ２３−６のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図１９】図１４のステップＳ２４のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図２０】図１４のステップＳ２５のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図２１】図１４のステップＳ２５のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図２２】本発明の第１の実施形態による全方向移動車両操作システムの上面図。
【図２３】同実施形態による操作部の一例を示す図。
【図２４】同実施形態による全方向移動車両操作システムの構成を示すブロック図。
【図２５】同実施形態による車両目標速度計算部の詳細な構成を示すブロック図。
【図２６】同実施形態による全方向移動車両操作システムの処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［本発明が適用される全方向移動車両の基本的な構成と動作の説明］
最初に、本発明が適用される全方向移動車両の基本的な構成と動作について以下に説明する。本発明の全方向移動車両操作システム（全方向移動体操作システム）は、操作装置と、操作装置からの制御に従って移動する全方向移動車両（全方向移動体）とから構成され、全方向移動車両操作システムを構成する全方向移動車両は、図１に示す全方向移動車両１を基本的な構成として、操作装置によって制御を行なうための構成を付加したものである。
【００１７】
図１は、全方向移動車両の基本的な構成を示す図であり、本発明の全方向移動車両操作システムの操作装置による制御を受けない全方向移動車両の構成を示す図である。まず、図１〜図６を参照して、全方向移動車両１の構成について、その構造を説明する。
図１及び図２に示すように、全方向移動車両１は、乗員（運転者）の搭乗部３と、床面に接地しながら該床面上を全方向（前後方向及び左右方向を含む２次元的な全方向）に移動可能な移動動作部５と、この移動動作部５を駆動する動力を該移動動作部５に付与するアクチュエータ装置７と、これらの搭乗部３、移動動作部５及びアクチュエータ装置７が組付けられた基体９とを備える。
【００１８】
ここで、「前後方向」、「左右方向」は、それぞれ、搭乗部３に標準的な姿勢で搭乗した乗員の上体の前後方向、左右方向に一致もしくはほぼ一致する方向を意味する。なお、「標準的な姿勢」は、搭乗部３に関して設計的に想定されている姿勢であり、乗員の上体の体幹軸を概ね上下方向に向け、且つ、上体を捻ったりしていない姿勢である。
この場合、図１においては、「前後方向」、「左右方向」はそれぞれ、紙面に垂直な方向、紙面の左右方向であり、図２においては、「前後方向」、「左右方向」はそれぞれ、紙面の左右方向、紙面に垂直な方向である。また、この全方向移動車両１についての説明では、参照符号に付する添え字「Ｒ」，「Ｌ」は、それぞれ全方向移動車両１の右側、左側に対応するものという意味で使用する。
【００１９】
基体９は、移動動作部５及びアクチュエータ装置７とが組付けられた下部フレーム１１と、この下部フレーム１１の上端から上方に延設された支柱フレーム１３とを備える。
支柱フレーム１３の上部には、該支柱フレーム１３から前方側に張り出したシートフレーム１５が固定されている。そして、このシートフレーム１５上に、乗員が着座するシート３が装着されている。このシート３が乗員の搭乗部となっている。従って、全方向移動車両１（以降、単に車両１という）は、乗員がシート３に着座した状態で、床面上を移動するものである。
【００２０】
また、シート３の左右には、シート３に着座した乗員が必要に応じて把持するためのグリップ１７Ｒ，１７Ｌが配置され、これらのグリップ１７Ｒ，１７Ｌがそれぞれ、支柱フレーム１３（又はシートフレーム１５）から延設されたブラケット１９Ｒ，１９Ｌの先端部に固定されている。
下部フレーム１１は、左右方向に間隔を存して二股状に対向するように配置された一対のカバー部材２１Ｒ，２１Ｌを備える。これらのカバー部材２１Ｒ，２１Ｌの上端部（二股の分岐部分）は、前後方向の軸心を有するヒンジ軸２３を介して連結され、カバー部材２１Ｒ，２１Ｌの一方が他方に対して相対的にヒンジ軸２３の周りに揺動可能となっている。この場合、カバー部材２１Ｒ，２１Ｌは、図示を省略するバネによって、カバー部材２１Ｒ，２１Ｌの下端部側（二股の先端側）が狭まる方向に付勢されている。
また、カバー部材２１Ｒ，２１Ｌのそれぞれの外面部には、前記シート３に着座した乗員の右足を載せるステップ２５Ｒと左足を載せるステップ２５Ｌとが各々、右向き、左向きに張り出すように突設されている。
【００２１】
移動動作部５及びアクチュエータ装置７は、下部フレーム１１のカバー部材２１Ｒ，２１Ｌの間に配置されている。これらの移動動作部５及びアクチュエータ装置７の構造を図３〜図６を参照して説明する。
なお、移動動作部５及びアクチュエータ装置７は、例えば前記特許文献２の図１に開示されているものと同じ構造のものである。従って、移動動作部５及びアクチュエータ装置７の構成に関して、前記特許文献２に記載された事項については、簡略的な説明に留める。
【００２２】
移動動作部５は、ゴム状弾性材により円環状に形成された車輪体であり、ほぼ円形の横断面形状を有する。この移動動作部５（以降、車輪体５という）は、その弾性変形によって、図５及び図６の矢印Ｙ１で示す如く、円形の横断面の中心Ｃ１（より詳しくは、円形の横断面中心Ｃ１を通って、車輪体５の軸心と同心となる円周線）の周りに回転可能となっている。
【００２３】
この車輪体５は、その軸心Ｃ２（車輪体５全体の直径方向に直交する軸心Ｃ２）を左右方向に向けた状態で、カバー部材２１Ｒ，２１Ｌの間に配置され、該車輪体５の外周面の下端部にて床面に接地する。
そして、車輪体５は、アクチュエータ装置７による駆動（詳細は後述する）によって、図５の矢印Ｙ２で示す如く車輪体５の軸心Ｃ２の周りに回転する動作（床面上を輪転する動作）と、車輪体５の横断面中心Ｃ１の周りに回転する動作とを行なうことが可能である。その結果、車輪体５は、それらの回転動作の複合動作によって、床面上を全方向に移動することが可能となっている。
【００２４】
アクチュエータ装置７は、車輪体５と右側のカバー部材２１Ｒとの間に介装される回転部材２７Ｒ及びフリーローラ２９Ｒと、車輪体５と左側のカバー部材１７Ｌとの間に介装される回転部材２７Ｌ及びフリーローラ２９Ｌと、回転部材２７Ｒ及びフリーローラ２９Ｒの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ３１Ｒと、回転部材２７Ｌ及びフリーローラ２９Ｌの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ３１Ｌとを備える。
電動モータ３１Ｒ，３１Ｌは、それぞれのハウジングがカバー部材２１Ｒ，２１Ｌに各々取付けられている。なお、図示は省略するが、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの電源（蓄電器）は、支柱フレーム１３等、基体９の適所に搭載されている。
【００２５】
回転部材２７Ｒは、左右方向の軸心を有する支軸３３Ｒを介してカバー部材２１Ｒに回転可能に支持されている。同様に、回転部材２７Ｌは、左右方向の軸心を有する支軸３３Ｌを介してカバー部材２１Ｌに回転可能に支持されている。この場合、回転部材２７Ｒの回転軸心（支軸３３Ｒの軸心）と、回転部材２７Ｌの回転軸心（支軸３３Ｌの軸心）とは同軸心である。
回転部材２７Ｒ，２７Ｌは、それぞれ電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの出力軸に、減速機としての機能を含む動力伝達機構を介して接続されており、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌからそれぞれ伝達される動力（トルク）によって回転駆動される。各動力伝達機構は、例えばプーリ・ベルト式のものである。すなわち、図３に示す如く、回転部材２７Ｒは、プーリ３５Ｒとベルト３７Ｒとを介して電動モータ３１Ｒの出力軸に接続されている。同様に、回転部材２７Ｌは、プーリ３５Ｌとベルト３７Ｌとを介して電動モータ３１Ｌの出力軸に接続されている。
【００２６】
なお、上記動力伝達機構は、例えば、スプロケットとリンクチェーンとにより構成されるもの、あるいは、複数のギヤにより構成されるものであってもよい。また、例えば、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌを、それぞれの出力軸が各回転部材２７Ｒ，２７Ｌと同軸心になるように各回転部材２７Ｒ，２７Ｌに対向させて配置し、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの出力軸を回転部材２７Ｒ，２７Ｌに各々、減速機（遊星歯車装置等）を介して連結するようにしてもよい。
【００２７】
各回転部材２７Ｒ，２７Ｌは、車輪体５側に向かって縮径する円錐台と同様の形状に形成されており、その外周面がテーパ外周面３９Ｒ，３９Ｌとなっている。
回転部材２７Ｒのテーパ外周面３９Ｒの周囲には、回転部材２７Ｒと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数のフリーローラ２９Ｒが配列されている。そして、これらのフリーローラ２９Ｒは、それぞれ、ブラケット４１Ｒを介してテーパ外周面３９Ｒに取付けられ、該ブラケット４１Ｒに回転自在に支承されている。
同様に、回転部材２７Ｌのテーパ外周面３９Ｌの周囲には、回転部材２７Ｌと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数（フリーローラ２９Ｒと同数）のフリーローラ２９Ｌが配列されている。そして、これらのフリーローラ２９Ｌは、それぞれ、ブラケット４１Ｌを介してにテーパ外周面３９Ｌに取付けられ、該ブラケット４１Ｌに回転自在に支承されている。
【００２８】
前記車輪体５は、回転部材２７Ｒ側のフリーローラ２９Ｒと、回転部材２７Ｌ側のフリーローラ２９Ｌとの間に挟まれるようにして、回転部材２７Ｒ，２７Ｌと同軸心に配置されている。
この場合、図１及び図６に示すように、各フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌは、その軸心Ｃ３が車輪体５の軸心Ｃ２に対して傾斜すると共に、車輪体５の直径方向（車輪体５をその軸心Ｃ２の方向で見たときに、該軸心Ｃ２と各フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌとを結ぶ径方向）に対して傾斜する姿勢で配置されている。そして、このような姿勢で、各フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌのそれぞれの外周面が車輪体５の内周面に斜め方向に圧接されている。
より一般的に言えば、右側のフリーローラ２９Ｒは、回転部材２７Ｒが軸心Ｃ２の周りに回転駆動されたときに、車輪体５との接触面で、軸心Ｃ２周りの方向の摩擦力成分（車輪体５の内周の接線方向の摩擦力成分）と、車輪体５の前記横断面中心Ｃ１の周り方向の摩擦力成分（円形の横断面の接線方向の摩擦力成分）とを車輪体５に作用させ得るような姿勢で、車輪体５の内周面に圧接されている。左側のフリーローラ２９Ｌについても同様である。
【００２９】
この場合、前記したように、カバー部材２１Ｒ，２１Ｌは、図示しないバネによって、カバー部材２１Ｒ，２１Ｌの下端部側（二股の先端側）が狭まる方向に付勢されている。このため、この付勢力によって、右側のフリーローラ２９Ｒと左側のフリーローラ２９Ｌとの間に車輪体５が挟持されると共に、車輪体５に対する各フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌの圧接状態（より詳しくはフリーローラ２９Ｒ，２９Ｌと車輪体５との間で摩擦力が作用し得る圧接状態）が維持される。
【００３０】
以上説明した構造を有する車両１においては、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌによりそれぞれ、回転部材２７Ｒ，２７Ｌを同方向に等速度で回転駆動した場合には、車輪体５が回転部材２７Ｒ，２７Ｌと同方向に軸心Ｃ２の周りに回転することとなる。これにより、車輪体５が床面上を前後方向に輪転して、車両１の全体が前後方向に移動することとなる。なお、この場合は、車輪体５は、その横断面中心Ｃ１の周りには回転しない。
【００３１】
また、例えば、回転部材２７Ｒ，２７Ｌを互いに逆方向に同じ大きさの速度で回転駆動した場合には、車輪体５は、その横断面中心Ｃ１の周りに回転することとなる。これにより、車輪体５がその軸心Ｃ２の方向（すなわち左右方向）に移動し、ひいては、車両１の全体が左右方向に移動することとなる。なお、この場合は、車輪体５は、その軸心Ｃ２の周りには回転しない。
【００３２】
さらに、回転部材２７Ｒ，２７Ｌを、互いに異なる速度（方向を含めた速度）で、同方向又は逆方向に回転駆動した場合には、車輪体５は、その軸心Ｃ２の周りに回転すると同時に、その横断面中心Ｃ１の周りに回転することとなる。
この時、これらの回転動作の複合動作（合成動作）によって、前後方向及び左右方向に対して傾斜した方向に車輪体５が移動し、ひいては、車両１の全体が車輪体５と同方向に移動することとなる。この場合の車輪体５の移動方向は、回転部材２７Ｒ，２７Ｌの回転方向を含めた回転速度（回転方向に応じて極性が定義された回転速度ベクトル）の差に依存して変化するものとなる。
【００３３】
以上のように車輪体５の移動動作が行なわれるので、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転速度（回転方向を含む）を制御し、ひいては回転部材２７Ｒ，２７Ｌの回転速度を制御することによって、車両１の移動速度及び移動方向を制御できることとなる。
【００３４】
次に、図１に示す車両１の動作制御のための構成を説明する。なお、以降の説明では、図１及び図２に示すように、前後方向の水平軸をＸ軸、左右方向の水平軸をＹ軸、鉛直方向をＺ軸とするＸＹＺ座標系を想定し、前後方向、左右方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向と言うことがある。
【００３５】
まず、車両１の概略的な動作制御を説明すると、基本的には、シート３に着座した乗員がその上体を傾けた場合（詳しくは、乗員と車両１とを合わせた全体の重心点の位置（水平面に投影した位置）を動かすように上体を傾けた場合）に、該上体を傾けた側に基体９がシート３と共に傾動する。そして、この時、基体９が傾いた側に車両１が移動するように、車輪体５の移動動作が制御される。例えば、乗員が上体を前傾させ、ひいては、基体９をシート３と共に前傾させると、車両１が前方に移動するように、車輪体５の移動動作が制御される。
【００３６】
すなわち、図１に示す車両１では、乗員が上体を動かし、ひいては、シート３と共に基体９を傾動させるという動作が、車両１に対する１つの基本的な操縦操作（車両１の動作要求）とされ、その操縦操作に応じて車輪体５の移動動作がアクチュエータ装置７を介して制御される。
【００３７】
ここで、車両１は、その全体の接地面としての車輪体５の接地面が、車両１とこれに搭乗する乗員との全体を床面に投影した領域に比して面積が小さい単一の局所領域となり、その単一の局所領域だけに床反力が作用する。このため、基体９が傾倒しないようにするためには、乗員及び車両１の全体の重心点が車輪体５の接地面のほぼ真上に位置するように、車輪体５を動かす必要がある。
【００３８】
そこで、車両１では、乗員及び車両１の全体の重心点が、車輪体５の中心点（軸心Ｃ２上の中心点）のほぼ真上に位置する状態（より正確には当該重心点が車輪体５の接地面のほぼ真上に位置する状態）での基体９の姿勢を目標姿勢とし、基本的には、基体９の実際の姿勢を目標姿勢に収束させるように、車輪体５の移動動作が制御される。
【００３９】
また、車両１を発進させる場合等において、アクチュエータ装置７による推進力とは別に、例えば乗員が必要に応じて自身の足により床を蹴り、それにより車両１の移動速度を増速させる推進力（乗員の足平と床との摩擦力による推進力）を、付加的な外力として車両１に作用させた場合には、それに応じて車両１の移動速度（より正確には、乗員及び車両の全体の重心点の移動速度）が増速するように、車輪体５の移動動作が制御される。なお、当該推進力の付加が停止された状態では、車両１の移動速度が一旦、一定速度に保持された後、減衰して、該車両１が停止するように、車輪体５の移動動作が制御される（車輪体５の制動制御が行なわれる）。
【００４０】
さらに、車両１に乗員が搭乗していない状態では、車両１の単体の重心点が、車輪体５の中心点（軸心Ｃ２上の中心点）のほぼ真上に位置する状態（より正確には当該重心点が車輪体５の接地面のほぼ真上に位置する状態）での基体９の姿勢を目標姿勢とし、該基体９の実際の姿勢を目標姿勢に収束させ、ひいては、基体９が傾倒することなく車両１が自立するように、車輪体５の移動動作が制御される。
【００４１】
車両１では、以上の如き車両１の動作制御を行なうために、図１及び図２に示すように、マイクロコンピュータや電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのドライブ回路ユニットなどを含む電子回路ユニットにより構成された制御ユニット５０と、基体９の所定の部位の鉛直方向（重力方向）に対する傾斜角θb及びその変化速度（＝dθb/dt）を計測するための傾斜センサ５２と、車両１に乗員が搭乗しているか否かを検知するための荷重センサ５４と、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの出力軸の回転角度及び回転角速度を検出するための角度センサとしてのロータリーエンコーダ５６Ｒ，５６Ｌがそれぞれ、車両１の適所に搭載されている。
【００４２】
この場合、制御ユニット５０及び傾斜センサ５２は、例えば、基体９の支柱フレーム１３の内部に収容された状態で該支柱フレーム１３に取付けられている。また、荷重センサ５４は、シート３に内蔵されている。また、ロータリーエンコーダ５６Ｒ，５６Ｌは、それぞれ、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌと一体に設けられている。なお、ロータリーエンコーダ５６Ｒ，５６Ｌは、それぞれ、回転部材２７Ｒ，２７Ｌに装着してもよい。
【００４３】
上記傾斜センサ５２は、より詳しくは、加速度センサとジャイロセンサ等のレートセンサ（角速度センサ）とから構成され、これらのセンサの検出信号を制御ユニット５０に出力する。そして、制御ユニット５０が、傾斜センサ５２の加速度センサ及びレートセンサの出力を基に、所定の計測演算処理（これは公知の演算処理でよい）を実行することによって、傾斜センサ５２を搭載した部位（支柱フレーム１３）の、鉛直方向に対する傾斜角度θbの計測値とその変化速度（微分値）である傾斜角速度θbdotの計測値とを算出する。
【００４４】
この場合、計測する傾斜角度θb（以降、基体傾斜角度θbということがある）は、より詳しくは、それぞれ、Ｙ軸周り方向（ピッチ方向）の成分θb_xと、Ｘ軸周り方向（ロール方向）の成分θb_yとから成る。同様に、計測する傾斜角速度θbdot（以降、基体傾斜角速度θbdotということがある）も、Ｙ軸周り方向（ピッチ方向）の成分θbdot_x（＝dθb_x/dt）と、Ｘ軸周り方向（ロール方向）の成分θbdot_y（＝dθb_y/dt）とから成る。
【００４５】
なお、車両１の説明では、上記基体傾斜角度θbなど、Ｘ軸及びＹ軸の各方向（又は各軸周り方向）の成分を有する運動状態量等の変数、あるいは、該運動状態量に関連する係数等の変数に関しては、その各成分を区別して表記する場合に、該変数の参照符号に、添え字“_x”又は“_y”を付加する。
この場合において、並進速度等の並進運動に係わる変数については、そのＸ軸方向の成分に添え字“_x”を付加し、Ｙ軸方向の成分に添え字“_y”を付加する。
【００４６】
一方、角度、回転速度（角速度）、角加速度など、回転運動に係わる変数については、並進運動に係わる変数と添え字を揃えるために、便宜上、Ｙ軸周り方向の成分に添え字“_x”を付加し、Ｘ軸周り方向の成分に添え字“_y”を付加する。
さらに、Ｘ軸方向の成分（又はＹ軸周り方向の成分）と、Ｙ軸方向の成分（又はＸ軸周り方向の成分）との組として変数を表記する場合には、該変数の参照符号に添え字“_xy”を付加する。例えば、上記基体傾斜角度θbを、Ｙ軸周り方向の成分θb_xとＸ軸周り方向の成分θb_yの組として表現する場合には、「基体傾斜角度θb_xy」というように表記する。
【００４７】
前記荷重センサ５４は、乗員がシート３に着座した場合に該乗員の重量による荷重を受けるようにシート３に内蔵され、その荷重に応じた検出信号を制御ユニット５０に出力する。そして、制御ユニット５０が、この荷重センサ５４の出力により示される荷重の計測値に基づいて、車両１に乗員が搭乗しているか否かを判断する。
なお、荷重センサ５４の代わりに、例えば、乗員がシート３に着座したときにＯＮとなるようなスイッチ式のセンサを用いてもよい。
【００４８】
ロータリーエンコーダ５６Ｒは、電動モータ３１Ｒの出力軸が所定角度回転する毎にパルス信号を発生し、このパルス信号を制御ユニット５０に出力する。そして、制御ユニット５０が、そのパルス信号を基に、電動モータ５３Ｒの出力軸の回転角度を計測し、さらにその回転角度の計測値の時間的変化率（微分値）を電動モータ５３Ｒの回転角速度として計測する。電動モータ３１Ｌ側のロータリーエンコーダ５６Ｌについても同様である。
【００４９】
制御ユニット５０は、上記の各計測値を用いて所定の演算処理を実行することによって、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度の目標値である速度指令を決定し、その速度指令に従って、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度をフィードバック制御する。
【００５０】
なお、電動モータ３１Ｒの出力軸の回転角速度と、回転部材２７Ｒの回転角速度との間の関係は、該出力軸と回転部材２７Ｒとの間の一定値の減速比に応じた比例関係になるので、車両１の説明では、便宜上、電動モータ３１Ｒの回転角速度は、回転部材２７Ｒの回転角速度を意味するものとする。同様に、電動モータ３１Ｌの回転角速度は、回転部材２７Ｌの回転角速度を意味するものとする。
【００５１】
以下に、制御ユニット５０の制御処理をさらに詳細に説明する。
制御ユニット５０は、所定の制御処理周期で図７のフローチャートに示す処理（メインルーチン処理）を実行する。
【００５２】
まず、ステップＳ１において、制御ユニット５０は、傾斜センサ５２の出力を取得する。
次いで、ステップＳ２に進んで、制御ユニット５０は、取得した傾斜センサ５２の出力を基に、基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sと、基体傾斜角速度θbdotの計測値θbdot_xy_sとを算出する。
【００５３】
なお、以降の説明では、上記計測値θb_xy_sなど、変数（状態量）の実際の値の観測値（計測値又は推定値）を参照符号により表記する場合に、該変数の参照符号に、添え字“_s”を付加する。
【００５４】
次いで、制御ユニット５０は、ステップＳ３において、荷重センサ５４の出力を取得した後、ステップＳ４の判断処理を実行する。この判断処理においては、制御ユニット５０は、取得した荷重センサ５４の出力が示す荷重計測値があらかじめ設定された所定値よりも大きいか否かによって、車両１に乗員が搭乗しているか否か（シート３に乗員が着座しているか否か）を判断する。
【００５５】
そして、制御ユニット５０は、ステップＳ４の判断結果が肯定的である場合には、基体傾斜角度θbの目標値θb_xy_objを設定する処理と、車両１の動作制御用の定数パラメータ（各種ゲインの基本値など）の値を設定する処理とを、それぞれステップＳ５、６で実行する。
【００５６】
ステップＳ５においては、制御ユニット５０は、基体傾斜角度θbの目標値θb_xy_objとして、あらかじめ定められた搭乗モード用の目標値を設定する。
ここで、「搭乗モード」は、車両１に乗員が搭乗している場合での車両１の動作モードを意味する。この搭乗モード用の目標値θb_xy_objは、車両１とシート３に着座した乗員との全体の重心点（以降、車両・乗員全体重心点という）が車輪体５の接地面のほぼ真上に位置する状態となる基体９の姿勢において、傾斜センサ５２の出力に基づき計測される基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sに一致又はほぼ一致するようにあらかじめ設定されている。
【００５７】
また、ステップＳ６においては、制御ユニット５０は、車両１の動作制御用の定数パラメータの値として、あらかじめ定められた搭乗モード用の値を設定する。なお、定数パラメータは、後述するｈx，ｈy，Ｋi_a_x，Ｋi_b_x，Ｋi_a_y，Ｋi_b_y（ｉ＝１，２，３）等である。
【００５８】
一方、ステップＳ４の判断結果が否定的である場合には、制御ユニット５０は、基体傾斜角度θb_xyの目標値θb_xy_objを設定する処理と、車両１の動作制御用の定数パラメータの値を設定する処理とを、ステップＳ７、８で実行する。
ステップＳ７においては、制御ユニット５０は、傾斜角度θbの目標値θb_xy_objとして、あらかじめ定められた自立モード用の目標値を設定する。
【００５９】
ここで、「自立モード」は、車両１に乗員が搭乗していない場合での車両１の動作モードを意味する。この自立モード用の目標値θb_xy_objは、車両１単体の重心点（以降、車両単体重心点という）が車輪体５の接地面のほぼ真上に位置する状態となる基体９の姿勢において、傾斜センサ５２の出力に基づき計測される基体傾斜角度θbの計測値θb_xy_sに一致又はほぼ一致するようにあらかじめ設定されている。この自立モード用の目標値θb_xy_objは、搭乗モード用の目標値θb_xy_objと一般的には異なる。
【００６０】
また、ステップＳ８においては、制御ユニット５０は、車両１の動作制御用の定数パラメータの値として、あらかじめ定められた自立モード用の値を設定する。この自立モード用の定数パラメータの値は、搭乗モード用の定数パラメータの値と異なる。
搭乗モードと自立モードとで、上記定数パラメータの値を異ならせるのは、それぞれのモードで上記重心点の高さや、全体質量等が異なることに起因して、制御入力に対する車両１の動作の応答特性が互いに異なるからである。
【００６１】
以上のステップＳ４〜８の処理によって、搭乗モード及び自立モードの動作モード毎に個別に、基体傾斜角度θb_xyの目標値θb_xy_objと定数パラメータの値とが設定される。
【００６２】
なお、ステップＳ５，６の処理、又はステップＳ７，８の処理は、制御処理周期毎に実行することは必須ではなく、ステップＳ４の判断結果が変化した場合にだけ実行するようにしてもよい。
補足すると、搭乗モード及び自立モードのいずれにおいても、基体傾斜角速度θbdotのＹ軸周り方向の成分θbdot_xの目標値とＸ軸周り方向の成分θbdot_yの目標値とは、いずれも“０”である。このため、基体傾斜角速度θbdot_xyの目標値を設定する処理は不要である。
【００６３】
以上の如くステップＳ５，６の処理、又はステップＳ７，８の処理を実行した後、制御ユニット５０は、次にステップＳ９において、車両制御演算処理を実行することによって、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの速度指令を決定する。この車両制御演算処理の詳細は後述する。
【００６４】
次いで、ステップＳ１０に進んで、制御ユニット５０は、ステップＳ９で決定した速度指令に応じて電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの動作制御処理を実行する。この動作制御処理では、制御ユニット５０は、ステップＳ９で決定した電動モータ３１Ｒの速度指令と、ロータリーエンコーダ５６Ｒの出力に基づき計測した電動モータ３１Ｒの回転速度の計測値との偏差に応じて、該偏差を“０”に収束させるように電動モータ３１Ｒの出力トルクの目標値（目標トルク）を決定する。そして、制御ユニット５０は、その目標トルクの出力トルクを電動モータ３１Ｒに出力させるように該電動モータ３１Ｒの通電電流を制御する。左側の電動モータ３１Ｌの動作制御についても同様である。
以上が、制御ユニット５０が実行する全体的な制御処理である。
【００６５】
次に、上記ステップＳ９の車両制御演算処理の詳細を説明する。
なお、以降の説明においては、前記搭乗モードにおける車両・乗員全体重心点と、前記自立モードにおける車両単体重心点とを総称的に、車両系重心点という。該車両系重心点は、車両１の動作モードが搭乗モードである場合には、車両・乗員全体重心点を意味し、自立モードである場合には、車両単体重心点を意味する。
【００６６】
また、以降の説明では、制御ユニット５０が各制御処理周期で決定する値（更新する値）に関し、現在の（最新の）制御処理周期で決定する値を今回値、その１つ前の制御処理周期で決定した値を前回値ということがある。そして、今回値、前回値を特にことわらない値は、今回値を意味する。
また、Ｘ軸方向の速度及び加速度に関しては、前方向きを正の向きとし、Ｙ軸方向の速度及び加速度に関しては、左向きを正の向きとする。
【００６７】
そして、前記車両系重心点の動力学的な挙動（詳しくは、Ｙ軸方向からこれに直交する面（ＸＺ平面）に投影して見た挙動と、Ｘ軸方向からこれに直交する面（ＹＺ平面）に投影して見た挙動）が、近似的に、図８に示すような、倒立振子モデルの挙動（倒立振子の動力学的挙動）によって表現されるものとして、ステップＳ９の車両制御演算処理が行なわれる。
【００６８】
なお、図８において、括弧を付していない参照符号は、Ｙ軸方向から見た倒立振子モデルに対応する参照符号であり、括弧付きの参照符号は、Ｘ軸方向から見た倒立振子モデルに対応する参照符号である。
この場合、Ｙ軸方向から見た挙動を表現する倒立振子モデルは、車両系重心点に位置する質点６０_xと、Ｙ軸方向に平行な回転軸６２a_xを有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６２_x（以降、仮想車輪６２_xという）とを備える。そして、質点６０_xが、仮想車輪６２_xの回転軸６２a_xに直線状のロッド６４_xを介して支持され、該回転軸６２a_xを支点として該回転軸６２a_xの周りに揺動自在とされている。
【００６９】
この倒立振子モデルでは、質点６０_xの運動が、Ｙ軸方向から見た車両系重心点の運動に相当する。また、鉛直方向に対するロッド６４_xの傾斜角度θbe_xがＹ軸周り方向での基体傾斜角度計測値θb_x_sと基体傾斜角度目標値θb_x_objとの偏差θbe_x_s（＝θb_x_s−θb_x_obj）に一致するものとされる。また、ロッド６４_xの傾斜角度θbe_xの変化速度（＝dθbe_x/dt）がＹ軸周り方向の基体傾斜角速度計測値θbdot_x_sに一致するものとされる。また、仮想車輪６２_xの移動速度Ｖw_x（Ｘ軸方向の並進移動速度）は、車両１の車輪体５のＸ軸方向の移動速度に一致するものとされる。
【００７０】
同様に、Ｘ軸方向から見た挙動を表現する倒立振子モデル（図８の括弧付きの符号を参照）は、車両系重心点に位置する質点６０_yと、Ｘ軸方向に平行な回転軸６２a_yを有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６２_y（以降、仮想車輪６２_yという）とを備える。そして、質点６０_yが、仮想車輪６２_yの回転軸６２a_yに直線状のロッド６４_yを介して支持され、該回転軸６２a_yを支点として該回転軸６２a_yの周りに揺動自在とされている。
【００７１】
この倒立振子モデルでは、質点６０_yの運動が、Ｘ軸方向から見た車両系重心点の運動に相当する。また、鉛直方向に対するロッド６４_yの傾斜角度θbe_yがＸ軸周り方向での基体傾斜角度計測値θb_y_sと基体傾斜角度目標値θb_y_objとの偏差θbe_y_s（＝θb_y_s−θb_y_obj）に一致するものとされる。また、ロッド６４_yの傾斜角度θbe_yの変化速度（＝dθbe_y/dt）がＸ軸周り方向の基体傾斜角速度計測値θbdot_y_sに一致するものとされる。また、仮想車輪６２_yの移動速度Ｖw_y（Ｙ軸方向の並進移動速度）は、車両１の車輪体５のＹ軸方向の移動速度に一致するものとされる。
【００７２】
なお、仮想車輪６２_x，６２_yは、それぞれ、あらかじめ定められた所定値Ｒw_x，Ｒw_yの半径を有するものとされる。
また、仮想車輪６２_x，６２_yのそれぞれの回転角速度ωw_x，ωw_yと、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度ω_R，ω_L（より正確には、回転部材２７Ｒ，２７Ｌのそれぞれの回転角速度ω_R，ω_L）との間には、次式０１ａ，０１ｂの関係が成立するものとされる。
【００７３】
ωw_x＝Ｃ・（ω_Ｒ−ω_L）／２ ……式０１ａ
ωw_y＝（ω_Ｒ＋ω_L）／２ ……式０１ｂ
【００７４】
なお、式０１ａにおける“Ｃ”は、前記フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌと車輪体５との間の機構的な関係や滑りに依存する所定値の係数である。
【００７５】
ここで、図８に示す倒立振子モデルの動力学は、次式０３ｘ，０３ｙにより表現される。なお、式０３ｘは、Ｙ軸方向から見た倒立振子モデルの動力学を表現する式、式０３ｙは、Ｘ軸方向から見た倒立振子モデルの動力学を表現する式である。
【００７６】
ｄ²θbe_x／dt²＝α_x・θbe_x＋β_x・ωwdot_x ……式０３ｘ
ｄ²θbe_y／dt²＝α_y・θbe_y＋β_y・ωwdot_y ……式０３ｙ
【００７７】
式０３ｘにおけるωwdot_xは仮想車輪６２_xの回転角加速度（回転角速度ωw_xの１階微分値）、α_xは、質点６０_xの質量や高さｈ_xに依存する係数、β_xは、仮想車輪６２_xのイナーシャ（慣性モーメント）や半径Ｒw_xに依存する係数である。式０３ｙにおけるωwdot_y、α_y、β_yについても上記と同様である。
【００７８】
これらの式０３ｘ，０３ｙから判るように、倒立振子の質点６０_x，６０_yの運動（ひいては車両系重心点の運動）は、それぞれ、仮想車輪６２_xの回転角加速度ωwdot_x、仮想車輪６２_yの回転角加速度ωwdot_yに依存して規定される。
【００７９】
そこで、Ｙ軸方向から見た車両系重心点の運動を制御するためのモータ操作量（制御入力）として、仮想車輪６２_xの回転角加速度ωwdot_xを用いると共に、Ｘ軸方向から見た車両系重心点の運動を制御するためのモータ操作量（制御入力）として、仮想車輪６２_yの回転角加速度ωwdot_yを用いる。
【００８０】
そして、ステップＳ９の車両制御演算処理を概略的に説明すると、制御ユニット５０は、Ｘ軸方向で見た質点６０_xの運動と、Ｙ軸方向で見た質点６０_yの運動とが、車両系重心点の所望の運動に対応する運動となるように、モータ操作量としての上記回転角加速度ωwdot_x，ωwdot_yの指令値（目標値）である仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd，ωwdot_y_cmdを決定する。さらに、制御ユニット５０は、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd，ωwdot_y_cmdをそれぞれ積分してなる値を、仮想車輪６２_x，６２_yのそれぞれの回転角速度ωw_x，ωw_yの指令値（目標値）である仮想車輪回転角速度指令ωw_x_cmd，ωw_y_cmdとして決定する。
【００８１】
そして、制御ユニット５０は、仮想車輪回転角速度指令ωw_x_cmdに対応する仮想車輪６２_xの移動速度（＝Ｒw_x・ωw_x_cmd）と、仮想車輪回転角速度指令ωw_y_cmdに対応する仮想車輪６２_yの移動速度（＝Ｒw_y・ωw_y_cmd）とを、それぞれ、車両１の車輪体５のＸ軸方向の目標移動速度、Ｙ軸方向の目標移動速度とし、それらの目標移動速度を実現するように、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの速度指令ω_R_cmd，ω_L_cmdを決定する。
【００８２】
なお、モータ操作量（制御入力）としての上記仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmd，ωwdot_y_cmdは、それぞれ、後述する式０７ｘ，０７ｙに示す如く、３個のモータ操作量成分を加え合わせることによって決定される。
【００８３】
制御ユニット５０は、上記の如き、ステップＳ９の車両制御演算処理を実行するための機能として、図９のブロック図で示す機能を備えている。
すなわち、制御ユニット５０は、基体傾斜角度計測値θb_xy_sと基体傾斜角度目標値θb_xy_objとの偏差である基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sを算出する偏差演算部７０と、前記車両系重心点の移動速度である重心速度Ｖb_xyの観測値としての重心速度推定値Ｖb_xy_sを算出する重心速度算出部７２と、乗員等による車両１の操縦操作（車両１に推進力を付加する操作）によって要求されていると推定される上記重心速度Ｖb_xyの要求値としての要求重心速度Ｖ_xy_aimを生成する要求重心速度生成部７４と、これらの重心速度推定値Ｖb_xy_s及び要求重心速度Ｖ_xy_aimから、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの回転角速度の許容範囲に応じた制限を加味して、重心速度Ｖb_xyの目標値としての制御用目標重心速度Ｖb_xy_mdfdを決定する重心速度制限部７６と、後述する式０７ｘ，０７ｙのゲイン係数の値を調整するためのゲイン調整パラメータＫr_xyを決定するゲイン調整部７８とを備える。
【００８４】
制御ユニット５０は、さらに、前記仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを算出する姿勢制御演算部８０と、この仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを、右側の電動モータ３１Ｒの速度指令ω_R_cmd（回転角速度の指令値）と左側の電動モータ３１Ｌの速度指令ω_L_cmd（回転角速度の指令値）との組に変換するモータ指令演算部８２とを備える。
【００８５】
なお、図９中の参照符号８４を付したものは、姿勢制御演算部８０が制御処理周期毎に算出する仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdを入力する遅延要素を示している。該遅延要素８４は、各制御処理周期において、仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_cmdの前回値ωw_xy_cmd_pを出力する。
【００８６】
前記ステップＳ９の車両制御演算処理では、これらの上記の各処理部の処理が以下に説明するように実行される。
すなわち、制御ユニット５０は、まず、偏差演算部７０の処理と重心速度算出部７２の処理とを実行する。
【００８７】
偏差演算部７０には、前記ステップＳ２で算出された基体傾斜角度計測値θb_xy_s（θb_x_s及びθb_y_s）と、前記ステップＳ５又はステップＳ７で設定された目標値θb_xy_obj（θb_x_obj及びθb_y_obj）とが入力される。そして、偏差演算部７０は、θb_x_sからθb_x_objを減算することによって、Ｙ軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s（＝θb_x_s−θb_x_obj）を算出すると共に、θb_y_sからθb_y_objを減算することによって、Ｘ軸周り方向の基体傾斜角度偏差計測値θbe_y_s（＝θb_y_s−θb_y_obj）を算出する。
【００８８】
なお、偏差演算部７０の処理は、ステップＳ９の車両制御演算処理の前に行なうようにしてもよい。例えば、前記ステップＳ５又は７の処理の中で、偏差演算部７０の処理を実行してもよい。
【００８９】
前記重心速度算出部７２には、前記ステップＳ２で算出された基体傾斜角速度計測値θbdot_xy_s（θbdot_x_s及びθbdot_y_s）の今回値が入力されると共に、仮想車輪速度指令ωw_xy_cmdの前回値ωw_xy_cmd_p（ωw_x_cmd_p及びωw_y_cmd_p）が遅延要素８４から入力される。そして、重心速度算出部７２は、これらの入力値から、前記倒立振子モデルに基づく所定の演算式によって、重心速度推定値Ｖb_xy_s（Ｖb_x_s及びＶb_y_s）を算出する。
具体的には、重心速度算出部７２は、次式０５ｘ，０５ｙにより、Ｖb_x_s及びＶb_y_sをそれぞれ算出する。
【００９０】
Ｖb_x_s＝Ｒw_x・ωw_x_cmd_p＋ｈ_x・θbdot_x_s ……式０５ｘ
Ｖb_y_s＝Ｒw_y・ωw_y_cmd_p＋ｈ_y・θbdot_y_s ……式０５ｙ
【００９１】
これらの式０５ｘ，０５ｙにおいて、Ｒw_x，Ｒw_yは、前記したように、仮想車輪６２_x，６２_yのそれぞれの半径であり、これらの値は、あらかじめ設定された所定値である。また、ｈ_x，ｈ_yは、それぞれ倒立振子モデルの質点６０_x，６０_yの高さである。この場合、車両系重心点の高さは、ほぼ一定に維持されるものとされる。そこで、ｈ_x，ｈ_yの値としては、それぞれ、あらかじめ設定された所定値が用いられる。補足すると、高さｈ_x，ｈ_yは、前記ステップＳ６又は８において値を設定する定数パラメータに含まれるものである。
【００９２】
上記式０５ｘの右辺の第１項は、仮想車輪６２_xの速度指令の前回値ωw_x_cmd_pに対応する該仮想車輪６２_xのＸ軸方向の移動速度であり、この移動速度は、車輪体５のＸ軸方向の実際の移動速度の現在値に相当するものである。また、式０５ｘの右辺の第２項は、基体９がＹ軸周り方向にθbdot_x_sの傾斜角速度で傾動することに起因して生じる車両系重心点のＸ軸方向の移動速度（車輪体５に対する相対的な移動速度）の現在値に相当するものである。これらのことは、式０５ｙについても同様である。
【００９３】
なお、前記ロータリーエンコーダ５６Ｒ，５６Ｌの出力を基に計測される電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度の計測値（今回値）の組を、仮想車輪６２_x，６２_yのそれぞれの回転角速度の組に変換し、それらの回転角速度を、式０５ｘ、０５ｙのωw_x_cmd_p、ωw_y_cmd_pの代わりに用いてもよい。ただし、回転角速度の計測値に含まれるノイズの影響を排除する上では、目標値であるωw_x_cmd_p、ωw_y_cmd_pを使用することが有利である。
【００９４】
次に、制御ユニット５０は、要求重心速度生成部７４の処理とゲイン調整部７８の処理とを実行する。この場合、要求重心速度生成部７４及びゲイン調整部７８には、それぞれ、重心速度算出部７２で上記の如く算出された重心速度推定値Ｖb_xy_s（Ｖb_x_s及びＶb_y_s）が入力される。
【００９５】
そして、要求重心速度生成部７４は、詳細は後述するが、車両１の動作モードが搭乗モードである場合に、入力された重心速度推定値Ｖb_xy_s（Ｖb_x_s及びＶb_y_s）を基に、要求重心速度Ｖ_xy_aim（Ｖ_x_aim，Ｖ_y_aim）を決定する。なお、車両１の動作モードが自立モードである場合には、要求重心速度生成部７４は、要求重心速度Ｖ_x_aim及びＶ_y_aimをいずれも“０”とする。
【００９６】
また、ゲイン調整部７８は、入力された重心速度推定値Ｖb_xy_s（Ｖb_x_s及びＶb_y_s）を基に、前記ゲイン調整パラメータＫr_xy（Ｋr_x及びＫr_y）を決定する。
このゲイン調整部７８の処理を図１０及び図１１を参照して以下に説明する。
【００９７】
図１０に示すように、ゲイン調整部７８は、入力された重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sをリミット処理部８６に入力する。このリミット処理部８６では、重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sに、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度の許容範囲に応じた制限を適宜、加えることによって、出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1を生成する。出力値Ｖw_x_lim1は、前記仮想車輪６２_xのＸ軸方向の移動速度Ｖw_xの制限後の値、出力値Ｖw_y_lim1は、前記仮想車輪６２_yのＹ軸方向の移動速度Ｖw_yの制限後の値としての意味を持つ。
【００９８】
このリミット処理部８６の処理を、図１１を参照してさらに詳細に説明する。なお、図１１中の括弧付きの参照符号は、後述する重心速度制限部７６のリミット処理部１０４の処理を示すものであり、リミット処理部８６の処理に関する説明では無視してよい。
【００９９】
リミット処理部８６は、まず、重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sをそれぞれ処理部８６a_x，８６a_yに入力する。処理部８６a_xは、Ｖb_x_sを仮想車輪６２_xの半径Ｒw_xで除算することによって、仮想車輪６２_xのＸ軸方向の移動速度をＶb_x_sに一致させたと仮定した場合の該仮想車輪６２_xの回転角速度ωw_x_sを算出する。同様に、処理部８６a_yは、仮想車輪６２_yのＹ軸方向の移動速度をＶb_y_sに一致させたと仮定した場合の該仮想車輪６２_yの回転角速度ωw_y_s（＝Ｖb_y_s／Ｒw_y）を算出する。
【０１００】
次いで、リミット処理部８６は、ωw_x_s，ωw_y_sの組を、ＸＹ−ＲＬ変換部８６ｂにより、電動モータ３１Ｒの回転角速度ω_R_sと電動モータ３１Ｌの回転角速度ω_L_sとの組に変換する。
【０１０１】
この変換は、前記式０１ａ，０１ｂのωw_x，ωw_y，ω_R，ω_Lをそれぞれ、ωw_x_s，ωw_y_s，ω_R_s，ω_L_sに置き換えて得られる連立方程式を、ω_R_s，ω_L_sを未知数として解くことにより行なわれる。
【０１０２】
次いで、リミット処理部８６は、ＸＹ−ＲＬ変換部８６ｂの出力値ω_R_s，ω_L_sをそれぞれ、リミッタ８６c_R，８６c_Lに入力する。このとき、リミッタ８６c_Rは、ω_R_sが、あらかじめ設定された所定値の上限値（＞０）と下限値（＜０）とを有する右モータ用許容範囲内に収まっている場合には、ω_R_sをそのまま出力値ω_R_lim1として出力する。また、リミッタ８６c_Rは、ω_R_sが、右モータ用許容範囲から逸脱している場合には、該右モータ用許容範囲の上限値と下限値とのうちのω_R_sに近い方の境界値を出力値ω_R_lim1として出力する。これにより、リミッタ８６c_Rの出力値ω_R_lim1は、右モータ用許容範囲内の値に制限される。
【０１０３】
同様に、リミッタ８６c_Lは、ω_L_sが、あらかじめ設定された所定値の上限値（＞０）と下限値（＜０）とを有する左モータ用許容範囲内に収まっている場合には、ω_L_sをそのまま出力値ω_L_lim1として出力する。また、リミッタ８６c_Lは、ω_L_sが、左モータ用許容範囲から逸脱している場合には、該左モータ用許容範囲の上限値と下限値とのうちのω_L_sに近い方の境界値を出力値ω_L_lim1として出力する。これにより、リミッタ８６c_Lの出力値ω_L_lim1は、左モータ用許容範囲内の値に制限される。
【０１０４】
上記右モータ用許容範囲は右側の電動モータ３１Ｒの回転角速度（絶対値）が高くなり過ぎないようにし、ひいては、電動モータ３１Ｒが出力可能なトルクの最大値が低下するのを防止するために設定された許容範囲である。このことは、左モータ用許容範囲についても同様である。
【０１０５】
次いで、リミット処理部８６は、リミッタ８６c_R，８６c_Lのそれぞれの出力値ω_R_lim1，ω_L_lim1の組を、ＲＬ−ＸＹ変換部８６ｄにより、仮想車輪６２_x，６２_yのそれぞれの回転角速度ωw_x_lim1，ωw_y_lim1の組に変換する。
【０１０６】
この変換は、前記ＸＹ−ＲＬ変換部８６ｂの変換処理の逆変換の処理である。この処理は、前記式０１ａ，０１ｂのωw_x，ωw_y，ω_R，ω_Lをそれぞれ、ωw_x_lim1，ωw_y_lim1，ω_R_lim1，ω_L_lim1に置き換えて得られる連立方程式を、ωw_x_lim1，ωw_y_lim1を未知数として解くことにより行なわれる。
【０１０７】
次いで、リミット処理部８６は、ＲＬ−ＸＹ変換部８６ｄの出力値ωw_x_lim1，ωw_y_lim1をそれぞれ処理部８６e_x，８６e_yに入力する。処理部８６e_xは、ωw_x_lim1に仮想車輪６２_xの半径Ｒw_xを乗じることによって、ωw_x_lim1を仮想車輪６２_xの移動速度Ｖw_x_lim1に変換する。同様に、処理部８６e_yは、ωw_y_lim1を仮想車輪６２_yの移動速度Ｖw_y_lim1（＝ωw_y_lim1・Ｒw_y）に変換する。
【０１０８】
以上のリミット処理部８６の処理によって、仮想車輪６２_xのＸ軸方向の移動速度Ｖw_xと、仮想車輪６２_yのＹ軸方向の移動速度Ｖw_yとをそれぞれ重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sに一致させたと仮定した場合（換言すれば、車輪体５のＸ軸方向の移動速度とＹ軸方向の移動速度とをそれぞれ、Ｖb_x_s，Ｖb_y_sに一致させたと仮定した場合）に、それらの移動速度を実現するために必要な電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度ω_R_s，ω_L_sが、両方とも、許容範囲内に収まっている場合には、Ｖb_x_s，Ｖb_y_sにそれぞれ一致する出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1の組がリミット処理部８６から出力される。
【０１０９】
一方、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度ω_R_s，ω_L_sの両方又は一方が許容範囲から逸脱している場合には、その両方又は一方の回転角速度が強制的に許容範囲内に制限された上で、その制限後の電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度ω_R_lim1，ω_L_lim1の組に対応する、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動速度Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1の組がリミット処理部８６から出力される。
【０１１０】
従って、リミット処理部８６は、その出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1の組に対応する電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度が許容範囲を逸脱しないことを必須の必要条件として、その必要条件下で可能な限り、出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1をそれぞれＶb_x_s，Ｖb_y_sに一致させるように、出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1の組を生成する。
【０１１１】
図１０の説明に戻って、ゲイン調整部７８は、次に、演算部８８_x，８８_yの処理を実行する。演算部８８_xには、Ｘ軸方向の重心速度推定値Ｖb_x_sと、リミット処理部８６の出力値Ｖw_x_lim1とが入力される。そして、演算部８８_xは、Ｖw_x_lim1からＶb_x_sを減算してなる値Ｖover_xを算出して出力する。また、演算部８８_yには、Ｙ軸方向の重心速度推定値Ｖb_y_sと、リミット処理部８６の出力値Ｖw_y_lim1とが入力される。そして、演算部８８_yは、Ｖw_y_lim1からＶb_y_sを減算してなる値Ｖover_yを算出して出力する。
【０１１２】
この場合、リミット処理部８６での出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1の強制的な制限が行なわれなかった場合には、Ｖw_x_lim1＝Ｖb_x_s、Ｖw_y_lim1＝Ｖb_y_sとなるので、演算部８８_x，８８_yのそれぞれの出力値Ｖover_x，Ｖover_yはいずれも“０”となる。
【０１１３】
一方、リミット処理部８６の出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1が、入力値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sに対して強制的な制限を施して生成された場合には、Ｖw_x_lim1のＶb_x_sからの修正量（＝Ｖw_x_lim1−Ｖb_x_s）と、Ｖw_y_lim1のＶb_y_sからの修正量（＝Ｖw_y_lim1−Ｖb_y_s）とがそれぞれ、演算部８８_x，８８_yから出力される。
【０１１４】
次いで、ゲイン調整部７８は、演算部８８_xの出力値Ｖover_xを処理部９０_x，９２_xに順番に通すことによって、ゲイン調整パラメータＫr_xを決定する。また、ゲイン調整部７８は、演算部８８_yの出力値Ｖover_yを処理部９０_y，９２_yに順番に通すことによって、ゲイン調整パラメータＫr_yを決定する。なお、ゲイン調整パラメータＫr_x，Ｋr_yは、いずれも“０”から“１”までの範囲内の値である。
【０１１５】
上記処理部９０_xは、入力されるＶover_xの絶対値を算出して出力する。また、処理部９２_xは、その出力値Ｋr_xが入力値｜Ｖover_x｜に対して単調に増加し、且つ、飽和特性を有するようにＫr_xを生成する。該飽和特性は、入力値がある程度大きくなると、入力値の増加に対する出力値の変化量が“０”になるか、もしくは、“０”に近づく特性である。
【０１１６】
この場合、処理部９２_xは、入力値｜Ｖover_x｜があらかじめ設定された所定値以下である場合には、該入力値｜Ｖover_x｜に所定値の比例係数を乗じてなる値をＫr_xとして出力する。また、処理部９２_xは、入力値｜Ｖover_x｜が所定値よりも大きい場合には、“１”をＫr_xとして出力する。なお、上記比例係数は、｜Ｖover_x｜が所定値に一致するときに、｜Ｖover_x｜と比例係数との積が“１”になるように設定されている。
また、処理部９０_y，９２_yの処理は、それぞれ上記した処理部９０_x，９２_xの処理と同様である。
【０１１７】
以上説明したゲイン調整部７８の処理によって、リミット処理部８６での出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1の強制的な制限が行なわれなかった場合、すなわち、車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの移動速度Ｖw_x，Ｖw_yを、それぞれ、重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sに一致させるように電動モータ３１Ｒ，３１Ｌを動作させても、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度が許容範囲内に収まるような場合には、ゲイン調整パラメータＫr_x，Ｋr_yはいずれも“０”に決定される。
【０１１８】
一方、リミット処理部８６の出力値Ｖw_x_lim1，Ｖw_y_lim1が、入力値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sに対して強制的な制限を施して生成された場合、すなわち、車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの移動速度Ｖw_x，Ｖw_yを、それぞれ、重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sに一致させるように電動モータ３１Ｒ，３１Ｌを動作させると、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのいずれかの回転角速度が許容範囲を逸脱してしまう場合（いずれかの回転角速度の絶対値が高くなり過ぎる場合）には、前記修正量Ｖover_x，Ｖover_yのそれぞれの絶対値に応じて、ゲイン調整パラメータＫr_x，Ｋr_yの値がそれぞれ決定される。この場合、Ｋr_xは、“１”を上限値して、修正量Ｖx_overの絶対値が大きいほど、大きな値になるように決定される。このことは、Ｋr_yについても同様である。
【０１１９】
図９の説明に戻って、制御ユニット５０は、重心速度算出部７２及び要求重心速度生成部７４の処理を前記した如く実行した後、次に、重心速度制限部７６の処理を実行する。
この重心速度制限部７６には、重心速度算出部７２で算出された重心速度推定値Ｖb_xy_s（Ｖb_x_s及びＶb_y_s）と、要求重心速度生成部７４で決定された要求重心速度Ｖ_xy_aim（Ｖ_x_aim及びＶ_y_aim）とが入力される。そして、重心速度制限部７６は、これらの入力値を使用して、図１２のブロック図で示す処理を実行することによって、制御用目標重心速度Ｖ_xy_mdfd（Ｖ_x_mdfd及びＶ_y_mdfd）を決定する。
具体的には、重心速度制限部７６は、まず、定常偏差算出部９４_x，９４_yの処理を実行する。
【０１２０】
この場合、定常偏差算出部９４_xには、Ｘ軸方向の重心速度推定値Ｖb_x_sが入力されると共に、Ｘ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdの前回値Ｖb_x_mdfd_pが遅延要素９６_xを介して入力される。そして、定常偏差算出部９４_xは、まず、入力されるＶb_x_sが比例・微分補償要素（ＰＤ補償要素）９４a_xに入力する。この比例・微分補償要素９４_xは、その伝達関数が１＋Ｋd・Ｓにより表される補償要素であり、入力されるＶb_x_sと、その微分値（時間的変化率）に所定値の係数Ｋdを乗じてなる値とを加算し、その加算結果の値を出力する。
【０１２１】
次いで、定常偏差算出部９４_xは、入力されるＶb_x_mdfd_pを、比例・微分補償要素９４_xの出力値から減算してなる値を演算部９４b_xにより算出した後、この演算部９４b_xの出力値を、位相補償機能を有するローパスフィルタ９４c_xに入力する。このローパスフィルタ９４c_xは、伝達関数が（１＋Ｔ2・Ｓ）／（１＋Ｔ1・Ｓ）により表されるフィルタである。そして、定常偏差算出部９４_xは、このローパスフィルタ９４c_xの出力値Ｖb_x_prdを出力する。
【０１２２】
また、定常偏差算出部９４_yには、Ｙ軸方向の重心速度推定値Ｖb_y_sが入力されると共に、Ｙ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_y_mdfdの前回値Ｖb_y_mdfd_pが遅延要素９６_yを介して入力される。
そして、定常偏差算出部９４_yは、上記した定常偏差算出部９４_xと同様に、比例・微分補償要素９４a_y、演算部９４b_y及びローパスフィルタ９４c_yの処理を順次実行し、ローパスフィルタ９４c_yの出力値Ｖb_y_prdを出力する。
【０１２３】
ここで、定常偏差算出部９４_xの出力値Ｖb_x_prdは、Ｙ軸方向から見た車両系重心点の現在の運動状態（換言すればＹ軸方向から見た倒立振子モデルの質点６０_xの運動状態）から推測される、将来のＸ軸方向の重心速度推定値の収束予測値の制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdに対する定常偏差としての意味を持つものである。同様に、定常偏差算出部９４_y出力値Ｖb_y_prdは、Ｘ軸方向から見た車両系重心点の現在の運動状態（換言すればＸ軸方向から見た倒立振子モデルの質点６０_yの運動状態）から推測される、将来のＹ軸方向の重心速度推定値の収束予測値の制御用目標重心速度Ｖb_y_mdfdに対する定常偏差としての意味を持つものである。以降、定常偏差算出部９４_x，９４_yのそれぞれの出力値Ｖb_x_prd，Ｖb_y_prdを重心速度定常偏差予測値という。
【０１２４】
重心速度制限部７６は、上記の如く定常偏差算出部９４_x，９４_yの処理を実行した後、定常偏差算出部９４_xの出力値Ｖb_x_prdに要求重心速度Ｖb_x_aimを加算する処理と、定常偏差算出部９４_yの出力値Ｖb_y_prdに要求重心速度Ｖb_y_aimを加算する処理とをそれぞれ、演算部９８_x，９８_yにより実行する。
【０１２５】
従って、演算部９８_xの出力値Ｖb_x_tは、Ｘ軸方向の重心速度定常偏差予測値Ｖb_x_prdに、Ｘ軸方向の要求重心速度Ｖb_x_aimを付加した速度となる。同様に、演算部９８_yの出力値Ｖb_y_tは、Ｙ軸方向の重心速度定常偏差予測値Ｖb_y_prdに、Ｙ軸方向の要求重心速度Ｖb_y_aimを付加した速度となる。
【０１２６】
なお、車両１の動作モードが自立モードである場合等、Ｘ軸方向の要求重心速度Ｖb_x_aimが“０”である場合には、Ｘ軸方向の重心速度定常偏差予測値Ｖb_x_prdがそのまま、演算部９８_xの出力値Ｖb_x_tとなる。同様に、Ｙ軸方向の要求重心速度Ｖb_y_aimが“０”である場合には、Ｙ軸方向の重心速度定常偏差予測値Ｖb_y_prdがそのまま、演算部９８_yの出力値Ｖb_y_tとなる。
【０１２７】
次いで、重心速度制限部７６は、演算部９８_x，９８_yのそれぞれの出力値Ｖb_x_t，Ｖb_y_tを、リミット処理部１００に入力する。このリミット処理部１００の処理は、前記したゲイン調整部７８のリミット処理部８６の処理と同じである。この場合、図１１に括弧付きに参照符号で示す如く、リミット処理部１００の各処理部の入力値及び出力値だけがリミット処理部８６と相違する。
【０１２８】
具体的には、リミット処理部１００では、前記仮想車輪６２_x，６２_yのそれぞれの移動速度Ｖw_x，Ｖw_yを、Ｖb_x_t，Ｖb_y_tにそれぞれ一致させたと仮定した場合の各仮想車輪６２_x，６２_yの回転角速度ωw_x_t，ωw_y_tがそれぞれ処理部８６a_x，８６a_yにより算出される。そして、この回転角速度ωw_x_t，ωw_y_tの組が、ＸＹ−ＲＬ変換部８６ｂにより、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの回転角速度ω_R_t，ω_L_tの組に変換される。
【０１２９】
さらに、これらの回転角速度ω_R_t，ω_L_tが、リミッタ８６c_R，８６c_Lによって、それぞれ、右モータ用許容範囲内の値と左モータ用許容範囲内の値とに制限される。そして、この制限処理後の値ω_R_lim2，ω_L_lim2が、ＲＬ−ＸＹ変換部８６ｄによって、仮想車輪６２_x，６２_yの回転角速度ωw_x_lim2，ωw_y_lim2に変換される。
【０１３０】
次いで、この各回転角速度ωw_x_lim2，ωw_y_lim2に対応する各仮想車輪６２_x，６２_yの移動速度Ｖw_x_lim2，Ｖw_y_lim2がそれぞれ処理部８６e_x，８６e_yによって算出され、これらの移動速度Ｖw_x_lim2，Ｖw_y_lim2がリミット処理部１００から出力される。
【０１３１】
以上のリミット処理部１００の処理によって、リミット処理部１００は、リミット処理部８６と同様に、その出力値Ｖw_x_lim2，Ｖw_y_lim2の組に対応する電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度が許容範囲を逸脱しないことを必須の必要条件として、その必要条件下で可能な限り、出力値Ｖw_x_lim2，Ｖw_y_lim2をそれぞれＶb_x_t，Ｖb_y_tに一致させるように、出力値Ｖw_x_lim2，Ｖw_y_lim2の組を生成する。
【０１３２】
なお、リミット処理部１００における右モータ用及び左モータ用の各許容範囲は、リミット処理部８６における各許容範囲と同一である必要はなく、互いに異なる許容範囲に設定されていてもよい。
【０１３３】
図１２の説明に戻って、重心速度制限部７６は、次に、演算部１０２_x，１０２_yの処理を実行することによって、それぞれ制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdを算出する。この場合、演算部１０２_xは、リミット処理部１００の出力値Ｖw_x_lim2から、Ｘ軸方向の重心速度定常偏差予測値Ｖb_x_prdを減算してなる値をＸ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdとして算出する。同様に、演算部１０２_yは、リミット処理部１００の出力値Ｖw_y_lim2から、Ｙ軸方向の重心速度定常偏差予測値Ｖb_y_prdを減算してなる値をＹ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_y_mdfdとして算出する。
【０１３４】
以上のようにして決定される制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdは、リミット処理部１００での出力値Ｖ_x_lim2，Ｖ_y_lim2の強制的な制限が行なわれなかった場合、すなわち、車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの移動速度を、それぞれ、演算部９８_xの出力値Ｖb_x_tと演算部９８_yの出力値Ｖb_y_tとに一致させるように電動モータ３１Ｒ，３１Ｌを動作させても、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度が許容範囲内に収まるような場合には、要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimがそれぞれ、そのまま、制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdとして決定される。
なお、この場合、Ｘ軸方向の要求重心速度Ｖb_x_aimが“０”であれば、Ｘ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdも“０”となり、Ｙ軸方向の要求重心速度Ｖb_y_aimが“０”であれば、Ｙ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_y_mdfdも“０”となる。
【０１３５】
一方、リミット処理部１００の出力値Ｖw_x_lim2，Ｖw_y_lim2が、入力値Ｖb_x_t，Ｖb_y_tに対して強制的な制限を施して生成された場合、すなわち、車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの移動速度を、それぞれ、演算部９８_xの出力値Ｖb_x_tと演算部９８_yの出力値Ｖb_y_tとに一致させるように電動モータ３１Ｒ，３１Ｌを動作させると、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのいずれかの回転角速度が許容範囲を逸脱してしまう場合（いずれかの回転角速度の絶対値が高くなり過ぎる場合）には、Ｘ軸方向については、リミット処理部１００の出力値Ｖw_x_lim2の入力値Ｖb_x_tからの修正量（＝Ｖw_x_lim2−Ｖb_x_t）だけ、要求重心速度Ｖb_x_aimを補正してなる値（当該修正量をＶb_x_aimに加算した値）が、Ｘ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdとして決定される。
【０１３６】
また、Ｙ軸方向については、リミット処理部１００の出力値Ｖw_y_lim2の入力値Ｖb_y_tからの修正量（＝Ｖw_y_lim2−Ｖb_y_t）だけ、要求重心速度Ｖb_y_aimを補正してなる値（当該修正量をＶb_y_aimに加算した値）が、Ｙ軸方向の制御用目標重心速度Ｖb_y_mdfdとして決定される。
この場合において、例えばＸ軸方向の速度に関し、要求重心速度Ｖb_x_aimが“０”でない場合には、制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdは、要求重心速度Ｖb_x_aimよりも“０”に近づくか、もしくは、要求重心速度Ｖb_x_aimと逆向きの速度となる。また、要求重心速度Ｖb_x_aimが“０”である場合には、制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdは、定常偏差算出部９４_xが出力するＸ軸方向の重心速度定常偏差予測値Ｖb_x_prdと逆向きの速度となる。これらのことは、Ｙ軸方向の速度に関しても同様である。
以上が、重心速度制限部７６の処理である。
【０１３７】
図９の説明に戻って、制御ユニット５０は、以上の如く重心速度算出部７２、重心速度制限部７６、ゲイン調整部７８、及び偏差演算部７０の処理を実行した後、次に、姿勢制御演算部８０の処理を実行する。
【０１３８】
この姿勢制御演算部８０の処理を、以下に図１３を参照して説明する。なお、図１３において、括弧を付していない参照符号は、Ｘ軸方向に輪転する仮想車輪６２_xの回転角速度の目標値である前記仮想車輪回転角速度指令ωw_x_comを決定する処理に係わる参照符号であり、括弧付きの参照符合は、Ｙ軸方向に輪転する仮想車輪６２_yの回転角速度の目標値である前記仮想車輪回転角速度指令ωw_y_comを決定する処理に係わる参照符号である。
【０１３９】
姿勢制御演算部８０には、偏差演算部７０で算出された基体傾斜角度偏差計測値θbe_xy_sと、前記ステップＳ２で算出された基体傾斜角速度計測値θbdot_xy_sと、重心速度算出部７２で算出された重心速度推定値Ｖb_xy_sと、重心速度制限部７６で算出された目標重心速度Ｖb_xy_cmdと、ゲイン調整部７８で算出されたゲイン調整パラメータＫr_xyとが入力される。
そして、姿勢制御演算部８０は、まず、これらの入力値を用いて、次式０７ｘ，０７ｙにより、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comを算出する。
【０１４０】
ωwdot_x_cmd＝K1_x・θbe_x_s＋K2_x・θbdot_x_s
＋K3_x・(Ｖb_x_s−Ｖb_x_mdfd) ……式０７ｘ
ωwdot_y_cmd＝K1_y・θbe_y_s＋K2_y・θbdot_y_s
＋K3_y・(Ｖb_y_s−Ｖb_y_mdfd) ……式０７ｙ
【０１４１】
従って、Ｙ軸方向から見た倒立振子モデルの質点６０_xの運動（ひいては、Ｙ軸方向から見た車両系重心点の運動）を制御するためのモータ操作量（制御入力）としての仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_comと、Ｘ軸方向から見た倒立振子モデルの質点６０_yの運動（ひいては、Ｘ軸方向から見た車両系重心点の運動）を制御するためのモータ操作量（制御入力）としての仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_y_comとは、それぞれ、３つのモータ操作量成分（式０７ｘ，０７ｙの右辺の３つの項）を加え合わせることによって決定される。
【０１４２】
この場合、式０７ｘにおける各モータ操作量成分に係わるゲイン係数Ｋ1_x，Ｋ2_x，Ｋ3_xは、ゲイン調整パラメータＫr_xに応じて可変的に設定され、式０７ｙにおける各モータ操作量成分に係わるゲイン係数Ｋ1_y，Ｋ2_y，Ｋ3_yは、ゲイン調整パラメータＫr_yに応じて可変的に設定される。以降、式０７ｘにおけるゲイン係数Ｋ1_x，Ｋ2_x，Ｋ3_xのそれぞれを第１ゲイン係数Ｋ1_x、第２ゲイン係数Ｋ2_x、第３ゲイン係数Ｋ3_xということがある。このことは、式０７ｙにおけるゲイン係数Ｋ1_y，Ｋ2_y，Ｋ3_yについても同様とする。
【０１４３】
式０７ｘにおける第ｉゲイン係数Ｋi_x（ｉ＝１，２，３）と、式０７ｙにおける第ｉゲイン係数Ｋi_y（ｉ＝１，２，３）とは、図１３中にただし書きで示した如く、次式０９ｘ、０９ｙにより、ゲイン調整パラメータＫr_x，Ｋr_yに応じて決定される。
【０１４４】
Ｋi_x＝（１−Ｋr_x）・Ｋi_a_x＋Ｋr_x・Ｋi_b_x ……式０９ｘ
Ｋi_y＝（１−Ｋr_y）・Ｋi_a_y＋Ｋr_y・Ｋi_b_y ……式０９ｙ
（ｉ＝１，２，３）
【０１４５】
ここで、式０９ｘにおけるＫi_a_x、Ｋi_b_xは、それぞれ、第ｉゲイン係数Ｋi_xの最小側（“０”に近い側）のゲイン係数値、最大側（“０”から離れる側）のゲイン係数値としてあらかじめ設定された定数値である。このことは、式０９ｙにおけるＫi_a_y、Ｋi_b_yについても同様である。
【０１４６】
従って、式０７ｘの演算に用いる各第ｉゲイン係数Ｋi_x（ｉ＝１，２，３）は、それぞれに対応する定数値Ｋi_a_x、Ｋi_b_xの重み付き平均値として決定される。そして、この場合、Ｋi_a_x、Ｋi_b_xにそれぞれ掛かる重みが、ゲイン調整パラメータＫr_xに応じて変化させられる。このため、Ｋr_x＝０である場合には、Ｋi_x＝Ｋi_a_xとなり、Ｋr_x＝１である場合には、Ｋi_x＝Ｋi_b_xとなる。そして、Ｋr_xが“０”から“１”に近づくに伴い、第ｉゲイン係数Ｋi_xはＫi_a_xからＫi_b_x近づいていく。
【０１４７】
同様に、式０７ｙの演算に用いる各第ｉゲイン係数Ｋi_y（ｉ＝１，２，３）は、それぞれに対応する定数値Ｋi_a_y、Ｋi_b_yの重み付き平均値として決定される。そして、この場合、Ｋi_a_y、Ｋi_b_yにそれぞれ掛かる重みが、ゲイン調整パラメータＫr_yに応じて変化させられる。このため、Ｋi_xの場合と同様に、Ｋr_yの値が“０”から“１”の間で変化するに伴い、第ｉゲイン係数Ｋi_yの値が、Ｋi_a_yとＫi_b_yとの間で変化する。
【０１４８】
補足すると、上記定数値Ｋi_a_x、Ｋi_b_x及びＫi_a_y，Ｋi_b_y（ｉ＝１，２，３）は、前記ステップＳ６又は８において値が設定される定数パラメータに含まれるものである。
【０１４９】
姿勢制御演算部８０は、上記の如く決定した第１〜第３ゲイン係数Ｋ1_x，Ｋ2_x，Ｋ3_xを用いて前記式０７ｘの演算を行なうことで、Ｘ軸方向に輪転する仮想車輪６２_xに係わる仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_cmdを算出する。
【０１５０】
さらに詳細には、図１３を参照して、姿勢制御演算部８０は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_sに第１ゲイン係数Ｋ1_xを乗じてなるモータ操作量成分ｕ1_xと、基体傾斜角速度計測値θbdot_x_sに第２ゲイン係数Ｋ2_xを乗じてなるモータ操作量成分ｕ2_xとをそれぞれ、処理部８０ａ，８０ｂで算出する。さらに、姿勢制御演算部８０は、重心速度推定値Ｖb_x_sと制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdとの偏差（＝Ｖb_x_s−Ｖb_x_mdfd）を演算部８０ｄで算出し、この偏差に第３ゲイン係数Ｋ3_xを乗じてなるモータ操作量成ｕ3_xを処理部８０ｃで算出する。そして、姿勢制御演算部８０は、これらのモータ操作量成分u1_x，ｕ2_x，ｕ3_xを演算部８０ｅにて加え合わせることにより、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_comを算出する。
【０１５１】
同様に、姿勢制御演算部８０は、上記の如く決定した第１〜第３ゲイン係数Ｋ1_y，Ｋ2_y，Ｋ3_yを用いて前記式０７ｙの演算を行なうことで、Ｙ軸方向に輪転する仮想車輪６２_yに係わる仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_y_cmdを算出する。
【０１５２】
この場合には、姿勢制御演算部８０は、基体傾斜角度偏差計測値θbe_y_sに第１ゲイン係数Ｋ1_yを乗じてなるモータ操作量成分ｕ1_yと、基体傾斜角速度計測値θbdot_y_sに第２ゲイン係数Ｋ2_yを乗じてなるモータ操作量成分ｕ2_yとをそれぞれ、処理部８０ａ，８０ｂで算出する。さらに、姿勢制御演算部８０は、重心速度推定値Ｖb_y_sと制御用目標重心速度Ｖb_y_mdfdとの偏差（＝Ｖb_y_s−Ｖb_y_mdfd）を演算部８０ｄで算出し、この偏差に第３ゲイン係数Ｋ3_yを乗じてなるモータ操作量成ｕ3_yを処理部８０ｃで算出する。そして、姿勢制御演算部８０は、これらのモータ操作量成分u1_y，ｕ2_y，ｕ3_yを演算部８０ｅにて加え合わせることにより、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_comを算出する。
【０１５３】
ここで、式０７ｘの右辺の第１項（＝第１モータ操作量成分ｕ1_x）及び第２項（＝第２モータ操作量成分ｕ2_x）は、Ｘ軸周り方向での基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_sを、フィードバック制御則としてのＰＤ則（比例・微分則）により“０”に収束させる（基体傾斜角度計測値θb_x_sを目標値θb_x_objに収束させる）ためのフィードバックモータ操作量成分としての意味を持つ。
【０１５４】
また、式０７ｘの右辺の第３項（＝第３モータ操作量成分ｕ3_x）は、重心速度推定値Ｖb_x_sと目標重心速度Ｖb_x_mdfdとの偏差をフィードバック制御則としての比例則により“０”に収束させる（Ｖb_x_sをＶb_x_mdfdに収束させる）ためのフィードバックモータ操作量成分としての意味を持つ。
これらのことは、式０７ｙの右辺の第１〜第３項（第１〜第３モータ操作量成分ｕ1_y，ｕ2_y，ｕ3_y）についても同様である。
【０１５５】
姿勢制御演算部８０は、上記の如く、仮想車輪回転角加速度指令ωwdot_x_com，ωwdot_y_comを算出した後、次に、これらのωwdot_x_com，ωwdot_y_comをそれぞれ積分器８０ｆにより積分することによって、前記仮想車輪回転速度指令ωw_x_com，ωw_y_comを決定する。
以上が姿勢制御演算部８０の処理の詳細である。
【０１５６】
補足すると、式０７ｘの右辺の第３項を、Ｖb_x_sに応じたモータ操作量成分（＝K3_x・Ｖb_x_s）と、Ｖb_x_mdfdに応じたモータ操作量成分（＝−K3_x・Ｖb_x_mdfd)とに分離した式によって、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_comを算出するようにしてよい。同様に、式０７ｙの右辺の第３項を、Ｖb_y_sに応じたモータ操作量成分（＝K3_y・Ｖb_y_s）と、Ｖb_y_mdfdに応じたモータ操作量成分（＝−K3_y・Ｖb_y_mdfd)とに分離した式によって、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_y_comを算出するようにしてよい。
【０１５７】
また、車両１においては、車両系重心点の挙動を制御するためのモータ操作量（制御入力）として、仮想車輪６２_x，６２_yの回転角加速度指令ωw_x_cmd，ωw_y_cmdを用いるようにしたが、例えば、仮想車輪６２_x，６２_yの駆動トルク、あるいは、この駆動トルクに各仮想車輪６２_x，６２_yの半径Ｒw_x，Ｒw_yを乗じてなる並進力（すなわち仮想車輪６２_x，６２_yと床面との間の摩擦力）をモータ操作量として用いるようにしてもよい。
【０１５８】
図９の説明に戻って、制御ユニット５０は、次に、姿勢制御演算部８０で上記の如く決定した仮想車輪回転速度指令ωw_x_com，ωw_y_comをモータ指令演算部８２に入力し、該モータ指令演算部８２の処理を実行することによって、電動モータ３１Ｒの速度指令ω_R_coｍと電動モータ３１Ｌの速度指令ω_L_comとを決定する。このモータ指令演算部８２の処理は、前記リミット処理部８６（図１１参照）のＸＹ−ＲＬ変換部８６ｂの処理と同じである。
【０１５９】
具体的には、モータ指令演算部８２は、前記式０１ａ，０１ｂのωw_x，ωw_y，ω_R，ω_Lをそれぞれ、ωw_x_com，ωw_y_com，ω_R_cmd，ω_L_cmdに置き換えて得られる連立方程式を、ω_R_cmd，ω_L_cmdを未知数として解くことによって、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの速度指令ω_R_coｍ，ω_L_comを決定する。
以上により前記ステップＳ９の車両制御演算処理が完了する。
【０１６０】
以上説明した如く制御ユニット５０が制御演算処理を実行することによって、前記搭乗モード及び自立モードのいずれの動作モードにおいても、基本的には、基体９の姿勢が、前記基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s，θbe_y_sの両方が“０”となる姿勢（以下、この姿勢を基本姿勢という）に保たれるように、換言すれば、車両系重心点（車両・乗員全体重心点又は車両単体重心点）の位置が、車輪体５の接地面のほぼ真上に位置する状態に保たれるように、モータ操作量（制御入力）としての仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comが決定される。より詳しく言えば、基体９の姿勢を前記基本姿勢に保ちつつ、車両系重心点の移動速度の推定値としての重心速度推定値Ｖb_xy_sを制御用目標重心速度Ｖb_xy_mdfdに収束させるように、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comが決定される。なお、制御用目標重心速度Ｖb_xy_mdfdは、通常は（詳しくは搭乗モードで乗員等が車両１の付加的な推進力を付与しない限り）、“０”である。この場合には、基体９の姿勢を前記基本姿勢に保ちつつ、車両系重心点がほぼ静止するように、仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_xy_comが決定されることとなる。
【０１６１】
そして、ωdotw_xy_comの各成分を積分してなる仮想車輪回転角速度指令ωw_xy_comを変換してなる電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転角速度が、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの速度指令ω_R_cmd，ω_L_cmdとして決定される。さらに、その速度指令ω_R_cmd，ω_L_cmdに従って、各電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの回転速度が制御される。ひいては車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの移動速度が、ωw_x_comに対応する仮想車輪６２_xの移動速度と、ωw_y_comに対応する仮想車輪６２_yの移動速度とに各々一致するように制御される。
このため、例えば、Ｙ軸周り方向で、実際の基体傾斜角度θb_xが目標値θb_x_objから前傾側にずれると、そのずれを解消すべく（θbe_x_sを“０”に収束させるべく）、車輪体５が前方に向かって移動する。同様に、実際のθb_xが目標値θb_x_objから後傾側にずれると、そのずれを解消すべく（θbe_x_sを“０”に収束させるべく）、車輪体５が後方に向かって移動する。
【０１６２】
また、例えば、Ｘ軸周り方向で、実際の基体傾斜角度θb_yが目標値θb_y_objから右傾側にずれると、そのずれを解消すべく（θbe_y_sを“０”に収束させるべく）、車輪体５が右向きに移動する。同様に、実際のθb_yが目標値θb_y_objから左傾側にずれると、そのずれを解消すべく（θbe_y_sを“０”に収束させるべく）、車輪体５が左向きに移動する。
【０１６３】
さらに、実際の基体傾斜角度θb_x，θb_yの両方が、それぞれ目標値θb_x_obj，θb_y_objからずれると、θb_xのずれを解消するための車輪体５の前後方向の移動動作と、θb_yのずれを解消するための車輪体５の左右方向の移動動作とが合成され、車輪体５がＸ軸方向及びＹ軸方向の合成方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向に対して傾斜した方向）に移動することとなる。
【０１６４】
このようにして、基体９が前記基本姿勢から傾くと、その傾いた側に向かって、車輪体５が移動することとなる。従って、例えば前記搭乗モードにおいて、乗員が意図的にその上体を傾けると、その傾けた側に、車輪体５が移動することとなる。
【０１６５】
なお、制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdが“０”である場合には、基体９の姿勢が基本姿勢に収束すると、車輪体５の移動もほぼ停止する。また、例えば、基体９のＹ軸周り方向の傾斜角度θb_xを基本姿勢から傾いた一定の角度に維持すると、車輪体５のＸ軸方向の移動速度は、その角度に対応する一定の移動速度（制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfdと一定の定常偏差を有する移動速度）に収束する。このことは、基体９のＸ軸周り方向の傾斜角度θb_yを基本姿勢から傾いた一定の角度に維持した場合も同様である。
【０１６６】
また、例えば、前記要求重心速度生成部７４で生成される要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimの両方が“０”となっている状況において、基体９の前記基本姿勢からの傾き量（基体傾斜角度偏差計測値θbe_x_s，θbe_y_s）が比較的大きくなり、それを解消し、もしくはその傾き量を維持するために必要な車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向の一方又は両方の移動速度（これらの移動速度は、それぞれ、図１２に示した前記重心速度定常偏差予測値Ｖb_x_prd、Ｖb_y_prdに相当する）が、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの一方又は両方の回転角速度を許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になるような状況では、該車輪体５の移動速度に対して逆向きとなる速度（詳しくは、Ｖw_x_lim2−Ｖb_x_prd及びＶw_y_lim2−Ｖb_y_prd）が制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdとして決定される。そして、制御入力を構成するモータ操作量成分のうちのモータ操作量成分ｕ3_x，ｕ3_yが、この制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdに重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sをそれぞれ収束させるように決定される。このため、基体９の前記基本姿勢からの傾き量が過大になるのを予防し、ひいては、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの一方又は両方の回転角速度が高速になり過ぎるのが防止される。
【０１６７】
さらに、前記ゲイン調整部７８では、重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sの一方又は両方が大きくなり、ひいては、基体９の前記基本姿勢からの傾きを解消し、もしくはその傾き量を維持するために必要な車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向の一方又は両方の移動速度が、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの一方又は両方の回転角速度を許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になる恐れがある状況では、その逸脱が顕著になるほど（詳しくは、図１０に示すＶover_x，Ｖover_yの絶対値が大きくなるほど）、前記ゲイン調整パラメータＫr_x，Ｋr_yの一方又は両方が“０”から“１”に近づけられる。
【０１６８】
この場合、前記式０９ｘにより算出される各第ｉゲイン係数Ｋi_x（ｉ＝１，２，３）は、Ｋr_xが“１”に近づくほど、最小側の定数値Ｋi_a_xから最大側の定数値Ｋi_b_xに近づく。このことは、前記式０９ｙにより算出される各第ｉゲイン係数Ｋi_y（ｉ＝１，２，３）についても同様である。
【０１６９】
そして、上記ゲイン係数の絶対値が大きくなることによって、基体９の傾きの変化に対するモータ操作量（仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd，ωdotw_y_cmd）の感度が高まる。従って、基体９の基本姿勢からの傾き量が大きくなろうとすると、それを素早く解消するように、車輪体５の移動速度が制御されることとなる。従って、基体９が基本姿勢から大きく傾くことが強めに抑制され、ひいては、車輪体５のＸ軸方向及びＹ軸方向の一方又は両方の移動速度が、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの一方又は両方の回転角速度を許容範囲から逸脱させてしまうような、過大な移動速度になるのを防止することができる。
【０１７０】
また、搭乗モードにおいて、要求重心速度生成部７４が、乗員等の操縦操作による要求に応じて要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aim（Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimの一方又は両方が“０”でない要求重心速度）を生成した場合には、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの一方又は両方の回転角速度が許容範囲を逸脱するような高速の回転角速度にならない限り（詳しくは図１２に示すＶw_x_lim2，Ｖw_y_lim2がＶb_x_t，Ｖb_y_tにそれぞれ一致する限り）、要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimがそれぞれ前記制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdとして決定される。このため、要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimを実現するように（実際の重心速度が要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimに近づくように）、車輪体５の移動速度が制御される。
【０１７１】
次に、説明を後回しにした、前記要求重心速度生成部７４の処理の詳細を説明する。
要求重心速度生成部７４は、車両１の動作モードが自立モードである場合には、前記したように、要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimを“０”とする。
一方、要求重心速度生成部７４は、車両１の動作モードが搭乗モードである場合には、乗員等による車両１の操縦操作（車両１に推進力を付加する操作）に応じて、該操作により要求されると推定される要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimを決定する。
ここで、例えば、車両１の乗員が、車両１の発進時等において、車両１の移動速度（車両系重心点の移動速度）を積極的に増速させようとする場合には、自身の足により床を蹴り、それにより車両１に移動速度を増速させる推進力（乗員の足平と床との摩擦力による推進力）を車両１に付加する。あるいは、例えば、車両１の乗員の要求に応じて、外部の補助者等が、車両１にその移動速度を増速させる推進力を付加する場合もある。
【０１７２】
このような場合に、要求重心速度生成部７４は、車両系重心点の実際の速度ベクトル（以降、重心速度ベクトル↑Ｖbという）の大きさ（絶対値）の時間的変化率に基づいて、車両１の移動速度を増加させる要求としての加速要求が発生したか否かを判断しつつ、それに応じて、↑Ｖbの目標値としての要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim（要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aimを２つの成分とする速度ベクトル）を逐次決定する。
その処理を概略的に説明すると、上記加速要求が発生した場合には、該加速要求が解消するまでの間、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの大きさを増加させるように、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimが決定される。そして、上記加速要求が解消すると、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの大きさを段階的に減衰させていくように、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimが決定される。この場合、基本的には、加速要求が解消してから、所定時間の期間、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの大きさが一定に保たれる。そして、その後に、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの大きさが“０”まで連続的に減衰させられる。なお、この減衰時には、適宜、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの向きがＸ軸方向に近づけられる。
【０１７３】
このような処理を実行する要求重心速度生成部７４を、図１４〜図２０のフローチャートを参照して以下に詳細に説明する。
【０１７４】
図１４を参照して、要求重心速度生成部７４は、まず、ステップＳ２１の処理を実行する。この処理では、要求重心速度生成部７４は、入力される重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sを２つの成分とする速度ベクトル（実際の重心速度ベクトル↑Ｖbの観測値）である推定重心速度ベクトル↑Ｖb_sの大きさ｜↑Vb_s｜（＝sqrt(Ｖb_x_s²＋Ｖb_y_s²)）の時間的変化率（微分値）DVb_sを算出する。このDVb_sは、実際の重心速度ベクトル↑Ｖbの大きさの時間的変化率の観測値（推定値）としての意味を持つ。以降、DVb_sを推定重心速度絶対値変化率DVb_sという。なお、上記sqrt( )は、平方根関数である。
【０１７５】
さらに、ステップＳ２１では、要求重心速度生成部７４は、入力される重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sのそれぞれの時間的変化率（微分値）である重心加速度推定値Ｖbdot_x_s，Ｖvdot_y_sを算出する。なお、Ｖbdot_x_s，Ｖvdot_y_sを２つの成分とするベクトルは、車両系重心点の実際の加速度ベクトルの観測値を意味する。
【０１７６】
次いで、ステップＳ２２に進んで、要求重心速度生成部７４は、要求重心速度Ｖb_x_aimを算出するための現在の演算処理モードが、どのモードであるかを判断する。
【０１７７】
ここで、要求重心速度生成部７４は、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの基本値（以降、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1という）を決定した上で、この基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1に要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimを追従させるように（定常的には一致させるように）、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimを決定する。
【０１７８】
上記演算処理モードは、上記基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の決定の仕方の種別を表すものである。そして、該演算処理モードとしては、制動モード、速度追従モード、速度ホールドモードの３種類のモードがある。
制動モードは、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の大きさを“０”に減衰させていくか、又は“０”に保持するように↑Ｖb_aim1を決定するモードである。また、速度追従モードは、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1を、推定重心速度ベクトル↑Ｖb_sに追従させるように（一致又はほぼ一致させるように）決定するモードである。また、速度ホールドモードは、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の大きさを一定に保つように↑Ｖb_aim1を決定するモードである。
なお、制御ユニット５０の起動時等に該制御ユニット５０が初期化された状態での演算処理モード（初期演算処理モード）は、制動モードである。
【０１７９】
要求重心速度生成部７４は、上記ステップＳ２２において、現在の演算処理モードが制動モードである場合と、速度追従モードである場合と、速度ホールドモードである場合とで、それぞれ、次に、ステップＳ２３の演算処理、ステップＳ２４の演算処理、ステップＳ２５の演算処理を実行し、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1を決定する。
【０１８０】
これらの各モードに対応する演算処理は、次のように実行される。
ステップＳ２３における制動モードの演算処理は、図１５のフローチャートに示す如く実行される。具体的には、要求重心速度生成部７４は、まず、前記ステップＳ２１で算出した推定重心速度絶対値変化率DVb_sと、重心加速度推定値Ｖbdot_x_s，Ｖbdot_y_sとに関して、DVb_s＞DV1、且つ、｜Ｖbdot_x_s｜＞a1＊｜Ｖbdot_y_s｜という条件が成立するか否かをステップＳ２３−１で判断する。この判断処理は、車両１の移動速度を車両１の概略前後方向で増速させようとする加速要求が有るか否かを判断する処理である。
ここで、上記DV1は、あらかじめ設定された正の値の第１閾値DV1（＞０）である。そして、DVb_s＞DV1であるということは、実際の重心速度ベクトル↑Ｖbの大きさ｜↑Ｖb｜が第１閾値DV1よりも大きな時間的変化率で増加している状況を意味する。
【０１８１】
また、上記a1は、あらかじめ設定された正の値の係数値である。そして、｜Ｖbdot_x_s｜＞a1＊｜Ｖbdot_y_s｜であるということは、車両系重心点の実際の加速度ベクトルが“０”でないＸ軸方向の成分を有し、且つ、該加速度ベクトルのＸ軸方向に対する鋭角側の角度（＝tan^-1(｜Ｖbdot_y_s｜／｜Ｖbdot_x_s｜)が、所定角度（＝tan^-1(１／a1)）よりも“０”に近い状況であることを意味する。この例では、a1は、例えば“１”又はこれに近い値に設定されている。
従って、ステップＳ２３−１の判断結果が肯定的になる状況は、乗員あるいは外部の補助者等により概略前後方向での重心速度ベクトル↑Ｖbの大きさを増加させようとする操縦操作（車両１に概略前後方向の推進力を付加する操縦操作）が行なわれている状況である。
ステップＳ２３−１の判断結果が否定的となる場合、すなわち、車両１の加速要求（概略前後方向での車両１の加速要求）が無い場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２３−４の判断処理を実行する。
【０１８２】
ステップＳ２３−４の判断処理では、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２１で算出した推定重心速度絶対値変化率DVb_sが、あらかじめ設定された負の値の第３閾値DV3（＜０）よりも小さいか否かを判断する。この判断処理は、車両１の乗員が重心速度ベクトル↑Ｖbの大きさを積極的に減少させようとする減速要求が発生したか否かを判断するものである。この場合、車両１の乗員が意図的に自身の足を接地させ、自身の足と床との間に車両１の制動方向の摩擦力を発生させたような場合にステップＳ２３−４の判断結果が肯定的になる。
【０１８３】
そして、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−４の判断結果が否定的である場合（減速要求が発生していない場合）には、ステップＳ２３−５で第１制動演算処理を実行することによって、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の大きさ｜↑Ｖb_aim1｜（以降、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜という）と方位角θvb_aim1（以降、基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1という）とを決定し、図１５の処理を終了する。また、ステップＳ２３−４の判断結果が肯定的である場合（減速要求が発生した場合には）、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−６で第２制動演算処理を実行することによって、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1とを決定し、図１５の処理を終了する。
【０１８４】
なお、基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1は、sin（θvb_aim1）＝Ｖb_x_aim1／｜↑Ｖb_aim1｜，cos（θvb_aim1）＝Ｖb_y_aim1／｜↑Ｖb_aim1｜となる角度（１８０°≦θVb_aim≦１８０°）として定義される。また、｜↑Ｖb_aim｜＝０である場合には、θVb_aim＝０°であるとする。
【０１８５】
上記ステップＳ２３−５の第１制動演算処理は、図１６及び図１７のフローチャートに示す如く実行される。
この第１制動演算処理では、要求重心速度生成部７４は、まず、ステップＳ２３−５−１において基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜の前回値｜↑Ｖb_aim_p｜からあらかじめ設定された正の所定値ΔVb1だけ減少させてなる値を、｜↑Ｖb_aim1｜の候補値ABS_Vbとして算出する。ΔVb1は、制御処理周期毎の｜↑Ｖb_aim1｜の減少量（ひいては｜↑Ｖb_aim1｜の時間的変化率）を規定する設定値である。
【０１８６】
次いで、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−２において、この候補値ABS_Vbと、“０”とのうちの大きい方の値max(０，ABS_Vb)を、｜↑Ｖb_aim1｜の今回値として決定する。従って、ABS_Vb≧０である場合には、ABS_Vbがそのまま｜↑Ｖb_aim1｜の今回値として決定され、ABS_Vb＜０である場合には、｜↑Ｖb_aim1｜の今回値は“０”とされる。
【０１８７】
次いで、要求重心速度生成部７４は、上記の如く決定した｜↑Ｖb_aim1｜が“０”であるか否かをステップＳ２３−５−３で判断する。この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２３−５−４において、θvb_aim1の今回値を０°とし、図１６の処理を終了する。
【０１８８】
ステップＳ２３−５−３の判断結果が否定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２３−５−５からの処理によって、θvb_aim1の前回値θvb_aim1_pの値が、０°≦θvb_aim1_p≦θth1+、θth1-≦θvb_aim1_p＜０°、θth2+≦θvb_aim1_p≦１８０°、−１８０°≦θvb_aim1_p≦θth2-、θth1+＜θvb_aim1_p＜θth2+、θth2-＜θvb_aim1_p＜θth1-のいずれの範囲内の値であるかに応じて、θvb_aim1の今回値を決定する。
【０１８９】
ここで、θth1+は、０°と９０°との間の値であらかじめ設定された正の方位角閾値、θth1-は、０°と−９０°との間の値であらかじめ設定された負の方位角閾値、θth2+は、９０°と１８０°との間の値であらかじめ設定された正の方位角閾値、θth2-は、−９０°と−１８０°との間の値であらかじめ設定された負の方位角閾値である。この例では、θth1+とθth1-とは、それらの絶対値が互いに同一の値（例えば４５°もしくはその近辺の角度値）に設定されている。また、θth2+とθth2-とは、それらの絶対値が互いに同一の値（例えば１３５°もしくはその近辺の角度値）に設定されている。なお、θth1+とθth1-との差（＝（θth1+）−（θth1-））と、θth2とθth2-との差（＝（θth2+）−（θth2-））とは、互いに同一である必要なない。
【０１９０】
ステップＳ２３−５−５からの処理は以下に説明する如く実行される。すなわち、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−５において、０°≦θvb_aim1_p≦θth1+であるか否かを判断する。この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−６において、θvb_aim1の前回値θvb_aim1_pからあらかじめ設定された正の所定値Δθvb1だけ減少させてなる値を、θvb_aim1の候補値ANG_Vbとして算出する。Δθvb1は、制御処理周期毎のθvb_aim1の変化量（ひいてはθvb_aim1の時間的変化率）を規定する設定値である。
そして、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−７において、この候補値ANG_Vbと、０°とのうちの大きい方の角度値max(０，ANG_Vb)をθvb_aim1の今回値として決定し、図１６の処理を終了する。従って、ANG_Vb≧０°である場合には、ANG_Vbがそのままθvb_aim1の今回値として決定され、ANG_Vb＜０°である場合には、θvb_aim1の今回値は０°とされる。
【０１９１】
ステップＳ２３−５−５の判断結果が否定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２３−５−８において、θth1-≦θvb_aim1_p＜０°であるか否かを判断する。この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−９において、θvb_aim1の前回値θvb_aim1_pから前記所定値Δθvb1だけ増加させてなる値を、θvb_aim1の候補値ANG_Vbとして算出する。
そして、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−１０において、この候補値ANG_Vbと、０°とのうちの小さい方の角度値min(０，ANG_Vb)をθvb_aim1の今回値として決定し、図１６の処理を終了する。従って、ANG_Vb≦０°である場合には、ANG_Vbがそのままθvb_aim1の今回値として決定され、ANG_Vb＞０°である場合には、θvb_aim1の今回値は０°とされる。
【０１９２】
ステップＳ２３−５−８の判断結果が否定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、図１７のステップＳ２３−５−１１において、θth2+≦θvb_aim1_p≦１８０°であるか否かを判断する。この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−１２において、θvb_aim1の前回値θvb_aim1_pから前記所定値Δθvb1だけ増加させてなる値を、θvb_aim1の候補値ANG_Vbとして算出する。
そして、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−１３において、この候補値ANG_Vbと、０°とのうちの小さい方の角度値min(１８０，ANG_Vb)をθvb_aim1の今回値として決定し、図１７の処理を終了する。従って、ANG_Vb≦１８０°である場合には、ANG_Vbがそのままθvb_aim1の今回値として決定され、ANG_Vb＞１８０°である場合には、θvb_aim1の今回値は１８０°とされる。
【０１９３】
ステップＳ２３−５−１１の判断結果が否定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２３−５−１４において、−１８０°≦θvb_aim1_p≦θth2-であるか否かを判断する。この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−１５において、θvb_aim1の前回値θvb_aim1_pから前記所定値Δθvb1だけ減少させてなる値を、θvb_aim1の候補値ANG_Vbとして算出する。
【０１９４】
そして、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−１６において、この候補値ANG_Vbと、−１８０°とのうちの大きい方の角度値max(１８０，ANG_Vb)をθvb_aim1の今回値として決定し、図１７の処理を終了する。従って、ANG_Vb≧−１８０°である場合には、ANG_Vbがそのままθvb_aim1の今回値として決定され、ANG_Vb＜−１８０°である場合には、θvb_aim1の今回値は−１８０°とされる。
【０１９５】
ステップＳ２３−５−１４の判断結果が否定的である場合、すなわち、θth1+＜θvb_aim1_p＜θth2+又はθth2-＜θvb_aim1_p＜θth1-である場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−５−１７において、θvb_aim1の今回値を、前回値θvb_aim1_pと同じ値に決定し、図１７の処理を終了する。
以上が、ステップＳ２３−５の第１制動演算処理の詳細である。
【０１９６】
一方、前記ステップＳ２３−６の第２制動演算処理は、図１８のフローチャートに示す如く実行される。
この第２制動演算処理では、要求重心速度生成部７４は、まず、ステップＳ２３−６−１において基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜の前回値｜↑Ｖb_aim_p｜からあらかじめ設定された正の所定値ΔVb2だけ減少させてなる値を、｜↑Ｖb_aim1｜の候補値ABS_Vbとして算出する。ΔVb2は、第２制動演算処理での、制御処理周期毎の｜↑Ｖb_aim1｜の減少量（ひいては｜↑Ｖb_aim1｜の時間的変化率）を規定する設定値である。この場合、ΔVb2は、前記第１制動演算処理で使用する所定値ΔVb1よりも大きな値に設定されている。
【０１９７】
次いで、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−６−２において、前記ステップＳ２３−５−２と同様の処理を実行し、ステップＳ２３−６−１で算出した候補値ABS_Vbと、“０”とのうちの大きい方の値max(０，ABS_Vb)を、｜↑Ｖb_aim1｜の今回値として決定する。
次いで、要求重心速度生成部７４は、上記の如く決定した｜↑Ｖb_aim1｜が“０”であるか否かをステップＳ２３−６−３で判断する。この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２３−６−４において、θvb_aim1の今回値を“０”とし、図１８の処理を終了する。
【０１９８】
また、ステップＳ２３−６−３の判断結果が否定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２３−６−５において、θvb_aim1の今回値を、前回値θvb_aim1_pと同じ値に決定し、図１８の処理を終了する。
以上が、ステップＳ２３−６の第２制動演算処理の詳細である。
【０１９９】
図１５の説明に戻って、前記ステップＳ２３−１の判断結果が肯定的である場合、すなわち、概略前後方向での車両１の加速要求が有る場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−２で基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1とを決定する。要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２３−３で演算処理モードを制動モードから速度追従モードに変更し、図１５の処理を終了する。
【０２００】
上記ステップＳ２３−２では、具体的には、前記推定重心速度ベクトル↑Ｖb_s（今回値）の大きさ｜↑Vb_s｜（＝sqrt(Ｖb_x_s²＋Ｖb_y_s²)）に、あらかじめ設定された所定値の比率γを乗じてなる値が、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜として決定される。上記比率γは、“１”よりも若干小さい正の値（例えば０．８）に設定されている。
【０２０１】
さらに、ステップＳ２３−２では、推定重心速度ベクトル↑Ｖb_sの方位角θvb_s（＝sin^-1(Ｖb_x_s／｜↑Vb_s｜)）がそのまま、基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1として決定される。従って、ステップＳ２３−２では、結果的には、推定重心速度ベクトル↑Ｖb_sに上記比率γを乗じてなるベクトルが、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1として決定されることとなる。
このようなステップＳ２３−２の処理は、｜↑Ｖb_x_aim1｜とθvb_aim1との決定の仕方を、次回の制御処理サイクルから開始する速度追従モードに合わせるものである。
【０２０２】
なお、上記比率γの値が“１”よりも若干小さいことは必須ではなく、例えば、該比率γの値を“１”あるいはそれよりも若干大きい値に設定してもよい。この例では、乗員が体感的（感覚的）に認識する車両１の移動速度が、実際の移動速度に比べて高速であるかのように認識されるのを防止するために、比率γの値を“１”よりも若干小さい値に設定している。
以上が、ステップＳ２３における制動モードの演算処理である。
【０２０３】
なお、ステップＳ２３−１の判断結果が否定的となる場合には、演算処理モードは変更されないので、次回の制御処理周期においても、演算処理モードは、制動モードに維持されることとなる。
【０２０４】
次に、ステップＳ２４における速度追従モードの演算処理は、図１９のフローチャートに示す如く実行される。具体的には、要求重心速度生成部７４は、まず、ステップＳ２４−１において、前記ステップＳ２３−４と同じ判断処理、すなわち、車両１の減速要求が発生したか否かの判断処理を実行する。
【０２０５】
この判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２４−６において、前記ステップＳ２３−６と同じ処理（図１８のフローチャートに示す処理）を実行することによって、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1とを決定する。さらに、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２４−７において、演算処理モードを速度追従モードから制動モードに変更し、図１９の処理を終了する。
【０２０６】
一方、前記ステップＳ２４−１の判断結果が否定的である場合、すなわち、車両１の減速要求が発生していない場合には、要求重心速度生成部７４は、次にステップＳ２４−２の処理を実行する。このステップＳ２４−２では、要求重心速度生成部７４は、前記ステップＳ２３−２と同じ処理を実行し、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1とを決定する。すなわち、｜↑Ｖb_x_s｜＊γが｜↑Ｖb_aim1｜として決定される共に、θvb_sがθvb_aim1として決定される。
【０２０７】
次いで、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２４−３において、前記推定重心速度絶対値変化率DVb_s（ステップＳ２１で算出した値）が、あらかじめ設定された第２閾値DV2よりも小さいか否かを判断する。この第２閾値DV2は、前記第３閾値DV3よりも大きい（DV3よりも“０”に近い）負の所定値に設定されている。なお、第２閾値DV2は、“０”もしくは“０”よりも若干大きい正の値（ただし、前記第１閾値DV1よりも小さい値）に設定されていてもよい。
【０２０８】
このステップＳ２４−３の判断処理は、速度追従モードから、前記速度ホールドモードへの移行タイミングを判断するものである。そして、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２４−３の判断結果が否定的である場合には、そのまま図１９の処理を終了する。この場合には、演算処理モードは変更されないので、次回の制御処理周期においても、演算処理モードは、速度追従モードに維持されることとなる。
【０２０９】
また、ステップＳ２４−３の判断結果が肯定的である場合には、要求重心速度生成部７４は、車両１の加速要求が完了したものとみなして、ステップＳ２４−４において、カウントダウンタイマを初期化する。そして、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２４−５にて演算処理モードを速度追従モードから速度ホールドモードに変更し、図１９の処理を終了する。
【０２１０】
上記カウントダウンタイマは、次回の制御処理周期から開始する速度ホールドモードの開始後の経過時間を計時するタイマである。そして、ステップＳ２４−４では、該タイマの計時値CNTに、あらかじめ設定された初期値Ｔmがセットされる。初期値Ｔm_xは、速度ホールドモードを継続させようとする時間の設定値を意味する。
以上が、ステップＳ２４における速度追従モードの演算処理である。
【０２１１】
次に、ステップＳ２５における速度ホールドモードの演算処理は、図２０のフローチャートに示す如く実行される。具体的には、要求重心速度生成部７４は、まず、ステップＳ２５−１において、前記ステップＳ２３−４と同じ判断処理、すなわち、車両１の減速要求が発生したか否かの判断処理を実行する。
そして、このステップＳ２５−１の判断結果が肯定的である場合（車両１の減速要求が発生した場合）には、要求重心速度生成部７４は、次に、ステップＳ２５−２において、前記ステップＳ２３−６と同じ処理（図１８のフローチャートに示す処理）を実行することによって、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1とを決定する。さらに、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２５−３において、演算処理モードを速度ホールドモードから制動モードに変更し、図２０の処理を終了する。
【０２１２】
一方、前記ステップＳ２５−１の判断結果が否定的である場合（車両１の減速要求が発生していない場合）には、要求重心速度生成部７４は、前記ステップＳ２３−１と同じ判断処理、すなわち概略前後方向での車両１の加速要求が有るか否かの判断処理をステップＳ２５−４で実行する。
そして、ステップＳ２５−４の判断結果が肯定的である場合（概略前後方向での車両１の加速要求が再び発生した場合）には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２５−５において、前記ステップＳ２３−２と同じ処理を実行することによって、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1とを決定する。すなわち、｜↑Ｖb_x_s｜＊γが｜↑Ｖb_aim1｜として決定される共に、θvb_sがθvb_aim1として決定される。
さらに、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２５−６において、演算処理モードを速度ホールドモードから速度追従モードに変更し、図２０の処理を終了する。
【０２１３】
前記ステップＳ２５−４の判断結果が否定的である場合（概略前後方向での加速要求が無い状態が継続している場合）には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２５−７において、前記カウントダウンタイマの計時値CNTをデクリメントする。すなわち、計時値CNTの現在値から所定値ΔＴ（制御処理周期の時間）を差し引くことによって、計時値CNTを更新する。
【０２１４】
次いで、要求重心速度生成部７４は、カウントダウンタイマの計時値CNTが“０”よりも大きいか否か、すなわち、カウントダウンタイマの計時が終了したか否かをステップＳ２５−８にて判断する。
【０２１５】
このステップＳ２５−８の判断結果が肯定的である場合は、速度ホールドモードが開始してから、カウントダウンタイマの前記初期値Ｔmにより表される時間が未だ経過していない場合である。この場合には、要求重心速度生成部７４は、演算処理モードを速度ホールドモードに維持するものとして、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度方位角θvb_aim1とをステップＳ２５−９にて決定し、図２０の処理を終了する。
この場合、ステップＳ２５−９では、｜↑Ｖb_aim1｜の今回値は、前回値｜↑Ｖb_aim1_p｜と同じ値に決定される。また、θvb_aim1の今回値は、前回値θvb_aim1_pと同じ値に決定される。従って、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1_pの前回値がそのまま、↑Ｖb_aim1の今回値の速度ベクトルとして決定される。
【０２１６】
なお、ステップＳ２５−８の判断結果が肯定的である場合には、演算処理モードは変更されないので、次回の制御処理周期においても、演算処理モードは、速度ホールドモードに維持されることとなる。
【０２１７】
前記ステップＳ２５−８の判断結果が否定的となった場合、すなわち、速度ホールドモードが開始してから、カウントダウンタイマの前記初期値Ｔmにより表される所定時間が経過した場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２５−１０において、前記ステップＳ２３−５と同じ処理（図１６及び図１７のフローチャートの処理）を実行することによって、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜と基本要求重心速度方位角θvb_aim1とを決定する。
さらに、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２５−１１にて、演算処理モードを速度ホールドモードから制動モードに変更し、図２０の処理を終了する。
以上が、ステップＳ２５における速度ホールドモードの演算処理である。
【０２１８】
図１４の説明に戻って、要求重心速度生成部７４は、以上の如くステップＳ２３〜２５のいずれかの演算処理を実行した後、次に、その演算処理により決定した｜↑Ｖb_aim1｜とθvb_aim1とをそれぞれフィルタに入力する処理（フィルタリング処理）をステップＳ２６にて実行する。
【０２１９】
ここで、｜↑Ｖb_aim1｜とθvb_aim1とをそれぞれ入力するフィルタは、特に、演算処理モードが制動モードから速度追従モードに変更された直後に、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの大きさ｜↑Ｖb_aim｜と方位角θvb_aimとがステップ状に急変するのを防止するための一次遅れ特性のローパスフィルタである。この場合、｜↑Ｖb_aim｜を入力するフィルタの時定数は比較的短い時定数に設定されており、｜↑Ｖb_aim1｜が急変した直後以外の状況では該フィルタの出力値が｜↑Ｖb_aim1｜に一致又はほぼ一致するようになっている。θvb_aim1を入力するフィルタについても同様である。
そして、ステップＳ２６では、θvb_aim1を入力したフィルタの出力値が、そのまま、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの方位角θvb_aim（以降、要求重心速度ベクトル方位角θvb_aimという）として決定される。
【０２２０】
次いで、ステップＳ２７に進んで、要求重心速度生成部７４は、｜↑Ｖb_aim1｜を入力したフィルタの出力値を、リミッタに通してなる値を、最終的に要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの大きさ｜↑Ｖb_aim｜（以降、要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim｜という）として決定する。この場合、該リミッタは、｜↑Ｖb_aim｜が過大になるのを防止するためのものであり、｜↑Ｖb_aim1｜を入力したフィルタの出力値があらかじめ設定された所定の上限値以下である場合には、該フィルタの出力値をそのまま｜↑Ｖb_aim｜として出力する。また、該リミッタは、フィルタの出力値が上記上限値を超えている場合には、該上限値を｜↑Ｖb_aim｜として出力する。換言すれば、該リミッタは、フィルタの出力値と上記上限値とのうちの小さい方の値を｜↑Ｖb_aim｜として出力する。
【０２２１】
次いで、ステップＳ２８に進んで、要求重心速度生成部７４は、上記の如く決定した｜↑Ｖb_aim｜とθvb_aimとから、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimのＸ軸方向成分（Ｘ軸方向の要求重心速度）Ｖb_x_aimと、Ｙ軸方向の成分（Ｙ軸方向の要求重心速度）Ｖb_y_aimとを算出する。より詳しくは、｜↑Ｖb_aim｜＊sin(θvb_aim)がＶb_x_aimとして算出され、｜↑Ｖb_aim｜＊cos(θvb_aim)がＶb_y_aimとして算出される。
以上が要求重心速度生成部７４の処理の詳細である。
【０２２２】
以上説明した要求重心速度生成部７４の処理によって、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimは（ひいては要求重心速度Ｖb_x_aim，Ｖb_y_aim）は、以下のような態様で決定されることとなる。
すなわち、例えば、車両１の移動速度を増速するために、乗員が自身の足平で床を蹴ることにって、あるいは、補助者等が車両１を押すことによって、車両１に対して、概略Ｘ軸方向の推進力（詳しくは、前記ステップＳ２３−１の判断結果が肯定的となるような推進力）を付加した場合を想定する。
なお、推進力を付加する前の演算処理モードは、前記制動モードであるとする。また、ここでは、理解の便宜上、図１４のステップＳ２６で｜↑Ｖb_aim1｜を入力するフィルタの出力値は、ステップＳ２７でのリミッタによる強制的な制限がかからない程度の範囲内に収まる値（該リミッタの上限値以下の値）であるとする。同様に、重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sが、前記リミット処理部１０４での出力値Ｖ_x_lim2，Ｖ_y_lim2の強制的な制限が行なわれない程度の範囲内に収まるものとする。
【０２２３】
この場合、車両１に推進力を付加することによって、前記ステップＳ２３−１の判断結果が肯定的となると、図１５のステップＳ２３−３の処理によって、演算処理モードが制動モードから速度追従モードに変更されることとなる。
この速度追従モードでは、減速要求が発生しない状況（ステップＳ２４−１の判断結果が否定的となる状況）で、推定重心速度ベクトル↑Ｖb_sの今回値（現在値）に、所定値の比率γを乗じてなるベクトル、すなわち、↑Ｖb_sよりも大きさが若干小さく、且つ、↑Ｖb_sと同じ向きの速度ベクトルが、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1として逐次決定される。
【０２２４】
このため、要求重心速度生成部７４が逐次決定する要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimは、車両１に付加された推進力によって増速する（大きさが増加する）実際の重心速度ベクトル↑Ｖbにほぼ一致する速度ベクトル↑Ｖb_aim1（＝γ＊↑Ｖb_s）に追従するように、決定されることとなる。
そして、このように決定される要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimのＸ軸方向成分とＹ軸方向成分とが前記制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdとして決定される。さらに、各仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd，ωdotw_y_cmdにそれぞれ含まれるモータ操作量成分ｕ3_x，ｕ3_yは、制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdに重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sを各々収束させるように決定される。
【０２２５】
この結果、乗員が車両１に付加した推進力による車両系重心点の実際の移動速度の増速（概略前後方向での増速）が該推進力による要求に即して速やかに行なわれるように、車輪体５の移動速度が制御されることとなる。従って、車両１が付加された推進力によって円滑に加速することとなる。
【０２２６】
なお、速度追従モードにおいて、車両１に制動力を付加することによって、図１９のステップＳ２４−１の判断結果が肯定的になると（減速要求が発生すると）、演算処理モードが前記制動モードに変化する。このため、車両１の移動速度が減衰していくこととなる。この場合、減速要求の発生中は、ステップＳ２３−６の第２制動演算処理（図１８の処理）によって、｜↑Ｖb_aim1｜とθvb_aim1とが決定されるので、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1、あるいはこれに追従する要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimは、その向きを一定に保ったまま、大きさが一定の時間的変化率（前記所定値ΔVb2により規定される時間的変化率）で減衰していくように決定されることとなる。
【０２２７】
次に、速度追従モードにおいて、車両１への推進力の付加が終了し、推定重心速度絶対値変化率DVb_sが前記第２閾値DV2よりも小さくなると（図１９のステップＳ２４−３の判断結果が肯定的になると）、図１９のステップＳ２４−５の処理によって、演算処理モードが速度追従モードから速度ホールドモードに変更されることとなる。
【０２２８】
この速度ホールドモードでは、加速要求及び減速要求が発生しない状況（図１９のステップＳ２５−１、２５−４の判断結果がいずれも否定的となる状況）で、カウントダウンタイマの計時が終了するまで、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1は、前回値の速度ベクトル↑Ｖb_aim1_pと同じ速度ベクトルに設定される。
従って、速度ホールドモードの開始後、カウントダウンタイマの計時が終了するまでの所定時間（カウントダウンタイマの初期値Ｔmの時間）の期間において、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1は、速度ホールドモードが開始する直前に決定された速度ベクトルと同じ速度ベクトルで一定に保持されることとなる。
このため、↑Ｖb_aim1に追従するように決定される要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimも、一定の速度ベクトル（速度ホールドモードが開始する直前に決定された↑Ｖb_aimと一致又はほぼ一致する速度ベクトル）に保たれるように決定されることとなる。
【０２２９】
そして、上記の如く決定される要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimのＸ軸方向成分とＹ軸方向成分とが前記制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdとして決定される。さらに、各仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd，ωdotw_y_cmdにそれぞれ含まれるモータ操作量成分ｕ3_x，ｕ3_yは、制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdに重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sを各々収束させるように決定される。
この結果、車両１の増速後に、カウントダウンタイマの計時が終了するまでの期間（前記初期値Ｔmにより表される時間の期間）において、乗員の上体の姿勢の頻繁な調整を必要とすることなく、車両系重心点の実際の速度ベクトル↑Ｖbの大きさ及び向きが一定に保たれるように該車輪体５の移動速度が制御されることとなる。従って、この状況での車両１の実際の走行状態は、乗員がその上体を積極的に動かすような操縦操作をせずとも、ほぼ一定の速度ベクトルで滑走するような状態となる。
【０２３０】
なお、速度ホールドモードにおいて、再び車両１に概略前後方向の推進力を付加することによって、図２０のステップＳ２５−４の判断結果が肯定的になると（加速要求が発生すると）、演算処理モードが前記速度追従モードに戻る。このため、車両１が再び概略前後方向で加速することとなる。
【０２３１】
また、速度ホールドモードにおいて、車両１に制動力を付加することによって、図２０のステップＳ２５−１の判断結果が肯定的になると（減速要求が発生すると）、演算処理モードが前記制動モードに変化する。このため、車両１の移動速度が減衰していくこととなる。この場合、速度追従モードで減速要求が発生した場合と同様に、減速要求の発生中は、ステップＳ２３−６の第２制動演算処理（図１８の処理）によって、｜↑Ｖb_aim1｜とθvb_aim1とが決定される
【０２３２】
次に、速度ホールドモードにおいて、加速要求及び減速要求が発生しない状況（図２０のステップＳ２５−１、２５−４の判断結果がいずれも否定的となる状況）が保たれたまま、前記カウントダウンタイマの計時が終了すると、図２０のステップＳ２５−１１の処理によって、演算処理モードが速度ホールドモードから制動モードに変更されることとなる。
【０２３３】
この制動モードでは、加速要求及び減速要求が発生しない状況（図１５のステップＳ２３−１，２３−４の判断結果がいずれも否定的となる状況）で、図１６のステップＳ２３−５−１，２３−５−２の処理が制御処理周期毎に実行されることによって、基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜が、“０”まで一定の時間的変化率（前記ΔVb1により規定される時間的変化率）で連続的に減衰していくこととなる。そして、｜↑Ｖb_aim1｜が“０”まで減衰した後には、｜↑Ｖb_aim1｜が“０”に保持される。
【０２３４】
さらに、制動モードでは、加速要求及び減速要求が発生しない状況で、図１６のステップＳ２３−５−３以降の処理が制御処理周期毎に実行される。この場合、速度ホールドモードから制動モードへの移行直前に決定された基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の向き（図２０のステップＳ２５−８の判断結果が否定的となる制御処理周期の１つ前の制御処理周期で決定された↑Ｖb_aim1の向き）が、Ｘ軸方向と異なり、且つ、比較的Ｘ軸方向に近い向きである場合（より正確には、移行直前に決定された↑Ｖb_aim1の方位角θvb_aim1が、０°＜θvb_aim1_p≦θth1+、θth1-≦θvb_aim1_p＜０°、θth2+≦θvb_aim1_p＜１８０°、−１８０°＜θvb_aim1_p≦θth2-のいずれかの範囲内の角度値である場合）には、｜↑Ｖb_aim1｜が“０”に減衰するまでの期間内において、θvb_aim1が一定の時間的変化率で収束目標角度値としての０°又は１８０°又は−１８０°に近づいていき、最終的に、該収束目標角度値に保持される。従って、制動モードの開始後、｜↑Ｖb_aim1｜が“０”に減衰するまでの期間内において、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimの向きが、連続的にＸ軸方向に近づいていくこととなる。換言すれば、当該期間内において、基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimのＸ軸方向成分Ｖb_x_aim1の絶対値に対するＹ軸方向成分Ｖb_y_aim1の絶対値の比率が、“０”に近づいていくこととなる。そして、｜↑Ｖb_aim1｜が“０”に減衰するまでに、↑Ｖb_aim1の向きがＸ軸方向と同じ向きに到達すると（Ｖb_y_aim1＝０になると）、↑Ｖb_aim1の向きがＸ軸方向と同じ向きに保持される。
【０２３５】
従って、↑Ｖb_aim1は、その大きさが減衰しつつ、その向きがＸ軸方向に近づく（収束する）ように決定される。このように↑Ｖb_aim1が決定される状況では、↑Ｖb_aim1に追従するように決定される要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimも、その大きさが減衰しつつ、その向きがＸ軸方向に近づくように決定されることとなる。
【０２３６】
また、速度ホールドモードから制動モードへの移行直前に決定された基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の向きが、Ｘ軸方向と異なり、且つ、Ｘ軸方向から比較的乖離した向きである場合（より正確には、上記移行直前に決定された↑Ｖb_aim1の方位角θvb_aim1が、θth1+＜θvb_aim1_p＜θth2+、θth2-＜θvb_aim1_p＜θth1-のいずれかの範囲内の角度値である場合）には、｜↑Ｖb_aim1｜が“０”に減衰するまでの期間内において、θvb_aim1が、上記移行直前に決定された↑Ｖb_aim1の方位角θvb_aim1と同じ角度値で一定に保持される。
従って、↑Ｖb_aim1は、その大きさが減衰しつつ、その向きが一定に保たれるように決定される。このように↑Ｖb_aim1が決定される状況では、↑Ｖb_aim1に追従するように決定される要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimも、その大きさが減衰しつつ、その向きが一定に保たれるように決定されることとなる。
【０２３７】
なお、速度ホールドモードでは、↑Ｖb_aim1は、その大きさ及び向きが一定に保持されるので、速度ホールドモードから制動モードへの移行直前に決定された基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1は、結果的には、速度追従モードから速度ホールドモードへの移行直前に決定された↑Ｖb_aim1（図１９のステップＳ２４−３の判断結果が肯定的となる制御処理周期で決定された↑Ｖb_aim1）に一致する。
そして、制動モードで上記の如く決定される要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimのＸ軸方向成分とＹ軸方向成分とが前記制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdとして決定される。さらに、各仮想車輪回転角加速度指令ωdotw_x_cmd，ωdotw_y_cmdにそれぞれ含まれるモータ操作量成分ｕ3_x，ｕ3_yは、制御用目標重心速度Ｖb_x_mdfd，Ｖb_y_mdfdに重心速度推定値Ｖb_x_s，Ｖb_y_sを各々収束させるように決定される。
【０２３８】
この結果、前記制動モードの前の演算処理モードが速度ホールドモードである場合に、乗員がその上体の動きによる積極的な操縦操作を行なわずとも、車両系重心点の実際の速度ベクルの大きさが速度ホールドモードでの大きさから連続的に減衰していくように車輪体５の移動速度が制御されることとなる。
この場合、速度ホールドモードから制動モードへの移行直前に決定された↑Ｖb_aim1（＝速度追従モードから速度ホールドモードへの移行直前に決定された↑Ｖb_aim1）の向きが、Ｘ軸方向と異なり、且つ、比較的Ｘ軸方向に近い向きである場合には、乗員がその上体の動きによる積極的な操縦操作を行なわずとも、車両系重心点の速度ベクトルの大きさが減衰しながら、該速度ベクトルの向きが自動的にＸ軸方向（乗員の前後方向）に近づいていくこととなる。従って、乗員の前後方向に対する車両１の直進性が高まる。
【０２３９】
ここで、車両１を加速しようとする場合、多くの場合、特に乗員の前後方向で車両１を加速することが要求される。この場合、車両１は、上記の如く前後方向に対する直進性が高いので、車両１に付加する推進力の向きが、前後方向から多少ずれていても、その後の速度ホールドモードに続く制動モードにおいて、自動的に車両系重心点の速度ベクトルが、前後方向に向くように車輪体５の移動速度が制御される。
このため、車両１の移動方向のばらつきが生じにくく、乗員の前後方向に対して高い直進性を有する車両１（乗員の前後方向に進み易い車両１）が実現されている。ひいては、車両１を前後方向に移動させる場合に、車両１に付加する推進力を正確に前後方向に向けずとも、該車両１を前後方向に移動させることができる。その結果、車両１を前後方向に移動させる操縦操作が容易になる。
【０２４０】
また、速度ホールドモードから制動モードへの移行直前に決定された基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1（＝速度追従モードから速度ホールドモードへの移行直前に決定された↑Ｖb_aim1）の向きが、Ｘ軸方向と異なり、且つ、Ｘ軸方向から比較的乖離した向きである場合には、乗員がその上体の動きによる積極的な操縦操作を行なわずとも、車両系重心点の速度ベクトルの大きさが減衰しながら、該速度ベクトルの向きがほぼ一定に保たれる。すなわち、速度ホールドモードから制動モードへの移行直前に決定された↑Ｖb_aim1の向きが、Ｘ軸方向から比較的乖離した向きである場合には、速度追従モードで最終的に乗員が意図した車両系重心の速度ベクトルの向きが、Ｘ軸方向と異なる向きである可能性が高い。従って、速度追従モード以後に、車両系重心点が、乗員が意図する方向と乖離する向きに移動しようとするのを防止できる。
【０２４１】
［車両１の変形例についての説明］
次に、前述した車両１（基本構成例）の変形例について図２１を参照しつつ以下に説明する。なお、この変形例は、前記速度ホールドモードでの一部の処理のみが前記基本構成例と相違するものである。このため、変形例の説明では、前述の基本構成例の車両１と同一の構成及び処理については説明を省略する。
【０２４２】
この変形例では、図１４のステップＳ２５の速度ホールドモードの演算処理は、図２１のフローチャートに示す如く実行される。この場合、図２１のステップＳ２５−８の判断結果が肯定的となった場合以外の処理は、前述の基本構成例で説明した処理（図２０の処理）と同じである。
【０２４３】
そして、本変形例では、図２１のステップＳ２５−８の判断結果が肯定的となった場合、すなわち、速度ホールドモードが開始してから、加速要求及び減速要求が発生しない状態で、カウントダウンタイマの初期値Ｔmにより表される所定時間が未だ経過していない場合には、要求重心速度生成部７４は、ステップＳ２５−９ａにおいて基本要求重心速度ベクトル絶対値｜↑Ｖb_aim1｜を決定し、さらに、ステップＳ２５−９ｂにおいて基本要求重心速度ベクトル方位角θvb_aim1を決定する。
【０２４４】
この場合、ステップＳ２５−９ａでは、｜↑Ｖb_aim1｜の今回値は、前述の基本構成例の場合と同様に、前回値｜↑Ｖb_aim1_p｜と同じ値に決定される。
【０２４５】
また、ステップＳ２５−９ｂでは、θvb_aim1の今回値は、前記基本構成例で説明した図１６、１７のステップＳ２５−５−５〜２５−５−１７と同じ処理によって決定される。従って、速度追従モードから速度ホールドモードへの移行直前に決定された基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の向き（図１９のステップＳ２４−３の判断結果が肯定的となる制御処理周期で決定された↑Ｖb_aim1の向き）が、Ｘ軸方向と異なり、且つ、比較的Ｘ軸方向に近い向きである場合（より正確には、移行直前に決定された↑Ｖb_aim1の方位角θvb_aim1が、０°＜θvb_aim1_p≦θth1+、θth1-≦θvb_aim1_p＜０°、θth2+≦θvb_aim1_p＜１８０°、−１８０°＜θvb_aim1_p≦θth2-のいずれかの範囲内の角度値である場合）には、速度ホールドモードの継続期間において、θvb_aim1が一定の時間的変化率で収束目標角度としての０°又は１８０°又は−１８０°に近づいていき、最終的に、０°又は１８０°又は−１８０°に保持されるようにθvb_aim1が決定される。
【０２４６】
このため、速度ホールドモードとこれに続く制動モードとを合わせた期間で、θvb_aim1が一定の時間的変化率で収束目標角度（０°又は１８０°又は−１８０°）に近づいていき、最終的に、該収束目標角度に保持されるようにθvb_aim1が決定される。
【０２４７】
また、速度追従モードから速度ホールドモードへの移行直前に決定された基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の向き（図１９のステップＳ２４−３の判断結果が肯定的となる制御処理周期で決定された↑Ｖb_aim1の向き）が、Ｘ軸方向と異なり、且つ、Ｘ軸方向から比較的乖離した向きである場合（より正確には、上記移行直前に決定された↑Ｖb_aim1の方位角θvb_aim1が、θth1+＜θvb_aim1_p＜θth2+、θth2-＜θvb_aim1_p＜θth1-のいずれかの範囲内の角度値である場合）には、速度ホールドモードの継続期間において、θvb_aim1が、上記移行直前に決定された↑Ｖb_aim1の方位角θvb_aim1と同じ角度値で一定に保持される。従って、この場合における方位角θvb_aim1の決定処理は、基本構成例と同じである。このため、速度ホールドモードとこれに続く制動モードとを合わせた期間で、θvb_aim1が一定に保持されるように決定される。
以上説明した以外の処理は、前述の基本構成例と同じである。
【０２４８】
かかる変形例は、速度追従モードから速度ホールドモードへの移行直前に決定された基本要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aim1の向きが、Ｘ軸方向と異なり、且つ、比較的Ｘ軸方向に近い向きである場合に、速度ホールドモードに続く制動モードだけでなく、速度ホールドモードにおいても、乗員がその上体の動きによる積極的な操縦操作を行なわずとも、車両系重心点の速度ベクトルの向きが自動的にＸ軸方向（乗員の前後方向）に近づいていくこととなる。従って、乗員の前後方向に対する車両１の直進性がより一層高めることができる。
【０２４９】
次に、以上説明した基本構成の車両１及びその変形例に関していくつか説明しておく。
前記基本構成及び変形例では、車両系重心点（詳しくは車両・乗員全体重心点）を車両１の所定の代表点としたが、該代表点を例えば、車輪体５の中心点や、基体９の所定の部位（例えば支持フレーム１３）の点等に設定してもよい。
前記基本構成及び変形例では、ステップＳ２３−１，２５−４において、加速要求が発生したか否かを判断するために、推定重心速度絶対値変化率DVb_sと、重心加速度推定値Ｖbdot_x_s，Ｖbdot_y_sとに関して、DVb_s＞DV1、且つ、｜Ｖbdot_x_s｜＞a1＊｜Ｖbdot_y_s｜という条件が成立するか否かを判断した。
ただし、例えば、Ｘ軸方向の重心速度推定値Ｖb_x_sの絶対値の時間的変化率が所定の閾値よりも大きい場合に、加速要求が発生したものと判断するようにしてもよい。
あるいは、例えば、重心加速度推定値Ｖbdot_x_s，Ｖbdot_y_sに関する条件を省略し、単に、DVb_s＞DV1であるか否かを判断することで、加速要求が発生したか否かを判断するようにしてもよい。このようにした場合には、車両系重心点の速度ベクトル↑Ｖbを概略Ｙ軸方向に加速した後に、一定の大きさの速度ベクトルに保持し、次いで、↑Ｖbの大きさを減衰させていくという車両１の走行を行なうことができる。
【０２５０】
また、前記基本構成及び変形例において、図１７のステップＳ２３−５−１４の判断結果が否定的である場合において、θvb_aim1_pが９０°に比較的近い値である場合（９０°の前後の所定範囲内の値である場合）には、θvb_aim1を９０°に徐々に近づけるように決定し、θvb_aim1が−９０°に比較的近い値である場合（−９０°の前後の所定範囲内の値である場合）には、θvb_aim1を−９０°に徐々に近づけるように決定してもよい。あるいは、ステップＳ２３−５−１４の判断結果が否定的である場合に常に、９０°又は−９０°（θvb_aim1_pにより近い方の角度値）にθvb_aim1を近づけるようにしてもよい。これらの場合にθvb_aim1を９０°又は−９０°に近づける手法としては、例えば、前記基本構成及び変形例でθvb_aim1を０°又は１８０°又は−１８０°に近づける手法と同様の手法を用いればよい。
【０２５１】
このようにした場合には、速度追従モードから速度ホールドモードに移行する直前における↑Ｖb_aim1の向きが、Ｙ軸方向に比較的近い場合に、速度ホールドモードに続く制動モードにおいて、あるいは、速度ホールドモードと制動モードとにおいて、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimをＹ軸方向の向きに近づけることができる。
また、速度追従モードの後の制動モードにおいて、あるいは、速度ホールドモードと制動モードとにおいて、↑Ｖb_aim1の向き（ひいては↑Ｖb_aimの向き）をＸ軸方向とＹ軸方向とのいずれの方向に近づけるかを、スイッチ操作などに応じて選択的に切り換えることができるようにしてもよい。
【０２５２】
また、前記基本構成及び変形例では、↑Ｖb_aim1の大きさを制動モードで減衰させていく場合に、｜↑Ｖb_aim1｜を一定の時間的変化率で“０”に連続的に減衰させていくようにしたが、他の形態で｜↑Ｖb_aim1｜を“０”に減衰させていくようにしてもよい。例えば、｜↑Ｖb_aim1｜を所定の時定数で指数関数的に減衰させていくようにしてもよい。
同様に、↑Ｖb_aim1の向きをＸ軸方向に近づけていく場合に、θvb_aim1を一定の時間的変化率で、収束目標角度（０°又は１８０°又は−１８０°）に近づける代わりに、例えば、θvb_aim1を所定の時定数で指数関数的に収束目標角度に近づけるようにしてもよい。なお、このことは、↑Ｖb_aim1の向きをＹ軸方向に近づけていく場合でも同様である。
【０２５３】
また、前記基本構成及び変形例では、↑Ｖb_aim1の向きをＸ軸方向に近づけていく場合に、θvb_aim1（ひいてはθvb_aim）を収束目標角度（０°又は１８０°又は−１８０°）に近づけるように逐次決定した。ただし、θvb_aim1を逐次決定する代わりに、↑Ｖb_aim1のＸ軸方向成分Ｖb_x_aim1の絶対値に対するＹ軸方向成分Ｖb_y_aim1の絶対値の比率｜Ｖb_y_aim1｜／｜Ｖb_x_aim1｜を“０”に近づけていくように逐次決定し、この比率｜Ｖb_y_aim1｜／｜Ｖb_x_aim1｜によって、↑Ｖb_aim1の向きを決定するようにしてもよい。この場合、Ｖb_x_aim1，Ｖb_y_aim1の極性は、それぞれの大きさが“０”になるまでは、一定の極性に保持する。
なお、↑Ｖb_aim1の向きをＹ軸方向に近づけていく場合には、↑Ｖb_aim1のＹ軸方向成分Ｖb_y_aim1の絶対値に対するＸ軸方向成分Ｖb_x_aim1の絶対値の比率｜Ｖb_x_aim1｜／｜Ｖb_y_aim1｜を“０”に近づけていくように逐次決定し、この比率｜Ｖb_x_aim1｜／｜Ｖb_y_aim1｜によって、↑Ｖb_aim1の向きを決定すればよい。
【０２５４】
また、前記基本構成及び変形例では、速度追従モードと制動モードとの間に速度ホールドモードを備えるようにしたが、この速度ホールドモードを省略するようにしてもよい。この場合には、図１９のステップＳ２４−４の処理を省略すると共に、ステップＳ２４−５の処理の代わりに、演算処理モードを制動モードに変更する処理を実行するようにすればい。そして、これ以外は、例えば前記基本構成例と同一でよい。このようにした場合には、速度減衰処理は、加速要求及び減速要求が発生しない状態での制動モードの処理（ステップＳ２３−１，２３−４の判断結果がいずれも否定的となる状態での図１５の処理）とこれに続くステップＳ２６〜２８の処理とにより実現されることとなる。
【０２５５】
また、前記基本構成及び変形例では、車両１に付加的に推進力を加えることに応じて要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimを増速させ、その後、速度減衰処理としての速度ホールドモード及び制動モードの処理を実行するようにした。ただし、例えば、乗員によるスイッチ操作等に応じて、車両１を加速させるように要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimを増速させ、その後、該スイッチ操作の解除などに応じて、速度ホールドモード及び制動モードの処理（速度減衰処理）の実行を開始するようにしてもよい。また、速度ホールドモード及び制動モードの処理を開始するための条件として、環境条件などを加味してもよい。
【０２５６】
また、前記基本構成及び変形例では、前記自立モードにおいては、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimを常に“０”に設定するようにしたが、乗員が搭乗していない車両１を必要に応じて作業者などが押して移動させるような場合には、搭乗モードの場合と同様の処理を実行することで、要求重心速度ベクトル↑Ｖb_aimを変化させるように↑Ｖb_aimを決定するようにしてもよい。
【０２５７】
［全方向移動車両操作システムの説明］
次に、本発明による全方向移動車両操作システムについて説明する。
【０２５８】
図２２は、本発明による全方向移動車両操作システムの上面図を示す。同図に示すように、本実施形態の全方向移動車両操作システムは、リモートコントローラなどの操作装置４００と、全方向移動車両５００（以下、「車両５００」と記載する。）とからなる。車両５００は、上述した基本構成の車両１、あるいは、車両１の変形例に、操作装置４００による制御を行なうための構成を付加した構成である。
【０２５９】
操作装置４００には、ジョイスティックや十字キーなど、車両５００を動かしたい移動方向（言い換えると目的位置）を指示するための操作部４０４が備えられている。この操作部４０４に対して操作者により与えられる操作量は、例えば、操作者の位置を示す操作体基準位置Ｓを原点とする座標系において表わされる目標位置Ｏによって表わすことができる。この目標位置Ｏは、操作体基準位置Ｓを原点とする極座標系において目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２［ｘ，ｙ］＝［ｒ＿ｄｅｓ×ｓｉｎ（θ＿ｄｅｓ），ｒ＿ｄｅｓ×ｃｏｓ（θ＿ｄｅｓ）］へ変換して表わすことができる。
なお、θ＿ｄｅｓは、操作装置４００の筐体の前方向を示す座標軸を０度（基準方向）とした方位角を表わす。また、ｒ＿ｄｅｓは、操作体基準位置Ｓから目標位置Ｏまでの距離を表わす。
また、操作体基準位置Ｓとは、全方向移動体５００が操作される際の基準位置を示す。この、操作体基準位置Ｓは、操作装置４００の操作部４０４を操作する操作者の位置であってもよく、操作装置４００の位置であってもよい。また、操作装置４００および操作者の両方を含む概念を、操作体という。
【０２６０】
車両５００には、操作装置筐体座標系における座標を検出する車両センサ５０１が備えられている。この車両センサ５０１としては、例えば、エスパアンテナ、超音波、赤外光センサなどのレーザー（光）、画像処理、ＧＰＳ（ Global Positioning System ）などを用いることができる。この車両センサ５０１は、操作装置４００に対する車両５００の位置、すなわち、操作体基準位置Ｓに対する車両５００の相対的な位置関係を、車両位置Ｃとして検出する。
この車両位置Ｃは、操作体基準位置Ｓを原点とする極座標系において車両５００が存在する位置を示す車両座標Ｐｏｓ２［ｘ，ｙ］＝［ｒ＿ａｃｔ×ｓｉｎ（θ＿ａｃｔ），ｒ＿ａｃｔ×ｃｏｓ（θ＿ａｃｔ）］に変換して表わすことができる。
なお、θ＿ａｃｔは、操作装置４００の筐体の前方向を示す座標軸を０度（基準方向）とした方位角を表わす。車両座標のｙ＝ｒ＿ａｃｔは、操作体基準位置Ｓから車両位置Ｃまでの距離ｒ＿ａｃｔを表わす。なお、この基準方向は、操作装置４００において予め決められている。
【０２６１】
このように、操作量は、車両センサ５０１によって検出された操作体基準位置Ｓと車両５００との相対的な位置関係を示す車両座標Ｐｏｓ２（θ＿ａｃｔ，ｒ＿ａｃｔ）に対して、操作体基準位置Ｓを原点とする同一極座標系における目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２で表わされる。
【０２６２】
次に、図２３を参照して、操作部４０４の一例について説明する。
操作部４０４は、図２３（ａ）に示す通り、例えば、ジョイスティック４０４１を備えるものであってもよく、図２３（ｂ）に示す通り、例えば、十字キー４０４２を備えるものであってもよい。
図２３（ａ）に示す通り、ジョイスティック４０４１は、操作者により与えられる操作量を入力する操作部であって、レバー部分４０４１ａと、遠ボタン４０４１ｂと、近ボタン４０４１ｃとを含む。このレバー部分４０４１ａは、３６０度方向に操作可能であって、操作者がこのレバー部分４０４１ａを操作することで、操作量として操作体基準位置Ｓに対する目標位置Ｏの方向を示す方位角θ＿ｄｅｓを指定することができる。また、操作者が遠ボタン４０４１ｂを押下することで、操作量として操作体基準位置Ｓに対する目標位置Ｏとの距離ｒ＿ｄｅｓを指定することができる。
なお、図示するＸ−Ｙ平面において、ジョイスティック４０４１のレバー部分４０４１ａが倒される向きが、操作体基準位置Ｓに対する目標位置Ｏの方向を示す方位角θ＿ｄｅｓを示す。
【０２６３】
また、操作部４０４は、図２３（ｂ）に示す通り、十字キー４０４２を備えるものであってもよい。
図２３（ｂ）に示す通り、十字キー４０４２は、前方向のボタン４０４２ａ、後方向のボタン４０４２ｂ、右方向のボタン４０４２ｃ、左方向のボタン４０４２ｄを備える。これらボタン４０４２ａ〜４０４２ｄが操作者によって押下されることによって、操作装置筐体座標系における目標位置Ｏを表わす操作量を検出する。
例えば、操作者が右方向のボタン４０４２ｃを押下することにより操作量として操作体基準位置Ｓに対して目標位置Ｏの＋方向の方位角θ＿ｄｅｓを指定し、左方向のボタン４０４２ｄを押下することにより操作量として操作体基準位置Ｓに対して目標位置Ｏの−方向の方位角θ＿ｄｅｓを指定することができる。また、操作者が前方向のボタン４０４２ａを押下することにより操作量として操作体基準位置Ｓから目的位置Ｏまでの距離ｒ＿ｄｅｓの増加を指定し、後方向のボタン４０４２ｂを押下することにより操作量として操作体基準位置Ｓから目的位置Ｏまでの距離ｒ＿ｄｅｓの減少を指定することができる。
なお、図示するＸ−Ｙ平面において、右方向のボタン４０４２ｃが１回押下されることにより、操作体基準位置Ｓに対する目標位置Ｏの方向を示す方位角θ＿ｄｅｓを、予め決められた角度（例えば５度）だけ基準方向よりも右側の向きとする。一方、図示するＸ−Ｙ平面において、左方向のボタン４０４２ｄが１回押下されることにより、操作体基準位置Ｓに対する目標位置Ｏの方向を示す方位角θ＿ｄｅｓを、予め決められた角度（例えば５度）だけ基準方向よりも左側の向きとする。
【０２６４】
図２４は、本実施形態による全方向移動車両操作システムの構成を示すブロック図である。以下、車両５００については、上述した基本構成の車両１、あるいは、車両１の変形例からの差分である追加構成を中心に説明する。
【０２６５】
同図に示すように、操作装置４００は、モード切替ボタン４０１、操作装置センサ部４０２、座標系変換部４０３、操作部４０４、送信データ変換部４０５、送信部４０６、受信部４５１、内部データ変換部４５２、及び、重心速度指令生成部４５３を備えて構成される。
モード切替ボタン４０１は、車両５００に指示すべきモードとして遠隔操作モード、あるいは、遠隔操作停止モードのいずれかを入力する。
操作装置センサ部４０２は、操作装置４００からみた車両５００の存在方向である車両位置Ｃ、つまり、操作体基準位置Ｓに対する車両５００の相対的な位置を検出する。操作装置センサ部４０２には任意のセンサを用いることができ、例えば、エスパアンテナ、超音波、赤外光センサなどのレーザー（光）、画像処理、ＧＰＳなどを用いることができる。
座標系変換部４０３は、操作装置センサ部４０２が用いる座標系を極座標系に変換し、車両位置Ｃとして、極座標系における車両座標Ｐｏｓ２を示す情報を出力する。
【０２６６】
受信部４５１は、無線あるいは有線によって、車両５００から送信されたデータを受信する。
内部データ変換部４５２は、受信部４５１が受信した車両５００からの受信データを操作装置４００において処理可能なデータ形式に変換する。
重心速度指令生成部４５３は、第１の実施形態における車両５００の重心速度指令生成部６０１と同様に方法により、重心速度指令値である前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcを算出する。この重心速度指令生成部４５３は、操作装置４００において前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcを算出するモードに設定されている場合に、操作装置センサ部４０２から出力される車両位置Ｃと、内部データ変換部４５２から出力される受信データと、操作部４０４から出力される操作量に基づき、前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcを算出して送信データ変換部４０５に出力する。
【０２６７】
操作部４０４は、上述の通り、例えば、ジョイスティック４０４１、あるいは十字キーボタン４０４２などによって操作者が入力した操作に応じた操作量を出力する。この操作部４０４は、入力する操作に応じた操作量を、極座標系における目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２に変換して、送信データ変換部４０５に出力する。
送信データ変換部４０５は、操作部４０４から入力する目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２を、車両５００が受信可能なデータ形式に変換して、送信部４０６に出力する。また、送信データ変換部４０５は、重心速度指令生成部４５３から入力する前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcを、車両５００が受信可能なデータ形式に変換して、送信部４０６に出力する。
送信部４０６は、車両５００へ無線あるいは有線によって、送信データ変換部４０５がデータ形式を変換したデータを車両５００に送信する。
【０２６８】
車両５００は、車両センサ部５０１、受信部５０２、内部データ変換部５０３、車両目標速度計算部５０４、車輪速度指令演算部５０５、車輪駆動部５０６、座標系変換部５５１、送信データ変換部５５２、及び、送信部５５３を備えて構成される。
車両センサ部５０１は、車両５００の姿勢、車輪速度、向き、位置などの車両５００の状態を検出するセンサであり、基本構成の車両１が備えるセンサ（傾斜センサ５２、荷重センサ５４と、角度センサとしてのロータリーエンコーダ５６Ｒ，５６Ｌ）に、操作装置４００に対する車両５００の車両位置Ｃを検出するセンサを加えたものである。
【０２６９】
受信部５０２は、無線あるいは有線によって、操作装置４００の送信部４０６から送信されたデータを受信する。
内部データ変換部５０３は、受信部５０２が受信した操作装置４００からの受信データを車両５００において処理可能なデータ形式に変換する。
車両目標速度計算部５０４は、車両センサ部５０１から入力する車両位置Ｃを、極座標系における車両座標Ｐｏｓ２に変換する。この車両目標速度計算部５０４は、この車両座標Ｐｏｓ２と、操作装置４００から受信した目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２との差分に基づき、車両５００が進行すべき目標位置Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２への移動方向及び移動速度を算出する。この車両目標速度計算部５０４は、例えば、以下の式１１により、目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２に基づいて、重心速度指令値となる前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rc（目標速度ベクトル）を算出する。
↑Ｖb_rc＝ｃ・（Ｐｏｓ２−Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２） ……式１１
【０２７０】
ここで、「・」は内積、Ｐｏｓ２は極座標系における車両位置Ｃ、Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２は極座標系における目標位置Ｏを表す。また、ｃは任意の係数である。式１１により、車両位置Ｃから目標位置Ｏへの移動方向を、同一の極座標系における座標を減算することによって、前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcを求めている。
【０２７１】
また、車両目標速度計算部５０４は、以下の式１２により、目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２に基づいて、重心速度指令値となる前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rc（目標速度ベクトル）を算出するものであってもよい。
↑Ｖb_rc＝ｃ・（Ｐｏｓ２−Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２）
ただし、Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２＝ｓｉｇｎ（θ＿ｄｅｓ）・ｒ＿ｄｅｓ・ｆ（ｓｔｅｐ） ……式１２
なお、ｓｉｇｎは角速度の符号（＋あるいは−）を、θ＿ｄｅｓは操作体基準位置Ｓを原点とし目標位置Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２の方向を示す方位角を、ｒ＿ｄｅｓは操作体基準位置Ｓから目標位置Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２までの距離を、ｆ（ｓｔｅｐ）は、操作し始めた時からの円軌道を生成する関数を、それぞれ示す。
【０２７２】
例えば、操作部４０４としてジョイスティック４０４１を利用する場合、レバー部分４０４１ａが倒される方向をθ＿ｄｅｓ、遠ボタン４０４１ｂや近ボタン４０４１ｃにより指定された距離をｒ＿ｄｅｓとする。
また、操作部４０４として十字キー４０４２を利用する場合、前方向のボタン４０４２ａや後方向のボタン４０４２ｂにより指定された距離をｒ＿ｄｅｓとする。また、右方向のボタン４０４２ｃが押下された場合、この押下された回数に応じた角速度を符号＋の値でｓｉｇｎとする。一方、左方向のボタン４０４２Ｄが押下された場合、この押下された回数に応じた角速度を符号−の値でｓｉｇｎとする。
【０２７３】
車輪速度指令演算部５０５は、車両目標速度計算部５０４によって算出された目標位置Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２への移動方向及び移動速度となるように車輪駆動部５０６への指令値を算出する。
車輪駆動部５０６は、車輪速度指令演算部５０５により算出された指令値に従って車輪（移動動作部５）を駆動する。
座標系変換部５５１は、車両センサ部５０１が用いる座標系が操作装置筐体座標系と異なる場合に、車両センサ部５０１が検出した車両位置Ｃを操作装置筐体座標系に変換する。なお、車両センサ部５０１が操作装置筐体座標系を用いる場合、変換を行う必要はない。
送信データ変換部５５２は、送信データを操作装置４００が受信可能なデータ形式に変換する。
送信部５５３は、操作装置４００へ無線あるいは有線によって、送信データ変換部５５２によってデータ形式が変換されたデータを送信する。
【０２７４】
図２５は、図１に示す車両目標速度計算部５０４が備える詳細な機能を示す図である。図２５において、図９に示す基本構成の車両１の制御ユニット５０が備える機能と同一の機能には同一の符号を付与し、詳細な説明を省略する。同図に示す車両目標速度計算部５０４が、図９に示す車両１の制御ユニット５０が備える機能と異なる点は、重心速度指令生成部６０１、加算演算部６０２が付加されている点である。
重心速度指令生成部６０１は、操作装置４００から受信した目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２と、車両センサ部５０１において検出した車両座標Ｐｏｓ２（θ＿ａｃｔ，ｒ＿ａｃｔ）との差分に基づき、車両座標系における重心速度指令値を決定する。加算演算部６０２は、要求重心速度生成部７４から出力された要求重心速度と、重心速度指令生成部６０１が生成した重心速度指令値を加算し、重心速度制限部７６へ出力する。
【０２７５】
なお、図２４に示す車輪速度指令演算部５０５は、図９、図２５に示すモータ指令演算部８２に相当し、図２４に示す車輪駆動部５０６は、車両１のアクチュエータ装置７に相当する。つまり、車両５００は、上述した基本構成の車両１、あるいは、車両１の変形例に対して、図２４に示す車両センサ部５０１内の操作装置存在方向を検出するセンサ、受信部５０２、内部データ変換部５０３、ならびに、車両目標速度計算部５０４内の重心速度指令生成部６０１及び加算演算部６０２を追加した構成である。
【０２７６】
図２６は、本実施形態による全方向移動車両操作システムの処理フローを示す図であり、図７のステップＳ９における動作を示す。
まず、遠隔操作停止モードにおいて、車両５００は、車両センサ部５０１の傾斜センサ５２、荷重センサ５４と、角度センサとしてのロータリーエンコーダ５６Ｒ，５６Ｌの検出値を車両目標速度計算部５０４に出力し、上述した基本構成の車両１あるいはその変形例と同様に動作している。
【０２７７】
ここで、操作者が操作装置４００のモード切替ボタン４０１を用いて遠隔操作モードを入力すると、送信部４０６は、送信データ変換部４０５の指示に従い、遠隔操作モードへのモード切替指示信号を車両５００に送信する。車両５００の内部データ変換部５０３が受信部５０２を介してモード切替指示信号を受信すると、車両目標速度計算部５０４は、操作装置４００からの操作指示信号を受信可能とする。
【０２７８】
そして、操作者が、操作部４０４により、操作量に応じた操作を与える。これにより、操作部４０４として、例えばジョイスティック４０４１のレバー部分４０４１ａが倒された方向、および、遠ボタン４０４１ｂあるいは近ボタン４０４１ｃにより指定された距離を示す操作量が操作部４０４に与えられる（ステップＳ１００５）。
操作部４０４は、操作量に応じた目標位置Ｏを極座標系における目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２に変換して送信データ変換部４０５に出力する（ステップＳ１０１０）。
この送信データ変換部４０５は、操作部４０４から入力する目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２のデータ形式を変換して、車両５００に送信する（ステップＳＴ１０１５）。
【０２７９】
車両５００の受信部５０２は、操作装置４００から目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２を受信する（ステップＳＴ１０２０）。
そして、車両センサ部５０１は、操作体基準位置Ｓに対する車両５００の位置（車両位置Ｃ）を検出し、この車両位置Ｃを、極座標系における車両座標Ｐｏｓ２に変換する（ステップＳ１０２５）。
【０２８０】
車両目標速度計算部５０４の重心速度指令生成部６０１は、上述の式１１により、目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２に基づいて、重心速度指令値となる前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rc（目標速度ベクトル）を算出する（ステップＳ１０３０）。これによって、操作装置４００の操作部４０４によって指示された目標位置Ｏの方向と、前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcの方向とが、絶対座標系において同じ方向となる。
【０２８１】
車両目標速度計算部５０４の加算演算部６０２は、ステップＳ１０３０において算出した前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcのＸ軸方向の成分とＹ軸方向の成分の組である前後左右目標速度Ｖb_xy_rcを、要求重心速度生成部７４から出力された要求重心速度Ｖb_xy_aimと加算し、重心速度制限部７６に出力する（ステップＳ１０３５）。重心速度制限部７６は、基本構成の車両１、あるいは、車両１の変形例において要求重心速度Ｖb_xy_aimを用いて行なった処理を、加算演算部６０２から出力された前後左右目標速度Ｖb_xy_rcが加算された要求重心速度Ｖb_xy_aimを代わりに用いて実行する。
【０２８２】
以降、車輪速度指令演算部５０５が、車両目標速度計算部５０４によって算出された目標速度に従って車輪を駆動するよう指示し、車輪駆動部５０６が、車輪速度指令演算部５０５からの指示に従って車輪を駆動する処理は、基本構成の車両１、あるいは、車両１の変形例と同様である（ステップＳ１０４０）。
【０２８３】
上記においては、操作部４０４による操作方向のみを操作量として前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcを算出していたが、操作部４０４により入力された速度指示をさらに操作量として用い、前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcの大きさを変えて速度を制御するようにしてもよい。
この速度指示は、ステップＳ１０１０において、操作部４０４から出力される。例えば、操作部４０４がジョイスティック４０４１であれば、ジョイスティック４０４１のレバー部分４０４１ａの倒れ角を速度指示とする。あるいは、操作部４０４として、低速、高速などの速度指示ボタンを含むものであってもよい。そして、ステップＳ１０３０において、車両５００の重心速度指令生成部６０１は、倒れ角や、速度指示ボタンにより入力された低速、高速などの速度指示に対応して決定される速度制御係数ｔを用い、操作装置４００による重心速度指令値である前後左右目標速度ベクトル↑Ｖb_rcを、以下の式１３により算出する。
【０２８４】
↑Ｖb_rc＝ｃ・（Ｐｏｓ２−Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２）・ｔ ……式１３
【０２８５】
なお、高速が指示されるほど速度制御係数ｔは大きくなる。例えば、ジョイスティック４０４１を用いる場合、倒れ角が大きくなるほど、連続的にまたは段階的に速度制御係数ｔの値を大きくするが、速度制御係数ｔの上限を設けてもよい。
【０２８６】
なお、操作装置４００の送信データ変換部４０５において、操作部４０４から入力された速度指示を速度制御係数ｔに変換し、この速度制御係数ｔを目標座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２と併せて車両５００に送信してもよく、操作装置４００から目標位置Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２と併せて速度指示を車両５００に送信し、車両５００の重心速度指令生成部６０１において、操作指示を速度制御係数ｔに変換してもよい。
【０２８７】
上述の通り、本発明によると、操作体基準位置Ｓを原点とする同一極座標系を用いて車両位置Ｃと目標位置Ｏを表わし、この車両位置Ｃの座標Ｐｏｓ２と目標位置Ｏの座標Ｐｏｓ＿ｄｅｓ２との差分を算出することにより、車両位置Ｃに存在する車両５００の移動方向を簡単に算出することができる。
これにより、操作体基準位置Ｓからみた移動方向に応じて、車両５００を移動させることができる。よって、車両５００がいずれの方向を向いている場合であっても、常に操作者から見て車両５００を動かしたい方向を指示すればよく、簡単な操作で車両５００を制御することができる。つまり、操作者は、より感覚的に車両５００の移動方向を指定することができる。
また、車両５００は、極座標系における目標位置Ｏまでの移動方向を、極座標系において算出するため、操作体基準位置Ｓを中心に回転するようにして移動することができる。これにより、操作者からみて、車両５００が自身の周りを回転するように移動させることができる。
【０２８８】
また、全方向移動車両５００が回転して、操作者に対する向きが変化した場合でも、全方向移動車両５００と操作装置４００のそれぞれにおいて得た他方の存在方向または存在位置から全方向移動車両の向きと操作装置の向きの相対関係を取得し、この取得した相対関係に従って操作装置４００による目標位置を同一の極座標系に変換して、全方向移動車両５００の移動方向及び速度を決定することができる。従って、操作者は全方向移動車両５００の向きを考慮した操作を行なう必要がないため、操作者は意図を反映させ、容易に操作装置４００により全方向移動車両５００を操作することができる。
【０２８９】
なお、本実施形態では、では、車両５００の基本構成及び変形例として図１及び図２に示した構造の車両１を例示したが、基本構成及び変形例で例示した車両に限られるものではない。
具体的には、車両１の移動動作部としての車輪体５は一体構造のものであるが、例えば、国際公開第０８／１３２７７９号パンフレット（以下、「文献Ａ」と記載する）の図１０に記載されているような構造のものであってもよい。すなわち、剛性を有する円環状の軸体に、複数のローラをその軸心が該軸体の接線方向に向くようにして回転自在に外挿し、これらの複数のローラを軸体に沿って円周方向に配列させることによって、車輪体を構成してもよい。
さらに移動動作部は、例えば、国際公開第０８／１３２７７８号パンフレット（以下、「文献Ｂ」と記載する）の図３に記載されているようなクローラ状の構造のものであってもよい。
あるいは、例えば、文献Ｂの図５、文献Ａの図７、もしくは特許文献１の図１に記載されているように、移動動作部を球体により構成し、この球体を、アクチュエータ装置（例えば前記車輪体５を有するアクチュエータ装置）によりＸ軸周り方向及びＹ軸周り方向に回転駆動するように車両を構成してもよい。
【０２９０】
また、本基本構成及び変形例では、乗員の搭乗部としてシート３を備えた車両１を例示したが、例えば文献Ａの図８に見られるように、乗員が両足を載せるステップと、そのステップ上で起立した乗員が把持する部分とを基体に組付けた構造の車両であってもよい。
このように、文献Ａ、Ｂ、特許文献１等に見られる如き、各種の構造の全方向移動車両に適用することが可能である。
【０２９１】
さらには、本発明の実施形態における車両５００は、床面上を全方向に移動可能な移動動作部を複数（例えば、左右方向に２つ、あるいは、前後方向に２つ、あるいは、３つ以上）備えていてもよい。この場合、例えば、移動動作部を３つ以上備えた場合には、基体が傾動しないようにして、該基体の傾斜角度の制御を省略してもよい。
【符号の説明】
【０２９２】
１…全方向移動車両、３…シート、５…移動動作部（移動部）、７…アクチュエータ装置（移動部）、９…基体、５０…制御ユニット、４００…操作装置、４０１…モード切替ボタン、４０２…操作装置センサ部（検出部）、４０３…座標系変換部、４０４…操作部（操作量生成部）、４０５…送信データ変換部、４０６…送信部（操作量送信部）、４５０…操作装置、４５１…受信部、４５２…内部データ変換部、４５３…重心速度指令生成部（目標移動速度ベクトル生成部）、５００、５５０…全方向移動車両（全方向移動体）、５０１…車両センサ部（検出部、センサ部）、５０２…受信部（操作量受取部）、５０３…内部データ変換部、５０４…車両目標速度計算部（移動制御部）、５０５…車輪速度指令演算部（移動制御部）、５０６…車輪駆動部（移動制御部）、５５１…座標系変換部、５５２…送信データ変換部、５５３…送信部、５５４…車両目標速度計算部（移動制御部）、６０１…重心速度指令生成部（目標移動速度ベクトル生成部）、６０２…加算演算部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
全方向移動体と、前記全方向移動体と通信して前記全方向移動体を操作する操作装置とからなる全方向移動体操作システムであって、
前記操作装置は、
前記全方向移動体が備える基体の移動に関する操作量を出力する操作量生成部と、
前記操作量生成部が出力した前記操作量を送信する操作量送信部とを備え、
前記全方向移動体は、
基体と、
前記基体に接続され、前記基体を走行面上の全方向に駆動可能とする移動部と、
前記操作量送信部が送信した前記操作量を受信する操作量受信部と、
前記操作量受信部が受信した前記操作量を用いて前記移動部を制御する移動制御部とを備え、
前記全方向移動体操作システムは、
前記全方向移動体を操作する基準位置を示す操作体基準位置と前記全方向移動体との相対的な位置関係を検出する検出部をさらに備え、
前記操作量は、前記検出部が検出した前記相対的な位置関係に対して、前記操作体基準位置を原点とする座標系において表わされる目標位置までの移動を示すことを特徴とする全方向移動体操作システム。
【請求項２】
前記操作量は、前記操作体基準位置を原点とする極座標系において、前記目標位置を表わすことを特徴とする請求項１に記載の全方向移動体操作システム。
【請求項３】
前記検出部は、前記操作体基準位置を原点とする極座標系において前記全方向移動体の存在する位置を、前記相対的な位置関係として検出することを特徴とする請求項２に記載の全方向移動体操作システム。
【請求項４】
全方向移動体と、前記全方向移動体と通信して前記全方向移動体を操作する操作装置とからなる全方向移動体操作システムであって、
前記操作装置は、
前記全方向移動体が備える基体の移動に関する操作量として、前記全方向移動体を操作する基準位置を示す操作体基準位置と前記全方向移動体との距離を操作するための第１操作量と、前記操作体基準位置からみた前記全方向移動体の方向を操作するための第２操作量とを出力する操作量生成部と、
前記操作量生成部が出力した前記第１操作量および前記第２操作量を送信する操作量送信部とを備え、
前記全方向移動体は、
基体と、
前記基体に接続され、前記基体を走行面上の全方向に駆動可能とする移動部と、
前記操作量送信部が送信した前記第１操作量および前記第２操作量を受信する操作量受信部と、
前記第１操作量に基づき前記操作体基準位置と前記全方向移動体との距離を変更し、前記第２操作量に基づき前記操作体基準位置を中心として前記全方向移動体を回転させるように前記移動部を制御する移動制御部とを備え、
前記全方向移動体操作システムは、
前記操作体基準位置と前記全方向移動体との相対的な位置関係を検出する検出部をさらに備え、
前記操作量は、前記検出部が検出した前記相対的な位置関係に対して、前記操作体基準位置を原点とする座標系において表わされる目標位置までの移動を示すことを特徴とする全方向移動体操作システム。
【請求項５】
全方向移動体と、前記全方向移動体と通信して前記全方向移動体を操作する操作装置とからなる全方向移動体操作システムにおいて前記全方向移動体を操作する全方向移動体操作方法であって、
前記操作装置が、
前記全方向移動体が備える基体の移動に関する操作量を出力し、
前記操作量を前記全方向移動体に送信し、
前記全方向移動体が、
前記操作量を前記操作装置から受信し、
前記全方向移動体を操作する基準位置を示す操作体基準位置と前記全方向移動体との相対的な位置関係を検出し、
検出した前記相対的な位置関係に対して、前記操作体基準位置を原点とする座標系において表わされる目標位置までの移動を示す前記操作量に基づき、前記基体を走行面上の全方向に駆動制御する
ことを特徴とする全方向移動体操作方法。

【図１】