JPH04201793A - 不安定車両の走行制御装置 - Google Patents

不安定車両の走行制御装置

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JPH04201793A
JPH04201793A JP2336422A JP33642290A JPH04201793A JP H04201793 A JPH04201793 A JP H04201793A JP 2336422 A JP2336422 A JP 2336422A JP 33642290 A JP33642290 A JP 33642290A JP H04201793 A JPH04201793 A JP H04201793A
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Nobuaki Ozawa
小澤　信明
Shoei Abe
昇栄 阿部
Mitsuaki Hirakawa
三昭 平川
Yasunori Arai
荒井　康典
Toru Takenaka
透 竹中
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高比良　嘉一
Toru Kamoshita
徹 鴨志田
Hiroshi Gomi
洋 五味
Takahiro Tsuruga
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は不安定車両の走行制御装置に関し、より具体的
には一輪車類似の構造を備えた転倒し易い不安定車両に
動力手段を設けると共に操縦性を付与し、安定して走行
する様にした不安定車両の走行制御装置に関する。
（従来の技術及び発明が解決しようとする課題スポーツ
用の一輪車は良く知られている。これは周知の如くペダ
ルを備えた１個の車輪とその上方に設けられたシートと
からなり、使用者はペダルに足を掛けつつ着座し、自重
でバランスを取りながら前後進して倒れない様に走行す
る。斯る一輪車はスポーツ用乃至は遊戯用のものである
ため、操縦者の技能に依るところが大きく、実用的なも
のではない０本明細書ではこの様な姿勢不安定で転倒し
易い車両を「不安定車両Ｊと称するが、斯る不安定車両
は、しかしながら、接地面積が小さいことから小廻りが
きき、動力手段を設けて操縦性を付与すれば、狭隘な個
所、例えば洞窟内で作業する場合等に便宜である。
従って、本発明の目的は斯る不安定車両において操縦性
を付与することによって上記した狭隘な場所での作業等
に適する様にした不安定車両の走行制御装置を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために本発明は例えば請求項１
項において、少なくとも点接触を含み、一直線上に接地
点を有する断面円形の回転体とその上方に配置される座
席とからなり、該回転体の回転軸線の上方に重心位置を
備えてなる不安定車両の走行を制御する装置であって、
前記回転軸線と重心位置とを結ぶ線の重力方向に対する
傾斜角度及び／又は傾斜角速度を検出する検出手段、前
記回転体に接続され、それを駆動する駆動手段及び前記
検出値を減少させるべく該駆動手段の制ｍ値を決定する
制御ｌｌ値決定手段を備える如く構成した。
（作用） 回転体の回転軸線の上方に座席を配置すると共に、その
傾斜角度及び／又は傾斜角速度を検出し、それを減少さ
せる様に回転体を駆動することから、例えば運転者が所
望の方向に体重移動させることによって、その方向に車
両を走行させることができる。また接地点を少なくした
ことから接地面積を低減させることができて小廻りがき
き、狭隘な個所であっても容易に走行することができる
。
（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。第
１図は本発明に係る不安定車両を示す説明図であり、図
示の如く１個の球体１０とその上に設置されたフレーム
１２とからなる。球体１０は断面真円状を呈し、適宜な
素材から構成する。球体１０の内部は中空でも良く、中
実でも良い。
フレーム１２は角材１４を適宜組み合わせてなり、第３
図に良く示す如く平面正方形の炬燵類似の構造を備え、
その中央から下方にボスト１６が突設され、そこに断面
略し字状の部材１８が３個添設される。Ｌ字状部材１８
の大略平坦な基部の下方にはそれぞれキャスタ２０が取
着されており、よってフレーム１２は球体ｌＯ上に３点
支持されつつ転勤自在に載置される。またフレーム１２
の隅部から４個のピラー２２が下方に突設され、その先
端に取着された４個のローラ２４で球体１０を挟持して
フレーム１２を球体１０上に支持する。即ち、第４図に
示す如く、４本のピラー２２のうちの２本２２ａ、２２
ｂにはその内部にＤＣサーボモータ２６ａ、２６ｂが収
納されており、その出力はハーモニック減速機（商品名
）等の適宜な減速手段によって倍力された後、ベルト２
８を介して下方に位置する被動スプロケット３０に送ら
れ、更にローラ２４ａ、２４ｂに伝達される。ローラ２
４ａ、２４ｂは残余の２個２４Ｃ９２４ｄも含めて第４
図に良く示す如く円盤状を呈し、その摺動面を球体１０
の表面に当接する様に配置される。即ち、モータ回転力
で駆動されるローラの回転力が球体１０に伝達されて球
体１０を回転させ、よって図示の車両を走行させる様に
構成される。また、ここで４個のローラ２４ａ、２４ｂ
、２４ｃ、２４ｄは２個づつ対となってＸ。
Ｘ方向に対向配置されており、前記したＤＣサーボモー
タ２６ａ、２６ｂを収納するピラー２２ａ、２２ｂは、
Ｘ方向とローラの中のいずれかとＸ方向のそれの中のい
ずれかとを備えるものとするまたフレーム１２の上方に
はステム３２が突設され、その先端にハンドルパー３４
が取着されると共に、ピラー３６も突設され、その先端
に運転者着座用のシート３８が取着される。更に、フレ
ーム１２の適宜位置にはボックス４０が設けられ、その
内部にはｘ−ｚ平面内の２軸に対する傾きとその角速度
、同様にｙ−ｚ平面内の２軸に対する傾きとその角速度
を検出する傾斜センサ４２と、その出力を入力する制御
ユニット４４とが収納される。また制御ユニット４４に
はジョイスティック４６が接続される。
第５図は制御ユニット４４の詳細を示すブロック図であ
り、図示の如く、マイクロ・コンピュータ４８を備える
。マイクロ・コンピュータ４８には前記した傾斜センサ
４２とジョイスティック４６の出力がＡ／Ｄ変換回路５
０ａ〜５０ｈを介して入力される。実施例に係る不安定
車両は後述の如く運転者が身体をある方向に倒すことに
よって発生するフレーム１２の傾斜角度のｘ、ｙ成分と
傾斜角速度のｘ、ｙ成分とを分離して検出し、傾斜を元
に戻そうとする制御操作量によってその方向に走行する
ものであるが、ここでジョイスティック４６を設けるの
は、一つにはそのオフセット調整のためであり、二つに
は運転者の体重移動の他に、このジョイスティック４６
を介しての操縦も可能とするためである。このジョイス
ティック４６と傾斜センサ４２からの入力はｘ、Ｘ方向
別に入力される。ジョイスティック入力について言えば
、符号ＡはＸ方向の指令傾斜角度を、符号ＢはＸ方向の
指令傾斜角度を、符号ＣはＸ方向の指令速度を、符号り
はＸ方向の指令速度を示す。
またセンサ検出値について言えば、ＥはＸ方向の検出傾
斜角度を、ＦはＸ方向の検出傾斜角速度を、ＧはＸ方向
の検出傾斜角度を、ＨはＸ方向の検出傾斜角速度を示す
、即ち、ジョイスティックを介して擬制的な傾斜信号を
生成することによっても指令することができる様にした
。
マイクロ・コンピュータ４８はこれらの入力に基づき、
後述の如く、駆動制御値を算出しく符号１．Ｊ）、Ｄ／
Ａ変換回路５２ａ、５２ｂを介してサーボアンプ５４ａ
、５４ｂに送出し、前記したＤＣサーボモータ２６ａ、
２６ｂを駆動する、尚、第１図乃至第４図に示さなかっ
たが、モータ変位量はロータリエンコーダ５６ａ、５６
ｂを通じて検出され、検出値がカウンタ５８ａ、５８ｂ
に送出され、そのカウンタ値がマイクロ・コンピュータ
４８に入力されてモータ変位量（符号に、Ｍ）と変位速
度（符号り、Ｎ）がフィードバックされてサーボ系が構
成される。尚、マイクロ・コンピュータ４８にはゲイン
調節用の演算定数設定器６０と傾斜センサ出力チエツク
用の傾斜表示器６２も接続される。
次いで、第６図を参照して本制御ユニットの動作を説明
する。
第６図はそのメイン・ルーチンを示すフロー・チャート
である。先ずＳｌにおいてユニット各部をイニシャライ
ズした後、Ｓ２において前記した演算定数設定器（ディ
ンプスイッチ）６０を介して適宜設定されたゲインＫｌ
、に２．に３を読み込み、Ｓ３でタイマ割り込み許可を
与え、Ｓ４において前記した傾斜表示器６２に検出傾斜
角度を表示させる。
第７図は今述べたタイマ割り込みで１００μｓ毎に起動
されるタイマルーチンを示すサブルーチン・フロー・チ
ャートである。先ずＳＩＯにおし、）てエンコーダカウ
ンタ値ＣＮＴｘ、　ＣＮＴｙを読み込み、Ｓ１２におい
て前回検出したカウンタ値との差、ΔＣＮＴｘ、　Δｃ
ｓｒｙを求め、Ｓ１４において検出した傾斜角度θＸ、
θｙ、傾斜角速度θＸ、θｙ、要求速度人力Ｖ　ｘｃｏ
ｔａ、　　Ｖ　ｙｃｏｔｎ、傾斜指令人力θｘｃｏｍ、
　　θｙｃｏ＊のＡ／Ｄ変換値を読み込み、Ｓ１６にお
いてモータトルク指令値を以下の如く算出する。
Ｔｘｃｏｍ＝に１　（θｘｃｏｎ＋−θｘ）、に２　　
・／７ｘ＋　Ｋ３　　（Ｖｘｃｏｍ−ΔＣＮＴＸ　）Ｔ
ｙｘｏｍ＝に１　　（θｙｃｏＩｌ−θｙ）−に２　　
・θｙ十に３　　（Ｖ　ｙｃ、ｏｎ＋−ΔＣＮＴｙ　）
最後にＳ１８において算出した指令値をＤ／Ａ変換回路
５２ａ、５２ｂから出力し、以、上のルーチンを前記時
刻毎に繰り返す。
本実施例は上記の如く構成したので、運転者が身体を倒
す方向に倒す速度に比例した速度で走行することができ
、前後左右を含むあらゆる方向に任意に車両を走行させ
ることができる。また接地点も１点であることから小廻
りがきき、洞窟内等の狭隘な個所での作業等に好適であ
る。尚、実施例に係る構造の場合、対向するローラの回
転軸線を結ぶ線が接地面と平行に配置されることから、
車両が位置する場所での旋回、所謂その場旋回は不可能
であるが、適宜な手段を追加して所望により前記した線
と接地面との平行関係を破る様に構成する子とにより可
能である。即ち、１点での接地と言っても現実には若干
の面積をもって接地しているため、その間にモーメント
を発生させることが不可能ではないからである。尚、こ
のその場旋回は運転者の熟練により座席を所定の方向に
傾斜させつつ、身体を異なる方向に倒すことによっても
可能である。
尚、実施例では球体で構成したが、丸太材等の円筒状部
材を用いて線接触する様にしても良い第８図以下は本発
明の第２の実施例を示す説明図である。第２実施例にお
いては球体ではな（，２個の車輪を連結する車軸上に着
座用のシートを固定して不安定車両を構成した。第８図
はそれを示す正面図であり、第９図はそ室側面図である
昇下説明すると、第２実施例に係る不安定車両の下部に
は２個のＤＣサーボモータ７０ａ、７０ｂ（３００ｗ）
が配置され、その出力はハーモニック減速機（第８図と
第９図には図示せず）を介して車軸７２ａ、７２ｂに伝
達され、それに接続された車輪７４ａ、７４ｂを独立に
回転させる。ＤＣサーボモータ７０ａ、７０ｂの上方に
はハツチリフ　６　（７８ｖ）が配置されると共に、そ
の上方には制御ユニット７８が配置される。制御ユニッ
ト７８の上方には大略罪状のフレーム８０が取着され、
その内部にはシート８２力（設置される。またＤＣサー
ボモータ７０　ａ’、　　７’ＯｂＯ間には回転軸線に
接近して傾斜センサ８４が配置されると共に、シート前
方の適宜位置にはジョイスティック８６が配置され、そ
れらの出力′は制御ユニット７８に送出される。またシ
ート８２の後方には、サーボアンプ８８ａ、８８ｂが配
置される。
第１０図は制御ユニットの詳細を示すブロック図である
。ジョイスティック８６により入力された指令値Ｖ１１
Ｖ２及び傾斜センサ８４により検出された傾斜角度θ及
び傾斜角速度ωは、Ａ／Ｄ変換回路９０を介してマイク
ロ・コンピュータ９２に入力される。それらの入力値に
基づき、マイクロ・コンピュータ９２は後述の如く制御
指令値を算出する。算出値はＤ／Ａ変換回路９４で電流
指令値１’ＣＯＨに変換され、サーボアンプ８８ａ。
８８ｂを介してＤＣサーボモータ７０ａ、７０ｂに送出
され、ハーモニック減速機９６　ａ、’９６　ｂを介し
て倍力された回転力が車輪７４ａ、？４ｂを駆動する。
尚、図示はしなかったが、モータ変位量はロータリエン
コーダによって検出され、出力パルスのカウンタ値がマ
イクロ・コンピュータ９２にフィードバンクされてサー
ボ系が構成されることは言うまでもない。
次いで、第１１図を参照して本制御装置の動作を説゛明
する。先−ず５１００で運転者から出される前後進の速
度、ステアリングの方向に対応する信号を検出する。次
いで５１０２にお′いて傾斜角度θ、傾斜角速度ωから
制御対象の状態を検出し、５１０４以降において制御値
を算出するが、ここで第１２図のブロック線図を参照し
て本制御を概括すると、本制御においてはファジィ推論
を行って制御値を一旦算出した後、比例制御を用いてそ
れを補正する様にした。即ち、同図に示す如く、適宜な
ゲインｋｐｌを乗じたジョイスティック８６の操作量ｖ
ｌ　　（前後進指令）と検出傾斜角度θとの差分に適宜
な第２のゲインｋｐ２を乗じた値と、検出傾斜角速度ω
に適宜な第３のゲインｋｐ３を乗じた値とがファジィ推
論部に入力され、直立静止状態を保つに必要な、乃至は
加減速量も含めた前後進するに必要な推論値が決定され
る。決定された推論値には次いで第４、第５のゲインｋ
ｐ４゜ｋｐ５が乗じられ、左右の車輪について電流指令
値Ｉｃ、Ｍ　ＲＩＧＨＴ、　Ｉｃ、Ｍ　ＬＥＦＴが決定
される。ここでジョイスティック操作量ｖ１と加減速量
との関係は、比例ゲインｋｐｌで調整する。他方、旋回
指令については前記した電流指令値を適宜設定した第６
の比例ゲインｋｐ６を乗じたジョイスティック８６の第
２の操作量ｖ２で加減し、左右の車輪に速度差を与えて
旋回する。尚、ジョイスティック操作量ｖ２と旋回半径
との関係は、ゲインｋｐ６で調整する。
再び第１１図フロー・チャートに戻ると、５１０４〜５
１０８がファジィ推論ステップに該当するが、先ず５１
０４で入力の適合度を判定し、５１０６で前件部と後件
部の適合度を判定してミニ・マックス演算を行い、３１
０８でファジィ出力を合成する。この点について第１３
図以下を参照して説明すると、同図は本制御で使用する
ファジィプロダクションルールを示しており、図示の如
く２５個のルールからなる。入力変数は前記の如く傾斜
角度θと傾斜角速度ωの２個とからなり、出力変数は電
流指令値Ｉ　ＣＯＭとなる。ルールの一例を挙げると、
ｉｆ　　θ＝　ＰＳ　　ＡＮＤ　ω＝　ＮＬ、　ｔｈｅ
ｎＩＣＯＭ　＝ＮＳ　　（もし傾斜角度が正方向に小さ
くて傾斜角速度が負方向に大きいならば、電流指令値は
負で小さい）。２５個のルールは制御対象を転倒させな
いためのルールと、運転者から指示された方向に指示さ
れた速度で走行するためのルールとの２種がある。第１
４図はそれらのメンバーシップ関数を示す。これらのメ
ンバーシップ関数の設定に際しては種々の組み合わせに
ついて実験を行い、制御結果の良好なものを採用した。
その結果、入力変数により各ファジィラベルのメンバー
シップ関数はＺＲに見られる様に必ずしも同一ではない
。
このファジィ推論について実例を挙げて説明すると、い
ま傾斜角度θが−０，５〔度〕、傾斜角速度ωが０．２
〔度／秒］とすると、ルールテーブルから関係するファ
ジィラベルは傾斜角度θがＮＳ、ＺＲとなり、傾斜角速
度ωがＺＲ，ＰＳとなる。それについて定義域上の該当
する位置から上方に垂線を上げて交錯位置を求めると、
θ（ＮＳ）　＝　０．７１、θ（ＺＲ）　−０，２９と
なり、傾斜角速度ωについても図示の如くとなる。それ
らについて同図下部に示す如くミニ・マックス演算を行
うと、第１５図に示す様な合成波形が得られ、適宜な手
法、例えば図示の重心法を用いると推論結果が、電流値
Ｉｃ、Ｎ　−−０，２４［ｍＡ）と求められる。
再び第１１図フロー・チャートに戻ると、次いで５１１
０でファジィ推論値に非線型の比例ゲインを乗じて補正
する。即ち、本例の特徴的な点の一つはファジィ推論を
徹底して最適な制御値を求めることの煩雑さを避け、フ
ァジィ推論に比例制御を加味することにより、簡易に最
適な制御値を求めることができる様にした点にある。設
計に際して実際のシステムでの実験や大型コンピュータ
を用いてのシミニレ−シランを通じてルールやメンバー
シップ関数を種々調整して最適値を求めることは長時間
を要するが、斯く構成したことにより、より簡易に最適
な制御系を設計することができた。具体的には第１６図
下部に示す如（、ファジィ推論値に第４と第５の比例ゲ
インを乗じて電流指令値を補正する様にした。而して、
−Ｃの車両の制御の場合であっても安定性と走行性と言
う相反する特性の最適な妥協点を求める必要があるが、
不安定車両の場合には同図上部に示す様に両者の相反性
が一層顕著となる。従って、比例ゲインの設定に際して
も第１７図に示す様に線型な特性を与えるときは必ずし
も両者を完全に満足させることができない。そこでゲイ
ンに非線型な特性を与えるものとし、ｋｐ４は第１８図
に示す如き、ｋｐ５は第１９図に示す如き特性を与え、
なおかつ適宜可変とした。
次いで、５１１２で運転者から出されたステアリング指
令に従い、左右の車輪の回転数に差を与える様に補正す
る。即ち、先に第１２図で述べた様にジョイスティック
人力ｖ２にゲインｋｐ６を乗じて旋回指令値を決定する
。最後にＳｌ　１４でサーボアンプ８８ａ、８８ｂに出
力を指令して再び５１００にループする。
本実施例の場合、上記の如く構成したので、ジョイステ
ィックを操作することにより（乃至は運転者の体重移動
により）車両を前後の所望の方向に進退させることがで
き、狭隘な個所においても容易に走行することができる
。また第１実施例に示した不安定車両と異なり、２点接
地であることからモーメントを生じさせることができ、
その場旋回を行うことができる。但し、構造上から左右
方向に移動することはできない。
また第２実施例においては傾斜センサ８４を車軸７２ａ
、７２ｂの近傍に配置したことから、横加速度を受けて
もその影響を受けることが少ない、即ち、傾斜センサは
横加速度を受けたとき、横加速度と重力のベクトルの合
成ベクトルを重力方向と誤認することがあるが、斯く回
転中心に近く配置することによって発生する横加速度の
量を低減することができる。
第２０図以下は本発明の第３実施例を示すフロー・チャ
ートであり、この第３実施例においてはファジィ推論入
力パラメータを増加した点が第２実施例と異なる。以下
相違する点に焦点をおいて説明すると、５２００で入力
値を検出した後、３２０２で速度偏差Ｖ、角度偏差φも
含めたパラメータから制御対象の状態を検出し、５２０
４〜５２０８でファジィ推論を行い、３２１０で非線形
補正を行い、５２１２でステアリング補正を行って５２
１４で出力値を最終決定する。ファジィ推論自体は第２
実施例のそれと異ならないので、第３実施例で用いるル
ールテーブルを第２１図と第２２図に示して説明に代え
る。
本実施例の場合、ファジィ推論用の入力パラメータを増
加していることから、制御値をより運転者のフィーリン
グにマ・ンチする様に決定することができる。
第２３図は本発明の第４実施例を示しており、第２、第
３実施例で用いた二輪車の構造を変えたものである。即
ち、図示の例の場合には車輪１００ａ、１００ｂをフレ
ーム１０２で連結し、そのフレームにＤＣサーボモータ
１０４ａ、１０４ｂを固定して車輪を駆動する欅にした
。フレーム１０２にはステム１０６を介してハンドルパ
ー１０８が取着される。またフレーム１０２上の適宜位
置にはボックス１１０が設けられ、その内部には傾斜セ
ンサと制御ユニット（共に図示せず）が収納される。尚
、ハンドルパー１０８のグリップにはスイッチ１１２ａ
、ｂが設けられ、例えば５１１２ａをオンすることによ
りＤＣサーボモータ１０４ａが停止して右旋回する様に
構成される。
残余の構造及びその動作は第２実施例と類似するので、
その説明は省略する。
尚、上記において第１実施例の場合にはＰＤ制御手法を
用いて、第２、第３実施例の場合はファジィ制御を用い
て制御値を決定したが、これに限られるものではなく、
第１実施例でファジィ制御を用いても良く、逆に第２、
第３実施例でＰＤ制御手法、更にはＰｉｌ１ｍ手法、Ｐ
ＩＤ制御手法を用いても良い、また第２、第３実施例で
用いたファジィ制御においてメンバーシップ関数を固定
値としだが、学習して可変にする樟に構成しても良い。
また第２乃至第４実施例において２輪を用いたが、それ
に限るものではなく、３輪以上を並列に配置しても良い
。
（発明の効果） 請求項１項記載の不安定車両の走行制御装置は、少なく
とも点接触を含み、一直線上に接地点を有する断面円形
の回転体とその上方に配置される座席とからなり、該回
転体の回転軸線の上方に重心位置を備えてなる不安定車
両の走行を制御する装置であって、前記回転軸線と重心
位置とを結ぶ線の重力方向に対する傾斜角度及び／又は
傾斜角速度を検出する検出手段、前記回転体に接続され
、それを駆動する駆動手段及び前記検出値を減少させる
べく該駆動手段の駆動制御値を決定する制御値決定手段
を備える如く構成したので、運転者が車両を所望の方向
に傾斜させることによってその方向に走行させることが
でき、接地面積も少なくて小廻りがきき、よって狭隘な
個所でも支障なく走行することができる。
請求項２項記載の不安定車両の走行制御装置は、１点で
接地する球体とその上方に配置される座席とからなり、
該球体の中心点の上方に重心位置を備えてなる不安定車
両の走行を制御する装置であって、前記中心点と重心位
置とを結ぶ線の重力方向に対する傾斜角度及び／又は傾
斜角速度を検出する検出手段、前記座席に固定されると
共に、前記球体を駆動する駆動手段及び／又は前記検出
値を減少させるべく前記駆動手段の制御値を決定する制
御値決定手段とを備える如く構成したので、運転者の身
体を傾斜させる方向に球体を駆動し、よって車両を前後
左右を含むあらゆる方向に任意に走行させることができ
る。また接地点が１点であることから、狭隘な通路であ
っても容易に走行することができる。
請求項３項記載の不安定車両の走行制御装置は、進行方
向に平行する同一の直線上の位置を除く位置に配される
少なくとも２個の車輪とそれを連結する車軸上に固定さ
れる座席とからなり、該車軸の回転軸線の上方に重心位
置を備えてなる不安定車両の走行を制御する装置であっ
て、前記回転軸線と重心位置とを結ぶ線の、車軸に直交
する方向における重力方向に対する傾斜角度及び／又は
傾斜角速度を検出する検出手段、前記車輪に固定され、
それを駆動する駆動手段及び前記検出値を減少させるべ
く該駆動手段の制御値を決定する′制御値決定手段を備
える如く構成したので、車両を前後の所望の方向に傾斜
させることによってその方向に走行することができる。
また２個の車輪で接地するのみであることから小廻りが
きき、狭隘な個所であっても困難なく走行することがで
きる。
請求項４項記載の不安定車両の走行制御装置は、少なく
とも点接触を含み、一直線上に接地点を有する断面円形
の回転体とその上方に配置される座席とからなり、該回
転体の回転軸線の上方に重心位置を備えてなる不安定車
両の走行を制御する装置であって、前記回転軸線と重心
位置とを結ぶ線の重力方向に対する傾斜角度と傾斜角速
度とを検出する検出手段、前記回転体に接続され、それ
を駆動する駆動手段、前記検出値についてファジィ集合
のメンバーシップ関数を予め設定するメンバーシップ関
数設定手段、前記検出値と設定されたメンバーシップ関
数とからファジィ推論を行って前記駆動手段の制御値を
決定する制御値決定手段を備える如く構成したので、車
両を所望の方向に傾斜させることによってその方向に車
両を駆動させることができると共に、その駆動制御値を
ファジ′イ藩論を通じｔ決定することから、人間の情報
処理能力に類似する形で制御値を求めることができ、運
転者のフィーリングに良くマツチした運転感覚で走行さ
せることができる。□　゛請求項５項記載の不安定車両
の走行制御装置は、前記制御値決定手段はファジィ推論
を行って得られた制御値を比例定数を用いて補正す４様
に構成したので、制御系の設計に際して実際のシステム
乃至は大型コン上２ユータでの長ミュレーションを繰り
返して調整に長時間をかける必要がなく、最適な制御値
をより簡易に決定することができる。
請求項６項記載の不安定車両の走行制御装置は、前記比
例定数が非線型な特性を有する如く構成したので、ファ
ジィ推論で得られた制御値の補正を一層的確に行うこと
ができる。
請求項７項記載の不安定車両の走行制御装置は、前記検
出手段を前記回転軸線の近傍に配置する如く構成したの
で、横加速度による悪影響を低減させることができ、よ
り精度良く傾斜角度及び傾斜角速度を検出することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る不安定車両を全体的に示す側面図
、第２図はその正面図、第３図はその中のロニラの配置
構成を示す説明図、第４図は該ローラの駆動機構の詳細
を示す第１図に示す車両の要部拡大図、第５図はその制
御ユニットの詳細を示す説明ブロック図、第６図はその
動作を示すフロー・チャート、第７図はタイマルーチン
を示すサブルーチン・フロー・チャート、第８図は本発
明の第２実施例に係る不安定車両を示す正面図、第９図
はその側面図、第１０図はその制御ユニットの詳細を示
す説明ブロック図、第１１図はその動作を示すフロー・
チャート、第１２図はその動作を説明するブロック線図
、第１３図はその動作の中で使用され名ファジィ推論の
ファジィプロダクションルールを示す説明図、第１４図
は入力変数のメンバーシップ関数及びそれを用いたミニ
・マックス演算を示す説明図、第１５図はファジィ出力
の合成を示す説明図、第１６図はファジィ推論値の補正
を示す第１２図の要部説明図、第１７図乃至第１９ｒｊ
！Ｊは補正比例定数の特性を示す説明図、第２０図は本
発明の第３実施例を示すフロー・チャート、第２１図及
び第２２図はそこで使用されるファジィプロダクション
ルールを示す説明図並びに第２３図は本発明に係る第４
の実施例を示す不安定車両の説明斜視図である。　　　
ｌＯ・・・球体、１２．’８０．１０２−　＝　−７ｖ
−ム、１４・・・角材、１６・・・ポスト、１８・・・
Ｌ字状部材、２ｏ・・・キャスタ、２２（ａ、ｂ）、３
６＝ピラー、２４　　（ａ、＝　ｂ、　’ｃ、ｄ）・−
・ローラ、２６　（ａ、ｂ）、７０　　（ａ、ｂ’）、
’１０４　（ａ、ｂ）　　・−・ＤＣサーボモータ、２
８・・・ベルト、３０・・・被動スプロケット、３２．
１０’６・・・ステム、３４，１０８・・・バンドルバ
ー、３８．８２・・・シート、−４０，１１０・・・ボ
ックス、４２’、８４・・・傾斜センサ、４４．７８・
・・制御ユニット、４６．８６・・・ジョイステイク、
４８．９２・・・マイクロ・コンピュータ、５０　’（
ａ−ｈ）、　　９０・・・Ａ／Ｄ変換回路、６０・・・
演算定数設定器、６２・・・傾斜表示器、５２　（ａ、
’ｂ）。 ８６・・・Ｄ／Ａ変換回路、５４　（ａ、−ｂ）’　、
　　８Ｂ　（ａ、ｂ）”　−・サーボアンプ、５６　（
ａ、　　ｂ）・・・ロータリエンコーダ、５８（ａ、’
ｂ）　　・・・カウンタ、７２　’（ａ、’　　ｂ）、
１００　（ａ、’　　ｂ）・・・車輪、７２（ａ、ｂ）
　　・・・車軸、７６・・・バッテリ、９６（ａ、’ｂ
）　　・・・ハーモニック減速機、１−１２　（ａ、’
　ｂ）　　・・・スイッチ第１図 ２４ｂ　　　　　　　　　　２４ａ 第６図　　　　　　第７図 第８図　　　　　第９図 第１１図 制御周期２ｍｓ 第１２図 制御構成 第１３図 惰　　くＯ會−倒閣　　くＯ會き 第２０図 第２１図 ＩＩＩ度偏差Φ 第２２図 八濱Ｏ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも点接触を含み、一直線上に接地点を有
    する断面円形の回転体とその上方に配置される座席とか
    らなり、該回転体の回転軸線の上方に重心位置を備えて
    なる不安定車両の走行を制御する装置であって、 ａ、前記回転軸線と重心位置とを結ぶ線の重力方向に対
    する傾斜角度及び／又は傾斜角速度を検出する検出手段
    、 ｂ、前記回転体に接続され、それを駆動する駆動手段、 及び ｃ、前記検出値を減少させるべく該駆動手段の制御値を
    決定する制御値決定手段、 を備えたことを特徴とする不安定車両の走行制御装置。
  2. （２）１点で接地する球体とその上方に配置される座席
    とからなり、該球体の中心点の上方に重心位置を備えて
    なる不安定車両の走行を制御する装置であって、 ａ、前記中心点と重心位置とを結ぶ線の重力方向に対す
    る傾斜角度及び／又は傾斜角速度を検出する検出手段、 ｂ、前記座席に固定されると共に、前記球体を駆動する
    駆動手段、 及び ｃ、前記検出値を減少させるべく前記駆動手段の制御値
    を決定する制御値決定手段、 を備えたことを特徴とする不安定車両の走行制御装置。
  3. （３）進行方向に平行する同一の直線上の位置を除く位
    置に配される少なくとも２個の車輪とそれを連結する車
    軸上に固定される座席とからなり、該車輪の回転軸線の
    上方に重心位置を備えてなる不安定車両の走行を制御す
    る装置であって、 ａ、前記回転軸線と重心位置とを結ぶ線の、車軸に直交
    する方向における重力方向に対する傾斜角度及び／又は
    傾斜角速度を検出する検出手段、 ｂ、前記車輪に固定され、それを駆動する駆動手段、 及び ｃ、前記検出値を減少させるべく該駆動手段の制御値を
    決定する制御値決定手段、 を備えたことを特徴とする不安定車両の走行制御装置。
  4. （４）少なくとも点接触を含み、一直線上に接地点を有
    する断面円形の回転体とその上方に配置される座席とか
    らなり、該回転体の回転軸線の上方に重心位置を備えて
    なる不安定車両の走行を制御する装置であって、 ａ、前記回転軸線と重心位置とを結ぶ線の重力方向に対
    する傾斜角度と傾斜角速度とを検出する検出手段、 ｂ、前記回転体に接続され、それを駆動する駆動手段、 ｃ、前記検出値についてファジィ集合のメンバーシップ
    関数を予め設定する設定手段、 及び ｄ、前記検出値と設定されたメンバーシップ関数とから
    ファジィ推論を行って前記駆動手段の制御値を決定する
    制御値決定手段、 を備えたことを特徴とする不安定車両の走行制御装置。
  5. （５）前記制御値決定手段は、ファジィ推論を行って得
    られた制御値を比例定数を用いて補正することを特徴と
    する請求項４項記載の不安定車両の走行制御装置。
  6. （６）前記比例定数が非線型な特性を有することを特徴
    とする請求項５項記載の不安定車両の走行制御装置。
  7. （７）前記検出手段を前記回転軸線の近傍に配置するこ
    とを特徴とする請求項１項乃至６項のいずれかに記載の
    不安定車両の走行制御装置。
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