專利名稱：自走車、以及自走車的控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自走車，尤其涉及具有左右一對車輪的自走車。
背景技術(shù)：
專利文獻1中公開了同軸兩輪車，其具有配置在同軸上的左右一對的車輪。該同軸兩輪車包括車身、設(shè)置在車身上的左右一對的車輪、驅(qū)動左右一對的車輪的馬達、向馬達分配動作指令的控制計算機、以及檢測車身的前后方向的傾斜度的角度檢測單元。控制計算機能夠輸入通過角度檢測單元檢測出的車身傾斜度并計算將車身傾斜度維持在預定角所需的馬達輸出轉(zhuǎn)矩。然后，控制計算機根據(jù)計算的馬達輸出轉(zhuǎn)矩向馬達分配動作指令。由此，該同軸兩輪車能夠以只使左右一對的車輪接地的倒立姿勢行駛。0003專利文獻1 日本專利文獻特開昭63-305082號公報。

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻1的同軸兩輪車中，將通過角度檢測單元檢測出的車身傾斜度代入預先設(shè)定了的控制輸入計算式中，由此計算馬達的輸出轉(zhuǎn)矩。因此，一旦同軸兩輪車負載擾動轉(zhuǎn)矩(從外部施加而來的未預期的轉(zhuǎn)矩)，則無法正確計算馬達的輸出轉(zhuǎn)矩。例如，在同軸兩輪車在斜面上行駛的情況下，在上行斜面時和下行斜面時之間，速度大不相同。而且，例如，當只有一個車輪行駛在斜面上時，同軸兩輪車無法直線行駛，而幾乎完全失去平衡。本發(fā)明是解決上述問題。本發(fā)明提供以下技術(shù)在具有左右一對的車輪的自走車中，在負載有擾動轉(zhuǎn)矩的情況下也能夠繼續(xù)正確地行駛的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的自走車包括車身；左右一對的車輪，設(shè)置在車身上；第一馬達，驅(qū)動左右一對的車輪的一者；第二馬達，驅(qū)動左右一對的車輪的另一者；第一電流調(diào)節(jié)部，輸入通電給第一馬達的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)通電給第一馬達的馬達電流；第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部，輸入被輸入到第一電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值和第一馬達的實際動作量，并計算負載在第一馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩；第一指令值修正部，根據(jù)由第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算的擾動轉(zhuǎn)矩修正被輸入到第一電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值；第二電流調(diào)節(jié)部，輸入通電給第二馬達的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)通電給第二馬達的馬達電流；第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部，輸入被輸入到第二電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值和第二馬達的實際動作量， 并計算負載在第二馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩；以及第二指令值修正部，根據(jù)由第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算的擾動轉(zhuǎn)矩修正被輸入到第二電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值。在該自走車中，根據(jù)負載在第一馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩決定驅(qū)動一者的車輪的第一馬達的輸出轉(zhuǎn)矩，根據(jù)負載在第二馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩決定驅(qū)動另一者的車輪的第二馬達的輸出轉(zhuǎn)矩。由此，在擾動轉(zhuǎn)矩各種各樣地負載在各車輪上的情況下，也能夠正確驅(qū)動各車輪。 例如，在只有一者的車輪行駛在上行斜面的情況下，也能夠通過使驅(qū)動一者的車輪的第一馬達的輸出轉(zhuǎn)矩更大，繼續(xù)直線行駛。
優(yōu)選的是，上述的自走車還包括傾斜度傳感器，檢測車身的傾斜度及其時間變化率的至少一者；以及行駛控制部，至少輸入傾斜度傳感器的輸出信號，并輸出對第一馬達和第二馬達的馬達電流的指令值；能夠以只使所述左右一對的車輪接地的倒立姿勢行駛。在只有使左右一對的車輪接地的倒立姿勢下，能夠更正確地估計負載在各車輪上的擾動轉(zhuǎn)矩。由此，能夠以只有使左右一對的車輪接地的倒立姿勢行駛，能夠抗擾動轉(zhuǎn)矩而更繼續(xù)正確地行駛。優(yōu)選的是，在上述的自走車中，第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部和第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部的至少一者是最小階觀測器。由此，可簡化構(gòu)成第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部和第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部。本發(fā)明的技術(shù)可實現(xiàn)控制裝置，該控制裝置自走車的動作進行控制，所述自走車包括車身；左右一對的車輪，設(shè)置在車身上；第一馬達，驅(qū)動左右一對的車輪的一者；以及第二馬達，驅(qū)動左右一對的車輪的另一者。所述控制裝置包括第一電流調(diào)節(jié)部，輸入通電給第一馬達的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)通電給第一馬達的馬達電流；第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部，輸入被輸入到第一電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值和第一馬達的實際動作量，并計算負載在第一馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩；第一指令值修正部，根據(jù)由第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算的擾動轉(zhuǎn)矩修正被輸入到第一電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值；第二電流調(diào)節(jié)部，輸入通電給第二馬達的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)通電給第二馬達的馬達電流；第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部， 輸入被輸入到第二電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值和第二馬達的實際動作量，并計算負載在第二馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩；以及第二指令值修正部，根據(jù)由第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算的擾動轉(zhuǎn)矩修正被輸入到第二電流調(diào)節(jié)部的馬達電流的指令值。根據(jù)該控制裝置，在擾動轉(zhuǎn)矩負載在自走車上的情況下，也能夠使自走車繼續(xù)正確地行駛。本發(fā)明的技術(shù)另外可實現(xiàn)控制方法，該控制方法對自走車的動作進行控制，所述自走車包括車身；左右一對的車輪，設(shè)置在車身上；第一馬達，驅(qū)動左右一對的車輪的一者；以及第二馬達，驅(qū)動左右一對的車輪的另一者。所述控制方法包括第一電流調(diào)節(jié)步驟，輸入通電給第一馬達的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)通電給第一馬達的馬達電流；第一擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟，輸入在第一電流調(diào)節(jié)步驟中輸入了的馬達電流的指令值和第一馬達的實際動作量，并計算負載在第一馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩；第一指令值修正步驟，根據(jù)在第一擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟中計算了的擾動轉(zhuǎn)矩修正在第一電流調(diào)節(jié)步驟中輸入的馬達電流的指令值；第二電流調(diào)節(jié)步驟，輸入通電給第二馬達的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)通電給第二馬達的馬達電流；第二擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟，輸入在第二電流調(diào)節(jié)步驟中輸入了的馬達電流的指令值和第二馬達的實際動作量，并計算負載在第二馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩；以及第二指令值修正步驟，根據(jù)在第二擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟中計算了的擾動轉(zhuǎn)矩修正在第二電流調(diào)節(jié)步驟中輸入的馬達電流的指令值。根據(jù)該控制方法，在擾動轉(zhuǎn)矩負載在自走車上的情況下，也能夠使自走車繼續(xù)正確地行駛。根據(jù)本發(fā)明，例如可實現(xiàn)能夠在未預期的不平整道路上穩(wěn)定穿過的自走車。本發(fā)明的同軸兩輪車能夠穿過現(xiàn)有同軸兩輪車無法行駛的不平整道路，從而能夠大量地擴大其活動范圍。


圖1是示意性地示出自走車結(jié)構(gòu)的主視圖；圖2是示意性地示出自走車結(jié)構(gòu)的右視圖；圖3是示出自走車的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖；圖4是示出擾動觀測器的輸入輸出關(guān)系的框線圖；圖5是示出從穩(wěn)定姿勢向倒立姿勢轉(zhuǎn)換時的、初始姿勢的自走車的圖；圖6是示出倒立姿勢的自走車的圖。
具體實施例方式首先，列舉實施例的主要特征。(特征一)自走車包括從動輪。從動輪位于左右一對的車輪前后或后方。(特征二)自走車包括臂，可擺動地連結(jié)于車身，并且設(shè)置有左右一對的車輪；以及臂驅(qū)動機構(gòu)，使臂相對于車身擺動。臂驅(qū)動機構(gòu)能夠通過使臂擺動來改變車身與左右一對的車輪的相對位置。自走車通過改變車身與左右一對的車輪的相對位置，在只有左右一對的車輪接地的倒立姿勢和從動輪也接地的穩(wěn)定姿勢之間改變姿勢。(特征三)自走車包括坐席，可擺動地連結(jié)于車身；以及坐席驅(qū)動機構(gòu)，使坐席相對于車身擺動。自走車能夠通過改變車身與坐席的相對位置，改變包含搭乘者的自走車整體的重心位置。參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。圖1、圖2是示意性地示出實施例的自走車10 結(jié)構(gòu)的圖。圖1是示出自走車10結(jié)構(gòu)的主視圖，圖2是示出自走車10結(jié)構(gòu)的右視圖。圖 1示出自走車10的前面，圖2示出自走車10的左側(cè)面。如圖1、圖2所示，自走車10包括車身18 ；臂24，經(jīng)由軸22連結(jié)于車身18 ；右車輪30a和左車輪30b，由臂24支撐；右車輪馬達122，以及驅(qū)動右車輪30a ；左車輪馬達142， 驅(qū)動左車輪30b。右車輪30a和左車輪30b被設(shè)置在彼此相對的位置，其車軸實質(zhì)上位于同一直線上。在車身18上設(shè)置有臂驅(qū)動機構(gòu)20。臂驅(qū)動機構(gòu)20包括臂馬達182 (在圖3中示出)，并使臂24繞軸22擺動。臂驅(qū)動機構(gòu)20通過使臂24擺動來改變右車輪30a、左車輪30b與車身18的相對位置。自走車10包括右從動輪34a和左從動輪34b。右從動輪34a和左從動輪34b在比右車輪30a和左車輪30b靠向前方的位置配置于彼此相對的位置。右從動輪34a和左從動輪34b是被動地該其車軸(即，旋轉(zhuǎn)方向)的自由輪。兩個從動輪34a、34b不是必須的構(gòu)成，也可以只在左右方向的大致中心處設(shè)置一個從動輪。另外，自走車10可進行以只使車輪30a、30b接地的倒立姿勢行駛的倒立行駛和以也使從動輪接地的穩(wěn)定姿勢行駛的穩(wěn)定行駛這兩者，如果不需要穩(wěn)定姿勢下的行駛則一定不必設(shè)置從動輪，對此在后面詳述。自走車10包括用于供搭乘者2搭乘的坐席12。坐席12經(jīng)由軸14連結(jié)于車身18， 并設(shè)置成相對于車身18可擺動。在車身18上設(shè)置有坐席驅(qū)動機構(gòu)16。坐席驅(qū)動機構(gòu)16 包括坐席馬達162 (圖3中示出)，并使坐席12繞軸14擺動。坐席驅(qū)動機構(gòu)16通過使坐席 12擺動來改變坐席12和車身18的相對位置。
自走車10包括操作部40，由搭乘者2操作該操作部40 ；控制裝置100，根據(jù)對操作部40施加的操作而控制自走車10的動作；以及陀螺傳感器38，用于測定車身18的前后方向的傾斜度的時間變化率(傾斜角速度)。操作部40、控制裝置100、以及陀螺傳感器38 設(shè)置在車身18上。操作部40包括操作桿和開關(guān)。搭乘者2通過操作操作桿、開關(guān)等，能夠進行自走車10的速度或朝向的調(diào)整、倒立行駛和穩(wěn)定行駛之間的切換等?？刂蒲b置100是使用計算機裝置和各種控制軟件而構(gòu)成。圖3是示出自走車10的電氣結(jié)構(gòu)。圖3示出的機構(gòu)的一部分是通過控制裝置100 的硬件和軟件而構(gòu)建的。如圖3所示，自走車10包括右車輪控制部120，控制右車輪30a 的動作；左車輪控制部140，控制左車輪30b的動作；坐席控制部160，控制坐席12的動作； 以及臂控制部180，控制臂24的動作。另外，自走車10包括車輛目標位置生成部102，生成自走車10的目標位置Pt (X， y)；坐席目標位置生成部104，生成坐席12的目標位置(角度)θ ts;以及臂目標位置生成部106，生成臂104的目標位置(角度)Θ、。車輛目標位置生成部102、坐席目標位置生成部104、以及臂目標位置生成部106根據(jù)施加給操作部40的操作分別生成目標位置Pt (X，
1)、θts、以及 θ tA。另外，自走車10包括行駛控制器110。行駛控制器110從右車輪控制部120輸入右車輪馬達122的實際旋轉(zhuǎn)角θ aK、從左車輪控制部140輸入左車輪馬達142的實際旋轉(zhuǎn)角θ α、輸入陀螺傳感器38的輸出信號Sj、從車輛目標位置生成部102輸入自走車10的目標位置Pt(x，y)。然后，行駛控制器110根據(jù)這些輸入值0aE, θ aL、Sj、Pt (x，y)計算給右車輪馬達122通電的馬達電流的指令值Ick和給左車輪馬達142通電的馬達電流的指令值Ic^行駛控制器110將計算的這些指令值Ick、指令值Iq分別輸出給右車輪控制部120 和左車輪控制部140。行駛控制器110當計算馬達電流的指令值IcK、Icl時根據(jù)陀螺傳感器38的輸出信號Sj計算車身18的前后方向的傾斜度及其時間變化率這兩者。如之前所提及的那樣，自走車10能夠進行以只使左右的車輪30a、30b接地的倒立姿勢行駛的倒立行駛，并且能夠進行以也使從動輪34a、34b接地的穩(wěn)定姿勢行駛的穩(wěn)定行駛。當從操作部40指示了倒立行駛時，行駛控制器110根據(jù)從車輛目標位置生成部102輸入的自走車10的目標位置Pt (X，y)和陀螺傳感器38的輸出信號Sj計算前述的馬達電流的指令值IcK、Iq以自走車10不會跌倒而繼續(xù)行駛。結(jié)果，控制將自走車10 (包含搭乘者
2)對右車輪30a和左車輪30b接地點的慣性力添加進去的重心位置。具體地說如下控制 結(jié)果來說，使得將自走車10 (包含搭乘者2)對右車輪30a和左車輪30b接地點的慣性力考慮進去的重心位置位于連接右車輪30a和左車輪30b接地點的直線的大致鉛垂上方。因而， 自走車10在向前方加速(或向后方減速)的期間前傾行駛，并在向前方減速(或向后方加速)的期間后傾行駛。另一方面，當從操作部40指示了穩(wěn)定行駛時，行駛控制器110主要根據(jù)從車輛目標位置生成部102輸入的自走車10的目標位置Pt (X，y)計算前述的馬達電流的指令值IcK、Iclo此時，不必考慮將自走車10 (包含搭乘者2)對右車輪30a和左車輪 30b接地點的慣性力添加進去的重心位置的相對位置。右車輪控制部120包括右車輪馬達122，驅(qū)動右車輪30a ；右車輪編碼器124，用于檢測右車輪馬達122的實際旋轉(zhuǎn)角θ aK ；以及右車輪馬達放大器126，調(diào)節(jié)通電給右車輪馬達122的馬達電流IaK。右車輪馬達放大器126輸入右車輪編碼器124的輸出信號SeK， 并計算右車輪馬達122的實際旋轉(zhuǎn)角θ%。計算的右車輪馬達122的實際旋轉(zhuǎn)角θ aK輸入給行駛控制器110和后述的右車輪擾動觀測器128。右車輪控制部120包括右車輪擾動觀測器128，估計負載在右車輪馬達122上的擾動轉(zhuǎn)矩TdK ；以及右車輪指令值修正部130，根據(jù)由右車輪擾動觀測器128估計的擾動轉(zhuǎn)矩TdK修正從行駛控制器110輸入的馬達電流的指令值IcK。由右車輪指令值修正部130修正的修正后的修正指令值ImK輸入給右車輪馬達放大器126。右車輪馬達放大器126將通電給右車輪馬達122的馬達電流IaK調(diào)節(jié)為所輸入的修正指令值ImK。結(jié)果，馬達電流在右車輪馬達122中流動，以補償負載在右車輪馬達122上的擾動轉(zhuǎn)矩TdK。這里所說的擾動轉(zhuǎn)矩TdK是未預期就被施加的轉(zhuǎn)矩。例如，當在所行駛的路面上存在預期不到的傾斜或高低差、或者自走車10發(fā)生預期不到的故障(例如爆胎)時，右車輪馬達122被施加擾動轉(zhuǎn)矩。如圖3所示，左車輪控制部140也具有與右車輪控制部120相同的結(jié)構(gòu)。S卩，左車輪控制部140包括左車輪馬達142，驅(qū)動左車輪30b ；左車輪編碼器144，用于檢測左車輪馬達142的實際旋轉(zhuǎn)角θ a ；以及左車輪馬達放大器146，調(diào)節(jié)通電給左車輪馬達142的馬達電流Ια。左車輪馬達放大器146輸入左車輪編碼器144的輸出信號SeL,并計算左車輪馬達142的實際旋轉(zhuǎn)角θ 。計算的左車輪馬達142的實際旋轉(zhuǎn)角θ α輸入給行駛控制器110和后述的左車輪擾動觀測器148。左車輪控制部140包括左車輪擾動觀測器148，估計負載在左車輪馬達142上的擾動轉(zhuǎn)矩；以及左車輪指令值修正部150，根據(jù)由左車輪擾動觀測器148估計的擾動轉(zhuǎn)矩修正從行駛控制器110輸入的馬達電流的指令值Ic^由左車輪指令值修正部150修正的修正后的修正指令值In^輸入給左車輪馬達放大器146。左車輪馬達放大器146將通電給左車輪馬達142的馬達電流Ia調(diào)節(jié)為所輸入的修正指令值h。結(jié)果，馬達電流在左車輪馬達142中流動，以補償負載在左車輪馬達142上的擾動轉(zhuǎn)矩Τ<。參照圖4來說明右車輪擾動觀測器128和左車輪擾動觀測器148。右車輪擾動觀測器128和左車輪擾動觀測器148具有相同的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)表示在圖4所示的框線圖中。圖中的A的范圍表示涉及控制對象即馬達122、142的系統(tǒng)，圖中的B的范圍表示涉及擾動觀測器128、148的結(jié)構(gòu)。擾動觀測器128、148輸入實際輸入到馬達放大器126的馬達電流的修正指令值Im 和馬達122、142的實際旋轉(zhuǎn)角θ a，并輸出負載在馬達122、142上的擾動轉(zhuǎn)矩Td的估計值 [Td]。在圖中，省略了腳注R、L，將修正指令值^或返簡記為Im，將實際旋轉(zhuǎn)角或 θ aL簡記為θ a,將擾動轉(zhuǎn)矩TdK或簡記為Td，將擾動轉(zhuǎn)矩的估計值[TdJ或[TdJ簡記為[Td]。在圖4中，Kt表示轉(zhuǎn)矩常數(shù)，J表示馬達122、142的慣性，s表示拉普拉斯算子， ω2/(82+2ζ ω8+ω2)表示低通濾波器。如圖4所示，擾動觀測器128、148是所謂的最小階觀測器。擾動觀測器128、148的構(gòu)成可以根據(jù)公知的構(gòu)成法來設(shè)計。如圖4所示，擾動觀測器128、148根據(jù)輸入到馬達放大器126、146中的馬達電流的修正指令值Im計算馬達122、142的輸出轉(zhuǎn)矩，并且根據(jù)馬達122、142的實際旋轉(zhuǎn)角θ a 計算馬達122、142的輸出轉(zhuǎn)矩，根據(jù)兩者的偏差估計負載在馬達122、142上的擾動轉(zhuǎn)矩Td。如圖3所示，坐席控制部160包括坐席馬達162，使坐席12擺動；坐席編碼器164，用于檢測坐席馬達162的實際旋轉(zhuǎn)角θ as ；坐席馬達放大器166，調(diào)節(jié)通電給坐席馬達 162的馬達電流1 ；以及坐席位置控制器170。坐席馬達放大器166輸入坐席編碼器164 的輸出信號Ses,并計算坐席馬達162的實際旋轉(zhuǎn)角θ aso計算的坐席馬達162的實際旋轉(zhuǎn)角θ 輸入給坐席位置控制器170。坐席位置控制器170從坐席目標位置生成部104輸入坐席12的目標位置(角度)θ ts，并且從坐席馬達放大器166輸入坐席馬達162的實際旋轉(zhuǎn)角9 ，根據(jù)這些輸入值0ts、θ 計算通電給坐席馬達162的馬達電流的指令值Ics。 由坐席位置控制器170計算的指令值Ics輸入給坐席馬達放大器166。坐席馬達放大器166 將通電給坐席馬達162的馬達電流1 調(diào)節(jié)為所輸入的指令值Ics。結(jié)果，馬達電流在坐席馬達162中流動，以使坐席12的實際位置(角度)成為其目標位置(角度)ets。臂控制部180包括臂馬達182，使臂M擺動；臂編碼器184，用于檢測臂馬達182 的實際旋轉(zhuǎn)角θ aA ；臂馬達放大器186，調(diào)節(jié)通電給臂馬達182的馬達電流1 ；以及臂位置控制器190。臂馬達放大器186輸入臂編碼器184的輸出信號kA，并計算臂馬達182的實際旋轉(zhuǎn)角θ^。計算的臂馬達182的實際旋轉(zhuǎn)角θ ^輸入給臂位置控制器190。臂位置控制器190從臂目標位置生成部106輸入臂M的目標位置(角度)θ tA,并且從臂馬達放大器186輸入臂馬達182的實際旋轉(zhuǎn)角θ ^，根據(jù)這些輸入值θ、、θ ^計算通電給臂馬達 182的馬達電流的指令值IcA。由臂位置控制器190計算的指令值Ica輸入給臂馬達放大器 186。臂馬達放大器186將通電給臂馬達182的馬達電流1 調(diào)節(jié)為所輸入的指令值IcA。 結(jié)果，馬達電流在臂馬達182中流動，以使臂M的實際位置(角度)成為其目標位置(角度” V根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，自走車10通過遵照由搭乘者2對操作部40施加的操作而分別控制左右的車輪30a、30b的旋轉(zhuǎn)量，能夠響應搭乘者2的打算而進行前進、后退、方向轉(zhuǎn)換。 另外，自走車10可進行以只使左右的車輪30a、30b接地的倒立姿勢行駛的倒立行駛和以也使從動輪34a、34b接地的穩(wěn)定姿勢行駛的穩(wěn)定行駛這兩者。參照圖5、圖6來說明自走車10從穩(wěn)定姿勢向倒立姿勢切換的切換動作。通常， 搭乘者2的乘降是在穩(wěn)定姿勢下進行。搭乘者2乘上自走車10之后通過操作部40進行向倒立姿勢切換的切換指示，這樣自走車10向圖5所示的初始姿勢轉(zhuǎn)移。圖5所示的初始姿勢是將搭乘者2的重心Mh和自走車10的重心Mm合成了的合成重心Mt位于連接左右的車輪30a、30b的接地點的直線的鉛垂上方的姿勢。此時的、將坐席12的軸14作為中心的旋轉(zhuǎn)角θ S1和將臂M的軸22作為中心的θ A1由坐席目標位置生成部104和臂目標位置生成部106分別決定。這里，圖中的直線H表示水平面。搭乘者2的體重等預先告知在坐席目標位置生成部104、臂目標位置生成部106中。其次，自走車10在將合成重點Mt維持在連接左右的車輪30a、30b的接地點的直線的鉛垂上方的同時使坐席12和臂M同步擺動。由此，自走車10向圖6所示的倒立姿勢轉(zhuǎn)移。圖6所示的倒立姿勢是合成重心Mt位于連接左右的車輪30a、30b的接地點的直線的鉛垂上方且左右的從動輪34a、34b懸浮在空中的姿勢。關(guān)于從圖5所示的穩(wěn)定姿勢向圖 6所示的倒立姿勢轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移期間內(nèi)的、坐席12的旋轉(zhuǎn)角es和臂對的旋轉(zhuǎn)角ΘΑ，也由坐席目標位置生成部104和臂目標位置生成部106分別決定。在該從穩(wěn)定姿勢向倒立姿勢轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移期間，行駛控制器110的控制方式切換成用于倒立姿勢。由此，自走車10根據(jù)需要進行前進和后退，防止在從穩(wěn)定姿勢向倒立姿勢轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移期間跌倒。
當自走車10在行駛時，在左右的車輪30a、30b上分別負載有各種擾動轉(zhuǎn)矩。此時， 自走車10能夠?qū)⒇撦d在各車輪30a、30b上的擾動轉(zhuǎn)矩在各車輪30a、30b上獨立補償。例如，在只有右車輪30a行駛于斜坡、高低差面的情況下，能夠只將右車輪30a通過更大的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動?；蛘撸谟臆囕?0a爆胎的情況下，也能夠只將右車輪30a通過更大的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動。 由此，自走車10不會突然失去平衡或跌倒，而能夠繼續(xù)行駛。尤其，在倒立行駛時，能夠在現(xiàn)有技術(shù)無法行駛的不平整道路上不會跌倒而順利行駛。以上，詳細說明了本發(fā)明的具體例，但這些只不過是例示，并不限定權(quán)利要求書。 權(quán)利要求書中記載的技術(shù)包含對以上例示的具體例進行各種變形、變更的方案。例如，為了測定車身的前后方向的傾斜度及其時間變化率，在本實施例中使用陀螺傳感器。但是，關(guān)于車身的前后方向的傾斜度及其時間變化率，只要通過傳感器檢測其中的一者，可通過對其傳感器的輸出信號進行時間微分或時間積分而計算另一者的值。由此， 在本實施例的自走車中，也可以替代陀螺傳感器，使用檢測車身的前后方向的傾斜度的角度傳感器。在此情況下，控制控制器可根據(jù)角度傳感器的輸出信號計算車身的前后方向的傾斜度及其時間變化率。本說明書或附圖中說明的技術(shù)要素是單獨或通過各種組合發(fā)揮技術(shù)上有用性的， 并不限于提出申請時的權(quán)利要求項記載的組合。本說明書或附圖中例示的技術(shù)是同時完成多個目的，完成其中一個目的的自身就是具有技術(shù)上有用性的。
權(quán)利要求
1.一種自走車，包括 車身；左右一對車輪，被設(shè)置在車身上； 第一馬達，驅(qū)動左右一對車輪中的一者； 第二馬達，驅(qū)動左右一對車輪中的另一者；第一電流調(diào)節(jié)部，被輸入給第一馬達通電的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)給第一馬達通電的馬達電流；第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部，被輸入向第一電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值和第一馬達的實際動作量，并計算第一馬達所負載的擾動轉(zhuǎn)矩；第一指令值修正部，根據(jù)由第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算出的擾動轉(zhuǎn)矩來修正向第一電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值；第二電流調(diào)節(jié)部，被輸入給第二馬達通電的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)給第二馬達通電的馬達電流；第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部，被輸入向第二電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值和第二馬達的實際動作量，并計算第二馬達所負載的擾動轉(zhuǎn)矩；以及第二指令值修正部，根據(jù)由第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算出的擾動轉(zhuǎn)矩來修正向第二電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值。
2.如權(quán)利要求1所述的自走車，還包括傾斜度傳感器，檢測車身的傾斜度及其時間變化率中的至少一者；以及行駛控制部，被至少輸入傾斜度傳感器的輸出信號，并輸出對第一馬達和第二馬達的馬達電流的指令值；所述自走車能夠以只使所述左右一對車輪接地的倒立姿勢行駛。
3.如權(quán)利要求1所述的自走車，其中，第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部和第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部中的至少一者是最小階觀測器。
4.一種控制裝置，對自走車的動作進行控制，所述自走車包括車身；左右一對車輪， 被設(shè)置在車身上；第一馬達，驅(qū)動左右一對車輪中的一者；以及第二馬達，驅(qū)動左右一對車輪中的另一者；所述控制裝置包括第一電流調(diào)節(jié)部，被輸入給第一馬達通電的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)給第一馬達通電的馬達電流；第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部，被輸入向第一電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值和第一馬達的實際動作量，并計算第一馬達所負載的擾動轉(zhuǎn)矩；第一指令值修正部，根據(jù)由第一擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算出的擾動轉(zhuǎn)矩來修正向第一電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值；第二電流調(diào)節(jié)部，被輸入給第二馬達通電的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)給第二馬達通電的馬達電流；第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部，被輸入向第二電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值和第二馬達的實際動作量，并計算第二馬達所負載的擾動轉(zhuǎn)矩；以及第二指令值修正部，根據(jù)由第二擾動轉(zhuǎn)矩計算部計算出的擾動轉(zhuǎn)矩來修正向第二電流調(diào)節(jié)部輸入的馬達電流的指令值。
5. 一種控制方法，對自走車的動作進行控制，所述自走車包括車身；左右一對車輪， 被設(shè)置在車身上；第一馬達，驅(qū)動左右一對車輪中的一者；以及第二馬達，驅(qū)動左右一對車輪中的另一者；所述控制方法包括第一電流調(diào)節(jié)步驟，輸入給第一馬達通電的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)給第一馬達通電的馬達電流；第一擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟，輸入在第一電流調(diào)節(jié)步驟中輸入的馬達電流的指令值和第一馬達的實際動作量，并計算第一馬達所負載的擾動轉(zhuǎn)矩；第一指令值修正步驟，根據(jù)在第一擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟中計算出的擾動轉(zhuǎn)矩來修正在第一電流調(diào)節(jié)步驟中輸入的馬達電流的指令值；第二電流調(diào)節(jié)步驟，輸入給第二馬達通電的馬達電流的指令值，并調(diào)節(jié)給第二馬達通電的馬達電流；第二擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟，輸入在第二電流調(diào)節(jié)步驟中輸入的馬達電流的指令值和第二馬達的實際動作量，并計算第二馬達所負載的擾動轉(zhuǎn)矩；以及第二指令值修正步驟，根據(jù)在第二擾動轉(zhuǎn)矩計算步驟中計算出的擾動轉(zhuǎn)矩來修正在第二電流調(diào)節(jié)步驟中輸入的馬達電流的指令值。
全文摘要
一種自走車，包括車身；左右一對的車輪；驅(qū)動左右一對的車輪的一者的第一馬達和驅(qū)動另一者的第二馬達；輸入第一馬達的馬達電流指令值而調(diào)節(jié)第一馬達的馬達電流的單元；輸入第一馬達的馬達電流指令值和實際動作量而計算負載在第一馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩的單元；根據(jù)該擾動轉(zhuǎn)矩修正馬達電流指令值的單元；輸入第二馬達的馬達電流指令值而調(diào)節(jié)通電給第二馬達的馬達電流的單元；輸入第二馬達的馬達電流指令值和實際動作量而計算負載在第二馬達上的擾動轉(zhuǎn)矩的單元；根據(jù)該擾動轉(zhuǎn)矩修正第二馬達的馬達電流指令值的單元。該自走車在負載有擾動轉(zhuǎn)矩的情況下也能夠繼續(xù)正確地行駛。
文檔編號B62K3/00GK102164814SQ20088013129
公開日2011年8月24日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者仙波快之, 小出光男, 山尾隆志, 山田耕嗣, 林知三夫, 瀨來拓也, 鋤柄和俊 申請人:豐田自動車株式會社