倒立型移动体以及倒立型移动体的控制方法

专利名称：倒立型移动体以及倒立型移动体的控制方法
技术领域：
本发明涉及所谓的倒立型移动体以及倒立型移动体的控制方法，其中所述倒立型 移动体通过控制截面为圆形的旋转体的旋转驱动而在维持倒立状态的情况下通过行驶进 行移动。
背景技术：
通过旋转驱动截面为圆形的旋转体而在维持倒立状态的情况下行驶的倒立 型移 动体可如下进行移动驱动移动体，以使整体的重心位置相对于旋转体的触地位置始终维 持在铅垂的方向上，从而在维持倒立状态的情况下进行移动。在这种倒立型的移动体中，通 过使移动体的重心向前方移动来驱动旋转体，以使旋转体的触地位置移动到移动到了前方 的重心位置的正下方，结果，可向前方移动。这种可通过改变重心位置来控制移动的方向和 速度的移动体正在得到如下利用利用于承载物体而移动的载货车；利用于人类的乘坐并 进行移动的移动手段。这种倒立型移动体由于具有轴距比所谓四轮稳定型的移动体短和改 变方向所需的空间小这样的优点，因此在新型的移动手段上正受到瞩目。但是，用于维持这种移动体的倒立状态的倒立控制是在如下假设的条件下进行 的车轮(旋转体)接触在平坦的地面上，车轮与地面之间产生充分的摩擦力，并且不受来 自外部的大外力。因此，一旦发生车轮被从地面举起的情况，则车轮空转，无法稳定地维持 倒立状态，并且有时会发生空转的车轮接触到地板上的异物而将其撞飞的情况。为了防止 发生这种情况，例如提出了如专利文献1所公开的具有防止空转功能的倒立型移动体。在 该专利文献1中公开的倒立型移动体中提出了以下内容一旦检测到移动体的车体(移动 体主体)被举起的情况，则通过停止车轮的旋转驱动来防止由于车轮空转而将异物撞飞。专利文献1 日本专利文献特开2006-290195号公报

发明内容
本发明要解决的问题可是，前述专利文献1中记载的倒立型移动体一旦成为车轮离开了地面的状态就 判断为无法维持倒立而中止倒立控制本身。因此，要想使移动体不中止倒立控制而继续移 动，必须设计不会产生如前述那样的无法进行倒立控制的情况的、车轮的原材料和形状或 者移动体主体的构造等。但是，由于如此尽量满足用于进行倒立控制的假设条件而产生以 下问题设计移动体时的自由度受到制约，并且移动体整体的制造成本上升。本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种即使在移动体的移动 过程中倒立状态发生异常也能够稳定地继续倒立控制的倒立型移动体、以及倒立型移动体 的控制方法。解决问题的手段本发明的倒立型移动体是用于解决如前述那样的问题的，该倒立型移动体包括 旋转体，截面为圆形；驱动部，旋转驱动所述旋转体；移动体主体，支撑所述旋转体；以及控制部，对所述驱动部进行控制，通过控制与地面接触的所述旋转体的旋转驱动来维持所述 移动体主体的倒立状态；所述倒立型移动体的特征在于，所述控制部通过向基于所述移动 体主体的倾斜状态得到的信号乘以预定的增益而计算出用于维持倒立状态的所述旋转体 的驱动量，并且，当判断为所述移动体主体的倒立状态异常时减小所述增益。在这种倒立型移动体中，当倒立状态陷入异常时，虽然为了倒立控制而降低用于 驱动旋转体的驱动转矩，但是作用有以弱转矩维持倒立状态的控制。因此，即使倒立状态发 生异常，可能够继续倒立控制。另外，优选的是，当减小所述增益时，按照所述移动体主体的倒立状态的异常程 度，使减小增益的程度变化。这样，由于当异常程度小时可得到某一程度的、用于进行倒立 控制的转矩，因此倒立状态从异常恢复后可使倒立控制迅速复原。另外，优选的是，此时，规定与所述移动体主体的倒立状态的异常程度对应的所述 增益的上限值和下限值，并且使增益在所述上限值与所述下限值之间变化。这样，通过将下 限值设定为恰当的值，始终能够得到维持倒立状态所需的最低限度的增益，并且可简单地 设定在倒立状态异常时可得到的驱动转矩的最大值。另外，优选的是，在这种倒立型移动体中，还设置速度检测部，该速度检测部检测 所述移动体主体的速度，所述控制部根据向基于所述移动体主体的倾斜状态得到的信号乘 以预定的增益所得的值、和向基于通过所述速度检测部检测出的所述移动体主体的速度而 得到的信号乘以预定的增益所得的值，计算出用于维持倒立状态的所述旋转体的驱动量。 在这种移动体的情况下，当倒立状态发生了异常时，由于能够将旋转体的驱动量根据移动 体的速度规定，因此能够将由于旋转体的驱动量的变化而移动体急剧减速并成为被施加制 动了的状态的情况防范于未然。另外，优选的是，在这种移动体的情况下，当判断为所述移动体主体的倒立状态异 常时，使与基于所述移动体主体的速度得到的信号相乘的增益增大。这样，当倒立状态异常 时，可使通过速度控制进行的旋转体的驱动控制发挥更大的作用。另外，优选的是，在这种移动体中，还设置速度推定部，该速度推定部推定所述移 动体主体的速度，当判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，所述控制部根据通过所述 速度推定部推定的速度规定目标速度，并使与基于所述移动体主体的速度得到的信号相乘 的增益增大，以得到所述目标速度。这样，当倒立状态发生了异常时，可简单地得到可驱动 旋转体的驱动量。另外，关于检测倒立状态的异常的方法，不受特别的限制，可以使用如检测旋转体 与地面的接触状态这样的传感器，但是也可以采用在不用这种传感器的情况下检测倒立状 态的异常的方法。即，也可以是，在所述移动体中还设置测定部，同时地获得由所述移动体 主体相对于铅垂方向的倾斜角度和倾斜角速度、以及所述旋转体的旋转角度和旋转角速度 组成的四个参数的实测值；以及推定部，根据通过所述测定部获得的四个参数的实测值中 选出的三个参数的实测值和所述旋转体的控制量，推定没有选择的另外一个参数的值；其 中，根据所述没有选择的参数的推定值与实测值之间的偏差，检测所述移动体主体的倒立 状态的异常。另外，当通过前述那样求出实测值与推定值的偏差时，可根据该偏差的大小判 断所述移动体主体的倒立状态的异常程度。当如此根据偏差的大小判断倒立状态的异常程 度时，通过试验等预先调查好倒立状态成为异常的状态与偏差之间的关系即可，其中所述偏差是实测值与推定值的偏差。另外，在倒立型移动体中，关于前述的四个参数，在行驶理想的平面时，从三个参 数推定出的另外一个参数的推定值与实测值大致一致。换句话说，当前述另外一个参数的 实测值与推定值的大不相同时，可以说倒立型移动体的倒立状态异常。因此，通过如前述那 样着眼于一个参数的实测值与推定值的偏差，能够在特别的传感器等的情况下检测倒立型 移动体的倒立状态的异常。另外，关于如前述那样的检测倒立状态的异常的方法，优选的是，在所述四个参数 的实测值之中选择至少两组以上的三个参数，根据通过这些各组得到的另外一个参数的推 定值与实测值之间的偏差，检测所述移动体主体的倒立状态的异常。如此根据通过多次的 组合得到的偏差检测倒立状态的异常，从而可更准确地判断倒立状态的异常。另外，关于用于检测倒立状态的异常的更具体的方法，优选的是，在所述四个参数 之中，分别求出所述移动体主体相对于铅垂方向的倾斜角度的实测值和推定值、以及所述 旋转体的旋转角速度的实测值和推定值，根据这些实测值与推定值之间的偏差，检测所述 移动体主体的倒立状态的异常。S卩，公知以下情况在倒立型移动体在理想的平面上移动 时，移动体主体相对于铅垂方向的倾斜角度的实测值与推定值的偏差和旋转体的旋转角速 度的实测值与推定值的偏差之间满足单纯的已知关系。因此，可通过着眼于这些偏差的关 系，容易地检测倒立状态的异常。在采用了这种检测倒立状态的异常的方法时，优选的是，连续并且同时地获得所 述移动体主体相对于铅垂方向的所述倾斜角度的实测值与推定值的偏差、以及所述旋转体 的旋转角速度的实测值与推定值的偏差，根据通过将这些偏差的值作为坐标配置在相位平 面内而得到的轨迹检测所述移动体主体的倒立状态的异常，所述相位平面将倾斜角度的实 测值与推定值的偏差作为一个轴，并将所述旋转体的旋转角速度的实测值与推定值的偏差 作为另一个轴。如果如此在将倾斜角度的实测值与推定值的偏差作为一个轴并将旋转体的 旋转角速度的实测值与推定值的偏差作为另一个轴的相位平面内，将所述倾斜角度的实测 值与推定值的偏差和旋转体的旋转角速度的实测值与推定值的偏差作为参数配置，则当倒 立型移动体在通常的平面上移动时，可在前述相位平面上得到曲线状的轨迹。相反，当倒立 状态发生了异常时(例如当越过了大的阶梯部时或当被施加了大的外部干扰时)，由于前 述轨迹位于巨大地偏离了前述曲线的处所，因此能够容易地检测出倒立状态的异常。另外，关于用于检测倒立状态的更详细的方法，除了在前述相位平面中预先规定 预定的区域，而当得到的轨迹不在前述区域内时将前述移动体主体的倒立状态判断为异常 的方法，还可以采用当前述相位平面上的轨迹的斜率超过了预定的阈值时将前述移动体主 体的倒立状态判断为异常的方法。关于这些检测倒立状态的异常的方法，可以根据状况适 当地分开使用，并且也可以合并使用这些方法。如此，通过组合多个检测异常的方法，可更 可靠地检测倒立型移动体的倒立状态的异常。另外，当通过这种方法来检测倒立状态的异常时，也能够判断倒立状态的异常程 度。即，如果在所述相位平面中预先规定预定的区域，并且求出得到的轨迹离开了所述区域 的距离，则由于该求出的距离的大小与倒立状态的 异常程度大致成比例，因此可根据该距 离大小判断所述移动体主体的倒立状态的异常程度。同样，也能够根据所述相位平面上的 轨迹的倾斜程度判断所述移动体主体的倒立状态的异常程度。
另外，优选的是，所述移动体主体包括乘坐台，该乘坐台载置乘坐者。这种倒立型 移动体可用于可载置作为乘坐者的人类并按照乘坐者的指令或自动地移动的手段。另外，关于前述旋转体，可构成为球状或圆柱状，但优选的是，所述旋转体是相对 于所述移动体主体的移动方向在两侧平行地设置的一对车轮，并且该车轮能够被分别独立 地进行旋转控制。在这种倒立型移动体的情况下，不仅能够向前后左右自由地移动，而且可 通过使一对车轮向彼此相反的方向旋转，容易地进行原处旋转等的动作。另外，本发明是提供倒立型移动体的控制方法的，该倒立型移动体的控制方法对 所述倒立型移动体的倒立状态进行控制，所述倒立型移动体包括旋转体，截面为圆形；驱 动部，旋转驱动所述旋转体；移动体主体，支撑所述旋转体；以及控制部，对所述驱动部进 行控制，通过控制与地面接触的所述旋转体的旋转驱动来维持所述移动体主体的倒立状 态；所述倒立型移动体的控制方法的特征在于，包括倾斜状态获得步骤，获得基于所述移 动体主体的倾斜状态得到的信号；以及驱动量计算步骤，通过向基于获得的所述移动体主 体的倾斜状态得到的信号乘以预定的增益而计算出用于维持倒立状态的所述旋转体的驱 动量；并且还包括倒立状态判断步骤，判断所述移动体主体的倒立状态是否异常；增益减 小步骤，当判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，减小所述增益。通过如此控制倒立型移动体，当倒立状态陷入异常时，在为了倒立控制而降低用 于驱动旋转体的驱动转矩的同时，作用有以弱转矩维持倒立状态的控制。因此，即使倒立状 态发生异常，可能够继续倒立控制。另外，在所述增益减小步骤中，也可以是，按照所述移动体主体的倒立状态的异常 程度，使减小所述增益的程度变化。这样，由于当异常程度小时可得到某一程度的、用于进 行倒立控制的转矩，因此倒立状态从异常恢复后可使倒立控制迅速复原。另外，优选的是，在所述增益减小步骤中，按照所述移动体主体的倒立状态的异常 程度，使减小增益的程度变化。这样，由于当异常程度小时可得到某一程度的、用于进行倒 立控制的转矩，因此倒立状态从异常恢复后可使倒立控制迅速复原。另外，优选的是，在这种倒立型移动体的控制方法中，还设置速度检测步骤，该速 度检测步骤检测所述移动体主体的速度，并且，在所述驱动量计算步骤中，根据向在倾斜状 态获得步骤中获得的基于所述移动体主体的倾斜状态得到的信号乘以预定的增益的值、和 向在速度检测步骤中检测出的基于所述移动体主体的速度得到的信号乘以预定的增益的 值，计算出用于维持倒立状态的所述旋转体的驱动量。这样，当倒立状态发生了异常时，由 于能够将旋转体的驱动量根据移动体的速度规定，因此能够将由于旋转体的驱动量的变化 而移动体急剧减速并成为被施加制动了的状态的情况防范于未然。另外，优选的是，在这种倒立型移动体的控制方法中，还包括增益增大步骤，当在 所述倒立状态判断步骤中判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，该增益增大步骤使与 基于所述移动体主体的速度得到的信号相乘的增益增大。这样可得到以下效果当倒立状 态异常时，可使通过速度控制进行的旋转体的驱动控制发挥更大的作用。
另外，优选的是，这种倒立型移动体的控制方法还包括增益增 大步骤，当在所述倒 立状态判断步骤中判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，该增益增大步骤使与表示所 述移动体主体的速度的信号相乘的增益增大。这样可得到以下效果当倒立状态异常时，可 使通过速度控制进行的旋转体的驱动控制发挥更大的作用。
另外，优选的是，在这种倒立型移动体的控制方法中，还设置速度推定步骤，该速 度推定步骤推定所述移动体主体的速度，当在所述倒立状态判断步骤中判断为了所述移动 体主体的倒立状态异常时，在所述驱动量计算步骤中，根据通过所述速度推定步骤推定的 速度规定目标速度，并使与基于所述移动体主体的速度得到的信号相乘的增益增大，以使 得得到所述目标速度。这样，当倒立状态发生了异常时，可简单地得到可驱动旋转体的驱动 量。发明效果以上，如上所说明，根据本发明可提供一种即使在移动体的移动过程中倒立状态 发生异常也能够稳定地继续倒立控制的倒立型移动体、以及倒立型移动体的控制方法。


图1是简要地表示第一实施方式的倒立型移动体的外观和内部构成的简要图；图2是用示意性的模型表示从侧方观察图1中示出的倒立型移动体时的状态的示 意图；图3是将图1中示出的移动体的控制箱局部性截取并示意性地表示其内部构造的 示意图；图4是表示进行用于使图1中示出的移动体在维持倒立状态的情况下移动的控制 的控制部的内部构成的框图；图5是用于说明在第一实施方式的倒立型移动体中移动体1在维持倒立状态的情 况下进行移动的顺序的流程图；图6是用于说明在第二实施方式的倒立型移动体中检测出移动体1的倒立状态的 异常程度并根据检测出的异常程度决定驱动轮的驱动量而进行移动的顺序的流程图；图7是表示第二实施方式的倒立型移动体中的增益Gl与倒立状态的异常程度之 间的关系的一个例子的图表。图8是表示第二实施方式的倒立型移动体中的增益G2与倒立状态的异常程度之 间的关系的一个例子的图表。图9是表示当第三实施方式的移动体所移动的地面为理想的平面时基于移动体 主体的倾斜角偏差值和驱动轮的加速度偏差值特定的坐标根据移动体的移动发生变位的 相位平面的图表；图10是表示在移动体移动时驱动轮发生了空转时基于前述偏差值特定的坐标在 前述相位平面中根据移动体的移动而变位的一个例子的图表；图11是表示在移动时向移动体施加了大外力时基于前述偏差值特定的坐标在前 述相位平面中根据移动体的移动发生变位的一个例子的图表；图12是用于说明在第三实施方式的倒立型移动体中根据其倒立状态的异常程度 进行其倒立控制的顺序的流程图。标号说明L···移动体(倒立型移动体)10…移动体主体11...乘坐台
12…坐席13…靠背部14…腿支撑部15…脚载置部18…连接部件18a…加速度传感器(速度推算部)18b…陀螺仪(测定部)20…控制箱21、22…马达(驱动部)23…控制部2!3a…存储区域24…旋转角传感器24 (测定部)25…电池26…检测部31、32…驱动轮(旋转体)P…地面
具体实施例方式本发明的第一实施方式下面，参照图1至图5来说明本发明的第一实施方式的倒立型移动体和倒立型移 动体的控制方法。图1是示意性地表示倒立型移动体(以下，简称为移动体)1的简要图，其中该倒 立型移动体在承载了乘坐者的状态下，可通过乘坐者的操作在作为移动区域的地面上进行 移动控制，图2是用示意性的模型表示从侧方观察图1中示出的移动体1时的状态的示意 图。下面，进行详细的说明。如图1所示，移动体1包括具有承载乘坐者的乘坐台11的移动体主体10、作为一 对对称的旋转体的第一驱动轮31和第二驱动轮32、以及连接在移动体主体10上并对第一 驱动轮31和第二驱动轮32的旋转驱动进行控制的控制箱20。该控制箱20在内部包括作 为驱动部的马达21和22、向该马达供应电力的电池25、以及对移动体1的移动进行控制的 控制部23，其中这些马达21和22、电池25、以及控制部23如后所述用于将驱动轮以车轴 C1、C2为中心进行旋转驱动。移动体主体10包括由预定形状的框架构成的乘坐台11、以及连接该乘坐台11与 控制箱20的连接部件18。该乘坐台11包括平板状的坐席12、靠背部13、腿支撑部14、以 及脚载置部15，其中靠背部13用于支撑乘坐者的背部，坐席12用于供乘坐者就坐。靠背部13固定成相对于坐席12向上方大致垂直地立起，并当就坐的乘坐者向后 方放下重心时与背部整体接触，从而支撑其体重。同样，腿支撑部14的一端固定成相对于 坐席12向大致铅垂下方延伸而在另一端固定有脚载置部15，以使腿支撑部14与就坐的乘 坐者的腿部接触，从而支撑腿部重量的一部分。另外，脚载置部15被设计成预定的形状和 大小，以使得在就坐的 乘坐者的腿部的膝部弯曲成大致垂直的状态下脚底面与脚载置部15面接触。另外，前述连接部件18的一端相对于控制箱20固定，并且另一端连接成使乘坐台 11在移动体的前后方向(移动体的行进方向)上自由旋转。另外，通过未图示的马达等驱 动单元并根据来自控制部23的信号控制转动乘坐台11的定时和转动量。另外，在该连接部件18中安装有用于检测移动体主体的加速度的加速度传感器 18a、以及用于检测相对于移动体主体10的铅垂方向(图2中的线L的延伸方向)的倾斜 角度和倾斜角速度的陀螺仪18b。加速度传感器18a检测通过作用于移动体主体的力产生 的行进方向上的加速度，向控制部23发送基于检测出的加速度的信号(加速度信号)。在 控制部23中对接收的加速度信号实施适当的过滤处理后进行积分处理，从而推算出移动 体主体、即移动体的速度。g卩，由该加速度传感器18a和控制部23构成本发明中所说的速 度推算部。另外，移动体的实际速度如后述那样可通过用于检测驱动轮的旋转角度和旋转 角速度的旋转角传感器的信号求出。另外，该加速度传感器18a还可以用于检测作用在移动体上的外力的大小和在其 作用下的方向。即，当通过加速度传感器18a获得的加速度的值为通常无法获得的程度的 大小时，在控制部23中可判断为来自外部的力(外力)作用在了移动体主体上。安装在连接部件18上的陀螺仪18b构成为可检测自身的位置在预定时间内从铅 垂方向倾斜的量、例如倾斜角速度，并将检测出的角速度转换成电信号后输出，将基于检测 出的倾斜角速度的倾斜角速度信号通过过滤器(未图示)除去噪声后，向控制部23发送。 在控制部23中，可通过对在移动体1的移动过程中以微小时间间隔检测出的、连接部件 18 (即移动体主体)的倾斜角速度进行积分，求出移动体主体10的倾斜角度和倾斜角速度。另外，在本实施方式中使用了仅检测移动体主体10的移动方向(前后方向)上的 倾斜角的传感器，但是也可以使用检测左右方向上的倾斜角的传感器。另外，相对于移动体主体的铅垂方向的倾斜角度和倾斜角速度可通过由前述的加 速度传感器18a获得的加速度信号来测定，而不使用这种陀螺仪。因此，也可以不使用陀螺 仪，而仅用前述的加速度传感器18a来检测移动体主体的倾斜角度、倾斜角速度、以及移动 体的速度。在乘坐台11上设置有操作部，乘坐在乘坐台11上的乘坐者操作该操作部，从而可 控制移动体1的移动方向和移动速度，其中所述操作部包括用于向控制部23发送操作信号 的操纵杆(joystick)等操作杆。另外，如图3所示，控制箱20在呈箱型形状的框架内部包括支撑第一驱动轮31和 第二驱动轮32的支撑轴C1、C2，并包括作为驱动这些支撑轴的驱动部的马达21和22、用于 控制这些马达的旋转驱动动作的控制部23、用于检测驱动轮的旋转角度和旋转角速度的旋 转角传感器24、用于向这些构成构件供应电力的电池25、以及配置在前方并用于光学识别 移动的地面的形状等或障碍物等的检测部26、26。马达21、22将前述的驱动轮彼此独立地驱动，通过向这些驱动轮施加旋转转矩，使驱动轮的转速根据来自控制部23的控制信号变化，从而可改变移动体1的行驶方向，或 进行旋转动作。另外，在马达上设置有用于检测由电力供应引起的过热状态的未图示的温 度传感器，通过该温度传感器检测过热状态，向后述的控制部输出检测信号，从而可避免马 达无法输出最大转矩的状态。
控制部23是具有预定的CPU和存储器等存储区域23a的小型计算机，在该存储区 域23a中存储有用于根据被输入的信号决定驱动驱动轮的驱动量的预定程序、以及与移动 的驱动区域有关的地图信息等。旋转角传感器24检测驱动轮的旋转角速度，将基于检测出的旋转角速度的电信 号(旋转角速度信号)发送给所述控制部23。控制部23根据该旋转角速度信号获得驱动 轮的旋转角度和旋转角速度。另外，控制部23驱动驱动轮，并且不只可根据来自前述的旋 转角传感器24的信号和驱动轮的直径求出移动体的移动速度，还可以检测出驱动轮离开 地面而空转的情况。即，在控制部23中，可将尽管驱动驱动轮的驱动力没有变化而驱动轮 的转速突然增大的情况等判断为驱动轮离开了地面。电池25与从控制箱20的表面突出设置的未图示的被充电用端子进行电连接，通过使设置在充电站的充电用端子与前述的被充电用端子接触，由此供应电力并进行充电。检测部26、26是在控制箱20的下方前面左右对称地设置的、用作检测单元的传感 器，从分别设置在传感器上的光源照射紫外线激光，并且使该激光的照射方向发生变化以 使其在水平方向和铅垂方向上摆动，通过接收其反射光，检测出控制箱20的前下方的地面 形状。控制部23通过由该检测部26检测出的有关地面形状的信息来检测出存在于地面上 的阶梯部和障碍物，并进行用于避开这些障碍物等的路径探索的生成等。下面，使用图4中示出的框图来说明控制部23执行的、用于使移动体1在维持倒 立状态的情况下进行移动的控制，其中所述框图表示控制部23的内部构成。如图4所示，在本实施方式的移动体1中，前述的控制部23获得成为目标的状态 量(移动体主体的倾斜角/倾斜角速度、驱动轮的旋转角度/角速度等)后，根据这些状态 量进行倒立控制和速度控制，其中所述倒立控制对驱动轮的旋转驱动进行控制以使得进行 倒立行驶，所述速度控制根据移动体的速度控制驱动轮的旋转驱动。前述倒立控制是根据 计算出以下控制量的控制理论设计的向根据移动体主体的倾斜状态(移动体主体的倾斜 角度Π)获得的信号乘以预定的增益Gl而得到的控制量。另外，前述速度控制计算出以下 控制量向根据从驱动轮的直径和其旋转速度获得的移动体的实际速度得到的信号乘以预 定的增益G2而得到的控制量。于是，将通过对计算出的各控制量进行合计而得到的值作为 与地面接触的驱动轮的旋转驱动量输出，从而控制前述驱动轮的旋转驱动。另外，也可以将 前述倒立控制置换为已知的PID控制等控制系。前述增益Gl和G2的值根据来自设置在移动体上的、检测倒立状态的异常的检测 单元(例如旋转角传感器24或加速度传感器18a等)的信号适当地变化。即，在通常的行 驶时(移动体的倒立状态没有发生异常的情况)，为了根据移动体主体的倾斜状态控制驱 动轮的旋转驱动，用于速度控制的增益G2值取得较小，用于倒立控制的增益Gl值被设定的 较大。此时，用于旋转驱动驱动轮的控制的大部分由倒立控制进行，因此控制第一驱动轮31 和第二驱动轮32的旋转驱动，使得从移动体1的驱动轮与地面P接触的接触点向铅垂方向 延伸的、经过车轴C的直线L与连接移动体1的重心位置和车轴C的直线之间形成目标倾 斜角度Htl(例如，打0 = 0度)。另一方面，当通过前述检测单元判断为移动体的倒立状态发生了异常时，减小增 益Gl的值并增大增益G2的值，以使通过倒立控制进行的旋转驱动的控制量变弱，并使通过 速度控制进行的旋转驱动的控制量变强。此时，在用于旋转驱动驱动轮的控制中，虽然倒立控制的所占比例减少，并且速度控制的所占比例增大，但是能够部分性地进行倒立控制。另 夕卜，该增益G2的值可以根据获得的实际速度来定，例如可以定为当将倒立状态发生了异常 时获得的实际速度作为目标速度时施加所需的驱动力。另外，增益G2的规定方法不限于 此，也可以将小于获得的实际速度的速度作为目标速度。这样构成的移动体在倒立状态正常的情况下进行以下控制，使第一驱动轮31和 第二驱动轮32向移动体主体10所倾斜的方向行进，从而使移动体的重心位置回到驱动轮 的车轴的竖直上方。于是，通过向与地面接触的一对驱动轮施加适当的转矩，倒立状态保持 为使移动体主体的相对于铅垂方向所成的倾斜角度不会增加到超过某一规定的值，并且， 可进行前进、后退、停止、右转弯、左转弯、左掉头、右掉头等移动动作，以使得维持倒立状 态。另外，控制部23根据存储在存储区域23a中的地图信息自动生成其移动路径。该 地图信息由通过在移动的地面P的整个形状上虚拟地描绘将以大致恒定间隔配置的方格 点连接的方格线而得到的方格图构成，使用被该方格线包围了的方格单位来确定相当于移 动体1的自身位置的场所、作为目标地点的移动终点、以及在移动终点处移动体1的移动方 向等。另外，关于方格图中的方格点的间隔，可根据识别移动体1可移动的曲率或绝对位置 的精度等条件进行适当的变更。控制部23将在该方格图上所确定的自身位置作为移动起 点，生成从该移动起点 至作为目的地的移动终点的移动路径，并且从移动速度和移动距离 实时地计算出自身位置，进行移动控制，以使得沿生成的移动路径移动，其中所述移动速度 和移动距离是根据驱动轮的转速等求得的。下面，使用图5中示出的流程图来说明用于如前述那样检测出倒立状态的异常后 在维持移动体1的倒立状态的情况下进行移动的控制。首先，一旦移动体1开始移动，则控制部23接收来自加速度传感器18a和陀螺仪 18b的信号，获得表示移动体主体的倾斜状态的信号(步骤101)。然后，控制部23在移动 体1的移动过程中，根据从加速度传感器18a和旋转角传感器24的信号得到的、驱动轮的 旋转速度和被施加在移动体主体上的外力的大小等值判断倒立状态是否正常(步骤102)。一旦在步骤102中判断为倒立状态正常，则对于用于进行倒立控制的增益Gl和用 于进行速度控制的增益G2直接使用初始设定的值(步骤103)，根据这些增益决定用于驱动 驱动轮的驱动量(步骤104)。这里，在初始设定中，将增益Gl作为比增益G2足够大的值， 将其大小设定成使G2除以Gl的值几乎可视为0的程度。决定了驱动量后，从控制部23发 送驱动信号，根据决定了的驱动量旋转驱动驱动轮(步骤105)。另外，一旦在步骤102中判定为了倒立状态异常，则大幅减小增益Gl的值，相反， 则增大增益G2的值(步骤113)。此时，Gl和G2的改变值是根据移动体的重量、最高速度、 形状等预先设定的。然后，使用改变了的增益Gl和G2决定用于驱动驱动轮的驱动量(步 骤104)，与倒立状态正常时相同，按照决定了的驱动量进行驱动轮的驱动(步骤105)。通过这样而进行了驱动轮的驱动后，判断是否继续移动(步骤106)，当继续移动 时回到步骤101来监视移动体主体的倾斜状态。此时，一旦在步骤102中判断为倒立状态 回到了正常，则使增益Gl和G2回到初始设定的值。另外，当在步骤106中判断为了不继续 移动时，进行预定的停止处理(步骤107)，进行待机直至接收到下一个指令。如此，根据本实施方式的倒立型移动体，即使在倒立状态发生了异常的情况下，为了进行倒立控制而作用有用于驱动旋转体的驱动转矩，并且作用有以与倒立状态发生异常 时移动体的速度接近的速度进行移动的驱动转矩。因此，即使倒立状态发生异常，不仅能够 继续倒立控制，而且能够防止出现如下情况，即由于基于倒立状态异常的旋转体的驱动量 变化而导致移动体急剧减速并成为被施加了制动的状态。另外，在本实施方式的倒立型移动体和倒立型移动体的控制方法中，基于加速度 传感器和旋转角传感器等的值判断倒立状态是否异常，当异常时改变增益的值，但是本发 明不限于此。即，也可以检测倒立状态的异常程度，根据该异常程度改变倒立控制和速度控 制在旋转驱动中所占的倒立控制和速度控制的比例。关于这样的例子，使用以下的第二实 施方式来说明。
本发明的第二实施方式参照图6至图8来说明本发明的第二实施方式的倒立型移动体和倒立型移动体的 控制方法。该实施方式的移动体具有与前述的第一实施方式中说明的移动体大致相同的构 成，但是与前述的实施方式不同的是，对旋转体(驱动轮)的旋转角速度和移动体主体的倾 斜角度这两者，分别求出它们的实测值与推定值的偏差，根据这些偏差检测出倒立状态的 异常，并且判断其异常程度。下面进行详细的说明。在本实施方式中，由于是与前述的实施 方式中说明的移动体的各结构相同或相等的结构，因此省略对其具体结构的说明。在本实施方式的倒立型移动体的控制方法中，使用移动过程中的四个参数、即由 相对于铅垂方向的移动体主体10的倾斜角度和倾斜角速度、驱动轮的旋转角度和旋转角 速度形成的四个参数的实测值判断，在接通(ON)/断开(OFF)的方式下判断倒立状态是否 异常，并且检测其异常程度，根据检测出的异常程度改变增益的值。下面，使用图6中示出 的流程图来详细地说明。首先，在地面P上移动的移动体1同时地获得前述四个参数(相对于铅垂方向的 移动体主体10的倾斜角度和倾斜角速度、旋转体(驱动轮)的旋转角度和旋转角速度)的 实测值(步骤201)。详细地说，控制部23同时获得前述的来自陀螺仪18a的倾斜角信号和 来自旋转角传感器24的旋转角速度信号，基于这些信号同时获得前述四个参数。接着，控制部23使用除移动体主体的倾斜角度以外的三个参数(移动体主体10 的倾斜角速度、驱动轮的旋转角度和旋转角速度)和前述旋转体的驱动量，求出移动体主 体的倾斜角度的推定值(步骤202)。然后，比较在步骤201中求出的倾斜角度的实测值与 在步骤202中求出的倾斜角度的推定值之间的偏差(步骤203)，判断该偏差δ是否超过了 预定的阈值δ ^(步骤204)。当偏差δ没有超过阈值δ ^时，回到步骤201继续获得参数 的实测值，但是当偏差δ超过了阈值Sci时，根据偏差的大小判断倒立状态的异常程度后 (步骤205)，根据其异常程度改变增益Gl和G2的值(步骤206)。关于该判断倒立状态的 异常程度的方法，可考虑以下方法对前述偏差阶段性规定好阈值，根据得到的偏差所达到 的阈值的等级判断异常程度。然后，判断改变增益的值后是否可继续移动(步骤207)，如果可继续移动，则回到 步骤201继续移动，如果判断为无法保持倒立状态而不能继续移动，则中止倒立控制并进 行预定的停止处理(步骤208)，进行待机直至接收到下一个指令。另外，在前述的步骤207中，当倒立状态的异常程度极端地大(例如，无法维持倒 立状态程度那样大的外力作用于移动体主体)时，关于在步骤208中进行的预定的停止处理，虽然省略了图示等，但是可考虑以下方法使移动体主体的底面向地面倾斜，使得与地 面接触，从而转移到稳定的状态。此时，如果在脚载置部15的底面设置辅助轮等，则由于可 降低移动体主体的底面与地面接触时产生的摩擦力，因此很合适。另外，关于检测移动体主 体的底面与地面接触的情况的方法，可以使用以下方法在移动体主体的底面上设置接触 传感器等，将通过这些传感器检测出冲击被施加在了辅助轮上的情况的时刻作为移动体主 体接触到地面的时刻。另外，也可以代替这种接触传感器，根据通过前述的加速度传感器获 得的信号来判断移动体主体与地面接触的时刻。另外，当这种移动体例如构成为相对于移 动体主体可进行伸缩并具有在前端设置了辅助轮的挡杆时，也可以不使移动体主体倾斜而 使移动体从移动体主体向使辅助轮远离的方向伸长，使辅助轮与地面接触。另外，关于辅助 轮的结构，既可以固定在移动体主体的前方和后方的某一侧，也可以设置在移动体主体的 前方和后方两侧。另外，虽然在步骤206中改变的增益Gl和G2的值可以各自独立地增大和减小，但 是也可以使这些增益在预定的上限值和下限值之间变化。例如，也可以给检测出的异常程 度规定阶段(31、52、53、54)，并且给这些阶段规定对应的增益61、62以使它们具有迟滞性。 另外，前述的异常状态的等级是通过预先进行试验等来规定了具体的数值的。作为其具体 的例子，首先，将S3设为当用设想的最大外力推了移动体时，由于进行倒立控制的倒立控 制部的控制量的缘故而成为开始变得不稳定(开始失控，或者开始振动)的状态。接着，关 于Si、S2、S4，以上述的S3为基准，将S2定为异常程度比S3小的状态(即，稳定的状态)， 将Sl定为比S2更稳定的状态，将S4定为比S3不稳定的状态。通过如此规定Sl S4，对 于比设想的最大外力小的外部干扰，倒立控制部以最大性能执行稳定控制，当被施加了设 想以上的外力时判断为异常状态，通过变小附加给其控制量的增益能够防止失控。
在图7和图8中示出规定了这样的倒立状态的异常程度与增益之间的关系的一个 例子。图7是表示增益Gl与倒立状态的异常程度之间的关系的图表，图8是表示增益G2与 倒立状态的异常程度之间的关系的图表。如这些图表所示，增益Gl和G2的可取值被规定 了上限值和下限值，该可取值在这些上限值(K_max)和下限值(K_min)之间变化。另外，在 本实施方式中，图7和图8示出的增益的最大值和最小值分别是相同的值，但是不限于此， 也可以使这些值设为各不相同的值。如图7所示，当倒立状态未出现异常时，计算用于进行倒立控制的控制量的增益 Gl取上限值(K_max)。然后，一旦判断为检测出的异常程度超过了 S2的等级，则将其值以 一定的比例减少，从而减少至下限值(K_min)。另一方面，关于计算用于进行速度控制的控 制量的增益G2，如图8所示，当倒立状态未出现异常时，被设定为下限值(K_min)的该下限 值优选为相对于上限值(K_max)足够小的值。并且，一旦倒立状态发生异常并异常程度达 到S3，则增益G2的值逐渐增大至上限值(K_max)。接着，如果倒立状态的异常减小并异常程度下降到S2等级以下，则增益Gl的值逐 渐增大，恢复至上限值(K_maX)，另一方面增益G2向下限值(K_min)减小。如此，增益Gl和 G2根据倒立状态的异常程度变化，以具有迟滞性。前述的例子只是用于根据倒立状态的异常程度改变增益的值的一个例子，本发明 并不限于此。例如，关于用于改变增益的值的倒立状态的异常程度，可根据需要适当改变其 程度。
另外，关于前述那样的判断倒立状态的异常程度的方法，也可以采用以下方法使 用从加速度传感器或用于辨别地面形状的传感器等获得信号，合并这些传感器的信号和前 述的获得的表示倒立状态的异常的信号，由此更准确地判断表示倒立状态的异常的程度。这样的判断倒立型移动体的倒立状态的异常程度的方法不限于上述那样的方法。 关于判断倒立状态的异常程度的其它实施方式，下面用图9至图11来说明。关于该实施方 式的移动体，由于也具有与前述的第一实施方式中说明的移动体大致相等的构成，因此省 略关于移动体各构成的说明。本发明的第三实施方式在本实施方式的倒立型移动体中，具体地说，在移动体主体10的倾斜角度的实测 值与推定值的偏差X为横轴并旋转体(驱动轮)的旋转角速度的实测值与推定值的偏差y 为纵轴的相位平面中，通过将在移动体1的移动过程中获得的偏差的值(χ，y)作为坐标配 置在前述相位平面内，检测移动体的倒立状态的异常。图9示出当移动体所移动的地面为理想的平面时基于前述偏差值特定的坐标根 据移动体的移动发生变位的状况。如图9所示，当将移动体主体的倾斜角度的偏差作为χ 坐标并将驱动轮的角速度的偏差作为y坐标时，如果移动体所移动的地面为理想的平面， 则其坐标所描绘的轨迹呈大致椭圆形。图6中的、 t4表示在移动体移动时连续地获得 的坐标，可知这些坐标大致位于前述的椭圆 形的轨迹上。图10示出在移动体移动时驱动轮离开地面并发生了空转时基于前述偏差值特定 的坐标的变位的例子。图10示出的坐标t3'表示驱动轮发生了空转时刻的移动体主体的 倾斜角度的偏差、以及通过驱动轮的角速度的偏差特定的坐标。如图10所示，在从获得了 坐标t2的时刻向获得了坐标t3'的时刻转移时，空转时的驱动轮的角速度由于车轮空转而 急剧变大，因此坐标t3'从前述的椭圆形的轨迹巨大地偏离出来。即，在驱动轮空转并倒立 状态异常了的情况下，在前述相位平面上获得的轨迹巨大地偏离如前述那样的椭圆形。图11示出在移动体移动时向移动体施加了大外力时基于前述偏差值特定的坐标 的变位的例子。图11示出的坐标t3"表示向移动体施加了外力的时刻的移动体主体的倾 斜角度的偏差、以及通过驱动轮的角速度的偏差特定的坐标。如图11所示，在从获得了坐 标、的时刻向获得了坐标t3"的时刻转移时，移动体主体由于被施加的外力而巨大地偏离 推测出的倾斜角度并倾斜，因此坐标t3"从前述的椭圆形的轨迹巨大地偏离出来。如此，对于移动体主体的倾斜角度的偏差与驱动轮的加速的偏差的关系来说，当 在前述相位平面上将那些偏差替换为坐标时，其轨迹描绘出大致椭圆形状。因此，获得的坐 标是否被包含在基于该轨迹并考虑预定的误差而获得的特定的区域内、即当通过获得坐标 而得到的轨迹不在前述特定的区域内时，移动体的倒立状态发生了异常，可根据离开前述 区域的程度来检测出倒立状态的异常程度。接着，使用图12示出流程图来说明本实施方式的移动体1根据其倒立状态的异常 程度进行其倒立控制的顺序。首先，在地面P上移动的移动体1 一旦开始移动，则同时地获得四个参数、即由相 对于铅垂方向的移动体主体10的倾斜角度和倾斜角速度、旋转体(驱动轮)的旋转角度和 旋转角速度形成的四个参数的实测值(步骤301)。接着，一旦获得了这些参数，则使用各自的其它三个参数计算出移动体主体10的倾斜角度的推定值和驱动轮的旋转角速度的推定值(步骤302)。然后，在移动体主体10的倾斜角度的实测值与推定值的偏差χ为横轴并旋转体 (驱动轮)的旋转角速度的实测值与推定值的偏差y为纵轴的相位平面中，将在移动体1的 移动过程中获得的偏差的值(x，y)作为坐标配置在前述相位平面内(步骤303)。然后，根据前述相位平面上的预先规定的轨迹(在倒立状态未发生异常的情况下 描绘的轨迹)与前述被配置的坐标之间的位置关系例如在移动体的移动过程中获得的偏 差的值(x，y)与前述轨迹之间的距离，判断倒立状态的异常程度(步骤304)。然后，根据所 判断出的异常程度而规定增益Gl和增益G2，并用被规定了的各增益来规定驱动轮的旋转 驱动量(步骤305)，按照规定的旋转驱动量来驱动驱动轮，从而继续移动(步骤306)。然 后，判断是否停止移动(步骤307)，当继续移动体的移动时连续地重复前述的步骤301至 306的流程。另外，当在步骤307中判断为了停止移动时，进行预定的停止处理(步骤308)， 等待至接收下一个指令。
在该实施方式中，在移动体主体的倾斜角度的实测值与推定值的偏差为χ并旋转 体(驱动轮)的旋转角速度的实测值与推定值的偏差为y的相位平面中，将移动体的移动 过程中获得的偏差值U，y)作为坐标描绘在前述相位平面内，并且根据预定的轨迹与描绘 的坐标之间的距离来判断倒立状态的异常，但是本发明不限于此。例如，也可以时序性地获 得坐标，当连续的坐标的χ坐标或y坐标的值发生了大的变化时，根据该变化量来判断移动 体的倒立状态的异常程度。在使用这种方法时，可采用如以下那样的方法当倒立装提发生 了异常时，逐次计算在连续的坐标间获得的轨迹的斜率，连续获得该斜率的变化，根据获得 的斜率的变化来判断移动体的倒立状态的异常程度。以上，如上说明那样，本发明的倒立型移动体以及倒立型移动体的控制方法即使 在所移动的地面上存在阶梯或被固定的障碍物等凸部的情况下也能够在不使用特别的传 感器等的情况下稳定地进行倒立控制。在上述三个实施方式中使用以下方式进行了说明乘坐者乘坐在乘坐台上并通过 操作没有图示的操作部来控制移动的方式，但也可以是在乘坐台上载置物体并使移动体自 动地移动的。即，本发明的移动体例如也可以用作在工厂内或家庭内搬运物体的搬运器。此 时，移动体也可以不是如前述那样的通过乘坐者的操作来控制移动的，而是通过来自设置 在移动体上的识别周围的环境的传感器(紫外线传感器等)的信号来自动地控制自己的动 作。另外，本发明也可以适用于如按照预先规定的移动路径移动的那样的移动体。在上述三个实施方式中使用以下方式进行了说明乘坐者乘坐在乘坐台上并通过 操作没有图示的操作部来控制移动的方式，但也可以是在乘坐台上载置物体并使移动体自 动地移动的。即，本发明的移动体例如也可以用作在工厂内或家庭内搬运物体的搬运器。此 时，移动体也可以不是如前述那样的通过乘坐者的操作来控制移动的，而是通过来自设置 在移动体上的识别周围的环境的传感器(紫外线传感器等)的信号来自动地控制自己的动 作。另外，本发明也可以适用于如按照预先规定的移动路径移动的那样的移动体。产业上的可利用性根据本发明，可适用于所谓的倒立型移动体以及倒立型移动体的控制方法，其中 所述倒立型移动体通过控制截面为圆形的旋转体的旋转驱动而在维持倒立状态的情况下 通过行驶进行移动。
权利要求
一种倒立型移动体，包括旋转体，截面为圆形；驱动部，旋转驱动所述旋转体；移动体主体，支撑所述旋转体；以及控制部，对所述驱动部进行控制，并通过控制与地面接触的所述旋转体的旋转驱动来维持所述移动体主体的倒立状态；所述倒立型移动体的特征在于，所述控制部通过向基于所述移动体主体的倾斜状态得到的信号乘以预定的增益而计算出用于维持倒立状态的所述旋转体的驱动量，并且，当判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，减小所述增益。
2.如权利要求1所述的倒立型移动体，其特征在于，按照所述移动体主体的倒立状态的异常程度，使减小所述增益的程度变化。
3.如权利要求2所述的倒立型移动体，其特征在于，规定与所述移动体主体的倒立状态的异常程度对应的所述增益的上限值和下限值，使 增益在所述上限值与所述下限值之间变化。
4.如权利要求1所述的倒立型移动体，其特征在于，还包括对所述移动体主体的速度进行检测的速度检测部，并且， 所述控制部根据向基于所述移动体主体的倾斜状态而得到的信号乘以预定的增益所 得的值、和向基于通过所述速度检测部检测出的所述移动体主体的速度而得到的信号乘以 预定的增益所得的值，计算出用于维持倒立状态的所述旋转体的驱动量。
5.如权利要求4所述的倒立型移动体，其特征在于，当判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，使与基于所述移动体主体的速度得到的 信号相乘的增益增大。
6.如权利要求4或5所述的倒立型移动体，其特征在于， 还包括推定所述移动体主体的速度的速度推定部，当判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，所述控制部根据通过所述速度推定部推 定的速度规定目标速度，并使与基于所述移动体主体的速度得到的信号相乘的增益增大， 以得到所述目标速度。
7.如权利要求1所述的倒立型移动体，其特征在于， 还包括测定部，同时获得由所述移动体主体相对于铅垂方向的倾斜角度和倾斜角速度、以及 所述旋转体的旋转角度和旋转角速度组成的四个参数的实测值；以及推定部，根据从通过所述测定部获得的四个参数的实测值中选出的三个参数的实测值 和所述旋转体的控制量，推定没有选择的另外一个参数的值；其中，根据所述没有选择的参数的推定值与实测值之间的偏差，检测所述移动体主体 的倒立状态的异常。
8.如权利要求7所述的倒立型移动体，其特征在于，根据所述实测值与推定值之间的偏差的大小，判断所述移动体主体的倒立状态的异常程度。
9.如权利要求7或8所述的倒立型移动体，其特征在于，在所述四个参数的实测值之中选择至少两组以上的三个参数，根据针对这些各组得到 的另外一个参数的推定值与实测值之间的偏差，检测所述移动体主体的倒立状态的异常。
10.如权利要求7所述的倒立型移动体，其特征在于，在所述四个参数之中，分别求出所述移动体主体相对于铅垂方向的倾斜角度的实测值 和推定值、以及所述旋转体的旋转角速度的实测值和推定值，根据这些实测值与推定值之 间的偏差，检测所述移动体主体的倒立状态的异常。
11.如权利要求9所述的倒立型移动体，其特征在于，连续并且同时地获得所述移动体主体相对于铅垂方向的所述倾斜角度的实测值与推 定值的偏差、以及所述旋转体的旋转角速度的实测值与推定值的偏差，根据通过将这些偏 差的值作为坐标配置在相位平面内而得到的轨迹检测所述移动体主体的倒立状态的异常， 所述相位平面将倾斜角度的实测值与推定值的偏差作为一个轴，并将所述旋转体的旋转角 速度的实测值与推定值的偏差作为另一个轴。
12.如权利要求11所述的倒立型移动体，其特征在于，在所述相位平面中，预先规定预定的区域，并且根据得到的轨迹离所述区域的距离，判 断所述移动体主体的倒立状态的异常程度。
13.如权利要求11所述的倒立型移动体，其特征在于，根据所述相位平面上的轨迹的斜率判断所述移动体主体的倒立状态的异常程度。
14.如权利要求1所述的倒立型移动体，其特征在于， 所述移动体主体具有载置乘坐者的乘坐台。
15.如权利要求1所述的倒立型移动体，其特征在于，所述旋转体是相对于所述移动体主体的移动方向在两侧平行地设置的一对车轮，并该 车轮能够被分别独立地进行旋转控制。
16.一种倒立型移动体的控制方法，对所述倒立型移动体的倒立状态进行控制，所述倒 立型移动体包括旋转体，截面为圆形； 驱动部，旋转驱动所述旋转体； 移动体主体，支撑所述旋转体；以及控制部，对所述驱动部进行控制，通过控制与地面接触的所述旋转体的旋转驱动来维 持所述移动体主体的倒立状态；所述倒立型移动体的控制方法的特征在于，包括 倾斜状态获得步骤，获得表示所述移动体主体的倾斜状态的信号；和 驱动量计算步骤，通过向基于获得的所述移动体主体的倾斜状态得到的信号乘以预定 的增益而计算出用于维持倒立状态的所述旋转体的驱动量； 并且还包括倒立状态判断步骤，判断所述移动体主体的倒立状态是否异常；和 增益减小步骤，当判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，减小所述增益。
17.如权利要求16所述的倒立型移动体的控制方法，其特征在于，在所述增益减小步骤中，按照所述移动体主体的倒立状态的异常程度，使减小所述增益的程度变化。
18.如权利要求17所述的倒立型移动体的控制方法，其特征在于，在所述增益减小步骤中，规定与所述移动体主体的倒立状态的异常程度对应的所述增 益的上限值和下限值，使增益在所述上限值与所述下限值之间变化。
19.如权利要求16所述的倒立型移动体的控制方法，其特征在于，还包括对所述移动体主体的速度进行检测的速度检测步骤，并且，在所述驱动量计算步骤中，根据向基于在倾斜状态获得步骤中获得的所述移动体主体 的倾斜状态而得到的信号乘以预定的增益所得的值、和向基于在速度检测步骤中检测出的 所述移动体主体的速度而得到的信号乘以预定的增益所得的值，计算出用于维持倒立状态 的所述旋转体的驱动量。
20.如权利要求19所述的倒立型移动体的控制方法，其特征在于，还包括增益增大步骤，当在所述倒立状态判断步骤中判断为所述移动体主体的倒立 状态异常时，该增益增大步骤使与基于所述移动体主体的速度而得到的信号相乘的增益增 大。
21.如权利要求19或20所述的倒立型移动体的控制方法，其特征在于，还包括推定所述移动体主体的速度的速度推定步骤，当在所述倒立状态判断步骤中判断为所述移动体主体的倒立状态异常时，在所述驱动 量计算步骤中，计算出所述旋转体的驱动量，以得到根据通过速度推定步骤推定的速度规 定的目标速度。
全文摘要
提供一种即使在移动体的移动过程中倒立状态发生异常也能够稳定地继续倒立控制的倒立型移动体、以及倒立型移动体的控制方法。倒立型移动体包括旋转体，截面为圆形；驱动部，旋转驱动旋转体；移动体主体，支撑旋转体；以及控制部，对驱动部进行控制，并通过控制与地面接触的旋转体的旋转驱动来维持移动体主体的倒立状态；其中，控制部通过向基于移动体主体的倾斜状态得到的信号乘以预定的增益而计算出用于维持倒立状态的旋转体的驱动量，并且，当判断为移动体主体的倒立状态异常时减小增益。
文档编号B62K17/00GK101836171SQ200880112929
公开日2010年9月15日 申请日期2008年9月17日 优先权日2007年10月23日
发明者仙波快之, 梶间日出辉 申请人:丰田自动车株式会社