倒立型移动体及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及倒立型移动体及其控制方法，尤其是涉及基于传感器检测出的角速度 而对倒立型移动体进行倒立控制的技术。
【背景技术】
[0002] 在倒立二轮车等倒立型移动体中，即使在系统发生了异常的情况下也能够安全地 使搭乘者下车的情况是重要的事项之一。倒立型移动体基于来自传感器的输出来进行倒立 控制。因此，高精度地检测传感器的故障及发生了故障的传感器并抑制基于来自发生了故 障的传感器的输出的倒立控制的情况在确保安全性方面非常重要。
[0003] 专利文献1中公开了一种将电源、传感器电子板和控制处理器的组合汇总到一起 而成的动力基体以三重冗余构成的车辆。该车辆对从三重冗余传感器分别供给的数据进行 比较，由此检测传感器的故障。
[0004] 然而，如专利文献1公开的车辆那样，当简单地以同一结构将传感器设为多个冗 余时，存在成本增大的问题。例如为了检测正交三轴的角速度，在传感器电子板中对3个正 交三轴分别搭载陀螺仪传感器的情况下，传感器电子板为三重冗余，因此陀螺仪传感器总 计需要9个（3X3)。即，存在成本增大的问题。另外，在专利文献2中公开了一种根据由相 互斜交配置的4个陀螺仪计测出的角速度来算出正交三轴的角速度的惯性基准装置。
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特表2003-517340号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2009-204419号公报
【发明内容】
[0008] 发明要解决的课题
[0009] 本发明基于上述的见解而作出，目的在于提供一种不降低故障检测精度而能够减 少成本的倒立型移动体及其控制方法。
[0010] 用于解决课题的方案
[0011] 本发明的第一方案的倒立型移动体被进行倒立控制，所述倒立型移动体具备：第 一传感器，检测绕着在与所述倒立型移动体的横摆轴正交的平面上从所述倒立型移动体的 俯仰轴倾斜了第一预定角度的轴的角速度；第二传感器，检测绕着在与所述倒立型移动体 的横摆轴正交的平面上从所述倒立型移动体的俯仰轴倾斜了第二预定角度的轴的角速度； 第三传感器，检测绕着所述倒立型移动体的俯仰轴的角速度；俯仰轴加速度检测部，检测所 述倒立型移动体的俯仰轴的加速度；滚转轴加速度检测部，检测所述倒立型移动体的滚转 轴的加速度；横摆轴加速度检测部，检测所述倒立型移动体的横摆轴的加速度；及控制部， 基于所述第一传感器、所述第二传感器及所述第三传感器分别检测出的角速度来进行所述 倒立控制，所述控制部基于第一角速度、第二角速度、第三角速度的相互关系，使特定的安 全功能起动，该第一角速度是基于由所述第一传感器及所述第二传感器分别检测出的角速 度而算出的绕着所述倒立型移动体的俯仰轴的角速度，该第二角速度是所述第三传感器检 测出的绕着所述倒立型移动体的俯仰轴的角速度，该第三角速度是基于由所述俯仰轴加速 度检测部、所述滚转轴加速度检测部及所述横摆轴加速度检测部分别检测出的加速度而算 出的绕着所述倒立型移动体的俯仰轴的角速度。
[0012] 本发明的第二方案的控制方法是倒立型移动体的控制方法，基于第一传感器、第 二传感器、第三传感器分别检测出的角速度来进行倒立控制，该第一传感器检测绕着在与 所述倒立型移动体的横摆轴正交的平面上从所述倒立型移动体的俯仰轴倾斜了第一预定 角度的轴的角速度，该第二传感器检测绕着在与所述倒立型移动体的横摆轴正交的平面上 从所述倒立型移动体的俯仰轴倾斜了第二预定角度的轴的角速度，该第三传感器检测绕着 所述倒立型移动体的俯仰轴的角速度，所述控制方法中，检测所述倒立型移动体的俯仰轴 的加速度、所述倒立型移动体的滚转轴的加速度及所述倒立型移动体的横摆轴的加速度， 基于第一角速度、第二角速度、第三角速度的相互关系，使特定的安全功能起动，该第一角 速度是基于由所述第一传感器及所述第二传感器分别检测出的角速度而算出的绕着所述 倒立型移动体的俯仰轴的角速度，该第二角速度是所述第三传感器检测出的绕着所述倒立 型移动体的俯仰轴的角速度，该第三角速度是基于检测出的所述倒立型移动体的俯仰轴、 滚转轴及横摆轴各自的所述加速度而算出的绕着所述倒立型移动体的俯仰轴的角速度。
[0013] 发明效果
[0014] 根据上述的本发明的各方案，能够提供不降低故障检测精度而能够减少成本的倒 立型移动体及其控制方法。
【附图说明】
[0015] 图1是表示实施方式的倒立二轮车的简要结构的图。
[0016] 图2是表示实施方式的控制装置的结构的框图。
[0017] 图3是表示实施方式的传感器所检测的角速度及加速度的图。
[0018] 图4是表示在实施方式中检测、算出的X轴、Y轴及Z轴的加速度的图。
[0019] 图5是表示在实施方式中检测、算出的角速度的图。
[0020] 图6是表示实施方式的传感器故障检测处理的流程图。
[0021] 图7是表示实施方式的加速度及角速度的转化的一例的图。
【具体实施方式】
[0022] 参照图1，说明本发明的实施方式的倒立二轮车1。图1是表示本发明的实施方式 的倒立二轮车1的简要结构的图。
[0023] 倒立二轮车1通过传感器来检测搭乘于踏脚板3的搭乘者使载荷沿倒立二轮车1 的前后方向作用时的倒立二轮车1向前后方向的姿态角（俯仰角），基于该检测结果，以维 持倒立二轮车1的倒立状态的方式控制驱动左右车轮2的电动机。即，倒立二轮车1控制 对左右车轮2进行驱动的电动机，使得当搭乘于踏脚板3的搭乘者使载荷向前方作用而使 倒立二轮车1向前方倾斜时，以维持倒立二轮车1的倒立状态的方式向前方加速，当搭乘者 使载荷向后方作用而使倒立二轮车1向后方倾斜时，以维持倒立二轮车1的倒立状态的方 式向后方加速。倒立二轮车1为了确保控制的稳定性，将控制电动机的控制系统双重化。
[0024] 另外，上述的电动机的控制由搭载于倒立二轮车1的控制装置10进行。接着，参 照图2,说明控制装置10。
[0025] 接着，参照图2,对本发明的实施方式的控制装置10的结构进行说明。参照图2， 是表示本发明的实施方式的控制装置10的结构的框图。
[0026] 控制装置10具有微型控制器11、12(以下，也称为"微控制器")、逆变器13~16、 电动机17、18及传感器19~22。
[0027] 控制装置10为了确保倒立二轮车1的控制的稳定性，而形成双重化为1系的系统 100和2系的系统200的双重系统。即，在通常时由两方的系统100、200进行倒立二轮车 1的控制，在一方的系统检测出异常的情况下，由另一方的系统进行控制以使倒立二轮车1 安全停止。1系的系统100包含微控制器11、逆变器13、14及传感器19~21。2系的系统 200包含微控制器12、逆变器15、16及传感器22。
[0028] 以下，将倒立二轮车1的滚转轴也称为X轴，将倒立二轮车1的俯仰轴也称为Y轴， 将倒立二轮车1的横摆轴也称为Z轴而进行说明。在1系的系统100中，传感器19和传感 器20以各自的检测轴分别从俯仰轴及滚转轴在与横摆轴正交的平面上呈45°的角度相向 的方式配置。即，传感器19和传感器20以各自的检测轴相对于俯仰轴对称地向不同的方 向倾斜45°的方式配置。而且，在1系的系统100中，传感器21以其检测轴与横摆轴一致 的方式配置。在2系的系统200中，传感器22以其检测轴与俯仰轴一致的方式配置。
[0029] 微控制器11、12分别是基于从传感器19~21及传感器22分别输出的角速度信 号而如上述那样以使倒立二轮车1维持倒立状态的方式控制电动机17、18的E⑶(Engine Control Unit)。微控制器 11、12 分别具有 CPU(Central Proc