專(zhuān)利名稱(chēng)：：行駛車(chē)輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種車(chē)輛，例如涉及一種利用倒立擺的姿態(tài)控制的車(chē)輛。
背景技術(shù)：
：利用倒立擺的姿態(tài)控制的車(chē)輛(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為倒立擺車(chē)輛)受到注目，例如，提出了專(zhuān)利文獻(xiàn)1的搬運(yùn)裝置。:日本專(zhuān)利特開(kāi)2004-129435號(hào)公報(bào)在該專(zhuān)利文獻(xiàn)1提出的搬運(yùn)裝置中，利用傳感器部檢測(cè)殼體的平衡狀態(tài)和動(dòng)作狀態(tài)，同時(shí)控制部對(duì)滾動(dòng)體的動(dòng)作進(jìn)行控制，從而使搬運(yùn)裝置處于靜止或使其移動(dòng)。這樣，通過(guò)根據(jù)車(chē)體的傾斜角移動(dòng)平衡重部的重量(平衡器)，使得重心移動(dòng)對(duì)齊，從而進(jìn)行姿態(tài)控制。在專(zhuān)利文獻(xiàn)l的車(chē)輛中，通過(guò)前后作動(dòng)平衡器來(lái)進(jìn)行姿態(tài)控制，但是沒(méi)有給出在車(chē)輛加減速時(shí)的具體的控制方法。由此，例如，當(dāng)通過(guò)向前方作動(dòng)平衡器使車(chē)輛的重心向前方移動(dòng)來(lái)進(jìn)行加速時(shí)，如果不向驅(qū)動(dòng)輪賦予與其重心或者平衡器的位置相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，就必須傾斜車(chē)體，以保持車(chē)輛的力學(xué)平衡。這樣，在專(zhuān)利文獻(xiàn)l中，存在如下問(wèn)題加減速時(shí)車(chē)輛會(huì)發(fā)生傾斜，使得搭乘人員的乘坐感覺(jué)變得不舒適。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種利用倒立擺的姿態(tài)控制使搭乘人員的乘坐感覺(jué)變得舒適的車(chē)輛。(1)作為本發(fā)明的第一方面記載的發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在車(chē)輛中具有驅(qū)動(dòng)輪、被驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)軸支承并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的車(chē)體、相對(duì)于上述車(chē)體能夠移動(dòng)配置的平衡器、采集目標(biāo)加速度的目標(biāo)加速度采集機(jī)構(gòu)、基3于上述采集到的目標(biāo)加速度來(lái)確定上述驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和用于移動(dòng)上述平衡器的平衡器推力的確定機(jī)構(gòu)。(2)作為本發(fā)明的第二方面記載的發(fā)明，其特征在于，在第一方面記載的車(chē)輛中，上述平衡器以搭乘部為一部分或全部而構(gòu)成。(3)作為本發(fā)明的第三方面記載的發(fā)明，其特征在于，在第一方面記載的車(chē)輛中，上述車(chē)體以載置重量體的搭乘部為一部分而構(gòu)成，上述平衡器配置成相對(duì)于上述搭乘部能夠移動(dòng)。(4)作為本發(fā)明的第四方面記載的發(fā)明，其特征在于，在第一、第二及第三方面記載的車(chē)輛中，具有采集平衡器位置的平衡器位置采集機(jī)構(gòu)和基于上述采集到的目標(biāo)加速度來(lái)確定上述平衡器的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置確定機(jī)構(gòu)，上述確定機(jī)構(gòu)基于上述被確定的平衡器目標(biāo)位置和上述采集到的平衡器位置來(lái)確定平衡器推力，并且基于上述采集到的平衡器位置來(lái)確定上述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(5)作為本發(fā)明的第五方面記載的發(fā)明，其特征在于，在第一、第二及第三方面記載的車(chē)輛中，具有采集平衡器位置的平衡器位置采集機(jī)構(gòu)，上述確定機(jī)構(gòu)基于上述采集到的目標(biāo)加速度來(lái)確定上述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且基于該被確定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)確定平衡器目標(biāo)位置，從而基于該被確定的平衡器目標(biāo)位置和上述采集到的平衡器位置來(lái)確定平衡器推力。在本發(fā)明中，通過(guò)基于目標(biāo)加速度來(lái)確定驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和用于移動(dòng)平衡器的平衡器推力，在驅(qū)動(dòng)輸出與平衡器輸出之間保持車(chē)輛的力學(xué)平衡，因此，能夠提供使搭乘人員的乘坐感覺(jué)變得舒適的車(chē)輛。圖1是表示本實(shí)施方式的車(chē)輛的外觀結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示控制單元的結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)例的說(shuō)明圖。圖4是本實(shí)施方式的利用平衡器進(jìn)行直立加減速處理時(shí)的、車(chē)輛姿態(tài)控制系的力學(xué)模型的說(shuō)明圖。圖5是表示利用平衡器進(jìn)行第一直立加減速處理的概要的方框圖。圖6是表示利用平衡器進(jìn)行第二直立加減速處理的概要的方框圖。圖7是表示利用平衡器進(jìn)行第一直立加減速處理的內(nèi)容的流程圖。圖8是表示利用平衡器進(jìn)行第二直立加減速處理的內(nèi)容的流程圖。附圖符號(hào)說(shuō)明11驅(qū)動(dòng)輪，12驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，13搭乘部，131座面部，16控制單元，20控制ECU，21主控制ECU，22驅(qū)動(dòng)輪控制ECU，23平衡器控制ECU，31加減速指令裝置，41角度計(jì)，51驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角度計(jì)，52驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器，61平衡器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)，62平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)D1圖8詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的車(chē)輛的優(yōu)選實(shí)施方式。(1)實(shí)施方式概要當(dāng)作動(dòng)平衡器進(jìn)行加減速時(shí)，在其車(chē)體上主要作用有以下三方面。(a)慣性力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩A(b)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的反作用力(反轉(zhuǎn)矩)B(c)平衡器的移動(dòng)產(chǎn)生的車(chē)體傾斜轉(zhuǎn)矩C為了使這三方面平衡，即為了使A+B-C，需要確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。在本實(shí)施方式中，搭乘部構(gòu)成車(chē)體的一部分。并且，所謂"平衡器"，為不包括搭乘部的車(chē)體質(zhì)量的一部分，通過(guò)安裝在車(chē)體上的平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器，可以使該部分向與車(chē)體中心軸(通過(guò)車(chē)體重心和車(chē)體旋轉(zhuǎn)中心的直線)和車(chē)輪旋轉(zhuǎn)中心軸垂直的方向自由作動(dòng)。本實(shí)施方式的平衡器配置成相對(duì)于車(chē)體(搭乘部)能夠移動(dòng)。因此，在本實(shí)施方式的車(chē)輛中，通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)利用平衡器的直立加減速。這里，所謂"直立加減速"，指的是在不使搭乘部?jī)A斜的情況下，使車(chē)輛進(jìn)行加速、減速。在第一直立加減速處理時(shí)，將平衡器移動(dòng)到與作為目標(biāo)的加速度相適應(yīng)的適當(dāng)位置(平衡器目標(biāo)位置)，并且基于實(shí)際的平衡器位置，給驅(qū)動(dòng)輪賦予適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而在不傾斜車(chē)體的情況下實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的加減速。在該實(shí)施方式中，由實(shí)際的平衡器位置來(lái)確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此，即使在平衡器處于沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)位置之前時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的直立姿態(tài)控制。另外，在第二直立加減速處理時(shí)，確定與作為目標(biāo)的加速度相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并確定與該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相適應(yīng)的平衡器目標(biāo)位置，將平衡器移動(dòng)到平衡器目標(biāo)位置，從而在不傾斜車(chē)體的情況下實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的加減速。在該實(shí)施方式中，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩確定平衡器的目標(biāo)位置，因此，可以直接發(fā)出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的指令，可以實(shí)現(xiàn)與搭乘人員的意圖相適應(yīng)的加速度。在本實(shí)施方式中，通過(guò)利用平衡器實(shí)現(xiàn)直立加減速，可以提供使搭乘人員的乘坐感覺(jué)變得舒適的倒立型車(chē)輛。艮P，可以獲得如下效果，(a)不會(huì)出現(xiàn)搭乘人員視野的激烈變化，(b)搭乘人員能夠真實(shí)感覺(jué)車(chē)輛的加減速，沒(méi)有奇怪的感覺(jué)，(c)加減速開(kāi)始時(shí)不會(huì)出現(xiàn)姿態(tài)變化，不會(huì)使搭乘人員產(chǎn)生奇怪感覺(jué)，(d)可動(dòng)部的慣性小，自搭乘人員發(fā)出加速指令至實(shí)際車(chē)輛的加速為止的延遲小。(2)實(shí)施方式的詳細(xì)內(nèi)容圖1是表示本實(shí)施方式的車(chē)輛的外觀結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，車(chē)輛具有配置在同軸上的2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪lla、llb。利用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12分別驅(qū)動(dòng)兩驅(qū)動(dòng)輪lla、llb。在驅(qū)動(dòng)輪lla、lib(在表示驅(qū)動(dòng)輪lla、llb時(shí)，稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)輪ll。以下其他結(jié)構(gòu)也一樣)和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12的上部，配置有搭乘作為重量體的貨物或乘員等的搭乘部13(座椅)。搭乘部13由駕駛員乘坐的座面部131、靠背部132、和頭枕133構(gòu)成。搭乘部13受到固定于收容驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)殼體121上的支承部件14的支承。在搭乘部13的左肋配置有輸入裝置30。通過(guò)駕駛員的操作，該輸入裝置30進(jìn)行車(chē)輛的加速、減速、轉(zhuǎn)彎、原地旋轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)等指示。本實(shí)施方式的輸入裝置30固定在座面部131上，但也可以通過(guò)有線或無(wú)線連接的遙控器來(lái)構(gòu)成。還有，也可以設(shè)置扶手部，并在其上部設(shè)置輸入裝置30。還有，在本實(shí)施方式的車(chē)輛中，配置有輸入裝置30，但對(duì)于按照預(yù)先確定的行駛指令數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)行駛的車(chē)輛，設(shè)置行駛指令數(shù)據(jù)采集部，以取代輸入裝置30。行駛指令數(shù)據(jù)采集部也可以由從例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等各種存儲(chǔ)媒體中讀取行駛指令數(shù)據(jù)的讀取機(jī)構(gòu)構(gòu)成，或者/以及，由利用無(wú)線通信從外部從采集行駛指令數(shù)據(jù)的通信控制機(jī)構(gòu)構(gòu)成。另外，在圖1中，示出了在搭乘部13搭乘人的情況，但并不局限于人駕駛的車(chē)輛，也可以是只搭乘貨物并從外部的遙控操作等進(jìn)行行駛或停止的情況，可以是只搭乘貨物并按照行駛指令數(shù)據(jù)進(jìn)行行駛或停止的情況，進(jìn)而也可以是在沒(méi)有搭乘任何東西的狀態(tài)下進(jìn)行行駛或停止的情況。在本實(shí)施方式中，利用操作輸入裝置30所輸出的操作信號(hào)，進(jìn)行加減速等控制，但也可以例如改變駕駛員相對(duì)車(chē)輛的前傾力矩或前后方向的傾斜角，進(jìn)行與該傾斜角相適應(yīng)的車(chē)輛的姿態(tài)控制和行駛控制。還有，也可以在兩種方式之間進(jìn)行切換。在搭乘部13與驅(qū)動(dòng)輪11之間配置有圖中未表示的后述的平衡器(重量體)134。該平衡器134通過(guò)平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62可以沿前后方向(車(chē)體直立時(shí)與車(chē)軸在水平面上正交的方向)進(jìn)行移動(dòng)。在搭乘部13與驅(qū)動(dòng)輪11之間配置有控制單元16。在本實(shí)施方式中，控制單元16安裝在搭乘部13的座面部131的下表面，但也可以安裝在支承部件14上。圖2是表示控制單元16的結(jié)構(gòu)圖?？刂茊卧?6具有控制ECU(電子控制裝置)20、加減速指令裝置31、角度計(jì)(角速度計(jì))41、驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角度計(jì)51、驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器52、作為平衡器的位置傳感器發(fā)揮作用的平衡器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)61、平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62、和其它裝置?？刂蒲b置16具有作為其它裝置的蓄電池。蓄電池向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12、驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器52、平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62、控制ECU20等供給驅(qū)動(dòng)用和控制用的電力?？刂艵CU20具有主控制ECU21、控制ECU22、以及平衡器控制ECU23，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪控制、車(chē)體控制、平衡器控制等，進(jìn)行車(chē)體的行駛、姿態(tài)控制等各種控制?？刂艵CU20由具有存儲(chǔ)本實(shí)施方式的利用平衡器的直立加減速處理程序等各種程序和數(shù)據(jù)的ROM、用作工作區(qū)域的RAM、外部存儲(chǔ)裝置、接口部等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。在主控制ECU21連接有加減速指令裝置31、驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角度計(jì)51、角度計(jì)(角速度計(jì))40、平衡器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)(位置傳感器)61。在主控制ECU21連接有作為輸入裝置30的加減速指令裝置31。加減速指令裝置31向主控制ECU21供給基于搭乘人員對(duì)輸入裝置30的操作的加減速指令。輸入裝置30具有操縱桿。操縱桿將直立狀態(tài)作為中立位置，通過(guò)向前后方向傾斜指示加減速，通過(guò)向左右方向傾斜指示左右方向的轉(zhuǎn)彎。要求加減速度、轉(zhuǎn)彎曲率隨著傾斜角度的增加而增加。主控制ECU21與角度計(jì)41一起，發(fā)揮車(chē)體控制系統(tǒng)40的功能，作為倒立車(chē)輛的姿態(tài)控制，基于車(chē)體傾斜狀態(tài)，利用驅(qū)動(dòng)輪的反轉(zhuǎn)矩對(duì)車(chē)體進(jìn)行姿態(tài)控制。主控制ECU21與驅(qū)動(dòng)控制ECU22、驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角度計(jì)51、驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器52—起，發(fā)揮驅(qū)動(dòng)輪控制系統(tǒng)50的功能。驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角度計(jì)51向主控制ECU21供給驅(qū)動(dòng)輪11的旋轉(zhuǎn)角，主控制ECU21向驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22供給驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值，驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22向驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器52供給作為驅(qū)動(dòng)指令值的驅(qū)動(dòng)電壓。驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器52基于指令值，分別獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制兩驅(qū)動(dòng)輪lla、llb。主控制ECU21與平衡器控制ECU23、平衡器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)61、平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62—起，發(fā)揮平衡器控制系統(tǒng)60的功能。平衡器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)61向主控制ECU21供給與平衡器位置相適應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角，主控制ECU21向平衡器控制ECU23供給驅(qū)動(dòng)推力指令值，平衡器控制ECU23向平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62供給作為驅(qū)動(dòng)推力指令值的驅(qū)動(dòng)電壓。圖3是表示將平衡器134移動(dòng)到平衡器目標(biāo)位置A2*的平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)例的說(shuō)明圖。該平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)作為重量體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)沿前后方向作動(dòng)平衡器134，移動(dòng)除驅(qū)動(dòng)部(驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)輪)之外的車(chē)輛的重心。平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)將配置在搭乘部13的座面部131的下部的平衡器134沿前后方向進(jìn)行移動(dòng)。本實(shí)施方式的圖3(a)的平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)利用滑動(dòng)型促動(dòng)器135，在滑板上平行移動(dòng)平衡器134。圖3(b)、(c)所示的平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)是采用旋轉(zhuǎn)移動(dòng)型平衡器的機(jī)構(gòu)。在支承軸136的一端配設(shè)有平衡器134，在支承軸136的另一端固定有平衡器支承軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)137、138的轉(zhuǎn)子。并且，利用平衡器支承軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)137、138，在以支承軸136為半徑的圓周軌道上移動(dòng)平衡器134。在圖3(b)的平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)中，平衡器支承軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)137配置在座面部131的下部，平衡器134在圓周軌道上的下側(cè)移動(dòng)。在圖3(c)的平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)中，平衡器支承軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)138與驅(qū)動(dòng)輪11同軸配設(shè)，平衡器134在圓周軌道上的上側(cè)移動(dòng)。另外，作為其它的平衡器移動(dòng)機(jī)構(gòu)的例子，也可以利用伸縮型促動(dòng)器來(lái)移動(dòng)平衡器134。例如，將兩個(gè)伸縮型促動(dòng)器的一端分別固定在車(chē)輛的前方和后方，將另一端分別固定在平衡器134上，通過(guò)使兩伸縮型促動(dòng)器中的一個(gè)伸長(zhǎng)，使另一個(gè)收縮，來(lái)平行移動(dòng)平衡器134。下面說(shuō)明在上述結(jié)構(gòu)的車(chē)輛中利用平衡器進(jìn)行直立加減速處理。圖4是本實(shí)施方式的利用平衡器進(jìn)行直立加減速處理時(shí)的、車(chē)輛姿態(tài)控制系的力學(xué)模型的說(shuō)明圖。作為例示，圖4的平衡器134表示利用進(jìn)行車(chē)輛的姿態(tài)控制的重量體，沿與車(chē)軸和車(chē)輛中心軸垂直的方向進(jìn)行移動(dòng)的圖3(a)的情況。另外，如圖3(b)、(c)所示，當(dāng)平衡器134在以平衡器支承軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)137、138為中心的圓周軌道上移動(dòng)時(shí)，進(jìn)行基于支承軸136的角度的換算，或進(jìn)行對(duì)角度的換算。該圖4的各符號(hào)意義如下所示。(a)狀態(tài)量ew:輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)角[rad]0t:主體的傾斜角(鉛垂軸基準(zhǔn))[rad]入2:平衡器的位置(車(chē)體中心點(diǎn)基準(zhǔn))[m](b)輸入9tw:驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(2輪合計(jì))[Nm]SB:平衡器驅(qū)動(dòng)力[N](c)物理常數(shù)g:重力加速度[m/s2](d)參數(shù)mw:輪胎的質(zhì)量[kg]Rw:輪胎的半徑[m]Iw:輪胎的慣性力矩(車(chē)軸周?chē)?[kgm2]m1:主體的質(zhì)量(包括乘員)[kg]11:主體的重心距離(自車(chē)軸起)[m]I1:主體的慣性力矩(重心周?chē)?[kgm2]m2:平衡器的質(zhì)量[kg]12:平衡器的基準(zhǔn)重心距離(自車(chē)軸起)[m]I2:平衡器的慣性力矩(重心周?chē)?[kgm2]圖5和圖6表示利用平衡器進(jìn)行第一和第二直立加減速處理的概要。在第一直立加減速處理中，由測(cè)定出的平衡器134的實(shí)際位置來(lái)確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。艮P，如圖5所示，確定與搭乘人員所指示的目標(biāo)加速度a、目適應(yīng)的平衡器目標(biāo)位置r(算出值)。然后，利用狀態(tài)反饋控制確定平衡器134的驅(qū)動(dòng)推力SB，驅(qū)動(dòng)平衡器134，以使當(dāng)前的平衡器位置入(測(cè)定值)接近平衡器目標(biāo)位置入*。由伴隨該平衡器134的驅(qū)動(dòng)的當(dāng)前的平衡器位置入(測(cè)定值)，確定驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器52的輸出tw?；谠摰谝恢绷⒓訙p速處理，由平衡器134的實(shí)際位置來(lái)確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此，即使在平衡器134處于沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)位置之前的過(guò)渡狀態(tài)下，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的直立姿態(tài)控制。另一方面，在第二直立加減速處理時(shí)，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)確定平衡器134的目標(biāo)位置入2*。艮P，如圖6所示，確定與搭乘人員所指示的目標(biāo)加速度a、目適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器輸出tw，確定與該驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器輸出tw相適應(yīng)的平衡器的目標(biāo)位置入2。然后，利用狀態(tài)反饋控制確定平衡器B4的驅(qū)動(dòng)推力SB，驅(qū)動(dòng)平衡器134，以使當(dāng)前的平衡器位置A(測(cè)定值)接近確定到的平衡器目標(biāo)位置入?；谠摰诙绷⒓訙p速處理，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)確定平衡器134的目標(biāo)位置入2*，因此，可以直接發(fā)出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的指令，可以實(shí)現(xiàn)與搭乘人員的意圖相適應(yīng)的加速度。圖7是表示利用平衡器進(jìn)行第一直立加減速處理的內(nèi)容的流程圖。首先，主控制ECU21采集搭乘人員的輸入指令(目標(biāo)加速度a*)(步驟10)。例如，采集基于搭乘人員的搭乘人員的操縱桿操作量，根據(jù)與該值相適應(yīng)的規(guī)定函數(shù)、或者操作量-目標(biāo)加速度圖表，利用主控制ECU來(lái)確定目標(biāo)加速度a匸但是，也可以在輸入裝置30的加減速指令裝置31中，由函數(shù)或圖表來(lái)確定與操作量相適應(yīng)的目標(biāo)加速度a+，并將其向主控制ECU21供給，主控制ECU21采集所供給的目標(biāo)加速度a*。另外，在本實(shí)施例中，雖然賦予了作為操作輸入的目標(biāo)加速度0*，但也可以賦予速度或驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)，將其變換為目標(biāo)加速度c/。此時(shí)，當(dāng)變換為目標(biāo)加速度a、寸，可以利用主控制ECU21進(jìn)行變換，也可以利用輸入裝置30進(jìn)行變換。接著，主控制ECU21根據(jù)下面的公式(1)來(lái)確定與采集到的目標(biāo)加速度a、目適應(yīng)的平衡器134的目標(biāo)位置入/(步驟ll)。公式(1)中的r]與M從公式(2)、(3)中獲得。X2*=(M/m2)(l+rORwa*[公式2]il=(mi1汁m212)/(MR*)[公式3]M二n^+m2+mw+Iw/Rw在公式(l)中，兩邊乘以平衡器的重量m2g后，左邊的入2*111^表示平衡器134的重心移動(dòng)引起的車(chē)體傾斜轉(zhuǎn)矩C。另一方面，右邊的第l項(xiàng)的MRwC^g表示驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的反轉(zhuǎn)矩B，第2項(xiàng)的MnRwa*g表示慣性力引起的轉(zhuǎn)矩A。這樣，公式1表示慣性力的轉(zhuǎn)矩A、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的反轉(zhuǎn)矩B、和車(chē)體傾斜轉(zhuǎn)矩C的平衡狀態(tài)。接著，主控制ECU21由各傳感器檢測(cè)行駛和姿態(tài)的狀態(tài)量(步驟12)。艮P，主控制ECU21由角度計(jì)41采集車(chē)體傾斜角(角速度)，由驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角度計(jì)51采集驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)角(轉(zhuǎn)動(dòng)角速度)，由平衡器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)61采集平衡器134的位置(平衡器支承軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)137、138的旋轉(zhuǎn)角)的值。接著，主控制ECU21根據(jù)在步驟11中被確定的平衡器目標(biāo)位置入2*、和在步驟12中采集到的平衡器位置入2，來(lái)確定平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62的輸出指令值(步驟13)。艮P，行駛控制部21根據(jù)表示狀態(tài)反饋的下面的公式(4)，確定平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62的輸出指令值(平衡器驅(qū)動(dòng)推力)SB。另外，公式(4)中的{}表示時(shí)間微分，例如，(n)表示n的時(shí)間微分。[公式4]SB二一k9一k{6}—k6—k{9}—k(1—X*)BBlWB21B31B41PB5、227-kb6(U2}-u2*})還有，主控制ECU21確定車(chē)輪驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器52的輸出指令值(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)tw(步驟14)。艮口，主控制ECU21根據(jù)表示直立姿態(tài)保持用轉(zhuǎn)矩與狀態(tài)反饋的下面的公式(5)，確定與在步驟12采集的當(dāng)前點(diǎn)的平衡器位置入2相適應(yīng)的輸出指令值Tw。t=t一k9—k{e}—ke—k{e}—k(;i—;l*)WW,OWlWW21W31W41pW5、227接著，主控制ecu21將各輸出指令值SB、Tw賦予給各促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(步驟15)，返回主程序。艮口，主控制ecu21將在步驟13求得的平衡器驅(qū)動(dòng)推力SB供給平衡器控制ecu23，將在步驟14求得的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩tw的指令值供給驅(qū)動(dòng)輪控制ecu22。這樣，在平衡器控制ecu23中，利用與平衡器驅(qū)動(dòng)推力SB相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62進(jìn)行控制，在驅(qū)動(dòng)輪控制ecu22中，利用與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩tw相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器進(jìn)行控制，從而能夠一邊維持直立狀態(tài)，一邊使車(chē)輛進(jìn)行加減速。圖8是表示利用平衡器134進(jìn)行第二直立加減速處理的內(nèi)容的流程圖。首先，主控制ecu21采集搭乘人員的輸入指令(目標(biāo)加速度ci*)(步驟20)，進(jìn)而由各傳感器檢測(cè)行駛與姿態(tài)的狀態(tài)量(步驟21)。該步驟20的處理與第一直立加減速處理的步驟10—樣，步驟21的處理與步驟12的處理一樣。接著，主控制ecu21確定車(chē)輪驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器52的輸出指令值(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)tw(步驟22)。艮P，主控制ecu21根據(jù)表示車(chē)輛加減速用轉(zhuǎn)矩與狀態(tài)反饋的下面的公式(6)，確定與在步驟20采集到的目標(biāo)加速度a、目適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T13[公式6]<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在該第二直立加減速處理中，如公式(8)所示，平衡器134的當(dāng)前位置A2和平衡器目標(biāo)位置入^均與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tw的確定無(wú)關(guān)。g卩，與平衡器134的位置無(wú)關(guān)，首先采集與目標(biāo)加速度a*相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩tw。接著，主控制ECU根據(jù)下面的公式(7)，確定與在步驟22中被確定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩tw相適應(yīng)的用于實(shí)現(xiàn)直立姿態(tài)的平衡器目標(biāo)位置A2*。(步驟23)公式(7)中的n與M為上述的公式(2)、(3)中的n與M。[公式7]在本實(shí)施方式中，對(duì)Tw賦予了指令值，但也可以由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12的驅(qū)動(dòng)電流和轉(zhuǎn)速來(lái)推定實(shí)際的轉(zhuǎn)矩。還有，也可以由驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)利用觀察器來(lái)進(jìn)行推定。接著，主控制ECU21根據(jù)在步驟23中被確定的平衡器目標(biāo)位置入/、和在步驟21中被確定的平衡器位置入2，來(lái)確定平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62的輸出指令信Sb(步驟24)。根據(jù)表示狀態(tài)反饋的上面的公式(4)來(lái)確定輸出指令值SB。接著，主控制ECU21將各輸出指令值SB、Tw賦予給各促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(步驟255)，返回主程序。艮P，主控制ECU21將在步驟22求得的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩tw的指令值供給驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22，將在步驟24求得的平衡器驅(qū)動(dòng)推力SB供給平衡器控制ECU23。這樣，在平衡器控制ECU23中，利用與平衡器驅(qū)動(dòng)推力SB相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)平衡器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器62進(jìn)行控制，在驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22中，利用與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩tw相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器進(jìn)行控制，從而能夠一邊維持直立狀態(tài)，一邊使車(chē)輛進(jìn)行加減速。另外，公式(4)、(5)、(6)中的K為反饋增益，根據(jù)例如最佳調(diào)節(jié)器理論預(yù)先進(jìn)行設(shè)定。另外，根據(jù)目的，也可以將其一部分設(shè)定為0。例如，求解輸出指令值Tw的公式(5)的右邊第2項(xiàng)的一Kw,ew為具有抑制驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)的作用的項(xiàng)。因此，在停止時(shí)有效，但當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)的行駛時(shí)則不需要。此時(shí)，可以如下所述地進(jìn)行切換在停止時(shí)，令Kw,i-0、Kw,2#0，抑制車(chē)輛的移動(dòng)，在行駛時(shí)，令Kw,^Kw.fO，使車(chē)輛移動(dòng)能夠平穩(wěn)地進(jìn)行。還有，在公式(4)、(5)、(6)中，通過(guò)添加各項(xiàng)，以計(jì)算更加高精度的數(shù)值，但也可以作為最低限度的項(xiàng)，利用下面的公式(8)取代公式(4)，利用下面的公式(9)取代公式(5)，得到下面的公式(10)取代公式(6)。[公式8]S=—K(人一人,BB5、22^T=W=mW,O2g入，/(l+n)w=MgRaw,oew在所說(shuō)明的實(shí)施方式中，說(shuō)明了搭乘部構(gòu)成車(chē)體的一部分，利用不同于搭乘部的另外設(shè)置的平衡器來(lái)實(shí)現(xiàn)第一和第二直立加減速的情況，但也可以是平衡器由包含搭乘部(或者包含搭乘部的控制單元、蓄電池等其它重量體)的形狀而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，通過(guò)搭乘部為車(chē)體質(zhì)量的一部分，并能夠向與車(chē)體中心軸(通過(guò)車(chē)體重心和車(chē)體旋轉(zhuǎn)中心的直線)和車(chē)輪旋轉(zhuǎn)中心軸垂直的方向自由移動(dòng)，發(fā)揮作為平衡器的功能。在這種情況下，配設(shè)移動(dòng)作為平衡器發(fā)揮功能的搭乘部13的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，利用隨著搭乘部13的前后移動(dòng)的重心移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第一和第二直立加減速及實(shí)現(xiàn)車(chē)體的姿態(tài)控制。作為移動(dòng)搭乘部13的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用例如直線引導(dǎo)裝置等低阻力的線形移動(dòng)機(jī)構(gòu)，利用搭乘部驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，控制搭乘部13和支承部件14的相對(duì)位置關(guān)系。直線引導(dǎo)裝置具有固定在支承部件14上的導(dǎo)軌、固定在搭乘部驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的滑板和滾動(dòng)體。在導(dǎo)軌的左右側(cè)面部上沿長(zhǎng)度方向形成有直線狀的兩條軌道槽。沿滑板的寬度方向的截面呈"〕"字形狀，在與其相置的兩個(gè)側(cè)面部?jī)?nèi)側(cè)，兩條軌道槽與導(dǎo)軌的軌道槽分別對(duì)置。滾動(dòng)體裝入上述的軌道槽之間，隨著導(dǎo)軌與滑板的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，在軌道槽內(nèi)滾動(dòng)。另外，在滑板中形成有連接軌道槽的兩端的返回通路，滾動(dòng)體在軌道槽和返回通路中循環(huán)。在直線引導(dǎo)裝置中，配置有固定直線引導(dǎo)裝置的動(dòng)作的制動(dòng)器(離合器)。在車(chē)輛停車(chē)時(shí)不需要搭乘部的動(dòng)作的情況下，利用制動(dòng)器，將滑板固定在導(dǎo)軌上，從而保持固定有導(dǎo)軌的支承部件14與固定有滑板的搭乘部13的相對(duì)位置。然后，當(dāng)需要進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，解除該制動(dòng)器，將支承部件14側(cè)的基準(zhǔn)位置與搭乘部13側(cè)的基準(zhǔn)位置之間的距離控制為規(guī)定值。在這種結(jié)構(gòu)的車(chē)輛中，通過(guò)使包含搭乘人員的搭乘部沿車(chē)輛的前后方向進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)，發(fā)揮平衡器(所說(shuō)明的實(shí)施方式中的平衡器134)的功能，從而實(shí)現(xiàn)第一和第二直立加減速。還有，也可以設(shè)置兩個(gè)平衡器。例如，也可以將能夠相對(duì)于車(chē)體移動(dòng)的重量物作為第一平衡器，將能夠相對(duì)于車(chē)體和第一平衡器移動(dòng)的搭乘部13作為第二平衡器。在這種情況下，可以在加速度低時(shí)，將第一平衡器的重量物作為所說(shuō)明的實(shí)施方式的平衡器134，從而實(shí)現(xiàn)直立加減速，在加速度高且達(dá)到了第一平衡器的移動(dòng)限制時(shí)，為了補(bǔ)充其重心移動(dòng)不足部分，將第二平衡器的搭乘部13作為所說(shuō)明的實(shí)施方式的平衡器134進(jìn)行作動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)直立加減速。或者，也可以根據(jù)加減速的高頻成分，移動(dòng)第一平衡器的重量物，根據(jù)加減速的低頻成分，移動(dòng)第一平衡器的搭乘部13，從而實(shí)現(xiàn)直立加減速。權(quán)利要求1.一種車(chē)輛，其特征在于，具有驅(qū)動(dòng)輪；被驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)軸支承并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的車(chē)體；相對(duì)于所述車(chē)體能夠移動(dòng)地配置的平衡器；采集目標(biāo)加速度的目標(biāo)加速度采集機(jī)構(gòu)；基于所述采集到的目標(biāo)加速度，來(lái)確定所述驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和用于移動(dòng)所述平衡器的平衡器推力的確定機(jī)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛，其特征在于，所述平衡器以搭乘部為一部分或全部而構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛，其特征在于，所述車(chē)體以載置重量體的搭乘部為一部分而構(gòu)成，所述平衡器配置成相對(duì)于所述搭乘部能夠移動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的車(chē)輛，其特征在于，具有采集平衡器的位置的平衡器位置采集機(jī)構(gòu)和基于所述采集到的目標(biāo)加速度來(lái)確定所述平衡器的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置確定機(jī)構(gòu)，所述確定機(jī)構(gòu)基于所述被確定的平衡器目標(biāo)位置和所述采集到的平衡器位置來(lái)確定平衡器推力，并且基于所述采集到的平衡器位置來(lái)確定所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。5.根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的車(chē)輛，其特征在于，具有采集平衡器的位置的平衡器位置采集機(jī)構(gòu)，所述確定機(jī)構(gòu)基于所述采集到的目標(biāo)加速度來(lái)確定所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且基于該被確定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)確定平衡器目標(biāo)位置，從而基于該被確定的平衡器目標(biāo)位置和所述采集到的平衡器位置來(lái)確定平衡器推力。全文摘要本發(fā)明提供一種利用倒立擺的姿態(tài)控制使搭乘人員乘坐感覺(jué)變得舒適的車(chē)輛。確定與搭乘人員所指示的目標(biāo)加速度(α^*)相適應(yīng)的平衡器的目標(biāo)位置(λ^*)(算出值)。然后，利用狀態(tài)反饋控制確定平衡器(134)的驅(qū)動(dòng)推力(S_B)，并驅(qū)動(dòng)平衡器(134)，以使當(dāng)前的平衡器位置(λ)(測(cè)定值)接近確定出的平衡器目標(biāo)位置(λ^*)。由伴隨該平衡器(134)的驅(qū)動(dòng)的當(dāng)前的平衡器位置(λ)(測(cè)定值)，來(lái)確定驅(qū)動(dòng)輪促動(dòng)器(52)的輸出(τ_w)。這樣，由平衡器134的實(shí)際位置來(lái)確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此，即使在平衡器134處于沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)位置之前的過(guò)渡狀態(tài)下，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的直立姿態(tài)控制。文檔編號(hào)B62K17/00GK101541629SQ200780044218公開(kāi)日2009年9月23日申請(qǐng)日期2007年11月2日優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日發(fā)明者土井克則申請(qǐng)人:愛(ài)考斯研究株式會(huì)社