[发明专利]防翻倒控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种防翻倒控制装置，平衡控制成例如两轮车或两足步行机器人那样左右自由倾斜的本体不翻倒。

背景技术

在专利文献1中，提出了一种两轮车行驶玩具，该玩具具有：转向部；能够利用转向部进行转向的前轮；后轮；根据前轮(把手)的方向相应摇动的飞轮；驱动飞轮的第1驱动部；以及驱动后轮的第2驱动部。在该两轮车的情况下，根据前轮的方向，相应改变飞轮的方向，通过这样，利用飞轮产生的陀螺效应，在行驶中不容易翻倒。

但是，在前述两轮车行驶玩具的情况下，由于根据前轮的方向，不过只相应改变飞轮的方向，因此存在的问题是，如果是通常行驶中，即使能够通过把手操作来防止翻倒，但在停止时或极慢速行驶时，很难仅通过把手操作来取得平衡，不能有效地防止翻倒。

在专利文献2中，提出了一种防止翻倒的倒立控制玩具，该玩具将利用倾斜检测传感器检测出的倾斜输入控制电路，用控制电路驱动电动机，用电动机使惯性大的旋转体旋转，沿着要校正倾斜的方向的反方向提高旋转体的转速，产生反作用力偶，通过这样来防止翻倒。在该倒立控制玩具的情况下，由于通过控制旋转体的旋转，来取得平衡，因此即使是停止时或极慢速前进时，也能够防止翻倒。

在前述倒立控制玩具的情况下，作为对玩具的倾斜进行检测的倾斜检测传感器，是采用通过用受光元件来接受从发光元件送出后被地面反射的光、来检测倾斜的光传感器。但是，实际上不容易正确测定倾斜。即，在使用发光元件及受光元件的倾斜传感器的情况下，若对光要进行反射的地面是平坦的，则没有问题，但在地面有凹凸、或两侧部不存在地面的情况下(渡过宽度窄的桥上的情况等)，就不能正确地检测倾斜。

再有，在前述倒立控制玩具的情况下，将笔直站立的状态的受光量作为标准值，通过取得差分，来检测倾斜，但是笔直站立的状态(垂直方向)不一定是能够取得平衡的状态。例如，在玩具的重心位置从中心位置向左右偏移时，或受到侧风时，相对于垂直方向稍微倾斜的状态是能够倾斜的状态，尽管应该将该能够取得平衡的状态(角度)作为标准位置，但由于在上述的方法中是将垂直方向作为标准位置，因此不能保持平衡，有翻倒的可能性。

另外，作为检测本体倾斜的方法，也可以用角速度传感器检测角速度，并将该检测值进行积分，从而推定倾斜。但是，在将角速度输出进行积分的方法中，发生的问题是，噪声或偏置产生累积，不能持续进行倾斜角推定及防翻倒控制。再有，作为其它的倾斜检测装置，还有使用重块的倾斜传感器，在这种情况下具有的缺点是，也不能检测相对于平衡状体的倾斜，而且响应性差，不能瞬时检测倾斜。

专利文献1：特开2003-190654号公报

专利文献2：特开平11-47454号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种防翻倒控制装置，该防翻倒控制装置能够正确推定相对于能够取得平衡的状态的倾斜角，而且噪声或偏置不累积，并且能够持续进行倾斜角推定及防翻倒控制。

为了达到上述目的，本发明是防翻倒控制装置，具有：左右自由倾斜的本体；将检测轴向着实质上前后方向安装在前述本体上的角速度传感器；将旋转轴向着实质上前后方向安装在前述本体上的电动机；检测前述电动机的旋转位置或旋转速度的旋转传感器；以及与前述电动机的转轴连接的惯性转子，用前述电动机使惯性转子旋转，利用随着前述惯性转子的旋转而产生的反作用转矩，来校正前述本体的倾斜，其中，前述防翻倒控制装置具有：根据前述角速度传感器的角速度输出ω₁和给予前述电动机的转矩指令τ₀、来对前述本体相对于平衡状态的倾斜角进行推定的倾斜角推定单元，并且使用由前述倾斜角推定单元推定的倾斜角推定值，来校正前述本体的倾斜。