CN111137391A - 主导可动体、跟随可动体以及团队行驶控制系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种主导可动体、跟随可动体以及团队行驶控制系统。一种主导可动体包括：自由度设定单元，其被配置为设定与跟随可动体的移动有关的自由度；和发送器，其被配置为将设定的所述自由度发送到所述跟随可动体。所述跟随可动体被配置为相对于所述主导可动体进行团队行驶。

Description

主导可动体、跟随可动体以及团队行驶控制系统

技术领域

本发明涉及一种主导可动体、跟随可动体以及团队行驶控制系统。

背景技术

已经提出了各种类型的车辆(被称为超小型可动体)，这些车辆比汽车小且易于操纵，这些车辆为最多两个人提供了用户友好的移动性。例如，作为超小型可动体的示例，日本专利申请公开第2016-78719号公开了一种倒立型移动体，其将用户以站立姿势容纳并允许用户操作该移动体。用户可以通过执行诸如操作手柄、移动重心位置以及改变踏板的倾斜的操作来控制倒立型移动体的行驶方向。

发明内容

由于这种超小型可动体为广泛的一代提供了新的移动性，因此在诸如旅游胜地的地方积极地促进了超小型可动体的引入。一些旅游胜地正在向家庭游客和旅游团提供超小型可动体的试租服务，作为观光旅游或考古旅游的移动方式。但是，例如在父母和孩子搭乘在不同的超小型可动体上的情况下，孩子被给予了移动自由度。结果，父母需要注意防止诸如孩子迷路或没有请求父母就前往危险场所的不期望情况，这使得父母难以充分享受游览过程。

本发明提供了一种在可动体之间设定主随关系，并允许主导可动体设定与跟随可动体的移动有关的自由度的技术。

本发明的第一方案为一种主导可动体。所述主导可动体包括自由度设定单元和发送器。所述自由度设定单元被配置为设定与跟随可动体的移动有关的自由度。所述发送器被配置为将所述自由度发送到所述跟随可动体。所述跟随可动体被配置为相对于所述主导可动体进行团队行驶。

在第一方案中，所述自由度可以包括所述跟随可动体的移动距离、移动速度、移动加速度和移动范围中的至少一个参数的允许值。

在第一方案中，所述主导可动体可以包括输入单元，所述输入单元被配置为允许用户输入用于设定与所述跟随可动体的移动有关的自由度的指令。所述自由度设定单元可以被配置为根据输入的用于设定所述自由度的指令来设定所述自由度。

在第一方案中，所述主导可动体可以包括传感器单元，所述传感器单元被配置为检测所述主导可动体的周围环境。所述自由度设定单元可以被配置为基于所述传感器单元的检测结果来设定所述自由度。

在第一方案中，所述主导可动体可以包括生成单元，所述生成单元被配置为不管为所述跟随可动体设定的所述自由度如何而生成用于强制地控制所述跟随可动体的移动的强制命令。

在第一方案中，所述自由度可以用于控制所述跟随可动体的移动。

在第一方案中，所述跟随可动体可以被配置为以这样的方式被控制：所述跟随可动体的移动根据所述自由度而被控制。

本发明的第二方案是一种跟随可动体。所述跟随可动体包括接收器和移动控制单元。所述接收器被配置为从主导可动体接收与移动有关的自由度。所述移动控制单元配置为根据所述自由度来控制所述跟随可动体的移动。所述跟随可动体被配置为相对于所述主导可动体进行团队行驶。

在第二方案中，所述跟随可动体可以包括通知单元，所述通知单元被配置为通知所述自由度。

本发明的第三方案为一种团队行驶控制系统。所述团队行驶控制系统包括主导可动体和跟随可动体。所述跟随可动体被配置为相对于所述主导可动体进行团队行驶。所述主导可动体包括：自由度设定单元，其被配置为设定与所述跟随可动体的移动有关的自由度；以及发送器，其被配置为将所述自由度发送给所述跟随可动体。所述跟随可动体包括：接收器，其被配置为从所述主导可动体接收所述自由度；和移动控制单元，其被配置为根据所述自由度来控制所述跟随可动体的移动。

在第三方案中，所述团队行驶控制系统可以被配置为在所述主导可动体与所述跟随可动体之间设定主随关系。

根据本发明的第一方案、第二方案和第三方案，可以在可动体之间设定主随关系，并允许主导可动体设定与跟随可动体的移动有关的自由度。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的标号表示相同的元件，并且其中：

图1是根据本实施例的团队行驶控制系统的概念图；

图2是主车辆和员工车辆的外观图；

图3是示出主车辆的系统配置的框图；

图4示出了团队管理数据库的登记内容；

图5示出了自由度管理表的登记内容；

图6示出了员工车辆的移动范围；

图7是示出员工车辆的系统配置的框图；

图8是示出主车辆的操作过程的流程图；

图9是示出员工车辆的操作过程的流程图；和

图10是根据变型例的车辆的外观图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。在附图中，相同或相似的构件用相同的数字表示。

A.第一实施例

A-1.概述

图1是根据本实施例的团队行驶控制系统1000的概念图。图1示出了以一个车辆作为主导车辆Vp(以下称为主车辆)而其他车辆作为跟随车辆Vw(以下称为员工车辆)行驶的情况。主车辆Vp和员工车辆Vw的数量可以是任何数量，例如一个以上。本实施例假设车辆为用于单人的所谓超小型可动体(例如，超小型电动车，即，图1中的倒立型移动体)。但是，无意将车辆限制于超小型可动体。系统1000假设的情况的示例包括一个或多个父母操作主车辆Vp，并且一个或多个孩子操作员工车辆Vw的情况，以及例如导游操作主车辆Vp而旅游参与者操作员工车辆的情况。然而，系统1000可以在任何情况下使用。

在团队行驶控制系统1000中，可以在主车辆Vp和员工车辆Vw之间设定主随关系。主车辆Vp可以设定与员工车辆Vw的移动有关的自由度(即，可以限制移动)(详情将在后面进行说明)。代替完全跟随主车辆Vp，员工车辆Vw可以在跟随主车辆Vp的同时在设定的与移动有关的自由度(以下，简称为“自由度”)的范围内自由移动。在下面的描述中，“团队行驶”是指在主车辆Vp和员工车辆Vw之间设定了主随关系并且为员工车辆Vw设定了自由度的情况下主车辆Vp和员工车辆Vw的行驶。

A-2.车辆的外观配置

图2是主车辆Vp和员工车辆Vw的外观图。当不需要特别区分主车辆Vp和员工车辆Vw时，车辆Vp和Vw分别称为车辆V。车辆V是可以通过单独控制一对车轮140而在保持倒立状态的同时移动的同轴两轮车。车辆V包括车身110、用户在其上搭乘的一对左右踏板单元120，踏板单元120附接至车身110。车辆V还包括：供用户抓握的操作手柄130，操作手柄130是可倾斜的并附接到车身110；可旋转地附接到车身110的一对左右车轮140；以及驱动车轮140的驱动单元150。

车辆V可以通过用户前后移动重心以使车身110的踏板单元120前后倾斜来前后移动。车辆V可以通过用户左右改变重心从而使车身110的踏板单元120左右倾斜来左右转弯。

A-3.主车辆的系统配置

图3是示出主车辆(主导可动体)Vp的系统配置的框图。车身110包括驱动单元150，驱动单元150包括电动机和各种齿轮。在控制器210的控制下，驱动单元150在使车辆V行驶的同时执行倒立控制以防止跌倒。

车身110包括由锂离子电池等构成的电源单元160。电源单元160将电力提供给构成车辆V的装置以及其他电子装置。

通信单元170设置成与员工车辆Vw建立无线车间通信。通信单元170被配置为包括符合用于无线LAN、蜂窝电话等的电信标准的发射机、接收机和通信接口。并不旨在将主车辆Vp和员工车辆Vw之间的无线通信限制为直接的车间通信。而是，无线通信也可以是与用作中继站的另一车辆的间接车间通信、与用作中继站的固定站的路对车通信以及与用作中继站的卫星站的地面卫星通信。在下面的描述中，为了方便起见，将搭乘主车辆Vp的用户称为“主用户”，将搭乘员工车辆Vw的用户称为“员工用户”。搭乘不受特别限制的车辆的用户简称为“用户”。

输入单元180设置在操作手柄130附近。输入单元180由操作按钮、操作开关、触摸面板、用于允许语音输入的集音器等构成。适当地操作输入单元180能够使主用户输入用于设定员工车辆Vw的自由度的指令和用于生成用于员工车辆Vw的强制命令(稍后描述)的指令。在使用系统1000之前，主用户适当地操作输入单元180以设定主随关系，在主随关系中由主用户操作的车辆V被定义为主车辆Vp而由员工用户操作的车辆V被定义为员工车辆Vw。当执行这种设定时，在主车辆Vp和员工车辆Vw之间交换用于设定主随关系所需的信息。指示主随关系的内容的信息等被存储在每个车辆V中的团队管理数据库DB1中。

图4示出了团队管理数据库DB1的登记内容。如图4所示，在团队管理数据库DB1中登记的是团队管理表TA1，该团队管理表TA1将用于识别已建立主随关系的团队的团队ID、用于识别主车辆Vp的主ID、用于识别员工车辆Vw的员工ID，以及设定的员工车辆Vw的自由度相关联。当本车辆被设定为主车辆Vp时，识别本车辆的ID被登记为主ID。当本车辆被设定为员工车辆Vw时，识别本车辆的ID被登记为员工ID。

车身110包括传感器单元190，传感器单元190由各种测量仪器构成，包括姿态传感器191、旋转传感器192、车间距离传感器193和GPS传感器194。姿态传感器191设置在车身110中用于检测并输出关于车身110、操作手柄130等的姿态信息。姿态传感器191被配置为在车辆V行驶时检测姿态信息。例如，姿态传感器191由陀螺仪传感器、加速度传感器等构成。当用户向前或向后倾斜操作手柄130时，踏板单元120沿相同方向倾斜。姿态传感器191检测与该倾斜对应的姿态信息(其被称为3维姿态角等)。姿态传感器191将检测到的姿态信息输出到控制器210。

旋转传感器192设置在每个车轮140中。旋转传感器192检测诸如每个车轮140的旋转角度、旋转角速度和旋转角加速度的旋转信息。每个旋转传感器192例如由旋转编码器、解算器等构成。每个旋转传感器192将检测到的旋转信息输出到控制器210。

车间距离传感器193设置在车身110中，用于检测指示本车与其他车辆之间的车间距离的车间距离信息。车间距离传感器193通过使用诸如激光雷达和毫米波雷达的雷达装置来检测车间距离信息，并将检测到的车间距离信息输出到控制器210。

例如，GPS传感器194是使用卫星的位置信息测量系统的组成部件。GPS传感器194通过从大量GPS卫星接收电波来测量本车辆的位置(经度、纬度、高度等)，并将所测量的位置作为位置信息输出至控制器210。

通知单元200由输出声音的扬声器、打开并使警报灯闪烁的光以及显示警告的显示器等构成。通知单元200基于来自控制器210的通知信号向用户通知各种信息。例如，通知单元200可以用于通知设定的自由度。例如，当前设定的自由度可以作为字符消息显示在显示器上，或者当前设定的自由度可以作为语音消息从扬声器输出。

控制器210由诸如中央处理器(CPU)的处理器以及包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的主存储器构成，以集中控制主车辆Vp。控制器210包括驱动控制单元211、自由度设定单元212和强制命令生成单元213。控制器210可以具有诸如硬盘驱动器和可移动介质的辅助存储器的配置。辅助存储器可以存储操作系统(OS)、各种程序和各种表。可以将存储在辅助存储器中的程序加载到主存储器的工作区中并在那里执行。通过执行程序，可以控制控制器210的每个组成单元，使得可以实现与规定的目标匹配的功能。

驱动控制单元211基于从安装于车辆V上的各种传感器输出的检测值来生成并输出用于控制驱动单元150的控制信号。在一个示例中，基于从姿态传感器191输出的姿态信息、从旋转传感器192输出的关于车轮140的旋转信息等，驱动控制单元211执行规定的算术处理。于是，驱动控制单元211生成车辆在保持倒立状态的同时以规定速度移动所需的控制信号。然后，驱动控制单元211将所生成的控制信号输出到驱动单元150。

基于从输入单元180输入的用于设定自由度的指令，自由度设定单元212设定与员工车辆Vw的移动有关的自由度，并将所设定的自由度登记在团队管理数据库DB1中。自由度设定部212将设定的自由度发送给员工车辆Vw。一旦设定了员工车辆Vw的自由度，自由度设定单元212就监视员工车辆Vw是否遵守设定的自由度(即，员工车辆Vw是否在自由度的范围内移动)。

图5示出了由自由度设定单元212保存的自由度管理表TA2的登记内容。在自由度管理表TA2中登记的是对于可以设定的每个自由度的与移动有关的参数的允许值。自由度可以被设定为例如在“0”至“100”的范围内的数值。自由度“0”表示最严格的限制，其中原则上不允许员工车辆Vw的自由移动(其被称为完全跟随)。自由度“100”表示没有限制，其中原则上员工车辆Vw可以自由移动。在图5中，与有限移动有关的参数包括移动距离、移动速度、移动加速度和移动范围。然而，取决于系统设计等，可以任意地设定和改变要使用的参数和为参数设定的允许值。例如，关于移动范围，移动范围Am可以设定为如图6的A所示的大致圆形。另外，如图6的B所示，移动范围Am可以设定为大致扇形，或者如图6的C所示，移动范围Am可以设定为大致风车形。

强制命令生成单元213生成用于强制控制员工车辆Vw的移动的强制命令，不管为员工车辆Vw设定的自由度(“0”至“100”)如何。强制命令的示例可以包括为了防止与其他车辆碰撞而生成的紧急停止命令。但是，无意将强制命令限制为紧急停止命令。当主用户输入用于紧急停止的指令时(例如，“同时停止”的语音输入等)，强制命令生成单元213根据输入指令生成强制命令，并将该强制命令发送给处于主随关系的员工车辆Vw。原则上，强制命令可以被发送到主随关系中的所有员工车辆Vw。也可以将强制命令仅发送到主随关系中的特定员工车辆Vw。

A-4.员工车辆的系统配置

图7是示出员工车辆(跟随可动体)Vw的系统配置的框图。从与图3所示的主车辆Vp的比较可以清楚地看出，员工车辆Vw的配置方面与主车辆Vp的配置方面大部分相同。因此，相应的构件由相应的附图标记表示以省略详细描述。

员工车辆Vw的控制器210包括移动控制单元214来代替图3所示的自由度设定单元212和强制命令生成单元213。移动控制单元214根据从主车辆Vp接收到的自由度来控制员工车辆Vw的移动。在先前示出的图5中示出的自由度管理表TA2被登记在移动控制单元214中。在例如将自由度设定为“60”的情况下，移动控制单元214控制员工车辆Vw的移动，使得诸如移动距离、移动速度、移动加速度和移动范围的参数变得小于为自由度“60”设定的允许值。当从主车辆Vp接收到强制命令时，移动控制单元214不管为车辆Vw设定的自由度如何都以最高优先级执行接收到的强制命令。例如，移动控制单元214在接收到紧急停止的强制命令时，通过操作制动机构(省略图示)等来进行员工车辆Vw的紧急停止。

可以通过使用通知单元200来通知从主车辆Vp接收到的自由度，从而可以确认为员工车辆Vw设定的自由度。例如，当前设定的自由度可以作为字符消息显示在显示器上，或者当前设定的自由度可以作为语音消息从扬声器输出。

以下，对与主车辆Vp和员工车辆Vw的团队行驶有关的操作进行说明。作为前提，在主车辆Vp和员工车辆Vw之间设定主随关系。

A-5.主车辆的操作

图8是示出主车辆Vp的操作过程的流程图。主车辆Vp的控制器210确定是否通过输入单元180输入了用于设定自由度的指令或用于生成强制命令的指令(步骤S1)。当确定没有输入指令时(步骤S1；否)，控制器210重复执行步骤S1的处理。当在重复执行步骤S1的处理时检测到输入了用于设定自由度的指令或用于生成强制命令的指令时(步骤S1；是)，控制器210将输入内容识别为用于设定自由度的指令和用于生成强制命令的指令之一(步骤S2)。

当确定输入内容是用于生成强制命令的指令时，控制器210转移到步骤S3。在步骤S3中，控制器210生成用于强制控制员工车辆Vw的移动的强制命令(例如，用于紧急停止的强制命令)，并将所生成的命令发送至员工车辆Vw(步骤S4)。然后，控制器210结束处理。

当确定输入内容是用于设定自由度的指令时，控制器210转移到步骤S5。在步骤S5中，控制器210设定与员工车辆Vw的移动有关的自由度(例如，自由度“60”)，并将所设定的自由度登记在团队管理数据库DB1中。然后，控制器210将设定的自由度发送至员工车辆Vw(步骤S4)，并结束处理。

A-6.员工车辆的操作

图9是示出员工车辆Vw的操作过程的流程图。员工车辆Vw的控制器210确定是否通过通信单元170从主车辆Vp接收到自由度或强制命令(步骤SA1)。当确定没有接收到指令时(步骤SA1；否)，控制器210重复执行步骤SA1的处理。当在重复执行步骤SA1的处理时接收到自由度或强制命令时(步骤SA1；是)，控制器210将接收内容识别为自由度和强制命令之一(步骤SA2)。

当确定接收内容是强制命令时，控制器210转移到步骤SA3。在步骤SA3中，控制器210根据强制命令进行操作(例如，员工车辆Vw的紧急停止)，并结束处理。

同时，当确定接收内容是自由度时，控制器210转移到步骤SA4，在步骤SA4中，限制员工车辆Vw的移动。例如，当接收内容是将自由度从“60”改变为“30”的指令时，控制器210控制员工车辆Vw的移动，使得参数变得小于为改变后的自由度“30”而设定的允许值。然后，控制器210结束处理。

如前所述，本实施例使得设定与员工车辆Vw之间的主随关系的主车辆Vp能够设定与员工车辆Vw的移动有关的自由度。同时，具有设定的自由度的员工车辆Vw可以在跟随主车辆Vp的同时在设定自由度的范围内自由移动，而不是被迫完全跟随主车辆Vp。因此，控制员工车辆Vw的用户可以在自由度的范围内主动地确定移动路线，因此该用户可以享受与员工车辆Vw一起移动的乐趣。

B.变型例

根据所公开的实施例，根据主用户的输入操作来手动设定和改变员工车辆Vw的自由度。代替(或除了)上述配置，(还)可以根据传感器单元190的检测结果来自动设定和改变员工车辆Vw的自由度。

例如，当基于传感器单元190中的GPS传感器194检测到的位置信息确定平坦的风景改变为具有上坡和下坡的风景时，主车辆Vp的自由度设定单元212将设定的自由度从高值改变为低值(例如，从“50”改变为“25”)，以对员工车辆Vw施加更严格的移动限制。这种配置使得可以实现更安全的团队行驶。

在所公开的实施例中，作为车辆V的示例，示出了由以站立状态搭乘的用户操作的倒立型移动体。然而，这并不旨在将本发明限制于上述配置。图10是根据变型例的车辆V的外观图。车辆V包括车身310和用户可就座的座椅单元320，座椅单元320被附接到车身310。车辆V还包括使用户能够抓握并驾驶车辆的操作单元330以及可旋转地附接到车身310的四个驱动车轮340。

例如，根据变型例的车辆V是用于最多两个人的小型车辆，该车辆V允许用户自己操作。适用于本变型例的车辆V不限于超小型可动体。而是，车辆V也可以包括除超小型可动体以外的车辆，诸如普通机动车辆。车辆V可以具有任何数量的车轮。此外，本发明的应用目标不旨在限于诸如摩托车和汽车的车辆。本发明还可以适用于没有车轮的各种类型的可动体(例如船和飞行体)。

C.其他

本发明不限于所公开的实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下以其他各种形式来执行。因此，所公开的实施例在所有方面都是说明性的，并且不被认为是限制性解释的基础。例如，在不会在处理内容中产生不一致的情况下，上述处理步骤的顺序可以任意地改变或并行执行。

在本说明书中，“单元”不简单地指代物理构成部件。而是，它们还指由软件实施“单元”所执行的处理的情况。此外，由一个“单元”执行的处理可以由两个以上物理构成部件或装置来实现，而两个以上“单元”执行的处理也可以由一个物理手段或装置来实现。

Claims (11)

1.一种主导可动体，其特征在于包括：

自由度设定单元，其被配置为设定与跟随可动体的移动有关的自由度；和

发送器，其被配置为将所述自由度发送到所述跟随可动体，其中，

所述跟随可动体被配置为相对于所述主导可动体进行团队行驶。

2.根据权利要求1所述的主导可动体，其特征在于，所述自由度包括所述跟随可动体的移动距离、移动速度、移动加速度和移动范围中的至少一个参数的允许值。

3.根据权利要求2所述的主导可动体，其特征在于还包括输入单元，所述输入单元被配置为允许用户输入用于设定与所述跟随可动体的移动有关的所述自由度的指令，其中

所述自由度设定单元被配置为根据输入的用于设定所述自由度的所述指令来设定所述自由度。

4.根据权利要求2所述的主导可动体，其特征在于还包括传感器单元，所述传感器单元被配置为检测所述主导可动体的周围环境，其中

所述自由度设定单元被配置为基于所述传感器单元的检测结果来设定所述自由度。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的主导可动体，其特征在于还包括生成单元，所述生成单元被配置为不管为所述跟随可动体设定的所述自由度如何而生成用于强制地控制所述跟随可动体的移动的强制命令。

6.根据权利要求1所述的主导可动体，其特征在于，所述自由度用于控制所述跟随可动体的移动。

7.根据权利要求1所述的主导可动体，其特征在于，所述跟随可动体被配置为以这样的方式被控制：所述跟随可动体的移动根据所述自由度而被控制。

8.一种跟随可动体，其特征在于包括：

接收器，其被配置为从主导可动体接收与移动有关的自由度；和

移动控制单元，其被配置为根据所述自由度来控制所述跟随可动体的移动，其中

所述跟随可动体被配置为相对于所述主导可动体进行团队行驶。

9.根据权利要求8所述的跟随可动体，其特征在于还包括通知单元，所述通知单元被配置为通知所述自由度。

10.一种团队行驶控制系统，其特征在于包括：

主导可动体；和

跟随可动体，其被配置为相对于所述主导可动体进行团队行驶，其中：

所述主导可动体包括

自由度设定单元，其被配置为设定与所述跟随可动体的移动有关的自由度，以及

发送器，其配置为将所述自由度发送给所述跟随可动体；以及所述跟随可动体包括

接收器，其被配置为从所述主导可动体接收所述自由度，以及

移动控制单元，其被配置为根据所述自由度来控制所述跟随可动体的移动。

11.根据权利要求10所述的团队行驶控制系统，其特征在于，所述团队行驶控制系统被配置为在所述主导可动体与所述跟随可动体之间设定主随关系。

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