Inverted pendulum type vehicle

本発明は、床面上を移動可能な倒立振子型車両に関する。

床面上を移動する移動動作部と、この移動動作部を駆動するアクチュエータ装置とが組み付けられた基体に、鉛直方向に対して傾動自在な乗員搭乗部が組み付けられた倒立振子型車両が従来より知られている。 この倒立振子型車両は、乗員が搭乗した乗員搭乗部が傾倒しないようにするために、倒立振子の支点を動かすような形態で、移動動作部の移動動作を制御するようにした車両である。

例えば特許文献１等には、乗員搭乗部の傾動等に応じて、移動動作部を駆動することで、床面上を、乗員の前後方向及び左右方向を含む全方向に移動可能とした倒立振子型車両が本願出願人により提案されている。

ところで、特許文献１に見られる如き従来の倒立振子型車両では、車両の移動方向を徐々に変化させるように乗員が上体を動かすことで、車両の旋回を行なうことは可能であるものの、その旋回をスムーズに行なうためには一般には、乗員の熟練した操縦技術を必要としていた。

特に、車両の前進走行を低速で行なっている状況や、車両がほぼ停車しているような状況で、車両の旋回（方向転換）を行なうことは、熟練した乗員であっても難しいものとなっていた。

そこで、本願発明者は、倒立振子型車両に、上記移動動作部（以降、第１の移動動作部ということがある）とは別に、該第１の移動動作部と前後方向に間隔を存して補助的な第２の移動動作部をさらに備え、車両の旋回の要求が有る場合に、左右方向における第１の移動動作部の移動速度と第２の移動動作部の移動速度とを異ならせるようにそれらの速度を制御することで、車両の旋回（方向転換を含む）を行なわせる技術の開発を試みている。

しかしながら、本願発明者の種々様々の実験及び検討によって、次のような不都合があることが判明した。

すなわち、上記のように補助的な第２の移動動作部を備えた倒立振子型車両では、第２の移動動作部に作用する接地荷重は、第１の移動動作部に作用する接地荷重に比して小さなものとなりやすい。 ひいては、第２の移動動作部のスリップが生じやすい。

一方、第１の移動動作部及び第２の移動動作部の左右方向の移動速度を制御することで、車両の旋回を行なう場合、車両の実際のヨー方向（ヨー軸周り方向）の角速度を目標とする角速度にできるだけ近づけるように制御を行うことが好ましいと考えられる。

この場合、旋回時の車両の目標とする角速度と、車両の実際のヨー方向の角速度の計測値との偏差の大きさが大きいと、第２の移動動作部の左右方向の移動速度の加速又は減速が過大なものとなりやすい。 ひいては、第２の移動動作部の過剰なスリップが生じやすいという不都合がある。

また、このような不都合を解消するために、車両の角速度の変化を、車両の運動状態によらずに一律に制限するようにすると、左右方向における第２の移動動作部の移動速度が過剰に制限されて、車両の旋回挙動の応答性が損なわれたり、あるいは、旋回挙動を円滑に行い得る車両の走行速度（前後方向の速度）が狭い範囲に限定てしまうという不都合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、倒立振子型車両の旋回時に、第２の移動動作部の左右の方向の移動速度を過剰に制限することを防止しつつ、該第２の移動動作部の過剰なスリップを適切に防止し、旋回を円滑に行うことができる倒立振子型車両を提供することを目的とする。

本発明の倒立振子型車両は、上記の目的を達成するために、床面上を移動可能な第１の移動動作部と、該第１の移動動作部を駆動する第１のアクチュエータ装置と、前記第１の移動動作部及び第１のアクチュエータ装置が組み付けられた基体と、鉛直方向に対して傾動自在に前記基体に組み付けられた乗員搭乗部とを少なくとも備え、前記第１の移動動作部が、前記第１のアクチュエータ装置の駆動力によって前記乗員搭乗部に搭乗した乗員の前後方向及び左右方向を含む全方向に移動可能に構成された倒立振子型車両であって、
前記第１の移動動作部と前記前後方向に間隔を存して該第１の移動動作部又は前記基体に連結され、床面上を前記全方向に移動可能に構成された第２の移動動作部と、
少なくとも該第２の移動動作部の前記左右方向への移動を行なわせる駆動力を発生する第２のアクチュエータ装置と、
少なくとも前記乗員搭乗部の傾動に応じて前記第１の移動動作部及び第２の移動動作部の移動動作を行なわせると共に、当該倒立振子型車両を旋回させることの要求が有る場合に、前記左右方向における前記第１の移動動作部及び第２の移動動作部のそれぞれの移動速度が互いに異なる速度になるように、前記第１のアクチュエータ装置及び第２のアクチュエータ装置を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、少なくとも当該倒立振子型車両の旋回時において、少なくとも前記要求に応じて決定した当該倒立振子型車両のヨー軸周り方向の角速度の目標値に応じて前記左右方向における第２の移動動作部の移動速度の基本目標値を決定する基本目標値決定手段と、該基本目標値と前記左右方向における前記第２の移動動作部の実際の移動速度である左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値との差である制限前偏差の大きさを所定のリミット幅以下の大きさに制限するリミット処理により、該基本目標値の制限後の値としての制限後目標値を決定するリミット処理手段と、該制限後目標値に応じて前記第２のアクチュエータ装置を制御するアクチュエータ制御手段と、少なくとも前記第２の移動動作部の実際の移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を可変的に設定するリミット幅設定手段とを備えていることを特徴とする（第１発明）。

なお、本発明において、移動速度等の任意の状態量に関する「観測値」は、適宜のセンサによる該状態量の検出値、あるいは、該状態量と一定の相関性を有する他の一つ以上の状態量の検出値から、該相関性に基づいて推定した推定値を意味する。

さらに、該「観測値」の「代用推定値」は、当該「観測値」そのものではないが、原理的に当該「観測値」とほぼ同一の値となると推定することができる任意のパラメータの値を意味する。 例えば、上記状態量が、高い追従性で、ある目標値に制御される場合、その目標値（決定済の目標値）を「代用推定値」として採用することができる。

上記第１発明によれば、倒立振子型車両（以下、単に車両ということがある）を旋回させることの要求が有る場合に、前記制御手段は、前記左右方向における前記第１の移動動作部及び第２の移動動作部のそれぞれの移動速度が互いに異なる速度になるように前記第１のアクチュエータ装置及び第２のアクチュエータ装置を制御する。 これにより車両の旋回（方向転換を含む）を行なうことができる。

この旋回時において、制御手段は、前記基本目標値決定手段によって、前記左右方向における第２の移動動作部の移動速度の基本目標値を決定する。 該基本目標値は、少なくとも前記要求に応じて決定した当該倒立振子型車両のヨー軸周り方向の角速度の目標値に応じて決定される。

さらに、制御手段は、前記リミット処理手段によるリミット処理によって、前記基本目標値の制限後の値としての制限後目標値を決定する。 該リミット処理では、基本目標値と前記第２の移動動作部の前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値との差である制限前偏差の大きさが所定のリミット幅以下の大きさに制限される。

すなわち、前記制限前偏差の大きさが上記リミット幅以下である場合には、該基本目標値がそのまま制限後目標値として決定される。 また、前記制限前偏差の大きさが上記リミット幅よりも大きい場合には、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値との差の大きさがリミット幅以下となる値が制限後目標値として決定される。

そして、制御手段は、この制限後目標値に応じて前記第２のアクチュエータ装置を制御することで、前記第２の移動動作部の左右方向の実際の移動速度を制限後目標値に追従させるように制御する。

なお、左右方向における前記第１の移動動作部の移動速度は、前記角速度の目標値等に応じて決定した適宜の目標速度に前記第１のアクチェータ装置を介して制御するようにすればよい。

この場合、制御手段は、前記リミット幅設定手段によって、少なくとも前記第２の移動動作部の実際の移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を可変的に設定する。

このため、前記第２の移動動作部の実際の移動速度（例えば左右方向又は前後方向の移動速度）に適した前記リミット幅を設定できる。

従って、制限後目標値が、過剰な大きさにならないようにしつつ、車両の実際の角速度を目標値に追従させるための前記基本目標値に対して過剰に制限されるのを防止するように制限後目標値を決定できる。

よって、第１発明によれば、倒立振子型車両の旋回時に、第２の移動動作部の左右の方向の移動速度を過剰に制限することを防止しつつ、該第２の移動動作部の過剰なスリップを適切に防止し、旋回を円滑に行うことを実現できる。

上記第１発明では、前記基本目標値決定手段は、前記角速度の目標値と、該角速度の実際の値の観測値との偏差である角速度偏差をゼロに近づけるフィードバック制御処理を用いて前記基本目標値を決定するように構成されていることが好ましい（第２発明）。

この第２発明によれば、前記角速度の目標値に対する実際の角速度の追従性を高めることができる。

上記第１発明又は第２発明では、前記リミット幅設定手段は、少なくとも前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を設定することが好ましい（第３発明）。

この第３発明によれば、前記左右方向における前記第２の移動動作部のスリップ率の許容限界を、該第２の移動動作部の左右方向実移動速度に応じて設定できる。

この第３発明では、より具体的には、前記リミット幅設定手段は、該左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値の絶対値が大きいほど、前記リミット幅が大きくなるように、該リミット幅を設定することが好ましい（第４発明）。

この第４発明によれば、前記左右方向における前記第２の移動動作部のスリップ率を、適切な許容範囲に収めるようにして、前記左右方向における第２の移動動作部の過剰なスリップが生じるのを確実に防止するようにすることができる。

また、前記第２発明では、前記基本目標値決定手段が、少なくとも前記角速度の目標値に応じて決定した前記基本目標値のフィードフォワード成分と、前記角速度偏差をゼロに近づけるフィードバック制御処理により決定した前記基本目標値のフィードバック成分とを加え合わせることにより前記基本目標値を決定する手段である場合には、前記リミット幅設定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値と、前記フィードフォワード成分とのうちの少なくともいずれか一方に応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を設定することが好ましい（第５発明）。

この第５発明によれば、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に加えて、前記左右方向実移動速度の到達目標としてのフィードフォワード成分を反映させて、前記リミット幅を設定できる。

例えば、前記リミット幅設定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値と、前記フィードフォワード成分とのうち、絶対値が大きい方の値に応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を設定する（第６発明）。

これにより、前記車両の旋回開始時等のように、前記フィードフォワード成分と、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値とが大きく相違しているような過渡的な状況でも、前記フィードフォワード成分を効果的に反映させて、リミット幅を設定できる。

上記第５発明又は第６発明では、より具体的には、前記リミット幅設定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値の絶対値と前記フィードフォワード成分の絶対値とのうちの大きい方の絶対値が大きいほど、前記リミット幅が大きくなるように、該リミット幅を設定することが好ましい（第７発明）。

この第７発明によれば、前記第４発明と同様の効果を奏することができる。 さらに、前記車両の旋回開始時等のように、前記フィードフォワード成分と、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値とが大きく相違しているような過渡的な状況で、前記リミット幅が過小なものとなり、前記制限後目標値が前記基本目標値に対して過剰に制限されてしまうのを防止できる。 ひいては、車両の旋回を円滑に開始することができる。

また、前記第１発明又は第２発明では、前記リミット幅設定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値と、前記前後方向における前記第２の移動動作部の実際の移動速度である前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値とに応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を設定することが好ましい（第８発明）。

この第８発明によれば、第２の移動動作部の前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に加えて、第２の移動動作部の前記前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値を反映させて、前記リミット幅を設定できる。

このため、左右方向における前記第２の移動動作部のスリップ率の許容限界に加えて、第２の移動動作部の横滑り角の許容限界を設定するようにすることができる。

この第８発明では、前記リミット幅設定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に応じて前記リミット幅の第１候補値を決定する第１候補値決定手段と、前記前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に応じて前記リミット幅の第２候補値を決定する第２候補値決定手段とを有しており、前記第１候補値及び第２候補値のうちの大きい方の候補値以上の大きさとなるように前記リミット幅を設定することが好ましい（第９発明）。

この第９発明によれば、第２の移動動作部のスリップ率と横滑り角とが互いに過剰に制限されるのを防止できる。

上記第９発明では、より具体的には、前記第１候補値決定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値の絶対値が大きいほど、前記第１候補値が大きくなるように該第１候補値を決定し、前記第２候補値決定手段は、前記前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値の絶対値が大きいほど、前記第２候補値が大きくなるように、該第２候補値を決定することが好ましい（第１０発明）。

この第１０発明によれば、車両の前後方向の移動速度が比較的小さい状態での旋回時に、左右方向における第２の移動動作部のスリップ率を適切な許容範囲に収めるようにして、該第２の動動作部の過剰なスリップが生じるのを防止できる。

また、車両の前後方向の移動速度が比較的小さい状態での旋回時には、該旋回に必要な第２の移動動作部の横滑りが過剰に制限されるのを防止しつつ、該第２の移動動作部の横滑り角が過大になるのを防止できる。

また、前記第５発明では、前記リミット幅設定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値と前記フィードフォワード成分とのうちの少なくともいずれか一方と、前記前後方向における前記第２の移動動作部の実際の移動速度である前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値とに応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を設定することが好ましい（第１１発明）。

この第１１発明によれば、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値と、前記左右方向実移動速度の到達目標としてのフィードフォワード成分とに加えて、第２の移動動作部の前記前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値を反映させて、前記リミット幅を設定できる。

このため、左右方向における前記第２の移動動作部のスリップ率の許容限界に加えて、第２の移動動作部の横滑り角の許容限界を設定するようにすることができる。

この第１１発明では、前記リミット幅設定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値と前記フィードフォワード成分とのうちの少なくともいずれか一方に応じて前記リミット幅の第１候補値を決定する第１候補値決定手段と、前記前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に応じて前記リミット幅の第２候補値を決定する第２候補値決定手段とを有しており、前記第１候補値及び第２候補値のうちの大きい方の候補値以上の大きさとなるように前記リミット幅を設定することが好ましい（第１２発明）。

この第１２発明によれば、第２の移動動作部のスリップ率と横滑り角とが互いに過剰に制限されるのを防止できる。

上記第１２発明では、より具体的には、前記第１候補値決定手段は、前記左右方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値の絶対値と前記フィードフォワード成分の絶対値とのうちの大きい方の絶対値が大きいほど、前記第１候補値が大きくなるように、該第１候補値を決定し、前記第２候補値決定手段は、前記前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値の絶対値が大きいほど、前記第２候補値が大きくなるように、該第２候補値を決定することが好ましい（第１３発明）。

この第１３発明によれば、前記第９発明と同様に、車両の前後方向の移動速度が比較的小さい状態での旋回時に、左右方向における第２の移動動作部のスリップ率を適切な許容範囲に収めるようにして、該第２の動動作部の過剰なスリップが生じるのを防止できる。

また、車両の前後方向の移動速度が比較的小さい状態での旋回時には、該旋回に必要な第２の移動動作部の横滑りが過剰に制限されるのを防止しつつ、該第２の移動動作部の横滑り角が過大になるのを防止できる。

また、前記第１発明又は第２発明では、前記リミット幅設定手段は、少なくとも前記前後方向における前記第２の移動動作部の実際の移動速度である前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値に応じて前記リミット幅を変化させるように該リミット幅を設定することが好ましい（第１４発明）。

この第１４発明によれば、前記車両が前後方向に移動しながら旋回を行なう場合に、前記第２の移動動作部の横滑り角の許容限界を、該第２の移動動作部の前後方向実移動速度に応じて設定できる。

この第１４発明では、より具体的には、前記リミット幅設定手段は、前記前後方向実移動速度の観測値又は該観測値の代用推定値の絶対値が大きいほど、前記リミット幅が大きくなるように、該リミット幅を設定することが好ましい（第１５発明）。

この第１５発明によれば、前記車両が前後方向に移動しながら旋回を行なう場合に、前記第２の移動動作部の横滑り角を、適切な許容範囲に収めるようにして、前記第２の移動動作部の過剰な横滑りが生じるのを確実に防止するようにすることができる。

また、前記第１〜第１５発明のいずれの発明においても、前記リミット幅設定手段は、前記リミット幅を、ゼロよりも大きい値であらかじめ定めた最小リミット幅以上の大きさに制限するように設定することが好ましい（第１６発明）。

この第１６発明によれば、前記制限後目標値が、前記基本目標値に対して過剰に制限されるのを確実に防止して、前記車両の円滑な旋回をより確実に実現できる。

本発明の第１実施形態の倒立振子型車両の外観斜視図。

第１実施形態の倒立振子型車両の側面図。

第１実施形態の倒立振子型車両の制御のための構成を示すブロック図。

図３に示す第１制御処理部の処理を示すブロック線図。

図３に示す第１制御処理部の処理に用いる倒立振子モデルを説明するための図。

図５の倒立振子モデルに関する挙動を示すブロック線図。

図４に示す操作指令変換部の処理を示すブロック線図。

図４に示す重心ずれ推定部の処理を示すブロック線図。

図３に示す第２制御処理部の処理を示すブロック線図。

本発明の一実施形態を図１〜図９を参照して説明する。 図１及び図２に示すように本実施形態の倒立振子型車両１（以降、単に車両１ということがある）は、基体２と、床面上を移動可能な第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４と、乗員が搭乗する乗員搭乗部５とを備える。

第１の移動動作部３は、図２に示す円環状の芯体６（以下、環状芯体６という）と、この環状芯体６の円周方向（軸心周り方向）に等角度間隔で並ぶようにして該環状芯体６に装着された複数の円環状のローラ７とを備える。 各ローラ７は、その回転軸心を環状芯体６の円周方向に向けて環状芯体６に外挿されている。 そして、各ローラ７は、環状芯体６の軸心周りに該環状芯体６と一体に回転可能とされていると共に、該環状芯体６の横断面の中心軸（環状芯体６の軸心を中心とする円周軸）周りに回転可能とされている。

これらの環状芯体６及び複数のローラ７を有する第１の移動動作部３は、環状芯体６の軸心を床面と平行に向けた状態で、ローラ７（環状芯体６の下部に位置するローラ７）を介して床面上に接地される。 この接地状態で、環状芯体６をその軸心周りに回転駆動することで、環状芯体６及び各ローラ７の全体が輪転し、それにより第１の移動動作部３が環状芯体６の軸心と直交する方向に床面上を移動するようになっている。 また、上記接地状態で、各ローラ７をその回転軸心周りに回転駆動することで、第１の移動動作部３が、環状芯体６の軸心方向に移動するようになっている。

さらに、環状芯体６の回転駆動と各ローラ７の回転駆動とを行なうことで、環状芯体６の軸心と直交する方向と、環状芯体６の軸心方向とに対して傾斜した方向に第１の移動動作部３が移動するようになっている。

これにより、第１の移動動作部３は、床面上を全方向に移動することが可能となっている。 以降の説明では、図１及び図２に示す如く、第１の移動動作部３の移動方向のうち、環状芯体６の軸心と直交する方向をＸ軸方向、該環状芯体６の軸心方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。 なお、前方向をＸ軸の正方向、左方向をＹ軸の正方向、上方向をＺ軸の正方向とする。

基体２には、上記第１の移動動作部３が組み付けられている。 より詳しくは、基体２は、床面に接地させた第１の移動動作部３の下部を除く部分の周囲を覆うように設けられている。 そして、この基体２に第１の移動動作部３の環状芯体６が、その軸心周りに回転自在に支持されている。

この場合、基体２は、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心を支点として、その軸心周りに（Ｙ軸周りに）傾動自在とされていると共に、第１の移動動作部３と共に床面に対して傾くことで、第１の移動動作部３の接地部を支点として、環状芯体６の軸心と直交するＸ軸周りに傾動自在とされている。 従って、基体２は、鉛直方向に対して２軸周りに傾動自在とされている。

また、基体２の内部には、図２に示す如く、第１の移動動作部３を移動させる駆動力を発生する第１のアクチュエータ装置８が搭載されている。 この第１のアクチュエータ装置８は、環状芯体６を回転駆動するアクチュエータとしての電動モータ８ａと、各ローラ７を回転駆動するアクチュエータとしての電動モータ８ｂとから構成される。 そして、電動モータ８ａ，８ｂは、それぞれ図示を省略する動力伝達機構を介して環状芯体６、各ローラ７に回転駆動力を付与するようにしている。 なお、該動力伝達機構は公知の構造のものでよい。

なお、第１の移動動作部３は、上記の構造と異なる構造のものであってもよい。 例えば、第１の移動動作部３及びその駆動系の構造として、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７８、あるいは、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７９にて本願出願人が提案した構造のものを採用してもよい。

また、基体２には、乗員搭乗部５が組み付けられている。 この乗員搭乗部５は、乗員が着座するシートにより構成されており、その基体２の上端部に固定されている。 そして、乗員は、その前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向に向けて、乗員搭乗部５に着座することが可能となっている。 また、乗員搭乗部５（シート）は、基体２に固定されているので、該基体２と一体に鉛直方向に対して傾動自在とされている。

基体２には、さらに乗員搭乗部５に着座した乗員がその足を載せる一対の足載せ部９，９と、該乗員が把持する一対の把持部１０，１０とが組み付けられている。

足載せ部９，９は、基体２の両側部の下部に突設されている。 なお、図１及び図２では、一方側（右側）の足載せ部９の図示は省略されている。

また、把持部１０，１０は、乗員搭乗部５の両側にＸ軸方向（前後方向）に延在して配置されたバー状のものであり、それぞれ、基体２から延設されたロッド１１を介して基体２に固定されている。 そして、把持部１０，１０のうちの一方の把持部１０（図では右側の把持部１０）には、操作器としてのジョイスティック１２が取り付けられている。

このジョイスティック１２は、前後方向（Ｘ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に揺動操作可能とされている。 そして、該ジョイスティック１２は、その前後方向（Ｘ軸方向）の揺動量を示す操作信号を、車両１を前方又は後方に移動させる指令として出力し、左右方向（Ｙ軸方向）の揺動量を示す操作信号を、車両１を右周り（時計周り）又は左周り（反時計周り）に旋回させるための指令（旋回指令）として出力する。 なお、本実施形態では、ジョイスティック１２の前後方向の揺動量（すなわち、Ｙ軸周りの回転量）は、前向きの揺動量が正、後向きの揺動量が負である。 また、ジョイスティック１２の左右方向の揺動量（すなわち、Ｘ軸周りの回転量）は、左向きの揺動量が正、右向きの揺動量が負である。

第２の移動動作部４は、本実施形態では、所謂、オムニホイールにより構成されている。 第２の移動動作部４としてのオムニホイールは、同軸心の一対の環状芯体（図示省略）と、各環状芯体に、回転軸心を該環状芯体の円周方向に向けて回転自在に外挿された複数の樽状のローラ１３とを備える公知の構造のものである。

この場合、第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の軸心をＸ軸方向（前後方向）に向けて第１の移動動作部３の後方に配置され、ローラ１３を介して床面に接地されている。

なお、上記一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とは、該環状芯体の周方向に位相をずらして配置されており、該一対の環状芯体の回転時に、該一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とのうちのいずれか一方が床面に接地するようになっている。

上記オムニホイールにより構成された第２の移動動作部４は、基体２に連結されている。 より詳しくは、第２の移動動作部４は、オムニホイール（一対の環状芯体及び複数のローラ１３の全体）の上部側の部分を覆う筐体１４を備えており、この筐体１４にオムニホイールの一対の環状芯体がその軸心周りに回転自在に軸支されている。 さらに、筐体１４から基体２側に延設されたアーム１５が、前記第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに揺動し得るように基体２に軸支されている。 これにより、第２の移動動作部４が、アーム１５を介して基体２に連結されている。

そして、第２の移動動作部４は、アーム１５の揺動によって前記第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに基体２に対して揺動自在とされ、これにより、第１の移動動作部３と第２の移動動作部４との両方を接地させたまま、乗員搭乗部５を基体２と共にＹ軸周りに傾動させることが可能となっている。

なお、アーム１５を第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心部に軸支して、第１の移動動作部３に第２の移動動作部４をアーム１５を介して連結するようにしてもよい。

また、基体２には、アーム１５の揺動範囲を制限する一対のストッパ１６，１６が設けられており、該アーム１５は、ストッパ１６，１６の間の範囲内で揺動することが可能となっている。 これにより、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りでの第２の移動動作部４の揺動範囲、ひいては、基体２及び乗員搭乗部５のＸ軸周りの傾動範囲が制限され、該基体２及び乗員搭乗部５が乗員の後ろ側に過大に傾くのが防止されるようになっている。

なお、第２の移動動作部４は、床面に押し付けられるようにバネにより付勢されていてもよい。

上記の如く第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の回転と、ローラ１３の回転とのうちの一方又は両方を行なうことで、第１の移動動作部３と同様に、床面上をＸ軸方向及びＹ軸方向を含む全方向に移動することが可能となっている。 詳しくは、環状芯体の回転によって、第２の移動動作部４がＹ軸方向（左右方向）に移動可能とされ、ローラ１３の回転によって、Ｘ軸方向（前後方向）に移動可能とされている。

また、第２の移動動作部４の筐体１４には、第２の移動動作部４を駆動する第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７を取り付けられている。 この電動モータ１７は、第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動するように該一対の環状芯体に連結されている。

従って、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向での移動に追従して従動的に行なわれ、第２の移動動作部４のＹ軸方向での移動は、電動モータ１７により第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動することで行なわれるようになっている。

補足すると、第２の移動動作部４は、第１の移動動作部３と同様の構造のものであってもよい。

以上が本実施形態における車両１の機構的な構成である。

図１及び図２での図示は省略したが、本実施形態の車両１の基体２には、該車両１の動作制御（第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４の動作制御）のための構成として、図３に示す如く、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成された制御装置２１と、鉛直方向に対する乗員搭乗部５の傾斜角度（基体２の傾斜角度）を計測するための傾斜センサ２２と、車両１のヨー軸周りの角速度を計測するためのヨーレートセンサ２３とが搭載されている。

そして、制御装置２１には、前記ジョイスティック１２の出力と、傾斜センサ２２及びヨーレートセンサ２３の検出信号とが入力されるようになっている。

なお、制御装置２１は、相互に通信可能な複数の電子回路ユニットに構成されていてもよい。

上記傾斜センサ２２は、例えば加速度センサとジャイロセンサ等の角速度センサとにより構成される。 そして、制御装置２１は、これらの加速度センサ及び角速度センサの検出信号から、乗員搭乗部５の傾斜角度（換言すれば基体２の傾斜角度）の計測値を公知の手法を用いて取得する。 その手法としては、例えば特許４１８１１１３号にて本願出願人が提案した手法を採用することができる。

なお、本実施形態における乗員搭乗部５の傾斜角度（又は基体２の傾斜角度）というのは、より詳しくは、車両１と、その乗員搭乗部５に既定の姿勢（標準姿勢）で搭乗した乗員とを併せた全体の重心が、第１の移動動作部３の接地部の直上（鉛直方向上方）に位置する状態での乗員搭乗部５（又は基体２）の姿勢を基準（ゼロ）とする傾斜角度（Ｘ軸周り方向の傾斜角度とＹ軸周り方向の傾斜角度との組）である。

また、ヨーレートセンサ２３は、ジャイロセンサ等の角速度センサにより構成される。 そして、制御装置２１は、その検出信号に基づいて、車両１のヨー軸周りの角速度の計測値を取得する。

また、制御装置２１は、本発明の制御手段に相当するものである。 この制御装置２１は、実装されるプログラム等により実現される機能（ソフトウェアにより実現される機能）又はハードウェアにより構成される機能として、上記の如く計測値を取得する機能の他、第１のアクチュエータ装置８を構成する電動モータ８ａ，８ｂを制御することで第１の移動動作部３の移動動作を制御する第１制御処理部２４と、第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７を制御することで第２の移動動作部４の移動動作を制御する第２制御処理部２５と備える。

第１制御処理部２４は、後述する演算処理を実行することで、第１の移動動作部３の移動速度（詳しくは、Ｘ軸方向の並進速度とＹ軸方向の並進速度との組）の目標値である第１目標速度を逐次算出し、第１の移動動作部３の実際の移動速度を、第１目標速度に一致させるように電動モータ８ａ，８ｂの回転速度を制御する。

この場合、電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度と、第１の移動動作部３の実際の移動速度との間の関係はあらかじめ定められており、第１の移動動作部３の第１目標速度に応じて、各電動モータ８ａ，８ｂの回転速度の目標値が規定されるようになっている。 そして、電動モータ８ａ，８ｂの回転速度を第１目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、第１の移動動作部３の実際の移動速度が、第１目標速度に制御される。

また、第２制御処理部２５は、後述する演算処理を実行することで、第２の移動動作部４の移動速度（詳しくは、Ｙ軸方向の並進速度）の目標値である第２目標速度を逐次算出し、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度を、第２目標速度に一致させるように電動モータ１７の回転速度を制御する。

この場合、第１の移動動作部３の場合と同様に、電動モータ１７の回転速度と、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度との間の関係はあらかじめ定められており、第２の移動動作部４の第２目標速度に応じて、電動モータ１７の回転速度の目標値が規定されるようになっている。 そして、電動モータ１７の回転速度を第２目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度が、第２目標速度に制御される。

補足すると、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向の移動に追従して従動的に行なわれる。 このため、Ｘ軸方向での第２の移動動作部４の移動速度の目標値を設定する必要はない。

なお、本明細書の実施形態の説明では、第１の移動動作部３の速度は、特にことわらない限り、第１の移動動作部３の接地点の移動速度を意味する。 同様に、第２の移動動作部４の速度は、特にことわらない限り、第２の移動動作部４の接地点の移動速度を意味する。

次に、上記第１制御処理部２４及び第２制御処理部２５の処理をさらに詳細に説明する。 まず、図４〜図７を参照して第１制御処理部２４の処理を説明する。

第１制御処理部２４は、図４に示すように、その主要な機能部として、ジョイスティック１２から入力される操作信号により示される該ジョイスティック１２の前後方向の揺動量（Ｙ軸周りの回転量）Ｊs_x及び左右方向の揺動量（Ｘ軸周りの回転量）Ｊs_yから車両１の移動のための速度指令に変換する操作指令変換部３１と、車両１とその乗員搭乗部５に搭乗した乗員とを併せた全体の重心（以降、車両系全体重心という）の目標速度を決定する重心目標速度決定部３２と、車両系全体重心の速度を推定する重心速度推定部３３と、推定した車両系全体重心の速度を目標速度に追従させつつ、乗員搭乗部５の姿勢（基体２の姿勢）を安定化するように第１の移動動作部３の移動速度の目標値を決定する姿勢制御演算部３４とを備える。 そして、第１制御処理部２４は、これらの各機能部の処理を、制御装置２１の所定の演算処理周期で実行する。

なお、本実施形態では、車両系全体重心というのは、車両１の代表点の一例としての意味を持つものである。 従って、車両系全体重心の速度というのは、その代表点の並進移動速度を意味するものである。

ここで、第１制御処理部２４の各機能部の処理を具体的に説明する前に、その処理の基礎となる事項を説明しておく。 車両系全体重心の動力学的な挙動（詳しくは、Ｙ軸方向から見た挙動と、Ｘ軸方向から見た挙動）は、近似的に、図５に示すような倒立振子モデルの挙動により表現される。 第１制御処理部２４の処理のアルゴリズムは、この挙動を基礎として構築されている。

なお、図５の参照符号を含めて、以降の説明では、添え字“_x”はＹ軸方向から見た場合の変数等の参照符号を意味し、添え字“_y”はＸ軸方向から見た場合の変数等の参照符号を意味する。 また、図５では、Ｙ軸方向から見た場合の倒立振子モデルと、Ｘ軸方向から見た場合の倒立振子モデルとを併せて図示するために、Ｙ軸方向から見た場合の変数の参照符号に括弧を付さないものとし、Ｘ軸方向から見た場合の変数の参照符号に括弧を付している。

Ｙ軸方向から見た車両系全体重心の挙動を表す倒立振子モデルは、Ｙ軸方向と平行な回転軸心を有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６１_x（以降、仮想車輪６１_xという）と、該仮想車輪６１_xの回転中心から延設されて、該仮想車輪６１_xの回転軸周りに（Ｙ軸周り方向に）揺動自在なロッド６２_xと、このロッド６２_xの先端部（上端部）である基準部Ｐs_xに連結された質点Ｇa_xとを備える。

この倒立振子モデルでは、質点Ｇa_xの運動が、Ｙ軸方向から見た車両系全体重心の運動に相当し、鉛直方向に対するロッド６２_xの傾斜角度θb_x（Ｙ軸周り方向の傾斜角度）が、乗員搭乗部５（又は基体２）のＹ軸周り方向の傾斜角度に一致するものとされる。 また、第１の移動動作部３のＸ軸方向の並進運動が、仮想車輪６１_xの輪転によるＸ軸方向の並進運動に相当するものとされる。

そして、仮想車輪６１_xの半径ｒ_xと、基準部Ｐs_x及び質点Ｇa_xの床面からの高さｈ_xとは、あらかじめ設定された既定値（一定値）とされる。

同様に、Ｘ軸方向から見た車両系全体重心の挙動を表す倒立振子モデルは、Ｘ軸方向と平行な回転軸心を有して床面上を輪転自在な仮想的な車輪６１_y（以降、仮想車輪６１_yという）と、該仮想車輪６１_yの回転中心から延設されて、該仮想車輪６１_yの回転軸周りに（Ｘ軸周り方向に）揺動自在なロッド６２_yと、このロッド６２_yの先端部（上端部）である基準部Ｐs_yに連結された質点Ｇa_yとを備える。

この倒立振子モデルでは、質点Ｇa_yの運動が、Ｘ軸方向から見た車両系全体重心の運動に相当し、鉛直方向に対するロッド６２_yの傾斜角度θb_y（Ｘ軸周り方向の傾斜角度）が、乗員搭乗部５（又は基体２）のＸ軸周り方向の傾斜角度に一致するものとされる。 また、第１の移動動作部３のＹ軸方向の並進運動が、仮想車輪６１_yの輪転によるＹ軸方向の並進運動に相当するものとされる。

そして、仮想車輪６１_yの半径ｒ_yと、基準部Ｐs_y及び質点Ｇa_yの床面からの高さｈ_yとは、あらかじめ設定された既定値（一定値）とされる。 なお、Ｘ軸方向で見た基準部Ｐs_y及び質点Ｇa_yの床面からの高さｈ_yは、Ｙ軸方向で見た基準部Ｐs_x及び質点Ｇa_xの床面からの高さｈ_xと同じである。 そこで、以降、ｈ_x＝ｈ_y＝ｈとおく。

ここで、Ｙ軸方向から見た場合の上記基準部Ｐs_xと質点Ｇa_xとの位置関係ついて補足すると、基準部Ｐs_xの位置は、乗員搭乗部５に搭乗（着座）した乗員が、該乗員搭乗部５に対してあらかじめ定められた中立姿勢のまま不動であると仮定した場合における車両系全体重心の位置に相当している。 従って、この場合には、質点Ｇa_xの位置は、基準部Ｐs_xの位置に一致する。 このことは、Ｘ軸方向から見た場合の上記基準部Ｐs_yと質点Ｇa_yとの位置関係ついても同様である。

ただし、実際には、乗員搭乗部５に搭乗した乗員が、その上体等を乗員搭乗部５（又は基体２）に対して動かすことで、実際の車両系全体重心のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置は、一般には、それぞれ基準部Ｐs_x，Ｐs_yの位置から水平方向にずれることとなる。 このため、図５では、質点Ｇa_x，Ｇa_yの位置をそれぞれ、基準部Ｐs_x，Ｐs_yの位置からずらした状態で図示している。

上記のような倒立振子モデルで表現される車両系全体重心の挙動は、次式（１ａ）、（１ｂ）、（２ａ）、（２ｂ）により表現される。 この場合、式（１ａ），（１ｂ）は、Ｙ軸方向で見た挙動、式（２ａ），（２ｂ）は、Ｘ軸方向で見た挙動を表している。

Ｖb_x＝Ｖw1_x＋ｈ・ωb_x ……（１ａ）
dＶb_x／dt＝(ｇ／ｈ)・(θb_x・(ｈ−ｒ_x)＋Ｏfst_x)＋ωz・Ｖb_y ……（１ｂ）
Ｖb_y＝Ｖw1_y＋ｈ・ωb_y ……（２ａ）
dＶb_y／dt＝(ｇ／ｈ)・(θb_y・(ｈ−ｒ_y)＋Ｏfst_y)−ωz・Ｖb_x ……（２ｂ）

ここで、Ｖb_xは、車両系全体重心のＸ軸方向の速度（並進速度）、Ｖw1_xは、仮想車輪６１_xのＸ軸方向の移動速度（並進速度）、θb_xは乗員搭乗部５（又は基体２）のＹ軸周り方向の傾斜角度、ωb_xはθb_xの時間的変化率（＝ｄθb_x／dt）、Ｏfst_xは車両系全体重心のＸ軸方向の位置（質点Ｇa_xのＸ軸方向の位置）の、前記基準部Ｐs_xの位置からのＸ軸方向のずれ量、Ｖb_yは、車両系全体重心のＹ軸方向の速度（並進速度）、Ｖw1_yは、仮想車輪６１_yのＹ軸方向の移動速度（並進速度）、θb_yは乗員搭乗部５（又は基体２）のＸ軸周り方向の傾斜角度、ωb_yはθb_yの時間的変化率（＝ｄθb_y／dt）、Ｏfst_yは車両系全体重心のＹ軸方向の位置（質点Ｇa_yのＹ軸方向の位置）の、前記基準部Ｐs_yの位置からのＹ軸方向のずれ量である。 また、ωzは車両１の旋回時のヨーレート（ヨー軸周り方向の角速度）、ｇは重力加速度定数である。 なお、θb_x、ωb_xの正方向は、車両系全体重心がＸ軸の正方向（前向き）に傾く方向、θb_y、ωb_yの正方向は、車両系全体重心がＹ軸の正方向（左向き）に傾く方向である。 また、ωzの正方向は、車両１を上方から見た場合に、反時計周り方向である。

式（１ａ）の右辺第２項（＝ｈ・ωb_x）は、乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の傾動によって生じる基準部Ｐs_xのＸ軸方向の並進速度成分、式（２ａ）右辺第２項（＝ｈ・ωb_y）は、乗員搭乗部５のＸ軸周り方向の傾動によって生じる基準部Ｐs_yのＹ軸方向の並進速度成分である。

補足すると、式（１ａ）におけるＶw1_xは、詳しくは、ロッド６２_xに対する（換言すれば乗員搭乗部５又は基体２に対する）相対的な仮想車輪６１_xの周速度である。 このため、Ｖw1_xには、床面に対する仮想車輪６１_xの接地点のＸ軸方向の移動速度（床面に対する第１の移動動作部３の接地点のＸ軸方向の移動速度）の加えて、ロッド６２_xの傾動に伴う速度成分（＝ｒ_x・ωb_x）が含まれている。 このことは、式（１ｂ）におけるＶw1_yについても同様である。

また、式（１ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＸ軸方向の位置（質点Ｇa_xのＸ軸方向の位置）の、仮想車輪６１_xの接地部（Ｙ軸方向から見た第１の移動動作部３の接地部）の鉛直上方位置からのずれ量（＝θb_x・(ｈ−ｒ_x)＋Ｏfst_x）に応じて仮想車輪６１_xの接地部に作用する床反力（図５のＦ）のＸ軸方向成分（図５のＦ_x）によって車両系全体重心に発生するＸ軸方向の加速度成分、式（１ｂ）の右辺の第２項は、ωzのヨーレートでの旋回時に車両１に作用する遠心力によって発生するＸ軸方向の加速度成分である。

同様に、式（２ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＹ軸方向の位置（質点Ｇa_yのＹ軸方向の位置）の、仮想車輪６１_yの接地部（Ｘ軸方向から見た第１の移動動作部３の接地部）の鉛直上方位置からのずれ量（＝θb_y・(ｈ−ｒ_y)＋Ｏfst_y）に応じて仮想車輪６１_yの接地部に作用する床反力（図５のＦ）のＹ軸方向成分（図５のＦ_y）によって車両系全体重心に発生するＹ軸方向の加速度成分、式（２ｂ）の右辺の第２項は、ωzのヨーレートでの旋回時に車両１に作用する遠心力によって発生するＹ軸方向の加速度成分である。

上記の如く、式（１ａ）、（１ｂ）により表現される挙動（Ｘ軸方向で見た挙動）は、ブロック線図で表現すると、図６に示すように表される。 図中の１／ｓは積分演算を表している。

そして、図６における参照符号Ａを付した演算部の処理が、式（１ａ）の関係式に該当しており、参照符号Ｂを付した演算部の処理が、式（１ｂ）の関係式に該当している。

なお、図６中のｈ・θb_xは、近似的には、図５に示したDiff_xに一致する。

一方、式（２ａ）、（２ｂ）により表現される挙動（Ｙ軸方向で見た挙動）を表現するブロック線図は、図６中の添え字“_x”を“_y”に置き換え、参照符号Ｃを付した加算器への入力の一つである図中下側の加速度成分（遠心力によって発生する加速度成分）の符号“＋”を“−”に置き換えることによって得られる。

本実施形態では、第１制御処理部２４の処理のアルゴリズムは、上記の如く車両系全体重心の基準部Ｐs_x，Ｐs_yからのずれ量と、遠心力とを考慮した車両系全体重心の挙動モデル（倒立振子モデル）に基づいて構築されている。

以上を前提として、第１制御処理部２４の処理をより具体的に説明する。 なお、以降の説明では、Ｙ軸方向から見た挙動に関する変数の値と、Ｘ軸方向から見た挙動に関する変数の値との組を添え字“_xy”を付加して表記する場合がある。

図４を参照して、第１制御処理部２４は、制御装置２１の各演算処理周期において、まず、操作指令変換部３１の処理と、前記重心速度推定部３３の処理とを実行する。

図７に示すように、操作指令変換部３１は、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量（すなわち、Ｘ軸周りの回転量）Ｊs_yと、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量（すなわちＹ軸周りの回転量）Ｊs_xとに応じて、第１の移動動作部３の移動速度（並進速度）の基本指令値である基本速度指令Ｖjs_xyと、車両１の旋回時のヨー軸周り方向の角速度の基本指令値である基本旋回角速度指令ω_jsとを決定する。

上記基本速度指令Ｖjs_xyのうち、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xは、処理部３１ａにて、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量Ｊs_xに応じて決定される。 具体的には、揺動量Ｊs_xが正方向の揺動量（前向きの揺動量）である場合には、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xは、車両１の前進方向への速度指令（正の速度指令）とされ、揺動量Ｊs_xが負方向の揺動量（後向きの揺動量）である場合には、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xは、車両１の後進方向への速度指令（負の速度指令）とされる。 また、この場合、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xの大きさは、ジョイスティック１２のＸ軸方向（前向き又は後向き）への揺動量Ｊs_xの大きさが大きいほど、既定の上限値以下で、大きくなるように決定される。

なお、ジョイスティック１２の正方向又は負方向への揺動量Ｊs_xの大きさが十分に微小なものとなる所定の範囲を不感帯域として、その不感帯域内の揺動量では、Ｘ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xをゼロに設定するようにしてもよい。 図７の処理部３１ａ中に示すグラフは、上記不感帯域を有する場合の入力（Ｊs_x）と、出力（Ｖjs_x）との間の関係を示している。

また、基本速度指令Ｖjs_xyのうち、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、車両１の旋回用の第１の移動動作部３のＹ軸方向の速度指令として、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yに応じて決定される。 具体的には、揺動量Ｊs_yが負方向の揺動量（右向きの揺動量）である場合には、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、車両１の左向きへの速度指令（正の速度指令）とされ、揺動量Ｊs_yが正方向の揺動量（左向きの揺動量）である場合には、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、車両１の右向きへの速度指令（負の速度指令）とされる。 この場合、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yの大きさは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への（右向き又は左向きへの）揺動量の大きさが大きいほど、既定の上限値以下で、大きくなるように決定される。

より具体的には、例えば、図７に示す如く、処理部３１ｂの処理によって、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yに応じて、車両１の旋回時のヨー軸周りの方向の角速度の目標値である目標旋回角速度ωz_cmdが決定される。 この場合、ジョイスティック１２の揺動量Ｊs_yが負方向の揺動量（右向きの揺動量）である場合には、目標旋回角速度ωz_cmdは、右周り（時計周り）の旋回の角速度指令（負の角速度指令）とされ、ジョイスティック１２の揺動量Ｊs_yが正方向の揺動量（左向きの揺動量）である場合には、目標旋回角速度ωz_cmdは、左周り（反時計周り）の旋回の角速度指令（正の角速度指令）とされる。 この場合、目標旋回角速度ωz_cmdの大きさは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量の大きさが大きいほど、既定の上限値以下で、大きくなるように決定される。

そして、処理部３１ｃにおいて、この目標旋回角速度ωz_cmdに、車両１の瞬間旋回中心と第１の移動動作部３の接地点とのＸ軸方向の距離としてあらかじめ定められた所定値（＞０）の（−１）倍の負の値Ｋを乗じることによって、第１の移動動作部３のＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yが決定される。 上記瞬間旋回中心は、車両１の旋回時の各時刻（制御装置２１の各演算処理周期の時刻）での車両１のヨー軸周り方向の回転中心（車両１と一体に移動する座標系で見た回転中心）を意味する。

従って、第１の移動動作部３のＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量Ｊs_yに応じて決定される目標旋回角速度ωz_cmdに比例するように決定される。

ただし、基本速度指令Ｖjs_y又は目標旋回角速度ωz_cmdの大きさは、ジョイスティック１２のＹ軸方向への揺動量の大きさが十分に微小なものとなる所定の範囲を不感帯域として、その不感帯域内の揺動量では、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_y又は目標旋回角速度ωz_cmdをゼロに設定するようにしてもよい。 図７の処理部３１ｂ中に示すグラフは、上記不感帯域を有する場合の入力（Ｊs_y）と、出力（ωz_cmd）との間の関係を示している。

また、ジョイスティック１２がＸ軸方向（前後方向）及びＹ軸方向（左右方向）の両方に操作されている場合には、Ｙ軸方向の基本速度指令Ｖjs_yの大きさを、ジョイスティック１２のＸ軸方向への揺動量又はＸ軸方向の基本速度指令Ｖjs_xに応じて変化させるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、ジョイスティック１２のＹ軸方向（左右方向）への揺動操作に応じて決定される目標旋回角速度ωz_cmd（又はＹ軸方向の基本速度指令Ｖjs_y）がゼロでない状態が、車両１の旋回の要求が有る状態に相当し、ωz_cmd（又はＶjs_y）がゼロとなる状態が、車両１の旋回の要求が無い状態に相当する。

前記重心速度推定部３３は、前記倒立振子モデルにおける前記式（１ａ），（２ａ）に表される幾何学的な（運動学的な）関係式に基づいて、車両系全体重心の速度の推定値Ｖb_estm1_xyを算出する。

具体的には、図４のブロック図で示す如く、第１の移動動作部３の実際の並進速度Ｖw1_act_xyの値と、乗員搭乗部５の傾斜角度θb_xyの実際の時間的変化率（傾斜角速度）ωb_act_xyに、車両系全体重心の高さｈを乗じてなる値とを加え合せることにより、車両系全体重心の速度の推定値Ｖb_estm1_xyを算出する。

すなわち、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の推定値Ｖb_estm1_xとＹ軸方向の速度の推定値Ｖb_estm1_yとがそれぞれ、次式（３ａ），（３ｂ）により算出される。

Ｖb_estm1_x＝Ｖw1_act_x＋ｈ・ωb_act_x ……（３ａ）
Ｖb_estm1_y＝Ｖw1_act_y＋ｈ・ωb_act_y ……（３ｂ）

ただし、車両系全体重心の位置の基準部Ｐs_xyの位置からの前記ずれ量Ｏfst_xy（以降、重心ずれ量Ｏfst_xyという）の時間的変化率は、Ｖb_estm1_xyに比べ十分に小さく無視できるものとした。

この場合、上記演算におけるＶw1_act_x，Ｖw1_act_yの値としては、本実施形態では、前回の演算処理周期で姿勢制御演算部３４により決定された第１の移動動作部３の移動速度の目標値Ｖw1_cmd_x，Ｖw1_cmd_y（前回値）が用いられる。

ただし、例えば、電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度をロータリエンコーダ等の回転速度センサにより検出し、それらの検出値から推定したＶw1_act_x，Ｖw1_act_yの最新値（換言すれば、Ｖw1_act_x，Ｖw1_act_yの計測値の最新値）を式（３ａ），（３ｂ）の演算に用いるようにしてもよい。

また、ωb_act_x，ωb_act_yの値としては、本実施形態では、前記傾斜センサ２２の検出信号に基づく乗員搭乗部５の傾斜角度θbの計測値の時間的変化率の最新値（換言すれば、ωb_act_x，ωb_act_yの計測値の最新値）が用いられる。

第１制御処理部２４は上記の如く操作指令変換部３１及び重心速度推定部３３の処理を実行した後、次に、図４に示す重心ずれ推定部３５ａの処理を実行することで、前記重心ずれ量Ｏfst_xyの推定値である重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyを決定する。

この重心ずれ推定部３５ａの処理は、図８のブロック線図により示される処理である。 なお、図８は、重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyのうちのＸ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xの決定処理を代表的に表している。

図８の処理を具体的に説明すると、重心ずれ推定部３５ａは、傾斜センサ２２の検出信号から得られた乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_xの計測値（最新値）と、ヨーレートセンサ２３の検出信号から得られた車両１の実際のヨーレートωz_actの計測値（最新値）と、重心速度推定部３３により算出された車両系全体重心のＹ軸方向の速度の第１推定値Ｖb_estm1_y（最新値）と、前回の演算処理周期で決定したＸ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_x（前回値）とを用いて、前記式（１ｂ）の右辺の演算処理を演算部３５a1で実行することにより、車両系全体重心のＸ軸方向の並進加速度の推定値DVb_estm_xを算出する。

さらに重心ずれ推定部３５ａは、車両系全体重心のＸ軸方向の並進加速度の推定値DVb_estm_xを積分する処理を演算部３５a2で実行することにより、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の第２推定値Ｖb_estm2_xを算出する。

次いで、重心ずれ推定部３５ａは、車両系全体重心のＸ軸方向の速度の第２推定値Ｖb_estm2_x（最新値）と、第１推定値Ｖb_estm1_x（最新値）との偏差を算出する処理を演算部３５a3で実行する。

さらに、重心ずれ推定部３５ａは、この_偏差に所定値のゲイン（−Ｋｐ）を乗じる処理を演算部３５a4で実行することにより、Ｘ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xの最新値を決定する。

Ｙ軸方向の重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_yの決定処理も上記と同様に実行される。 具体的には、この決定処理を示すブロック線図は、図８中の添え字“_x”と“_y”とを入れ替え、加算器３５a５への入力の一つである図中右側の加速度成分（遠心力によって発生する加速度成分）の符号“＋”を“−”に置き換えることによって得られる。

このような重心ずれ推定部３５ａの処理によって、重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyを逐次更新しつつ決定することによって、Ｏfst_estm_xyを実際の値に収束させるように決定することができる。

第１制御処理部２４は、次に、図４に示す重心ずれ影響量算出部３５ｂの処理を実行することによって、重心ずれ影響量Ｖofs_xyを算出する。

重心ずれ影響量Ｖofs_xyは、後述する姿勢制御演算部３４において、車両系全体重心の位置が倒立振子モデルにおける前記基準部Ｐs_xyの位置からずれることを考慮せずにフィードバック制御を行った場合の車両系全体重心の目標速度に対する実際の重心速度のずれを表す。

具体的には、この重心ずれ影響量算出部３５ｂは、新たに決定された重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_xyの各成分に、(Ｋth_xy／（ｈ-ｒ_xy))／Ｋvb_xyという値を乗じることにより、前記重心ずれ影響量Ｖofs_xyを算出する。

なお、Ｋth_xyは、後述する姿勢制御演算部３４の処理において、乗員搭乗部５の傾斜角度をゼロ(目標傾斜角度)に近づけるように機能する操作量成分を決定するためのゲイン値である。 また、Ｋvb_xyは、後述する姿勢制御演算部３４の処理において、車両系全体重心の目標速度Ｖb_cmd_xyと該車両系全体重心の速度の第１推定値おけるＶb_estm1_xyとの偏差をゼロに近づけるように機能する操作量成分を決定するためのゲイン値である。

第１制御処理部２４は、次に、図４に示す重心目標速度決定部３２の処理を実行することによって、前記操作指令変換部３１により決定された基本速度指令Ｖjs_xyと、前記重心ずれ影響量算出部３５ｂにより決定された重心ずれ影響量Ｖofs_xyとに基づいて、制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyを算出する。

重心目標速度決定部３２は、まず、図４に示す処理部３２ｃの処理を実行する。 この処理部３２ｃは、重心ずれ影響量Ｖofs_xyの値に関する不感帯処理とリミット処理とを実行することで、車両系全体重心の目標値のうちの重心ずれに応じた成分としての目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xyを決定する。

具体的には、本実施形態では、重心目標速度決定部３２は、Ｘ軸方向の重心ずれ影響量Ｖofs_xの大きさがゼロ近辺の所定の範囲である不感帯域内の値（比較的ゼロに近い値）である場合には、Ｘ軸方向の目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xをゼロにする。

また、重心目標速度決定部３２は、Ｘ軸方向の重心ずれ影響量Ｖofs_xの大きさが不感帯域内から逸脱した値である場合には、Ｘ軸方向の目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xを、Ｖofs_xと同極性で、その大きさが、Ｖofs_xの大きさの増加に伴い大きくなるように決定する。 ただし、目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xの値は、所定の上限値（＞０）と下限値（≦０）との間の範囲内に制限される。

Ｙ軸方向の目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_yの決定処理も上記と同様である。

次いで、重心目標速度決定部３２は、前記操作指令変換部３１により決定された基本速度指令Ｖjs_xyの各成分に目標重心速度加算量Vb_cmd_by_ofs_xyの各成分を加え合わせてなる目標速度Ｖ1_xyを決定する処理を図４に示す処理部３２ｄで実行する。 すなわち、Ｖ1_x＝Ｖjs_x＋Vb_cmd_by_ofs_x、Ｖ1_y＝Ｖjs_y＋Vb_cmd_by_ofs_yという処理によって、Ｖ1_xy（Ｖ1_xとＶ1_yとの組）を決定する。

さらに、重心目標速度決定部３２は、処理部３２ｅの処理を実行する。 この処理部３２ｅでは、第１の移動動作部３のアクチュエータ装置８としての電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度を、所定の許容範囲から逸脱させることのないようにするために、目標速度Ｖ1_xとＶ1_yとの組み合わせを制限してなる車両系全体重心の目標速度としての制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xy（Ｖb_cmd_x，Ｖb_cmd_yの組）を決定するリミット処理が実行される。

この場合、処理部３２ｄで求められた目標速度Ｖ1_x，Ｖ1_yの組が、目標速度Ｖ1_xの値を縦軸、目標速度Ｖ1_yの値を横軸とする座標系上で所定の領域（例えば８角形状の領域）内に在る場合には、その目標速度Ｖ1_xyがそのまま制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyとして決定される。

また、処理部３２ｄで求められた目標速度Ｖ1_x，Ｖ1_yの組が、上記座標系上の所定の領域から逸脱している場合には、該所定の領域の境界上の組に制限したものが、制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyとして決定される。

以上のごとく、前記基本速度指令Ｖjs_xyと、前記重心ずれ影響量Ｖofs_xy（または、重心ずれ）とに基づいて、重心目標速度Ｖb_cmd_xyが決定されるので、乗員は、操作器の操作（ジョイスティック１２の操作）と、乗員の身体の姿勢の変化（体重移動）によって、車両１を操縦することができる。

以上の如く重心目標速度決定部３２の処理を実行した後、第１制御処理部２４は、次に、姿勢制御演算部３４の処理を実行する。 この姿勢制御演算部３４は、図４のブロック線図で示す処理によって、第１の移動動作部３の移動速度（並進速度）の目標値である第１目標速度Ｖw1_cmd_xyを決定する。

より詳しくは、姿勢制御演算部３４は、まず、前記制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyの各成分から、重心ずれ影響量Ｖofs_xyの各成分を減じる処理を演算部３４ｂで実行することにより重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_xy（最新値）を決定する。

次いで、姿勢制御演算部３４は、上記演算部３４ｂと、積分演算を行う積分演算部３４ａとを除く演算部の処理によって、第１の移動動作部３の接地点の並進加速度の目標値である目標並進加速度DVw1_cmd_xyのうちのＸ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_xと、Ｙ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_yとをそれぞれ次式（４ａ），（４ｂ）の演算により算出する。

DVw1_cmd_x＝Ｋvb_x・(Ｖb_cmpn_cmd_x−Ｖb_estm1_x)
−Ｋth_x・θb_act_x−Ｋw_x・ωb_act_x ……（４ａ）
DVw1_cmd_y＝Ｋvb_y・(Ｖb_cmpn_cmd_y−Ｖb_estm1_y)
−Ｋth_y・θb_act_y−Ｋw_x・ωb_act_y ……（４ｂ）

式（４ａ），（４ｂ）におけるＫvb_xy、Ｋth_xy、Ｋw_xyはあらかじめ設定された所定のゲイン値である。

また、式（４ａ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＸ軸方向の重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_xy（最新値）と第１推定値Ｖb_estm1_x（最新値）との偏差に応じたフィードバック操作量成分、第２項は、乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_xの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分、第３項は、乗員搭乗部５のＹ軸周り方向の実際の傾斜角速度ωb_act_xの計測値（最新値）応じたフィードバック操作量成分である。 そして、Ｘ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_xは、これらのフィードバック操作量成分の合成操作量として算出される。

同様に、式（４ｂ）の右辺の第１項は、車両系全体重心のＹ軸方向の重心ずれ補償後目標速度Ｖb_cmpn_cmd_y（最新値）と第１推定値Ｖb_estm1_y（最新値）との偏差に応じたフィードバック操作量成分、第２項は、乗員搭乗部５のＸ軸周り方向の実際の傾斜角度θb_act_yの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分、第３項は、乗員搭乗部５のＸ軸周り方向の実際の傾斜角速度ωb_act_yの計測値（最新値）に応じたフィードバック操作量成分である。 そして、Ｙ軸方向の目標並進加速度DVw1_cmd_yは、これらのフィードバック操作量成分の合成操作量として算出される。

次いで、姿勢制御演算部３４は、積分演算部３４ａによって、目標並進加速度DVw1_cmd_xyの各成分を積分することによって、第１の移動動作部３の第１目標速度Ｖw1_cmd_xy（最新値）を決定する。

そして、第１制御処理部２４は、上記の如く決定した第１目標速度Ｖw1_cmd_xyにしたがって第１の移動動作部３のアクチュエータ装置８としての電動モータ８ａ，８ｂを制御する。 より詳しくは、第１制御処理部２４は、第１目標速度Ｖw1_cmd_xyにより規定される各電動モータ８ａ，８ｂの回転速度の目標値に、実際の回転速度（計測値）を追従させるように、フィードバック制御処理により各電動モータ８ａ，８ｂの電流指令値を決定し、この電流指令値に従って、各電動モータ８ａ，８ｂの通電を行なう。

以上の処理により、前記制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyが一定値であって、車両１の運動が整定し、車両１が一定速度で直進している状態においては、車両系全体重心は、第１の移動動作部３の接地点の真上に存在する。 この状態では、乗員搭乗部５の実際の傾斜角度θb_act_xyは、式（１ｂ）、（２ｂ）に基づいて、−Ofst_xy／（ｈ−ｒ_xy）となる。 また、乗員搭乗部５の実際の傾斜角速度ωb_act_xyはゼロ、目標並進加速度DVw1_cmd_xyはゼロとなる。 このことと、図４のブロック線図から、Ｖb_estm1_xyとＶb_cmd_xyとが一致することが導き出される。

すなわち、第１の移動動作部３の第１目標速度Ｖw1_cmd_xyは、基本的には、車両系全体重心の制限後重心目標速度Ｖb_cmd_xyと第１推定値Ｖb_estm1_xyとの偏差をゼロに収束させるように決定される。

また、車両系全体重心の位置が、倒立振子モデルにおける前記基準部Ｐs_xyの位置からずれることの影響を補償しつつ、前記処理部３２eの処理によって、第１の移動動作部３のアクチュエータ装置８としての電動モータ８ａ，８ｂのそれぞれの回転速度が、所定の許容範囲から逸脱することのないように制御される。

以上が、本実施形態における第１制御処理部２４の処理の詳細である。

次に、前記第２制御処理部２５の処理を図９を参照して説明する。 第２制御処理部２５は、その機能を大別すると、図９に示すように車両１の旋回時のヨー軸周り方向の実際の角速度である実旋回角速度ωz_actを前記目標旋回角速度ωz_cmdに追従させるための第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度（並進速度）の基本目標値Ｖw2_cmd1_yを決定する基本目標値決定部４１と、基本目標値Ｖw2_cmd1_yにリミット処理を施すことで、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度の制限後目標値Ｖw2_cmd_yを決定するリミット処理部４２と、この制限後目標値Ｖw2_cmd_yに応じて第２の移動動作部４のアクチュエータ装置である電動モータ１７の通電電流を制御するモータ制御部４３と、リミット処理部４２で用いるリミット幅を可変的に設定するリミット幅設定部４４とを備える。

上記基本目標値決定部４１、リミット処理部４２、モータ制御部４３、リミット幅設定部４４は、それぞれ本発明における基本目標値決定手段、リミット処理手段、アクチュエータ制御手段、リミット幅設定手段に相当するものである。

第２制御処理部２５は、まず、基本目標値決定部４１の処理を実行する。 この基本目標値決定部４１は、図９に示す如く、第１の移動動作部３のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw1_act_yの観測値（又は代用推定値）と、実旋回角速度ωz_actの観測値と、姿勢制御演算部３４で決定した第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yと、操作指令変換部３１で前記した如く決定した目標旋回角速度ωz_cmdとを用いて、次式（５ａ）〜（５ｄ）の演算処理（フィードバック制御の演算処理）を実行することで、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度の基本目標値Ｖw2_cmd1_yを算出する。

Ｖw2_act_y＝Ｖw1_act_y−Ｌ・ωz_act ……（５ａ）
Ｖw2_cmd_ff_y＝Ｖw1_cmd_y−Ｌ・ωz_cmd ……（５ｂ）
Ｖw2_cmd_fb_y＝Ｋw2・(Ｖw2_cmd_ff_y−Ｖw2_act_y) ……（５ｃ）
Ｖw2_cmd1_y＝Ｖw2_cmd_ff_y＋Ｖw2_cmd_fb_y ……（５ｄ）

式（５ａ）の左辺のＶw2_act_yは、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度である。 そして、式（５ａ）は、Ｖw2_act_yの観測値（又は代用推定値）を算出する演算である。 なお、Ｌは、前記した如く、第１の移動動作部３の接地点と第２の移動動作部４の接地点との間のＸ軸方向の距離である。

この場合、式（５ａ）の右辺のＶw1_act_yの値としては、例えば第１の移動動作部３のＹ軸方向の移動速度の目標値（第１目標値）Ｖw1_cmd_yの前回値がＶw1_act_yの観測値の代用推定値として用いられる。 あるいは、例えば、電動モータ８ｂの回転速度をロータリエンコーダ等の回転速度センサにより検出し、それらの検出値から推定したＶw1_act_yの値（観測値）を、式（５ａ）の演算に用いてもよい。

また、ωz_actの値としては、本実施形態では、前記ヨーレートセンサ２３の検出信号に基づくヨー軸周り方向の角速度の計測値（観測値）が用いられる。

また、式（５ｂ）の左辺のＶw2_cmd_ff_yは、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度の基本目標値Ｖw2_cmd1_yのフィードフォワード成分である。

なお、式（５ａ）により算出されるＶw2_act_yの値は、Ｖw1_act_yの値としてＶw1_cmd_yの前回値を使用した場合には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度の観測値の代用推定値に相当し、Ｖw1_act_yの値として観測値を用いた場合には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度の観測値に相当する。

また、式（５ｃ）の左辺のＶw2_cmd_fb_yは、上記フィードフォワード成分Ｖw2_cmd_ff_yと、Ｖw2_act_yの観測値（又は代用推定値）との偏差をゼロに近づけるためのフィードバック成分である。 この場合、このフィードバック成分Ｖw2_cmd_fb_yは、フィードバック制御則、例えば比例則により、Ｖw2_cmd_ff_yと、Ｖw2_act_yの観測値（又は代用推定値）との偏差に応じて決定される。 すなわち、Ｖw2_cmd_fb_yは、該偏差にあらかじめ定められた所定値の比例ゲインＫw2を乗じることにより算出される。

そして、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度の基本目標値Ｖw2_cmd1_yは、式（５ｄ）に示す如く、上記フィードフォワード成分Ｖw2_cmd_ff_yと、フィードバック成分Ｖw2_cmd_fb_yとを加え合わせることにより決定される。

これにより、基本目標値Ｖw2_cmd1_yは、フィードフォワード成分Ｖw2_cmd_ff_yと、Ｖw2_act_yの観測値（又は代用推定値）との偏差をゼロに近づけるようにフィードバック制御の演算処理により決定される。

この場合、第１の移動動作部３のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw1_act_yは、第１目標速度Ｖw1_cmd_yに対して追従性が高いので、基本目標値Ｖw2_cmd1_yは、結果的に、実旋回角速度ωz_actを目標旋回角速度ωz_cmdに近づけるように決定されることとなる。

なお、フィードバック成分Ｖw2_cmd_fb_yを、目標旋回角速度ωz_cmdと、実旋回角速度ωz_actの観測値との偏差に応じて、比例則あるいは比例・微分則等のフィードバック制御処理により算出するようにしてもよい。

次いで、第２制御処理部２５は、リミット幅設定部４４の処理を実行する。 このリミット幅設定部４４が設定するリミット幅は、基本目標値Ｖw2_cmd1_yと第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yの観測値（又は代用推定値）との差の大きさの許容最大値を意味するものである。

そして、リミット幅設定部４４は、上記リミット幅の第１候補値及び第２候補値を、それぞれ、処理部４４ａ、４４ｂの処理により算出する。

処理部４４ａは、本発明における第１候補値決定手段に相当する。 この処理部４４ａは、本実施形態では、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yの観測値（又は代用推定値）の絶対値と、前記フィードフォワード成分Ｖw2_cmd_ff_yの絶対値とのうちの大きい方の値（＝max(｜Ｖw2_act_y｜，｜Ｖw2_cmd_ff_y｜)）に、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動時の許容スリップ率（許容される最大のスリップ率）としてあらかじめ定められた正の所定値Ｓp_r（＜１）を乗じることによって、リミット幅の第１候補値Δlim1を算出する。 この第１候補値Δlim1は、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動時のスリップ率を、所定値Ｓp_r以下に制限するようにするためのリミット幅である。

また、処理部４４ｂは、第２の移動動作部４のＸ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_xの観測値又は代用推定値の絶対値に、第２の移動動作部４の許容横滑り角（許容される最大の横滑り角の絶対値）としてあらかじめ定められた所定の正の角度値β（＜９０°）の正接（＝tan(β)）を乗じることによって、リミット幅の第２候補値Δlim2を算出する。

この場合、本実施形態の車両１は、第２の移動動作部４のＸ軸方向の移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向の移動に追従して従動的に行なわれるので、第２の移動動作部４のＸ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_xは、第１の移動動作部４のＸ軸方向の実際の移動速度Ｖw1_act_xにほぼ一致する。

このため、本実施形態では、第２候補値Δlim2を算出するために用いるＶw2_act_xの値としては、第１の移動動作部４のＸ軸方向の実際の移動速度Ｖw1_act_xの観測値又は代用推定値が用いられる（このＶw2_act_xの値は、代用推定値に相当する）。

この場合、第１の移動動作部４のＸ軸方向の実際の移動速度Ｖw1_act_xの観測値としては、例えば、ロータリエンコーダ等の回転速度センサによる電動モータ８ａの回転速度の計測値から推定した値を用いることができる。 また、Ｖw1_act_xの観測値の代用推定値としては、第１の移動動作部４のＸ軸方向の移動速度の目標値Ｖw1_cmd_xの前回値を用いることができる。

なお、第２の移動動作部４のＸ軸周り方向の回転速度をロータリエンコーダ等により検出し、その検出した値から推定した第２の移動動作部４のＸ軸方向の移動速度の値（観測値）をＶw2_act_xの値として用いて、第２候補値Δlim2を算出するようにしてもよい。

上記の如く処理部４４ｂにより算出される第２候補値Δlim2は、車両１がＸ軸方向に移動しながら旋回する場合の第２の移動動作部４の横滑り角を、所定値β以下に制限するようにするためのリミット幅である。

なお、処理部４４ｂの処理では、所定の角度値βが十分に小さい値である場合には、Ｖw2_act_xの観測値又は代用推定値に、β（[rad]の角度単位での値）を乗じることで、第２候補値Δlim2を算出するようにしてもよい。

また、角度値β（許容横滑り角）を、第２の移動動作部４のＸ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_xの観測値又は代用推定値に応じて変化させるようにしてもよい。 その場合には、Ｖw2_act_xの絶対値が大きいほど、角度値βを小さくするようにすることが好ましい。

次に、リミット幅設定部４４は、上記の如く決定した第１候補値Δlim1と、第２候補値Δlim2と、リミット幅のあらかじめ定められた最小値Δlim_minとから、処理部４４ｃによりリミット幅Δlimを決定する。

この場合、処理部４４ｃは、Δlim1、Δlim2、Δlim_minのうちの最も大きい値（＝max(Δlim1，Δlim2，Δlim_min)）をリミット幅Δlimとして決定する。

従って、基本的には、第１候補値Δlim1と第２候補値Δlim2とのうちの大きい方がリミット幅Δlimとして設定される。 ただし、この場合、リミット幅Δlimは、最小値Δlim_min以上の値に制限され、Δlim1、Δlim2のうちの大きい方が、Δlim_minよりも小さい場合には、リミット幅Δlimとして、Δlim_minが設定される。

次いで、リミット幅設定部４４は、処理部４４ｄ、４４ｅによりそれぞれ、リミット処理部４２で使用する上限値及び下限値を決定する。 具体的には、処理部４４ｄは、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値に、リミット幅Δlimを加算することにより、上限値を算出する。

また、処理部４４ｅは、Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値から、リミット幅Δlimを減算することにより、下限値を算出する。

以上が、リミット幅設定部４４の処理の詳細である。 なお、処理部４４ｄ、４４ｅの処理は、リミット処理部４２で行うようにしてもよい。

また、上記上限値及び下限値は、必ずしも、その両方を制御処理周期毎に決定する必要はない。 すなわち、基本目標値Ｖw2_cmd1_yが、実際の移動速度Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値よりも大きい場合には、上限値だけを決定し、基本目標値Ｖw2_cmd1_yが、実際の移動速度Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値よりも小さい場合には、下限値だけを決定するようにしてもよい。

また、上記上限値及び下限値にそれぞれ対応するリミット幅Δlimを異なる値に決定してもよい。

第２制御処理部２５は、以上の如く基本目標値決定部４１及びリミット幅設定部４４の処理を実行した後、次に、リミット処理部４２の処理を実行する。 このリミット処理部４２は、基本目標値決定部４１で決定された基本目標値Ｖw2_cmd1_yを、前記上限値（＝Ｖw2_act_y＋Δlim）及び下限値（＝Ｖw2_act_y−Δlim）と比較する。

そして、リミット処理部４２は、基本目標値Ｖw2_cmd1_yが上限値と下限値との間の許容範囲内に収まっている場合には、この基本目標値Ｖw2_cmd1_yをそのまま制限後目標値Ｖw2_cmd_yとして決定する。

また、リミット処理部４２は、基本目標値Ｖw2_cmd1_yが上限値よりも大きい場合、あるいは、下限値よりも小さい場合には、それぞれ、該上限値、下限値が制限後目標値Ｖw2_cmd_yとして決定される。

これにより、制限後目標値Ｖw2_cmd_yは、Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値との差の大きさが、リミット幅Δlim以下となるように制限されて決定される。 すなわち、基本目標値Ｖw2_cmd1_yとＶw2_act_yの観測値又は代用推定値との差の大きさがリミット幅Δlim以下である場合には、制限後目標値Ｖw2_cmd_yは、基本目標値Ｖw2_cmd1_yに一致するように決定される。 また、基本目標値Ｖw2_cmd1_yとＶw2_act_yの観測値又は代用推定値との差の大きさがリミット幅Δlimを超えると、制限後目標値Ｖw2_cmd_yは、Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値との差の大きさが、リミット幅Δlimに一致するように制限されて決定される。

次に、第２制御処理部２５は、モータ制御部４３の処理を実行する。 このモータ制御部４３は、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yを制限後目標値Ｖw2_cmd_yに追従させるように第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７の通電電流（ひいては、第２の移動動作部４のＹ軸方向の駆動力）を制御する。

具体的には、モータ制御部４３は、制限後目標値Ｖw2_cmd_yと第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値との偏差から、フィードバック制御則、例えば比例則により電動モータ１７の電流指令値Ｉw2_cmdを決定する。 すなわち、モータ制御部４３は、次式（６）の如く、偏差（Ｖw2_cmd_y−Ｖw2_act_y）にあらかじめ設定された所定のゲイン値Ｋ2（比例ゲイン）を乗じることによって、電流指令値Ｉw2_cmdを決定する。

Ｉw2_cmd＝Ｋ2・(Ｖw2_cmd_y−Ｖw2_act_y) ……（６）

この場合、Ｖw2_act_yの値（観測値又は代用推定値）としては、基本目標値決定部４１で前記式（５ａ）により算出された値（最新値）が用いられる。 なお、電流指令値Ｉw2_cmdを比例則の代わりに、例えば比例・微分則（ＰＤ則）により決定するようにしてもよい。

そして、モータ制御部４３は、上記電流指令値Ｉw2_cmdに従って電動モータ１７の実際の通電電流をモータドライバ（モータ駆動回路）を介して制御する。

これにより、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yが、制限後目標値Ｖw2_cmd_yに追従するように制御される。

以上の第２制御処理部２５の制御処理によって、ジョイスティック１２から旋回指令が出力されていない状況（目標旋回角速度ωz_cmdがゼロである状況）では、基本的には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動速度の目標値としての前記制限後目標値Ｖw2_cmd_yは、第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_y（最新値）に一致するように決定されることとなる。

また、ジョイスティック１２から旋回指令が出力されている状況（目標旋回角速度ωz_cmdがゼロでない状況）では、基本的には、前記制限後目標値Ｖw2_cmd_yは、第１の移動動作部３のＹ軸方向の移動速度の目標値（第１目標速度）Ｖw1_cmd_yに、目標旋回角速度ωz_cmdに応じて旋回用の速度成分（＝−Ｌ・ωz_cmd）を付加したフィードフォワード成分Ｖw2_cmd_ff_yに収束するように（ひいては、目標旋回角速度ωz_cmdに実旋回角速度ωz_actが収束するように）決定される。 これにより、車両１の旋回が行なわれることとなる。

また、制限後目標値Ｖw2_cmd_yは、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yとの差の大きさが、リミット幅設定部４４により上記の如く設定されるリミット幅Δlim以下に収まるように適宜制限される。

以上が、第２制御処理部２５の処理の詳細である。

以上説明した本実施形態の車両１では、乗員搭乗部５に搭乗した乗員の身体の動きに伴う該乗員搭乗部５（又は基体２）の前後方向（Ｘ軸方向）傾動に応じて、あるいは、ジョイスティック１２の前後方向の揺動操作に応じてＸ軸方向での車両１の並進移動を行なうことができる。

また、乗員搭乗部５（又は基体２）の左右方向（Ｙ軸方向）傾動に応じてＹ軸方向での車両１の並進移動を行なうことができる。

また、これらの並進移動を複合して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して傾斜した任意の方向にも車両１の並進移動を行なうこともできる。

また、ジョイスティック１２の左右方向の揺動操作に応じて出力される旋回指令に応じて、車両１の旋回（方向転換）を行なうこともできる。

従って、ジョイスティック１２等の操作器の複雑な操作や、乗員の身体の複雑な動きを必要とすることなく、車両１の並進移動や旋回を容易に行なうことができる。

また、車両１の旋回時においては、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yの追従目標たる制限後目標値Ｖw2_cmd_yは、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yとの差の大きさが、リミット幅設定部４４により上記の如く設定されるリミット幅Δlim以下に収まるように適宜制限される。 このため、第２の移動動作部４の滑りに起因して、実旋回角速度ωz_actを目標旋回角速度ωz_cmdに近づけるための基本目標値Ｖw2_cmd1_yと、実際の移動速度Ｖw2_act_yとの差の大きさが過大になりそうな場合、第２の移動動作部４の制限後目標値Ｖw2_cmd_yが制限されることで、該第２の移動動作部４の過剰なスリップが生じるのを防止することができる。

この場合、車両１のＸ軸方向の実際の移動速度（＝第１の移動動作部３のＸ軸方向の実際の移動速度Ｖw1_act_x）がゼロもしくは低速である状況では、基本的には、上記リミット幅Δlimは、前記最小のリミット幅Δlim_minと、前記第１候補値Δlim1とのうちの大きい方に一致するように決定される。

従って、基本的には、第２の移動動作部４のＹ軸方向の移動時のスリップ率が、許容スリップ率Ｓp_r以下に収まように、第２の移動動作部４の制限後目標値Ｖw2_cmd_yが決定される。 これにより、第２の移動動作部４のスリップ率を適正な範囲内に収めるようにして、第２の移動動作部４の過剰なスリップが生じるのを確実に防止できる。

また、車両１の旋回開始時のように、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yの大きさが小さい場合には、リミット幅Δlimが、最小のリミット幅Δlim_min以上で、主にフィードフォワード成分Ｖw2_cmd_ff_yに応じて決定されることとなるので、制限後目標値Ｖw2_cmd_yが基本目標値Ｖw2_cmd1_yに対して過剰に制限されるのを防止することができる。 ひいては、車両１の旋回を円滑に開始することができる。

また、例えば車両１を、ある程度以上の速度でＸ軸方向に前進させながら旋回させるような場合には、基本的には、上記リミット幅Δlimは、前記最小のリミット幅Δlim_minと前記第２候補値Δlim2とのうちの大きい方に一致するように決定される。

このため、基本的には、第２の移動動作部４の横滑り角を適正な範囲内に収めるようにして、第２の移動動作部４の過剰なスリップが生じるのを確実に防止できる。 また、第２の移動動作部４の横滑り角が、スリップ率を制限する第１候補値Δlim1によって過剰に制限されてしまうのを防止することができ、車両１の旋回に必要な横力を適切に確保することができる。 従って、車両１の前進を行いながらの旋回を円滑に行うことができる。

次に、以上説明した実施形態の変形態様をいくつか説明する。

前記各実施形態では旋回指令等を出力するための操作器として、ジョイスティック１２を用いたが、ジョイスティックの代わりに、トラックボールや、タッチパッドを使用してもよく、あるいは、乗員による接触箇所を検知する荷重センサや、乗員が把持する姿勢センサ等を使用してもよい。 あるいは、例えばスマートフォン等の携帯型端末機を操作器として使用するようにすることもできる。

また、乗員の左右方向における重心の動き（ひいては乗員搭乗部５のＸ軸周り方向の傾動）に応じて、適宜、車両１の旋回を行なわせるように車両１の第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４の左右方向の移動速度を制御するようにようにしてもよい。 例えば、Ｙ軸方向における重心ずれ量推定値Ｏfst_estm_yもしくは重心ずれ影響量Ｖofs_yの大きさ、あるいは、第１の移動動作部３のＹ軸方向の移動速度の目標値Ｖw1_cmd_yの大きさ等が所定値以上となった場合に、乗員が車両１の旋回を行なうことを要求しているものとみなして、車両１の旋回を行なわせるように車両１の第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４の左右方向の移動速度を制御するようにようにしてもよい。

また、前記実施形態では、第２制御処理部２５のリミット幅設定部４４において、第１候補値Δlim1、第２候補値Δlim2、及び最小のリミット幅Δlim_minのうちの最大値をリミット幅Δlimとして決定するようにしたが、第１候補値Δlim1と最小のリミット幅Δlim_minとのうちの大きい方、あるいは、第２候補値Δlim2最小のリミット幅Δlim_minとのうちの大きい方をリミット幅Δlimとして決定するようにしてもよい。

また、第１候補値Δlim1は、第２の移動動作部４のＹ軸方向の実際の移動速度Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値だけに応じて決定するようにしてもよい。 すなわち、Ｖw2_act_yの観測値又は代用推定値に許容スリップ率Ｓp_rを乗じた値を第１候補値として決定するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、車両１の旋回角速度ωz_actを目標旋回角速度ωz_cmdにフィードバック制御するようにしたが、そのフィードバック制御の処理を省略するようにしてもよい。 例えば、前記式（５ｃ）の比例ゲインＫw2をゼロとして、フィードフォワード成分Ｖw2_cmd_ff_yを基本目標値Ｖw2_cmd1_yとして決定するようにしてもよい。

また、第２の移動動作部４は、前述のような1対の環状芯体及びそれに外挿される複数のローラ１３で構成されるオムニホイール以外に、一つの環状芯体及びそれに外挿される複数のローラで構成されるものであっても良い。 また、第２の移動動作部４は、オムニホイール以外の構造、例えば、第１の移動動作部３と同様の構造のものであってもよい。

また、前記第１実施形態においては、旋回時における第１の移動動作部３のＹ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_yは、Ｘ軸方向の第１目標速度Ｖw1_cmd_xの大きさが比較的大きい場合に、小さめの速度に制限するようにしてもよい。 このようにすることで、旋回時の車両１の操縦性を高めることができる。

１…倒立振子型車両、２…基体、３…第１の移動動作部、４…第２の移動動作部、５…乗員搭乗部、８ａ，８ｂ…電動モータ（第１のアクチュエータ装置）、１７…電動モータ（第２のアクチュエータ装置）、２１…制御装置（制御手段）、４１…基本目標値決定部（基本目標値決定手段）、４２…リミット処理部（リミット処理手段）、４３…モータ制御部（アクチュエータ制御手段）、４４…リミット幅設定部（リミット幅設定手段）。