(57)【要約】【課題】積載部に対して水平方向に働く力がつりあう方向に積載部を揺動させることで被搬送物を積載部に対して相対的に停止したままに保つ移動機器を提供する。【解決手段】台車２０と、台車２０を支持する同軸一対の車輪３０ａと、車輪３０ａを倒立振子制御により回転駆動する車輪用アクチュエータ２２ａと、台車２０の上方に設けられた積載部７０と、台車２０と積載部７０との間に介在し、第１軸４１回りに台車２０に対して積載部７０を揺動させる第１揺動機構４０、及び、第２軸６１回りに台車２０に対して積載部７０を揺動させる第２揺動機構６０を備える揺動部と、積載部７０における互いに直交する三方向への加速度を測定する加速度検知手段５６と、加速度検知手段５６により得られる加速度に基づいて、第１揺動機構４０及び前記第２揺動機構６０の揺動角を制御し、積載部７０に対して水平方向に働く加速度の分力と重力の分力とがつりあう方向に積載部７０を揺動させる揺動角制御装置８２とを有する。【選択図】    図１
2010225139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車と、
前記台車を支持する同軸一対の車輪と、
前記一対の車輪を倒立振子制御により回転駆動する車輪用アクチュエータと、
前記台車の上方に設けられた積載部と、
前記台車と前記積載部との間に介在し、前記車輪の車軸と交差する方向に延びた第１軸回りに前記台車に対して前記積載部を揺動させる第１揺動機構、及び、前記車軸と並行に設けられた第２軸回りに前記台車に対して前記積載部を揺動させる第２揺動機構を備える揺動部と、
前記積載部における互いに直交する三方向への加速度を測定する加速度検知手段と、
前記加速度検知手段により得られる加速度に基づいて、前記第１揺動機構及び前記第２揺動機構の揺動角を制御し、前記積載部に対して水平方向に働く加速度の分力と重力の分力とがつりあう方向に前記積載部を揺動させる揺動角制御装置と、
を有することを特徴とする移動機器。
【請求項２】
当該移動機器の重心よりも下方に前記第１揺動機構が位置することを特徴とする請求項１に記載の移動機器。
【請求項３】
前記揺動部は、胴体部を有し、
前記第１揺動機構は、前記台車と前記胴体部との間に設けられ、
前記第２揺動機構は、前記胴体部と前記積載部との間に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の移動機器。
【請求項４】
前記胴体部内に当該移動機器の重心が位置することを特徴とする請求項３に記載の移動機器。
【請求項５】
台車と、
前記台車を支持する同軸一対の車輪と、
前記一対の車輪を倒立振子制御により回転駆動する車輪用アクチュエータと、
前記台車の上方に設けられた積載部と、
前記積載部における互いに直交する三方向への加速度を測定する加速度検知手段と、
を具備し、
前記加速度検知手段により得られる加速度に基づいて、前記積載部に対して水平方向に働く加速度の分力と重力の分力とがつりあう方向に前記積載部を揺動させる
ことを特徴とする移動機器。
【請求項６】
前記一対の車輪の回転角度を検知する車輪回転角度検知装置をさらに有し、
前記揺動角制御装置は、前記車輪回転角度検知部から算出した前記一対の車輪の速度に基づいて前記車軸方向の加速度を算出し、前記積載部に対して水平方向に働く加速度の分力と重力の分力とがつりあう方向に向かって前記揺動部によって前記積載部を揺動させることを特徴とする請求項１に記載の移動機器。
【請求項７】
前記揺動角制御装置を含む制御装置と、
予め設定された移動点を挟んで設けられた一対の目標物の位置と現在位置との相対位置を測定する外界センサと、
この外界センサによって測定された相対位置に基づき、現在位置を始点とする第１の直線軌道と、この第１の直線軌道の終点を始点とし、当該始点における曲率を最小、中間点における曲率を最大、終点における曲率を最小とする曲線軌道と、この曲線軌道の終点を始点とする第２の直線軌道とを組み合わせて形成された目標経路を算出する移動経路算出部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の移動機器。
【請求項８】
前記第２揺動機構が端部に設けられたテーブル軸と、前記テーブル軸を軸方向に移動させるテーブル軸移動部と、前記テーブル軸の軸方向の位置を測定するテーブル軸エンコーダと、を有するテーブル昇降機構と、
前記揺動角制御装置を含むとともに、前記テーブル昇降機構を制御する制御装置と、
をさらに有し、
前記制御装置は、前記テーブル軸エンコーダより得たテーブル軸の位置と、前記加速度検知手段より得た鉛直方向の加速度を積分して算出した目標位置と、の差をフィードバックして、前記テーブル軸移動部に前記テーブル軸を軸方向に移動させることを特徴とする請求項３に記載の移動機器。
【請求項９】
前記台車の前後方向にそれぞれ配置されるとともに、前記胴体部を支える開き位置と、地面との干渉を避ける閉じ位置と、の間で回動可能な一対の支持脚と、
前記一対の支持脚を前記開き位置と前記閉じ位置との間で回動させる支持脚開閉機構と、
をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の移動機器。
【請求項１０】
前記揺動角制御装置を含むとともに、前記胴体部における角速度を検知するジャイロセンサを有する制御装置と、前記一対の車輪の回転角度を検知する車輪回転角度検知装置とをさらに有し、
前記制御装置は、予め設定された位置目標と前記車輪回転角度検知装置が検知した速度に基づいて算出された現在位置との差に予め計算された第１のゲインを乗じた第１の演算値と、予め計算された第２のゲインを乗じた予め設定された速度目標と前記車輪回転角度検知装置が検知した回転角度から算出した速度との差に予め計算された第３のゲインを乗じた第２の演算値と、予め設定された角度目標と前記ジャイロセンサが検知した角速度から算出した本体傾斜との差に予め計算された第４のゲインを乗じた第３の演算値と、予め設定された角速度目標と前記ジャイロセンサが検知した角速度との差に予め計算された第５のゲインを乗じた第４の演算値と、の和に基づいて並進方向の速度指令を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被搬送物を積載した状態で床面等を走行する移動機器に関し、特に被搬送物を安定した状態に保つ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被搬送物を搬送する移動機器は、停止時あるいは走行時の安定を図るため、３つ以上の車輪を有していることが多い。このような多数の車輪を有する移動機器は、車輪数に応じて大型化する。多数の車輪を有する大型の移動機器は、旋回に大きなスペースを要し、さらに、急な加減速が難しく、機敏な移動動作は困難である。
【０００３】
このような問題に対処するため、２つの車輪により移動する移動機器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この移動機器は、移動台車の両側部に配置された一対の駆動車輪によって走行する。この移動機器は、揺動角速度を検知するジャイロセンサと、各種センサからの入力信号により移動台車の動作を制御する制御装置とを有しており、被搬送物を積載部に積載して走行する。
【０００４】
上記のような移動機器によれば、ジャイロセンサが移動機器のピッチング方向の揺動角速度を検知し、検知信号に基づいて制御装置が駆動車輪を駆動するモータを制御する。これにより、当該移動機器は、一対の車輪によりピッチング方向の揺動角を制御して、転倒せずに自律走行を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４６５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した移動機器では、次のような問題がある。積載部が移動台車に対して固定されているため、積載部の揺動角は常に移動台車の揺動角と等しくなる。このため、加減速時や積載時に、移動機器の重心位置がずれることにより移動台車が傾斜した場合、積載部もそれに従い傾斜する。このように、移動台車の傾斜に併せて積載部が傾斜すると、積載部に積載される被搬送物が、積載部から落下するおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、積載部に対して水平方向に働く力がつりあう方向に積載部を揺動させることで、被搬送物を積載部に対して相対的に停止したままに保つ移動機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の移動機器は次のように構成されている。  
台車と、前記台車を支持する同軸一対の車輪と、前記一対の車輪を倒立振子制御により回転駆動する車輪用アクチュエータと、前記台車の上方に設けられた積載部と、前記台車と前記積載部との間に介在し、前記車輪の車軸と交差する方向に延びた第１軸回りに前記台車に対して前記積載部を揺動させる第１揺動機構、及び、前記車軸と並行に設けられた第２軸回りに前記台車に対して前記積載部を揺動させる第２揺動機構を備える揺動部と、前記積載部における互いに直交する三方向への加速度を測定する加速度検知手段と、前記加速度検知手段により得られる加速度に基づいて、前記第１揺動機構及び前記第２揺動機構の揺動角を制御し、前記積載部に対して水平方向に働く加速度の分力と重力の分力とがつりあう方向に前記積載部を揺動させる揺動角制御装置とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の移動機器によれば、積載部に対して水平方向に働く力がつりあう方向に積載部を揺動させることで被搬送物を積載部に対して相対的に停止したままに保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る移動機器を示す側面図。
【図２】第１の実施形態の移動機器を示す正面図。
【図３】第１の実施形態の移動機器の制御系統を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態の移動機器が積載部上に被搬送物を積載した状態を示す側面図。
【図５】第１の実施形態の移動機器が積載部上に被搬送物を積載した状態を示す正面図。
【図６】第１の実施形態の積載部に積載された被搬送物に働く力を示す説明図。
【図７】第１の実施形態の積載部に被搬送物を積載した状態で走行する移動機器を示す側面図。
【図８】第１の実施形態の積載部に被搬送物を積載した状態で走行する移動機器を示す正面図。
【図９】第１の実施形態の積載部に被搬送物を積載した状態で障害物に乗り上げた移動機器を示す正面図。
【図１０】本発明の第２の実施形態における移動機器の制御系統を示すブロック図。
【図１１】本発明の第３の実施形態における移動機器の倒立振子制御について示すブロック図。
【図１２】図１１の二点鎖線で囲って示す推進力算出工程を詳細に示すブロック図。
【図１３】図１１のブロック図から並進位置及び並進速度のみを抽出して示すブロック図。
【図１４】本発明の第４の実施形態における移動機器を示す側面図。
【図１５】第４の実施形態の移動機器の目標軌道を示す説明図。
【図１６】第４の実施形態の移動機器の曲線軌道の生成方法を説明する図。
【図１７】本発明の第５の実施形態における移動機器を示す側面図。
【図１８】第５の実施形態のテーブル昇降機構に係るブロック図。
【図１９】本発明の第６の実施形態における移動機器を示す側面図。
【図２０】第６の実施形態の移動機器を示す正面図。
【図２１】第６の実施形態の支持装置を拡大して示す側面図。
【図２２】第６の実施形態の移動機器の一対の支持脚がそれぞれ閉じた状態を示す側面図。
【図２３】第６の実施形態の移動機器の第１のアクチュエータが作動している状態を示す側面図。
【図２４】第６の実施形態の支持装置に係るブロック図。
【図２５】第６の実施形態の移動機器の制御系統を示すブロック図。
【図２６】第６の実施形態の移動機器が停止している状態を示す側面図。
【図２７】第６の実施形態の移動機器が停止している状態を概略的に示す側面図。
【図２８】第６の実施形態の移動機器が倒立している状態を概略的に示す側面図。
【図２９】第６の実施形態の移動機器が走行している状態を示す側面図。
【図３０】本発明の第７の実施形態における移動機器を示す側面図。
【図３１】第７の実施形態の移動機器を示す正面図。
【図３２】第７の実施形態の移動機器の支持装置を拡大して示す側面図。
【図３３】第７の実施形態の移動機器の一対の第１の脚部がそれぞれ閉じた状態を示す側面図。
【図３４】第７の実施形態の移動機器が停止している状態を示す側面図。
【図３５】第７の実施形態の移動機器が走行中に第１の脚部を開いている状態を示す側面図。
【図３６】第７の実施形態の移動機器の非常停止状態を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の第１の実施形態について、図１から図９を参照して説明する。  
図１は本実施形態にかかる移動機器１０を示す側面図、図２は図１における移動機器１０を示す正面図、図３は移動機器１０の制御系統を示すブロック図、図４は積載部７０上に被搬送物Ｌを積載した移動機器１０を示す側面図、図５は図４における移動機器１０を示す正面図、図６は積載部７０に積載された被搬送物Ｌに働く力を示す説明図、図７は積載部７０に被搬送物Ｌを積載した状態で走行する移動機器１０を示す側面図、図８は図７における移動機器１０を示す正面図、図９は積載部７０に被搬送物Ｌを積載した状態で走行する移動機器１０が障害物Ｓに乗り上げた状態を示す正面図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、移動機器１０は、台車２０と、台車２０に設けられる第１揺動機構４０と、第１揺動機構４０を介して台車２０の上方に設けられる胴体部５０と、胴体部５０の上部に設けられる第２揺動機構６０と、第２揺動機構６０を介して胴体部５０の上方に設けられる積載部７０と、胴体部５０内に設けられる制御装置８０とを有している。
【００１３】
台車２０は、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂと、右車輪駆動モータ（車輪用アクチュエータ）２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂと、支持部２３と、車輪エンコーダ２４ａ，２４ｂ（図３に示す）とを有している。車輪エンコーダ２４ａ，２４ｂは、車輪回転角度検知装置の一例である。右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂは、台車２０の両側面からそれぞれ突出して設けられている。
【００１４】
右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂは、互いに同軸上に配置され、台車２０に対して回転可能である。右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂの端部には、それぞれ右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂが固定されている。支持部２３は、台車２０の上部に設けられ、第１揺動機構４０に接続されている。
【００１５】
以下、右車軸２１ａが設けられた側を右方向、左車軸２１ｂが設けられた側を左方向、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂに直交し、かつ、水平である方向を前後方向、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂに直交し、かつ、鉛直である方向を上下方向として説明する。
【００１６】
図２に示すように、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂは、台車２０の内部に設けられており、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂをそれぞれ回転駆動する。右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂは、制御装置８０によってそれぞれ別個に制御され、それぞれ独立して駆動する。右車輪エンコーダ２４ａ及び左車輪エンコーダ２４ｂは、台車２０の内部に設けられており、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂの回転角度を検知する。
【００１７】
右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂは、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂから台車２０の下端までの長さよりも大きい半径を持つ車輪である。右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂは、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂにより、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂ回りにそれぞれ独立して回転する。
【００１８】
第１揺動機構４０は、第１軸４１と、第１軸エンコーダ４２及び第１軸駆動モータ４３（図３に示す）とを有している。第１軸４１は、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂと直交する方向に延びている。具体的に説明すると、第１軸４１は、図１に示すように移動機器１０が鉛直に自立している場合における前後方向に延びている。
【００１９】
第１軸エンコーダ４２は、図２に矢印Ａで示す、台車２０に対する胴体部５０のロール方向の揺動角を検出し、制御装置８０に入力する。第１軸駆動モータ４３は、第１揺動機構４０を第１軸４１回りに回転駆動する。
【００２０】
第１揺動機構４０は、台車２０と胴体部５０との間に設けられている。すなわち、第１揺動機構４０は、台車２０と積載部７０との間に介在している。第１揺動機構４０は、制御装置８０の制御信号に基づき第１軸駆動モータ４３が回転駆動することにより、第１軸４１回りに台車２０に対して胴体部５０を揺動させる。
【００２１】
胴体部５０は、第１揺動機構４０を介して台車２０に支持されている。胴体部５０は、第１揺動機構４０に接続された第１中間軸５１と、第２揺動機構６０に接続された第２中間軸５２と、バッテリモジュール５３と、モータドライバ５４と、ジャイロセンサ５５と、３軸加速度センサ（加速度検知手段）５６と、制御装置８０とを有している。
【００２２】
第１中間軸５１及び第２中間軸５２は、互いに同軸上に配置されている。第１中間軸５１及び第２中間軸５２は、図１に示すように移動機器１０が鉛直に自立している場合における上下方向に延びている。
【００２３】
バッテリモジュール５３は、移動機器１０に必要な電力を供給するバッテリである。モータドライバ５４は、制御装置８０から入力された信号に基づいて、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂ、第１軸駆動モータ４３、第２軸駆動モータ６３に指令信号を入力する。ジャイロセンサ５５は、移動機器１０に作用する角速度を検知し、制御装置８０に入力する。３軸加速度センサ５６は、移動機器１０に作用する、互いに直交する三方向への加速度を検知し、制御装置８０に入力する。
【００２４】
バッテリモジュール５３と、モータドライバ５４と、ジャイロセンサ５５と、３軸加速度センサ５６と、胴体部５０に設けられるその他種々の装置は、移動機器１０の重心ＣＧが、図１に示すように移動機器１０が鉛直に自立した場合において、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂの上方向、かつ、胴体部５０中に存在するように配置される。
【００２５】
例えば図１において、第１中間軸５１及び第２中間軸５２を中心として、前方向に設けられる装置の重さの総量と、後方向に設けられる装置の重さの総量とがそれぞれ等しくなるように配置される。移動機器１０の重心ＣＧが胴体部５０中に存在するため、第１揺動機構４０は、移動機器１０の重心ＣＧよりも下方に位置することとなる。
【００２６】
第２揺動機構６０は、第２軸６１と、第２軸エンコーダ６２及び第２軸駆動モータ６３（図３に示す）とを有している。第２軸６１は、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂと平行な方向に延びている。具体的に説明すると、第２軸６１は、図１に示すように移動機器１０が鉛直に自立している場合における左右方向に延びている。
【００２７】
第２軸エンコーダ６２は、図１に矢印Ｂで示す、胴体部５０に対する積載部７０のピッチ方向の揺動角を検出し、制御装置８０に入力する。第２軸駆動モータ６３は、第２揺動機構６０を第２軸６１回りに回転駆動させる。
【００２８】
第２揺動機構６０は、胴体部５０と積載部７０との間に設けられている。すなわち、第２揺動機構６０は、台車２０と積載部７０との間に介在している。第２揺動機構６０は、制御装置８０の制御信号に基づき第２軸駆動モータ６３が回転駆動することにより、第２軸６１回りに胴体部５０に対して積載部７０を揺動させる。  
本実施形態において、第１揺動機構４０、胴体部５０、及び、第２揺動機構６０は、協働して揺動部の一例として機能する。
【００２９】
積載部７０は、第２揺動機構６０に接続された接続部７１と、接続部７１の上方に平坦な積載面７２とを有している。積載面は、例えば合成ゴム等の摩擦係数の大きい材料で形成されていると良い。なお、積載面７２は平坦な面に限らず、例えば積載する被搬送物に応じて凹凸等を設けても良い。
【００３０】
図３に示すように、制御装置８０は、走行制御モジュール８１と、姿勢制御モジュール（揺動角制御装置）８２とを有している。走行制御モジュール８１は、後述する倒立振子制御によって右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂを制御し、移動機器１０を揺動させながら図１に示すようにほぼ鉛直に自立させる。姿勢制御モジュール８２は、後述する揺動角制御によって第１揺動機構４０及び第２揺動機構６０を制御し、積載部７０を揺動させる。
【００３１】
図３に示すように、走行制御モジュール８１は、旋回目標生成部９１と、旋回指令算出部９２と、前後目標生成部９３と、前後指令算出部９４とを有している。走行制御モジュール８１は、右車輪エンコーダ２４ａと、左車輪エンコーダ２４ｂと、モータドライバ５４と、ジャイロセンサ５５と、右車輪駆動モータ２２ａと、左車輪駆動モータ２２ｂとに電気的に接続されている。
【００３２】
旋回目標生成部９１は、移動機器１０の旋回の角度、目標の旋回角速度の目標データを作成する。旋回指令算出部９２は、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの回転角度差から旋回角度を求め、旋回角度の時間微分から旋回角速度を算出する。旋回指令算出部９２は、運動方程式を元に、例えば最適レギュレータ等で設計したフィードバックゲインを使って、系が安定になるように右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの推進力を算出する。
【００３３】
前後目標生成部９３は、移動機器１０の位置及び速度の目標を作成する。前後指令算出部９４は、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの平均回転角度から平均位置を算出し、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの平均回転角速度から平均速度を算出する。前後指令算出部９４は、運動方程式を元に、例えば最適レギュレータ等で設計したフィードバックゲインを用いて、系が安定になるように右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの推進力を算出する。
【００３４】
走行制御モジュール８１は、算出した推進力から速度指令を算出し、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂに指令を入力することで、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂを制御する。
【００３５】
姿勢制御モジュール８２は、積載角度指令算出部１０１と、揺動角度指令算出部１０２とを有している。姿勢制御モジュール８２は、第１軸エンコーダ４２と、第１軸駆動モータ４３と、第２軸エンコーダ６２と、第２軸駆動モータ６３と、３軸加速度センサ５６とに電気的に接続されている。
【００３６】
積載角度指令算出部１０１は、第２揺動機構６０の揺動角の目標角度、及び、目標角速度を時間微分して算出する。積載角度指令算出部１０１は、目標角度及び目標角速度に追従するために、第２軸駆動モータ６３を制御するためのトルクを算出し、角速度指令値に変換する。
【００３７】
揺動角度指令算出部１０２は、第１揺動機構４０の揺動角の目標角度、及び、目標角度を時間微分して目標角速度を算出する。揺動角度指令算出部１０２は、目標角度及び目標角速度に追従するために、第１軸駆動モータ４３を制御するためのトルクを算出し、角速度指令値に変換する。
【００３８】
姿勢制御モジュール８２は、第１軸エンコーダ４２、第２軸エンコーダ６２、及び、３軸加速度センサ５６から入力された信号に基づいて、第１軸駆動モータ４３、及び、第２軸駆動モータ６３に指令信号を入力する。第１軸駆動モータ４３は、指令信号に基づいて台車２０に対して胴体部５０を揺動させる。第２軸駆動モータ６３は、指令信号に基づいて胴体部５０に対して積載部７０を揺動させる。
【００３９】
次に、上述した倒立振子制御について説明する。  
右車輪エンコーダ２４ａは、右車輪の回転角度ψＲを検出する。走行制御モジュール８１は、検出した回転角度ψＲを、ラジアン単位に変換し、旋回指令算出部９２、及び、前後指令算出部９４に入力する。
【００４０】
左車輪エンコーダ２４ｂは、左車輪の回転角度ψＬを検出する。走行制御モジュール８１は、検出した回転角度ψＬを、ラジアン単位に変換し、旋回指令算出部９２、及び、前後指令算出部９４に入力する。
【００４１】
ジャイロセンサ５５は、移動機器１０のピッチ方向の角速度ｄθ／ｄｔを検出する。走行制御モジュール８１は、検出した角速度ｄθ／ｄｔをラジアン単位に変換し、前後指令算出部９４に入力する。
【００４２】
（数１）（数２）式において、本体傾斜θと、左右車輪平均位置ｘｃとが安定となるように、例えば最適レギュレータでフィードバックゲインＫｉｊを設計する。
【数１】
2010225139.tif 000003
【００４３】
【数２】
2010225139.tif 000004
【００４４】
左右車輪平均位置ｘｃと、左右車輪平均速度ｄｘｃ／ｄｔは、（数３）（数４）式で求める。
【数３】
2010225139.tif 000005
【００４５】
【数４】
2010225139.tif 000006
【００４６】
（数１）ないし（数４）において、Ｃ１，Ｃ２は粘性摩擦係数、Ｊｔは車輪の慣性モーメント、ｇは重力加速度、Ｊｍはモータの慣性モーメント、ｒｔは右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの半径、Ｊｐは移動機器１０の慣性モーメント、ｍは移動機器１０の質量、ｌは右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂから移動機器１０の重心までの距離、Ｍは右車輪３０ａまたは左車輪３０ｂの質量、ｎは減速比、Ｆａは右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの平均推進力である。
【００４７】
前後指令算出部９４は、フィードバックゲインＫｉｊ、位置目標ｘｃｒ、及び、速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔに基づいて、（数５）のように右車輪推進力Ｆ１Ｒ及び左車輪推進力Ｆ１Ｌを算出する。
【数５】
2010225139.tif 000007
【００４８】
前後指令算出部９４は、算出した右車輪推進力Ｆ１Ｒ及び左車輪推進力Ｆ１Ｌを出力する。
【００４９】
旋回目標生成部９１は、移動機器１０の旋回角度目標Ψｒ、及び、旋回角速度目標ｄΨｒ／ｄｔを作成する。旋回目標生成部９１は、旋回角度目標Ψｒ及び旋回角速度目標ｄΨｒ／ｄｔを、ラジアン単位に変換し、旋回指令算出部９２に入力する。
【００５０】
前後目標生成部９３は、移動機器１０の位置目標ｘｃｒ、及び、速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔを作成する。前後目標生成部９３は、位置目標ｘｃｒ及び速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔを、前後指令算出部９４に入力する。
【００５１】
（数６）（数７）式において、旋回角度Ψを安定に制御するためのフィードバックゲインＫ２ｉｊを、例えば最適レギュレータで設定しておく。
【数６】
2010225139.tif 000008
【００５２】
【数７】
2010225139.tif 000009
【００５３】
（数６）（数７）式において、ｄΨ／ｄｔは旋回角速度、ＪΨは旋回軸回りの慣性モーメント、Ｃ３は旋回の粘性摩擦係数、Ｍは車輪質量、Ｗは車輪間隔、ｒｔは車輪半径、Ｆ２Ｒは右車輪推進力、Ｆ２Ｌは左車輪推進力である。
【００５４】
旋回指令算出部９２は、フィードバックゲインＫ２ｉｊ、旋回角度目標Ψｒ、及び、旋回角速度目標ｄΨｒ／ｄｔに基づき、（数８）式のように、右車輪推進力Ｆ２Ｒ及び左車輪推進力Ｆ２Ｌを算出する。
【数８】
2010225139.tif 000010
【００５５】
旋回指令算出部９２は、算出した右車輪推進力Ｆ２Ｒ及び左車輪推進力Ｆ２Ｌを出力する。
【００５６】
推進力Ｆ及び車輪半径ｒｔを用いると、車輪のトルクτは、（数９）式のように表わされる。
【数９】
2010225139.tif 000011
【００５７】
また、車軸にかかる負荷の慣性モーメントＪを用いると、車輪の平均トルクτは、（数１０）のようになる。
【数１０】
2010225139.tif 000012
【００５８】
ψは、車輪の平均回転角度である。（数９）（数１０）式より、（数１１）式が得られる。
【数１１】
2010225139.tif 000013
【００５９】
（数１１）式を時間積分することにより、回転角速度ｄψ／ｄｔが得られる。右車輪３０ａと左車輪３０ｂとが慣性モーメントＪを均等に負担すると仮定すると、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの速度指令ωＲｒ，ωＬｒは、（数１２）（数１３）式によって得られる。
【数１２】
2010225139.tif 000014
【００６０】
【数１３】
2010225139.tif 000015
【００６１】
走行制御モジュール８１は、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの速度指令ωＲｒ，ωＬｒを、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂにそれぞれ入力する。右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂは、それぞれ速度指令ωＲｒ，ωＬｒに基づき、右車軸２１ａ及び左車軸２１ｂを回転駆動させる。
【００６２】
以上の倒立振子制御により、移動機器１０は、図３に示す次のような動作が可能である。その場旋回１１１では、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂをそれぞれ逆方向に駆動することによって、その場で旋回することができる。直線走行１１２では、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂを駆動することによって、直進することができる。
【００６３】
倒立１１３では、移動機器１０が倒れないように、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂを制御する。登坂１１４では、想定外の坂道でも、前後目標生成部９３と、前後指令算出部９４とにより、転倒しないようバランスを保ちながら走行することができる。
【００６４】
次に、上述した揺動角制御について説明する。  
第２軸エンコーダ６２は、第２軸６１の回転角度（揺動角）ηを検出する。姿勢制御モジュール８２は、回転角度ηを、ラジアン単位に変換して、積載角度指令算出部１０１に入力する。
【００６５】
３軸加速度センサ５６は、移動機器１０の左右方向の加速度ａｘ、前後方向の加速度ａｙ、上下方向の加速度ａｚを検出する。３軸加速度センサ５６は、加速度ａｙ，ａｚを積載角度指令算出部１０１に入力する。３軸加速度センサ５６は、加速度ａｘ，ａｚを揺動角度指令算出部１０２に入力する。
【００６６】
第１軸エンコーダ４２は、移動機器１０のロール角度（揺動角）φを検出する。姿勢制御モジュール８２は、ロール角度φを、ラジアン単位に変換して、揺動角度指令算出部１０２に入力する。
【００６７】
揺動角度指令算出部１０２は、（数１４）式を満足する角度目標φｒを算出し、さらにφｒを時間微分して角速度目標ｄφｒ／ｄｔを算出する。
【数１４】
2010225139.tif 000016
【００６８】
フィードバックゲインＫφｉは、（数１５）式に基づいて、最適レギュレータで算出する。
【数１５】
2010225139.tif 000017
【００６９】
（数１５）において、ｎはモータ減速比、Ｊｐｂは移動機器１０のうち第１揺動機構４０より上方に設けられた部分の慣性モーメント、Ｊｍ１は第１軸駆動モータ４３の慣性モーメント、ｍｂは移動機器１０のうち第１揺動機構４０より上方に設けられた部分の質量、ｃは粘性摩擦係数、ｌｂは第１軸４１から移動機器１０のうち第１揺動機構４０より上方に設けられた部分の重心までの距離、ｇは重力加速度である。
【００７０】
揺動角度指令算出部１０２は、（数１６）式及び（数１７）式でモータトルクτφを算出する。
【数１６】
2010225139.tif 000018
【００７１】
【数１７】
2010225139.tif 000019
【００７２】
揺動角度指令算出部１０２は、（数１６）（数１７）式に基づき、（数１８）によって第１軸駆動モータ４３への指令速度ωφを算出する。
【数１８】
2010225139.tif 000020
【００７３】
揺動角度指令算出部１０２は、指令速度ωφを第１軸駆動モータ４３へ入力する。
【００７４】
積載角度指令算出部１０１は、（数１９）式を満足する角度目標ηｒを算出し、これに追従するように第２軸駆動モータ６３への指令速度ωηを算出する。フィードバックは（数２０）式のＰＩＤ制御を用いる。
【数１９】
2010225139.tif 000021
【００７５】
積載角度指令算出部１０１は、目標値と現在値の偏差ｅ（ｔ）＝ηｒ（ｔ）−η（ｔ）を求める。積載角度指令算出部１０１は、この偏差ｅ（ｔ）を用いて、（数２０）式から第２軸駆動モータ６３へ出力する指令電圧ωη（ｔ）を算出する。
【数２０】
2010225139.tif 000022
【００７６】
（数２０）式において、ＫＣ，ＴＩ，ＴＤはＰＩＤゲインである。
【００７７】
積載角度指令算出部１０１は、指令速度ωηを、第２軸駆動モータ６３に入力する。
【００７８】
入力された指令速度ωφに基づいて、第１軸駆動モータ４３が回転駆動し、第１揺動機構４０が揺動する。入力された指令速度ωηに基づいて、第２軸駆動モータ６３が回転駆動し、第２揺動機構６０が揺動する。
【００７９】
以上の揺動角制御により、移動機器１０は、次のような動作が可能である。加速度相殺１１５では、第２揺動機構６０を揺動させることにより、積載面７２上の被搬送物Ｌの前後方向の加速度をつりあわせることで、被搬送物Ｌを積載部７０に対して停止したままに保つ。
【００８０】
段差乗り越え１１６では、第１揺動機構４０を揺動することにより、障害物等による段差を乗り越えても、被搬送物Ｌを積載部７０に対して相対的に停止したままに保つ。コーナー走行１１７では、コーナー走行時、第１揺動機構４０及び第２揺動機構６０を揺動させることによって、被搬送物Ｌを積載部７０に対して相対的に停止したままに保つ。
【００８１】
以下、加速度相殺１１５について詳述する。  
図４及び図５に示すように、静止している移動機器１０の積載面７２上に被搬送物Ｌを載せると、被搬送物Ｌの重さによって、移動機器１０全体の重心ＣＧの位置が変化する。重心ＣＧの位置が変化すると、走行制御モジュール８１は、倒立振子制御により、移動機器１０のピッチ方向の角度θを変化させ、重心ＣＧの位置を前後方向に移動させる。移動機器１０の角度θが変化すると、積載面７２も角度θだけ傾斜する。
【００８２】
ジャイロセンサ５５が移動機器１０の角速度dθ/ｄｔを検知し、３軸加速度センサ５６が移動機器１０の加速度ａｘ，ａｙ，ａｚを検出する。姿勢制御モジュール８２は、検出した角度θ、及び、加速度ａｘ，ａｙ，ａｚに基づいて、被搬送物Ｌに働く図６中の矢印Ｄ方向の力がつりあうように第２揺動機構６０を揺動させる。矢印Ｄ方向は、積載面７２に対して水平であり、かつ、第２軸６１と直交する方向である。
【００８３】
図４及び図５に示す状態において、移動機器１０は走行制御モジュール８１によってほぼ一定の姿勢を保っているため、移動機器１０の左右方向の加速度ａｘと、前後方向の加速度ａｙとはほぼ無い。移動機器１０の上下方向の加速度ａｚは、重力加速度ｇである。従って、被搬送物Ｌに働く力は、図６に示す重力ｍＬｇのみである。ｍＬは、被搬送物Ｌの質量である。
【００８４】
被搬送物Ｌには、矢印Ｄ方向において、重力ｍＬｇの分力であるｍＬｇ・ｓｉｎΘが働いている。図６中Θは、鉛直方向に対する積載面７２の傾斜角であり、Θ＝θ＋ηで表わされる。ηは、移動機器１０の軸線方向に対する積載部７０の矢印Ｄ方向の傾斜角である。
【００８５】
姿勢制御モジュール８２は、ｍＬｇ・ｓｉｎΘ＝０となるように、第２揺動機構６０を揺動させる。すなわち、ｓｉｎΘ＝０となるように第２揺動機構６０を揺動させ、図４に示すようにη＝−θである状態にする。η＝−θであるならば、ｓｉｎΘ＝ｓｉｎ（０）＝０となり、ｍＬｇ・ｓｉｎ（０）＝０となるため、被搬送物Ｌに働く矢印Ｄ方向の力は打ち消される。これにより、被搬送物Ｌを積載部７０に対して相対的に停止したままに保つことができる。
【００８６】
図７及び図８に示すように、移動機器１０が図７中の矢印Ｉ方向に加速すると、走行制御モジュール８１は、倒立振子制御により移動機器１０のピッチ方向の角度θを変化させる。移動機器１０の角度θが変化すると、積載面７２も角度θだけ傾斜する。
【００８７】
移動機器１０は加速度ａで矢印Ｉ方向に加速しているため、加速度ａは、加速度ａｙとａｚから算出する。すなわち、被搬送物Ｌには、図６に示す慣性力ｍＬａと、重力ｍＬｇとが働いている。被搬送物Ｌには、矢印Ｄ方向において、慣性力ｍＬａの分力であるｍＬａ・ｃｏｓΘと、重力ｍＬｇの分力であるｍＬｇ・ｓｉｎΘとが働いている。
【００８８】
姿勢制御モジュール８２は、ｍＬａ・ｃｏｓΘ＋ｍＬｇ・ｓｉｎΘ＝０となるように、第２揺動機構６０を揺動させる。すなわち、第２揺動機構６０を揺動させ、ｍＬａ・ｃｏｓ（θ＋η）＋ｍＬｇ・ｓｉｎ（θ＋η）＝０となるように傾斜角ηを調整する。これにより、被搬送物Ｌに働く矢印Ｄ方向の力は打ち消されるため、被搬送物Ｌを積載部７０に対して相対的に停止したまま保つことができる。
【００８９】
以下、段差乗り越え１１６について詳述する。  
図９に示すように、加速度ａで加速中の移動機器１０が障害物Ｓに乗り上げると、移動機器１０のロール方向の角度εが変化する。移動機器１０の角度εが変化すると、積載面７２も角度εだけ傾斜する。
【００９０】
３軸加速度センサ５６が移動機器１０の加速度ａｘ，ａｙ，ａｚを検出する。姿勢制御モジュール８２は、検出した加速度ａｘ，ａｙ，ａｚに基づいて、被搬送物Ｌに積載面７２に対して水平方向に働く力がつりあうように、上述した第２揺動機構６０の揺動に加え、第１揺動機構４０を揺動させる。
【００９１】
図９に示す状態において、移動機器１０の左右方向の加速度ａｘは、ほぼ無い。加速度ａは、加速度ａｙとａｚとから算出する。すなわち、被搬送物Ｌには、慣性力ｍＬａと、重力ｍＬｇとが働いている。
【００９２】
被搬送物Ｌには、矢印Ｄ方向において、慣性力ｍＬａの分力と、重力ｍＬｇの分力とが働いている。この矢印Ｄ方向に働く力は、上述した第２揺動機構６０の揺動によってつりあう。
【００９３】
被搬送物Ｌには、図９中の矢印Ｅ方向において、重力ｍＬｇの分力であるｍＬｇ・ｓｉｎΦが働いている。矢印Ｅ方向は、積載面７２に水平であり、かつ、第２軸６１と平行な方向である。Φは、鉛直方向に対する積載面７２の左右方向の傾斜角であり、Φ＝ε＋φで表わされる。φは、移動機器１０の軸線方向に対する積載部７０の矢印Ｅ方向の傾斜角である。
【００９４】
姿勢制御モジュール８２は、ｍＬｇ・ｓｉｎΦ＝０となるように、第１揺動機構４０を揺動させる。すなわち、ｓｉｎΦ＝０となるように第１揺動機構４０を揺動させ、図９に示すようにφ＝−εである状態にする。φ＝−εであるならば、ｓｉｎΦ＝ｓｉｎ（０）＝０となり、ｍＬｇ・ｓｉｎ（０）＝０となるため、被搬送物Ｌに働く矢印Ｅ方向の力は打ち消される。これにより、被搬送物Ｌを積載部７０に対して相対的に停止したままに保つことができる。
【００９５】
なお、第１揺動機構４０は、胴体部５０の下方に設けられている。詳述すると、第１揺動機構４０は、第１揺動機構４０を挟んで設けられる台車２０、右車輪３０ａ、及び、左車輪３０ｂと、胴体部５０、第２揺動機構６０、及び、積載部７０とのイナーシャ比が、約２０：１となる位置に設けられている。
【００９６】
これにより、移動機器１０が旋回する場合、第１揺動機構４０より上方に設けられる胴体部５０、第２揺動機構６０、及び、積載部７０は、第１揺動機構４０によって容易に揺動することができる。
【００９７】
また、移動機器１０が障害物Ｓに乗り上げるなど、悪路を走行する場合、第１揺動機構４０より下方に設けられる台車２０、右車輪３０ａ、及び、左車輪３０ｂは、第１揺動機構４０によって容易に揺動することができる。
【００９８】
以下、コーナー走行１１７について詳述する。  
移動機器１０が曲線経路を定速走行する場合、移動機器１０に遠心方向の加速度ａが働く。同様に、移動機器１０の積載面７２に積載された被搬送物Ｌにも、遠心方向の加速度ａが働く。
【００９９】
３軸加速度センサ５６が、移動機器１０の加速度ａｘ，ａｙ，ａｚを検出する。姿勢制御モジュール８２は、検出した加速度ａｘ，ａｙ，ａｚに基づいて、被搬送物Ｌに積載面７２に対して水平方向に働く力がつりあうように、第１揺動機構４０を揺動させる。
【０１００】
コーナー走行１１７において、移動機器１０は定速走行しているため、前後方向の加速度ａｙは、ほぼ無い。加速度ａは、加速度ａｘとａｚとから算出する。
【０１０１】
すなわち、被搬送物Ｌには、遠心力ｍＬａと、重力ｍＬｇとが働いている。被搬送物Ｌには、図９中の矢印Ｅ方向において、遠心力ｍＬａの分力であるｍＬａ・ｃｏｓΦと、重力ｍＬｇの分力であるｍＬｇ・ｓｉｎΦが働いている。
【０１０２】
姿勢制御モジュール８２は、ｍＬａ・ｃｏｓΦ＋ｍＬｇ・ｓｉｎΦ＝０となるように、第１揺動機構４０を揺動させる。すなわち、第１揺動機構４０を揺動させ、ｍＬａ・ｃｏｓ（ε＋φ）＋ｍＬｇ・ｓｉｎ（ε＋φ）＝０となるように傾斜角φを調整する。
【０１０３】
第１揺動機構４０は、移動機器１０の重心ＣＧの位置よりも下方に設けられている。第１揺動機構４０が傾斜角φだけ揺動すると、重心ＣＧの位置も傾斜角φだけ揺動する。これにより、重心ＣＧに働く左右方向の力と重力との合成ベクトルの延長線と、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの接地面との交点位置が、右車輪３０ａと左車輪３０ｂとの間に位置する。
【０１０４】
これにより、被搬送物Ｌに働く矢印Ｅ方向の力は打ち消され、また、移動機器１０が安定して走行することができるため、被搬送物Ｌを積載部７０に対して相対的に停止したまま保つことができる。
【０１０５】
移動機器１０は、図３に示すように、その場旋回１１１、直線走行１１２、倒立１１３、登坂１１４、加速度相殺１１５、段差乗り越え１１６、及び、コーナー走行１１７等の動作を行なうことが可能である。
【０１０６】
移動機器１０が一度に可能な動作は、上記の動作のうち１つに限らず、相互に矛盾する動作を除き、幾つかを組み合わせて行なうことが可能である。例えば、移動機器１０は、登坂１１４とコーナー走行１１７とを同時に行なうことが可能である。
【０１０７】
以上のように、移動機器１０は、積載部７０に対して水平方向に力が働くと、第１揺動機構４０及び第２揺動機構６０が、この力を打ち消す方向に積載部７０を揺動させる。これにより、積載部７０上に積載される被搬送物Ｌに何らかの力が働いたとしても、被搬送物Ｌを、積載部７０に対して相対的に停止したままに保つことができる。
【０１０８】
移動機器１０は、第１揺動機構４０及び第２揺動機構６０を揺動することにより、被搬送物Ｌに対して積載面７２と水平な方向に働く力を打ち消す。被搬送物Ｌには、例えば重力の分力のような、積載面７２と垂直な下方向の力のみが働く。これにより、被搬送物Ｌが液体を入れた容器である場合でも、移動機器１０はこの液体を零すことなく走行することができる。
【０１０９】
次に、本発明の他の実施形態について、図１０ないし図３６を参照して説明する。このとき、第１の実施形態の移動機器１０と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１１０】
まず、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態における移動機器１０Ａの制御系統を示すブロック図である。第２の実施形態において、姿勢制御モジュール８２は、右車輪エンコーダ２４ａ及び左車輪エンコーダ２４ｂにも電気的に接続されている。
【０１１１】
第２の実施形態の揺動角度指令算出部１０２は、３軸加速度センサ５６から加速度ａｘ，ａｚを得る代わりに、右車輪エンコーダ２４ａ及び左車輪エンコーダ２４ｂから速度ｖＲ及び速度ｖＬを算出する。速度ｖＲは、右車輪３０ａの速度である。速度ｖＬは、左車輪３０ｂの速度である。
【０１１２】
揺動角度指令算出部１０２は、（数２１）式を満足する角度目標φｒを算出する。さらに、揺動角度指令算出部１０２は、角度目標φｒを時間微分して角速度目標ｄφｒ／ｄｔを算出する。
【数２１】
2010225139.tif 000023
【０１１３】
（数２１）式に示すように、角度目標φｒは、速度ｖＲ及び速度ｖＬに基づいて算出される。移動機器１０Ａは、（数２１）式で算出した角度目標φｒを用いて、第１の実施形態と同様の揺動角制御を行なう。
【０１１４】
前記構成の移動機器１０Ａによれば、３軸加速度センサ５６の代わりに、右車輪エンコーダ２４ａ及び左車輪エンコーダ２４ｂを用いることによって、角度目標φｒを算出することができる。これにより、移動機器１０Ａは、第１の実施形態の移動機器１０と同じ効果を奏する。
【０１１５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１１は、第３の実施形態における移動機器１０Ｂの倒立振子制御について示すブロック図である。第３の実施形態の移動機器１０Ｂは、図１１に示すブロックＢ５の制御を行なう点で、第１の実施形態と異なっている。
【０１１６】
図１２は、図１１の二点鎖線で囲って示す推進力算出工程Ｙを詳細に示すブロック図である。図１２に示すように、ブロックＢ５は、速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔにゲインＫ２を乗じる。ゲインＫ２は、例えば実験値などから設計される。
【０１１７】
図１３は、図１１のブロック図から並進位置及び並進速度のみを抽出して示すブロック図である。図１３に示すように、位置目標ｘｃｒから得られた速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔは、加え合わせ点２０１において位置目標ｘｃｒと足し合わされる。すなわち、速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔは、フィードフォワードに相当する。この速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔは、ゲインＫ２を乗じられてフィードフォワード指令となる。
【０１１８】
前記構成の移動機器１０Ｂによれば、速度目標ｄｘｃｒ／ｄｔは、ゲインＫ２を乗じられてフィードフォワード指令となる。これにより、トップスピードに対するオーバーシュートを抑制し、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂの出力限界を超えることを抑制できる。さらに、停止時の速度のダウンシュートを抑制し、移動機器１０Ｂが停止位置をオーバーして停止位置前方の障害物に衝突することを防止できる。
【０１１９】
さらに、第３の実施形態の移動機器１０Ｂは、図１１に二点鎖線で囲って示す速度フィードバック工程Ｚを行なう点で、第１の実施形態と異なっている。速度フィードバック工程Ｚにおいて、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの速度ωＲ，ωＬがそれぞれ走行制御モジュール８１に入力される。
【０１２０】
走行制御モジュール８１は、入力された右車輪３０ａの速度ωＲと、速度指令ωＲｒとに基づいて、最適な入力電圧ｕＲを算出する。走行制御モジュール８１は、入力された左車輪３０ｂの速度ωＬと、速度指令ωＬｒとに基づいて、最適な入力電圧ｕＬを算出する。
【０１２１】
走行制御モジュール８１は、右車輪駆動モータ２２ａのモータドライバ２０３に、算出した入力電圧ｕＲを入力する。走行制御モジュール８１は、左車輪駆動モータ２２ｂのモータドライバ２０４に、算出した入力電圧ｕＬを入力する。
【０１２２】
移動機器１０Ｂは、速度と速度指令とに基づいて最適な入力電圧を算出する速度フィードバック工程を行なう。これにより、右車輪駆動モータ２２ａ及び左車輪駆動モータ２２ｂのトルク不感帯を解消できる。したがって、モデルに基づいて設計した安定な制御系を右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの速度制御に適用でき、倒立振子制御の制御性能が向上する。
【０１２３】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１４は、第４の実施形態における移動機器１０Ｃを示す側面図である。第４の実施形態の移動機器１０Ｃは、レーザレンジファインダ２１０を備える点で、第１の実施形態と異なっている。レーザレンジファインダ２１０は、外界センサの一例である。レーザレンジファインダ２１０は、走行制御モジュール８１に電気的に接続されている。
【０１２４】
レーザレンジファインダ２１０は、積載部７０に取り付けられている。レーザレンジファインダ２１０は、移動機器１０Ｃの前方向に向かって設けられている。レーザレンジファインダ２１０は、レーザレンジファインダ２１０の前方向に位置する対象物までの距離と角度を測定するセンサである。
【０１２５】
図１５は、移動機器１０Ｃの目標軌道２１２を示す説明図である。図１５に示すように、移動機器１０Ｃは、目標軌道２１２を走行する。目標軌道２１２は、第１の直線軌道２１３ａと、第２の直線軌道２１３ｂと、曲線軌道２１４とを組み合わせて形成される。
【０１２６】
移動機器１０Ｃの進行方向に、一対の目標物２１６ａ，２１６ｂが目標軌道２１２を挟んで設けられている。目標物２１６ａ，２１６ｂは、例えばポールである。一対の目標物２１６ａ，２１６ｂは、予め設定された移動点２１７を挟んで設けられている。移動点２１７は、移動機器１０が走行するにあたって、移動機器１０が通過するべく設定された地点である。
【０１２７】
レーザレンジファインダ２１０は、一対の目標物２１６ａ，２１６ｂまでの距離と角度とを検知する。すなわち、レーザレンジファインダ２１０は、一対の目標物２１６ａ，２１６ｂの位置と現在位置との相対位置を測定する。レーザレンジファインダ２１０は、移動機器１０Ｃを座標系の原点として一対の目標物２１６ａ，２１６ｂの座標を算出し、走行制御モジュール８１に出力する。
【０１２８】
走行制御モジュール８１は、一対の目標物２１６ａ，２１６ｂの座標に基づき、目標軌道２１２を算出する。目標軌道２１２の第１の直線軌道２１３ａは、現在位置を始点とする直線状の経路である。目標軌道２１２の曲線軌道２１４は、第１の直線軌道２１３ａの終点である第１の変曲点ＳＰを始点とする曲線状の経路である。目標軌道２１２の第２の直線軌道２１３ｂは、曲線軌道２１４の終点である第２の変曲点ＥＰを始点とする直線状の経路である。
【０１２９】
次に、移動機器１０Ｃの曲線軌道２１４の作成方法について説明する。  
図１６は、移動機器１０Ｃの曲線軌道２１４の生成方法を説明する図である。走行制御モジュール８１は、一対の目標物２１６ａ，２１６ｂの中点に位置する移動点２１７の座標（ｘ０，ｙ０）を算出する。さらに、走行制御モジュール８１は、一対の目標物２１６ａ，２１６ｂの間を結ぶ線と直交する方向に延びる漸近線２１８の角度ζを算出する。
【０１３０】
走行制御モジュール８１は、移動機器１０Ｃの進行方向に延びる直線と、漸近線２１８とを滑らかに接続する曲線軌道２１４を算出する。曲線軌道２１４は、曲率が曲率最大点２１９まで漸増し、曲率最大点２１９から漸減する双曲線状の軌道である。すなわち、曲線軌道２１４は、第１の変曲点ＳＰにおける曲率を最小、曲率最大点２１９における曲率を最大、第２の変曲点ＥＰにおける曲率を最小とする曲線状の軌道となる。曲線軌道２１４は、次の（数２２）式ないし（数２６）式で表わされる。
【数２２】
2010225139.tif 000024
【０１３１】
【数２３】
2010225139.tif 000025
【０１３２】
【数２４】
2010225139.tif 000026
【０１３３】
【数２５】
2010225139.tif 000027
【０１３４】
【数２６】
2010225139.tif 000028
【０１３５】
（数２２）式ないし（数２６）式において、ｄはｙ＝０におけるｘ座標の値である。なお、ｄは０以外の値を取る。
【０１３６】
例えば、図１５に示すようにζ＝９０°である場合、曲線軌道２１４は、次の（数２７）式で表わされる。
【数２７】
2010225139.tif 000029
【０１３７】
走行制御モジュール８１は、（数２２）式を元に、曲線軌道２１４の時系列データを作成する。すなわち、走行制御モジュール８１は、右車輪３０ａ及び左車輪３０ｂの目標回転角度ψＲｒ，ψＬｒの時系列データを作成する。
【０１３８】
一方、外乱によって移動機器１０Ｃが目標軌道２１２から外れた場合、３軸加速度センサ５６は、この外乱を検知する。３軸加速度センサ５６が外乱を検知すると、走行制御モジュール８１は、レーザレンジファインダ２１０によって一対の目標物２１６ａ，２１６ｂまでの距離と角度とを再度検知する。走行制御モジュール８１は、再検知した一対の目標物２１６ａ，２１６ｂまでの距離と角度に基づいて、再度曲線軌道２１４を作成する。
【０１３９】
前記構成の移動機器１０Ｃによれば、移動機器１０Ｃが直線軌道２１３から曲線軌道２１４に入った際の遠心加速度の上昇が緩やかになる。これにより、被搬送物Ｌが積載面７２から転落したり、損傷したりすることを防止できる。さらに、移動機器１０Ｃが遠心力によって曲線軌道２１４から外れることを防止できる。
【０１４０】
曲線軌道２１４は、（数２２）式のような単一の関数で表わすことができる。このため、曲線軌道２１４を迅速に算出することができる。さらに、遠心加速度が連続的に変化するため、第１揺動機構４０の制御入力に対する追従性をあげることができ、小さな旋回半径での回転をスムーズに行なうことができる。
【０１４１】
移動機器１０Ｃが外乱によって目標軌道２１２から外れた場合であっても、走行制御モジュール８１が再度曲線軌道２１４を作成する。これにより、移動機器１０Ｃが外乱を受けたとしても、目的地に到達することができる。
【０１４２】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１７は、第５の実施形態の移動機器１０Ｄを示す側面図である。図１７に示すように、移動機器１０Ｄは、テーブル昇降機構２２１を有している。
【０１４３】
テーブル昇降機構２２１は、第１中間軸５１及び第２中間軸５２を貫通して設けられている。テーブル昇降機構２２１は、直進ガイド２２２と、テーブル軸２２３と、テーブル軸移動部２２４と、を有している。
【０１４４】
直進ガイド２２２は、第１中間軸５１及び第２中間軸５２に沿って上下方向に延設されている。直進ガイド２２２は、テーブル軸２２３を図１７の矢印Ｏで示す軸方向に移動するように案内する。
【０１４５】
テーブル軸２２３は、直進ガイド２２２に沿う方向に延びて、一部が第１中間軸５１及び第２中間軸５２に収容されている。テーブル軸２２３の端部に、第２揺動機構６０が設けられている。テーブル軸２２３の一部には、移動用の雄ねじが切られている。
【０１４６】
テーブル軸移動部２２４は、テーブル軸駆動モータ２２６を有している。テーブル軸駆動モータ２２６は、制御装置８０に電気的に接続されている。テーブル軸移動部２２４は、テーブル軸２２３に設けられた雄ねじ部分と協働してボールねじを形成している。
【０１４７】
テーブル軸駆動モータ２２６は、制御装置８０に制御されて駆動する。テーブル軸移動部２２４は、テーブル軸駆動モータ２２６が駆動すると、テーブル軸駆動モータ２２６の回転方向に応じてテーブル軸２２３を軸方向Ｏに移動させる。
【０１４８】
図１８は、テーブル昇降機構２２１に係るブロック図である。図１８に示すように、制御装置８０は、テーブル軸エンコーダ２３３と、テーブル位置指令算出部２３４とを有している。テーブル位置指令算出部２３４は、テーブル軸エンコーダ２３３と、３軸加速度センサ５６と、テーブル軸駆動モータ２２６とに電気的に接続されている。
【０１４９】
テーブル位置指令算出部２３４は、テーブル軸エンコーダ２３３のパルスから、テーブル軸２２３の軸方向Ｏの位置ｐ（ｔ）を得る。さらに、テーブル位置指令算出部２３４は、３軸加速度センサ５６から、移動機器１０Ｄの上下方向の加速度ａｚ（ｔ）を得る。
【０１５０】
テーブル位置指令算出部２３４は、次の（数２８）式より、テーブル目標位置ｐｒ（ｔ）を算出する。
【数２８】
2010225139.tif 000030
【０１５１】
テーブル位置指令算出部２３４は、目標値と現在値の偏差ｅ（ｔ）＝ｐｒ（ｔ）−ｐ（ｔ）を求める。テーブル位置指令算出部２３４は、この偏差ｅ（ｔ）を用いて、（数２９）式からテーブル軸駆動モータ２２６へ出力する指令電圧ωη（ｔ）を算出する。
【数２９】
2010225139.tif 000031
【０１５２】
（数２９）式において、ＫＣ，ＴＩ，ＴＤはＰＩＤゲインである。
【０１５３】
テーブル位置指令算出部２３４は、必要に応じて算出した指令電圧ωη（ｔ）を所定の範囲に補正する。例えば、テーブル位置指令算出部２３４は、指令電圧ωη（ｔ）がテーブル軸駆動モータ２２６の規定電圧を超えていた場合、指令電圧ωη（ｔ）をテーブル軸駆動モータ２２６の規定電圧内に収まるよう変更する。
【０１５４】
テーブル位置指令算出部２３４は、指令電圧ωη（ｔ）をテーブル軸駆動モータ２２６に出力し、テーブル軸駆動モータ２２６を駆動させる。テーブル軸駆動モータ２２６によって、テーブル軸２２３が軸方向Ｏに移動する。テーブル軸２２３が軸方向Ｏに移動すると、第２揺動機構６０及び積載部７０も軸方向Ｏに移動する。
【０１５５】
前記構成の移動機器１０Ｄによれば、移動機器１０Ｄが上下方向に振動した場合、３軸加速度センサ５６が上下方向の加速度を検知する。テーブル位置指令算出部２３４は、テーブル軸駆動モータ２２６を駆動させることで、加速度を相殺する方向に積載部７０を移動させる。これにより、被搬送物Ｌにかかる振動を低減し、被搬送物Ｌを安定した状態で搬送することができる。
【０１５６】
なお、テーブル昇降機構２２１の制御方法は、上記のＰＩＤ制御に限るものではなく、現代制御を適用することもできる。
【０１５７】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１９は、第６の実施形態の移動機器１０Ｅを示す側面図である。図２０は、移動機器１０Ｅを示す正面図である。図１９及び図２０に示すように、移動機器１０Ｅは、支持装置２４０を有している。
【０１５８】
図２１は、支持装置２４０を拡大して示す側面図である。図２１に示すように、台車２０は、フレーム２４１を有している。支持装置２４０は、一対の支持脚２４２と、支持脚開閉機構２４３とを有している。フレーム２４１は、移動機器１０Ｅの前後方向に延設されている。一対の支持脚２４２は、それぞれ台車２０の前後にそれぞれ配置されている。
【０１５９】
図２２は、一対の支持脚２４２がそれぞれ閉じた状態の移動機器１０Ｅを示す側面図である。一対の支持脚２４２は、端部に設けられたローラ２４５をそれぞれ有している。一対の支持脚２４２は、第１の軸２４６によって、フレーム２４１に回動可能に取り付けられている。支持脚２４２は、支持脚開閉機構２４３によって、図２１に示す開き位置ＯＰと、図２２に示す閉じ位置ＣＰとの間で回動する。
【０１６０】
支持脚開閉機構２４３は、第１のアクチュエータ２５１と、押下機構２５２と、一対のリンク機構２５３と、一対の引張バネ２５４と、一対の第２のアクチュエータ２５５と、一対の保持ピン２５６とを有している。
【０１６１】
押下機構２５２は、第１中間軸５１に取り付けられている。一対のリンク機構２５３は、一対の支持脚２４２にそれぞれ連結されている。第２のアクチュエータ２５５は、例えばソレノイドアクチュエータが適用される。
【０１６２】
押下機構２５２は、受動部２６１と、一対の当接部２６２とを有している。一対の当接部２６２は、受動部２６１に連動し、第２の軸２６３を支点として回動する。押下機構２５２は、外力を受けない自由状態では、バネなどによって図２２に示す定位置に保たれている。
【０１６３】
図２３は、第１のアクチュエータ２５１が作動している状態の移動機器１０Ｅを示す側面図である。一対のリンク機構２５３は、それぞれ保持部２６５を有している。保持部２６５は、保持ピン２５６と向かい合う穴２６５ａを有している。図２３に示すように、保持部２６５の端部は、当接部２６２の端部を受ける。
【０１６４】
第１のアクチュエータ２５１は、制御装置８０と電気的に接続されている。第１のアクチュエータ２５１は、制御装置８０に制御されると、図２３のＰで示す方向に押下機構２５２の受動部２６１を押し下げる。
【０１６５】
一対のリンク機構２５３の保持部２６５は、図２１のように支持脚２４２が開き位置ＯＰに位置する状態において、受動部２６１が押下げられると、当接部２６２によってそれぞれ押下げられる。図２３に示すように、リンク機構２５３は、保持部２６５が押下げられると、支持脚２４２を閉じ位置ＣＰに回動させる。
【０１６６】
引張バネ２５４は、フレーム２４１と支持脚２４２との間に亘って設けられている。引張バネ２５４は、支持脚２４２を開き位置ＯＰに保つように、支持脚２４２を引っ張る。
【０１６７】
一対の第２のアクチュエータ２５５は、一対の保持ピン２５６をそれぞれ図２１の矢印Ｑで示すピン移動方向に移動させる。保持ピン２５６は、図２２のように支持脚２４２が閉じ位置ＣＰに位置する場合、保持部２６５の穴２６５ａに挿入可能である。保持ピン２５６は、保持部２６５の穴２６５ａに挿入されると、支持脚２４２を閉じ位置ＣＰに保持する。
【０１６８】
図２４は、支持装置２４０に係るブロック図である。図２４に示すように、制御装置８０は、システム異常監視ユニット２７０を有している。システム異常監視ユニット２７０は、ウォッチドッグタイマ２７１と、リレー２７２とを有している。リレー２７２は、ウォッチドッグタイマ２７１、バッテリモジュール５３、第２のアクチュエータ２５５、モータドライバ２０３、及びグランド２７４と電気的に接続されている。
【０１６９】
走行制御モジュール８１と、姿勢制御モジュール８２と、テーブル位置指令算出部２３４とは、それぞれ電気的に接続されている。走行制御モジュール８１は、正常に動作している場合、下位の姿勢制御モジュール８２に正常状態信号を出力する。姿勢制御モジュール８２は、正常に動作している場合、上位の走行制御モジュール８１から正常状態信号を受け取ると、下位のテーブル位置指令算出部２３４に正常状態信号を出力する。
【０１７０】
最下位に接続されたテーブル位置指令算出部２３４は、上位の姿勢制御モジュール８２から正常状態信号を受け取ると、システム異常監視ユニット２７０に一定周期の矩形波信号を出力する。なお、最下位に接続されるとともに、システム異常監視ユニット２７０に矩形波信号を出力するのは、テーブル位置指令算出部２３４に限らない。
【０１７１】
ウォッチドッグタイマ２７１は、テーブル位置指令算出部２３４から受け取った矩形波信号を監視する。ウォッチドッグタイマ２７１は、矩形波信号から一定時間内にエッジを検出すると、リレー２７２に信号を出力する。
【０１７２】
リレー２７２は、ウォッチドッグタイマ２７１から信号を受け取ると、回路をオンにする。リレー２７２が回路をオンにすることにより、第２のアクチュエータ２５５に電力が供給される。
【０１７３】
電力が供給された第２のアクチュエータ２５５は、図２３に示すように、保持ピン２５６を保持部２６５に設けられた穴２６５ａに挿入する。第２のアクチュエータ２５５は、電力が供給されている間は、保持ピン２５６を保持部２６５の穴２６５ａに挿入したまま保つ。なお、保持ピン２５６は、第２のアクチュエータ２５５へ供給される電力が遮断されると、保持部２６５の穴２６５ａから抜け出る。
【０１７４】
さらに、リレー２７２は、回路をオンにすることにより、モータドライバ２０３に右車輪駆動モータ２２ａを励磁させる。なお、右車輪駆動モータ２２ａを励磁するモータドライバ２０３のみを挙げて説明したが、リレー２７２が回路をオンにすると、移動機器１０Ｅに用いられる全てのモータのモータドライバが、それぞれモータを励磁させる。
【０１７５】
図２５は、第６の実施形態における移動機器１０Ｅの制御系統を示すブロック図である。図２５に示すように、第６の実施形態の移動機器１０Ｅは、３軸加速度センサ５６が姿勢角度目標生成部９５に接続されている点が、第１の実施形態の移動機器１０と異なっている。
【０１７６】
前記構成の移動機器１０Ｅは、例えば次のような動作を行なう。  
移動機器１０Ｅが停止する場合、制御装置８０は、第２のアクチュエータ２５５へ供給される電力を遮断する。保持ピン２５６は、第２のアクチュエータ２５５へ供給される電力が遮断されると、保持部２６５の穴２６５ａから抜け出る。
【０１７７】
保持ピン２５６が保持部２６５の穴２６５ａから抜け出ると、保持ピン２５６による支持脚２４２の保持が解除される。このため、支持脚２４２は、引張バネ２５４に引っ張られて開き位置ＯＰに移動する。
【０１７８】
図２６は、移動機器１０Ｅが停止している状態を示す側面図である。
【０１７９】
制御装置８０が倒立振子制御を終了すると、移動機器１０Ｅはピッチ方向に傾いて、開き位置ＯＰに位置する支持脚２４２に支えられる。この際、支持脚２４２のローラ２４５が地面に着く。
【０１８０】
図２７は、移動機器１０Ｅが停止している状態を概略的に示す側面図である。図２７に示す停止状態から、移動機器１０Ｅが図３に示す倒立１１３を行なう場合、３軸加速度センサ５６は重力加速度のベクトルを検知する。
【０１８１】
制御装置８０は、３軸加速度センサ５６が検知した重力加速度のベクトルに基づいて、移動機器１０Ｅのピッチ方向の傾きθ１を算出する。移動機器１０Ｅの前後方向の加速度をａｘ、上下方向の加速度をａｚとすると、傾きθ１は（数３０）式で表わされる。
【数３０】
2010225139.tif 000032
【０１８２】
姿勢角度目標生成部９５は、傾きθ１から、ピッチ方向の角度目標θｒを算出する。角度目標θｒは、θｒ＝θ０−θ１で表わされる。θ０は、ピッチ方向において、移動機器１０Ｅが鉛直に自立している場合における移動機器１０Ｅの重心ＣＧの傾きである。θ０は、設計値、もしくは実測値である。θ０は、予め姿勢角度目標生成部９５に記録されている。
【０１８３】
姿勢角度目標生成部９５は、前後指令算出部９４に角度目標θｒを入力する。前後指令算出部９４は、入力された角度目標θｒに基づいて、（数５）式のように右車輪推進力Ｆ１Ｒ及び左車輪推進力Ｆ１Ｌを算出する。前後指令算出部９４は、算出した右車輪推進力Ｆ１Ｒ及び左車輪推進力Ｆ１Ｌを出力する。
【０１８４】
図２８は、移動機器１０Ｅが倒立している状態を概略的に示す側面図である。図２８に示すように、移動機器１０Ｅが倒立すると、θ０とθ１とが等しくなる。
【０１８５】
移動機器１０Ｅが安定して倒立すると、制御装置８０は、第１のアクチュエータ２５１を駆動させる。第１のアクチュエータ２５１は、押下機構２５２の受動部を押し下げる。これにより、支持脚２４２は、開き位置ＯＰから閉じ位置ＣＰに回動する。支持脚２４２が閉じ位置ＣＰに回動すると、保持ピン２５６は、第２のアクチュエータ２５５によって保持部２６５の穴２６５ａに挿入され、支持脚２４２を閉じ位置ＣＰに保持する。
【０１８６】
以上の制御により、移動機器１０Ｅは、停止している状態から倒立１１３を行なう。なお、移動機器１０Ｅは、停止している状態から倒立１１３を行なった後は、第１の実施形態と同じ倒立振子制御を行なう。
【０１８７】
制御装置８０に異常が生じた場合、テーブル位置指令算出部２３４からシステム異常監視ユニット２７０に出力される矩形波信号がオンまたはオフの状態で止まる。テーブル位置指令算出部２３４からの矩形波信号が止まると、ウォッチドッグタイマ２７１からリレー２７２に出力される信号も途切れる。
【０１８８】
ウォッチドッグタイマ２７１からの信号が途切れると、リレー２７２は、異常が生じたと判断して回路をオフにする。第２のアクチュエータ２５５は、回路がオフになると、供給される電力が遮断される。このため、保持ピン２５６は、保持部２６５の穴２６５ａから抜け出る。さらに、モータドライバ２０３は、右車輪駆動モータ２２ａの励磁を切る。他の複数のモータドライバも、それぞれモータの励磁を切る。
【０１８９】
保持ピン２５６が保持部２６５の穴２６５ａから抜け出ると、保持ピン２５６による支持脚２４２の保持が解除される。このため、支持脚２４２は、引張バネ２５４に引っ張られて開き位置ＯＰに移動する。
【０１９０】
以上の制御により、制御装置８０に異常が生じた場合、支持脚２４２は開き位置ＯＰに移動する。図２５に示すように、制御装置８０に異常が生じて移動機器１０Ｅが停止しても、支持脚２４２が移動機器１０Ｅを支える。
【０１９１】
なお、異常を検知する方法は、上述した方法に限らない。例えば、ジャイロセンサ５５が、通常倒立時の傾斜以上に移動機器１０Ｅが傾斜したことを検知した場合に、制御装置８０が異常を検知してもよい。この場合、リレー２７２は、異常検知信号を受けて、回路をオフにする。
【０１９２】
さらに、バッテリモジュール５３に蓄えられた電気が切れた場合、第２のアクチュエータ２５５への電力供給は途切れる。このため、保持ピン２５６が保持部２６５の穴２６５ａから抜け出て、支持脚２４２は開き位置ＯＰに移動する。
【０１９３】
前記構成の移動機器１０Ｅによれば、移動機器１０Ｅが停止した場合、支持脚２４２が移動機器１０Ｅを支える。これにより、移動機器１０Ｅが転倒することを防止でき、停止時に移動機器１０Ｅを支える人員が不要となる。
【０１９４】
制御装置８０に異常が生じた場合、支持脚２４２は開き位置ＯＰに移動する。これにより、万が一制御装置８０に異常が生じたとしても、移動機器１０Ｅが転倒することを防止できる。さらに、バッテリモジュール５３に蓄えられた電気が切れた場合も、支持脚２４２は開き位置ＯＰに移動する。これにより、バッテリモジュール５３に蓄えられた電力が切れたとしても、移動機器１０Ｅが転倒することを防止できる。
【０１９５】
制御装置８０に異常が生じた場合、モータドライバ２０３及びその他の複数のモータドライバは、右車輪駆動モータ２２ａ及びその他のモータの励磁を切る。これにより、異常な指令によって移動機器１０Ｅのモータが駆動することを防止できる。
【０１９６】
移動機器１０Ｅが支持脚２４２に支えられる際、ローラ２４５が地面に着く。これにより、移動機器１０Ｅが走行中に停止した場合であっても、慣性によって移動機器１０Ｅが転倒することを防止できる。
【０１９７】
移動機器１０Ｅが停止状態から倒立１１３を行なう場合、角度目標θｒは、３軸加速度センサ５６によって得られる傾きθ１から算出される。これにより、倒立１１３を開始してから安定するまでの時間を短くすることができる。さらに、移動機器１０Ｅは、傾きθ１の大きさに関係なく、停止状態から倒立１１３を行なうことができる。
【０１９８】
図２９は、走行中の移動機器１０Ｅを示す側面図である。移動機器１０Ｅが安定して倒立すると、支持脚２４２は、閉じ位置ＣＰに保持される。これにより、走行中に移動機器１０Ｅが傾いても、支持脚２４２と地面とが干渉することを防止できる。
【０１９９】
なお、上述した第６の実施形態では、第１のアクチュエータ２５１がリンク機構２５３の受動部２６１を押し下げているが、本発明はこれに限らない。例えば、第５の実施形態のテーブル軸２２３が、リンク機構２５３の受動部２６１を押し下げる構成としても良い。
【０２００】
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図３０は、第７の実施形態の移動機器１０Ｆを示す側面図である。図３１は、移動機器１０Ｆを示す正面図である。第７の実施形態において、一対の支持脚２４２は、一対の第１の脚部２８１と、一対の第２の脚部２８２とによって形成されている。
【０２０１】
図３２は、支持装置２４０を拡大して示す側面図である。図３３は、一対の第１の脚部２８１がそれぞれ閉じた状態の移動機器１０Ｆを示す側面図である。図３２に示すように、一対の第１の脚部２８１の基端部は、第１の軸２４６によって、台車２０のフレーム２４１に回動可能に取り付けられている。一対の第１の脚部２８１は、それぞれ補助ローラ２８４を有している。補助ローラ２８４は、移動機器１０Ｆの前後方向に突出してそれぞれ配置されている。
【０２０２】
一対の第２の脚部２８２は、それぞれ第３の軸２８５によって、第１の脚部２８１の先端部に取り付けられている。一対の第２の脚部２８２は、端部に設けられたローラ２４５と、補助バネ２８６とをそれぞれ有している。一対の第２の脚部２８２は、第３の軸２８５を支点として、図３２の矢印Ｒで示す方向に回動可能である。
【０２０３】
補助バネ２８６は、第２の脚部２８２と、第１の脚部２８１との間に亘って設けられている。補助バネ２８６は、第２の脚部２８２を図３２に示す定位置に保つように、第２の脚部２８２を引っ張る。
【０２０４】
図３４は、移動機器１０Ｆが停止している状態を示す側面図である。移動機器１０Ｆが停止すると、制御装置８０は倒立振子制御を終了する。これにより、移動機器１０Ｆはピッチ方向に傾いて、開き位置ＯＰに位置する支持脚２４２に支えられる。この際、第２の脚部２８２のローラ２４５が地面に着く。
【０２０５】
図３５は、走行中に第１の脚部２８１を開いている状態の移動機器１０Ｆを示す側面図である。制御装置８０に異常が生じた場合、保持ピン２５６による支持脚２４２の保持が解除される。しかし、図３５に示すように、移動機器１０Ｆは、走行時の慣性が働いて進行方向に向かって傾く。このため、支持脚２４２が開き位置ＯＰに移動する前にローラ２４５が地面に干渉する。
【０２０６】
図３６は、非常停止状態の移動機器１０Ｆを示す側面図である。支持脚２４２が開き位置ＯＰに移動する前にローラ２４５が地面に干渉すると、第２の脚部２８２は、地面を押して、第３の軸２８５を支点にＲ方向に向かって回動する。
【０２０７】
第２の脚部２８２が回動することにより、第１の脚部２８１は、開き位置ＯＰに移動する。移動機器１０Ｆが進行方向に向かってさらに傾くと、第１の脚部２８１の補助ローラ２８４が地面に着く。図３６に示すように、第１の脚部２８１は、開き位置ＯＰに位置しているため、移動機器１０Ｆを支える。
【０２０８】
前記構成の移動機器１０Ｆによれば、例えば走行中に制御装置８０に異常が生じた場合であっても、第１の脚部２８１が開き位置に移動する。これにより、走行中の非常事態に際しても、移動機器１０Ｆが転倒することを防止できる。
【０２０９】
第１の脚部２８１が開き位置に移動するのは、制御装置８０に異常が生じた場合に限らない。例えば、第６の実施形態のように、バッテリモジュール５３に蓄えられた電気が切れた場合であっても、移動機器１０Ｆが転倒することを防止できる。
【０２１０】
移動機器１０Ｆが第１の脚部２８１に支えられる際、補助ローラ２８４が地面に着く。これにより、移動機器１０Ｆが走行中に停止した場合であっても、慣性によって移動機器１０Ｆが転倒することを防止できる。
【０２１１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０２１２】
１０…移動機器，２０…台車，２２ａ…右車輪駆動モータ，２２ｂ…左車輪駆動モータ，２４ａ…右車輪エンコーダ，２４ｂ…左車輪エンコーダ，３０ａ…右車輪，３０ｂ…左車輪，４０…第１揺動機構，４２…第１軸エンコーダ，４３…第１駆動モータ，５０…胴体部，５４…モータドライバ，５５…ジャイロセンサ，５６…３軸加速度センサ，６０…第２揺動機構，６２…第２軸エンコーダ，６３…第２軸エンコーダ，７０…積載部，７２…積載面，８０…制御装置，８１…走行制御モジュール，８２…姿勢制御モジュール，９１…旋回目標生成部，９２…旋回指令算出部，９３…前後目標生成部，９４…前後指令算出部，１０１…積載角度指令算出部，１０２…揺動角度指令算出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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