(57)【要約】【課題】高い操作性を有する移動体、及びその制御方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかる移動体１は、搭乗者が搭乗する搭乗席８と、搭乗席８を支持する車台１３と、車台１３を移動させる車輪６と、搭乗席８の座面に加わる力に応じた計測信号を出力する力センサ９と、計測信号に応じて、車輪６を駆動するための指令値を算出する制御計算部５１と、搭乗席８をヨー軸周りに回転するヨー軸機構５０１と、ヨー軸機構をロール軸周りに回転するロール軸機構５０３と、ヨー軸機構５０１をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構５０２と、を備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者が搭乗する搭乗席と、
前記搭乗席を支持する本体部と、
前記本体部を移動させる移動機構と、
前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、
前記計測信号に応じて、前記移動機構を駆動するための指令値を算出する制御計算部と、
前記搭乗席をヨー軸周りに回転するヨー軸機構と、
前記ヨー軸駆動機構をロール軸周りに回転するロール軸機構と、
前記ヨー軸駆動機構をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備える移動体。
【請求項２】
前記搭乗席に搭乗した搭乗者の動作によって前記搭乗席の座面に加わる力と同じ方向に、前記ロール軸機構、及び前記ピッチ軸機構が動作することを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記ヨー軸機構、ロール軸機構、及びピッチ軸機構の少なくとも一つが、アクティブに動作することを特徴とする請求項１、又は２に記載の移動体。
【請求項４】
前記車台の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、
前記姿勢検出部からの出力に応じて、前記ピッチ軸機構と、前記ロール軸機構を動作させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の移動体。
【請求項５】
前記搭乗席の座面が水平になるように、前記姿勢検出部からの出力に応じて、前記ロール軸機構と、前記ピッチ軸機構とが動作する請求項４に記載の移動体。
【請求項６】
搭乗者が搭乗する搭乗席と、
前記搭乗席を支持する本体部と、
前記本体部を移動させる移動機構と、
前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、
前記計測信号に応じて、前記移動機構を駆動するための指令値を出力する制御計算部と、
前記搭乗席の座面が水平に近づくように、前記搭乗席をロール軸周りに回転するロール軸機構と、
前記搭乗席の座面が水平に近づくように、前記搭乗席をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備える移動体。
【請求項７】
ロール軸機構、及びピッチ軸機構の少なくとも一つが、アクティブに動作することを特徴とする請求項６に記載の移動体。
【請求項８】
前記移動体の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、
前記姿勢検出部からの出力に応じて、前記ピッチ軸機構、及び前記ロール軸機構を動作させることを特徴とする請求項７に記載の移動体。
【請求項９】
搭乗者が搭乗する搭乗席と、
前記搭乗席を支持する本体部と、
前記本体部を移動させる移動機構と、
前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、
前記計測信号に応じて、前記移動機構を駆動するための指令値を算出する制御計算部と、
前記搭乗席をヨー軸周りに回転するヨー軸機構と、
前記ヨー軸駆動機構をロール軸周りに回転するロール軸機構と、
前記ヨー軸駆動機構をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備える移動体の制御方法であって、
前記センサで検出された前記ヨー軸周りのモーメントに基づいて、前記ヨー軸機構を駆動するための指令値を算出するステップと、
前記センサで検出された前記ピッチ軸周りのモーメントに基づいて、前記ピッチ軸機構を駆動するための指令値を算出するステップと、
前記センサで検出された前記ロール軸周りのモーメントに基づいて、前記ロール軸機構を駆動するための指令値を算出するステップとを備えた移動体の制御方法。
【請求項１０】
搭乗者が搭乗する搭乗席と、
前記搭乗席を支持する本体部と、
前記本体部を移動させる移動機構と、
前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、
前記計測信号に応じて、前記移動機構を駆動するための指令値を出力する制御計算部と、
前記移動体の姿勢に対応するを検出する姿勢検出部と、
前記搭乗席をロール軸周りに回転するロール軸機構と、
前記搭乗席をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備えた移動体の制御方法であって、
前記姿勢検出部で検出されたロール軸周りの角度に基づいて、前記ロール軸機構を駆動するステップと、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ軸周りの角度に基づいて、前記ピッチ軸機構を駆動するステップとを備える移動体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体、及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、搭乗者を搭乗させた状態で移動する移動体が開発されている（特許文献１、２）。例えば、特許文献１〜３では、搭乗者が搭乗する搭乗面（座面）に力センサ（圧力センサ）を設けている。そして、力センサからの出力によって、車輪を駆動している。すなわち、力センサが操作手段となって、入力が行われている。
【０００３】
特許文献１の移動体では、進みたい方向に体重をかけることで移動している。例えば、前方に進みたい場合、搭乗者が上体を前方に傾ける。すなわち、搭乗者が前傾姿勢になる。そして、前傾姿勢になると搭乗席に加わる力が変化する。そして、この力を力センサで検出する。力センサの検出結果によって、球状タイヤを駆動している。特許文献１の図１４には、搭乗者が搭乗席に座った状態で、倒立振子制御を行っている。特許文献２には、車椅子型の移動体が開示されている。この移動体には、椅子とフットレストが設けられている。
【０００４】
また、特許文献３には、利用者の動作を能動的に検知して、それに応じて自律的に動作する移動体が開示されている。例えば、複数の圧力センサによって、利用者の重心を計算している。この重心位置に応じて、車椅子形状の移動体が動作している（図２）。
【０００５】
さらに、特許文献４では、２足歩行型の移動体を動作させるためのインタフェイス装置が開示されている。このインタフェイス装置は、椅子型形状を有している。そして、椅子の背面と座面に複数の力センサを設けている。４つの力センサによって、搭乗者の骨盤旋回を検知して、歩行意思を推定している。そして、力センサによって推定された歩行意志に応じて両脚を駆動している。また、このインタフェイス装置には、足置き台が設けられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８２１６０号公報
【特許文献２】特開平１０−２３６１３号公報
【特許文献３】特開平１１−１９８０７５号公報
【特許文献４】特開平７−１３６９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３では、実際に移動体に搭乗している搭乗者の姿勢によって、移動している。これにより、実際に移動している環境に応じた操作が可能になる。例えば、搭乗者は、以下のように操作を行うことができる。前進したい場合、搭乗者が前方に上体を移動させる。すなわち、搭乗者が前傾姿勢になる。すると、重心位置が前方になって、力センサに加わる力が変化する。これにより、センサが前進入力を検知する。反対に、後方に移動したい場合は、搭乗者が後傾姿勢になる。すると、重心位置が後方になり、後傾入力が検知される。また、左右に移動する場合は、搭乗者が左右方向に重心を移動する。これにより、旋回入力が検知される。このように、旋回入力、前進入力、後退入力に応じて移動することができる。
【０００８】
しかしながら、搭乗者が搭乗する搭乗面に力センサが設けられている移動体では、以下に示す問題点がある。例えば、右斜め前方に進んでいる場合を仮定する。この時、移動体のメカ構成が固定されていると、搭乗者が遠心力を受けてしまう。すると、余計に右斜め前に状態をそらし、スピードが加速されてしまう。あるいは、上体が外側にそれてしまい、思い通りに右斜め前方に進むことができないという問題点がある。すなわち、力センサへの入力が搭乗者へ伝わらないため、どれくらいの操作したのか、直感的に分かりにくい。特に、遠心力が加わる場合、搭乗者が移動したい方向に、操作することが困難になってしまう。
【０００９】
さらに、平坦ではない非平坦地を移動する場合、座面が傾斜してしまう。従って、意図通りに制御することができなくなってしまう。例えば、下り坂を移動する場合、搭乗面が前傾する。すると、図１０に示すように、搭乗者１９が搭乗面に対して後傾姿勢になってしまうため、力センサ９で後退入力が検知される。従って、下り坂を下ることができなくなってしまう。また、上り坂を移動する場合、搭乗面が後傾する。すると、搭乗者が搭乗面に対して、前傾してしまう。よって、必要以上に前傾入力が検知され、意図通りに坂道を上ることができなくなってしまう。さらに、左右片側に段差がある場合、旋回入力が検知され、移動体が左右に移動してしまう。
【００１０】
このように、従来の移動体では、搭乗者の意図通りに、操作することができないという問題点がある。
【００１１】
本発明は、高い操作性を有する移動体、及びその制御方法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】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る移動体は、搭乗者が搭乗する搭乗席と、前記搭乗席を支持する本体部と、前記本体部を移動させる移動機構と、前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、前記計測信号に応じて、前記車輪を駆動するための指令値を算出する制御計算部と、前記搭乗席をヨー軸周りに回転するヨー軸機構と、前記ヨー軸駆動機構をロール軸周りに回転するロール軸機構と、前記ヨー軸駆動機構をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備えるものである。これにより、搭乗者の臀部に対して、ヨー軸が垂直になる。よって、ヨー軸周りのモーメントを確実に入力することができる。従って、操作性を向上することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る移動体は、上記の移動体であって、前記搭乗席に搭乗した搭乗者の動作によって前記搭乗席の座面に加わる力と同じ方向に、前記ロール軸機構、及び前記ピッチ軸機構が動作することを特徴とするものである。これにより、搭乗者が操作量を直感的に把握することができる。よって、操作性を向上することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る移動体は、上記の移動体であって、前記ヨー軸機構、ロール軸機構、及びピッチ軸機構の少なくとも一つが、アクティブに動作することを特徴とするものである。これにより、精度よく、制御することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る移動体は、上記の移動体であって、前記車台の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、前記姿勢検出部からの出力に応じて、前記ピッチ軸機構と、前記ロール軸機構を動作させることを特徴とするものである。これにより、移動している床面の形状によらず、所定の姿勢になることが可能になる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係る移動体は、上記の移動体であって、前記搭乗席の座面が水平になるように、前記姿勢検出部からの出力に応じて、前記ロール軸機構と、前記ピッチ軸機構とが動作するものである。これにより、搭乗者の意図通りの入力を行うことができる。よって、操作性を向上することができる。また、乗り心地を向上することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様に係る移動体は、搭乗者が搭乗する搭乗席と、前記搭乗席を支持する本体部と、前記本体部を移動させる移動機構と、前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、前記計測信号に応じて、前記車輪を駆動するための指令値を出力する制御計算部と、前記搭乗席の座面が水平に近づくように、前記搭乗席をロール軸周りに回転するロール軸機構と、前記搭乗席の座面が水平に近づくように、前記搭乗席をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備えるものである。これにより、搭乗者の意図通りの入力を行うことができる。よって、操作性を向上することができる。また、乗り心地を向上することができる。
【００１８】
本発明の第７の態様に係る移動体は、上記の移動体であって、ロール軸機構、及びピッチ軸機構の少なくとも一つが、アクティブに動作することを特徴とするものである。これにより、精度よく、水平を維持することができる。
【００１９】
本発明の第８の態様に係る移動体は、上記の移動体であって、前記移動体の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記姿勢検出部からの出力に応じて、前記ピッチ軸機構、及び前記ロール軸機構を動作させることを特徴とするものである。これにより、確実に水平を維持することができる。
【００２０】
本発明の第９の態様に係る移動体の制御方法は、搭乗者が搭乗する搭乗席と、前記搭乗席を支持する本体部と、前記本体部を移動させる移動機構と、前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、前記計測信号に応じて、前記車輪を駆動するための指令値を算出する制御計算部と、前記搭乗席をヨー軸周りに回転するヨー軸機構と、前記ヨー軸駆動機構をロール軸周りに回転するロール軸機構と、前記ヨー軸駆動機構をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備える移動体の制御方法であって、前記センサで検出された前記ヨー軸周りのモーメントに基づいて、前記ヨー軸機構を駆動するための指令値を算出するステップと、前記センサで検出された前記ピッチ軸周りのモーメントに基づいて、前記ピッチ軸機構を駆動するための指令値を算出するステップと、前記センサで検出された前記ロール軸周りのモーメントに基づいて、前記ロール軸機構を駆動するための指令値を算出するステップとを備えるものである。これにより、搭乗者が操作量を直感的に把握することができるため、操作性を向上することができる。
【００２１】
本発明の第１０の態様に係る移動体の制御方法は、搭乗者が搭乗する搭乗席と、前記搭乗席を支持する本体部と、前記本体部を移動させる移動機構と、前記車台に対して回転可能に設けられた車輪と、前記搭乗席の座面に加わる力に応じた計測信号を出力するセンサと、前記計測信号に応じて、前記車輪を駆動するための指令値を出力する制御計算部と、前記移動体の姿勢に対応する角度を検出する姿勢検出部と、前記搭乗席をロール軸周りに回転するロール軸機構と、前記搭乗席をピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構と、を備えた移動体の制御方法であって、前記姿勢検出部で検出されたロール軸周りの角度に基づいて、前記ロール軸機構を駆動するステップと、前記姿勢検出部で検出されたピッチ軸周りの角度に基づいて、前記ピッチ軸機構を駆動するステップとを備えるものである。これにより、姿勢を所望の状態に維持することができるため、操作性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い操作性を有する移動体、及びその制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る小型車両の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２４】
発明の実施の形態１．
実施形態１に係る移動体１について、図１、図２を用いて説明する。図１は、移動体１の構成を模式的に示す正面図であり、図２は、移動体１の構成を模式的に示す側面図である。なお、図１、及び図２には、ＸＹＺの直交座標系が示されている。Ｙ軸が移動体１の左右方向を示し、Ｘ軸が移動体１の前後方向を示し、Ｚ軸が鉛直方向を示している。従って、Ｘ軸がロール軸に対応し、Ｙ軸がピッチ軸、Ｚ軸がヨー軸となる。図１、２において、＋Ｘ方向が移動体１の前方向であるとして説明する。
【００２５】
図１に示すように移動体１は、搭乗部３、及び車台１３を有している。車台１３は、移動体１の本体部であり、搭乗部３を支持している。車台１３は、姿勢検出部４、車輪６、フットレスト１０、筐体１１、制御計算部５１、バッテリ５２等を備えている。車輪６は、前輪６０１と後輪６０２から構成されている。ここでは、1つの前輪６０１と２つの後輪６０２からなる３輪型の移動体１を説明する。
【００２６】
搭乗部３は、搭乗席８、及び力センサ９を有している。そして、搭乗席８の上面が座面８ａとなる。すなわち、座面８ａの上に、搭乗者が乗った状態で移動体１が移動する。座面８ａは平面でもよいし、臀部の形に合わせた形状となっていてもよい。さらに、搭乗席８に背もたれを設けてもよい。すなわち、搭乗席８を車椅子形状としてもよい。乗り心地を向上するために、搭乗席８にクッション性を持たせてもよい。移動体１が水平面上にある場合、座面８ａが水平になっている。力センサ９は、搭乗者の体重移動を検知する。すなわち、力センサ９は、搭乗席８の座面８ａに加わる力を検出する。そして、力センサ９は、座面８ａに加わる力に応じた計測信号を出力する。力センサ９は、搭乗席８の下側に配置される。すなわち、車台１３と搭乗席８の間に、力センサ９が配設されている。
【００２７】
力センサ９としては、例えば、６軸力センサを用いることができる。この場合、図３に示すように、３軸方向の並進力（ＳＦｘ、ＳＦｙ、ＳＦｚ）と各軸周りのモーメント（ＳＭｘ、ＳＭｙ、ＳＭｚ）を計測する。これらの並進力とモーメントは、力センサ９の中心を原点に取った値である。移動体１のセンサ処理部に出力する計測信号をモーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）とし、それらのモーメントの制御座標原点を図２に示す（ａ、ｂ、ｃ）とすると、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚは、それぞれ以下のように表すことができる。
Ｍｘ＝ＳＭｘ＋ｃ・ＳＦｙ−ｂ・ＳＦｚ
Ｍｙ＝ＳＭｙ＋ａ・ＳＦｚ−ｃ・ＳＦｘ
Ｍｚ＝ＳＭｚ＋ｂ・ＳＦｘ−ａ・ＳＦｙ
なお、図３は、各軸を説明するための図である。力センサ９として、モーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を計測できるものであればよい。各軸周りのモーメント（ＳＭｘ、ＳＭｙ、ＳＭｚ）を計測できる３軸力センサを制御座標原点に配置して、Ｍｘ，Ｍｙ、Ｍｚを直接計測してもよい。また、１軸の力センサを３つ設けてもよい。さらには、歪みゲージや、ポテンショを用いたアナログジョイスティックなどでもよい。すなわち、直接的又は間接的に３軸周りのモーメントを計測できるものであればよい。そして、力センサ９は、３つのモーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を計測信号として出力する。
【００２８】
移動体１の本体部分となる車台１３には、姿勢検出部４、車輪６、フットレスト１０、筐体１１、制御計算部５１、及びバッテリ５２等が設けられている。筐体１１は、箱形状を有しており、前方下側が突出している。そして、この突出した部分の上にフットレスト１０が配設されている。フットレスト１０は、搭乗席８の前方側に設けられている。従って、搭乗者が搭乗席８に搭乗した状態では、搭乗者の両足がフットレスト１０上に乗せられている。
【００２９】
筐体１１には、駆動モータ６０３、姿勢検出部４、制御計算部５１、及びバッテリ５２が内蔵されている。バッテリ５２は、駆動モータ６０３、姿勢検出部４、制御計算部５１、及び力センサ９などの各電気機器に電源を供給する。姿勢検出部４は、例えば、ジャイロセンサまたは加速度センサなどを有しており、移動体１の姿勢を検出する。すなわち、車台１３が傾斜すると、姿勢検出部４は、その傾斜角度や傾斜角速度を検出する。姿勢検出部４は、ロール軸周りにおける姿勢の傾斜角度、及びピッチ軸周りにおける姿勢の傾斜角度を検出する。そして、姿勢検出部４は、姿勢検出信号を制御計算部５１に出力する。
【００３０】
筐体１１には、車輪６が回転可能に取り付けられている。ここでは、円盤上の車輪６が３つ設けられている。車輪６の一部は、筐体１１の下面よりも下側に突出している。従って、車輪６が床面と接触している。２つの後輪６０２は、筐体１１の後部に設けられている。後輪６０２は、駆動輪であり、駆動モータ６０３によって回転する。すなわち、駆動モータ６０３が駆動することによって、後輪６０２がその車軸周りに回転する。後輪６０２は、左右両側に設けられている。なお、後輪６０２には、その回転速度を読み取るためのエンコーダが内蔵されている。２つの後輪６０２は、同軸上に配置されている。左の後輪６０２の車軸と、右の後輪６０２の車軸は、同一直線上に配置されている。
【００３１】
また、車輪６には前輪６０１が含まれている。そして、1つの前輪６０１が筐体１１の前部中央に設けられている。従って、Ｙ方向において、２つの後輪６０２の間に、前輪６０１が配設されている。Ｘ方向において、前輪６０１の車軸と後輪６０２の車軸との間に、搭乗席８が設けられている。前輪６０１は、従動輪（補助輪）であり、移動体１の移動に応じて回転する。すなわち、後輪６０２の回転によって移動する方向、及び速度に応じて、前輪６０１が回転する。このように、後輪６０２の前に補助輪である前輪６０１を設けることで、転倒を防ぐことができる。前輪６０１は、フットレスト１０の下方に設けられている。
【００３２】
制御計算部５１はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインタフェイスなどを有する演算処理装置である。また、制御計算部５１は、着脱可能なＨＤＤ、光ディスク、光磁気ディスク等を有し、各種プログラムや制御パラメータなどを記憶し、そのプログラムやデータを必要に応じてメモリ（不図示）等に供給する。もちろん、制御計算部５１は、物理的に一つの構成に限られるものではない。制御計算部５１には、力センサ９からの出力に応じて駆動モータ６０３の動作を制御するための処理を行う。また、姿勢検出部４からの出力に応じて、車台１３の傾きを制御するための処理を行う。すなわち、移動体１の姿勢が、車台１３の傾きに応じて変化する。筐体１１の内部には、姿勢を変化させるための機構が内蔵されている。この構成については後述する。
【００３３】
次に、移動体１を移動させるための制御系について、図４を用いて説明する。図４は、移動体１を移動させるための制御系の構成を示すブロック図である。まず、力センサ９によって、座面８ａにかかる力を検出する。センサ処理部５３は、力センサ９からの計測信号に対して処理を行う。すなわち、力センサ９から出力される計測信号に対応する計測データに対して、演算処理を行う。これにより、制御計算部５１に入力される入力モーメント値が算出される。なお、センサ処理部５３は、力センサ９に内蔵されていてもよく、制御計算部５１に内蔵されていてもよい。
【００３４】
このように、力センサ９で計測されたモーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）が各軸周りの入力モーメント値（Ｍｘ'、Ｍｙ'、Ｍｚ'）に変換される。そして、入力モーメント値が各後輪６０２を動作させるために入力される入力値となる。このように、センサ処理部５３は、各軸毎に入力値を算出する。入力モーメント値の大きさは、モーメントの大きさに応じて決まる。入力モーメント値の符号は、計測されたモーメントによって決まる。すなわち、モーメントが正の場合、入力モーメント値も正となり、モーメントが負の場合、入力モーメント値も負となる。例えば、モーメントＭｘが正の場合、入力モーメント値Ｍｘ'も正となる。従って、この入力モーメント値が搭乗者の意図する操作に対応する入力値となる。
【００３５】
制御計算部５１は、入力モーメント値に基づいて、制御計算を行う。これにより、駆動モータ６０３を駆動するための指令値が算出される。もちろん、入力モーメント値が大きいほど、指令値が大きくなる。この指令値は、駆動モータ６０３に出力される。なお、本実施形態では、左右の後輪６０２が駆動輪であるため、２つの駆動モータ６０３が図示されている。そして、一方の駆動モータ６０３が右の後輪６０２を回転させ、他方の駆動モータ６０３が左の後輪６０２を回転させる。駆動モータ６０３は、指令値に基づいて後輪６０２を回転させる。すなわち、駆動モータ６０３は、駆動輪である後輪６０２を回転させるためのトルクを与える。もちろん、駆動モータ６０３は、減速機などを介して、後輪６０２に回転トルクを与えてもよい。例えば、制御計算部５１から、指令値として指令トルクが入力された場合、その指令トルクで、駆動モータ６０３が回転する。これにより、後輪６０２が回転して、移動体１が所望の方向に、所望の速度で移動する。もちろん、指令値は、トルクに限らず、回転速度、回転数であってもよい。
【００３６】
さらに、駆動モータ６０３にはそれぞれ、エンコーダ６０３ａが内蔵されている。このエンコーダ６０３ａは、駆動モータ６０３の回転速度等を検出する。そして、検出された回転速度は、制御計算部５１に入力される。制御計算部５１は、現在の回転速度と、目標となる回転速度とに基づいてフィードバック制御を行う。例えば、目標回転速度と現在回転速度との差分に、適当なフィードバックゲインを乗じて、指令値を算出する。もちろん、左右の駆動モータ６０３に出力される指令値は、異なる値であってもよい。すなわち、前方、又は後方に直進する場合は、左右の後輪６０２の回転速度が同じになるように制御し、左右に旋回する場合は、左右の後輪６０２が、同じ方向で異なる回転速度になるよう制御する。また、その場旋回する場合は、左右の後輪６０２が反対方向に回転するように制御する。
【００３７】
例えば、搭乗者が前傾姿勢になると、搭乗席８にピッチ軸周りの力が加わる。すると、力センサ９が＋Ｍｙのモーメントを検出する（図３参照）。この＋Ｍｙのモーメントによって、センサ処理部５３は、移動体１を並進させるための入力モーメント値Ｍｙ'を算出する。同様に、センサ処理部５３は、Ｍｘに基づいて入力モーメント値Ｍｘ'を算出し、Ｍｚに基づいて、入力モーメント値Ｍｚ'を算出する。すなわち、センサ処理部５３は、計測値を入力モーメント値に変換する。これらは、それぞれの独立に算出される。すなわち、Ｍｘ'は、Ｍｘのみによって決まり、Ｍｙ'は、Ｍｙのみによって決まり、Ｍｚ'は、Ｍｚのみのよって決まる。このように、Ｍｘ'、Ｍｙ'、Ｍｚ'はそれぞれ独立している。
【００３８】
制御計算部５１が、入力モーメント値とエンコーダの読み値に基づいて、指令値を算出する。これにより、左右の後輪６０２が所望の回転速度で回転する。同様に、右方向に曲がる場合は、搭乗者が右側に体重移動する。これにより、搭乗席にロール軸周りの力が加わり、力センサ９が＋Ｍｘのモーメントを検出する。この＋Ｍｘのモーメントによって、センサ処理部５３は、移動体１を右方向に旋回させるための入力モーメント値Ｍｘ'を算出する。すなわち、移動体１が移動する方向に対応する舵角が求められる。そして、入力モーメント値に応じて、制御計算部５１が指令値を算出する。この指令値に応じて、左右の後輪６０２が異なる回転速度で回転する。すなわち、左側の後輪６０２が右側の後輪６０２よりも速い回転速度で回転する。
【００３９】
このように、Ｍｙ'に基づいて、前後方向の並進移動に対する成分が求められる。すなわち、左右の後輪６０２を同じ方向に同じ回転速度で駆動するための駆動トルクなどが決定する。従って、Ｍｙ'、すなわち、Ｍｙが大きいほど、移動体１の移動速度が速くなる。Ｍｘ'に基づいて、移動方向、すなわち、舵角に対する成分が求められる。すなわち、左右の後輪６０２の回転トルク差が決定される。従って、Ｍｘ'、すなわち、Ｍｘが大きいほど、左右の後輪６０２の回転速度の違いが大きくなる。
【００４０】
Ｍｚ'に基づいて、その場旋回に対する成分が求められる。すなわち、左右の後輪６０２を反対方向に回転させて、その場旋回するための成分が求められる。従って、Ｍｚ'、すなわち、Ｍｚが大きいほど、左右の後輪６０２における反対方向の回転速度が大きくなる。例えば、Ｍｚ'が正の場合、上側から見て、左周りにその場旋回する駆動トルクなどが算出される。すなわち、右側の後輪６０２が前方に回転し、左側の後輪６０２が同じ回転速度で後方に回転することとなる。
【００４１】
そして、それぞれの入力モーメント値Ｍｘ'、Ｍｙ'、Ｍｚ'に基づいて算出された３つの成分を合成して、２つの後輪６０２を駆動するための指令値を算出する。これにより、左右の後輪６０２に対する指令値がそれぞれ算出される。駆動トルクや回転速度などが指令値として算出される。すなわち、入力モーメント値Ｍｘ'、Ｍｙ'、Ｍｚ'に対応する成分毎に算出された値を合成することで左右の後輪６０２に対する指令値が算出される。このように、計測されたモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚに基づいて算出された入力モーメント値Ｍｘ'、Ｍｙ'、Ｍｚ'によって、移動体１が移動する。すなわち、搭乗者の体重移動によるモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚによって、移動体１の移動方向、及び移動速度が決定する。
【００４２】
このように、搭乗者の動作によって、移動体１を移動させるための入力が行われる。すなわち、搭乗者の姿勢変化によって、各軸周りのモーメントが検出される。そして、これらのモーメントの計測値に基づいて、移動体１が移動する。これにより、搭乗者が、移動体１を簡便に操作することができる。すなわち、ジョイスティックやハンドルなどの操作が不要となり、体重移動のみでの操作が可能となる。例えば、右斜め前方に移動したい場合は、体重を右前方にかける。また、左斜め後方に移動したい場合は、体重を左後方にかける。これにより、搭乗者の重心位置が変化して、その変化量に応じた入力が行われる。すなわち、搭乗者の重心移動に応じたモーメントを検出することで、直感的に操作することができる。
【００４３】
次に、移動体１の姿勢を変化させるための構成について、図５を用いて説明する。図５は、姿勢を変化させるための機構の構成を示す図であり、車台１３の内部構成を示している。図５に示すように、車台１３には、姿勢を制御するためのフレーム部２が設けられている。フレーム部２は、筐体１１内に配設される。フレーム部２は、第１の平行リンク機構２０１と第２の平行リンク機構２０２とが、交差部分で相互の回転を拘束しないように、平面視Ｔ字状に連結されている。
【００４４】
第１の平行リンク機構２０１は、前後方向に配置されている。この第１の平行リンク機構２０１は、四本の横リンク２０１ａ、前後の縦リンク２０１ｂを備えている。
横リンク２０１ａは、全て等しい長さとされている。横リンク２０１ａの両端には、図示を省略したが、縦リンク２０１ｂとの連結軸を嵌め込む嵌合穴が形成されている。二本の横リンク２０１ａは上下に配置されており、当該二本の横リンク２０１ａを一組として、縦リンク２０１ｂを挟み込むように、当該縦リンク２０１ｂの左右両側に配置されている。
【００４５】
縦リンク２０１ｂの左右両側部からは、図示を省略したが、それぞれ上下方向に等しい間隔を開けて相対峙する配置で、横リンク２０１ａとの連結軸が左右方向に突出している。この連結軸は、横リンク２０１ａと縦リンク２０１ｂとの回転軸として、横リンク２０１ａの嵌合穴に軸受け等を介して嵌め込まれている。
【００４６】
本実施形態の前側の縦リンク２０１ｂはＬ字形状に形成されている。縦リンク２０１ｂの垂直片の上下端部に、横リンク２０１ａが連結軸を介して回転可能に連結されている。縦リンク２０１ｂの水平片の先端に、車輪６として自在式のキャスターが設けられている。移動体１の移動方向が変化すると、その変化に応じてキャスターの方向が回転する。後側の縦リンク２０１ｂは、下側の横リンク２０１ａより下方に突出する突出部を備えている。この突出部の前後両側部からは、図示を省略したが、それぞれ相対峙する配置で第２の平行リンク機構２０２との連結軸が前後方向に突出している。さらに後側の縦リンク２０１ｂの前後両側部における上下の横リンク２０１ａの間の部分からも、図示を省略したが、それぞれ相対峙する配置で第２の平行リンク機構２０２との連結軸が前後方向に突出している。
【００４７】
第２の平行リンク機構２０２は、左右方向に配置されている。この第２の平行リンク機構２０２は、四本の横リンク２０２ａ、左右の縦リンク２０２ｂを備えている。
横リンク２０２ａは、全て等しい長さとされている。横リンク２０２ａの両端には、図示を省略したが、縦リンク２０２ｂとの連結軸を嵌め込む嵌合穴が形成されている。さらに横リンク２０２ａの長手方向の略中央位置には、図示を省略したが、第１の平行リンク機構２０１との連結軸を嵌め込む嵌合穴が形成されている。二本の横リンク２０２ａは上下に配置されており、当該二本の横リンク２０２ａを一組として、縦リンク２０２ｂ及び第１の平行リンク機構２０１の後側の縦リンク２０１ｂを挟み込むように、当該縦リンク２０２ｂ及び第１の平行リンク機構２０１の後側の縦リンク２０１ｂの前後両側に配置されている。第１の平行リンク機構２０１の後側の縦リンク２０１ｂから突出する連結軸は、第１の平行リンク機構２０１と第２の平行リンク機構２０２との回転軸として、横リンク２０２ａの略中央位置の嵌合穴に軸受け等を介して嵌め込まれている。
【００４８】
縦リンク２０２ｂの前後両側部からは、図示を省略したが、それぞれ上下方向に等しい間隔を開けて相対峙する配置で、横リンク２０２ａとの連結軸が前後方向に突出している。この連結軸は、横リンク２０２ａと縦リンク２０２ｂとの回転軸として、横リンク２０２ａの端部の嵌合穴に軸受け等を介して嵌め込まれている。
【００４９】
その結果、第１の平行リンク機構２０１は、第２の平行リンク機構２０２に拘束されることなく、前後方向に回転可能な構成となる。一方、第２の平行リンク機構２０２は、第１の平行リンク機構２０１に拘束されることなく、左右方向に回転可能な構成となる。
【００５０】
搭乗部３は、姿勢検出部４の上に設けられ、フレーム部２の回転に連動する。具体的にいうと、搭乗部３は、第１の平行リンク機構２０１の上下の横リンク２０１ａに支持軸３０１を介して連結されている。この支持軸３０１の上部及び下部の左右両側部からは、図示を省略したが、第１の平行リンク機構２０１の上下の横リンク２０１ａとの連結軸が左右方向に突出している。第１の平行リンク機構２０１の横リンク２０１ａにおける長手方向の略中央位置には、図示を省略したが、支持軸３０１から突出する連結軸を嵌め込む嵌合穴が形成されている。支持軸３０１は、縦リンク２０１ｂを挟み込むように、当該縦リンク２０１ｂの左右に配置された横リンク２０１ａの間に挿入されている。支持軸３０１から突出する連結軸は、第１の平行リンク機構２０１の嵌合穴に軸受け等を介して嵌め込まれている。その結果、第１の平行リンク機構２０１が前後方向に回転すると、支持軸３０１と縦リンク２０１ｂとは平行状態を維持した状態で連動する。
【００５１】
駆動部５が駆動することで、フレーム部２が動作する。これにより、移動体１の姿勢が変化する。車台１３が傾くことで、搭乗部３の角度が変化する。なお、駆動部５には、ヨー軸周りに回転するヨー軸機構５０１と、ピッチ軸周りに回転するピッチ軸機構５０２と、ロール軸周りに回転するロール軸機構５０３が設けられている。ヨー軸機構５０１は、例えば、支持軸３０１と姿勢検出部４の間に設けられている。すなわち、ヨー軸機構５０１が３つの機構の中で、最も搭乗部３側に設けられている。なお、ヨー軸機構５０１は、搭乗部３をヨー軸周りに旋回させる旋回関節であり、ピッチ軸機構５０２及びロール軸機構５０３は搭乗部３を軸周りに回転させる回転関節である。
【００５２】
次に、姿勢を制御するための制御系について、図6を用いて説明する。図６は、姿勢を制御するための構成を示すブロック図である。姿勢検出部４は、フレーム部２の姿勢を検出する。姿勢検出部４は、図６に示すように姿勢センサ４０１、処理部４０２を備えている。姿勢センサ４０１は、ジャイロセンサ又は加速度センサ等から成る。処理部４０２は、演算回路４０２ａ、記憶部４０２ｂを備えている。演算回路４０２ａは、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）から成る。記憶部４０２ｂは、プログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等から成る。
【００５３】
姿勢センサ４０１は、フレーム部２に設けられている。そして、フレーム部２の前後方向及び左右方向の傾斜を検出（感知）し、その検出信号を演算回路４０２ａに出力する。演算回路４０２ａは、記憶部４０２ｂに格納されているプログラムを呼び出して、フレーム部２の水平度を算出し、その算出結果を示す信号を制御計算部５１に出力する。
【００５４】
ちなみに、図示例の姿勢検出部４は、搭乗部３と支持軸３０１との間に配置されているが、当該支持軸３０１と連動する第１の平行リンク機構２０１の縦リンク２０１ｂに設けても良い。要するに、姿勢検出部４は、フレーム部２、しいては搭乗部３の水平度を検出できる位置に設けられていれば良い。
【００５５】
制御計算部５１は、姿勢検出部４の算出結果を示す信号に基づいて制御計算を行い、各機構の駆動指令値を駆動部５に出力する。そして、駆動部５は、搭乗部３が略水平となるように、平行リンク機構２０１、２０２を回転駆動させる。駆動部５には、ヨー軸機構５０１と、ピッチ軸機構５０２と、ロール軸機構５０３が設けられている。ヨー軸機構５０１と、ピッチ軸機構５０２と、ロール軸機構５０３は、それぞれ能動関節であり、モータや減速器などが設けられている。例えば、ロール軸機構５０３が第１の平行リンク機構２０１を回転させ、ピッチ軸機構５０２が第２の平行リンク機構２０２を回転させる。
【００５６】
ピッチ軸機構５０２とロール軸機構５０３は、駆動指令値に基づいて駆動する。これにより、各平行リンク機構２０１、２０２が回転して、搭乗部３の水平が維持される。また、ヨー軸機構５０１、ピッチ軸機構５０２、ロール軸機構５０３には、エンコーダ５０１ａ、５０２ａ、５０３ａがそれぞれ設けられている。エンコーダ５０１ａは、ヨー軸機構５０１の回転角度等を検出する。同様に、エンコーダ５０２ａは、ピッチ軸機構５０２の回転角度等を検出し、エンコーダ５０３ａは、ロール軸機構５０３の回転角度等を検出する。そして、エンコーダ５０１ａ、５０２ａ、５０２ａの読み値は、制御計算部５１に入力されている。制御計算部５１は、エンコーダの読み値と、搭乗部３の水平度に基づいて、フィードバック制御を行ってもよい。例えば、エンコーダの読み値による回転角度と、水平にするための目標角度との差分に基づいて、フィードバック制御を行うことができる。
【００５７】
このように、搭乗部３が水平に近づくように、ピッチ軸機構５０２、及びロール軸機構５０３を駆動する。すなわち、搭乗者が常時、水平な座面８ａに搭乗するようになる。従って、傾斜面を移動している場合でも、平坦面を移動している場合と同様の操作、制御を行うことができる。すなわち、搭乗者の姿勢が力センサ９に対して傾くのを防ぐことができる。
【００５８】
例えば、図７に示すように、下りの傾斜面Ｆを移動している場合、ピッチ軸機構５０２が回転する。これにより、搭乗席８の座面８ａの水平が維持される。従って、図１０に示したように、後退入力が検出されるのを防ぐことができる。よって、搭乗者の意図に応じた速度で、上り坂を移動することができる。同様に、上り坂の場合も、必要以上に前進入力が検知されるのを防ぐことができる。よって、搭乗者の意図する速度で、上り坂を登ることができる。また、図8に示すように、左右の傾斜面Ｆを移動している場合、ロール軸機構５０３が回転する。これにより、搭乗席の座面８ａの水平が維持される。このように、床面の傾斜の角度だけ、ピッチ軸機構５０２、ロール軸機構５０３を回転させる。
【００５９】
傾斜面を移動したい時でも座面８ａの水平を維持することができるため、搭乗者の意図通り、移動体１が走行する。よって、傾斜面でも平坦面と変わらず操作することができる。力センサ９を用いた操作部の操作性を向上することができる。すなわち、搭乗者の意図通りの移動が可能になり、所望の速度で、所望の方向に走行することができる。また、姿勢検出部４の計測結果に応じて、車輪６の制御を変える必要がなくなる。すなわち、平坦面を移動しているときと同様の制御で傾斜面を走行させることができる。換言すると、移動体１の姿勢によってセンサ処理部５３での演算処理を変える必要がなくなる。よって、移動体１の走行制御を簡便に行うことができる。さらに、座面８ａが水平になるため、搭乗者の乗り心地を向上することができる。もちろん、完全に水平にしなくてもよく。すなわち、水平に近づけるように各機構を動作させることで、操作性、及び乗り心地を向上することができる。
【００６０】
なお、上記の説明では、ヨー軸機構５０１と、ピッチ軸機構５０２と、ロール軸機構５０３を能動関節としたが、受動関節とすることも可能である。例えば、ピッチ軸機構５０２、及びロール軸機構５０３において、各平行リンクの両端にバネなどの弾性体を設ける。それとともに、各平行リンクの中心において、各縦リンク及び横リンクを回転可能に支持する。そして、水平面を移動している場合は、各縦リンク、及び横リンクが水平になるように配置する。車台１３が傾くと、弾性体からの力を受けて、平行リンクが回転する。例えば、車台１３が傾斜すると、一方の弾性体が収縮し、他方の弾性体が伸長する。すると、弾性体の復元力によって、各縦リンク、及び横リンクが水平に近づく。よって、座面８ａを水平に近づけることができる。すなわち、傾斜面を移動している場合でも、座面の傾斜を緩和することができる。これにより、搭乗者の意図しない入力を抑制することができるため、操作性を向上することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、ヨー軸機構５０１を設けなくてもよい。また、ピッチ軸機構５０２、及びロール軸機構５０３の可動域を超えた傾斜面の場合でも、水平に近くすることが可能になる。なお、可動域を越えた場合は、水平を維持することができなくなってしまうため、センサ処理部５３や制御計算部５１による処理を変えてもよい。すなわち、可動域を越えた場合は、制御モードを切換えてもよい。
【００６２】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかる移動体１について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態にかかる移動体１の制御系の構成を示すブロック図である。なお、図９は実施の形態１の図６に対応するブロック図である。本実施の形態では、各機構の駆動に、力センサ９の検出結果が用いられている。すなわち、制御計算部５１は、姿勢検出部４の検出結果ではなく、力センサ９の検出結果に基づいて、目標角度を算出している。なお、移動体１の基本的構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。例えば、移動体１の全体構成は、図１、及び図２に示したものと同様であり、移動体１の内部構成は、図５に示したものと同様である。
【００６３】
本実施の形態では、力センサ９が受ける力に応じて、ヨー軸機構５０１、ピッチ軸機構５０２、ロール軸機構５０３を駆動している。例えば、力センサ９がヨー軸周りのモーメントＭｚを検出したとする。すると制御計算部５１は、この力センサ９での計測されたモーメントＭｚに応じて、ヨー軸機構５０１の目標角度を算出する。これにより、座面８ａがヨー軸周りに回転する。ここでは、モーメントＭｚと反対方向にヨー軸機構５０１が回転する。すなわち、ヨー軸機構５０１の回転方向は、計測されたモーメントＭｚと反対方向になっている。より、具体的には、モーメントＭｚが強くなる方向にヨー軸機構５０１がトルクを与える。正のモーメントＭｚが検出されると、制御計算部５１は、ヨー軸機構５０１がヨー軸周りのマイナス方向にトルクする。すると、搭乗部３がマイナス方向に旋回する。よって、力センサ９に加わるヨー軸周りのモーメントがさらに強くなる。もちろん、モーメントＭｚの方向と同じ方向にヨー軸機構５０１を駆動してもよい。
【００６４】
さらに、回転角度は、モーメントＭｚの大きさに応じて設定する。たとえば、モーメントＭｚの大きさに応じて、ヨー軸機構の回転角度を設定する。これにより、搭乗者の操作量に応じた力を搭乗者が座面８ａから受ける。よって、搭乗者が自分自身で操作している操作量を直感的に把握することができる。
【００６５】
また、力センサ９がピッチ軸周りのモーメントＭｙを検出したとする。すると、制御計算部５１が、力センサ９での計測されたモーメントＭｙに応じて、ピッチ軸機構５０２の目標角度を算出する。これにより、搭乗席８がピッチ軸周りに回転して、座面８ａの傾斜角度が変化する。すなわち、座面８ａが前後方向に傾斜する。ピッチ軸機構５０２は、モーメントＭｙと同じ方向に回転してもよく、反対方向に回転してもよい。例えば、ピッチ軸機構５０２がモーメントＭｙと同じ方向に回転する場合、搭乗者が前傾になると、搭乗席８が前方に倒れる。すなわち、座面８ａが前方に傾斜する。搭乗席８に搭乗した搭乗者の動作によって搭乗席８の座面８ａに加わる力と同じ方向に、ピッチ軸機構５０２が動作する。
【００６６】
あるいは、モーメントＭｙと、ピッチ軸機構５０２の回転方向を反対にしてもよい。この場合、搭乗者が前傾になると、搭乗席８が後ろ側に倒れる。すなわち、座面が後方に傾斜する。いずれの場合でも、回転角度は、モーメントＭｙの大きさに応じて設定することが好ましい。すなわち、モーメントＭｙの大きさに応じて、回転角度の大きさを決定する。これにより、搭乗者が自分自身で操作している操作量（入力量）を直感的に把握することができる。
【００６７】
同様に、力センサ９がロール軸周りのモーメントＭｘを検出したとする。すると、制御計算部５１が、力センサ９での計測されたモーメントＭｘに応じて、ロール軸機構５０３の目標角度を算出する。これにより、搭乗席８がロール軸周りに回転して、座面８ａの傾斜角度が変化する。すなわち、座面８ａが左右方向に傾斜する。ロール軸機構５０３は、モーメントＭｘと同じ方向に回転してもよく、反対方向に回転してもよい。例えば、ロール軸機構５０３がモーメントＭｘと同じ方向に回転する場合、搭乗者が右側に体重移動すると、搭乗席８が右側に倒れる。すなわち、座面８ａが右側に傾斜する。搭乗席８に搭乗した搭乗者の動作によって搭乗席８の座面８ａに加わる力と同じ方向に、ロール軸機構５０３が動作する。
【００６８】
あるいは、モーメントＭｘと、ロール軸機構５０３の回転方向を反対にしてもよい。この場合、搭乗者が右側に体重移動すると、搭乗席８が左側に倒れる。すなわち、座面８ａが左側に傾斜する。いずれの場合でも、ロール軸機構５０３の回転角度は、モーメントＭｘの大きさに応じて設定することが好ましい。すなわち、モーメントＭｘの大きさに応じて、回転角度の大きさを決定する。これにより、搭乗者が自分自身で操作している操作量（入力量）を直感的に把握することができる。
【００６９】
なお、モーメントの大きさから各機構の回転角度を求める場合、予め変換テーブルを設定おけばよい。すなわち、モーメントの値を回転角度に変換する変換テーブルを制御計算部５１のメモリなどに記憶させておく。これにより、速やかに、回転角度を求めることができる。あるいは、変換式を用いて、モーメントを回転角度に変換してもよい。また、各軸毎に独立して、モーメントを回転角度に変換することで、回転角度を容易に求めることができる。
【００７０】
このように、ロール軸方向、及びピッチ軸方向の入力に応じて、座面が傾斜する。また、本実施の形態では、ヨー軸機構５０１が最も搭乗部３側に配置されている。すなわち、ピッチ軸機構５０２の回転、及びロール軸機構５０３の回転に連動して、ヨー軸機構５０１がピッチ軸周り、及びロール軸周りに回転する。一方、ヨー軸機構５０１が回転しても、ロール軸機構５０３、及びピッチ軸機構５０２がヨー軸周りに回転しない。これにより、ヨー軸が常時、搭乗者の臀部と垂直になる。すなわち、ロール軸、及びピッチ軸が傾いたとしても、ヨー軸が常に、臀部と垂直になる。そして、座面８ａが常時、搭乗者の臀部と対向するようになっている。これに対して、ロール軸機構５０３やピッチ軸機構５０２がヨー軸機構５０１と搭乗部３との間にある場合、ロール軸機構５０３やピッチ軸機構５０２が回転すると、その回転角度に応じてヨー軸が臀部に対する垂直方向に傾いてしまう。すると、正確にヨー軸周りのモーメントを検出することができなくなってしまう。すなわち、ヨー軸周りのモーメントＭｚの検出が困難になってしまう。よって、ヨー軸周りの入力を確実に行うことができ、搭乗者が意図する方向及び速度での移動することが可能となる。
【００７１】
これにより、操作性を向上することができる。すなわち、各軸周りの機構が駆動することで、どのくらいの操作量で操作しているかを直感的に把握することができる。実際の操作量と意図する操作量の違いを認識することができる。よって、意図する操作量に対する実際の操作量のずれを抑制することができる。また、搭乗者が遠心力を受けている場合でも、意図する移動を行うための操作が可能となる。すなわち、必要以上にスピードが出たり、必要以上にスピードが低下するのを防ぐことができる。これにより、操作性の高い移動体１を実現することができる。
【００７２】
実施形態１、２において、各機構をアクティブに動作する能動関節として説明したが、パッシブに動作する受動関節としてもよい。すなわち、各リンクにバネなどの弾性体を設けて、モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚと反対方向に、弾性体の復元力が働くするようにする。具体的には、上下や左右に傾斜した場合、その傾斜を元に戻そうと弾性体が反発する。これにより、操作性を向上することができる。もちろん、受動関節と能動関節を組み合わせて使用してもよい。例えは、１つの機構を受動関節とした場合、２つの機構を能動関節とする。また、１つ以上の機構を能動関節とすることが好ましい。これにより、より精度の高い制御が可能になる。
【００７３】
また、本発明は、車輪型の移動体１に限らず、歩行型の移動体においても適用可能である。すなわち、車台１３などの本体部を床面に対して移動させる移動機構が設けられているものであればよい。さらに、実施の形態１と２を組み合わせてもよい。例えば、平地を移動している場合は実施の形態２による制御を行い、傾斜面を移動している場合は、実施の形態１による制御を行う。平地か傾斜面かの判定は、姿勢検出部４によって行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態１にかかる移動体を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態１にかかる移動体を模式的に示す側面図である。
【図３】各軸周りの動作を説明するための図である。
【図４】移動体を移動させるための制御系を示すブロック図である。
【図５】移動体の姿勢を変化させるための構成を示す斜視図である。
【図６】移動体の姿勢を変化させるための制御系を示すブロック図である。
【図７】下り坂を移動している移動体の姿勢を示す側面図である。
【図８】横方向の傾斜面を移動している移動体の姿勢を示す正面図である。
【図９】実施の形態２にかかる移動体の姿勢を変化させるための制御系を示すブロック図である。
【図１０】移動体が下り坂を移動しているときの姿勢を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  移動体
２  フレーム部
３  搭乗部
４  姿勢検出部
５  駆動部
５０１  ヨー軸機構
５０１ａ  エンコーダ
５０２  ピッチ軸機構
５０２ａ  エンコーダ
５０３  ロール軸機構
５０３ａ  エンコーダ
６０３  駆動モータ
６０３ａ  エンコーダ
６  車輪
６０１  前輪
６０２  後輪
６０３  駆動モータ
６０３ａ  エンコーダ
８  搭乗席
８ａ  座面
９  力センサ
１０  フットレスト
１１  筐体
１３  車台
５１  制御計算部
５２  バッテリ
５３  センサ処理部
２０１  第１の平行リンク機構
２０１ａ  横リンク
２０１ｂ  縦リンク
２０２  第２の平行リンク機構
２０２ａ  横リンク
２０２ｂ  縦リンク
３０１  支持軸
【図１】
2010068655.tif 000003
【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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