(57)【要約】【課題】簡便な機構で走行安定性および凸部踏破性を備える車いす等のパーソナルビークルを提供する。【解決手段】ビークル１は、車体１１と、駆動輪１２用の駆動源１３と、操作部１４と、前輪１５と、側面視において車体１１に回動可能に取り付けられ路面９０に着地する方向に付勢された補助輪１７をもつサポート部材１６と、車体１１に対するサポート部材１６の回動角度を調整して車体１１の姿勢を調整する姿勢調整要素１８とをもつ。姿勢調整要素１８は、車体１１に対するサポート部材１６の回動角度の変化を許容する自由形態と、車体１１に対するサポート部材１６の回動角度の変化を抑制する拘束形態とに切り替え可能である。【選択図】図１
2010115404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が着座する着座部をもつ車体と、
前記車体にこれの左右に取り付けられた駆動輪と、
前記車体に取り付けられ前記駆動輪を回転駆動させる駆動源と、
前記駆動源の駆動を制御する操作部と、
側面視において前記車体に回動可能に取り付けられ路面に着地する方向に付勢された補助輪をもつサポート部材と、
前記側面視において前記車体に対する前記サポート部材の回動角度を調整して前記車体の姿勢を調整する姿勢調整要素とを具備しており、
前記姿勢調整要素は、前記車体に対する前記サポート部材の回動角度の変化を許容する自由形態と、前記車体に対する前記サポート部材の回動角度の変化を抑制する拘束形態とに切り替え可能であることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項２】
請求項１において、前記姿勢調整要素を前記拘束形態から前記自由形態に切り替えると共に、前記車体が転倒するおそれがあるとき、前記姿勢調整要素を前記自由形態から前記拘束形態に切り替える制御を実行する制御装置が設けられていることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項３】
請求項２において、前記車体および前記姿勢調整要素のうちの少なくとも一方は、前記補助輪を前記路面に着地する方向に付勢する付勢要素を備えていることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項４】
請求項２または３のうちの一項において、前記姿勢調整要素が前記拘束形態に設定されている場合において、前記駆動輪が前記路面に対してスリップするとき、前記制御装置は、前記姿勢調整要素を前記拘束形態から前記自由形態に切り替えることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項５】
請求項２〜４のうちの一項において、前記駆動輪の前方に位置すると共に前記路面よりも上方に突出している凸部を前記駆動輪が昇るとき、前記制御装置は、前記駆動輪が前記凸部に衝突することを検知すると、前記姿勢調整要素を前記自由形態から前記拘束形態に切り替えることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項６】
請求項２〜４のうちの一項において、前記車体の転倒可能性度が形態切替用の閾値を超えると、前記制御装置は、前記姿勢調整要素を前記自由形態から前記拘束形態に切り替えるように設定されており、
前記駆動輪の前方に位置すると共に前記路面よりも上方に突出している凸部を前記前輪および／または前記駆動輪が昇るとき、前記制御装置は、前記前輪および／または前記駆動輪が前記凸部に衝突することを検知すると、前記車体の後方への傾きを許容させるように前記形態切替用の閾値を緩和させることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項７】
請求項２〜６のうちの一項において、前記制御装置は、前記駆動輪が凸部を昇ったことを検知すると、前記姿勢調整要素を前記自由形態に維持させることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項８】
請求項２〜７のうちの一項において、前記駆動輪の前方に位置すると共に前記路面よりも上方に突出している凸部を前記駆動輪が昇るとき、前記制御装置は、前記姿勢調整要素を前記自由形態に維持しつつ、前記制御装置または前記使用者からの指令に基づいて前記車体の走行速度を加速させる指令を出力して前記車体の上部を後方に傾斜させる制御を実施することを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項９】
請求項２〜７のうちの一項において、前記駆動輪の前方に位置すると共に前記路面よりも凹んでいる溝を前記駆動輪が走行するとき、前記制御装置は、前記姿勢調整要素を自由形態に維持しつつ、前記制御装置または前記使用者からの指令に基づいて前記車体の走行速度を加速させて前記車体の上部を後方に傾斜させる制御を実施することを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちの一項において、前記補助輪は後輪であり、前記駆動輪の前方には前輪が前記車体に取り付けられており、
前記制御装置は、少なくとも前記駆動輪および前記後輪で走行する第１モードと、前記前輪を前記第１モードよりも路面から浮上させた状態で前記駆動輪および前記後輪を前記路面に着地しつつ走行する第２モードとを切り替え可能であることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項１１】
請求項１０において、前記第１モードは、前記路面に対する前記車体の水平度を高めつつ走行する安定走行モードであり、前記第２モードは、前記前輪を前記第１モードよりも浮上させつつ左右の前記駆動輪および前記後輪で走行する前輪浮上モードであることを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、前記パーソナルビークルの走行速度を検知する走行速度検知器、および／または、前記パーソナルビークルの移動方向の走行速度の速度目標値を設定する目標走行速度設定手段が設けられており、
前記操作部が前記第２モードに切り替えられること、前進方向の前記車体の走行速度が設定速度以上であること、前記操作部による前進方向の速度目標値が一定値以上であることのうちの少なくとも一つの条件が満足されるとき、
前記制御装置は、前記第１モードから前記第２モードに切り替える制御を行うことを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のうちの一項において、前記第１モードでは、前記使用者の体重を含む前記パーソナルビークルの重心位置が前記駆動輪の着地点よりも前方に位置するように走行しており、
前記制御装置は、前記第１モードから前記第２モードに切り替えるにあたり、前記使用者の体重を含む前記パーソナルビークルの重心位置が前記駆動輪の着地点よりも後方に位置するような駆動トルクを前記駆動輪に与える制御を行うことを特徴とするパーソナルビークル。
【請求項１４】
請求項２〜１３のうちの一項において、前記駆動輪に与える駆動トルクをＴとし、前記使用者の体重を含む前記パーソナルビークルの重心位置のピッチ方向の傾斜角度をθ１とするとき、前記制御装置は、前記第１モードから前記第２モードに切り替えるとき、前記車体のピッチ方向傾斜角度θ１が増加すると、前記駆動輪に与える駆動トルクＴを増加させる制御を行うことを特徴とするパーソナルビークル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動式の車いす等のパーソナルビークルに利用できる。
【背景技術】
【０００２】
代表的なパーソナルビークルとして、電動式の車いすを例にとって説明する。電動ユニットを搭載した電動車いすは、手動車いすの構造を基本的には踏襲しており、乗り降りの邪魔にならないように前方のキャスター駆動輪（前輪）が小さい。そのため、踏破できる凸部の高さは低く通常２〜３ｃｍ程度であり、例えば、車道から歩道に上がる際の低い凸部を踏破する際でも、不都合が生じることがある。
【０００３】
そのため、これまでに電動式の車いすに対して、凸部を踏破する能力を付加するべく、さまざまな提案がされている。提案を大きく分類すると、（１）前方キャスター駆動輪の形状を工夫（大きさや溝など）する技術、（２）車体を持ち上げるための特別な機構やアクチュエータを付加する方法（特許文献１、特許文献２、特許文献３）、（３）人間の体重移動等で前方キャスター駆動輪を持ち上げる方法（特許文献４、特許文献５、特許文献６）、（４）座面の前後スライド機構により重心位置を変えることで前方キャスター駆動輪を持ち上げる方法（特許文献７）などがある。
【特許文献１】実用新案登録第3077814号
【特許文献２】特開2001-212181号公報
【特許文献３】特開2006-280616号公報
【特許文献４】特開2001-314450号公報
【特許文献５】特開2004-202264号公報
【特許文献６】実用新案登録第3028282号
【特許文献７】特開2001-37816号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した技術によれば、簡便な機構で、走行安定性、凸部に対する良好な踏破性を図るためには、必ずしも充分ではない。このため産業界では、簡便な機構で路面における走行安定性、凸部に対する良好な踏破性を備えるパーソナルビークルが要望されている。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、斜面や凸部等が存在していたとしても、車体の転倒を抑えることができるパーソナルビークルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係るパーソナルビークル（以下、ビークルともいう）は、使用者が着座する着座部をもつ車体と、車体にこれの左右に取り付けられた駆動輪と、車体に取り付けられ駆動輪を回転駆動させる駆動源と、駆動源の駆動を制御する操作部と、側面視において車体に回動可能に取り付けられ路面に着地する方向に付勢された補助輪をもつサポート部材と、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度を調整して車体の姿勢を調整する姿勢調整要素とを具備しており、姿勢調整要素は、車体に対するサポート部材の回動角度の変化を許容する自由形態と、車体に対するサポート部材の回動角度の変化を抑制する拘束形態とに切り替え可能であることを特徴とする。
【０００７】
車体は、使用者が着座する着座部をもつ。駆動輪は、車体にこれの左右に取り付けられている。駆動源は車体に取り付けられており、駆動輪を回転駆動させる。操作部は、駆動源の駆動を制御する。サポート部材は、側面視において車体に回動可能に取り付けられており、路面に着地する方向に付勢された補助輪をもつ。補助輪は、駆動輪よりも後方に配置されている後輪とすることが好ましいが、場合によっては、駆動輪よりも前方に配置されている前輪とすることもできる。姿勢調整要素は、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度を調整して車体の姿勢を調整するものである。姿勢調整要素は、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度の変化を許容する自由形態と、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度の変化を抑制する拘束形態とに切り替え可能である。姿勢調整要素は、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度を調整できるものであれば、何でも良い。このような姿勢調整要素としては、サポート部材が回動可能に枢支されている枢支軸部の回りで、サポート部材が回動することを拘束させる機能を有する構造、あるいは、サポート部材の回動角度を規制するアーム部材が例示される。
【０００８】
姿勢調整要素が自由形態に切り替えられているとき、車体に対するサポート部材の回動角度は任意に変化できるため、必要に応じて、車体の上部を後方または前方に傾倒させることができる。これに対して、姿勢調整要素が拘束形態に切り替えられているとき、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度の変化を拘束することができる。この場合、車体が路面に転倒することを、サポート部材により抑制することができる。ここで、『サポート部材の回動角度の変化を拘束する』とは、少なくともサポート部材が路面から離れる方向にサポート部材が回動できないようにサポート部材をロックするロック形態と、少なくともサポート部材が路面から離れる方向にサポート部材が回動することに対して大きな抵抗を与えてサポート部材の回動速度を極めて低下させる制動形態とを含む。
【０００９】
第２発明に係るパーソナルビークルによれば、姿勢調整要素を拘束形態から自由形態に切り替えると共に、車体が転倒するおそれがあるとき、姿勢調整要素を自由形態から拘束形態に切り替える制御を実行する制御装置が設けられていることを特徴とする。このように車体が転倒するおそれがあるとき、姿勢調整要素を自由形態から拘束形態に切り替えるため、車体の転倒を抑えるようにサポート部材の回動が抑えられ、サポート部材の補助輪の路面への着地が確保される。これにより車体の転倒が抑えられる。車体が転倒するおそれがなくなると、制御装置は、姿勢調整要素を再び自由形態に切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、斜面や凸部等が存在していたとしても、車体の転倒を抑えることができるパーソナルビークルを提供することができる。
【００１１】
本発明によれば、電動式の車いす等に代表されるパーソナルビークルを構成する車体に、サポート部材、サポート部材の姿勢を調整する姿勢調整要素（例えばブレーキ装置，ブレーキ機構）を付加することにより、凸部乗り越え等を容易に実現することができる。このように本発明によれば、電動式の車いす等のパーソナルビークルの駆動機構に加える工夫を低減できるため、従来の走行感を大きく損なうことが抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
パーソナルビークルは、使用者が着座する着座部をもつ車体と、車体にこれの左右に取り付けられた駆動輪と、車体に取り付けられ駆動輪を回転駆動させる駆動源と、駆動源の駆動を制御する操作部と、側面視において車体に回動可能に取り付けられ路面に着地する方向に付勢された補助輪をもつサポート部材と、車体に対するサポート部材の回動角度を調整して車体の姿勢を調整する姿勢調整要素とを備えている。姿勢調整要素は、車体に対するサポート部材の回動角度の変化を許容する自由形態と、車体に対するサポート部材の回動角度の変化を抑制する拘束形態とに切り替え可能である。駆動源はモータが例示される。駆動輪は、車体に左右に取り付けられている。サポート部材は自由形態の場合ビークルの側面視において回動可能である。駆動源は、駆動輪を回転駆動させるものであり、モータが例示される。操作部は、駆動源の駆動を操作者（一般的には、着座部に着座している着座者、着座者を介護する介護者）が制御するものである。操作部は車体に取り付けられていても良いし、車体から分離されている方式でも良いし、ワイヤレス方式でも良い。
【００１３】
サポート部材は補助輪を車体に取り付けるものである。サポート部材はバー形状、プレート形状等が例示されるが、その形状は特に限定されるものではない。補助輪は路面に着地できるようにサポート部材に取り付けられている。
【００１４】
姿勢調整要素は、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度を調整して車体の姿勢を調整する。すなわち、姿勢調整要素は、車体に対するサポート部材の回動角度の変化を許容する自由形態と、車体に対するサポート部材の回動角度の変化を抑制する拘束形態とに切り替え可能である。このような姿勢調整要素は、車体に対するサポート部材の回動角度の変化を拘束可能な拘束装置で形成できる。拘束装置としてはブレーキ装置、ブレーキ機構が例示される。
【００１５】
好ましくは、姿勢調整要素を拘束形態から自由形態に切り替えると共に、車体が転倒するおそれがあるとき、姿勢調整要素を自由形態から拘束形態に切り替える制御を実行する制御装置が設けられていることが好ましい（請求項２）。車体が転倒するおそれがあるとき、制御装置は姿勢調整要素を自由形態ではなく拘束形態に切り替えるため、車体の転倒が抑えられる。
【００１６】
好ましくは、車体および姿勢調整要素のうちの少なくとも一方は、補助輪を路面に着地する方向に付勢する付勢要素を備えている（請求項３）。付勢要素は、補助輪を路面に着地する方向に付勢することができる。この場合、車体の転倒を抑えるのに貢献できる。付勢要素としてはバネ要素が挙げられる。バネ要素としては、空気バネ、板バネ、コイルバネ等が例示される。
【００１７】
好ましくは、姿勢調整要素が拘束形態に設定されている場合において、駆動輪が路面に対してスリップするとき、制御装置は、姿勢調整要素を拘束形態から自由形態に切り替える（請求項４）。駆動輪が路面に対してスリップするとき、補助輪を路面から遠ざける方向に変位させれば、駆動輪が重力により下方に変位し路面に着地するため、駆動輪のスリップが解消される。
【００１８】
好ましくは、駆動輪の前方に位置すると共に路面よりも上方に突出している凸部を駆動輪が昇るとき、制御装置は、駆動輪が凸部に衝突することを検知すると、姿勢調整要素を自由形態から拘束形態に切り替えることができる（請求項５）。駆動輪が凸部に衝突すると、転倒するおそれがあるため、姿勢調整要素を自由形態から拘束形態に切り替え、車体の転倒を抑える。
【００１９】
好ましくは、車体の転倒可能性度が形態切替用の閾値を超えると、制御装置は、姿勢調整要素を自由形態から拘束形態に切り替えるように設定されていることができる。この場合、駆動輪の前方に位置すると共に路面よりも上方に突出している凸部を前輪および／または駆動輪が昇るとき、制御装置は、前輪および／または駆動輪が凸部に衝突することを検知すると、車体の後方への傾きを許容させるように形態切替用の閾値を緩和させる（請求項６）。この場合、前輪および／または駆動輪が路面の凸部に衝突することを制御装置が検知されると、車体が転倒しない範囲内において、車体の上部の後方への更なる傾きが許容される。このため、前輪が路面から浮上する浮上量が増加するため、前輪が凸部を乗り越えることができる。駆動輪は駆動トルクを発揮するため、凸部の乗り越えは容易となる。  好ましくは、制御装置は、駆動輪が凸部を昇ったことを検知すると、姿勢調整要素を自由形態に維持させる（請求項７）。この場合、車体の水平度が高い場合が多いため、姿勢調整要素を自由形態に維持させる。但し、転倒するおそれがあるときには、姿勢調整要素を拘束形態にすることが好ましい。
【００２０】
好ましくは、駆動輪の前方に位置すると共に路面よりも上方に突出している凸部を駆動輪が昇るとき、制御装置は、姿勢調整要素を自由形態に維持しつつ、制御装置または使用者からの指令に基づいて、車体の走行速度を加速させる指令を出力して車体の上部を後方に傾斜させる制御を実施する（請求項８）。駆動輪の前方に位置すると共に路面よりも上方に突出している凸部を前輪および／または駆動輪が昇るとき、前輪が凸部に当たることがある。この場合、姿勢調整要素を自由形態に維持しつつ、車体の走行速度を加速させれば、車体の上部を後方に傾斜させて前輪を路面から浮上させて浮上度を増加させることができ、ビークルを前輪浮上モードにできる。このため前輪と凸部との衝突が抑制または回避され、ひいてはビークルは凸部を走行できる。
【００２１】
好ましくは、駆動輪の前方に位置すると共に路面よりも凹んでいる溝を駆動輪が走行するとき、制御装置は、姿勢調整要素を自由形態に維持しつつ、制御装置または使用者からの指令に基づいて車体の走行速度を加速させて車体の上部を後方に傾斜させる制御を実施する（請求項９）。駆動輪の前方に位置すると共に路面よりも凹んでいる溝を駆動輪が走行するとき、前輪が溝に落ちることがある。この場合、姿勢調整要素を自由形態に維持しつつ、車体の走行速度を加速させれば、車体の上部を後方に傾斜させて前輪を路面から容易に浮上させて浮上度を増加させることができ、ビークルを前輪浮上モードにできる。このため、前輪が溝に落ちることが抑制または回避され、ひいてはビークルは溝を走行できる。
【００２２】
好ましくは、補助輪は後輪であり、駆動輪の前方には前輪が車体に取り付けられており、制御装置は、少なくとも駆動輪および後輪で走行する第１モードと、前輪を第１モードよりも路面から浮上させた状態で駆動輪および後輪を路面に着地しつつ走行する第２モードとを切り替え可能とすることができる（請求項１０）。
【００２３】
好ましくは、第１モードは、路面に対する車体の水平度を高めつつ走行する安定走行モードであり、第２モードは、前輪を第１モードよりも路面から浮上させつつ左右の駆動輪および後輪で走行する前輪浮上モードとすることができる（請求項１１）。すなわち、第１モードは、路面に対する車体の水平度を高めつつ走行するモードであり、例えば、駆動輪、前輪および後輪で走行する全輪モード、前輪を路面から微小量浮かせつつ駆動輪および後輪で走行するモードが例示される。これに対して第２モードは、前輪を第１モードよりも路面から浮上させつつ、駆動輪および後輪で走行する前輪浮上モードである。但し、前輪は、車幅方向の左右に複数設けられていても良いし、車幅方向の中央に単数設けられていても良い。後輪は、車幅方向の左右に複数設けられていても良いし、車幅方向の中央に単数設けられていても良い。
【００２４】
ここで、第１モードは、主として、安定走行、旋回性能の向上、斜面での安定発進、斜面道での安定走行を意図することができる。駆動輪、前輪および後輪がそれぞれ車体の左右にあれば、第１モードは６輪モードとなることが多い。要するに、第１モードは、前輪が路面に着地しているか、あるいは、前輪が路面に微小量浮いているモードであり、第２モード（前輪が路面に対して浮上している前輪浮上モード）よりも、前輪が路面に接近または接地しているモードである。上記した第２モードつまり前輪浮上モード（例えば前輪浮上モード）は、主として、第１モードでは走行できない凸部、溝の踏破、第１モードで発生する振動の低減、乗車姿勢のリクライニング効果を図り、乗り心地を改善させることを意図することができる。
【００２５】
好ましくは、パーソナルビークルの走行速度を検知する走行速度検知器、および／または、パーソナルビークルの移動方向の走行速度の速度目標値を設定する目標走行速度設定手段が設けられていることができる。走行速度検知器としては、駆動輪の回転を検知するセンサ、駆動輪を回転させるモータの回転を検知するセンサが例示される。センサはエンコーダが例示される。目標走行速度設定手段は、使用者または介助者等がビークルの移動方向の走行速度の速度目標値を設定するものであり、ジョイスティク、ボタンスイッチ等が例示される。好ましくは、操作部が第２モードに切り替えられること、前進方向の走行速度が設定速度以上であること、操作部による前進方向の速度目標値が一定値以上であることのうちの少なくとも一つの条件が満足されるとき、制御装置は、第１モードから前記第２モードに切り替える制御を行うことができる（請求項１２）。ビークルの走行速度が速ければ、前輪を浮上させて第２モードに切り替え易い。
【００２６】
好ましくは、第１モードでは、使用者の体重を含むパーソナルビークルの重心位置が駆動輪の着地点よりも前方に位置するように走行しており、制御装置は、第１モードから第２モードに切り替えるにあたり、使用者の体重を含むパーソナルビークルの重心位置が駆動輪の着地点よりも後方に位置するような駆動トルクを駆動輪に与える制御を行う（請求項１３）。これにより第１モードから第２モードに容易に切り替えることができる。
【００２７】
ここで、駆動輪に与える駆動トルクをＴとし、使用者の体重を含むパーソナルビークルの重心位置のピッチ方向の傾斜角度をθ１とするとき、制御装置は、第１モードから第２モードに切り替えるとき、車体のピッチ方向傾斜角度θ１が増加すると、駆動輪に与える駆動トルクＴを増加させる制御を行う（請求項１４）。これにより車体のピッチ方向傾斜角度θ１が増加したとしても、第１モードから第２モードに容易に切り替えることができる。
【００２８】
また、使用者の体重を含むビークルの重心位置のピッチ方向の傾斜角度（ピッチ軸に対する傾斜角度）をθ１とするとき、傾斜角度θ１を検知するセンサが設けられていることが好ましい。このセンサは加速度計およびレートジャイロが例示されるが、これに限定されるものではない。また、ビークルが走行する路面の傾斜角度をαとするとき、路面の傾斜角度αを検知するセンサが設けられていることが好ましい。このセンサは加速度計およびレートジャイロが例示されるが、これに限定されるものではない。
【００２９】
本発明に係るパーソナルビークルによれば、以下の例示される制御形態が実行されることが好ましい。ただしこれらの制御形態に限定されるものではない。
【００３０】
＊操作部が急激に操作されるとき等には、パーソナルビークルが急停止したり、急後退したりするおそれがある。この場合、パーソナルビークルの姿勢が損なわれるおそれがある。この点について好ましい形態によれば、制御装置は、操作部による入力信号（例えば操作部からの速度指令値）のうち、所定のカットオフ周波数よりも高い高周波成分をカットするローパスフィルタ手段を備えていることができる。この結果、操作部による入力信号（例えば操作部からの速度指令値）のうち、所定のカットオフ周波数よりも高い高周波成分（操作部が急激に操作されるときに相当）は、カットされる。従って、操作部が急激に操作されたとしても、パーソナルビークルが急停止したり、急後退したりするおそれが低減又は回避される。この場合、第１モードでも良いし、第２モード（前輪浮上モード）でも良い。また、上記カットオフ周波数については、操作部による入力信号が前進指令時、後退指令時に合わせて、独立して設定しても良い。
【００３１】
＊カットオフ周波数ｆは、路面の傾斜角度α、および／または、ピッチ方向への傾斜角度θ１に応じて求められることが好ましい。ここで、カットオフ周波数ｆについては、路面の傾斜角度αに応じて設定することができる。例えば、カットオフ周波数ｆについては、路面の傾斜角度αが大きくなればカットオフ周波数ｆを増加させる形態と、路面の傾斜角度αが大きくなればカットオフ周波数ｆを減少させる形態とに分けることが好ましい。前者の形態は、例えば、前輪を浮かせた状態において前方への過剰傾倒を抑える場合である。後者の形態は、例えば、前輪を浮かせた状態または全輪を着地させた状態において後方への転倒を抑える場合である。
【００３２】
＊駆動輪のスリップを検知する検知器が設けられていることが好ましい。検知器はスリップセンサとしても良いし、ソフトウェア的に検知しても良い。
【００３３】
以下、本発明を具体化した各実施例について説明する。
【実施例１】
【００３４】
本実施例のパーソナルビークル１は電動式の車いすに相当する。前方（矢印Ｆｘ方向）は、ビークル１に正規に着座している使用者の顔面が向いている方向を示し、ビークル１が進行する方向を示す。後方（矢印Ｒｘ方向）は、ビークル１に正規に着座している使用者の顔面が背向している方向を示し、ビークル１が後退する方向を示す。
【００３５】
側面視である図１（ａ）に示すように、ビークル１は、使用者が着座する着座部１０をもつ車体１１と、車体１１に左右に取り付けられた回転可能な左右の駆動輪１２（１２Ｒ，１２Ｌ）と、駆動輪１２を回転駆動させる駆動源としての駆動輪モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ）と、駆動輪モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ）の駆動を制御する操作部１４と、駆動輪１２の前方に位置して車体１１に取り付けられた回転可能な左右の前輪１５と、駆動輪１２の後方に向けて延びるように車体１１に取り付けられたサポート部材１６と、サポート部材１６の先端部１６ｅに取り付けられた回転可能な後輪１７と、サポート部材１６を路面９０に対する着地および浮上を許容するブレーキ装置１８とを備えている。サポート部材１６は、枢支軸部１６ｍを中心として側面視において上下方向（矢印Ｕ，Ｄ方向）に回動可能に枢支されている。
【００３６】
ブレーキ装置１８のオンは、前述したように、枢支軸部１６ｍ回りのサポート部材１６の回動を抑えるように拘束形態とすることを意味し、ブレーキ装置１８がブレーキ作用を果たす意味であり、ブレーキ装置１８に対する通電および非通電の有無を問わない。これに対して、ブレーキ装置１８のオフは、サポート部材１６を枢支軸部１６ｍ回りで自由に回動できるようにする自由形態とすることを意味し、ブレーキ装置１８がブレーキ作用を果たさない意味であり、ブレーキ装置１８に対する通電および非通電の有無を問わない。
【００３７】
駆動輪１２は右の駆動輪１２Ｒ，左の駆動輪１２Ｌを備えている。駆動輪モータ１３は右の駆動輪１２Ｒを回転駆動させる右の駆動輪モータ１３Ｒ，左の駆動輪１２Ｌを回転駆動させる左の駆動輪モータ１３Ｌを備えている。 ここで、右の駆動輪１２Ｒ，左の駆動輪１２Ｌを区別する必要があるときには、駆動輪１２Ｒ，駆動輪１２Ｌと称する。右の駆動輪１２Ｒ，左の駆動輪１２Ｌをまとめるときには、駆動輪１２と称することがある。着座部１０は、使用者の腰部を支える座部１０ａと、使用者の背中を支える背もたれ部１０ｃとを備える。
【００３８】
操作部１４は、着座部１０に着座している使用者が操作できるように、着座部１０付近に設けられている。駆動輪１２の回転中心は、ビークル１の前後方向において重心位置Ｇの直下またはその付近に配置されている。前輪１５は駆動輪１２の径よりも小さい径をもち、キャスターである。前輪１５は左右に設けられているが、場合によっては車幅方向の中央に設けた単数でも良い。後輪１７は駆動輪１２よりも小さな径をもち、キャスター駆動輪１２、または、車体１１の左右方向にも移動可能なオムニホィールが例示されるが、これに限定されない。なお、後輪１７は車幅方向の中央に配置されているが、車幅方向の左右に設けても良く、後輪１７の数は特に限定されない。
【００３９】
図１（ｂ）はビークル１が安定走行モード（第１モード）で走行している状態を示す。図１（ｄ）はビークル１が前輪浮上モード（第２モード）で走行している状態を示す。図１（ｂ）→図１（ｃ）→図１（ｄ）は、安定走行モードから前輪浮上モードに切り替える形態を示す。図１（ｄ）→図１（ｃ）→図１（ｂ）は、前輪浮上モードから安定走行モードに切り替える形態とを示す。駆動輪１２の着地点１２ｃは、駆動輪１２が路面９０に接触している部位を示す。
【００４０】
なお、サポート部材１６が路面９０から離れる方向（矢印Ｕ方向）に回動する最大回動角度を規制する規制ストッパ１１ｓが車体１１に設けられている。このため、車体１１の上部が後方に過剰に傾斜することは防止されており、車体１１の後方への転倒は確実に防止されている。また規制ストッパ１１ｓは、サポート部材１６に設けられていても良い。
【００４１】
ビークル１は、通常時には、図１（ｂ）に示すように、第１モードである安定走行モードで走行し、走行安定性を得る。安定走行モードは、駆動輪１２、前輪１５および後輪１７を路面９０に着地させることを目的として走行するモードである（場合によっては前輪１５は路面９０から微小量浮いても良い）。安定走行モードは、主として、安定走行、旋回性能の向上、斜面道での安定発進、斜面道での安定走行を意図することができる。
【００４２】
第２モードである前輪浮上モードは、図１（ｄ）に示すように、前輪１５を第１モードよりも路面９０から充分に浮かせた状態で、駆動輪１２および後輪１７を路面９０に着地させることを目的として走行するモードである。前輪浮上モードは、主として、安定走行モードでは走行できない凸部、溝の踏破、安定走行モードで発生する振動の低減、乗車姿勢のリクライニング効果を図り、乗り心地を改善させることを意図することができる。また安定走行モードによれば、重心位置Ｇは駆動輪１２の着地点１２ｃ付近または着地点１２ｃよりも前方に位置する。前輪浮上モードによれば、重心位置Ｇは駆動輪１２の着地点１２ｃよりも後方に位置する。ここで、重心位置Ｇは、使用者の体重を含むビークル１の全体（左右の駆動輪１２を除く）の重心位置を意味する。このように２つの走行モードを１台のビークル１で実現することができる。
【００４３】
図２は、制御系のブロック図を示す。図２に示すように、制御装置２は安定走行モードと前輪浮上モードとを切り替える制御を行う。図２に示すように、制御装置２は、デジタルＩＯ２０と、インターフェース機能をもつＡＤ変換器２１と、カウンタ２２と、単数または複数のＣＰＵ２３と、インターフェース機能をもつＤＡ変換器２４と、インターフェース機能をもつデジタルＩＯ２５とを備える。デジタルＩＯ２０およびＡＤ変換器２１は、操作部１４およびセンサ系からの信号が入力される。カウンタ２２は、左の駆動輪エンコーダ５５Ｌおよび右の駆動輪エンコーダ５５Ｒからの信号が入力される。左の駆動輪エンコーダ５５Ｌは、左の駆動輪１２Ｌに対する角速度センサ、回転数センサ、ビークル１の速度センサ（走行速度検知器）として機能することができる。右の駆動輪エンコーダ５５Ｒは、右の駆動輪１２Ｒに対する角速度センサ、回転数センサ、ビークル１の速度センサ（走行速度検知器）として機能することができる。
【００４４】
駆動輪駆動系は、右の駆動輪モータ１３Ｒ（第１駆動源）と、ＣＰＵ２３からの指令に基づき右の駆動輪モータ１３Ｒを駆動するための右の駆動輪モータドライバ１３１と、左の駆動輪モータ１３Ｌ（第２駆動源）と、ＣＰＵ２３からの指令に基づき左の駆動輪モータ１３Ｌを駆動するための左の駆動輪モータドライバ１３２とを備えている。右の駆動輪モータドライバ１３１により右の駆動輪モータ１３Ｒが制御され、右の駆動輪１２Ｒの回転駆動が制御される。左の駆動輪モータドライバ１３２により左の駆動輪モータ１３Ｌが制御され、左の駆動輪１２Ｌの回転駆動が制御される。
【００４５】
操作部１４は、着座部１０に着座している着座者が操作し易いように、車体１１のうち着座部１０付近に保持されていることが好ましいが、車体１１から分離するリモコン方式でも良い。操作部１４は、安定走行モードと前輪浮上モードとを使用者等が切り替えるためのモード切替スイッチ１４１と、ビークル１の速度を使用者が指令する速度指令操作部１４２（例えばジョイスティック、目標走行速度設定手段）とを備えている。なお、速度指令操作部１４２を前方に傾けると、前進指令が出力され、後方に傾けると、後退指令が出力され、そして、傾き角度に応じて速度目標が増加する方式が採用されている。但し、この方式に限定されるものではない。
【００４６】
センサ系は、車体１１に設けられたレートジャイロ５２と、車体１１に設けられた加速度計５３と、右の駆動輪１２Ｒの回転速度および／または回転角度を検知するために車体１１に設けられた右の駆動輪エンコーダ５５Ｒと、左の駆動輪１２Ｌの回転速度および／または回転角度を検知するために車体１１に設けられた左の駆動輪エンコーダ５５Ｌと、サポート部材１６の回動位置および／または傾斜角度を検知することにより車体１１に対するサポート部材１６の回動角度を検知するために車体１１に設けられた回動角度センサ５７（例えばポテンショメータ）とを備えている。各センサ、各エンコーダ５５Ｒ，５５Ｌの信号は、それぞれデジタルＩＯ２０、ＡＤ変換器２１、カウンタ２２を介して、制御装置２に入力される。
【００４７】
加速度計５３は、ビークル１の車体１１の前進後退方向における加速度、車体１１の左右方向における加速度、車体１１の上下方向における加速度をそれぞれ検知することができる。加速度計５３の出力値は、ビークル１がピッチ方向に傾斜しているとき、重力加速度の影響で、ビークル１の重心位置Ｇのピッチ方向の傾斜角度θ１（図３参照）に応じた加速度を検知することができる。このため加速度計５３は、前記した重心位置Ｇのピッチ方向の傾斜角度θ１（図３参照）を検知することができる。レートジャイロ５２は、重心位置Ｇのピッチ方向の角速度、ロール方向の角速度を検知することができる。
【００４８】
このような加速度計５３およびレートジャイロ５２は、図３において、水平線に対する路面９０の傾斜角度α、および／または、車体１１のピッチ方向の傾斜角度θ１を求めるセンサとして機能することができる。ピッチ方向とは、ビークル１の前進方向（矢印Ｆｘ，Ｒｘ方向）において、駆動輪１２の径方向の中心１２ｅに対する傾斜角度を意味する。なお、駆動輪１２の径方向の中心１２ｅは、ピッチ方向の運動の中心であるピッチ軸に相当する。
【００４９】
図２に示すように、サポート部材１６の回動姿勢を制御するブレーキ駆動系は、サポート部材１６を作動させるために車体１１に設けられたブレーキ装置１８と、制御装置２からの指令に基づきブレーキ装置１８を駆動させるブレーキ用駆動源１９とを備えている。制御装置２からの指令は、右の駆動輪モータドライバ１３１、左の駆動輪モータドライバ１３２、ブレーキ用駆動源１９に入力され、これらを制御する。
【００５０】
＊ビークル１の後方への転倒に関する力学モデル
図４は、ビークル１の後方への転倒に関する力学モデルを示す。サポート部材１６が矢印方向に自由に回動できる状態では、前進移動する車体１１の加速度accが大きいとき、あるいは、昇り斜面を登るとき、ビークル１の車体１１の上部が後方（矢印Ｒｘ方向）へ転倒するおそれがある。そこで、車体１１の上部が後方（矢印矢印Ｒｘ方向）へ転倒するおそれがあるとき、ブレーキ装置１８を自由形態から拘束形態に切り替える。これによりサポート部材１６がその回動位置に拘束されてロックされ、補助輪である後輪１７がその位置に拘束されてロックされる。このためビークル１が後方（矢印Ｒｘ方向）へ転倒するおそれが回避される。
【００５１】
＊路面９０の傾斜斜度αの検知（図５参照）
前述したように、車体１１のピッチ方向の回転を検知するために、前後進の加速度accを検知する加速度計５３と、ピッチ軸回りの角速度を検知するレートジャイロ５２との二種類のセンサが車体１１に取り付けられている。このような一方のセンサとしての加速度計５３は、車体１１が傾斜したときに変化する重力加速度を検知できる傾斜計として利用が可能であるが、前後進の加速度の影響を受けるため、それが誤差の要因となる。これに対して、他方のセンサとしてのレートジャイロ５２は、積分することでピッチ角度に関する情報が得られるが、積分によるドリフトの累積誤差が問題となる。
【００５２】
そこで、図５に示すフィルタ処理を用いることにより、車体１１の角度θ３（図４参照，基本的には、駆動輪１２、前輪１５および後輪１７が着地している状態における路面９０の傾斜角度αと等価）を精度良く求めることができる。
【００５３】
図２に示すように、ビークル１には、加速度計５３（ビークル１の前進および後退方向における加速度を検知する）と、レートジャイロ５２（ビークル１のピッチ方向の角速度を検知する）が搭載されている。図５において、accは、加速度計５３から求めたビークル１の加速度の出力値を示す。θaccは、駆動輪回転角度センサ（つまりロータリエンコーダ５５Ｒ，５５Ｌの出力値を計算機で時間に関する差分により求めた車体１１の加速度であり、前進後退方向におけるビークル１の加速度を示す。
【００５４】
そして図５に示すように、制御装置２は、一方のセンサとしての加速度計５３から求めたビークル１の加速度の出力accに基づいて、重力加速度ｇを考慮し、ｓｉｎ−１（acc／ｇ）の値（加速度計５３で求めたθHLに相当）を求める。更にその値をローパスフィルタ（カットオフ周波数ｆｃ）によるフィルタリングにより高周波域のノイズを除去した値θHL1を求める。また、制御装置２は、他方のセンサとしてのレートジャイロ５２の出力値である角速度θｇ（ドット）を時間積分した積分値（レートジャイロ５２で求めたθHLに相当）を求め、その積分値をハイパスフィルタ（カットオフ周波数ｆｃ）によりフィルタリングにより低周波域のノイズを除去した値θHL2を求める。制御装置２はθHL1およびθHL2を加算し、θHL（θHL＝θHL1＋θHL2＝θ３≒α）を求める。
【００５５】
上記したように加速度計５３の出力値に基づくθHL1については、ローパスフィルタによりフィルタリングしている。これに対して、レートジャイロ５２の出力値に基づくθHL2については、ハイパスフィルタによりフィルタリングしている。これは、高周波域で精度が充分ではない加速度計５３と、低周波域で精度が充分ではないレートジャイロ５２の時間に関する積分値とのそれぞれのセンサ特性を考慮しているためである。これにより低い周波数域〜高い周波数域においてθHLの検知精度を高めることができる。なお、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃはハイパスフィルタのカットオフ周波数と同値である。
【００５６】
ここで、駆動輪１２，前輪１５および後輪１７が路面９０に実質的に着地しているときには、加速度計５３およびレートジャイロ５２で求められた角度θHLは、実際の路面９０の傾斜角度αに相当する（α≒θHL）。このように２種類のセンサ、即ち、加速度計５３の出力値とレートジャイロ５２の出力値との双方を利用することにより、ビークル１が走行している実際の路面９０の傾斜角度α（α≒θHL）を、角度θHLとして求めることができる。
【００５７】
ここで図４（側面視）に示すように、車体１１の前進方向の加速度により発生する後方への転倒力をＦ２とする。重力をｍｇとして示す。転倒力Ｆ２と重力ｍｇとの合成ベクトルをＶとして示す。傾斜している路面９０に対して直角方向をなすと共に重心位置Ｇを通過する仮想線をＰ４とする。ここで、合成ベクトルＶと仮想線Ｐ４とのなす角度θｔ（図４参照）は、次の式（１）により求められる。
【００５８】
【数１】
2010115404.tif 000003
【００５９】
ここで、角度θｔ（図４参照）は、車体１１の上部が後方に転倒する可能性を示唆する転倒可能性度に相当する。そこで、制御装置２は、式（１）に基づいて角度θｔを求め、角度θｔが転倒判定用の閾値を超えたら、制御装置２は、車体１１が後方に転倒する可能性が高いと判定し、ブレーキ装置１８をオンにして拘束形態とし、バー１６の回動角度をその位置に拘束させてロックさせる。これにより車体１１が後方に転倒する可能性が抑止される。
【００６０】
＊駆動輪１２のスリップ値
車体１１の傾斜角度は前記した路面９０の傾斜角度検知法（側面視である図４参照）で検知することが可能である。すなわち、ビークル１には、図２に示すように、加速度計５３（ビークル１の前進および後退方向における加速度を検知する）と、レートジャイロ５２（ビークル１のピッチ方向の角速度を検知する）が搭載されている。accは、加速度計５３から求めたビークル１の加速度の出力値を示す。θaccは、駆動輪回転角度センサ（つまりロータリエンコーダ５５，５５Ｌの出力値を計算機で時間に関する差分により求めた加速度であり、前進後退方向におけるビークル１の加速度を示す。
【００６１】
下記の式（２）に基づいて駆動輪１２のスリップ値が求められる。
【００６２】
【数２】
2010115404.tif 000004
【００６３】
そして、スリップ値がスリップ検知のための閾値acc−ｓを超えた場合には、制御装置２は、駆動輪１２がスリップしていると判定することができる。ここで、式（２）によれば、加速度計５３からの加速度出力acc［m／sec２］と車体ピッチ方向の重力加速度成分（gsinθHL）とを加算し、更に、駆動輪回転角加速度から求めた車体１１の前後方向加速度θaccを減算することにより、スリップ値を求める。スリップ値がスリップ判定用の閾値よりも高くなると、駆動輪１２がスリップしていると判定される。
【００６４】
例えば、図６に示すように、昇り斜面において、後方への転倒を抑えるため、転動ブレーキ装置１８をオンにして拘束形態としたままビークル１が前進するとき、駆動輪１２と溝９８の溝底面９９とが離れ、駆動輪１２のスリップが発生することがある。この場合、制御装置２は、一時的にブレーキ装置１８をオフとさせる。すると、駆動輪１２は重力により下方に移動し、溝９８の溝底面９９に着地させ、スリップを解除させる。スリップが解除したら、後方への転倒を抑えるため、ブレーキ装置１８をオンとし拘束形態とすることができる。転倒のおそれがないときには、ブレーキ装置１８をオフとし自由形態とすることができる。
【００６５】
＊通常走行時
ビークル１が通常走行するとき、ブレーキ装置１８をオフとして自由形態とする。これにより車体１１に対するサポート部材１６の回動角度の変化を許容されるため、後輪１７を路面９０に着地させつつ、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍを中心として矢印Ｕ，Ｄ方向に回動することができる。このようにビークル１が通常走行するとき、後輪１７を路面９０に着地させつつ、枢支軸部１６ｍ回りにおいてサポート部材１６の回動角度を任意に変化させることができる。このようにビークル１が通常走行するとき、後輪１７および前輪１５を路面９０に着地させつつビークル１が走行するので、車体１１の走行安定性が確保される。
【００６６】
ビークル１が走行するとき、車体１１の加速度はエンコーダ５５Ｒ，５５Ｌにより検知される。ピッチ角度は加速度計５３とレートジャイロ５２により検知される。車体１１の加速度およびピッチ角度から、制御装置２は、上記した式（１）に基づいて、車体１１の転倒可能性度に相当する角度θｔを定量的に求める。車体１１の転倒可能性度に相当する角度θｔが転倒判定用の閾値を超えると、転倒のおそれがあるため、制御装置２はブレーキ装置１８をオンして拘束形態とし、サポート部材１６および後輪１７を拘束させ、車体１１に対するサポート部材１６の回動角度をその位置に拘束する。これによりビークル１が後方へ転倒しそうなときであっても、サポート部材１６の後輪１７により転倒が効果的に抑えられる。
【００６７】
＊昇り斜面を走行するときにおけるスリップ制御
図６に示すように、ビークル１が昇り斜面を走行するとき、転倒のおそれがあるときには、制御装置２がブレーキ装置１８をオンとして拘束形態とし、サポート部材１６および後輪１７を拘束させ、車体１１に対するサポート部材１６の回動を拘束させる。これにより後輪１７が路面９０に確実に着地するため、ビークル１が昇り斜面を走行するときであっても、車体１１の後方への転倒は抑えられる。しかし、このようにサポート部材１６の回動を拘束させている場合には、車体１１の後方への転倒は抑えられるものの、次のような不都合が発生する。すなわち、図６に示すように、おおきな凹状の溝９８が昇り斜面に形成されている場合には、サポート部材１６が拘束されて後輪１７の矢印Ｕ，Ｄ方向への変位が阻止されているため、前輪１５および後輪１７が路面９０に着地するものの、駆動輪１２の外周部が溝９８の溝底面９９よりも浮遊してスリップして駆動輪１２が空転することがある。この場合、図６に示すように、駆動輪１２の駆動力が路面９０に伝達されず、ビークル１は前進できない。
【００６８】
そこで、車体１１が昇り斜面を登っていること、且つ、駆動輪１２がスリップしていることを制御装置２が検知すると、制御装置２は、ブレーキ装置１８をオフとし、サポート部材１６を自由形態とし、車体１１に対するサポート部材１６および後輪１７の拘束を解除させる。これにより重力により駆動輪１２が下方に移動して溝９８の溝底面９９に着地するため、駆動輪１２のスリップが解消される。
【００６９】
この場合、上記した式（２）に基づいて、制御装置２はスリップ値を求め、スリップ値に基づいて駆動輪１２のスリップの有無を検知する。駆動輪１２のスリップを検知したら、制御装置２がブレーキ装置１８をオフとし、サポート部材１６および後輪１７を自由形態とし、車体１１に対するサポート部材１６の回動角度の変化を許容する。これにより重力により駆動輪１２が下方に移動し路面９０（溝９８の溝底面９９）に着地するため、駆動輪１２のスリップが解消される。駆動輪１２のスリップが解消されたら、制御装置２は、車体１１が転倒するおそれがあるときにおいて、ブレーキ装置１８をオンして拘束形態とし、サポート部材１６を拘束させ、車体１１に対するサポート部材１６の回動角度をその位置に拘束させることができる。車体１１が転倒するおそれがない場合には、ブレーキ装置１８をオフして自由形態とし、サポート部材１６の自由回動性を許容することができる。
【００７０】
＊凸部昇り時におけるブレーキ制御
図７の（１）に示すように、後輪１７、前輪１５および駆動輪１２が路面９０に着地した状態でビークル１が前進する安定走行モードしているとき、制御装置２はブレーキ装置１８をオフとして自由形態とし、サポート部材１６の回動を自由としている。この場合、後輪１７は路面９０に着地するように付勢されている。図７の（２）に示すように、ビークル１が前進して前輪１５が凸部９５の先端９５ｅにあたると、車速が著しく低下すると共にモータ電流が急激に増加することを制御装置２が検知する。これにより制御装置２は前方の凸部９５の先端９５ｅに前輪１５が衝突したことを検知する。この場合、ブレーキ装置１８はオフされてサポート部材１６は自由形態とされている。モータ１３の駆動力または着座部１０に着座している使用者の体重移動などにより、車体１１の上部が後方（矢印Ｒｘ方向）に適宜傾斜し、前輪１５の浮上度が増加するため、図７の（３）に示すように、前輪１５が凸部９５の上面９６に乗り上げることができる。
【００７１】
図７の（３）に示すように、前輪１５が凸部９５の上面９６に乗り上げると、モータ電流が急激に減少するため、制御装置２は、前輪１５が凸部９５の上面９６に乗り上げたことを検知することができる。
【００７２】
図７の（３）に示すように、駆動輪１２が凸部９５の先端９５ｅに衝突すると、走行抵抗が増加するため、モータ電流が再び増加する。これにより制御装置２は駆動輪１２が凸部９５に衝突したことを検知することができる。駆動輪１２が凸部９５の上面９６に乗り上げると、車体１１は水平となり、車体１１の傾きは抑制されるため、車体１１の後方への転倒は回避される。ここで、駆動輪１２が凸部９５の上面９６に乗り上げることは、車体１１が水平状態に近くなること、増加したモータ電流が再び減少することにより、制御装置２は検知する。このように図７の（４）（５）（６）に示すように、駆動輪１２が凸部９５の上面９６に乗り上げることが検知されると、転倒のおそれが低減されるため、制御装置２はブレーキ装置１８をオフとしてサポート部材１６は自由形態とされる。その後、制御装置２はブレーキ装置１８のオフを継続してサポート部材１６の自由形態を継続する。これにより後輪１７、前輪１５および駆動輪１２を路面９０に着地させた状態で、ビークル１は凸部９５の上面９６を走行できる。
【００７３】
但し、前輪１５が凸部９５の先端９５ｅに衝突するとき、凸部９５の高さＨ１が高いときには、前輪１５が凸部９５を乗り越えられないことがある。この場合、制御装置２は、車体１１の転倒判定用の閾値を緩和させる。緩和方向は、車体１１の上部の後方への傾きを増加させる方向である。このように転倒判定用の閾値が緩和されるため、車体１１の上部は更に後方に傾くことができる。このため転倒可能性は少し高くなるものの、前輪１５が路面９０から更に浮上するため、図７の（３）に示すように、前輪１５は凸部９５の上面９６に乗り上げることができる。このためビークル１は凸部９５を乗り越えられ易くなる。但し、閾値の緩和度には限界値が設定されており、その限界値を超える程には車体１１の上部を後方に過剰に傾斜させることが禁止されている。このため車体１１の転倒抑制に貢献できる。
【００７４】
なお凸部９５の乗り超えを優先させているため、転倒判定用の閾値を緩和させているものの、何らかの障害によりサポート部材１６が閾値を超えて回動しても、前述したように、サポート部材１６の最大回動角度を規制する規制ストッパ１１ｓが設けられているため、サポート部材１６が規制ストッパ１１ｓに当たると、サポート部材１６はそれ以上回動できず、車体１１の上部が後方に過剰に傾斜することは確実に防止されており、車体１１の後方への転倒は確実に防止されている。
【００７５】
更に、駆動輪１２が凸部９５の先端９５ｅに衝突するとき、凸部９５の高さＨ１が高いときには、駆動輪１２が凸部９５を乗り越えられないことがある。この場合においても、制御装置２は、車体１１の転倒に関する閾値を緩和させる。閾値の緩和方向は、車体１１の上部の後方への傾きを増加させる方向である。このように車体１１の上部の後方への傾きを増加させる方向に閾値が緩和されるため、車体１１の上部は更に後方に傾くことができる。このため駆動輪１２が凸部９５の上面９６に乗り上げることができる。このためビークル１は凸部９５を乗り越えられ易くなる。但し、この場合においても、閾値の緩和度には限界値が設定されており、その限界値を超える程には車体１１の上部を後方に過剰に傾斜させることが禁止されている。このため車体１１の転倒抑制に貢献できる。
【００７６】
＊凸部９５昇り時における前輪１５の持ち上げ制御
図８は、ビークル１が凸部９５を昇るときにおける前輪浮上モードを示す。図８に示すように、凸部９５が駆動輪１２の前方に位置すると共に路面９０よりも上方に突出している。この場合、制御装置２はブレーキ装置１８をオフしつつ、後輪１７、前輪１５および駆動輪１２が路面９０に着地しているようにビークル１が走行している。このように駆動輪１２が凸部９５が昇るとき、制御装置２は、ブレーキ装置１８をオフに維持してサポート部材１６を自由形態に維持する。そして、ビークル１に着座している使用者は、自らの意思により、車体１１の走行速度を加速させる指令をモータ１３Ｒ，１３Ｌに出力する。これにより車体１１の走行速度が増加するため、加速度により車体１１の上部を後方に傾斜させつつ、前輪１５を積極的に路面９０から浮上させる前輪浮上モード（図８の（２）参照）とさせる。このため前輪１５が凸部９５に衝突することなく、駆動輪１２は凸部９５を走行することができる。この場合、前輪１５を路面９０から浮上させる前輪浮上モードとするため、車体１１の上部が後方に傾斜するが、前述したようにサポート部材１６の最大回動角度を規制する回動ストッパ１１ｓが設けられているため、車体１１の後方への傾斜が過剰になることが抑制される。
【００７７】
＊凹状の溝９８走行時におけるブレーキ制御
図９は、凹状の溝９８の走行時におけるブレーキ制御を示す。溝９８が駆動輪１２の前方に位置すると共に路面９０よりも下方に凹んでいる。制御装置２はブレーキ装置１８をオフしつつ、後輪１７、前輪１５および駆動輪１２が路面９０に着地しているようにビークル１が走行している。前進する前輪１５が溝９８に嵌りそうなとき、制御装置２は、ブレーキ装置１８をオフに維持してサポート部材１６を自由形態に維持する。そして、ビークル１に着座している使用者は、自らの意思により、車体１１の走行速度を加速させる指令をモータ１３Ｒ，１３Ｌに出力する。これにより図９の（２）に示すように、車体１１の上部を後方に傾斜させつつ、前輪１５を積極的に路面９０から浮上させる前輪浮上モードとさせる。このため前輪１５が溝９８に嵌ることなく、ビークル１は溝９８を走行することができる。溝９８の走行を終了したら、ビークル１に着座している使用者は、車体１１の走行速度を減速させる指令をモータ１３Ｒ，１３Ｌに出力する。これにより車体１１の上部の後方への傾斜が戻り、前輪１５を路面９０に着地させることができる。そして、後輪１７、前輪１５および駆動輪１２が路面９０に着地している安定走行モードでビークル１は走行できる。このため前輪１５が溝９８に嵌ることなく、ビークル１は溝９８を走行することができる。このようにビークル１に着座している使用者の意思により、安定走行モードおよび前輪浮上モードを切り替えることができる。なお、後輪１７が溝９８に落ちたとしても、ビークル１の走行により後輪１７は溝９８から脱出できる。なお、本実施例においても、安定走行モードによれば、重心位置Ｇは駆動輪１２の着地点１２ｃ付近または着地点１２ｃよりも前方に位置することができる。前輪浮上モードによれば、重心位置Ｇは駆動輪１２の着地点１２ｃよりも後方に位置することができる。
【００７８】
（実施例２）
図１０〜図１２は実施例２を示す。本実施例はビークル１としての電動式の車いす１Ｂに適用している。本実施例は実施例１と同様の構成および作用効果を有する。実施例１に共通する部位には共通の符号を付する。図１０に示すように、ビークル１としての車いす１Ｂは、使用者が着座する着座部１０およびバッテリ１１ｗをもつ車体１１と、車体１１に左右に取り付けられた回転可能な左右の駆動輪１２と、駆動輪１２を回転駆動させる駆動源としての駆動輪モータ１３と、駆動輪モータ１３の駆動を制御する操作部１４と、駆動輪１２の前方に位置して車体１１に取り付けられた回転可能な左右の前輪１５と、車体１１に取り付けられたサポート部材１６としてのサポート部材１６と、サポート部材１６の先端部１６ｅに保持部１６ｈを介して取り付けられた回転可能な後輪１７とを備えている。
【００７９】
サポート部材１６の基端部１６ｆは枢支軸部１６ｍに接続されており、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍを中心として上下方向（矢印Ｕ，Ｄ方向）に回動可能とされている。更にブレーキ装置１８が姿勢調整要素として設けられている。ブレーキ装置１８は自由形態と拘束形態とに切り替え可能である。ブレーキ装置１８が自由形態であるとき、車体１１に対するサポート部材１６の矢印Ｕ方向，矢印Ｄ方向への回動角度の変化を許容する。ブレーキ装置１８が拘束形態であるとき、車体１１に対するサポート部材１６の回動角度（枢支軸部１６ｍ回りの回動角度）の変化を拘束してロックする。
【００８０】
図１０，図１１に示すように、サポート部材１６の長さ方向の中間部１６ｒと車体１１のうち着座部１０付近の部位１１ｙとの間には、付勢要素２００が装備されている。付勢要素２００は、サポート部材１６を路面９０に向けて付勢し、ひいては、補助輪である後輪１７を路面９０に着地させる方向（矢印Ｄ方向）に付勢するものであり、気体バネを形成する気体を封入した気体ダンパーで形成されている。
【００８１】
図１１は分解図を示す。図１１に示すように、車体１１は、第１フレーム１１ｆを有する。第１フレーム１１ｆには、軸孔１１２をもつ取付ブラケット１１１が設けられている。サポート部材１６の長さ方向の端部には、軸芯ＰＡをもつ枢支軸部１６ｍが水平軸状で設けられている。そしてサポート部材１６の枢支軸部１６ｍに第１フレーム１１ｆの取付ブラケット１１１の軸孔１１２を嵌合すると共に、取付ブラケット１１１の複数の取付孔１１５にブレーキ装置１８を螺子止めすることにより、ブレーキ装置１８を車体１１およびサポート部材１６に取り付けている。ここで、ブレーキ装置１８がオン作動されると、サポート部材１６の回動を拘束させてロックさせる。ブレーキ装置１８がオフ作動されると、サポート部材１６は任意に回動できる。
【００８２】
更に、補助輪である後輪１７を路面９０に着地させる方向に付勢する付勢要素２００が設けられている。付勢要素２００は、基体２０１と、基体２０１に対して伸縮可能な作動ロッド２０２とを有する。作動ロッド２０２の先端部は取付具２０３を介してサポート部材１６の長さ方向の中間部１６ｒに揺動可能に枢支されている。更に、サポート部材１６の枢支軸部１６ｍの軸芯ＰＡ回りの回動角度を検知する回動角度センサ５７が枢支軸部１６ｍ付近に第２取付ブラケット１１１ｓを介して設けられている。
【００８３】
図１２に示すように、付勢要素２００は、気体等の流体が封入された流体封入室２０４を形成する筒形状をなす基体２０１と、基体２０１の流体封入室２０４を第１室２０５と第２室２０７とに仕切ると共にシール２０８ａをもつ仕切部材としてのピストン２０８と、第１室２０５および第２室２０７を連通させるようにピストン２０８に形成された絞り孔２０９と、ピストン２０８を作動させるようにピストン２０８に連設された作動部としての作動ロッド２０２とを備えている。第１室２０５の流体圧は、ピストン２０８および作動ロッド２０２を路面９０に向けて付勢する方向（矢印Ｄ方向）に付勢するため、後輪１７は路面９０にスプリング的に着地できる。第１室２０５の流体は、絞り孔２０９を介して第２室２０７に移動可能となる。このように付勢要素２００は、後輪１７が路面９０に着地するように作動ロッド２０２を矢印Ｄ方向に着地させるものである。
【００８４】
後輪１７から作動ロッド２０２に荷重（矢印Ｕ方向）が作用すると、作動ロッド２０２がこれの長さ方向（矢印Ｕ方向）に沿って移動し、第１室２０５の容積が小さくなると共に第１室２０５の流体圧が増加するため、後輪１７の着地に対してクッション作用を果たす。このように第１室２０５の容積が小さくなり、第１室２０５の流体圧が増加すると、第２室２０７の容積が大きくなると共に第２室２０７の流体圧が減少し、第１室２０５および第２室２０７の差圧に基づいて、増圧した第１室２０５の流体が減圧した第２室２０７に向けて絞り孔２０９を介して少量ずつ移動する。この場合、流体が絞り孔２０９を少量ずつ通過するときの絞り抵抗により、ピストン２０８の移動速度は規制されると共に、第１室２０５の流体及び第２室２０７の流体により流体クッション性がサポート部材１６に得られる。この場合、補助輪である後輪１７は、路面９０に着地するように付勢されている。このように付勢要素２００によれば、第１室２０５および第２室２０７の双方に流体が封入されているため、流体バネを実現できる。流体が空気等の気体であれば、気体クッションバネが実現できる。流体がオイルの液体であれば、液体クッションバネが実現できる。
【００８５】
（実施例３）
図１３は実施例３を示す。本実施例は前記した実施例とは基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏するため、図１〜図１１を準用できる。本実施例は、調整機構としてのブレーキ装置１８が付勢要素２００Ｂに装備されている点が異なる。図１３は、本実施例に係る付勢要素２００Ｂの内部構造の一例を示す。図１３に示すように、付勢要素２００Ｂは、気体等の度の流体が封入された流体封入室２０４を形成する基体２０１と、基体２０１の流体封入室２０４を第１室２０５と第２室２０７とに仕切ると共にシール２０８ａをもつ仕切部材としてのピストン２０８と、第１室２０５および第２室２０７を連通させるようにピストン２０８に形成された絞り孔２０９と、絞り孔２０９の絞り度合を調整する開閉部としてのバルブ２１０と、アクチュエータバネ２１２と、ソレノイドで形成されたブレーキ装置１８Ｂとを備えている。バルブ２１０は、絞り孔２０９を開閉するバルブ本体２１０ａと、バルブ本体２１０ａに連設された軸部２１０ｃとを有する。アクチュエータバネ２１２は、絞り孔２０９からバルブ本体２１０ａが離間して絞り孔２０９が常に開放するように、軸部２１０ｃを矢印Ｄ４方向に付勢している。
【００８６】
ブレーキ装置１８Ｂを構成するソレノイドがオンされて拘束形態とされると、軸部２１０ｃがこれの長さ方向（図１３に示す矢印Ｄ５方向）に移動し、バルブ２１０が絞り孔２０９を閉鎖する。この場合、流体が第１室２０５と第２室２０７との間を移動することが防止され、ピストン２０８および作動ロッド２０２その現在位置に拘束されてロックされる。これがブレーキ装置１８Ｂの拘束形態である。
【００８７】
これに対して、ブレーキ装置１８Ｂのソレノイドがオフの状態であれば、アクチュエータバネ２１２の付勢力により軸部２１０ｃがこれの長さ方向（図１３に示す矢印Ｄ４方向）に移動し、バルブ本体２１０ａが絞り孔２０９を開放し、ロックが解除される。これがブレーキ装置１８Ｂの自由形態である。
【００８８】
このようにブレーキ装置１８Ｂが自由形態であるときには、第１室２０５および第２室２０７の流体は絞り孔２０９を介して流動可能となる。このため、後輪１７から作動ロッド２０２に荷重（図１３に示す矢印ＦＨ方向）が作用すると、作動ロッド２０２がこれの長さ方向（矢印Ｄ４方向）に沿って移動し、第１室２０５の容積が小さくなると共に第１室２０５の流体圧が増加し、第２室２０７の容積が大きくなると共に第２室２０７の流体圧が減少し、第１室２０５および第２室２０７の差圧に基づいて、増圧した第１室２０５の流体が減圧した第２室２０７に向けて絞り孔２０９を介して少量ずつ移動する。この場合、流体が絞り孔２０９を少量ずつ通過するときの絞り抵抗により、ピストン２０８の移動速度は規制されると共に、第１室２０５の流体及び第２室２０７の流体により流体クッション性がサポート部材１６に与えられる。このように第１室２０５および第２室２０７の双方に流体が封入されているため、流体バネを実現できる。流体が空気等の気体であれば、気体クッションバネが実現できる。流体がオイルの液体であれば、液体クッションバネが実現できる。
【００８９】
（実施例４）
図１４は実施例４を示す。本実施例は電動式の車いす１Ｃに適用している。本実施例は実施例１と同様の構成および作用効果を有する。実施例１に共通する部位には共通の符号を付する。図１４に示すように、車いす１Ｃは、フットレスト１１１，アームレスト１１２およびハンドル１１３をもつ車体１１に取り付けられたサポート部材１６と、サポート部材１６の先端部１６ｅに保持部１６ｈを介して取り付けられた回転可能な後輪１７と、サポート部材１６を路面９０に対して付勢させることにより、後輪１７を路面９０に対して着地させる捻りコイルバネ１８８（付勢要素）とを備えている。捻りコイルバネ１８８は、サポート部材１６の基端部１６ｆを付勢させ、ひいてはサポート部材１６に装備されている後輪１７を路面９０に向けて下方（矢印Ｄ方向，着地方向）に付勢する付勢部材として機能しており、後輪１７の路面９０に対する着地性を高めている。
【００９０】
本実施例においても、前輪１５が路面９０よりも浮上して前輪浮上モードになるときには、重心位置Ｇが駆動輪１２の着地点１２ｃよりも後方となるため、車体１１が後方に傾斜する。この場合、サポート部材１６は、車体１１のフレーム１１ｘに取り付けられた規制ストッパ１１ｓに当たると、車体１１の上部が後方（矢印Ｒｘ方向）に傾くことが規制される。従って、車体１１の上部が後方（矢印Ｒｘ方向）に傾かないように、サポート部材１６はロックされ、サポート部材１６の回動は拘束される。故に、サポート部材１６がそれ以上、矢印Ｕ方向に上昇回動することは抑えられる。このように捻りコイルバネ１８８は、サポート部材１６を路面９０に向けて作動させて後輪１７を路面９０に対して着地させる機能を備えている。なお、捻りコイルバネ１８８に限らず、コイルバネ、板バネ、皿バネなどの付勢部材でも良い。
【００９１】
（実施例５）
本実施例は実施例１と同様の構成および作用効果を有する。本実施例は実施例１と同様の構成および作用効果を有するため、図１を準用する。以下、本実施例に係る制御装置２が実行する各制御項目について説明する。
【００９２】
＊安定走行モードの走行から前輪浮上モードの走行へ切替える制御
安定走行モードでは、図１に示すように、ビークル１は、駆動輪１２、前輪１５および後輪１７の全輪を路面９０に着地しつつ走行しており、走行安定性が高い。これに対して、前輪浮上モードでは、ビークル１は、前輪１５を路面９０から浮かせた状態で、駆動輪１２および後輪１７を路面９０に着地しつつ走行する。前輪浮上モードでは、安定走行モードよりも前輪１５が路面９０から浮上しているため、走行中のビークル１の前方に凸部が存在していたとしても、ビークル１は凸部９５を乗り越え易い。
【００９３】
さて、本実施例によれば、次に示す（ｉ）（ｉｉ）の双方の条件が満足される場合において、操作者（一般的には着座している使用者）等によりモード切替スイッチ１４１を一定時間連続的にまたは断続的に操作されると、制御装置２は、モードを安定走行モードから前輪浮上モードへ自動的に切替える。モード切替スイッチ１４１の一定時間の操作を条件としたのは、モード切替スイッチ１４１の押し間違い、速度指令操作部１４２（例えばジョイスティック）の誤操作などによる意図に反して予期しない前輪浮上モードへの移行が生じないようにするためである。ビークル１の前進走行速度が速ければ、使用者の体重を含めたビークル１の全体（左右の駆動輪１２を除く）の重心位置Ｇが駆動輪１２の着地点１２ｃよりも後方に移動し易くなり、前輪１５が路面９０から浮上し易くなり、安定走行モードから前輪浮上モードとなり易い。
（ｉ）前進走行速度Ｖが設定速度以上であること
（ｉｉ）速度指令操作部１４２（例えばジョイスティック）による前進速度の目標値Ｖtargetが一定値以上であること
逆に、前輪浮上モードから安定走行モードへは、モード切替スイッチとして機能するモード切替スイッチ１４１が一定時間、連続的または断続的に操作された場合には、制御装置２は、ビークル１の移動速度に依存することなく、前輪浮上モードから、走行安定性が高い安定走行モードへ直ちに移行させる。この場合、実際の前進走行速度、前進速度の目標値に依存しない。
【００９４】
ところで、図１の（ａ）に示すように、安定走行モードで走行しているとき、安定走行モードから前輪浮上モードへ移行させるためには、使用者の体重を含めたビークル１の全体（左右の駆動輪１２を除く）の重心位置Ｇが駆動輪１２の着地点１２ｃよりも後方に来るような駆動トルクを与えることが好ましい。同時に、車体１１の後方への傾倒を確保すべく、後輪１７を路面９０に着地させつつ、サポート部材１６の回動の自由性を高める指令、即ちブレーキ装置１８を自由形態とする指令を出力する。その結果、ビークル１全体が前方に進みながら後方に傾倒し（一般的には、後輪１７を路面９０に着地させつつ）、前輪浮上モードに移行する。
【００９５】
このように安定走行モードから前輪浮上モードに移行する場合、左右の駆動輪１２で発生する駆動トルクＴは、次の式（３）で計算されるトルク以上とする。
【００９６】
【数３】
2010115404.tif 000005
【００９７】
図１５は、式（３）で用いられるパラメータを示す。図１５および式（３）において、Ｇは、使用者の体重を含むビークル１（駆動輪１２を除く）の重心位置を示す。図３に示すように、Ｐ１は、駆動輪１２の中心１２ｅ（ピッチ運動の中心であるピッチ軸）を通る鉛直線を示す。θ１は、使用者の体重を含むビークル１の重心位置Ｇが駆動輪１２の中心１２ｅ（ピッチ軸に相当）に対してピッチ方向（前方，プラス側）へ傾斜しているピッチ方向傾斜角度（駆動輪１２の中心１２ｅを通る鉛直線Ｐ１に対するピッチ方向傾斜角度）を示す。θ３（図４参照）は、ビークル本体１１が駆動輪１２の中心１２ｅ（ピッチ軸に相当）に対してピッチ方向（後方，マイナス側）へ傾斜している傾斜角度である。
【００９８】
図１５において、Ｐ２は、ビークル１の重心位置Ｇと駆動輪１２の中心１２ｅとを通る仮想線を示す。Ｍ１は、使用者（人間）の体重を含むビークル１（駆動輪１２を除く）の質量を示す。Ｊ１は、使用者（人間）の体重を含むビークル１（駆動輪１２を除く）の重心位置Ｇ回りの慣性モーメントを示す。Ｍ２は、左右の駆動輪１２の質量の合計を示す。Ｊ２は、重心位置Ｇ回りの駆動輪１２の慣性モーメントを示す。Ｌは、重心位置Ｇと駆動輪１２の中心１２ｅとの距離（仮想線Ｐ２と平行な距離）を示す。Ｒは、駆動輪１２の半径を示す。Ｔは左右の駆動輪１２Ｒ，１２Ｌの合計の駆動トルクを示す。ｇは重力加速度を示す。αは、水平線に対する実際の路面９０の傾斜角度を示す。αは、凸部の踏破時における凸部の傾斜も含む。なお、路面９０の傾斜角度αが正値で大きくなることは、路面９０が昇り斜面となることを意味する。
【００９９】
ピッチ方向傾斜角度θ１（鉛直線Ｐ１に対してプラス側）は、車体１１に設けられた加速度計５３の出力値およびレートジャイロ５２の出力値の積分値に基づいて求められる。具体的には、ピッチ方向傾斜角度θ１はθHLと同じものであり、θHLの場合と同様に、図５に示すように、制御装置２は、レートジャイロ５２の出力値である角速度θｇ（ドット）を時間積分した積分値（レートジャイロ５２で求めたθHLに相当）を求め、その積分値をハイパスフィルタ（カットオフ周波数ｆｃ）によるフィルタリングにより低周波域のノイズを除去した値θHL2を求める。制御装置２はθHL1およびθHL2を加算し、θHL（θHL＝θHL1＋θHL2）＝θ１を求める。
【０１００】
ここで、ビークル１の重心位置Ｇとは、使用者が着座部１０に着座しているとき、使用者の体重を含めたビークル１の全体（但し、左右の駆動輪１２を除く）の重心をいう。使用者が着座部１０に着座しているとき、ビークル１の全体の重心位置Ｇは、前後方向において、左右の駆動輪１２の着地点１２ｃ近傍にある。ここで、θ１，αはそれぞれ大きな角度ではない。このため、便宜上、ｓｉｎθ１≒θ１、ｃｏｓ（θ１＋α）≒（１−（θ１＋α））≒１と取り扱うことができるため、式（３）に対して、次の式（４）のように線形近似を行うことが可能である。
【０１０１】
【数４】
2010115404.tif 000006
【０１０２】
ここで、制御装置２が安定走行モードから前輪浮上モードへ移行させるにあたり、式（４）において、Ｍ１，Ｍ２，Ｒ，Ｊ１、Ｊ２、Ｌ，ｇはほぼ固定値であると推定できる。このため、式（４）によれば、ビークル１の全体の重心位置Ｇの傾斜角度θ１および路面９０の傾斜角度αが増加するにつれて、左右の駆動輪１２に発生する駆動トルクＴを増加させる必要がある。このように駆動トルクＴを増加させれば、使用者の体重を含めたビークル１の全体（左右の駆動輪１２を除く）の重心位置Ｇが駆動輪１２の着地点１２ｃよりも前方（鉛直線Ｐ１よりも前方）から、後方（鉛直線Ｐ１よりも後方）に容易に移動することができ、ビークル１を走行させつつ、前輪１５を路面９０から浮上させることができる。
【０１０３】
ここで、傾斜角度θHLは、ビークル１のピッチ軸（具体的には、駆動輪１２２の中心１２ｅ）回りに取り付けられたレートジャイロ５２の出力値と、前後進方向の加速度計５３の出力値とから、前述の図５に示す手法により演算で求めて算出する。従って、レートジャイロ５２および加速度計５３は、路面９０の傾斜角度αを検知する路面９０の傾斜角度センサ、および／または、ビークル１の重心位置Ｇのピッチ方向へのピッチ方向傾斜角度θ１を検知するピッチ方向傾斜角度検知センサとして機能することができる。
【０１０４】
ここで、上記した式（４）を考慮し、実用的には、下記の式(５)のようなトルクを左右の駆動輪１２Ｒ，１２Ｌで発生させれば、安定走行モードから前輪浮上モードへの確実なモード移行を実現することができる。従って安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えるに当たり、制御装置２は駆動トルクＴを演算またはマップから求める。駆動トルクＴは、安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えるための駆動トルクである。駆動トルクＴ以上のトルクが駆動輪１２Ｒ，１２Ｌに与えられると、ビークル１は安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えられる。
【０１０５】
【数５】
2010115404.tif 000007
【０１０６】
上記した式(５)において、Ｔｃは、摩擦等の補償トルクを示す。Ｋｐは、ピッチ方向傾斜角度θ１に関するフィードバックゲインを示す。θｔは、ビークル１の重心位置Ｇのピッチ方向の目標角度を示し、ビークル１に応じて予め設定されている固定値である。
【０１０７】
ここで上記した式(５)において、Ｍ１，Ｍ２，Ｊ１，Ｊ２，Ｌ，Ｒは固定値またはほぼ固定値と推定できる。このため上記した式(５)によれば、左右の駆動輪１２に与えられる駆動トルクＴは、路面９０の傾斜角度αおよびピッチ方向傾斜角度θ１に基づいて求められる。従って、駆動トルクＴは、ピッチ方向傾斜角度θ１が大きくなるほど増加し、路面９０の傾斜角度αが増加するほど増加する。従って、安定走行モードから前輪浮上モードへ切り替えるにあたり、制御装置２は、ピッチ方向傾斜角度θ１および路面９０の傾斜角度αを求め、式(５)に基づいて駆動トルクＴを設定し、制御装置２は、駆動輪１２に与えられる駆動トルクがＴとなるようフィードバック制御する。これにより前輪浮上モードで安定的に走行できる。
【０１０８】
上記した式（３）〜式(５)によれば、ピッチ方向傾斜角度θ１が増加するにつれて、路面９０の傾斜角度αが増加して路面９０が登り勾配が急になるにつれて、左右の駆動輪１２に発生する駆動トルクＴを増加させる必要がある。ここで、式（３）〜式(５)における駆動トルクＴは、左右の駆動輪１２の総和である。よってビークル１が安定走行モードから前輪浮上モードに切り替わるとき、左の駆動輪１２の駆動トルクはＴ／２であり、右の駆動輪１２の駆動トルクはＴ／２である。
【０１０９】
なお、式（３Ｘ）は路面９０の傾斜角度αが０のとき、上記した式（３）に相当する。式（５Ｘ）は路面９０の傾斜角度αが０のとき、上記した式（５）に相当する。上記したような式によれば、路面９０の傾斜角度αが０のときには、ピッチ方向傾斜角度θ１が増加するにつれて、制御装置２は、左右の駆動輪１２に発生する駆動トルクＴを増加させる必要がある。なお、式(５Ｘ)において、前述同様に、Ｔｃは、摩擦等の補償トルクを示す。Ｋｐは、ピッチ方向傾斜角度θ１に関するフィードバックゲインを示す。
【０１１０】
＊ところで、万が一、ビークル１が安定走行モードで走行しているとき、安定走行モードから予期せぬ前輪浮上モードへの移行が発生したりすることがある。また、安定走行モードから前輪浮上モードへの移行中に危険な状態に陥ったりする場合には、操作部１４（ジョイスティック等）による人間の意図的な動作（反対方向への目標速度指令など）により、その場で、制御装置２は、左右の駆動輪１２の駆動を止める指令を出力すると共に、サポート部材１６を拘束状態に切り替えて後輪１７の着地性を高める指令を出力することにより、モードを安定走行モードに戻す。これによりビークル１は前輪浮上モードから安定走行モードに安定的に戻ることができる。
【０１１１】
なお、安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えるにあたり、上記した（ｉ）および（ｉｉ）の条件を満足させることにしているが、場合によっては、（ｉ）および（ｉｉ）のうちのいずれか一方のみとしても良い。
【０１１２】
＊前輪浮上モード及び安定走行モードのそれぞれにおける安定走行のためのトルク制御
前輪浮上モード及び安定走行モードにおいてビークル１を安定走行させるためには、右の駆動輪１２Ｒの駆動トルクがＴＲに維持されるように、且つ、左の駆動輪１２Ｌの駆動トルクがＴＬに維持されるように、駆動輪１２Ｒ，１２Ｌについてそれぞれ独立にフィードバック制御を行う。これにより左右の駆動輪１２Ｒ，１２Ｌに対して独立に回転数の制御を行う。ここで、式（６）に示されるＴＲは、安定走行のための右の駆動輪１２Ｒの駆動トルクを示す。式（７）に示されるＴＬは、安定走行のための左の駆動輪１２Ｌの駆動トルクを示す。
【０１１３】
【数６】
2010115404.tif 000008
【０１１４】
【数７】
2010115404.tif 000009
【０１１５】
ここで、式（６）（７）において、θRは右の駆動輪１２Ｒの回転角度を示す。θＬは左の駆動輪１２Ｌの回転角度を示す。回転角度θR，θＬの微分は角速度θ（ドット）R，θ（ドット）Ｌとなる。θ（ドット）R−refは、右の駆動輪１２Ｒの角速度の目標値を示し、操作部１４の速度指令操作部１４２（ジョイスティック等）を介して使用者により随時変更される。また、θ（ドット）L−refは、左の駆動輪１２Ｌの角速度の目標値を示し、操作部１４の速度指令操作部１４２（ジョイスティック等）を介して使用者により随時変更される。式（６）（７）において、θR等に付されているドットは時間による微分値を意味する。なお、θRは、右の駆動輪エンコーダ５５Ｒにより求められる。θLは、左の駆動輪エンコーダ５５Ｌにより求められる。θＲドットとθＬドットは計算機上での時間による差分により求められる。なお、θＲドットとθＬドットは、エンコーダではなくタコジェネレータ等の角速度センサにより求めても良い。
【０１１６】
上記した式（６）によれば、右の駆動輪１２Ｒの駆動トルクＴＲは、右の駆動輪１２Ｒについて、角速度θR（ドット）と角速度目標値θR（ドット−refとの差に基づいて、または、回転角度θRと角速度目標値の積分値（時間積分）との差に基づいて求められる。また、上記した式（７）によれば、左の駆動輪１２Ｌの駆動トルクＴＬは、左の駆動輪１２について、角速度θL（ドット）と角速度目標値θ（ドット）L−refとの差に基づいて、または、回転角度θLと角速度目標値の積分値（時間積分）との差に基づいて求められる。なお、時間積分の基準となる時間は、予め任意に設定された単位時間、速度指令操作部１４２（ジョイスティック等）の操作時間に基づく。
【０１１７】
なお、上記した式（６）（７）において、右の駆動輪１２Ｒの角速度フィードバックゲインＫＶＲ、左の駆動輪１２Ｌの角速度フィードバックゲインＫＶＬ、右の駆動輪１２Ｒの角度フィードバックゲインＫＰＲ、左の駆動輪１２Ｌの角度フィードバックゲインＫＰＬはそれぞれ、実験的に適宜求められ、任意値とする。上記したように式（６）（７）によれば、右の駆動輪１２Ｒの駆動トルクＴＲは、右の駆動輪１２の回転角度θRに基づいて求められる。左の駆動輪１２Ｌの駆動トルクＴＬは、左の駆動輪１２の回転角度θLに基づいて求められる。
【０１１８】
＊ところで、ビークル１が前輪浮上モードで走行しているとき、図１の（ｄ）のように、使用者の重心位置Ｇが駆動輪１２の着地点１２ｃに近い位置にある。このため、ビークル１の急停止や急後退などのときには、あるいは、使用者の重心移動などにより、車体１１が前方に傾いたり、サポート部材１６に取り付けられている後輪１７が浮上したりするおそれがある。さらに、ビークル１が安定走行モードで走行しているときにおいても、サポート部材１６が短く、かつ、登り傾斜面で急発進する場合などには、ビークル１の姿勢安定性が損なわれ、ビークル１が後方へ過剰傾倒するおそれがある。
【０１１９】
上記した事情を考慮すると、ビークル１が前輪浮上モードで走行しているとき等、通常の操作部１４（例えばジョイスティック）の急激な操作による急停止や急後退を抑えることが好ましい。このため制御装置２は、操作部１４の速度指令操作部１４２（例えばジョイスティック）の操作による入力信号（速度指令値）に対して、ソフトウェア上で、ローパスフィルタ（フィルタ部）をかける。これにより、カットオフ周波数ｆよりも低い周波数域の入力信号のみを入力させ、操作部１４の速度指令操作部１４２の急激な操作によりビークル１が急停止したり、急後退したり、ビークル１の姿勢が過剰に傾倒することを抑制する。
【０１２０】
換言すると、制御装置２は、操作部１４の速度指令操作部１４２による入力信号（速度指令信号）のうち所定のカットオフ周波数ｆよりも高い高周波成分をカットし、操作部１４の速度指令操作部１４２による入力信号のうち所定のカットオフ周波数ｆよりも低い低周波成分を選択する。つまり、制御装置２は、速度指令操作部１４２の入力信号（速度指令信号，右の駆動輪１２Ｒに対する角速度目標値θR（ドット）ーref，左の駆動輪１２Ｌに対する角速度目標値θL（ドット）ーref）をローパスフィルタによりフィルタリングする。これにより右の駆動輪１２Ｒの速度目標値（角速度目標値θR（ドット）−ref−LP）と、左の駆動輪１２Ｌの速度目標値（角速度目標値θL（ドット）−ref−LP）とを決定する。このように操作部１４による入力信号（速度指令信号）のうち所定のカットオフ周波数ｆよりも高い高周波成分をカットしている。このため、操作部１４の速度指令操作部１４２が急激に操作されるときであっても、例えば前輪浮上モードにおいてビークル１を安定走行させることができる。
【０１２１】
図１６は、右の駆動輪１２Ｒおよび左の駆動輪１２Ｌの角速度目標値をローパスフィルタによりフィルタリングすることを示す。図１６によれば、右の駆動輪１２Ｒの角速度目標値θR（ドット）−refは、ローパスフィルタでフィルタリングされ、角速度目標値θR−ref−LPとなる。また、左の駆動輪１２Ｌの角速度目標値θL（ドット）−refは、ローパスフィルタでフィルタリングされ、角速度目標値θL（ドット）−ref−LPとなる。
【０１２２】
＊カットオフ周波数ｆの調整制御
上記した場合、ローパスフィルタによるフィルタリングのカットオフ周波数ｆについては、制御装置２は、水平線に対する路面９０の傾斜角度αを求め、路面９０の傾斜角度αの大きさに応じて、下記のようにフィルタリングのカットオフ周波数ｆを決定することが好ましい。ここで、ビークル１が前輪浮上モードで前進しているとき、操作部１４の速度指令操作部１４２（例えばジョイスティック）の操作により後退速度が速くなるように急激に入力操作されると、ビークル１が慣性力により前方に過剰傾倒し、前輪浮上モードが維持できないおそれがある（第１の場合）。また、ビークル１が３輪及び安定走行モードにて移動（前進および後退を含む）しているとき、操作部１４により前進速度が速くなるように急激に入力操作されると、バー１６の長さが短いとき等には、慣性力によりビークル１が後方に過剰に傾倒するおそれがある（第２の場合）。
【０１２３】
（ｉ）第１の場合には、操作部１４の速度指令操作部１４２等の急激な操作入力を排除することが好ましい。そこで制御装置２は、式（８）に基づいて、制御装置２は演算またはマップなどによりローパスフィルタのカットオフ周波数ｆを決定する。ここで、式（８）において、ｆ(＝1／２πＴ)は、駆動目標値に対するローパスフィルタのカットオフ周波数を示す。ｆｒは、平地上での上記基準カットオフ周波数を示す。ｋｒ（＞0）は、路面９０の傾斜角度αに応じた補正係数を示す。式（８）によれば、カットオフ周波数ｆは路面９０の傾斜角度αに応じて変化する。具体的には、路面９０の傾斜角度αが大きくなり、路面９０が急勾配の登り斜面となれば、平地上での上記基準カットオフ周波数に比較して、カットオフ周波数ｆを高くする。これにより前輪浮上モードで走行しているとき、操作部１４の速度指令操作部１４２が急激に操作されるときであっても、ビークル１の走行加速度が抑制され、ビークル１の前方への過剰傾倒を阻止することができる。なお路面９０の傾斜角度αが正値で大きくなることは、登り斜面となることを意味する。
【０１２４】
【数８】
2010115404.tif 000010
【０１２５】
（ｉｉ）第２の場合には、式（９）に基づいて、制御装置２は演算またはマップなどによりカットオフ周波数ｆを決定する。
【０１２６】
【数９】
2010115404.tif 000011
【０１２７】
ここで、式（９）において、ｆ(＝1／２πＴ)は、前方への駆動目標値に対するローパスフィルタのカットオフ周波数を示す。ｆｒは、平地上での上記基準カットオフ周波数を示す。ｋｆ（＞0）は、路面９０の傾斜角度αに応じた補正係数を示す。式（７）によれば、カットオフ周波数ｆは路面９０の傾斜角度α（≒θHL）に応じて変化する。具体的には、路面９０の傾斜角度αが大きくなり、路面９０が勾配が大きな登り斜面であれば、平地上での上記基準カットオフ周波数に比較して、カットオフ周波数ｆを低くする。これにより３輪状態および５輪状態で走行しているとき、ビークル１の走行加速度が抑制され、後方への過剰傾倒を阻止することができる。
【０１２８】
（フローチャート）
本実施例は前記した実施例とは基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏するため、図１〜図１６を準用できる。図１７は通常走行時における制御Ａを示す。図１６に示すように、ジョイステックは速度指令操作部を構成する。まず、ジョイステックの入力有りか否か、つまり、走行指令有りか否か判定する（ステップＳ１０２）。ジョイステックに速度指令入力がない場合には（ステップＳ１０２のＮＯ）、ビークル１は停止しているため、ブレーキ装置１８をオンとして拘束形態とし（ステップＳ１２０）、サポート部材１６をその位置に拘束させ、車体１１の転倒を抑える。
【０１２９】
ここで、ブレーキ装置１８のオンは、前述したように、サポート部材１６の回動を抑えるように、ブレーキ装置１８がブレーキ作用を果たす意味であり、ブレーキ装置１８に対する通電および非通電の有無を問わない。ジョイステックに速度指令入力がある場合には（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、駆動輪モータ１３が駆動するため、ビークル１は走行する。そこで、制御装置２は、駆動輪エンコーダ５５Ｒ，５５または加速度計５３により車体１１の加速度を求める（ステップＳ１０４）。更に、制御装置２は、加速度計５３とレードジャイロ５２により車体１１のピッチ角度（図４におけるθ３≒路面の傾斜角度α）を求める（ステップＳ１０６）。そして、車体１１の加速度accとピッチ角度θ３（≒α）が求められたら、前記した式（１）に基づいて車体１１の転倒可能性度に相当する角度θｔを算出する（ステップＳ１０８）。車体１１の転倒可能性度に相当する角度θｔと転倒判定用の閾値ａとを比較する（ステップＳ１１０）。車体１１の転倒可能性度に相当する角度θｔが閾値ａよりも小さいときには（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、車体１１の転倒のおそれがないため、制御装置２はブレーキ装置１８をオフとして自由形態とする（ステップＳ１１２）。この場合、ブレーキ装置１８がオフされているため、後輪１７を路面９０に着地させつつ、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍの回りで任意に回動できる。
【０１３０】
ステップＳ１１０における判定の結果、車体１１の転倒可能性度に相当する角度θｔが転倒判定用の閾値ａよりも大きいときには、車体１１が転倒するおそれがあるため、制御装置２はブレーキ装置１８をオンとして拘束形態とする（ステップＳ１２０）。この場合、ブレーキ装置１８がオンされて拘束形態とされているため、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍの回りで回動できないように拘束されるため、車体１１の転倒が抑えられる。
【０１３１】
図１８は通常走行時における制御Ｂを示す。制御Ｂでは、転倒判定用の閾値ａ、閾値ｂ（閾値ａ＜閾値ｂ）が設けられている。閾値ａは、駆動輪１２がスリップしていないときにおける転倒判定用の閾値であり、車体１１が転倒することなく、車体１１の上部が後方に角度θｐまで傾斜することを許容する閾値である。閾値ｂは、駆動輪１２がスリップしているときにおける転倒判定用の閾値であり、車体１１が転倒することなく車体１１の上部が後方に角度θｒ（θｒ＞θｐ）まで傾斜することを許容する閾値である。θｒ＞θｐであるため、転倒判定用の閾値ａは、車体１１の転倒を抑える安定度がかなり高い。これに対して、転倒判定用の閾値ｂについては、車体１１の転倒を抑え得るものの、その閾値ｂにおける車体安定度は、閾値ａにおける車体安定度よりも低いように設定されている。すなわち、閾値ｂにおける車体１１の転倒可能性度は、閾値ａにおける車体１１の転倒可能性度よりも高くなるように設定されている。
【０１３２】
ここで、駆動輪１２がスリップしているときには、ビークル１の走行を続けるためには、ビークル１の転倒抑制よりも、駆動輪１２のスリップ解除を優先させることが好ましい。このため駆動輪１２がスリップしているときには、転倒の可能性が若干増えるものの、制御装置２は駆動輪１２のスリップ解除を優先させる制御を実行する。なお、ビークル１の転倒防止よりも駆動輪１２のスリップ解除を優先させているものの、前述したようにサポート部材１６が路面９０から離間する方向に回動する最大回動角度を規制する規制ストッパ１１ｓが車体１１に設けられているため、車体１１の上部が後方に過剰に傾斜することは抑えられており、車体１１の後方への転倒は確実に防止されており、安全性は充分に確保されている。
【０１３３】
ジョイステックは速度指令操作部１４２を構成する。まず、図１８に示すように、ジョイステックによる走行指令有りか否か判定する（ステップＳ２０２）。ジョイステックによる速度指令の入力がない場合には（ステップＳ２０２のＮＯ）、ビークル１は停止しているため、制御装置２はブレーキ装置１８をオンとし拘束形態とする（ステップＳ２２０）。ジョイステックに速度指令入力がある場合には（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、制御装置２は加速度計５３により車体１１の前後進の加速度accを求める（ステップＳ２０４）。更に制御装置２は駆動輪エンコーダ５５Ｒ，５５Ｌにより車体１１の前後進の加速度θaccを求める（ステップＳ２０６）。制御装置２は、前後進の加速度accと前後進の加速度θaccとの比較により、即ち、前記した式（２）に基づいてスリップ値を求める（ステップＳ２０８）。更に制御装置２はスリップ値がスリップ判定用の閾値よりも大きいか否か判定する（ステップＳ２０８）。スリップ値がスリップ判定用の閾値よりも大きい場合には、制御装置２は駆動輪１２がスリップしていると判定する。駆動輪１２にスリップが発生していないとき（ステップＳ２０８のＮＯ）には、制御装置２は転倒可能性度に相当する角度θｔが転倒判定用の閾値ａよりも小さいか否か判定する（ステップＳ）。転倒可能性度に相当する角度θｔが転倒判定用の閾値ａよりも小さいとき（ステップＳ２１０のＹＥＳ）には、車体１１は転倒するおそれがないため、ブレーキ装置１８をオフとして自由形態とする（ステップＳ２１２）。この場合、ブレーキ装置１８がオフされているため、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍ回りで任意に回動できる。
【０１３４】
これに対して、転倒可能性度に相当する角度θｔが転倒判定用の閾値ａよりも大きいとき（ステップＳ２１０のＮＯ）には、車体１１は転倒するおそれがあるため、ブレーキ装置１８をオンとして拘束形態とする（ステップＳ２２０）。この場合、ブレーキ装置１８がオンされて拘束形態とされるため、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍの回りで回動できないため、車体１１の転倒が確実に抑えられる。
【０１３５】
ステップＳ２０８における判定の結果、駆動輪１２にスリップが発生しているとき（ステップＳ２０８のＹＥＳ）には、制御装置２は、転倒抑えよりも駆動輪１２のスリップ解消を優先させるべく、転倒可能性度に相当する角度θｔが閾値ｂよりも小さいか否か判定する（ステップＳ２３０）。転倒可能性度に相当する角度θｔが閾値ｂよりも小さいとき（ステップＳ２３０のＹＥＳ）には、車体１１は転倒しないため、制御装置２はブレーキ装置１８をオフとして自由形態とする（ステップＳ２３２）。この場合、ブレーキ装置１８がオフされているため、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍの回りで任意に回動できる。ステップＳ２３０において判定した結果、転倒可能性度に相当する角度θｔが閾値ｂ以上であるとき（ステップＳ２３０のＮＯ）には、車体１１は転倒するおそれがあるため、制御装置２はブレーキ装置１８をオンとして拘束形態とする（ステップＳ２３４）。この場合、駆動輪１２のスリップは解消されにくいものの、車体１１の転倒防止を優先させる。この場合、ブレーキ装置１８がオンされて拘束形態とされているため、サポート部材１６は枢支軸部１６ｍの回りで回動できないため、車体１１の転倒が確実に抑えられる。
【０１３６】
図１９は、凸部昇り時（図７参照）に伴うブレーキ制御を示す。図１９に示すように、まず、ブレーキ装置１８がオフか否か判定する（ステップＳ３０２）。ブレーキ装置１８がオフであるとき、制御装置２は、モータ電流が大から小に変化したか否か判定する（ステップＳ３０４）。モータ電流が大から小に変化したときには（ステップＳ３０４のＹＥＳ）には、前輪１５が凸部の上面に乗り上げていると推定されるため、車体１１のピッチ角θ３（≒α）が転倒判定用の閾値よりも大きいか否か判定する（ステップＳ３０６）。車体１１のピッチ角θ３（≒α）が転倒判定用の閾値よりも大きくなければ（ステップＳ３０６のＮＯ）、車体１１の転倒は抑えられるため、制御装置２はブレーキ装置１８をオフとする（ステップＳ３２２）。
【０１３７】
ステップＳ３０６における判定の結果、車体１１のピッチ角θ３（≒α）が転倒判定用の閾値よりも大きいときには（ステップＳ３０６のＹＥＳ）、車体１１の上部が後方に傾いており、車体１１が転倒するおそれがあるため、制御装置２はブレーキ装置１８をオンにして拘束形態とし、サポート部材１６をその回動位置に拘束させる（ステップＳ３０８）。これにより車体１１の転倒が抑えられる。車体１１のピッチ角θ３（≒α）が転倒判定用の閾値よりも大きい限り（ステップＳ３１０のＮＯ）、車体１１の上部が後方に傾いており、車体１１が転倒するおそれがあるため、ブレーキ装置１８をオンに維持してサポート部材１６をその回動位置に拘束させたままとする（ステップＳ３１０のＮＯ，ステップＳ３０８）。これに対して、車体１１のピッチ角θ３（≒α）が転倒判定用の閾値よりも小さくなり、車体１１の水平度が高くなると（ステップＳ３１０のＹＥＳ）、車体１１が転倒するおそれがないため、ブレーキ装置１８をオフとし（ステップＳ３１２）、サポート部材１６の回動を自由とする。
【０１３８】
なおステップＳ３０６における判定の結果、車体１１のピッチ角θ３（≒α）が転倒判定用の閾値以下と小さいときには（ステップＳ３０６のＮＯ）、路面９０に対して車体１１の上部があまり傾いておらず、車体１１が転倒するおそれがないるため、制御装置２はブレーキ装置１８をオフにして自由形態とし、サポート部材１６の回動を許容する（ステップＳ３２２）。
【０１３９】
図２０は、凸部乗り越え（図８参照）などに用いられる前輪浮上モードの制御を示す。図２０に示すように、まず、制御装置２は、着座している使用者によるモード切替スイッチ１４１が前輪浮上モード側に操作されたか否か判定する（ステップＳ４０２）。モード切替スイッチ１４１が前輪浮上モード（ウィリーモード）に操作されていれば（ステップＳ４０２のＹＥＳ）、制御装置２は前輪浮上モードに移行する指令を出力する（ステップＳ４０４）。そして制御装置２は加速度定数をアップさせて車体１１の走行速度を加速させる（ステップＳ４０６）。更に制御装置２はブレーキ装置１８を常にオフとする指令を出力する（ステップＳ４０８）。制御装置２は、加速が開始されたか否か判定する（ステップＳ４１０）。車体１１の走行が加速されていれば、後輪１７が路面９０に着地したままの状態で、前輪１５が路面９０から浮上する浮上度が増加し、前輪浮上モードが確実に実行される。次に、制御装置２は加速が終了されたか否か判定する（ステップＳ４１２）。加速が終了されていれば（ステップＳ４１２のＹＥＳ）、制御装置２は、通常モードに移行させる指令を出力する（ステップＳ４１４）。通常モードは、前輪１５が路面９０に着地または微少量浮上しつつ、後輪１７および駆動輪１２が路面９０に着地している第１モードである。このように加速が終了していない限り、前輪浮上モードが実行される。
【０１４０】
図２１は、凸部乗り越え（図８参照）などに用いられる前輪浮上モードの別の制御を示す。図２１に示すように、まず、制御装置２は、モード切替スイッチ１４１が前輪浮上モード側に操作されたか否か判定する（ステップＳ５０２）。モード切替スイッチ１４１が前輪浮上モード（ウィリーモードともいう）に操作されていれば（ステップＳ５０２のＹＥＳ）、制御装置２は前輪浮上モードに移行する指令を出力する（ステップＳ５０４）。そして制御装置２は加速度定数をアップさせて車体１１の走行速度を加速させ（ステップＳ５０６）、更にブレーキ装置１８を常にオフとする指令を出力する（ステップＳ５０８）。車体１１の走行が加速されていれば、後輪１７が路面９０に着地したままの状態で、前輪１５が路面９０から浮上する浮上度が増加し、前輪浮上モードが確実に実行される。
その後、制御装置２は、モード切替スイッチの前輪浮上モードがオフとされたか否か判定を続ける（ステップＳ４１０のＮＯ）。前輪浮上モードがオフとされていれば（ステップＳ５１０のＹＥＳ）、制御装置２は、ブレーキ装置１８のオフを維持しつつ通常モード（安定走行モード）に移行する指令を出力する（ステップＳ５１２）。モード切替スイッチの前輪浮上モードがオフとされない場合には、前輪浮上モードが実行される。
【０１４１】
（その他）
ある実施例に設けられている特有の構造および機能は他の実施例に搭載しても良い。上記した実施例１によれば、操作部１４が第２モードに切り替えられこと、前進方向の走行速度が設定速度以上であること、前進方向の前記操作部１４による速度目標値が一定値以上であることのうちの条件が満足されるとき、制御装置２は、第１モードから第２モードに切り替える制御を行うことにしているが、これに限らず、操作部１４が第２モードに切り替えられると、制御装置２は、第１モードから第２モードに切り替える制御を行うことにしても良い。
【０１４２】
パーソナルビークル１は、高齢者、障害者等が搭乗する車いすに限定されるものではなく、博覧会、舞台、遊園地等の会場において、単数または複数の健常者（二名等）が搭乗できる簡易的なビークル１にも適用できる。本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【０１４３】
上記した思想から次の技術的思想も把握できる。
【０１４４】
（付記項１）使用者が着座する着座部をもつ車体と、車体にこれの左右に取り付けられた駆動輪と、車体に取り付けられ駆動輪を回転駆動させる駆動源と、駆動源の駆動を制御する操作部と、側面視において車体に回動可能に取り付けられ路面に着地する方向に付勢された補助輪をもつサポート部材と、側面視において車体に対するサポート部材の回動角度を調整して車体の姿勢を調整する姿勢調整要素とを具備していることを特徴とするパーソナルビークル。
【０１４５】
（付記項２）付記項１において、安定走行モードでは、前記使用者の体重を含む前記ビークルの重心位置が前記駆動輪の着地点よりも前方に位置するように走行しており、前記制御装置は、前記安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えるにあたり、前記使用者の体重を含む前記ビークルの重心位置が前記駆動輪の着地点よりも後方に位置するような駆動トルクを前記駆動輪に発生させる制御を行うことを特徴とするパーソナルビークル１。これにより前輪着地モードである安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えることができる。
【０１４６】
（付記項３）付記項２において、安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えるとき、前記駆動輪に与える駆動トルクをＴとし、前記使用者の体重を含む前記パーソナルビークルの重心位置のピッチ方向の傾斜角度をθ１とするとき、前記制御装置は、前記車体のピッチ方向傾斜角度θ１に基づいて、前記駆動輪に発生させる駆動トルクＴを制御することを特徴とするパーソナルビークル。この場合、車体のピッチ方向傾斜角度θ１を検知し、ピッチ方向傾斜角度θ１に応じた駆動トルクＴを駆動輪に与えれば、前輪浮上モード走行を維持することができる。また、ピッチ方向傾斜角度θ１が減少するときには、駆動輪に発生させる駆動トルクＴを減少させれば、前輪浮上モードで安定的に走行できる。同様にピッチ方向傾斜角度θ１が増加するきには、駆動輪に発生させる駆動トルクＴを増加させれば、第２モード（前輪浮上モード）で安定的に走行できる。
【０１４７】
（付記項４）付記項３において、安定走行モードから前輪浮上モードに切り替えるとき前記駆動輪に与える駆動トルクをＴとし、前記駆動輪１２が走行する前記路面の傾斜角度をαとし、前記使用者の体重を含む前記パーソナルビークル１の重心位置のピッチ方向の傾斜角度をθ１とするとき、前記制御装置２は、前記車体１１のピッチ方向傾斜角度θ１および／または路面の傾斜角度αが増加すると、前記駆動輪に発生させる駆動トルクＴを増加させる制御を行うことを特徴とするパーソナルビークル１。この場合、前輪着地モードから前輪浮上モードに切り替えることができる。
【０１４８】
（付記項５）付記項１〜４のうちの一項において、前記パーソナルビークルの走行速度を検知する走行速度検知器、および／または、前記パーソナルビークルの前進方向の走行速度の速度目標値を設定する目標走行速度設定手段が設けられており、前記操作部が前記前輪浮上モードに切り替えられること、前進方向の走行速度が設定速度以上であること、前記操作部による前進方向の速度目標値が一定値以上であることのうちの少なくとも一つの条件が満足されるとき、前記制御装置は、安定走行モードから前輪浮上モードに切り替える制御を行うことを特徴とするパーソナルビークル。この場合、前輪着地モードから前輪浮上モードに切り替えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、電動式の車いす、個人用乗物等に代表されるパーソナルビークルに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】（ａ）は安定走行モードで走行している状態を模式的に示す側面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は安定走行モードおよび前輪浮上モードを切り替える形態を模式的に示す側面図である。
【図２】制御系を模式的に示す図である。
【図３】安定走行モードで走行しているときにおけるパラメータを示す図である。
【図４】後方への車体の転倒に関する力学モデルを示す図である。
【図５】加速度計の出力値のローパスフィルタリングした値と、レートジャイロの積分値のハイパスフィルタリングした値との融合を示す図である。
【図６】昇り斜面をビークルが走行するときにおけるスリップ検知を説明するための図である。
【図７】ビークルが凸部昇りをするときにおけるシーケンスを示す図である。
【図８】ビークルが前輪浮上させつつ凸部昇りをするときにおけるシーケンスを示す図である。
【図９】ビークルが前輪浮上させつつ路面の溝９８を走行するときにおけるシーケンスを示す図である。
【図１０】実施形態２に係り、車いすを示す側面図である。
【図１１】実施形態２に係り、サポート部材の組み付け構造を示す分解斜視図である。
【図１２】実施形態２に係り、サポート部材の組み付けた構造を示す後方から示す斜視図である。
【図１３】実施形態３に係り、付勢要素を示す断面図である。
【図１４】実施形態４に係り、車いすを示す側面図である。
【図１５】安定走行モードで走行しているときにおけるパラメータを示す図である。
【図１６】両輪の角速度目標値のローパスフィルタリングを示す図である。
【図１７】ビークルが通常走行しているときにおける制御則を示すフローチャートである。
【図１８】ビークルが通常走行しているときにおける他の制御則を示すフローチャートである。
【図１９】ビークルが凸部昇りするときにおける制御則を示すフローチャートである。
【図２０】ビークルが前輪を路面から浮上させつつ凸部昇りするときにおける制御則を示すフローチャートである。
【図２１】ビークルが前輪を路面から浮上させつつ凸部昇りするときにおける他の制御則を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５１】
１はビークル１、１０は着座部、１１は車体、１２は駆動輪、１２Ｒは右の駆動輪、１２Ｌは左の駆動輪、１３は駆動輪モータ（駆動源）、１４は操作部、１５は前輪１５、１６はサポート部材１６、１７は後輪、１８はブレーキ装置（姿勢調整要素）、２は制御装置、２３はＣＰＵ、１３Ｒは右の駆動輪モータ（第１駆動源）、１３Ｌは左の駆動輪モータ（第２駆動源）、１４は操作部、１４１はモード切替スイッチ１４１、１４２は速度指令操作部、５２はレートジャイロ、５３は加速度計、５５Ｒは右の駆動輪エンコーダ（走行速度検知器）、５５Ｌは左の駆動輪エンコーダ（走行速度検知器）、５７は回動角度センサ、１４２は速度指令操作部（目標走行速度設定手段）を示す。
【図１】
2010115404.tif 000012
【図２】
2010115404.tif 000013
【図３】
2010115404.tif 000014
【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】
2010115404.tif 000019
【図９】
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【図１０】
2010115404.tif 000021
【図１１】
2010115404.tif 000022
【図１２】
2010115404.tif 000023
【図１３】
2010115404.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010115404.tif 000027
【図１７】
2010115404.tif 000028
【図１８】
2010115404.tif 000029
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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