(57)【要約】  脚車輪型移動機構は、座面部と、座面部に回転自在に連結された末端部と車輪部と足置き部を有する先端部との間隔が伸縮自在な２本の追従脚と、座面部に回転自在に連結された末端部と車輪部を有する先端部との間隔が伸縮自在な２本以上の支持脚と、足置き部と搭乗者の足部との相対変位を計測する足位置計測部と、足置き部が足部と略同方向に移動するように、足位置計測部により計測された相対変位を基に追従脚と支持脚を動作制御する制御装置を備える。
2008152759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座面部と、
前記座面部に追従脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記追従脚末端部と追従脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記追従脚先端部に第１車輪部と足置き部を有する２本の追従脚と、
前記座面部に支持脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記支持脚末端部と支持脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記支持脚先端部に第２車輪部を有する２本以上の支持脚と、
前記追従脚と前記支持脚の動作を制御する制御装置を備えた脚車輪型移動機構において、
前記２つの足置き部と搭乗者の足部との相対変位をそれぞれ計測する足位置計測部をさらに備え、
前記足置き部が前記搭乗者の前記足部と略同じ方向に移動するように、前記制御装置が、前記足位置計測部により計測された前記相対変位を基に前記追従脚を動作させる脚車輪型移動機構。
【請求項２】
前記足位置計測部が、前記搭乗者の前記足部と前記足置き部を連結する伸縮自在の連結機構の変形量及び変形方向を計測する相対位置計測部より構成される請求項１に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項３】
前記足位置計測部が、音波若しくは光波を用いて非接触に前記相対変位を計測する装置である請求項１に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項４】
前記追従脚に設けられた第１車輪部が従動車輪であり、前記支持脚に設けられた第２車輪部が駆動車輪である請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項５】
前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項６】
前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位を水平成分と垂直成分に分解し、それぞれが一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項７】
前記２つの足置き部の接地状態をそれぞれ判定する接地判定装置をさらに設け、
前記制御装置が、前記足置き部が前記接地状態になった時点から、前記足置き部を備えた前記追従脚の変形状態を、前記足位置計測部により計測された相対変位によらずに制御し、その後、前記相対変位が一定値以上となった時点から再度、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項５に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項８】
前記２つの足置き部の接地状態をそれぞれ判定する接地判定装置をさらに設け、
前記制御装置が、前記足置き部が前記接地状態になった時点から、前記足置き部を備えた前記追従脚の変形状態を、前記足位置計測部により計測された相対変位によらずに制御し、その後、前記相対変位が一定値以上となった時点から再度、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項６に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項９】
前記一定値が、前記一定範囲内における相対変位の最大値より大きい請求項７に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１０】
前記一定値が、前記一定範囲内における相対変位の最大値より大きい請求項８に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１１】
前記搭乗者が搭乗状態にあることを検知する搭乗状態判定装置をさらに設け、前記搭乗状態でかつ前記第１車輪部若しくは前記第２車輪部が回転している場合には、前記制御装置が前記足位置計測部により計測された前記相対変位によらずに前記追従脚と前記支持脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１２】
前記搭乗状態判定装置が前記座面部の座面に加わる荷重に基づいて搭乗状態であることを判定する請求項１１に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１３】
前記制御装置が、前記走行状態では前記座面部が地面と略水平となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させるとともに、前記走行状態から前記制御装置が前記足位置計測部により計測された相対変位を基に追従脚を動作させる状態に移行するまでの間に前記座面部が地面に対して略垂直となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させる請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１４】
前記制御装置が、前記座面部の座面を地面に対して略平行な状態から略垂直な状態となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させる際に、前記足置き部の角度が常に水平若しくは先端側が高くなるようにも前記制御装置が制御する請求項１３に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１５】
前記制御装置が、前記追従脚が地面より離れる際に、脚車輪型移動機構のバランスを保持するように前記支持脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１６】
前記制御装置が、前記追従脚の動作履歴を用いて前記支持脚を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人と協調することにより、短時間で段差を乗り越えて移動できる脚車輪型移動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢者人口の増加に伴い、個人用の小型移動機構への需要が増加してきており、その代表的なものとして、電動カートや電動車椅子等の車輪型の小型移動機構が存在する。しかし、このような小型移動機構が走行する範囲には、各種の段差が存在しており、移動における障害となっている。通常の車輪型の小型移動機構では、座面に対する車輪の位置はほぼ一定であるため、乗り越えられる段差の高さは車輪径や前輪と後輪の間隔であるホイールベースに依存することになり、１０ｃｍを越えるような段差への対応は困難となっている。【０００３】
一方で、このような段差へ対応した小型移動機構として、脚型の小型移動機構が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。脚型にすることで、車輪型の小型移動機構では対応できない大きな段差への対応が可能となる。【０００４】
しかし、脚型の小型移動機構では、段差以外の平地における移動性が車輪型の小型移動機構より劣るため、両者を組み合わせた脚車輪型の小型移動機構が提案されている(例えば、特許文献１、２参照）。【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２８２７８号公報
【特許文献２】特開２００６−０５５９７２号公報
【非特許文献１】第２３回日本ロボット学会学術講演会予稿集の１Ｇ２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
脚車輪型の小型移動機構は、車輪型に近い平地走行時の特性と、脚型に近い段差昇降時の特性を併せ持つことができるが、一方で段差昇降時のような脚動作時に脚型と同様の課題を持つこととなる。脚型の小型移動機構の課題の一つとしては、搭乗者の位置が高く転倒時の危険性が高いということがある。脚型の小型移動機構の動作のためには十分な脚動作領域を確保する必要があり、搭乗者はそれを妨げない位置に座る必要があるため、搭乗者は脚機構上部の高い位置に座すことになる。このため、脚型の小型移動機構が転倒する場合には、搭乗者は高所からの落下という危険な状態にさらされることになる。さらに別の課題としては、段差昇降動作に時間がかかるということがある。段差昇降を行うためには、段差の状態を認識して安全が保てる適切な箇所に移動機構の脚を接地させる必要があるが、脚型の移動機構を搭乗者が操作する場合には、段差状態の認識は搭乗者が行うため素早く行えるが、操作が難しいため時間がかかることになる。一方、移動機構が自動で段差昇降を行う場合には、段差状態の認識が困難であるため時間がかかることになる。よって、従来の脚車輪型の小型移動機構では、安全と素早い段差昇降を両立させることが困難という課題を有することになる。【０００７】
従って、本発明の目的は、かかる点に鑑み、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【０００９】
本発明の第１態様によれば、座面部と、
前記座面部に追従脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記追従脚末端部と追従脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記追従脚先端部に第１車輪部と足置き部を有する２本の追従脚と、
前記座面部に支持脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記支持脚末端部と支持脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記支持脚先端部に第２車輪部を有する２本以上の支持脚と、
前記追従脚と前記支持脚の動作を制御する制御装置を備えた脚車輪型移動機構において、
前記２つの足置き部と搭乗者の足部との相対変位をそれぞれ計測する足位置計測部をさらに備え、
前記足置き部が前記搭乗者の足部と略同方向に移動するように、前記制御装置が、前記足位置計測部により計測された相対変位を基に追従脚を動作させることを特徴とする脚車輪型移動機構を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
よって、本発明によれば、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。すなわち、本発明によれば、搭乗者の足部と足置き部との相対変位の情報を用いて、追従脚の先端に設けられた足置き部が搭乗者の足部に追従するようになり、搭乗者が段差の状態を認識した上で決定した搭乗者自身の足の動きに連動して脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚が動作するようになるので、段差状態の認識と脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚の動作がともに素早く行えるようになる。従って、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態による脚車輪走行車の概略を示す斜視図であり、
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の追従脚に相当する部分の概略を示す斜視図であり、
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の支持脚に相当する部分の概略を示す斜視図であり、
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の概略を示す側面図であり、
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の概略を示す側面図であり、
【図３Ａ】図３Ａは、前記脚車輪走行車の足置き部５Ａの周辺の詳細を示す側面図であり、
【図３Ｂ】図３Ｂは、前記脚車輪走行車の足置き部５Ａの周辺の詳細を示す側面図であり、
【図３Ｃ】図３Ｃは、前記脚車輪走行車の足置き部５Ｂの周辺の詳細を示す側面図であり、
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｆ】図４Ｆは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｇ】図４Ｇは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｈ】図４Ｈは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｉ】図４Ｉは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｊ】図４Ｊは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図４Ｋ】図４Ｋは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図であり、
【図５Ａ】図５Ａは、前記脚車輪走行車における別の実施方法における足置き部５Ａ周辺の詳細を示す側面図であり、
【図５Ｂ】図５Ｂは、前記脚車輪走行車における別の実施方法における足置き部５Ｂ周辺の詳細を示す側面図であり、
【図６Ａ】図６Ａは、走行形態、座面垂直形態、及び段差昇降前形態にわたる前記脚車輪走行車の形態の推移を示す図であり、
【図６Ｂ】図６Ｂは、段差昇降動作における前記脚車輪走行車の形態の推移を示す図であり、
【図７】図７は、前記脚車輪走行車における制御コンピュータと各部との接続関係を示す図であり、
【図８】図８は、前記脚車輪走行車の段差昇降動作におけるタイミングチャートであり、
【図９Ａ】図９Ａは、前記脚車輪走行車の走行モードにおけるフローチャートであり、
【図９Ｂ】図９Ｂは、前記脚車輪走行車の変形モードにおけるフローチャートであり、
【図９Ｃ】図９Ｃは、前記脚車輪走行車の段差昇降モードにおけるフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。【００１３】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。【００１４】
本発明の第１態様によれば、座面部と、
前記座面部に追従脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記追従脚末端部と追従脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記追従脚先端部に第１車輪部と足置き部を有する２本の追従脚と、
前記座面部に支持脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記支持脚末端部と支持脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記支持脚先端部に第２車輪部を有する２本以上の支持脚と、
前記追従脚と前記支持脚の動作を制御する制御装置を備えた脚車輪型移動機構において、
前記２つの足置き部と搭乗者の足部との相対変位をそれぞれ計測する足位置計測部をさらに備え、
前記足置き部が前記搭乗者の前記足部と略同じ方向に移動するように、前記制御装置が、前記足位置計測部により計測された前記相対変位を基に前記追従脚を動作させることを特徴とする脚車輪型移動機構を提供する。【００１５】
このような構成によれば、搭乗者の足部と足置き部との相対変位の情報を用いて、追従脚の先端に設けられた足置き部が搭乗者の足部に追従するようになり、搭乗者が段差の状態を認識した上で決定した搭乗者自身の足の動きに連動して脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚が動作するようになるので、段差状態の認識と脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚の動作がともに素早く行えるようになる。従って、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００１６】
本発明の第２態様によれば、前記足位置計測部が、前記搭乗者の前記足部と前記足置き部を連結する伸縮自在の連結機構の変形量及び変形方向を計測する相対位置計測部より構成されることを特徴とする第１の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００１７】
このような構成によれば、搭乗者の足部と足置き部が連結されることになるので、容易に搭乗者の足部と足置き部との相対変位が計測できるようになる。従って、より確実に搭乗者の足部の動きに連動して脚が動作する脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記足位置計測部が、音波若しくは光波を用いて非接触に前記相対変位を計測する装置であることを特徴とする第１の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００１９】
このような構成によれば、搭乗者の足部と足置き部との相対変位を非接触で計測できるようになるので、搭乗者はより自由に自身の足が動かせるようになる。従って、足置き部との拘束に起因する搭乗者の転倒といった危険の少ない脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００２０】
本発明の第４態様によれば、前記追従脚に設けられた第１車輪部が従動車輪であり、前記支持脚に設けられた第２車輪部が駆動車輪であることを特徴とする第１〜３のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００２１】
このような構成によれば、追従脚には車輪部を回転させるための駆動源が不要になるので、より搭乗者の足部の動きに追従脚が素早く連動できるようになるので、より段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００２２】
本発明の第５態様によれば、前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜４のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００２３】
このような構成によれば、搭乗者の足部に追従脚が一定の間隔を保ちながら連動して動作することになるので、より確実に段差昇降が行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００２４】
本発明の第６態様によれば、前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位を水平成分と垂直成分に分解し、それぞれが一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜４のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００２５】
このような構成によれば、垂直方向の相対変位を確実に確保することができるようになるので、脚車輪型移動機構の安全性をより高めることができる。【００２６】
本発明の第７態様によれば、前記２つの足置き部の接地状態をそれぞれ判定する接地判定装置をさらに設け、
前記制御装置が、前記足置き部が前記接地状態になった時点から、前記足置き部を備えた前記追従脚の変形状態を、前記足位置計測部により計測された相対変位によらずに制御し、その後、前記相対変位が一定値以上となった時点から再度、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御することを特徴とする第５又は６の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００２７】
このような構成によれば、足置き部が接地している追従脚が無駄な動作を行わなくなるので、より安定した段差昇降が行えるようになる。【００２８】
本発明の第８態様によれば、前記一定値が、前記一定範囲内における相対変位の最大値より大きいことを特徴とする第７の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００２９】
このような構成によれば、足置き部が接地した段階で確実に追従脚が無駄な動作を行わなくなるので、より安定した段差昇降が行えるようになる。【００３０】
本発明の第９態様によれば、前記搭乗者が搭乗状態であることを検知する搭乗状態判定装置をさらに設け、前記搭乗状態でかつ前記第１車輪部若しくは前記第２車輪部が回転している場合には、前記制御装置が前記足位置計測部により計測された前記相対変位によらずに前記追従脚と前記支持脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜８のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００３１】
このような構成によれば、車輪走行時における搭乗者の足部の動きによって、搭乗者の意図しない脚動作が行われることを防ぐことができるようになるので、より安全性の高い脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００３２】
本発明の第１０態様によれば、前記搭乗状態判定装置が前記座面部の座面に加わる荷重に基づいて搭乗状態であることを判定することを特徴とする第９の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００３３】
このような構成によれば、搭乗者が搭乗状態にあることを容易に判定することができる。【００３４】
本発明の第１１態様によれば、前記制御装置が、前記走行状態では前記座面部が地面と略水平となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させるとともに、前記走行状態から前記制御装置が前記足位置計測部により計測された相対変位を基に追従脚を動作させる状態に移行するまでの間に前記座面部が地面に対して略垂直となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させることを特徴とする第１〜１０のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００３５】
このような構成によれば、搭乗者が段差昇降前に立位になるのが脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）により補助されるようになるので、より素早く段差昇降動作に移行することが可能になる。【００３６】
本発明の第１２態様によれば、前記制御装置が、前記座面部の座面を地面に対して略平行な状態から略垂直な状態となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させる際に、前記足置き部の角度が常に水平若しくは先端側が高くなるようにも前記制御装置が制御することを特徴とする第１１の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００３７】
このような構成によれば、搭乗者が立位になる際に自然に座面にもたれかかるようになるので、より安全に段差昇降動作に移行することが可能になる。【００３８】
本発明の第１３態様によれば、前記制御装置が、前記追従脚が地面より離れる際に、脚車輪型移動機構のバランスを保持するように前記支持脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜１２のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００３９】
このような構成によれば、搭乗者の足部に追従して追従脚が地面から離れる際にも、支持脚がバランスを保つように変形するので、より安定性の高い脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００４０】
本発明の第１４態様によれば、前記制御装置が、前記追従脚の動作履歴を用いて前記支持脚を制御することを特徴とする第１〜１３のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。【００４１】
このような構成によれば、追従脚の動作履歴より段差の情報を得ることができるので、支持脚を動作させる際にも段差状態を認識するのが容易になり、より素早い動作で段差昇降が行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。【００４２】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。【００４３】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明にかかる第１実施形態の脚車輪型移動機構の一例としての脚車輪走行車の概要を示した斜視図であり、図１Ｂ、図１Ｃは図１Ａと同様の構図において、それぞれ追従脚、支持脚に相当する部分のみを示した斜視図である。また、図２Ａ及び図２Ｂは図１Ａの脚車輪走行車に搭乗者５２が座っている状態及び立っている状態を示す側面図である。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃにおいて、１Ａ、１Ｂはそれぞれ追従脚の一例である２リンク脚であり、２Ａ、２Ｂはそれぞれ支持脚の一例である２リンク脚である。２リンク脚１Ａ、１Ｂは、前脚上リンク３Ａ、３Ｂと、前脚上リンク３Ａ、３Ｂよりそれぞれ長い前脚下リンク４Ａ、４Ｂと、板状足置き部５Ａ、５Ｂと、追従脚側の車輪部の一例として機能する従動車輪の一例であるユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂとより構成されている。また、２リンク脚２Ａ、２Ｂは、後脚上リンク７Ａ、７Ｂと、後脚上リンク７Ａ、７Ｂより長い後脚下リンク８Ａ、８Ｂと、支持脚側の車輪部の一例として機能する駆動車輪の一例であるゴムタイヤ９Ａ、９Ｂとより構成されている。【００４４】
図１Ｂに示すように、前脚上リンク３Ａは、先端（図１Ｂ中、前方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、板状座面部１１の裏面から下方に延びた前側支持部１１ａを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｂ中、後方斜め下向きの基端）の端部が前脚下リンク４Ａの一端（図１Ｂ中、後方斜め上向きの一端）の端部に、回転軸１０Ｃを中心に回転可能に連結されるとともに、前脚下リンク４Ａ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６２が、制御装置の一例としての制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６２の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｃの回転角度が内蔵されたエンコーダからの情報を基に制御されている。【００４５】
同様に、前脚上リンク３Ｂは、先端（図１Ｂ中、前方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、座面部１１の裏面から下方に延びた前側支持部１１ｂを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｂ中、後方斜め下向きの基端）の端部が前脚下リンク４Ｂの一端（図１Ｂ中、後方斜め上向きの一端）の端部に、回転軸１０Ｄを中心に回転可能に連結されるとともに、前脚下リンク４Ｂ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６４が、制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６４の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｄの回転角度が制御されている。【００４６】
また、図１Ｃに示すように、後脚上リンク７Ａは、先端（図１Ｃ中、後方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、座面部１１の裏面から下方に延びた後側支持部１１ｃを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｃ中、前方斜め下向きの基端）の端部が後脚下リンク８Ａの一端（図１Ｃ中、前後方向沿いの前端）の端部に、回転軸１０Ｉを中心に回転可能に連結されるとともに、後脚下リンク８Ａ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６６が、制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６６の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｉの回転角度が制御されている。同様に、後脚上リンク７Ｂは、先端（図１Ｃ中、後方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、座面部１１の裏面から下方に延びた後側支持部１１ｄを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｃ中、前方斜め下向きの基端）の端部が後脚下リンク８Ｂの一端（図１Ｃ中、前後方向沿いの前端）の端部に、回転軸１０Ｊを中心に回転可能に連結されるとともに、後脚下リンク８Ｂ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６８が、制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６８の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｊの回転角度が制御されている。【００４７】
また、後脚下リンク８Ａ内、８Ｂの他端（図１Ｃ中、前後方向沿いの後端）の端部に、ゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが、それぞれ回転軸１０Ｋ、１０Ｌを中心に回転可能に取付けられており、それぞれ、後脚下リンク８Ａ内、８Ｂ内に設けられた走行用モータ８１、８２が、制御コンピュータ１０１によりそれぞれ駆動制御されることで、関節駆動用モータ８１、８２の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｋ、１０Ｌの回転速度がそれぞれ独立して制御されている。【００４８】
また、前脚下リンク４Ａ、４Ｂの他端（図１Ｂ中、前方斜め下向きの他端）の端部の三股に分岐した部分の内側の二股部分には、ユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂが、それぞれ、回転軸１０Ｅ、１０Ｆを中心に回転軸１０Ｅ、１０Ｆに対して回転自在能に取り付けられて全方向車輪を構成しており、ホイール６Ａ、６Ｂの外周に設けられたローラによって脚車輪走行車の左右方向の動きに対しても移動可能であるので、左右のゴムタイヤ９Ａ、９Ｂの回転数を互いに異ならせることで、脚車輪走行車の旋回動作が実現できるようになっている。【００４９】
また、前脚下リンク４Ａ、４Ｂの他端（図１Ｂ中、前方斜め下向きの他端）の端部の三股に分岐した部分の外側の二股部分には、足置き部５Ａ、５Ｂを、それぞれ回転軸１０Ｅ、１０Ｆと同軸に回転可能に取付けておれ、それぞれ前脚下リンク４Ａ内、４Ｂ内に設けられた足置きエンコーダ内蔵の回転用モータ７１、７２が制御コンピュータ１０１によりそれぞれ駆動制御されることで、足置き回転用モータ７１、７２の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｅ、１０Ｆの回転角度がそれぞれ独立して制御されている。【００５０】
さらに、前記したように、２リンク脚１Ａ、１Ｂの前記端部と２リンク脚２Ａ、２Ｂの前記端部は、それぞれ、座面部１１の支持部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、回転軸１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｈを中心に回転可能に連結されるとともに、それぞれ前脚上リンク３Ａ内、前脚上リンク３Ｂ内、後脚上リンク７Ａ内、後脚上リンク７Ｂ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６１、６３、６５、６７が、制御コンピュータ１０１によりそれぞれ駆動制御されることで、関節駆動用モータ６１、６３、６５、６７の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｈの回転角度がそれぞれ制御されている。また、座面部１１には、座面部１１の中央の座面に加わる荷重を検知する荷重センサ１２が設けられており、荷重センサ１２が所定値以上を検出することにより、搭乗者５２が座面に座っていることを検知できるようになっているとともに、座面部１１の側部にはコンソール２１が設けられ、搭乗者５２からの指示がコンソール２１を使って制御コンピュータ１０１に入力できるようになっている。コンソール２１は、車輪走行時のコントロール及び変形方向を指示するためのジョイスティック２２と、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形を指示するための変形指令ボタン２３より構成されている。【００５１】
図３Ａ、図３Ｃは、それぞれ足置き部５Ａ、足置き部５Ｂの周辺の詳細を示す側面図である。足置き部５Ａ、足置き部５Ｂは、それぞれ、大略Ｌ字状板部材より構成されている。足置き部５Ａの中央部のややユニバーサルホイール６Ａに近い部分の側面の下部には、回転軸１３Ａの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９１Ａを備えた回転軸１３Ａが回転自在に設けられている。この回転軸１３Ａには、伸縮自在な連結機構の一例として機能する伸縮自在なスライドロッド１４Ａの一端（図３Ａでは下端）が連結されており、スライドロッド１４Ａは、内蔵されたリニアエンコーダ９３Ａにより、スライドロッド１４Ａの長さを計測可能としている。また、スライドロッド１４Ａの他端（図３Ａでは上端）には、回転軸１３Ｃの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９２Ａを備えた回転軸１３Ｃが連結されている。この回転軸１３Ｃは、搭乗者５２の足部５１Ａに甲部側拘束バンド１５Ａとつまさき側拘束バンド１５Ｃにより固定可能なカバー１６Ａに対して回転自在に連結されている。カバー１６Ａは、搭乗者５２の足部５１Ａの裏面全体を覆うようにしている。よって、前記したロータリーエンコーダ９１Ａとリニアエンコーダ９３Ａとロータリーエンコーダ９２Ａにより、足位置計測部９０Ａの一例としての相対位置計測部を構成して、足置き部５Ａと搭乗者５２の足部５１Ａとの相対変位をそれぞれ計測可能としている。同様に、足置き部５Ｂの中央部のややユニバーサルホイール６Ａに近い部分の側面の下部には、回転軸１３Ｂの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９１Ｂを備えた回転軸１３Ｂが回転自在に設けられている。この回転軸１３Ｂには、伸縮自在なスライドロッド１４Ｂの一端（図３Ａでは下端）が連結されており、スライドロッド１４Ｂは、内蔵されたリニアエンコーダ９３Ｂにより、スライドロッド１４Ｂの長さを計測可能としている。前記したロータリーエンコーダ９１Ｂとリニアエンコーダ９３Ｂとにより、足位置計測部９０Ｂの一例を構成して、足置き部５Ｂの位置を計測可能としている。また、スライドロッド１４Ｂの他端（図３Ａでは上端）には、回転軸１３Ｄの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９２Ｂを備えた回転軸１３Ｄが連結されている。この回転軸１３Ｄは、搭乗者５２の足部５１Ｂに甲部側拘束バンド１５Ｂとつまさき側拘束バンド１５Ｄにより固定可能なカバー１６Ｂに対して回転自在に連結されている。カバー１６Ｂは、搭乗者５２の足部５１Ｂの裏面全体を覆うようにしている。よって、前記したロータリーエンコーダ９１Ｂとリニアエンコーダ９３Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂにより、足位置計測部９０Ｂの一例を構成して、足置き部５Ｂと搭乗者５２の足部５１Ｂとの相対変位をそれぞれ計測可能としている。【００５２】
搭乗者５２の足部５１Ａが足置き部５Ａより離れた場合には、図３Ｂに示すようにスライドロッド１４Ａが延びた状態となり、スライドロッド１４Ａの長さ変化と回転軸１３Ａ、１３Ｃのそれぞれの角度変化により、足位置計測部９０Ａで、足置き部５Ａと搭乗者５２の足部５１Ａとの相対位置が求められることになる。同様に、搭乗者５２の足部５１Ｂが足置き部５Ｂより離れた場合には、図３Ｂと同様にスライドロッド１４Ａが延びた状態となり、スライドロッド１４Ｂの長さ変化と回転軸１３Ｂ、１３Ｄのそれぞれの角度変化により、足位置計測部９０Ｂで、足置き部５Ｂと搭乗者５２の足部５１Ｂとの相対位置が求められることになる。【００５３】
また、足置き部５Ａの先端の屈曲部の下部には、地面９７などに対する足置き部５Ａの接触荷重を基に足置き部５Ａの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ａが設けられるとともに、回転軸１０Ｅの周辺には、回転軸１０Ｅに加わる荷重を基にユニバーサルホイール６Ａの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ｃが設けられている。同様に、足置き部５Ｂの先端の屈曲部の下部には、地面９７などに対する足置き部５Ｂの接触荷重を基に足置き部５Ｂの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ｂが設けられるとともに、回転軸１０Ｆの周辺には回転軸１０Ｆに加わる荷重を基にユニバーサルホイール６Ｂの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ｄが設けられている。【００５４】
ちなみに、これらの接地センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ（接地判定装置の一例としての機能する装置）を含めた各部と制御コンピュータ１０１との接続関係については、図７においてまとめて示している。なお、制御コンピュータ１０１には記憶装置１０２が接続されており、記憶装置１０２には、動作履歴の一例としての各回転軸の回転角度の履歴、並びに、走行形態及び座面垂直形態及び段差昇降前形態及び段差昇降動作における前記脚車輪走行車の形態などの所望の形態のそれぞれの各回転軸１０Ａ〜１０Ｄ、１０Ｇ〜１０Ｊの回転角度が、制御コンピュータ１０１により再利用可能な形で記憶されている。【００５５】
ここで、走行形態とは、図２Ａに示すような、脚車輪走行車が走行するときの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。座面垂直形態とは、図２Ｂに示すような、脚車輪走行車が走行停止して座面部１１が略上下方向沿いに（地面に対して略垂直方向沿いに）向いているときの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。段差昇降前形態とは、図４Ａに示すような、脚車輪走行車が走行停止して座面部１１が横方向沿いに向いており、搭乗者５２が地面９７などから段１８を昇ろうとしているときの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。段差昇降動作における前記脚車輪走行車の形態とは、図４Ｂに示すような、脚車輪走行車が走行停止して座面部１１が横方向沿いに向いており、搭乗者５２が段１８を昇ったり降りたり又は段１８の上を歩いたりするときに搭乗者５２に追従するように動作制御される２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。【００５６】
次に、制御コンピュータ１０１の制御の下で行なわれる、この脚車輪走行車の作用を説明する。【００５７】
先ず、脚車輪走行車が平面を走行する場合には、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは座面部１１に搭乗者５２が座った図２Ａに示す走行形態に変形した状態となり、図９Ａに示す走行モードのフローチャートに従って動作することになる。【００５８】
先ず、座面部１１の搭乗状態判定装置の一例である荷重センサ１２により座面荷重の有無が判定され、搭乗者５２が座面部１１に座しているかどうかが判定される（図９ＡのステップＳ１）。具体的には、荷重センサ１２が所定値（例えば１０ｋｇ）以上を検出しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定し、荷重センサ１２が所定値以上を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に座している（すなわち、搭乗状態にある）と判定して、ステップＳ２に進む。逆に、荷重センサ１２が所定値未満を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に座していない（すなわち、搭乗状態ではない）と判定して、ステップＳ６に進む。【００５９】
次いで、ステップＳ１で座面荷重が所定値以上有り搭乗者５２が座面部１１に座していると判定されたときは、変形指令ボタン２３による脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形指令が入力されているかどうかが制御コンピュータ１０１により判定される（図９ＡのステップＳ２）。変形指令が入力されていない場合には、ジョイスティック２２による走行指令の有無が判定される（図９ＡのステップＳ３）。走行指令の例としては、ジョイスティック２２を前又は後に倒すことによる前進指令又は後進指令、ジョイスティック２２を左又は右に倒すことによる左回りの又は右回りの旋回指令等がある。このような走行指令が入力されている場合には、入力指令を実現するために必要な、後輪の駆動車輪の一例のゴムタイヤ９Ａ、９Ｂのそれぞれの回転数が制御コンピュータ１０１により演算される（図９ＡのステップＳ４）。ジョイスティック２２による走行指令が与えられない、すなわちジョイスティック２２に傾きがない場合などには、ステップＳ６に進む。【００６０】
次いで、その演算結果に基づいて、制御コンピュータ１０１により走行用モータ８１、８２が駆動制御されて、演算結果に基づくそれぞれの回転数だけゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが回転されることになる（図９ＡのステップＳ５）。脚車輪走行車の前輪は従動車輪の一例のユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂであるので、ゴムタイヤ９Ａとゴムタイヤ９Ｂに異なる回転指令を与えることで、脚車輪走行車は左又は右に旋回することができる。通常の走行の場合、以上のフロー（図９ＡのステップＳ１〜Ｓ５）が繰り返されることになる。【００６１】
一方で、荷重センサ１２により座面荷重が無いと判定される、すなわち搭乗者５２が座面部１１に座していない場合や、ジョイスティック２２による走行指令が与えられない、すなわちジョイスティック２２に傾きがない場合などでは、脚車輪走行車が走行しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する（図９ＡのステップＳ６）。具体的には、走行用モータ８１、８２が回転駆動されているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。ステップＳ６で脚車輪走行車が走行している場合には、走行用モータ８１、８２の回転は止められ、脚車輪走行車は停止することになる（図９ＡのステップＳ７）。その後、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６で脚車輪走行車が走行していない場合には、ステップＳ１に戻る。【００６２】
また、ステップＳ２で変形指令ボタン２３による変形指令が入力された場合には、脚車輪走行車が走行しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する（図９ＡのステップＳ８）。具体的には、走行用モータ８１、８２が回転駆動されているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。ステップＳ８で脚車輪走行車が走行している場合には、走行用モータ８１、８２の回転を止めて脚車輪走行車を停止させる（図９ＡのステップＳ９）。その後、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形モードへと移行することになる。ステップＳ８で脚車輪走行車が走行していない場合には、そのまま変形モードへと移行する。【００６３】
前記走行モードにおいては、制御コンピュータ１０１が、ロータリーエンコーダ９１Ａ、９１Ｂ、９２Ａ、９２Ｂ及びリニアエンコーダ９３Ａ、９３Ｂからの回転角度及び相対変位といった足位置情報にかかわらず、変形指令が入力されない限り２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形状態を維持するので、走行中に搭乗者５２が足を動かした場合でも安全性に問題なく走行することが可能になる。なお、本実施形態では座面部１１に設けた荷重センサ１２により走行状態かどうかを判定しているが、走行状態を判定する手段はこれに限るものでなく、コンソール２１における指示や、支持脚に設けられて支持脚に加わる荷重を検出する荷重センサにより検出された荷重等を用いて判定を行うようにしても良い。【００６４】
次に、制御コンピュータ１０１の制御の下で行なわれる、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが、図２Ａに示す走行形態から図２Ｂに示す座面垂直形態までの変形を行う変形モードについて説明する。図９Ｂに変形モードのフローチャートを示す。【００６５】
変形モードでも走行モードと同様に、最初に、座面部１１の荷重センサ１２により座面荷重の有無が判定され、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けているかが判定される（図９ＢのステップＳ１１）。具体的には、荷重センサ１２が所定値（例えば３ｋｇ）以上を検出しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定し、荷重センサ１２が所定値以上を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていると判定して、ステップＳ１２に進む。逆に、荷重センサ１２が所定値未満を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていないと判定して、ステップＳ１８に進む。【００６６】
搭乗者５２が座面部１１に体重を預けているときは、変形指令ボタン２３による変形指令が解除されたか否かを制御コンピュータ１０１により判定される（図９ＢのステップＳ１２）。変形指令が解除されたと制御コンピュータ１０１により判定される場合においては、ステップＳ１８に進む。変形指令が解除されていないと制御コンピュータ１０１により判定される場合においては、ステップＳ１３に進む。【００６７】
ステップＳ１８では、脚車輪走行車が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を行っているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する（図９ＢのステップＳ１８）。脚車輪走行車が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を行っていると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、変形動作を停止（図９ＢのステップＳ１９）し、安全を確保するようになる。すなわち、ステップＳ１８では、その前提条件として、座面荷重が無い場合か（図９ＢのステップＳ１１でＮｏの場合）、又は、変形指令が解除されている場合（図９ＢのステップＳ１２でＮｏの場合）であるため、このような場合に脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作が継続されるのは危険であるため、変形動作を停止して、安全を確保するようにしている。【００６８】
一方、搭乗者５２が座面部１１に体重を預け（図９ＢのステップＳ１１でＹｅｓの場合）、かつ、変形指令が継続している状態（図９ＢのステップＳ１２でＹｅｓの場合）では、脚車輪走行車はジョイスティック２２により指示される走行形態若しくは座面垂直形態に、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの関節駆動用のモータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させることで２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが変形していくことになる（図９ＢのステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ２０）。【００６９】
具体的には、ステップＳ１３において、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが走行形態へ変形するように指示されているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。走行形態へ変形するように指示されていると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１４に進む。走行形態へ変形するように指示されていないと制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ２０に進む。【００７０】
ステップＳ１４では、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを図２Ａの走行形態へ変形させる。その後、ステップＳ１５に進む。【００７１】
ステップＳ１５では、走行形態に到達しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、予め記憶装置１０２に記憶された走行形態での各回転軸１０Ａ〜１０Ｊの回転角度に、各回転軸１０Ａ〜１０Ｊが到達しているか否かを検出して制御コンピュータ１０１により判定すればよい。走行形態に到達していると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１６に進む。走行形態に到達していないと制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１１に戻る。【００７２】
ステップＳ１６では、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２の駆動を停止させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を終了させる。【００７３】
次いで、ステップＳ１７では、制御コンピュータ１０１により、変形指令ボタン２３による変形指令を解除したのち、走行モードに移行する。【００７４】
一方、ステップＳ１３において、走行形態へ変形するように指示されていないと制御コンピュータ１０１により判定する場合に、ステップＳ２０において、座面垂直形態に変形させる。すなわち、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを図２Ｂの座面垂直形態へ変形させる。その後、ステップＳ２１に進む。【００７５】
次いで、ステップＳ２１では、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが座面垂直形態に到達しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、予め記憶装置１０２に記憶された座面垂直形態での各回転軸１０Ａ〜１０Ｊの回転角度に、各回転軸１０Ａ〜１０Ｊが到達しているか否かを検出して制御コンピュータ１０１により判定すればよい。座面垂直形態に到達していると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ２２に進む。座面垂直形態に到達していないと制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１１に戻る。【００７６】
ステップＳ２２では、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２の駆動を停止させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を終了させる。【００７７】
次いで、ステップＳ２３では、制御コンピュータ１０１により、変形指令ボタン２３による変形指令を解除したのち、段差昇降モードに移行する。【００７８】
変形モードでは、脚車輪走行車が搭乗者５２が立位になるのを助ける効果があるので、素早く段差昇降動作に移行できるようになる。なお、変形動作中には足置き部５Ａ、足置き部５Ｂが地面９７となす角度を座面部１１の角度と連動して変化させつつ、座面垂直形態になるまで、足置き部５Ａ、足置き部５Ｂのそれぞれが、地面９７と水平若しくは地面９７に対して先端部例えば前端部が後端部よりも高くなるように保つことが望ましい。このようにすれば、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作中の足置き部５Ａ、足置き部５Ｂは、常に地面９７に対して平行か又は座面部１１に向けて斜め下方向きに傾斜するような角度を持った状態となるため、搭乗者５２は自然にその体重を座面部１１に預けるようになる。よって、搭乗者５２は勝手に立ち上がること無く、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形に合わせて立ち上がるようになるので、より安全な状態で変形動作が行われるようになる。例えば、座面部１１が地面９７と水平の状態では足置き部５Ａ、足置き部５Ｂの地面９７に対する角度を３０度とし、座面部１１の地面９７に対する角度が３０度、６０度と変化していくに従って、足置き部５Ａ、足置き部５Ｂの地面９７に対する角度を２０度、１０度と減少させ、座面部１１が地面９７に対して垂直になる時点で足置き部５Ａ、足置き部５Ｂを地面９７と水平とするような動作等が望ましい。【００７９】
最後に、段差昇降動作を行う段差昇降モードについて説明する。図９Ｃに段差昇降モードのフローチャートを示す。【００８０】
まず、ステップＳ３１において、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが座面垂直形態か否かを制御コンピュータ１０１により判定する。座面垂直形態であると制御コンピュータ１０１により判定する場合にはステップＳ３２に進む。そうでない場合には、ステップＳ３４に進む。【００８１】
次いで、ステップＳ３２において、座面部１１の荷重センサ１２により座面荷重の有無が判定され、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けているかどうかが判定される（図９ＡのステップＳ３２）。具体的には、荷重センサ１２が所定値（例えば３ｋｇ）以上を検出しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定し、荷重センサ１２が所定値以上を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていると判定して、ステップＳ３１に戻る。逆に、荷重センサ１２が所定値未満を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていないと判定して、ステップＳ３３に進む。【００８２】
次いで、ステップＳ３３において、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを段差昇降前状態へ変形させる。すなわち、変形モードから段差昇降モードに移行した段階では、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは図２Ｂに示す座面垂直形態になっており（図９ＣのステップＳ３１でＹｅｓ）、搭乗者５２は座面部１１に体重を預けた立位の状態となっている。搭乗者５２が座面部１１から離れて自立状態となった段階で、荷重センサ１２より座面荷重が無いものと判定されると（図９ＣのステップＳ３２でＮｏ）、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの関節駆動用のモータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させることで、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは図４Ａに示す段差昇降前形態に２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが変形することになる（図９ＣのステップＳ３３）。【００８３】
次いで、ステップＳ３４において、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａの追従制御中か否かを自ら判定し、追従制御中ならばステップＳ４３に進み、追従制御中で無いならばステップＳ３５に進む。【００８４】
次いで、ステップＳ３５において、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ｂの追従制御中か否かを自ら判定し、追従制御中ならばステップＳ４６に進み、追従制御中で無いならばステップＳ３６に進む。【００８５】
次いで、ステップＳ３６において、足置き部５Ａと搭乗者５２の左足部５１Ａとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。閾値（例えば４０ｍｍ）以上であると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ４５に進み、前記閾値未満ならばステップＳ３７に進む。具体的には、ロータリーエンコーダ９１Ａとリニアエンコーダ９３Ａとロータリーエンコーダ９２Ａからの入力情報に基づき、足置き部５Ａと搭乗者５２の左足部５１Ａとの相対変位（例えば足置き部５Ａを基準とした座標系における図３Ｂのカバー１６Ａの回転軸１３Ｃの軸心と足置き部５Ａの回転軸１３Ａの軸心を結ぶベクトルの現在と初期状態におけるベクトル差の大きさ）が閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定すればよい。【００８６】
次いで、ステップＳ３７において、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。閾値（例えば４０ｍｍ）以上であると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ４８に進み、前記閾値未満ならばステップＳ３８に進む。具体的には、ロータリーエンコーダ９１Ｂとリニアエンコーダ９３Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂからの入力情報に基づき、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位（例えば足置き部５Ｂを基準とした座標系における図３Ｃのカバー１６ＢＢの回転軸１３Ｄの軸心と足置き部５Ｂの回転軸１３Ｂの軸心を結ぶベクトルの現在と初期状態におけるベクトル差の大きさ）が閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定すればよい。【００８７】
次いで、ステップＳ３８において、２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作が終了しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、制御コンピュータ１０１により、後述（図４Ｄの説明部を参照）する終了条件が満たされているか否かを判定し、満たされている場合にはステップＳ３９に進む。満たされていない場合にはステップＳ３１に戻る。ここでいう２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作とは、２リンク脚１Ａ、１Ｂのそれぞれに対して１回以上の追従制御が行われ、足置き部５Ａ、５Ｂの両方が地面９７上から段１８上、若しくは段１８上から地面９７上へ移動するような一連の動作のことを表している。【００８８】
次いで、ステップＳ３９において、制御コンピュータ１０１が、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作を実行済みか否かを自ら判定する。具体的には、記憶装置１０２に記憶された、２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作が終了した時点における各回転軸１０Ａ〜１０Ｄ、１０Ｇ〜１０Ｊの角度を基に制御コンピュータ１０１により計算された、２リンク脚１Ａ、１Ｂの段差昇降による足置き部５Ａ、５Ｂもしくはユニバーサルホイール６Ａ，６Ｂの垂直移動量分だけ、ゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが垂直移動しているか否かを、その時点における各回転軸１０Ａ〜１０Ｄ、１０Ｇ〜１０Ｊの角度を基に制御コンピュータ１０１により判定し、垂直移動していない場合（昇降動作が終了していない場合）にはステップＳ４０に進み、昇降動作を行なう。垂直移動している場合（昇降動作が終了している場合）にはステップＳ４１に進む。ここでいう２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作とは、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作終了後にゴムタイヤ９Ａ、９Ｂの両方を地面９７上から段１８上、若しくは段１８上から地面９７上へ移動するような一連の動作のことを表している。この動作は開始から終了まで制御コンピュータ１０１により自動的に実行される。【００８９】
次いで、ステップＳ４０において、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作を、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６５、６６、６７、６８を駆動（必要に応じて各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４も駆動）して行なったのち、ステップＳ４１に進む。【００９０】
次いで、ステップＳ４１において、変形指令ボタン２３による脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形指令が入力されているかどうかが制御コンピュータ１０１により判定される。変形指令が入力されていない場合には、ステップＳ３１に戻る。変形指令が入力されている場合には、ステップＳ４２に進む。【００９１】
次いで、ステップＳ４２において、座面垂直形態に変形させる。すなわち、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを図２Ｂの座面垂直形態へ変形させる。その後、変形モードに移行する。【００９２】
一方、ステップＳ４３においては、ステップＳ３４で２リンク脚１Ａが追従制御中である場合に足置き部５Ａが地面９７などに対して接地したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、足置き部５Ａの接地センサ１７Ａで足置き部５Ａの地面９７などに対する接地を検知したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。接地センサ１７Ａで足置き部５Ａの接地を検知した場合には、ステップＳ４４に進み、接地センサ１７Ａで足置き部５Ａの接地を検知しなかった場合にはステップＳ３１に戻る。【００９３】
ステップＳ４４においては、制御コンピュータ１０１による２リンク脚１Ａの追従制御を終了したのち、ステップＳ３１に戻る。【００９４】
また、ステップＳ４５においては、ステップＳ３６で足置き部５Ａと搭乗者５２の左足部５１Ａとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上のとき、制御コンピュータ１０１は２リンク脚１Ａの追従制御を開始する。すなわち、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが段差昇降前形態である状態から搭乗者５２が例えば左足を前に出して歩き出すと、左足部５１Ａに足置き部５Ａが追従するように制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａの関節駆動用モータ６１、６２及び足置き回転用モータ７１を適宜駆動させることで２リンク脚１Ａが追従制御を開始する。同時に、脚車輪走行車のバランスを保持するために制御コンピュータ１０１は、２リンク脚１Ｂ、２Ａ、２Ｂの各関節駆動用モータ６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７２を適宜駆動させる。その後、ステップＳ３１に戻る。【００９５】
また、ステップＳ４８においては、ステップＳ３７で足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上のとき、制御コンピュータ１０１は２リンク脚１Ｂの追従制御を開始する。すなわち、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが段差昇降前形態である状態から搭乗者５２が例えば右足を前に出して歩き出すと、右足部５１Ｂに足置き部５Ｂが追従するように制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ｂの関節駆動用モータ６３、６４及び足置き回転用モータ７２を適宜駆動させることで２リンク脚１Ｂが追従制御を開始する。同時に、脚車輪走行車のバランスを保持するために制御コンピュータ１０１は、２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂの各関節駆動用モータ６１、６２、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１を適宜駆動させる。その後、ステップＳ３１に戻る。【００９６】
また、ステップＳ４６においては、ステップＳ３５で２リンク脚１Ｂが追従制御中である場合に足置き部５Ｂが地面９７などに対して接地したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、足置き部５Ｂの接地センサ１７Ｂで足置き部５Ｂの地面９７などに対する接地を検知したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。接地センサ１７Ｂで足置き部５Ｂの接地を検知した場合には、ステップＳ４７に進み、接地センサ１７Ｂで足置き部５Ｂの接地を検知しなかった場合にはステップＳ３１に戻る。【００９７】
ステップＳ４７においては、制御コンピュータ１０１による２リンク脚１Ｂの追従制御を終了したのち、ステップＳ３１に戻る。【００９８】
以上が、段差昇降動作を行う段差昇降モードの動作フローである。ここで、走行形態から段差昇降前形態までの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形状変化の推移は図６Ａにおいて上端の図から下端の図へ向けての流れとなる。逆に、段差昇降モードから走行モードへ移行する際の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形状変化の推移は、図６Ａの下端の図から上端の図へ向けての流れとなり、そのような流れで走行形態に移行することになる。【００９９】
次に、前記した図９Ｃの段差昇降モードのフローチャートを参考にしながら、図４Ａの状態から実際に段差昇降動作を行う手順について説明する。ここでは、段差を昇る動作と段差を降りる動作を連続して行う場合を例として説明を行う。このときの脚車輪走行車の一連の動作の流れは図６Ｂに示す通りであり、図８にはそのときのタイミングチャートを示している。図６Ｂと図８におけるＡ〜Ｋの記号は、それぞれ図４Ａ〜図４Ｋに示す状態と対応している。図４Ａから図４Ｂに至る間では、制御コンピュータ１０１は、搭乗者５２の右足部５１Ｂが足置き部５Ｂから離れるとき、リニアエンコーダ９３Ｂ及びロータリーエンコーダ９１Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂにより検出されたスライドロッド１４Ｂの長さ及び回転軸１３Ｂ、１３Ｄの回転角度から、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位を求める。制御コンピュータ１０１は、求められた相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上となるまで前記検出及び相対変位の演算を継続して行なう（図９ＣのステップＳ３７）。そして、閾値以上となったことが検出された段階から、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位が一定の範囲内（例えば２０ｍｍ±１０ｍｍ）に収まるように、リニアエンコーダ９３Ｂ及びロータリーエンコーダ９１Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂにより検出されたスライドロッド１４Ｂの長さ及び回転軸１３Ｂ、１３Ｄの回転角度の情報を基に関節駆動用モータ６３、６４及び足置き回転用モータ７２を駆動制御するフィードバック制御を制御コンピュータ１０１により行い、前記追従脚の変形状態の制御、具体的には、２リンク脚１Ｂによる搭乗者５２の右足部５１Ｂへの足置き部５Ｂの追従制御を行う（図９ＣのステップＳ４８）。【０１００】
足置き部５Ｂを追従動作させるときの相対変位については、前記相対変位が大きすぎると（例えば相対変位が５０ｍｍを越えると）追従が不十分となり、搭乗者５２の段差昇降動作と足置き部５Ｂの追従動作とがうまく連動しなくなるため安全性が損なわれる。これに対して一方、前記相対変位が小さすぎると（例えば相対変位が１０ｍｍ未満であると）搭乗者５２の遊脚（右足部５１Ｂ）が容易に足置き部５Ｂと接触するようになり、脚車輪走行車の安定が損なわれる危険性が高くなる。これらの両方の課題を解消するため、右足部５１Ｂと足置き部５Ｂとの相対変位（例えば足置き部５Ｂを基準とした座標系における図３Ｃのカバー１６Ｂの回転軸１３Ｄの軸心と足置き部５Ｂの回転軸１３Ｂの軸心を結ぶベクトルの現在と初期状態におけるベクトル差の大きさ）が１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の範囲に収まるように前記制御装置１０１で動作制御することが望ましい。さらに、前記制御装置１０１により、前記相対変位（足置き部５Ｂを基準とした座標系におけるベクトル）を水平成分と垂直成分に分解し、それぞれが一定の範囲内に収まるように制御することで、より安全性を高めることができる。相対変位を一定の範囲内に納めるだけでは、相対変位の水平成分が大きく垂直成分が小さい状況も発生しうるので、搭乗者５２の右足部５１Ｂと足置き部５Ｂとが接触しやすくなり、脚車輪走行車の安定性が損なわれやすくなる。そこで、前記制御装置１０１により、前記相対変位を水平成分と垂直成分に分解し、垂直成分が一定の範囲内（例えば２０ｍｍ±１０ｍｍ）に収まるように制御するとともに、水平成分も一定の範囲内（例えば±１０ｍｍ）に収まるように制御することで、より搭乗者５２の右足部５１Ｂと足置き部５Ｂを接触しにくくすることができるようになり、安定性が損なわれるような状況が発生しにくくなる。【０１０１】
このとき、足置き部５Ｂの板面とカバー１６Ｂの板面とが平行になるように追従させるのは、より近接した状態で追従制御が可能になる点で望ましい。また、足置き部５Ｂを地面９７と平行にし、足置き部５Ｂとカバー１６Ｂとの距離との最小間隔を相対距離と見なして追従制御させるのは、２リンク脚１Ｂが追従制御のために動作するのが容易になるとともに、地面９７との接触が一様に行われるようになる点で望ましい。【０１０２】
その後、２リンク脚１Ｂの追従制御を行っている状態（図９ＣのステップＳ３５）で搭乗者５２の右足部５１Ｂが段１８の上面に接近していくと、足置き部５Ｂが段１８上に接地し（図９ＣのステップＳ４６）、接地センサ１７Ｂ、１７Ｄの出力から制御コンピュータ１０１は足置き部５Ｂが接地状態にあると判定することになる。接地状態になると、制御コンピュータ１０１は２リンク脚１Ｂの追従制御を終了し、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形状態の維持のみを行うようになる（図９ＣのステップＳ４７）。このようになると、足置き部５Ｂは接地した状態では無用な動作をしなくなるので、搭乗者５２は右足部５１Ｂを足置き部５Ｂ上に安全な状態で降ろすことができる。このとき、追従動作を開始する閾値（例えば４０ｍｍ）を追従動作時の相対変位範囲（例えば２０ｍｍ±１０ｍｍ）の最大値（例えば３０ｍｍ）より大きくしておくことで、接地した直後に追従動作が再開するような問題を避けることができる。【０１０３】
一方で、制御コンピュータ１０１は、関節駆動用モータ６３、６４と足置き回転用モータ７２などの駆動装置で２リンク脚１Ｂの追従制御を行う（図９ＣのステップＳ４７）と同時に、残る２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂの形状をそれぞれに備えられた関節駆動用モータ６１、６２、６５、６６、６７、６８、足置き回転用モータ７１、走行用モータ８１、８２などの駆動装置をそれぞれ駆動制御し、脚車輪走行車のバランスを保つための動作制御を行う。２リンク脚１Ｂが搭乗者５２の右足部５１Ｂを追従制御する際には、脚車輪走行車が２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂの３脚で保持されるようになるので、脚車輪走行車の安定が保てる脚車輪走行車の重心位置の範囲が変化するとともに、２リンク脚１Ｂの変形による２リンク脚１Ｂの重心変化及び２リンク脚１Ｂの移動に合わせた座面部１１の移動により、２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂは脚車輪走行車の安定を保つために変形する必要が生じる。このようなバランス保持制御には、重心位置やＺＭＰによる安定性判別を利用した多脚ロボットの脚制御における様々な公知技術が適用可能である。図４Ａの段差昇降前形態から図４Ｂの段差昇降開始直後の形態に至る間では、制御コンピュータ１０１の各駆動装置の駆動制御により２リンク脚２Ｂが前方に移動することで、脚車輪走行車の安定が保たれるようになっている。また、図９Ｃのフローチャートより明らかなように、２リンク脚１Ｂが追従制御を行っている場合には、２リンク脚１Ａは追従制御を行うことがないので、搭乗者５２がバランスを崩すなどの理由で足置き部５Ａから左足部５１Ａが離れるような事態があった場合でも、２リンク脚１Ａは脚車輪走行車のバランスを保つために動作することになり、安定性が保たれることになる。【０１０４】
図４Ｂの段差昇降開始直後の形態から図４Ｃの段差上の歩行形態に至る変化においては、搭乗者５２の左足部５１Ａに左足置き部５Ａが追従するように２リンク脚１Ａが制御コンピュータ１０１により動作制御され、２リンク脚１Ｂがバランス保持制御されるように左右が入れ替わる点を除けば、基本的に図４Ａから図４Ｂに至る変化と同じである（図９ＣのステップＳ３６、ステップＳ４５、ステップＳ３４、ステップＳ４３、ステップＳ４４）。バランス保持制御に関しては、２リンク脚１Ａの追従制御につれて、座面部１１も前方に移動することから、２リンク脚２Ａが前方に移動するだけではなく、２リンク脚１Ｂ、２Ｂも変形動作を行っている。【０１０５】
図４Ｃの段差上の歩行形態から図４Ｄの段差上での歩行停止形態に至る変化では、搭乗者５２の右足部５１Ｂが段１８上で一歩踏み出されて搭乗者５２の左足部５１Ａと並ぶ位置に移動している。制御的には、図４Ａから図４Ｂに至る変化と同じであり、バランス保持制御により２リンク脚２Ｂが前方に移動している。図４Ｄの状態では、２リンク脚１Ｂ、２Ｂはそれぞれ２リンク脚１Ａ、１Ｂと重なった位置にあるため図中には表示されていない。【０１０６】
そして、図４Ｄの状態になった段階で、搭乗者５２が行うべき動作は終了（図９ＣのステップＳ３８）し、制御コンピュータ１０１は、順次、２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に移動させることで、図４Ｅ、図４Ｆの状態とする（図９ＣのステップＳ３９、ステップＳ４０）。【０１０７】
搭乗者５２が行うべき動作が終了、すなわち２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作が終了したと判定し、２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に移動させる２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作を開始するタイミングを判断する方法としては、段差昇降モードになってからの追従制御の実行回数を記憶装置１０２にカウントし、カウントした値が３となった段階で、図４Ｃ〜図４Ｄに至る３度目の追従制御が終了したと制御コンピュータ１０１が判断する方法や、各回転軸１０Ａ〜１０Ｊの回転角度を基に２リンク脚１Ａ、１Ｂが同じ形状になるなどで足置き部５Ａ、５Ｂが並んだ位置に移動したことを制御コンピュータ１０１が検出した段階で判断する方法や、搭乗者５２がコンソール２１を操作して制御コンピュータ１０１に通知することで判断する方法等が実施可能である。何れの方法においても、判断後即座に２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に移動させても、適度な時間（例えば３秒）を経た後で移動させても良い。また、さらに接地センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄの出力変動を参考にすることで、制御コンピュータ１０１が、搭乗者５２の動きが収まったと判断できた段階で、２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に制御コンピュータ１０１により移動させるように動作制御するようにしても良い。図４Ｆの状態に移行することで、脚車輪走行車は段１８上に移動することになる。【０１０８】
ところで、図４Ｆの状態に移行するとき、２リンク脚２Ｂのゴムタイヤ９Ｂが接地する場所は、図４Ｂにおいて２リンク脚１Ｂのユニバーサルホイール６Ｂが接地した場所にあたる。２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは、それぞれ座面部１１を介して接続されているので、ゴムタイヤ９Ａ、９Ｂとユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂとの相対位置は制御コンピュータ１０１により容易に計算可能である。よって、記憶装置１０２に記録された動作履歴の一例としての回転角度の履歴から制御コンピュータ１０１により演算可能な、図４Ｂにおけるユニバーサルホイール６Ｂとゴムタイヤ９Ｂとの相対位置及び図４Ｂから図４Ｄに至るまでのゴムタイヤ９Ｂの移動量から、図４Ｄの状態においてゴムタイヤ９Ｂが図４Ｂにおいてユニバーサルホイール６Ｂが接触した地点まで移動するのに必要な相対距離を制御コンピュータ１０１により算出することができる。これにより、制御コンピュータ１０１は、この相対距離の情報を基に、段１８の接地面の高さ等を予測しながら２リンク脚２Ｂを動作させることが可能になり、動作の高速化が図れるようになる。【０１０９】
次に、段１８から地面９７などに降りる場合には、図４Ａ〜図４Ｆのサイクルと同様に、図４Ｆ〜図４Ｋのサイクルを行うことで、脚車輪走行車は段１８より地面９７などに降りることになる。図４Ａ〜図４Ｆとは、高い側に移動するか低い側に移動するかが大きく違うだけで、図８のタイミングチャートに示されるように、制御状態の推移については同一であると考えることができる。それぞれ、図４Ｇは搭乗者５２が右足部５１Ｂを段１８上から降ろしたとき、次いで、図４Ｈは搭乗者５２が左足部５１Ａを段１８上から降ろしたとき、次いで、図４Ｉは搭乗者５２が右足部５１Ｂを一歩踏み出したとき、次いで、図４Ｊは２リンク脚２Ａが段１８上から地面９７などに降りたとき、次いで、図４Ｋは２リンク脚２Ｂが段１８上から地面９７などに降りたときの状態をそれぞれ示している。段差昇降動作が終了して平面走行を行う場合には、図６Ａの下端の図から上端の図に示すように、図２Ａの状態にまで変形し、走行状態に移行することになる。【０１１０】
以上の実施形態では、段１８を昇る動作と段１８を降りる動作を連続して行う場合についてのみ説明を行ったが、当然、段１８を昇った図４Ｆの状態から走行状態に移行しても良いし、走行状態から段１８を降りる動作に移行するようにしても良く、いずれにしても実施可能である。さらに、図４Ａ〜図４Ｋに示される一連の動作は、搭乗者５２が踏み出す足の順序を逆にした場合や、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降制御の順番を逆にした場合にも同様に実施可能である。また、本実施形態では支持脚に相当する２リンク脚は２Ａ、２Ｂの２本だけであるが、さらに支持脚を増やすことにより脚車輪走行車の安定性を増すこともできる。また、追従制御時において、記憶装置１０２に記録された角度履歴と比較して、従来の段差昇降動作と大きく異なる動作が要求される場合には、異常として追従制御を停止するようにしても良い。例えば、単位時間当たりの各回転軸の回転角度の変動量及びスライドロッド１４Ａ、１４Ｂの移動量について上限値を予めそれぞれ設定しておき、その上限値を超える場合には、異常であると制御コンピュータ１０１により判定して、制御コンピュータ１０１により前記追従制御を停止するようにしても良い。このようにすることで、搭乗者５２の異常動作に対しての脚車輪走行車の安定性をより増すこともできる。さらに、このような状態になった際には、拘束バンド１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄが解除されるようにすることで、異常動作に対して搭乗者の足部５１Ａ、５１Ｂが不必要に拘束されることが無くなり、より搭乗者５２の安全性を高めることもできる。【０１１１】
また、図５Ａは、相対変位を計測する別の実施方法における足置き部５Ａの周辺の詳細を示す側面図である。図３Ａとは異なり、足置き部５Ａ上にアレイ状の超音波方式距離センサ１９Ａを設け、図５Ｂに示すように足置き部５Ａの上方に超音波９６を放出し、放出された超音波９６が搭乗者５２の足部５１で反射して戻ってきた超音波を受信することにより搭乗者５２の足部５１までの距離を計測するようになっている。超音波が搭乗者５２の足部５１Ａに反射する箇所では距離が計測され、反射しない部分では距離が計測されないことから、その境界を検出することで搭乗者５２の足部５１Ａの水平方向位置を検出することが可能になる。このような方式により相対変位を計測するのは、搭乗者５２の足部５１Ａを拘束することなく相対変位が計測できる点で望ましい。また、距離センサについても超音波方式に限るものではなく、レーザー等の光学方式を用いた距離センサなどの同様の作用を実現するものであればいずれも実現可能である。【０１１２】
以上のように、前記実施形態によれば、搭乗者５２の足部５１Ａ、５１Ｂと足置き部５Ａ、５Ｂとの相対変位の情報を用いて、追従脚の一例である２リンク脚１Ａ、１Ｂの先端に設けられた足置き部５Ａ、５Ｂが搭乗者５２の足部５１Ａ、５１Ｂに追従するようになり、搭乗者５２が段差の状態を認識した上で決定した搭乗者自身の足部５１Ａ、５１Ｂの動きに連動して脚車輪走行車の脚が動作するようになるので、段差状態の認識と脚車輪走行車の２リンク脚の動作がともに素早く行えるようになる。また、段差昇降時における搭乗者５２の位置も、足置き部５Ａの高さ分だけ高くなるものの、通常の歩行における高さとほぼ同等であり、脚機構の上方に座す必要が無くなっていることから、脚車輪走行車が転倒するような場合でも高所からの落下という危険が発生しなくなっている。さらに、図５Ａに示す構成の場合には、搭乗者５２の足部５１Ａ、５１Ｂが、図３Ａのように拘束バンド１５Ａ及び１５Ｃで足置き部５Ａ、５Ｂに拘束されることも一切なくなるので、脚車輪走行車が不安定な場合には容易に離脱することもでき、より安全が確保されることになる。従って、搭乗者５２の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型の脚車輪走行車が得られることになる。【０１１３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。【０１１４】
例えば、本実施形態においては、座面部１１の支持部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに回動自在に連結される上側の端部である末端部と、ユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂ又はゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが回転可能に支持されている下側の端部である先端部との間隔が伸縮自在な追従脚（一例である２リンク脚１Ａ、１Ｂ）や支持脚（一例である２リンク脚２Ａ、２Ｂ）として、中間に揺動関節を備えた２リンク脚を用いているが、脚の構造としてはこのような２リンク脚に限定されるものではなく、直動のスライド機構を備えて伸縮する構造とした脚等、同様の作用を実現するものであれば、あらゆる公知技術の組み合わせが利用可能である。また、本実施形態においては、従動車輪にユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂを用いた構造としているが、同様にハブの外周に小径のローラを組み合わせた各種の合成型全方向車輪、球形車輪、キャスタ等の同様の作用を実現するものであれば、いずれも利用可能である。さらに、追従脚側を駆動車輪、支持脚側を従動車輪とする構成や、全ての車輪を駆動車輪とする構成としても良い。加えて、車輪を同様の作用を実現する無限軌道としても良い。【０１１５】
また、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに示す実施形態では、伸縮自在の連結機構の一例として伸縮自在なスライドロッド１４Ａ、１４Ｂを用いているが、連結機構はこれに限るものではなく、リンク機構や弾性体の変形によるものなど、同様の作用を実現するものであれば、あらゆる公知技術の組み合わせが利用可能である。【０１１６】
なお、前記様々な実施形態又は他の態様のうちの任意の実施形態又は他の態様を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明にかかる脚車輪型移動機構は、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行えるものであり、段差に対応した乗用走行車として有用である。【０１１８】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１Ａ】
2008152759.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
2008152759.tif 000021
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2008152759.tif 000025
【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
2008152759.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月22日(2008.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座面部と、
前記座面部に追従脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記追従脚末端部と追従脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記追従脚先端部に第１車輪部と足置き部を有する２本の追従脚と、
前記座面部に支持脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記支持脚末端部と支持脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記支持脚先端部に第２車輪部を有する２本以上の支持脚と、
前記追従脚と前記支持脚の動作を制御する制御装置を備えた脚車輪型移動機構において、
前記２つの足置き部と搭乗者の足部との相対変位をそれぞれ計測する足位置計測部をさらに備え、
前記足置き部が前記搭乗者の前記足部と略同じ方向に移動するように、前記制御装置が、前記足位置計測部により計測された前記相対変位を基に前記追従脚を動作させる脚車輪型移動機構。
【請求項２】
前記足位置計測部が、前記搭乗者の前記足部と前記足置き部を連結する伸縮自在の連結機構の変形量及び変形方向を計測する相対位置計測部より構成される請求項１に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項３】
前記足位置計測部が、音波若しくは光波を用いて非接触に前記相対変位を計測する装置である請求項１に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項４】
前記追従脚に設けられた第１車輪部が従動車輪であり、前記支持脚に設けられた第２車輪部が駆動車輪である請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項５】
前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項６】
前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位を水平成分と垂直成分に分解し、それぞれが一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項７】
前記２つの足置き部の接地状態をそれぞれ判定する接地判定装置をさらに設け、
前記制御装置が、前記足置き部が前記接地状態になった時点から、前記足置き部を備えた前記追従脚の変形状態を、前記足位置計測部により計測された相対変位によらずに制御し、その後、前記相対変位が一定値以上となった時点から再度、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項５に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項８】
前記２つの足置き部の接地状態をそれぞれ判定する接地判定装置をさらに設け、
前記制御装置が、前記足置き部が前記接地状態になった時点から、前記足置き部を備えた前記追従脚の変形状態を、前記足位置計測部により計測された相対変位によらずに制御し、その後、前記相対変位が一定値以上となった時点から再度、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御する請求項６に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項９】
前記一定値が、前記一定範囲内における相対変位の最大値より大きい請求項７に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１０】
前記一定値が、前記一定範囲内における相対変位の最大値より大きい請求項８に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１１】
前記搭乗者が搭乗状態にあることを検知する搭乗状態判定装置をさらに設け、前記搭乗状態でかつ前記第１車輪部若しくは前記第２車輪部が回転している場合には、前記制御装置が前記足位置計測部により計測された前記相対変位によらずに前記追従脚と前記支持脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１２】
前記搭乗状態判定装置が前記座面部の座面に加わる荷重に基づいて搭乗状態であることを判定する請求項１１に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１３】
前記制御装置が、前記走行状態では前記座面部が地面と略水平となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させるとともに、前記走行状態から前記制御装置が前記足位置計測部により計測された相対変位を基に追従脚を動作させる状態に移行するまでの間に前記座面部が地面に対して略垂直となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させる請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１４】
前記制御装置が、前記座面部の座面を地面に対して略平行な状態から略垂直な状態となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させる際に、前記足置き部の角度が常に水平若しくは先端側が高くなるようにも前記制御装置が制御する請求項１３に記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１５】
前記制御装置が、前記追従脚が地面より離れる際に、脚車輪型移動機構のバランスを保持するように前記支持脚の変形状態を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【請求項１６】
前記制御装置が、前記追従脚の動作履歴を用いて前記支持脚を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の脚車輪型移動機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人と協調することにより、短時間で段差を乗り越えて移動できる脚車輪型移動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢者人口の増加に伴い、個人用の小型移動機構への需要が増加してきており、その代表的なものとして、電動カートや電動車椅子等の車輪型の小型移動機構が存在する。しかし、このような小型移動機構が走行する範囲には、各種の段差が存在しており、移動における障害となっている。通常の車輪型の小型移動機構では、座面に対する車輪の位置はほぼ一定であるため、乗り越えられる段差の高さは車輪径や前輪と後輪の間隔であるホイールベースに依存することになり、１０ｃｍを越えるような段差への対応は困難となっている。
【０００３】
一方で、このような段差へ対応した小型移動機構として、脚型の小型移動機構が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。脚型にすることで、車輪型の小型移動機構では対応できない大きな段差への対応が可能となる。
【０００４】
しかし、脚型の小型移動機構では、段差以外の平地における移動性が車輪型の小型移動機構より劣るため、両者を組み合わせた脚車輪型の小型移動機構が提案されている(例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２８２７８号公報
【特許文献２】特開２００６−０５５９７２号公報
【非特許文献１】第２３回日本ロボット学会学術講演会予稿集の１Ｇ２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
脚車輪型の小型移動機構は、車輪型に近い平地走行時の特性と、脚型に近い段差昇降時の特性を併せ持つことができるが、一方で段差昇降時のような脚動作時に脚型と同様の課題を持つこととなる。脚型の小型移動機構の課題の一つとしては、搭乗者の位置が高く転倒時の危険性が高いということがある。脚型の小型移動機構の動作のためには十分な脚動作領域を確保する必要があり、搭乗者はそれを妨げない位置に座る必要があるため、搭乗者は脚機構上部の高い位置に座すことになる。このため、脚型の小型移動機構が転倒する場合には、搭乗者は高所からの落下という危険な状態にさらされることになる。さらに別の課題としては、段差昇降動作に時間がかかるということがある。段差昇降を行うためには、段差の状態を認識して安全が保てる適切な箇所に移動機構の脚を接地させる必要があるが、脚型の移動機構を搭乗者が操作する場合には、段差状態の認識は搭乗者が行うため素早く行えるが、操作が難しいため時間がかかることになる。一方、移動機構が自動で段差昇降を行う場合には、段差状態の認識が困難であるため時間がかかることになる。よって、従来の脚車輪型の小型移動機構では、安全と素早い段差昇降を両立させることが困難という課題を有することになる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、かかる点に鑑み、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の第１態様によれば、座面部と、
前記座面部に追従脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記追従脚末端部と追従脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記追従脚先端部に第１車輪部と足置き部を有する２本の追従脚と、
前記座面部に支持脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記支持脚末端部と支持脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記支持脚先端部に第２車輪部を有する２本以上の支持脚と、
前記追従脚と前記支持脚の動作を制御する制御装置を備えた脚車輪型移動機構において、
前記２つの足置き部と搭乗者の足部との相対変位をそれぞれ計測する足位置計測部をさらに備え、
前記足置き部が前記搭乗者の足部と略同方向に移動するように、前記制御装置が、前記足位置計測部により計測された相対変位を基に追従脚を動作させることを特徴とする脚車輪型移動機構を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
よって、本発明によれば、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。すなわち、本発明によれば、搭乗者の足部と足置き部との相対変位の情報を用いて、追従脚の先端に設けられた足置き部が搭乗者の足部に追従するようになり、搭乗者が段差の状態を認識した上で決定した搭乗者自身の足の動きに連動して脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚が動作するようになるので、段差状態の認識と脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚の動作がともに素早く行えるようになる。従って、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１３】
本発明の第１態様によれば、座面部と、
前記座面部に追従脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記追従脚末端部と追従脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記追従脚先端部に第１車輪部と足置き部を有する２本の追従脚と、
前記座面部に支持脚末端部が回転自在に連結されるとともに、前記支持脚末端部と支持脚先端部との間隔が伸縮自在で、前記支持脚先端部に第２車輪部を有する２本以上の支持脚と、
前記追従脚と前記支持脚の動作を制御する制御装置を備えた脚車輪型移動機構において、
前記２つの足置き部と搭乗者の足部との相対変位をそれぞれ計測する足位置計測部をさらに備え、
前記足置き部が前記搭乗者の前記足部と略同じ方向に移動するように、前記制御装置が、前記足位置計測部により計測された前記相対変位を基に前記追従脚を動作させることを特徴とする脚車輪型移動機構を提供する。
【００１４】
このような構成によれば、搭乗者の足部と足置き部との相対変位の情報を用いて、追従脚の先端に設けられた足置き部が搭乗者の足部に追従するようになり、搭乗者が段差の状態を認識した上で決定した搭乗者自身の足の動きに連動して脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚が動作するようになるので、段差状態の認識と脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）の脚の動作がともに素早く行えるようになる。従って、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、前記足位置計測部が、前記搭乗者の前記足部と前記足置き部を連結する伸縮自在の連結機構の変形量及び変形方向を計測する相対位置計測部より構成されることを特徴とする第１の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００１６】
このような構成によれば、搭乗者の足部と足置き部が連結されることになるので、容易に搭乗者の足部と足置き部との相対変位が計測できるようになる。従って、より確実に搭乗者の足部の動きに連動して脚が動作する脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００１７】
本発明の第３態様によれば、前記足位置計測部が、音波若しくは光波を用いて非接触に前記相対変位を計測する装置であることを特徴とする第１の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００１８】
このような構成によれば、搭乗者の足部と足置き部との相対変位を非接触で計測できるようになるので、搭乗者はより自由に自身の足が動かせるようになる。従って、足置き部との拘束に起因する搭乗者の転倒といった危険の少ない脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記追従脚に設けられた第１車輪部が従動車輪であり、前記支持脚に設けられた第２車輪部が駆動車輪であることを特徴とする第１〜３のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００２０】
このような構成によれば、追従脚には車輪部を回転させるための駆動源が不要になるので、より搭乗者の足部の動きに追従脚が素早く連動できるようになるので、より段差昇降が素早く行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００２１】
本発明の第５態様によれば、前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜４のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００２２】
このような構成によれば、搭乗者の足部に追従脚が一定の間隔を保ちながら連動して動作することになるので、より確実に段差昇降が行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００２３】
本発明の第６態様によれば、前記制御装置が、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位を水平成分と垂直成分に分解し、それぞれが一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜４のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００２４】
このような構成によれば、垂直方向の相対変位を確実に確保することができるようになるので、脚車輪型移動機構の安全性をより高めることができる。
【００２５】
本発明の第７態様によれば、前記２つの足置き部の接地状態をそれぞれ判定する接地判定装置をさらに設け、
前記制御装置が、前記足置き部が前記接地状態になった時点から、前記足置き部を備えた前記追従脚の変形状態を、前記足位置計測部により計測された相対変位によらずに制御し、その後、前記相対変位が一定値以上となった時点から再度、前記足置き部と前記搭乗者の前記足部との前記相対変位が一定範囲内に収まるように前記追従脚の変形状態を制御することを特徴とする第５又は６の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００２６】
このような構成によれば、足置き部が接地している追従脚が無駄な動作を行わなくなるので、より安定した段差昇降が行えるようになる。
【００２７】
本発明の第８態様によれば、前記一定値が、前記一定範囲内における相対変位の最大値より大きいことを特徴とする第７の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００２８】
このような構成によれば、足置き部が接地した段階で確実に追従脚が無駄な動作を行わなくなるので、より安定した段差昇降が行えるようになる。
【００２９】
本発明の第９態様によれば、前記搭乗者が搭乗状態であることを検知する搭乗状態判定装置をさらに設け、前記搭乗状態でかつ前記第１車輪部若しくは前記第２車輪部が回転している場合には、前記制御装置が前記足位置計測部により計測された前記相対変位によらずに前記追従脚と前記支持脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜８のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００３０】
このような構成によれば、車輪走行時における搭乗者の足部の動きによって、搭乗者の意図しない脚動作が行われることを防ぐことができるようになるので、より安全性の高い脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００３１】
本発明の第１０態様によれば、前記搭乗状態判定装置が前記座面部の座面に加わる荷重に基づいて搭乗状態であることを判定することを特徴とする第９の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００３２】
このような構成によれば、搭乗者が搭乗状態にあることを容易に判定することができる。
【００３３】
本発明の第１１態様によれば、前記制御装置が、前記走行状態では前記座面部が地面と略水平となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させるとともに、前記走行状態から前記制御装置が前記足位置計測部により計測された相対変位を基に追従脚を動作させる状態に移行するまでの間に前記座面部が地面に対して略垂直となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させることを特徴とする第１〜１０のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００３４】
このような構成によれば、搭乗者が段差昇降前に立位になるのが脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）により補助されるようになるので、より素早く段差昇降動作に移行することが可能になる。
【００３５】
本発明の第１２態様によれば、前記制御装置が、前記座面部の座面を地面に対して略平行な状態から略垂直な状態となるように前記追従脚及び前記支持脚を動作させる際に、前記足置き部の角度が常に水平若しくは先端側が高くなるようにも前記制御装置が制御することを特徴とする第１１の態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００３６】
このような構成によれば、搭乗者が立位になる際に自然に座面にもたれかかるようになるので、より安全に段差昇降動作に移行することが可能になる。
【００３７】
本発明の第１３態様によれば、前記制御装置が、前記追従脚が地面より離れる際に、脚車輪型移動機構のバランスを保持するように前記支持脚の変形状態を制御することを特徴とする第１〜１２のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００３８】
このような構成によれば、搭乗者の足部に追従して追従脚が地面から離れる際にも、支持脚がバランスを保つように変形するので、より安定性の高い脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００３９】
本発明の第１４態様によれば、前記制御装置が、前記追従脚の動作履歴を用いて前記支持脚を制御することを特徴とする第１〜１３のいずれか１つの態様に記載の脚車輪型移動機構を提供する。
【００４０】
このような構成によれば、追従脚の動作履歴より段差の情報を得ることができるので、支持脚を動作させる際にも段差状態を認識するのが容易になり、より素早い動作で段差昇降が行える脚車輪型移動機構（例えば脚車輪走行車）を得ることができる。
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明にかかる第１実施形態の脚車輪型移動機構の一例としての脚車輪走行車の概要を示した斜視図であり、図１Ｂ、図１Ｃは図１Ａと同様の構図において、それぞれ追従脚、支持脚に相当する部分のみを示した斜視図である。また、図２Ａ及び図２Ｂは図１Ａの脚車輪走行車に搭乗者５２が座っている状態及び立っている状態を示す側面図である。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃにおいて、１Ａ、１Ｂはそれぞれ追従脚の一例である２リンク脚であり、２Ａ、２Ｂはそれぞれ支持脚の一例である２リンク脚である。２リンク脚１Ａ、１Ｂは、前脚上リンク３Ａ、３Ｂと、前脚上リンク３Ａ、３Ｂよりそれぞれ長い前脚下リンク４Ａ、４Ｂと、板状足置き部５Ａ、５Ｂと、追従脚側の車輪部の一例として機能する従動車輪の一例であるユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂとより構成されている。また、２リンク脚２Ａ、２Ｂは、後脚上リンク７Ａ、７Ｂと、後脚上リンク７Ａ、７Ｂより長い後脚下リンク８Ａ、８Ｂと、支持脚側の車輪部の一例として機能する駆動車輪の一例であるゴムタイヤ９Ａ、９Ｂとより構成されている。
【００４３】
図１Ｂに示すように、前脚上リンク３Ａは、先端（図１Ｂ中、前方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、板状座面部１１の裏面から下方に延びた前側支持部１１ａを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｂ中、後方斜め下向きの基端）の端部が前脚下リンク４Ａの一端（図１Ｂ中、後方斜め上向きの一端）の端部に、回転軸１０Ｃを中心に回転可能に連結されるとともに、前脚下リンク４Ａ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６２が、制御装置の一例としての制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６２の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｃの回転角度が内蔵されたエンコーダからの情報を基に制御されている。
【００４４】
同様に、前脚上リンク３Ｂは、先端（図１Ｂ中、前方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、座面部１１の裏面から下方に延びた前側支持部１１ｂを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｂ中、後方斜め下向きの基端）の端部が前脚下リンク４Ｂの一端（図１Ｂ中、後方斜め上向きの一端）の端部に、回転軸１０Ｄを中心に回転可能に連結されるとともに、前脚下リンク４Ｂ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６４が、制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６４の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｄの回転角度が制御されている。
【００４５】
また、図１Ｃに示すように、後脚上リンク７Ａは、先端（図１Ｃ中、後方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、座面部１１の裏面から下方に延びた後側支持部１１ｃを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｃ中、前方斜め下向きの基端）の端部が後脚下リンク８Ａの一端（図１Ｃ中、前後方向沿いの前端）の端部に、回転軸１０Ｉを中心に回転可能に連結されるとともに、後脚下リンク８Ａ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６６が、制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６６の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｉの回転角度が制御されている。同様に、後脚上リンク７Ｂは、先端（図１Ｃ中、後方斜め上向きの先端）が二股に分岐して、座面部１１の裏面から下方に延びた後側支持部１１ｄを回動可能に挟持するとともに、基端（図１Ｃ中、前方斜め下向きの基端）の端部が後脚下リンク８Ｂの一端（図１Ｃ中、前後方向沿いの前端）の端部に、回転軸１０Ｊを中心に回転可能に連結されるとともに、後脚下リンク８Ｂ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６８が、制御コンピュータ１０１により駆動制御されることで、関節駆動用モータ６８の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｊの回転角度が制御されている。
【００４６】
また、後脚下リンク８Ａ内、８Ｂの他端（図１Ｃ中、前後方向沿いの後端）の端部に、ゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが、それぞれ回転軸１０Ｋ、１０Ｌを中心に回転可能に取付けられており、それぞれ、後脚下リンク８Ａ内、８Ｂ内に設けられた走行用モータ８１、８２が、制御コンピュータ１０１によりそれぞれ駆動制御されることで、関節駆動用モータ８１、８２の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｋ、１０Ｌの回転速度がそれぞれ独立して制御されている。
【００４７】
また、前脚下リンク４Ａ、４Ｂの他端（図１Ｂ中、前方斜め下向きの他端）の端部の三股に分岐した部分の内側の二股部分には、ユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂが、それぞれ、回転軸１０Ｅ、１０Ｆを中心に回転軸１０Ｅ、１０Ｆに対して回転自在能に取り付けられて全方向車輪を構成しており、ホイール６Ａ、６Ｂの外周に設けられたローラによって脚車輪走行車の左右方向の動きに対しても移動可能であるので、左右のゴムタイヤ９Ａ、９Ｂの回転数を互いに異ならせることで、脚車輪走行車の旋回動作が実現できるようになっている。
【００４８】
また、前脚下リンク４Ａ、４Ｂの他端（図１Ｂ中、前方斜め下向きの他端）の端部の三股に分岐した部分の外側の二股部分には、足置き部５Ａ、５Ｂを、それぞれ回転軸１０Ｅ、１０Ｆと同軸に回転可能に取付けておれ、それぞれ前脚下リンク４Ａ内、４Ｂ内に設けられた足置きエンコーダ内蔵の回転用モータ７１、７２が制御コンピュータ１０１によりそれぞれ駆動制御されることで、足置き回転用モータ７１、７２の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ｅ、１０Ｆの回転角度がそれぞれ独立して制御されている。
【００４９】
さらに、前記したように、２リンク脚１Ａ、１Ｂの前記端部と２リンク脚２Ａ、２Ｂの前記端部は、それぞれ、座面部１１の支持部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、回転軸１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｈを中心に回転可能に連結されるとともに、それぞれ前脚上リンク３Ａ内、前脚上リンク３Ｂ内、後脚上リンク７Ａ内、後脚上リンク７Ｂ内に設けられたエンコーダ内蔵の関節駆動用モータ６１、６３、６５、６７が、制御コンピュータ１０１によりそれぞれ駆動制御されることで、関節駆動用モータ６１、６３、６５、６７の正逆回転軸に連結された回転軸１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｈの回転角度がそれぞれ制御されている。また、座面部１１には、座面部１１の中央の座面に加わる荷重を検知する荷重センサ１２が設けられており、荷重センサ１２が所定値以上を検出することにより、搭乗者５２が座面に座っていることを検知できるようになっているとともに、座面部１１の側部にはコンソール２１が設けられ、搭乗者５２からの指示がコンソール２１を使って制御コンピュータ１０１に入力できるようになっている。コンソール２１は、車輪走行時のコントロール及び変形方向を指示するためのジョイスティック２２と、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形を指示するための変形指令ボタン２３より構成されている。
【００５０】
図３Ａ、図３Ｃは、それぞれ足置き部５Ａ、足置き部５Ｂの周辺の詳細を示す側面図である。足置き部５Ａ、足置き部５Ｂは、それぞれ、大略Ｌ字状板部材より構成されている。足置き部５Ａの中央部のややユニバーサルホイール６Ａに近い部分の側面の下部には、回転軸１３Ａの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９１Ａを備えた回転軸１３Ａが回転自在に設けられている。この回転軸１３Ａには、伸縮自在な連結機構の一例として機能する伸縮自在なスライドロッド１４Ａの一端（図３Ａでは下端）が連結されており、スライドロッド１４Ａは、内蔵されたリニアエンコーダ９３Ａにより、スライドロッド１４Ａの長さを計測可能としている。また、スライドロッド１４Ａの他端（図３Ａでは上端）には、回転軸１３Ｃの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９２Ａを備えた回転軸１３Ｃが連結されている。この回転軸１３Ｃは、搭乗者５２の足部５１Ａに甲部側拘束バンド１５Ａとつまさき側拘束バンド１５Ｃにより固定可能なカバー１６Ａに対して回転自在に連結されている。カバー１６Ａは、搭乗者５２の足部５１Ａの裏面全体を覆うようにしている。よって、前記したロータリーエンコーダ９１Ａとリニアエンコーダ９３Ａとロータリーエンコーダ９２Ａにより、足位置計測部９０Ａの一例としての相対位置計測部を構成して、足置き部５Ａと搭乗者５２の足部５１Ａとの相対変位をそれぞれ計測可能としている。同様に、足置き部５Ｂの中央部のややユニバーサルホイール６Ａに近い部分の側面の下部には、回転軸１３Ｂの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９１Ｂを備えた回転軸１３Ｂが回転自在に設けられている。この回転軸１３Ｂには、伸縮自在なスライドロッド１４Ｂの一端（図３Ａでは下端）が連結されており、スライドロッド１４Ｂは、内蔵されたリニアエンコーダ９３Ｂにより、スライドロッド１４Ｂの長さを計測可能としている。前記したロータリーエンコーダ９１Ｂとリニアエンコーダ９３Ｂとにより、足位置計測部９０Ｂの一例を構成して、足置き部５Ｂの位置を計測可能としている。また、スライドロッド１４Ｂの他端（図３Ａでは上端）には、回転軸１３Ｄの回転角度を検出するロータリーエンコーダ９２Ｂを備えた回転軸１３Ｄが連結されている。この回転軸１３Ｄは、搭乗者５２の足部５１Ｂに甲部側拘束バンド１５Ｂとつまさき側拘束バンド１５Ｄにより固定可能なカバー１６Ｂに対して回転自在に連結されている。カバー１６Ｂは、搭乗者５２の足部５１Ｂの裏面全体を覆うようにしている。よって、前記したロータリーエンコーダ９１Ｂとリニアエンコーダ９３Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂにより、足位置計測部９０Ｂの一例を構成して、足置き部５Ｂと搭乗者５２の足部５１Ｂとの相対変位をそれぞれ計測可能としている。
【００５１】
搭乗者５２の足部５１Ａが足置き部５Ａより離れた場合には、図３Ｂに示すようにスライドロッド１４Ａが延びた状態となり、スライドロッド１４Ａの長さ変化と回転軸１３Ａ、１３Ｃのそれぞれの角度変化により、足位置計測部９０Ａで、足置き部５Ａと搭乗者５２の足部５１Ａとの相対位置が求められることになる。同様に、搭乗者５２の足部５１Ｂが足置き部５Ｂより離れた場合には、図３Ｂと同様にスライドロッド１４Ａが延びた状態となり、スライドロッド１４Ｂの長さ変化と回転軸１３Ｂ、１３Ｄのそれぞれの角度変化により、足位置計測部９０Ｂで、足置き部５Ｂと搭乗者５２の足部５１Ｂとの相対位置が求められることになる。
【００５２】
また、足置き部５Ａの先端の屈曲部の下部には、地面９７などに対する足置き部５Ａの接触荷重を基に足置き部５Ａの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ａが設けられるとともに、回転軸１０Ｅの周辺には、回転軸１０Ｅに加わる荷重を基にユニバーサルホイール６Ａの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ｃが設けられている。同様に、足置き部５Ｂの先端の屈曲部の下部には、地面９７などに対する足置き部５Ｂの接触荷重を基に足置き部５Ｂの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ｂが設けられるとともに、回転軸１０Ｆの周辺には回転軸１０Ｆに加わる荷重を基にユニバーサルホイール６Ｂの地面９７などに対する接地を検知する接地センサ１７Ｄが設けられている。
【００５３】
ちなみに、これらの接地センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ（接地判定装置の一例としての機能する装置）を含めた各部と制御コンピュータ１０１との接続関係については、図７においてまとめて示している。なお、制御コンピュータ１０１には記憶装置１０２が接続されており、記憶装置１０２には、動作履歴の一例としての各回転軸の回転角度の履歴、並びに、走行形態及び座面垂直形態及び段差昇降前形態及び段差昇降動作における前記脚車輪走行車の形態などの所望の形態のそれぞれの各回転軸１０Ａ〜１０Ｄ、１０Ｇ〜１０Ｊの回転角度が、制御コンピュータ１０１により再利用可能な形で記憶されている。
【００５４】
ここで、走行形態とは、図２Ａに示すような、脚車輪走行車が走行するときの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。座面垂直形態とは、図２Ｂに示すような、脚車輪走行車が走行停止して座面部１１が略上下方向沿いに（地面に対して略垂直方向沿いに）向いているときの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。段差昇降前形態とは、図４Ａに示すような、脚車輪走行車が走行停止して座面部１１が横方向沿いに向いており、搭乗者５２が地面９７などから段１８を昇ろうとしているときの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。段差昇降動作における前記脚車輪走行車の形態とは、図４Ｂに示すような、脚車輪走行車が走行停止して座面部１１が横方向沿いに向いており、搭乗者５２が段１８を昇ったり降りたり又は段１８の上を歩いたりするときに搭乗者５２に追従するように動作制御される２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形態を意味する。
【００５５】
次に、制御コンピュータ１０１の制御の下で行なわれる、この脚車輪走行車の作用を説明する。
【００５６】
先ず、脚車輪走行車が平面を走行する場合には、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは座面部１１に搭乗者５２が座った図２Ａに示す走行形態に変形した状態となり、図９Ａに示す走行モードのフローチャートに従って動作することになる。
【００５７】
先ず、座面部１１の搭乗状態判定装置の一例である荷重センサ１２により座面荷重の有無が判定され、搭乗者５２が座面部１１に座しているかどうかが判定される（図９ＡのステップＳ１）。具体的には、荷重センサ１２が所定値（例えば１０ｋｇ）以上を検出しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定し、荷重センサ１２が所定値以上を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に座している（すなわち、搭乗状態にある）と判定して、ステップＳ２に進む。逆に、荷重センサ１２が所定値未満を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に座していない（すなわち、搭乗状態ではない）と判定して、ステップＳ６に進む。
【００５８】
次いで、ステップＳ１で座面荷重が所定値以上有り搭乗者５２が座面部１１に座していると判定されたときは、変形指令ボタン２３による脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形指令が入力されているかどうかが制御コンピュータ１０１により判定される（図９ＡのステップＳ２）。変形指令が入力されていない場合には、ジョイスティック２２による走行指令の有無が判定される（図９ＡのステップＳ３）。走行指令の例としては、ジョイスティック２２を前又は後に倒すことによる前進指令又は後進指令、ジョイスティック２２を左又は右に倒すことによる左回りの又は右回りの旋回指令等がある。このような走行指令が入力されている場合には、入力指令を実現するために必要な、後輪の駆動車輪の一例のゴムタイヤ９Ａ、９Ｂのそれぞれの回転数が制御コンピュータ１０１により演算される（図９ＡのステップＳ４）。ジョイスティック２２による走行指令が与えられない、すなわちジョイスティック２２に傾きがない場合などには、ステップＳ６に進む。
【００５９】
次いで、その演算結果に基づいて、制御コンピュータ１０１により走行用モータ８１、８２が駆動制御されて、演算結果に基づくそれぞれの回転数だけゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが回転されることになる（図９ＡのステップＳ５）。脚車輪走行車の前輪は従動車輪の一例のユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂであるので、ゴムタイヤ９Ａとゴムタイヤ９Ｂに異なる回転指令を与えることで、脚車輪走行車は左又は右に旋回することができる。通常の走行の場合、以上のフロー（図９ＡのステップＳ１〜Ｓ５）が繰り返されることになる。
【００６０】
一方で、荷重センサ１２により座面荷重が無いと判定される、すなわち搭乗者５２が座面部１１に座していない場合や、ジョイスティック２２による走行指令が与えられない、すなわちジョイスティック２２に傾きがない場合などでは、脚車輪走行車が走行しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する（図９ＡのステップＳ６）。具体的には、走行用モータ８１、８２が回転駆動されているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。ステップＳ６で脚車輪走行車が走行している場合には、走行用モータ８１、８２の回転は止められ、脚車輪走行車は停止することになる（図９ＡのステップＳ７）。その後、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６で脚車輪走行車が走行していない場合には、ステップＳ１に戻る。
【００６１】
また、ステップＳ２で変形指令ボタン２３による変形指令が入力された場合には、脚車輪走行車が走行しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する（図９ＡのステップＳ８）。具体的には、走行用モータ８１、８２が回転駆動されているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。ステップＳ８で脚車輪走行車が走行している場合には、走行用モータ８１、８２の回転を止めて脚車輪走行車を停止させる（図９ＡのステップＳ９）。その後、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形モードへと移行することになる。ステップＳ８で脚車輪走行車が走行していない場合には、そのまま変形モードへと移行する。
【００６２】
前記走行モードにおいては、制御コンピュータ１０１が、ロータリーエンコーダ９１Ａ、９１Ｂ、９２Ａ、９２Ｂ及びリニアエンコーダ９３Ａ、９３Ｂからの回転角度及び相対変位といった足位置情報にかかわらず、変形指令が入力されない限り２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形状態を維持するので、走行中に搭乗者５２が足を動かした場合でも安全性に問題なく走行することが可能になる。なお、本実施形態では座面部１１に設けた荷重センサ１２により走行状態かどうかを判定しているが、走行状態を判定する手段はこれに限るものでなく、コンソール２１における指示や、支持脚に設けられて支持脚に加わる荷重を検出する荷重センサにより検出された荷重等を用いて判定を行うようにしても良い。
【００６３】
次に、制御コンピュータ１０１の制御の下で行なわれる、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが、図２Ａに示す走行形態から図２Ｂに示す座面垂直形態までの変形を行う変形モードについて説明する。図９Ｂに変形モードのフローチャートを示す。
【００６４】
変形モードでも走行モードと同様に、最初に、座面部１１の荷重センサ１２により座面荷重の有無が判定され、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けているかが判定される（図９ＢのステップＳ１１）。具体的には、荷重センサ１２が所定値（例えば３ｋｇ）以上を検出しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定し、荷重センサ１２が所定値以上を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていると判定して、ステップＳ１２に進む。逆に、荷重センサ１２が所定値未満を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていないと判定して、ステップＳ１８に進む。
【００６５】
搭乗者５２が座面部１１に体重を預けているときは、変形指令ボタン２３による変形指令が解除されたか否かを制御コンピュータ１０１により判定される（図９ＢのステップＳ１２）。変形指令が解除されたと制御コンピュータ１０１により判定される場合においては、ステップＳ１８に進む。変形指令が解除されていないと制御コンピュータ１０１により判定される場合においては、ステップＳ１３に進む。
【００６６】
ステップＳ１８では、脚車輪走行車が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を行っているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する（図９ＢのステップＳ１８）。脚車輪走行車が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を行っていると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、変形動作を停止（図９ＢのステップＳ１９）し、安全を確保するようになる。すなわち、ステップＳ１８では、その前提条件として、座面荷重が無い場合か（図９ＢのステップＳ１１でＮｏの場合）、又は、変形指令が解除されている場合（図９ＢのステップＳ１２でＮｏの場合）であるため、このような場合に脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作が継続されるのは危険であるため、変形動作を停止して、安全を確保するようにしている。
【００６７】
一方、搭乗者５２が座面部１１に体重を預け（図９ＢのステップＳ１１でＹｅｓの場合）、かつ、変形指令が継続している状態（図９ＢのステップＳ１２でＹｅｓの場合）では、脚車輪走行車はジョイスティック２２により指示される走行形態若しくは座面垂直形態に、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの関節駆動用のモータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させることで２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが変形していくことになる（図９ＢのステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ２０）。
【００６８】
具体的には、ステップＳ１３において、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが走行形態へ変形するように指示されているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。走行形態へ変形するように指示されていると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１４に進む。走行形態へ変形するように指示されていないと制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ２０に進む。
【００６９】
ステップＳ１４では、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを図２Ａの走行形態へ変形させる。その後、ステップＳ１５に進む。
【００７０】
ステップＳ１５では、走行形態に到達しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、予め記憶装置１０２に記憶された走行形態での各回転軸１０Ａ〜１０Ｊの回転角度に、各回転軸１０Ａ〜１０Ｊが到達しているか否かを検出して制御コンピュータ１０１により判定すればよい。走行形態に到達していると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１６に進む。走行形態に到達していないと制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００７１】
ステップＳ１６では、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２の駆動を停止させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を終了させる。
【００７２】
次いで、ステップＳ１７では、制御コンピュータ１０１により、変形指令ボタン２３による変形指令を解除したのち、走行モードに移行する。
【００７３】
一方、ステップＳ１３において、走行形態へ変形するように指示されていないと制御コンピュータ１０１により判定する場合に、ステップＳ２０において、座面垂直形態に変形させる。すなわち、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを図２Ｂの座面垂直形態へ変形させる。その後、ステップＳ２１に進む。
【００７４】
次いで、ステップＳ２１では、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが座面垂直形態に到達しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、予め記憶装置１０２に記憶された座面垂直形態での各回転軸１０Ａ〜１０Ｊの回転角度に、各回転軸１０Ａ〜１０Ｊが到達しているか否かを検出して制御コンピュータ１０１により判定すればよい。座面垂直形態に到達していると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ２２に進む。座面垂直形態に到達していないと制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００７５】
ステップＳ２２では、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２の駆動を停止させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作を終了させる。
【００７６】
次いで、ステップＳ２３では、制御コンピュータ１０１により、変形指令ボタン２３による変形指令を解除したのち、段差昇降モードに移行する。
【００７７】
変形モードでは、脚車輪走行車が搭乗者５２が立位になるのを助ける効果があるので、素早く段差昇降動作に移行できるようになる。なお、変形動作中には足置き部５Ａ、足置き部５Ｂが地面９７となす角度を座面部１１の角度と連動して変化させつつ、座面垂直形態になるまで、足置き部５Ａ、足置き部５Ｂのそれぞれが、地面９７と水平若しくは地面９７に対して先端部例えば前端部が後端部よりも高くなるように保つことが望ましい。このようにすれば、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形動作中の足置き部５Ａ、足置き部５Ｂは、常に地面９７に対して平行か又は座面部１１に向けて斜め下方向きに傾斜するような角度を持った状態となるため、搭乗者５２は自然にその体重を座面部１１に預けるようになる。よって、搭乗者５２は勝手に立ち上がること無く、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形に合わせて立ち上がるようになるので、より安全な状態で変形動作が行われるようになる。例えば、座面部１１が地面９７と水平の状態では足置き部５Ａ、足置き部５Ｂの地面９７に対する角度を３０度とし、座面部１１の地面９７に対する角度が３０度、６０度と変化していくに従って、足置き部５Ａ、足置き部５Ｂの地面９７に対する角度を２０度、１０度と減少させ、座面部１１が地面９７に対して垂直になる時点で足置き部５Ａ、足置き部５Ｂを地面９７と水平とするような動作等が望ましい。
【００７８】
最後に、段差昇降動作を行う段差昇降モードについて説明する。図９Ｃに段差昇降モードのフローチャートを示す。
【００７９】
まず、ステップＳ３１において、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが座面垂直形態か否かを制御コンピュータ１０１により判定する。座面垂直形態であると制御コンピュータ１０１により判定する場合にはステップＳ３２に進む。そうでない場合には、ステップＳ３４に進む。
【００８０】
次いで、ステップＳ３２において、座面部１１の荷重センサ１２により座面荷重の有無が判定され、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けているかどうかが判定される（図９ＡのステップＳ３２）。具体的には、荷重センサ１２が所定値（例えば３ｋｇ）以上を検出しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定し、荷重センサ１２が所定値以上を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていると判定して、ステップＳ３１に戻る。逆に、荷重センサ１２が所定値未満を検出しているときは、搭乗者５２が座面部１１に体重を預けていないと判定して、ステップＳ３３に進む。
【００８１】
次いで、ステップＳ３３において、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを段差昇降前状態へ変形させる。すなわち、変形モードから段差昇降モードに移行した段階では、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは図２Ｂに示す座面垂直形態になっており（図９ＣのステップＳ３１でＹｅｓ）、搭乗者５２は座面部１１に体重を預けた立位の状態となっている。搭乗者５２が座面部１１から離れて自立状態となった段階で、荷重センサ１２より座面荷重が無いものと判定されると（図９ＣのステップＳ３２でＮｏ）、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの関節駆動用のモータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させることで、脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは図４Ａに示す段差昇降前形態に２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが変形することになる（図９ＣのステップＳ３３）。
【００８２】
次いで、ステップＳ３４において、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａの追従制御中か否かを自ら判定し、追従制御中ならばステップＳ４３に進み、追従制御中で無いならばステップＳ３５に進む。
【００８３】
次いで、ステップＳ３５において、制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ｂの追従制御中か否かを自ら判定し、追従制御中ならばステップＳ４６に進み、追従制御中で無いならばステップＳ３６に進む。
【００８４】
次いで、ステップＳ３６において、足置き部５Ａと搭乗者５２の左足部５１Ａとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。閾値（例えば４０ｍｍ）以上であると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ４５に進み、前記閾値未満ならばステップＳ３７に進む。具体的には、ロータリーエンコーダ９１Ａとリニアエンコーダ９３Ａとロータリーエンコーダ９２Ａからの入力情報に基づき、足置き部５Ａと搭乗者５２の左足部５１Ａとの相対変位（例えば足置き部５Ａを基準とした座標系における図３Ｂのカバー１６Ａの回転軸１３Ｃの軸心と足置き部５Ａの回転軸１３Ａの軸心を結ぶベクトルの現在と初期状態におけるベクトル差の大きさ）が閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定すればよい。
【００８５】
次いで、ステップＳ３７において、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。閾値（例えば４０ｍｍ）以上であると制御コンピュータ１０１により判定する場合には、ステップＳ４８に進み、前記閾値未満ならばステップＳ３８に進む。具体的には、ロータリーエンコーダ９１Ｂとリニアエンコーダ９３Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂからの入力情報に基づき、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位（例えば足置き部５Ｂを基準とした座標系における図３Ｃのカバー１６ＢＢの回転軸１３Ｄの軸心と足置き部５Ｂの回転軸１３Ｂの軸心を結ぶベクトルの現在と初期状態におけるベクトル差の大きさ）が閾値（例えば４０ｍｍ）以上であるか否かを制御コンピュータ１０１により判定すればよい。
【００８６】
次いで、ステップＳ３８において、２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作が終了しているか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、制御コンピュータ１０１により、後述（図４Ｄの説明部を参照）する終了条件が満たされているか否かを判定し、満たされている場合にはステップＳ３９に進む。満たされていない場合にはステップＳ３１に戻る。ここでいう２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作とは、２リンク脚１Ａ、１Ｂのそれぞれに対して１回以上の追従制御が行われ、足置き部５Ａ、５Ｂの両方が地面９７上から段１８上、若しくは段１８上から地面９７上へ移動するような一連の動作のことを表している。
【００８７】
次いで、ステップＳ３９において、制御コンピュータ１０１が、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作を実行済みか否かを自ら判定する。具体的には、記憶装置１０２に記憶された、２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作が終了した時点における各回転軸１０Ａ〜１０Ｄ、１０Ｇ〜１０Ｊの角度を基に制御コンピュータ１０１により計算された、２リンク脚１Ａ、１Ｂの段差昇降による足置き部５Ａ、５Ｂもしくはユニバーサルホイール６Ａ，６Ｂの垂直移動量分だけ、ゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが垂直移動しているか否かを、その時点における各回転軸１０Ａ〜１０Ｄ、１０Ｇ〜１０Ｊの角度を基に制御コンピュータ１０１により判定し、垂直移動していない場合（昇降動作が終了していない場合）にはステップＳ４０に進み、昇降動作を行なう。垂直移動している場合（昇降動作が終了している場合）にはステップＳ４１に進む。ここでいう２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作とは、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作終了後にゴムタイヤ９Ａ、９Ｂの両方を地面９７上から段１８上、若しくは段１８上から地面９７上へ移動するような一連の動作のことを表している。この動作は開始から終了まで制御コンピュータ１０１により自動的に実行される。
【００８８】
次いで、ステップＳ４０において、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作を、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６５、６６、６７、６８を駆動（必要に応じて各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４も駆動）して行なったのち、ステップＳ４１に進む。
【００８９】
次いで、ステップＳ４１において、変形指令ボタン２３による脚車輪走行車の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形指令が入力されているかどうかが制御コンピュータ１０１により判定される。変形指令が入力されていない場合には、ステップＳ３１に戻る。変形指令が入力されている場合には、ステップＳ４２に進む。
【００９０】
次いで、ステップＳ４２において、座面垂直形態に変形させる。すなわち、制御コンピュータ１０１により各関節駆動用モータ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１、７２を駆動させて、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを図２Ｂの座面垂直形態へ変形させる。その後、変形モードに移行する。
【００９１】
一方、ステップＳ４３においては、ステップＳ３４で２リンク脚１Ａが追従制御中である場合に足置き部５Ａが地面９７などに対して接地したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、足置き部５Ａの接地センサ１７Ａで足置き部５Ａの地面９７などに対する接地を検知したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。接地センサ１７Ａで足置き部５Ａの接地を検知した場合には、ステップＳ４４に進み、接地センサ１７Ａで足置き部５Ａの接地を検知しなかった場合にはステップＳ３１に戻る。
【００９２】
ステップＳ４４においては、制御コンピュータ１０１による２リンク脚１Ａの追従制御を終了したのち、ステップＳ３１に戻る。
【００９３】
また、ステップＳ４５においては、ステップＳ３６で足置き部５Ａと搭乗者５２の左足部５１Ａとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上のとき、制御コンピュータ１０１は２リンク脚１Ａの追従制御を開始する。すなわち、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが段差昇降前形態である状態から搭乗者５２が例えば左足を前に出して歩き出すと、左足部５１Ａに足置き部５Ａが追従するように制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ａの関節駆動用モータ６１、６２及び足置き回転用モータ７１を適宜駆動させることで２リンク脚１Ａが追従制御を開始する。同時に、脚車輪走行車のバランスを保持するために制御コンピュータ１０１は、２リンク脚１Ｂ、２Ａ、２Ｂの各関節駆動用モータ６３、６４、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７２を適宜駆動させる。その後、ステップＳ３１に戻る。
【００９４】
また、ステップＳ４８においては、ステップＳ３７で足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上のとき、制御コンピュータ１０１は２リンク脚１Ｂの追従制御を開始する。すなわち、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂが段差昇降前形態である状態から搭乗者５２が例えば右足を前に出して歩き出すと、右足部５１Ｂに足置き部５Ｂが追従するように制御コンピュータ１０１が２リンク脚１Ｂの関節駆動用モータ６３、６４及び足置き回転用モータ７２を適宜駆動させることで２リンク脚１Ｂが追従制御を開始する。同時に、脚車輪走行車のバランスを保持するために制御コンピュータ１０１は、２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂの各関節駆動用モータ６１、６２、６５、６６、６７、６８及び足置き回転用モータ７１を適宜駆動させる。その後、ステップＳ３１に戻る。
【００９５】
また、ステップＳ４６においては、ステップＳ３５で２リンク脚１Ｂが追従制御中である場合に足置き部５Ｂが地面９７などに対して接地したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。具体的には、足置き部５Ｂの接地センサ１７Ｂで足置き部５Ｂの地面９７などに対する接地を検知したか否かを制御コンピュータ１０１により判定する。接地センサ１７Ｂで足置き部５Ｂの接地を検知した場合には、ステップＳ４７に進み、接地センサ１７Ｂで足置き部５Ｂの接地を検知しなかった場合にはステップＳ３１に戻る。
【００９６】
ステップＳ４７においては、制御コンピュータ１０１による２リンク脚１Ｂの追従制御を終了したのち、ステップＳ３１に戻る。
【００９７】
以上が、段差昇降動作を行う段差昇降モードの動作フローである。ここで、走行形態から段差昇降前形態までの２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形状変化の推移は図６Ａにおいて上端の図から下端の図へ向けての流れとなる。逆に、段差昇降モードから走行モードへ移行する際の２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの形状変化の推移は、図６Ａの下端の図から上端の図へ向けての流れとなり、そのような流れで走行形態に移行することになる。
【００９８】
次に、前記した図９Ｃの段差昇降モードのフローチャートを参考にしながら、図４Ａの状態から実際に段差昇降動作を行う手順について説明する。ここでは、段差を昇る動作と段差を降りる動作を連続して行う場合を例として説明を行う。このときの脚車輪走行車の一連の動作の流れは図６Ｂに示す通りであり、図８にはそのときのタイミングチャートを示している。図６Ｂと図８におけるＡ〜Ｋの記号は、それぞれ図４Ａ〜図４Ｋに示す状態と対応している。図４Ａから図４Ｂに至る間では、制御コンピュータ１０１は、搭乗者５２の右足部５１Ｂが足置き部５Ｂから離れるとき、リニアエンコーダ９３Ｂ及びロータリーエンコーダ９１Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂにより検出されたスライドロッド１４Ｂの長さ及び回転軸１３Ｂ、１３Ｄの回転角度から、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位を求める。制御コンピュータ１０１は、求められた相対変位があらかじめ設定された閾値（例えば４０ｍｍ）以上となるまで前記検出及び相対変位の演算を継続して行なう（図９ＣのステップＳ３７）。そして、閾値以上となったことが検出された段階から、足置き部５Ｂと搭乗者５２の右足部５１Ｂとの相対変位が一定の範囲内（例えば２０ｍｍ±１０ｍｍ）に収まるように、リニアエンコーダ９３Ｂ及びロータリーエンコーダ９１Ｂとロータリーエンコーダ９２Ｂにより検出されたスライドロッド１４Ｂの長さ及び回転軸１３Ｂ、１３Ｄの回転角度の情報を基に関節駆動用モータ６３、６４及び足置き回転用モータ７２を駆動制御するフィードバック制御を制御コンピュータ１０１により行い、前記追従脚の変形状態の制御、具体的には、２リンク脚１Ｂによる搭乗者５２の右足部５１Ｂへの足置き部５Ｂの追従制御を行う（図９ＣのステップＳ４８）。
【００９９】
足置き部５Ｂを追従動作させるときの相対変位については、前記相対変位が大きすぎると（例えば相対変位が５０ｍｍを越えると）追従が不十分となり、搭乗者５２の段差昇降動作と足置き部５Ｂの追従動作とがうまく連動しなくなるため安全性が損なわれる。これに対して一方、前記相対変位が小さすぎると（例えば相対変位が１０ｍｍ未満であると）搭乗者５２の遊脚（右足部５１Ｂ）が容易に足置き部５Ｂと接触するようになり、脚車輪走行車の安定が損なわれる危険性が高くなる。これらの両方の課題を解消するため、右足部５１Ｂと足置き部５Ｂとの相対変位（例えば足置き部５Ｂを基準とした座標系における図３Ｃのカバー１６Ｂの回転軸１３Ｄの軸心と足置き部５Ｂの回転軸１３Ｂの軸心を結ぶベクトルの現在と初期状態におけるベクトル差の大きさ）が１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の範囲に収まるように前記制御装置１０１で動作制御することが望ましい。さらに、前記制御装置１０１により、前記相対変位（足置き部５Ｂを基準とした座標系におけるベクトル）を水平成分と垂直成分に分解し、それぞれが一定の範囲内に収まるように制御することで、より安全性を高めることができる。相対変位を一定の範囲内に納めるだけでは、相対変位の水平成分が大きく垂直成分が小さい状況も発生しうるので、搭乗者５２の右足部５１Ｂと足置き部５Ｂとが接触しやすくなり、脚車輪走行車の安定性が損なわれやすくなる。そこで、前記制御装置１０１により、前記相対変位を水平成分と垂直成分に分解し、垂直成分が一定の範囲内（例えば２０ｍｍ±１０ｍｍ）に収まるように制御するとともに、水平成分も一定の範囲内（例えば±１０ｍｍ）に収まるように制御することで、より搭乗者５２の右足部５１Ｂと足置き部５Ｂを接触しにくくすることができるようになり、安定性が損なわれるような状況が発生しにくくなる。
【０１００】
このとき、足置き部５Ｂの板面とカバー１６Ｂの板面とが平行になるように追従させるのは、より近接した状態で追従制御が可能になる点で望ましい。また、足置き部５Ｂを地面９７と平行にし、足置き部５Ｂとカバー１６Ｂとの距離との最小間隔を相対距離と見なして追従制御させるのは、２リンク脚１Ｂが追従制御のために動作するのが容易になるとともに、地面９７との接触が一様に行われるようになる点で望ましい。
【０１０１】
その後、２リンク脚１Ｂの追従制御を行っている状態（図９ＣのステップＳ３５）で搭乗者５２の右足部５１Ｂが段１８の上面に接近していくと、足置き部５Ｂが段１８上に接地し（図９ＣのステップＳ４６）、接地センサ１７Ｂ、１７Ｄの出力から制御コンピュータ１０１は足置き部５Ｂが接地状態にあると判定することになる。接地状態になると、制御コンピュータ１０１は２リンク脚１Ｂの追従制御を終了し、２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの変形状態の維持のみを行うようになる（図９ＣのステップＳ４７）。このようになると、足置き部５Ｂは接地した状態では無用な動作をしなくなるので、搭乗者５２は右足部５１Ｂを足置き部５Ｂ上に安全な状態で降ろすことができる。このとき、追従動作を開始する閾値（例えば４０ｍｍ）を追従動作時の相対変位範囲（例えば２０ｍｍ±１０ｍｍ）の最大値（例えば３０ｍｍ）より大きくしておくことで、接地した直後に追従動作が再開するような問題を避けることができる。
【０１０２】
一方で、制御コンピュータ１０１は、関節駆動用モータ６３、６４と足置き回転用モータ７２などの駆動装置で２リンク脚１Ｂの追従制御を行う（図９ＣのステップＳ４７）と同時に、残る２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂの形状をそれぞれに備えられた関節駆動用モータ６１、６２、６５、６６、６７、６８、足置き回転用モータ７１、走行用モータ８１、８２などの駆動装置をそれぞれ駆動制御し、脚車輪走行車のバランスを保つための動作制御を行う。２リンク脚１Ｂが搭乗者５２の右足部５１Ｂを追従制御する際には、脚車輪走行車が２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂの３脚で保持されるようになるので、脚車輪走行車の安定が保てる脚車輪走行車の重心位置の範囲が変化するとともに、２リンク脚１Ｂの変形による２リンク脚１Ｂの重心変化及び２リンク脚１Ｂの移動に合わせた座面部１１の移動により、２リンク脚１Ａ、２Ａ、２Ｂは脚車輪走行車の安定を保つために変形する必要が生じる。このようなバランス保持制御には、重心位置やＺＭＰによる安定性判別を利用した多脚ロボットの脚制御における様々な公知技術が適用可能である。図４Ａの段差昇降前形態から図４Ｂの段差昇降開始直後の形態に至る間では、制御コンピュータ１０１の各駆動装置の駆動制御により２リンク脚２Ｂが前方に移動することで、脚車輪走行車の安定が保たれるようになっている。また、図９Ｃのフローチャートより明らかなように、２リンク脚１Ｂが追従制御を行っている場合には、２リンク脚１Ａは追従制御を行うことがないので、搭乗者５２がバランスを崩すなどの理由で足置き部５Ａから左足部５１Ａが離れるような事態があった場合でも、２リンク脚１Ａは脚車輪走行車のバランスを保つために動作することになり、安定性が保たれることになる。
【０１０３】
図４Ｂの段差昇降開始直後の形態から図４Ｃの段差上の歩行形態に至る変化においては、搭乗者５２の左足部５１Ａに左足置き部５Ａが追従するように２リンク脚１Ａが制御コンピュータ１０１により動作制御され、２リンク脚１Ｂがバランス保持制御されるように左右が入れ替わる点を除けば、基本的に図４Ａから図４Ｂに至る変化と同じである（図９ＣのステップＳ３６、ステップＳ４５、ステップＳ３４、ステップＳ４３、ステップＳ４４）。バランス保持制御に関しては、２リンク脚１Ａの追従制御につれて、座面部１１も前方に移動することから、２リンク脚２Ａが前方に移動するだけではなく、２リンク脚１Ｂ、２Ｂも変形動作を行っている。
【０１０４】
図４Ｃの段差上の歩行形態から図４Ｄの段差上での歩行停止形態に至る変化では、搭乗者５２の右足部５１Ｂが段１８上で一歩踏み出されて搭乗者５２の左足部５１Ａと並ぶ位置に移動している。制御的には、図４Ａから図４Ｂに至る変化と同じであり、バランス保持制御により２リンク脚２Ｂが前方に移動している。図４Ｄの状態では、２リンク脚１Ｂ、２Ｂはそれぞれ２リンク脚１Ａ、１Ｂと重なった位置にあるため図中には表示されていない。
【０１０５】
そして、図４Ｄの状態になった段階で、搭乗者５２が行うべき動作は終了（図９ＣのステップＳ３８）し、制御コンピュータ１０１は、順次、２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に移動させることで、図４Ｅ、図４Ｆの状態とする（図９ＣのステップＳ３９、ステップＳ４０）。
【０１０６】
搭乗者５２が行うべき動作が終了、すなわち２リンク脚１Ａ、１Ｂの昇降動作が終了したと判定し、２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に移動させる２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降動作を開始するタイミングを判断する方法としては、段差昇降モードになってからの追従制御の実行回数を記憶装置１０２にカウントし、カウントした値が３となった段階で、図４Ｃ〜図４Ｄに至る３度目の追従制御が終了したと制御コンピュータ１０１が判断する方法や、各回転軸１０Ａ〜１０Ｊの回転角度を基に２リンク脚１Ａ、１Ｂが同じ形状になるなどで足置き部５Ａ、５Ｂが並んだ位置に移動したことを制御コンピュータ１０１が検出した段階で判断する方法や、搭乗者５２がコンソール２１を操作して制御コンピュータ１０１に通知することで判断する方法等が実施可能である。何れの方法においても、判断後即座に２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に移動させても、適度な時間（例えば３秒）を経た後で移動させても良い。また、さらに接地センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄの出力変動を参考にすることで、制御コンピュータ１０１が、搭乗者５２の動きが収まったと判断できた段階で、２リンク脚２Ａ、２Ｂを段１８上に制御コンピュータ１０１により移動させるように動作制御するようにしても良い。図４Ｆの状態に移行することで、脚車輪走行車は段１８上に移動することになる。
【０１０７】
ところで、図４Ｆの状態に移行するとき、２リンク脚２Ｂのゴムタイヤ９Ｂが接地する場所は、図４Ｂにおいて２リンク脚１Ｂのユニバーサルホイール６Ｂが接地した場所にあたる。２リンク脚１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂは、それぞれ座面部１１を介して接続されているので、ゴムタイヤ９Ａ、９Ｂとユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂとの相対位置は制御コンピュータ１０１により容易に計算可能である。よって、記憶装置１０２に記録された動作履歴の一例としての回転角度の履歴から制御コンピュータ１０１により演算可能な、図４Ｂにおけるユニバーサルホイール６Ｂとゴムタイヤ９Ｂとの相対位置及び図４Ｂから図４Ｄに至るまでのゴムタイヤ９Ｂの移動量から、図４Ｄの状態においてゴムタイヤ９Ｂが図４Ｂにおいてユニバーサルホイール６Ｂが接触した地点まで移動するのに必要な相対距離を制御コンピュータ１０１により算出することができる。これにより、制御コンピュータ１０１は、この相対距離の情報を基に、段１８の接地面の高さ等を予測しながら２リンク脚２Ｂを動作させることが可能になり、動作の高速化が図れるようになる。
【０１０８】
次に、段１８から地面９７などに降りる場合には、図４Ａ〜図４Ｆのサイクルと同様に、図４Ｆ〜図４Ｋのサイクルを行うことで、脚車輪走行車は段１８より地面９７などに降りることになる。図４Ａ〜図４Ｆとは、高い側に移動するか低い側に移動するかが大きく違うだけで、図８のタイミングチャートに示されるように、制御状態の推移については同一であると考えることができる。それぞれ、図４Ｇは搭乗者５２が右足部５１Ｂを段１８上から降ろしたとき、次いで、図４Ｈは搭乗者５２が左足部５１Ａを段１８上から降ろしたとき、次いで、図４Ｉは搭乗者５２が右足部５１Ｂを一歩踏み出したとき、次いで、図４Ｊは２リンク脚２Ａが段１８上から地面９７などに降りたとき、次いで、図４Ｋは２リンク脚２Ｂが段１８上から地面９７などに降りたときの状態をそれぞれ示している。段差昇降動作が終了して平面走行を行う場合には、図６Ａの下端の図から上端の図に示すように、図２Ａの状態にまで変形し、走行状態に移行することになる。
【０１０９】
以上の実施形態では、段１８を昇る動作と段１８を降りる動作を連続して行う場合についてのみ説明を行ったが、当然、段１８を昇った図４Ｆの状態から走行状態に移行しても良いし、走行状態から段１８を降りる動作に移行するようにしても良く、いずれにしても実施可能である。さらに、図４Ａ〜図４Ｋに示される一連の動作は、搭乗者５２が踏み出す足の順序を逆にした場合や、２リンク脚２Ａ、２Ｂの昇降制御の順番を逆にした場合にも同様に実施可能である。また、本実施形態では支持脚に相当する２リンク脚は２Ａ、２Ｂの２本だけであるが、さらに支持脚を増やすことにより脚車輪走行車の安定性を増すこともできる。また、追従制御時において、記憶装置１０２に記録された角度履歴と比較して、従来の段差昇降動作と大きく異なる動作が要求される場合には、異常として追従制御を停止するようにしても良い。例えば、単位時間当たりの各回転軸の回転角度の変動量及びスライドロッド１４Ａ、１４Ｂの移動量について上限値を予めそれぞれ設定しておき、その上限値を超える場合には、異常であると制御コンピュータ１０１により判定して、制御コンピュータ１０１により前記追従制御を停止するようにしても良い。このようにすることで、搭乗者５２の異常動作に対しての脚車輪走行車の安定性をより増すこともできる。さらに、このような状態になった際には、拘束バンド１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄが解除されるようにすることで、異常動作に対して搭乗者の足部５１Ａ、５１Ｂが不必要に拘束されることが無くなり、より搭乗者５２の安全性を高めることもできる。
【０１１０】
また、図５Ａは、相対変位を計測する別の実施方法における足置き部５Ａの周辺の詳細を示す側面図である。図３Ａとは異なり、足置き部５Ａ上にアレイ状の超音波方式距離センサ１９Ａを設け、図５Ｂに示すように足置き部５Ａの上方に超音波９６を放出し、放出された超音波９６が搭乗者５２の足部５１で反射して戻ってきた超音波を受信することにより搭乗者５２の足部５１までの距離を計測するようになっている。超音波が搭乗者５２の足部５１Ａに反射する箇所では距離が計測され、反射しない部分では距離が計測されないことから、その境界を検出することで搭乗者５２の足部５１Ａの水平方向位置を検出することが可能になる。このような方式により相対変位を計測するのは、搭乗者５２の足部５１Ａを拘束することなく相対変位が計測できる点で望ましい。また、距離センサについても超音波方式に限るものではなく、レーザー等の光学方式を用いた距離センサなどの同様の作用を実現するものであればいずれも実現可能である。
【０１１１】
以上のように、前記実施形態によれば、搭乗者５２の足部５１Ａ、５１Ｂと足置き部５Ａ、５Ｂとの相対変位の情報を用いて、追従脚の一例である２リンク脚１Ａ、１Ｂの先端に設けられた足置き部５Ａ、５Ｂが搭乗者５２の足部５１Ａ、５１Ｂに追従するようになり、搭乗者５２が段差の状態を認識した上で決定した搭乗者自身の足部５１Ａ、５１Ｂの動きに連動して脚車輪走行車の脚が動作するようになるので、段差状態の認識と脚車輪走行車の２リンク脚の動作がともに素早く行えるようになる。また、段差昇降時における搭乗者５２の位置も、足置き部５Ａの高さ分だけ高くなるものの、通常の歩行における高さとほぼ同等であり、脚機構の上方に座す必要が無くなっていることから、脚車輪走行車が転倒するような場合でも高所からの落下という危険が発生しなくなっている。さらに、図５Ａに示す構成の場合には、搭乗者５２の足部５１Ａ、５１Ｂが、図３Ａのように拘束バンド１５Ａ及び１５Ｃで足置き部５Ａ、５Ｂに拘束されることも一切なくなるので、脚車輪走行車が不安定な場合には容易に離脱することもでき、より安全が確保されることになる。従って、搭乗者５２の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行える脚車輪型の脚車輪走行車が得られることになる。
【０１１２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【０１１３】
例えば、本実施形態においては、座面部１１の支持部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに回動自在に連結される上側の端部である末端部と、ユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂ又はゴムタイヤ９Ａ、９Ｂが回転可能に支持されている下側の端部である先端部との間隔が伸縮自在な追従脚（一例である２リンク脚１Ａ、１Ｂ）や支持脚（一例である２リンク脚２Ａ、２Ｂ）として、中間に揺動関節を備えた２リンク脚を用いているが、脚の構造としてはこのような２リンク脚に限定されるものではなく、直動のスライド機構を備えて伸縮する構造とした脚等、同様の作用を実現するものであれば、あらゆる公知技術の組み合わせが利用可能である。また、本実施形態においては、従動車輪にユニバーサルホイール６Ａ、６Ｂを用いた構造としているが、同様にハブの外周に小径のローラを組み合わせた各種の合成型全方向車輪、球形車輪、キャスタ等の同様の作用を実現するものであれば、いずれも利用可能である。さらに、追従脚側を駆動車輪、支持脚側を従動車輪とする構成や、全ての車輪を駆動車輪とする構成としても良い。加えて、車輪を同様の作用を実現する無限軌道としても良い。
【０１１４】
また、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに示す実施形態では、伸縮自在の連結機構の一例として伸縮自在なスライドロッド１４Ａ、１４Ｂを用いているが、連結機構はこれに限るものではなく、リンク機構や弾性体の変形によるものなど、同様の作用を実現するものであれば、あらゆる公知技術の組み合わせが利用可能である。
【０１１５】
なお、前記様々な実施形態又は他の態様のうちの任意の実施形態又は他の態様を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明にかかる脚車輪型移動機構は、搭乗者の安全を確保しつつ、段差昇降が素早く行えるものであり、段差に対応した乗用走行車として有用である。
【０１１７】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態による脚車輪走行車の概略を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の追従脚に相当する部分の概略を示す斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の支持脚に相当する部分の概略を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の概略を示す側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の概略を示す側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、前記脚車輪走行車の足置き部５Ａの周辺の詳細を示す側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、前記脚車輪走行車の足置き部５Ａの周辺の詳細を示す側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、前記脚車輪走行車の足置き部５Ｂの周辺の詳細を示す側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｆ】図４Ｆは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｇ】図４Ｇは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｈ】図４Ｈは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｉ】図４Ｉは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｊ】図４Ｊは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図４Ｋ】図４Ｋは、本発明の第１実施形態による前記脚車輪走行車の段差昇降動作の概略を示す側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、前記脚車輪走行車における別の実施方法における足置き部５Ａ周辺の詳細を示す側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、前記脚車輪走行車における別の実施方法における足置き部５Ｂ周辺の詳細を示す側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、走行形態、座面垂直形態、及び段差昇降前形態にわたる前記脚車輪走行車の形態の推移を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、段差昇降動作における前記脚車輪走行車の形態の推移を示す図である。
【図７】図７は、前記脚車輪走行車における制御コンピュータと各部との接続関係を示す図である。
【図８】図８は、前記脚車輪走行車の段差昇降動作におけるタイミングチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、前記脚車輪走行車の走行モードにおけるフローチャートである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、前記脚車輪走行車の変形モードにおけるフローチャートである。
【図９Ｃ】図９Ｃは、前記脚車輪走行車の段差昇降モードにおけるフローチャートである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2008152759.tif 000031
【図１Ｂ】
2008152759.tif 000032
【図１Ｃ】
2008152759.tif 000033
【図２Ａ】
2008152759.tif 000034
【図２Ｂ】
2008152759.tif 000035
【図３Ａ】
2008152759.tif 000036
【図３Ｂ】
2008152759.tif 000037
【図３Ｃ】
2008152759.tif 000038
【図４Ａ】
2008152759.tif 000039
【図４Ｂ】
2008152759.tif 000040
【図４Ｃ】
2008152759.tif 000041
【図４Ｄ】
2008152759.tif 000042
【図４Ｅ】
2008152759.tif 000043
【図４Ｆ】
2008152759.tif 000044
【図４Ｇ】
2008152759.tif 000045
【図４Ｈ】
2008152759.tif 000046
【図４Ｉ】
2008152759.tif 000047
【図４Ｊ】
2008152759.tif 000048
【図４Ｋ】
2008152759.tif 000049
【図５Ａ】
2008152759.tif 000050
【図５Ｂ】
2008152759.tif 000051
【図６Ａ】
2008152759.tif 000052
【図６Ｂ】
2008152759.tif 000053
【図７】
2008152759.tif 000054
【図８】
2008152759.tif 000055
【図９Ａ】
2008152759.tif 000056
【図９Ｂ】
2008152759.tif 000057
【図９Ｃ】
2008152759.tif 000058
【国際調査報告】
2008152759.tif 000059
2008152759.tif 000060