(57)【要約】不規則な表面において被験体を運搬するための運搬装置。この運搬装置は、負荷を支持するための支持体プラットフォームを備え、ここで負荷がかかった支持体プラットフォームは、前後平面および側方平面を規定し、負荷分布によって特徴付けられる。複数の地面接触要素が、支持体プラットフォームに連結され、その結果、その運搬装置は、前後平面における傾斜に対して静的に安定である。この複数の地面接触要素の少なくとも一つは、モータ付駆動装置によって駆動される。センサモジュールは、負荷分布の指標である信号を生成する。この負荷分布に少なくとも基づいて、コントローラは、モータ付駆動装置に命令を出す。
2005532947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運搬装置であって、該運搬装置は、
負荷を支持するための支持体プラットフォームであって、該負荷がかかった支持体プラットフォームは、前後平面および側方平面を規定し、そして負荷分布によって特徴付けられる、支持体プラットフォーム；
複数の地面接触要素であって、該地面接触要素は、該支持体プラットフォームに連結され、その結果、該運搬装置が該立て平面において傾斜に関して静的に安定である、地面接触要素；
該複数の地面接触要素のうちの少なくとも１つを駆動するためのモータ付駆動装置；
該負荷がかかった支持体プラットフォームの該負荷分布の指標となる信号を生成するためのセンサモジュール；および
および該負荷分布に基づいて該モータ付駆動装置に命令するためのコントローラ
を備える、運搬装置。
【請求項２】
前記複数の地面接触要素が、少なくとも２つの車輪を備える、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの車輪は、
第一軸の周りで回転可能な回転第一車輪；および
第二車輪の周りで回転可能な第二車輪であって、該第二軸は、第一軸の後部に配置される、請求項２に記載の運搬装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記運搬装置の前後の運動が、前記負荷がかかった支持体プラットフォームの前後の前記負荷分布を前後にシフトさせることによって制御されるように構成される、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項５】
前記負荷がかかった支持体プラットフォームは、位置を有する重力の中心によって特徴付けられ、そしてここで前記コントローラは、前記運搬装置の前後の運動が、前記負荷がかかった支持体プラットフォームの前後の前記負荷分布を前後にシフトさせることによって制御されるように構成される、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記運搬装置の回転が、前記負荷がかかった支持体プラットフォームの前記負荷分布を側方にシフトさせることによって制御される、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項７】
前記負荷がかかった支持体プラットフォームは、位置を有する重力の中心によって特徴付けられ、そしてここで前記コントローラは、前記運搬装置の回転が、前記負荷がかかった支持体プラットフォームの前記負荷分布を側方にシフトさせることによって制御される、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項８】
前記複数の地面接触要素は、前記支持体プラットフォームに連結されており、その結果、前記運搬装置が前後平面および側方平面の両方における傾斜に関して静的に安定である、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項９】
前記センサモジュールは、負荷センサ、力センサおよび傾斜センサからなる群より選択される少なくとも１つのセンサを備える、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項１０】
前記センサモジュールは、前記信号を生成するにおいてオフセットを加える、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項１１】
前記オフセットは、ユーザインタフェースを介して調整可能である、請求項１０に記載の運搬装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記運搬装置の加速を生じるように前記モータ付駆動装置に命令を出し、該運搬装置は、さらに、該加速に基づく指示を提供するためのインジケータを備え、該指示は、外的に理解可能である、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項１３】
前記インジケータは、前記運搬装置の後ろから視認可能である、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項１４】
前記運搬装置は、ユーザインタフェースをさらに備え、前記コントローラは、少なくとも該ユーザインタフェースによって提供される信号に基づいて前記モータ付駆動装置に命令を与える、請求項１に記載の運搬装置。
【請求項１５】
前記ユーザインタフェースは、ジョイスティックおよびダイヤルからなる群より選択される、請求項１４に記載の運搬装置。
【請求項１６】
運搬装置を制御するための方法であって、該運搬装置は、
負荷を支持するための支持体プラットフォームであって、該負荷がかかった支持体プラットフォームは、前後平面および側方平面を規定し、そして負荷分布によって特徴付けられる、支持体プラットフォームを有し、該運搬装置は、さらに、
複数の地面接触要素であって、該地面接触要素は、該支持体プラットフォームに連結され、その結果、該運搬装置が該立て平面において傾斜に関して静的に安定である、地面接触要素を供え、該運搬装置は、さらに、
該複数の地面接触要素のうちの少なくとも１つを駆動するためのモータ付駆動装置を備え、
該方法は、
該負荷がかかった支持体の負荷分布を決定する工程；
少なくとも該負荷分布に基づいて該モータ付駆動装置に命令を与える工程、
を包含する、方法。
【請求項１７】
前記負荷がかかったプラットフォームの負荷分布を決定する工程は、少なくとも１つの地面接触要素の上の負荷を感知することを包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記負荷プラットフォームの重力の前記負荷分布を決定する工程が、前記負荷がかかった支持体プラットフォームの傾斜を感知することを包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記負荷がかかったプラットフォームの負荷分布を決定する工程は、前記負荷がかかった支持体プラットフォームの横揺れ角度を感知することを包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記モータ付駆動に命令を与える工程は、運搬装置のユーザインタフェースからの制御信号にさらに基づくことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
命令された運動に基づいて、外的に認識可能な指示を提供する工程をさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記外的に認識可能な指示を提供する工程は、命令された加速に基づくことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記外的に認識可能な指示を提供する工程は、光を照明することを包含する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
運搬装置であって、該運搬装置は：
負荷を支持するための支持体プラットフォームであって、該支持体プラットフォームは前後平面および側方平面を規定する、支持体プラットフォーム；
複数の地面接触要素であって、該地面接触要素は、該支持体プラットフォームに連結され、その結果、該支持体プラットフォームが、前後平面および側方平面における傾斜に関して静的に安定である、地面接触要素；
旋回要素であって、該旋回要素は、該地面接触要素の少なくとも１つと旋回可能に連結され、その結果該旋回要素が傾斜させる能力を有する、旋回要素；
該旋回要素の傾斜を生じさせるためのユーザインタフェース；
該旋回要素の該傾斜の指標となる信号を生成するためのセンサモジュール；
該複数の地面接触要素の少なくとも１つを駆動するためのモータ付駆動装置；および
該旋回要素の該傾斜に基づいて、該モータ付駆動装置に命令するためのコントローラ、
を備える、運搬装置。
【請求項２５】
前記旋回要素は、少なくとも前記前後平面において傾斜させる能力を有する、請求項２４に記載の運搬装置。
【請求項２６】
前記複数の地面接触装置は、２つの側方に配置された、軸の周りで回転可能な車輪を備え、前記旋回要素は、前記軸に旋回可能に連結される、請求項２４に記載の運搬装置。
【請求項２７】
前記旋回要素は、前記支持体プラットフォームに可撓性をもって連結される、請求項２４に記載の運搬装置。
【請求項２８】
前記旋回要素は、少なくとも１つのばねを介して前記支持体プラットフォームに可撓性をもって連結される、請求項２７に記載の運搬装置。
【請求項２９】
前記ユーザインタフェースは、前記旋回要素に連結されたハンドルバーである、請求項２４に記載の運搬装置。
【請求項３０】
負荷を支持するための支持体プラットフォームを有する運搬装置を制御するための方法であって、該支持体プラットフォームは、前後平面および側方平面を規定し、該運搬装置は、複数の地面接触要素を備え、その結果、該運搬装置は、傾斜に関して静的に安定であり、該運搬装置は、さらに、該地面接触装置の少なくとも１つの旋回可能に連結された旋回要素を備え、その結果、該旋回要素が傾斜させる能力を有し、および該運搬装置は、該複数の地面接触要素の少なくとも１つを駆動するためのモータ付駆動装置を備え、該方法は、
該旋回要素の傾斜を生じさせる工程；および
該傾斜に少なくとも基づいて該モータ付駆動装置に命令を与えるための工程、
を包含する、方法。
【請求項３１】
前記傾斜を生じさせる工程は、前記旋回要素に連結されたハンドルバーを傾斜させることを包含する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記支持体プラットフォームに前記旋回要素を可撓性をもって連結させる工程をさらに包含する、請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、個人であり得る負荷を運搬するための運搬装置および方法に関し、そしてより特定すると、運搬装置の運動を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景技術）
モータ付駆動装置を有する広汎な乗り物が、目的をもった移動であるか、または娯楽の目的のためのいずれかのために、種々の被験体を運搬することについて公知である。
【０００３】
モータ付駆動装置の運動を制御するために操作者によって使用される手段は、多岐にわたる。例えば、操作者は、自動車の前方の運動を制御するためのアクセルペダルを操作し得、他方、舵取りは、代表的には、ハンドル（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｗｈｅｅｌ）を用いて達成される。あるいは、米国特許第４，７９０，５４８号（Ｆｒａｎｃｋｅｎ）によって記載されるように、スポーツタイプの乗り物の運動は、スロットルケーブルが機械的に動くように使用者が前後に向けて立っているフットボードを揺らすことによって制御され得る。例えば、操作者の身体的な寄与に基づくか、または運搬装置の意図的な機能性に基づいて、運搬装置の運動を制御する別の方法が所望され得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の要旨）
本発明の第一の実施形態において、負荷を支持するための支持体プラットフォームであって、その負荷がかかった支持体プラットフォームが前後平面および側方平面を規定する、支持体プラットフォームを備える運搬装置が提供される。複数の地面接触要素が、この運搬装置が、前後平面の傾斜（ｔｉｐｐｉｎｇ）に関して静的に安定であるようにこの支持体プラットフォームに連結される。この複数の地面接触要素の少なくとも１つは、モータ付駆動装置によって駆動される。センサモジュールは、負荷がかかった支持体プラットフォームのこの負荷分布の位置の指標となる信号を生成する。少なくともこの負荷分布に基づいて、コントローラは、モータ付駆動装置に命令を出す。
【０００５】
本発明の関連する実施形態に従って、この複数の地面接触要素は、少なくとも２つの車輪を備える。この少なくとも２つの車輪は、第一軸の周りで回転可能な第一車輪および第二軸の周りで回転可能な第二車輪を備え得る。ここで、この第二軸は、第一軸の後部に配置される。このコントローラは、この運搬装置の前後（ｆｏｒｅ  ａｎｄ  ａｆｔ）の運動が、負荷分布および／または負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心の位置を前後にシフトさせることによって制御されるように配置され得る。このコントローラはまた、この運搬装置の側方運動が、負荷分布および／または負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心の位置を側方にシフトさせることによって、制御されるように配置され得る。この運搬装置は、ユーザインタフェース（例えば、ジョイスティックまたはダイヤル）を備え得る。ここで、このコントローラは、このユーザインタフェースによって提供される信号に少なくとも基づいてモータ付駆動に命令を出す。センサモジュールは、力センサ、負荷センサおよび／または角速度センサ（例えば、傾斜センサ（例えば、ジャイロスコープまたはインクリノメータであり得る）を含み得る。オフセットは、上記信号を生成するにおいて使用され得る。このオフセットは、運搬装置におけるユーザインタフェースまたはリモート制御装置を介して調整可能であり得る。コントローラは、運搬装置の加速を生じるように、モータ付駆動装置に命令を出し得る。この運搬装置は、さらに、運動（例えば、加速）に基づく指示を提供するための外的に認識可能なインジケータを備え得る。このインジケータは、光であり得、運搬装置の後ろから視認可能であり得る。
【０００６】
本発明の別の実施形態に従って、負荷を支持するための支持体プラットフォームを有する運搬装置を制御するための方法が提供される。この負荷がかかった支持体プラットフォームは、前後平面および側方平面を規定し、そして負荷分布によって特徴付けられる。この運搬装置は、複数の地面接触要素を備え、その結果、運搬装置が、前後平面の傾斜に関して静的に安定であり、ここで、モータ付駆動装置は、複数の地面接触要素の少なくとも１つを駆動する。この方法は、負荷がかかった支持体プラットフォームの負荷分布を決定する工程、およびこの負荷分布に少なくとも基づくモータ付駆動装置に命令を出す工程を包含する。
【０００７】
本発明の別の実施形態に従って、運搬装置は、負荷を支持するための支持体プラットフォームを備える、この支持体プラットフォームが前後平面および側方平面を規定する。複数の地面接触要素は、この支持体プラットフォームに連結され、その結果、この支持体プラットフォームは、前後平面および側方平面における傾斜に関して静的に安定である。旋回要素が、この地面接触要素の少なくとも１つに対して旋回可能に連結され、その結果、この旋回要素は、ユーザインタフェースによって傾斜される能力を有する。センサモジュールが、この旋回要素の傾斜の指標となる信号を生成する。コントローラは、この旋回要素の傾斜に基づいてモータ付駆動配置に命令を出す。このモータ付駆動装置は、複数の地面接触要素の少なくとも１つを駆動する。
【０００８】
本発明の関連する実施形態において、この旋回要素は、少なくとも前後平面において傾斜させる能力を有し得る。この複数の地面接触要素は、軸の周りで回転可能な、２つの側方に配置された車輪を備え得、ここでこの旋回要素は、この軸に旋回可能に連結される。この旋回要素は、この支持体プラットフォームに、例えば、少なくとも１つのバネを介して可撓性をもって連結され得る。ユーザインタフェースは、旋回要素に連結されたハンドルバーであり得る。
【０００９】
本発明の別の実施形態に従って、運搬装置を制御するための方法は、負荷を支持するための支持体プラットフォームを有し、この支持体プラットフォームは、前後平面および側方平面を規定する。この運搬装置は、複数の地面接触要素を備え、その結果、この運搬装置は、傾斜に関して静的に安定である。この運搬装置は、さらに、この地面接触要素の少なくとも１つに旋回可能に連結される旋回要素を備え、その結果、その旋回要素は、傾斜させる能力を有し、そしてこの運搬装置は、これらの複数の地面接触要素の少なくとも１つを駆動するためのモータ付駆動装置を備える。この方法は、旋回要素を傾斜させる工程および傾斜の関数として、このモータ付駆動装置に命令を出す工程を包含する。
【００１０】
本発明の上記特徴は、添付の図面を参酌しながら以下の詳細な説明を参照すれば、より容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（特定の実施形態の詳細な説明）
本発明の１つの実施形態に従って、図１は、負荷（この負荷は、生命体被験体であり得る）を地面または他の表面（例えば、床）（これらは、本明細書において「地面」とも称する）の上で運ぶための運搬装置１０を示す。運搬装置１０は、負荷を支持するための支持体プラットフォーム１１を備える。例えば、被験体は、支持体プラットフォーム１１の上で立っていてもよく座っていてもよい。支持体プラットフォーム１１に連結されているのは、握られ得、他方で運搬装置１０を操作するハンドルバー１２であり得る。
【００１２】
支持体プラットフォーム１１に連結されているのは、複数の地面接触要素１３、１４であり、これらは、支持体プラットフォーム１１と地面との間の接触を提供する。地面接触要素としては、弧状部材、軌道（ｔｒａｃｋ）、トレッド、および車輪が挙げられ得るがそれらに限定されない（本明細書以後、用語「車輪」を、制限することなく、このような任意の地面接触要素を言及するために本明細書において用いられる）。車輪１３、１４は、垂直軸Ｚ−Ｚ、側方軸Ｙ−Ｙおよび前後軸Ｘ−Ｘを含む一連の軸を規定するのに役立つ。この垂直軸は、地面と車輪との接触店を通じて重力の方向に存在する。この側方軸は、車輪の軸と平衡に存在する。この前後軸は、車輪軸に対して垂直である。軸Ｘ−ＸおよびＹ−Ｙに平行な方向は、それぞれ前後方向および側方方向と呼ばれる。
【００１３】
運搬装置１０は、少なくとも前後平面における傾斜に静的に安定である。前後平面における静的安定性を達成するために、運搬装置１０は、少なくとも第一車輪および第二車輪１３、１４を備え得る。第一車輪１３は、第一軸の周りで回転可能であり、そして第二車輪は、第二軸の周りで回転可能であり、この第二軸は、第一軸の後部にあり、その結果、運搬装置１０の重力の中心が、第一車輪と第二車輪との間を通過する。
【００１４】
運搬装置１０の運動は、負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心をシフトさせることによって制御される。「重力の中心の位置」とは、本明細書において、負荷分布のモーメントの例であると理解されるべきである。負荷分布に基づくデバイスの動きの制御のための任意の機構が、本明細書において記載され、そして添付の特許請求の範囲のいずれかに請求されるように本発明の範囲内に存在する。重力の中心の位置をシフトさせることは、例えば、支持体プラットフォーム１１におけるその重量をシフトさせる被験体によって達成され得る。重力の中心におけるシフトを決定するために、運搬装置１０は、センサモジュールを備える。このセンサモジュールは、運搬装置１０の起点に関して負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心の位置の指標となる信号を生成する。
【００１５】
センサモジュールは、少なくとも１つのセンサを備える。この少なくとも１つのセンサは、制限することなく、負荷センサ、力センサおよび／または角速度センサ（例えば、傾斜センサ（例えば、ジャイロスコープまたはインクリノメータであり得る）など）であり得る。
【００１６】
例えば、図１を参照すると、運搬装置１０は、２つの負荷センサ１５、１６を備える。負荷センサ１５は、支持体プラットフォーム１１と第一車輪１３との間に連結される。他方、負荷センサ１６は、支持体プラットフォーム１１と第二車輪１４との間に連結される。上記各々の車輪１３および１４のこの感知された負荷を用いて、運搬装置１０の前後軸に沿って、重力の中心の位置が、起点（例えば、プラットフォーム１１の前面であるが、これに限定されない）に対して算出され得る。種々の実施形態において、単一の負荷センサが使用され得る。例えば、負荷がかかった支持体プラットフォームの重要が知られている場合、重力の中心は、１つの負荷センサのみを使用して決定され得る。負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心のシフトから生じる、負荷センサからの出力における変化もまた使用して、運搬装置１０の運動を制御することができる。
【００１７】
図２（ａ）は、本発明の１つの実施形態に従う、別の運搬装置２０を示す。運搬装置２０は、例えば、プラットフォーム２１の重力中心に基づき、他方、少なくとも前後面における傾斜に関して静的になお安定である前後平面における傾斜を可能にする支持体プラットフォーム２１を備える。例えば、限定しないが、バネの対２６および２５は、それぞれ、車輪２３および２４と、支持体プラットフォーム３１との間に連結され得る。別の実施形態において、地面接触要素２３および２４は、ある程度の適合性を有し得、そしてバネの機能を提供し得る。前後平面における支持体プラットフォーム２１の傾斜に基づいて、少なくとも１つのセンサ２７は、例えば、負荷がかかった支持体プラットフォームの重力中心の位置の信号を生成する。センサ２７は、制限することなく、バネおよび関連するセンサ（例えば、距離センサ）；負荷センサ；傾斜センサ（例えば、インクリノメータまたはジャイロスコープ）；負荷センサ；傾斜センサ（支持体プラットフォーム５０７の傾斜を提供するインクリノメータまたはジャイロスコープ）；角速度センサ；および／または非接触センサ（例えば、超音波または光学）であり得る。傾斜は、制限することなく、重力に対して、地面に対して、および／運搬装置を基準（例えば、回転軸の近位の位置）にして測定され得る。支持体プラットフォーム２１に連結されるのは、運搬装置２０を操作しながら握ることができるハンドルバー２２であり得る。
【００１８】
本発明の別の実施形態において、図２（ｂ）は、第一支持体プラットフォーム２９０および第二支持体プラットフォーム２１０を備える運搬装置２００を示す。第一支持体プラットフォーム２９０は、車輪２３０および２４０と結合されて、前後平面における傾斜に関して静的に安定である。第二支持体プラットフォーム２１０は、第一支持体プラットフォーム２９０に連結されて、第二支持体プラットフォーム２１０が前後平面において傾斜させることができ、たとえば、これは、第二プラットフォーム２１０の重力の中心に基づく。第二支持体プラットフォーム２１０は、制限することなく、ばね２５０および２６０を用いておよび／または旋回機構２８０を用いて、第一支持体プラットフォームに連結され得る。上記実施形態に類似して、前後平面における第二支持体プラットフォーム２１０の傾斜付けに基づいて、少なくとも１つのセンサ２７０は、第二支持体プラットフォーム２１０の重力の中心の位置の指標となる信号を生成する。センサ２７０は、制限することなく以下：バネおよび関連するセンサ（例えば、距離センサ）；負荷センサ；傾斜センサ（例えば、インクリノメータまたはジャイロスコープ）；負荷センサ；傾斜センサ（支持体プラットフォーム２１０の傾斜を提供するインクリノメータまたはジャイロスコープ）；角速度センサ；および／または非接触センサ（例えば、超音波または光学）であり得る。傾斜は、制限することなく、重力に対して、地面に対して、第一支持体プラットフォーム２９０および／または運搬装置の別の基準に対して測定され得る。第一支持体プラットフォーム２９０に連結されているのは、運搬装置２００を操作しながら握ることができるハンドルバー２２０であり得る。
【００１９】
本発明の他の実施形態において、運搬装置は、前後平面および側方平面の両方における傾斜に関して静的に安定である。そのような安定性を提供するために、運搬装置は、４またはそれより多い車輪を備え得る。次いで、重力の中心は、前後軸および側方軸の両方において決定され得る。例えば、力センサまたは負荷センサを、支持体プラットフォームと各車輪との間に連結させることができ、あるいは傾斜センサを、各車輪の間に連結されたバネと組み合わせて利用することができる。
【００２０】
なお別の実施形態において、運搬装置は、米国特許第５，７０１，９６５号および同第５，９７１，０９１号（これらは、本明細書において参考として援用される）において記載されるように、ヒト運搬装置の場合におけるように、側方平面のみにおける傾斜に関して静的に安定である。例えば、図３は、番号３８によって概して指定される個人用運搬装置を示す。個人用運搬装置３８は、支持体プラットフォーム３２を備える、ハンドルバー３４は、支持体プラットフォーム３２に連結される。被験体３０は、支持体プラットフォーム３２の上に立っており、その結果、この実施形態の運搬装置３８は、スクーターに類似した様式で操作され得る。被験体３０が傾くと、支持体プラットフォーム３２が傾斜し、そしてこれは、制限することなく、傾斜センサ（示さず）により感知される。制御ループを提供し、その結果、被験体３０の前後の方向における傾きが、車軸３５の周りの車輪３３のトルクの適用を生じ、それにより、乗り物の加速が生じる。しかさい、乗り物３８は、静的に不安定であり、そして動的安定性を維持するために制御ループの操作を必要とする。
【００２１】
上記実施形態において、コントローラは、センサモジュールからの重力中心の位置および／または傾斜の指標となる信号を受け取る。少なくとも重力中心の位置および／または傾斜に基づいて、このコントローラは、複数の車輪のうちの少なくとも１つを駆動するたように、モータ付駆動装置に命令を出す。このコントローラはまた、他の操作者インターフェース（例えば、連結されたジョイスティックまたはダイヤル）から、例えば、ハンドルバーへの命令に応答し得る。
【００２２】
本発明の１つの実施形態に従って、図４のブロック図は、運搬装置のモータ付駆動を制御するためのコントローラ４０を示す。コントローラ４０は、センサモジュール４４から負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心の位置および／または傾斜の特徴である入力を受け取る。センサモジュール４４からの入力に少なくとも基づいて、コントローラ４０は、少なくとも１つのモータ付駆動４５および４６に命令を出す。コントローラ４０はまた、ユーザインタフェース４１および車輪回転センサ４３を備えるインタフェースを有する。ユーザインタフェース４１は、例えば、コントローラ４０のスイッチのオンオフを行うためのコントロールを備え得る。このコントローラ４０のスイッチが切られると、運搬装置の車輪は、移動が自由になり、その結果、運搬装置が、典型的なプッシュスクータとして動作する。ユーザインタフェース４１はまた、運搬装置の１またはそれより多い車輪をロックするためのロック機構４２を制御し得る。
【００２３】
コントローラ４０は、負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心の位置および／または傾斜に基づいて、一方または両方の車輪に適用されるトルク量を決定するための制御アルゴリズムを備える。この制御アルゴリズムは、現在の操作モードおよび操作条件ならびにユーザの好みに基づいてシステムの設計においてまたはリアルタイムでのいずれかで構成され得る。コントローラ４０は、コントロールループを用いて制御アルゴリズムを実行し得る。コントロールループの操作は、電気機械工学の分野において周知であり、そして例えば、Ｆｒａｓｅｒ  ＆  Ｍｉｌｎｅ，  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ＩＥＥＥ  Ｐｒｅｓｓ  （１９９４）特に１１章”Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ”において概説されており、これは、本明細書において参考として援用される。
【００２４】
例として、そしてこれは限定を意味しないが、制御アルゴリズムは、以下の形態を採り得る：
トルク命令＝Ｋ・（Ｃ＋Ｏ）
ここで、Ｋ＝ゲイン
Ｃ＝運搬装置における起点に対する負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心を規定するベクトル
Ｏ＝オフセット。
【００２５】
負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心Ｃは、負荷がかかったプラットフォームの重力の中心の所望の位置−（マイナス）負荷がかかった感知された重力の中心の位置として規定される、誤り用語の形態であり得る。負荷がかかったプラットフォームの重力の中心の所望の位置は、制御アルゴリズムのける所定の定数であり得る。あるいは、運搬装置における被験体は、ユーザインタフェース４１を介して、プラットフォームの重力の中心の所望の位置の設定を制御し得る。例えば、プラットフォームへの歩進の際、かつ、運搬装置の運動を可能にする前に、被験体は、センサモジュール４４から受け取る入力に基づいて重力の中心の所望の位置の決定をトリガーする運搬装置のハンドルバーにおけるスイッチを起動することができる。このことは、被験体が、既知の初期位置を得ることを可能にする。これから、次いで、被験体は、負荷がかかったプラットフォームの重力の中心の位置における変化を生じるように、偏向させることができる。
【００２６】
ゲインＫは、所定の定数であり得るか、またはユーザインタフェース４１を介して操作者によって入力／調整され得る。ゲインＫは、最も一般的には、ベクトルであり、このベクトルは、ゲインと重力中心転位ベクトルとのスカラー積として決定されるトルクを伴う。負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の中心における変化に対する運搬装置の応答性は、Ｋによって支配され得る。例えば、ベクトルＫの少なくとも１つの要素の大きさを大きくすると、乗員（ｒｉｄｅｒ）は、鈍い応答を感知し、そこで、負荷がかかったプラットフォームの重力の中心の位置における小さな変化が大きなトルク命令を生じる。
【００２７】
オフセットＯは、制御アルゴリズムに取り込まれて、Ｃの直接の効果に加えて、またはそれとは別個にかのいずれかで、モータ付駆動に適用されるトルクを支配することができる。従って、例えば、ユーザは、任意の種類のユーザインタフェース４１の手段によって、入力を提供することができ、この入力は、例えば、負荷がかかったプラットフォームの重力の中心の位置における変化と等価で、制御システムによって処理される。
【００２８】
従って、上記本発明の実施形態において、運搬装置の運動は、負荷がかかったプラットフォームの重力の中心を、例えば、操作者の傾きまたは代替的にプラットフォームにおけるその操作者の位置を変化させることによって、変動させることによって制御することができる。制御アルゴリズムに依存して、前向きの方向における重力の中心における初期変化は、車輪の少なくとも１つに適用される正のトルクを生じ得、これは、車輪に前向きの運動を生じさせる。動揺に、後ろ向きの方向における重力の中心における初期変化は、車輪の少なくとも１つに適用される負のトルクを生じ得、車輪に後ろ向きの運動を生じさせる。次いで、この被験体が、傾け続け（あるいは、プラットフォームにおけるその変化した位置を維持し）その結果、負かがかかったプラットフォームの重力の中心が同じままで残る場合、モータは、ほぼ同じ速度でトルクを与えることを継続する。
【００２９】
上記のように、前後平面における静的に安定であることに加えて、運搬装置はまた、側方平面における傾斜に対しても静的に安定であり得る。ここで、重力の中心の位置の代表である信号は、前後方向および側方方向のいずれかまたは両方において決定される。そのような実施形態において、負荷がかかったプラットフォームの重力の中心における側方のシフトは、前後平面における重力の中心におけるシフトとは別個またはそれと組み合わせるかのいずれかで用いることによって、運搬装置の運動を制御し得る。例えば、そして限定することを意味しないが、負荷がかかった支持体プラットフォームの重力の通信における前後のシフトは、前後の運動を制御し得、他方で、重力の中心における側方のシフトは、運搬装置の舵取りを制御する。
【００３０】
舵取りは、少なくとも２つの側方に配置された車輪（すなわち、左車輪および右車輪）を有する実施形態において、例えば、左車輪および右車輪について別個のモータを提供することによって達成され得る。左のモータについて所望されるトルクおよび右のモータから所望されるトルクは、別個に算出され得る。さらに、左車輪の運動および右車輪の運動の両方を追跡することによって、制御分野における当業者に公知のような調整を行って、乗り物の所望されない回転を防御し、そして２つのモータの間の性能偏差の原因を説明することが可能になる。
【００３１】
本発明の別の実施形態に従って、図５は、負荷を支持する能力を有する支持体プラットフォーム５０２を備える運搬装置５０１を示す。支持体プラットフォーム５０１は、複数の車輪５０３および５０４に連結され、そして前後平面および側方平面の両方における傾斜に関して静的に安定である。旋回要素５０７が、車輪５０３および５０４の少なくとも一つに旋回可能に連結され、その結果、旋回要素５０７が傾斜させる能力を有する。例えば、複数の地面接触要素は、２つの側方に配置された車輪、軸５４５の周りに回転可能な右車輪５０４および左車輪（示さず）を備え得る。ここで、旋回要素５０７は、前後平面において旋回要素５０７が傾斜させることができるように、軸５４５に旋回可能に連結される。
【００３２】
旋回要素５０７を傾斜させることは、操作者のインタフェース（これは、制限することなく、ハンドルバー５１２であり得る）を介して達成され得る。ハンドルバー５１２は、旋回要素５０７に連結され、その結果、前後方向におけるハンドルバー５１２の傾斜は、旋回要素５０７の対応する傾斜が生じる。
【００３３】
少なくとも１つのセンサ５５５は、旋回要素５０７の傾斜の指標となる信号を生成する。センサ５５５は、制限することなく、以下：バネおよび関連するセンサ（例えば、距離センサ）；負荷センサ；傾斜センサ（例えば、インクリノメータまたはジャイロスコープ）；負荷センサ；傾斜センサ（支持体プラットフォーム５０７の傾斜を提供するインクリノメータまたはジャイロスコープ）；角速度センサ；および／または非接触センサ（例えば、超音波または光学）であり得る。傾斜は、制限することなく、重力に対して、地面に対して、および／または回転軸に近似する位置のような運搬装置における基準に対して、測定され得る。コントローラは、傾斜に少なくとも基づいて、モータつき駆動装置が少なくとも１つの車輪５０４を駆動するように制御する。
【００３４】
種々の実施形態において、旋回要素５０７は、例えば、複数のバネ５０８−５０９によって支持体プラットフォーム５０２に可撓性をもって連結される。このことは、ハンドルバー５１２が操作されていないときに旋回要素プラットフォーム５０７が所定の傾斜を維持することを可能にする。種々の実施形態において、コントローラは、所定の傾斜に基づいて特定の運動を命令するように予備設定され得る。例えば、所定の傾斜が感知されるとき、コントローラは、モータ付駆動装置に運動しないように命令を出すことができる。運搬装置の応答性はまた、バネ５０８−５０９を介して制御され得る。
【００３５】
上記実施形態におけるように、運搬装置５０１の舵取りは、当該分野において公知の多数のユーザインタフェース（例えば、制限することなく、ハンドルバーにまたはそれにごく近く配置されたジョイスティックまたはサムホイール）によって制御され得る。モータ付駆動装置は、上記のように、ユーザインタフェースから受け取った信号に基づいて、側方に配置された左車輪（示さず）および右車輪５０４を別個に駆動するために別個のモータを有し得る。側方に配置された左車輪（示さず）および右車輪５０３は、例えば、運搬装置５０１の回転を支持する垂直軸の周りを回転する能力を有するキャスター車輪であり得る。
【００３６】
本発明の上記実施例において、運搬装置は、インジケータ（図５における参照番号５４０）を備え得る。インジケータ５４０は、モータ付駆動装置を介して命令される運動に基づいて、外的に認識可能である。例えば、インジケータ５４０は、命令される加速に基づき得る。外的に認識可能な指示５４０としては、限定することなく、照明され得る光を挙げることができる。
【００３７】
記載された本発明の実施形態は、単に例示を意図し、そして種々の変更および改変が、当業者に明らかである。そのようなすべての変更および改変は、添付の特許請求の範囲において規定される本発明の範囲内にあることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態に従う、運搬装置の側面図の例である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の１つの実施形態に従う、運搬装置の側面図の例である。図２（ｂ）は、本発明の１つの実施形態に従う、運搬装置の側面図の例である。
【図３】図３は、動的に平衡を取る乗り物の側面図の例である。
【図４】図４は、本発明の１つの実施形態に従う、運搬装置のモータ付駆動を制御するためのコントローラのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の１つの実施形態に従う、運搬装置の例である。
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【国際調査報告】
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