(57)【要約】【課題】コンパクトな転倒回避手段を備える同軸二輪車を提供する。【解決手段】本発明に係る同軸二輪車１は、搭乗者が搭乗する車体１０と、車体１０の走行方向に直交した軸Ｌを中心にそれぞれ回転し、直交する方向に沿って車体１０を挟んで両側に配設された第１の車輪３０及び第２の車輪３０と、第１の車輪３０及び第２の車輪３０の駆動を制御することで、走行制御及び車体１０の姿勢制御を行う制御部４０と、同軸二輪車１の転倒を回避する転倒回避部５０と、を備える。転倒回避部５０は、同軸二輪車１の走行状態を判断する判断部５１と、判断部５１に制御されるエアバッグ展開部５２と、エアバッグ展開部５２に制御され、展開時に同軸二輪車１を支持し得るように、車体１０の外周部に配置されるエアバッグ５３と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者が搭乗する車体と、
前記車体の走行方向に直交した軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って前記車体を挟んで両側に配設された第１の車輪及び第２の車輪と、
前記第１の車輪及び第２の車輪の駆動を制御することで、走行制御及び前記車体の姿勢制御を行う制御部と、
同軸二輪車の転倒を回避する転倒回避部と、を備え、
前記転倒回避部は、前記同軸二輪車の走行状態を判断する判断部と、
前記判断部に制御されるエアバッグ展開部と、
前記エアバッグ展開部に制御され、展開時に前記同軸二輪車を支持し得るように、前記車体の外周部に配置されるエアバッグと、
を備える同軸二輪車。
【請求項２】
前記判断部は、前記制御部の走行制御又は前記車体の姿勢制御を監視し、当該監視結果に基づいて前記同軸二輪車の走行状態を判断することを特徴とする請求項１に記載の同軸二輪車。
【請求項３】
前記判断部は、前記制御部が走行制御又は前記車体の姿勢制御を実行するための演算処理を実行しているか否かを監視し、前記演算処理を実行していないと判断すると、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させることを特徴とする請求項２に記載の同軸二輪車。
【請求項４】
前記判断部は、前記制御部へ電源供給部からの電源の供給が遮断され、前記制御部が走行制御又は前記車体の姿勢制御を実行するための演算処理が停止すると、前記演算処理を実行していないと判断し、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させることを特徴とする請求項２に記載の同軸二輪車。
【請求項５】
前記判断部は、前記制御部へ停止スイッチから制御停止信号が入力され、前記制御部が走行制御又は前記車体の姿勢制御を実行するための演算処理が停止すると、前記演算処理を実行していないと判断し、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させることを特徴とする請求項２に記載の同軸二輪車。
【請求項６】
前記判断部は、前記車体の姿勢を検出する姿勢検出部の検出結果に基づいて、前記同軸二輪車の走行状態を判断することを特徴とする請求項１に記載の同軸二輪車。
【請求項７】
衝撃検出部を備え、
前記判断部は、前記衝撃検出部から検出信号が入力されると、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させることを特徴とする請求項１に記載の同軸二輪車。
【請求項８】
接触検出部を備え、
前記判断部は、前記接触検出部から検出信号が入力されると、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させることを特徴とする請求項１に記載の同軸二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪の駆動を制御して倒立制御を行う同軸二輪車、特に、当該同軸二輪車の倒立制御が不安定になった際に、搭乗者をより安全に保護する同軸二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人間を搭乗させて走行する同軸二輪車が知られており、当該同軸二輪車の倒立制御が正常に動作している場合は、自律的に安定して倒立走行する。但し、倒立制御が何らかの理由で不安定になった際には、当該同軸二輪車はバランスを崩し、転倒するおそれがある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、制御部において制御異常を感知した場合、もしくは電源遮断の発生において、支持脚を転倒方向に繰り出すことで、転倒を回避している。
また、特許文献２では、車輌の転倒に起因する負傷から搭乗者を保護することを目的として、車輌の転倒時にクッションを展開している。すなわち、特許文献２に開示された車輌は、車体の横側、後側、前側などに折り畳み状態にあるクッションが取り付けられており、車輌の傾斜が検出されたことに応じてクッションを膨張させ、転倒した車輌と走行面との接触を膨張したクッションとともに生じさせる。つまり、特許文献２に開示された車輌は、車体に取り付けられたクッションを、車輌が傾斜した場合に膨張させ、膨張させたクッションが走行面と車体との間に介在するようにする。これにより、特許文献２に開示された車輌は、車輌の車体と走行面との衝突時の衝撃を緩和し、しいては車体を通じて搭乗者に伝わる衝撃を緩和することで、搭乗者を負傷から保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４７８０２号公報
【特許文献２】特表２００１−５２１８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された移動ロボットは、支持脚を転倒方向に繰り出すことで、転倒を回避している。しかし、当該移動ロボットは、機構的な手段で転倒を回避するので、迅速に対応することができない。しかも機構的な手段を採用した場合、大型化し、しいては移動ロボットが大型化してしまう。
特許文献２に開示された車輌は、転倒を回避することができる構成でない。
【０００６】
本発明は、コンパクトな転倒回避手段を備える同軸二輪車を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る同軸二輪車は、搭乗者が搭乗する車体と、前記車体の走行方向に直交した軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って前記車体を挟んで両側に配設された第１の車輪及び第２の車輪と、前記第１の車輪及び第２の車輪の駆動を制御することで、走行制御及び前記車体の姿勢制御を行う制御部と、同軸二輪車の転倒を回避する転倒回避部と、を備え、前記転倒回避部は、前記同軸二輪車の走行状態を判断する判断部と、前記判断部に制御されるエアバッグ展開部と、前記エアバッグ展開部に制御され、展開時に前記同軸二輪車を支持し得るように、前記車体の外周部に配置されるエアバッグと、を備える。同軸二輪車の走行状態に基づいて、判断部がエアバッグ展開部を制御してエアバッグを展開させる。そのため、同軸二輪車は、転倒を回避することができ、搭乗者の安全を確保することができる。また、転倒回避部は機構的な手段を用いないのでコンパクトであり、しいては同軸二輪車を大型化することがない。
【０００８】
前記判断部は、前記制御部の走行制御又は前記車体の姿勢制御を監視し、当該監視結果に基づいて前記同軸二輪車の走行状態を判断すること、が好ましい。
特に前記判断部は、前記制御部が走行制御又は前記車体の姿勢制御を実行するための演算処理を実行しているか否かを監視し、前記演算処理を実行していないと判断すると、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させること、が好ましい。
【０００９】
または前記判断部は、前記制御部へ電源供給部からの電源の供給が遮断され、前記制御部が走行制御又は前記車体の姿勢制御を実行するための演算処理が停止すると、前記演算処理を実行していないと判断し、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させること、が好ましい。
【００１０】
または前記判断部は、前記制御部へ停止スイッチから制御停止信号が入力され、前記制御部が走行制御又は前記車体の姿勢制御を実行するための演算処理が停止すると、前記演算処理を実行していないと判断し、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させること、が好ましい。
【００１１】
または前記判断部は、前記車体の姿勢を検出する姿勢検出部の検出結果に基づいて、前記同軸二輪車の走行状態を判断すること、が好ましい。
このとき、衝撃検出部を備え、前記判断部は、前記衝撃検出部から検出信号が入力されると、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させること、が好ましい。
または、接触検出部を備え、前記判断部は、前記接触検出部から検出信号が入力されると、前記エアバッグ展開部を制御して前記エアバッグを展開させること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように、本発明によると、コンパクトな転倒回避手段を備える同軸二輪車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】同軸二輪車を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の同軸二輪車のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、同軸二輪車の走行状態が正常時の転倒回避部の状態を示し、（ｂ）は、同軸二輪車の走行状態が異常時の転倒回避部の状態を示す図である。
【図４】転倒回避部を示す模式図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の同軸二輪車のシステム構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態の同軸二輪車のシステム構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る第４実施形態の同軸二輪車のシステム構成を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る第５実施形態の同軸二輪車のシステム構成を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る第６実施形態の同軸二輪車のシステム構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１５】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態の同軸二輪車１は、いわゆる自走倒立二輪車である。
同軸二輪車１は、図１及び２に示すように、車体１０、駆動部２０、第１及び第２の車輪３０、制御部４０、転倒回避部５０を備える。
【００１６】
車体１０は、同軸二輪車１の骨格を成すフレーム体である。車体１０は、搭乗者が搭乗する搭乗面１１を備える。搭乗面１１は、例えば車体１０の上部において当該車体１０の左右方向へ回転可能とされている。車体１０には、前方中央部からハンドル１２が立設されている。
【００１７】
駆動部２０は、第１の駆動回路２１、第２の駆動回路２２、第１のモータ２３、第２のモータ２４を備える。第１及び第２の駆動回路２１、２２は、制御部４０からの制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を第１及び第２のモータ２３、２４に出力する。第１及び第２のモータ２３、２４は、車体１０に取り付けられている。第１及び第２のモータ２３、２４には、それぞれ車輪３０が取り付けられている。第１及び第２の車輪３０は、車体１０の走行方向に直行した軸Ｌを中心に回転する。そして、第１及び第２の車輪３０は、当該直交する方向に沿って車体１０を挟んで両側に配設される。第１及び第２のモータ２３、２４は、入力された駆動信号に基づいて車輪３０を回転駆動させる。
【００１８】
制御部４０は、第１及び第２の車輪３０の駆動を制御することで、走行制御及び車体１０の姿勢制御を行う。すなわち、制御部４０は、姿勢検出センサユニット（姿勢検出部）６１からの検出信号や角度検出センサ６２からの検出信号等に基づき所定の演算処理を実行し、必要な制御信号を第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力する。姿勢検出センサユニット６１は、同軸二輪車１の走行時における角速度や加速度を検出して、当該角速度や加速度を制御するために用いられるもので、例えば、ジャイロセンサと、加速度センサとから構成されている。角度検出センサ６２は、搭乗面１１の回転角度を検出する。制御部４０は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路と、プログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等を有する記憶装置等を備えている。制御部４０には、第１のバッテリー（電源供給部）７１、第１及び第２の駆動回路２１、２２、転倒回避部５０が接続されている。
【００１９】
このような構成の同軸二輪車１を旋回させる際には、搭乗者が搭乗面１１を旋回方向へ回転させる。このとき、角度検出センサ６２は、当該搭乗面１１の回転角度を検出すると、その検出信号を制御部４０に出力する。検出信号が入力された制御部４０は、当該検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、どの程度、旋回方向の内側の車輪の回転速度を減速させるか、又は旋回方向の外側の車輪の回転速度を加速させるかを算出し、その算出結果を示す信号を、第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力する。算出結果を示す信号が入力された第１及び第２の駆動回路２１、２２は、当該算出結果を示す信号に基づいて、第１及び第２のモータ２３、２４の回転速度を制御して第１及び第２の車輪３０を回転駆動させる。このようにして、同軸二輪車１の旋回が実現される。
【００２０】
また、同軸二輪車１を前方又は後方へ移動させる際には、搭乗者が搭乗面１１に搭乗して、搭乗者の荷重を前方又は後方へ移動させ、当該同軸二輪車１を前後方向へ回転させると、姿勢検出センサユニット６１が同軸二輪車１の角速度及び加速度を検出し、その検出信号を制御部４０に出力する。検出信号が入力された制御部４０は、当該検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、同軸二輪車１が倒れないように安定化させるのに必要な駆動トルクを算出し、その算出結果を示す信号を、第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力する。算出結果を示す信号が入力された第１及び第２の駆動回路２１、２２は、当該算出結果を示す信号に基づいて、第１及び第２のモータ２３、２４の回転速度を制御して第１及び第２の車輪３０を回転駆動させる。このようにして、同軸二輪車１の前方又は後方への走行が実現される。
【００２１】
転倒回避部５０は、図３（ａ）に示すように同軸二輪車１の転倒を回避する手段である。転倒回避部５０は、図２及び４に示すように、判断部５１、エアバッグ展開部５２、エアバッグ５３を備える。判断部５１は、同軸二輪車１の走行状態を判断する。すなわち、判断部５１は、上述のように実行される制御部４０の走行制御又は車体１０の姿勢制御を監視する。具体的に云うと、判断部５１は、制御部４０が走行制御又は車体１０の姿勢制御を実行するための演算処理を実行し、制御信号を第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力しているか否かを監視する。判断部５１は、制御部４０が当該演算処理を実行していないと判断すると、エアバッグ展開部５２への制御信号を生成して出力する。ちなみに、判断部５１には、第１のバッテリー７１から電源が供給される。
【００２２】
エアバッグ展開部５２は判断部５１に制御される。すなわち、エアバッグ展開部５２は、判断部５１から当該制御信号が入力されると、インフレータ等のガスをエアバッグ５３に送り込み、当該エアバッグ５３を展開させる。但し、エアバッグ５３の展開方法は、通例のエアバッグの展開方法の範囲内で代用可能である。ちなみに、エアバッグ展開部５２には、第１のバッテリー７１から電源が供給される。
【００２３】
エアバッグ５３は、上述のようにインフレータ等のガスが充填されることで展開する袋体である。エアバッグ５３は、展開時に同軸二輪車１を支持し得るように、車体１０の外周部に配置される。本実施形態のエアバッグ５３は、展開すると筒状形状となる袋体であって、車体１０の前方側の下部及び車体１０の下方側の下部に設けられている。但し、エアバッグ５３は、少なくとも車体１０の前方側に配置されていれば良い。
【００２４】
このような同軸二輪車１は、制御部４０が走行制御又は車体１０の姿勢制御を実行するための演算処理を実行せず、制御信号を第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力していないと、制御系が破綻して前方又は後方に転倒しそうになる。このとき、本実施形態の同軸二輪車１は、制御信号が第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力されていないと、図３（ｂ）に示すように、判断部５１がエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。そのため、同軸二輪車１は、転倒を回避することができ、搭乗者の安全を確保することができる。また、転倒回避部５０は機構的な手段を用いないのでコンパクトであり、しいては同軸二輪車１を大型化することがない。
【００２５】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態の同軸二輪車は、第１のバッテリー７１から制御部４０への電源の突然の遮断に対して対応できる構成とされている。すなわち、判断部５１は、制御部４０への第１のバッテリー７１からの電源の供給が遮断され、当該制御部４０が走行制御又は車体１０の姿勢制御を実行するための演算処理が停止して制御信号を第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力していないと判断すると、第１実施形態と同様にエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。このとき、判断部５１及びエアバッグ展開部５２への電源の供給も遮断されるので、図５に示すように第２のバッテリー８１を備えていることが好ましい。これにより、判断部５１及びエアバッグ展開部５２は第１のバッテリー７１からの電源の供給が遮断されても、第２のバッテリー８１から電源が供給され、起動状態を確保することができる。
【００２６】
このような同軸二輪車も、当該同軸二輪車の走行状態に基づいて、判断部５１がエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。そのため、当該同軸二輪車は、転倒を回避することができ、搭乗者の安全を確保することができる。また、転倒回避部は機構的な手段を用いないのでコンパクトであり、しいては同軸二輪車を大型化することがない。
【００２７】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。
本実施形態の同軸二輪車は、停止スイッチの操作によって制御部４０の制御停止に対して対応できる構成とされている。すなわち、当該同軸二輪車は、図６に示すように、停止スイッチ９１を備える。停止スイッチ９１を搭乗者が操作すると、制御部４０に制御停止信号が入力され、当該制御部４０は走行制御及び車体１０の姿勢制御を実行するための演算処理を停止する。判断部５１は、当該演算処理が停止して制御信号を第１及び第２の駆動回路２１、２２に出力していないと判断すると、第１実施形態と同様にエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。
【００２８】
このような同軸二輪車も、当該同軸二輪車の走行状態に基づいて、判断部５１がエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。そのため、当該同軸二輪車は、転倒を回避することができ、搭乗者の安全を確保することができる。また、転倒回避部は機構的な手段を用いないのでコンパクトであり、しいては同軸二輪車を大型化することがない。
【００２９】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態を説明する。
本実施形態の同軸二輪車は、姿勢検出センサユニット６１の検出結果に基づいて対応できる構成とされている。すなわち、図７に示すように、判断部５１には、姿勢検出センサユニット６１から例えば車体１０の前後方向への傾斜角度が入力される。判断部５１は、入力された傾斜角度が予め設定された閾値以上であるか否かを判断する。判断部５１は、入力された傾斜角度が予め設定された閾値以上であると、エアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。ちなみに、当該閾値は、同軸二輪車の重心位置等を考慮して適宜設定される。
【００３０】
このような同軸二輪車も、当該同軸二輪車の走行状態に基づいて、判断部５１がエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。そのため、当該同軸二輪車は、転倒を回避することができ、搭乗者の安全を確保することができる。また、転倒回避部は機構的な手段を用いないのでコンパクトであり、しいては同軸二輪車を大型化することがない。
【００３１】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態を説明する。
本実施形態の同軸二輪車は、外部からの衝撃に対して対応できる構成とされている。すなわち、当該同軸二輪車は、図８に示すように、衝撃センサ（衝撃検出部）１０１を備える。衝撃センサ１０１は、例えば設定された閾値以上の大きさの加速度が入力されると、リードスイッチが接続されて衝撃の検出信号を判断部５１に出力する。判断部５１は、当該検出信号が入力されると、エアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。
【００３２】
このような同軸二輪車も、当該同軸二輪車の走行状態に基づいて、判断部５１がエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。そのため、当該同軸二輪車は、転倒を回避することができ、搭乗者の安全を確保することができる。また、転倒回避部は機構的な手段を用いないのでコンパクトであり、しいては同軸二輪車を大型化することがない。
【００３３】
＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態を説明する。
本実施形態の同軸二輪車は、障害物や人と接触した際に対応できる構成とされている。すなわち、当該同軸二輪車は、図９に示すように、接触センサ（接触検出部）１０２を備える。接触センサ１０２は、例えば車体１０の前後に配置される。接触センサ１０２は、所謂接触覚センサであって、例えば設定された閾値以上の大きさの圧力が加わると、電極間が通電状態となって接触の検出信号を判断部５１に出力する。判断部５１は、当該検出信号が入力されると、エアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。
【００３４】
このような同軸二輪車も、当該同軸二輪車の走行状態に基づいて、判断部５１がエアバッグ展開部５２を制御してエアバッグ５３を展開させる。そのため、当該同軸二輪車は、転倒を回避することができ、搭乗者の安全を確保することができる。また、転倒回避部は機構的な手段を用いないのでコンパクトであり、しいては同軸二輪車を大型化することがない。
【００３５】
以上、本発明に係る同軸二輪車の実施形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  同軸二輪車
１０  車体、１１  搭乗面、１２  ハンドル
２０  駆動部、２１  第１の駆動回路、２２  第２の駆動回路、２３  第１のモータ、２４  第２のモータ
３０  第１の車輪、第２の車輪
４０  制御部
５０  転倒回避部、５１  判断部、５２  エアバッグ展開部、５３  エアバッグ
６１  姿勢検出センサユニット
６２  角度検出センサ
７１  第１のバッテリー
８１  第２のバッテリー
９１  停止スイッチ
１０１  衝撃センサ
１０２  接触センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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