(57)【要約】【課題】倒立二輪車の搭乗者に重心変化を意識させることで、訓練効率の向上をはかること。【解決手段】倒立二輪車１は、車台１１と、車台１１に同軸に配置された２つの車輪１２と、２つの車輪１２の駆動手段と、を有し、車台１１に設けられたジャイロセンサの出力に応じて駆動手段を駆動制御することにより、車両を倒立状態に維持可能なコントローラ２３を備えた倒立二輪車であって、車台１１に連結され、立位状態の搭乗者により把持可能であり、搭乗者が操作することによって車両の走行状態を操作可能である支持ハンドル１４と、搭乗者による支持ハンドル１４の操作力を検知するセンサ１５と、センサ１５の出力に応じて、搭乗者による支持ハンドル１４の操作が弱められることを促す報知を行う報知手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車台と、車台に同軸に配置された２つの車輪と、前記２つの車輪の駆動手段と、を有し、前記車台に設けられたジャイロセンサの出力に応じて駆動手段を駆動制御することにより、車両を倒立状態に維持可能なコントローラ２３を備えた倒立二輪車であって、
前記車台に連結され、立位状態の搭乗者により把持可能であり、搭乗者が操作することによって車両の走行状態を操作可能である支持ハンドルと、
搭乗者による前記支持ハンドルの操作力を検知するセンサと、
前記センサの出力に応じて、搭乗者による支持ハンドルの操作が弱められることを促す報知を行う報知手段と、を備える、
倒立二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立位訓練を実行するための倒立二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０１１−２０３５４９号公報がある。この公報に記載された倒立二輪車は、倒立制御が可能である同軸二輪車両であって、搭乗者の重心移動により車両を倒立状態で維持しながら、前後、及び旋回の走行を行うことによって、搭乗者の体のバランス感覚をトレーニングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０３５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の倒立二輪車は、本体上に連結して設けられた支持バー及び支持ハンドルを、搭乗者が操作することによっても車体の傾きを変更することができる。そのため、搭乗者の操作によって、倒立二輪車の走行状態を変更できることから、体の重心移動に頼らず、腕のみの操作となる場合があり、この場合には訓練効果が上がらないという問題がある。
本発明は、搭乗者による支持ハンドルの操作力が大きくなった場合に、搭乗者に重心変化を意識させることで、訓練効率の向上をはかることができる倒立二輪車を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる倒立二輪車は、車台と、車台に同軸に配置された２つの車輪と、前記２つの車輪の駆動手段と、を有し、前記車台に設けられたジャイロセンサの出力に応じて駆動手段を駆動制御することにより、車両を倒立状態に維持可能なコントローラ２３を備えた倒立二輪車であって、前記車台に連結され、立位状態の搭乗者により把持可能であり、搭乗者が操作することによって車両の走行状態を操作可能である支持ハンドルと、搭乗者による前記支持ハンドルの操作力を検知するセンサと、前記センサの出力に応じて、搭乗者による支持ハンドルの操作が弱められることを促す報知を行う報知手段と、を備える。
これにより、搭乗者による支持ハンドルの操作力が大きくなった場合に、支持ハンドルの操作を弱めるように促すことができる。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、倒立二輪車の搭乗者に重心変化を意識させることで、訓練効率の向上をはかることできる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】倒立二輪車に訓練者が搭乗した状態を示す図である。
【図２】支持ハンドル及び支持バー上部近傍を示す斜視図である。
【図３】支持ハンドル及び支持バー上部近傍を示す側面図である。
【図４】倒立二輪車上で訓練者が力をかけた状態を示す図である。
【図５】センサとして用いる複数の荷重センサの配置の一例を示した図である。
【図６】訓練の手順の一例を示した図である。
【図７】訓練の手順の別の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、倒立二輪車１は、車台１１と、車台１１の両側に設けられた一対の車輪１２と、一端が車台１１に連結し、上方に向かって延在する支持バー１３と、支持バー１３に連結されており、搭乗者により把持可能である支持ハンドル１４と、支持ハンドル１４の操作力を検知するセンサ１５と、を備える。
【０００９】
車台１１は、上面に搭乗者の足が載置される台である。また、車台１１の左右の同軸状に、２つの車輪１２が設けられている。また車台１１は、車輪１２を駆動させるためのモーター及びギアを含んで構成される駆動手段（図示せず）と、搭乗者の重心移動によって変化した車台１１の傾きを取得するジャイロセンサ（図示せず）と、ジャイロセンサにより取得された車台１１の傾きに応じて駆動手段を駆動制御し、倒立二輪車１が倒立状態を維持するようにコントロールするコントローラ２３と、を有する。また、車台１１の前方側上部には、支持バー１３の下端が連結されている。
【００１０】
なおコントローラ２３は、後述するように、センサ１５により取得された搭乗者による支持ハンドル１４の操作力に応じて、報知手段２１の動作のコントロールを行う。なお、コントローラ２３において、センサ１５で取得された支持ハンドル１４の操作力があらかじめ定めた所定の値を超えるか否か、判定を行うものとして説明する。例えば、コントローラ２３は、メモリやＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算装置であっても良い。
【００１１】
支持バー１３は、下端が車台１１の前方側上部に連結されているとともに、上方に延在するバーである。例えば図１に示すように、支持バー１３は、車台１１が前後左右のいずれの方向にも傾いていない状態において、支持バー１３の上部側が下部側に比べて前方になるように、前方方向に角度を有した状態で立設されている。
【００１２】
図２に示すように、支持ハンドル１４は、支持バー１３の上部近傍に配置されている。例えば、支持ハンドル１４は、支持バー１３を中心として左右方向に延び、かつ、搭乗者側に向かって屈曲する形状で形成されており、車台１１上の搭乗者が立位状態で把持可能である。また、支持ハンドル１４は、センサ１５が配置されたハンドル取り付け部２２を介して、支持バー１３に連結されている。なお、支持ハンドル１４の形状は、図２、図３に示した形状に限られない。
【００１３】
例えば、搭乗者が支持ハンドル１４を把持した状態で支持ハンドルを前後方向に動作させた場合には、支持バー１３が同時に前後に傾くように動作し、その結果、車台１１の前後の傾きが変更される。言い換えると、図４に示すように、倒立二輪車１の走行状態は、搭乗者が車台１１上で重心を変更することによって車台１１の角度を変更することだけでなく、搭乗者が上半身、特に腕によって支持ハンドル１４を操作することによって、走行状態を変更することができる。なお、前後方向だけでなく、左右方向についても同様である。
【００１４】
センサ１５は、搭乗者による支持ハンドル１４の操作力を検出する。センサ１５は、例えば、ひずみゲージ等の荷重センサである。センサ１５により取得された操作力の情報は、車台１１に設けられたコントローラ２３に向けて出力される。図５は、センサ１５として、設けられている４個の加重センサ（ひずみゲージを用いたロードセル）が用いられている状態の一例であり、図３の点線部分の詳細を示す図である。なお図５において、センサ１５として用いる荷重センサを挟んでいる板状部材のうちの一方については、図をわかりやすくするために一点鎖線で示している。
【００１５】
ここで４個の荷重センサについて、左前側に設けられた荷重センサ１５Ａ、左後側に設けられた荷重センサ１５Ｂ、右前側に設けられた荷重センサ１５Ｃ、右後側に設けられた荷重センサ１５Ｄとし、それぞれの荷重センサ１５Ａ〜１５Ｄにより取得される荷重値をＦａ〜Ｆｄとする。支持ハンドル１４の前後方向の操作力Ｆ１は、
Ｆ１＝（Ｆａ＋Ｆｃ）−（Ｆｂ＋Ｆｄ）
により求まり、前に倒そうとした場合にはＦ１＞０、後ろに倒そうとしたときはＦ１＜０となり、｜Ｆ１｜の大きさが、支持ハンドル１４にかかる操作力に比例する。
同様に、左右方向の操作力Ｆ２は、
Ｆ２＝（Ｆａ＋Ｆｂ）−（Ｆｃ＋Ｆｄ）
により求まり、左に倒そうとしたときはＦ２＞０、右に倒そうとしたときはＦ２＜０となり、｜Ｆ２｜の大きさが、支持ハンドル１４にかかる操作力に比例する。
【００１６】
また、支持バー１３の上端近傍には、報知手段２１が連結されている。報知手段２１は、例えばスピーカーであり、音によって搭乗者に報知するものであってもよい。または、報知手段２１は、ディスプレイであり、画像、映像等によって搭乗者に報知するものであってもよい。あるいは、報知手段２１はこれらの組み合わせでもよく、これら以外の手段を有していても良い。
【００１７】
例えば、報知手段２１は、搭乗者により支持ハンドル１４が操作される力が強い場合に、センサ１５からコントローラ２３に入力された操作力の情報に基づき、上半身、腕による操作力が大きい旨の報知を行うことができる。このようにして、搭乗者に対して、支持ハンドル１４が操作を弱めるとともに、車台１１上での重心移動により倒立二輪車１の走行状態を変更するように促すことができる。
【００１８】
次に、倒立二輪車１を用いた立位訓練の２つの例について、図６及び図７を用いて説明する。図６に示す手順は、あらかじめ定めた所定の値以上の操作力が支持ハンドル１４にかかった場合に、即時、報知手段２１により報知させる手順である。なお、図６に示した訓練手順は、前後方向の重心移動の訓練をすることを想定している。
【００１９】
最初に、訓練者が搭乗動作を行う（ステップＳ１）。訓練者が搭乗する際には、訓練者が支持ハンドル１４を把持して車体、すなわち車台１１を起こし、倒立制御を開始させる。
【００２０】
次に、訓練を開始する（ステップＳ２）。すなわち搭乗者は、重心移動を行うことで車台１１を傾けるとともに、支持ハンドル１４を把持して傾けることによって車台１１を傾け、倒立二輪車１を走行状態にする。ここで走行中は、センサ１５は、搭乗者による支持ハンドル１４の操作力Ｆ１を継続的に検出する。
【００２１】
コントローラ２３は、センサ１５により検出された操作力Ｆ１が、予め定めておいた前方側への操作力の閾値αを超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。言い換えると、コントローラ２３は、支持ハンドル１４にかかっている前方側に倒す力が、強すぎるか否かを判定する。操作力Ｆ１が閾値αを超えていれば（ステップＳ３でＹｅｓ）、支持ハンドル１４を前傾させる力が強すぎると判定し、ステップＳ５に進む。操作力Ｆ１が閾値αを超えていなければ（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ４に進む。
【００２２】
コントローラ２３は、センサ１５により検出された操作力Ｆ１が、予め定めておいた後方側への操作力の閾値−βをより小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。言い換えると、コントローラ２３は、支持ハンドル１４にかかっている後方側に倒す力が、強すぎるか否かを判定する。操作力Ｆ１が閾値−βより小さければ（ステップＳ４でＹｅｓ）、支持ハンドル１４を後傾させる力が強すぎると判定し、ステップＳ５に進む。操作力Ｆ１が閾値−βより小さくなければ（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ６に進む。
【００２３】
ステップＳ３及びステップＳ４により、支持ハンドル１４に対して前傾、後傾のいずれかでかかる力が強すぎると判定されているため、報知手段２１は、搭乗者に対して警告を発生させる（ステップＳ５）。なお、報知手段２１による警告の方法は、前述したように、音による警告だけでなく、画像や映像によって実行しても良く、これら以外の方法を用いても良い。なお、走行状態を続けている間は、ステップＳ３〜Ｓ４の判定、及び警告の発生を繰り返し行い、その後、ステップＳ６に進む。
【００２４】
訓練を終了する（ステップＳ６）。そして、訓練者は降車動作を行う（ステップＳ７）。訓練者が降車する際には、倒立制御を終了させるとともに、訓練者が車体を倒す力が支持ハンドル１４に加わるが、この間は操作力Ｆ１の検出を行わないこととする。
【００２５】
これにより、支持ハンドル１４に対して強い力が加わった場合には、報知手段２１により警告が発生するため、搭乗者は意識的にハンドル操作を弱めることができる。
【００２６】
次に、図７を用いて、ゲームを利用しつつ立位訓練の実施する場合の手順について説明する。なお、図７に示した訓練手順は、前後方向の重心移動の訓練をすることを想定している。
【００２７】
最初に、訓練者が搭乗動作を行う（ステップＳ１１）。訓練者が搭乗する際には、訓練者が支持ハンドル１４を把持して車体を起こし、倒立制御を開始させる。
【００２８】
次に、訓練を開始する（ステップＳ１２）。すなわち搭乗者は、重心移動を行うことで車台１１を傾けるとともに、支持ハンドル１４を把持して傾けることによって車台１１を傾け、倒立二輪車１を走行状態にする。ここで走行中は、センサ１５は、搭乗者による支持ハンドル１４の操作力Ｆ１を継続的に検出する。
【００２９】
コントローラ２３は、センサ１５により検出された操作力Ｆ１が、予め定めておいた前方側への操作力の閾値αを超えているか否かを判定する（ステップＳ１３）。操作力Ｆ１が閾値αを超えていれば（ステップＳ１３でＹｅｓ）、支持ハンドル１４を前傾させる力が強すぎると判定し、ステップＳ１５に進む。操作力Ｆ１が閾値αを超えていなければ（ステップＳ１３でＮｏ）、ステップＳ１４に進む。
【００３０】
コントローラ２３は、センサ１５により検出された操作力Ｆ１が、予め定めておいた後方側への操作力の閾値−βをより小さいか否かを判定する（ステップＳ１４）。操作力Ｆ１が閾値−βより小さければ（ステップＳ１４でＹｅｓ）、支持ハンドル１４を後傾させる力が強すぎると判定し、ステップＳ１５に進む。操作力Ｆ１が閾値−βより小さくなければ（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１６に進む。
【００３１】
ステップＳ３及びステップＳ４により、支持ハンドル１４に対して前傾、後傾のいずれかでかかる力が強すぎると判定されているため、報知手段２１は、ペナルティ値を加算する（ステップＳ１５）。なお、ペナルティ値の加算は、ステップＳ１３、ステップＳ１４の閾値の条件によりステップＳ１５に入った回数によって行うが、それ以外にも、支持ハンドル１４に対してかかる力の強さ、力がかかっている時間などによって加算してもよい。なお例えば、ペナルティ値は、コントローラ２３等において、一時的に記憶させておく。走行状態を続けている間は、ステップＳ１３〜Ｓ１４の判定、及びステップＳ１５のペナルティ値の加算を繰り返し行い、その後、ステップＳ１６に進む。
【００３２】
訓練を終了する（ステップＳ１６）。そしてコントローラ２３は、ペナルティの加算値に応じて、訓練者のレベル判定を行う（ステップＳ１７）。ここで例えば、レベル判定は、ステップＳ１５により加算されているペナルティ値が一定値以下であること、及び、操作速度や操作精度が一定の基準を満たしていることを条件にして、次回訓練を行う場合のゲームレベルを上昇させる。なおこのとき、報知手段２１は、訓練中に加算されたペナルティの値や、レベルの判定結果を、訓練者に報知してもよい。
【００３３】
訓練者は降車動作を行う（ステップＳ１８）。訓練者が降車する際には、倒立制御を終了させるとともに、訓練者が車体を倒す力が支持ハンドル１４に加わるが、この間は操作力Ｆ１の検出を行わないこととする。
【００３４】
なお、図６及び図７に示した手順では、前後方向への訓練を前提とし、操作力Ｆ１が所定の閾値を超えるか否かを判定していたが、左右方向の訓練を行うものとして、操作力Ｆ２が所定の閾値を超えるか否かを判定するものであっても良い。
【００３５】
このようにして、倒立二輪車１を用いた立位での訓練に際して、搭乗者による支持ハンドル１４の操作力が大きくなった場合に、支持ハンドル１４の操作力を弱めるように促すことができる。これにより搭乗者は、重心変化により車台１１の傾きを変更することによって車両操作することに意識が向くため、訓練効率を向上させることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、センサ１５は、支持バー１３と支持ハンドル１４とを連結しているハンドル取り付け部２２に設けられているのではなく、車台１１に対して支持バー１３を連結している支持バーの取り付け部に設けられていてもよい。この場合、搭乗者による支持ハンドル１４の操作に応じて、支持バー１３が動作した量がセンサ１５により取得される。そして、図６及び図７に示した手順と同様の手順により訓練を行い、センサ１５の出力に基づいて警告を発生させることや、ペナルティ値を加算させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１            倒立二輪車
１１            車台
１２            車輪
１３            支持バー
１４            支持ハンドル
１５            センサ
１５Ａ            荷重センサ
１５Ｂ            荷重センサ
１５Ｃ            荷重センサ
１５Ｄ            荷重センサ
２１            報知手段
２２            部
２３            コントローラ
【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】
2019137184.tif 000007
【図６】
2019137184.tif 000008
【図７】
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