(57)【要約】      （修正有）【課題】倒立二輪車から降車する際の、車両と搭乗者の足の干渉を防止する。【解決手段】倒立二輪車は、車体と、同軸上に設けられた一対の車輪と、車体への搭乗状態を検知する搭乗センサと、車体の傾動角を取得する車体角度センサと、車体の傾動速度を取得する車体角速度センサと、車輪をロックするロック機構と、車体角度センサが取得した傾動角と、車体角速度センサが取得した角速度に応じて車輪の動作を制御する演算制御部と、を備え、演算制御部は、搭乗センサにより搭乗者の片足のみ前記車体に乗っていることが検知された場合には車輪をロックするようにロック機構を制御し、両足が車体から離れていることが検知された場合には倒立制御を停止させる。【選択図】図２
2015151069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
同軸上に設けられた一対の車輪と、
前記車体への搭乗状態を検知する搭乗センサと、
前記車体の傾動角を取得する車体角度センサと、
前記車体の傾動速度を取得する車体角速度センサと、
前記車輪をロックするロック機構と、
前記車体角度センサが取得した傾動角と、前記車体角速度センサが取得した角速度に応じて前記車輪の動作を制御する演算制御部と、を備え、
前記演算制御部は、前記搭乗センサにより搭乗者の片足のみ前記車体に乗っていることが検知された場合には前記車輪をロックするように前記ロック機構を制御し、両足が車体から離れていることが検知された場合には倒立制御を停止させる、倒立二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、倒立状態を維持し、搭乗者の傾動にあわせて走行状態を変化させる倒立二輪車が開発されている。倒立二輪車は、走行中には走行制御を行い、搭乗者が降車する場合には降車制御を行うことによって、安全に降車できる機能を提供する。
【０００３】
特許文献１には、補助バーを前方側で接地させ、補助バーが設けられた前方側の制御ゲインを低減させる、倒立型移動体について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７８１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
降車制御とは、ある特定の方向に車両を傾けて降りられるようにする制御のことである。そのため、前方に傾く降車制御の場合、両足がステップ上にある状態で後方に傾いたときであっても倒立状態を維持するために、前方に傾ける降車制御を実施する。このとき、後方に傾いている状態で片足がステップ離れて接地した場合であっても、両足がステップ上にある状態と同様に倒立状態を維持しようとするため、車両は後方へ移動する。そのため、搭乗者が足を車両の後方に接地していると、車両に足を轢かれる可能性が有る。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、降車する際に、車両と搭乗者の足の干渉を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる倒立二輪車は、車体と、同軸上に設けられた一対の車輪と、前記車体への搭乗状態を検知する搭乗センサと、前記車体の傾動角を取得する車体角度センサと、前記車体の傾動速度を取得する車体角速度センサと、前記車輪をロックするロック機構と、前記車体角度センサが取得した傾動角と、前記車体角速度センサが取得した角速度に応じて前記車輪の動作を制御する演算制御部と、を備え、前記演算制御部は、前記搭乗センサにより搭乗者の片足のみ前記車体に乗っていることが検知された場合には前記車輪をロックするように前記ロック機構を制御し、両足が車体から離れていることが検知された場合には倒立制御を停止させる。
これにより、搭乗者の搭乗状態に応じて倒立二輪車の制御状態を変更することができる。
【発明の効果】
【０００７】
降車する際の、車両と搭乗者の足の干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる倒立二輪車の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる倒立二輪車の動作フローを示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる降車判定角度を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる倒立二輪車の動作フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
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は、倒立二輪車の構成を示すブロック図である。
【００１０】
倒立二輪車１は、本体部である車体１１と、同軸上に設けられた一対の車輪１２と、人により操作が行われる操作部１３を備える。
【００１１】
車体１１は、倒立二輪車１の本体部である。車体１１は、車体１１の傾動角を取得する車体角度センサ２１と、車体１１の傾動の角速度を取得する車体角速度センサ２２と、人の搭乗状態を取得する搭乗センサ２３と、車輪１２の角速度を取得する車輪角速度センサ２４と、車輪１２を駆動させる動力部２５と、演算制御部２６と、車輪１２に対してブレーキングを実行するロック機構２７を備える。
【００１２】
車体角度センサ２１は、搭乗者の体重移動により車体１１が傾動した場合の車体１１の角度を取得する。すなわち車体角度センサ２１は、車体１１の姿勢角を取得する。車体角度センサ２１は、取得した角度の値を、演算制御部２６に出力する。
【００１３】
車体角速度センサ２２は、搭乗者の体重移動により車体１１が傾動した場合の、車体１１の角速度を取得する。車体角速度センサ２２は、取得した角速度の値を、演算制御部２６に出力する。
【００１４】
搭乗センサ２３は、車体１１に人が搭乗しているか否かを検知するセンサである。典型的には、車体１１には搭乗者が登場するステップ部が設けられており、ステップ部の上部に搭乗センサ２３が設けられている。例えば搭乗センサ２３は、圧力センサである。搭乗センサ２３は、搭乗者の両足が車体１１上にあるか、一方の足が車体１１上にあり他方の足が車体１１から離れた状態であるか、両足とも車体１１に無い状態かを検知する。搭乗センサ２３は、検知した搭乗状態を、演算制御部２６に出力する。
【００１５】
車輪角速度センサ２４は、車輪１２の角速度を測定する。例えば車輪角速度センサ２４は、動力部２５として用いられるモータの角速度を測定することにより、車輪の角速度を計測することとしても良い。車輪角速度センサ２４は、取得した車輪角速度を、演算制御部２６に出力する。
【００１６】
動力部２５は、車輪１２を回転駆動させるための動力を発生させる。典型的には、動力部２５はモータである。動力部２５は、演算制御部２６から入力された制御信号に基づき動作状態を変更する。
【００１７】
演算制御部２６は、動力部２５の動作を制御する。例えば演算制御部２６は、倒立二輪車１が走行モードである場合には、車輪角速度センサ２４で取得された車輪１２の角速度が、車体角度センサ２１および車体角速度センサ２２から入力された値に応じた速度となるよう、フィードバック制御を行い、制御信号を動力部２５に出力する。また演算制御部２６は、車体角度センサ２１から入力された車体１１の角度、および車体角速度センサ２２から入力された車体１１の角速度に基づき、人が降車を終了しているか否かを判定する。
また演算制御部２６は、倒立二輪車１が降車モードである場合には、搭乗センサ２３から入力された搭乗者の状態に応じた動作を行うように、倒立二輪車１の動作を制御する。具体的には演算制御部２６は、搭乗センサ２３により一方の足が車体１１から離れた状態が検知された場合には、ロック機構２７に車輪１２をロックさせるよう制御信号を出力する。また演算制御部２６は、搭乗センサ２３により両方の足が車体１１から離れた状態が検知された場合には、倒立制御を停止する。
【００１８】
ロック機構２７は、車輪１２の動作をストップさせるブレーキ機構である。ロック機構２７は、演算制御部２６から入力した制御信号に基づいて動作を行う。具体的には、ロック機構２７は、降車モードにおいて、搭乗センサ２３により片足がステップから離れたことが検知された場合に、演算制御部２６からの制御信号に応じてロック動作を行う。これによりロック機構２７は、車輪１２の動作をストップさせる。
【００１９】
車輪１２は、車体１１の左右に同軸上に設けられた一対の車輪である。車輪１２は、動力部２５の動力に応じて回転駆動する。また車輪１２は、ロック機構２７によりロックされた場合には、回転をストップさせる。
【００２０】
操作部１３は、搭乗者により走行モードの変更操作が可能な操作部である。操作部１３は、倒立二輪車１が走行を行う際の動作モードである走行モードと、搭乗者が降車する際の動作モードである降車モードの切り替えを行う。例えば車体１１の前方部には把持部が設けられており、操作部１３は、把持部の近傍に設けられた操作ボタンである。なお操作部１３は、把持部１３１に設けられ搭乗者の手により操作するものに限られず、動作モードの変更を行うことができれば良い。
【００２１】
次に、倒立二輪車１の動作について説明する。図２は、倒立二輪車１の降車時の動作フローを示すフローチャートである。以下では、降車モードでは、車体１１が前傾する倒立制御が行われるものとして説明する。
【００２２】
降車制御を開始する（ステップＳ１１）。例えば、搭乗者が操作部１３を操作することにより、走行モードから降車モードへの変更操作を行う。これにより倒立二輪車１は、走行モードから降車モードに変更された状態となる。
【００２３】
演算制御部２６は、車体角度センサ２１により取得された車体１１の傾動角と、車体角速度センサ２２により取得された車体１１の傾動の角速度を入力する（ステップＳ１２）。なお演算制御部２６は、車輪角速度センサ２４から車輪１２の角速度などの値を取得してもよい。
【００２４】
演算制御部２６は、降車完了条件の判定を行う（ステップＳ１３）。具体的には演算制御部２６は、車体角度センサ２１から入力した車体１１の傾動角と、車体角速度センサ２２から入力した角速度に基づいて、搭乗者が降車を完了しているか否かを判定する。図３は、降車判定を行う際に用いる降車判定角度を示す図である。演算制御部２６は、車体１１の実姿勢角が、あらかじめ設定した降車判定角度より前傾した状態であり、かつ前方方向への角速度を有している場合には、降車完了条件を満たしたと判定する。演算制御部２６が、降車完了条件が満たされていると判定した場合には（ステップＳ１３でＹｅｓ）、処理を終了する。演算制御部２６は、降車完了条件が満たされていないと判定した場合には（ステップＳ１３でＮｏ）、ステップＳ１４に進む。なお、演算制御部２６が降車判定に用いるパラメータは、車体１１の角度および角速度に限られず、他のパラメータを用いても良い。
【００２５】
演算制御部２６は、搭乗者の両足が車体１１に乗っているか否かを判定する（ステップＳ１４）。すなわち演算制御部２６は、搭乗センサ２３による検知に基づいて、搭乗者の両足が車体１１上にあるか否かを判定する。演算制御部２６により、搭乗者の両足が車体１１に乗っていると判定された場合には（ステップＳ１４でＹｅｓ）、倒立制御を継続した状態でステップＳ１２に戻り、処理を繰り返す。演算制御部２６により、搭乗者の一方又は両方の足が車体１１から離れていると判定された場合には（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１５に進む。
【００２６】
演算制御部２６は、搭乗者の足に車体１１が接触する方向に、車体１１の角速度が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。すなわち演算制御部２６は、車体１１の後傾する角速度が発生しているか否かを、車体角速度センサ２２から入力した値に基づいて判定する。例えば搭乗者がバランスを崩して後方に足を接地した場合には、車体１１において後傾する方向の角速度が発生する。このとき倒立二輪車１は、倒立制御によって車体１１を前傾させようとするため、後方に移動するように車輪１３が回転する。この場合、車体１１の後方に着地した搭乗者の足に車体１１が接触する可能性がある。したがって演算制御部２６は、車体１１が前傾した状態を降車判定角度とする場合には、車体１１が後傾する角速度が発生しているときに、車体１１が接触する方向の角速度が発生していると判定する。演算制御部２６により、搭乗者の足と車体１１が接触する方向に、車体１１の角速度が発生していると判定された場合には（ステップＳ１５でＹｅｓ）、ステップＳ１６に進む。一方、車体１１が前傾する方向の角速度が発生している場合には（ステップＳ１５でＮｏ）、ステップＳ１２に戻る。
【００２７】
演算制御部２６は、搭乗センサ２３からの入力に基づき、片足のみが車体１１に乗っているか否かを判定する（ステップＳ１６）。演算制御部２６により、片足のみが車体１１に乗っていると判定された場合には（ステップＳ１６でＹｅｓ）、ステップＳ１７に進む。演算制御部２６により、両足が車体１１から離れていると判定された場合には（ステップＳ１６でＮｏ）、ステップＳ１８に進む。
【００２８】
演算制御部２６は、片足のみが車体１１に乗っている場合には、ロック機構２７を動作させ、車輪１２の回転を停止させる（ステップＳ１７）。その後、処理を終了する。
【００２９】
演算制御部２６は、両足が車体１１から離れている場合には、倒立制御を停止する（ステップＳ１８）。例えば、倒立制御にサーボモータが用いられている場合には、サーボモータの動作を停止する。その後、処理を終了する。
【００３０】
なおステップＳ１７により、車輪１２のロックが行われて処理が終了した後に、ステップＳ１２に戻って処理を繰り返し行ってもよい。この場合、ステップＳ１６において両足が車体１１から離れていると判定された場合に、ロック機構２７により車輪１２をロックした状態から、演算制御部２６による倒立制御を停止にする状態に移行しても良い。
【００３１】
これにより、倒立二輪車１と、車体１１の後方に接地した搭乗者の足の干渉を防止できる。具体的には、車体１１の傾動角および角速度から降車状態を判定し、これらの判定結果に基づいて倒立二輪車１の動作を制御する。人の足が接地した方向に向けて、倒立二輪車１が移動するような車体１１の傾動角や角速度である場合に、倒立二輪車１の移動を停止させることで、倒立二輪車１と搭乗者の足の接触を防止することができる。ここで、搭乗者の足が車体１１に片足だけ乗っている場合には車輪１２をロックし、搭乗者の足と車体１１の接触を防止する。また、搭乗者の足の両足が車体１１から離れている場合には、倒立二輪車１の倒立制御を停止し、倒立制御による車輪１２の動作を行わないことにより、搭乗者の足と車体１１の接触を防止することができる。完全に搭乗者が降車した状態となった場合には、倒立制御をオフにすることができるため、省電力化を図ることができる。
【００３２】
実施の形態２
次に、倒立二輪車１の他の動作フローについて説明する。実施の形態２にかかる倒立二輪車１の構成物品は、実施の形態１にかかる構成物品と同一であるため、説明を省略する。
【００３３】
図４は、倒立二輪車１の降車時の動作フローを示すフローチャートである。以下では、実施の形態１と同様に、降車モードでは、車体１１が前傾する倒立制御が行われるものとして説明する。
【００３４】
降車制御を開始する（ステップＳ２１）。これにより倒立二輪車１は、走行モードから降車モードに変更する。
【００３５】
演算制御部２６は、車体角度センサ２１により取得された車体１１の傾動角と、車体角速度センサ２２により取得された車体１１の傾動の角速度を入力する（ステップＳ２２）。また演算制御部２６は、車輪角速度センサ２４から車輪１２の角速度を取得してもよい。
【００３６】
演算制御部２６は、降車完了条件の判定を行う（ステップＳ２３）。具体的には、演算制御部２６は、車体１１の実姿勢角が、あらかじめ設定した降車判定角度より前傾した状態であり、かつ前傾する角速度を有している場合には、降車完了条件を満たしたと判定する。演算制御部２６が、降車完了条件が満たされていると判定した場合には（ステップＳ２３でＹｅｓ）、処理を終了する。演算制御部２６は、降車完了条件が満たされていないと判定した場合には（ステップＳ２３でＮｏ）、ステップＳ２４に進む。なお、演算制御部２６が降車判定に用いるパラメータは、車体１１の角度および角速度に限られない。
【００３７】
演算制御部２６は、両足が車体１１に乗っているか否かを判定する（ステップＳ２４）。演算制御部２６により、搭乗者の両足が車体１１に乗っていると判定された場合には（ステップＳ２４でＹｅｓ）、ステップＳ２２に戻り処理を繰り返す。演算制御部２６により、搭乗者の一方又は両方の足が車体１１から離れていると判定された場合には（ステップＳ２４でＮｏ）、ステップＳ２５に進む。
【００３８】
演算制御部２６は、搭乗者の足に車体１１が接触する方向に、車体１１の角速度が発生しているか否かを判定する（ステップＳ２５）。演算制御部２６により、搭乗者の足に車体１１が接触する方向に、車体１１の角速度が発生していると判定された場合には（ステップＳ２５でＹｅｓ）、ステップＳ２６に進む。一方、車体１１が前傾する方向の角速度が発生している場合には（ステップＳ２５でＮｏ）、ステップＳ２２に戻る。
【００３９】
演算制御部２６は、ロック機構２７を動作させ、車輪１２の回転を停止させる（ステップＳ２６）。なお演算制御部２６は、車輪１２をロックすることに代わって、倒立制御を停止することにより、倒立制御による車輪１２の動作を停止させることとしても良い。その後、処理を終了する。
【００４０】
これにより、車体１１に片足のみ乗っている場合と、両足が車体１１から離れた状態のいずれであっても、演算制御部２６により同様の制御を行うことによって、接地した足と倒立二輪車１の接触を防止することができる。
【００４１】
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。
【符号の説明】
【００４２】
１            倒立二輪車
１１            車体
１２            車輪
１３            操作部
２１            車体角度センサ
２２            車体角速度センサ
２３            搭乗センサ
２４            車輪角速度センサ
２５            動力部
２６            演算制御部
２７            ロック機構
【図１】
2015151069.tif 000003
【図２】
2015151069.tif 000004
【図３】
2015151069.tif 000005
【図４】
2015151069.tif 000006