(57)【要約】【課題】搭乗者が安定して降車することが可能な倒立型移動体を提供すること。【解決手段】本発明にかかる倒立型移動体は、前記倒立型移動体の搭乗者の降車を検出する降車検出部と、前記降車検出部が前記搭乗者の降車を検出した場合に、前記倒立型移動体の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記姿勢検出部が検出した前記倒立型移動体の姿勢が重力軸に対し第１の所定の角度を超えて前方に傾いている場合には、前記倒立型移動体の姿勢を前方にさらに傾けるように前記倒立型移動体を制御し、前記姿勢検出部が検出した前記倒立型移動体の姿勢が重力軸に対し第２の所定の角度を超えて後方に傾いている場合には、前記倒立型移動体の姿勢を後方にさらに傾けるように前記倒立型移動体を制御する姿勢制御部を備える。【選択図】図１
2015123776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
倒立を実行する倒立型移動体であって、
前記倒立型移動体の搭乗者の降車を検出する降車検出部と、
前記降車検出部が前記搭乗者の降車を検出した場合に、前記倒立型移動体の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記姿勢検出部が検出した前記倒立型移動体の姿勢が重力軸に対し第１の所定の角度を超えて前方に傾いている場合には、前記倒立型移動体の姿勢を前方にさらに傾けるように前記倒立型移動体を制御し、
前記姿勢検出部が検出した前記倒立型移動体の姿勢が重力軸に対し第２の所定の角度を超えて後方に傾いている場合には、前記倒立型移動体の姿勢を後方にさらに傾けるように前記倒立型移動体を制御する姿勢制御部と、
を備える倒立型移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は倒立型移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが搭乗して操作することが可能な倒立型移動体（以下、単に移動体と記載）が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、旋回時等において、操作レバーあるいはステッププレートの姿勢を変化させて搭乗者の重心の重量ベクトルの接地点を車輪の接地点の内側に移すことにより、横転を防ぎ、安定した旋回走行が可能な同軸二輪車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１５６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
移動体の搭乗者が移動体から降車する際には、予め定められた方向に降車することが多い。しかしながら、路面状態や移動体が停車した際の移動体の状態によっては、搭乗者が予め定められた方向に降車することが難しい場合がある。
【０００６】
特許文献１に記載の移動体は、降車の際の制御について何ら記載されておらず、上述の課題を解決することはできない。
【０００７】
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、搭乗者が安定して降車することが可能な倒立型移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる倒立を実行する倒立型移動体は、前記倒立型移動体の搭乗者の降車を検出する降車検出部と、前記降車検出部が前記搭乗者の降車を検出した場合に、前記倒立型移動体の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記姿勢検出部が検出した前記倒立型移動体の姿勢が重力軸に対し第１の所定の角度を超えて前方に傾いている場合には、前記倒立型移動体の姿勢を前方にさらに傾けるように前記倒立型移動体を制御し、前記姿勢検出部が検出した前記倒立型移動体の姿勢が重力軸に対し第２の所定の角度を超えて後方に傾いている場合には、前記倒立型移動体の姿勢を後方にさらに傾けるように前記倒立型移動体を制御する姿勢制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、搭乗者が安定して降車することが可能な倒立型移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる移動体の例を示した外観図である。
【図２】実施の形態１にかかるセンサ及び演算部の構成例を示したブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる降車制御処理の一例を示したフローチャートである。
【図４Ａ】実施の形態１にかかる降車制御の一例を示したイメージ図である。
【図４Ｂ】実施の形態１にかかる降車制御の一例を示したイメージ図である。
【図５】実施の形態１において、姿勢角度と降車制御がされる方向の関係の一例を示したイメージ図である。
【図６】実施の形態１にかかるセンサ及び演算部の別の構成例を示したブロック図である。
【図７】実施の形態１にかかる降車制御処理の別の例を示したフローチャートである。
【図８】実施の形態１にかかる不感帯の一例を示したイメージ図である。
【図９】実施の形態２にかかるセンサ及び演算部の構成例を示したブロック図である。
【図１０】実施の形態２にかかる路面角度演算部が行う路面角度の推定方法を説明するための図である。
【図１１】実施の形態２にかかる降車制御処理の一例を示したフローチャートである。
【図１２Ａ】実施の形態２において、姿勢角度と降車制御がされる方向の関係の一例を示したイメージ図である。
【図１２Ｂ】実施の形態２において、姿勢角度と降車制御がされる方向の関係の一例を示したイメージ図である。
【図１３Ａ】関連技術にかかる降車の様子を示したイメージ図である。
【図１３Ｂ】関連技術にかかる降車の様子を示したイメージ図である。
【図１４】実施の形態２にかかるセンサ及び演算部の別の構成例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明にかかる倒立型移動体の説明においては、特徴となる構成要素について重点的に説明し、その他の周知の構成要素については適宜説明を省略している。
【００１２】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１にかかる倒立型移動体の例を示した外観図である。移動体１０は、ハンドル１１、ステップ１２、車輪１３及び支持部１４を備える。図１において、右側が搭乗者の搭乗時における前方（進行方向）、左側が搭乗者の搭乗時における後方である。
【００１３】
ハンドル１１は、搭乗者がつかまることにより、安定して移動体１０に搭乗するために設けられている。ステップ１２（搭乗台）は、搭乗者が移動体１０に搭乗時に足を乗せるために設けられている。車輪１３は、移動体１０が移動するために設けられており、右車輪と左車輪の２つの車輪が移動体１０に備えられている。車輪１３は、図示しないモータ等により駆動される。支持部１４は、ハンドル１１の下端（かつステップ１２の前部）に設けられており、ハンドル１１及びステップ１２を支持する。
【００１４】
図２は、センサ及び演算部の構成例を示したブロック図である。移動体１０は、センサとして、姿勢角センサ／姿勢角速度センサ１５、乗車検知センサ１６及びモータ角度センサ１７を備える。さらに移動体１０は、演算部１８を備える。
【００１５】
姿勢角センサ／姿勢角速度センサ１５は、移動体１０の姿勢角又は姿勢角速度を測定し、測定結果を後述の姿勢演算部１８１に出力するセンサであり、例えば支持部１４近傍に設けられている。
【００１６】
乗車検知センサ１６は、搭乗者が移動体１０に搭乗したことを検知し、検知結果を後述の乗車判定部１８２に出力するセンサであり、ステップ１２の上部に設けられている。乗車検知センサ１６は、例えば、搭乗者の両足から荷重がかかっていることを検知可能なセンサである。乗車検知センサ１６は、移動体１０の搭乗者の降車を検出する降車検出部として機能する。
【００１７】
モータ角度センサ１７は、車輪１３の回転角度又は回転角速度を測定し、測定結果を後述のモータ制御部１８３に出力するセンサであり、例えばエンコーダやレゾルバから構成される。以上の各センサは、測定結果を演算部１８に出力する。
【００１８】
演算部１８は、モータ制御や倒立制御、姿勢角度の算出を行うＩＣ（Integrated Circuit）であり、例えばマイコン（マイクロコントローラ）である。演算部１８は、姿勢演算部１８１、乗車判定部１８２、モータ制御部１８３及び降車制御演算部１８４を有する。
【００１９】
姿勢演算部１８１は、姿勢角センサ／姿勢角速度センサ１５の測定結果に基づいて、移動体１０の姿勢角度又は姿勢角速度を演算し、演算結果を降車制御演算部１８４に出力する。ここで姿勢角度はピッチ角、即ち移動体１０の前後方向への角度のことをいう。姿勢角センサ／姿勢角速度センサ１５及び姿勢演算部１８１は、搭乗者の降車が検出された場合に、移動体１０の姿勢を検出する姿勢検出部として機能する。乗車判定部１８２は、乗車検知センサ１６の測定結果に基づいて、搭乗者の有無を判定し、判定結果をモータ制御部１８３及び降車制御演算部１８４に出力する。
【００２０】
モータ制御部１８３は、モータ角度センサ１７の測定結果、乗車判定部１８２の判定結果及び後述する降車制御演算部１８４の演算結果に基づいて、指令速度に追従するように目標トルクを与えることによりモータを制御する。降車制御演算部１８４は、姿勢演算部１８１の演算結果、乗車判定部１８２の判定結果及びモータ制御部１８３の制御に基づいて降車制御を行う。
【００２１】
図３は、降車制御演算部１８４の降車制御処理の一例を示したフローチャートである。以下、降車制御演算部１８４の具体的な処理について、図３を用いて説明する。なお、図３の処理は、移動体１０の車体が略停止している（即ち速度が０ｋｍ／ｓ近傍）ことが前提条件である。この前提条件を満たしているか否かは、モータ角度センサ１７が測定した車輪１３の回転角度又は回転角速度から、演算部１８が判定する。
【００２２】
まず、演算部１８に対して、降車制御処理を実行させるトリガとなる入力がなされる（ステップＳ１１）。このトリガ入力は、乗車検知センサ１６が、搭乗者の足（片足又は両足）がステップ１２から外されたことを検出して、その結果を演算部１８に対して出力することをいう。即ち、乗車検知センサ１６は、搭乗者が移動体１０から降りようとしていることを検出する。この入力により、乗車判定部１８２が、搭乗者が「有」から「無」の状態になることを判定する。この判定結果に応じて、降車制御演算部１８４の処理が開始される。また、姿勢演算部１８１は、姿勢演算を可能な状態にスイッチされる。
【００２３】
次に降車制御演算部１８４は、制御ゲインの変更を行う（ステップＳ１２）。具体的には、降車制御演算部１８４は、移動制御ゲインを下げるとともに、位置制御ゲインを上げる。これにより、演算部１８が行う制御は、今まで行っていた移動制御から、現在位置を目標値とする位置制御に切り替えられる。
【００２４】
次に降車制御演算部１８４は、制御ゲインが変更された状態から一定時間経過したか否か（所定の閾値の時間が経過したか）を判定する（ステップＳ１３）。一定時間経過したか否かは、例えば演算部１８が有するタイマー（図示せず）により測定される。
【００２５】
一定時間経過していない場合には（ステップＳ１３のＮｏ）、姿勢演算部１８１は、姿勢角センサ／姿勢角速度センサ１５の測定結果に基づいて、移動体１０の姿勢角度又は姿勢角速度を演算する（ステップＳ１４）。姿勢演算部１８１が姿勢角速度を演算した場合には、降車制御演算部１８４はその姿勢角速度に基づいて姿勢角度を演算する。
【００２６】
降車制御演算部１８４は、ステップＳ１４の処理で演算された姿勢角度が、マイナス側の所定の閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお「マイナス側」とは、移動体１０の姿勢角度が重力軸（重力に対して上下方向の軸であり、地面が平地の場合には垂直軸）に対して後方に傾いている（即ち、移動体１０の上部が後方に傾いている）状態をいう。
【００２７】
姿勢角度がマイナス側の所定の閾値を超えている場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、演算部１８は、搭乗者が後方へ降りるための降車制御を行う（ステップＳ１６）。この降車制御は、搭乗者が後方へ降りやすくするために、移動体１０の姿勢角度をさらに後方に傾ける倒立制御をいう。なお降車制御において、演算部１８は、予め設定された重力軸との目標角度になるように、所定の変化速度で移動体１０の傾きを変化させる。
【００２８】
ステップＳ１４の処理で演算された姿勢角度がマイナス側の所定の閾値を超えていない場合（ステップＳ１５のＮｏ）、降車制御演算部１８４は、ステップＳ１４の処理で演算された姿勢角度が、プラス側の所定の閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１７）。なお「プラス側」とは、姿勢角度が重力軸に対して前方に傾いている（即ち、移動体１０の上部が前方に傾いている）状態をいう。
【００２９】
姿勢角度がマイナス側の所定の閾値を超えている場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）、演算部１８は、搭乗者が前方へ降りるための降車制御を行う（ステップＳ１８）。この降車制御は、搭乗者が前方へ降りやすくするために、移動体１０の姿勢角度をさらに前方に傾ける倒立制御をいう。
【００３０】
姿勢角度がマイナス側の所定の閾値を超えていない場合（ステップＳ１７のＮｏ）、降車制御演算部１８４は、ステップＳ１３に戻って判定を再度行う（ステップＳ１３）。この場合には、姿勢角度は中立か、中立に近い状態であると考えられる。
【００３１】
ステップＳ１３において、制御ゲインが変更された状態から一定時間経過した場合には（ステップＳ１３のＹｅｓ）、演算部１８は、搭乗者が降りるための降車制御を行う（ステップＳ１６）。ここで演算部１８は、前方又は後方のうち、予め決められた方向へ搭乗者が降りるための降車制御を行う。この降車制御は、搭乗者が前方又は後方へ降りやすくするために、移動体１０の姿勢角度を前方又は後方に傾ける倒立制御をいう。この方向は、予め設定されていてもよいし、ユーザにより変更が可能であってもよい。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは、実施の形態１にかかる降車制御の一例を示した図である。図４Ａは、上り坂（進行方向において高さが高くなっている坂）において、搭乗者Ｐは移動体１０の前方から降車しようとする様子を示している。
【００３３】
このとき、移動体１０の演算部１８は、車体の角度を目標角度になるように制御する。演算部１８は、この目標角度を時系列で（時間経過に従って）、移動体１０がより前傾姿勢になるように変化させることにより、移動体１０の姿勢角度が最終的な目標角度になるように偏移させる。例えば、降車制御において時刻がｔ１→ｔ２→・・・→ｔｎと経過する場合には、重力軸からの目標角度が、時刻ｔ１ではθ１、時刻ｔ２ではθ２、・・・、時刻ｔｎではθｎ（θ１＜θ２＜・・・＜θｎ）となるように変化する。
【００３４】
これにより、移動体１０の姿勢角度が一遍に最終的な目標角度に移行する場合と比較して、姿勢角度の移行が段階的な（即ちゆっくりした）ものになるため、搭乗者が姿勢を崩す可能性を減らし、安全に搭乗者を降車させることができる。
【００３５】
図４Ｂは、移動体１０の姿勢角度が最終的な目標角度になるように移行した後、搭乗者Ｐが移動体１０の前方から降車した様子を示している。移動体１０が前傾姿勢に傾くことにより、搭乗者Ｐと移動体１０前方の地面との距離が接近するため、搭乗者Ｐは容易に前方に降車することができる。
【００３６】
なお、移動体１０は上り坂で降車制御を実行しているが、移動体１０が降車制御を実行する場所は平地であっても下り坂（即ち、進行方向において高さが低くなっている坂）であってもよい。
【００３７】
図５は、実施の形態１において、姿勢角度と降車制御がされる方向の関係の一例を示したイメージ図である。図５において、重力軸（０°）から前方の角度をプラス側、重力軸から後方の角度をマイナス側として表示している。降車制御演算部１８４におけるプラス側の閾値（第１の所定の角度）は、図５における所定の角度＋ａ°である。ａは所定の正の値である。移動体１０が重力軸に対しこのプラス側の閾値を超えて前方に傾いている場合には、演算部１８は、移動体１０の姿勢を前方にさらに傾けるように移動体１０を制御する。なお、プラス側の閾値は、＋ａ°ではなく、（１）の範囲の値（０°〜＋ａ°）をとってもよい。
【００３８】
降車制御演算部１８４におけるマイナス側の閾値（第２の所定の角度）は、図５における所定の角度−ｂ°である。ｂは所定の正の値である。移動体１０が重力軸に対しこのマイナス側の閾値を超えて後方に傾いている場合（即ち、重力軸との角度がさらに広がる方向で傾いている場合）には、演算部１８は、移動体１０の姿勢を後方にさらに傾けるように移動体１０を制御する。なお、マイナス側の閾値は、−ｂ°ではなく、（２）の範囲の値（−ｂ°〜０°）をとってもよい。なお、ａとｂは同じ値であっても異なる値であってもよい。
【００３９】
プラス側の閾値、マイナス側の閾値は、例えば演算部１８内にあるメモリに格納され、上述の処理の際に降車制御演算部１８４により参照される。プラス側の閾値、マイナス側の閾値は、予め設定された値でもよいし、ユーザにより変更が可能であってもよい。
【００４０】
以上、実施の形態１にかかる移動体１０は、通常の移動体と同じ機械構成で（特別な部品等を設ける必要なく）、移動体１０が前方又は後方に大きく傾いている場合には、搭乗者が前後方向に降車することが可能になる。また、移動体１０が垂直に近い姿勢角度にある場合には、搭乗者は、自身の意思に応じた方向へ降車することが可能になる。従って、移動体１０は、部品点数を増やすことなく、搭乗者が安定して降車することが可能なように降車方向を制御できる。
【００４１】
移動体の降車制御については、例えば関連技術である特願２０１０−４１７２５（特開２０１１−１７８１９６）に記載がある。この関連技術において同軸二輪車は、搭乗者の降車の際に補助用ステップ（補助バー）を出し、補助用ステップが設けられている前方側に同軸二輪車を傾ける。このようにして同軸二輪車を物理的に安定させた状態で、同軸二輪車は搭乗者を降車させている。
【００４２】
しかしながら、関連技術では、同軸二輪車の降車の際に補助用ステップを使用しているため、同軸二輪車の部品点数が増えてしまうという課題がある。実施の形態１にかかる移動体１０は、そのような課題を解決することができる。
【００４３】
また、一般の移動体では、移動体が搭乗者を降車させる処理は実行されておらず、降車方法が搭乗者任せとなっている。そのため、搭乗者は、降車に際して飛び降りる等の動作をする必要があった。しかしながら、実施の形態１にかかる移動体１０では、移動体が搭乗者を降車させる処理を行うため、搭乗者はよりスムーズに降車動作を行うことができる。
【００４４】
なお、上述では、降車制御処理を実行させるトリガ入力が乗車検知センサ１６の検出結果であると説明した。しかし、トリガはこの例に限らず、他のものを使用することもできる。
【００４５】
図６は、実施の形態１にかかるセンサ及び演算部の別の構成例を示したブロック図である。移動体１０は、降車スイッチ１９をさらに備える。降車スイッチ１９は、例えばハンドル１１など、搭乗者が操作しやすいところに設けられているボタン等のスイッチである。降車スイッチ１９は、移動体１０を少なくとも「搭乗モード」と「降車モード」の２つの状態に切り替えるようなスイッチである。ここで降車スイッチ１９は、移動体１０の搭乗者の降車を検出する降車検出部として機能する。
【００４６】
搭乗者が移動体１０に搭乗しているとき、搭乗者が降車スイッチ１９を「降車モード」に切り替える（例えばボタンを押す）等の操作をすることにより、演算部１８に降車制御処理を実行させるトリガとなる入力がなされる。このトリガに基づいて、図３に示すステップＳ１１以降の処理が行われる。
【００４７】
なお、降車スイッチ１９の切り替えと、乗車検知センサ１６の検出結果の両方が演算部１８に出力された場合に、演算部１８にトリガが入力されたと判定してもよい。つまり、搭乗者によって降車スイッチ１９が「降車モード」に切り替えられ、かつ搭乗者が足をステップ１２から外した場合に、図３に示すステップＳ１１以降の処理が行われてもよい。
【００４８】
さらに、実施の形態１において、降車制御演算部１８４の降車制御処理は、以下に示すバリエーションに変更することもできる。図７は、降車制御演算部１８４の降車制御処理の別の例を示したフローチャートである。以下、降車制御演算部１８４の具体的な処理について、図７を用いて説明する。なお、図７の処理は、移動体１０の車体が略停止している（即ち速度が０ｋｍ／ｓ近傍）ことが前提条件である。
【００４９】
図７におけるステップＳ２１〜Ｓ２３は、図３のステップＳ１１〜Ｓ１３と同様であるため、説明を省略する。
【００５０】
ステップＳ２３において、制御ゲインが変更された状態から一定時間経過していない場合には（ステップＳ２３のＮｏ）、降車制御演算部１８４は、ステップＳ２１で入力されたトリガが無効になったか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで「入力されたトリガが無効になった」とは、例えばトリガが乗車検知センサ１６の検出結果であるような場合、乗車検知センサ１６が、搭乗者の両足が再度ステップ１２に搭乗されたことを検出したことをいう。また、トリガが降車スイッチ１９の切り替えであるような場合には、搭乗者が降車スイッチ１９を「降車モード」から「搭乗モード」に再度切り替えたことをいう。降車スイッチ１９の切り替え及び乗車検知センサ１６の検出結果の両方がトリガとなる場合には、そのトリガのいずれか一方又は両方が打ち消されたことをいう。つまり、搭乗者が、降車する動作を中止した場合をいう。
【００５１】
トリガが無効になっていない場合には（ステップＳ２４のＮｏ）、降車制御演算部１８４はステップＳ２３に戻って判定を実行する（ステップＳ２３）。
【００５２】
なお、ステップＳ２３において、制御ゲインが変更された状態から一定時間経過した場合には（ステップＳ２３のＹｅｓ）、演算部１８は、搭乗者が降りるための降車制御を行う（ステップＳ２５）。ステップＳ２５は図３のステップＳ１９と同様の降車制御である。
【００５３】
ステップＳ２４に戻り、トリガが無効になっている場合には（ステップＳ２４のＹｅｓ）、姿勢演算部１８１は、姿勢角センサ／姿勢角速度センサ１５の測定結果に基づいて、移動体１０の姿勢角度又は姿勢角速度を演算する（ステップＳ２６）。このステップは、ステップＳ１４と同様である。
【００５４】
そして、降車制御演算部１８４は、ステップＳ２６の処理で演算された姿勢角度が、不感帯内にあるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【００５５】
ここで、不感帯について説明する。図８は、不感帯の設定について示したイメージ図である。不感帯は、重力軸から所定の範囲だけ前方及び後方の角度について設定されている。図８では、−ｂ°〜＋ａ°までの範囲が不感帯として設定されている。ここで、ａ、ｂは上述のａ、ｂと同様の値である。この不感帯においては、移動体１０は前方又は後方に傾いていると判定されない。
【００５６】
図７に戻り、姿勢角度が不感帯内にある場合（ステップＳ２７のＹｅｓ）、演算部１８は、搭乗者が降りるための降車制御を行う（ステップＳ２８）。ステップＳ２８はステップＳ２５と同様の降車制御である。
【００５７】
姿勢角度が不感帯内にない場合（ステップＳ２７のＮｏ）、降車制御演算部１８４は、ステップＳ２６の処理で演算された姿勢角度がマイナス側であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。つまり、降車制御演算部１８４は、移動体１０の姿勢が後方に傾いているか前方に傾いているかを判定する。
【００５８】
姿勢角度がマイナス側である場合（ステップＳ２９のＹｅｓ）、演算部１８は、搭乗者が後方へ降りるための降車制御を行う（ステップＳ３０）。ステップＳ３０はステップＳ１６と同様の降車制御である。
【００５９】
姿勢角度がプラス側である場合（ステップＳ２９のＮｏ）、演算部１８は、搭乗者が前方へ降りるための降車制御を行う（ステップＳ３１）。ステップＳ３１はステップＳ１８と同様の降車制御である。
【００６０】
以上のように、降車制御演算部１８４が不感帯を用いて降車制御を行っても、搭乗者が安定して降車することが可能なように移動体１０の降車方向を制御することができる。なお、不感帯は必ずしも必須ではなく、降車制御演算部１８４は不感帯を用いずに（即ち図７においてステップＳ２７の判定を行わずに）、降車制御の処理を実行してもよい。
【００６１】
実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と同様の説明については適宜記載を省略する。
【００６２】
実施の形態２にかかる倒立型移動体（以下、移動体２０と記載）は、図１に記載の移動体１０と同様の外観上の構成を有する。また、移動体２０は、実施の形態１にかかる姿勢角センサ／姿勢角速度センサ１５、乗車検知センサ１６及びモータ角度センサ１７と同様の処理を行う姿勢角センサ／姿勢角速度センサ２５、乗車検知センサ２６及びモータ角度センサ２７を備える。以上のセンサの処理は実施の形態１に記載した通りである。
【００６３】
図９は、移動体２０が有する演算部２８の構成例を示したブロック図である。演算部２８は、姿勢演算部２８１、乗車判定部２８２、モータ制御部２８３、降車制御演算部２８４及び路面角度演算部２８５を有する。姿勢演算部２８１、乗車判定部２８２及びモータ制御部２８３の処理は、実施の形態１にかかる姿勢演算部１８１、乗車判定部１８２及びモータ制御部１８３の処理と同様であるため説明を省略する。
【００６４】
モータ制御部２８３は、モータ角度センサ２７の測定結果、乗車判定部２８２の判定結果及び後述する降車制御演算部２８４の演算結果に基づいて、指令速度に追従するように目標トルクを与えることによりモータを制御する。降車制御演算部２８４は、姿勢演算部２８１の演算結果、乗車判定部２８２の判定結果、モータ制御部２８３の制御及び後述する路面角度演算部２８５の演算結果に基づいて降車制御を行う。路面角度演算部２８５は、モータ角度センサ２７及びモータ制御部２８３の制御に基づいて、路面角度の推定の演算を行う。
【００６５】
図１０は、路面角度演算部２８５が行う路面角度の推定方法を説明するための図である。図１０では、移動体２０を球として模擬的に現し、移動体２０に重力ｇ及びモータトルクｆがかかっている様子が示されている。移動体２０は、上り坂で路面角度がαである坂道において動いている。ここで、上り坂の場合には路面角度を正とし、下り坂の場合に路面角度を負とする。また、路面角度の絶対値が増加するに伴い、坂の傾斜が急になるものとする。
【００６６】
このとき、路面角度演算部２８５はモータ角度センサ２７から取得した速度が０ｋｍ／ｓ付近の場合に、モータトルクと重力中の路面方向に平行な成分とが釣り合っており、移動体２０がいる場所が進行方向に対して上り坂になっている（即ち路面角度が正である）と推定することができる。さらに、この状態で路面角度演算部２８５はモータ制御部２８３が出力した目標トルクを参照し、目標トルクが大きいほど急な坂になっていると推定することもできる。この目標トルクにより、路面角度演算部２８５は路面角度の大きさを演算（推定）することができる。
【００６７】
図１１は、降車制御演算部２８４の降車制御処理の一例を示したフローチャートである。以下、降車制御演算部２８４の具体的な処理について、図１１を用いて説明する。なお、図３の処理は、実施の形態１と同様、移動体２０の車体が略停止していることが前提条件である。
【００６８】
図１１におけるステップＳ４１及びステップＳ４２は、実施の形態１における図３のステップＳ１１及びステップＳ１２と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
次に、路面角度演算部２８５が上述の通りに路面角度を推定する。推定した路面角度に応じて、降車制御演算部２８４は、実施の形態１で説明したプラス側の閾値及びマイナス側の閾値（姿勢角度の閾値）を変更する（ステップＳ４３）。
【００７０】
なお、降車制御演算部２８４は、ステップＳ４３において、路面角度演算部２８５が推定した路面角度に応じて、次のステップＳ４４における時間経過の閾値を変更してもよい。さらに、降車制御演算部２８４は、演算部２８が降車制御の際に用いる目標角度への変化速度を変更してもよい。
【００７１】
図１１におけるステップＳ４４〜ステップＳ５０は、実施の形態１における図３のステップＳ１３〜ステップＳ１９と同様であるため、説明を省略する。
【００７２】
図１２Ａ、図１２Ｂは、実施の形態２において、姿勢角度と降車制御がされる方向の関係の一例を示したイメージ図である。図１２Ａ、図１２Ｂにおいても、重力軸（０°）から前方の角度をプラス側、重力軸から後方の角度をマイナス側としている。図１２Ａでは、移動体２０は、その進行方向（前方）において高さが高くなっている上り坂に位置している。図１２Ｂでは、移動体２０は下り坂に位置している。
【００７３】
降車制御演算部２８４におけるプラス側の閾値（第１の所定の角度）は、図１１における所定の角度＋ｃ°である。ｃは所定の正の値である。移動体２０が重力軸に対しこのプラス側の閾値を超えて前方に傾いている場合には、演算部２８は、移動体２０の姿勢を前方にさらに傾けるように移動体２０を制御する。
【００７４】
降車制御演算部２８４におけるマイナス側の閾値（第２の所定の角度）は、図５における所定の角度−ｄ°である。ｄは所定の正の値である。移動体２０が重力軸に対しこのマイナス側の閾値を超えて後方に傾いている場合には、演算部２８は、移動体２０の姿勢を後方にさらに傾けるように移動体２０を制御する。
【００７５】
ここで、図１２Ａにおいて、姿勢角度の閾値には、ｃ＜ａ、ｂ＜ｄかつｃ＜ｄの関係がある（ａ、ｂは図５に示した値である）。これは、ステップＳ４３において路面角度演算部２８５が推定した路面角度が正である場合に（即ち坂が上り坂であると判定される場合に）、降車制御演算部２８４は、ｃを実施の形態１に示したａから小さくするとともに、ｄを実施の形態１に示したｂから大きくしているためである。このように降車制御演算部２８４が姿勢角度の閾値を変更することにより、上り坂において、搭乗者が降車する際に前方に降車できる場合が増加し、後方に降車できる場合が減少する。従って、搭乗者は、後方よりも安定した姿勢で降車可能と考えられる前方から降車しやすくなるため、安全な降車をすることができる。
【００７６】
降車制御演算部２８４は、路面角度の絶対値が増大、即ち坂の傾斜が急になるに従い、ｃをａからますます小さくして０に近づけるとともに、ｄをｂからますます大きくするように変更する。
【００７７】
さらに、図１２Ｂにおいて、姿勢角度の閾値には、ａ＜ｃ、ｄ＜ｂかつｄ＜ｃの関係がある。これは、ステップＳ４３において路面角度演算部２８５が推定した路面角度が負である場合に（即ち坂が下り坂であると判定される場合に）、降車制御演算部２８４は、ｃをａから大きくするとともに、ｄをｂから小さくしているためである。このように降車制御演算部２８４が姿勢角度の閾値を変更することにより、下り坂において、搭乗者が降車する際に後方に降車できる場合が増加し、前方に降車できる場合が減少する。従って、搭乗者は、前方よりも安定した姿勢で降車可能と考えられる後方から降車しやすくなるため、安全な降車をすることができる。
【００７８】
なお、図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、プラス側の閾値は（３）の範囲の値（０°〜＋ｃ°）をとってもよいし、マイナス側の閾値は（４）の範囲の値（−ｄ°〜０°）をとってもよい。しかしながら、姿勢角度の閾値の大小関係については、上述の通りの関係が成り立つ。
【００７９】
以上、実施の形態２にかかる移動体２０は、通常の移動体と同じ機械構成で（部品点数を増やすことなく）、坂道において降車制御を行う際に、より安全な方向に搭乗者を降車させるような降車制御を行うことができる。
【００８０】
関連技術である特願２０１０−４１７２５に記載された同軸二輪車は、補助用ステップが格納されていない場合には、降車時に前方に傾き、補助用ステップが格納されている場合には、降車時に後方に傾く。
【００８１】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、関連技術にかかる降車の様子を示したイメージ図である。ここでは、補助用ステップが格納されている場合を想定している。図１３Ａにおいて、搭乗者Ｐは同軸二輪車Ｖの後方から降車している。ここで搭乗者Ｐが降車しているのは平地であり、搭乗者Ｐは比較的安全に降車することができる。
【００８２】
しかしながら、図１３Ｂでは、上り坂において、搭乗者Ｐは同軸二輪車Ｖの後方から降車している。このとき、図１３Ａに示す平地での降車に比べて、図１３Ｂに示す高さｈ分だけ、乗車位置と地面との高低差が大きくなる。そのため、搭乗者が高低差に驚いて体勢を崩す等の危険が生じる可能性がある。このように、関連技術では降車制御を行う方向が決まっているため、坂道における搭乗者の降車に危険が生じる可能性がある。
【００８３】
また、関連技術において、下り坂において同軸二輪車Ｖの前方に搭載された補助用ステップを駆動させる場合には、坂の傾斜によっては、補助用ステップが地面に届かない可能性がある。従って、補助用ステップが不要な部品となってしまう可能性がある。
【００８４】
実施の形態２にかかる移動体２０は、坂道の傾斜に応じて降車制御の方向を変更するため、搭乗者を安全に降車させることができる。また、補助用ステップ等の移動体外部に設けられる部品も不要である。
【００８５】
その他、移動体２０は、実施の形態１にかかる移動体１０と同様の効果を奏する。
【００８６】
なお、搭乗者は、移動体２０が上り坂にあり、かつ移動体２０の姿勢角度がプラス側の閾値を超えているような場合でも、敢えて後方（高低差が大きいため、前方と比較すると安全ではない方向）に降車したいような場合も考えられる。このような場合には、ユーザは図示せぬ移動体２０の入力装置を操作することにより、演算部２８に後方での降車制御を行うように指示する。演算部２８はその入力に基づいて、降車時に、移動体２０の姿勢を後方にさらに傾けるように移動体２０を制御する。このようにして、搭乗者は移動体２０の後方から降車することができる。移動体２０が下り坂にあり、かつ移動体２０の姿勢角度がマイナス側の閾値を超えているような場合でも、搭乗者は同様にして移動体２０の前方から降車することができる。以上のように、坂道において搭乗者が安全ではない方向に降車する場合、ユーザが明示的に移動体２０に指示する必要がある。このため、移動体２０が自動的に安全ではない方向に降車制御を行うといった誤作動を防ぐことができる。
【００８７】
実施の形態２において、移動体２０のセンサ及び演算部２８は、以下に示すバリエーションに変更することもできる。図１４は、センサ及び演算部の別の構成例を示したブロック図である。移動体２０は、図９に示した構成例に比較して、モータトルクセンサ２９を新たに備える。モータトルクセンサ２９は、移動体２０のモータトルクを検出し、検出結果を路面角度演算部２８５に出力する。
【００８８】
路面角度演算部２８５は、モータトルクセンサ２９が取得したモータトルクの大きさにより、移動体２０がいる場所が上り坂である（即ち路面角度が正である）と推定することができる。下り坂の場合にも同様に推定することができる。さらに、この状態でモータ制御部２８３が出力した目標トルクを参照することにより、路面角度演算部２８５は路面角度の大きさを演算（推定）することができる。なお、モータトルクセンサ２９及び姿勢演算部２８１は、搭乗者の降車が検出された場合に、移動体２０の姿勢を検出する姿勢検出部として機能する。
【００８９】
さらに、実施の形態２において、路面角度演算部２８５は、モータ角度センサ２７やモータトルクセンサ２９の検出結果を使わず、別の方法により路面角度を推定してもよい。例えば、移動体２０が距離センサを備え、その距離センサが移動体２０と前方の地面との距離、及び移動体２０と後方の地面までの距離の差を測定し、測定データを路面角度演算部２８５に出力してもよい。路面角度演算部２８５は、その距離の差に基づいて、路面角度を推定することができる。例えば、平地であれば距離の差が０である（移動体２０との距離が等しい）場合に、移動体２０と前方の地面との間の距離の方が長い場合には、路面角度演算部２８５は、移動体２０が下り坂に位置していると判定することができる。
【００９０】
また、移動体２０がＧＰＳ（Global Positioning System）機器を備え、そのＧＰＳ機器が取得したＧＰＳ情報と、予め移動体２０に読み込まれた地図情報（例えば場所毎に高度が記載された地図情報）とを照合することにより、路面角度演算部２８５が現在の位置の路面角度を推定してもよい。
【００９１】
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、搭乗者がフローに従わずに降車制御を行いたい場合には、移動体に降車制御を行う方向を指示入力することにより、搭乗者は手動で降車制御を行うことができる。
【００９２】
図３のステップＳ１５とＳ１７の処理は、いずれが先に実行されてもよい。図１１におけるステップＳ４６とＳ４８の処理についても同様である。また、図７のステップＳ２９では、降車制御演算部１８４が、姿勢角度がプラス側の角度であるか否かを判定してもよい。
【００９３】
実施の形態１〜２に記載された倒立型移動体の各構成及び処理は、その実施の形態のみに適用されるだけではなく、他の実施の形態にかかる倒立型移動体の構成及び処理に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１０、２０  倒立型移動体
１１  ハンドル
１２  ステップ
１３  車輪
１４  支持部
１５、２５  姿勢角センサ／姿勢角速度センサ
１６、２６  乗車検知センサ
１７、２７  モータ角度センサ
１８、２８  演算部
１９  降車スイッチ
２９  モータトルクセンサ
１８１、２８１  姿勢演算部
１８２、２８２  乗車判定部
１８３、２８３  モータ制御部
１８４、２８４  降車制御演算部
２８５  路面角度演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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