(57)【要約】【課題】不安定型移動体において、簡単に最適な移動制御を可能とすることで、搭乗者の乗り心地を向上させること。【解決手段】複数の個人データからなる個人データ群を記憶するデータ記憶部と、搭乗者を個人認証する個人認証部と、搭乗者の身長または体重の少なくとも一方を測定する測定部と、移動する際の移動制御アルゴリズムを決定する移動制御部とを備えた、搭乗者を搭乗した状態で移動する不安定型移動体において、データ記憶部に記憶された個人データ群の中から、前記個人認証部が個人認証した結果に対応する個人データを読み出し、読み出した個人データに基づいて、移動するための制御パラメータを特定するとともに、測定部の測定結果に基づいて、特定した制御パラメータを修整し、修整後の制御パラメータに基づいて移動制御アルゴリズムを決定するように移動制御する。【選択図】図４
2008056192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の個人データからなる個人データ群を記憶するデータ記憶部と、
搭乗者を個人認証する個人認証部と、
搭乗者の身長または体重の少なくとも一方を測定する測定部と、
移動する際の移動制御アルゴリズムを決定する移動制御部とを備えた、搭乗者を搭乗した状態で移動する不安定型移動体であって、
前記移動制御部が、
前記データ記憶部に記憶された個人データ群の中から、前記個人認証部が個人認証した結果に対応する個人データを読み出し、読み出した個人データに基づいて、移動するための制御パラメータを特定するとともに、
前記測定部の測定結果に基づいて、特定した制御パラメータを修整し、修整後の制御パラメータに基づいて移動制御アルゴリズムを決定することを特徴とする不安定型移動体。
【請求項２】
搭乗者によって操作される操作部をさらに備えており、該操作部が、搭乗者により操作された操作度合いに基づいて、移動する方向および移動する速度等を指示する指示信号を送信し、
前記移動制御部が、決定した移動制御アルゴリズムに基づいて、送信された指示信号にしたがった移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の不安定型移動体。
【請求項３】
外部環境を認識する認識部をさらに備えており、該認識部が、認識した外部環境に応じて、移動する方向および移動する速度を指示する指示信号を送信し、
前記移動制御部が、決定した移動制御アルゴリズムに基づいて、送信された指示信号にしたがって自律的な移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の不安定型移動体。
【請求項４】
前記認識部が、照射したレーザの反射により外部環境を認識するレーザレンジセンサであることを特徴とする請求項３に記載の不安定型移動体。
【請求項５】
前記認識部が、外部環境を視覚的に認識する光学カメラであることを特徴とする請求項３に記載の不安定型移動体。
【請求項６】
移動手段として、２つの脚部を備えており、２足歩行運動により移動を行う請求項１から５のいずれかに記載の不安定型移動体。
【請求項７】
移動手段として、回転軸に垂直な断面が円形の回転体である駆動輪と、該駆動輪を駆動する駆動部とを備えており、前記駆動部による回転体の駆動により倒立状態を維持する倒立振子型の倒立制御を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の不安定型移動体。
【請求項８】
前記回転体が左右一対の車輪であることを特徴とする請求項７に記載の不安定型移動体。
【請求項９】
前記回転体が球であることを特徴とする請求項７に記載の不安定型移動体。
【請求項１０】
前記測定部が、搭乗者と併せて載置される物体の重量をも測定可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の不安定型移動体。
【請求項１１】
複数の個人データからなる個人データ群を記憶するデータ記憶部と、
搭乗者を個人認証する個人認証部と、
搭乗者の身長または体重の少なくとも一方を測定する測定部とを備えた、搭乗者を搭乗した状態で移動する不安定型移動体の移動制御方法であって、
前記データ記憶部に記憶された個人データ群の中から、前記個人認証部が個人認証した結果に対応する個人データを読み出し、
読み出した個人データに基づいて移動するための制御パラメータを特定し、
前記測定部の測定結果に基づいて、特定した制御パラメータを修整し、
修整後の制御パラメータに基づいて移動制御アルゴリズムを決定し、
前記移動制御アルゴリズムに基づいて移動制御することを特徴とする不安定型移動体の移動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗者を載置した状態で移動させる、不安定型移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間が搭乗し、操作することによって移動可能な搭乗型の移動体として、脚式歩行型の移動体や、駆動輪を駆動することで倒立状態を維持する倒立振子型の移動体といった、いわゆる不安定型の移動体が開発されつつある。（例えば特許文献１、２）
【０００３】
このような不安定型移動体は、搭乗者を載置した状態で移動するために、全体の重心位置を倒立状態を維持可能な位置に保つように維持しつつ、移動するための脚部や駆動輪といった移動手段を用いて移動するものである。例えば、左右に脚部を各々有する2足歩行タイプの脚式歩行型移動体の場合、移動する平面に接地する接地脚の足平部分の接地面内部に、搭乗者を含む移動体の重心によるモーメントが作用しない点（ＺＭＰ＝Ｚｅｒｏ  Ｍｏｍｅｎｔ  Ｐｏｉｎｔ）を位置させる必要があることが知られている。そのため、移動を行う際に、移動体全体における多くの重量を占める載置部を揺動させて、移動体のＺＭＰの位置を接地脚の足平部分の接地面内部となるように移動体の中心位置を調整する。
【０００４】
また、倒立振子型の移動体である不安定型移動体の場合、車体の重心が車輪の回転軸より上方に位置しており、車体傾斜角度（車軸位置から鉛直方向に伸びる基準位置から車体の重心位置が傾斜する度合い）や車体傾斜角速度等のパラメータに基づいて、車体が倒立を維持するように車輪を駆動するための車輪駆動量を算出する。そして、駆動手段により車輪を前記車輪駆動量だけ駆動することで、移動体の倒立状態を維持するように移動制御を行うことを可能としている。
【０００５】
このような不安定型の移動体は、移動体の重心位置に応じて適切な移動制御を行う必要があるため、搭乗者の身長や体重といった条件に応じて、適切な制御を行うことが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５０５６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９５４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述のような不安定型の移動体が移動を行う場合、常に同じ人が移動体に搭乗する場合であっても、時間の経過とともに搭乗者の身長や体重は変動するため、搭乗者を含む移動体の重心位置は、移動体単体の重心位置と異なる場合がある。また、搭乗者が荷物を保持した状態で搭乗する場合なども、この荷物と搭乗者を含む移動体の重心位置は、移動体単体の重心位置と大きく異なる場合もある。このように、搭乗者の条件を考慮した最適な重心位置制御はその都度変化するため、乗り心地のよい最適な移動制御を行うためには、搭乗者の条件を搭乗者自身が移動体を利用する度に把握し、その情報を入力する必用がある。
【０００８】
しかしながら、搭乗者が移動体を利用する度にそのような情報を入力する作業を行うのは大変手間がかかるものであり、また、常に自身の条件を把握すること自体が、移動体を手軽に利用することに対して大きな妨げとなりうる。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、簡単に最適な移動制御を可能とすることで、搭乗者の乗り心地を向上させることが可能な不安定型移動体、および不安定型移動体の移動方法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】
【００１０】
本発明にかかる不安定型移動体は、複数の個人データからなる個人データ群を記憶するデータ記憶部と、搭乗者を個人認証する個人認証部と、搭乗者の身長または体重の少なくとも一方を測定する測定部と、移動する際の移動制御アルゴリズムを決定する移動制御部とを備えた、搭乗者を搭乗した状態で移動するものであって、前記移動制御部が、前記データ記憶部に記憶された個人データ群の中から、前記個人認証部が個人認証した結果に対応する個人データを読み出し、読み出した個人データに基づいて、移動するための制御パラメータを特定するとともに、前記測定部の測定結果に基づいて、特定した制御パラメータを修整し、修整後の制御パラメータに基づいて移動制御アルゴリズムを決定することを特徴としている。
【００１１】
このような不安定型移動体は、既に記憶された搭乗者のデータから、利用する搭乗者を選択し、暫定的にその搭乗者に適した制御パラメータを定めるとともに、搭乗者の現在の身長や体重といった条件を測定し、その制御パラメータを最適なものに修整する。それによって、移動体を移動させる移動制御アルゴリズムが、搭乗者が搭乗した時点で現在の搭乗者の条件を満たしたものとなる。このように、不安定型移動体を最適に移動させるための移動制御アルゴリズムが簡単に得られるため、搭乗者が移動体を利用する際に身長や体重といった条件を入力するなどといった手間をかける必要がなくなる。そのため、不安定型移動体を、手間をかけることなく、最適な移動制御を可能とすることで搭乗者の乗り心地を向上させるようなことが可能となる。
【００１２】
なお、このような不安定型移動体としては、搭乗者が操作する操作部をさらに備え、該操作部を搭乗者が操作した操作度合いにより、移動する方向及び移動する方向を指示するものであってもよいし、移動体が外部環境を認識して自律的に移動するものであってもよい。前者の場合は、前記操作度合いにより、移動する方向及び移動する方向を指示する指示信号を前記移動制御部が受け取り、前記移動制御アルゴリズムに基づいて、該指示にしたがった移動制御を行う。一方、後者の場合は、外部環境を認識する認識部として、レーザレンジセンサや、光学カメラなどの画像認識手段や超音波・赤外センサなどの距離測定手段を用いることで、移動する方向や速度などを自律的に定め、移動制御を行う。本発明に係る不安定移動体においては、上記いずれの認識部をも適用することができる。
【００１３】
また、このような不安定型移動体としては、２つの脚部を備えた２足歩行タイプの脚式移動体であってもよいし、回転軸に垂直な断面が円形の回転体である駆動輪を駆動して倒立状態を維持する倒立振子型の移動体であってもよい。なお、倒立振子型の移動体の場合、駆動輪としては、左右一対の車輪や、球体、円柱型などといった形状の車輪を用いることができる。このような駆動輪の形態は、移動体の用途に応じて任意に適切なものを選択することができる。
【００１４】
また、このような不安定型移動体においては、前記測定部が、搭乗者と併せて載置される物体の重量や形状をも測定するものであってもよい。例えば、搭乗者が荷物を保持している場合などは、その荷物の重量を併せて測定することで、移動体に負荷する全体の重量が把握できるため、より最適な移動制御を行うことができる。このような測定部としては、搭乗者の搭乗する座席や、荷物を収納する収納スペースに設けられた重量センサや、光学的に搭乗者の身長や荷物の形状を測定する光学センサ、または搭乗者が搭乗する際に接触する箇所を検出する接触センサなどが好適に用いられる。なお、不安定型移動体が、搭乗者を座席に座った状態で移動するものである場合、搭乗者の身長を測定する際に、搭乗者の頭上から足先までを測定することが困難であるため、搭乗者の腰位置から頭上までの高さを測定し、その測定結果から搭乗者の全体の身長を推定してもよい。このように、搭乗者の身長を完全に測定するのではなく、搭乗者の身体の一部を測定することで、搭乗者の身長を推定するものであってもよい。
【００１５】
また、本発明は、不安定型移動体の移動制御方法をも提供するものであり、複数の個人データからなる個人データ群を記憶するデータ記憶部と、搭乗者を個人認証する個人認証部と、搭乗者の身長または体重の少なくとも一方を測定する測定部とを備える、搭乗者を搭乗した状態で移動する不安定型移動体において、前記データ記憶部に記憶された個人データ群の中から、前記個人認証部が個人認証した結果に対応する個人データを読み出し、読み出した個人データに基づいて移動するための制御パラメータを特定し、前記測定部の測定結果に基づいて、特定した制御パラメータを修整し、修整後の制御パラメータに基づいて移動制御アルゴリズムを決定し、前記移動制御アルゴリズムに基づいて移動制御することを特徴としている。
【００１６】
このような不安定型移動体の移動制御方法により、既に記憶された搭乗者のデータから、利用する搭乗者を選択し、暫定的にその搭乗者に適した制御パラメータを定めるとともに、搭乗者の現在の身長や体重といった条件を測定し、その制御パラメータを最適なものに修整する。そのため、移動体を移動させる移動制御アルゴリズムが、搭乗者が搭乗した時点で現在の搭乗者の条件を簡単に満たしたものとなる。このように、不安定型移動体を最適に移動させるための移動制御アルゴリズムが簡単に得られるため、搭乗者が移動体を利用する際に身長や体重といった条件を入力するなどといった手間をかける必要がなくなる。そのため、不安定型移動体を、手間をかけることなく、最適な移動制御を可能とすることで搭乗者の乗り心地を向上させるようなことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上、説明したように、本発明によると、不安定型移動体において、簡単に最適な移動制御を可能として搭乗者の乗り心地を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の実施の形態１．
以下に、図１から図６を参照しつつ、本発明の実施の形態１にかかる不安定型移動体（以下、単に移動体という）である、２足歩行型の脚式ロボットの詳細について説明する。
【００１９】
図１は、移動体１を側方（移動体の移動する方向を向いて右方向）から見た様子を概略的に表す概略図であり、移動体１に搭乗者Ｐが搭乗している様子を表している。図２は図１に示す移動体１を背面から見た様子を表している。なお、図１においては、説明の便宜上、移動体１が進行する向き（前後方向）をｘ軸、移動体１が進行する方向について水平方向に直交する向き（左右方向）をｙ軸、移動体の移動する平面から鉛直方向に延びる向き（上下方向）をｚ軸とし、これらの３軸からなる座標系を用いて説明する。すなわち、図１中において、前記ｘ軸は紙面に向かって左右方向、ｙ軸は紙面の奥行方法、ｚ軸は紙面中の上下方向を示す。
【００２０】
図１および図２に示すように、移動体１は、搭乗者Pが搭乗する載置部１１と、この載置部１１に結合された腰部１２と、腰部１２に対して回動自在に固定される脚部２０と、を備えた２足歩行型のロボットであり、搭乗者Ｐの操作によってその移動が制御されるものである。以下、詳細に説明する。
【００２１】
２足歩行を行うための脚部２０は、右脚２１と左脚２２とから構成されている。詳細には、図２に示すように、右脚２１は右股関節２１ａ、右上腿２１ｂ、右膝関節２１ｃ、右下腿２１ｄ、右足首関節２１ｅ、右足平２１ｆを備え、同様に、左脚２２は左股関節２２ａ、左上腿２２ｂ、左膝関節２２ｃ、左下腿２２ｄ、左足首関節２２ｅ、左足平２２ｆを備えている。
【００２２】
そして、右脚２１および左脚２２とは、図示しないモータからの駆動力が、同じく図示しないプーリおよびベルトを介して伝達されることで、各関節部が所望の角度に駆動され、その結果、脚部に所望の動きをさせることができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、脚部２０（右脚２１および左脚２２）は、下腿を膝関節回りに前方側に持ち上げると、上腿と下腿とが前方側に向かって開いた状態（上腿の延長線よりも前方側に、下腿が膝関節回りに回転した状態）、いわゆる「鳥足状態」をとるように構成されている。このように脚部２０を構成することによって、搭乗者が載置部に乗降するために脚部の膝関節を曲げても、上腿および下腿が載置部の後方に位置するため、曲げた脚部が下降する載置部に接触することが無い。したがって、載置部を搭乗者の乗降がし易い位置にまで十分下降させることができる。ただし、本発明はこれに限られたものではなく、人間の脚部のように、上腿と下腿が後方側に向かって開いた状態（上腿の延長線よりも後方側に、下腿が膝関節回りに回転した状態）を取り得るものであってもよい。
【００２４】
載置部１１は、搭乗者Ｐが着座するための座席１１１と、搭乗者Ｐの背面を支持するための背当て部１１２と、搭乗者Ｐにより操作される操作部１１３を有する肘掛部１４（右肘掛部１４１、左肘掛部１４２）と、搭乗者Ｐを個人認証するための個人認証部１１５とを備えている。
【００２５】
座席１１１は、搭乗者Ｐの腰付近を載置するための板状の部材により構成されているとともに、その内部に搭乗者Ｐの体重を測定するための測定部の一部である重量測定部１１１ａを備えている。この重量測定部１１１ａは、既知の荷重センサ等から構成される重量センサであり、搭乗者Ｐが座席１１１に着座した際にその搭乗者Ｐの体重が座席１１１に及ぼす重量を測定し、その測定結果を出力する。
【００２６】
背当て部１１２は、座席１１１に対して略垂直に形成されており、その内部には高さ方向の略全面において、背当て部の複数箇所から前面に向けて赤外光等を照射し、その反射光を検出する光学センサからなる、同じく測定部の一部である身長測定部１１２ａを備えている。この身長測定部１１２ａは、前述のように照射した光の反射光を検出し、搭乗者Ｐの背当て部１１２に対する位置を検出する。すなわち、搭乗者Ｐの上半身が、背当て部１１２のどの高さまで届いているかを検出し、検出した高さから搭乗者Ｐの上半身に相当する身長を測定し、その測定結果から搭乗者Ｐの全体の身長を推定して、その推定値を出力する。
【００２７】
操作部１１３は、例えばジョイスティックのような任意の方向に傾斜可能な操作子から構成されており、搭乗者Ｐの操作により傾斜した操作子の傾斜角度や傾斜速度に応じて、脚部２０の駆動量や駆動パターンを変更し、移動体１の移動する方向および速度を制御することができる。また、載置部１１は、図示は省略するが座席１１１の下面と、背当て部１１２の後面に沿う形状に形成されたフレームを備えており、その構造上の剛性が高められている。
【００２８】
個人認証部１１５は、本実施形態においては搭乗者Ｐを識別可能な指紋センサが用いられている。なお、個人認証部１１５としては、このような指紋センサに代えて、静脈センサなどの既知のセンサや、カメラ等による画像認識技術を用いた個人認証手段が用いられてもよい。また、個人認証部１１５は、搭乗者Ｐが初めて移動体１に搭乗した際には、その個人情報を後述するデータ記憶部に記憶する。
【００２９】
また、載置部１１の背当て部１１２の後方部分には、板状の支え部１２１が形成されており、この支え部１２１上に箱状の収容部１２０が取り付けられている。この収容部１２０は移動体１の動作を制御する移動制御部１３０や、脚部のモータ等に電力を供給するためのバッテリー（図示せず）等が収容されている。
【００３０】
移動制御部１３０は、図３に示すように、脚部２０を駆動し、移動体１を動かすための歩容データや、指紋データと関連付けられた、複数の搭乗者の個人データ（個人データ群）、さらには移動制御アルゴリズムを決定するための所定のプログラムや、歩行動作を行うために必要な歩容データ等を記憶するデータ記憶部１３１と、演算処理部１３２と、脚部２０に含まれるモータを駆動するモータ駆動部１３３と、を備えている。これらの各構成要素は、収容部１２０の内部に設けられたバッテリー（図示せず）から電力を供給されることで動作する。
【００３１】
なお、データ記憶部１３１に記憶された歩容データは、操作部１１３から送られる信号で特定される脚部２０の移動量に対応づけて、脚部２０の足平（右足平２１ｆ、左足平２２ｆ）の先端（足先）の位置と、移動体本体（本実施の形態においては載置部１１）の位置とを、移動体１の移動する空間を定める座標系（例えばｘｙｚ座標系）において経時的に指示するものである。
【００３２】
演算処理部１３２は、重量測定部１１１ａおよび身長測定部１１２ａで測定した結果を受けて、移動制御アルゴリズムを決定するとともに、操作部１１３からの信号に基づいて変化する歩容データをデータ記憶部１３１から読み出し、この読み出した歩容データによって特定される移動体１の姿勢を実現するために必要な脚部２０の関節角を算出する。そして、このように算出した関節角に基づく信号をモータ駆動部１３３に送信することで、モータ駆動部１３３は、演算処理部１３２より送信された信号に基づいて、脚部を駆動するための各モータの駆動量を特定し、これらの駆動量でモータを駆動させるためのモータ駆動信号を各モータに送信する。これによって脚部２０の各関節における駆動量が変更され、移動体１の動きが制御され、脚部２０は所定の歩行動作を行う。前述の移動制御アルゴリズムの決定する手順については詳細を後述する。
【００３３】
また、演算処理部１３２は、読み出した歩容データに基づいてモータの駆動を行うように指令するほか、移動体１に組み込まれたジャイロや加速度計などセンサ（図示せず）からの信号を受けて、モータの駆動量を調整する。このように、センサにより検出した移動体１に作用する外力や、移動体１の姿勢などに応じて脚部２０の関節角を調整することで、移動体１が安定した状態を維持することができる。
【００３４】
なお、前述の制御部１３０やバッテリー、または載置部１１は、その重量が既知であり、搭乗者の重量を測定した測定結果に加えて、これらの重量が考慮されて移動制御アルゴリズムは決定される。
【００３５】
次に、図４に示すフローチャートを用いながら、前述のように構成された移動体１が歩行による移動を行う際に、歩行動作を行うための移動制御アルゴリズムを決定する手順について説明する。
【００３６】
まず、移動体１が停止し、脚部２０の膝関節部分が折り曲げられた状態において、搭乗者Ｐが載置部１１に乗り込み、搭乗する（ステップ１０１）。そして、搭乗者Ｐが載置部１１に搭乗すると、個人認証部１１５は搭乗者Ｐの指紋を検出し、記録領域１３１内に記憶された指紋データ群の中から、検出した指紋データを照合し、検出した指紋データと一致する指紋データが存在するか否かを判断する（ステップ１０２）。このとき、一致する指紋データが指紋データ群中に存在すれば、その指紋データから搭乗者Ｐを特定し、特定した搭乗者Ｐの、身長や体重に関する情報を含む個人データを読み出す（ステップ１０３）。そして、これらの個人データを読み出した後に、測定部である重量測定部１１１ａおよび身長測定部１１２ａを用いて、搭乗した搭乗者Pの身長および体重を測定し、その測定結果を演算処理部１３２に送信する（ステップ１０４）。
【００３７】
次に、移動体１に搭乗した搭乗者Ｐの個人データを取得した演算処理部１３２は、これらの個人データに基づいて歩行動作を行うための制御パラメータを作成する。この制御パラメータは、前記個人データに基づいて移動体１の重心位置を暫定的に定めることで得られる。そして、このように特定された制御パラメータを、前述の重量測定部１１１ａおよび身長測定部１１２ａにより得られた搭乗者Pの身長および体重を用いて修整する（ステップ１０５）。そして、この修整された制御パラメータを用いて、移動体１の移動制御アルゴリズムを決定する（ステップ１０６）。演算処理部１３２では、搭乗者Ｐが操作した操作部１１３の傾斜した操作子の傾斜角度や傾斜速度を示す信号を受けて（ステップ１０７）、前記特定された移動制御アルゴリズムに基づきつつ、搭乗者Ｐが操作した操作部１３の傾斜した操作子の傾斜角度や傾斜速度に応じた脚部２０の駆動量や駆動パターンを決定し、脚部を駆動するための各モータの駆動量を特定する駆動信号を送信する（ステップ１０８）。脚部２０に設けられた各モータは、この駆動信号に基づいて駆動し、その結果、移動体１の歩行手順、すなわち、移動体１の移動速度や移動時における平面上の足平位置の配置などが決定され、移動体１は歩行動作を行うことができる。そして、このような脚部２０の駆動を継続するか否か（移動体１を停止させるか否か）を判断し（ステップ１０９）、継続するのであればステップ１０７に戻って操作子の傾斜角度等を示す信号を受けるまで待機し、継続しないのであれば移動体１を停止させるために、移動速度を徐々に低下させる、重心位置を徐々に下げるなどの所定の安全な動作を行って（ステップ１１０）、移動体１の動きを停止する（ステップ１１１）。なお、ステップ１０９で移動体１を停止させないと判断した場合は、ステップ１０７に戻って搭乗者の操作に従って移動を継続する。
【００３８】
逆に、ステップ１０２において一致する指紋データが存在しない場合、搭乗者Ｐは初めて移動体１に搭乗したと判断し、搭乗者の個人データを収集するために、測定部である重量測定部１１１ａおよび身長測定部１１２ａを用いて搭乗者の身長および体重を測定し、その測定結果を演算処理部１３２に送信する（ステップ２０１）。演算処理部１３２は、重量測定部１１１ａおよび身長測定部１１２ａで測定された測定結果と、個人認証部１１５で検出した指紋データとを関連付けてデータ記憶部１３１に記憶する（ステップ２０２）。
【００３９】
そして、ステップ２０１で得られた測定結果に基づいて、演算処理部１３２では、制御パラメータを特定し（ステップ１０５）、この決定した制御パラメータに基づいて移動制御アルゴリズムを決定する（ステップ１０６）。そして、この移動制御アルゴリズムに基づき、搭乗者Ｐが操作した操作部１１３の傾斜した操作子の傾斜角度や傾斜速度を示す信号を受けて、ステップ１０７以下の手順で歩行動作を行う。
【００４０】
本実施形態においては、移動体１に搭乗する搭乗者の身長および体重を測定し、予め定められた搭乗者の個人データにより特定される制御パラメータを、その測定結果から修整している。そのため、過去に作成された個人データが変更された場合や、搭乗者が荷物等を保持している場合であっても、その状態に最も適した制御パラメータに修整され、その修整後の制御パラメータに基づいて移動制御アルゴリズムが決定されるため、搭乗者が移動体を利用する際に身長や体重といった条件を入力するなどといった手間をかけることなく、移動体を最適に移動させるための移動制御アルゴリズムを簡単に得ることができる。
【００４１】
なお、前述の説明においては、個人データとして搭乗者の身長および体重に関する情報を用いた例を示したが、個人データとしては、この他に搭乗者の年齢や性別、過去の登場回数などの情報を含んでいてもよい。そして、これらの情報に基づいて制御パラメータを特定すると、より適切な移動制御を行うことができる。
【００４２】
また、この実施形態においては、測定部として搭乗者の身長を測定する身長測定部、および搭乗者の体重を測定する重量測定部を備えているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、これらの測定部のうち、少なくとも一方を備えることで、搭乗者の身長または体重の少なくともいずれかにより、制御パラメータを特定するものであってもよい。特に、搭乗者の身長は、成人した人間は年齢に応じてほとんど変化することがないため、必要に応じて移動体に組み込むことなく構成してもよい。また、重量測定部においても、本実施形態においては座席内に組み込まれた重量測定部（センサ）が開示されているが、例えばこれに代えて移動体の脚部に重量測定部を組み込むようにしてもよい。
【００４３】
さらに、前述の実施形態においては、搭乗者の体重と身長とを測定する例を示しているが、これに加えて、さらに収容部１２０に収容された荷物の重さを測定し、その重さを移動制御を行う際に考慮するようにしてもよい。このようにすることで、搭乗者と、この搭乗者の荷物との重量が移動体の重心位置に及ぼす影響を考慮し、制御パラメータを修正することで、より最適な移動制御を行うことができる。また、収容部１２０に収容された荷物の重量と併せて、荷物の形状を測定して、その測定値から移動体の重心位置を推定して制御パラメータを修正するようにしてもよい。
【００４４】
発明の実施の形態２．
次に、図５から図７を参照しつつ本発明の実施の形態２にかかる倒立振子型の２輪式の移動体（以下、移動体１'）について説明する。図５は、載置台に搭乗者を搭乗した状態で、搭乗者の操作によって走行制御可能な倒立振子型の移動体１'を側面から見た様子を示しており、図６は、図５に示す移動体１'を背面から見た様子を示している。
【００４５】
図５および図６に示すように、移動体１'は、搭乗者を搭乗する載置台３１と、載置台３１に一体的に形成されたハウジング３２と、ハウジング３２に固定された固定部３３ａと、固定部３３ａに対して回動軸３３ｂを介して回動自在に取り付けられたロッド部材３３ｃとを含む介在リンク３３と、介在リンク３３のロッド部材３３ｃに対して回転可能に支持される駆動輪３４とを備えている。
【００４６】
載置台３１は、搭乗者が着座するための座席３１１と、搭乗者の背面を支持するための背当て部３１２と、搭乗者により操作される操作部３１３を固定した肘掛部３１４（右肘掛部３１４ａ、左肘掛部３１４ｂ）と、搭乗者Ｐを個人認証するための個人認証部３１５と、足載置台３１６と、外部環境を認識するための認識部としてのレーザレンジセンサ３１７と、を備えている。
【００４７】
座席３１１は、搭乗者の腰付近を載置するための板状の部材により構成されているとともに、その内部に着座した搭乗者の体重を測定するための重量測定部３１１ａを備えている。この重量測定部３１１ａは、前述の実施形態と同様に、荷重センサ等から構成される重量センサであり、搭乗者が座席３１１に着座した際に、搭乗者の体重を測定し、その測定結果を出力する。
【００４８】
背当て部３１２は、座席３１１に対して略垂直に形成されており、その内部には前述の実施形態と同様の構成からなる光学センサを含む、身長測定部３１２ａが設けられている。この身長測定部３１２ａは、前述のように照射した光の反射光を検出し、搭乗者の背当て部３１２に対する位置を検出する。すなわち、搭乗者の上半身が、背当て部３１２のどの高さまで届いているかを検出し、検出した高さから搭乗者の上半身に相当する身長を測定し、その測定結果から搭乗者の全体の慎重を推定して、その推定値を出力する。
【００４９】
操作部３１３は、前述の実施形態と同様に、ジョイスティック等の任意の方向に傾斜可能な操作子から構成されており、搭乗者の操作により傾斜した操作子の傾斜角度や傾斜速度に応じて、駆動輪３４を駆動する量や駆動する速度を指示するための信号を出力することができる。
【００５０】
肘掛部３１４（右肘掛部３１４ａ、左肘掛部３１４ｂ）は、背当て部３１２から前方に伸びるフレームで構成されており、搭乗者の肘から先の腕部分を載置可能であるとともに、その前方端部において操作部３１３が設けられている。さらに、操作部３１３の近傍のフレーム上部には、搭乗者の個人認証を行うための個人認証部３１５が固定されている。この個人認証部３１５は、本実施形態においては、搭乗者の手の平表面または指の腹部表面から読み取り可能な静脈の流れにより、個人を識別する静脈センサが用いられている。
【００５１】
ハウジング３２は、その内部に駆動輪３４の駆動制御を行うための移動制御部としての制御コンピュータ３２０や、電力供給用の図示しないバッテリー、および後述する駆動輪の車軸を含む、鉛直方向に向けた基準面から移動体１'の重心位置がどの程度傾斜しているかを計測する図示しないジャイロセンサ等が設けられている。
【００５２】
制御コンピュータ３２０は、図７に示すように、駆動輪３４を駆動し、移動体１'の移動制御アルゴリズムを決定するための所定のプログラムや搭乗者の個人データ、移動体１'の移動経路を定めるための移動マップ等を予め記憶するデータ記憶部３２１と、このデータ記憶部３２１に記憶されたデータの読み出しや、所定のプログラムを実行するため演算処理部３２２と、駆動輪３４を駆動するための駆動信号を送信するモータ駆動部３２３と、を備えている。このモータ駆動部３２３は、後述する駆動輪３４の右駆動輪３４ａと左駆動輪３４ｂを各々独立して駆動するための信号を送信する。このように、データ記憶部３２１を含む制御コンピュータ３２０は、個人データ群を記憶するデータ記憶部としても作用する。
【００５３】
介在リンク３３は、ハウジング３２の左右方向に伸びるとともに、ハウジング３２の底面に固定された固定部３３ａと、固定部３３ａに対して回動軸３３ｂを介して回動自在に接続されたロッド部材３３ｃと、ロッド部材３３ｃに対して固定部３３ａを回動させせるための図示しないモータを備えている。このモータにより、ハウジング３２、すなわち載置台３１を路面に対して水平となるようにロッド部材３３ｃに対する回動度合いが定められている。
【００５４】
駆動輪３４は、各々独立して駆動される右駆動輪３４ａおよび左駆動輪３４ｂと、この両駆動輪を支持する車軸３４０ａ，３４０ｂと、該車軸３４０を覆うボックス３４１とを備えている。ボックス３４１の内部には、右駆動輪３４ａおよび左駆動輪３４ｂを各々独立して駆動するための駆動モータ３４１ａ、３４１ｂが設けられており、前述のモータ駆動部３２３からの信号に基づいてその回転方向および回転速度等が制御される。
【００５５】
足載置台３１６は、座席３１１の前端部付近からやや斜め下方に伸びるフレーム３１６ａと、フレーム３１６aの先端に設けられた板状部材３１６ｂとを備えている。板状部材３１６ｂは、搭乗者が座席３１１に着座した際に、その足裏を載置することで、移動体１'に対して安定した姿勢をとることが可能になる。
【００５６】
認識部としてのレーザレンジセンサ３１７は、赤外線レーザを水平方向および鉛直方向にスウィングして照射し、その反射したレーザ光量を検出することで移動体１'の前方の環境を３次元的に計測するものであり、計測した結果から得られるデータを、制御コンピュータ３２０に送信する。そして、制御コンピュータ３２０のデータ記憶部３２１内に予め記憶された移動マップなどのマップデータに、計測した移動体１'周囲の環境データが追加または修整され、移動体１'が移動するための移動計画を自律的に決定し、または修整するために用いられる。
【００５７】
なお、ハウジング３２内に設けられた制御コンピュータは、この移動体１'を倒立状態に維持し、かつ、搭乗者の操作に応じて走行移動するように駆動輪３４を駆動する。移動体１'詳細には、図８に示すように、路面Ｒに接地する駆動輪３４（右駆動輪３４ａ、左駆動輪３４ｂ）の車軸を含む、鉛直方向に平行な基準面内から、移動体１'の重心位置（Ｇ）が傾斜する傾斜角θを目標角（例えばゼロ度）となるように駆動輪３４を駆動する。この傾斜角は、ハウジング３２内に設けられたジャイロセンサで時系列的に検出し、その検出した値を制御コンピュータに入力することで、駆動輪３４の駆動制御が行われる。
【００５８】
また、制御コンピュータ３２０によって行われる駆動輪３４の駆動制御は、搭乗者の年齢や搭乗回数、反射神経等によってその細部が変更される。すなわち、制御コンピュータ３２０内のデータ記憶部３２１内に記憶された個人データ内には、前述のような複数の搭乗者の個人データが記憶されており、個人認証部３１５によって搭乗者が認証されると、その認証結果に基づいて個人データを読み出して駆動制御を行うための基本的な制御パラメータを特定する。そして、特定した制御パラメータを、重量測定部３１１ａで測定した搭乗者の体重に基づく測定結果で修整し、最終的な移動制御アルゴリズムを決定する。
【００５９】
また、搭乗した搭乗者を個人認証部３１５で認証できなかった場合は、その搭乗者を新たな搭乗者として、測定した搭乗者の体重などのデータを併せてデータ記憶部３２１に記憶する。
【００６０】
このように構成された移動体１'は、前述の実施形態と同様に、搭乗者の体重によって変化する移動体１'の重心位置変化を考慮して最適なものとすることできる。なお、このような移動体１'は、予め定められた移動経路計画に基づいて移動する移動制御を自律的に行うため、搭乗者の操作が基本的には不必要であり、搭乗者が移動体の制御に関わることが少ない。したがって、搭乗者は移動体の移動制御を行うことができず、移動速度や倒立制御などに対して自身で調整することができない不安を感じることがあるが、このような移動体の場合、搭乗した搭乗者に対して各々適切な移動する速度や倒立制御の速さを提供することができる。
【００６１】
なお、このような移動体の場合、外部環境を認識する認識部としては、レーザレンジセンサだけではなく、ＣＣＤ等の光学カメラや超音波・赤外センサ等の距離測定手段、または外部に設けられた基地局などであってもよい。すなわち、移動体の移動する経路を決定または修正するような制御信号を付加的に提供する手段であれば、このような移動体に広く適用することが可能である。
【００６２】
また、前述の第２実施形態として説明した移動体においては、載置部が搭乗者のみを搭乗するものであったが、これに加えて荷物等を収容する収容部を載置部に設けてもよい。そして、この収容された荷物の重さや形状を測定し、その測定値を考慮して制御パラメータを修正するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の実施の形態に係る不安定型移動体の全体概略を側面視により表した側面図である。
【図２】図１に示す不安定型移動体を背面から見た様子を表した背面図である。
【図３】図１に示す不安定型移動体に備えられた制御部の内部を概念的に表したブロック図である。
【図４】図１に示す不安定型移動体が、移動するための移動制御アルゴリズムを特定して移動を行うための制御手順を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る不安定型移動体の全体概略を側面視により表した側面図である。
【図６】図５に示す不安定型移動体を背面から見た様子を表した背面図である。
【図７】図５に示す不安定型移動体に備えられた制御部の内部を概念的に表したブロック図である。
【図８】不安定型移動体における傾斜角を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１'・・・不安定型移動体（移動体）
１１、３１・・・載置部
１１１ａ，３１１ａ・・・重量測定部（測定部）
１１２ａ，３１２ａ・・・身長測定部（測定部）
１１５，３１５・・・個人認証部
１２０・・・収容部（揺動部）
１３０，３２０・・・移動制御部（制御コンピュータ）
１３１，３２１・・・データ記憶部
３１７・・・認識部（レーザレンジセンサ）
２０・・・脚部
３４・・・駆動輪（車輪）
Ｐ・・・搭乗者
【図３】
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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１】
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【図２】
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【図４】
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