(57)【要約】【課題】同軸２輪車として構成されているにもかかわらず、乗車及び降車に際して不安感を抱くことがないものとする。【解決手段】同軸に配された左右の駆動輪２，２を姿勢感知センサー９の出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器である。駆動輪２の前方側または及び後方側で接地する補助輪３と、該補助輪３を出没させる補助輪駆動部３１とを備える。補助輪３を出して接地させた状態で乗降を行うことで、不安定感を無くすことができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、駆動輪の前方側または及び後方側で接地する補助輪と、該補助輪を出没させる補助輪駆動部とを備えていることを特徴とする人用移動機器。
【請求項２】
走行速度及び姿勢の制御の状態に応じて補助輪駆動部を駆動して補助輪を出没させる制御回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の人用移動機器。
【請求項３】
同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、走行方向に存在する障害物を検出する障害物検知センサーと、姿勢感知センサーの出力に応じて障害物検知センサーで検出される障害物の位置を補正するとともに障害物の存在を搭乗者に対して報知手段を介して報知する制御回路とを備えていることを特徴とする人用移動機器。
【請求項４】
同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、駆動輪の前方側または及び後方側で接地する補助輪と、該駆動輪を出没させる補助輪駆動部と、走行方向に存在する障害物を検出する障害物検知センサーと、走行速度及び姿勢の制御の状態並びに障害物検知センサーで検出される障害物に応じて補助輪駆動部を駆動して補助輪を出没させる制御回路を備えていることを特徴とする人用移動機器。
【請求項５】
搭乗者が足を載せる部分と、腰をかける部分と、手を添えるハンドルとを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の人用移動機器。
【請求項６】
各駆動輪が振動吸収減衰装置を備えて独立懸架されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の人用移動機器。
【請求項７】
駆動輪の前方側または及び後方側で接地するとともに補助輪駆動部によって出没する補助輪が振動吸収減衰装置を備えていることを特徴とする請求項６記載の人用移動機器。
【請求項８】
搭乗者が掴まるハンドルを備えているとともに、該ハンドルは搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の人用移動機器。
【請求項９】
搭乗者が腰掛けるサドルを備えているとともに、該サドルは搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の人用移動機器。
【請求項１０】
搭乗者が掴まるハンドルと、搭乗者が腰掛けるサドルとを備えているとともに、これらハンドルとサドルは搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に個別に可動となっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の人用移動機器。
【請求項１１】
折り畳み可能な折り畳み部を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の人用移動機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人用移動機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
動力付きの人用移動機器として、電動車椅子や電動スクーターといった移動機器があるが、最近、特許第２５３０６５２号や国際特許公開ＷＯ００／７５００１などに示された同軸二輪車、すなわち同軸に配した２つの駆動輪を有して、これら駆動輪を操作部に与えられた操作と姿勢センサーの出力とに応じて駆動制御するものが注目を浴びている。安定姿勢を保つように同軸に配された２つの駆動輪を駆動するとともに人体の前後方向の重心移動に応じて前後の走行を行う上記同軸二輪車は、前後のバランスを左右の駆動輪の回転で動的にとるために、前後長が非常に短くて済む上に、左右の駆動輪を相互に逆回転させることで、半径の非常に小さい回転で向きを変えることができるといった利点を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、安定姿勢を保つバランス制御のために駆動輪を動かすことで前後に微移動している状態の移動機器に人が乗り込むのは容易ではない。すなわち、いったん乗り込んでしまえば、人の重心移動による姿勢変化に応じて走行がなされるとともに、この動きは人にとってさほど違和感を生じることがないのであるが、乗り込む時には乗り込む時の動作そのものに対してバランスを保つべく駆動輪の駆動がなされることから、搭乗者にしてみれば足元が不安定な状態に感じられるものであり、降りる時も同様で、誰にでも容易に使用することができるものではない。
【０００４】
また、姿勢制御がなされることで安定を保つものであるために、障害物に乗り上げた時などの安定性はさほど高くなく、従って障害物の発見が遅れたり見落としたりして障害物に当たってしまった場合には転倒してしまう虞が非常に高く、また障害物の回避のための急激な回避動作もバランスを失って転倒する原因であることから、障害物を早期に且つ確実に発見して障害物回避動作を余裕を持って行うことができる装備を備えることが望まれる。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは同軸２輪車として構成されているにもかかわらず、乗車及び降車に際して不安感を抱くことがない人用移動機器を提供するにあり、他の目的とするところは障害物を避けた走行を安定した姿勢で確実に行うことができる人用移動機器を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、駆動輪の前方側または及び後方側で接地する補助輪と、該補助輪を出没させる補助輪駆動部とを備えていることに特徴を有している。補助輪を出して接地させた状態で乗降を行うことで、不安定感を無くすことができる。
【０００７】
この時、走行速度及び姿勢の制御の状態に応じて補助輪駆動部を駆動して補助輪を出没させる制御回路を備えたものとするのが好ましい。
【０００８】
また本発明は、同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、走行方向に存在する障害物を検出する障害物検知センサーと、姿勢感知センサーの出力に応じて障害物検知センサーで検出される障害物の位置を補正するとともに障害物の存在を搭乗者に対して報知手段を介して報知する制御回路とを備えていることに他の特徴を有している。
【０００９】
障害物が存在することの報知があるために障害物に気付かずに衝突してしまう事態を避けることができる上に、障害物の検知は人用移動機器の姿勢状態に関係なく的確になされるものである。
【００１０】
また本発明は、同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、駆動輪の前方側または及び後方側で接地する補助輪と、該駆動輪を出没させる補助輪駆動部と、走行方向に存在する障害物を検出する障害物検知センサーと、走行速度及び姿勢の制御の状態並びに障害物検知センサーで検出される障害物に応じて補助輪駆動部を駆動して補助輪を出没させる制御回路を備えていることに特徴を有している。転倒を招く原因となりやすい障害物があった時、補助輪が出て安定性を高められるために、転倒の虞を少なくすることができる。
【００１１】
いずれにしても、搭乗者が足を載せる部分と、腰をかける部分と、手を添えるハンドルとを備えていることが好ましい。
【００１２】
また、各駆動輪が振動吸収減衰装置を備えて独立懸架されていることが好ましく、駆動輪の前方側または及び後方側で接地するとともに補助輪駆動部によって出没する補助輪も振動吸収減衰装置を備えていることが好ましい。
【００１３】
搭乗者が掴まるハンドルが搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっていたり、搭乗者が腰掛けるサドルが搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっていてもよく、ハンドルとサドルとが共に搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっている場合、個別に可動としておいてもよい。
【００１４】
さらには、折り畳み可能な折り畳み部を備えたものとするのも好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、この人用移動機器は、図２に示すように、人が立って乗ることができるプラットフォーム１の左右両端に夫々駆動輪２，２を配置するとともに、プラットフォーム１の前端中央より上方に立ち上がる支持ポスト４の上端にコントロールパネル６とハンドル５とが設けられている。また、プラットフォーム１の前端下部から延びたアーム３０の先端に補助輪３が配設されている。さらに支持ポスト４の中程後部にはサドル部７が設けられており、支持ポスト４の前面側には超音波センサやレーザレーダなどからなる障害物検知センサー８や前照灯などが配設されている。
【００１６】
同軸上に位置する上記２つの駆動輪２，２は夫々駆動モータ２０，２０を内蔵して、各駆動モータ２０による駆動で独立回転する。また、上記補助輪３は、図１に示す補助輪駆動部３１によるところのアーム３０の出し入れ動作によって、図３（ｂ）に示す突出して接地する状態と図３（ａ）に示す格納された状態とが切り換えられるようになっている。これら駆動モータ２０，２０及び補助輪駆動部３１は、各々駆動回路２２，２２，３２を介して制御回路Ｃに接続され、制御回路Ｃによって制御された状態で動作する。なお、補助輪３を支持するアーム３０にはダンパーが組み込まれており、このために補助輪３と駆動輪２，２とが共に接地している状態においても、前後にプラットフォーム１を微小角度だけ傾けることができるようになっている。
【００１７】
また、上記支持ポスト４の上端に固定的に配されたハンドル５には操舵用の操作部５０とこの操作部５０に加えられた操作量を検出する操作センサー５１とが設けられており、プラットフォーム１の内部には該プラットフォーム１の前後方向姿勢を検出するジャイロスコープや傾斜計などの姿勢検知センサー９が設けており、これら操作センサー５と姿勢検知センサー９並びに前述の障害物検知センサー８が上記制御回路Ｃに接続されているほか、前述のコントロールパネル６内に設置された表示部６０及び障害物報知出力部６１、駆動輪２の回転から速度を検出する速度検出回路６５等も制御回路Ｃに接続されている。なお、駆動モータ２０や補助輪駆動部３１や各回路は、プラットフォーム１内に配されたバッテリー（図示せず）で動作する。
【００１８】
この人用移動機器においては、通常時、図３（ｂ）に示すように補助輪３が突出して駆動輪２，２と共に接地している状態にあり、従って、人が移動に使用するために乗り込む時、一対の駆動輪２，２と補助輪３とが接地している状態で乗り込むことができるものであり、図１に示すようにプラットフォーム１上に人が乗れば、姿勢感知センサー９の出力に基づく走行制御と前後バランス制御（姿勢制御）とが開始され、人がその重心を前方に移動させれば前方へ走行し、重心を後方へ移動させれば後方へ走行する。また、姿勢センサー９の出力に基づく前後方向のバランス制御が同時になされる。操作部５０に操舵用の操作を加えれば、制御回路Ｃは操作量に応じて左右の駆動輪２，２の回転を異ならせるために、操舵した方向に転蛇する。
【００１９】
そして、速度検出回路６５によって検出される走行速度が所定値以上になるとともに、上記バランス制御によって前後の傾きが安定した状態になっていれば、制御回路Ｃは接地しているのが駆動輪２，２だけとなるように補助輪駆動部３１を作動させて補助輪３を格納してしまうものであり、従って駆動輪２，２のみが接地する状態での走行が可能となる。また、走行速度が低下して不安定になりやすくなったりバランス制御での安定が保てない状態になった時には、補助輪３が突出して転倒を防ぐ。
【００２０】
なお、ここでは図４のフローチャートにも示しているように、補助輪３を全く使用することなく走行することができるモードや、図示していないが補助輪３を常時突出させて格納することがないモードに切り換えることができるようにしている。
【００２１】
また、前記障害物検知センサー８によって前方に障害物が検出された時、制御回路Ｃは前記障害物報知出力部６１を通じて音声や光などで搭乗者に対して注意を促すものであり、このために搭乗者は障害物に気付かずに障害物に衝突するというようなことがなく、図６に示すように障害物を避けた走行を確実に行うことができる。なお、障害物を回避する動作は、搭乗者の操作によるものとし、自動回避動作を行うようにはしていない。搭乗者が予期していない動きが生じると却って危険となる虞がある上に、障害物検知センサー８が検知していない危険に対しても搭乗者が主導的に危険回避行動を選択して行うことができるようにしているためである。また、搭乗者の指示によって障害物回避運動に入ると、障害物が検知されなくなるまで回避運動が続けられることから、途中の指示は必要ない。
【００２２】
ここにおいて、障害物検知センサー８の出力は、そのまま制御回路Ｃに伝達されるのではなく、図５に示すように、姿勢感知センサー（ジャイロ、傾斜計等）９の出力によって、障害物検知センサー８の姿勢変化による出力変動が常に補正されるようにしてある。従って、前後の傾き変動がある時にも、走行の障害物となるものが障害物検知エリア内にあれば、これを的確に検出することができるものとなっている。
【００２３】
また、図５のフローチャートにおけるイの部分に補助輪３の格納動作のステップを、ロの部分に補助輪３の突出動作のステップを挿入するようにしてもよい。障害物を避ける動作を行う際の転倒の虞を少なくすることができる。また、上記イの部分に速度を制限するステップを、ロの部分に速度の制限を解除するステップを挿入するようにしてもよい。
【００２４】
図７に他例を示す。これは左右に配した駆動輪２，２を個別に作動する振動吸収減衰装置２５，２５を介してプラットフォーム１に取り付けて両駆動輪２，２を独立懸架としたもので、図に示すように片方の駆動輪２だけが段差に乗り上げた時にもロール方向の揺れを小さく抑えることができる。もちろん、補助輪３に対しても同様に段差を積極的に吸収するための振動吸収減衰装置を設けておくことで、補助輪３を接地させている状態での凹凸路面の走行を滑らかにすることができる。
【００２５】
図８に示すように、ハンドル５とサドル７とが設けられた支持ポスト４をプラットフォーム１に対してロール方向（左右方向）に可動となるように取り付けておくことも好ましい。片方の駆動輪２が段差等に乗り上げてロール回転しても、搭乗者は支持ポスト４につかまることにより、脚部でロール回転を吸収することが容易となるものであり、路面からの振動吸収の役目も果たすことから披露軽減にもつながる。なお、支持ポスト４は左右方向の中央位置にばね付勢されるようにしておくと、より好ましい結果を得ることができる。
【００２６】
搭乗者が腰をかけることができるサドル７は、図９に示すように、ハンドル５とは別に左右のロール回転方向に可動となるようにしておくことも好ましい。サドル７に腰掛けている状態で片方の駆動輪２が段差に乗り上げても、搭乗者は左右方向のバランスを容易にとることができる。逆に図１０に示すように、サドル７はプラットフォーム１に固定であるものの、ハンドル５を備えた支持ポスト４のみを左右に可動となるようにしたり、更には図１１に示すように、ハンドル５とサドル７とをプラットフォーム１に対して個別に左右に可動となるようにしてもよい。これらの場合においても、ハンドル５やサドル７はは左右方向の中央位置にばね付勢されるようにしておくと、より好ましい結果を得ることができる。
【００２７】
図１２は、補助輪３を駆動輪２，２の後方側に配するとともに、補助輪３の格納を跳ね上げで行うようにしたものを示している。補助輪３が後方側にある場合、図に示すように段差に乗り上げる動作が容易となる。
【００２８】
図１３は支持ポスト４の上端に配したハンドル５を支持ポスト４に添わせて更に半回転させることで支持ポスト４からのハンドル５の左右へのはみ出しを小さくできるようにするとともに、支持ポスト４から後方に突出するサドル７を折り畳んで全体の嵩を小さくできるようにしたものを示している。電車やバスに持ち込むのが容易となる。図中１５はカバーである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、駆動輪の前方側または及び後方側で接地する補助輪と、該補助輪を出没させる補助輪駆動部とを備えており、補助輪を出して接地させた状態で乗降を行うことができるものであり、従って乗降時における不安定感を無くすことができ、誰にでも容易に使用することができるものとなる。
【００３０】
この時、走行速度及び姿勢の制御の状態に応じて補助輪駆動部を駆動して補助輪を出没させる制御回路を備えたものとすると、乗降時の高い安定感と、補助輪が無い快適な走行とを切換操作などを必要とすることなく得ることができる。
【００３１】
また本発明は、同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、走行方向に存在する障害物を検出する障害物検知センサーと、姿勢感知センサーの出力に応じて障害物検知センサーで検出される障害物の位置を補正するとともに障害物の存在を搭乗者に対して報知手段を介して報知する制御回路とを備えているために、障害物に気付かずに衝突してしまう事態を避けることができるものであり、しかも障害物の検知は人用移動機器の姿勢状態に関係なく的確になされるために、障害物を検知できない事態が生ずる虞が無いものである。
【００３２】
また本発明は、同軸に配された左右の駆動輪を姿勢感知センサーの出力に応じて制御駆動することで前後方向のバランスの保持のための姿勢制御と走行制御とを行う人用移動機器において、駆動輪の前方側または及び後方側で接地する補助輪と、該駆動輪を出没させる補助輪駆動部と、走行方向に存在する障害物を検出する障害物検知センサーと、走行速度及び姿勢の制御の状態並びに障害物検知センサーで検出される障害物に応じて補助輪駆動部を駆動して補助輪を出没させる制御回路を備えていることから、転倒を招く原因となりやすい障害物があった時、補助輪が出て安定性が高められるものであり、このために転倒の虞を少なくすることができる。
【００３３】
そして、搭乗者が足を載せる部分と、腰をかける部分と、手を添えるハンドルとを備えていると、楽な状態で搭乗することができるものであり、殊に腰をかける部分があるために、万が一、転倒するようなことがあっても、足をついて身体を支えることが容易となる。
【００３４】
また、各駆動輪が振動吸収減衰装置を備えて独立懸架されていると、片方の駆動輪が段差に乗り上げた時などのロールを小さくすることができるために安定した走行が容易となる。
【００３５】
また、駆動輪の前方側または及び後方側で接地するとともに補助輪駆動部によって出没する補助輪も振動吸収減衰装置を備えていると、凹凸のある路面でも補助輪を接地させた状態での走行を滑らかに行うことができる。
【００３６】
搭乗者が掴まるハンドルが搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっていたり、搭乗者が腰掛けるサドルが搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっていてもよい。ロールが生じた時にも搭乗者は左右のバランスを容易にとることができ、安定感の高い走行を行うことができる。
【００３７】
ハンドルとサドルとが共に搭乗者が足を載せる部分に対してロール方向に可動となっている場合、個別に可動としておくと、搭乗者が左右のバランスを取る動作がよりやりやすくなる。
【００３８】
さらには、折り畳み可能な折り畳み部を備えたものとしておくと、電車やバスなどの公共交通機関に持ち込んで移動範囲を広げることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は同上の斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上の使用状態を示す側面図である。
【図４】同上の補助輪の動作に関するフローチャートである。
【図５】同上の障害物検知に関するフローチャートである。
【図６】同上の動作の一例の説明図である。
【図７】他例の概略正面図である。
【図８】更に他例の概略正面図である。
【図９】別の例を示すもので、（ａ）は概略正面図、（ｂ）（ｃ）は斜視図である。
【図１０】さらに別の例を示すもので、（ａ）は概略正面図、（ｂ）（ｃ）は斜視図である。
【図１１】異なる例を示すもので、（ａ）は概略正面図、（ｂ）（ｃ）は斜視図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は他例の使用状態を示す側面図である。
【図１３】別の例の動作説明図である。
【符号の説明】
１　プラットフォーム
２　駆動輪
３　補助輪
Ｃ　制御回路
【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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【図１０】
2004074814.tif 000012
【図１１】
2004074814.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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