(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者の姿勢変化に応じて倒立移動する倒立移動体であって、
接地部を移動させて、地面に対する接地動作及び非接地動作を実行する地面接地モジュールと、
前記地面接地モジュールの接地部が地面に接地していない状態で前記地面接地モジュールの接地部と地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記倒立移動における旋回動作のみを抑制し、前後動作を抑制しないように倒立制御を行う制御部と、
を備えた倒立移動体。
【請求項２】
前記倒立移動体は、さらに、前記搭乗者の姿勢変化に応じて左右方向に傾きが変化する操作部と、前記操作部の左右方向の傾きを検出するリーン角センサと、を備え、
前記制御部は、前記リーン角センサによって検出された傾きに基づいて前記旋回動作の制御を行うものであり、
前記制御部は、前記地面接地モジュールと地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記旋回動作の制御において前記傾きに応じた旋回動作を抑制する、
請求項１に記載の倒立移動体。
【請求項３】
前記倒立移動体は、さらに、前記搭乗者の姿勢変化に応じて左右方向に傾きが変化する操作部と、前記操作部の左右方向の傾きを検出するリーン角センサと、を備え、
前記制御部は、前記リーン角センサによって検出された傾きに基づいて前記旋回動作の制御を行うものであり、
前記制御部は、前記地面接地モジュールと地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記操作部を固定する、
請求項１に記載の倒立移動体。
【請求項４】
前記倒立移動体は、さらに、前記地面接地モジュールの接地部が非接地状態である場合には前記地面接地モジュールにより押されてＯＮとなり、前記地面接地モジュールの接地部が接地状態である場合には前記地面接地モジュールが離れてＯＦＦとなるスイッチを有し、
前記制御部は、前記スイッチがＯＦＦである場合に、前記地面接地モジュールと地面との距離が前記所定距離以下であると判定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の倒立移動体。
【請求項５】
前記地面接地モジュールは、前記接地部を下にした状態で上下移動するものであり、
前記倒立移動体は、さらに、前記地面接地モジュールの上下方向における変位量を検出するリニア変位センサを有し、
前記制御部は、前記非接地動作において、前記リニア変位センサによって検出された変位量が前記所定距離以下である場合に、前記接地部と地面との距離が前記所定距離以下であると判定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の倒立移動体。
【請求項６】
搭乗者の姿勢変化に応じて倒立移動する倒立移動体の制御方法であって、
前記倒立移動体が有する地面接地モジュールの接地面を移動させて、地面に対する接地動作又は非接地動作を実行するステップと、
前記地面接地モジュールの接地部が地面に接地していない状態で前記地面接地モジュールの接地部と地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記倒立移動における旋回動作のみを抑制し、前後動作を抑制しないように倒立制御を行うステップと、
を備えた制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立移動体及びその制御方法に関し、特に搭乗者の姿勢変化に応じて倒立移動する倒立移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ユーザが容易に搭乗することができる倒立型移動体が開示されている。この倒立型移動体は、搭乗者の一方の足の載置が検出されているときに、車体の移動が検出された場合、車体の移動が検出されたときの目標姿勢に対して車体の移動方向に傾斜した姿勢が新たな目標姿勢となるように目標姿勢を補正する。これにより、搭乗者が搭乗時に倒立型移動体を傾けた場合であっても、倒立型移動体が移動することを抑制できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８８０５４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、上述したような倒立型移動体では、乗車時に限らず、乗車直後及び降車直前の暫くの間も安定性を向上することが望まれている。乗車直後は、搭乗者がバランスが取れる感覚を掴むまでに若干の時間を要するからである。また、降車直前は、降車時の動作に搭乗者の意識がいってしまい、倒立型移動体の制御がおろそかになってしまうからである。
【０００５】
本発明は、搭乗者の乗車直後及び降車直前における安定性をより向上することができる倒立移動体及びその制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る倒立移動体は、搭乗者の姿勢変化に応じて倒立移動する倒立移動体であって、接地部を移動させて、地面に対する接地動作及び非接地動作を実行する地面接地モジュールと、前記地面接地モジュールの接地部と地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記倒立移動における旋回動作を抑制する制御部と、を備えたものである。これによれば、搭乗者の乗車直後及び降車直後において地面接地モジュールの接地部と地面との距離が所定距離以下である場合に、搭乗者の意図しない旋回動作を抑制することができる。よって、搭乗者の乗車直後及び降車直前における安定性をより向上することができる。
【０００７】
また、上述の倒立移動体は、さらに、前記搭乗者の姿勢変化に応じて左右方向に傾きが変化する操作部と、前記操作部の左右方向の傾きを検出するリーン角センサと、を備え、前記制御部は、前記リーン角センサによって検出された傾きに基づいて前記旋回動作の制御を行うようにしてもよい。そして、前記制御部は、前記地面接地モジュールと地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記旋回動作の制御において前記傾きに応じた旋回動作を抑制するようにしてもよい。これによれば、倒立移動制御における処理の変更のみで、倒立移動体の構成に対して操作部の傾きを抑制する物理的な変更を加えることなく、旋回動作の抑制を実現することができる。
【０００８】
また、上述の倒立移動体は、さらに、前記搭乗者の姿勢変化に応じて左右方向に傾きが変化する操作部と、前記操作部の左右方向の傾きを検出するリーン角センサと、を備え、前記制御部は、前記リーン角センサによって検出された傾きに基づいて前記旋回動作の制御を行うようにしてもよい。そして、前記制御部は、前記地面接地モジュールと地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記操作部を固定するようにしてもよい。これによれば、倒立移動制御における処理の変更量を低減できるため、既存の倒立移動制御に対する影響を低減して、旋回動作の抑制を実現することができる。
【０００９】
また、上述の倒立移動体は、前記地面接地モジュールの接地部が非接地状態である場合には前記地面接地モジュールにより押されてＯＮとなり、前記地面接地モジュールの接地部が接地状態である場合には前記地面接地モジュールが離れてＯＦＦとなるスイッチを有するようにしてもよい。そして、前記スイッチがＯＦＦである場合に、前記地面接地モジュールと地面との距離が前記所定距離以下であると判定するようにしてもよい。これによれば、ＯＮ又はＯＦＦにされる安価なスイッチを利用して、低コストで判定を実施することができる。
【００１０】
また、上述の倒立移動体では、前記地面接地モジュールは、前記接地部を下にした状態で上下移動するものであり、前記倒立移動体は、さらに、前記地面接地モジュールの上下方向における変位量を検出するリニア変位センサを有し、前記制御部は、前記非接地動作において、前記リニア変位センサによって検出された変位量が前記所定距離以下である場合に、前記接地部と地面との距離が前記所定距離以下であると判定するようにしてもよい。これによれば、地面接地モジュールの接地部と地面との距離として、より正確な距離を利用して判定を実施することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る制御方法は、搭乗者の姿勢変化に応じて倒立移動する倒立移動体の制御方法であって、前記倒立移動体が有する地面接地モジュールの接地面を移動させて、地面に対する接地動作又は非接地動作を実行するステップと、前記地面接地モジュールの接地部と地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、前記倒立移動における旋回動作を抑制するステップと、を備えたものである。これによれば、搭乗者の乗車直後及び降車直後において地面接地モジュールの接地部と地面との距離が所定距離以下である場合に、搭乗者の意図しない旋回動作を抑制することができる。よって、搭乗者の搭乗直後及び降車直前における安定性をより向上することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明の各態様によれば、搭乗者の乗車直後及び降車直前における安定性をより向上することができる倒立移動体及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係るバランストレーニングシステムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る倒立二輪車の構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係る倒立二輪車の状態遷移図である。
【図４】実施の形態に係る倒立二輪車の状態遷移図である。
【図５Ａ】実施の形態に係る地面接地モジュールの接地時の図である。
【図５Ｂ】実施の形態に係る地面接地モジュールの非接地時の図である。
【図６】実施の形態に係る倒立二輪車の制御系の構成を示す図である。
【図７】実施の形態に係る倒立二輪車の処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態に係る地面接地モジュールの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。以下の実施の形態に示す具体的な数値などは、実施の形態の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、それに限定されるものではない。また、以下の記載及び図面では、説明の明確化のため、当業者にとって自明な事項などについては、適宜、省略及び簡略化がなされている。
【００１５】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るバランストレーニングシステム１の構成について説明する。図１に示すように、バランストレーニングシステム１は、倒立二輪車２と、操作装置３と、モニタ４と、吊り具５と、フレーム６と、円形のエリア７とを有する。
【００１６】
倒立二輪車２は、訓練者（搭乗者）を乗せて移動する車両である。倒立二輪車２は、訓練者の姿勢変化に応じて倒立移動する。訓練者は、モニタ４に表示されるトレーニング画面（ゲーム画面）に示される指示に従って倒立二輪車２を移動させることでバランス感覚をトレーニングする。訓練者として、例えば、脳卒中による片麻痺患者などを想定している。
【００１７】
操作装置２は、介助者がバランストレーニングシステム１を操作するための情報処理装置である。操作装置２は、例えば、パーソナルコンピュータである。操作装置２は、トレーニング画面をモニタ４に表示する。
【００１８】
モニタ４は、訓練者に対する画像を表示する表示装置である。モニタ４は、上述のトレーニング画面が表示される。なお、介助者が操作する情報処理装置と、モニタ４に画像を表示する情報処理装置は、別々の情報処理装置とされていてもよい。
【００１９】
吊り具５は、訓練者の上方に位置するフレーム６の上枠部材から吊り下げられている。吊り具５は、トレーニング時に訓練者の胴体に装着される。これにより、訓練者がバランスを崩した場合においても、訓練者が吊り具５によって上方から支持されて立位姿勢が維持される。
【００２０】
フレーム６は、吊り具５が吊り下げられる上枠部材と、上枠部材を支持する縦枠部材とを有する。なお、図１では、２本の縦枠部材で上枠部材を指示するフレーム６の例を示しているが、フレーム６の構成はこれに限られない。
【００２１】
このような構成により、バランストレーニングシステム１は、訓練者に対して、バランス感覚をトレーニングする各種ゲームを実施することが可能である。この各種ゲームには、例えば、ロデオゲームが含まれる。ロデオゲームでは、倒立二輪車２は、間欠的に訓練者の操作とは無関係にランダムな移動を行う。倒立二輪車２のこの動きに対して訓練者が円形のエリア７のより中心部分に倒立二輪車２が位置するように姿勢変化をすることで訓練者のバランス感覚がトレーニングされる。
【００２２】
例えば、倒立二輪車２は、操作装置３からトレーニング開始を指示する指示信号を有線又は無線通信によって受信し、受信した指示信号に応じてランダムな移動を開始する。例えば、操作装置３は、フレーム６に設置されたカメラによって円形のエリア７を含む範囲を撮像することで生成された画像情報を有線又は無線通信によって受信し、受信した画像情報を解析して基づいてロデオゲームによるトレーニング結果を算出する。なお、カメラ以外のセンサによる計測結果を利用してトレーニング結果を算出するようにしてもよい。このトレーニング結果は、操作装置２によってクラウド８上のサーバにアップロードすることも可能である。
【００２３】
続いて、図２を参照して、本実施の形態に係る倒立二輪車２の構成について説明する。図２に示すように、倒立二輪車２は、制御装置１０と、ハンドル１１と、ステップカバー１２と、左右一対の車輪１３と、前縁部１４と、地面接地モジュール１５と、レバー１６とを有する。
【００２４】
制御装置１０は、倒立二輪車２を制御する。制御装置１０は、訓練者の姿勢変化によって生じる、倒立二輪車２の姿勢変化に応じて倒立二輪車２が倒立移動するように左右の車輪１３を駆動する。
【００２５】
より具体的には、倒立二輪車２は、ハンドル１１を把持してステップカバー１２に搭乗した訓練者が、倒立二輪車２の前後方向に荷重を作用させた場合に生じる、倒立二輪車２の前後方向に対する姿勢の変化に応じて、倒立二輪車２の倒立状態を維持するように左右の車輪１３を回転させる。すなわち、倒立二輪車２は、訓練者が倒立二輪車２の姿勢を前方に傾斜させると、倒立二輪車２の倒立状態を維持するように前方に走行し、訓練者が倒立二輪車２の姿勢を後方に傾斜させると、倒立二輪車２の倒立状態を維持するように後方に走行するように、左右の車輪１３を回転させる。
【００２６】
また、倒立二輪車２は、ハンドル１１を把持してステップカバー１２に搭乗した訓練者が、倒立二輪車２の左右方向に荷重を作用させた場合に生じる、倒立二輪車２の左右方向に対する姿勢の変化に応じて、倒立二輪車２が旋回動作を行うように左右の車輪１３を回転させる。すなわち、倒立二輪車２は、訓練者が倒立二輪車２の姿勢を左方に傾斜させると、倒立二輪車２を左周りに旋回させ、訓練者が倒立二輪車２の姿勢を右方に傾斜させると倒立二輪車２を右周りに旋回させるように、左右の車輪１３を回転させる。
【００２７】
ハンドル１１は、ステップカバー１２上に搭乗した訓練者が両手で把持可能となるように、倒立二輪車２においてステップカバー１２の前方に取り付けられており、上方に向かって延びている。ハンドル１１は、ステップカバー１２に搭乗した訓練者と対向するようにレバー１６が取り付けられている。訓練者が、倒立二輪車２の左右方向に作用させた荷重に応じて左右方向に傾斜する。
【００２８】
ステップカバー１２は、訓練者が搭乗する搭乗部である。ステップカバー１２は、訓練者が、倒立二輪車２の左右方向に作用させた荷重に応じて、ハンドル１１と共に左右方向に傾斜する。すなわち、倒立二輪車２は、ハンドル１１とステップカバー１２を含むリンク機構を有する。これにより、ハンドル１１とステップカバー１２は、連動して、同一の傾斜角で左右方向に傾斜する。ハンドル１１とステップカバー１２は、倒立二輪車２を旋回させるための操作部として機能する。
【００２９】
車輪１３は、倒立二輪車２においてステップカバー１２の下方に設けられている。車輪１３は、倒立二輪車２において左右対称となるように２つ設けられている。
【００３０】
前縁部１４は、倒立二輪車２においてステップカバー１２の前方に設けられている。前縁部１４は、その下部において下方に向けて地面接地モジュール１５が連結されている。
【００３１】
地面接地モジュール１５は、地面と接地される接地部を有する。地面接地モジュール１５は、訓練者によるレバー１６の操作に応じて、接地面を移動させて、地面に対する接地動作及び非接地動作を実行する。なお、このレバー１６の操作に応じた地面接地モジュール１５の接地及び非接地の切り替えは、機械的機構により実現してもよく、電気的機構により実現してもよい。
【００３２】
例えば、機械的機構により実現する場合、倒立二輪車２は、レバー１６の切り替えに応じて、地面接地モジュール１５の接地及び非接地を切り替えるリンク機構を有する。また、例えば、電気的機構により実現する場合、レバー１６は、レバー１６の切り替え状態を通知する通知信号を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、レバー１６から受信した通知信号が示すレバー１６の切り替え状態に応じて、地面接地モジュール１５の接地及び非接地を切り替える制御を実施する。
【００３３】
レバー１６は、訓練者が地面接地モジュール１５の接地及び非接地を切り替えるために操作する操作部である。訓練者は、トレーニングを開始するとき、レバー１６を操作して地面接地モジュール１５を接地状態から非接地状態に切り替える。言い換えると、地面接地モジュール１５に非接地動作を実行させる。一方、訓練者は、トレーニングを終了するとき、レバー１６を操作して地面接地モジュール１５を非接地状態から接地状態に切り替える。言い換えると、地面接地モジュール１５に接地動作を実行させる。
【００３４】
なお、地面接地モジュール１５が接地動作及び非接地動作を実行する契機は、訓練者によるレバー１６の操作に限られない。例えば、介助者による操作装置２を介した操作に応じて、地面接地モジュール１５が接地動作及び非接地動作を実行するようにしてもよい。例えば、介助者は、地面接地モジュール１５の接地及び非接地の切り替えを指示する入力を操作装置２の入力装置（例えば、マウス及びキーボード等）を介して入力する。操作装置２は、有線又は無線信号によって、地面接地モジュール１５の接地及び非接地の切り替えを指示する指示信号を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、受信した指示信号に応じて、地面接地モジュール１５の接地及び非接地を切り替える。
【００３５】
続いて、図３及び図４を参照して、本実施の形態に係る倒立二輪車２の制御方法について説明する。図３及び図４に示すように、本実施の形態に係る倒立二輪車２は、取り得る状態として、（１）乗車状態と、（２）倒立制御状態（旋回禁止）と、（３）倒立制御状態（旋回可能）とを有する。
【００３６】
（１）乗車状態
乗車状態は、訓練者が倒立二輪車２に乗車する際の状態である。この状態は、地面接地モジュール１５が地面に接地されている状態である。よって、倒立二輪車２は、一対の車輪１３と地面接地モジュール１５によって支持されている。これにより、訓練者が乗車する際における倒立二輪車２の安定性が向上されている。
【００３７】
（２）倒立制御状態（旋回禁止）
倒立制御状態（旋回禁止）は、地面接地モジュール１５を非接地状態に切り替えて倒立二輪車２が倒立移動を開始した状態、または、地面接地モジュール１５を接地状態に切り替えている状態である。この状態は、地面接地モジュール１５が地面に非接地とされた直後（非接地動作中）、または、地面接地モジュール１５が接地される直前（接地動作中）の状態である。よって、倒立二輪車２は、一対の車輪１３のみによって支持されている。この状態は、上述したように、例えば訓練者がバランスが取れる感覚を掴もうとしている状態などであるため、安定性の向上が望まれる。そこで、この状態では、制御装置１０は、倒立二輪車２の倒立移動において旋回動作を抑止する。すなわち、倒立二輪車２の倒立移動において直線的な前後移動動作のみを実施する。
【００３８】
（３）倒立制御状態（旋回可能）
倒立制御状態（旋回可能）は、地面接地モジュール１５と地面との間のクリアランス量として、十分な一定量（所定距離）が確保された状態である。この状態は、例えば地面接地モジュール１５が地面に非接地とされてから暫くの時間の経過後の状態である。よって、この状態は、訓練者が倒立二輪車２の前後移動動作において、ある程度バランスが取れる感覚を掴めた状態であると考えらえるため、倒立二輪車２の倒立移動において旋回動作を許容する。
【００３９】
続いて、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本実施の形態に係る地面接地モジュール１５と地面との間のクリアランス量の検出方法について説明する。図５Ａは、地面接地モジュール１５の接地時の状態を示している。図５Ｂは、地面接地モジュール１５の非接地時の状態を示している。
【００４０】
地面接地モジュール１５は、前縁部１４の下方において、軸部１８を中心として回動するように設けられている。これにより、地面接地モジュール１５は、接地動作では、図５Ａに示すように、接地部１７が地面と接触しない位置から地面と接触する位置に移動して接地状態にされる。言い換えると、接地部１７が軸部１８に対して下方に位置するように回動される。また、非接地動作では、図５Ｂに示すように、接地部１７が地面と接触する位置から地面と接触しない位置する位置に移動して非接地状態にされる。言い換えると、接地部１７が軸部１８に対して側方に位置するように回動される。
【００４１】
ここで、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、前縁部１４は、その下部において下方に向けてスイッチ２０が設けられている。これにより、スイッチ２０は、図５Ａに示すように、接地状態では地面接地モジュール１５に押されずにＯＦＦにされる。一方、スイッチ２０は、図５Ｂに示すように、非接地状態では地面接地モジュール１５に押されてＯＮにされる。
【００４２】
これにより、スイッチ２０は、ＯＮされることにより、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面とのクリアランス量が十分に確保された位置に、地面接地モジュール１５の接地部１７が存在することを検出する。また、スイッチ２０は、ＯＦＦされることにより、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面とのクリアランス量が十分に確保されていない位置に、地面接地モジュール１５の接地部１７が存在することを検出する。
【００４３】
続いて、図６を参照して、本発明の実施の形態１に係る倒立二輪車２の制御系の構成について説明する。図６に示すように、倒立二輪車２は、スイッチ２０と、姿勢角センサ２１と、リーン角センサ２２と、マイクロコントローラ２３（以下、「マイコン」とも呼ぶ）と、駆動回路２４、２５と、モータ２６、２７とを有する。
【００４４】
スイッチ２０は、上述したように、地面接地モジュール１５の接地部１７の位置を検出する。スイッチ２０は、地面接地モジュール１５によってＯＮにされている場合、ＯＮされていることを通知する通知信号を生成してマイコン２３に出力する。スイッチ２０は、地面接地モジュール１５によってＯＦＦにされている場合、ＯＦＦされていることを通知する通知信号を生成してマイコン２３に出力する。
【００４５】
姿勢角センサ２１は、訓練者がステップカバー１２に対して、倒立二輪車２の前後方向に荷重を作用させることで変化する、倒立二輪車２の前後方向の姿勢角（ピッチ軸周りの角度）を検出するセンサである。姿勢角センサ２１は、検出した姿勢角を示す姿勢角信号を生成してマイコン２３に出力する。以下、この倒立二輪車２のピッチ軸周りの角度を「ピッチ角」とも呼ぶ。
【００４６】
リーン角センサ２２は、リーン角としてステップカバー１２の左右方向の傾斜角（ロール軸周りの角度）を検出し、検出したリーン角を示すリーン角信号を生成してマイコン２３に出力する。なお、上述したように、ステップカバー１２とハンドル１１とはリンク機構によって連動しているため、リーン角センサ２２が検出する傾斜角は、ハンドル１１の左右方向の傾斜角にも相当する。
【００４７】
マイコン２３は、上述したように、倒立二輪車２の倒立状態を維持するようにモータ２６、２７を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。マイコン２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び記憶部を有し、記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、本実施の形態におけるマイコン２３としての処理を実行する。すなわち、マイコン２３の記憶部に格納されるプログラムは、本実施の形態に係るマイコン２３における処理を、ＣＰＵに実行させるためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、ＣＰＵにおける処理に利用される各種情報を格納することができる記憶装置を含んで構成される。記憶装置として、例えばメモリ及びハードディスク等の記憶装置のうち、少なくとも１つの任意の記憶装置を利用してよい。
【００４８】
マイコン２３は、モータ２６を制御する指令値を駆動回路２４に出力する。また、マイコン２３は、モータ２７を制御する指令値を駆動回路２５に出力する。より具体的には、マイコン２３は、姿勢角センサ２１から出力される姿勢角信号が示す倒立二輪車２の姿勢角に基づいて、倒立二輪車２の倒立状態を維持するようにモータ２６、２７を制御する指令値を生成する。
【００４９】
マイコン２３は、姿勢角が、所定の基準姿勢角よりも前方に傾斜した角度となっている場合、倒立二輪車２を前方に走行させるように指令値を生成する。一方、マイコン２３は、姿勢角が、上述の基準姿勢角よりも後方に傾斜した角度となっている場合、倒立二輪車２を後方に走行させるように指令値を生成する。なお、マイコン２３は、上述の基準姿勢角と姿勢角との差が大きくなるに従って、倒立二輪車２をより加速させるように指令値を生成する。
【００５０】
また、リーン角センサ２２から出力されるリーン角信号が示す倒立二輪車２のリーン角に基づいて、倒立二輪車２が旋回するようにモータ２６、２７を制御する指令値を生成する。
【００５１】
マイコン２３は、リーン角が、倒立二輪車２にける所定の基準傾斜角よりも右方に傾斜した角度となっている場合、倒立二輪車２を右方に走行させるように指令値を生成する。一方、マイコン２３は、リーン角が、倒立二輪車２における上述の基準傾斜角よりも左方に傾斜した角度となっている場合、倒立二輪車２を左方に走行させるように指令値を生成する。なお、マイコン２３は、上述の基準傾斜角とリーン角との差が大きくなるに従って、倒立二輪車２がより急旋回となる（より旋回半径が小さくなる）ように指令値を生成する。
【００５２】
ここで、上述したように、マイコン２３は、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との距離（クリアランス量）が所定距離以下であると判定した場合には、倒立二輪車２の旋回動作を抑止する。すなわち、マイコン２３は、リーン角センサ２２によって検出されたリーン角に関わらず、リーン角に応じた旋回動作の制御を実施しない。一方、マイコン２３は、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との距離が所定距離よりも大きいと判定した場合には、倒立二輪車２の旋回動作を許容する。
【００５３】
マイコン２３は、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との距離が所定距離以下であるか否かを、スイッチ２０から出力された通知信号に基づいて判定する。マイコン２３は、スイッチ２０から出力された通知信号がＯＦＦを示している場合には、図５Ａに示すように地面接地モジュール１５の接地部１７と地面とのクリアランス量が十分に確保されておらず、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との距離が所定距離以下であると判定する。マイコン２３は、スイッチ２０から出力された通知信号がＯＮを示している場合には、図５Ｂに示すように、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面とのクリアランス量が十分に確保されており、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との距離が所定距離よりも大きいと判定する。
【００５４】
駆動回路２４は、マイコン２３から出力された指令値に基づいて、モータ２６を駆動する駆動電流を生成してモータ２６に供給する。駆動回路２５は、マイコン２３から出力された指令値に基づいて、モータ２７を駆動する駆動電流を生成してモータ２７に供給する。
【００５５】
モータ２６は、駆動回路２４から供給される駆動電流に基づいて駆動される。モータ２６を駆動することによって、倒立二輪車２の左側の車輪１３が回転する。モータ２７は、駆動回路２５から供給される駆動電流に基づいて駆動される。モータ２７を駆動することによって、倒立二輪車２の右側の車輪１３が回転する。
【００５６】
続いて、図７を参照して、本実施の形態１に係る倒立二輪車２の処理について説明する。
【００５７】
マイコン２３は、スイッチ２０からの通知信号に基づいて、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との間のクリアランス量が所定量以下であるか否かを判定する（Ｓ１）。
地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との間のクリアランス量が所定量以下であると判定した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、マイコン２３は、倒立二輪車２の旋回動作を禁止する（Ｓ２）。一方、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との間のクリアランス量が所定量よりも大きいと判定した場合（Ｓ１：Ｎｏ）、マイコン２３は、倒立二輪車２の旋回動作を可能とする（Ｓ３）。
【００５８】
なお、以上の説明では、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との間のクリアランス量が所定量以下であると判定した場合に、倒立二輪車２の旋回動作を抑止（禁止）する例について説明したが、これに限られない。例えば、倒立二輪車２の旋回動作を完全に実施しないようにせず、倒立二輪車２の旋回動作を緩やかに実施するようにしてもよい。言い換えると、クリアランス量が所定量以下であると判定した場合には、クリアランス量が所定量よりも大きい場合と比較して、同一のリーン角であっても、倒立二輪車２の旋回動作が緩やかになる（旋回半径が大きくなる）ように制御してもよい。すなわち、旋回動作を抑制するものであれば、旋回動作を抑止してもよく、旋回動作を緩やかにしてもよい。これによっても、訓練者の乗車直後及び降車直前における安定性をより向上することができる。
【００５９】
以上に説明したように、本実施の形態では、マイコン２３（制御部）は、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との距離が所定距離以下であると判定した場合には、倒立移動における旋回動作を抑制するようにしている。これによれば、訓練者の乗車直後及び降車直後において地面接地モジュール１５の接地部１７と地面との距離が所定距離以下である場合に、訓練者の意図しない旋回動作を抑制することができる。よって、訓練者の乗車直後及び降車直前における安定性をより向上することができる。
【００６０】
また、本実施の形態は、片麻痺患者のバランス感覚のトレーニングに好適である。片麻痺患者は、倒立二輪車２への乗降車時に両足で乗車した状態であっても、片足荷重となり易く、ステップカバー１２が左右へ傾き易くなる。このため、意図しない旋回動作が発生し、介助者の介助負担が増加する。このような問題に対して、本実施の形態によれば、乗降車時のける旋回動作を抑制し、介助者の介助負担を低減することができる。
【００６１】
なお、本発明は上述の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。
【００６２】
上述の実施の形態では、マイコン２３が倒立二輪車２の倒立移動制御における旋回動作の制御を中断することで、倒立二輪車２の倒立移動における旋回動作を抑止する例について説明したが、他の手段によって旋回動作を抑止するようにしてもよい。例えば、マイコン２３は、ハンドル１１とステップカバー１２とを含むリンク機構を、機械的機構によってロックすることで、倒立二輪車２の倒立移動における旋回動作を抑止するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述の実施の形態では、スイッチ２０の検出結果に基づいて、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面とのクリアランス量が所定量以下であるか否かを判定する例について説明したが、他の手段によって判定するようにしてもよい。
【００６４】
例えば、図８に示すように、スイッチ２０に代えてリニア変位センサ２８を有するようにしてもよい。この場合、地面接地モジュール１５は、レバー１６の操作に応じて、上下移動（前縁部１４に対して垂直方向、又は鉛直方向）する。すなわち、地面接地モジュール１５は、その接地部１７を下にした状態で上下方向に移動させる。
【００６５】
リニア変位センサ２８は、スケール２８ａとセンサヘッド２８ｂとを有する。スケール２８ａは、地面接地モジュール１５の側面に設けられる。センサヘッド２８ｂは、スケール２８ａを計測可能に前縁部１４に設けられる。センサヘッド２８ｂは、スケール２８ａの目盛りを読み取り、地面接地モジュール１５の位置の変位量を示す変位量信号をマイコン２３に出力する。そして、マイコン２３は、リニア変位センサ２８から出力された変位量信号が示す変位量に基づいて、地面接地モジュール１５の接地部１７と地面とのクリアランス量が所定量以下であるか否かを判定するようにしてもよい。
【００６６】
例えば、地面接地モジュール１５の非接地動作においては、地面接地モジュール１５が上方に移動した量がクリアランス量となる。よって、マイコン２３は、非接地動作においては、変位量が所定距離以下である場合に、接地部１７と地面との距離が所定距離以下であると判定すればよい。また、地面接地モジュール１５の接地動作においては、その前の非接地動作における変位量から、接地動作における変位量を減算した量がクリアランス量となる。よって、マイコン２３は、接地動作においては、その前の非接地動作における変位量から、接地動作における変位量を減算した量が所定距離以下である場合、接地部１７と地面との距離が所定距離以下であると判定すればよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  バランストレーニングシステム
２  倒立二輪車２
３  操作装置
４  モニタ
５  吊り具
６  フレーム
７  エリア
１０  制御装置
１１  ハンドル
１２  ステップカバー
１３  車輪
１４  前縁部
１５  地面接地モジュール
１６  レバー
２０  スイッチ
２１  姿勢角センサ
２２  リーン角センサ
２３  マイクロコントローラ
２４、２５  駆動回路
２６、２７  モータ
２８  リニア変位センサ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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