(57)【要約】【課題】  ２輪の間隔を狭める場合においては、直交方向への安定が悪くなり、搬送者に搬送体を操作する負担を課してしまい、また、１輪車構成とする場合には、加えて走行方向の操舵性能が劣るため、搬送体における走行方向と直交する方向における姿勢の維持を図る。【解決手段】  相異なる複数の回転面を有し且つ複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪３５，３６と、複数の車輪を回転自在に支持するとともに重心の位置に応じて傾き角度が変化する筺体２９と、複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２のモータ３１，３２と、搬送体１０の走行方向における重心の位置および走行方向と略直交する直交方向における重心の位置を検出してそれらに応じた信号を出力する複数の位置検出手段５２ａ，５２ｂと、複数の位置検出手段からの信号に基づき複数のモータが発生する筺体に作用する力の大きさおよび複数の車輪相互の走行面に対する線速度を制御して走行方向における重心の位置および直交方向における重心の位置を所定の位置に維持する複数の制御手段６１，６２と、を備える。【選択図】        図５
2005162060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体であって、
少なくとも１の車輪の回転中心と他の車輪の回転中心とが前記１の車輪の回転方向に離間して異なる位置に配置されるとともに相異なる複数の回転面において回転する複数の車輪と、
前記複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、
前記複数の車輪を回転自在に支持するとともに前記搬送体の走行方向と略直交する方向の重心の位置に応じて傾き角度が変化する筺体と、
前記重心の位置を検出して当該重心の位置に応じた信号を出力する位置検出手段と、
前記重心の位置に応じた信号に基づき前記複数の車輪相互の走行面に対する線速度を調整して前記重心の位置を所定の位置に維持するように前記少なくとも２の動力発生手段を制御する制御手段と、
を備える搬送体。
【請求項２】
走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体であって、
相異なる複数の回転面を有し且つ前記複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪と、
前記複数の車輪を回転自在に支持するとともに重心の位置に応じて傾き角度が変化する筺体と、
前記複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、
前記搬送体の走行方向における重心の位置および前記走行方向と略直交する直交方向における重心の位置を検出してそれらに応じた信号を出力する複数の位置検出手段と、
前記複数の位置検出手段からの信号に基づき前記複数の動力発生手段が発生する前記筺体に作用する力の大きさおよび前記複数の車輪相互の走行面に対する線速度を制御して前記走行方向における重心の位置および前記直交方向における重心の位置を所定の位置に維持する複数の制御手段と、
を備える搬送体。
【請求項３】
前記複数の回転面は、略平行な２面であり、
前記複数の車輪は、直径が略等しい第１の車輪と第２の車輪とからなり、
前記複数の動力発生手段は、前記第１の車輪を駆動する第１の動力発生手段と前記第２の車輪を駆動する第２の動力発生手段とからなる
請求項１または請求項２に記載の搬送体。
【請求項４】
前記複数の回転面は、相互に略平行な３面であり、
前記複数の車輪は、すべての車輪の直径が略等しい第１の車輪と第２の車輪と前記第１の車輪および前記第２の車輪間に配置される第３の車輪とからなり、
前記複数の動力発生手段は、前記第１の車輪を駆動する第１の動力発生手段と前記第２の車輪を駆動する第２の動力発生手段と前記第３の車輪を駆動する第３の動力発生手段とからなる
請求項１または請求項２に記載の搬送体。
【請求項５】
前記複数の回転面は、相互に略平行な３面であり、
前記複数の車輪は、第１の車輪と第２の車輪と前記第１の車輪および前記第２の車輪間に配置され且つ前記第１の車輪の直径および前記第２の車輪の直径よりも大きな直径を有する第３の車輪とからなり、
前記複数の動力発生手段は、前記第１の車輪および前記第２の車輪を駆動する第１の動力発生手段と、前記第３の車輪を駆動する第２の動力発生手段とからなる
請求項１または請求項２に記載の搬送体。
【請求項６】
前記複数の位置検出手段の少なくとも１つは、重力線と重心線との角度を検出するものである
請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の搬送体。
【請求項７】
前記複数の位置検出手段の少なくとも１つは、前記走行面と重心線との角度を検出するものである
請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の搬送体。
【請求項８】
前記複数の位置検出手段の少なくとも１つは、複数の圧力センサにより荷重の分布を検出するものである
請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の搬送体。
【請求項９】
走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の搬送方法であって、
１の車輪と前記１の車輪の回転方向に離間して異なる回転中心を有する他の車輪とからなる複数の車輪の少なくとも2輪を回転駆動して前記搬送体を走行させ、
前記走行させる方向と略直交する直交方向に重心の位置に応じた力を作用させ、
前記回転駆動する少なくとも２輪の前記走行面に対する線速度の差に応じて前記直交方向に遠心力を作用させ、
前記重心の位置に応じた力と前記遠心力との大きさの割合を調整して前記重心の位置を所定の位置に維持する
搬送体の搬送方法。
【請求項１０】
走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の搬送方法であって、
回転中心が走行方向と略直交する線上にあって、異なる平面において回転する複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動し、
前記回転駆動により生じるトルク反作用力を作用させて、前記走行方向における重心の位置を所定の位置に維持し、
前記走行させる方向と略直交する直交方向における重心の位置に応じた力を作用させるとともに前記回転駆動する少なくとも２輪の前記走行面に対する線速度の差に応じて前記直交方向に遠心力を作用させて、前記直交方向における重心の位置に応じた力と前記遠心力との大きさの割合を調整して前記直交方向における重心の位置を所定の位置に維持する搬送体の搬送方法。
【請求項１１】
走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の駆動装置であって、
少なくとも１の車輪の回転中心と他の車輪の回転中心とが前記１の車輪の回転方向に離間して異なる位置に配置され、前記１の車輪と前記他の車輪とがオーバーラップして配置される複数の車輪と、
前記複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、
を備える搬送体の駆動装置。
【請求項１２】
走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の駆動装置であって、
相異なる複数の回転面を有し、前記複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪と、
前記複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、
前記複数の回転面と略直交する直交方向における重心の位置を検出して当該重心の位置に応じた信号を出力する位置検出手段と、
前記位置検出手段からの信号に基づき前記複数の動力発生手段から発生する動力の大きさの割合を制御する複数の制御手段と、
を備える搬送体の駆動装置。
【請求項１３】
前記位置検出手段は、重力線と重心線との角度を検出するものである
請求項１２記載の搬送体の駆動装置。
【請求項１４】
前記位置検出手段は、走行面と重心線との角度を検出するものである
請求項１２記載の搬送体の駆動装置。
【請求項１５】
前記位置検出手段は、複数の圧力センサにより荷重の分布を検出するものである
請求項１２記載の搬送体の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば人を乗せて走行する乗り物に使用して好適な搬送体、その搬送体の駆動装置および搬送体の搬送方法に関する。より詳しくは、少なくとも１の車輪の回転中心が当該１の車輪の回転方向に対して他の車輪の回転中心とは異なる位置に配置され、相異なる複数の回転面において回転する複数の車輪、または、相異なる複数の回転面を有し、前記複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪により走行する搬送体、その搬送体の駆動装置および搬送体の搬送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２輪により路面上を走行する搬送体が提案されている（例えば、特許文献１ないし特許文献１１参照。）。
【０００３】
上述の２輪車は、車輪が同軸に設けられていながら、制御ループの作用により倒れることなく、路面上を所定の姿勢を保ちつつ安定に走行するものである。このような搬送体の構成の概略を、図１４を参照して説明し、その作用の概略を、図１５を参照して説明する。
【０００４】
図１４において、搬送体１１０は、この搬送体の筐体の一部を構成して搬送者が身体を保持する台であるステップ台１１１と、このステップ台１１１に設けられた２つのモータ１１４および１１５と、ステップ台１１１に回転自在に支持された車輪１１２および車輪１１３と、一方のモータ１１４の回転を一方の車輪１１２に伝える車軸１１６および他方のモータ１１５の回転を他方の車輪１１３に伝える車軸１１７と、ステップ台１１１に結合されてその先端部にハンドル１１９を有するステー１１８と、ステップ台１１１に設けられた図示しないセンサ部と制御部とバッテリーとを備えて構成されている。
【０００５】
また、車輪１１２と車輪１１３は、同軸に配置されており、車軸１１６および車軸１１７並びにモータ１１４およびモータ１１５を介してステップ台１１１に取り付けられている。ここで、車軸１１６および車軸１１７は、ステップ台１１１に設けられるモータ１１４およびモータ１１５に設けられる図示しないベアリング保持部に支えられるので、車輪１１２と車輪１１３はステップ台１１１に対して回転自由とされる。なお、モータの回転力を車輪に伝えるに際して、車軸から直接にモータに回転を伝達することなく、歯車やベルト等により構成される伝達機構を介在しても良い。そして、車輪１１２および車輪１１３は略一点である接地点１２２および接地点１２３により路面１２５に接している。
【０００６】
さらに、図１５を参照して、搬送体１１０の動作を以下に説明する。すなわち、ステップ台１１１には、搬送体１１０により移送される搬送者、若しくは搬送される物体（以下、両方を含めて搬送物で代表する。）が乗る。ここで、搬送体１１０は、車輪１１２および車輪１１３の外周部の１点である接地点１２２および１２３で路面１２５と接しているので、搬送者が姿勢を変化させると搬送物を含めた搬送体１１０の重心の位置である重心点が移動する。
【０００７】
そこで、搬送体１１０全体を力学系として見て、上述の重心の移動がある場合のステップ台１１１と路面１２５との位置関係に及ぼす作用について、図１５を用いて説明する。まず、図１５において、接地点１２２および接地点１２３が同じ点である射影接地点１８４に射影され、かつ、重力の働く方向に向かう直線である重力線１８１を含む平面を射影平面と定義する。図１５において、射影平面は、紙面と同一面である。
【０００８】
さらに、図１５を用いて射影平面における動作を説明する。ここで、射影平面（紙面）に射影される重心点の位置を重心射影点１８２と定義し、射影平面に射影される回転軸の位置を射影車軸点１８３と定義する。従って、射影平面において、この重心射影点１８２と射影接地点１８４とが重力線１８１の線上にある場合には、この重心位置は平衡点であり、重心の位置は移動することがない。
【０００９】
しかしながら、重心射影点１８２の位置が重力線１８１の線上の位置から移動して、例えば重心射影点１８０となると、重力に応じて生じる重力加速度Ｗｇにより、車軸の射影点である射影車軸点１８３を中心として、ステップ台１１１に回転力が生じる。この回転力を重力回転力と定義する。重力回転力Ｔｇは、射影車軸点１８３から重心射影点１８０までの距離をＬとして、［数１］式で表される。
【００１０】
［数１］
Ｔｇ＝Ｈｇ×Ｌ
【００１１】
この［数１］式において、値Ｈｇは、射影車軸点１８３と重心射影点１８０とを結ぶ直線と直交方向に働く力であり、射影車軸点１８３を中心とする回転力である。ここで、Hgは、搬送物を含めた搬送体１１０の重力加速度Ｗｇの分力成分である。従って、値Ｈｇの大きさは、射影車軸点１８３と重心射影点１８０とを結ぶ直線と重力線１８１のなす角度をΘとして、［数２］式で表される。
【００１２】
［数２］
Ｈｇ＝Ｗｇ×ＳｉｎΘ
【００１３】
次に、別の作用である、モータ１１４およびモータ１１５の回転に伴いステップ台１１１が受ける力について説明する。モータ１１４およびモータ１１５は、回転子と固定子からなり、両者は他の一方に対して相対的に回転運動する。そして、一般的なインナー回転子形のモータにおいて、固定子はモータを覆うモータ外囲部の一部をなし、モータ外囲部はステップ台１１１に固定されていて、モータ回転軸の回転はモータ外囲部に対する相対運動として生じるものである。
【００１４】
従って、モータ１１４およびモータ１１５の回転軸に結合される車軸１１６および車軸１１７に負荷が結合されている場合においては、この負荷の大きさに応じて、ステップ台１１１に、射影車軸点１８３を回転中心として傾ける反作用力が生じる。この反作用力をトルク反作用力と定義して、以下に用いる。このときのトルク反作用力Ｆｒの大きさは、負荷の大きさに比例したものとなる。すなわち、負荷が大きくなれば、トルク反作用力Ｆｒも大きくなるものである。負荷の大きさは、路面を車輪が転がる場合の転がり摩擦力と車輪の走行速度とに比例した大きさである。
【００１５】
ここで、トルク反作用力Ｆｒは、射影車軸点１８３より距離ｒ離間して配置されるモータの固定子に集中すると考えることができるので、１のモータにより生じるトルク反作用力Ｆｒによりステップ台１１１を回転させる力であるトルク反作用回転力Ｔｓの大きさは、下記の［数３］式で表される。この場合に、ステップ台１１１は１枚の剛性の高い板で構成されているので、力が加わることによる構造の変化はない。
【００１６】
［数３］
Ｔｓ＝Ｆｒ×ｒ
【００１７】
さらに、ステップ台１１１に加わるトルク反作用回転力Ｔｓは、左の車輪１１２を回転駆動するモータ１１４によるトルク反作用回転力と、右の車輪１１３を回転駆動するモータ１１５によるトルク反作用回転力との合成力となる。従って、モータ１１４により発生するトルク反作用回転力Ｔｓ１と、モータ１１５により発生するトルク反作用回転力Ｔｓ２とを合成した値が、下記の［数４］式で表される総合のトルク反作用回転力Ｔｓａとなる。
【００１８】
なお、進行方向を変える旋回運動を行う場合においては、左のトルク反作用回転力Ｔｓ１と右のトルク反作用回転力Ｔｓ２とは異なったものであるが、直進運動（走行面上を真っ直ぐ前方または後方に進行する運動をいう。）をする場合においては、左のトルク反作用回転力Ｔｓ１と右のトルク反作用回転力Ｔｓ２とは略同じ大きさとなるので、以下、この状態を代表して説明する。
【００１９】
［数４］
Ｔｓａ＝Ｔｓ１＋Ｔｓ２
＝２×Ｆｒ×ｒ 
【００２０】
搬送体１１０を力学系として見る場合、上述の重力加速度Ｗｇによる重力回転力Ｔｇと、モータ１１４およびモータ１１５により発生する合成のトルク反作用回転力Ｔｓａとの方向が逆向きで、大きさが等しくなる。従って、下記の［数５］式が成立する場合には、搬送体１１０によって搬送される搬送者は、重心位置を所定の位置に保持していることができる。
【００２１】
［数５］
Ｔｇ−Ｔｓａ＝０
【００２２】
さらに、［数５］式に上述の諸式を代入して、結論として［数６］式を得ることができる。
【００２３】
［数６］
Θ＝Ｓｉｎ−１（２×Ｆｒ×ｒ／Ｌ×Ｗｇ）
【００２４】
ここで、重力加速度Ｗｇは略定数と考えられるが、距離Ｌと傾き角度Θは搬送者が身体を移動させると変化する変数である。搬送体１１０の姿勢を所定の位置に維持するためには、［数６］式に示す関係式が、搬送者のステップ台１１１上の行動によってどのように重心の位置が移動したとしても常に成り立つようにしなければならない。
【００２５】
すなわち、［数６］式で示す関係を維持するため、射影重心点の位置を一定にするためには、トルク反作用の大きさを常に制御するか、走行面の路面状態に依存して変化するトルク反作用に応じて搬送者が射影重心点の位置を移動させなければならないこととなる。しかしながら、搬送体１１０によって搬送される搬送者にこれを要求することは極めて困難であるところから、サーボループの作用により自動的にこれを行うようにする。
【００２６】
具体的には、ステップ台１１１上のセンサ部に設けられる角度検出センサで、射影平面におけるステップ台１１１の重力方向との傾き角度Θを検出し、この検出される値に所定のゲインを掛けたり、位相補償を施したりした後の傾き角度Θに応じた信号を、モータ１１４およびモータ１１５に入力することにより、射影重心点１８０の位置を保持することができる。
【００２７】
すなわち、このようなサーボを行えば、例えば搬送者が重心の位置を前に移動させれば搬送体１１０は前進し、重心の位置を前に移動すればするほど進行速度は速くなって安定に走行する。また、後退する場合には、重心を後方に移動させることにより、同様の操作を行うことができる。
【００２８】
さらに、搬送体１１０の進行方向を変更する場合においては、上述のサーボを行いながら、モータ１１４に所定の電圧を加え、モータ１１５に所定の電圧を減ずることにより左右の車輪の回転数を異ならせて、自由に方向を変えて走行することができる。
【００２９】
なお、上述の［特許文献１］〜［特許文献７］にはこのような搬送体およびこのような搬送体を制御する技術が開示されている。また、［特許文献８］には、重力方向に対する傾きではなく、走行面と搬送体のステップ台との相対的な傾き角度を検出することにより、走行面と所定の角度を維持しつつ安定に走行する搬送体の技術が開示されている。さらに、このような搬送体の制御は、図１６のブロック図で示す制御系により行われる旨が開示されている。
【００３０】
図１６において、角度検出部４０１はステップ台１１１の垂線（重力の向かう方向の直線）または走行面を基準とするピッチ角度、すなわち傾き角度Θ（４０１）を検出する。また、旋回信号発生部４０３は搬送体を走行面上で旋回動作させるための信号である。また、制御部４０４は、制御ゲインや制御演算則を決定する部分である。さらに、電力増幅部４０５および４０６は、モータ１１４およびモータ１１５に電力を供給する部分である。
【特許文献１】特表２００１−５２１８５６号公報
【特許文献２】特開平０１−３１６８１０号公報
【特許文献３】米国特許第６２２３１０４号公報
【特許文献４】特開昭６２−１８１９８５号公報
【特許文献５】特開昭６３−３０５０８２号公報
【特許文献６】米国特許第５７０１９６５号公報
【特許文献７】米国特許第５７９１０９１号公報
【特許文献８】特開昭６２−１８１９８５号公報
【特許文献９】特表２００３−５０２００２号公報
【特許文献１０】PCT/US00/15144
【特許文献１１】特表２００３−５０２００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
ところで、このような搬送体は、軽便で場所を取らず、大きな筐体を移動させずに済むので、環境負荷も少なく、将来に向けて省エネルギで、小型軽量な個人的な乗り物として好適である。しかしながら、このような搬送体は、車輪により搬送体が走行する走行方向に対して直交する方向（以下直交方向と省略する。）に対しては姿勢を維持する手段を持ち合わせていない。
【００３２】
そのために、［特許文献１１］のＦｉｇ１に示すように２輪を離間して配置し、直交方向への安定性を高めている。このような車輪の配置では直交方向への幅が大きくならざるを得ず、小型軽量化の観点からは問題がある。
【００３３】
一方、［特許文献１１］のＦｉｇ１０に示すように２輪の間隔を狭めて配置したり、Ｆｉｇ８に示すように１輪配置とすることにより、小型化を図ることができる。しかしながら、２輪の間隔を狭める場合においては、直交方向への安定が悪くなり、搬送者に搬送体を操作する負担を課してしまい、また、１輪車構成とする場合には、加えて走行方向の操舵性能が劣るという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の搬送体は、走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体であって、少なくとも１の車輪の回転中心と他の車輪の回転中心とが１の車輪の回転方向に離間して異なる位置に配置されるとともに相異なる複数の回転面において回転する複数の車輪と、複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、複数の車輪を回転自在に支持するとともに搬送体の走行方向と略直交する方向の重心の位置に応じて傾き角度が変化する筺体と、重心の位置を検出してその重心の位置に応じた信号を出力する位置検出手段と、重心の位置に応じた信号に基づき複数の車輪相互の走行面に対する線速度を調整して重心の位置を所定の位置に維持するように複数の動力発生手段を制御する制御手段と、を備えるものである。
【００３５】
本発明の別の搬送体は、走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体であって、相異なる複数の回転面を有し且つ複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪と、複数の車輪を回転自在に支持するとともに重心の位置に応じて傾き角度が変化する筺体と、複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、搬送体の走行方向における重心の位置および走行方向と略直交する直交方向における重心の位置を検出してそれらに応じた信号を出力する複数の位置検出手段と、複数の位置検出手段からの信号に基づき複数の動力発生手段が発生する筺体に作用する力の大きさおよび複数の車輪相互の走行面に対する線速度を制御して走行方向における重心の位置および直交方向における重心の位置を所定の位置に維持する複数の制御手段と、を備えるものである。
【００３６】
本発明の搬送体の搬送方法は、走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の搬送方法であって、１の車輪とこの１の車輪の回転方向に離間して異なる回転中心を有する他の車輪とからなる複数の車輪の少なくとも2輪を回転駆動して搬送体を走行させ、走行させる方向と略直交する直交方向に重心の位置に応じた力を作用させ、回転駆動する少なくとも２輪の走行面に対する線速度の差に応じて直交方向に遠心力を作用させ、重心の位置に応じた力と遠心力との大きさの割合を調整して重心の位置を所定の位置に維持するものである。
【００３７】
本発明の別の搬送体の搬送方法は、走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の搬送方法であって、回転中心が走行方向と略直交する線上にあって、異なる平面において回転する複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動し、その回転駆動により生じるトルク反作用力を作用させて、走行方向における重心の位置を所定の位置に維持し、走行させる方向と略直交する直交方向における重心の位置に応じた力を作用させるとともに回転駆動する少なくとも２輪の走行面に対する線速度の差に応じて直交方向に遠心力を作用させて、その直交方向における重心の位置に応じた力と遠心力との大きさの割合を調整して直交方向における重心の位置を所定の位置に維持するものである。
【００３８】
本発明の搬送体の駆動装置は、走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の駆動装置であって、少なくとも１の車輪の回転中心と他の車輪の回転中心とが１の車輪の回転方向に異なる位置に離間して配置され、１の車輪と他の車輪とがオーバーラップして配置される複数の車輪と、複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、を有するものである。
【００３９】
本発明の別の搬送体の駆動装置は、走行面上を２以上の車輪によって走行する搬送体の駆動装置であって、相異なる複数の回転面を有し、複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪と、複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と、複数の回転面と略直交する直交方向における重心の位置を検出してその重心の位置に応じた信号を出力する位置検出手段と、位置検出手段からの信号に基づき複数の動力発生手段から発生する動力の大きさの割合を制御する複数の制御手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の搬送体によれば、少なくとも１の車輪の回転中心と他の車輪の回転中心とが１の車輪の回転方向に離間して異なる位置に配置され、相異なる複数の回転面において回転する複数の車輪を備えるので、走行方向については、常に安定した姿勢を維持することができ、信頼性の高い搬送体を提供することができる。
【００４１】
また、筺体は、搬送体の走行方向と略直交する方向の重心の位置に応じて傾き角度が変化するが、重心の位置に応じた信号に基づき複数の車輪相互の走行面に対する線速度を調整し、重心の位置を所定の位置に維持するための位置検出手段と少なくとも2輪を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段と制御手段とを備えるので、重心の位置を所定の位置に維持することができるとともに、直交方向への搬送者の重心移動により容易に搬送体の進行方向を操作することができる。
【００４２】
このような搬送体は、直交方向への装置の寸法が小さくできるので、小型軽量なる搬送体を社会に提供することができる。
【００４３】
また、別の本発明の搬送体によれば、相異なる複数の回転面を有し、複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪を備え、走行方向における重心の位置および直交方向における重心の位置を所定の位置に維持するようにできる。従って、走行方向における搬送体の寸法および直交方向における搬送体の寸法を最小限にできるので装置が更に小型化できる。
【００４４】
本発明の搬送方法によれば、１の車輪と１の車輪の回転方向に離間して異なる回転中心を有する他の車輪とからなる複数の車輪の少なくとも2輪を回転駆動して搬送体を走行させるので、走行方向における搬送体の姿勢の維持を図ることができる。
【００４５】
また、走行させる方向と略直交する直交方向に重心の位置に応じた力を作用させ、回転駆動する少なくとも２輪の走行面に対する線速度の差に応じて直交方向に遠心力を作用させることにより、重心の位置に応じた力と遠心力との大きさの割合を調整して直交方向における搬送体の姿勢の維持を図ることができる。
【００４６】
また、別の本発明の搬送方法によれば、回転中心が走行方向と略直交する線上にあって、異なる平面において回転する複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動して回転駆動により生じるトルク反作用力を作用させることにより、走行方向における重心の位置を所定の位置に維持することができる。
【００４７】
また、回転中心が走行方向と略直交する線上にあって、異なる平面において回転する複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動して直交方向における重心の位置に応じた力を作用させ、回転駆動する少なくとも２輪の走行面に対する線速度の差に応じて直交方向に遠心力を作用させることにより、直交方向における重心の位置に応じた力と遠心力との大きさの割合を調整して直交方向における重心の位置を所定の位置に維持することができる。
【００４８】
このような搬送方法を用いることにより、走行方向、直交方向のいずれについても搬送体の姿勢の維持を図ることができる。
【００４９】
本発明の搬送体の駆動装置によれば、１の車輪と他の車輪とがオーバーラップして配置されるものであるので、このような駆動装置を用いて搬送体を構成すれば、走行方向に対する搬送体の小型化を図ることができる。
【００５０】
また、少なくとも１の車輪の回転中心と他の車輪の回転中心とが１の車輪の回転方向に異なる位置に配置されるので、走行方向については常に安定した姿勢を維持できる。
【００５１】
更に、複数の車輪を備えるので、車輪相互の走行面における線速度の割合を調整することにより直交方向における姿勢の維持を図ることができるものであり、更に、搬送体の進行方向を調整することができる。
【００５２】
本発明の別の搬送体の駆動装置によれば、相異なる複数の回転面を有し、複数の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される複数の車輪と複数の車輪の少なくとも２輪を回転駆動する複数の動力発生手段と、複数の回転面と略直交する直交方向における重心の位置に応じた信号を検出して出力する位置検出手段と、位置検出手段からの信号に基づき複数の動力発生手段から発生する動力の大きさの割合を制御する複数の制御手段と、を備えるので、直交方向に対しては姿勢の維持を図ることができる。
【００５３】
このような駆動装置を１つ配置する搬送体において、走行方向の制御を併用すれば、搬送体としての姿勢の維持を図ることができる。また、このような駆動装置を走行方向に複数列配置する搬送体においは、走行方向における制御を用いることなく姿勢の維持を図ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
走行方向について常に安定した姿勢を維持することができ、走行安定性に対する信頼性の高い搬送体、その駆動装置及び搬送方法等を提供するという目的を、比較的簡単な構成によって実現した。
【実施例１】
【００５５】
図１ないし図９を参照して、本発明の好ましい第１の実施の形態を説明する。図１には、第１の実施の形態を説明するための搬送体の概略を示す。図１Ａは、搬送体１０を正面方向から見た説明図であり、搬送体１０に乗って操車する搬送者の顔は紙面の表面から紙面の裏面方向へと向いている。図１Ｂは、搬送体１０を正面方向と直交する直交方向から見た説明図であり、操作者の顔面の正面方向は紙面左方向である。
【００５６】
図１Ａ，Ｂに示す搬送体１０は、搬送者の足を乗せる台であるステップ台１１と、車輪の回転の基準となる車輪保持板１４と、操車者が手で掌握するハンドル１９と、ハンドル１９と車輪保持板１４とを接続するステー１８とを一体に構成し、または、各部を部品として相互に固着するものであり、これらは全体として筐体２９を構成している。筐体２９には、更に制御手段１７および図示しない電源部が設けられる。
【００５７】
車輪保持板１４には動力発生手段であるモータ１２が固着されており、そのモータ１２の図示しない回転子の回転中心点から延びる車軸１６に車輪１３が固着され、モータ１２の回転により車輪１３は回転駆動される。
【００５８】
車軸１６の他の端は、車軸保持器１５により車輪保持板１４に対して回転自由に保持されている。車軸保持器１５は、例えば、ベアリングが設けられ、そのベアリングを介して車軸１６は車輪１３とともに車輪保持板１４に対して滑らかに回転する。
【００５９】
ハンドル１９はステー１８によって保持されており、搬送者が身体を安定に保持するために手で掌握する部分である。このハンドル１９には、搬送体１０の動作を示す図示しない表示板を設け、深夜運転のための図示しないヘッドライトのオン／オフスイッチ等を備える図示しない操作板を設けても良い。
【００６０】
制御手段１７は、モータ１２を制御することにより搬送体１０の運動の制御を行う。電源部は、蓄電池を備えて構成され、搬送体１０を動かすエネルギの源となる。
【００６１】
このような搬送体１０の動作の原理を、図２ないし図４を参照して説明する。まず、走行方向における姿勢の制御について説明する。走行方向における姿勢の制御は、第１の実施の形態では１輪車であるが、基本においては、図１５に示した従来の2輪車におけるものと原理的に何ら異なる点はない。
【００６２】
図２と図１５との対比において、走行方向における姿勢制御の動作原理からみれば、搬送体１０は搬送体１１０に、ステップ台１１を含む筐体２９はステップ台１１１に、モータ１２はモータ１１４およびモータ１１５に、車輪１３は車輪１１２および車輪１１３に、車軸１６は車軸１１６および車軸１１７に、ハンドル１９はハンドル１１９に、ステー１８はステー１１８に各々対応している。
【００６３】
ここで、図２に基づき説明をするに当たり、走行方向の用語の意味を定義する。図２において、車輪１３を固定したとすると、筐体２９の全体は、車軸点２３を中心として回転する。このときの回転平面である車輪回転平面と走行面とが接する線の表す方向が、走行方向である。走行方向の向きに関しては、操車者の顔面が向く方向を走行方向の前方、顔面と反対側を走行方向の後方と定義する。
【００６４】
更に、走行方向における重心の位置および重心点を以下のように定義して用いるものとする。まず、重心点とは、質量の中心、すなわち、力学系の動作を説明するに当たり、重力がこの点に集中していると考えることができる位置を表す一点である。また、重心の位置とは、重心点の位置をいうものである。ここで、重心点は３次元の座標で表される３次元空間内の一点である。
【００６５】
３次元の座標は種々の方法で確定することができるが、どのように確定するかにより、すなわち、どのような位置検出手段で測定するかによって重心点の表現は異なるものとなる。すなわち、３次元の座標は、例えば、重力が働く方向を基準にして座標を定めることもできるし、ＧＰＳ（Global Positioning System）などで測定して、緯度、経度により定めることもでき、あるいは、走行面を基準として、走行面からの距離や走行面に対する角度として定めることもできる。
【００６６】
重心点が問題となるのは、力学系として搬送体および走行面を見る場合に、重心点の位置がどこにあるかにより力学系として安定か否か、すなわち、搬送体が所定の姿勢を保ちながら走行できるかどうかにかかっているからである。
【００６７】
まず、走行方向における重心の位置、すなわち、走行方向における重心点、の定義について説明をする。走行方向における重心点とは、走行面が水平面である場合に、車輪回転面に射影した走行方向の重心の位置である。
【００６８】
ここで、走行方向重心点とは、搬送体１０が搬送物を搬送しない場合には、車輪１３を含まず、筐体２９の質量中心点の車輪走行面における射影点である。また搬送体１０が搬送者や物体を搬送する場合においては、これらの搬送物と筐体２９とを合わせた質量中心点の車輪走行面における射影点である。従って、搬送者が筐体２９に騎乗して姿勢を変えると走行方向重心点の位置は異なるものとなる。
【００６９】
図２は、搬送体１０の側面図、すなわち、車輪回転面から見た図である。図２を参照して走行方向における姿勢の制御を説明する。まず、搬送体１０が静止している場合における力学的な挙動を説明する。この場合、車輪１３は走行面上で静止している。従って、車輪１３は走行面と一体のものとして把握でき、筐体２９は車軸点２３を中心として車輪走行面に対して回転可能である。
【００７０】
ここで、重力が働く直線、すなわち、糸に錘をつけてたらした時の糸が描く線を重心線と定義して更に説明する。車軸点２３を通過する重心線である重心線２１の上に重心点２２がある場合においては、筐体２９は一定の姿勢を維持することができる。
【００７１】
しかしながら、重心点が重心線２１から外れる場合、例えば、重心点２２が移動して重心点２０にある場合には、筐体２９は安定した姿勢の維持が困難である。何故なら、例えば、重心点が重心点２０の位置に移動すれば、筐体２９を回転させる力の法線方向分力Ｈｇが発生するからである。
【００７２】
法線方向分力Ｈｇの方向は、車軸点２３と重心点２０とを結ぶ線である直線に対して直角に交差する向きである。また、法線方向分力Ｈｇの大きさは、搬送物を含めた筐体２９の重力加速度Ｗｇの分力成分である。すなわち、筐体２９は、法線方向分力Ｈｇの作用により車軸点２３を中心として回転してしまい、筐体２９は走行面と接してしまうことになる。
【００７３】
更に、法線方向分力Ｈｇの大きさは、筐体２９と搬送物を含めての重心点と車軸１６の回転中心である車軸点２３とを結ぶ直線と、重力線２１との傾きをなす角度をΘとして、［数７］式で表される。
【００７４】
［数７］
Ｈｇ＝Ｗｇ×ＳｉｎΘ
【００７５】
この法線方向分力Ｈｇの作用で筐体２９には、［数８］式で示す回転モーメントである重力回転力Ｔｇが発生するのが、上述の筐体２９が車軸点２３を中心に回転して走行面と接してしまう理由である。
【００７６】
［数８］
Ｔｇ＝L×Ｈｇ 
【００７７】
この重力回転力Ｔｇは、傾き角度Θの増加にともない増加する。すなわち、この搬送体１０を力学系として見る場合には、正帰還系となる。従って、搬送体１０の姿勢を維持できる重心点の位置は重心点２２以外にはないことになり、重心点２２は力学的に見ると不安定平衡点である。この重心点２２が不安定平衡点であることが、重心点の位置を安定して所定の位置に維持することができない力学的な理由である。
【００７８】
一方、別の作用が、モータ１２を回転させて動力を発生させ、車輪１３を回転駆動することにより発生する。以下に、モータ１２が動作することにより、車輪１３を回転させることによって筐体２９が受ける力について説明する。
【００７９】
モータ１２は、図示しない回転子と図示しない固定子からなり、両者は他の一方に対して相対的に回転運動する。そして、一般的なインナー回転子形のモータにおいては、固定子はモータを覆うモータ外囲部の一部をなし、モータ外囲部は筐体２９に固定されているので、車輪１３を回転させるモータ回転軸の回転は、モータ外囲部に対する相対運動として生じるものである。
【００８０】
従って、モータ１２の回転軸に結合される車軸１６に負荷が結合されている場合においては、この負荷の大きさに応じて、筐体２９を傾ける反作用力、すなわち、トルク反作用力が生じる。この場合に回転中心は車軸点２３である。
【００８１】
このときのトルク反作用力Ｆｒの大きさは、負荷の大きさおよびモータの出力とに比例したものとなる。すなわち、車輪の回転を妨げる負荷が大きくなれば、トルク反作用力Ｆｒも大きくなるものである。負荷の大きさは、路面１２５を車輪１３が転がる場合の転がり摩擦力と車輪１３の走行速度とに比例した大きさである。
【００８２】
ここで、トルク反作用力Ｆｒは、車軸点２３より距離Ｒ離間して配置されるモータ１２の固定子の中心２５に集中すると考えることができるので、モータ１２により生じるトルク反作用力Ｆｒによって筐体２９を回転させる力であるトルク反作用回転力Ｔｓの大きさは、下記の［数９］式で表される。この場合に、筐体２９は剛性の材料で構成されているので、力が加わることによる筺体２９の構造の変化はないものとする。
【００８３】
［数９］
Ｔｓ＝Ｆｒ×ｒ
【００８４】
上述の重力加速度Ｗｇによる重力回転力Ｔｇと、モータ１２により発生するトルク反作用回転力Ｔｓとの方向が逆向きで、大きさが等しく、下記の［数１０］式が成立する場合には、搬送体１０によって搬送される搬送者は、重心点の位置を所定の位置に保持していることができる。ここで、車輪１３が回転する場合には、搬送体１０は走行面上を走行することとなる。
【００８５】
［数１０］
Ｔｇ−Ｔｓ＝０
【００８６】
さらに、［数１０］式に上述の諸式を代入して、結論として［数１１］式を得ることができる。
【００８７】
［数１１］
Θ＝Ｓｉｎ−１（Ｆｒ×ｒ／Ｌ×Ｗｇ）
【００８８】
ここで、重力加速度Ｗｇは、搬送物を搬送する場合には、筐体２９および搬送物の重量の和であるので略定数と考えられ、Ｒは、モータの構造、または、ギヤーを用いる場合にはギヤーの構成とモータの配置位置から決まる値である。そして、距離Ｌは、搬送物が搬送者である場合には、搬送者が身体を移動させると変化する変数である。従って、距離Ｌを変化させると、傾き角度Θの値、すなわち、ステップ台１１の傾き角度は変化する。
【００８９】
既にのべたように、この力学系は不安定な系であるので、傾き角度Θは発散方向に向かう。すなわち、走行面と筐体２９とは接触してしまう。しかしながら、［数１１］式には、トルク反作用力Ｆｒが含まれているので、トルク反作用力Ｆｒの値、すなわち、発生する動力の大きさをモータに印加する電力で調整することにより傾き角度Θを可変とすることができる。
【００９０】
また、筐体２９の傾きを検出手段で検出し、その値を所定の値とするようにトルク反作用力Ｆｒを制御するフィードバックループによる制御手段を備えれば、搬送体１０は安定状態を維持して走行することとなる。ここで、検出手段が検出する量は必ずしも筐体２９の傾き角度である必要はなく、重心の位置に応じた信号であれば良い。それは、重心の位置が搬送体１０の構造に応じて筐体２９の傾きとして現象するに過ぎず、真の原因は重心の位置にあるからである。
【００９１】
ここで、搬送体１０の姿勢を一定の安定状態に維持する制御系は、従来から、古典制御理論では定置制御系、あるいは、現代制御理論ではレギュレータと呼ばれるものである。このような制御系は、上述の制御理論において定義される制御誤差信号を筐体２９の傾き角度として、所定の基準値に追従するフィードバックループを構成すれば良いこととなる。
【００９２】
この場合、所定の基準値を時間等に応じて変えれば、基準値は目標値と称され、制御系はサーボ系と呼ばれるものとなる。サーボ系においては、目標値に応じてステップ台１１は、傾きが変化しながら安定に走行面上を走行する。また、基準値の値が零であれば、傾き角度Θの値を零とするようにステップ台１１の傾きを制御しながら搬送体１０は走行面上を走行する。
【００９３】
フィードバックループの開ループゲインが無限に大きいと、重心点の位置をどのように移動させても傾き角度Θは基準値の値を保ち続ける。しかし、一般的には、モータの発生する動力の大きさが有限であることや、モータを駆動する電力が有限であることや、機構部の制約により最高の速度が制限されるところから制御系の開ループゲインは有限となる。この開ループゲインの定義は通常の制御理論における意味と同義である。
【００９４】
従って、ゲインが有限である場合には、制御誤差信号に定常偏差を生じながら搬送体１０は走行面上を走行する。すなわち、傾き角度の偏差を生じながら搬送体１０は走行面を走行することとなる。なお、制御手段は、［背景技術］において示したものと同様な構成および作用をするものを用いることができる。
【００９５】
次に、このような搬送体１０において、走行方向と直交する方向である直交方向へ働く力の作用について述べる。直交方向に働く力を検討するのは、走行面上では、筐体２９は、２次元方向にしか移動できないので、走行方向に働く力と直交方向について働く力を検討すれば、筐体２９に対する力はこれらのベクトル合成力となるので、筐体２９に働く力のすべてが説明できるからである。
【００９６】
図３は、車輪１３の正面図である。すなわち、走行方向から車輪１３を見た、走行面と直交する平面における図である。搬送体１０は、搬送者の顔面の向く方向、すなわち紙面表面より紙面裏面へと進行しているとして以下の説明を行う。一点差線２６は、車輪の断面の中心、すなわち、車輪の最も直径が大きい部分の車輪回転面を示す線であり、紙面の表裏に延びる平面を断面から見たものであるので、線として表されている。
【００９７】
図３Ｂは、直交方向に射影する重心線である重心線２７が車輪回転面２６に含まれる場合である。また、図３Ａは走行方向に対して車輪１３が右に傾いている場合、図３Ｃは走行方向に対して車輪１３が左に傾いている場合を示している。
【００９８】
ここで、車輪中心線２６と重力方向を示す重力線２７とのなす角度は走行方向に略直交する直交面を射影面とする角度であり、直交方向における傾き角度と定義してφであらわす。図３Ａに示すように、走行方向に対して右に傾く場合には、直交方向における傾き角度φの値は正であり、図３Ｃに示すように、走行方向に対して左に傾く場合には、直交方向における傾き角度φの値は負であると正負を定義する。
【００９９】
図３Ｂに示すように、車輪回転面２６と重力線２７とが一致する場合には、搬送体１０は傾くことはない。このような場合は、重心点が車輪回転面２６に含まれる場合である。従って、車輪１３が回転していない場合には、静止して安定状態を保ち、車輪１３が回転している場合には、搬送体１０は直進走行する。
【０１００】
しかしながら、重心点が車輪回転面２６に含まれない場合には、車輪１３を倒す力が働く。すなわち、車輪回転面２６に含まれる重心点は不安定平衡点である。このとき、車輪１３が回転していない静止における車輪１３を倒す方向に作用する求心方向分力の大きさをＩｇとすると、求心方向分力Ｉｇは、重力加速度Ｗｇの分力成分であり、その求心方向分力Ｉｇの大きさは［数１２］式で表される。
【０１０１】
［数１２］
Ｉｇ＝Sinφ×Ｗｇ
【０１０２】
求心方向分力Ｉｇは、車輪中心線２６と直交する方向に働くために、図３Ａにおいては紙面の右側、図３Ｃにおいては紙面の左側に車輪を倒そうとする力が働くこととなる。ここで、車輪１３が回転している場合には、求心方向分力Ｉｇの向かう方向は、一点に集中する。この一点を回転運動中心点２８として図４に示す。回転運動中心点２８がどのようなものであるかを、図４を参照して説明をする。
【０１０３】
車輪１３と走行面（路面）１２５とは接地点２４で接する。ここで、原理的には接地点２４は一点であるものの、現実には面積を有する領域である。すなわち、車輪１３は通常は、空気が入ったゴムチューブや弾性材料で形成されるために、搬送物や搬送体１０の重量により押しつぶされるのが一般的だからである。
【０１０４】
そのため、接地点２４は、走行方向からみれば、図４に示すように連続した線となる。この走行面１２５と接する線の端を接地点２４ａおよび２４ｂで表す。そして、一方の接地点２４ａと車輪の回転中心とを結ぶ回転半径をＲ１で表し、他方の接地点２４ｂと車輪の回転中心とを結ぶ回転半径をＲ２で表す。ここで、車輪の角速度は回転半径によらず一定であるので、車輪の外周部、すなわち、車輪１３と走行面１２５とが接する点での線速度は半径に比例したものとなる。
【０１０５】
この場合、静止した車輪１３が倒れるときには、図４の紙面においては、横方向に倒れるが、車輪１３が回転している場合には横に倒れるのではなく、回転運動をしながら倒れることが公知の事実として知られている。すなわち、一方の回転半径Ｒ１は他方の回転半径Ｒ２より大きいので、一方の接地点２４ａにおける線速度は、他方の接地点２４ｂにおける線速度より早くなる。その結果、車輪１３は回転運動中心点２８を中心として全体として回転運動することとなる。このときの求心方向分力Ｉｇは、車輪１３の回転中心から回転運動中心点２８へと向かう。この車輪１３が回転する場合に働く求心方向分力Ｉｇを求心力と定義して以下に使用する。
【０１０６】
一方、動力発生手段であるモータ１２が回転力を車輪１３に発生させる場合に働く別の力について説明をする。すなわち、回転運動中心点２８を中心として車輪１３に働く力である図４に示すＯｇなる力（「遠心方向分力」という。）について説明をする。
【０１０７】
車輪１３は、一定の角速度で回転しているので、上述のように一方の回転半径Ｒ１の部分での線速度と他方の回転半径Ｒ２の部分の線速度とは、半径と比例関係となる。従って、一方の回転半径Ｒ１の部分の速度が他方の回転半径Ｒ２の部分の速度より速くなり、回転運動中心点２８を中心として車輪１３は円運動を描き走行することになる。このとき外側に向かう力が働くことは遠心力として公知である。この遠心方向に働く遠心方向分力Ｏｇを遠心力と定義して以下に使用する。この遠心力Ｏｇの大きさは、［数１３］式で表される。
【０１０８】
［数１３］
Ｏｇ＝Ｋｒ×Ｒｒ×ｄη／ｄｔ 
ここで、Ｋｒは比例定数であり、ｄη／ｄｔは車輪１３の回転運動中心点２８を中心とする角速度、Ｒｒは回転半径である。
【０１０９】
ここで、［数１４］が成り立つ場合には、車輪１３は倒れることなく安定して回転運動を続ける。つまり遠心力Ｏｇと求心力Ｉｇとがバランスするのである。
【０１１０】
［数１４］
Ｏｇ＝Ｉｇ
【０１１１】
ここで、求心力Ｉｇは、［数１２］式に示すように傾き角度φの関数であるのに対し、遠心力Ｏｇは、［数１４］式に示すように角速度ｄη／ｄｔの関数であるため、傾き角度φと角速度ｄη／ｄｔのいずれもを搬送者は自由に定め得る量である。すなわち、搬送者が、重心を直交方向に移動させて傾き角度φを調整しながら、回転運動中心点２８を中心とする角速度ｄη／ｄｔを所定の値に維持すれば、［数１４］式の関係を満たすことができ、車輪１３が倒れることはない。
【０１１２】
ここで、角速度ｄη／ｄｔ を大きくして、遠心力Ｏｇを大きくするには、搬送者が重心を走行方向に対して前方に傾け、モータ１２の動力を増加させて搬送体１０の走行速度を速くすれば、結果として所期の目的を達することができることは明らかである。一方、遠心力Ｏｇを小さくするには、搬送者が重心を後方に傾け、搬送体１０の走行速度を遅くして、角速度ｄη／ｄｔを小さくすることによりできるので、このような走行方向への速度の制御と傾き角度φの操作者による人的要素による制御操作により、搬送体１０の直交方向へのバランスの維持が実現できる。
【０１１３】
このように、搬送体１０の進行方向および直交方向に重心を移動することにより、搬送者は自由に搬送体１０を操作することができる。すなわち、搬送者が進行方向に対して右に曲がりたい場合には、重心を右方向に移動させ、同時に、バランスを維持するために重心の移動を走行方向に対して前後に移動させるのである。
【０１１４】
上述した操作によって、搬送者は搬送体１０を自由に操作できるものの、前後、左右の２方向へと重心位置を移動させなければならず、直交方向への搬送体１０の姿勢維持には、なお、熟練を要するものである。このような操作者の熟練という欠点を改善する装置および方法について、次ぎに説明する。
【０１１５】
図５に沿って搬送体３０の説明をする。すでに述べた搬送体１０の各部と構成および作用が同様な部分については、同一の符号を付して、あるいは符号を付さずに説明を省略する。図５Ａは、搬送体３０の正面図であり、図５Ｂは搬送体３０の側面図である。搬送体３０は真っ直ぐに前方方向、すなわち、顔面の前方に直進走行する場合には紙面の表面より紙面の裏面へと進行するものとする。
【０１１６】
車輪保持板１４は、中央部を縦方向に断面した形状が下方に開口されたコ字状とされている。この車輪保持板１４の一方の側面部１４ａの内面には、第１の動力発生手段である第１のモータ３１が固着され、その第１のモータ３１の図示しない回転子から延びる第１の車軸３３に第１の車輪３５が固着されており、第１のモータ３１の回転により第１の車輪３５が回転駆動される。同様に、車輪保持板１４の他方の側面部１４ｂの内面には、第２の動力発生手段である第２のモータ３２が固着され、その第２のモータ３２の図示しない回転子から延びる第２の車軸３４に第２の車輪３６が固着されており、第２のモータ３２の回転により第２の車輪３６が回転駆動される。
【０１１７】
ここで、第１の車輪３５と第２の車輪３６との直径は略等しく、略同軸上に回転中心が配置されている。すなわち、図５Ｂの側面図において、同一の点に回転中心点３９aおよび回転中心点３９ｂが射影される。
【０１１８】
第１の車輪３５と第２の車輪３６とが回転する回転面は必ずしも平行している必要はないが、両方の車輪３５，３６が接触しないようにしながら、なるべく直交方向の幅を小さくするには第１の車輪３５と第２の車輪３６とが回転する回転面は略平行であることが望ましい。
【０１１９】
第１の車輪３５は走行面１２５と接地点３７で接し、第２の車輪３６は走行面１２５と接地点３８で接触する。図５Ｂに示す側面図では、一方の接地点３７と他方の接地点３８とは重なり、第１の車輪３５と第２の車輪３６も重なっている。
【０１２０】
次に、制御手段について説明をする。図６に搬送体３０を制御する第１の制御手段６１および第２の制御手段６２を示す。第１の制御手段６１は、第１の演算部４２と第１の電力増幅部４３とを備え、第２の制御手段６２は、第２の演算部４７と第２の電力増幅部４８とを備えるものである。
【０１２１】
第１の電力増幅部４３は第１の動力発生手段である第１のモータ３１を駆動し、第２の電力増幅部４８は第２の動力発生手段である第２のモータ３２を駆動する。ここで、第１のモータ３１および第２のモータ３２は、直流モータ、同期モータ、誘導モータのいずれの形式のモータであっても良い。
【０１２２】
第１の演算部４２および第２の演算部４７には、例えば、第１の位置検出手段５２aにより検出される所定の第１の平面における重心位置に応じた信号５０と第２の位置検出手段５２ｂにより検出される第１の平面とは異なる所定の第２の平面における重心位置に応じた信号５１とが入力される。
【０１２３】
第１の平面は、例えば、走行方向を含む平面である場合には、直接に走行方向における重心の位置に応じた信号ＳΘが検出できる。また、第２の平面は、例えば、直交方向を含む平面である場合には、直接に直交方向における重心の位置に応じた信号Ｓφが検出できる。
【０１２４】
また、第１の位置検出手段５２ａが直接に信号５０として信号ＳΘを検出せず、第２の位置検出手段５２ｂが直接に信号５１として信号Ｓφを検出せしなくても良い。この場合は、第１の位置検出手段５２ａからの信号５０と第２の位置検出手段５２ｂからの信号５１との演算により信号ＳΘと信号Ｓφが検出されるような信号で信号５０および信号５１があっても良い。
【０１２５】
重心の位置に応じた信号は、筐体２９の所定の位置と所定の基準位置、例えば、車軸点２３とを結ぶ線と重力線との角度に応じて電気信号に変換するものであっても、重心の位置を圧力に応じて電気信号に変換するものであっても、重心の位置を走行面からの相対的な距離に応じて電気信号に変換するものであっても、重心の位置を筐体の所定の位置からの距離に応じて電気信号に変換するものであっても良い。この位置検出手段５２ａおよび位置検出手段５２ｂの詳細については後述する。
【０１２６】
また、重心の位置に応じた信号は、重心点の位置そのものに応じた信号である必要もない。これは、筐体２９が剛体でできているので、重心点以外の場所の位置に応じた信号を検出したとしても姿勢の制御に使うことができるからである。
【０１２７】
次に、搬送体３０の姿勢の維持がどのように行われるかを説明するが、それに先立ち、直交方向における重心の位置、すなわち、直交方向における重心点について説明する。
【０１２８】
走行方向における重心点は、筐体２９と搬送物とを含んだ質量の中心点として定義した。しかしながら、直交方向における重心点は、別の定義をした方が力学現象をより容易に説明することができる。図５に重心点２０を示す。ここにおいて、重心点２０は、第１の車輪３５と第２の車輪３６と筐体２９と搬送物の合成の質量の中心点を走行方向と直交する平面に射影したものである。この走行方向における重心点の定義は、車輪が含まれていない点でこれと異なる。
【０１２９】
すなわち、直交方向においては、接地点３７および接地点３８を基準として搬送体３０は運動するので、搬送体３０のすべての質量を考慮に入れて重心点を定義した方がより力学現象の説明が容易となるのである。この直交方向における重心点が重心点４９にあるとして、以下説明する。
【０１３０】
まず、重心点４９と搬送体３０の運動との関係を説明する。第１の車輪３５および第２の車輪３６が回転せず静止している状態では、第１の車輪３５の回転中心点３９aを通過する重力線である重力線９７と第２の車輪３６の回転中心点３９ｂを通過する重力線である重力線９８とで囲まれる領域の範囲内に重心点４９がある場合には、搬送体３０は安定した姿勢を維持して静止できる。
【０１３１】
また、第１の車輪３５および第２の車輪３６が回転している状態であっても、同じ線速度で回転している場合で、図５Ａに示すように重力線９７と重力線９８とで囲まれる領域の範囲内に重心点４９がある場合には、搬送体３０はその姿勢を維持して安定して走行することができる。
【０１３２】
一方、第１の車輪３５および第２の車輪３６が回転している状態であっても、同じ線速度で回転している場合で、図５Ｃや図５Ｄに示すように、重力線９７と重力線９８とで囲まれる領域の範囲の外に重心点４９がある場合には、搬送体３０は倒れてしまう。
【０１３３】
この場合に、第１の車輪３５と第２の車輪３６の直径が同じであるために、第１の車輪３５と第２の車輪３６との車輪外周部の線速度が同じであれば、直交方向に倒れる求心方向分力Ｉｇが働くとしても、求心力も遠心力も働くことがない。
【０１３４】
しかしながら、第１の車輪３５と第２の車輪３６の線速度とを異ならせることにより、求心力と遠心力とを作り出すことができる。すなわち、第１の車輪３５と第２の車輪３６の線速度を異ならせれば、後述するように搬送体３０は進路を変更するので、［数１２］式で示す横に倒れる力である求心方向分力Ｉｇを搬送体３０の回転中心に向かう求心力に変化させることができる。
【０１３５】
一方、搬送体３０が回転することにより、搬送体３０に［数１４］式で示す遠心力が働きくこととなる。ここで、遠心力と求心力とは同一線上にあるので、傾き角度φと角速度ｄη／ｄｔを調整して大きさがバランスするように働かせることができる。なお、角速度ｄη／ｄｔは、第１の車輪３５と第２の車輪３６の線速度との差により生じさせることができるので、走行方向における速度は別途任意に選択することができるものである。このような原理により、搬送体３０は、倒れることなく安定した姿勢を維持して走行面１２５上を走行することができる。
【０１３６】
このとき、搬送体３０は線速度が遅い側の車輪の方向に走行方向を変更する。すなわち、通常の２輪の自転車のようにハンドルを操作して前輪を回転させることなく進行方向を変更できるのである。その理由は、遅い側の車輪の線速度がより小さいので、時間当たりに進む距離がより少なく、その結果として進路が直進から変更されるからである。
【０１３７】
搬送体３０の走行方向に対する走行速度が遅い場合においては、直交方向に大きく搬送体３０を傾けると、大きな求心力が発生する。これに対抗して大きな遠心力を得るためには、このような搬送体３０の構成によれば、例えば、第１の車輪３５と第２の車輪３６の回転方向を逆方向に回転することによってもできる。
【０１３８】
このように、直交方向における搬送体３０の姿勢を維持するためには、第１の車輪３５と第２の車輪３６との線速度を緻密に制御する必要があるが、搬送者がこれを行うのは至難の技である。従って、走行方向における姿勢の維持を図りつつ、同時に自動的に第１の車輪３５と第２の車輪３６との線速度を緻密に制御する制御手段を用いることが望ましいこととなる。
【０１３９】
次に、図６に示す制御手段６１および制御手段６２の構成および作用を含めて、搬送体３０がどのように制御されるかを説明する。
【０１４０】
まず、制御手段６１および制御手段６２について説明をする。第１の演算部４２では、［数１５］式に示す加算が行われ、第１の制御誤差信号Ｓ１が得られ、第２の演算部４７では、［数１６］式に示す加算が行われ、第２の制御誤差信号Ｓ２が得られる。Kは、直交方向のゲインと走行方向のゲインとの比を定める所定の正の乗数である。
【０１４１】
［数１５］
S１＝SΘ＋K×（Sφ―Ｃφ）
［数１６］
S２＝SΘ−K×（Sφ―Ｃφ）
【０１４２】
第１の演算部４２および第２の演算部４７においては、制御則に基づく演算が行なわれる。例えば、位相補償の演算やゲイン係数を掛け、制御系の特性を定める演算である。
【０１４３】
第１の電力増幅部４３および第２の電力増幅部４８は、第１の動力発生手段である第１のモータ３１および第２の動力発生手段である第２のモータ３２を駆動するためのものであり、第１の動力発生手段および第２の動力発生手段が直流モータのような直流電動機である場合には直流電力増幅部であり、同期モータのような同期電動機である場合や誘導モータのような誘導電動機である場合には交流電力増幅部である。
【０１４４】
次に、このような制御手段６１，６２を備える搬送体３０の作用について説明する。まず、信号Ｓφの値が零の場合を説明する。この場合には、制御系の直交方向における目標値である基準値が零であるとすると、基準値と信号Ｓφの値が一致しているので直交方向へ特別の制御は行われない。従って、搬送体３０は直進走行を続ける。
【０１４５】
基準値と信号Ｓφの値がずれている場合には、基準値と信号Ｓφの値が一致するように直交方向への制御が行われる。すなわち、信号Ｓφの値の正負および大きさに応じて、第１の車輪３５と第２の車輪３６の線速度の大小並びに方向が定まる。
【０１４６】
ここで、信号Ｓφの値が零となる位置をどのように設定するか、すなわち、直交方向の姿勢をどのように特定するかは、位置検出手段の種類により異なるものである。また、基準値Ｃφとして所定の定数を与えたり、位置検出手段からの信号５０および信号５１にオフセットを与えたりして特定する姿勢を変更することができる。すなわち、基準値Ｃφとして所定の定数を与えれば、搬送体３０は一定の角速度で円を描く回転運動を持続することとなる。
【０１４７】
すなわち、制御系はフィードバック制御系を構成するので、基準値Ｃφを零以外の所定の値とれば、制御誤差信号が基準の位置に対応する信号レベルとなるように直交方向位置制御が行なわれることとなる。
【０１４８】
位置検出手段の種類と直交方向における搬送体３０の姿勢との関係については、位置検出手段が、重心の位置に応じた信号を、筐体２９の特定の場所における直線と重力線との角度を検出するものである場合には、筐体２９と重力線との関係を所定の位置関係とするように制御は働く。
【０１４９】
また、位置検出手段の種類が、重心の位置に応じた信号を、筐体２９の特定の位置における荷重分布に変換するものとする場合には、荷重分布が所定の値となるように制御は働く。
【０１５０】
また、位置検出手段の種類が、重心の位置に応じた信号を、筐体２９の特定の一点の位置を走行面１２５からの距離として検出するものである場合には、筐体２９と走行面１２５との距離を所定の値とするように制御は働く。
【０１５１】
また、位置検出手段の種類が、重心の位置に応じた信号を、筐体２９の特定の場所における直線と走行面１２５との角度として検出するものである場合には、筐体２９と走行面１２５との角度を所定の値とするように制御は働く。
【０１５２】
更に、位置検出手段の種類が、重心の位置に応じた信号を、筐体２９の特定の一点の位置を絶対的な２次元の座標としてGPS（Global Positioning System）等により検出するものである場合には、筐体２９の位置を２次元の座標で与えられる所定の値とするように制御は働く。
【０１５３】
次に、第１の制御誤差信号Ｓ１および第２の制御誤差信号Ｓ２の具体的な値と搬送体３０の動作の関係とを具体的に示す。
【０１５４】
［数１７］
S１＝SΘ
［数１８］
S２＝SΘ
【０１５５】
［数１７］式、［数１８］式が成立する場合には、第１の制御誤差信号Ｓ１に基づき第１の車輪３５が駆動され、第２の制御誤差信号Ｓ２に基づきの第２の車輪３６が駆動されるので、第１の車輪３５の線速度と第２の車輪３６の線速度とは等しくなる。従って、搬送体３０は直進運動を行う。
【０１５６】
［数１９］
S１＝SΘ＋K×Sφ＞S２＝SΘ−K×Sφ
【０１５７】
［数１９］式が成立する場合は、図５Ｃに示すように、右方向に筐体２９が傾いている場合である。第１の車輪３５の線速度が第２の車輪３６の線速度より大きいので、搬送体３０は右方向に走行方向が変化して旋回走行する。
【０１５８】
ここで、走行方向の制御について上述したように、直交方向への制御についても、第１の制御手段６１の第１の演算部４２および第２の制御手段６２の第２の演算部４７において定まる開ループゲインが無限に大きいと、傾き角度φを零にするように制御が働くものの、現実の制御系においては、開ループゲインは有限の値であるので、所定の定常偏差を残して、すなわち、搬送体３０は直交方向に対して右側に傾きながら、搬送体３０は、倒れることがない安定状態を保つこととなる。
【０１５９】
［数２０］
S１＝SΘ＋K×Sφ＜S２＝SΘ−K×Sφ
【０１６０】
［数２０］式が成立する場合には、第１の車輪３５の線速度が第２の車輪３６の線速度より小さいので、その結果、搬送体３０は、直交方向に対して左側に傾きながら安定な姿勢を維持しつつ進行方向に向かって、左まわりに旋回する。
【０１６１】
すなわち、搬送者は、前後に重心の位置を移動させることにより走行速度を調整できると同時に、左右に重心の位置を移動させることにより進行方向を任意に制御できるものである。
【０１６２】
次に、重心の位置に応じた信号を検出する位置検出手段の具体的な構成および作用について説明する。位置検出手段は、上述のように種々の手法があるが、いくつかの例を以下に挙げる。
【０１６３】
まず、重心の位置を重力線と重心線との角度に変換して重心の位置に応じた信号を検出する角度検出器を用いる位置検出手段について説明をする。図５Ａ〜Ｄに示すように、重心線は、重心点と所定の一点とを結ぶ線であり、走行方向については、上述のように重心点２０と車軸点２３とを結ぶ直線５４であり、直交方向については、例えば、走行面が水平である場合の重心点を通過する重力線である直線９９である。
【０１６４】
図７に示す位置検出手段７０の構成および作用を説明する。ここで、ポテンショメータ７１は回転軸の回転角度に応じて抵抗値が変化するものである。ポテンショメータ７１の回転軸７１ａには、剛性の高い棒７３が固着され、その先端には重量物である錘７２が固着されている。更に、棒７３には、連結棒７４ａによってダッシュポット７４が固着されている。ダッシュポット７４は通常の市販されているものであり、ピストンシリンダ内に粘性体が充填されている。
【０１６５】
ダッシュポット７４はダンピングの作用を奏するものである。すなわち、ダッシュポット７４がない場合には、力学系は錘７２の重さと棒７３の長さにより定まる共振周波数で振動する無減衰振動系となり、固有振動が持続するものとなる。しかし、ダッシュポット７４がある場合においては、粘性抵抗の項、すなわち、速度依存項が付加されるので、この効果により制振作用を奏するものである。このダッシュポット７４の付加により、過渡特性を向上させることができる。
【０１６６】
このような位置検出手段７０は、重心の位置に応じた信号を筐体２９の傾き角度として角度検出器により得るものであり、ポテンショメータの回転軸が回転する平面における抵抗値の変化の検出として実現することができる。従って、走行方向および直交方向の両方向に２個の重心位置検出手段７０を設ければ、重心の位置に応じた所期の信号ＳΘと信号Ｓφを得ることができる。
【０１６７】
この場合、走行方向については、筐体２９は車軸点２３を中心として回転する角度を検出し、直交方向については接地点３７および接地点３８の中心点を中心として回転する角度を検出するものとなる。
【０１６８】
すなわち、位置検出手段は重力線と重心線との角度を検出するものである
【０１６９】
なお、重心線２６と重力線２７とが一致する場合におけるポテンショメータ７１の抵抗値を基準抵抗値として予め記憶しておき、そのポテンショメータ７１の抵抗値からこの基準抵抗値を差し引くことにより、傾き角度φの正負に応じて、正負の値を得ることができる。
【０１７０】
また、２個の重心位置検出手段７０は、必ずしも直交する位置関係に設ける必要は無く、また、筺体２９の走行方向および直交方向における角度を検出する必要もない。これは、位置検出手段５２ａからの信号５０および位置検出手段５２ｂからの信号５１のベクトル和演算により、任意の平面における重心位置に応じた角度を検出することが可能となるからである。このようなベクトル和演算が必要な場合には、第１の演算部４２または第２の演算部４７で演算を行うことができる。
【０１７１】
また、別の角度検出の手段としては、［特許文献８］に開示されているように、走行面１２５と搬送体３０のステップ台１１との相対的な傾き角度を検出することにより、重心点の走行面に対する相対的な位置を検出することが可能である。
【０１７２】
この場合において、走行方向のみならず、直交方向における走行面との角度を検出することにより、直接にベクトル和演算なしに所期の信号ＳΘと信号Ｓφを得ることができる。
【０１７３】
具体的な構成を図８Ａおよび図８Ｂに示す。図８Ａに示す検出手段は、直交方向における位置検出手段である。ポテンショメータ４０の回転軸には剛性の高い棒４６が固着されている。棒４６の他の端が走行面に接するように、バネ４１によって棒４６が押圧される。搬送体３０が紙面で右方向に傾く場合には、ポテンショメータ４０の回転軸と走行面との距離は長くなるので棒４６は回転軸を右周りに回転させる。
【０１７４】
その結果、搬送体３０が紙面で左方向に傾く場合には、ポテンショメータ４０の回転軸と走行面との距離は短くなるので棒４６は回転軸を左周りに回転させ、抵抗値を変化させる。従って、抵抗値と角度との関係が予め分かっていれば、直交方向への重心位置に応じた走行面１２５に対する筐体２９の傾き角度を検出することができる。
【０１７５】
同様に、図８Ｂに示す検出手段は、走行方向における位置検出手段である。搬送体３０が紙面で左方向に傾く場合には、ポテンショメータ４０の回転軸と走行面１２５との距離が長くなるので、棒４６は回転軸を右周りに回転させる。その結果、搬送体３０が紙面で右方向に傾く場合には、ポテンショメータ４０の回転軸と走行面との距離は短くなるので、棒４６は回転軸を左周りに回転させ、抵抗値を変化させる。従って、抵抗値と角度との関係が予め分かっていれば、走行方向への重心位置に応じた走行面１２５に対する筐体２９の傾き角度を検出することができる。
【０１７６】
すなわち、位置検出手段は、走行面を基準とする重心線との角度を検出するものである。
【０１７７】
また、重心の位置を圧力に変換するものである場合の位置検出手段７５の例を図９Ａおよび図９Ｂに示す。第１のモータ３１と車輪保持板１４との接触面に圧力センサ５５および圧力センサ５６を貼り付ける。第２のモータ３２についても同様に圧力センサを貼り付けるが、その図示は省略する。
【０１７８】
図９Ｂに示すように、圧力センサ５５と圧力センサ５６を直列に接続をして両端に電圧Eを印加する。車輪３５，３６に荷重が加わると、圧力センサ５５には矢印で示す圧縮力が加わり、圧力センサ５６には矢印で示す伸張力が加わる。その結果、例えば、圧力センサ５５の抵抗値は小さくなり、圧力センサ５６の抵抗値は大きくなる。従って、両圧力センサ５５，５６の分割電圧Ｅｏ（５７）の電圧を検出すれば、荷重に応じた電圧を検出することができる。
【０１７９】
すなわち、第１の車輪３５に加わる荷重は、第１の車輪３５から回転軸３３を経て第１のモータ３１に貼り付けたセンサまで伝わるので、第１の車輪３５に加わる荷重を第１の分割電圧Ｅｏ１として検出することができる。
【０１８０】
ここで、第２の車輪３６の側にも同様なセンサが設けられるので、第１の車輪３５の側の分割電圧Ｅｏ１と第２の車輪３６の側の分割電圧Ｅｏ２を比較することにより、重心の位置が第１の車輪３５の側にあるか第２の車輪３６の側にあるかを検出することが可能となる。また、圧力センサの初期値のバラツキ、感度バラツキがあるので、両方の車輪３５，３６に均一に重量が分布する場合に発生する分割電圧Ｅｏ１と分割電圧Ｅｏ２の差分の値を基準値Ｃφに定めておくことにより、荷重の差が零となる点を基準として制御系を動作させることができる。
【０１８１】
また、圧力センサは必ずしも４個設ける必要はなく、圧力センサ５５と圧力センサ５６のいずれか一方を所定の値の抵抗に変えて用いても良い。更に、重心の位置に応じたセンサ信号に基づき所期の信号Ｓφを得ることができる。また、圧力センサを設ける場所を選択することにより、信号ＳΘを検出することも可能となる。
【０１８２】
信号Sφと信号SΘのいずれか一方のみを、このような位置検出手段を用いて検出することができる。例えば、直交方向に関しては、このような位置検出手段で信号Ｓφを検出し、信号SΘについては、他の位置検出手段を用いて得ることができる。更に、異なる種類の位置検出手段の組み合わせとベクトル和演算を行うことにより、位置検出手段の種類と取り付け方法とを種々に組み合わせることが可能となる。
【０１８３】
更に、別の手段としては、左足を載せるステップ台１１ａに図示しない第１の圧力センサを設け、右足を載せるステップ台１１ｂに図示しない第２の圧力センサを設けることによっても重心位置を圧力変化として検出することができ、信号Ｓφを得ることが可能である。この場合には、第１の圧力センサの抵抗値と第２の圧力センサの抵抗値との差が重心位置に応じた信号となる。なお、重心の位置が測定できる場所であれば、この他如何なる場所にセンサを設けても良い。例えば、信号ＳΘを得るためには、図示しない、紙面の表面側と裏面側とに２分割をした圧力センサを用いることができる。
【０１８４】
すなわち、位置検出手段は、複数の圧力センサにより荷重の分布を検出することもできるのである。
【０１８５】
また、重心の位置を走行面からの相対的な距離として検出する位置検出手段を用いる場合には、例えば、走行面と進行方向における筐体の左右の基準点との距離の差を超音波を発射して測定する図示しない位置検出手段が利用できる。
【０１８６】
更に、車軸点２３の位置をＧＰＳ装置により検出し、筐体２９の予め定めた所定の基準点の位置を同様にＧＰＳ装置で検出する位置検出手段を用いることにより、重心の位置に応じた信号を検出することができる。すなわち、２つのＧＰＳ装置からの絶対位置信号に基づき所期の信号ＳΘと信号Ｓφを得ることができる。
【０１８７】
第１の実施の形態における搬送装置３０は、相異なる複数の回転面を有し、前記複数の回転面と略直交する線上に回転中心３９ａおよび３９ｂが配置される、第１の車輪３５および第２の車輪３６とを備えるものである。
【０１８８】
このように、第１の車輪３５と第２の車輪３６を備えることにより、走行方向と略直交する方向への姿勢の制御を可能となす構成を得ることができる。
【０１８９】
また、第１の実施の形態における搬送装置３０は、第１の車輪３５および第２の車輪３６が回転自在に支持され、搬送体３０が搬送する搬送物の重心の位置に応じて走行方向および直交方向における傾き角度が変化する筺体２９と、第１の車輪３５および第２の車輪３６を回転駆動する第１のモータ３１および第２のモータ３２を備えるものである。
【０１９０】
第１の車輪３５と第２の車輪３６が筐体２９に回転自由に支持されるので、車輪が回転しても筐体２９は、車輪の回転とは独立した所定の姿勢を保つことができる。また、第１のモータ３１および第２のモータ３２を備えるので、第１の車輪３５および第２の車輪３６を回転させることにより、搬送体３０を移動することができる。
【０１９１】
また、第１の実施の形態における搬送装置３０は、搬送体の走行方向における重心の位置および走行方向と略直交する直交方向における重心の位置に応じた信号を検出するように設けられる第１の位置検出手段５２ａと第２の位置検出手段５２ｂを備えるものである。
【０１９２】
このように、２の位置検出手段を設けることにより、走行方向および直交方向における重心の位置に応じた信号を検出することができる。また、走行方向および直交方向における重心の位置に応じた信号は、直接に位置検出手段から検出するものであっても良く、あるいは、第１の演算部４２および／または第２の演算部４７でベクトル和を演算するものであっても良い。
【０１９３】
また、第１の実施の形態における搬送装置３０は、第１の位置検出手段５２ａおよび第２の位置検出手段５２ｂからの信号に基づき第１の動力発生手段である第１のモータ３１および第２の動力発生手段である第２のモータ３２が発生する筺体２９に作用する力の大きさ、並びに、第１の車輪３５および第２の車輪３６の車輪相互の走行面に対する線速度を制御して走行方向における重心の位置２０および直交方向における重心の位置４９を所定の位置に維持する第１の制御手段６１と第２の制御手段６２とを備えるものである。
【０１９４】
このように、第１の制御手段６１および第２の制御手段６２を備えるので、フィードバック制御の作用により、走行方向における重心の位置を所定の位置に維持するように第１のモータ３１および第２のモータ３２が発生するトルク反作用力を制御することができる。
【０１９５】
更に、第１の制御手段６１および第２の制御手段６２を備えるので、フィードバック制御の作用により、第１の車輪３５と第２の車輪３６の走行面に対する線速度の相互の関係を変化させることによって直交方向における重心の位置を所定の位置に維持するように第１のモータ３１および第２のモータ３２を制御することができる。
【０１９６】
ここで、車輪の回転面は略平行であるが、同様の作用を奏するには、必ずしも平行に限定されるものではない。
【０１９７】
また、搬送体３０は、第１の車輪３５と第２の車輪３６との直径が略等しいものである。ここにおいて、第１の車輪３５と第２の車輪３６との直径が異なっていても両方の車輪の線速度を調整することにより同一の作用をなすことができるものである。
【０１９８】
また、略同軸上に第１の車輪３５の回転中心３９ａと第２の車輪３６の回転中心３９ｂが配置されるものである。ここにおいて、回転面が平行でない場合には、回転面と略直交する線上に回転中心点３９ａおよび３９ｂが配置されるものである。
【０１９９】
第１の車輪３５と第２の車輪３６の直径が略等しい構成を採用することにより、第１の車輪３５と第２の車輪３６を同一の部品とし、第１のモータ３１と第２のモータ３２を同一の部品とすることができる。従って、少ない種類の構成部品で搬送体３０を構成することができるので、部品点数を削減し、装置の製造費用を低減することができる。
【０２００】
第１の実施の形態における搬送体の搬送方法は、回転中心が走行方向と略直交する線上にあって、異なる平面において回転する第１の車輪３５と第２の車輪３６をモータ３５，３６によって回転駆動し、その回転駆動により生じるモータの及ぼすトルク反作用力を作用させて、走行方向における重心の位置を所定の位置に維持し、直交方向における重心の位置に応じた力を搬送者の姿勢を変化して作用させるとともに、回転駆動する第１の車輪３５と第２の車輪３６の走行面１２５に対する線速度の差に応じて直交方向に遠心力を作用させて、直交方向における重心の位置に応じた力と遠心力との大きさの割合を調整して直交方向における重心の位置を所定の位置に維持するものである。
【０２０１】
第１の実施の形態における搬送体の駆動装置は、相異なる２の回転面を有し、２の回転面と略直交する線上に回転中心が配置される第１の車輪３５および第２の車輪３６と、２輪を回転駆動する２の動力発生手段である第１のモータ３１および第２のモータ３２と、２の回転面と略直交する直交方向における重心の位置に応じた信号を検出する位置検出手段として、Ｓφ信号を検出する第２の位置検出手段５２ｂと、
第２の位置検出手段５２ｂからの信号に基づき第１のモータ３１および第２のモータ３２から発生する動力の大きさの割合を制御する第１の制御手段および第２の制御手段６２と、を備えるものである。
【０２０２】
すなわち、直交方向の姿勢のみを制御する搬送体の駆動装置においては、少なくとも１の位置検出段があれば十分である。このような搬送体の駆動装置に、走行方向の制御を併用し、または、複数のこのような搬送体の駆動装置を用いる搬送体を構成すれば、安定して走行面を走行する搬送体を無限の組み合わせをもって構成できるものである。
【実施例２】
【０２０３】
第１の実施の形態においては、車輪が２つの場合について説明したが、本発明は第１の実施の形態に示した車輪の数が２つに限らず、更に数を増加することもできる。
【０２０４】
図１１に第２の実施の形態を示す。第２の実施の形態に示す搬送体８０は、第１の車輪８１および第２の車輪８２に加え第３の車輪８３を備えるものである。第１の実施の形態におけると同様の構成および作用をなす部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０２０５】
第１の車輪８１は回転軸受け８７に、第２の車輪８２は回転軸受け８８に、第３の車輪８３は回転軸受け８９に、それぞれの車輪中心で固定されている。回転軸受け８７ないし回転軸受け８９の中心には回転軸９０が貫通しており、第１の車輪８１ないし第３の車輪８３は相互に所定の位置関係を保持している。そして、回転軸９０の両端は、押え金具９１と押え金具９２によって車輪保持板１４に固着されている。
【０２０６】
回転軸受け８７ないし回転軸受け８９は、ベアリングを回転軸９０との接触面に有しており、第１の車輪８１ないし第３の車輪８３が回転軸９０を中心として回転自在に支持されている。第１の車輪８１の外周部には第１のプーリ９３が、第２の車輪８２の外周部には第２のプーリ９４が、第３の車輪８３の外周部には第３のプーリ９５がそれぞれ押圧されていて、それぞれのプーリ９３，９４，９５の回転に応じて各車輪８１，８２，８３が回転するようになされている。
【０２０７】
第１のプーリ９３は第１のモータ８４の回転軸に結合され、第２のプーリ９４は第２のモータ８５の回転軸に結合され、第３のプーリ９５は第３のモータ８６の回転軸に結合されている。これにより、第１のモータ８４の回転に応じて第１の車輪８１が回転し、第２のモータ８５の回転に応じて第２の車輪８２が回転し、第３のモータ８５の回転に応じて第３の車輪８３が回転する。
【０２０８】
このように、モータ８４〜８６の回転軸と車輪８１〜８３の回転軸が一致しない構成を取っても、車輪８１〜８３をモータ８４〜８６で回転駆動することによるトルク反作用力および重心の位置が搬送体８０に及ぼす力学的な影響は、第１の実施の形態におけるものと基本的に同様である。
【０２０９】
次に、第１のモータ８４ないし第３のモータ８６を制御する制御手段の構成を、図１１を参照して説明する。制御手段は、第１の制御手段６１と、第２の制御手段６２と、第３の制御手段６５とから構成されている。
【０２１０】
第１の制御手段６１および第２の制御手段６２の構成および作用は、第１の実施の形態に説明したものと同様である。第１の制御手段６１からの出力は、第１のモータ８４を駆動し、第２の制御手段６２からの出力は、第２のモータ８５を駆動する。
【０２１１】
第１の制御手段６１および第２の制御手段６２には、第１の位置検出手段５２ａおよび第２の位置検出手段５２ｂからの信号が入力される。第１の位置検出手段５２ａおよび第２の位置検出手段５２ｂの構成および作用は、第１の実施の形態におけると同様である。
【０２１２】
第３の制御手段６５の構成について説明する。第２の制御手段６５は、［数２１］式で示す制御誤差信号Ｓ３に基づき制御される。制御誤差信号Ｓ３は、一般的には、第３の演算部６７において第１の位置検出手段５２ａからの信号５０と第２の位置検出手段５２ｂからの信号５１とを演算することにより得られるが、第１の位置検出手段５２ａからの信号５０が直接SΘを検出する場合には、第１の位置検出手段５２ａからの信号５０を直接用いることができる。
【０２１３】
［数２１］
Ｓ３＝ＳΘ
【０２１４】
第３の演算部６７においては、制御則に基づく演算が行なわれる。例えば、位相補償の演算やゲイン係数を掛け、制御系の特性を定める演算である。第３の電力増幅部６８は、第３の動力発生手段である第３のモータ８６を駆動するためのものであり、第３の動力発生手段が直流モータのような直流電動機である場合には直流電力増幅部であり、同期モータのような同期電動機である場合や誘導モータのような誘導電動機である場合には交流電力増幅部である。
【０２１５】
このような搬送体８０は、搬送物の重心位置に応じて第１の車輪８１ないし第３の車輪８３の回転数が第１の制御手段６１ないし第３の制御手段６５により制御される。例えば、搬送体８０が、図１０の紙面の表面から裏面に向かい走行する場合に、紙面の右方向に重心位置を移せば、車輪の走行面における線速度は、第１の車輪８１、第３の車輪８３、第２の車輪８２の順に速くなり、第１の実施の形態におけると同様の原理により直交方向における姿勢維持を図ることができる。
【０２１６】
また、紙面の左方向に重心位置を移せば、車輪の走行面における線速度は、第２の車輪８２、第３の車輪８３、第１の車輪８１の順に速くなり、同様の原理により直交方向における姿勢維持を図ることができる。
【０２１７】
搬送体８０が走行面を走行する場合に、すべての車輪８１〜８３が走行面に接する場合は勿論のこと、第１の車輪８１ないし第３の車輪８３のすべてが走行面に接しなくても走行が可能である。例えば、直進走行する場合、すなわち、直交方向の重心位置が第３の車輪８３の回転面上に略存在する場合には、第３の車輪８３のみが走行面に接していれば良い。
【０２１８】
また、紙面の右側に搬送体８０が傾く場合には、第２の車輪８２および第３の車輪８３のみが走行面に接していれば、搬送体８０の姿勢は安定して維持される。このような動作を実現するためには、第１の車輪８１および第２の車輪８２の直径を第３の車輪８３の直径より小さくすればよい。このような構成とすることにより、搬送体８０が走行面に対して傾いた場合には、むしろ走行面と第１の車輪８１または第２の車輪８２とがより安定して接触するという利点がある。
【０２１９】
第２の実施の形態における搬送体８０は、略平行で相異なる面上に回転中心が配置され、外周部が走行面に接する、第１の車輪８１、第２の車輪８２および第３の車輪８３と、これらの車輪８１〜８３が回転自在に保持され且つ搬送物の重心の位置に応じて傾き角度が変化する筺体２９と、第１の車輪８１を回転させる第１のモータ８４、第２の車輪８２を回転させる第２のモータ８５および第３の車輪８３を回転させる第３のモータ８６とを備えるものである。
【０２２０】
また、第２の実施の形態における搬送体８０は、筺体２９の走行方向における重心の位置および走行方向と略直交する直交方向における重心の位置に応じた信号を検出するように設けられる第１の位置検出手段５２ａと第２の位置検出手段５２ｂとを備えるものである。
【０２２１】
また、第２の実施の形態における搬送体８０は、第１の位置検出手段５２ａと第２の位置検出手段５２ｂからの信号に基づき第１のモータ８４ないし第３のモータ８６が発生する筺体２９に作用する力の大きさおよび第１の車輪８１ないし第３の車輪８３の走行面に対する線速度を制御して走行方向における重心の位置および直交方向における重心の位置を所定の位置に維持する第１の制御手段６１ないし第３の制御手段６５と、を備えるものである。
【０２２２】
また、第２の実施の形態における搬送体８０は、第１の車輪８１と第２の車輪８２との間に配置される第３の車輪８３の直径は、第１の車輪８１および第２の車輪８２の直径よりも大きくても良い。
【０２２３】
第３の車輪８３の直径を第１の車輪８１および第２の車輪８２の直径よりも大きくする場合には、車輪と走行面との接触面積をより大きくできるので、車輪の回転力をより良好に走行面に伝達することができる。
【実施例３】
【０２２４】
第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、車輪の数と動力発生手段の数と制御手段の数を等しくしたが、これらの数は必ずしも等しいものである必要はない。車輪の数と、動力発制手段および制御手段の数が異なる場合の第３の実施の形態を、図１２を参照して説明する。第１の実施の形態および第２の実施の形態におけると同様の構成および作用を奏する部材については同一の符号を付して、あるいは、符号を付さずに説明を省略する。
【０２２５】
図１２に示す搬送体１００は、第１のモータ８４により第１の車輪８１および第２の車輪８２が駆動される。すなわち、第１のモータ８４の回転軸８４ａに、第１の車輪８１の外周部に押圧される第１のプーリ９３と、第２の車輪８２の外周部に押圧される第２のプーリ９４が取り付けられている。第１の車輪８１の直径と第２の車輪８２の直径は略等しい。第３の車輪８３の直径は、第１の車輪８１の直径および第２の車輪８２の直径よりも大きい。
【０２２６】
このような搬送体１００の制御は、図１１に示す制御手段の一部を使用することにより行われる。すなわち、第１のモータ８４を制御する第１の制御手段６１と第３のモータ８６を制御する第３の制御手段６５のみを用いる。
【０２２７】
第１の制御手段６１における第１の演算部４２では、制御誤差信号Ｓ1として［数２２］式に示す信号を使用する。また、第３の制御手段６５における第３の演算部６７では、制御誤差信号Ｓ３として［数２３］式に示す信号を使用する。ＡＢＳ（Ｓφ）は、Ｓφの絶対値を得る演算を意味する。
【０２２８】
［数２２］
Ｓ１＝ＳΘ−K×ＡＢＳ（Ｓφ−Ｃφ）
【０２２９】
［数２３］
Ｓ３＝ＳΘ＋K×ＡＢＳ（Ｓφ−Ｃφ）
【０２３０】
すなわち、搬送体１００は、第１の車輪８１と、第２の車輪８２と、第１の車輪８１と第２の車輪８２の間に配置され且つ第１の車輪８１の直径および第２の車輪８２の直径よりも大きな直径を有する第３の車輪８３とからなり、第１の車輪８１および第２の車輪８２を駆動する第１の動力発生手段である第１のモータ８４と、第３の車輪８３を駆動する第２の動力発生手段である第３のモータ８６を備えるものである。
【０２３１】
このような、搬送体１００においては、第３の車輪８３の直径が大きいので、走行面上を走行する場合においては、第３の車輪８３のみが走行面に接触するか、第３の車輪８３および第１の車輪８１のみが走行面に接触するか、第３の車輪８３および第２の車輪８２のみが走行面に接触するかのいずれかである。
【０２３２】
第３の車輪８３のみが走行面に接触する場合は直進する場合であり、第１の車輪８１および第２の車輪８２は走行に寄与することはない。
【０２３３】
第３の車輪８３および第１の車輪８１のみが走行面に接触する場合には、第２の車輪８２が走行に寄与することはない。すなわち、搬送体１００は、図１２において紙面左側に傾き、進行方向を左側に変更している。この場合には、第１の車輪８１は第３の車輪８３より走行面における線速度が遅くなる。すなわち、［数２２］式、［数２３］式の制御誤差信号Ｓ１および制御誤差信号Ｓ３に基づき制御されれば、このような関係が維持される。
【０２３４】
第３の車輪８３および第２の車輪８２のみが走行面に接触する場合には、第１の車輪８１が走行に寄与することはない。すなわち、搬送体１００は、図１２において紙面右側に傾き進行方向を右側に変更している。この場合には、第２の車輪８２は、第３の車輪８３より走行面における線速度が遅くなる。すなわち、［数２２］式、［数２３］式の制御誤差信号Ｓ１および制御誤差信号Ｓ３に基づき制御されれば、このような関係が維持される。
【０２３５】
ここで、ＡＢＳ、すなわち、絶対値演算を行ったとしても、直交方向に傾く側の車輪の線速度は必ずより遅くなるので、求心力と遠心力は矛盾無くバランスを保つことができる。
【実施例４】
【０２３６】
第１の実施の形態ないし第３の実施の形態においては、走行方向における姿勢制御と直交方向における姿勢の制御を同時に行うものであるが、第４の実施の形態に示す構成と方法によれば、直交方向に置ける姿勢の維持のみで安定して走行面上を走行する搬送体およびその搬送方法を提供することができる。
【０２３７】
図１３を参照して、第４の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態におけると同様の構成および作用を奏する部材については、同一の符号を付して、あるいは、符号を付さずに説明を省略する。
【０２３８】
図１３Ａは搬送体１０１の正面図、図１３Ｂは側面図を示す。搬送体１０１は、図１３Ａの正面図において、紙面の表面から裏面へ、または、紙面の裏面から表面へと走行する。第１の車輪３５の回転中心３９ａと第２の車輪３６の回転中心３９ｂは、走行方向に対して異なる位置に配置されている。すなわち、図１３Ｂに示すように、直交方向を示す側面図から見た場合に、互いの回転中心が異なる位置にある。
【０２３９】
第１の車輪３５の接地点３７は回転中心３９ａの重力方向の略下にあり、第２の車輪３６の接地点３８は回転中心３９ｂの重力方向の略下にあるので、これら回転中心３９ａと回転中心３９ｂが離間しているほど、接地点３７と接地点３８の距離は離間することとなる。
【０２４０】
また、一方の回転中心３９ａと他方の回転中心３９ｂとの離間距離は、第３の実施の形態では第１のモータ３１と第２のモータ３２との配置により定められる。ここで、直交方向における接地点の離間距離を、直交方向離間距離Ｅ１、走行方向の接地点の離間距離を走行方向離間距離Ｅ２と定義して、以下に用いる。
【０２４１】
走行方向離間距離Ｅ２が大きくなるほど走行方向における搬送体の姿勢は、走行方向における重心の位置に、より無関係となり、より安定することは明らかである。具体的には、すでに述べたように、搬送体１０１が静止している場合には、重心点４９が、接地点３７を含む第１の重力線９７と接地点３８を含む第２の重力線９８との間にある場合、搬送体１０１はフィードバック制御の助けがなくとも安定した姿勢を維持できる。この第１の重力線９７と第２の重力線９８とで囲まれる領域を走行方向姿勢安定領域と定義して、以下に用いる。
【０２４２】
第１のモータ３１が動力を発生すると回転中心点３９ａを中心とする第１のトルク反作用力が働き、第２のモータ３２が動力を発生すると回転中心点３９ｂを中心とする第２のトルク反作用力が働くので、走行方向姿勢安定領域はトルク反作用力の分だけオフセットすることとなる。
【０２４３】
すなわち、図１３Ｂにおいて、搬送体１０１がモータの動力で紙面左方向に走行する場合には、紙面の左方向に走行方向姿勢安定領域が移動し、紙面右方向に走行する場合には、紙面の右方向に走行方向姿勢安定領域が移動する。
【０２４４】
従って、トルク反作用力による走行方向姿勢安定領域の移動を加味しても、常に重心点４９がこの範囲に含まれるように所定の距離だけ走行方向離間距離Ｅ２を離間することにより、走行方向に対するサーボを用いることなく安定に走行可能となる。
【０２４５】
次に、直交方向離間距離Ｅ１について検討を加える。図１３Ａにおいて、遠心力および求心力が働かない搬送体１０１が静止している状態や直進走行状態では、接地点３７を含む第３の重力線９７と接地点３８を含む第４の重力線９８との間に重心点４９がある場合には、搬送体１０１はフィードバックループによるサーボを用いなくとも安定した姿勢を維持することができる。この第３の重力線９７と第４の重力線９８とで囲まれる領域を直交方向姿勢安定領域と定義して、以下に用いる。
【０２４６】
直交方向離間距離Ｅ１を大きくすれば、直交方向姿勢安定領域が広がることは明らかである。しかしながら、直交方向離間距離Ｅ１を大きくすると２つの問題が生じる。一つは、搬送体１０１の直交方向の幅が大きくなり、装置の小型化が図れないことである。もう一つは、直交方向離間距離Ｅ１を大きくすると、斜め前方または斜め後方に安定度が悪くなることである。
【０２４７】
更に、直交方向離間距離Ｅ１が走行方向離間距離Ｅ２に対して極端に大きくなると、殆んど走行方向への安定の悪さとなってしまう。
【０２４８】
一方、直交方向離間距離Ｅ１を小さくする場合には、直交方向への安定度の悪さが増すだけであり、斜め方向の安定度の悪化要因は減少する。また、直交方向への安定度に関しては直交方向の姿勢維持の制御により回復可能であり、不要な斜め成分がない方が制御も楽である。
【０２４９】
この点を考慮すると、フィードバック制御の作用を前提とし、直交方向離間距離Ｅ１を両方の車輪が接触しない範囲で接近させるのが好適となる。この直交方向離間距離Ｅ１をなるべく小さくするには、第１の車輪３５の回転面と第２の車輪３６の回転面とが平行であることが望ましい。
【０２５０】
更に、搬送体１０１の小型化の見地からは、第１の車輪３５の回転中心点３９ａと第２の車輪３６の回転中心点３９ｂとの離間距離が車輪の直径以下であり、図１３Ｂで示す側面図において両方の車輪がオーバーラップしていることが望ましい。
【０２５１】
直交方向離間距離Ｅ１が小さい状態で、オーバーラップしている場合に両方の車輪が交差することなく、走行方向離間距離Ｅ２を大きくするためにも，第１の車輪３５の回転面と第２の車輪３６の回転面とが平行であることが望ましいこととなる。
【０２５２】
以上を総合して直交方向離間距離Ｅ１と走行方向離間距離Ｅ２との望ましい関係を導けば、直交方向離間距離Ｅ１が走行方向離間距離Ｅ２より小さいことが望ましい。更に、制御の容易さ、小型化を考慮すると、直交方向離間距離Ｅ１は走行方向離間距離Ｅ２の１／２以下であることが更に望ましく、最適には１／５以下である。
【０２５３】
走行方向離間距離Ｅ２については、小型化の観点からは、小さいほうが望ましい。この点、従来の２輪自転車においては、前の車輪を回転させて進行方向を操作するために、走行方向離間距離Ｅ２は車輪の直径以上が必ず必要であったが、本実施の形態においては、車輪自体を回転させることなく、進行方向を制御できるので、このような制限はない。
【０２５４】
従って、走行方向離間距離Ｅ２を大きくすることに技術上の制限は特にないが、両方の車輪が射影面から見てオーバーラップ、すなわち、走行方向離間距離Ｅ２を車輪の直径より小さく選択して設けることができる。
【０２５５】
また、小型化の観点から見ると、走行方向離間距離Ｅ２は車輪の直径の１／２以下、すなわち、オーバーラップが１／２以上であることが好ましい。より好ましくは、走行方向離間距離Ｅ２は車輪の直径の１／５以下、すなわち、オーバーラップが４／５以上、最適には、走行方向離間距離Ｅ２は車輪の直径の１／１０以下、すなわちオーバーラップが９／１０以上である。
【０２５６】
直交方向におけるフィードバック制御は、図６に示す制御手段により実現することができる。ここにおいて、第１の演算部４２では、［数２４］式に示す第１の制御誤差信号Ｓ１に応じて制御の処理が行なわれ、第２の演算部４７では、［数２５］式に示す第２の制御誤差信号Ｓ２に応じて制御の処理が行なわれる。ここで、Ｖは走行方向に対する速度に応じたレベルの所定の正または負の値であり、任意に与えられる。この速度Ｖは、例えば、ハンドル１９に設けられる図示しないレバーで調整することができる。
【０２５７】
［数２４］
Ｓ１＝Ｖ＋（Ｓφ−Ｃφ）
［数２５］
Ｓ２＝Ｖ−（Ｓφ−Ｃφ）
【０２５８】
また、第４の実施の形態においては、信号ＳΘは不要であるので、位置検出手段は必ずしも複数設ける必要はなく、直接にＳφを検出する場合においては、１個の位置検出手段、例えば第２の位置検出手段５２ｂのみで十分である。
【０２５９】
すなわち、第４の実施の形態の搬送体１０１は、第１の車輪３５の回転方向に対して第１の車輪３５の回転中心点３９ａが他の車輪である第２の車輪３６の回転中心点３９ｂと離間して異なる位置に配置され、相異なる２の回転面において回転する第１の車輪３５および第２の車輪３６とを備えるものである。
【０２６０】
このように走行方向離間距離Ｅ２を有するので、搬送体１０１は走行方向に安定して走行することができる。
【０２６１】
また、第４の実施の形態の搬送体１０１は、少なくとも２輪である第１の車輪３５および第２の車輪３６を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段である第１のモータ３１および第２のモータ３２を備えている。ここにおいて、少なくとも２の動力発生手段が必ずしも、走行方向離間距離Ｅ２を持って配置される２輪を回転駆動する必要はなく、任意の２輪を回転駆動すれば同様の作用および効果を生じることができる。
【０２６２】
また、第４の実施の形態の搬送体１０１は、車輪を回転自在となるように設け、搬送体１０１の走行方向と略直交する方向に重心の位置に応じて傾き角度が変化する筺体２９と、直交方向における重心の位置に応じた信号を検出する位置検出手段５２ｂと、を備えるものである。
【０２６３】
更に、第４の実施の形態の搬送体１０１は、重心の位置に応じた信号に基づき第１の車輪３５および第２の車輪３６の車輪相互の走行面に対する線速度を調整して直交方向における重心の位置を所定の位置に維持するように第１のモータ３１および第２のモータ３２を制御する第１の制御手段６１および第２の制御手段６２と、を備えるものである。
【０２６４】
第４の実施の形態の搬送方法は、走行面上を走行する搬送体の搬送方法であって、１の車輪である第１の車輪３５とその１の車輪の回転方向に離間して異なる回転中心を有する他の車輪である第２の車輪３６とからなる車輪の少なくとも2輪である第１の車輪３５および第２の車輪３６を回転駆動して搬送体１０１を走行させ、その走行させる方向と略直交する直交方向に重心の位置に応じた力を作用させて、回転駆動する少なくとも２輪である第１の車輪３５および第２の車輪３６の走行面に対する線速度の差に応じて直交方向に遠心力を作用させることにより、重心の位置に応じた力と遠心力との大きさの割合を調整して重心の位置を所定の位置に維持するものである。
【０２６５】
第４の実施の形態の搬送体の駆動装置は、少なくとも１の車輪の回転中心と他の車輪の回転中心とが１の車輪の回転方向に離間して異なる位置に配置され、１の車輪と他の車輪とがオーバーラップして配置される第１の車輪３５と第２の車輪３６と、少なくとも２輪である第１の車輪３５および第２の車輪３６を回転駆動する少なくとも２の動力発生手段である第１のモータ３１および第２のモータ３２を備えるものである。
【０２６６】
なお、本発明は、上述のように説明した実施の形態の態様に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２６７】
本発明の搬送体は、人間を輸送するパーソナルな実用的な乗り物としても、また、娯楽として楽しむ乗り物としても利用できるだけでなく、機材を運搬する輸送手段としても産業上有用なものである。
【０２６８】
本発明の搬送方法は、この方法を用いることにより、小型で、信頼性の高い搬送体が提供できる産業上有用なものである。また、本発明の搬送体の駆動装置は、これを用いれば容易に搬送体が構成でき、本発明の搬送体の駆動機構を用いれば容易に搬送体の駆動装置が構成でき、本発明の搬送体の駆動方法を用いれば搬送体を安全に信頼性高く動作させることができる点で産業上有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０２６９】
【図１】本発明の適用される搬送体の動作原理を説明するための概略構成を示すもので、同図Ａは正面図、同図Ｂは側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作原理の概略を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における車輪に働く力を説明するもので、同図Ａは車輪が左に傾いた状態、同図Ｂは車輪が傾いていない状態、同図Ｃは車輪が右に傾いた状態をそれぞれ示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における車輪に働く求心力と遠心力を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の構成および動作原理の概略を説明するもので、同図Ａは正面から見た説明図、同図Ｂは側面から見た説明図、同図Ｃは車輪が左に傾いた状態の説明図、同図Ｄは車輪が右に傾いた状態の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の制御手段の概略構成を説明するブロック図である。
【図７】本発明の適用される搬送体に係る位置検出手段の一態様の概略構成を示す説明図である。
【図８】本発明の適用される搬送体に取り付けられた位置検出手段の他の一態様の概略構成を示すもので、同図Ａは正面図、同図Ｂは側面図である。
【図９】本発明の適用される搬送体に取り付けられた位置検出手段の更に他の一態様の概略構成を示すもので、同図Ａは正面図、同図Ｂはブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の構成の概略を説明する説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の制御手段の概略構成を説明するブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の構成の概略を説明する説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の構成および動作原理の概略を説明するもので、同図Ａは正面から見た説明図、同図Ｂは側面から見た説明図である。
【図１４】背景技術に係る搬送体の構成の概略を説明する正面図である。
【図１５】背景技術に係る搬送体の動作原理の概略を説明する側面図である。
【図１６】背景技術に係る搬送体の制御手段の概略構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【０２７０】
１０，３０，８０，１００，１０１…搬送体、  １１…ステップ台（筐体）、  １２，３１，３２，８４，８５，８６…モータ（動力発生手段）、  １３，３５，３６，８１，８２，８３…車輪、  １４…車輪保持板、  １５…車軸保持器、  １６，３３，３４…車軸、  １７，６１，６２，６５…制御手段、  １８…ステー、  １９…ハンドル、  ２０，２２，４９…重心点、  ２１，２７，９７，９８…重心線、  ２３…車軸点、  ２４，２４ａ，２４ｂ，３７，３８…接地点、  ２５…固定子の中心位置、  ２６…車輪回転面、  ２８…回転運動中心点、  ２９…筺体、  ５２ａ、５２ｂ…位置検出手段、５５，５６…圧力センサ、  ８７，８８，８９…回転軸受け、  ９３，９４，９５…プーリ
【図１】
2005162060.tif 000003
【図２】
2005162060.tif 000004
【図３】
2005162060.tif 000005
【図４】
2005162060.tif 000006
【図５】
2005162060.tif 000007
【図６】
2005162060.tif 000008
【図７】
2005162060.tif 000009
【図８】
2005162060.tif 000010
【図９】
2005162060.tif 000011
【図１０】
2005162060.tif 000012
【図１１】
2005162060.tif 000013
【図１２】
2005162060.tif 000014
【図１３】
2005162060.tif 000015
【図１４】
2005162060.tif 000016
【図１５】
2005162060.tif 000017
【図１６】
2005162060.tif 000018