(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの走行車輪を有し、倒立振子制御則のもとに走行する倒立振子移動体であって、
前記走行車輪を支持する車輪支持フレームと、
前記走行車輪を走行・旋回可能に駆動する車輪駆動手段と、
前記車輪支持フレームに対して鉛直軸線周りに相対回転可能に連結されたボディと、
前記ボディを前記車輪支持フレームに対して鉛直軸線周りに回転駆動するボディ駆動手段と、
前記車輪支持フレームの旋回位置もしくは旋回速度のうちの少なくとも何れか一方に関する情報を取得し、旋回時には、前記車輪支持フレームの旋回に追従するように、前記ボディ駆動手段によって前記ボディを前記車輪支持フレームに対して回転駆動させる制御を行う制御手段と、
を有する倒立振子移動体。
【請求項２】
少なくとも一つの走行車輪を有し、倒立振子制御則のもとに走行する倒立振子移動体であって、
前記走行車輪を支持する車輪支持フレームと、
前記走行車輪を走行・旋回可能に駆動する車輪駆動手段と、
前記車輪支持フレームに対して鉛直軸線周りに相対回転可能なボディと、
前記ボディと前記車輪支持フレームとの鉛直軸線周りの相対回転位置関係が予め決められた所定の位置関係になるように前記ボディと前記車輪支持フレームとを相対的に弾発付勢するゴム状弾性部材を含くんで前記ボディと前記車輪支持フレームとを連結する捩れ継手と、
を有する倒立振子移動体。
【請求項３】
前記ボディは使用者が乗る搭乗部を有する請求項１または２に記載の倒立振子移動体。
【請求項４】
前記車輪支持フレームは同一軸線上に左右二つの走行車輪を支持しており、前記車輪駆動手段は前記左右二つの走行車輪を各々個別に回転駆動するものであり、前記左右二つの走行車輪の回転差によって旋回する請求項１から３の何れか一項に記載の倒立振子移動体。
【請求項５】
前記ボディの左右傾き角度を検出する左右傾き角度検出手段を有し、使用者によって前記ボディが左右方向に傾けられたことを前記左右傾き角度検出手段が検知した場合には、ボディが傾けられた方向側に旋回中心を有するように旋回制御を行う請求項１から４の何れか一項に記載の倒立振子移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立振子移動体に関し、特に、同軸二輪車のような一人乗りの倒立振子移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一人乗りの倒立振子移動体として、同一軸線上に左右二つの走行車輪を有し、当該左右二つの走行車輪が個別の電動モータによって個別に回転駆動され、倒立振子制御則のもとに走行する同軸二輪車が知られている（例えば、特許文献１)。
【特許文献１】特開２００６−１３１１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
同軸二輪車では、左右二つの走行車輪の回転差によって旋回することができ、左右二つの走行車輪の回転方向を互いに逆に同速駆動することにより、ヨー軸周りの定点旋回も行うことができる。
【０００４】
このことに対して、従来の同軸二輪車は、走行車輪を支持する車輪支持フレームと、使用者が乗る搭乗部を有するボディとが、ヨー軸周り（鉛直軸線周り)に相対回転できる構造になっていないため、旋回、定点旋回が行われると、それと同じ速さでボディも旋回することになる。このため、急旋回時には、ボディの搭乗部に乗っている搭乗者（使用者)の正面の向きが急激に変わり、搭乗者に不快感を与える虞がある。また、荷物を運搬する場合には、荷物に強い遠心力が作用し、荷物がずれ動いたり、荷台などからずれ落ちる虞がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、同軸二輪車型等の倒立振子移動体において、急旋回時に搭乗者の正面の向きが急激に変わることを回避し、搭乗者に不快感を与えないように、併せて、急旋回時に荷物がずれ落ちることを回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による倒立振子移動体は、少なくとも一つの走行車輪を有し、倒立振子制御則のもとに走行する倒立振子移動体であって、前記走行車輪を支持する車輪支持フレームと、前記走行車輪を走行・旋回可能に駆動する車輪駆動手段と、前記車輪支持フレームに対して鉛直軸線周りに相対回転可能に連結されたボディと、前記ボディを前記車輪支持フレームに対して鉛直軸線周りに回転駆動するボディ駆動手段とを有する。
【０００７】
本発明による倒立振子移動体は、好ましくは、更に、前記車輪支持フレームの旋回位置もしくは旋回速度のうちの少なくとも何れか一方に関する情報を取得し、旋回時には、前記車輪支持フレームの旋回速度より遅い速度にて、当該車輪支持フレームの旋回に追従するように、前記ボディ駆動手段によって前記ボディを前記車輪支持フレームに対して回転駆動させる制御を行う制御手段を有する。
請求項１に記載の倒立振子移動体。
【０００８】
本発明による倒立振子移動体は、少なくとも一つの走行車輪を有し、倒立振子制御則のもとに走行する倒立振子移動体であって、前記走行車輪を支持する車輪支持フレームと、前記走行車輪を走行・旋回可能に駆動する車輪駆動手段と、前記車輪支持フレームに対して鉛直軸線周りに相対回転可能に連結されたボディと、前記ボディと前記車輪支持フレームとの間に作用し、当該両者の相対回転位置関係が予め決められた所定の位置関係になるように前記ボディと前記車輪支持フレームとを相対的に弾発付勢する弾発付勢手段とを有する。
【０００９】
本発明による倒立振子移動体は、一つの実施形態として、前記ボディは使用者が乗る搭乗部を有する。また、前記ボディは、荷物を載せる荷台（荷物載せ部分）を有していてもよい。
【００１０】
本発明による倒立振子移動体は、好ましくは、前記車輪支持フレームは同一軸線上に左右二つの走行車輪を支持しており、前記車輪駆動手段は前記左右二つの走行車輪を各々個別に回転駆動するものであり、前記左右二つの走行車輪の回転差によって旋回する。
【００１１】
本発明による倒立振子移動体は、好ましくは、前記ボディの左右傾き角度を検出する左右傾き角度検出手段を有し、使用者によって前記ボディが左右方向に傾けられたことを前記左右傾き角度検出手段が検知した場合には、ボディが傾けられた方向側に旋回中心を有するように旋回制御を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による倒立振子移動体によれば、車輪支持フレームとボディとが鉛直軸線周りに相対回転可能であることにより、電動モータ等によるボディ駆動手段や弾発付勢手段によって、車輪支持フレームの旋回移動に対してボディの鉛直軸線周りの回転を緩慢な動きにすることができる。これにより、急旋回が行われても、搭乗者の正面の向きが急激に変わることが回避され、搭乗者に不快感を与えないようにすることができる。また、急旋回時に荷物がずれ動いたり、ずれ落ちることが回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明による倒立振子移動体の実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態の倒立振子移動体は、図１に示されているように、同軸二輪車１００であり、同一軸線上に配置された左右二つの走行車輪１０Ｌ、１０Ｒと、走行車輪１０Ｌ、１０Ｒを支持する車輪支持フレーム１２と、スタンド型のボディ１４とを有する。
【００１５】
ボディ１４は、使用状態で鉛直姿勢の円筒状のコラム部１６と、コラム部１６の下端に固定連結され、車輪支持フレーム１２を収容する円筒状のスカート部１８と、スカート部１８の左右両側に設けられたステップ部（使用者が乗る搭乗部)２０Ｌ、２０Ｒと、コラム部１６の上端部に固定装着され、使用者の左右両手で握られるグリップバー２２とを有する。
【００１６】
グリップバー２２は左右水平方向に延在しており、グリップバー２２の左右延在方向と左右のステップ部２０Ｌ、２０Ｒの左右配置方向は、同じ左右方向である。
【００１７】
コラム部１６には、ジャイロセンサ等によるロール角センサ６２と、ピッチ角センサ６４とが設けられている。ロール角センサ６２は、左右傾き角度検出手段であり、ボディ１４のロール角、つまり、ボディ１４の左右方向の傾き角度を検出する。ピッチ角センサ６４は、前後傾き角度検出手段でありボディ１４のピッチ角、つまり、ボディ１４の前後方向の傾き角度を検出する。
【００１８】
図２に示されているように、左右のステップ部２０Ｌ、２０Ｒは、スカート部１８の左右両側に水平に固定装着されたステップ支持部材４２Ｌ、４２Ｒと、ステップ支持部材４２Ｌ、４２Ｒ上に取り付けられた６軸ロードセル等による左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒと、左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒ上に取り付けられて使用者の左右の足（靴)を載せられるステップ板４６Ｌ、４６Ｒとにより構成されている。
【００１９】
左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒは、図２の図示の都合上、詳細な支持構造は図示を省略しているが、水平方向の同一軸線配置の車軸２２Ｌ、２２Ｒによって、車軸方向に所定の間隔をおいた形態で、車輪支持フレーム１２より水平軸線の同一軸線周りに回転可能に支持されている。
【００２０】
車輪支持フレーム１２は、走行車輪１０Ｌ、１０Ｒを走行・旋回可能に駆動する車輪駆動手段として、左輪用電動モータ２４Ｌと、右輪用電動モータ２４Ｒを搭載されている。
【００２１】
車軸２２Ｌ、２２Ｒには各々プーリ２６Ｌ、２６Ｒが取り付けられている。プーリ２６Ｌ、２６Ｒは、車輪支持フレーム１２より回転可能に支持されている中間軸２８Ｌ、２８Ｒに取り付けられたプーリ３０Ｌ、３０Ｒ、プーリ２６Ｌ、２６Ｒとプーリ３０Ｌ、３０Ｒとに掛け渡された無端ベルト３２Ｌ、３２Ｒ、中間軸２８Ｌ、２８Ｒに取り付けられたプーリ３４Ｌ、３４Ｒ、左輪用電動モータ２４Ｌの出力軸３６Ｌ、右輪用電動モータ２４Ｒの出力軸３６Ｒに取り付けられた出力プーリ３８Ｌ、３８Ｒと、プーリ３４Ｌ、３４Ｒと出力プーリ３８Ｌ、３８Ｒととに掛け渡された無端ベルト４０Ｌ、４０Ｒによって、左輪用電動モータ２４Ｌ、右輪用電動モータ２４Ｒに、各々個別に駆動連結されている。
【００２２】
これにより、左輪用電動モータ２４Ｌ、右輪用電動モータ２４Ｒは、走行車輪１０Ｌ、１０Ｒを各々個別に独立駆動する。この独立駆動において、左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒが同方向に同速度で回転駆動されると、車輪支持フレーム１２は直進あるいは真後ろ後進し、左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒが回転差をもって回転駆動されると、車輪支持フレーム１２は右旋回あるいは左旋回し、左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒの回転方向を互いに逆にして同速度で回転駆動されると、車輪支持フレーム１２はヨー軸周りの定点旋回を行う。
【００２３】
ここで、重要なことは、車輪支持フレーム１２とボディ１４とが鉛直軸５２によって鉛直軸線周り（ヨー軸周り)に相対回転可能に連結されていることである。換言すると、ボディ１４が、鉛直軸５２によって車輪支持フレーム１２に対して鉛直軸線周り（ヨー軸周り)に相対回転可能に連結されている。
【００２４】
鉛直軸５２は下端部を車輪支持フレーム１２に固定連結されている。ボディ１４のコラム部１６とスカート部１８との連結部には支持部材５４が設けられており、支持部材５４は、ボディ１４と一体のものであり、軸受部５６によって鉛直軸５２を回転可能に支持している。支持部材５４上にはボディ１４を車輪支持フレーム１２に対して鉛直軸線周りに回転駆動するボディ駆動手段として、ブレーキ付きのヨー軸電動モータ５８が取り付けられている。ヨー軸電動モータ５８には鉛直軸５２が直結されている。これにより、鉛直軸５２はヨー軸電動モータ５８によって自身の中心軸線周り（鉛直軸線周り)に回転駆動される。
【００２５】
本実施形態の同軸二輪車１００の使用に際しては、使用者（搭乗者)が左右両手でグリップバー２２を握り、左右の足を左右のステップ板４６Ｌ、４６Ｒ上に載せる。そして、前進したい場合には前屈みによって体重を前方へ移動させ、後退したい場合には後屈みによって体重を後方へ移動させ、右旋回したい場合には体重を右方へ移動させ、左旋回したい場合には体重を左方へ移動させる。
【００２６】
次に、本実施形態の同軸二輪車１００の制御系について説明する。当該制御系は、図３に示されているように、マイクロコンピュータによる制御装置６０を有する。制御装置６０は、基本的には、ロール角センサ６２よりボディ１４のロール角に関する情報を、ピッチ角センサ６４よりボディ１４のピッチ角に関する情報を各々入力し、一般的な倒立振子制御則のもとに、左輪用電動モータ２４Ｌ、右輪用電動モータ２４Ｒの駆動を制御し、倒立振子の安定化状態で走行する。
【００２７】
制御装置６０は、更に、使用者の体重移動を検知する左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒよりセンサ信号を入力し、予め設定された所定の制御則に従って、左輪用電動モータ２４Ｌ、右輪用電動モータ２４Ｒ、ヨー軸電動モータ５８を個別に制御する。
【００２８】
以下の制御により、同軸二輪車１００は、直進、真後ろ後進、左旋回、右旋回する。
（１)左足荷重センサ４４Ｌに作用する荷重と右足荷重センサ４４Ｒに作用する荷重とが同一である場合には、左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒによって検出される体重の前方への移動量に応じた定量的な速度でもって左輪用電動モータ２４Ｌと右輪用電動モータ２４Ｒとを前進方向に同一速度で回転駆動する。これにより、同軸二輪車１００は直進走行する。そして、体重の前方移動量が多いほど、同軸二輪車１００は高速度で直進走行する。
（２)左足荷重センサ４４Ｌに作用する荷重と右足荷重センサ４４Ｒに作用する荷重とが同一である場合には、左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒによって検出される体重の後方への移動量に応じた定量的な速度でもって左輪用電動モータ２４Ｌと右輪用電動モータ２４Ｒとを前進方向に同一速度で回転駆動する。これにより、同軸二輪車１００は真後ろに後進走行する。そして、体重の後方移動量が多いほど、同軸二輪車１００は高速度で真後ろに後進走行する。なお、後進走行の最高速度は前進走行の最高速度に比して低い速度に制限される。
（３)左足荷重センサ４４Ｌに作用する荷重が右足荷重センサ４４Ｒに作用する荷重より大きい場合には、左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒによって検出される体重の前方への移動量に応じた定量的な速度でもって、且つ左右の荷重差に応じて左輪用電動モータ２４Ｌに比して右輪用電動モータ２４Ｒを高速度で前進方向に回転駆動する。これにより、同軸二輪車１００は車輪支持フレーム１２と共に前向きに左旋回する。
（４)左足荷重センサ４４Ｌに作用する荷重が右足荷重センサ４４Ｒに作用する荷重より大きい場合には、左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒによって検出される体重の前方への移動量に応じた定量的な速度でもって、且つ左右の荷重差に応じて左輪用電動モータ２４Ｌに比して右輪用電動モータ２４Ｒを高速度で後進方向に回転駆動する。これにより、同軸二輪車１００は車輪支持フレーム１２と共に後向きに左旋回する。
（５)右足荷重センサ４４Ｒに作用する荷重が左足荷重センサ４４Ｌに作用する荷重より大きい場合には、左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒによって検出される体重の前方への移動量に応じた定量的な速度でもって、且つ左右の荷重差に応じて右輪用電動モータ２４Ｒに比して左輪用電動モータ２４Ｌを高速度で前進方向に回転駆動する。これにより、同軸二輪車１００は車輪支持フレーム１２と共に前向きに右旋回する。
（６)右足荷重センサ４４Ｒに作用する荷重が左足荷重センサ４４Ｌに作用する荷重より大きい場合には、左足荷重センサ４４Ｌ、右足荷重センサ４４Ｒによって検出される体重の後方への移動量に応じた定量的な速度でもって、且つ左右の荷重差に応じて右輪用電動モータ２４Ｒに比して左輪用電動モータ２４Ｌを高速度で後進方向に回転駆動する。これにより、同軸二輪車１００は車輪支持フレーム１２と共に後向きに右旋回する。
（３)〜（６)の左右の旋回においては、左輪用電動モータ２４Ｌと右輪用電動モータ２４Ｒの回転差が大きいほど、旋回半径が小さく、旋回速度が速くなり、片側の回転駆動を止めることにより、止めた側の走行車輪の接地部を旋回中心として、左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒの軸線方向の離間距離を旋回半径とした旋回が行われる。更に、左輪用電動モータ２４Ｌと右輪用電動モータ２４Ｒとを互い逆方向に同一速度で駆動すると、左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒ間の軸線方向の中央部を旋回中心として、左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒの軸線方向の離間距離の１／２を旋回半径とした旋回が行われる。
（１)の直進走行時と、（２)の真後ろ後進走行時には、ヨー軸電動モータ５８のブレーキ作用によって、ボディ１４と車輪支持フレーム１２とが、グリップバー２２の左右延在方向と左右の走行車輪１０Ｌ、１０Ｒの車軸方向とが平行に揃った回転姿勢で固定され、ボディ１４と車輪支持フレーム１２とが相対的に回転変位することがない。
【００２９】
制御装置６０は、（３)〜（６)の左右の旋回時には、旋回開始と同時にヨー軸電動モータ５８のブレーキ作用を解除し、右輪用電動モータ２４Ｒ、左輪用電動モータ２４Ｌに与える制御指令より、旋回角（旋回位置)、旋回速度を演算処理により取得し、車輪支持フレーム１２の旋回速度より遅い速度にて車輪支持フレーム１２の旋回位置と同じ回転位置までボディ１４を車輪支持フレーム１２に対して回転駆動させる制御指令をヨー軸電動モータ５８に出力する。
【００３０】
車輪支持フレーム１２の旋回移動に対してボディ１４が車輪支持フレーム１２の旋回方向と同方向にゆっくりと回転し、ボディ１４の向きが遅れをもって車輪支持フレーム１２の向きと同じ向きになる。
【００３１】
図４は、車輪支持フレーム１２とボディ１４の旋回速度特性例を示している。図４において、符号Ａは車輪支持フレーム１２の旋回速度を、符号Ｂはボディ１４の旋回速度を各々示している。この例では、時点Ｔ１にて車輪支持フレーム１２の旋回とボディ１４の旋回とがほぼ同時に開始される。ただし、車輪支持フレーム１２の加速度よりボディ１４の加速度の方が遅く（低加速度)なっている。その後、時点Ｔ２にて車輪支持フレーム１２の旋回速度が定常旋回速度Ｖｗになる。そして、その後、時点Ｔ３にてボディ１４の旋回速度が定常旋回速度Ｖｗより低い定常旋回速度Ｖｂになる。
【００３２】
その後、時点Ｔ４にて車輪支持フレーム１２の旋回減速とボディ１４の旋回減速とがほぼ同時に開始される。ただし、車輪支持フレーム１２の減速度よりボディ１４の減速度の方が遅く（低減速度）なっている。その後、時点Ｔ５にて車輪支持フレーム１２の旋回が停止（旋回完了)し、それより遅れて時点Ｔ６にてボディ１４の旋回が停止（旋回完了)する。
【００３３】
時点Ｔ１にて、互いに同じ向きから始まった車輪支持フレーム１２とボディ１４の旋回は、途中、車輪支持フレーム１２の旋回に対してボディ１４の旋回が遅れ、双方の旋回完了により同じ向きになる。
【００３４】
このように、旋回時には、車輪支持フレーム１２の旋回速度より遅い速度にて、車輪支持フレーム１２の旋回に追従するようにボディ１４が車輪支持フレーム１２に対して回転駆動される。
【００３５】
このボディ１４の動きにより、急旋回が行われても搭乗者の正面の向きが急激に変わることが回避され、搭乗者に不快感を与えることがない。また、ボディ１４に荷台があって荷台に荷物が積まれていたり、グリップバー２２に荷袋がぶら下げられていたりしていても、荷物、荷袋が大きくずれ動いたり、ゆれ動いたりすることがなく、安全性が向上する。
【００３６】
ヨー軸電動モータ５８の制御指令の演算に必要な旋回角（旋回位置)、旋回速度は、右輪用電動モータ２４Ｒ、左輪用電動モータ２４Ｌに与える制御指令によらずに、ロータリエンコーダのような位置センサによって車輪支持フレーム１２の旋回移動を検出し、この検出値より車輪支持フレーム１２の旋回角（旋回位置)、旋回速度を求めてもよい。
【００３７】
また、図１に示されているように、ジャイロセンサ等によるロール角センサ６２、ピッチ角センサ６４をボディ１４のコラム部１６に設け、ロール角センサ６２により検出されるボディ１４のロール角（左右方向の傾き角度）によって旋回制御を、ピッチ角センサ６４により検出されるボディ１４のピッチ角によって前進・後進制御を行ってもよい。この場合、搭乗者によってボディ１４が右に傾けられると、右旋回し、左に傾けられると、左旋回する。つまり、ボディ１４が傾けられた方向側に旋回中心を有するように旋回制御が行われる。
【００３８】
本実施形態の同軸二輪車１００をロール角センサ６２により検出されるボディ１４のロール角に基づいて旋回制御を行う制御系の一つの実施形態を、図５を参照して説明する。
【００３９】
本制御系は、マイクロコンピュータによるヨー角指令値演算部８０を有する。ヨー角指令値演算部８０は、ロール角センサ６２よりボディ１４のロール角に関する情報を、ロール角センサ６２より検出されるボディ１４のロール角を微分器８２によって微分処理することにより得られるロール角速度に関する情報を、ヨー角センサ８４より車輪支持フレーム１２のヨー角に関する情報を各々入力し、これら情報に応じて旋回角指令値に相当するヨー角指令値を演算する。
【００４０】
ヨー角指令値演算部８０によって算出されたヨー角指令値は、ゲイン設定器８６によってゲイン設定され、リミッタ８８によって上限、下限を設定される。
【００４１】
リミッタ８８が出力するヨー角指令値は左輪用電動モータ指令値演算部９０と右輪用電動モータ指令値演算部９２に渡される。左輪用電動モータ指令値演算部９０、右輪用電動モータ指令値演算部９２は入力したヨー角指令値に基づいて左輪用電動モータ指令値、右輪用電動モータ指令値を演算する。
【００４２】
左輪用電動モータ２４Ｌ、右輪用電動モータ２４Ｒは、左輪用電動モータ指令値演算部９０による左輪用電動モータ指令値に基づいて、右輪用電動モータ指令値演算部９２による右輪用電動モータ指令値に基づいて各々駆動される。これにより、ボディ１４のロール角に応じて車輪支持フレーム１２が旋回する。
【００４３】
上述の制御に加えて、ヨー角指令値演算部８０によって算出されたヨー角指令値は、ローパスフィルタ９４を通してヨー軸電動モータ指令値演算部９６に渡される。ヨー軸電動モータ指令値演算部９６は、ローパスフィルタ９４より入力したヨー角指令値に基づいてヨー軸電動モータ指令値を演算する。
【００４４】
ヨー軸電動モータ５８は、ヨー軸電動モータ指令値演算部９６によるヨー軸電動モータ指令値に基づいて駆動され、ボディ１４を旋回させる。
【００４５】
ローパスフィルタ９４は、１／（１＋ＴＳ）なる伝達関数により示されて一次遅れ回路をなすものであることにより、ヨー軸電動モータ５８によるボディ１４の旋回は、左輪用電動モータ２４Ｌ、右輪用電動モータ２４Ｒによる車輪支持フレーム１２の旋回に対して所定の時定数をもって遅れることになる。
【００４６】
これにより、少ない演算量によって制御系に大きい演算負荷をかけることなく乗り心地のよい旋回が行われるようになる。
【００４７】
次に、本発明による倒立振子移動体の他の実施形態を、図６、図７を参照して説明する。なお、図６、図７において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４８】
この実施形態では、車輪支持フレーム１２を支持している鉛直軸５２が捩れ継手７０を介してボディ１４と一体の支持部材５４に固定連結されている。捩れ継手７０は、鉛直軸５２と固定連結される下部材７２と、取付部材７４によって支持部材５４に固定される上部材７６と、下部材７２と上部材７６とを連結するゴム状弾性部材７８とにより構成されている。
【００４９】
捩れ継手７０のゴム状弾性部材７８は、車輪支持フレーム１２とボディ１４との間に作用し、当該両者の相対回転位置関係が、双方正面を向く位置関係になるようにボディ１４と車輪支持フレーム１２とを相対的に弾発付勢している。
【００５０】
この実施形態では、旋回時、特に、急旋回時には、車輪支持フレーム１２の旋回移動に対してゴム状弾性部材７８が弾性変形し、下部材７２に対して上部材７６が捩れる。これにより、車輪支持フレーム１２の旋回移動に対してボディ１４が車輪支持フレーム１２の旋回方向と同方向にゆっくりと回転し、ボディ１４の向きが遅れをもって車輪支持フレーム１２の向きと同じ向きになる。
【００５１】
このボディ１４の動きにより、急旋回が行われても搭乗者の正面の向きが急激に変わることが回避され、搭乗者に不快感を与えることがない。
【００５２】
捩れ継手７０、つまり弾発付勢手段は、ゴム状弾性部材７８によるものに限られることはなく、ばねによるものであってもよい。
【００５３】
なお、本発明による倒立振子移動体は、同軸二輪車に限られるものではなく、全方向に移動可能な一輪車にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による倒立振子移動体の一つの実施形態を示す正面図である。
【図２】一つの実施形態による倒立振子移動体の要部の斜視図である。
【図３】一つの実施形態による倒立振子移動体の制御系のブロック図である。
【図４】一つの実施形態による倒立振子移動体の車輪支持フレーム・ボディ速度特性を示すグラフである。
【図５】他の実施形態による倒立振子移動体の制御系のブロック図である。
【図６】本発明による倒立振子移動体の他の実施形態の要部の斜視図である。
【図７】他の実施形態による倒立振子移動体に用いられる捩れ継手を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  同軸二輪車
１０Ｌ、１０Ｒ  走行車輪
１２  車輪支持フレーム
１４  ボディ
２０Ｌ、２０Ｒ  ステップ部
２２  グリップバー
２４Ｌ  左輪用電動モータ
２４Ｒ  右輪用電動モータ
４４Ｌ  左足荷重センサ
４４Ｒ  右足荷重センサ
５２  鉛直軸
５８  ヨー軸電動モータ
７０  捩れ継手
７８  ゴム状弾性部材
【図１】
0005147542.tif 000002
【図２】
0005147542.tif 000003
【図３】
0005147542.tif 000004
【図４】
0005147542.tif 000005
【図５】
0005147542.tif 000006
【図６】
0005147542.tif 000007
【図７】
0005147542.tif 000008