(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が円形の回転体と、
前記回転体を回転駆動させる駆動部と、
前記回転体を保持する移動体本体と、
前記駆動部を制御し、床面に接する前記回転体の回転駆動を制御することで移動体本体の倒立状態を維持する制御部と、を備える倒立型移動体であって、
床面に存在する凸部を乗り越える際に、前記回転体を凸部に接触させた状態で前記移動体本体の重心位置を移動方向前方に移動させ、前記制御部が倒立制御により回転体の駆動制御を行い、
前記移動体本体が、移動体の移動方向に変形可能な自由度を有し、該自由度により移動体本体が変形することで、移動体本体の重心位置を移動方向前方に移動させ、
前記移動体が該移動体の目標移動量と、前記回転体の回転により算出される移動体の実移動量とを比較することにより、床面に存在する凸部の有無を検出する検出手段を備える、
ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項２】
前記移動体本体が、搭乗者を載置する搭乗台を有することを特徴とする請求項１記載の倒立型移動体。
【請求項３】
前記検出手段が、回転体の接する床面に照射した光が床面から反射した反射光を受光し、その受光した結果に基づいて凸部を検出することを特徴とする請求項１に記載の倒立型移動体。
【請求項４】
前記回転体が、移動体本体の移動方向に対して両側に平行に設けられた一対の車輪であり、該車輪が各々独立して回転制御可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の倒立型移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面が円形の回転体の回転駆動を制御することで倒立状態を維持しながら走行による移動を行う、いわゆる倒立型移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
断面が円形の回転体を回転駆動することで倒立状態を維持しながら走行する倒立型移動体は、全体の重心位置を回転体の接地位置に対して常に鉛直方向に維持するように回転体を駆動することで、倒立状態を維持しつつ、移動を行うことができる。このような倒立型の移動体においては、移動体の重心を前方へ移動させることで、回転体の接地位置を前方に移動した重心位置の真下に移動させるように回転体が駆動され、その結果、前方へ移動することができる。このような、重心位置を変化させることで移動する方向および速度を制御することが可能な移動体は、物体を搭乗して移動する台車として利用したり、人間が搭乗しつつ移動を行うための移動手段として利用したりされつつある。（例えば特許文献１，２）
【０００３】
このような倒立型移動体は、前後の各々２輪ずつ有するいわゆる４輪安定型の移動体に比べてホイールベースが短く、方向転換に要するスペースが小さくなるというメリットを有しているため、新たな移動手段としての役割が期待されつつある。
【特許文献１】特開２００４−１２９４３５号公報
【特許文献２】特開２００６−２４７８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような移動体においては、回転体の接する床面に凸部が存在すると、その凸部の高さによっては回転体が乗り越えられない場合がある。そのような場合、移動体はその凸部を乗り越えて移動することができないため、移動する領域に制限が生じる。そのため、このような移動体が複数フロアを有する屋内で移動する際に、屋内に設けられた階段を乗り越えることができず、フロア間の移動を行うことができなくなることがある。
【０００５】
そのため、例えば特許文献２に記載の倒立型移動体のように、移動する床面に支持脚を突出させて段差を乗り越えることを可能とする技術が提案されているが、このような倒立型移動体の場合、移動する回転体（車輪）に加えて、支持脚を駆動する機構が必要となり、移動体の内部構造が複雑なものとなる。
【０００６】
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、倒立制御により移動を行う移動体において、移動する床面上に段差や固定された障害物などの凸部が存在する場合であっても、その凸部を乗り越えて移動を行うことを可能とする倒立型移動体を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる倒立型移動体は、前述のような課題を解決するためのものであり、断面が円形の回転体と、前記回転体を回転駆動させる駆動部と、前記回転体を保持する移動体本体と、前記駆動部を制御し、床面に接する前記回転体の回転駆動を制御することで移動体本体の倒立状態を維持する制御部と、を備えるとともに、床面に存在する凸部を乗り越える際に、前記回転体を凸部に接触させた状態で前記移動体本体の重心位置を移動方向前方に移動させ、前記制御部が倒立制御により回転体の駆動制御を行うことを特徴としている。このような倒立型移動体によれば、前方に傾斜した移動体本体を鉛直方向に戻す際に生じる回転体を回転駆動させるトルクを利用して、凸部を支持脚等の新たな構成を付加することなく乗り越えることができる。
【０００８】
さらに、前述のように移動体本体の重心を移動させる場合、回転体に対して移動体本体が相対的に傾斜するように移動体本体の位置を移動させるようにしてもよいが、前記移動体本体を、移動体の移動方向に変形可能な自由度を有するように構成し、該自由度により移動体本体を変形させることで、移動体本体の重心位置を移動方向前方に移動させるようにしてもよい。このような倒立型移動体の場合、移動体本体が回転体の回転動作とは独立して任意の姿勢をとり得るため、移動体本体の重心位置を移動方向前方に移動させる制御を迅速かつ容易に行うことが可能となる。
【０００９】
なお、前述の移動体本体としては、人間の上体を模したヒューマノイド型のロボットであってもよいが、搭乗者を載置する搭乗台を有するものであってもよい。このような倒立型移動体は、搭乗者としての人間を載置し、搭乗者の指令にしたがって、または自律的に移動可能な移動手段として利用することができる。
【００１０】
また、このような倒立型移動体としては、乗り越える対象となる凸部が床面に存在しているか否かを検出することができる検出手段を備えていることが好ましい。このような検出手段としては、例えば床面に光を照射し、床面から反射した反射光を受光し、その受光した結果に基づいて凸部を検出するような光学式の検出手段であってもよいが、その他の構成により、検出を行う機構を構成することも可能である。例えば、このような検出手段として、移動体の目標移動量と、前記回転体の回転により算出される移動体の実移動量とを比較することにより、凸部の有無を検出するものであってもよい。このような検出手段は、回転体の実回転量が指令された回転量を下回る場合に、回転体が凸部に接触することにより回転が妨げられ、回転体が凸部に接触していると判断することで、凸部を検出することが可能である。
【００１１】
なお、前記回転体としては、球状や円柱状に構成することも可能であるが、移動体本体の移動方向に対して両側に平行に設けられた一対の車輪であり、これらの車輪が独立して回転駆動可能であることが好ましい。このような倒立型移動体の場合、前後に対して自在に移動できるだけでなく、一対の車輪を互いに逆方向に回転させることで、その場旋回などの動作も容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように、本発明によると、移動する床面上に凸部が存在する場合であっても、その凸部を乗り越えて移動を行うことが可能な倒立型移動体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明の実施形態１．
以下に、図１から図７を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる倒立型移動体について説明する。
【００１４】
図１は、移動領域である床部上を、搭乗者を載置した状態で、該搭乗者の操作により移動制御可能な倒立型移動体（以下、単に移動体という）１をその内部構造とともに概略的に示す概略図であり、図２は、図１に示す移動体１を側方から見た様子を概念的なモデルを用いて示す概念図である。以下、詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、移動体１は、搭乗者を載置する搭乗台１１を備える移動体本体１０と、1対の対向する回転体としての第１駆動輪３１および第２駆動輪３２と、移動体本体１０に接続され、第１駆動輪３１および第２駆動輪３２の回転駆動を制御する制御ボックス２０と、を備えている。この制御ボックス２０は、後述するようにこれらの駆動輪を車軸Ｃ１、Ｃ２を中心として回転駆動するための、駆動部としてのモータ２１、２２と、該モータに電力を供給するバッテリー２５とをその内部に備え、移動体１の移動をコントロールしている。
【００１６】
移動体本体１０は、所定形状のフレームで構成された搭乗台１１と、この搭乗台１１を制御ボックス２０とを接続する接続部材１８とを備えている。この搭乗台１１は、搭乗者が着座するための平面板状の座席１２と、搭乗者の背面を支持するための背当て部１３と、脚支持部１４と、足載置部１５とを備えている。
【００１７】
背当て部１３は座席１２に対して上方に向けて略垂直方向に起立するように固定され、着座した搭乗者が後方に向かって重心をかけた際に背中全体と接触し、その体重を支持する。同様に、脚支持部１４は、着座した搭乗者の脚部に接触し、その重量を部分的に支持するように、座席１２に対して略鉛直下方に伸びるように一端が固定されており、その他端に足載置部１５が固定されている。そして、足載置部１５は、着座した搭乗者の脚部の膝部分が略垂直に曲がった状態で足平底面が面接触するように、所定の形状および大きさに設計されている。
【００１８】
また、前記接続部材１８は、制御ボックス２０に対して一端が固定されるとともに、他端が搭乗台１１を移動体の前後方向（移動体の進行方向）に対して回動自在となるように接続されている。そして、図示しないモータ等の駆動手段により、制御ボックス２０からの信号によって搭乗台１１の回動するタイミングや回動量が制御されている。このような接続部材により、制御ボックス２０に対して搭乗台１１が接続されることで、移動体本体の重心位置を移動方向の前後方向について変化させるように、移動体本体が変形することが可能となる。
【００１９】
なお、図示は省略するが、搭乗台１１には移動体本体の重心位置が第１駆動輪および第２駆動輪の車軸の鉛直上方に伸びる軸から傾斜度合いを検出するジャイロが設けられている。このジャイロは、自身の位置が鉛直方向から所定時間の間に傾斜する量、例えば傾斜角速度を検出し、検出した角速度を電気信号に変換して出力可能に構成されており、検出した傾斜角速度に基づいた傾斜角速度信号を後述する制御部２３に送信する。制御部２３においては、移動体１の移動中に微小時間間隔で検出される、移動体の傾斜角速度を積分することで、移動体本体１０の傾斜量を求めることができる。なお、ジャイロから出力される電気信号は、図示しないフィルターを介してノイズ等が除去された後に、制御部２３に送信される。また、本実施形態では移動体本体１０の移動方向（前後方向）についての傾斜角のみを検出するものを用いているが、左右方向についての傾斜角を検出するセンサを用いることも可能である。
【００２０】
さらに、搭乗台１１においては制御部２３に操作信号を送信するためのジョイスティック等の操作レバーを備える操作部が設けられており、搭乗台１１に搭乗する搭乗者が該操作部を操作することで、移動体１の移動方向や移動速度が制御される。
【００２１】
また、制御ボックス２０は、図３に示すように、箱型形状をなすフレームの内部において第１駆動輪３１および第２駆動輪３２を支持ずる支持軸Ｃ１，Ｃ２を備え、この支持軸を駆動する駆動部としてのモータ２１，２２と、これらのモータの回転駆動動作を制御するための制御部２３と、鉛直方向に対する傾斜度合いを検出するジャイロ２４と、これらの構成要素に電力を供給するためのバッテリー２５と、前方に配置され、移動する床面の形状等や障害物等を光学的に認識するための検出部２６、２６を備えている。
【００２２】
モータ２１、２２は、前述の駆動輪を各々独立して駆動するものであり、これらの駆動輪に回転トルクを与えることで、駆動輪の回転数を制御部２３からの制御信号により変化させ、移動体１の進行方向を変化させたり、旋回動作を行ったりすることを可能とする。なお、モータには、電力供給により過熱状態となることを検出するための図示しない温度センサが設けられ、この温度センサにより過熱状態を検出し、後述する制御部に検出信号を出力することで、モータによる最大トルクの出力ができなくなるといった状態を回避することができる。
【００２３】
制御部２３は、所定のＣＰＵやメモリなどの記憶領域２３ａを備える小型のコンピュータであり、この記憶領域２３ａには、入力される信号に基づいて駆動輪を駆動する駆動量を決定するための所定のプログラムとともに、移動する移動領域に関するマップ情報などが記憶されている。この駆動輪を駆動するために入力される信号としては、前述のジャイロ２４から送信される傾斜角信号などが用いられる。
【００２４】
制御部２３は、移動体１の倒立状態を維持するための制御を行うための倒立制御を行う。すなわち、移動体１の駆動輪が床面Ｐに対して接地する接地点から鉛直方向に伸びる、車軸Ｃを通る直線と、移動体１の重心位置と車軸Ｃとを結ぶ直線とが目標傾斜角度η（例えばη＝０度）をなすように第１駆動輪３１、第２駆動輪３２の回転駆動を制御する。これによって、移動体が所定の倒立状態を維持し続けながら、前進、後退、停止、右折、左折、左旋回、右旋回等の移動動作を行うことができる。この傾斜角度ηは、前述したように移動体１に設けられたジャイロによって求められる。このように、一対の駆動輪に適切なトルクが付与されることで、移動体本体が鉛直方向に対してなす傾斜角度がある一定の値を超えて増加しないように倒立状態が保たれ、かつ、その倒立状態を維持するように移動制御される。
【００２５】
さらに、制御部２３は、記憶領域２３ａに記憶したマップ情報などに基いて、その移動経路を自律的に作成する。このマップ情報は、移動する床面Ｐの全体形状に、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップから構成されており、このグリッド線で囲まれたグリッド単位を用いて、移動体１の自己位置に相当する場所や目標地点である移動終了点、および移動終了点における移動体１の移動方向などが特定される。なおグリッドマップにおける格子点の間隔は、移動体１の移動可能な曲率や絶対位置を認識する精度などの条件に応じて、適宜変更可能である。そして、制御部２３は、このグリッドマップ上において特定された自己位置を移動始点とし、この移動始点から目的地である移動終点までの移動経路を作成するとともに、駆動輪の回転数などから求めた移動速度や移動距離からリアルタイムに自己位置を算出し、作成された移動経路に沿って移動を行うように移動制御を行う。
【００２６】
バッテリー２５は、制御ボックス２０の表面から突出して設けられた図示しない被充電用端子に対して電気的に導通しており、充電ステーションに設けられた充電用端子と、前述の被充電用端子とを接触させることで、電力を供給され、充電される。
【００２７】
このように構成された移動体は、移動体本体１０の傾斜している方向に対して、第１駆動輪３１、第２駆動輪３２を進め、移動体の重心位置を駆動輪の車軸の鉛直上方に戻すように制御される。そして、床面に対して接地する一対の駆動輪に適切なトルクが付与されることで、移動体本体が鉛直方向に対してなす傾斜角度がある一定の値を超えて増加しないように倒立状態が保たれ、かつ、その倒立状態を維持するように移動制御される。
【００２８】
検出部２６、２６は、制御ボックス２０の下方前面について左右対称に設置された、検出手段としてのセンサであり、各々のセンサに設けられた光源から赤外線レーザを照射するとともに、そのレーザの照射方向を水平方向および鉛直方向について揺動するように変化させ、その反射光を受光することで、制御ボックス２０の前面下方の床面形状を検出するものである。この検出部２６により検出された床面形状に関する情報によって、床面上に存在する段差や障害物等の凸部に関する高さや、移動体１の現在位置から凸部までの距離などが求められる。
【００２９】
次に、このように構成された移動体１が移動する床面に存在する凸部を乗り越える際の制御について、図４から図６に示す図と、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示すように、床面Ｐ上においては凸部としての段差Ｓ１が存在しているものとする。
【００３０】
まず、図４に示すように、床面Ｐ上を移動する移動体１は、検出部２６，２６により段差Ｓ１を光学的に認識して、移動体１の各駆動輪（３１，３２）から段差Ｓ１の前面Ｓ１ａまでが所定距離だけ離れた位置で停止し、停止した位置を取得する（ＳＴＥＰ１０１）。そして、移動体１は検出部２６により段差Ｓ１の正確な位置や形状（高さ、幅など）を検出部２６を用いて検出し、検出した段差Ｓ１についての情報を、制御部２３の所定の記憶領域２３ａに記憶する（ＳＴＥＰ１０２）。
【００３１】
そして、移動体１の駆動輪３１，３２の移動方向が略垂直に向くように、段差Ｓ１の前面Ｓ１ａ（移動体１側の側面）に対してその位置と姿勢を調整し（ＳＴＥＰ１０３）、段差Ｓ１の前面Ｓ１ａに対して駆動輪３１、３２が接触するまでの距離（Ｌ１）から、移動する目標位置を取得する（ＳＴＥＰ１０４）。この目標位置は、駆動輪が凸部に接触した状態となるために移動体１が移動する位置であり、移動体１の現在位置や、段差Ｓ１の高さ、駆動輪３１、３２の径などに基づいて求められる。
【００３２】
次に、移動体は、図５に示すように、目標位置に基づいて移動し、駆動輪３１および３２が段差Ｓ１の前面Ｓ１ａに接触する位置にまで両駆動輪を駆動させるとともに、駆動輪が凸部に接触した状態で接続部材に接続された移動体本体１の搭乗台１１を前方に傾斜させ、移動体本体の重心位置を前方に移動させる（ＳＴＥＰ１０５）。このとき、制御部２３は、駆動輪の駆動により駆動輪が段差Ｓ１に接触する直前に搭乗台１１を傾斜させる動作を開始し、各駆動輪が段差Ｓ１の前面Ｓ１ａに接触した時点で搭乗台１１が所定の傾斜量だけ傾斜する位置に移動体１を到達させるように制御することが好ましい。また、駆動輪３１および３２が段差Ｓ１の前面Ｓ１ａに接触した状態は、前述のように求めた目標位置に基づいて目標移動量だけ移動するように駆動輪を駆動することにより得られるが、このように得られた目標移動量には誤差が含まれるため、これらの両駆動輪が段差Ｓ１の前面に接触するまで、駆動輪３１、３２を駆動させる目標駆動量を前述した目標移動量に基づいて出力し続けるようにしてもよい。
【００３３】
次に、制御部２３は、各駆動輪が段差Ｓ１の前面Ｓ１ａに接触した状態で倒立制御を行うとともに、段差Ｓ１上の目標位置に対して移動を行うように、駆動輪への目標回転トルクを付与する信号をモータ２１、２２に送信し、各駆動輪を駆動させる（ＳＴＥＰ１０６）。これによって、駆動輪を駆動するトルクが、通常の移動を行う際に必要なトルクよりも大きくなり、図６に示すように、段差Ｓ１を乗り越えることが可能となる。
【００３４】
その後、回動した搭乗台１１を元の状態に戻し（ＳＴＥＰ１０７）、倒立制御を行うことで、搭乗台１１が鉛直方向に対して傾斜しない倒立状態に復帰する。そして、移動動作を継続するか否かを判断し（ＳＴＥＰ１０８）、移動動作を継続する場合は新たな凸部が見つかるまで搭乗者の操作によって移動動作をつづけ、段差を見つけた際にＳＴＥＰ１０１に戻って同様の動作を繰り返す。移動動作を停止する場合は、まず倒立状態を維持したまま、移動を停止し（ＳＴＥＰ１０９）、所定の停止処理を行ったのちに（ＳＴＥＰ１１０）移動を停止する。
【００３５】
なお、この実施形態において、凸部としての段差を乗り越える際に移動体本体の重心位置を前方に移動させる量（距離）は、乗り越える段差の高さに基づいて変化させてもよい。すなわち、検出部２６により求めた段差の高さが高いほど、搭乗台１１を回動させる量を大きくし、移動体本体の重心位置をより前方に位置させるようにするとよい。また、具体的な搭乗台１１の回動量は、予め複数の高さの凸部を乗り越える実験を行い、凸部を乗り越えるために適切な搭乗台１１の回動量を求めるようにすると好適である。
【００３６】
また、本実施形態に係る移動体が備える検出部（検出手段）として、赤外線を利用したセンサが用いられているが、本発明は限られるものではなく、その他の光学的に凸部を検出するような光学センサ（例えばＣＣＤカメラなど）を用いることも可能である。また、本実施形態では移動体の移動方向に変形可能な自由度として搭乗台１１を前方に傾斜させているが、これに限らず、例えば搭乗台１１を移動体の前後方向にスライドさせることで移動体本体の重心位置を前方に移動させるように構成してもよい。
【００３７】
発明の実施形態２．
次に、図８および図９を参照しつつ本発明の実施形態２にかかる倒立型移動体について説明する。この実施形態に係る移動体は、前述の実施形態１において説明した移動体とほぼ同様の構成を備えるが、床面に存在する凸部を検出するセンサ等から構成される検出部を備えておらず、駆動輪を駆動することで得られる移動量に基づいて、移動する床面上の凸部の有無を検出する。以下、詳細に説明する。なお、本実施形態においては、前述の実施形態において説明した移動体の各構成と同一または同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略するものとする。
【００３８】
図８に示す移動体１'は、制御部２３内の記憶領域２３ａにおいて記憶したマップ情報などに基づいて、移動する目標位置Ｇを自律的または外部指令により設定し、現在地Ｓから目標位置Ｇに到達するまで自律的に移動をする機能を有している。なお、現在地Ｓは、ＧＰＳのような外部の位置取得手段や、床面Ｐ上または天井等に配置された絶対位置を示す位置信号発信手段などの既知の手段により求められる。
【００３９】
制御部２３は、現在地Ｓから目標位置Ｇに到達するまでの目標移動量を算出し、その目標移動量を得るために必要な駆動輪の回転数および回転トルクを決定する。さらに、制御部２３は、現在地Ｓから目標位置Ｇに向かって移動する際に、駆動輪の回転数をカウントして実際に移動した実移動量を求める機能を有するとともに、その際に駆動輪の回転トルクの大きさを時系列的に検出する機能も有している。なお、駆動輪の回転トルクの大きさを時系列に推定するようにしてもよい。この回転トルクの検出は、ごく短時間の所定間隔で連続して行われる。このように構成された移動体１'が、移動する床面に存在する凸部を検出する手順について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４０】
まず、移動体１'は、現在地を認識した後に目標位置を定め（ＳＴＥＰ２０１）、それらの現在地および目標位置から目標移動量を算出する（ＳＴＥＰ２０２）。そして、算出した目標移動量に対して、駆動輪の回転制御を行うために、駆動輪の回転数および回転トルクを決定し（ＳＴＥＰ２０３）、移動を開始する。
【００４１】
そして、駆動輪を回転制御した際に、駆動輪の回転数から実移動量を求め（ＳＴＥＰ２０４）、前述の算出した目標移動量と、この実移動量とを比較して、その差が所定の閾値ｅ以内か否かを判定する（ＳＴＥＰ２０５）。もし、目標移動量と実移動量との差が所定の閾値以内に収まっていれば、通常の移動が行われ、目標位置に到達したと判断する。そして、次の目標位置が存在するか否かを判断し（ＳＴＥＰ２０６）、目標位置が存在するのであればＳＴＥＰ２０１に戻って再度新たな目標位置を定める。目標位置が存在しない場合は、最終的な目標位置に到達したと判断し、倒立状態を維持したままその動きを停止し（ＳＴＥＰ２０７）、所定の停止処理を行って移動体を安定な状態に移行する（ＳＴＥＰ２０８）。
【００４２】
一方、ＳＴＥＰ２０５において、目標移動量と実移動量との差が所定の閾値を超えていれば、現在位置が目標位置とずれていると判断し、その現在位置と目標位置との誤差が、移動体１'が移動している最中に存在する凸部（本実施形態においては段差Ｓ１）に起因するものと判断する。
【００４３】
ＳＴＥＰ２０５において、移動する床面上に段差が存在していると判断した場合、駆動輪が段差Ｓ１に接触した状態で接続部材に接続された移動体本体１の搭乗台１１を前方に傾斜させ、移動体本体の重心位置を前方に移動させる（ＳＴＥＰ３０６）。そして、制御部２３は、各駆動輪が段差Ｓ１の前面Ｓ１ａに接触した状態で倒立制御を行うとともに、段差Ｓ１上の目標位置に対して移動を行うように、駆動輪への目標回転トルクを付与する信号をモータ２１、２２に送信し、各駆動輪を駆動させる（ＳＴＥＰ３０７）。これによって、移動体１'は段差Ｓ１を乗り越えることが可能となる。段差Ｓ１を乗り越えた後は、ＳＴＥＰ２０６において次の目標位置が存在するか否かを判断し、目標位置が存在するのであればＳＴＥＰ２０１に戻って再度新たな目標位置を定める。
【００４４】
このような移動体は、床面に存在する段差や障害物等の凸部を検出するための光学式検出部を備えなくとも、移動体の目標移動量と、駆動輪の回転から算出される移動体の実移動量とに基づいて凸部の有無を検出することができる。
【００４５】
なお、このように凸部が床面に存在するか否かを判断するための閾値としては、予め所定の実験を行い、妥当な判断を行うための適切な値を決定することが好ましい。この実験においては、様々なパラメータ、例えば移動体の速度や床面の材質を変化させて実験データを統計的に取得し、これらのデータから適切な値を決定する。
【００４６】
また、この実施形態にかかる移動体においては、目標移動量や実移動量が、移動体の備える制御部において算出されているが、これに代えて、移動体の外部に設けた移動体の位置情報を算出する手段（例えば室内ＧＰＳなど）を用いて、移動体の目標移動量および実移動量を求め、移動体にこれらの移動量に関する情報を送信するようにしてもよい。
【００４７】
以上、説明したように、本発明にかかる移動体は、移動する床面上に凸部が存在する場合であっても、前方に傾斜した移動体本体を鉛直方向に戻す際に生じる回転体を回転駆動させるトルクを利用することで、凸部を乗り越えることができる。
【００４８】
なお、前述の実施形態においては、凸部としての段差を乗り越える際に、駆動輪が段差に接触する直前に搭乗台を傾斜させる動作を開始し、各駆動輪が段差の前面に接触した時点で搭乗台が所定の傾斜量だけ傾斜する位置に移動体を到達させるようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、段差の存在する位置よりも手前から搭乗台を傾斜させ、移動体本体の重心位置を移動方向前方に移動させた状態で、段差に近づいた駆動輪を段差に接触させるようにしてもよい。
【００４９】
また、前述の実施形態においては、搭乗台に搭乗者が搭乗して操作部を操作することにより移動する場合を説明しているが、搭乗台に物体を載置させた状態で移動体を自律的に移動させるものであってもよい。すなわち、本発明に係る移動体を、例えば工場内や家庭内で物体を移動するキャリアとして用いることも可能である。この場合、移動体は、前述のような搭乗者の操作により移動を制御するものではなく、移動体に設けられた周囲の環境を認識するセンサ（赤外線センサなど）からの信号により、自己の動きを自律的に制御するものであってもよい。また、予め定められた移動経路に従って移動するような移動体においても本発明を好適に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施の形態に係る倒立型移動体であって、その外観および内部構成を概略的に示す概略図である。
【図２】図１に示す移動体を側方から見た様子を概念的なモデルを用いて示す概念図である。
【図３】図１に示す移動体の制御ボックスの内部を部分的に断面視し、その内部構造を概略的に示す概念図である。
【図４】図１に示す移動体が、段差（凸部）を有する床面上を移動する様子を示す側面図である。
【図５】図４に示す移動体が、段差の前面に駆動輪を接触させた状態で搭乗台を前方に傾斜させた様子を示す側面図である。
【図６】図５に示す移動体が、倒立制御および駆動輪の駆動によって段差を乗り越えた様子を示す側面図である。
【図７】床面上を移動する移動体が、段差を乗り越えるまでの手順を説明するフローチャートである。
【図８】第２の実施形態にかかる移動体が、段差を有する床面上を移動し、駆動輪が段差に接触した様子を示す側面図である。
【図９】第２の実施形態にかかる移動体が、段差を乗り越えるまでの手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・移動体（倒立型移動体）
１０・・・移動体本体
１１・・・搭乗台
１２・・・座席
１３・・・背当て部
１４・・・脚支持部
１５・・・足載置部
１８・・・接続部材
２０・・・制御ボックス
２１，２１・・・モータ（駆動部）
２３・・・制御部
２３ａ・・・記憶領域
２５・・・バッテリー
２６・・・検出部（検出手段）
３１，３２・・・駆動輪
Ｓ１・・・段差（凸部）
Ｓ１ａ・・・段差前面
【図１】
0005133632.tif 000002
【図２】
0005133632.tif 000003
【図３】
0005133632.tif 000004
【図４】
0005133632.tif 000005
【図５】
0005133632.tif 000006
【図６】
0005133632.tif 000007
【図７】
0005133632.tif 000008
【図８】
0005133632.tif 000009
【図９】
0005133632.tif 000010