(57)【要約】【課題】倒立移動体に乗車中の使用者が体勢を変える際などに使用者が意図しない動作を抑制する。【解決手段】本発明の一態様に係る倒立移動体１は、使用者の操作に基づく旋回制御又は姿勢制御の操作信号が入力され、操作信号に基づいて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する制御部を備える倒立移動体である。制御部８は、使用者の乗車状態が不安定であることを通知する通知部７から入力される信号に基づいて、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、操作信号に対する旋回制御の応答性が使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて低下するように旋回指令信号を生成し、又は操作信号に対する姿勢制御の応答性が使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて向上するように姿勢指令信号を生成する。【選択図】図４
2016124495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の操作に基づく旋回制御又は姿勢制御の操作信号が入力され、前記操作信号に基づいて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する制御部を備える倒立移動体であって、
前記制御部は、前記使用者の乗車状態が不安定であることを通知する通知部から入力される信号に基づいて、前記使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、前記操作信号に対する旋回制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて低下するように前記旋回指令信号を生成し、又は前記操作信号に対する姿勢制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて向上するように前記姿勢指令信号を生成する、倒立移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立移動体に関し、特に使用者の操作に基づく旋回制御又は姿勢制御の操作信号が入力され、当該操作信号に基づいて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する制御部を有する倒立移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な倒立移動体は、使用者の重心位置の移動に基づいて旋回及び前後進する。例えば、特許文献１の倒立移動体は、ハンドルの左右方向への回転角度や車体の左右方向への回転角度に基づいて旋回し、また、使用者の前後方向への重心位置の移動に基づいて倒立状態を維持するように前後進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１５６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように倒立移動体は、使用者の重心位置の移動に基づいて旋回及び前後進するが、例えば、倒立移動体に乗車中の使用者が体勢を変えると（例えば、足位置などを修正すると）、使用者の重心位置が変化して意図しない動作が実行される可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、倒立移動体に乗車中の使用者が体勢を変える際などに使用者が意図しない動作を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る倒立移動体は、使用者の操作に基づく旋回制御又は姿勢制御の操作信号が入力され、前記操作信号に基づいて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する制御部を備える倒立移動体であって、
前記制御部は、前記使用者の乗車状態が不安定であることを通知する通知部から入力される信号に基づいて、前記使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、前記操作信号に対する旋回制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて低下するように前記旋回指令信号を生成し、又は前記操作信号に対する姿勢制御の応答性が前記使用者の乗車状態が安定であると判定した場合に比べて向上するように前記姿勢指令信号を生成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、倒立移動体に乗車中の使用者が体勢を変える際などに使用者が意図しない動作を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の倒立移動体を模式的に示す正面図である。
【図２】実施の形態１の倒立移動体を模式的に示す平面図である。
【図３】実施の形態１の倒立移動体の制御系を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１の倒立移動体の旋回制御を示すフローチャート図である。
【図５】角度検出部から制御部に入力される操作信号の一例を示す図である。
【図６】図５の操作信号に対応するように、左右の駆動輪のモータを制御するために生成された旋回指令信号を示す図である。
【図７】実施の形態１の倒立移動体における使用者の乗車状態が不安定な場合の旋回指令信号を示す図である。
【図８】実施の形態１の倒立移動体における使用者の乗車状態が不安定な場合の異なる旋回指令信号を示す図である。
【図９】実施の形態２の倒立移動体の倒立制御を示すフローチャート図である。
【図１０】倒立移動体における使用者の乗車状態が安定している場合の前後方向への回転を示す図である。
【図１１】倒立移動体における使用者の乗車状態が不安定な場合の前後方向への回転を示す図である。
【図１２】異なる倒立移動体を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１０】
＜実施の形態１＞
本実施の形態の倒立移動体の構成を説明する。図１は、本実施の形態の倒立移動体を模式的に示す正面図である。図２は、本実施の形態の倒立移動体を模式的に示す平面図である。図３は、本実施の形態の倒立移動体の制御系を示すブロック図である。
【００１１】
本実施の形態の倒立移動体１は、図１乃至図３に示すように、乗車部２、ハンドル３、左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒ、姿勢検出部５、角度検出部６、通知部７及び制御部８を備えている。乗車部２は、使用者が乗車する基部であり、例えば使用者が両脚を載せて倒立姿勢で乗車する。
【００１２】
ハンドル３は、倒立移動体１の左右方向に回転可能に乗車部２の前部に設けられている。本実施の形態では、使用者がハンドル３を倒立移動体１の左右方向に回転させることで、倒立移動体１の左右方向への旋回操作を行う。
【００１３】
左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒは、車輪９、減速機（図示を省略）、及びモータ１０を備えており、モータ１０の角速度が所望の角速度になるように、制御部８から入力される旋回指令信号及び姿勢指令信号に基づいてモータ１０が動作する。左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒは、乗車部２に支持されている。
【００１４】
姿勢検出部５は、倒立移動体１、ひいては乗車部２の前後方向への回転角度を検出し、検出信号（操作信号）を制御部８に出力する。姿勢検出部５としては、一般的な姿勢検出装置を用いることができ、例えばジャイロセンサや加速度センサなどを用いることができる。
【００１５】
角度検出部６は、ハンドル３における倒立移動体１の左右方向への回転角度を検出し、検出信号（操作信号）を制御部８に出力する。角度検出部６としては、一般的な角度検出装置を用いることができ、例えばエンコーダなどを用いることができる。
【００１６】
通知部７は、使用者の乗車状態を制御部８に通知する。本実施の形態の通知部７は、乗車部２の上面における使用者の左右の脚が載置される位置に設けられた荷重センサを複数備えており、各々の荷重センサの検出信号を制御部８に出力する。
【００１７】
制御部８は、姿勢検出部５から入力される操作信号に基づいて姿勢指令信号を生成し、生成した姿勢指令信号に基づいて、倒立移動体１の倒立状態を維持しつつ前後進を実現するように、左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒのモータ１０を制御する。
【００１８】
また、制御部８は、角度検出部６から入力される操作信号に基づいて旋回指令信号を生成し、生成した旋回指令信号に基づいて、倒立移動体１の左右方向への旋回を実現するように、左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒのモータ１０を制御する。
【００１９】
このとき、制御部８は、詳細は後述するが、通知部７から入力される検出信号に基づいて、使用者の乗車状態が安定か否かを判定し、使用者の乗車状態に応じて旋回指令信号又は姿勢指令信号を生成する。
【００２０】
次に、本実施の形態の倒立移動体の旋回制御について説明する。図４は、本実施の形態の倒立移動体の旋回制御の流れを示すフローチャート図である。図５は、角度検出部から制御部に入力される操作信号の一例を示す図である。図６は、図５の操作信号に対応するように、左右の駆動輪のモータを制御するために生成された旋回指令信号を示す図である。図７は、本実施の形態の倒立移動体における使用者の乗車状態が不安定な場合の旋回指令信号を示す図である。なお、図５などにおいて、例えば、＋側が倒立移動体１の右側にハンドル３を回転させた際の信号の値であり、−側が倒立移動体１の左側にハンドル３を回転させた際の信号の値である。
【００２１】
制御部８は、通知部７から入力される検出信号に基づいて、使用者の乗車状態が安定か否かを判定する（Ｓ１）。例えば、使用者が安定して乗車部２に乗車している場合、各々の荷重センサから入力される検出信号が示す荷重は所定の閾値以上である。一方、使用者が足位置を修正しようとするなどして体勢を変えると、荷重センサの何れかから入力される検出信号が示す荷重は所定の閾値より小さくなる。そこで、本実施の形態の制御部８は、荷重センサの何れかから入力される検出信号が示す荷重が所定の閾値より小さくなると、使用者の乗車状態が不安定であると判定する。
【００２２】
ここで、使用者がハンドル３を倒立移動体１の左右に回転させると、角度検出部６は、図５に例示するような操作信号を制御部８に出力する。そして、通常、制御部８は、図６に示すような角度検出部６から入力された操作信号に対応する、左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒのモータ１０を制御するための旋回指令信号を生成する。しかし、上述のように、使用者の乗車状態が不安定であると、使用者が意図しない旋回を実行する場合がある。
【００２３】
そこで、制御部８は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると（Ｓ１のＮＯ）、使用者の乗車状態が安定状態の場合に比べて旋回制御の応答性が低下するように旋回指令信号を生成する（Ｓ２）。つまり、制御部８は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、図７に示すように、使用者の乗車状態が安定している場合に生成される旋回指令信号（破線）に比べて、旋回指令信号が示す値が減少するように旋回指令信号を生成する。
【００２４】
一方、制御部８は、使用者の乗車状態が安定であると判定すると（Ｓ１のＹＥＳ）、旋回制御の応答性を維持するように、操作信号に対応する旋回指令信号を生成する（Ｓ３）。
【００２５】
このように本実施の形態では、使用者の乗車状態が不安定であると、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて応答性が低下するように旋回指令信号を生成するので、使用者が体勢を変えるなどの際に使用者が意図しない旋回を抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を減少させているが、図８に示すように、旋回指令信号が示す値をリミット値以下に制限してもよい。つまり、制御部８は、旋回指令信号が示す値を全体的に減少させるのではなく、旋回指令信号におけるリミット値を超える値のみをリミット値以下に制限してもよい。
【００２７】
また、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を減少させているが、旋回指令信号を示す値をゼロにしてもよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を減少させているが、制御部８に入力される操作信号が示す値を減少させてもよい。
【００２９】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、倒立移動体の倒立制御について説明する。図９は、本実施の形態の倒立移動体の倒立制御を示すフローチャート図である。図１０は、倒立移動体における使用者の乗車状態が安定している場合の前後方向への回転を示す図である。図１１は、倒立移動体における使用者の乗車状態が不安定な場合の前後方向への回転を示す図である。なお、図１０及び図１１においては、中立状態の倒立移動体を実線で示し、前後方向に回転した倒立移動体を二点鎖線で示している。
【００３０】
制御部８は、実施の形態１と同様に、通知部７から入力される検出信号に基づいて、使用者の乗車状態が安定か否かを判定する（Ｓ１１）。
【００３１】
制御部８は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると（Ｓ１１のＮＯ）、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて姿勢制御の応答性が向上するように姿勢指令信号を生成する（Ｓ１２）。つまり、制御部８は、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて姿勢指令信号が示す値が増加するように姿勢指令信号を生成する。
【００３２】
一方、制御部８は、使用者の乗車状態が安定であると判定すると（Ｓ１１のＹＥＳ）、姿勢制御の応答性を維持するように、操作信号に対応する姿勢指令信号を生成する（Ｓ１３）。
【００３３】
このように本実施の形態では、使用者の乗車状態が不安定であると判定すると、使用者の乗車状態が安定している場合に比べて姿勢制御の応答性が向上するように姿勢指令信号を生成するので、倒立移動体が前後方向に回転し辛くなり、例えば、図１０に示す使用者の乗車状態が安定している場合の倒立移動体の前後方向への回転角度範囲に対して、図１１に示すように倒立移動体の前後方向への回転角度範囲が狭くなる。そのため、使用者が体勢を変えるなどの際に使用者が意図しない前後進を抑制することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、旋回指令信号が示す値を増加させているが、制御部８に入力される操作信号が示す値を増加させてもよい。
【００３５】
本発明は上記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。
【００３６】
上記実施の形態では、ハンドル３の回転角度に基づいて旋回を実行しているが、図１２に示すように、乗車部２が左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒを支持する平行リンク２ａ及び平行リンク２ａに設けられ、使用者の左右の脚が載せられるステッププレート２ｂを有し、当該ステッププレート２ｂの左右方向への回転角度に基づいて旋回を実行してもよい。
【００３７】
上記実施の形態の通知部７は、複数の荷重センサを用いて使用者の乗車状態が不安定であることを制御部８に通知しているが、例えばスイッチなどの操作部を使用者が操作することで使用者の乗車状態が不安定であることを制御部８に通知する構成でもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  倒立移動体
２  乗車部、２ａ  平行リンク、２ｂ  ステッププレート
３  ハンドル
４Ｌ、４Ｒ  駆動輪、９  車輪、１０  モータ
５  姿勢検出部
６  角度検出部
７  通知部
８  制御部
【図１】
2016124495.tif 000003
【図２】
2016124495.tif 000004
【図３】
2016124495.tif 000005
【図４】
2016124495.tif 000006
【図５】
2016124495.tif 000007
【図６】
2016124495.tif 000008
【図７】
2016124495.tif 000009
【図８】
2016124495.tif 000010
【図９】
2016124495.tif 000011
【図１０】
2016124495.tif 000012
【図１１】
2016124495.tif 000013
【図１２】
2016124495.tif 000014