(57)【要約】【課題】段差に乗り上がることによる瞬間的な速度の増大を抑制する立ち乗り型移動装置の提供。【解決手段】立ち乗り型移動装置（１０）は、車輪（２ａ〜２ｄ）を駆動する駆動装置（４）と、ボード（１）の搭乗者の荷重の重心位置を取得するための荷重センサ（３）と、荷重センサ（３ａ、３ｂ）によって取得された前側荷重と、荷重センサ（３ｃ、３ｄ）によって取得された後側荷重と、に基づいて、駆動装置（４）を制御する制御装置（２０）と、を備える。制御装置（２０）は、前側荷重に対して遅延処理を実施する遅延処理部（２３）と、前側荷重と後側荷重との合計（Ｒｔ）を算出する合計算出部（２４）と、合計算出部（２４）が算出した値（Ｒｔ）を用いて、立ち乗り型移動装置（１０）の目標加速度（Ａ１）を算出する加速度算出部（２５）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボードに設けられた車輪と、
前記車輪を駆動する駆動装置と、
前記ボードの搭乗者の荷重の重心位置を取得するための荷重センサと、
前記荷重センサによって取得された前側荷重と、前記荷重センサによって取得された後側荷重と、に基づいて、前記駆動装置を制御する制御装置と、を備える立ち乗り型移動装置であって、
前記制御装置は、
前記前側荷重に対して遅延処理を実施する遅延処理部と、
前記前側荷重と前記後側荷重との合計を算出する合計算出部と、
前記合計算出部が算出した値を用いて、前記立ち乗り型移動装置の目標加速度を算出する加速度算出部と、
を備える立ち乗り型移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立ち乗り型移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立ち乗り型移動装置の一例として、自走するための駆動装置を備えるボードがある。例えば、特許文献１には、荷重センサが前後に設けられ、前後の荷重の差に応じて、前進、後退の速度調整をする自走式ローラーボードが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−０１０３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される自走式ローラーボードに、搭乗者が搭乗したとき、自走式ローラーボードが、前進移動して、段差に乗り上げることが有る。このようなとき、自走式ローラーボードの前側の車輪が段差に乗り上げてから後側の車輪が段差に乗り上げるまでの間に、前側の荷重が大きくなり、瞬間的に速度が増大することがあった。
【０００５】
本発明に係る立ち乗り型移動装置は、段差に乗り上がることによる瞬間的な速度の増大を抑制するものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る立ち乗り型移動装置は、
ボードに設けられた車輪と、
前記車輪を駆動する駆動装置と、
前記ボードの搭乗者の荷重の重心位置を取得するための荷重センサと、
前記荷重センサによって取得された前側荷重と、前記荷重センサによって取得された後側荷重と、に基づいて、前記駆動装置を制御する制御装置と、を備える立ち乗り型移動装置であって、
前記制御装置は、
前記前側荷重に対して遅延処理を実施する遅延処理部と、
前記前側荷重と前記後側荷重との合計を算出する合計算出部と、
前記合計算出部が算出した値を用いて、前記立ち乗り型移動装置の目標加速度を算出する加速度算出部と、
を備える。
このような構成によれば、前側荷重を遅延させることによって、段差に乗り上げる際の前側荷重と後側荷重とを相殺させる。そのため、段差に乗り上がることによる瞬間的な速度の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る立ち乗り型移動装置立ち乗り型移動装置は、段差に乗り上がることによる瞬間的な速度の増大を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置の使用例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置の制御装置の一動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置の制御装置の一動作を示すフローチャートである。
【図６】時間に対する前荷重割合を示すグラフである。
【図７】時間に対する前荷重割合を示すグラフである。
【図８】時間に対する前荷重割合を示すグラフである。
【図９】時間に対する前荷重割合を示すグラフである。
【図１０】時間に対する前荷重割合を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
図１を参照して実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置の斜視図である。
【００１０】
図１に示すように、立ち乗り型移動装置１０は、ボード１と、車輪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、荷重センサ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを含む。
【００１１】
ボード１は、ステアリングボード１ａと、ボード本体１ｂとを含む。ボード本体１ｂは表面が平坦な板状部材で構成されており、ボード本体１ｂの上面には搭乗者が両足を載せることで、搭乗する。ボード本体１ｂは、その進行方向の前端且つ下部から前方に延びる、ステアリングボード１ａを支持するステアリングボード支持部（図示略）を有する。ボード本体１ｂの前側の左右には、車輪２ａ、２ｂがそれぞれ設けられており、ボード本体１ｂの後側の左右には、車輪２ｃ、２ｄがそれぞれ設けられている。車輪２ａ、２ｂは立ち乗り型移動装置１０の前輪であり、車輪２ｃ、２ｄは立ち乗り型移動装置１０の後輪である。ボード本体１ｂの前側の左右には、荷重センサ３ａ、３ｂがそれぞれ設けられており、ボード本体１ｂの後側の左右には、荷重センサ３ｃ、３ｄがそれぞれ設けられている。言い換えると、ボード本体１ｂの四隅に、荷重センサ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄがそれぞれ設けられている。荷重センサ３ａ、３ｂは、ボード本体１ｂの前側にかかる荷重を検出することができ、荷重センサ３ｃ、３ｄは、ボード本体１ｂの後側にかかる荷重を検出することができる。なお、荷重センサ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの代わりに、ボード１の搭乗者の荷重の重心位置を取得するための荷重センサを用いてもよい。このような荷重センサとして、具体的には、多軸方向（例えば、３軸方向）の歪みを検出する力センサが挙げられる。３軸の力センサを、例えばボード本体１ｂの真ん中に設けることによって、搭乗者の荷重の前後位置の変化に従い力ベクトルが前後方向に変化するため、取得した力の３次元ベクトルの向きにより前荷重の割合を計算して、重心移動を検出することができる。
【００１２】
なお、ボード１は、車輪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄなどの立ち乗り型移動装置１０の各構成要素を作動させるための電流を供給する電源（図示略）を備え、このような電源として、リチウムイオン二次電池を用いることができる。または、ボード１は、車輪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄなどの立ち乗り型移動装置１０の各構成要素を制御させるための制御装置２０（後述）を搭載する。または、ボード１は、車輪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを駆動させるための駆動部群４（後述）を搭載する。
【００１３】
図２は、本実施の形態にかかる立ち乗り型移動装置の使用例を示す図である。立ち乗り型移動装置１０では、ボード１に搭乗している搭乗者３０の前後の重心移動（換言すると、搭乗者の体重移動）に応じて速度を調整することができる。より具体的には、搭乗者３０が前に重心移動すると、立ち乗り型移動装置１０は加速する一方で、搭乗者３０が後ろに重心移動すると、立ち乗り型移動装置１０は減速する。また、ボード１に搭乗している搭乗者３０が足３１（図２に示す場合は左足）でステアリングボード１ａを回転させることで、ボード１（立ち乗り型移動装置１０）を旋回させてもよい。なお、本明細書において、「搭乗者３０が立ち乗り型移動装置１０に搭乗する」とは、搭乗者３０がボード本体１ｂおよびステアリングボード１ａの上面に搭乗していることを意味する。具体的には、搭乗者の一方の足がボード本体１ｂの上面に位置し、他方の足がステアリングボード１ａの上面に位置している状態を意味する。
【００１４】
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる立ち乗り型移動装置１０のシステム構成について説明する。図３に示すように、本実施の形態にかかる立ち乗り型移動装置１０はシステム構成として、荷重センサ群３と、制御装置２０と、駆動部群４とを含む。
【００１５】
荷重センサ群３は、荷重センサ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（図１参照）を含む。制御装置２０は、前後荷重割合計算部２１と、前後荷重分離部２２と、遅延処理部２３と、合計算出部２４と、加速度算出部２５とを含む。
前後荷重割合計算部２１は、荷重センサ群３で取得された荷重値等の荷重情報から、前後の荷重割合情報を算出し、これを前後荷重分離部２２に供給する。
前後荷重分離部２２は、前後荷重割合計算部２１で算出された前後の荷重割合情報から、前側荷重時のみの荷重割合と、後側荷重時のみの荷重割合とに分離する。前後荷重分離部２２は、前側荷重時のみの荷重割合を遅延処理部２３に供給し、後側荷重時のみの荷重割合を合計算出部２４に供給する。
遅延処理部２３は、前後荷重分離部２２で分離した前側荷重時のみの荷重割合に対して、遅延処理を実施し、これを合計算出部２４に供給する。
合計算出部２４は、遅延処理部２３で遅延処理を実施した前側荷重時のみの荷重割合と、前後荷重分離部２２で分離した後側荷重時のみの荷重割合とを合計し、この合計した結果である合成後荷重割合を加速度算出部２５に送る。
加速度算出部２５は、合計算出部２４で求めた合成後荷重割合から、立ち乗り型移動装置１０の加速度を算出する。
【００１６】
駆動部群４は、車輪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのそれぞれに設置された駆動部（図示略）を備え、この駆動部は、加速度算出部２５で算出された加速度に応じて、各々の車輪２ａ〜２ｄを独立して回転駆動させる。これによって、立ち乗り型移動装置１０を加速度算出部２５で算出された加速度で加速させる。駆動部群４は、例えば、モータなどの駆動装置を複数用いて、構成することができる。
【００１７】
荷重センサ群３で取得された荷重情報は、制御装置２０に供給される。制御装置２０は、荷重センサ群３（荷重センサ３ａ〜３ｄ）で取得した情報を用いて、駆動部群４を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を駆動部群４に供給する。駆動部群４に含まれる駆動部（図示略）は、制御装置２０から供給された制御信号に応じて各々の車輪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのそれぞれを独立して回転駆動する。
【００１８】
具体的には、制御装置２０は、荷重センサ群３で検出した搭乗者３０の重心移動に応じて、駆動部群４による車輪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのそれぞれの回転速度を制御して、立ち乗り型移動装置１０の進行方向における速度を制御する。
【００１９】
なお、ステアリングボード１ａの回転情報に応じて駆動部群４の回転速度を各々独立に制御することで、立ち乗り型移動装置１０を回転情報と対応する方向に旋回させるようにしてもよい。このような旋回を立ち乗り型移動装置１０にさせる場合、回転センサ（図示略）をステアリングボード１ａに設け、その回転センサで取得されたステアリングボード１ａの回転情報を制御装置２０に供給するようにするとよい。
【００２０】
（動作の一具体例）
次に、図１〜図１０を参照して、立ち乗り型移動装置１０、特に制御装置２０の動作の一具体例について説明する。具体的には、立ち乗り型移動装置１０が段差に乗り上げたときの動作の一具体例について説明する。図４及び図５は、実施の形態１に係る立ち乗り型移動装置の制御装置の一動作を示すフローチャートである。図６〜図１０は、時間に対する前荷重割合を示すグラフである。
【００２１】
まず、図２に示すように、立ち乗り型移動装置１０が、搭乗者３０を搭乗させて進行方向に進行し、段差（図示略）に乗り上げる。すると、図３に示すように、荷重センサ群３は、荷重情報を順次取得し続ける。荷重センサ群３は、取得し続けた荷重情報を、制御装置２０の前後荷重割合計算部２１に順次供給する。前後荷重割合計算部２１は、荷重センサ群３で取得された荷重情報から、前後の荷重割合情報を順次算出し、これを前後荷重分離部２２に順次供給する。具体的には、前荷重割合Ｒｆと、ボード本体１ｂの前側に設けられた荷重センサ３ａ、３ｂ（図１参照）が取得した荷重量の総和Ｌｆ１と、全ての荷重センサ３ａ〜３ｄ（図１参照）が取得した荷重量の総和Ｌａ１との関係は、以下の関係式１で表わせる。また、前荷重割合Ｒｆと、後荷重割合Ｒｂとの関係は、以下の関係式２で表わせる。関係式１及び関係式２を用いて、後荷重割合Ｒｂを求めることができる。
Ｒｆ＝Ｌｆ１／Ｌａ１      （…関係式１）
Ｒｂ＝１−Ｒｆ      （…関係式２）
【００２２】
ここで、図６に、ボード本体１ｂの前側の車輪２ａ、２ｂが段差に乗り上げる時点Ｔ１の直前から、後側の車輪２ｃ、２ｄが段差に乗り上げた直後の時点Ｔ２を経過した時点までの間、算出した前荷重割合Ｒｆの一例を示す。図６に示すように、前荷重割合Ｒｆは、前側の車輪２ａ、２ｂ（図１参照）が段差に乗り上げた時点Ｔ１においてピーク、言い換えると頂部となり、このピークの高さはＨｆであった。時点Ｔ１を経過した後、前荷重割合Ｒｆは、後側の車輪２ｃ、２ｄが段差に乗り上げた時点Ｔ２においてボトム、言い換えると、最深部となった。
【００２３】
続いて、図４に示すように、具体的には、前後荷重分離部２２は、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１と、後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１とに順次分離する。言い換えると、前後荷重分離部２２は、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１と、後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１とを順次生成する。ここで、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１は、前荷重割合Ｒｆのうち、立ち乗り型移動装置１０を加速させることに寄与する時点における前荷重割合Ｒｆに相当する。後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１は、前荷重割合Ｒｆのうち、立ち乗り型移動装置１０を減速させることに寄与する時点における前荷重割合Ｒｆに相当する。
【００２４】
具体的には、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１と、後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１とを、並列して順次求める。
前後荷重分離部２２は、順次供給される前後の荷重割合情報から、前荷重割合Ｒｆが０．５以上か否かを順次判断する（前荷重割合判定ステップＳ１１）。
【００２５】
前荷重割合Ｒｆが０．５以上であるとき（前荷重割合判定ステップＳ１１：ＹＥＳ）、現状、つまり、その時点における前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１は、前荷重割合Ｒｆと同じ値に設定し（前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１設定ステップＳ１２）、その時点における後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１は、０．５に設定とした（後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１設定ステップＳ１３）。
【００２６】
前荷重割合Ｒｆが０．５以上でない、言い換えると０．５未満であるとき（前荷重割合判定ステップＳ１１：ＮＯ）、その時点における前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１は、０．５に設定し（前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１設定ステップＳ２２）、現状、つまり、その時点における後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１は、前荷重割合Ｒｆと同じ値に設定とした（後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１設定ステップＳ２３）。
【００２７】
ここで、ボード本体１ｂの前側の車輪２ａ、２ｂが段差に乗り上げる時点Ｔ１の直前から、後側の車輪２ｃ、２ｄが段差に乗り上げた直後の時点Ｔ２を経過した時点までの間、算出した前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１の具体一例を図７に示し、後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１の一具体例を図８に示した。
【００２８】
続いて、図５に示すように、遅延処理部２３は、まず、立ち乗り型移動装置１０の速度Ｖｍが、予め定めた値Ｖ１以上であるかを判定する（移動装置速度判定ステップＳ３１）。立ち乗り型移動装置１０の速度Ｖｍが、予め定めた値Ｖ１以上であれば（移動装置速度判定ステップＳ３１：ＹＥＳ）、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１について遅延処理を実行し、遅延後の前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ２を得る（遅延処理ステップＳ３２）。具体的には、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１を、後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１より、遅延時間Ｔｄだけ遅延させる。遅延時間Ｔｄと、立ち乗り型移動装置１０の前輪と後輪とのホイールベース、具体的には、車輪２ａ、２ｂから車輪２ｃ、２ｄまでの距離Ｄｗと、立ち乗り型移動装置１０の速度Ｖｍとの関係は、以下の関係式３で表すことができる。遅延時間Ｔｄは、関係式３を用いて、求めることができる。
Ｔｄ＝Ｄｗ／Ｖｍ      （…関係式３）
また、遅延時間Ｔｄは、前側の車輪２ａ、２ｂ（図１参照）が段差に乗り上げた時点Ｔ１から、後側の車輪２ｃ、２ｄ（図１参照）が段差に乗り上げた時点Ｔ２までの時間と、殆ど同じ値になる。すると、
【００２９】
ここで、ボード本体１ｂの前側の車輪２ａ、２ｂが段差に乗り上げる時点Ｔ１の直前から、後側の車輪２ｃ、２ｄが段差に乗り上げた直後の時点Ｔ２を経過した時点までの間、遅延後の前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ２の一具体例を図９に示す。図９に示すように、遅延後の前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ２は、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１（図７参照）が遅延時間Ｔｄだけ遅延している。
【００３０】
一方、立ち乗り型移動装置１０の速度Ｖｍが、予め定めた値Ｖ１未満であれば（移動装置速度判定ステップＳ３１：ＮＯ）、前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ１について遅延処理を実行しなくてもよい。これによって、搭乗者３０が立ち乗り型移動装置１０を加速させるようと意図して、ボード１の前側に重心移動しても、立ち乗り型移動装置１０の速度が予め定めた値Ｖ１未満であれば、立ち乗り型移動装置１０が素早く応答して、加速することができる。なお、必要に応じて、移動装置速度判定ステップＳ３１の実施を省略してもよい。
【００３１】
続いて、合計算出部２４は、後側荷重時のみの荷重割合Ｒｂ１（図８参照）と、遅延後の前側荷重時のみの荷重割合Ｒｆ２（図９参照）とを合計し、合成後荷重割合Ｒｔを算出する。合成後荷重割合Ｒｔの一具体例を図１０に示す。この一具体例では、合成後荷重割合Ｒｔは、開始時点から後側の車輪２ｃ、２ｄが段差に乗り上げた時点Ｔ２及びその近傍の時点を除く時間帯では、ほぼ０．５となり、後側の車輪２ｃ、２ｄが段差に乗り上げた時点Ｔ２において、わずかなピークを有する。この合成後荷重割合Ｒｔのピーク高さＨｔは、前荷重割合Ｒｆのピーク高さＨｆ（図６参照）と比較して、非常に低い。
【００３２】
続いて、加速度算出部２５は、合成後荷重割合Ｒｔに基づいて、立ち乗り型移動装置１０の加速度Ａ１を算出する。具体的には、加速度係数Ｃ１は、予め設定しておく。加速度Ａ１は、以下の関係式４を用いて算出する。
Ａ１＝（Ｒｔ−０．５）*Ｃ１      （…関係式４）
また、算出した加速度Ａ１を積分することによって、立ち乗り型移動装置１０の目標速度を求めることができる。
【００３３】
ここで、上記したように、合成後荷重割合Ｒｔ（図１０参照）は、開始時点から後側の車輪２ｃ、２ｄが段差に乗り上げた時点Ｔ２及びその近傍の時点を除く時間帯では、ほぼ０．５となり、合成後荷重割合Ｒｔのピーク高さＨｔは前荷重割合Ｒｆのピーク高さＨｆ（図６参照）と比較して非常に低い。そのため、加速度Ａ１は小さな値となる傾向にある。従って、立ち乗り型移動装置１０の加速は、抑制される。
【００３４】
以上、実施の形態１にかかる立ち乗り型移動装置によれば、前側の荷重が加速に寄与する時点を、遅延させることによって、前側の荷重による加速と、後側の荷重による減速とを相殺させることができる、結果として、前側の荷重による瞬間的な速度の増大を抑制することができる。
【００３５】
なお、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。
【符号の説明】
【００３６】
１０  立ち乗り型移動装置
１  ボード                                  ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  車輪
３  荷重センサ群                            ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  荷重センサ
４  駆動部群
２０  制御装置
２４  合計算出部                            ２５  加速度算出部
Ａ１  加速度                                Ｒｔ  合成後荷重割合
【図１】
2017169979.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017169979.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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