(57)【要約】【課題】安全性を向上することができる倒立車両型移動体、及びその制御方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかる倒立車輪型移動体は、右駆動輪１８、左駆動輪２０を回転駆動するモータ３４、３６と、スイングアーム１７、１９を介してマウント２６、２８に対して回動可能に支持された搭乗席７４と、搭乗席７４を駆動するスライド機構６８と、を備えている。制御部８０は、モータ３４．３６又はスライド機構６８の駆動力に基づいて、車体部７７の重量を検知する。そして、車体部の重量がしきい値を越えた時、又はスライド機構６８の駆動範囲の端に到達した時に、車体部を低くする。スライド機構の駆動力がしきい値を越えておらず、かつスライド機構６８がスライドエンドに到達していない時に、倒立させつつ移動するように制御する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転可能に支持する車台と、
前記車輪を回転駆動する第１の駆動部と、
支持部材を介して前記車台に対して回動可能に支持された車体部と、
前記車体部を駆動する第２の駆動部と、
前記車体部の高さを変化させる第３の駆動部と、
前記第１の駆動部、前記第２の駆動部、及び第３の駆動部を制御する制御部と、を備える倒立車輪型移動体であって、
前記制御部が、
前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御し、
前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えておらず、かつ前記第２の駆動部が駆動範囲の端に到達していない時に、前記倒立車輪型移動体を倒立させつつ移動するように、前記第１及び第２の駆動部を制御する倒立車輪型移動体。
【請求項２】
前記倒立車輪型移動体の姿勢の傾斜角速度が変化しない状態、又はしきい値を超えていない状態で、前記駆動範囲の端に到達した時に、前記制御部が車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御する請求項１に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項３】
前記第２の駆動部が前記車体部を前後にスライドさせるスライド機構を有しており、
前記第２の駆動部のスライド力がしきい値を超えていないときに、前記制御部が前記車体部を低くするように制御する請求項１、又は２に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項４】
前記第３の駆動部が駆動することで上下に移動する補助輪をさらに備え、
前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記制御部が前記第３の駆動部を制御して前記補助輪を接地させる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項５】
車輪を回転可能に支持する車台と、
前記車輪を回転駆動する第１の駆動部と、
支持部材を介して前記車台に対して回動可能に支持された車体部と、
前記車体部を駆動する第２の駆動部と、
前記車輪と離間して設けられた補助輪と、
前記補助輪が接地した接地状態と離地した離地状態とを切り替える第３の駆動部と、を備える倒立車輪型移動体の制御方法であって、
前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御するステップと、
前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えておらず、かつ前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達していない時に、前記倒立車輪型移動体を倒立させつつ移動するように、前記第１及び第２の駆動部を制御するステップとを有する倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項６】
前記倒立車輪型移動体の姿勢の傾斜角速度が変化しない状態、又はしきい値を超えていない状態で、前記駆動範囲の端に到達した時に、前記制御部が車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御する請求項５に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項７】
前記第２の駆動部が前記車体部を前後にスライドさせるスライド機構を有しており、
前記スライド機構のスライド力がしきい値を超えていないときに、前記車体部を低くする請求項５、又は６に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項８】
前記第３の駆動部が駆動することで上下に移動する補助輪をさらに備え、
前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記補助輪を接地させる請求項５乃至７のいずれか１項に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は倒立車輪型移動体、及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
倒立二輪車両などの倒立車輪型移動体は、通常、左右の駆動輪を駆動して安定状態を維持するように重心位置を修正しつつ、移動を行なうように制御している。さらに、倒立状態を安定させるため、車輪上方に設けられた慣性体を駆動する構成が開示されている（特許文献１）。この倒立車輪型移動体では、走行中に、慣性体をスライド移動させている。これにより、重心位置が車軸の鉛直線上に速やかに移動するため、倒立を安定させることができる。さらに、倒立車輪型移動体には、転倒を防止するための補助輪を設けることがある。
【特許文献１】特開２００６−２０５８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような、倒立車輪型移動体に、搭乗物や搭乗者を乗せる。そして、搭乗者等が乗っている状態で倒立を安定させるために車輪を駆動する。しかしながら、倒立車輪型移動体には、搭乗者や搭乗物の重量や、重心位置ずれの大きさに限界がある。この限界値を越えた状態で、倒立動作を行うと、転倒（フェール）や暴走（補助輪接地）を起こしてしまうおそれがある。すなわち、重量やモーメントの限界値オーバなのに、倒立させようとすると、駆動モータのスペック以上の指令が出力されてしまう。また、重心位置ずれが限界値よりも大きいのに倒立制御を続けると、メカバランスが悪く補助輪が地面に衝突してしまう。したがって、重量や重心位置ずれが限界値を越えてしまうと、転倒や暴走を招いてしまうおそれがある。重量を検知するセンサを設けることもできるが、電気配線の増加やコストの増加につながってしまう。また、搭乗者や搭乗物の状態によっては、重量を正確に検知できないこともある。このように、従来の倒立車輪型移動体では、安全に倒立動作を行うことができないという問題点がある。
【０００４】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、安全に倒立動作を行うことができる倒立車輪型移動体、及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様にかかる倒立車輪型移動体は、車輪を回転可能に支持する車台と、前記車輪を回転駆動する第１の駆動部と、支持部材を介して前記車台に対して回動可能に支持された車体部と、前記車体部を駆動する第２の駆動部と、前記車体部の高さを変化させる第３の駆動部と、前記第１の駆動部、前記第２の駆動部、及び第３の駆動部を制御する制御部と、を備える倒立車輪型移動体であって、前記制御部が、前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御し、前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えておらず、かつ前記第２の駆動部が駆動範囲の端に到達していない時に、前記倒立車輪型移動体を倒立させつつ移動するように、前記第１及び第２の駆動部を制御するものである。これにより、重量やモーメントが限界値を超えるときは、車高が低くなる。よって、倒立車輪型移動体の転倒を防ぐことができるため、安全性を向上することができる。
【０００６】
本発明の第２の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上記の倒立車輪型移動体であって、前記倒立車輪型移動体の姿勢の傾斜角速度が変化しない状態、又はしきい値を超えていない状態で、前記駆動範囲の端に到達した時に、前記制御部が車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御するものである。これにより、簡便かつ確実に倒立可能か否かを判定することができ、安全性を向上することができる。
【０００７】
本発明の第３の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上記の倒立車輪型移動体であって、前記第２の駆動部が前記車体部を前後にスライドさせるスライド機構を有しており、前記第２の駆動部のスライド力がしきい値を超えていないときに、前記制御部が前記車体部を低くするように制御するものである。これにより、簡便に重量を倒立可能か否かを判定するため、部品点数を削減することができる。
【０００８】
本発明の第４の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上記の倒立車輪型移動体であって、前記第３の駆動部が駆動することで上下に移動する補助輪をさらに備え、前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記制御部が前記第３の駆動部を制御して前記補助輪を接地させるものである。これにより、移動体の転倒、及び暴走を防ぐことができ、安全性を向上することができる。
【０００９】
本発明の第５の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、車輪を回転可能に支持する車台と、前記車輪を回転駆動する第１の駆動部と、支持部材を介して前記車台に対して回動可能に支持された車体部と、前記車体部を駆動する第２の駆動部と、前記車輪と離間して設けられた補助輪と、前記補助輪が接地した接地状態と離地した離地状態とを切り替える第３の駆動部と、を備える倒立車輪型移動体の制御方法であって、前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御するステップと、前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えておらず、かつ前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達していない時に、前記倒立車輪型移動体を倒立させつつ移動するように、前記第１及び第２の駆動部を制御するステップとを有するものである。これにより、重量やモーメントが限界値を超えるときは、車高が低くなる。よって、倒立車輪型移動体の転倒を防ぐことができるため、安全性を向上することができる。
【００１０】
本発明の第６の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上記の制御方法であって、前記倒立車輪型移動体の姿勢の傾斜角速度が変化しない状態、又はしきい値を超えていない状態で、前記駆動範囲の端に到達した時に、前記制御部が車体部を低くするように前記第３の駆動部を制御するものである。これにより、簡便かつ確実に倒立可能か否かを判定することができ、安全性を向上することができる。
【００１１】
本発明の第７の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上記の制御方法であって、前記第２の駆動部が前記車体部を前後にスライドさせるスライド機構を有しており、前記スライド機構のスライド力がしきい値を超えていないときに、前記車体部を低くするものである。これにより、簡便に倒立可能かを判定することができるため、部品点数を削減することができる。
【００１２】
本発明の第８の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上記の制御方法であって、前記第３の駆動部が駆動することで上下に移動する補助輪をさらに備え、前記第１又は前記第２の駆動部の駆動力がしきい値を越えた時、又は前記第２の駆動部の駆動範囲の端に到達した時に、前記補助輪を接地させるものである。これにより、移動体の転倒、及び暴走を防ぐことができ、安全性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、安全に倒立動作を行うことができる倒立車輪型移動体、及びその制御方法を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施の形態にかかる移動体は倒立振子制御によって移動する倒立車輪型移動体である。移動体は、地面に接地した車輪を駆動することによって、所定の位置まで移動する。さらに、ジャイロセンサ等からの出力に応じて車輪を駆動することによって、倒立状態を維持することができる。また、移動体は、倒立状態を維持したまま、操作者が操作する操作量に応じて移動する。
【００１５】
図１及び図２を用いて、本実施の形態にかかる移動体１００の構成について説明する。図１は移動体１００の構成を模式的に示す側面図であり、図２は移動体１００の構成を模式的に示す正面図である。
【００１６】
図２に示されるように、移動体１００は、倒立車輪型の移動体（走行体）であり、右駆動輪１８と、左駆動輪２０と、右スイングアーム１７と、左スイングアーム１９と、車体１２と、を備えている。車体１２は、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０の上方に配置された移動体１００の上体部の一部である。ここで、移動体１００の進行方向（図２の紙面と垂直方向）を前後方向とし、水平面において前後方向に垂直な方向を左右方向（横方向）とする。よって、図２は、進行方向前側から移動体１００を見た図であり、図１は、左側から移動体１００を見た図である。
【００１７】
走行時において、右スイングアーム１７、及び左スイングアーム１９は、車高を調整する。さらに、一方、又は両方のスイングアームを駆動して、車体１２の地面に対する左右の傾斜角度を調整する。例えば、水平な地面を走行中に、右駆動輪１８のみが段差に乗り上げたり、地面が右上がりの傾斜面に変わったりしたとする。この場合、右駆動輪１８が左駆動輪２０よりも高くなる。このため、右スイングアーム１７の関節を駆動して右駆動輪１８を車体１２の方向により近づけるようにする。これにより、右駆動輪１８が高くなった分を吸収でき、横方向（左右方向）において車体１２を水平にすることができる。
【００１８】
右スイングアーム１７側端側には右マウント２６が固定され、車軸３０を介して右駆動輪１８を回転可能に支持する。右駆動輪１８は、車軸３０を介して右輪駆動モータ３４の回転軸Ｃ１に固定されている。右輪駆動モータ３４は、右マウント２６内に固定され、車輪用駆動部（アクチュエータ）として機能する。
【００１９】
左スイングアーム１９の側端側には左マウント２８が固定され、車軸３２を介して左駆動輪２０を回転可能に支持する。左駆動輪２０は、車軸３２を介して左輪駆動モータ３６の回転軸Ｃ２に固定されている。左輪駆動モータ３６は、左マウント２８内に固定され、車輪用駆動部（アクチュエータ）として機能する。右駆動輪１８と左駆動輪２０は、地面と接地し、略同軸上で回転する一対の車輪である。右駆動輪１８と左駆動輪２０が、回転することによって、移動体１００が移動する。また、右輪駆動モータ３４、及び左輪駆動モータ３６が車輪を駆動させる駆動輪モータとなる。右マウント２６、及び左マウント２８が左右の駆動輪を回転可能に支持する車台となる。
【００２０】
右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６（以下、モータ３４、３６と称することもある。）は例えば、サーボモータである。尚、車輪用アクチュエータは、電気的なモータに限らず、空圧、油圧を使用したアクチュエータでもよい。なお、以下の説明において、右駆動輪１８と左駆動輪２０をまとめて、駆動輪と呼ぶこともある。
【００２１】
また、右マウント２６は、右輪エンコーダ５２を備えている。右輪エンコーダ５２は、右駆動輪１８の回転量としての回転角を検出する。左マウント２８は、左輪エンコーダ５４を備えている。左輪エンコーダ５４は、左駆動輪２０の回転量としての回転角を検出する。
【００２２】
右スイングアーム１７は、右上リンク２１と、右スイング軸６２と、右スイングアーム駆動モータ６０を有している。左スイングアーム１９は、左上リンク２２と、左スイング軸６６と、左スイングアーム駆動モータ６４を有している。車体１２の下部には、右上リンク２１及び左上リンク２２が固定されている。右上リンク２１には、右スイングアーム駆動モータ６０が固定され、右スイング軸６２を介して、回転軸Ｃ４回りに、右スイングアーム１７を駆動する。左スイング軸６６には、左スイングアーム駆動モータ６４が固定され、左スイング軸６６を介して、回転軸Ｃ５周りに左スイングアーム１９を駆動する。このように、右スイングアーム１７には、回転軸Ｃ４回りに回転する回転関節が設けられ、左スイングアーム１９には、回転軸Ｃ５回りに回転する回転関節が設けられている。右スイングアーム１７及び左スイングアーム１９（以下、スイングアーム１７、１９と称することもある。）に設けられた関節をスイングアーム関節とする。
【００２３】
車体１２には、搭乗席駆動モータ７０、ラックアンドピニオン７２、ジャイロセンサ４８、及び搭乗席７４が取り付けられている。また、車体１２には、対向して、右上リンク２１及び左上リンク２２が取り付けられている。
【００２４】
車体１２の中央近傍には、ラックアンドピニオン７２が設けられている。ラックアンドピニオンのラックは、前後方向に沿って設けられている。ラックアンドピニオン７２によって、搭乗席７４が支持されている。即ち、搭乗席７４は、ラックアンドピニオン７２を介して車体１２に取り付けられている。搭乗席７４は、搭乗者が座ることができる椅子の形状を有する。なお、ラックアンドピニオン７２の代わりにボールネジなどを用いてスライドさせてもよい。
【００２５】
車体１２の上部には、搭乗席駆動モータ７０が固定されている。搭乗席７４と搭乗席駆動モータ７０は、ラックアンドピニオン７２によって連結されている。搭乗席駆動モータ７０は、回転軸Ｃ３回りに回転する。これにより、ラックアンドピニオン７２のピニオンに回転力が加えられる。搭乗席駆動モータ７０の回転運動は、ラックアンドピニオン７２によって、直線運動に変換される。すなわち、搭乗席駆動モータ７０を駆動すると、車体１２に対する搭乗席７４の位置が前後にスライドする。このとき、搭乗席７４と搭乗者又は搭乗物との合成重心位置が、車体１２に対して前後に変化する。なお、車体１２に対して、搭乗席７４と搭乗者又は搭乗物との合成重心位置を変化させる手段としては、スライド機構の他に、回転軸機構、旋回機構などで実現することも可能である。また、搭乗席駆動モータ７０の動力をギアやベルトやプーリなどを介して、搭乗席７４に伝達してもよい。ここで、搭乗席駆動モータ７０によって前後に移動する構成全体を車体部７７とする。車体部７７には、搭乗席７４や操作モジュール４６等が含まれる。もちろん、車体１２を駆動するアクチュエータを備える場合は、車体部７７に車体１２も含まれる。また、搭乗席駆動モータ７０には、スライド位置を計測するためのエンコーダ（図示せず）が設けられている。
【００２６】
回転軸Ｃ３は回転軸Ｃ１及びＣ２と平行であり、回転軸Ｃ１及びＣ２の上方に位置する。回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ１との間に右スイングアーム１７が設けられ、回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ２との間に左スイングアーム１９が設けられている。右スイングアーム駆動モータ６０は、右スイングアーム１７を回転軸Ｃ４回りに回転させ、左スイングアーム駆動モータ６４は、左スイングアーム１９を回転軸Ｃ５回りに回転させる。通常の走行時には、回転軸Ｃ１〜回転軸Ｃ５は水平になっている。
【００２７】
さらに、移動体１００には、転倒を防止するために、２つの補助輪５１が設けられている。補助輪５１は、補助輪支持ブロック５５に対して回転可能に支持されている。そして、補助輪支持ブロック５５は車体１２に取り付けられている。ここでは、一方の補助輪５１は、駆動輪の前方側に配置され、他方の補助輪５１は駆動輪の後方側に配置されている。補助輪５１は、従動輪であり、移動体１００の移動にしたがって回転する。
【００２８】
通常の走行を開始するときには、スイングアーム関節を伸ばすことによって、補助輪５１を離地させる。すなわち、車体１２が上方に移動するように、スイングアーム関節を移動して、補助輪５１を上方に移動させる。停止状態では、スイングアーム関節を縮めることによって、補助輪５１を接地させる。すなわち、スイングアーム関節を屈曲させていくことで、車体１２が地面に近づき、補助輪５１が下方に移動する。このように、補助輪５１を上下に移動させることで、補助輪５１が接地した接地状態と、離地して二輪で走行する離地状態とを切換えることができる。このように、移動体１００は、立ち上がり時にスイングアームを使って、４輪の接地状態から２輪状態の離地状態へと移行していく。
【００２９】
一方の補助輪５１の回転軸は、回転軸Ｃ１、Ｃ２よりも前側上方にあり、他方の補助輪５１の回転軸は、回転軸Ｃ１，Ｃ２よりも後側上方にある。すなわち、補助輪５１の一方は、駆動輪の車軸よりも前方に配置され、他方は、駆動輪の車軸よりも後方に配置される。これにより、移動体１００が前後に転倒するのを防止することができる。なお、補助輪以外の転倒防止部材によって、転倒を防止してもよい。例えば、前後方向に突出したストッパなどで転倒を防止することができる。
【００３０】
車体１２には、バッテリーモジュール４４と、センサ５８が収納されている。センサ５８は、例えば、光学式の障害物検知センサであり、移動体１００の前方に障害物を検知すると、検知信号を出力する。また、センサ５８は、障害物センサ以外のセンサであってもよい。例えば、センサ５８として、加速度センサを用いることも可能である。もちろん、センサ５８として、２以上のセンサが用いられていてもよい。センサ５８は移動体１００の状態に応じて変化する変化量を検出する。バッテリーモジュール４４は、センサ５８、ジャイロセンサ４８、右輪駆動モータ３４、左輪駆動モータ３６、右スイングアーム駆動モータ６０、左スイングアーム駆動モータ６４、搭乗席駆動モータ７０、及び制御部８０等に対して電力を供給する。
【００３１】
車体１２上には、ジャイロセンサ４８が設けられている。ジャイロセンサ４８は、車体１２の傾斜角に対する角速度を検出する。ここで、車体１２の傾斜角は、移動体１００の重心位置が車軸３０、３２の鉛直上方に伸びる軸からの傾斜度合いであり、例えば移動体１００の進行方向前方に車体１２が傾斜している場合を「正」とし、移動体１００の進行方向後方に車体１２が傾斜している場合を「負」として表わす。したがって、車体１２が水平になっている状態では、傾斜角度が０°になる。そして、通常の走行時には、傾斜角度の制御目標値が０°なっている。この制御目標値に追従するように、フィードバック制御されている。また、前後方向における傾斜角度を移動体１００の姿勢の傾斜角度とする。
【００３２】
また、進行方向の前後方向に加えて、左右方向の傾斜角速度はロール、ピッチ、ヨーの３軸のジャイロセンサ４８を用いて測定される。このように、ジャイロセンサ４８は、車体１２の傾斜角の変化を、車体１２の傾斜角速度として測定する。もちろん、ジャイロセンサ４８は他の箇所に取り付けられていてもよい。ジャイロセンサ４８で測定された傾斜角速度は、移動体１００の姿勢の変化に応じて変化する。即ち、傾斜角速度は、車軸の位置に対する車体１２の重心位置に応じて変化する変化量である。従って、外乱などによって、姿勢の傾斜角度が急激に変化すると、傾斜角速度の値が大きくなる。
【００３３】
搭乗席７４の側面には、操作モジュール４６が設けられている。操作モジュール４６には、操作レバー（図示せず）及びブレーキレバー（図示せず）が設けられている。操作レバーは、搭乗者が移動体１００の走行速度や走行方向を調整するための操作部材である、搭乗者は、操作レバーの操作量を調整することによって移動体１００の移動速度を調整することができる。また、搭乗者は、操作レバーの操作方向を調整することによって移動体１００の移動方向を指定することができる。移動体１００は、操作レバーに加えられた操作に応じて、前進、停止、後退、左折、右折、左旋回、右旋回することができる。搭乗者がブレーキレバーを倒すことによって、移動体１００を制動することができる。移動体１００の進行方向は、水平面内において、車軸３０、３２と垂直な方向になる。また、操作モジュール４６には、制御モードを切換えるスイッチが設けられている。
【００３４】
さらに、搭乗席７４の背もたれ部分には、制御部８０が実装されている。制御部８０は、搭乗者が操作モジュール４６に対して行なった操作に追従して、右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６を制御し、移動体１００の走行（移動）を制御する。制御部８０は、操作モジュールでの操作に応じて、右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６を制御する。これにより、操作モジュール４６での操作に応じた加速度、速度指令値で右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６が駆動する。
【００３５】
制御部８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインターフェースなどを有し、移動体１００の各種動作を制御する。そして、この制御部８０は、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムに従って各種の制御を実行する。制御部８０は、操作モジュール４６での操作に応じて、所望の加速度、及び目標速度になるように、また、移動体１００が倒立を維持するように、ロバスト制御、状態フィードバック制御、ＰＩＤ制御などの周知のフィードバック制御により、右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６を制御する。これにより、移動体１００が、操作モジュール４６での操作に応じて加減速しながら走行する。
【００３６】
すなわち、操作モジュール４６は、搭乗者の操作によって与えられた操作量を取得し、この操作量を操作信号として、制御部８０に出力する。そして、制御部８０は、操作信号に基づいて、移動体１００の目標加速度や、目標速度を算出し、これに追従するように、移動体１００をフィードバック制御する。これにより、移動体１００を倒立させつつ、移動させることができる。
【００３７】
また、制御部８０は、右輪駆動モータ３４、左輪駆動モータ３６、右スイングアーム駆動モータ６０、左スイングアーム駆動モータ６４、及び搭乗席駆動モータ７０を制御する。ここで、搭乗席駆動モータ７０が右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６と協調して動作するよう、制御部８０が制御を行う。すなわち、倒立を安定させるように、駆動輪を回転駆動するとともに搭乗席７４をスライド移動させる。これにより、車体１２の傾斜角度が小さくなり、倒立を安定させることができる。このようにして、搭乗席駆動モータ７０が右スイングアーム駆動モータ６０、左スイングアーム駆動モータ６４、及び搭乗席駆動モータ７０と協調して動作する。
【００３８】
次に、上記の制御を行う制御部８０の構成について図３を用いて説明する。図３は、制御部８０を含む制御系の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御部８０は、スイングアーム制御部８１と、駆動輪・スライド協調制御部８２とを備えている。また、センサ類８３は、移動体１００に設けられている各種センサを示すものであり、例えば、ジャイロセンサ４８、右輪エンコーダ５２、左輪エンコーダ５４、センサ５８等を含んでいる。そして、制御部８０は、倒立制御計算を行い、制御目標値を算出する。そして、制御目標値と現在値との偏差を求める。尚、現在値は、例えば、センサ類８３からの出力に基づいて算出することができる。そして、この偏差に所定のフィードバックゲインを乗じて、フィードバック制御を行う。
【００３９】
また、移動体１００には、各モータを駆動制御するアンプが設けられている。ここで、右輪駆動モータ３４、左輪駆動モータ３６、右スイングアーム駆動モータ６０、左スイングアーム駆動モータ６４、搭乗席駆動モータ７０に設けられているアンプをそれぞれ、アンプ３４ａ、アンプ３６ａ、アンプ６０ａ、アンプ６４ａ、アンプ７０ａとする。各アンプは、制御部８０からの制御信号に基づいて動作する。制御部８０は、搭乗席駆動モータ７０のアンプ７０ａにスライド速度やスライド位置やスライド力に応じた制御信号を出力する。また、モータ３４、３６のアンプ３４ａ、３６ａに車輪トルクに応じた制御信号を出力する。
【００４０】
スイングアーム制御部８１は、右スイングアーム駆動モータ６０、及び左スイングアーム駆動モータ６４を制御する。例えば、スイングアーム制御部８１は制御信号を出力して、スイングアームが伸縮するようにスイングアーム関節６７を駆動する。これにより、補助輪５１が接地している接地状態と、離地している離地状態とを切換えることができる。また、傾斜面を走行するときは、ジャイロセンサ４８などの出力に基づいて、制御信号を出力する。これにより、傾斜面の角度が吸収され、車体１２が水平になる。スイングアーム制御部８１からの制御信号は、アンプ６０ａ、６４ａを介して、右スイングアーム駆動モータ６０、左スイングアーム駆動モータ６４に入力され、右スイングアーム駆動モータ６０、左スイングアーム駆動モータ６４が駆動する。なお、スイングアーム関節の回転角を検出するエンコーダを設けて、フィードバック制御してもよい。すなわち、スイングアーム関節６７の関節角度や関節角速度に応じてフィードバック制御することができる。
【００４１】
駆動輪・スライド協調制御部８２は、右輪駆動モータ３４、左輪駆動モータ３６、及び搭乗席駆動モータ７０を協調して制御する。すなわち、駆動輪・スライド協調制御部８２は、右輪駆動モータ３４、左輪駆動モータ３６、及び搭乗席駆動モータ７０に対する制御目標値を算出する。例えば、姿勢の傾斜角度、姿勢の傾斜角速度、並びに駆動輪の回転速度、及び搭乗席７４のスライド速度が制御目標値として算出される。そして、制御目標値に追従するようにフィードバック制御する。具体的には、各モータに対する駆動トルクを指令値として出力する。車体１２の傾斜角速度は、ジャイロセンサ４８で測定される。そして、傾斜角速度を積分することによって、車体１２の傾斜角度が求まる。例えば、倒立走行時には、姿勢の目標傾斜角度が０°になるようにフィードバック制御する。また、その場で停止させる場合は、目標傾斜角速度が０になるようにフィードバック制御する。
【００４２】
また、駆動輪７８の回転速度は、右輪エンコーダ５２、及び左輪エンコーダ５４の出力によって、求めることができる。スライド機構６８のスライド速度は、搭乗席駆動モータ７０に設けられているエンコーダの出力により求めることができる。また、スライド機構６８は、搭乗席駆動モータ７０の回転トルクにより求めることができる。そして、これらの制御目標値と、現在値との偏差に適切なフィードバックゲインをかけることで、フィードバック制御が行われる。もちろん、駆動輪・スライド協調制御部８２による、右輪駆動モータ３４、左輪駆動モータ３６、及び搭乗席駆動モータ７０の協調制御は、上記の制御に限られるものではない。
【００４３】
また、制御部８０は、重量やモーメントが限界値オーバの場合、補助輪を接地状態にする。すなわち、重量やモーメントが予め設定されているしきい値を超えている場合は、限界値オーバと判定して、スイングアーム関節６７を駆動する。これにより、車体１２が下降して、補助輪５１が接地する。移動体１００の転倒や暴走を防ぐことができ、安全性を向上することができる。
【００４４】
次に、移動体１００の補助輪５１が着地状態から離地状態に移行して、移動するときの制御について図４を用いて説明する。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、移動体１００の動作を模式的に示す側面図である。なお、図４では、右駆動輪１８及び左駆動輪２０を駆動輪７８として示している。また、図４では、車体部７７をスライド移動させる機構をスライド機構６８として示し、スイングアームに設けられた回転関節をスイングアーム関節６７として示している。したがって、搭乗席駆動モータ７０及びラックアンドピニオン７２などを含むスライド機構６８を駆動することで、車体１２に対して車体部７７が前後にスライドする。さらに、車体部７７と車体１２を合わせて上体部７６としている。したがって、スイングアームによって支持されている構成全体が上体部７６となる。
【００４５】
まず、接地状態（４輪接地）から離地状態（２輪接地）に移行するため、図４（ａ）に示すように、スイングアーム関節６７を駆動する。すなわち、右スイングアーム駆動モータ６０、及び左スイングアーム駆動モータ６４を回転させて、各スイングアームを伸ばしていく。これにより、車体１２が地面から離れて行き、補助輪支持ブロック５５を介して車体１２に取り付けられた補助輪５１が上方に移動する。このとき、上体部７６の重心位置（車体部７７と車体１２の合成重心位置）が車軸の鉛直線上から前方にずれて、移動体１００が前傾姿勢になる。このため、初めに後方側の補助輪５１が離地し、その次に前方側の補助輪５１が離地していくことになる。
【００４６】
すると、姿勢を元に戻そうとして、図４（ｂ）に示すように、スライド機構６８がスライド移動する。図４（ｂ）では、後方側の補助輪５１が離地し、前方側の補助輪５１が接地した３輪状態になっている。移動体１００が前傾姿勢になっているため、車体部７７が後方にスライドしていく。すなわち、上体部７６の重心位置が車軸の鉛直線上に近づくように、スライド機構６８が制御される。なお、このタイミングでは、まだ駆動輪７８が回転駆動していない。
【００４７】
このとき、スライド機構６８を動かすスライド力Ｆを計測することで、車体部７７の重量を検知する。そして、車体部７７の重量が予め設定されているしきい値（限界値）を越えているか否かを判定する。具体的には、スライド力Ｆと車体部７７の重量の関係を予め求めておくことで、スライド力Ｆから車体部７７の重量を求めることができる。スライド力Ｆは、搭乗席駆動モータ７０のトルク値から求めることができる。
【００４８】
スライド力Ｆがしきい値を超えている場合は、重量オーバーと判定して、接地状態に回復する。すなわち、スイングアーム関節６７を縮ませていき、車体１２を地面に近づけていく。これにより、、図４（ｃ）に示すように、補助輪５１が下方に移動して行く。そして、移動体１００が接地状態に戻る。このように、スライド力Ｆがしきい値を越えた場合は、重量オーバと判定する。そして、接地状態から離地状態に移行するのを停止して、接地状態に戻す。
【００４９】
スライド力Ｆがしきい値未満の場合、重量オーバでないと判定して、スライド機構６８の駆動を継続する。このとき、移動体１００が前傾姿勢になっている。このため、スライド機構６８をさらに後方に駆動して、倒立を安定させようとする。ここで、スライド機構６８がスライドエンドに到達するまでに傾斜が変化するか否かを判定する。具体的には、まず、姿勢の傾斜角速度がしきい値（規定値）を超えたかを調べる。傾斜角速度がしきい値を超えた場合は、姿勢の変化が大きくなるため、重心位置を元に戻すことが可能となる。すなわち、安定に倒立させることができると判定して、接地状態から離地状態への移行を継続する。そして、図４（ｄ）に示すように、離地状態への移行を完了して、協調制御を行う。
【００５０】
傾斜角速度がしきい値を超えていない場合は、スライド機構６８が、スライドエンドに到達しているかを判定する。スライドエンドに到達している場合は、離地状態への移行を中止して、接地状態に戻す。スライドエンドに到達していない場合は、スライドエンドに到達するまでに、傾斜角速度がしきい値を超える可能性がある。このため、スライドエンドに到達するまでは離地状態への移行を続行する。そして、図４（ｄ）に示すように、離地状態への移行を完了して、協調制御を行う。
【００５１】
このように制御することで、スライド駆動によって、姿勢が反対側（後方側）に変化可能か否かがわかる。すなわち、スイングアームを駆動することによって前傾して、傾斜角度が正になった後で、スライド機構６８を駆動することによって、前傾姿勢から回復できるかを調べる。すなわち、重心位置ずれが限界値を超えておらず、スライド機構６８による重心位置の移動で、姿勢が回復可能かを判定する。例えば、傾斜角速度が負のしきい値を超えない段階で、スライド機構がスライドエンドまで到達してしまった場合、それ以上、スライド機構６８を駆動することができない。このため、協調制御により、制御目標値を算出しても、スライド機構６８がそれ以上動かない。傾斜角度が目標傾斜角度にならず、駆動輪７８を駆動させても、倒立を安定させることができない。すなわち、スライド機構６８をさらに駆動することができないため、目標スライド速度に追従することができない。制御目標値に追従させるために必要な回転トルクが駆動輪７８のモータ３４、３６のスペックを超えてしまう。倒立を安定させることができず、移動体１００の転倒や暴走を招いてしまう。したがって、車体１２を下降するようにスイングアームを駆動して、補助輪５１を接地させる。これにより、モーメントが小さくなり、移動体１００の転倒や暴走を防ぐことができ、安全性をさらに向上することができる。
【００５２】
一方、傾斜角速度がしきい値を超えた場合、又はスライドエンドに到達していない場合は、接地状態から離地状態への移行を継続する。すなわち、重心位置ずれを回復可能と判断して、離地状態での倒立制御を開始する。
【００５３】
このように、スライドエンドまでに傾斜が変化する場合は、倒立制御を開始する。すなわち、図４（ｄ）に示すように、駆動輪７８の駆動をして、倒立させる。具体的には、制御部８０で協調制御の計算を行い、制御目標値を算出する。そして、制御目標値に応じたトルク値で、駆動輪７８のアンプ３４ａ、３６ａに指令する。また、制御目標値であるスライド速度に追従するように、アンプ７０ａに指令する。そして、目標値（倒立安定）になるまでフィードバック制御を行う。これにより、安定して接地状態から離地状態へと移行することができる。また、重量を検知するために、新たなセンサを設ける必要がないため、電気配線の増加、及びコストの増加を防ぐことができる。すなわち、倒立制御に使用されるジャイロセンサ４８、搭乗席駆動モータ７０やそのエンコーダを利用して、倒立制御可能かを判定することができる。よって、部品点数の増加を防ぐことができる。
【００５４】
本実施の形態では、スライド力Ｆがしきい値よりも小さく、かつスライド機構６８がスライドエンドまで移動しない場合、接地状態から離地状態への移行が完了する。そして、倒立しながら、移動していく。すなわち、接地状態から離地状態への移行中において、スライド力Ｆがしきい値よりも小さく、かつスライドエンドまで到達しなければ、離地状態への移行を完了して、協調制御により倒立走行を行う。また、接地状態から離地状態への移行中において、スライド力Ｆがしきい値よりも大きい場合、又はスライドエンドまで到達する場合は、離地状態への移行を中止して、接地状態に戻す。これにより、前後の補助輪５１が接地して、安定な姿勢となる。
【００５５】
スライド機構６８がスライドエンドまで到達したら、さらに車体部７７を後方にスライド移動させることができなくなる。従って、スライド機構６８がスライドエンドに到達した状態では、駆動輪７８の駆動のみによって、倒立を維持しなければならなくなる。重心位置ずれの限界値オーバとなって、安定走行することが困難になる。そのため、協調制御を実施すると、転倒や暴走を起こしてしまうおそれがある。すなわち、駆動輪７８の駆動のみによって走行させなければならないため、駆動輪７８のモータ３４、３６に対する負荷が大きくなる。このため、急激な加速が必要となり、暴走してしまうおそれがある。右輪駆動モータ３４、及び左輪駆動モータ３６のスペック以上の制御目標値が出力されてしまう。この場合、倒立を維持することができず、補助輪５１が地面と衝突してしまったり、移動体１００が転倒してしまうおそれがある。スライド機構６８がスライドエンドまで到達した場合も、重心位置ずれの限界値オーバと判定して、接地状態に回復する。
【００５６】
このように、重量、重心位置ずれの限界値オーバの場合、接地状態に戻す。これにより、移動体１００の暴走や、転倒を防ぐことができる。よって、接地状態から離地状態へ移行する際の安全性をより向上することができる。これにより、より安全に、接地状態から離地状態を経由して、走行させることができる。
【００５７】
なお、上記の説明では、車体部７７の重心位置を前後に移動させる機構をスライド機構６８として説明したが、本実施の形態はこれに限るものではない。例えば、車体部７７を回転軸Ｃ３回りに回転させる回転機構であってもよい。この場合、スライド機構と同様に、回転機構のメカエンドまで到達すると、接地状態に戻す。このように、車体部７７の重心位置を前後に移動させる駆動部が駆動範囲を有する場合、その駆動範囲の端に到達した時に、接地状態に回復すればよい。なお、駆動範囲はメカ的に駆動可能な範囲でよいし、センサなどによって決まる範囲であってもよい。また、回転機構やスライド機構６８の駆動力がしきい値を超えた場合、接地状態に回復すればよい。
【００５８】
また、上記の説明では、傾斜角速度がしきい値を超えたか否かによって、重心位置ずれが限界値オーバか否かを判定したが、本実施の形態は、これに限られるものではない。例えば、傾斜角速度が変化したか否かによって、重心位置ずれが限界値オーバか否かを判定してもよい。すなわち、傾斜角速度が変化していないにスライドエンドに到達してしまうと、姿勢を回復することができない。一方、スライド機構６８の駆動によって、傾斜が変化する場合は、移動体１００の姿勢が大きく変化する。重心位置ずれを回復することができる。一方、傾斜角速度が変化していない場合、スライド機構６８の動作によって、姿勢が回復できない。すなわち、重心位置ずれの限界値オーバであり、図４（ｂ）に示すような３輪接地状態で停止してしまう。このような場合は、協調制御によって姿勢を回復することができないと判定する。そして、スイングアーム関節６７を駆動して、補助輪５１を接地させる。
【００５９】
さらに、上記の説明では、重心位置ずれの限界値オーバと判定した場合、補助輪５１を接地させたが、本実施の形態は、これに限られるものではない。例えば、補助輪を完全に接地させずに、車体１２の高さを低くして、モーメントを低くしてもよい。モーメントを低くすることで、重心位置ずれの許容範囲を広くすることができる。これにより、重心位置ずれの限界値オーバとならず、協調制御によって倒立させることができる。このような制御によっても、安全性を向上することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態にかかる移動体１００の制御方法について、図５を用いて説明する。図５は、制御方法を示すフローチャートである。まず、スイングアーム関節６７を指定の角度に動かす（ステップＳ１０１）。これにより、車体部７７が上昇して、接地状態から離地状態へ移行していく。そして、倒立を維持するために、スライドを動かす（ステップＳ１０２）。ここでは、移動体１００の姿勢が前方に傾斜するため、スライド機構６８を後方にスライド移動させる。また、予め定められたスライド量だけスライド移動させるようにしてもよい。そして、計測したスライドトルク値によってスライド力Ｆを求め、スライド力Ｆが許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０３）。搭乗席駆動モータ７０から出力されるトルク値から、スライド力Ｆを求める。そして、このスライド力Ｆは、車体部７７の重量に対応するため、搭乗席駆動モータ７０の駆動力によって重量を検知することができる。そして、スライド力Ｆが、許容範囲内か許容範囲外かを判定する。
【００６１】
このように、スライド力Ｆとしきい値とを比較することで、車体部７７の重量が規定の重量を超えているか否かが分かる。スライド力Ｆがしきい値を越えていた場合、重量オーバと判定し、スイングアーム関節６７の角度を元に戻す（ステップＳ１０４）。これにより、車体１２が下降して、補助輪５１が接地した４輪状態で制御が終了する。
【００６２】
ステップＳ１０３において、スライド力Ｆが許容範囲内である場合、さらにスライドを動かす（ステップＳ１０５）。その後、傾斜角速度計測を行い、傾斜角速度が変化している否かを判定する（ステップＳ１０６）。すなわち、スライド機構６８がスライドすることで、ジャイロセンサ４８で測定した傾斜角速度が変化しているかを調べる。これにより、スライドエンドまでに、傾斜が変化するかを判定することができる。例えば、スライド機構６８の駆動によって、傾斜角速度が変化する場合、移動体１００の姿勢が変化している。スライド機構６８の駆動によって、傾斜角速度が変化すると、姿勢を回復できる。なお、このステップでは、傾斜角速度が変化しているか否かを判定するのではなく、上記のように、傾斜角速度がしきい値を超えたか否かを判定してもよい。
【００６３】
傾斜角速度が変化していない場合、スライド機構６８のスライド位置を計測して、メカエンド（スライドエンド）に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。スライド機構６８のスライド位置は、例えば、搭乗席駆動モータ７０に設けられているエンコーダなどによって計測することができる。メカエンドに到達した場合は、スイングアーム関節６７の角度を元に戻す（ステップＳ１０８）すなわち、メカエンドに到達した場合、移動体１００を回復することができないと判定し、協調制御による倒立を断念する。補助輪５１が接地した４輪状態で制御が終了する。メカエンドに到達していない場合は、ステップＳ１０６に戻り、傾斜角速度が変化しているかを判定する。
【００６４】
ステップＳ１０６において傾斜角速度が変化していると判定した場合、倒立制御を開始する（ステップＳ１０９）。ここでは、駆動輪７８とスライド機構６８の協調制御計算を行い、制御目標値を算出する。その目標制御値に基づいて、駆動輪７８、及びスライド機構６８を協調して駆動する（ステップＳ１１０、ステップＳ１１１）。これにより、倒立させつつ、移動することが可能になる。そして、目標位置に収束したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。例えば、スイングアーム関節６７が目標角度になり、移動体１００が操作モジュール４６からの入力に応じた目標位置や目標速度になったか否かを判定する。あるいは、その場に停止する場合は、傾斜角度が目標傾斜角度、傾斜角速度が０に収束するまでフィードバック制御する。目標位置に収束した場合は、２つの補助輪５１離地した倒立２輪状態で、制御を終了する。目標位置に収束していない場合は、ステップＳ１０９からの制御を繰り返す。
【００６５】
このように、制御することで、接地状態から離地状態へ移行する際の安全性を向上することができる。すなわち、重量や重心位置ずれが限界値を超えている場合は、協調制御による倒立が実施されないため、転倒や暴走を防ぐことができ、安全性を向上することができる。また、スライド力Ｆから重量を検知するとともに、スライドエンドまでのスライド移動で重心位置のバランスを調べている。この２つから倒立可能かを調べることができ、確実に転倒や暴走を防ぐことができる。
【００６６】
なお、上記の説明では、スライド力Ｆによって、重量を検知したが、本実施の形態は、これに限られるものではない。例えば、駆動輪にステップトルクを与えて、重量を検知してもよい。すなわち、駆動輪７８に対して、ステップ的にトルクを与える。具体的には、トルクを与える期間と与えない期間を交互に繰り返す。そして、ステップトルクによって駆動する駆動輪７８の回転角速度をエンコーダ５２、５４で検出する。これにより、車体部７７の重量を推定することができる。
このように、駆動輪７８を駆動するモータ３４、３６や、スライド機構６８を駆動する搭乗席駆動モータ７０の駆動力によって、重量を検知することができる。そして、検知した重量によって、重量オーバか否かを判定する。これにより、専用の重量センサを設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。また、搭乗者の状態が変化しても、正確に重量を検知することができる。すなわち、通常の重量センサを用いた場合、重量センサ上に搭乗者が乗っていないと、正確に重量を検知することができない。しかしながら、本実施の形態のように、モータなどの駆動部の駆動力に応じて重量を検知することで、正確に重量を検知することができる。これにより、倒立可能かを確実に判定することができ、倒立動作の安全性をより向上することができる。
【００６７】
本実施の形態では、２輪型の移動体１００について説明したが、駆動輪の数は、これに限られるものではない。１輪型の移動体でもよく、３以上の駆動輪を有する移動体であってもよい。もちろん、スイングアームを構成するアームの本数は、２本でも、３本以上でもよい。搭乗席７４を駆動する関節は、直動関節に限られるものではなく、例えば、回動関節であってもよい。この場合、回動関節は、搭乗席７４を前後方向に回動させて、搭乗席７４及び搭乗者の重心位置を変化させる。また、前方への移動に限らず、後方への移動も同様に制御することができる。
【００６８】
上記の例では、操作者が移動体１００に搭乗しているものとして説明したが、これに限るものではない。例えば、遠隔で操縦を行なう移動体に対しても適用することができる。さらに、上記の説明では、搭乗席７４を有する移動体１００について説明したが、物体運搬用の移動台車であってもよい。もちろん、移動ロボットなどのその他の移動体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる移動体の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる移動体の構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる移動体の制御系の構成を示すブロック図である
【図４】本発明の実施の形態にかかる移動体の姿勢を説明するための側面図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる移動体の制御方法を示すフローチャートである
【符号の説明】
【００７０】
１２  車体、１７  右スイングアーム、１９  左スイングアーム、
１８  右駆動輪、２０  左駆動輪、２１  右上リンク、２２  左上リンク、
２６  右マウント、２８  左マウント、
３０  車軸、３２  車軸、３４  右輪駆動モータ、３６  左輪駆動モータ、
４１  本体部、４２  操作レバー、４３  操作角センサ、４４  バッテリモジュール、
４６  操作モジュール、４８  ジャイロセンサ、５１  補助輪、
５２  右輪エンコーダ、５４  左輪エンコーダ、５５  補助輪支持ブロック、
５８  センサ、６０  右スイングアーム駆動モータ、６２  右スイング軸
６４  左スイングアーム駆動モータ、６６  左スイング軸
６７  スイングアーム関節、６８  スライド機構、
７０  搭乗席駆動モータ、７２  ラックアンドピニオン、７４  搭乗席、
７６  上体部、７７  車体部、７８  駆動輪、
８０  制御部、８１  スイングアーム制御部、８２  駆動輪・スライド協調制御部、
８３  センサ類、１００  移動体、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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