倒立型移動体、その制御方法及びプログラム
【課題】倒立型移動体の操作性を向上させること。
【解決手段】倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する。倒立型移動体１は、搭乗者が把持し上下方向へ伸縮可能なハンドル２と、ハンドル２の伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック手段と、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、第１ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、を備える。
【解決手段】倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する。倒立型移動体１は、搭乗者が把持し上下方向へ伸縮可能なハンドル２と、ハンドル２の伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック手段と、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、第１ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗者がハンドルを把持し、その重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ走行する倒立型移動体、その制御方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、搭乗者がハンドルを把持し、その重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ走行する倒立型移動体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような倒立型移動体は、その小回り性からショッピングセンター等で今後普及していくことが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、ショッピングセンターなどで、人が体勢を変えて商品等に手を伸ばしたい場合（体を前屈し、下方にある商品に手を伸ばす場合など）が多々発生する。この場合、上記特許文献１に示す倒立型移動体の搭乗者においては、ハンドルが邪魔になり商品へのアクセスが困難となり、体勢を変えたときにその重心移動により意図しない移動が発生する、などの問題を生じている。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、操作性を向上させた倒立型移動体、その制御方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、搭乗者が把持し上下方向へ伸縮可能なハンドルと、前記ハンドルの伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック手段と、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、前記第１ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、を備えることを特徴とする倒立型移動体である。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【０００７】
この一態様において、前記切替手段は、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替えると共に、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えてもよい。これにより、搭乗者はハンドルを収縮させると共にその目標位置に停まった状態で安定的に作業等を行うことができる。
【０００８】
この一態様において、前記切替手段は、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えた後、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替えてもよい。これにより、搭乗者はその目標位置に停まった状態で、安定的に、ハンドルを収縮させ作業等を行うことができる。
【０００９】
この一態様において、搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、を更に備え、前記切替手段は、前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させてもよい。これにより、分割ステップの動作を安定させ、倒立型移動体の操作性をより向上させることができる。
【００１０】
この一態様において、前記切替手段は、第２ロック手段によって、前記各分割ステップが略水平状態で維持されるように前記リンク機構をロック状態にした後、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えてもよい。これにより、分割ステップを水平状態で安定させた後、その目標位置に停めて作業等を行うことができる。
【００１１】
この一態様において、前記ハンドルの伸縮状態を検出する伸縮検出手段を更に備え、前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態から伸張状態になったことが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替てもよい。これにより、搭乗者の利便性を向上させることができる。
【００１２】
この一態様において、前記ハンドルの伸縮を検出する伸縮検出手段を更に備え、前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態にならず伸張状態に維持されていることが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替てもよい。これにより、搭乗者の利便性を向上させることができる。
【００１３】
この一態様において、前記切替手段は、前記ハンドルに設けられ、搭乗者が操作可能なスイッチであってもよい。これにより、搭乗者は上記ロック切替え及び制御モードの切替えを容易に行うことができる。
【００１４】
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、を備えることを特徴とする倒立型移動体であってもよい。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体の制御方法であって、搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させることを特徴とする倒立型移動体の制御方法であってもよい。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【００１６】
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体のプログラムであって、搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させる処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体のプログラムであってもよい。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、操作性を向上させた倒立型移動体、その制御方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】通常制御モードにおける倒立型移動体の状態の一例を示す側面図である。
【図４】制御部が通常制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。
【図５】制御部が位置制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。
【図６】位置制御モードにおいてハンドルを収縮状態にした倒立型移動体の状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の制御処理フローを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る倒立型移動体の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態１に係る倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う、倒立二輪車として構成されている。
【００２０】
倒立型移動体１は、搭乗者が把持するハンドル２と、ハンドル２に連結され搭乗者の両足が乗るステップ台３と、ステップ台３の両側に回転可能に設けられた左右一対の駆動車輪４と、を備えている。倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて、各駆動車輪４を回転させて、前後進、左右旋回、加減速、停止などの所望の走行を行うことができる。
【００２１】
例えば、搭乗者がその重心を前方に移動させステップ台３を前傾させることで倒立型移動体１を前進させ、逆に重心を後方に移動させステップ台３を後傾させることで倒立型移動体１を後進させることができる。
【００２２】
ハンドル２は、略Ｔ字状に形成されており、搭乗者が把持し水平方向に延在する把持部２１と、上端が把持部２１に接続され下端がステップ台３に接続され上下方向へ伸縮可能な伸縮部２２と、を有している。伸縮部２２は、把持部２１に接続された上側部材２２１と、上側部材２２１に上下方向へスライド可能に設けられた下側部材２２２と、で構成されている。搭乗者は、例えば、走行時にはハンドル２を伸長させ、一方、屈んで作業等を行う時にはハンドル２を収縮させる。これにより、倒立型移動体１の操作性を向上させることができる。
【００２３】
なお、上記ハンドル２の構成は一例であり、これに限らず、上下方向へ伸縮可能であれば任意の構成が適用可能である。また、倒立型移動体１は、倒立二輪車として構成されているが、これに限らず、例えば、１つ或いは３つ以上の車輪を有する倒立型車両として構成されていてもよい。
【００２４】
図２は、本実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る倒立型移動体１は、ステップ台３の移動速度を検出する速度検出部５１と、ステップ台３の傾斜を検出する傾斜検出部５２と、ハンドル２の伸縮を検出する伸縮検出部５３と、第１ロック機構５６及び制御部５７を切替える切替スイッチ５４と、各駆動車輪４を駆動する左右一対のモータ５５と、ハンドル２の伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック機構５６と、各モータ５５の駆動を制御し、第１ロック機構５６のロック状態及びロック解除状態を制御する制御部５７と、を備えている。
【００２５】
速度検出部５１は、例えば、各駆動車輪４に設けられたレゾルバやステップ台３に設けられた加速度センサなどを用いて、ステップ台３の移動速度を検出する。速度検出部５１には制御部５７が接続されており、速度検出部５１は検出したステップ台３の移動速度を制御部５７に対して出力する。
【００２６】
傾斜検出部５２は、例えば、ステップ台３に設けられたレートジャイロセンサや加速度センサなどを用いて、ステップ台３の傾斜（傾斜角度、傾斜角速度、傾斜角加速度など）を検出する。傾斜検出部５２には制御部５７が接続されており、傾斜検出部５２は検出したステップ台３の傾斜を制御部５７に対して出力する。
【００２７】
伸縮検出部５３は、例えば、ハンドル２に設けられたスイッチや光ファイバなどを用いて、ハンドル２が伸張している状態及び収縮している状態を検出する。伸縮検出部５３には制御部５７が接続されており、伸縮検出部５３は、例えば、ハンドル２が伸張している状態の場合にオフ信号を制御部５７に対して出力し、ハンドル２が収縮している状態の場合にオン信号を制御部５７に対して出力する。
【００２８】
切替スイッチ５４は、切替手段の一具体例であり、例えば、ハンドル２に設けられ搭乗者が操作可能な押ボタン式スイッチとして構成されている。より具体的には、切替スイッチ５４は、オン状態とオフ状態とに切替可能なスイッチであり、搭乗者により押下操作されオン状態になるとオン信号を制御部５７に対して出力し、同様に、搭乗者により押下操作されオフ状態になるとオフ信号を制御部５７に対して出力する。
【００２９】
切替スイッチ５４は、後述の如く、第１ロック機構５６のロック状態及びロック解除状態の切替えと、制御部５７のモード切替えと、を連動して実行させるトリガースイッチとなっている。
【００３０】
一対のモータ５５は、各駆動車輪４に夫々連結されており、制御部５７から各駆動回路５８を介して送信される制御信号に応じて、夫々独立して回転駆動する。これにより、倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて所望の走行を行うことができる。
【００３１】
第１ロック機構５６は、第１ロック手段の一具体例であり、制御部５７から出力される制御信号に応じて、ハンドル２の伸縮動作をロックするロック状態と、ハンドル２の伸縮動作を許可するロック解除状態とに切替る。したがって、第１ロック機構５６がロック状態になると、搭乗者はハンドル２を伸縮できない。一方、第１ロック機構５６がロック解除状態になると、搭乗者はハンドル２を自由に上下方向へ伸縮させることができる。
【００３２】
制御部５７は、制御手段の一具体例であり、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５７ａ、ＣＰＵ５７ａによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）５７ｂ、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５７ｃ、等からなるマイクロコンピュータを中心にしてハードウェア構成されている。
【００３３】
制御部５７は、速度検出部５１から出力されるステップ台３の移動速度と、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜と、伸縮検出部５３から出力されるオン／オフ信号と、切替スイッチ５４から出力されるオン／オフ信号と、に基づいて、各モータ５５及び第１ロック機構５６を制御する。
【００３４】
制御部５７は、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モード（角度制御モード）と、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有している。
【００３５】
例えば、通常制御モードにおいて、制御部５７は、搭乗者（もしくはステップ台３）の傾斜のみをキャンセルする方向にステップ台３を移動させて、倒立状態を維持させる制御を行う（図３）。また、位置制御モードにおいて、制御部５７は、速度検出部５１から出力されるステップ台３の移動速度と、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜と、に基づいて、ステップ台３の傾斜をキャンセルする方向にステップ台３を移動させて倒立状態を維持させつつ、ステップ台３を目標位置に停まるようなフィードバック制御を行う。
【００３６】
図４は、制御部が通常制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。制御部５７は、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角度に対し積分処理を行い、その積分結果に積分ゲインＫａｉを乗算する。同時に、制御部５７は、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角度に比例ゲインＫａｐを乗算し、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角速度に微分ゲインＫａｐを乗算する。最後に、制御部５７は、上記算出した各ゲインＫａｉ、Ｋａｐの乗算結果を加算して、各駆動車輪４の速度（車輪速度）を算出するようなＰＩＤ制御を行う。制御部５７は、算出した各駆動車輪４の速度に応じた制御信号を各モータ５５に対して出力する。
【００３７】
図５は、制御部が位置制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。制御部５７は、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角度に対し積分処理を行い、その積分結果に積分ゲインＫａｉを乗算する。同時に、制御部５７は、傾斜検出部５２が出力するステップ台３の傾斜角度に対して比例ゲインＫａｐを乗算し、傾斜検出部５２が出力するステップ台３の傾斜角速度に対して微分ゲインＫａｄを乗算する。さらに、同時に、制御部５７は、速度検出部５１から出力されるステップ台３の移動速度に対し積分処理を行い、その積分結果と設定された目標位置との偏差を算出する。そして、制御部５７は、算出した偏差に対し積分処理を行い、その積分結果に積分ゲインＫｘｉを乗算し、算出した偏差に対し比例ゲインＫｘｐを乗算する。また、制御部５７は、速度検出部５１から出力される移動速度に微分ゲインＫｘｄを乗算する。最後に、制御部５７は、上記算出した各ゲインＫａｉ、Ｋａｐ、Ｋａｄ、Ｋｘｉ、Ｋｘｐ、Ｋｘｄの乗算結果を加算して、各駆動車輪４の速度を算出するようなＰＩＤ制御を行う。制御部５７は、算出した各駆動車輪４の速度に応じた制御信号を各モータ５５に対して出力する。
【００３８】
ところで、例えば、ショッピングセンターなどにおいて、人が体勢を変えて商品等に手を伸ばしたい場合（体を前屈し、下方にある商品に手を伸ばす場合など）が多々発生する。この場合、従来の倒立型移動体においては、ハンドルが邪魔になり商品へのアクセスが困難となり、体勢を変えたときにその重心移動により意図しない移動が発生する、などの問題を生じている。
【００３９】
そこで、本実施の形態１に係る倒立型移動体１においては、搭乗者によるスイッチ操作に応じて、切替スイッチ５４はオン信号を制御部５７に対して出力する。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、第１ロック機構５６をロック解除状態に制御すると共に、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。これにより、搭乗者は、ハンドル２が邪魔にならないようにハンドル２を収縮させることができ、その場合でも、ステップ台３はその場所（目標位置）に停止することができ安定した作業を行うことができる（図６）。すなわち、倒立型移動体１の操作性を向上させることができる。
【００４０】
次に、本実施の形態１に係る倒立型移動体１の制御方法について、詳細に説明する。図７は、本実施の形態１に係る倒立型移動体の制御処理フローを示す図である。
【００４１】
制御部５７が通常制御モードの状態において（ステップＳ１０１）、搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作すると、切替スイッチ５４は、制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ１０２）。
【００４２】
制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、第１ロック機構５６に対して制御信号を送信し、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に制御する（ステップＳ１０３）。これにより、搭乗者は、作業等がし易いように、ハンドル２を自由に収縮することができる。
【００４３】
同時に、制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、ステップ台３の現在位置を目標位置に設定し（ステップＳ１０４）、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる（ステップＳ１０５）。これにより、搭乗者はステップ台３に乗った状態で、その位置で安定的に作業等を行うことができる。
【００４４】
制御部５７は、伸縮検出部５３から出力されるオン信号に基づいて、ハンドル２が収縮状態にあるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。制御部５７は、伸縮検出部５３からオン信号を受信し、ハンドル２が収縮状態にあると判断したとき（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、その後、搭乗者の作業が終了し、伸縮検出部５３からオフ信号を受信しハンドル２が伸張状態になると（ステップＳ１０７）、下記（ステップＳ１０９）処理に移行する。一方、制御部５７は、伸縮検出部５３からオフ信号を受信しハンドル２が伸張状態にあると判断したとき（ステップＳ１０６のＮＯ）、再度搭乗者の押下操作により切替スイッチ５４からオン信号を受信すると（ステップＳ１０８）、下記（ステップＳ１０９）処理に移行する。
【００４５】
制御部５７は、位置制御モードから通常制御モードに切り替わる（ステップＳ１０９）。これにより、倒立型移動体１は搭乗者の走行操作に応じて、所望の走行を行うことができる。
【００４６】
以上、本実施の形態１に係る倒立型移動体１において、搭乗者によるスイッチ操作に応じて、切替スイッチ５４はオン信号を制御部５７に対して出力する。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、第１ロック機構５６をロック解除状態に制御すると共に、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。これにより、搭乗者は、ハンドル２を収縮させることができ、さらに、ステップ台３もその場に停止させることができるため、安定した作業を行うことができる。すなわち、倒立型移動体１の操作性を向上させることができる。
【００４７】
次に、上記実施の形態１の変形例について、説明する。
上記実施の形態１において、上記（ステップＳ１０２）の切替スイッチ５４の押下操作後に、さらに、再度、搭乗者が一定時間（数秒程度）継続して切替スイッチ５４を押下し、制御部５７が切替スイッチ５４からオン信号を一定時間継続して受信したときだけ、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に制御するようにしてもよい。これは、制御部５７のモード切替えを行う際に、必ずしもハンドル２を収縮したい訳ではないためである。上記の如く、切替スイッチ５４を長押してハンドル２を収縮したい意図を明確にすることで操作ミスを軽減することができる。
【００４８】
さらに、例えば、切替スイッチ５４が「半押し」されたとき、切替スイッチ５４は第１信号を制御部５７に対して出力し、切替スイッチ５４が「深押し」されたとき切替スイッチ５４は第２信号を制御部５７に対して出力するように構成されていてもよい。この場合、切替スイッチ５４が「半押し」され、制御部５７は切替スイッチ５４から第１信号を受信すると、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。さらに、切替スイッチ５４が「深押し」され、制御部５７が切替スイッチ５４から第２信号を受信すると、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に切替える。なお、上記切替スイッチ５４の操作方法は、一例であり任意の操作方法が適用可能である。
【００４９】
上記実施の形態１において、制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、通常制御モードから位置制御モードに切り替わった後、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に切替えてもよい。これにより、位置制御モードに切り替わり、ステップ台３が目標位置に停止することを確認した後、第１ロック機構５６をロック解除状態にしてハンドル２を収縮させるため、より安全性が向上する。
【００５０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る倒立型移動体２０は、搭乗者の両足が夫々乗り、搭乗者の重心移動に応じて左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップ２３と、各分割ステップ２３を左右方向へ略平行に傾斜させるパラレルリンク機構（リンク機構）２４と、パラレルリンク機構２４の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック機構（第２ロック手段）２５と、を備えている（図８）。
【００５１】
また、切替スイッチ５４の操作に応じて、第２ロック機構２５のロック状態及びロック解除状態の切替えと、制御部５７のモード切替えと、を連動して実行される。例えば、搭乗者により切替スイッチ５４が押下操作されると、切替スイッチ５４から制御部５７に対してオン信号が出力される。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、各分割ステップ２３が略水平状態で維持されるように第２ロック機構２５をロック状態に切替えた後、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。なお、本実施の形態２において、他の構成は上記実施の形態１と略同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
図９は、本実施の形態２に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【００５３】
制御部５７が通常制御モードの状態において（ステップＳ２０１）、搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作すると、切替スイッチ５４は、制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ２０２）。
【００５４】
制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、第２ロック機構２５に対して制御信号を送信し、第２ロック機構２５をロック解除状態からロック状態に制御する（ステップＳ２０３）。これにより、パラレルリンク機構２４の傾斜動作がロックされ、各分割ステップ２３は略水平状態で維持される。
【００５５】
次に、制御部５７は、各分割ステップ２３の現在位置を目標位置に設定し（ステップＳ２０４）、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる（ステップＳ２０５）。これにより、各分割ステップ２３は、目標位置に停止する。そして、搭乗者は、各分割ステップ２３上に乗った状態でその場所で安定的に作業等を行うことができる。
【００５６】
搭乗者は、作業等が終了すると、再度、切替スイッチ５４を押下操作し、切替スイッチ５４は制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ２０６）。
【００５７】
制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、位置制御モードから通常制御モードに切り替わる（ステップＳ２０７）。さらに、制御部５７は、第２ロック機構２５をロック状態からロック解除状態に制御する（ステップＳ２０８）。これにより、パラレルリンク機構２４の傾斜動作のロックが解除され、搭乗者の重心移動に応じて、パラレルリンク機構２４は左右方向へ傾斜し、通常の走行を行うことができる。
【００５８】
以上、本実施の形態２に係る倒立型移動体２０において、搭乗者によるスイッチ操作に応じて、切替スイッチ５４はオン信号を制御部５７に対して出力する。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、通常制御モードから位置制御モードに切り替わった後、第２ロック機構２５をロック状態に制御する。これにより、各分割ステップ２３をその場に停止させ、さらに、各分割ステップ２３を略水平状態で安定させることができる。すなわち、倒立型移動体２０の操作性を向上させることができる。
【００５９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る倒立型移動体３０は、上記実施の形態１及び２を組み合わせた構成となっている。第１ロック機構５６によりハンドル２の収縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替え、第２ロック機構２５によりパラレルリンク機構２４の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態に切替え、これら第１及び第２ロック機構５６、２５の切替えと制御部５７のモード切替えとを連動させる。
図１０は、本実施の形態３に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【００６０】
制御部５７が通常制御モードの状態において（ステップＳ３０１）、搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作すると、切替スイッチ５４は、制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ３０２）。
【００６１】
制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、第２ロック機構２５に対して制御信号を送信し、第２ロック機構２５をロック解除状態からロック状態に制御し、パラレルリンク機構２４の傾斜動作をロックする（ステップＳ３０３）。
【００６２】
次に、制御部５７は、各分割ステップ２３の現在位置を目標位置に設定し（ステップＳ３０４）、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる（ステップＳ３０５）。
【００６３】
再度、搭乗者により切替スイッチ５４が一定時間押下され、制御部５７は、切替スイッチ５４からそのオン信号を受信すると（ステップＳ３０６のＹＥＳ）、通常制御モードから位置制御モードに切替ったことを確認後、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に制御して、ハンドル２の伸縮動作のロックを解除する（ステップＳ３０７）。一方、搭乗者により切替スイッチ５４が一定時間押下されず、制御部５７は、切替スイッチ５４からそのオン信号を受信しないとき（ステップＳ３０６のＮＯ）、下記（ステップＳ３１０）処理に移行する。
【００６４】
制御部５７は、伸縮検出部５３から出力されるオン信号に基づいて、ハンドル２が収縮状態にあるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。制御部５７は、伸縮検出部５３からオン信号を受信し、ハンドル２が収縮状態にあると判断したとき（ステップＳ３０８のＹＥＳ）、その後、搭乗者の作業等が終了し、伸縮検出部５３からオフ信号を受信し、ハンドル２が伸張状態になると（ステップＳ３０９）、下記（ステップＳ３１０）処理に移行する。一方、制御部５７は、伸縮検出部５３からオフ信号を受信しハンドル２が伸張状態にあると判断したとき（ステップＳ３０８のＮＯ）、下記（ステップＳ３１０）処理に移行する。
【００６５】
搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作し、制御部５７は、切替スイッチ５４からオン信号を受信すると（ステップＳ３１０）、位置制御モードから通常制御モードに切り替わる（ステップＳ３１１）。
【００６６】
次に、制御部５７は、第２ロック機構２５をロック状態からロック解除状態に切替え、パラレルリンク機構２４の傾斜動作のロックを解除し（ステップＳ３１２）、本処理を終了する。
【００６７】
以上、本実施の形態３に係る倒立型移動体３０によれば、搭乗者はハンドル２を収縮させつつ、各分割ステップ２３もその場所に停止させることができ、さらに、各分割ステップ２３を略水平状態で安定させることができる。すなわち、倒立型移動体３０の操作性をより向上させることができる。
【００６８】
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。
【００６９】
また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、制御部５７の実行する処理を、ＣＰＵ５７ａにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００７０】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００７１】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 倒立型移動体
２ ハンドル
３ ステップ台
４ 駆動車輪
２１ 把持部
２２ 伸縮部
２３ 分割ステップ
２４ パラレルリンク機構
２５ 第２ロック機構
５１ 速度検出部
５２ 傾斜検出部
５３ 伸縮検出部
５４ 切替スイッチ
５５ モータ
５６ 第１ロック機構
５７ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗者がハンドルを把持し、その重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ走行する倒立型移動体、その制御方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、搭乗者がハンドルを把持し、その重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ走行する倒立型移動体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような倒立型移動体は、その小回り性からショッピングセンター等で今後普及していくことが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、ショッピングセンターなどで、人が体勢を変えて商品等に手を伸ばしたい場合（体を前屈し、下方にある商品に手を伸ばす場合など）が多々発生する。この場合、上記特許文献１に示す倒立型移動体の搭乗者においては、ハンドルが邪魔になり商品へのアクセスが困難となり、体勢を変えたときにその重心移動により意図しない移動が発生する、などの問題を生じている。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、操作性を向上させた倒立型移動体、その制御方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、搭乗者が把持し上下方向へ伸縮可能なハンドルと、前記ハンドルの伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック手段と、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、前記第１ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、を備えることを特徴とする倒立型移動体である。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【０００７】
この一態様において、前記切替手段は、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替えると共に、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えてもよい。これにより、搭乗者はハンドルを収縮させると共にその目標位置に停まった状態で安定的に作業等を行うことができる。
【０００８】
この一態様において、前記切替手段は、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えた後、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替えてもよい。これにより、搭乗者はその目標位置に停まった状態で、安定的に、ハンドルを収縮させ作業等を行うことができる。
【０００９】
この一態様において、搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、を更に備え、前記切替手段は、前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させてもよい。これにより、分割ステップの動作を安定させ、倒立型移動体の操作性をより向上させることができる。
【００１０】
この一態様において、前記切替手段は、第２ロック手段によって、前記各分割ステップが略水平状態で維持されるように前記リンク機構をロック状態にした後、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えてもよい。これにより、分割ステップを水平状態で安定させた後、その目標位置に停めて作業等を行うことができる。
【００１１】
この一態様において、前記ハンドルの伸縮状態を検出する伸縮検出手段を更に備え、前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態から伸張状態になったことが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替てもよい。これにより、搭乗者の利便性を向上させることができる。
【００１２】
この一態様において、前記ハンドルの伸縮を検出する伸縮検出手段を更に備え、前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態にならず伸張状態に維持されていることが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替てもよい。これにより、搭乗者の利便性を向上させることができる。
【００１３】
この一態様において、前記切替手段は、前記ハンドルに設けられ、搭乗者が操作可能なスイッチであってもよい。これにより、搭乗者は上記ロック切替え及び制御モードの切替えを容易に行うことができる。
【００１４】
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、を備えることを特徴とする倒立型移動体であってもよい。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体の制御方法であって、搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させることを特徴とする倒立型移動体の制御方法であってもよい。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【００１６】
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体のプログラムであって、搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させる処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体のプログラムであってもよい。この一態様によれば、倒立型移動体の操作性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、操作性を向上させた倒立型移動体、その制御方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】通常制御モードにおける倒立型移動体の状態の一例を示す側面図である。
【図４】制御部が通常制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。
【図５】制御部が位置制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。
【図６】位置制御モードにおいてハンドルを収縮状態にした倒立型移動体の状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の制御処理フローを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る倒立型移動体の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態１に係る倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う、倒立二輪車として構成されている。
【００２０】
倒立型移動体１は、搭乗者が把持するハンドル２と、ハンドル２に連結され搭乗者の両足が乗るステップ台３と、ステップ台３の両側に回転可能に設けられた左右一対の駆動車輪４と、を備えている。倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて、各駆動車輪４を回転させて、前後進、左右旋回、加減速、停止などの所望の走行を行うことができる。
【００２１】
例えば、搭乗者がその重心を前方に移動させステップ台３を前傾させることで倒立型移動体１を前進させ、逆に重心を後方に移動させステップ台３を後傾させることで倒立型移動体１を後進させることができる。
【００２２】
ハンドル２は、略Ｔ字状に形成されており、搭乗者が把持し水平方向に延在する把持部２１と、上端が把持部２１に接続され下端がステップ台３に接続され上下方向へ伸縮可能な伸縮部２２と、を有している。伸縮部２２は、把持部２１に接続された上側部材２２１と、上側部材２２１に上下方向へスライド可能に設けられた下側部材２２２と、で構成されている。搭乗者は、例えば、走行時にはハンドル２を伸長させ、一方、屈んで作業等を行う時にはハンドル２を収縮させる。これにより、倒立型移動体１の操作性を向上させることができる。
【００２３】
なお、上記ハンドル２の構成は一例であり、これに限らず、上下方向へ伸縮可能であれば任意の構成が適用可能である。また、倒立型移動体１は、倒立二輪車として構成されているが、これに限らず、例えば、１つ或いは３つ以上の車輪を有する倒立型車両として構成されていてもよい。
【００２４】
図２は、本実施の形態１に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る倒立型移動体１は、ステップ台３の移動速度を検出する速度検出部５１と、ステップ台３の傾斜を検出する傾斜検出部５２と、ハンドル２の伸縮を検出する伸縮検出部５３と、第１ロック機構５６及び制御部５７を切替える切替スイッチ５４と、各駆動車輪４を駆動する左右一対のモータ５５と、ハンドル２の伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック機構５６と、各モータ５５の駆動を制御し、第１ロック機構５６のロック状態及びロック解除状態を制御する制御部５７と、を備えている。
【００２５】
速度検出部５１は、例えば、各駆動車輪４に設けられたレゾルバやステップ台３に設けられた加速度センサなどを用いて、ステップ台３の移動速度を検出する。速度検出部５１には制御部５７が接続されており、速度検出部５１は検出したステップ台３の移動速度を制御部５７に対して出力する。
【００２６】
傾斜検出部５２は、例えば、ステップ台３に設けられたレートジャイロセンサや加速度センサなどを用いて、ステップ台３の傾斜（傾斜角度、傾斜角速度、傾斜角加速度など）を検出する。傾斜検出部５２には制御部５７が接続されており、傾斜検出部５２は検出したステップ台３の傾斜を制御部５７に対して出力する。
【００２７】
伸縮検出部５３は、例えば、ハンドル２に設けられたスイッチや光ファイバなどを用いて、ハンドル２が伸張している状態及び収縮している状態を検出する。伸縮検出部５３には制御部５７が接続されており、伸縮検出部５３は、例えば、ハンドル２が伸張している状態の場合にオフ信号を制御部５７に対して出力し、ハンドル２が収縮している状態の場合にオン信号を制御部５７に対して出力する。
【００２８】
切替スイッチ５４は、切替手段の一具体例であり、例えば、ハンドル２に設けられ搭乗者が操作可能な押ボタン式スイッチとして構成されている。より具体的には、切替スイッチ５４は、オン状態とオフ状態とに切替可能なスイッチであり、搭乗者により押下操作されオン状態になるとオン信号を制御部５７に対して出力し、同様に、搭乗者により押下操作されオフ状態になるとオフ信号を制御部５７に対して出力する。
【００２９】
切替スイッチ５４は、後述の如く、第１ロック機構５６のロック状態及びロック解除状態の切替えと、制御部５７のモード切替えと、を連動して実行させるトリガースイッチとなっている。
【００３０】
一対のモータ５５は、各駆動車輪４に夫々連結されており、制御部５７から各駆動回路５８を介して送信される制御信号に応じて、夫々独立して回転駆動する。これにより、倒立型移動体１は、搭乗者の重心移動に応じて所望の走行を行うことができる。
【００３１】
第１ロック機構５６は、第１ロック手段の一具体例であり、制御部５７から出力される制御信号に応じて、ハンドル２の伸縮動作をロックするロック状態と、ハンドル２の伸縮動作を許可するロック解除状態とに切替る。したがって、第１ロック機構５６がロック状態になると、搭乗者はハンドル２を伸縮できない。一方、第１ロック機構５６がロック解除状態になると、搭乗者はハンドル２を自由に上下方向へ伸縮させることができる。
【００３２】
制御部５７は、制御手段の一具体例であり、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５７ａ、ＣＰＵ５７ａによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）５７ｂ、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５７ｃ、等からなるマイクロコンピュータを中心にしてハードウェア構成されている。
【００３３】
制御部５７は、速度検出部５１から出力されるステップ台３の移動速度と、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜と、伸縮検出部５３から出力されるオン／オフ信号と、切替スイッチ５４から出力されるオン／オフ信号と、に基づいて、各モータ５５及び第１ロック機構５６を制御する。
【００３４】
制御部５７は、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モード（角度制御モード）と、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有している。
【００３５】
例えば、通常制御モードにおいて、制御部５７は、搭乗者（もしくはステップ台３）の傾斜のみをキャンセルする方向にステップ台３を移動させて、倒立状態を維持させる制御を行う（図３）。また、位置制御モードにおいて、制御部５７は、速度検出部５１から出力されるステップ台３の移動速度と、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜と、に基づいて、ステップ台３の傾斜をキャンセルする方向にステップ台３を移動させて倒立状態を維持させつつ、ステップ台３を目標位置に停まるようなフィードバック制御を行う。
【００３６】
図４は、制御部が通常制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。制御部５７は、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角度に対し積分処理を行い、その積分結果に積分ゲインＫａｉを乗算する。同時に、制御部５７は、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角度に比例ゲインＫａｐを乗算し、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角速度に微分ゲインＫａｐを乗算する。最後に、制御部５７は、上記算出した各ゲインＫａｉ、Ｋａｐの乗算結果を加算して、各駆動車輪４の速度（車輪速度）を算出するようなＰＩＤ制御を行う。制御部５７は、算出した各駆動車輪４の速度に応じた制御信号を各モータ５５に対して出力する。
【００３７】
図５は、制御部が位置制御モードにおいて実行する制御ブロック図である。制御部５７は、傾斜検出部５２から出力されるステップ台３の傾斜角度に対し積分処理を行い、その積分結果に積分ゲインＫａｉを乗算する。同時に、制御部５７は、傾斜検出部５２が出力するステップ台３の傾斜角度に対して比例ゲインＫａｐを乗算し、傾斜検出部５２が出力するステップ台３の傾斜角速度に対して微分ゲインＫａｄを乗算する。さらに、同時に、制御部５７は、速度検出部５１から出力されるステップ台３の移動速度に対し積分処理を行い、その積分結果と設定された目標位置との偏差を算出する。そして、制御部５７は、算出した偏差に対し積分処理を行い、その積分結果に積分ゲインＫｘｉを乗算し、算出した偏差に対し比例ゲインＫｘｐを乗算する。また、制御部５７は、速度検出部５１から出力される移動速度に微分ゲインＫｘｄを乗算する。最後に、制御部５７は、上記算出した各ゲインＫａｉ、Ｋａｐ、Ｋａｄ、Ｋｘｉ、Ｋｘｐ、Ｋｘｄの乗算結果を加算して、各駆動車輪４の速度を算出するようなＰＩＤ制御を行う。制御部５７は、算出した各駆動車輪４の速度に応じた制御信号を各モータ５５に対して出力する。
【００３８】
ところで、例えば、ショッピングセンターなどにおいて、人が体勢を変えて商品等に手を伸ばしたい場合（体を前屈し、下方にある商品に手を伸ばす場合など）が多々発生する。この場合、従来の倒立型移動体においては、ハンドルが邪魔になり商品へのアクセスが困難となり、体勢を変えたときにその重心移動により意図しない移動が発生する、などの問題を生じている。
【００３９】
そこで、本実施の形態１に係る倒立型移動体１においては、搭乗者によるスイッチ操作に応じて、切替スイッチ５４はオン信号を制御部５７に対して出力する。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、第１ロック機構５６をロック解除状態に制御すると共に、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。これにより、搭乗者は、ハンドル２が邪魔にならないようにハンドル２を収縮させることができ、その場合でも、ステップ台３はその場所（目標位置）に停止することができ安定した作業を行うことができる（図６）。すなわち、倒立型移動体１の操作性を向上させることができる。
【００４０】
次に、本実施の形態１に係る倒立型移動体１の制御方法について、詳細に説明する。図７は、本実施の形態１に係る倒立型移動体の制御処理フローを示す図である。
【００４１】
制御部５７が通常制御モードの状態において（ステップＳ１０１）、搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作すると、切替スイッチ５４は、制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ１０２）。
【００４２】
制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、第１ロック機構５６に対して制御信号を送信し、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に制御する（ステップＳ１０３）。これにより、搭乗者は、作業等がし易いように、ハンドル２を自由に収縮することができる。
【００４３】
同時に、制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、ステップ台３の現在位置を目標位置に設定し（ステップＳ１０４）、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる（ステップＳ１０５）。これにより、搭乗者はステップ台３に乗った状態で、その位置で安定的に作業等を行うことができる。
【００４４】
制御部５７は、伸縮検出部５３から出力されるオン信号に基づいて、ハンドル２が収縮状態にあるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。制御部５７は、伸縮検出部５３からオン信号を受信し、ハンドル２が収縮状態にあると判断したとき（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、その後、搭乗者の作業が終了し、伸縮検出部５３からオフ信号を受信しハンドル２が伸張状態になると（ステップＳ１０７）、下記（ステップＳ１０９）処理に移行する。一方、制御部５７は、伸縮検出部５３からオフ信号を受信しハンドル２が伸張状態にあると判断したとき（ステップＳ１０６のＮＯ）、再度搭乗者の押下操作により切替スイッチ５４からオン信号を受信すると（ステップＳ１０８）、下記（ステップＳ１０９）処理に移行する。
【００４５】
制御部５７は、位置制御モードから通常制御モードに切り替わる（ステップＳ１０９）。これにより、倒立型移動体１は搭乗者の走行操作に応じて、所望の走行を行うことができる。
【００４６】
以上、本実施の形態１に係る倒立型移動体１において、搭乗者によるスイッチ操作に応じて、切替スイッチ５４はオン信号を制御部５７に対して出力する。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、第１ロック機構５６をロック解除状態に制御すると共に、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。これにより、搭乗者は、ハンドル２を収縮させることができ、さらに、ステップ台３もその場に停止させることができるため、安定した作業を行うことができる。すなわち、倒立型移動体１の操作性を向上させることができる。
【００４７】
次に、上記実施の形態１の変形例について、説明する。
上記実施の形態１において、上記（ステップＳ１０２）の切替スイッチ５４の押下操作後に、さらに、再度、搭乗者が一定時間（数秒程度）継続して切替スイッチ５４を押下し、制御部５７が切替スイッチ５４からオン信号を一定時間継続して受信したときだけ、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に制御するようにしてもよい。これは、制御部５７のモード切替えを行う際に、必ずしもハンドル２を収縮したい訳ではないためである。上記の如く、切替スイッチ５４を長押してハンドル２を収縮したい意図を明確にすることで操作ミスを軽減することができる。
【００４８】
さらに、例えば、切替スイッチ５４が「半押し」されたとき、切替スイッチ５４は第１信号を制御部５７に対して出力し、切替スイッチ５４が「深押し」されたとき切替スイッチ５４は第２信号を制御部５７に対して出力するように構成されていてもよい。この場合、切替スイッチ５４が「半押し」され、制御部５７は切替スイッチ５４から第１信号を受信すると、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。さらに、切替スイッチ５４が「深押し」され、制御部５７が切替スイッチ５４から第２信号を受信すると、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に切替える。なお、上記切替スイッチ５４の操作方法は、一例であり任意の操作方法が適用可能である。
【００４９】
上記実施の形態１において、制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、通常制御モードから位置制御モードに切り替わった後、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に切替えてもよい。これにより、位置制御モードに切り替わり、ステップ台３が目標位置に停止することを確認した後、第１ロック機構５６をロック解除状態にしてハンドル２を収縮させるため、より安全性が向上する。
【００５０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る倒立型移動体２０は、搭乗者の両足が夫々乗り、搭乗者の重心移動に応じて左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップ２３と、各分割ステップ２３を左右方向へ略平行に傾斜させるパラレルリンク機構（リンク機構）２４と、パラレルリンク機構２４の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック機構（第２ロック手段）２５と、を備えている（図８）。
【００５１】
また、切替スイッチ５４の操作に応じて、第２ロック機構２５のロック状態及びロック解除状態の切替えと、制御部５７のモード切替えと、を連動して実行される。例えば、搭乗者により切替スイッチ５４が押下操作されると、切替スイッチ５４から制御部５７に対してオン信号が出力される。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、各分割ステップ２３が略水平状態で維持されるように第２ロック機構２５をロック状態に切替えた後、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる。なお、本実施の形態２において、他の構成は上記実施の形態１と略同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
図９は、本実施の形態２に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【００５３】
制御部５７が通常制御モードの状態において（ステップＳ２０１）、搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作すると、切替スイッチ５４は、制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ２０２）。
【００５４】
制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、第２ロック機構２５に対して制御信号を送信し、第２ロック機構２５をロック解除状態からロック状態に制御する（ステップＳ２０３）。これにより、パラレルリンク機構２４の傾斜動作がロックされ、各分割ステップ２３は略水平状態で維持される。
【００５５】
次に、制御部５７は、各分割ステップ２３の現在位置を目標位置に設定し（ステップＳ２０４）、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる（ステップＳ２０５）。これにより、各分割ステップ２３は、目標位置に停止する。そして、搭乗者は、各分割ステップ２３上に乗った状態でその場所で安定的に作業等を行うことができる。
【００５６】
搭乗者は、作業等が終了すると、再度、切替スイッチ５４を押下操作し、切替スイッチ５４は制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ２０６）。
【００５７】
制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、位置制御モードから通常制御モードに切り替わる（ステップＳ２０７）。さらに、制御部５７は、第２ロック機構２５をロック状態からロック解除状態に制御する（ステップＳ２０８）。これにより、パラレルリンク機構２４の傾斜動作のロックが解除され、搭乗者の重心移動に応じて、パラレルリンク機構２４は左右方向へ傾斜し、通常の走行を行うことができる。
【００５８】
以上、本実施の形態２に係る倒立型移動体２０において、搭乗者によるスイッチ操作に応じて、切替スイッチ５４はオン信号を制御部５７に対して出力する。制御部５７は、切替スイッチ５４からのオン信号に応じて、通常制御モードから位置制御モードに切り替わった後、第２ロック機構２５をロック状態に制御する。これにより、各分割ステップ２３をその場に停止させ、さらに、各分割ステップ２３を略水平状態で安定させることができる。すなわち、倒立型移動体２０の操作性を向上させることができる。
【００５９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る倒立型移動体３０は、上記実施の形態１及び２を組み合わせた構成となっている。第１ロック機構５６によりハンドル２の収縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替え、第２ロック機構２５によりパラレルリンク機構２４の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態に切替え、これら第１及び第２ロック機構５６、２５の切替えと制御部５７のモード切替えとを連動させる。
図１０は、本実施の形態３に係る倒立型移動体の制御処理フローを示すフローチャートである。
【００６０】
制御部５７が通常制御モードの状態において（ステップＳ３０１）、搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作すると、切替スイッチ５４は、制御部５７に対してオン信号を出力する（ステップＳ３０２）。
【００６１】
制御部５７は、切替スイッチ５４から出力されるオン信号に応じて、第２ロック機構２５に対して制御信号を送信し、第２ロック機構２５をロック解除状態からロック状態に制御し、パラレルリンク機構２４の傾斜動作をロックする（ステップＳ３０３）。
【００６２】
次に、制御部５７は、各分割ステップ２３の現在位置を目標位置に設定し（ステップＳ３０４）、通常制御モードから位置制御モードに切り替わる（ステップＳ３０５）。
【００６３】
再度、搭乗者により切替スイッチ５４が一定時間押下され、制御部５７は、切替スイッチ５４からそのオン信号を受信すると（ステップＳ３０６のＹＥＳ）、通常制御モードから位置制御モードに切替ったことを確認後、第１ロック機構５６をロック状態からロック解除状態に制御して、ハンドル２の伸縮動作のロックを解除する（ステップＳ３０７）。一方、搭乗者により切替スイッチ５４が一定時間押下されず、制御部５７は、切替スイッチ５４からそのオン信号を受信しないとき（ステップＳ３０６のＮＯ）、下記（ステップＳ３１０）処理に移行する。
【００６４】
制御部５７は、伸縮検出部５３から出力されるオン信号に基づいて、ハンドル２が収縮状態にあるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。制御部５７は、伸縮検出部５３からオン信号を受信し、ハンドル２が収縮状態にあると判断したとき（ステップＳ３０８のＹＥＳ）、その後、搭乗者の作業等が終了し、伸縮検出部５３からオフ信号を受信し、ハンドル２が伸張状態になると（ステップＳ３０９）、下記（ステップＳ３１０）処理に移行する。一方、制御部５７は、伸縮検出部５３からオフ信号を受信しハンドル２が伸張状態にあると判断したとき（ステップＳ３０８のＮＯ）、下記（ステップＳ３１０）処理に移行する。
【００６５】
搭乗者が切替スイッチ５４を押下操作し、制御部５７は、切替スイッチ５４からオン信号を受信すると（ステップＳ３１０）、位置制御モードから通常制御モードに切り替わる（ステップＳ３１１）。
【００６６】
次に、制御部５７は、第２ロック機構２５をロック状態からロック解除状態に切替え、パラレルリンク機構２４の傾斜動作のロックを解除し（ステップＳ３１２）、本処理を終了する。
【００６７】
以上、本実施の形態３に係る倒立型移動体３０によれば、搭乗者はハンドル２を収縮させつつ、各分割ステップ２３もその場所に停止させることができ、さらに、各分割ステップ２３を略水平状態で安定させることができる。すなわち、倒立型移動体３０の操作性をより向上させることができる。
【００６８】
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。
【００６９】
また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、制御部５７の実行する処理を、ＣＰＵ５７ａにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００７０】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００７１】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 倒立型移動体
２ ハンドル
３ ステップ台
４ 駆動車輪
２１ 把持部
２２ 伸縮部
２３ 分割ステップ
２４ パラレルリンク機構
２５ 第２ロック機構
５１ 速度検出部
５２ 傾斜検出部
５３ 伸縮検出部
５４ 切替スイッチ
５５ モータ
５６ 第１ロック機構
５７ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、
搭乗者が把持し上下方向へ伸縮可能なハンドルと、
前記ハンドルの伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック手段と、
倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、
前記第１ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、
を備えることを特徴とする倒立型移動体。
【請求項２】
請求項１記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替えると共に、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替える、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項３】
請求項１記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えた後、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替える、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいれずれか１項記載の倒立型移動体であって、
搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、
前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、
前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、
を更に備え、
前記切替手段は、前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項５】
請求項４記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、第２ロック手段によって、前記各分割ステップが略水平状態で維持されるように前記リンク機構をロック状態にした後、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替える、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記ハンドルの伸縮状態を検出する伸縮検出手段を更に備え、
前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態から伸張状態になったことが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替る、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記ハンドルの伸縮を検出する伸縮検出手段を更に備え、
前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態にならず伸張状態に維持されていることが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替る、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、前記ハンドルに設けられ、搭乗者が操作可能なスイッチである、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項９】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、
搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、
前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、
前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、
倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、
前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、
を備えることを特徴とする倒立型移動体。
【請求項１０】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体の制御方法であって、
搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させる
ことを特徴とする倒立型移動体の制御方法。
【請求項１１】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体のプログラムであって、
搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させる処理をコンピュータに実行させる、
ことを特徴とする倒立型移動体のプログラム。
【請求項１】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、
搭乗者が把持し上下方向へ伸縮可能なハンドルと、
前記ハンドルの伸縮動作をロック状態及びロック解除状態にする第１ロック手段と、
倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、
前記第１ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、
を備えることを特徴とする倒立型移動体。
【請求項２】
請求項１記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替えると共に、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替える、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項３】
請求項１記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替えた後、前記第１ロック手段をロック状態からロック解除状態に切替える、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいれずれか１項記載の倒立型移動体であって、
搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、
前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、
前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、
を更に備え、
前記切替手段は、前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項５】
請求項４記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、第２ロック手段によって、前記各分割ステップが略水平状態で維持されるように前記リンク機構をロック状態にした後、前記制御手段を通常制御モードから位置制御モードに切替える、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記ハンドルの伸縮状態を検出する伸縮検出手段を更に備え、
前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態から伸張状態になったことが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替る、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記ハンドルの伸縮を検出する伸縮検出手段を更に備え、
前記伸縮検出手段により前記ハンドルが収縮状態にならず伸張状態に維持されていることが検出されたとき、前記制御手段は位置制御モードから通常制御モードに切替る、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の倒立型移動体であって、
前記切替手段は、前記ハンドルに設けられ、搭乗者が操作可能なスイッチである、ことを特徴とする倒立型移動体。
【請求項９】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体であって、
搭乗者の両足が夫々乗り左右方向へ相互に略平行に傾斜可能に設けられた一対の分割ステップと、
前記各分割ステップを左右方向へ略平行に傾斜させるリンク機構と、
前記リンク機構の傾斜動作をロック状態及びロック解除状態にする第２ロック手段と、
倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと、倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードと、を有する制御手段と、
前記第２ロック手段のロック状態及びロック解除状態の切替えと、前記制御手段のモード切替えと、を連動して実行させる切替手段と、
を備えることを特徴とする倒立型移動体。
【請求項１０】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体の制御方法であって、
搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させる
ことを特徴とする倒立型移動体の制御方法。
【請求項１１】
搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する倒立型移動体のプログラムであって、
搭乗者が把持するハンドルの上下方向への伸縮動作をロック状態及びロック解除状態に切替えるロック切替えと、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うように制御する通常制御モードと倒立状態を維持しつつ目標位置に停まるように制御する位置制御モードとのモード切替えと、を連動して実行させる処理をコンピュータに実行させる、
ことを特徴とする倒立型移動体のプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５６６０１（Ｐ２０１３−５６６０１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５４３１（Ｐ２０１１−１９５４３１）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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