倒立車輪型移動体、及びその制御方法
【課題】転倒時の衝撃を低減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】本発明にかかる倒立車輪型移動体であって、車輪を回転可能に支持する右車台１７、左車台１９と、右駆動輪１８、左駆動輪２０を回転駆動するモータ３４、３６と、右アーム１４及び左アーム１６を介して右車台１７、左車台１９に対して回動可能に支持された車体１２と、右アーム１４及び左アーム１６に設けられ、移動体１００の車高を変化させる下関節モータ６５、９５と、倒立車輪型移動体が異常状態となったときに出力されるフェール信号８８に基づいて、下関節モータ６５、９５を制御して、車高を下げる制御部８０とを、備えるものである。
【解決手段】本発明にかかる倒立車輪型移動体であって、車輪を回転可能に支持する右車台１７、左車台１９と、右駆動輪１８、左駆動輪２０を回転駆動するモータ３４、３６と、右アーム１４及び左アーム１６を介して右車台１７、左車台１９に対して回動可能に支持された車体１２と、右アーム１４及び左アーム１６に設けられ、移動体１００の車高を変化させる下関節モータ６５、９５と、倒立車輪型移動体が異常状態となったときに出力されるフェール信号８８に基づいて、下関節モータ６５、９５を制御して、車高を下げる制御部８０とを、備えるものである。
【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。このような移動体では、急停止、又は急加速すると、転倒してしまうおそれがある。そのため、走行中の転倒を防止するために、副車輪を設けたものが開示されている（特許文献１、２）。
【０００３】
例えば、特許文献１の乗物では、副車輪は駆動輪の前後方向に配置されている。そして、アクチュエータによって伸縮するストラットの端部に副車輪が設けられている。モーメントを検出する検出器により転倒が検知された場合、アクチュエータによってストラットを展開して、副車輪を地面と接触させている。
【特許文献１】特表２０００−５１４６８０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】
しかしながら、上記の移動体において、急な制動力がかかると車体が副車輪を乗り上げてしまう。そして、車体が回転、転倒してしまうことがある。従って、転倒により衝撃が加わってしまうという問題点があった。
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、転倒による衝撃を低減する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、複数の機器を有し、倒立振子制御によって移動する倒立車輪型移動体であって、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と、前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、前記倒立車輪型移動体が異常状態となったときに前記機器から出力されるフェール信号に基づいて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げる制御部と、を備えるものである。この構成では、異常状態となったときに車高が低くなる。このため、モーメントが低くなり、転倒による衝撃を低減することができる。
【０００６】
本発明の第２の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられているものである。この構成では、衝撃吸収部材によって衝撃を吸収することができため、さらに、衝撃を低減することができる。
【０００７】
本発明の第３の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とするものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低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、上述の移動体であって、前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられているものである。これにより、進行方向と反対側に転倒したときの衝撃を低減することができる。
【０００９】
本発明の第５の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記支持部材が複数設けられ、前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動するものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低減することができる。
【００１０】
本発明の第６の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とするものである。これにより、乗り上げによる転倒を防ぐことができる。
【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、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と、前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、を備え、複数の機器が動作することによって移動する倒立車輪型移動体の制御方法であって、前記倒立車輪型移動体が異常状態になったときに、前記機器からフェール信号を出力するステップと、前記フェール信号に応じて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げるステップと、を備えるものである。この方法では、異常状態となったときに車高が低くなる。このため、モーメントが低くなり、転倒による衝撃を低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、上述の制御方法であって、前記フェール信号に応じて、衝撃吸収部材を前記車体よりも進行方向側に突出するステップをさらに有するものである。この構成では、衝撃吸収部材によって衝撃を吸収することができため、さらに、衝撃を低減することができる。
【００１３】
本発明の第９の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とするものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低減することができる。
【００１４】
本発明の第１０の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記衝撃吸収部材を突出するステップでは、衝撃吸収部材が進行方向、及び進行方向の反対側に突出することを特徴とするものである。これにより、進行方向と反対側に転倒したときの衝撃を低減することができる。
【００１５】
本発明の第１１の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記支持部材が複数設けられ、前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動するものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低減することができる。
【００１６】
本発明の第１２の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とするものである。これにより、乗り上げによる転倒を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、転倒による衝撃を低減する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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、右車台１７と、左車台１９と、右アーム１４と、左アーム１６と、車体１２、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の上体部である。ここで、移動体１００の進行方向（図１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１は、進行方向前側から移動体１００を見た図であり、図２は、左側から移動体１００を見た図である。
【００２１】
右アーム１４、及び左アーム１６は、関節を有するスイングアームである。通常の走行時には、右アーム１４、及び左アーム１６は、図２に示すように、伸びた状態になっている。そして、車体１２の傾斜角度に応じて、右アーム１４、及び左アーム１６が駆動される。具体的には、地面の傾斜角に応じて車体１２が左右に傾斜したとき、一方のアームを駆動して、車体１２を水平にする。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と左駆動輪２０との間で、水平方向に対する高さが変化する。すなわち、右駆動輪１８が左駆動輪２０よりも高くなる。このため、右アーム１４を縮めて、車体１２の傾斜角を調整する。例えば、右アーム１４の関節を駆動して、右アーム１４をくの字型に曲げる。これにより、右アーム１４が短くなるので、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。なお、右アーム１４、及び左アーム１６の構成については後述する。
【００２２】
右車台１７の側面側には、地面と接地する右駆動輪１８が設けられている。左車台１９の側面側には、地面と接地する左駆動輪２０が設けられている。右駆動輪１８と左駆動輪２０は、同軸上で回転する一対の車輪である。地面と接地する右駆動輪１８と左駆動輪２０とが回転することによって、移動体１００が移動する。
【００２３】
右駆動輪１８及び右アーム１４の間には、右車台１７が配置されている。右車台１７は、右マウント２６を備えている。右アーム１４と右駆動輪１８との間には右マウント２６が配置されている。右マウント２６は、右アーム１４の側端に固定されている。右車台１７は、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。即ち、右輪駆動モータ３４が右駆動輪１８を回転駆動する。
【００２４】
左駆動輪２０及び左アーム１６の間には、左車台１９が配置されている。左車台１９は、左マウント２８を備えている。左アーム１６と左駆動輪２０との間には左マウント２８が配置されている。左マウント２８は、左アーム１６の側端に固定されている。左マウント２８は、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。即ち、左輪駆動モータ３６が左駆動輪２０を回転駆動する。右駆動輪１８と左駆動輪２０との間には、右車台１７、及び左車台１９が配置されている。なお、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０を同軸上にするため、右車台１７を左車台１９に固定してもよい。
【００２５】
右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６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。
【００２６】
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。
【００２７】
左アーム１６は、左マウント２８を介して左駆動輪１８の側端に取り付けられている。
左アーム１６は、上関節９１、上リンク９２、下関節９３、及び下リンク９４を有している。上リンク９２、及び下リンク９４は棒状の部材である。上リンク９２、及び下リンク９４はほぼ同じ長さの剛体である。上関節９１、及び下関節９３は、回転関節である。
【００２８】
下リンク９４が左マウント２８に連結されている。すなわち、下リンク９４の下端に左マウント２８が取り付けられている。左マウント２８は下リンク９４を回動可能に支持している。さらに、下リンク９４には、下関節９３が設けられている。下リンク９４は、下関節９３を介して上リンク９２と連結されている。すなわち、下リンク９４の上端に設けられた下関節９３が上リンク９２の下端に配置される。
【００２９】
下関節９３は、下関節モータ９５を有している。下関節モータ９５が駆動されると、上リンク９２が回転する。すなわち、下関節モータ９５を駆動すると、下リンク９４に対する上リンク９２の角度が変化する。このように、下関節９３は、左アーム１６の途中に設けられている。すなわち、下関節９３は、上リンク９２と下リンク９４との間に設けられている。上リンク９２は、下関節モータ９５の回転軸Ｃ５に固定されている。
【００３０】
上リンク９２の上端には、上関節９１が設けられている。上関節９１は、上リンク９２と車体１２とを連結する。上関節９１を介して、左アーム１６が車体１２と連結される。このように、左アーム１６の上端には、上関節９１が設けられている。そして、上関節９１は、上関節モータ９６を有している。上関節モータ９６を介して車体１２が左アーム１６に取り付けられている。そして、上関節モータ９６が駆動されると、車体１２が回転する。すなわち、上関節モータ９６を駆動すると、上リンク９２に対する車体１２の角度が変化する。車体１２は、上関節モータ９６の回転軸Ｃ３に固定されている。
【００３１】
上関節９１、及び下関節９３が駆動することによって、車体１２の姿勢が変化する。このように、左アーム１６は、車体１２及び左駆動輪２０を連結するリンク機構である。よって、左アーム１６の下端側が、左駆動輪２０の回転軸Ｃ２に接続され、上端側が車体１２の回転軸Ｃ３に接続される。左アーム１６は、２つの回転関節を有する２自由度のアーム機構となっている。すなわち、左アーム１６は、複数の関節を有するアーム機構であり、車体１２と、右車台１７とを連結している。
【００３２】
左アーム１６の長手方向は、回転軸Ｃ２に対して垂直である。すなわち、下リンク９４の長手方向と、回転軸Ｃ２とは直交する。通常の走行時では、上リンク９２と下リンク９４とが鉛直方向に沿って配置されている。従って、下関節モータ９５の回転角度が、上リンク９２と下リンク９４とが平行になるように固定されている。この左アーム１６を介して、車体１２が回転軸Ｃ２に対して回転可能に支持される。回転軸Ｃ２と回転軸Ｃ５は、下リンク９４の長さに応じた距離だけ隔てて、平行に配置される。回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ５は、上リンク９２の長さに応じた距離だけ隔てて、配置される。また、通常の走行時では、回転軸Ｃ３は回転軸Ｃ５と平行になっている。
【００３３】
さらに、下関節９３には、衝撃吸収部材９７が設けられている。衝撃吸収部材９７は、下関節モータ９５を囲むように配置されている。衝撃吸収部材９７は、例えば、ゴムなどの弾性体によって形成されている。この衝撃吸収部材９７は、転倒した際の衝撃を吸収する。すなわち、転倒時には、衝撃吸収部材９７が最初に地面と衝突する。これにより、転倒による搭乗者への衝撃が吸収される。
【００３４】
右アーム１４は、右マウント２６を介して右駆動輪１８の側端に取り付けられている。
右アーム１４は、上関節６１、上リンク６２、下関節６３、下リンク６４を有している。上リンク６２は上関節６１を介して車体１２に連結されている。また、下リンク６４は、右車台１７に連結されている。そして、下リンク６４と上リンク６２とは、下関節６３を介して連結されている。下関節６３は、下関節モータ６５を有している。上関節６１は上関節モータ６６を有している。下関節６３には、衝撃吸収部材６７が設けられている。このように、右アーム１４は、左アーム６６と同様に、２関節を有する２自由度のアーム機構である。右アーム１４の構成については左アーム１６と同様であるため、説明を省略する。なお、右アーム１４の下関節モータ６５の回転軸を回転軸Ｃ４とする。また、上関節モータ６６は、回転軸Ｃ３周りに回転する。
【００３５】
右アーム１４の上関節６１、及び下関節６３が駆動することによって、車体１２の姿勢が変化する。このように、右アーム１４は、車体１２及び右駆動輪１８を連結するリンク機構である。よって、右アーム１４の下端側が、右駆動輪１８の回転軸Ｃ１に接続され、上端側が車体１２の回転軸Ｃ３に接続される。右アーム１４は、２つの回転関節を有する２自由度のアーム機構となっている。すなわち、右アーム１４は、複数の関節を有するアーム機構であり、車体１２と、右車台１７とを連結している。
【００３６】
右アーム１４の長手方向は、回転軸Ｃ１に対して垂直である。すなわち、下リンク６４の長手方向と、回転軸Ｃ１とは直交する。通常の走行時では、上リンク６２と下リンク６４とが同軸上に配置されている。従って、側面視において、上リンク６２と下リンク６４とが一直線になるように、下関節モータ６５の回転角度が固定されている。この右アーム１４を介して、車体１２が回転軸Ｃ１に対して回転可能に支持される。また、通常の走行時には、回転軸Ｃ１、回転軸Ｃ３、及び回転軸Ｃ４は平行になっている。
【００３７】
ここで、右アーム１４の上関節モータ６６と左アーム１６の上関節モータ９６とは、鉛直方向に沿って配置されている。すなわち、右アーム１４の上関節モータ６６と左アーム１６の上関節モータ９６は、共通の回転軸Ｃ３を有している。また、通常の走行時には、右アーム１４の下関節モータ６５と左アーム１６の下関節モータ９５とは、同軸上に配置されている。すなわち、上関節モータ６６の回転軸Ｃ４は上関節モータ９６の回転軸Ｃ５と同じ高さになっている。
【００３８】
このように、右アーム１４には、上関節モータ６６と下関節モータ６５とが取り付けられ、左アーム１６には、上関節モータ９６と下関節モータ９５とが取り付けられている。上関節モータ６６、９６は、上リンク６２、９２に対する車体１２の角度を可変にする。下関節モータ６５は、下リンク６４に対する上リンク６２の角度を可変にし、下関節モータ９５は、下リンク９４に対する上リンク９２の角度を可変にする。すなわち、上関節モータ６６と下関節モータ６５とは、右アーム１４の関節の角度を制御する駆動部（アクチュエータ）である。上関節モータ９６と下関節モータ９５とは、左アーム１６の関節の角度を制御する駆動部（アクチュエータ）である。従って、右アーム１４、及び左アーム１６が駆動することによって、右車台１７、及び左車台１９に対する車体１２の位置を変化させることができる。上関節モータ６６、９６と下関節モータ６５、９５とは、例えば、サーボモータであり、車体１２の姿勢角を制御する。尚、モータの動力をギアやベルトやプーリなどを介して伝達してもよい。そして、それぞれのモータを駆動することによって、車体１２の高さが変化する。これにより、移動体１００の車高を変えることができる。
【００３９】
上関節モータ６６及び上関節モータ９６が駆動すると、右アーム１４及び左アーム１６に対する台座７０の角度が変化する。これにより、回転軸Ｃ３を回転中心として、台座７０を前後方向に回転することができる。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との間に右アーム１４が設けられている。回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ２との間に左アーム１６が設けられている。下関節モータ６５は、下リンク６４に対して上リンク６２を回転軸Ｃ４周りに回転させる。下関節モータ９５は、下リンク９４に対して上リンク９２を回転軸Ｃ５周りに回転させる。また、回転軸Ｃ４は、回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ１との間に位置し、回転軸Ｃ５は回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ２との間に位置する。この回転軸Ｃ３には、上関節モータ６６及び上関節モータ９６が設けられている。即ち、右アーム１４及び左アーム１６が姿勢を制御するためのスイングアームとなる。なお、通常の走行時には、回転軸Ｃ１〜回転軸Ｃ５は水平になっており、移動体１００の左右方向と平行になっている。
【００４０】
車体１２は、台座７０、支柱７２、ジャイロセンサ４８、及び搭乗席２２を有している。平板状の台座７０は、上関節モータ６６及び上関節モータ９６を介して、それぞれ右アーム１４及び左アーム１６と取り付けられている。台座７０の対向する側面には、右アーム１４及び左アーム１６が設けられている。即ち、右アーム１４及び左アーム１６の間に、台座７０が配置される。
【００４１】
台座７０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、上関節モータ６６、上関節モータ９６、下関節モータ６５、下関節モータ９５、制御部８０等に対して電力を供給する。
【００４２】
車体１２の台座７０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。
【００４３】
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、台座７０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、車体１２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。
【００４４】
台座７０の中央近傍には、支柱７２が設けられている。この支柱７２によって、搭乗席２２が支持されている。即ち、搭乗席２２は、支柱７２を介して台座７０に固定されている。搭乗席２２は、搭乗者が座ることができる椅子の形状を有する。
【００４５】
搭乗席２２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、車軸３０、３２と垂直な方向になる。
【００４６】
さらに、搭乗席２２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。搭乗席２２の座面は台座７０の上面と平行に配置されている。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での操作に応じたトルク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。
【００４７】
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、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を相互に独立して所定の角度に制御する。操作モジュール４６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が回転すいる。例えば、操作モジュール４６には、操作レバーの倒れ角を測定するセンサが設けられている。操作モジュール４６は、操作レバーの倒れ角、倒れ角の変化量によって、加速度や目標速度を算出する。すなわち、操作レバーの倒れ角が大きくなるほど、加速度や目標速度が大きくなる。そして、所望の加速度、及び目標速度となるように、右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６が制御される。
【００４８】
さらに、制御部８０は、右アーム１４、及び左アーム１６の各関節の角度を制御する。各関節は、それぞれ独立して駆動する。右アーム１４、及び左アーム１６が駆動することによって、移動体１００の姿勢が変化する。すなわち、制御部８０は、移動体１００の高さ、及び左右方向の傾斜角を制御する。
【００４９】
例えば、右アーム１４、又は左アーム１６を駆動すると、台座７０を左右方向に傾斜することができる。即ち、移動体１００の車体１２をロール方向（前方推進方向に平行な移動体１００の前後軸周り）に自立的に揺動傾斜させることができる。例えば、右アーム１４の上関節モータ６６、及び下関節モータ６５を駆動し、右アーム１４をくの字型に屈曲させる。具体的には、上関節モータ６６、及び下関節モータ６５を反対方向に一定角度回転させる。これにより、回転軸Ｃ３と、回転軸Ｃ１とが接近する。移動体１００の右側の車高が低くなる。このように、右アーム１４と左アーム１６とを独立して駆動することによって、搭乗者の乗り心地を向上することができる。具体的には、傾斜や段差がある地面であっても、左右方向において車体１２を水平にすることができる。すなわち、左右方向に車体１２が傾くのを防ぐことができ、乗り心地を向上することができる。
【００５０】
例えば、水平な地面を走行している間は、右アーム１４、及び左アーム１６を伸ばした状態とする。すなわち、回転軸Ｃ１から回転軸Ｃ３まで距離と、回転軸Ｃ２から回転軸Ｃ３までの距離を同じにする。これにより、回転軸Ｃ３が水平になり、車体１２が左右方向において水平となる。そして、水平な地面を走行中に右駆動輪１８が段差に乗り上げたり、地面が傾斜面に変わったりすると、右駆動輪１８が左駆動輪２０よりも高くなる。回転軸Ｃ３が右上がりに傾斜し、車体１２が左右方向に傾く。ここで、車体１２の左右方向の傾斜を防ぐため、上述のように右アーム１４を駆動させる。これにより、右アーム１４がくの字状に屈曲して、回転軸Ｃ１と回転軸Ｃ３とが近づく。一方、左アーム１６は伸長しているため、回転軸Ｃ２と回転軸Ｃ３とは離れている。このため、回転軸Ｃ３の傾きが変化して、車体１２を水平にすることができる。
【００５１】
具体的には、ジャイロセンサ４８からの出力によって、車体１２が左右方向に傾斜していることが検知される。ジャイロセンサ４８からの出力に応じて制御部８０が、一方のアームを駆動する。すなわち、制御部８０は、傾斜して高くなっている方のアームを駆動する。例えば、車体１２の右側が高くなっている場合、制御部８０は、右アーム１４の各関節を制御する。下関節モータ６５、及び上関節モータ６６が駆動して、右アーム１４が屈曲する。さらに、車体１２の傾斜角に応じた長さだけ、右アーム１４を屈曲させる。すなわち、上関節６１、及び下関節６３を、左右方向における車体１２の傾斜角度に応じた回転角度だけ駆動する。これにより、回転軸Ｃ３が水平になり左右方向において車体１２が水平になる。もちろん、車体１２の左側が高くなっている場合、左アーム１６を同様に駆動する。このように、右アーム１４、及び左アーム１６は、車体１２の水平方向の傾きを修正するスイングアームとなる。
【００５２】
さらに、右アーム１４と左アーム１６との両方を駆動することによって、車高を変えることができる。例えば、図３（ａ）のように、右アーム１４、及び左アーム１６が伸びている状態から、右アーム１４、及び左アーム１６をくの字状に屈曲させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、車体１２が下方に移動して、車高が低くなる。なお、図３は、移動体１００のアームの動作を説明する側面図である。ここでは、回転軸Ｃ４と回転軸Ｃ５との高さが一致するように各関節を回転させる。すなわち、回転軸Ｃ４と回転軸Ｃ５が同一水平面に含まれるようになる。これにより、左右方向において車体１２が水平になったまま、車体１２の重心位置が低くなる。換言すると車体１２の重心位置が回転軸Ｃ１、Ｃ２に接近する。よって、移動体１００の車高を下げることができる。すなわち、車体１２の最も高い箇所が地面に近づき、座面が低くなる。これにより、車体１２の回転半径が小さくなるため、モーメントが小さくなる。異常発生時に車高を低くすることによって、転倒時の衝撃を緩和することができる。具体的には、移動体１００が異常状態となっていることを示すフェール信号が制御部８０に入力されると、制御部８０は、車高を下げる。異常発生時において転倒するときの衝撃を低減することができる。このように、両アームを駆動することによって、車体１２の重心位置が鉛直方向に移動する。
【００５３】
さらに、異常発生時には、図３（ｂ）に示すように、右アーム１４の下関節６３を進行方向前方に突出させている。従って、下関節６３に設けられた衝撃吸収部材６７が車体１２よりも進行方向前側に突出する。これにより、移動体１００が前方向に転倒したときに発生する衝撃を吸収することができる。また、進行方向前方側の壁にぶつかっても、衝撃吸収部材６７によって衝撃が吸収される。このように、異常発生時には、下関節６３を突出させるいるため、転倒時に地面と最初に接触する箇所が下関節６３になる。そして、転倒時に地面と接触する箇所に、衝撃吸収部材６７を設ける。よって、転倒時に搭乗者に加わる衝撃が吸収される。さらに、周囲の人と衝突した場合の衝撃を吸収することができる。よって、より安全性を向上することができる。
【００５４】
ここで、左アーム１６の下関節９３を進行方向後方に突出させている。従って、下関節９３に設けられた衝撃吸収部材９７が車体１２よりも進行方向後側に突出する。これにより、移動体１００が後方向に転倒したときに発生する衝撃を吸収することができる。例えば、図３（ｂ）に示す状態で、移動体１００が前側の壁に衝突しても、衝撃吸収部材６７が最も前側に配置されているため、衝撃を吸収していることができる。さらに、前側の壁に衝突したときの力により、移動体１００が後側に転倒しても、左アーム１６に設けられた衝撃吸収部材９７が地面や壁と衝突する。すなわち、移動体１００の最も後方に配置された衝撃吸収部材９７が地面や壁に衝突する。従って、衝撃を吸収することができる。このように前後方向の壁に衝突した場合でも、衝撃吸収部材６７、９７によって、衝撃を吸収することができる。すなわち、前後両方に衝撃吸収部材６７、９７を突出させることによって、より安全性を向上することができる。
【００５５】
ここで、右アーム１４と左アーム１６とを同じ角度だけ、反対方向に回転させる。すなわち、図３（ａ）から図３（ｂ）に移行するとき、下関節６３は、反時計周りに回転し、下関節９３は時計回りに回転する。また、下関節６３と下関節９３の回転角度を同じにする。さらに、上関節６１は、時計回りに回転し、上関節９１は反時計回りに回転する。そして、上関節６１と上関節９１の回転角度を同じにする。これにより、右アーム１４と左アーム１６とが反転した構成となる。すなわち、図３（ｂ）の状態で、移動体１００を横から見ると、右アーム１４と左アーム１６は回転軸Ｃ３から地面に伸びた垂線に対して反転している。そして、回転軸Ｃ１と回転軸Ｃ２を結ぶ車軸上に、回転軸Ｃ３が配置されている。さらに、各関節を同期して駆動する。これにより、車体１２が左右方向に傾斜するのを防ぐことができ、乗り心地を向上することができる。よって、安定性を向上することができる。
【００５６】
また、アームが屈曲した状態でも、図３（ｂ）に示すように、下関節６３、９３は、車軸Ｃ１，Ｃ２よりも高くなっている。すなわち、下関節６３、９３を前後に突出させているため、転倒時に地面と最初に接触する箇所を高くすることができる。このように、車軸Ｃ１，Ｃ２よりも上方において、衝撃吸収部材６７，９７が前後方向に突出している。従って、アーム１４、１６の下関節６３、９３が乗り上げることによる転倒を防ぐことができる。すなわち、転倒時に地面と最初に接触する箇所である下関節６３、９３は、地面から一定距離隔てて配置される。これは、アームを屈曲させて、下関節６３、９３を車体１２の前後に突出させていることに起因している。換言すると、両アームの長さ、及び関節角度を最適化することで、衝撃吸収部材６７、９７の地面に対するクリアランスを確保することができる。これにより、衝撃吸収部材６７、９７が車体１２よりも前後に突出させても、乗り上げによる転倒を防ぐことができる。従って、段差等がある地面において、転倒を防ぐことができる。
【００５７】
次に、制御部８０による制御について図４を用いて説明する。図４は、制御部８０の制御を説明するためのブロック図である。制御部８０は、走行制御モジュール８１と、姿勢制御モジュール８２とを有している。制御部８０は、走行制御モジュール８１と姿勢制御モジュール８２とを統括的に制御する。走行制御モジュール８１は、右輪駆動モータ３４と左輪駆動モータ３６を制御するアンプを有している。走行制御モジュール８１は、右輪駆動モータ３４と左輪駆動モータ３６とに駆動信号を出力して、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０をフィードバック制御する。具体的には、右輪エンコーダ５２と、左輪エンコーダ５４で測定された測定値が走行制御モジュール８１に入力される。また、走行制御モジュール８１には、倒立を安定させるため、ジャイロセンサ４８からの傾斜角速度が入力されている。さらに、走行制御モジュール８１には、操作モジュール４６による操作の応じた指令値が入力される。そして、走行制御モジュール８１は、測定値、指令値及び傾斜角速度に基づいて、右輪駆動モータ３４と左輪駆動モータ３６を駆動する。このように、走行制御モジュール８１は、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０をフィードバック制御する。これにより、移動体１００は、操作モジュール４６での操作に応じて移動する。よって、倒立状態で安定して走行することができる。ここでのフィードバック制御としては公知の制御方法を用いることができる。
【００５８】
姿勢制御モジュール８２は、移動体１００の姿勢を制御する。すなわち、姿勢制御モジュール８２は、右アーム１４、及び左アーム１６の各関節のモータを駆動するためのアンプを有している。姿勢制御モジュール８２は、制御信号を出力して、右アーム１４、及び左アーム１６の姿勢を制御する。具体的には、姿勢制御モジュール８２には、ジャイロセンサ４８から、車体１２の傾斜角速度を示す検出信号が入力される。すなわち、ジャイロセンサ４８で検出された車体１２の傾斜角速度の値が姿勢制御モジュール８２に入力される。そして、ジャイロセンサ４８で検出された傾斜角速度によって、車体１２が左右方向に傾斜していることが検知される。車体１２が左右方向に傾斜している場合、右アーム１４、又は左アーム１６を駆動する。ここでは、車体１２が高くなっている方のアームを駆動して、傾斜角度を修正する。すなわち、姿勢制御モジュール８２が傾斜角度を打ち消すように一方のアームを制御する。これにより、左右方向における傾斜角度の変化が低減するため、安定して走行することが可能になる。搭乗者の乗り心地を向上することができる。
【００５９】
また、姿勢制御モジュール８２は、発生時に、右アーム１４、及び左アーム１６の駆動を制御する。これにより、車高を下げることができる。姿勢制御モジュール８２には、移動体１００に異常が発生したことを示すフェール信号８８が移動体１００内の電子機器から入力されている。姿勢制御モジュール８２は、フェール信号に基づいて、車高を下げる。すなわち、右アーム１４と左アーム１６を屈曲して、回転軸Ｃ３を回転軸Ｃ１、Ｃ２に近づける。フェール信号８８としては、各機器に異常が発生したときに、その機器から出力されるアラーム信号を用いることができる。例えば、右輪駆動モータ３４や左輪駆動モータ３６に異常が発生したときに出力されるアラーム信号をフェール信号として用いることができる。具体的には、右輪駆動モータ３４や左輪駆動モータ３６での電流異常や、制御部８０とモータ間の通信異常が生じた場合に、フェール信号が出力される。あるいは、エンコーダ異常が生じたときに、右輪エンコーダ５２や左輪エンコーダ５４から出力されるアラーム信号をフェール信号として用いてもよい。また、バッテリーモジュール４４、ジャイロセンサ４８、センサ５８などの各機器から出力されるアラーム信号であってもよい。このように、移動体１００の走行に関与する機器からのアラーム信号をフェール信号として用いることができる。従って、機器が故障して、移動体１００の走行に支障が生じた場合、移動体１００が正常に走行することができない異常状態になったと認識され、フェール信号８８が出力される。そして、異常状態になったときに出力されるフェール信号８８に応じて、アームを駆動する。これにより、異常発生時に、確実に車高を下げることができる。
【００６０】
このように、フェール信号８８は、例えば、移動体１００に設けられている機器（センサ、エンコーダ、モータ、バッテリー、制御部等）から出力される。例えば、機器が故障した場合には、その機器から故障したことを示すアラーム信号が出力される。故障したことを示すアラーム信号をフェール信号として用いることができる。すなわち、機器に故障が発生した場合、移動体１００の走行に支障が生じる。機器に故障が発生すると、移動体１００が正常に移動することができない異常状態となる。機器に故障などの異常が生じた場合には、その機器からアラーム信号がフェール信号として出力される。さらには、エンコーダや、各種センサなどの機器からの出力が異常な値になっている場合、その機器や制御部８０からフェール信号が出力される。例えば、右輪駆動モータ３４や左輪駆動モータ３６によって出力されるトルクが異常な値となっているときに、フェール信号が出力される。各機器に動作異常が発生したときに、フェール信号が出力される。このように、移動体１００には、走行に関与する複数の機器が設けられている。そして、複数の機器を動作させることによって、移動体１００が移動する。移動体１００に設けられている複数の機器のうち、一つ以上が出力するフェール信号に基づいて、異常状態となったことが認識される。そして、フェール信号８８が出力され、上記の動作が実行される。具体的には、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０の回転を制御するために設けられている機器が出力するフェール信号に基づいて車高が下げされる。これにより、移動体１００が正常に動作することができない異常状態となったときに、確実に車高を下げることができる。なお、フェール信号を出力する機器は、特に限定されるものではない。
【００６１】
次に、図５を用いて、上記の車高制御について説明する。図５は、上記の制御方法を示すフローチャートである。まず、移動体１００の走行処理が開始しているとき、フェールが発生したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。すなわち、異常状態になったときに電子機器から出力されるフェール信号が制御部８０に入力されているか否かを判定する。フェール信号が入力されている場合、フェール発生と判定し、フェール信号が入力されていない場合、フェールが発生してないと判定する。フェール信号が入力されていないときは、そのまま次サイクルを繰り返す。すなわち、通常の走行動作を行なうとともに、ステップＳ１０１に戻る。一方、フェールが発生したときは、車高を下げる（ステップＳ１０２）。すなわち、右アーム１４、及び左アーム１６の関節モータを駆動して、回転軸Ｃ３を地面に近づけていく。ここでは、予め設定された回転角度だけ、各関節モータを駆動させる。すなわち、車高を下げるときのアームの姿勢は予め設定されている。これにより、フェール時に一定高さだけ車高を下げることができる。よって、転倒時のモーメントが小さくなり、衝撃を緩和することができる。
【００６２】
そして、車体１２の前後方向に衝撃吸収部材６７、９７を突出させる（ステップＳ１０３）。すなわち、車体１２の前方に衝撃吸収部材６７を突出させ、後方に衝撃吸収部材９７を突出させる。これにより、移動体１００が転倒したとしても、衝撃吸収部材６７、及び衝撃吸収部材９７の一方が最初に地面と衝突する。よって、衝撃を吸収することができる。
【００６３】
衝撃吸収部材６７、９７を突出した後、各車輪駆動モータに対する駆動トルクの指令値を０とする（ステップＳ１０４）。すなわち、車体１２が予め定められた高さまで下げられたら、右輪駆動モータ３４、及び左輪駆動モータ３６のトルクを０にする。そして、車輪駆動モータの駆動電圧を０にする（ステップＳ１０５）。これにより、移動体１００の移動が停止する。このように制御することによって、異常が発生した時に生じる衝撃を低減することができる。さらに、アームの各関節によって車高を下げるとともに、衝撃吸収部材６７、９７を突出させている。すなわち、車高を下げるための駆動と、衝撃吸収部材を突出させる駆動とを、共通のアクチュエータによって実施している。これにより、簡便な構成で衝撃を低減することができ、制御を簡素化できる。また、通常走行時は、車高が高くなっているため、所望の座面を所望の高さにすることができる。例えば、搭乗者の顔を歩いている人間の顔とほぼ同じ高さにすることができる。これにより、歩いている人間と話しながら移動することができるよう二なり、利便性を向上することができる。
【００６４】
なお、フェールが発生していない通常の走行時では、各アームが伸長しているとして説明したが、通常の走行時においても、同じ角度だけ両アームを曲げていてもよい。また、上記の説明では各アームに回転関節を設ける構成としたが、これに限るものではない。例えは、アームに直動関節を設けて、車体１２をアームに沿ってスライドさせるようにしてもよい。すなわち、フェール発生時にアームを縮めて、車高を下げてもよい。
【００６５】
さらに、上記の説明では、車高を下げるためのアームの各関節によって衝撃吸収部材を突出させたが、車高を下げるアクチュエータと、衝撃吸収部材を突出させるアクチュエータを別々のものとしてもよい。例えば、前後方向に伸縮するアクチュエータを別個に設け、このアクチュエータの先端に衝撃吸収部材を設けてもよい。
【００６６】
次に、本発明の他の実施形態にかかる移動体１０１の構成について図６を用いて説明する。図６は、他の実施形態にかかる移動体１０１の構成を模式的に示す正面図である。図６（ａ）は、通常の走行時の状態を示す図であり、図６（ｂ）はフェール発生時の状態を示す図である。なお、移動体１０１の基本的構成、及び制御については、上述の移動体１００と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
図６（ａ）に示すように、移動体１０１は、下関節６３、９３の回転軸が移動体１００と異なっている。すなわち、下関節６３、９３の回転軸は図６の紙面に垂直な方向になっている。下関節６３は、上リンク６２に対する下リンク６４の角度を変化させる。下関節９３は、上リンク９２に対する下リンク９４の角度を変化させる。従って、下関節６３、９３が駆動すると、下リンク６４、９４が回転して、図６（ｂ）に示すようになる。通常走行時は、図６（ａ）に示すように高い車高になっている。そして、フェール発生時には、図６（ｂ）に示すように、右車台１７と左車台１９の間隔が広くなる。これにより、車高が低くなるため、衝撃を緩和することができる。ここでは、下関節６３、９３を９０°回転させている。従って、下リンク６４、９４の長手方向が左右方向になる。このように、フェール発生時には、右アーム１４、及び左アーム１６が横方向に広がることによって、車高が低くなる。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、右車台１７、及び左車台１９に関節を追加している。両車台の関節は、紙面と垂直な方向が回転軸となっている。そして、フェール発生時に、右車台１７、及び左車台１９の関節を下関節６３、９３と同期して駆動する。これにより、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０の外周面が接地した状態のままとなる。そして、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０が十分大きい場合、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０の端部が車体１２の前後に突出する。右駆動輪１８、及び左駆動輪２０により衝撃を吸収することができる。もちろん、車体１２の前後に突出する衝撃吸収部材と、その衝撃吸収部材を駆動するアクチュエータを別に設けてもよい。
【００６９】
さらに、他の実施形態の移動体１０１に対する好適な車輪形状について、図７を用いて説明する。図７は、車高を下げている途中における左駆動輪２０周辺の構成を示している。すなわち、フェール信号によって、下関節９３が回転して、左アーム１６が広くなっている状態を示している。
【００７０】
図７に示すように、左駆動輪２０の外周面が面取りされている。すなわち、左駆動輪２０の外周面の内側端部がテーパ形状になっており、外周面と内側側面の間に傾斜面２０ａが設けられている。傾斜面２０ａでは、摩擦係数が小さくなっている。すなわち、傾斜面２０ａは、左駆動輪２０の外周面と比べて小さい摩擦係数になっている。よって、左アーム１６を広くするときの摩擦力が低下する。すなわち、下関節６３の駆動力を打ち消す摩擦力が低減する。このように、傾斜面２０ａの摩擦係数を小さくすることによって、左アーム１６を横方向に広げやすくすることができる。さらに、通常の走行時には、傾斜面２０ａは、接地しないので、車輪駆動には支障がない。もちろん、右アームの右駆動輪１８についても同様の車輪を用いている。
【００７１】
なお、上記の説明では、２輪型の移動体１００について説明したが、車輪の数は、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以上の車輪を有する移動体であってもよい。さらに、上記の説明では、搭乗席２２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】
【００７２】
【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】本実施の形態にかかる移動体のフェール発生時における動作を説明するための側面図である。
【図４】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。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる移動体の構成を示す正面図である
【図７】本発明の他の実施形態にかかる移動体の左駆動輪近傍の構成を示す正面図である
【符号の説明】
【００７３】
１２ 車体、１４ 右アーム、１５ 右車台、１６ 左アーム、１７ 左車台、
１８ 右駆動輪、２０ 左駆動輪、２２ 搭乗席、
２６ ロッド、２８ 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
４８ ジャイロセンサ、５２ 右輪エンコーダ、５４ 左輪エンコーダ
６１ 上関節、６２ 上リンク、６３ 下関節、６４ 下リンク、６５ 下関節モータ、
６６ 上関節モータ、６７ 衝撃吸収部材
７０ 台座、７２ 支柱、
８０ 制御部、８１ 走行制御モジュール、８２ 姿勢制御モジュール
９１ 上関節、９２ 上リンク、９３ 下関節、９４ 下リンク、９５ 下関節モータ、
９６ 上関節モータ、９７ 衝撃吸収部材
１００ 移動体、１０１ 移動体
【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。このような移動体では、急停止、又は急加速すると、転倒してしまうおそれがある。そのため、走行中の転倒を防止するために、副車輪を設けたものが開示されている（特許文献１、２）。
【０００３】
例えば、特許文献１の乗物では、副車輪は駆動輪の前後方向に配置されている。そして、アクチュエータによって伸縮するストラットの端部に副車輪が設けられている。モーメントを検出する検出器により転倒が検知された場合、アクチュエータによってストラットを展開して、副車輪を地面と接触させている。
【特許文献１】特表２０００−５１４６８０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】
しかしながら、上記の移動体において、急な制動力がかかると車体が副車輪を乗り上げてしまう。そして、車体が回転、転倒してしまうことがある。従って、転倒により衝撃が加わってしまうという問題点があった。
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、転倒による衝撃を低減する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、複数の機器を有し、倒立振子制御によって移動する倒立車輪型移動体であって、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と、前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、前記倒立車輪型移動体が異常状態となったときに前記機器から出力されるフェール信号に基づいて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げる制御部と、を備えるものである。この構成では、異常状態となったときに車高が低くなる。このため、モーメントが低くなり、転倒による衝撃を低減することができる。
【０００６】
本発明の第２の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられているものである。この構成では、衝撃吸収部材によって衝撃を吸収することができため、さらに、衝撃を低減することができる。
【０００７】
本発明の第３の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とするものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低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、上述の移動体であって、前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられているものである。これにより、進行方向と反対側に転倒したときの衝撃を低減することができる。
【０００９】
本発明の第５の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記支持部材が複数設けられ、前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動するものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低減することができる。
【００１０】
本発明の第６の態様にかかる倒立車輪型移動体は、上述の移動体であって、前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とするものである。これにより、乗り上げによる転倒を防ぐことができる。
【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、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と、前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、を備え、複数の機器が動作することによって移動する倒立車輪型移動体の制御方法であって、前記倒立車輪型移動体が異常状態になったときに、前記機器からフェール信号を出力するステップと、前記フェール信号に応じて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げるステップと、を備えるものである。この方法では、異常状態となったときに車高が低くなる。このため、モーメントが低くなり、転倒による衝撃を低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、上述の制御方法であって、前記フェール信号に応じて、衝撃吸収部材を前記車体よりも進行方向側に突出するステップをさらに有するものである。この構成では、衝撃吸収部材によって衝撃を吸収することができため、さらに、衝撃を低減することができる。
【００１３】
本発明の第９の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とするものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低減することができる。
【００１４】
本発明の第１０の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記衝撃吸収部材を突出するステップでは、衝撃吸収部材が進行方向、及び進行方向の反対側に突出することを特徴とするものである。これにより、進行方向と反対側に転倒したときの衝撃を低減することができる。
【００１５】
本発明の第１１の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記支持部材が複数設けられ、前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動するものである。これにより、簡便な構成で、衝撃を低減することができる。
【００１６】
本発明の第１２の態様にかかる倒立車輪型移動体の制御方法は、上述の制御方法であって、前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とするものである。これにより、乗り上げによる転倒を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、転倒による衝撃を低減する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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、右車台１７と、左車台１９と、右アーム１４と、左アーム１６と、車体１２、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の上体部である。ここで、移動体１００の進行方向（図１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１は、進行方向前側から移動体１００を見た図であり、図２は、左側から移動体１００を見た図である。
【００２１】
右アーム１４、及び左アーム１６は、関節を有するスイングアームである。通常の走行時には、右アーム１４、及び左アーム１６は、図２に示すように、伸びた状態になっている。そして、車体１２の傾斜角度に応じて、右アーム１４、及び左アーム１６が駆動される。具体的には、地面の傾斜角に応じて車体１２が左右に傾斜したとき、一方のアームを駆動して、車体１２を水平にする。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と左駆動輪２０との間で、水平方向に対する高さが変化する。すなわち、右駆動輪１８が左駆動輪２０よりも高くなる。このため、右アーム１４を縮めて、車体１２の傾斜角を調整する。例えば、右アーム１４の関節を駆動して、右アーム１４をくの字型に曲げる。これにより、右アーム１４が短くなるので、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。なお、右アーム１４、及び左アーム１６の構成については後述する。
【００２２】
右車台１７の側面側には、地面と接地する右駆動輪１８が設けられている。左車台１９の側面側には、地面と接地する左駆動輪２０が設けられている。右駆動輪１８と左駆動輪２０は、同軸上で回転する一対の車輪である。地面と接地する右駆動輪１８と左駆動輪２０とが回転することによって、移動体１００が移動する。
【００２３】
右駆動輪１８及び右アーム１４の間には、右車台１７が配置されている。右車台１７は、右マウント２６を備えている。右アーム１４と右駆動輪１８との間には右マウント２６が配置されている。右マウント２６は、右アーム１４の側端に固定されている。右車台１７は、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。即ち、右輪駆動モータ３４が右駆動輪１８を回転駆動する。
【００２４】
左駆動輪２０及び左アーム１６の間には、左車台１９が配置されている。左車台１９は、左マウント２８を備えている。左アーム１６と左駆動輪２０との間には左マウント２８が配置されている。左マウント２８は、左アーム１６の側端に固定されている。左マウント２８は、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。即ち、左輪駆動モータ３６が左駆動輪２０を回転駆動する。右駆動輪１８と左駆動輪２０との間には、右車台１７、及び左車台１９が配置されている。なお、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０を同軸上にするため、右車台１７を左車台１９に固定してもよい。
【００２５】
右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６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。
【００２６】
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。
【００２７】
左アーム１６は、左マウント２８を介して左駆動輪１８の側端に取り付けられている。
左アーム１６は、上関節９１、上リンク９２、下関節９３、及び下リンク９４を有している。上リンク９２、及び下リンク９４は棒状の部材である。上リンク９２、及び下リンク９４はほぼ同じ長さの剛体である。上関節９１、及び下関節９３は、回転関節である。
【００２８】
下リンク９４が左マウント２８に連結されている。すなわち、下リンク９４の下端に左マウント２８が取り付けられている。左マウント２８は下リンク９４を回動可能に支持している。さらに、下リンク９４には、下関節９３が設けられている。下リンク９４は、下関節９３を介して上リンク９２と連結されている。すなわち、下リンク９４の上端に設けられた下関節９３が上リンク９２の下端に配置される。
【００２９】
下関節９３は、下関節モータ９５を有している。下関節モータ９５が駆動されると、上リンク９２が回転する。すなわち、下関節モータ９５を駆動すると、下リンク９４に対する上リンク９２の角度が変化する。このように、下関節９３は、左アーム１６の途中に設けられている。すなわち、下関節９３は、上リンク９２と下リンク９４との間に設けられている。上リンク９２は、下関節モータ９５の回転軸Ｃ５に固定されている。
【００３０】
上リンク９２の上端には、上関節９１が設けられている。上関節９１は、上リンク９２と車体１２とを連結する。上関節９１を介して、左アーム１６が車体１２と連結される。このように、左アーム１６の上端には、上関節９１が設けられている。そして、上関節９１は、上関節モータ９６を有している。上関節モータ９６を介して車体１２が左アーム１６に取り付けられている。そして、上関節モータ９６が駆動されると、車体１２が回転する。すなわち、上関節モータ９６を駆動すると、上リンク９２に対する車体１２の角度が変化する。車体１２は、上関節モータ９６の回転軸Ｃ３に固定されている。
【００３１】
上関節９１、及び下関節９３が駆動することによって、車体１２の姿勢が変化する。このように、左アーム１６は、車体１２及び左駆動輪２０を連結するリンク機構である。よって、左アーム１６の下端側が、左駆動輪２０の回転軸Ｃ２に接続され、上端側が車体１２の回転軸Ｃ３に接続される。左アーム１６は、２つの回転関節を有する２自由度のアーム機構となっている。すなわち、左アーム１６は、複数の関節を有するアーム機構であり、車体１２と、右車台１７とを連結している。
【００３２】
左アーム１６の長手方向は、回転軸Ｃ２に対して垂直である。すなわち、下リンク９４の長手方向と、回転軸Ｃ２とは直交する。通常の走行時では、上リンク９２と下リンク９４とが鉛直方向に沿って配置されている。従って、下関節モータ９５の回転角度が、上リンク９２と下リンク９４とが平行になるように固定されている。この左アーム１６を介して、車体１２が回転軸Ｃ２に対して回転可能に支持される。回転軸Ｃ２と回転軸Ｃ５は、下リンク９４の長さに応じた距離だけ隔てて、平行に配置される。回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ５は、上リンク９２の長さに応じた距離だけ隔てて、配置される。また、通常の走行時では、回転軸Ｃ３は回転軸Ｃ５と平行になっている。
【００３３】
さらに、下関節９３には、衝撃吸収部材９７が設けられている。衝撃吸収部材９７は、下関節モータ９５を囲むように配置されている。衝撃吸収部材９７は、例えば、ゴムなどの弾性体によって形成されている。この衝撃吸収部材９７は、転倒した際の衝撃を吸収する。すなわち、転倒時には、衝撃吸収部材９７が最初に地面と衝突する。これにより、転倒による搭乗者への衝撃が吸収される。
【００３４】
右アーム１４は、右マウント２６を介して右駆動輪１８の側端に取り付けられている。
右アーム１４は、上関節６１、上リンク６２、下関節６３、下リンク６４を有している。上リンク６２は上関節６１を介して車体１２に連結されている。また、下リンク６４は、右車台１７に連結されている。そして、下リンク６４と上リンク６２とは、下関節６３を介して連結されている。下関節６３は、下関節モータ６５を有している。上関節６１は上関節モータ６６を有している。下関節６３には、衝撃吸収部材６７が設けられている。このように、右アーム１４は、左アーム６６と同様に、２関節を有する２自由度のアーム機構である。右アーム１４の構成については左アーム１６と同様であるため、説明を省略する。なお、右アーム１４の下関節モータ６５の回転軸を回転軸Ｃ４とする。また、上関節モータ６６は、回転軸Ｃ３周りに回転する。
【００３５】
右アーム１４の上関節６１、及び下関節６３が駆動することによって、車体１２の姿勢が変化する。このように、右アーム１４は、車体１２及び右駆動輪１８を連結するリンク機構である。よって、右アーム１４の下端側が、右駆動輪１８の回転軸Ｃ１に接続され、上端側が車体１２の回転軸Ｃ３に接続される。右アーム１４は、２つの回転関節を有する２自由度のアーム機構となっている。すなわち、右アーム１４は、複数の関節を有するアーム機構であり、車体１２と、右車台１７とを連結している。
【００３６】
右アーム１４の長手方向は、回転軸Ｃ１に対して垂直である。すなわち、下リンク６４の長手方向と、回転軸Ｃ１とは直交する。通常の走行時では、上リンク６２と下リンク６４とが同軸上に配置されている。従って、側面視において、上リンク６２と下リンク６４とが一直線になるように、下関節モータ６５の回転角度が固定されている。この右アーム１４を介して、車体１２が回転軸Ｃ１に対して回転可能に支持される。また、通常の走行時には、回転軸Ｃ１、回転軸Ｃ３、及び回転軸Ｃ４は平行になっている。
【００３７】
ここで、右アーム１４の上関節モータ６６と左アーム１６の上関節モータ９６とは、鉛直方向に沿って配置されている。すなわち、右アーム１４の上関節モータ６６と左アーム１６の上関節モータ９６は、共通の回転軸Ｃ３を有している。また、通常の走行時には、右アーム１４の下関節モータ６５と左アーム１６の下関節モータ９５とは、同軸上に配置されている。すなわち、上関節モータ６６の回転軸Ｃ４は上関節モータ９６の回転軸Ｃ５と同じ高さになっている。
【００３８】
このように、右アーム１４には、上関節モータ６６と下関節モータ６５とが取り付けられ、左アーム１６には、上関節モータ９６と下関節モータ９５とが取り付けられている。上関節モータ６６、９６は、上リンク６２、９２に対する車体１２の角度を可変にする。下関節モータ６５は、下リンク６４に対する上リンク６２の角度を可変にし、下関節モータ９５は、下リンク９４に対する上リンク９２の角度を可変にする。すなわち、上関節モータ６６と下関節モータ６５とは、右アーム１４の関節の角度を制御する駆動部（アクチュエータ）である。上関節モータ９６と下関節モータ９５とは、左アーム１６の関節の角度を制御する駆動部（アクチュエータ）である。従って、右アーム１４、及び左アーム１６が駆動することによって、右車台１７、及び左車台１９に対する車体１２の位置を変化させることができる。上関節モータ６６、９６と下関節モータ６５、９５とは、例えば、サーボモータであり、車体１２の姿勢角を制御する。尚、モータの動力をギアやベルトやプーリなどを介して伝達してもよい。そして、それぞれのモータを駆動することによって、車体１２の高さが変化する。これにより、移動体１００の車高を変えることができる。
【００３９】
上関節モータ６６及び上関節モータ９６が駆動すると、右アーム１４及び左アーム１６に対する台座７０の角度が変化する。これにより、回転軸Ｃ３を回転中心として、台座７０を前後方向に回転することができる。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との間に右アーム１４が設けられている。回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ２との間に左アーム１６が設けられている。下関節モータ６５は、下リンク６４に対して上リンク６２を回転軸Ｃ４周りに回転させる。下関節モータ９５は、下リンク９４に対して上リンク９２を回転軸Ｃ５周りに回転させる。また、回転軸Ｃ４は、回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ１との間に位置し、回転軸Ｃ５は回転軸Ｃ３と回転軸Ｃ２との間に位置する。この回転軸Ｃ３には、上関節モータ６６及び上関節モータ９６が設けられている。即ち、右アーム１４及び左アーム１６が姿勢を制御するためのスイングアームとなる。なお、通常の走行時には、回転軸Ｃ１〜回転軸Ｃ５は水平になっており、移動体１００の左右方向と平行になっている。
【００４０】
車体１２は、台座７０、支柱７２、ジャイロセンサ４８、及び搭乗席２２を有している。平板状の台座７０は、上関節モータ６６及び上関節モータ９６を介して、それぞれ右アーム１４及び左アーム１６と取り付けられている。台座７０の対向する側面には、右アーム１４及び左アーム１６が設けられている。即ち、右アーム１４及び左アーム１６の間に、台座７０が配置される。
【００４１】
台座７０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、上関節モータ６６、上関節モータ９６、下関節モータ６５、下関節モータ９５、制御部８０等に対して電力を供給する。
【００４２】
車体１２の台座７０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。
【００４３】
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、台座７０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、車体１２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。
【００４４】
台座７０の中央近傍には、支柱７２が設けられている。この支柱７２によって、搭乗席２２が支持されている。即ち、搭乗席２２は、支柱７２を介して台座７０に固定されている。搭乗席２２は、搭乗者が座ることができる椅子の形状を有する。
【００４５】
搭乗席２２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、車軸３０、３２と垂直な方向になる。
【００４６】
さらに、搭乗席２２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。搭乗席２２の座面は台座７０の上面と平行に配置されている。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での操作に応じたトルク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。
【００４７】
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、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を相互に独立して所定の角度に制御する。操作モジュール４６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が回転すいる。例えば、操作モジュール４６には、操作レバーの倒れ角を測定するセンサが設けられている。操作モジュール４６は、操作レバーの倒れ角、倒れ角の変化量によって、加速度や目標速度を算出する。すなわち、操作レバーの倒れ角が大きくなるほど、加速度や目標速度が大きくなる。そして、所望の加速度、及び目標速度となるように、右輪駆動モータ３４及び左輪駆動モータ３６が制御される。
【００４８】
さらに、制御部８０は、右アーム１４、及び左アーム１６の各関節の角度を制御する。各関節は、それぞれ独立して駆動する。右アーム１４、及び左アーム１６が駆動することによって、移動体１００の姿勢が変化する。すなわち、制御部８０は、移動体１００の高さ、及び左右方向の傾斜角を制御する。
【００４９】
例えば、右アーム１４、又は左アーム１６を駆動すると、台座７０を左右方向に傾斜することができる。即ち、移動体１００の車体１２をロール方向（前方推進方向に平行な移動体１００の前後軸周り）に自立的に揺動傾斜させることができる。例えば、右アーム１４の上関節モータ６６、及び下関節モータ６５を駆動し、右アーム１４をくの字型に屈曲させる。具体的には、上関節モータ６６、及び下関節モータ６５を反対方向に一定角度回転させる。これにより、回転軸Ｃ３と、回転軸Ｃ１とが接近する。移動体１００の右側の車高が低くなる。このように、右アーム１４と左アーム１６とを独立して駆動することによって、搭乗者の乗り心地を向上することができる。具体的には、傾斜や段差がある地面であっても、左右方向において車体１２を水平にすることができる。すなわち、左右方向に車体１２が傾くのを防ぐことができ、乗り心地を向上することができる。
【００５０】
例えば、水平な地面を走行している間は、右アーム１４、及び左アーム１６を伸ばした状態とする。すなわち、回転軸Ｃ１から回転軸Ｃ３まで距離と、回転軸Ｃ２から回転軸Ｃ３までの距離を同じにする。これにより、回転軸Ｃ３が水平になり、車体１２が左右方向において水平となる。そして、水平な地面を走行中に右駆動輪１８が段差に乗り上げたり、地面が傾斜面に変わったりすると、右駆動輪１８が左駆動輪２０よりも高くなる。回転軸Ｃ３が右上がりに傾斜し、車体１２が左右方向に傾く。ここで、車体１２の左右方向の傾斜を防ぐため、上述のように右アーム１４を駆動させる。これにより、右アーム１４がくの字状に屈曲して、回転軸Ｃ１と回転軸Ｃ３とが近づく。一方、左アーム１６は伸長しているため、回転軸Ｃ２と回転軸Ｃ３とは離れている。このため、回転軸Ｃ３の傾きが変化して、車体１２を水平にすることができる。
【００５１】
具体的には、ジャイロセンサ４８からの出力によって、車体１２が左右方向に傾斜していることが検知される。ジャイロセンサ４８からの出力に応じて制御部８０が、一方のアームを駆動する。すなわち、制御部８０は、傾斜して高くなっている方のアームを駆動する。例えば、車体１２の右側が高くなっている場合、制御部８０は、右アーム１４の各関節を制御する。下関節モータ６５、及び上関節モータ６６が駆動して、右アーム１４が屈曲する。さらに、車体１２の傾斜角に応じた長さだけ、右アーム１４を屈曲させる。すなわち、上関節６１、及び下関節６３を、左右方向における車体１２の傾斜角度に応じた回転角度だけ駆動する。これにより、回転軸Ｃ３が水平になり左右方向において車体１２が水平になる。もちろん、車体１２の左側が高くなっている場合、左アーム１６を同様に駆動する。このように、右アーム１４、及び左アーム１６は、車体１２の水平方向の傾きを修正するスイングアームとなる。
【００５２】
さらに、右アーム１４と左アーム１６との両方を駆動することによって、車高を変えることができる。例えば、図３（ａ）のように、右アーム１４、及び左アーム１６が伸びている状態から、右アーム１４、及び左アーム１６をくの字状に屈曲させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、車体１２が下方に移動して、車高が低くなる。なお、図３は、移動体１００のアームの動作を説明する側面図である。ここでは、回転軸Ｃ４と回転軸Ｃ５との高さが一致するように各関節を回転させる。すなわち、回転軸Ｃ４と回転軸Ｃ５が同一水平面に含まれるようになる。これにより、左右方向において車体１２が水平になったまま、車体１２の重心位置が低くなる。換言すると車体１２の重心位置が回転軸Ｃ１、Ｃ２に接近する。よって、移動体１００の車高を下げることができる。すなわち、車体１２の最も高い箇所が地面に近づき、座面が低くなる。これにより、車体１２の回転半径が小さくなるため、モーメントが小さくなる。異常発生時に車高を低くすることによって、転倒時の衝撃を緩和することができる。具体的には、移動体１００が異常状態となっていることを示すフェール信号が制御部８０に入力されると、制御部８０は、車高を下げる。異常発生時において転倒するときの衝撃を低減することができる。このように、両アームを駆動することによって、車体１２の重心位置が鉛直方向に移動する。
【００５３】
さらに、異常発生時には、図３（ｂ）に示すように、右アーム１４の下関節６３を進行方向前方に突出させている。従って、下関節６３に設けられた衝撃吸収部材６７が車体１２よりも進行方向前側に突出する。これにより、移動体１００が前方向に転倒したときに発生する衝撃を吸収することができる。また、進行方向前方側の壁にぶつかっても、衝撃吸収部材６７によって衝撃が吸収される。このように、異常発生時には、下関節６３を突出させるいるため、転倒時に地面と最初に接触する箇所が下関節６３になる。そして、転倒時に地面と接触する箇所に、衝撃吸収部材６７を設ける。よって、転倒時に搭乗者に加わる衝撃が吸収される。さらに、周囲の人と衝突した場合の衝撃を吸収することができる。よって、より安全性を向上することができる。
【００５４】
ここで、左アーム１６の下関節９３を進行方向後方に突出させている。従って、下関節９３に設けられた衝撃吸収部材９７が車体１２よりも進行方向後側に突出する。これにより、移動体１００が後方向に転倒したときに発生する衝撃を吸収することができる。例えば、図３（ｂ）に示す状態で、移動体１００が前側の壁に衝突しても、衝撃吸収部材６７が最も前側に配置されているため、衝撃を吸収していることができる。さらに、前側の壁に衝突したときの力により、移動体１００が後側に転倒しても、左アーム１６に設けられた衝撃吸収部材９７が地面や壁と衝突する。すなわち、移動体１００の最も後方に配置された衝撃吸収部材９７が地面や壁に衝突する。従って、衝撃を吸収することができる。このように前後方向の壁に衝突した場合でも、衝撃吸収部材６７、９７によって、衝撃を吸収することができる。すなわち、前後両方に衝撃吸収部材６７、９７を突出させることによって、より安全性を向上することができる。
【００５５】
ここで、右アーム１４と左アーム１６とを同じ角度だけ、反対方向に回転させる。すなわち、図３（ａ）から図３（ｂ）に移行するとき、下関節６３は、反時計周りに回転し、下関節９３は時計回りに回転する。また、下関節６３と下関節９３の回転角度を同じにする。さらに、上関節６１は、時計回りに回転し、上関節９１は反時計回りに回転する。そして、上関節６１と上関節９１の回転角度を同じにする。これにより、右アーム１４と左アーム１６とが反転した構成となる。すなわち、図３（ｂ）の状態で、移動体１００を横から見ると、右アーム１４と左アーム１６は回転軸Ｃ３から地面に伸びた垂線に対して反転している。そして、回転軸Ｃ１と回転軸Ｃ２を結ぶ車軸上に、回転軸Ｃ３が配置されている。さらに、各関節を同期して駆動する。これにより、車体１２が左右方向に傾斜するのを防ぐことができ、乗り心地を向上することができる。よって、安定性を向上することができる。
【００５６】
また、アームが屈曲した状態でも、図３（ｂ）に示すように、下関節６３、９３は、車軸Ｃ１，Ｃ２よりも高くなっている。すなわち、下関節６３、９３を前後に突出させているため、転倒時に地面と最初に接触する箇所を高くすることができる。このように、車軸Ｃ１，Ｃ２よりも上方において、衝撃吸収部材６７，９７が前後方向に突出している。従って、アーム１４、１６の下関節６３、９３が乗り上げることによる転倒を防ぐことができる。すなわち、転倒時に地面と最初に接触する箇所である下関節６３、９３は、地面から一定距離隔てて配置される。これは、アームを屈曲させて、下関節６３、９３を車体１２の前後に突出させていることに起因している。換言すると、両アームの長さ、及び関節角度を最適化することで、衝撃吸収部材６７、９７の地面に対するクリアランスを確保することができる。これにより、衝撃吸収部材６７、９７が車体１２よりも前後に突出させても、乗り上げによる転倒を防ぐことができる。従って、段差等がある地面において、転倒を防ぐことができる。
【００５７】
次に、制御部８０による制御について図４を用いて説明する。図４は、制御部８０の制御を説明するためのブロック図である。制御部８０は、走行制御モジュール８１と、姿勢制御モジュール８２とを有している。制御部８０は、走行制御モジュール８１と姿勢制御モジュール８２とを統括的に制御する。走行制御モジュール８１は、右輪駆動モータ３４と左輪駆動モータ３６を制御するアンプを有している。走行制御モジュール８１は、右輪駆動モータ３４と左輪駆動モータ３６とに駆動信号を出力して、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０をフィードバック制御する。具体的には、右輪エンコーダ５２と、左輪エンコーダ５４で測定された測定値が走行制御モジュール８１に入力される。また、走行制御モジュール８１には、倒立を安定させるため、ジャイロセンサ４８からの傾斜角速度が入力されている。さらに、走行制御モジュール８１には、操作モジュール４６による操作の応じた指令値が入力される。そして、走行制御モジュール８１は、測定値、指令値及び傾斜角速度に基づいて、右輪駆動モータ３４と左輪駆動モータ３６を駆動する。このように、走行制御モジュール８１は、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０をフィードバック制御する。これにより、移動体１００は、操作モジュール４６での操作に応じて移動する。よって、倒立状態で安定して走行することができる。ここでのフィードバック制御としては公知の制御方法を用いることができる。
【００５８】
姿勢制御モジュール８２は、移動体１００の姿勢を制御する。すなわち、姿勢制御モジュール８２は、右アーム１４、及び左アーム１６の各関節のモータを駆動するためのアンプを有している。姿勢制御モジュール８２は、制御信号を出力して、右アーム１４、及び左アーム１６の姿勢を制御する。具体的には、姿勢制御モジュール８２には、ジャイロセンサ４８から、車体１２の傾斜角速度を示す検出信号が入力される。すなわち、ジャイロセンサ４８で検出された車体１２の傾斜角速度の値が姿勢制御モジュール８２に入力される。そして、ジャイロセンサ４８で検出された傾斜角速度によって、車体１２が左右方向に傾斜していることが検知される。車体１２が左右方向に傾斜している場合、右アーム１４、又は左アーム１６を駆動する。ここでは、車体１２が高くなっている方のアームを駆動して、傾斜角度を修正する。すなわち、姿勢制御モジュール８２が傾斜角度を打ち消すように一方のアームを制御する。これにより、左右方向における傾斜角度の変化が低減するため、安定して走行することが可能になる。搭乗者の乗り心地を向上することができる。
【００５９】
また、姿勢制御モジュール８２は、発生時に、右アーム１４、及び左アーム１６の駆動を制御する。これにより、車高を下げることができる。姿勢制御モジュール８２には、移動体１００に異常が発生したことを示すフェール信号８８が移動体１００内の電子機器から入力されている。姿勢制御モジュール８２は、フェール信号に基づいて、車高を下げる。すなわち、右アーム１４と左アーム１６を屈曲して、回転軸Ｃ３を回転軸Ｃ１、Ｃ２に近づける。フェール信号８８としては、各機器に異常が発生したときに、その機器から出力されるアラーム信号を用いることができる。例えば、右輪駆動モータ３４や左輪駆動モータ３６に異常が発生したときに出力されるアラーム信号をフェール信号として用いることができる。具体的には、右輪駆動モータ３４や左輪駆動モータ３６での電流異常や、制御部８０とモータ間の通信異常が生じた場合に、フェール信号が出力される。あるいは、エンコーダ異常が生じたときに、右輪エンコーダ５２や左輪エンコーダ５４から出力されるアラーム信号をフェール信号として用いてもよい。また、バッテリーモジュール４４、ジャイロセンサ４８、センサ５８などの各機器から出力されるアラーム信号であってもよい。このように、移動体１００の走行に関与する機器からのアラーム信号をフェール信号として用いることができる。従って、機器が故障して、移動体１００の走行に支障が生じた場合、移動体１００が正常に走行することができない異常状態になったと認識され、フェール信号８８が出力される。そして、異常状態になったときに出力されるフェール信号８８に応じて、アームを駆動する。これにより、異常発生時に、確実に車高を下げることができる。
【００６０】
このように、フェール信号８８は、例えば、移動体１００に設けられている機器（センサ、エンコーダ、モータ、バッテリー、制御部等）から出力される。例えば、機器が故障した場合には、その機器から故障したことを示すアラーム信号が出力される。故障したことを示すアラーム信号をフェール信号として用いることができる。すなわち、機器に故障が発生した場合、移動体１００の走行に支障が生じる。機器に故障が発生すると、移動体１００が正常に移動することができない異常状態となる。機器に故障などの異常が生じた場合には、その機器からアラーム信号がフェール信号として出力される。さらには、エンコーダや、各種センサなどの機器からの出力が異常な値になっている場合、その機器や制御部８０からフェール信号が出力される。例えば、右輪駆動モータ３４や左輪駆動モータ３６によって出力されるトルクが異常な値となっているときに、フェール信号が出力される。各機器に動作異常が発生したときに、フェール信号が出力される。このように、移動体１００には、走行に関与する複数の機器が設けられている。そして、複数の機器を動作させることによって、移動体１００が移動する。移動体１００に設けられている複数の機器のうち、一つ以上が出力するフェール信号に基づいて、異常状態となったことが認識される。そして、フェール信号８８が出力され、上記の動作が実行される。具体的には、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０の回転を制御するために設けられている機器が出力するフェール信号に基づいて車高が下げされる。これにより、移動体１００が正常に動作することができない異常状態となったときに、確実に車高を下げることができる。なお、フェール信号を出力する機器は、特に限定されるものではない。
【００６１】
次に、図５を用いて、上記の車高制御について説明する。図５は、上記の制御方法を示すフローチャートである。まず、移動体１００の走行処理が開始しているとき、フェールが発生したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。すなわち、異常状態になったときに電子機器から出力されるフェール信号が制御部８０に入力されているか否かを判定する。フェール信号が入力されている場合、フェール発生と判定し、フェール信号が入力されていない場合、フェールが発生してないと判定する。フェール信号が入力されていないときは、そのまま次サイクルを繰り返す。すなわち、通常の走行動作を行なうとともに、ステップＳ１０１に戻る。一方、フェールが発生したときは、車高を下げる（ステップＳ１０２）。すなわち、右アーム１４、及び左アーム１６の関節モータを駆動して、回転軸Ｃ３を地面に近づけていく。ここでは、予め設定された回転角度だけ、各関節モータを駆動させる。すなわち、車高を下げるときのアームの姿勢は予め設定されている。これにより、フェール時に一定高さだけ車高を下げることができる。よって、転倒時のモーメントが小さくなり、衝撃を緩和することができる。
【００６２】
そして、車体１２の前後方向に衝撃吸収部材６７、９７を突出させる（ステップＳ１０３）。すなわち、車体１２の前方に衝撃吸収部材６７を突出させ、後方に衝撃吸収部材９７を突出させる。これにより、移動体１００が転倒したとしても、衝撃吸収部材６７、及び衝撃吸収部材９７の一方が最初に地面と衝突する。よって、衝撃を吸収することができる。
【００６３】
衝撃吸収部材６７、９７を突出した後、各車輪駆動モータに対する駆動トルクの指令値を０とする（ステップＳ１０４）。すなわち、車体１２が予め定められた高さまで下げられたら、右輪駆動モータ３４、及び左輪駆動モータ３６のトルクを０にする。そして、車輪駆動モータの駆動電圧を０にする（ステップＳ１０５）。これにより、移動体１００の移動が停止する。このように制御することによって、異常が発生した時に生じる衝撃を低減することができる。さらに、アームの各関節によって車高を下げるとともに、衝撃吸収部材６７、９７を突出させている。すなわち、車高を下げるための駆動と、衝撃吸収部材を突出させる駆動とを、共通のアクチュエータによって実施している。これにより、簡便な構成で衝撃を低減することができ、制御を簡素化できる。また、通常走行時は、車高が高くなっているため、所望の座面を所望の高さにすることができる。例えば、搭乗者の顔を歩いている人間の顔とほぼ同じ高さにすることができる。これにより、歩いている人間と話しながら移動することができるよう二なり、利便性を向上することができる。
【００６４】
なお、フェールが発生していない通常の走行時では、各アームが伸長しているとして説明したが、通常の走行時においても、同じ角度だけ両アームを曲げていてもよい。また、上記の説明では各アームに回転関節を設ける構成としたが、これに限るものではない。例えは、アームに直動関節を設けて、車体１２をアームに沿ってスライドさせるようにしてもよい。すなわち、フェール発生時にアームを縮めて、車高を下げてもよい。
【００６５】
さらに、上記の説明では、車高を下げるためのアームの各関節によって衝撃吸収部材を突出させたが、車高を下げるアクチュエータと、衝撃吸収部材を突出させるアクチュエータを別々のものとしてもよい。例えば、前後方向に伸縮するアクチュエータを別個に設け、このアクチュエータの先端に衝撃吸収部材を設けてもよい。
【００６６】
次に、本発明の他の実施形態にかかる移動体１０１の構成について図６を用いて説明する。図６は、他の実施形態にかかる移動体１０１の構成を模式的に示す正面図である。図６（ａ）は、通常の走行時の状態を示す図であり、図６（ｂ）はフェール発生時の状態を示す図である。なお、移動体１０１の基本的構成、及び制御については、上述の移動体１００と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
図６（ａ）に示すように、移動体１０１は、下関節６３、９３の回転軸が移動体１００と異なっている。すなわち、下関節６３、９３の回転軸は図６の紙面に垂直な方向になっている。下関節６３は、上リンク６２に対する下リンク６４の角度を変化させる。下関節９３は、上リンク９２に対する下リンク９４の角度を変化させる。従って、下関節６３、９３が駆動すると、下リンク６４、９４が回転して、図６（ｂ）に示すようになる。通常走行時は、図６（ａ）に示すように高い車高になっている。そして、フェール発生時には、図６（ｂ）に示すように、右車台１７と左車台１９の間隔が広くなる。これにより、車高が低くなるため、衝撃を緩和することができる。ここでは、下関節６３、９３を９０°回転させている。従って、下リンク６４、９４の長手方向が左右方向になる。このように、フェール発生時には、右アーム１４、及び左アーム１６が横方向に広がることによって、車高が低くなる。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、右車台１７、及び左車台１９に関節を追加している。両車台の関節は、紙面と垂直な方向が回転軸となっている。そして、フェール発生時に、右車台１７、及び左車台１９の関節を下関節６３、９３と同期して駆動する。これにより、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０の外周面が接地した状態のままとなる。そして、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０が十分大きい場合、右駆動輪１８、及び左駆動輪２０の端部が車体１２の前後に突出する。右駆動輪１８、及び左駆動輪２０により衝撃を吸収することができる。もちろん、車体１２の前後に突出する衝撃吸収部材と、その衝撃吸収部材を駆動するアクチュエータを別に設けてもよい。
【００６９】
さらに、他の実施形態の移動体１０１に対する好適な車輪形状について、図７を用いて説明する。図７は、車高を下げている途中における左駆動輪２０周辺の構成を示している。すなわち、フェール信号によって、下関節９３が回転して、左アーム１６が広くなっている状態を示している。
【００７０】
図７に示すように、左駆動輪２０の外周面が面取りされている。すなわち、左駆動輪２０の外周面の内側端部がテーパ形状になっており、外周面と内側側面の間に傾斜面２０ａが設けられている。傾斜面２０ａでは、摩擦係数が小さくなっている。すなわち、傾斜面２０ａは、左駆動輪２０の外周面と比べて小さい摩擦係数になっている。よって、左アーム１６を広くするときの摩擦力が低下する。すなわち、下関節６３の駆動力を打ち消す摩擦力が低減する。このように、傾斜面２０ａの摩擦係数を小さくすることによって、左アーム１６を横方向に広げやすくすることができる。さらに、通常の走行時には、傾斜面２０ａは、接地しないので、車輪駆動には支障がない。もちろん、右アームの右駆動輪１８についても同様の車輪を用いている。
【００７１】
なお、上記の説明では、２輪型の移動体１００について説明したが、車輪の数は、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以上の車輪を有する移動体であってもよい。さらに、上記の説明では、搭乗席２２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】
【００７２】
【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】本実施の形態にかかる移動体のフェール発生時における動作を説明するための側面図である。
【図４】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。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる移動体の構成を示す正面図である
【図７】本発明の他の実施形態にかかる移動体の左駆動輪近傍の構成を示す正面図である
【符号の説明】
【００７３】
１２ 車体、１４ 右アーム、１５ 右車台、１６ 左アーム、１７ 左車台、
１８ 右駆動輪、２０ 左駆動輪、２２ 搭乗席、
２６ ロッド、２８ 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
４８ ジャイロセンサ、５２ 右輪エンコーダ、５４ 左輪エンコーダ
６１ 上関節、６２ 上リンク、６３ 下関節、６４ 下リンク、６５ 下関節モータ、
６６ 上関節モータ、６７ 衝撃吸収部材
７０ 台座、７２ 支柱、
８０ 制御部、８１ 走行制御モジュール、８２ 姿勢制御モジュール
９１ 上関節、９２ 上リンク、９３ 下関節、９４ 下リンク、９５ 下関節モータ、
９６ 上関節モータ、９７ 衝撃吸収部材
１００ 移動体、１０１ 移動体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機器を有し、倒立振子制御によって移動する倒立車輪型移動体であって、
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と、
前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、
前記倒立車輪型移動体が異常状態となったときに前記機器から出力されるフェール信号に基づいて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げる制御部と、を備える倒立車輪型移動体。
【請求項２】
前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられている請求項１に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項３】
前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とする請求項２に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項４】
前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられている請求項２、又は３に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項５】
前記支持部材が複数設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動する請求項４に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項６】
前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の倒立車輪型移動体。
【請求項７】
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と、
前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、を備え、複数の機器が動作することによって移動する倒立車輪型移動体の制御方法であって、
前記倒立車輪型移動体が異常状態になったときに、前記機器からフェール信号を出力するステップと、
前記フェール信号に応じて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げるステップと、を備える倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項８】
前記フェール信号に応じて、衝撃吸収部材を前記車体よりも進行方向側に突出するステップをさらに有する請求項７に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項９】
前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とする請求項８に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項１０】
前記衝撃吸収部材を突出するステップでは、衝撃吸収部材が進行方向、及び進行方向の反対側に突出することを特徴とする請求項８、又は９に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項１１】
前記支持部材が複数設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動する請求項１０に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項１２】
前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項１】
複数の機器を有し、倒立振子制御によって移動する倒立車輪型移動体であって、
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と、
前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、
前記倒立車輪型移動体が異常状態となったときに前記機器から出力されるフェール信号に基づいて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げる制御部と、を備える倒立車輪型移動体。
【請求項２】
前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられている請求項１に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項３】
前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とする請求項２に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項４】
前記フェール信号に応じて、前記車体よりも進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられている請求項２、又は３に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項５】
前記支持部材が複数設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動する請求項４に記載の倒立車輪型移動体。
【請求項６】
前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の倒立車輪型移動体。
【請求項７】
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と、
前記支持部材に設けられ、前記倒立車輪型移動体の車高を変化させる第２の駆動部と、を備え、複数の機器が動作することによって移動する倒立車輪型移動体の制御方法であって、
前記倒立車輪型移動体が異常状態になったときに、前記機器からフェール信号を出力するステップと、
前記フェール信号に応じて、前記第２の駆動部を制御して、前記車高を下げるステップと、を備える倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項８】
前記フェール信号に応じて、衝撃吸収部材を前記車体よりも進行方向側に突出するステップをさらに有する請求項７に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項９】
前記第２の駆動部が前記支持部材に設けられた回転関節を駆動することによって、前記回転関節に設けられた前記衝撃吸収部材が突出することを特徴とする請求項８に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項１０】
前記衝撃吸収部材を突出するステップでは、衝撃吸収部材が進行方向、及び進行方向の反対側に突出することを特徴とする請求項８、又は９に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項１１】
前記支持部材が複数設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に設けられ回転関節に、前記進行方向と反対側に突出する衝撃吸収部材が設けられ、
前記第２の駆動部によって、前記第１及び第２の支持部材の回転関節が駆動する請求項１０に記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【請求項１２】
前記車輪の回転軸よりも上方において、前記衝撃吸収部材が突出していることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の倒立車輪型移動体の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２６５６９７（Ｐ２００８−２６５６９７Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１５１５０（Ｐ２００７−１１５１５０）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【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２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【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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