走行型移動体及びその制御方法
【課題】車輪のゴミを十分に除去することができる走行型移動体及びその制御方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる走行型移動体は、正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪２と、車輪２の近傍に設けられたブラシ３とを有する。さらに、走行型移動体は、車輪２が正回転する場合、車輪２の第２方向側で、車輪２とブラシ３とを接触させ、車輪２が逆回転する場合、車輪２とブラシ３とを非接触にする制御部５とを有する。
【解決手段】本発明にかかる走行型移動体は、正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪２と、車輪２の近傍に設けられたブラシ３とを有する。さらに、走行型移動体は、車輪２が正回転する場合、車輪２の第２方向側で、車輪２とブラシ３とを接触させ、車輪２が逆回転する場合、車輪２とブラシ３とを非接触にする制御部５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行型移動体及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
倒立振り子型２輪移動体は、２つの車輪の接地面のみで車体を支え、かつ倒れないように制御をしている。このため、車輪がスリップした場合、４輪や３輪などの他の車輪構成と比較して、倒れる危険性が高い。特に、埃や砂などが車輪接地面に付着するとスリップする可能性が高くなり、これに伴い、倒れる危険性も高くなる。そこで、倒立振り子型２輪移動体等に設けられる車輪の接地面のゴミを払う機構が開示されている（特許文献１−３）。
【０００３】
特許文献１に記載の自動車のタイヤブラシには、自動車が走行した際に慣性力が働く。これにより、タイヤブラシが浮き上がり、タイヤの側壁と接触する。特許文献２に記載の自動車のタイヤウォッシャーは、タイヤを洗浄する場合、ブラシをタイヤに接触させる。また、前輪がある角度以上旋回した場合や、車速がある値を超えた場合、ブラシをタイヤに非接触にする。特許文献３に記載の自動車タイヤの泥除去装置は、エアシリンダーを伸ばし、ワイヤブラシをタイヤに接触させる。そして、エアシリンダーを縮めて、ワイヤブラシをタイヤに非接触にする。
【特許文献１】特開平１０−２１７９１７号公報
【特許文献２】特開平５−１７８１６９号公報
【特許文献３】実開平３−１５７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、慣性力によってタイヤブラシを浮上させるため、必ず進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する。このため、タイヤのゴミを除去したとしても、進行方向前方側の路面にゴミが落ちてしまうことがある。これにより、再びタイヤにゴミが付着してしまう可能性がある。特許文献２でも、前進する際に、進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する。このため、上記と同様の問題が生じる。
【０００５】
また、特許文献２には、タイヤブラシとタイヤとを非接触させる点が開示されている。具体的には、前輪がある角度以上旋回した場合や、車速がある値を超えた場合、すなわちタイヤブラシに負担がかかる場合のみ、これらを非接触にしている。つまり、進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する場合に、非接触にしているわけではない。このため、接触と非接触とを切り替えたとしても、ゴミの再付着が発生する可能性がある。また、特許文献３も同様に、進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する場合に、非接触にしているわけではない。このため、ゴミの再付着が発生する可能性がある。以上のように、特許文献１−３の技術では、タイヤのゴミの除去が十分に行えない。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みるためになされたものであり、車輪のゴミを十分に除去することができる走行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】
【０００７】
本発明にかかる走行型移動体は、正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪と、前記車輪の近傍に設けられた第１ゴミ除去部と、前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを接触させ、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にする制御部とを有するものである。これにより、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【０００８】
また、上記の走行型移動体であって、前記車輪の近傍に設けられた第２ゴミ除去部をさらに有し、前記制御部は、前記車輪が正回転する場合、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを非接触にし、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させることが好ましい。これにより、車輪のゴミをさらに十分に除去することができる。
【０００９】
そして、上記の走行型移動体であって、前記制御部は、前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触して、前記車輪を指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にすることが好ましい。これにより、車輪の磨耗、ゴミ除去部の磨耗、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
【００１０】
なお、上記の走行型移動体であって、前記制御部は、前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させることが好ましい。これにより、長時間走行しても、車輪の磨耗等を抑制しつつ、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【００１１】
本発明にかかる走行型移動体の制御方法は、正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪を有する走行型移動体の制御方法であって、前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と第１ゴミ除去部とを接触させるステップと、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にするステップとを有する方法である。これにより、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【００１２】
また、上記の走行型移動体の制御方法であって、前記車輪が正回転する場合、前記車輪と第２ゴミ除去部とを非接触にし、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させることが好ましい。これにより、車輪のゴミをさらに十分に除去することができる。
【００１３】
そして、上記の走行型移動体の制御方法であって、前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触した後、前記車輪を指定回数回転させるステップと、前記指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にするステップをさらに有することが好ましい。これにより、車輪の磨耗、ゴミ除去部の磨耗、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
なお、上記の走行型移動体の制御方法であって、前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させるステップをさらに有することが好ましい。これにより、長時間走行しても、車輪の磨耗等を抑制しつつ、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、車輪のゴミを十分に除去することができる走行型移動体及びその制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下に示す実施の形態では、走行型移動体の一例として、倒立振り子型２輪移動体を説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を説明する。図１（ａ）は、倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。図１（ｂ）は、倒立振り子型２輪移動体の構成を示す正面図である。
【００１７】
倒立振り子型２輪移動体は、本体１、車輪２、ブラシ３、及び制御部５を有する。車輪２は、本体１の両側にそれぞれ１つずつ設けられる。そして、車輪２を正回転させると、車輪２は第１方向に進行する。ここでは、車輪２を正回転させると、車輪２は前進する。すなわち、２つの車輪２を共に正回転させると、倒立振り子型２輪移動体は前進する。また、車輪２を逆回転させると、車輪２は第２方向に進行する。ここでは、車輪２を逆回転させると、車輪２は後進する。すなわち、２つの車輪２を共に逆回転させると、倒立振り子型２輪移動体は後進する。それぞれの車輪２近傍には、ゴミ除去部としてのブラシ３が設けられる。ブラシ３は、それぞれの車輪２の後方側に設けられる。ここで、後方側とは、車輪２の第２方向側のことである。すなわち、後方側とは、前進する際の進行方向後方側のことである。また、図１に示されるように、ブラシ３は、路面４近傍に設けられる。それぞれのブラシ３は、略同じ高さに設けられる。
【００１８】
制御部５は、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替える。例えば、制御部５によりブラシ３の位置を変化させることによって、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えている。具体的には、制御部５によってブラシ３を車輪２に近づけると、ブラシ３と車輪２が接触する。また、制御部５によってブラシ３を車輪２から遠ざけると、ブラシ３と車輪２が非接触になる。制御部５は、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替えている。具体的には、車輪２が正回転する場合、車輪２の第２方向側で車輪２とブラシ３を接触させる。すなわち、車輪２の進行方向後方側で車輪２とブラシ３を接触させる。そして、車輪２が逆回転する場合、車輪２とブラシ３を非接触にする。なお、制御部５は、それぞれのブラシ３に対して制御を行う。すなわち、一方の車輪２とブラシ３を接触させ、他方の車輪２とブラシ３を非接触にすることができる。
【００１９】
次に、倒立振り子型２輪移動体の動作について説明する。まず、図２を参照して、前進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図２（ａ）は、前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。図２（ｂ）は、前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図２（ｂ）では、本体１の図示は省略している。以降、参照する図面において、中抜き矢印は、倒立振り子型２輪移動体の進行方向を表し、細矢印は、車輪２の回転方向を表す。
【００２０】
２つの車輪２が共に正回転すると、倒立振り子型２輪移動体が前進する。２つの車輪２が共に正回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つのブラシ３がそれぞれ接触するように制御される。また、車輪２の進行方向後方側で、２つの車輪２と２つのブラシ３がそれぞれ接触する。路面４には、埃や砂などのゴミ１０ａが落ちている。このため、前進する際、車輪２には、ゴミ１０ａが付着する。車輪２とブラシ３が接触しているので、車輪２に付着したゴミ１０ａは、ブラシ３によって払われる。進行方向後方側でこれらが接触するため、進行方向後方側の路面４に、ゴミ１０ｂが払われる。すなわち、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。これにより、払われたゴミ１０ｂが車輪２に再付着することを抑制することができる。すなわち、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２１】
次に、図３を参照して、後進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図３（ａ）は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。図３（ｂ）は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図３（ｂ）では、本体１の図示は省略している。以降、参照する図面において、太矢印は、ブラシ３が車輪２から離れる様子を表す。
【００２２】
２つの車輪２が共に逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体が後進する。２つの車輪２が共に逆回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つのブラシ３がそれぞれ非接触となるように制御される。このため、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。
【００２３】
ここで、図４を参照して、前進の際と同様、後進の際にも、ブラシ３と車輪２とが接触する場合について説明する。図４は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図４では、本体１の図示は省略している。後進する際、車輪２には、ゴミ１０ａが付着する。このとき、２つの車輪２と２つのブラシ３とがそれぞれ接触している。これにより、車輪２に付着したゴミ１０ａは、ブラシ３によって払われる。また、前進の場合と異なり、進行方向前方側で車輪２とブラシ３とが接触する。このため、進行方向前方側の路面４に、ゴミ１０ｂが払われる。従って、後進する際に、車輪２は、払われたゴミ１０ｂを踏んでしまい、ゴミ１０ｂが再付着する。
【００２４】
このように、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えない場合、ゴミの付着を十分に抑えることができない。すなわち、車輪２が一方向に回転する場合には、ゴミの付着を十分に抑えることができたとしても、車輪２が他方向に回転する場合には、ゴミの付着を十分に抑えることができない。これに対して、本実施の形態では、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替えるため、ゴミ１０の付着を十分に抑えることができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２５】
次に、図５を参照して、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図５は、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【００２６】
２つの車輪２が逆方向に回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。具体的には、一方の車輪２が正回転し、他方の車輪２が逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。図５においては、右側の車輪２が正回転し、左側の車輪２が逆回転する。また、図５に示されるように、正回転する車輪２は、上面から見ると、ブラシ３から遠ざかる方向に回転する。逆回転する車輪２は、上面から見ると、ブラシ３に近づく方向に回転する。
【００２７】
制御部５によって、正回転する車輪２とブラシ３が接触するように制御される。また、車輪２の進行方向後方側で、正回転する車輪２とブラシ３が接触する。車輪２に付着したゴミ１０ａは、ブラシ３によって払われる。車輪２の進行方向後方側でこれらが接触するため、車輪２の進行方向後方側の路面４に、ゴミ１０ｂが払われる。すなわち、車輪２の進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。これにより、払われたゴミ１０ｂが車輪２に再付着することを抑制することができる。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。一方、制御部５によって、逆回転する車輪２とブラシ３が非接触になるように制御される。このため、車輪２の進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミの付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体は、車輪２の回転方向に応じて、制御部５によって車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替える。すなわち、ゴミ１０が車輪２の進行方向後方側に払われるときは、ゴミ１０をブラシ３によって払う。そして、ゴミ１０が車輪２の進行方向前方側に払われるときは、ゴミ１０をブラシ３によって払わない。これにより、車輪２のゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２９】
また、車輪２の接地表面上に、層状にゴミが付着すると、車輪２のグリップ力が低下する。これにより、倒立振り子型２輪移動体は、スリップして倒立制御に必要なトルクを踏面に伝えられず転倒する。本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体は、上記のように、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。すなわち、車輪接地面に付着するゴミ１０を低減することができる。これにより、長時間走行しても、グリップ力の低下を抑えることができる。そして、スリップが生じにくく、転倒を抑制することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、車輪２の回転方向に応じて、制御部５によって車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替えたが、これに限らない。これに加えて、車輪２の回転数、車輪２とブラシ３の接触時間、走行時間、走行距離等に応じて、接触・非接触を切り替えてもよい。具体的には、車輪２とブラシ３が接触した後、車輪２が２回転したら、車輪２と接触していたブラシ３を非接触にする。そして、所定の時間又は距離を走行したら、車輪２と非接触になっていたブラシ３を再び接触させる。このように、車輪２が正回転であっても、インターバルを置いて、接触させてもよい。これにより、必要以上に車輪２とブラシ３が接触することなく、車輪２の磨耗、ブラシ３の磨耗、エネルギー効率の低下を抑制することができる。また、長時間走行しても、車輪の磨耗等を抑制しつつ、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【００３１】
さらに、起動直後、車輪２が正回転の場合、車輪２とブラシ３を接触させてもよい。これは、電源ＯＦＦ時の手押し移動を想定したものである。すなわち、電源ＯＦＦにして手押しにしている場合、車輪２にはゴミ１０ａが付着している。このため、起動直後には、車輪２とブラシ３を接触させてゴミ１０ａを払う。また、略停止状態、すなわち車輪回転微低速時には、車輪２とブラシ３を非接触にしてもよい。
【００３２】
なお、本実施の形態では、人搭乗型倒立２輪ロボット等の倒立振り子型２輪移動体について説明したがその他の走行型移動体でもよい。例えば、２つ以上の車輪を有する走行型移動体でもよい。また、人搭乗型倒立２輪ロボット等の場合、補助輪を設けてもよい。例えば、人が搭乗しているときは２輪で走行し、降車後は補助輪を接地させてもよい。また、この場合、補助輪接地状態（非倒立２輪状態）では、全ての車輪２とブラシ３を非接触にしてもよい。すなわち、降車後、全ての車輪２とブラシ３を非接触にしてもよい。これにより、車輪２とブラシ３との摩擦が生じないので、降車後に人搭乗型倒立２輪ロボットを手押ししやすくなる。
【００３３】
このように、様々な条件に応じて、制御部５によって車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えてもよい。もちろん、上記の条件は組み合わせてもよいし、ブラシ３ごとに条件を替えてもよい。
【００３４】
実施の形態２．
本実施の形態では、１つの車輪２につき、複数のブラシ３を有する。なお、それ以外の構成・動作等は、実施の形態１と同様なので、説明を省略する。まず、図６を参照して、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を説明する。図６は、倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。
【００３５】
倒立振り子型２輪移動体は、本体１、車輪２、ブラシ３、及び制御部５を有する。それぞれの車輪２の前方及び後方にゴミ除去部としてのブラシ３が１つずつ設けられる。具体的には、ブラシ３は、車輪２近傍であって、車輪２の前方側及び後方側にそれぞれ設けられる。なお、ここでの前方側とは、車輪２の第１方向側のことである。すなわち、前方側とは、前進する際の進行方向前方側のことである。また、後方側とは、車輪２の第２方向側のことである。すなわち、後方側とは、前進する際の進行方向後方側のことである。以降、前方側のブラシ３を前方ブラシ３ａ、後方側のブラシ３を後方ブラシ３ｂとする。図６に示されるように、ブラシ３は、路面４近傍に設けられる。２つの前方ブラシ３ａと２つの後方ブラシ３ｂは、略同じ高さに設けられる。
【００３６】
制御部５は、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替える。制御部５は、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えている。具体的には、車輪２が正回転する場合、車輪２の第２方向側で車輪２と後方ブラシ３ｂを接触させ、車輪２と前方ブラシ３ａを非接触にする。すなわち、車輪２の進行方向後方側で車輪２と後方ブラシ３ｂを接触させる。そして、車輪２が逆回転する場合、車輪２の第１方向側で車輪２と前方ブラシ３ａを接触させ、車輪２と後方ブラシ３ｂを非接触にする。すなわち、車輪２の進行方向後方側で車輪２と前方ブラシ３ａを接触させる。また、制御部５は、それぞれのブラシ３に対して制御を行う。
【００３７】
次に、倒立振り子型２輪移動体の動作について説明する。まず、図７を参照して、前進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図７は、前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図７では、本体１の図示は省略している。
【００３８】
２つの車輪２が共に正回転すると、倒立振り子型２輪移動体が前進する。２つの車輪２が共に正回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つの後方ブラシ３ｂがそれぞれ接触するように制御される。そして、制御部５によって、２つの車輪２と２つの前方ブラシ３ａがそれぞれ非接触になるように制御される。すなわち、車輪２の進行方向後方側のみで、車輪２とブラシ３が接触するように制御される。このため、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。これにより、払われたゴミ１０ｂが車輪２に再付着することを抑制することができる。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００３９】
次に、図８を参照して、後進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図８は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図８では、本体１の図示は省略している。
【００４０】
２つの車輪２が共に逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体が後進する。２つの車輪２が共に逆回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つの前方ブラシ３ａがそれぞれ接触するように制御される。また、制御部５によって、２つの車輪２と２つの後方ブラシ３ｂがそれぞれ非接触になるように制御される。すなわち、車輪２の進行方向後方側のみで、車輪２とブラシ３が接触するように制御される。このため、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００４１】
次に、図９を参照して、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図９は、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【００４２】
２つの車輪２が逆方向に回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。具体的には、一方の車輪２が正回転し、他方の車輪２が逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。図９においては、右側の車輪２が正回転し、左側の車輪２が逆回転する。正回転する車輪２においては、制御部５によって、車輪２と後方ブラシ３ｂが接触するように制御され、車輪２と前方ブラシ３ａが非接触になるように制御される。また、逆回転する車輪２においては、制御部５によって、車輪２と前方ブラシ３ａが接触するように制御され、車輪２と後方ブラシ３ｂが非接触になるように制御される。
【００４３】
図９に示されるように、上面から見ると、それぞれの車輪２の回転方向側では車輪２とブラシ３が離れている。すなわち、車輪２とブラシ３が非接触となっている。また、それぞれの車輪２の反回転方向側では車輪２とブラシ３が接触している。すなわち、車輪２の進行方向後方側のみで、車輪２とブラシ３が接触する。このため、それぞれの車輪２の進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００４４】
次に、制御部５の動作について説明する。すなわち、倒立振り子型２輪移動体の制御方法について説明する。図１０は、制御部５の動作を示すフローチャートである。まず、倒立振り子型２輪移動体が２輪倒立状態か否かを判断する（ステップＳ１）。すなわち、補助輪等を接地せず、人が搭乗状態か否かを判断する。２輪倒立状態である場合、車輪２が正回転か否かを判断する（ステップＳ２）。車輪２が正回転である場合、車輪２に後方ブラシ３ｂを接触させる（ステップＳ３）。具体的には、制御部５によって、車輪２に後方ブラシ３ｂを近づける。これにより、進行方向後方側で車輪２と後方ブラシ３ｂが接触し、後方ブラシ３ｂによって車輪２のゴミ１０ａが払われる。なお、このとき、車輪２と前方ブラシ３ａは非接触である。
【００４５】
車輪２に後方ブラシ３ｂを接触させた後、指定回数以上回転したか否かを判断する（ステップＳ４）。指定回転数は、車輪２にブラシ３を接触させた後、離すまでの回転数のことである。これは、予め使用者等によって設定される。指定回数以上回転させた場合、車輪２と接触していたブラシ３を非接触とする（ステップＳ５）。具体的には、制御部５によって、車輪２から後方ブラシ３ｂを遠ざける。これにより、車輪２と後方ブラシ３ｂが非接触となる。また、上記のように、車輪２と前方ブラシ３ａは、もともと非接触であったので、この車輪２については、全てのブラシ３が非接触となる。そして、指定時間又は指定距離を走行した後、ステップＳ１から同様の工程を繰り返す。すなわち、指定時間又は指定距離を走行した後、所定の条件を満たしていたら（ステップＳ２でＹｅｓ）、非接触となっていた車輪２とブラシ３を再び接触させる。ここで、指定時間、指定距離とは、車輪２にブラシ３を接触させた後、離すまで走行した時間又は距離のことである。これは、予め使用者等によって設定される。
【００４６】
また、２輪倒立状態でない場合（ステップＳ１でＮｏ）、車輪２とブラシ３を非接触とする（ステップＳ６）。具体的には、全ての車輪２について、全てのブラシ３が非接触となる。車輪２が正回転でない場合（ステップＳ２でＮｏ）、車輪２が逆回転か否かを判断する（ステップＳ７）。車輪２が逆回転である場合、前方ブラシ３ａを接触させる（ステップＳ８）。具体的には、制御部５によって、車輪２に前方ブラシ３ａを近づける。これにより、車輪２と前方ブラシ３ａが接触し、前方ブラシ３ａによって車輪２のゴミ１０ａが払われる。なお、このとき、車輪２と後方ブラシ３ｂは非接触である。その後、ステップＳ４から同様の工程を行う。また、車輪が逆回転でない場合（ステップＳ７でＮｏ）、車輪２とブラシ３を非接触とする（ステップＳ５）。すなわち、この車輪２について、全てのブラシ３が非接触となる。また、指定回数以上回転していない場合（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ１から同様の工程を繰り返す。すなわち、指定回数以上回転する前であっても、例えば車輪２の回転方向等が変わったら、車輪２と接触していたブラシ３を非接触にする。
【００４７】
以上のように、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体は、１つの車輪２につき、複数のブラシ３を設ける。また、複数のブラシ３は、少なくとも前方側に１つ、後方側に１つ設ける。そして、進行方向後方側のブラシ３のみ、車輪２に接触させる。このような構成により、正回転のみならず、逆回転のときも、払われたゴミ１０ｂの再付着を抑制しながら、ブラシ３により車輪２のゴミ１０ａを払うことができる。このため、実施の形態１と比較して、よりよい効果を得ることができる。
【００４８】
なお、実施の形態１では、本実施の形態の後方ブラシ３ｂに相当するブラシ３が設けられ、本実施の形態では、前方ブラシ３ａと後方ブラシ３ｂとを設けたがこれに限らない。例えば、後方ブラシ３ａのみを用い、上記のように制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施の形態１にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す図である。
【図４】後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。
【図５】実施の形態１にかかるその場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【図６】実施の形態２にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。
【図７】実施の形態２にかかる前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。
【図８】実施の形態２にかかる後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。
【図９】実施の形態２にかかるその場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【図１０】実施の形態２にかかる制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１ 本体、２ 車輪、３ ブラシ、３ａ 前方ブラシ、３ｂ 後方ブラシ、４ 路面、
５ 制御部、１０、１０ａ、１０ｂ ゴミ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行型移動体及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
倒立振り子型２輪移動体は、２つの車輪の接地面のみで車体を支え、かつ倒れないように制御をしている。このため、車輪がスリップした場合、４輪や３輪などの他の車輪構成と比較して、倒れる危険性が高い。特に、埃や砂などが車輪接地面に付着するとスリップする可能性が高くなり、これに伴い、倒れる危険性も高くなる。そこで、倒立振り子型２輪移動体等に設けられる車輪の接地面のゴミを払う機構が開示されている（特許文献１−３）。
【０００３】
特許文献１に記載の自動車のタイヤブラシには、自動車が走行した際に慣性力が働く。これにより、タイヤブラシが浮き上がり、タイヤの側壁と接触する。特許文献２に記載の自動車のタイヤウォッシャーは、タイヤを洗浄する場合、ブラシをタイヤに接触させる。また、前輪がある角度以上旋回した場合や、車速がある値を超えた場合、ブラシをタイヤに非接触にする。特許文献３に記載の自動車タイヤの泥除去装置は、エアシリンダーを伸ばし、ワイヤブラシをタイヤに接触させる。そして、エアシリンダーを縮めて、ワイヤブラシをタイヤに非接触にする。
【特許文献１】特開平１０−２１７９１７号公報
【特許文献２】特開平５−１７８１６９号公報
【特許文献３】実開平３−１５７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、慣性力によってタイヤブラシを浮上させるため、必ず進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する。このため、タイヤのゴミを除去したとしても、進行方向前方側の路面にゴミが落ちてしまうことがある。これにより、再びタイヤにゴミが付着してしまう可能性がある。特許文献２でも、前進する際に、進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する。このため、上記と同様の問題が生じる。
【０００５】
また、特許文献２には、タイヤブラシとタイヤとを非接触させる点が開示されている。具体的には、前輪がある角度以上旋回した場合や、車速がある値を超えた場合、すなわちタイヤブラシに負担がかかる場合のみ、これらを非接触にしている。つまり、進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する場合に、非接触にしているわけではない。このため、接触と非接触とを切り替えたとしても、ゴミの再付着が発生する可能性がある。また、特許文献３も同様に、進行方向前方側でタイヤブラシとタイヤが接触する場合に、非接触にしているわけではない。このため、ゴミの再付着が発生する可能性がある。以上のように、特許文献１−３の技術では、タイヤのゴミの除去が十分に行えない。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みるためになされたものであり、車輪のゴミを十分に除去することができる走行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】
【０００７】
本発明にかかる走行型移動体は、正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪と、前記車輪の近傍に設けられた第１ゴミ除去部と、前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを接触させ、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にする制御部とを有するものである。これにより、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【０００８】
また、上記の走行型移動体であって、前記車輪の近傍に設けられた第２ゴミ除去部をさらに有し、前記制御部は、前記車輪が正回転する場合、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを非接触にし、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させることが好ましい。これにより、車輪のゴミをさらに十分に除去することができる。
【０００９】
そして、上記の走行型移動体であって、前記制御部は、前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触して、前記車輪を指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にすることが好ましい。これにより、車輪の磨耗、ゴミ除去部の磨耗、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
【００１０】
なお、上記の走行型移動体であって、前記制御部は、前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させることが好ましい。これにより、長時間走行しても、車輪の磨耗等を抑制しつつ、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【００１１】
本発明にかかる走行型移動体の制御方法は、正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪を有する走行型移動体の制御方法であって、前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と第１ゴミ除去部とを接触させるステップと、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にするステップとを有する方法である。これにより、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【００１２】
また、上記の走行型移動体の制御方法であって、前記車輪が正回転する場合、前記車輪と第２ゴミ除去部とを非接触にし、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させることが好ましい。これにより、車輪のゴミをさらに十分に除去することができる。
【００１３】
そして、上記の走行型移動体の制御方法であって、前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触した後、前記車輪を指定回数回転させるステップと、前記指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にするステップをさらに有することが好ましい。これにより、車輪の磨耗、ゴミ除去部の磨耗、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
なお、上記の走行型移動体の制御方法であって、前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させるステップをさらに有することが好ましい。これにより、長時間走行しても、車輪の磨耗等を抑制しつつ、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、車輪のゴミを十分に除去することができる走行型移動体及びその制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下に示す実施の形態では、走行型移動体の一例として、倒立振り子型２輪移動体を説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を説明する。図１（ａ）は、倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。図１（ｂ）は、倒立振り子型２輪移動体の構成を示す正面図である。
【００１７】
倒立振り子型２輪移動体は、本体１、車輪２、ブラシ３、及び制御部５を有する。車輪２は、本体１の両側にそれぞれ１つずつ設けられる。そして、車輪２を正回転させると、車輪２は第１方向に進行する。ここでは、車輪２を正回転させると、車輪２は前進する。すなわち、２つの車輪２を共に正回転させると、倒立振り子型２輪移動体は前進する。また、車輪２を逆回転させると、車輪２は第２方向に進行する。ここでは、車輪２を逆回転させると、車輪２は後進する。すなわち、２つの車輪２を共に逆回転させると、倒立振り子型２輪移動体は後進する。それぞれの車輪２近傍には、ゴミ除去部としてのブラシ３が設けられる。ブラシ３は、それぞれの車輪２の後方側に設けられる。ここで、後方側とは、車輪２の第２方向側のことである。すなわち、後方側とは、前進する際の進行方向後方側のことである。また、図１に示されるように、ブラシ３は、路面４近傍に設けられる。それぞれのブラシ３は、略同じ高さに設けられる。
【００１８】
制御部５は、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替える。例えば、制御部５によりブラシ３の位置を変化させることによって、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えている。具体的には、制御部５によってブラシ３を車輪２に近づけると、ブラシ３と車輪２が接触する。また、制御部５によってブラシ３を車輪２から遠ざけると、ブラシ３と車輪２が非接触になる。制御部５は、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替えている。具体的には、車輪２が正回転する場合、車輪２の第２方向側で車輪２とブラシ３を接触させる。すなわち、車輪２の進行方向後方側で車輪２とブラシ３を接触させる。そして、車輪２が逆回転する場合、車輪２とブラシ３を非接触にする。なお、制御部５は、それぞれのブラシ３に対して制御を行う。すなわち、一方の車輪２とブラシ３を接触させ、他方の車輪２とブラシ３を非接触にすることができる。
【００１９】
次に、倒立振り子型２輪移動体の動作について説明する。まず、図２を参照して、前進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図２（ａ）は、前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。図２（ｂ）は、前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図２（ｂ）では、本体１の図示は省略している。以降、参照する図面において、中抜き矢印は、倒立振り子型２輪移動体の進行方向を表し、細矢印は、車輪２の回転方向を表す。
【００２０】
２つの車輪２が共に正回転すると、倒立振り子型２輪移動体が前進する。２つの車輪２が共に正回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つのブラシ３がそれぞれ接触するように制御される。また、車輪２の進行方向後方側で、２つの車輪２と２つのブラシ３がそれぞれ接触する。路面４には、埃や砂などのゴミ１０ａが落ちている。このため、前進する際、車輪２には、ゴミ１０ａが付着する。車輪２とブラシ３が接触しているので、車輪２に付着したゴミ１０ａは、ブラシ３によって払われる。進行方向後方側でこれらが接触するため、進行方向後方側の路面４に、ゴミ１０ｂが払われる。すなわち、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。これにより、払われたゴミ１０ｂが車輪２に再付着することを抑制することができる。すなわち、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２１】
次に、図３を参照して、後進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図３（ａ）は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。図３（ｂ）は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図３（ｂ）では、本体１の図示は省略している。以降、参照する図面において、太矢印は、ブラシ３が車輪２から離れる様子を表す。
【００２２】
２つの車輪２が共に逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体が後進する。２つの車輪２が共に逆回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つのブラシ３がそれぞれ非接触となるように制御される。このため、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。
【００２３】
ここで、図４を参照して、前進の際と同様、後進の際にも、ブラシ３と車輪２とが接触する場合について説明する。図４は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図４では、本体１の図示は省略している。後進する際、車輪２には、ゴミ１０ａが付着する。このとき、２つの車輪２と２つのブラシ３とがそれぞれ接触している。これにより、車輪２に付着したゴミ１０ａは、ブラシ３によって払われる。また、前進の場合と異なり、進行方向前方側で車輪２とブラシ３とが接触する。このため、進行方向前方側の路面４に、ゴミ１０ｂが払われる。従って、後進する際に、車輪２は、払われたゴミ１０ｂを踏んでしまい、ゴミ１０ｂが再付着する。
【００２４】
このように、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えない場合、ゴミの付着を十分に抑えることができない。すなわち、車輪２が一方向に回転する場合には、ゴミの付着を十分に抑えることができたとしても、車輪２が他方向に回転する場合には、ゴミの付着を十分に抑えることができない。これに対して、本実施の形態では、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替えるため、ゴミ１０の付着を十分に抑えることができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２５】
次に、図５を参照して、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図５は、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【００２６】
２つの車輪２が逆方向に回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。具体的には、一方の車輪２が正回転し、他方の車輪２が逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。図５においては、右側の車輪２が正回転し、左側の車輪２が逆回転する。また、図５に示されるように、正回転する車輪２は、上面から見ると、ブラシ３から遠ざかる方向に回転する。逆回転する車輪２は、上面から見ると、ブラシ３に近づく方向に回転する。
【００２７】
制御部５によって、正回転する車輪２とブラシ３が接触するように制御される。また、車輪２の進行方向後方側で、正回転する車輪２とブラシ３が接触する。車輪２に付着したゴミ１０ａは、ブラシ３によって払われる。車輪２の進行方向後方側でこれらが接触するため、車輪２の進行方向後方側の路面４に、ゴミ１０ｂが払われる。すなわち、車輪２の進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。これにより、払われたゴミ１０ｂが車輪２に再付着することを抑制することができる。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。一方、制御部５によって、逆回転する車輪２とブラシ３が非接触になるように制御される。このため、車輪２の進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミの付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体は、車輪２の回転方向に応じて、制御部５によって車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替える。すなわち、ゴミ１０が車輪２の進行方向後方側に払われるときは、ゴミ１０をブラシ３によって払う。そして、ゴミ１０が車輪２の進行方向前方側に払われるときは、ゴミ１０をブラシ３によって払わない。これにより、車輪２のゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００２９】
また、車輪２の接地表面上に、層状にゴミが付着すると、車輪２のグリップ力が低下する。これにより、倒立振り子型２輪移動体は、スリップして倒立制御に必要なトルクを踏面に伝えられず転倒する。本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体は、上記のように、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。すなわち、車輪接地面に付着するゴミ１０を低減することができる。これにより、長時間走行しても、グリップ力の低下を抑えることができる。そして、スリップが生じにくく、転倒を抑制することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、車輪２の回転方向に応じて、制御部５によって車輪２とブラシ３の接触・非接触を切り替えたが、これに限らない。これに加えて、車輪２の回転数、車輪２とブラシ３の接触時間、走行時間、走行距離等に応じて、接触・非接触を切り替えてもよい。具体的には、車輪２とブラシ３が接触した後、車輪２が２回転したら、車輪２と接触していたブラシ３を非接触にする。そして、所定の時間又は距離を走行したら、車輪２と非接触になっていたブラシ３を再び接触させる。このように、車輪２が正回転であっても、インターバルを置いて、接触させてもよい。これにより、必要以上に車輪２とブラシ３が接触することなく、車輪２の磨耗、ブラシ３の磨耗、エネルギー効率の低下を抑制することができる。また、長時間走行しても、車輪の磨耗等を抑制しつつ、車輪のゴミを十分に除去することができる。
【００３１】
さらに、起動直後、車輪２が正回転の場合、車輪２とブラシ３を接触させてもよい。これは、電源ＯＦＦ時の手押し移動を想定したものである。すなわち、電源ＯＦＦにして手押しにしている場合、車輪２にはゴミ１０ａが付着している。このため、起動直後には、車輪２とブラシ３を接触させてゴミ１０ａを払う。また、略停止状態、すなわち車輪回転微低速時には、車輪２とブラシ３を非接触にしてもよい。
【００３２】
なお、本実施の形態では、人搭乗型倒立２輪ロボット等の倒立振り子型２輪移動体について説明したがその他の走行型移動体でもよい。例えば、２つ以上の車輪を有する走行型移動体でもよい。また、人搭乗型倒立２輪ロボット等の場合、補助輪を設けてもよい。例えば、人が搭乗しているときは２輪で走行し、降車後は補助輪を接地させてもよい。また、この場合、補助輪接地状態（非倒立２輪状態）では、全ての車輪２とブラシ３を非接触にしてもよい。すなわち、降車後、全ての車輪２とブラシ３を非接触にしてもよい。これにより、車輪２とブラシ３との摩擦が生じないので、降車後に人搭乗型倒立２輪ロボットを手押ししやすくなる。
【００３３】
このように、様々な条件に応じて、制御部５によって車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えてもよい。もちろん、上記の条件は組み合わせてもよいし、ブラシ３ごとに条件を替えてもよい。
【００３４】
実施の形態２．
本実施の形態では、１つの車輪２につき、複数のブラシ３を有する。なお、それ以外の構成・動作等は、実施の形態１と同様なので、説明を省略する。まず、図６を参照して、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を説明する。図６は、倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。
【００３５】
倒立振り子型２輪移動体は、本体１、車輪２、ブラシ３、及び制御部５を有する。それぞれの車輪２の前方及び後方にゴミ除去部としてのブラシ３が１つずつ設けられる。具体的には、ブラシ３は、車輪２近傍であって、車輪２の前方側及び後方側にそれぞれ設けられる。なお、ここでの前方側とは、車輪２の第１方向側のことである。すなわち、前方側とは、前進する際の進行方向前方側のことである。また、後方側とは、車輪２の第２方向側のことである。すなわち、後方側とは、前進する際の進行方向後方側のことである。以降、前方側のブラシ３を前方ブラシ３ａ、後方側のブラシ３を後方ブラシ３ｂとする。図６に示されるように、ブラシ３は、路面４近傍に設けられる。２つの前方ブラシ３ａと２つの後方ブラシ３ｂは、略同じ高さに設けられる。
【００３６】
制御部５は、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替える。制御部５は、車輪２の回転方向に応じて、車輪２とブラシ３との接触・非接触を切り替えている。具体的には、車輪２が正回転する場合、車輪２の第２方向側で車輪２と後方ブラシ３ｂを接触させ、車輪２と前方ブラシ３ａを非接触にする。すなわち、車輪２の進行方向後方側で車輪２と後方ブラシ３ｂを接触させる。そして、車輪２が逆回転する場合、車輪２の第１方向側で車輪２と前方ブラシ３ａを接触させ、車輪２と後方ブラシ３ｂを非接触にする。すなわち、車輪２の進行方向後方側で車輪２と前方ブラシ３ａを接触させる。また、制御部５は、それぞれのブラシ３に対して制御を行う。
【００３７】
次に、倒立振り子型２輪移動体の動作について説明する。まず、図７を参照して、前進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図７は、前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図７では、本体１の図示は省略している。
【００３８】
２つの車輪２が共に正回転すると、倒立振り子型２輪移動体が前進する。２つの車輪２が共に正回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つの後方ブラシ３ｂがそれぞれ接触するように制御される。そして、制御部５によって、２つの車輪２と２つの前方ブラシ３ａがそれぞれ非接触になるように制御される。すなわち、車輪２の進行方向後方側のみで、車輪２とブラシ３が接触するように制御される。このため、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。これにより、払われたゴミ１０ｂが車輪２に再付着することを抑制することができる。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００３９】
次に、図８を参照して、後進する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図８は、後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。なお、図８では、本体１の図示は省略している。
【００４０】
２つの車輪２が共に逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体が後進する。２つの車輪２が共に逆回転しているので、制御部５によって、２つの車輪２と２つの前方ブラシ３ａがそれぞれ接触するように制御される。また、制御部５によって、２つの車輪２と２つの後方ブラシ３ｂがそれぞれ非接触になるように制御される。すなわち、車輪２の進行方向後方側のみで、車輪２とブラシ３が接触するように制御される。このため、進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００４１】
次に、図９を参照して、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体について説明する。図９は、その場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【００４２】
２つの車輪２が逆方向に回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。具体的には、一方の車輪２が正回転し、他方の車輪２が逆回転すると、倒立振り子型２輪移動体がその場で回転する。図９においては、右側の車輪２が正回転し、左側の車輪２が逆回転する。正回転する車輪２においては、制御部５によって、車輪２と後方ブラシ３ｂが接触するように制御され、車輪２と前方ブラシ３ａが非接触になるように制御される。また、逆回転する車輪２においては、制御部５によって、車輪２と前方ブラシ３ａが接触するように制御され、車輪２と後方ブラシ３ｂが非接触になるように制御される。
【００４３】
図９に示されるように、上面から見ると、それぞれの車輪２の回転方向側では車輪２とブラシ３が離れている。すなわち、車輪２とブラシ３が非接触となっている。また、それぞれの車輪２の反回転方向側では車輪２とブラシ３が接触している。すなわち、車輪２の進行方向後方側のみで、車輪２とブラシ３が接触する。このため、それぞれの車輪２の進行方向前方側には、ゴミ１０ｂが払われない。すなわち、ゴミ１０の付着を十分に抑制することができる。そして、車輪２のゴミ１０の除去を十分に行うことができる。
【００４４】
次に、制御部５の動作について説明する。すなわち、倒立振り子型２輪移動体の制御方法について説明する。図１０は、制御部５の動作を示すフローチャートである。まず、倒立振り子型２輪移動体が２輪倒立状態か否かを判断する（ステップＳ１）。すなわち、補助輪等を接地せず、人が搭乗状態か否かを判断する。２輪倒立状態である場合、車輪２が正回転か否かを判断する（ステップＳ２）。車輪２が正回転である場合、車輪２に後方ブラシ３ｂを接触させる（ステップＳ３）。具体的には、制御部５によって、車輪２に後方ブラシ３ｂを近づける。これにより、進行方向後方側で車輪２と後方ブラシ３ｂが接触し、後方ブラシ３ｂによって車輪２のゴミ１０ａが払われる。なお、このとき、車輪２と前方ブラシ３ａは非接触である。
【００４５】
車輪２に後方ブラシ３ｂを接触させた後、指定回数以上回転したか否かを判断する（ステップＳ４）。指定回転数は、車輪２にブラシ３を接触させた後、離すまでの回転数のことである。これは、予め使用者等によって設定される。指定回数以上回転させた場合、車輪２と接触していたブラシ３を非接触とする（ステップＳ５）。具体的には、制御部５によって、車輪２から後方ブラシ３ｂを遠ざける。これにより、車輪２と後方ブラシ３ｂが非接触となる。また、上記のように、車輪２と前方ブラシ３ａは、もともと非接触であったので、この車輪２については、全てのブラシ３が非接触となる。そして、指定時間又は指定距離を走行した後、ステップＳ１から同様の工程を繰り返す。すなわち、指定時間又は指定距離を走行した後、所定の条件を満たしていたら（ステップＳ２でＹｅｓ）、非接触となっていた車輪２とブラシ３を再び接触させる。ここで、指定時間、指定距離とは、車輪２にブラシ３を接触させた後、離すまで走行した時間又は距離のことである。これは、予め使用者等によって設定される。
【００４６】
また、２輪倒立状態でない場合（ステップＳ１でＮｏ）、車輪２とブラシ３を非接触とする（ステップＳ６）。具体的には、全ての車輪２について、全てのブラシ３が非接触となる。車輪２が正回転でない場合（ステップＳ２でＮｏ）、車輪２が逆回転か否かを判断する（ステップＳ７）。車輪２が逆回転である場合、前方ブラシ３ａを接触させる（ステップＳ８）。具体的には、制御部５によって、車輪２に前方ブラシ３ａを近づける。これにより、車輪２と前方ブラシ３ａが接触し、前方ブラシ３ａによって車輪２のゴミ１０ａが払われる。なお、このとき、車輪２と後方ブラシ３ｂは非接触である。その後、ステップＳ４から同様の工程を行う。また、車輪が逆回転でない場合（ステップＳ７でＮｏ）、車輪２とブラシ３を非接触とする（ステップＳ５）。すなわち、この車輪２について、全てのブラシ３が非接触となる。また、指定回数以上回転していない場合（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ１から同様の工程を繰り返す。すなわち、指定回数以上回転する前であっても、例えば車輪２の回転方向等が変わったら、車輪２と接触していたブラシ３を非接触にする。
【００４７】
以上のように、本実施の形態にかかる倒立振り子型２輪移動体は、１つの車輪２につき、複数のブラシ３を設ける。また、複数のブラシ３は、少なくとも前方側に１つ、後方側に１つ設ける。そして、進行方向後方側のブラシ３のみ、車輪２に接触させる。このような構成により、正回転のみならず、逆回転のときも、払われたゴミ１０ｂの再付着を抑制しながら、ブラシ３により車輪２のゴミ１０ａを払うことができる。このため、実施の形態１と比較して、よりよい効果を得ることができる。
【００４８】
なお、実施の形態１では、本実施の形態の後方ブラシ３ｂに相当するブラシ３が設けられ、本実施の形態では、前方ブラシ３ａと後方ブラシ３ｂとを設けたがこれに限らない。例えば、後方ブラシ３ａのみを用い、上記のように制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施の形態１にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す図である。
【図４】後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。
【図５】実施の形態１にかかるその場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【図６】実施の形態２にかかる倒立振り子型２輪移動体の構成を示す側面図である。
【図７】実施の形態２にかかる前進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。
【図８】実施の形態２にかかる後進する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す拡大側面図である。
【図９】実施の形態２にかかるその場で回転する倒立振り子型２輪移動体の構成を示す上面図である。
【図１０】実施の形態２にかかる制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１ 本体、２ 車輪、３ ブラシ、３ａ 前方ブラシ、３ｂ 後方ブラシ、４ 路面、
５ 制御部、１０、１０ａ、１０ｂ ゴミ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪と、
前記車輪の近傍に設けられた第１ゴミ除去部と、
前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを接触させ、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にする制御部とを有する走行型移動体。
【請求項２】
前記車輪の近傍に設けられた第２ゴミ除去部をさらに有し、
前記制御部は、前記車輪が正回転する場合、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを非接触にし、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させる請求項１に記載の走行型移動体。
【請求項３】
前記制御部は、前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触して、前記車輪を指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にする請求項１又は２に記載の走行型移動体。
【請求項４】
前記制御部は、前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させる請求項３に記載の走行型移動体。
【請求項５】
正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪を有する走行型移動体の制御方法であって、
前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と第１ゴミ除去部とを接触させるステップと、
前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にするステップとを有する走行型移動体の制御方法。
【請求項６】
前記車輪が正回転する場合、前記車輪と第２ゴミ除去部とを非接触にし、
前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させる請求項５に記載の走行型移動体の制御方法。
【請求項７】
前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触した後、
前記車輪を指定回数回転させるステップと、
前記指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にするステップをさらに有する請求項５又は６に記載の走行型移動体の制御方法。
【請求項８】
前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、
指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させるステップをさらに有する請求項７に記載の走行型移動体の制御方法。
【請求項１】
正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪と、
前記車輪の近傍に設けられた第１ゴミ除去部と、
前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを接触させ、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にする制御部とを有する走行型移動体。
【請求項２】
前記車輪の近傍に設けられた第２ゴミ除去部をさらに有し、
前記制御部は、前記車輪が正回転する場合、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを非接触にし、前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させる請求項１に記載の走行型移動体。
【請求項３】
前記制御部は、前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触して、前記車輪を指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にする請求項１又は２に記載の走行型移動体。
【請求項４】
前記制御部は、前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させる請求項３に記載の走行型移動体。
【請求項５】
正回転させると第１方向に進行し、逆回転させると第２方向に進行する車輪を有する走行型移動体の制御方法であって、
前記車輪が正回転する場合、前記車輪の前記第２方向側で、前記車輪と第１ゴミ除去部とを接触させるステップと、
前記車輪が逆回転する場合、前記車輪と前記第１ゴミ除去部とを非接触にするステップとを有する走行型移動体の制御方法。
【請求項６】
前記車輪が正回転する場合、前記車輪と第２ゴミ除去部とを非接触にし、
前記車輪が逆回転する場合、前記車輪の前記第１方向側で、前記車輪と前記第２ゴミ除去部とを接触させる請求項５に記載の走行型移動体の制御方法。
【請求項７】
前記車輪と前記第１ゴミ除去部、又は前記車輪と前記第２ゴミ除去部が接触した後、
前記車輪を指定回数回転させるステップと、
前記指定回数回転させた後、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にするステップをさらに有する請求項５又は６に記載の走行型移動体の制御方法。
【請求項８】
前記車輪を前記指定回数回転させて、前記車輪と接触していた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を非接触にした後に、
指定時間又は指定距離走行すると、前記車輪と非接触になっていた前記第１ゴミ除去部又は前記第２ゴミ除去部を接触させるステップをさらに有する請求項７に記載の走行型移動体の制御方法。
【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２００９−２１４６５７（Ｐ２００９−２１４６５７Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９３０６（Ｐ２００８−５９３０６）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【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２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【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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