走行装置、その制御方法及び制御プログラム
【課題】走行装置の安定性を向上させること。
【解決手段】走行装置は、車両の重心位置を検出する重心位置検出手段と、車両のホイールベースＬを伸縮させる伸縮手段と、重心位置検出手段により検出された車両の重心位置に基づいて、伸縮手段によるホイールベースＬの伸縮を制御する制御手段と、を備えている。制御手段は、伸縮手段を制御して、搭乗者の前後方向又は左右方向の姿勢を変化させずに、ホイールベースＬを伸縮させてもよい。
【解決手段】走行装置は、車両の重心位置を検出する重心位置検出手段と、車両のホイールベースＬを伸縮させる伸縮手段と、重心位置検出手段により検出された車両の重心位置に基づいて、伸縮手段によるホイールベースＬの伸縮を制御する制御手段と、を備えている。制御手段は、伸縮手段を制御して、搭乗者の前後方向又は左右方向の姿勢を変化させずに、ホイールベースＬを伸縮させてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗者を乗せて安定的に走行できる走行装置、その制御方法及び制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高速走行時の安定性を目的として、車輪を前後に移動させたときのホイールベースの変化と車両用シートの傾斜との連動機構を備えた走行装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記走行装置においては、例えば、搭乗者が背凭れ部にもたれ掛かりその姿勢が大きく変化した場合や、大きな外力が作用した場合など、車両の重心位置が前後方向へ大きく変化した場合に、走行装置の安定性が大きく損なわれる虞がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、安定性を向上させた走行装置、その制御方法及び制御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、車両の重心位置を検出する重心位置検出手段と、前記車両のホイールベースを伸縮させる伸縮手段と、前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記伸縮手段による前記ホイールベースの伸縮を制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置である。これにより、走行装置の安定性を向上させることができる。
【０００７】
この一態様において、前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の前後方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させてもよい。これにより、搭乗者の前後方向の着座姿勢が安定するため、走行装置の安定性をより向上させることができる。
【０００８】
この一態様において、前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の左右方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させてもよい。これにより、搭乗者の左右方向の着座姿勢が安定するため、走行装置の安定性をより向上させることができる。
【０００９】
この一態様において、前記伸縮手段は、車両本体にその一端が連結され、他端が前記車輪に連結され、略前後方向へ揺動かつ略上下方向へ伸縮可能な伸縮機構を有しており、前記制御手段は、前記伸縮機構の揺動及び伸縮を制御することで、前記車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部の前後方向の水平状態を維持して、前記車輪を前記車両本体に対して前方又は後方へ相対移動させてもよい。これにより、搭乗者の前後方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１０】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、左右に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の左右方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御してもよい。これにより、搭乗者の左右方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１１】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、前後に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の前後方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御してもよい。これにより、搭乗者の前後方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１２】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、該着座部を左右方向又は前後方向へ傾斜させる傾斜機構を有し、前記制御手段は、前記傾斜機構を制御して、前記着座部の水平状態を維持するように、前記着座部の傾斜を制御してもよい。これにより、搭乗者の左右方向又は前後方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１３】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者の腕を乗せる一対のアームレスト部と、前記各アームレスト部を移動させる移動機構と、を更に備え、前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各アームレスト部の前後方向又は左右方向の水平状態を維持するように、前記各アームレスト部の移動を制御してもよい。これにより、搭乗者の腕を安定的に支持できるため、搭乗者の着座姿勢をより安定させることができる。
【００１４】
この一態様において、搭乗者の着座及び立上がり動作を検出する検出手段と、搭乗者が着座する着座部を上下方向へ移動させる移動機構と、を更に備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記搭乗者の着座及び立上がり動作に基づいて、前記移動機構を用いて、前記着座部を上下方向へ移動させてもよい。これにより、搭乗者は、着座及び立上がり動作を楽に行うことができる。
【００１５】
この一態様において、前記制御手段は、前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置が前記ホイールベース内の所定範囲以内に入るように、前記ホイールベースの伸縮を制御してもよい。これにより、車両の重心位置がホイールベース内の安定する位置となるため、走行装置の安定性を向上させることができる。
【００１６】
この一態様において、前記重心位置検出手段は、前記重心位置を前記車輪から該重心位置までの重心距離として算出し、前記制御手段は、前記重心位置検出手段により算出された前記重心距離が所定距離以下となったと判断したとき、前記重心距離が前記所定距離より大きくなるように、前記ホイールベースの伸縮を制御してもよい。これにより、重心位置が車輪に接近し、不安定となったときに、ホイールベースの伸縮を制御して走行装置を安定させることができる。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両の重心位置を検出し、前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置の制御方法であってもよい。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両の重心位置を検出する処理と、前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする走行装置の制御プログラムであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安定性を向上させた走行装置、その制御方法及び制御プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る走行装置の概略的な構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】車両の重心位置の算出方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る制御装置による制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）制御装置の重心位置検出部により算出された重心位置を示す模式図である。（ｂ）制御装置の重心位置検出部により算出された重心位置を示す模式図である。（ｃ）制御装置の重心位置検出部により算出された重心位置を示す模式図である。
【図６】制御装置の機構制御部による制御を示すブロック線図である。
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２に係る走行装置を正面から見た概略的な正面図である。（ｂ）図７（ａ）に示す走行装置を上方から見た概略的な上面図である。（ｃ）図７（ａ）に示す走行装置を側方から見た概略的な側面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る走行装置の一変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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に係る走行装置の概略的な構成を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る走行装置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に係る走行装置１０は、搭乗者が搭乗する車両本体１と、車両本体１の前方に回転可能に連結された左右一対の前輪２と、車両本体１の後方に回転可能に連結された左右一対の後輪３と、を備えている。
【００２２】
車両本体１は、搭乗者が着座する着座部１１と、着座部１１の一端に立設され、搭乗者が寄り掛かることができる背凭れ部１２と、背凭れ部１２の略中央かつ両側に設けられた一対のアームレスト部１３と、を有している。
【００２３】
各前輪２は、一対のサスペンション部４を介して車両本体１の着座部１１の前方に夫々連結され、各後輪３は、一対の伸縮機構５を介して車両本体１の着座部１１の後方に夫々連結されている。各伸縮機構５は、その一端が着座部１１の後部に前後方向へ揺動可能に連結され、その他端が後輪３に連結されている。
【００２４】
各伸縮機構５は、例えば、サーボモータ等の第１アクチュエータ５１を用いて、略前後方向へ揺動することができる。また、各伸縮機構５は、例えば、ピストン及びシリンダー構造となっており、サーボモータ等の第２アクチュエータ５２を用いて、シリンダー内圧力を変化させ、略上下方向へ伸縮することができる。各伸縮機構５は、上述のように揺動及び伸縮することで、各後輪３を車両本体１に対して前後方向へ相対移動させ、走行装置１０のホイールベースＬを伸縮することができる。なお、上記伸縮機構５の構成は一例であり、これに限らず、例えば、カム機構等を用いて伸縮させてもよく、ホイールベースＬを適切に伸縮できれば任意の構成が適用可能である。
【００２５】
また、後輪３のみが伸縮機構５を介して車両本体１に連結されているが、これに限らず、前輪２のみ或いは前輪２及び後輪３が夫々伸縮機構を介して車両本体１に連結されていてもよい。例えば、前輪２のみが伸縮機構を介して車両本体１に連結されている場合、各伸縮機構は、上述のように揺動及び伸縮することで、前輪２を車両本体１に対して前後方向へ相対移動させ、車両のホイールベースＬを伸縮することができる。
【００２６】
各前輪２には、各前輪２を独立して駆動できる一対の車輪駆動ユニット６が夫々連結されている。各車輪駆動ユニット６は、例えば、車輪駆動モータと、その車輪駆動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギアと、によって構成することができる。なお、各後輪３に各車輪駆動ユニット６が夫々連結され、各後輪３が駆動される構成であってもよく、各前輪２及び各後輪３を各車輪駆動ユニット６により夫々駆動する構成であってもよい。
【００２７】
車両本体１には、伸縮機構５の第１及び第２アクチュエータ５１、５２や各車輪駆動ユニット６の駆動を制御する制御装置７が設けられている。制御装置７は、走行装置１０の重心位置を検出する重心位置検出部７１と、伸縮機構５の第１及び第２アクチュエータ５１、５２の駆動を制御する機構制御部７２と、各車輪駆動ユニット６の駆動を制御する車輪駆動制御部７３と、を有している。
【００２８】
なお、制御装置７は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵ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）、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）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。
【００２９】
重心位置検出部７１は、重心位置検出手段の一具体例であり、前輪２及び後輪３の接地力Ｆａ、Ｆｂに基づいて、走行装置１０の重心位置Ｇを、重心距離ｄとして算出する（図３）。
【００３０】
前輪２又はサスペンション部４には、前輪２の接地力Ｆａ（以下、前輪接地力Ｆａ）を検出するための荷重センサ８が設けられており、荷重センサ８は検出した前輪接地力Ｆａを重心位置検出部７１に対して出力する。同様に、後輪３又は伸縮機構５には、後輪３の接地力Ｆｂ（以下、後輪接地力Ｆｂ）を検出するための荷重センサ８が設けられており、荷重センサ８は検出した後輪接地力Ｆｂを重心位置検出部７１に対して出力する。また、重心位置Ｇを示す重心距離ｄは、例えば、後輪３の中心から重心位置Ｇまでの距離とし、前方向を正としているが、これに限らず、例えば、前輪２の中心から重心位置Ｇまでの距離とし、後方向を正としてもよい。
【００３１】
重心位置検出部７１は、荷重センサ８から出力された前輪接地力Ｆａ及び後輪接地力Ｆｂに基づき、下記（１）式を用いて、重心距離ｄを算出する。下記（１）式において、Ｌは走行装置１０のホイールベースであり、Ｌ＝Ｌ０＋ｘ（Ｌ０は初期設定時のホイールベースであり、ｘは後輪３の移動量である。）を用いて算出する。移動量ｘは、例えば、伸縮機構５の揺動角度及び伸縮量に基づいて幾何学的に算出することができる。
ｄ＝Ｌ／（１＋Ｆｂ／Ｆａ） （１）式
【００３２】
なお、後輪接地力Ｆｂのみが検出される場合、重心位置検出部７１は、荷重センサ８から出力された後輪接地力Ｆｂに基づき、下記（２）式を用いて、重心距離ｄを算出してもよい。下記（２）式において、Ｍは走行装置１０の質量であり、ｇは重力加速度である。
ｄ＝Ｌ（１−Ｆｂ／Ｍｇ） （２）式
【００３３】
また、前輪接地力Ｆａ及び後輪接地力Ｆｂと夫々の上下変位Δｙａ、Δｙｂが略比例している場合、重心位置検出部７１は、下記（３）式を用いて重心距離ｄを算出してもよい。なお、下記（３）式において、Ｋａ及びＫｂはバネ乗数である。
Ｆａ＝ＫａΔｙａ、Ｆｂ＝ＫｂΔｙｂ
ｄ＝Ｌ（１／（１＋ＫｂΔｙｂ／ＫａΔｙａ）） （３）式
【００３４】
さらに、走行装置１０がバランスを崩し、主に後輪３が上下方向へ変位した場合、走行装置１０のピッチ方向の回転角度Ｌθを、Ｌθ≒Δｙｂ＝Ｆｂ／Ｋｂとして近似的に求めることができる。重心位置検出部７１は、上記近似式を上記（２）式に代入して求めた下記（４）式を用いて、重心距離ｄを算出してもよい。上記走行装置１０のピッチ方向の回転角度Ｌθは、走行装置１０のジャイロセンサなどの姿勢センサ９を用いて検出することができる。
ｄ＝Ｌ（１−ＫｂＬθ／Ｍｇ） （４）式
【００３５】
なお、上記重心位置Ｇの算出方法は一例であり、重心位置検出部７１は、任意の算出方法を用いて重心位置Ｇを算出することができる。重心位置検出部７１は、算出した重心位置Ｇを機構制御部７２に対して出力する。
【００３６】
機構制御部７２は、制御手段の一具体例であり、重心位置検出部７１から出力された重心位置Ｇに基づいて、伸縮機構５の第１アクチュエータ５１による略前後方向の揺動及び第２アクチュエータ５２による略上下方向の伸縮を制御することで、ホイールベースＬの伸縮を制御する。
【００３７】
例えば、機構制御部７２は、重心位置検出部７１から出力された重心位置ＧがホイールベースＬ内の所定範囲（走行装置１０が安定する範囲）内から外れたと判断したとき、重心位置Ｇが所定範囲内に入るように、第１アクチュエータ５１により伸縮機構５を略前後方向に揺動させ及び第２アクチュエータ５２により伸縮機構５を伸縮させることで、ホイールベースＬを伸縮させる。これにより、車両の重心位置ＧがホイールベースＬ内の安定する位置となるため、走行装置１０の安定性を向上させることができる。
【００３８】
このとき、機構制御部７２は、搭乗者の前後方向の姿勢を変化させずに、ホイールベースＬの伸縮を制御するのが好ましい。より具体的には、機構制御部７２は、着座部１１の前後方向の水平状態を維持するように、第１アクチュエータ５１を制御して伸縮機構５を略前後方向へ揺動させ、及び第２アクチュエータ５２を制御して伸縮機構５を伸縮させ、ホイールベースＬの伸縮を制御する。これにより、搭乗者の着座姿勢がより安定するため、走行装置１０の安定性をより向上させることができる。
【００３９】
車輪駆動制御部７３は、搭乗者の走行操作に応じて、各車輪駆動ユニット６を制御することで、各前輪２の回転駆動を制御する。これにより、走行装置１０は、例えば、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。
【００４０】
図４は、本実施の形態１に係る制御装置による制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００４１】
まず、制御装置７の重心位置検出部７１は、荷重センサ８から出力された前輪接地力Ｆａ及び後輪接地力Ｆｂに基づいて、図５（ａ）に示すように、重心位置Ｇを重心距離ｄ（ｄ＞ｄ０）として算出し（ステップＳ１０１）、算出した重心距離ｄを機構制御部７２に対して出力する。
【００４２】
機構制御部７２は、重心位置検出部７１から出力された重心距離ｄが所定距離ｄ０以下となり、重心位置Ｇが所定範囲内から外れたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、上記所定距離ｄ０は、例えば、重心位置Ｇが前輪２又は後輪３近傍となり、走行装置１０が不安定となる距離であり、予め上記ＲＡＭ等に設定されている。また、上記所定距離ｄ０は、入力装置等を介して任意に設定変更できるように構成されていてもよい。
【００４３】
例えば、搭乗者が大きく動作し、あるいは、走行装置１０に外力が付加されると、機構制御部７２は、図５（ｂ）に示すように、重心位置検出部７１から出力された重心距離ｄが所定距離ｄ０以下（ｄ≦ｄ０）となり（重心位置Ｇが後輪３に近付き）、重心位置Ｇが所定範囲内から外れたと判断すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、第１アクチュエータ５１を制御して伸縮機構５を略後方向へ揺動させ（ステップＳ１０３）、及び第２アクチュエータ５２を制御して伸縮機構５を伸長させる（ステップＳ１０４）。これにより、図５（ｃ）に示すように、例えば、ホイールベースＬがｘだけ伸長し（ステップＳ１０５）、走行装置１０の重心位置Ｇは、ホイールベースＬ内の安定した位置となり、走行装置１０の走行安定性が向上する。さらに、着座部１１の水平状態で維持されるため、搭乗者の着座姿勢も安定する。
【００４４】
ここで、機構制御部７２は、例えば、走行装置１０が最も安定する制御目標値を算出し、算出した制御目標値と重心位置検出部７１から出力された重心位置ｄとの偏差Δが０となるように、フィードバック制御を行う。
【００４５】
例えば、図６に示すように、機構制御部７２の制御目標値算出部７２１は、前輪２と後輪３との中心位置Ｏを制御目標値として算出し、算出した中心位置Ｏを偏差算出部７２２に対して出力する。偏差算出部７２２は、制御目標値算出部７２１からの中心位置Ｏと、重心位置検出部７１からの重心位置ｄとの偏差Δを算出し、算出した偏差Δを指令値生成部７２３に対して出力する。指令値生成部７２３は、偏差算出部７２２により算出された偏差Δが０となるようなトルク指令値を生成し、生成したトルク指令値を第１及び第２アクチュエータ５１、５２に対して出力する。
【００４６】
なお、機構制御部７２は、前輪２と後輪３との中心位置Ｏを制御目標値としているが、これに限らず、例えば、前輪２と後輪３との間を４：３で分割した位置を制御目標値としてもよく、走行装置１０が安定する位置であれば任意の位置を制御目標値としてもよい。また、機構制御部７２は、上記のようにフィードバック制御を行っているが、これに限らず、例えば、フィードフォワード制御、ロバスト制御などの周知の制御を行っても良い。
【００４７】
さらに、機構制御部７２は、重心位置Ｇが所定範囲内から外れたと判断したときに、制御目標値に重心位置Ｇを追従させるための上記ホイールベースＬの伸縮制御を行っているが、これに限らず、常時、制御目標値に重心位置Ｇを追従させる上記ホイールベースＬの伸縮制御を行ってもよい。
【００４８】
以上、本実施の形態１に係る走行装置１０において、制御装置７の機構制御部７２は、重心位置検出部７１から出力された重心位置ＧがホイールベースＬ内の所定範囲内から外れたと判断したときに、重心位置Ｇが所定範囲内に入るように、第１及び第２アクチュエータ５１を制御して、ホイールベースＬの伸縮を制御する。
【００４９】
これにより、走行装置１０の重心位置Ｇは、ホイールベースＬ内の安定した位置に維持されるため、走行装置１０の安定性を向上させることができる。例えば、地面投影面積が小さくコンパクトかつ小回り性の優れるホイールベースＬが短い車両の安定性を、大幅に向上させることができる。さらに、機構制御部７２は、搭乗者の着座姿勢を変化させずに、ホイールベースＬの伸縮を制御する。これにより、搭乗者の着座姿勢が安定するため、走行装置１０の安定性をより向上させることができる。
【００５０】
実施の形態２．
図７（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る走行装置を正面から見た概略的な正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す走行装置を上方から見た概略的な上面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す走行装置を側方から見た概略的な側面図である。図８は、本実施の形態２に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【００５１】
本実施の形態２に係る走行装置２０は、左右一対に分割された分割座部２１ａ、２１ｂを有する着座部２１と、分割された各分割座部２１ａ、２１ｂを上下方向へ相対移動させる移動機構２２と、を有する点で、上記実施の形態１に係る走行装置１０と構成が相違する。制御装置７の機構制御部７２は、移動機構２２の第３アクチュエータ２３を制御して、各分割座部２１ａ、２１ｂの左右方向の水平状態を維持するように、各分割座部２１ａ、２１ｂの相対移動を制御する。
【００５２】
例えば、機構制御部７２は、姿勢センサ９により検出されたロール角度に基づいて、走行装置２０が左側に傾斜していると判断した場合、左側の分割座部２１ａと右側の分割座部２１ｂとで形成される座面が略水平状態となるように、移動機構２２の第３アクチュエータ２３を制御して、左側の分割座部２１ａを右側の分割座部２１ｂに対して上方へ相対移動させる。これにより、走行装置２０が左右方向へ傾斜した場合でも、搭乗者の左右方向の着座姿勢は変化しないため、その着座姿勢は安定し、走行装置２０の安定性を向上させることができる。
【００５３】
なお、機構制御部７２は、上記各分割部座２１ａ、２１ｂの上下方向の移動と連動して、前後方向又は左右方向に水平状態を維持するように、各アームレスト部１３ａ、１３ｂの移動を制御してもよい。例えば、車両本体１の背凭れ部１２には、各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ揺動させる移動機構２４が設けられており、機構制御部７２は、この移動機構２４の第４アクチュエータ２５を制御して、各アームレスト部１３ａ、１３ｂの上下方向への揺動を制御する。
【００５４】
例えば、機構制御部７２は、姿勢センサ９により検出されたロール角度に基づいて、走行装置２０が右側に傾斜していると判断した場合、座面が略水平状態となるように、移動機構２２の第３アクチュエータ２３を制御して右側の分割座部２１ｂを左側の分割座部２１ａに対して上方へ相対移動させると共に、一対のアームレスト部１３ａ、１３ｂが略水平状態となるように、移動機構２４の第４アクチュエータ２５を制御して右側のアームレスト部１３ｂを上方へ揺動させる。
【００５５】
これにより、走行装置２０が左右方向へ傾斜した場合でも、搭乗者の左右方向の姿勢が変化しないため、その着座姿勢は安定し、さらに、各アームレスト部１３ａ、１３ｂも略水平状態に維持されるため、搭乗者の腕部を安定的に支持することがきる。従って、搭乗者の着座姿勢はより安定し、走行装置２０の安定性をより向上させることができる。
【００５６】
なお、機構制御部７２は、独立して、一対のアームレスト部１３ａ、１３ｂが略水平状態となるように、移動機構２４の第４アクチュエータ２５を制御して各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ揺動させてもよい。また、移動機構２４は各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ揺動させる構成であるが、これに限らず、上下方向へスライドさせる構成であってもよく、各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ移動させて、水平状態を維持できれば任意の構成が適用可能である。
【００５７】
上記実施の形態２において、着座部２１は、左右一対に分割された分割座部２１ａ、２１ｂを有する構成であるが、これに限らず、着座部は、左右へ３分割以上された分割座部を有する構成であってもよい。
【００５８】
さらに、着座部は、前後一対或いは３分割以上に分割された分割座部を有する構成であってもよい。この場合、制御装置７の機構制御部７２は、姿勢センサ９により検出されたピッチ角度に基づいて、移動機構のアクチュエータを制御して、各分割座部の前後方向の水平状態を維持するように、各分割座部の相対移動を夫々制御する。
【００５９】
上記実施の形態２において、着座部２１の左右側の分割座部２１ａ、２１ｂは一体で構成され、機構制御部７２は傾斜機構のアクチュエータを制御して着座部２１をロール方向へ回転させることで、着座部２１の水平状態を維持してもよい（図９）。同様に、着座部２１の前後側の分割座部は一体で構成され、機構制御部７２は傾斜機構のアクチュエータを制御して着座部２１をピッチ方向へ回転させることで、着座部２１の水平状態を維持してもよい。
【００６０】
上記実施の形態２において、搭乗者が着座する際及び立上がり際に、着座部２１を上下方向へ移動させることで、その搭乗者の着座及び立上がり動作を補助してもよい。
【００６１】
例えば、機構制御部７２は、着座部２１に設けられた荷重センサ８により検出された荷重値に基づいて、搭乗者の着座動作を検出すると、着座部２１の移動機構２２を用いて、着座部２１を下方へ移動させる。これにより、搭乗者は着座部２１に楽に着座することができる。一方、機構制御部７２は、荷重センサ８により検出された荷重値に基づいて、搭乗者の立上がり動作を検出すると、移動機構２２を用いて、着座部２１を上方へ移動させる。これにより、搭乗者は着座部２１から楽に立ち上がることができる。
【００６２】
なお、機構制御部７２は、着座部２１に設けられた荷重センサ８を用いて、搭乗者の着座及び立上がり動作を検出しているが、これに限らず、着座及び立上がり動作のトリガーとなるスイッチ操作などに基づいて、搭乗者の着座及び立上がり動作を検出してもよい。
【００６３】
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。例えば、上記実施の形態１及び２の構成を任意に組み合わせることも可能である。
【００６４】
上述の実施の形態では、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、上述した処理を、上記ＣＰＵ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。例えば、上述の重心位置検出部７１及び機構制御部７２の処理は、プログラムにより実現することも可能である。
【００６５】
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、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）を含む。
【００６６】
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】
【００６７】
１ 車両本体
２ 前輪
３ 後輪
５ 伸縮機構
６ 車輪駆動ユニット
７ 制御装置
８ 荷重センサ
１０ 走行装置
１１ 着座部
１２ 背凭れ部
１３ アームレスト部
７１ 重心位置検出部
７２ 機構制御部
７３ 車輪駆動制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗者を乗せて安定的に走行できる走行装置、その制御方法及び制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高速走行時の安定性を目的として、車輪を前後に移動させたときのホイールベースの変化と車両用シートの傾斜との連動機構を備えた走行装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記走行装置においては、例えば、搭乗者が背凭れ部にもたれ掛かりその姿勢が大きく変化した場合や、大きな外力が作用した場合など、車両の重心位置が前後方向へ大きく変化した場合に、走行装置の安定性が大きく損なわれる虞がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、安定性を向上させた走行装置、その制御方法及び制御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、車両の重心位置を検出する重心位置検出手段と、前記車両のホイールベースを伸縮させる伸縮手段と、前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記伸縮手段による前記ホイールベースの伸縮を制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置である。これにより、走行装置の安定性を向上させることができる。
【０００７】
この一態様において、前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の前後方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させてもよい。これにより、搭乗者の前後方向の着座姿勢が安定するため、走行装置の安定性をより向上させることができる。
【０００８】
この一態様において、前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の左右方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させてもよい。これにより、搭乗者の左右方向の着座姿勢が安定するため、走行装置の安定性をより向上させることができる。
【０００９】
この一態様において、前記伸縮手段は、車両本体にその一端が連結され、他端が前記車輪に連結され、略前後方向へ揺動かつ略上下方向へ伸縮可能な伸縮機構を有しており、前記制御手段は、前記伸縮機構の揺動及び伸縮を制御することで、前記車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部の前後方向の水平状態を維持して、前記車輪を前記車両本体に対して前方又は後方へ相対移動させてもよい。これにより、搭乗者の前後方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１０】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、左右に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の左右方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御してもよい。これにより、搭乗者の左右方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１１】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、前後に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の前後方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御してもよい。これにより、搭乗者の前後方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１２】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、該着座部を左右方向又は前後方向へ傾斜させる傾斜機構を有し、前記制御手段は、前記傾斜機構を制御して、前記着座部の水平状態を維持するように、前記着座部の傾斜を制御してもよい。これにより、搭乗者の左右方向又は前後方向の着座姿勢を安定させつつ、ホイールベースの伸縮を制御することができる。
【００１３】
この一態様において、車両本体に設けられ搭乗者の腕を乗せる一対のアームレスト部と、前記各アームレスト部を移動させる移動機構と、を更に備え、前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各アームレスト部の前後方向又は左右方向の水平状態を維持するように、前記各アームレスト部の移動を制御してもよい。これにより、搭乗者の腕を安定的に支持できるため、搭乗者の着座姿勢をより安定させることができる。
【００１４】
この一態様において、搭乗者の着座及び立上がり動作を検出する検出手段と、搭乗者が着座する着座部を上下方向へ移動させる移動機構と、を更に備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記搭乗者の着座及び立上がり動作に基づいて、前記移動機構を用いて、前記着座部を上下方向へ移動させてもよい。これにより、搭乗者は、着座及び立上がり動作を楽に行うことができる。
【００１５】
この一態様において、前記制御手段は、前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置が前記ホイールベース内の所定範囲以内に入るように、前記ホイールベースの伸縮を制御してもよい。これにより、車両の重心位置がホイールベース内の安定する位置となるため、走行装置の安定性を向上させることができる。
【００１６】
この一態様において、前記重心位置検出手段は、前記重心位置を前記車輪から該重心位置までの重心距離として算出し、前記制御手段は、前記重心位置検出手段により算出された前記重心距離が所定距離以下となったと判断したとき、前記重心距離が前記所定距離より大きくなるように、前記ホイールベースの伸縮を制御してもよい。これにより、重心位置が車輪に接近し、不安定となったときに、ホイールベースの伸縮を制御して走行装置を安定させることができる。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両の重心位置を検出し、前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置の制御方法であってもよい。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両の重心位置を検出する処理と、前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする走行装置の制御プログラムであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安定性を向上させた走行装置、その制御方法及び制御プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る走行装置の概略的な構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】車両の重心位置の算出方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る制御装置による制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）制御装置の重心位置検出部により算出された重心位置を示す模式図である。（ｂ）制御装置の重心位置検出部により算出された重心位置を示す模式図である。（ｃ）制御装置の重心位置検出部により算出された重心位置を示す模式図である。
【図６】制御装置の機構制御部による制御を示すブロック線図である。
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２に係る走行装置を正面から見た概略的な正面図である。（ｂ）図７（ａ）に示す走行装置を上方から見た概略的な上面図である。（ｃ）図７（ａ）に示す走行装置を側方から見た概略的な側面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る走行装置の一変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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に係る走行装置の概略的な構成を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る走行装置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に係る走行装置１０は、搭乗者が搭乗する車両本体１と、車両本体１の前方に回転可能に連結された左右一対の前輪２と、車両本体１の後方に回転可能に連結された左右一対の後輪３と、を備えている。
【００２２】
車両本体１は、搭乗者が着座する着座部１１と、着座部１１の一端に立設され、搭乗者が寄り掛かることができる背凭れ部１２と、背凭れ部１２の略中央かつ両側に設けられた一対のアームレスト部１３と、を有している。
【００２３】
各前輪２は、一対のサスペンション部４を介して車両本体１の着座部１１の前方に夫々連結され、各後輪３は、一対の伸縮機構５を介して車両本体１の着座部１１の後方に夫々連結されている。各伸縮機構５は、その一端が着座部１１の後部に前後方向へ揺動可能に連結され、その他端が後輪３に連結されている。
【００２４】
各伸縮機構５は、例えば、サーボモータ等の第１アクチュエータ５１を用いて、略前後方向へ揺動することができる。また、各伸縮機構５は、例えば、ピストン及びシリンダー構造となっており、サーボモータ等の第２アクチュエータ５２を用いて、シリンダー内圧力を変化させ、略上下方向へ伸縮することができる。各伸縮機構５は、上述のように揺動及び伸縮することで、各後輪３を車両本体１に対して前後方向へ相対移動させ、走行装置１０のホイールベースＬを伸縮することができる。なお、上記伸縮機構５の構成は一例であり、これに限らず、例えば、カム機構等を用いて伸縮させてもよく、ホイールベースＬを適切に伸縮できれば任意の構成が適用可能である。
【００２５】
また、後輪３のみが伸縮機構５を介して車両本体１に連結されているが、これに限らず、前輪２のみ或いは前輪２及び後輪３が夫々伸縮機構を介して車両本体１に連結されていてもよい。例えば、前輪２のみが伸縮機構を介して車両本体１に連結されている場合、各伸縮機構は、上述のように揺動及び伸縮することで、前輪２を車両本体１に対して前後方向へ相対移動させ、車両のホイールベースＬを伸縮することができる。
【００２６】
各前輪２には、各前輪２を独立して駆動できる一対の車輪駆動ユニット６が夫々連結されている。各車輪駆動ユニット６は、例えば、車輪駆動モータと、その車輪駆動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギアと、によって構成することができる。なお、各後輪３に各車輪駆動ユニット６が夫々連結され、各後輪３が駆動される構成であってもよく、各前輪２及び各後輪３を各車輪駆動ユニット６により夫々駆動する構成であってもよい。
【００２７】
車両本体１には、伸縮機構５の第１及び第２アクチュエータ５１、５２や各車輪駆動ユニット６の駆動を制御する制御装置７が設けられている。制御装置７は、走行装置１０の重心位置を検出する重心位置検出部７１と、伸縮機構５の第１及び第２アクチュエータ５１、５２の駆動を制御する機構制御部７２と、各車輪駆動ユニット６の駆動を制御する車輪駆動制御部７３と、を有している。
【００２８】
なお、制御装置７は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵ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）、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）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。
【００２９】
重心位置検出部７１は、重心位置検出手段の一具体例であり、前輪２及び後輪３の接地力Ｆａ、Ｆｂに基づいて、走行装置１０の重心位置Ｇを、重心距離ｄとして算出する（図３）。
【００３０】
前輪２又はサスペンション部４には、前輪２の接地力Ｆａ（以下、前輪接地力Ｆａ）を検出するための荷重センサ８が設けられており、荷重センサ８は検出した前輪接地力Ｆａを重心位置検出部７１に対して出力する。同様に、後輪３又は伸縮機構５には、後輪３の接地力Ｆｂ（以下、後輪接地力Ｆｂ）を検出するための荷重センサ８が設けられており、荷重センサ８は検出した後輪接地力Ｆｂを重心位置検出部７１に対して出力する。また、重心位置Ｇを示す重心距離ｄは、例えば、後輪３の中心から重心位置Ｇまでの距離とし、前方向を正としているが、これに限らず、例えば、前輪２の中心から重心位置Ｇまでの距離とし、後方向を正としてもよい。
【００３１】
重心位置検出部７１は、荷重センサ８から出力された前輪接地力Ｆａ及び後輪接地力Ｆｂに基づき、下記（１）式を用いて、重心距離ｄを算出する。下記（１）式において、Ｌは走行装置１０のホイールベースであり、Ｌ＝Ｌ０＋ｘ（Ｌ０は初期設定時のホイールベースであり、ｘは後輪３の移動量である。）を用いて算出する。移動量ｘは、例えば、伸縮機構５の揺動角度及び伸縮量に基づいて幾何学的に算出することができる。
ｄ＝Ｌ／（１＋Ｆｂ／Ｆａ） （１）式
【００３２】
なお、後輪接地力Ｆｂのみが検出される場合、重心位置検出部７１は、荷重センサ８から出力された後輪接地力Ｆｂに基づき、下記（２）式を用いて、重心距離ｄを算出してもよい。下記（２）式において、Ｍは走行装置１０の質量であり、ｇは重力加速度である。
ｄ＝Ｌ（１−Ｆｂ／Ｍｇ） （２）式
【００３３】
また、前輪接地力Ｆａ及び後輪接地力Ｆｂと夫々の上下変位Δｙａ、Δｙｂが略比例している場合、重心位置検出部７１は、下記（３）式を用いて重心距離ｄを算出してもよい。なお、下記（３）式において、Ｋａ及びＫｂはバネ乗数である。
Ｆａ＝ＫａΔｙａ、Ｆｂ＝ＫｂΔｙｂ
ｄ＝Ｌ（１／（１＋ＫｂΔｙｂ／ＫａΔｙａ）） （３）式
【００３４】
さらに、走行装置１０がバランスを崩し、主に後輪３が上下方向へ変位した場合、走行装置１０のピッチ方向の回転角度Ｌθを、Ｌθ≒Δｙｂ＝Ｆｂ／Ｋｂとして近似的に求めることができる。重心位置検出部７１は、上記近似式を上記（２）式に代入して求めた下記（４）式を用いて、重心距離ｄを算出してもよい。上記走行装置１０のピッチ方向の回転角度Ｌθは、走行装置１０のジャイロセンサなどの姿勢センサ９を用いて検出することができる。
ｄ＝Ｌ（１−ＫｂＬθ／Ｍｇ） （４）式
【００３５】
なお、上記重心位置Ｇの算出方法は一例であり、重心位置検出部７１は、任意の算出方法を用いて重心位置Ｇを算出することができる。重心位置検出部７１は、算出した重心位置Ｇを機構制御部７２に対して出力する。
【００３６】
機構制御部７２は、制御手段の一具体例であり、重心位置検出部７１から出力された重心位置Ｇに基づいて、伸縮機構５の第１アクチュエータ５１による略前後方向の揺動及び第２アクチュエータ５２による略上下方向の伸縮を制御することで、ホイールベースＬの伸縮を制御する。
【００３７】
例えば、機構制御部７２は、重心位置検出部７１から出力された重心位置ＧがホイールベースＬ内の所定範囲（走行装置１０が安定する範囲）内から外れたと判断したとき、重心位置Ｇが所定範囲内に入るように、第１アクチュエータ５１により伸縮機構５を略前後方向に揺動させ及び第２アクチュエータ５２により伸縮機構５を伸縮させることで、ホイールベースＬを伸縮させる。これにより、車両の重心位置ＧがホイールベースＬ内の安定する位置となるため、走行装置１０の安定性を向上させることができる。
【００３８】
このとき、機構制御部７２は、搭乗者の前後方向の姿勢を変化させずに、ホイールベースＬの伸縮を制御するのが好ましい。より具体的には、機構制御部７２は、着座部１１の前後方向の水平状態を維持するように、第１アクチュエータ５１を制御して伸縮機構５を略前後方向へ揺動させ、及び第２アクチュエータ５２を制御して伸縮機構５を伸縮させ、ホイールベースＬの伸縮を制御する。これにより、搭乗者の着座姿勢がより安定するため、走行装置１０の安定性をより向上させることができる。
【００３９】
車輪駆動制御部７３は、搭乗者の走行操作に応じて、各車輪駆動ユニット６を制御することで、各前輪２の回転駆動を制御する。これにより、走行装置１０は、例えば、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。
【００４０】
図４は、本実施の形態１に係る制御装置による制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００４１】
まず、制御装置７の重心位置検出部７１は、荷重センサ８から出力された前輪接地力Ｆａ及び後輪接地力Ｆｂに基づいて、図５（ａ）に示すように、重心位置Ｇを重心距離ｄ（ｄ＞ｄ０）として算出し（ステップＳ１０１）、算出した重心距離ｄを機構制御部７２に対して出力する。
【００４２】
機構制御部７２は、重心位置検出部７１から出力された重心距離ｄが所定距離ｄ０以下となり、重心位置Ｇが所定範囲内から外れたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、上記所定距離ｄ０は、例えば、重心位置Ｇが前輪２又は後輪３近傍となり、走行装置１０が不安定となる距離であり、予め上記ＲＡＭ等に設定されている。また、上記所定距離ｄ０は、入力装置等を介して任意に設定変更できるように構成されていてもよい。
【００４３】
例えば、搭乗者が大きく動作し、あるいは、走行装置１０に外力が付加されると、機構制御部７２は、図５（ｂ）に示すように、重心位置検出部７１から出力された重心距離ｄが所定距離ｄ０以下（ｄ≦ｄ０）となり（重心位置Ｇが後輪３に近付き）、重心位置Ｇが所定範囲内から外れたと判断すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、第１アクチュエータ５１を制御して伸縮機構５を略後方向へ揺動させ（ステップＳ１０３）、及び第２アクチュエータ５２を制御して伸縮機構５を伸長させる（ステップＳ１０４）。これにより、図５（ｃ）に示すように、例えば、ホイールベースＬがｘだけ伸長し（ステップＳ１０５）、走行装置１０の重心位置Ｇは、ホイールベースＬ内の安定した位置となり、走行装置１０の走行安定性が向上する。さらに、着座部１１の水平状態で維持されるため、搭乗者の着座姿勢も安定する。
【００４４】
ここで、機構制御部７２は、例えば、走行装置１０が最も安定する制御目標値を算出し、算出した制御目標値と重心位置検出部７１から出力された重心位置ｄとの偏差Δが０となるように、フィードバック制御を行う。
【００４５】
例えば、図６に示すように、機構制御部７２の制御目標値算出部７２１は、前輪２と後輪３との中心位置Ｏを制御目標値として算出し、算出した中心位置Ｏを偏差算出部７２２に対して出力する。偏差算出部７２２は、制御目標値算出部７２１からの中心位置Ｏと、重心位置検出部７１からの重心位置ｄとの偏差Δを算出し、算出した偏差Δを指令値生成部７２３に対して出力する。指令値生成部７２３は、偏差算出部７２２により算出された偏差Δが０となるようなトルク指令値を生成し、生成したトルク指令値を第１及び第２アクチュエータ５１、５２に対して出力する。
【００４６】
なお、機構制御部７２は、前輪２と後輪３との中心位置Ｏを制御目標値としているが、これに限らず、例えば、前輪２と後輪３との間を４：３で分割した位置を制御目標値としてもよく、走行装置１０が安定する位置であれば任意の位置を制御目標値としてもよい。また、機構制御部７２は、上記のようにフィードバック制御を行っているが、これに限らず、例えば、フィードフォワード制御、ロバスト制御などの周知の制御を行っても良い。
【００４７】
さらに、機構制御部７２は、重心位置Ｇが所定範囲内から外れたと判断したときに、制御目標値に重心位置Ｇを追従させるための上記ホイールベースＬの伸縮制御を行っているが、これに限らず、常時、制御目標値に重心位置Ｇを追従させる上記ホイールベースＬの伸縮制御を行ってもよい。
【００４８】
以上、本実施の形態１に係る走行装置１０において、制御装置７の機構制御部７２は、重心位置検出部７１から出力された重心位置ＧがホイールベースＬ内の所定範囲内から外れたと判断したときに、重心位置Ｇが所定範囲内に入るように、第１及び第２アクチュエータ５１を制御して、ホイールベースＬの伸縮を制御する。
【００４９】
これにより、走行装置１０の重心位置Ｇは、ホイールベースＬ内の安定した位置に維持されるため、走行装置１０の安定性を向上させることができる。例えば、地面投影面積が小さくコンパクトかつ小回り性の優れるホイールベースＬが短い車両の安定性を、大幅に向上させることができる。さらに、機構制御部７２は、搭乗者の着座姿勢を変化させずに、ホイールベースＬの伸縮を制御する。これにより、搭乗者の着座姿勢が安定するため、走行装置１０の安定性をより向上させることができる。
【００５０】
実施の形態２．
図７（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る走行装置を正面から見た概略的な正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す走行装置を上方から見た概略的な上面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す走行装置を側方から見た概略的な側面図である。図８は、本実施の形態２に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【００５１】
本実施の形態２に係る走行装置２０は、左右一対に分割された分割座部２１ａ、２１ｂを有する着座部２１と、分割された各分割座部２１ａ、２１ｂを上下方向へ相対移動させる移動機構２２と、を有する点で、上記実施の形態１に係る走行装置１０と構成が相違する。制御装置７の機構制御部７２は、移動機構２２の第３アクチュエータ２３を制御して、各分割座部２１ａ、２１ｂの左右方向の水平状態を維持するように、各分割座部２１ａ、２１ｂの相対移動を制御する。
【００５２】
例えば、機構制御部７２は、姿勢センサ９により検出されたロール角度に基づいて、走行装置２０が左側に傾斜していると判断した場合、左側の分割座部２１ａと右側の分割座部２１ｂとで形成される座面が略水平状態となるように、移動機構２２の第３アクチュエータ２３を制御して、左側の分割座部２１ａを右側の分割座部２１ｂに対して上方へ相対移動させる。これにより、走行装置２０が左右方向へ傾斜した場合でも、搭乗者の左右方向の着座姿勢は変化しないため、その着座姿勢は安定し、走行装置２０の安定性を向上させることができる。
【００５３】
なお、機構制御部７２は、上記各分割部座２１ａ、２１ｂの上下方向の移動と連動して、前後方向又は左右方向に水平状態を維持するように、各アームレスト部１３ａ、１３ｂの移動を制御してもよい。例えば、車両本体１の背凭れ部１２には、各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ揺動させる移動機構２４が設けられており、機構制御部７２は、この移動機構２４の第４アクチュエータ２５を制御して、各アームレスト部１３ａ、１３ｂの上下方向への揺動を制御する。
【００５４】
例えば、機構制御部７２は、姿勢センサ９により検出されたロール角度に基づいて、走行装置２０が右側に傾斜していると判断した場合、座面が略水平状態となるように、移動機構２２の第３アクチュエータ２３を制御して右側の分割座部２１ｂを左側の分割座部２１ａに対して上方へ相対移動させると共に、一対のアームレスト部１３ａ、１３ｂが略水平状態となるように、移動機構２４の第４アクチュエータ２５を制御して右側のアームレスト部１３ｂを上方へ揺動させる。
【００５５】
これにより、走行装置２０が左右方向へ傾斜した場合でも、搭乗者の左右方向の姿勢が変化しないため、その着座姿勢は安定し、さらに、各アームレスト部１３ａ、１３ｂも略水平状態に維持されるため、搭乗者の腕部を安定的に支持することがきる。従って、搭乗者の着座姿勢はより安定し、走行装置２０の安定性をより向上させることができる。
【００５６】
なお、機構制御部７２は、独立して、一対のアームレスト部１３ａ、１３ｂが略水平状態となるように、移動機構２４の第４アクチュエータ２５を制御して各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ揺動させてもよい。また、移動機構２４は各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ揺動させる構成であるが、これに限らず、上下方向へスライドさせる構成であってもよく、各アームレスト部１３ａ、１３ｂを上下方向へ移動させて、水平状態を維持できれば任意の構成が適用可能である。
【００５７】
上記実施の形態２において、着座部２１は、左右一対に分割された分割座部２１ａ、２１ｂを有する構成であるが、これに限らず、着座部は、左右へ３分割以上された分割座部を有する構成であってもよい。
【００５８】
さらに、着座部は、前後一対或いは３分割以上に分割された分割座部を有する構成であってもよい。この場合、制御装置７の機構制御部７２は、姿勢センサ９により検出されたピッチ角度に基づいて、移動機構のアクチュエータを制御して、各分割座部の前後方向の水平状態を維持するように、各分割座部の相対移動を夫々制御する。
【００５９】
上記実施の形態２において、着座部２１の左右側の分割座部２１ａ、２１ｂは一体で構成され、機構制御部７２は傾斜機構のアクチュエータを制御して着座部２１をロール方向へ回転させることで、着座部２１の水平状態を維持してもよい（図９）。同様に、着座部２１の前後側の分割座部は一体で構成され、機構制御部７２は傾斜機構のアクチュエータを制御して着座部２１をピッチ方向へ回転させることで、着座部２１の水平状態を維持してもよい。
【００６０】
上記実施の形態２において、搭乗者が着座する際及び立上がり際に、着座部２１を上下方向へ移動させることで、その搭乗者の着座及び立上がり動作を補助してもよい。
【００６１】
例えば、機構制御部７２は、着座部２１に設けられた荷重センサ８により検出された荷重値に基づいて、搭乗者の着座動作を検出すると、着座部２１の移動機構２２を用いて、着座部２１を下方へ移動させる。これにより、搭乗者は着座部２１に楽に着座することができる。一方、機構制御部７２は、荷重センサ８により検出された荷重値に基づいて、搭乗者の立上がり動作を検出すると、移動機構２２を用いて、着座部２１を上方へ移動させる。これにより、搭乗者は着座部２１から楽に立ち上がることができる。
【００６２】
なお、機構制御部７２は、着座部２１に設けられた荷重センサ８を用いて、搭乗者の着座及び立上がり動作を検出しているが、これに限らず、着座及び立上がり動作のトリガーとなるスイッチ操作などに基づいて、搭乗者の着座及び立上がり動作を検出してもよい。
【００６３】
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。例えば、上記実施の形態１及び２の構成を任意に組み合わせることも可能である。
【００６４】
上述の実施の形態では、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、上述した処理を、上記ＣＰＵ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。例えば、上述の重心位置検出部７１及び機構制御部７２の処理は、プログラムにより実現することも可能である。
【００６５】
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、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）を含む。
【００６６】
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】
【００６７】
１ 車両本体
２ 前輪
３ 後輪
５ 伸縮機構
６ 車輪駆動ユニット
７ 制御装置
８ 荷重センサ
１０ 走行装置
１１ 着座部
１２ 背凭れ部
１３ アームレスト部
７１ 重心位置検出部
７２ 機構制御部
７３ 車輪駆動制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の重心位置を検出する重心位置検出手段と、
前記車両のホイールベースを伸縮させる伸縮手段と、
前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記伸縮手段による前記ホイールベースの伸縮を制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
請求項１記載の走行装置であって、
前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の前後方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の走行装置であって、
前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の左右方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
前記伸縮手段は、車両本体にその一端が連結され、他端が前記車輪に連結され、略前後方向へ揺動かつ略上下方向へ伸縮可能な伸縮機構を有しており、
前記制御手段は、前記伸縮機構の揺動及び伸縮を制御することで、前記車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部の前後方向の水平状態を維持して、前記車輪を前記車両本体に対して前方又は後方へ相対移動させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、左右に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、
前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の左右方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のうちずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、前後に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、
前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の前後方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、該着座部を左右方向又は前後方向へ傾斜させる傾斜機構を有し、
前記制御手段は、前記傾斜機構を制御して、前記着座部の水平状態を維持するように、前記着座部の傾斜を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者の腕を乗せる一対のアームレスト部と、
前記各アームレスト部を移動させる移動機構と、を更に備え、
前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各アームレスト部の前後方向又は左右方向の水平状態を維持するように、前記各アームレスト部の移動を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
搭乗者の着座及び立上がり動作を検出する検出手段と、
搭乗者が着座する着座部を上下方向へ移動させる移動機構と、を更に備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記搭乗者の着座及び立上がり動作に基づき、前記移動機構を制御して、前記着座部を上下方向へ移動させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
前記制御手段は、前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置が前記ホイールベース内の所定範囲以内に入るように、前記ホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
前記重心位置検出手段は、前記重心位置を前記車輪から該重心位置までの重心距離として算出し、
前記制御手段は、前記重心位置検出手段により算出された前記重心距離が所定距離以下となったと判断したとき、前記重心距離が前記所定距離より大きくなるように、前記ホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項１２】
車両の重心位置を検出し、
前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置の制御方法。
【請求項１３】
車両の重心位置を検出する処理と、
前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする走行装置の制御プログラム。
【請求項１】
車両の重心位置を検出する重心位置検出手段と、
前記車両のホイールベースを伸縮させる伸縮手段と、
前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記伸縮手段による前記ホイールベースの伸縮を制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
請求項１記載の走行装置であって、
前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の前後方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の走行装置であって、
前記制御手段は、前記伸縮手段を制御して、搭乗者の左右方向の姿勢を変化させずに、前記ホイールベースを伸縮させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
前記伸縮手段は、車両本体にその一端が連結され、他端が前記車輪に連結され、略前後方向へ揺動かつ略上下方向へ伸縮可能な伸縮機構を有しており、
前記制御手段は、前記伸縮機構の揺動及び伸縮を制御することで、前記車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部の前後方向の水平状態を維持して、前記車輪を前記車両本体に対して前方又は後方へ相対移動させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、左右に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、
前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の左右方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のうちずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、前後に分割された分割座部と、該分割された各分割座部を上下方向へ相対移動させる移動機構と、を有し、
前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各分割座部の前後方向の水平状態を維持するように、前記各分割座部の相対移動を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者が着座する着座部は、該着座部を左右方向又は前後方向へ傾斜させる傾斜機構を有し、
前記制御手段は、前記傾斜機構を制御して、前記着座部の水平状態を維持するように、前記着座部の傾斜を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
車両本体に設けられ搭乗者の腕を乗せる一対のアームレスト部と、
前記各アームレスト部を移動させる移動機構と、を更に備え、
前記制御手段は、前記移動機構を制御して、前記各アームレスト部の前後方向又は左右方向の水平状態を維持するように、前記各アームレスト部の移動を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
搭乗者の着座及び立上がり動作を検出する検出手段と、
搭乗者が着座する着座部を上下方向へ移動させる移動機構と、を更に備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記搭乗者の着座及び立上がり動作に基づき、前記移動機構を制御して、前記着座部を上下方向へ移動させる、ことを特徴とする走行装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
前記制御手段は、前記重心位置検出手段により検出された前記車両の重心位置が前記ホイールベース内の所定範囲以内に入るように、前記ホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか１項記載の走行装置であって、
前記重心位置検出手段は、前記重心位置を前記車輪から該重心位置までの重心距離として算出し、
前記制御手段は、前記重心位置検出手段により算出された前記重心距離が所定距離以下となったと判断したとき、前記重心距離が前記所定距離より大きくなるように、前記ホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置。
【請求項１２】
車両の重心位置を検出し、
前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する、ことを特徴とする走行装置の制御方法。
【請求項１３】
車両の重心位置を検出する処理と、
前記検出された前記車両の重心位置に基づいて、前記車両のホイールベースの伸縮を制御する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする走行装置の制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−４６０８６（Ｐ２０１２−４６０８６Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０４５４（Ｐ２０１０−１９０４５４）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【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２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]