CN112334383B - 移动体 - Google Patents
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Abstract
移动体(1A)具备:基体(3),其能够倾动地组装在能够在地面上移动的移动动作部(2)上;乘员搭乘部(6),其经由连结机构(4)安装在基体(3)上;辅助触地部(7),其连结在乘员搭乘部(6)上,且当乘员搭乘部(6)相对于地面的倾动量增加到规定量时,能够滑动或滚动地与地面接触;以及控制装置(80),其进行移动动作部(2)的移动控制,使得移动体(1A)的姿势稳定。连结机构(4)相应于搭乘着乘员搭乘部(6)的使用者(P)的重心移动而使乘员搭乘部(6)相对于基体(3)弹性摆动。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够相应于乘员搭乘部的倾动而在地面上移动的移动体。
背景技术
以往,例如,如专利文献1、2所述,作为能够相应于乘员搭乘部的倾动而在地面上移动的移动体,已知一种倒立摆型移动体。另外,在这种移动体中,例如,如专利文献3所述,已知一种移动体,当乘员搭乘部向前方或后方的倾斜(前倾量或后倾量)变大时,通过使从乘员搭乘部向前侧或后侧突出的辅助轮与地面接触,而防止乘员搭乘部的进一步倾动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5922489号公报
专利文献2:美国专利9027693号说明书
专利文献3:日本特表2000-514680号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上所述,上述专利文献3所述的移动体具备用于防止乘员搭乘部的前倾量或后倾量过大的机构。然而,在这样的移动体中,例如,当通过如专利文献1、2所述的控制方法进行该移动体的车轮(在地面上移动的移动动作部)的驱动以稳定移动体的姿势(使包括乘员在内的整个移动体的重心如倒立摆的质点那样取得平衡)时,可能会产生以下不良情况。
即,当搭乘着移动体的乘员例如想要使该移动体前进而使该乘员的上身较大幅度地前倾时,移动体的整体重心会向前方移动,因此,与地面接触的移动动作部将要快速朝向整体重心的正下方前进。
此时,在如专利文献3所述结构的移动体中,乘员搭乘部会由于惯性而向后倾方向倾斜,进而乘员搭乘部的后侧的辅助轮可能会与地面接触。而且,在这样的状态下,会限制乘员搭乘部的进一步后倾,因此,移动动作部将要进一步向前进方向加速。进而,移动体的移动速度可能会变得过大。
此外,即使在如专利文献1、2所述的移动体中采用如专利文献3所述的机构的情况下,同样会产生这种不良情况。
本发明是鉴于这样的背景而完成的,其目的在于提供一种能够确保顺利的移动性能并且防止乘员搭乘部的过度倾动的移动体。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的,本发明的移动体,其特征在于,具备:移动动作部,其能够在地面上移动;基体,其以能够相对于所述地面倾动的方式组装在所述移动动作部上;乘员搭乘部,其以能够相对于所述基体摆动的方式经由连结机构安装在该基体上;辅助触地部,其构成为:以与所述乘员搭乘部一起相对于所述地面倾动的方式连结在该乘员搭乘部上,当该乘员搭乘部相对于所述地面的倾动量增加到规定量时,成为能够产生防止该乘员搭乘部的进一步倾动的触地载荷的状态,且在该状态下能够在所述地面上滑动或滚动;以及稳定化控制装置,其进行所述移动动作部的移动控制,使得在乘员搭乘着所述乘员搭乘部的状态下至少移动体的姿势稳定,所述连结机构构成为:相应于搭乘着所述乘员搭乘部的乘员的重心移动而使该乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动(第一发明)。
此外,在本发明中,使乘员搭乘部“相对于基体弹性摆动”是指,使乘员搭乘部相对于基体摆动,以相应于乘员搭乘部的摆动量(相对于基体的摆动量)而产生使乘员搭乘部相对于基体的姿势返回基准姿势的方向上的恢复力。另外,本发明中的“地面”并不限于通常意义上的地面,可以包括路面或地面。
根据上述第一发明,所述连结机构构成为:相应于搭乘着乘员搭乘部的乘员的重心移动而使该乘员搭乘部相对于基体弹性摆动。因此,相应于稳定化控制装置对移动动作部的移动控制,在基体向某个方向倾动的情况下,乘员搭乘部能够相对于基体向与该倾动相反的方向摆动。例如,控制移动动作部向前进方向移动,相应于此,即使基体后倾,也能够相应于乘员向前方方向的重心移动而使乘员搭乘部相对于基体向前倾侧摆动。
由此,能够防止辅助触地部与地面接触而阻碍随着移动动作部的移动控制的基体的倾动。因此,能够确保不会阻碍基体的倾动的状态,并且适当地进行稳定化控制装置对移动动作部的移动控制。
另外,当乘员搭乘部相对于地面的倾动量增加到规定量时,所述辅助触地部成为产生防止乘员搭乘部的进一步倾动的触地载荷的状态,因此能够防止该乘员搭乘部的进一步倾动。因此,根据第一发明,能够确保移动体的顺利的移动性能并且防止乘员搭乘部的过度倾动。
此外,在本发明中,作为稳定化控制装置,例如,可以采用进行移动动作部的移动控制以使得能够取得包括乘员或其他任意搭载物在内的移动体的整体重心的平衡的控制装置。作为该情况下的更具体的控制方法,例如,可以采用进行移动动作部的移动控制以使上述整体重心收敛于移动动作部的触地部的地面反作用力中心点的正上方位置的方法。但是,稳定化控制装置也可以采用其他控制方法,只要其至少能够稳定移动体的姿势即可。
需要补充的是,在本发明中,可以采用如下形式中的任意形式:以具有辅助触地部的上下方向上的移动不会传递到搭乘部的区间(以下称为“游隙”)的方式将该辅助触地部连结在乘员搭乘部上;以及以不具有该游隙的方式将辅助触地部连结在乘员搭乘部上。而且,在以具有所述游隙的方式将辅助触地部连结在乘员搭乘部上的情况下,乘员搭乘部的姿势的行为成为与将辅助触地部在按到游隙的上端的状态(使辅助触地部在游隙的区间内最靠近乘员搭乘部的状态)下固定的情况下的行为相同的行为。
因此,在以下对本发明的说明中,在辅助触地部具有游隙的移动体中,除非另有说明,否则视为处于辅助触地部被按到游隙的上端的状态,来对本发明进行说明。因此,在以下对本发明的说明中,在辅助触地部具有游隙的移动体中,“辅助触地部触地”是指,“辅助触地部触地并且与游隙的上端接触”。对于“辅助触地部的触地状态”,也同样如此。另外,“辅助触地部接近地面”是指“辅助触地部触地且靠近游隙的上端”。此外,在上述第一发明中,辅助触地部产生防止乘员搭乘部的进一步倾动的触地载荷的状态是指,在辅助触地部具有游隙的移动体中,在上述意义之下,辅助触地部触地的状态。
在上述第一发明中,可以采用如下形式:所述连结机构具备弹性构件作为用于使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动的构成元件(第二发明)。
由此,能够以比较低的成本构成连结机构。
另外,也可以采用如下形式:所述连结机构具备摆动用致动器作为用于使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动的构成元件,该摆动用致动器相应于作用于所述乘员搭乘部的载荷而动作以使该乘员搭乘部相对于所述基体摆动(第三发明)。
由此,通过摆动用致动器的动作控制,能够模拟地实现连结机构的期望的弹性特性(与乘员搭乘部相对于基体的摆动相关的弹性特性)。
在上述第一至第三发明中,优选地,所述辅助触地部构成为:在所述地面上滑动或滚动时会作用制动力(第四发明)。
由此,若所述辅助触地部在移动动作部移动时由于乘员搭乘部的倾动而产生触地载荷,则该辅助触地部的滑动或滚动会被制动,因此移动动作部的移动也会被制动。因此,能够迅速停止移动动作部的移动。此外,优选地,作用于辅助触地部的制动力能够相应于地面的状态或移动体的移动速度等而进行调整。
在上述第一至第四发明中,优选地,在所述乘员搭乘部能够相对于所述地面在俯仰方向上倾动的情况下,所述辅助触地部分别配置在所述乘员搭乘部的前方和后方(第五发明)。
此外,上述“俯仰方向”是指,绕乘员搭乘部的左右方向的轴的方向。根据该第五发明,能够适当地防止乘员搭乘部相对于地面过度前倾或者后倾。
另外,在上述第一至第五发明中,优选地,在所述乘员搭乘部能够相对于所述地面在侧倾方向上倾动的情况下,所述辅助触地部分别配置在所述乘员搭乘部的左侧方和右侧方(第六发明)。
此外,上述“侧倾方向”是指绕乘员搭乘部的前后方向的轴的方向。根据该第六发明,能够适当地防止乘员搭乘部相对于地面过度右倾或左倾。
在上述第一至第六发明中,除了使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动以外,所述连结机构还可以构成为能够使所述乘员搭乘部相对于所述基体相对升降(第七发明)。
由此,能够调整移动动作部与地面接触的状态下乘员搭乘部、辅助触地部距地面的高度。或者,能够调整辅助触地部成为产生防止乘员搭乘部的进一步倾动的触地载荷的状态的所述规定量的倾动量。
在上述第七发明中,可以采用如下形式:所述连结机构构成为:具备可伸缩的弹性构件作为用于使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动的构成元件,该弹性构件夹装在所述乘员搭乘部与所述基体之间,通过该弹性构件的伸缩动作能够使所述乘员搭乘部相对于所述基体相对升降。(第八发明)。
由此,能够简单地构成用于实现乘员搭乘部相对于基体的升降和弹性摆动的所述连结机构。
在上述第七发明或第八发明中,优选地,所述辅助触地部构成为:以随着所述乘员搭乘部相对于所述基体的相对下降而接近所述地面并与该地面接触的方式连结在该乘员搭乘部上,并且在该触地状态下将该乘员搭乘部相对于所述地面的姿势维持为恒定地支承该乘员搭乘部(第九发明)。
由此,例如,在乘员上下乘员搭乘部时,使乘员搭乘部相对于基体相对下降,以使辅助触地部与地面接触,由此,能够将乘员搭乘部相对于地面的姿势维持为恒定。进而,能够容易地进行该上下。
或者,例如在移动体移动时发生异常时等,使乘员搭乘部相对于基体相对下降,以使辅助触地部与地面接触,由此,能够将乘员搭乘部相对于地面的姿势维持为恒定。进而,能够可靠地稳定移动体的姿势。
在上述第九发明中,优选地,还具备第一弹簧构件,其以在由所述乘员搭乘部相对于所述基体的相对下降引起的所述辅助触地部的触地状态下向使所述基体相对于所述乘员搭乘部相对上升的方向施力的方式连结在所述基体和所述乘员搭乘部上(第十发明)。
由此,在由乘员搭乘部相对于基体的相对下降引起的辅助触地部的触地状态下,能够使自地面作用于移动动作部的触地载荷变小、或者使该触地载荷不作用于移动动作部。进而,在乘员上下乘员搭乘部时等,在通过所述乘员搭乘部相对于基体的相对下降而使所述辅助触地部触地的状态下,即使开始移动动作部的驱动,也能够使移动体不移动或者不易移动。另外,移动体的静态稳定性提高。此外,移动体的静态稳定性是指,在移动体上作用有外力力矩时保持移动体的姿势的稳定性的容易度。
在上述第九发明或第十发明中,优选地,所述连结机构构成为:与所述乘员搭乘部相对于所述基体的摆动相关的刚性,在由所述乘员搭乘部相对于所述基体的相对下降引起的所述辅助触地部的触地状态下比在所述辅助触地构件未与所述地面接触的状态下低(第十一发明)。此外,所述辅助触地构件未与所述地面接触的状态是指,辅助触地构件离开地面或者位于所述游隙的区间内的状态。
这里,为了从由乘员搭乘部相对于基体的相对下降引起的辅助触地部的触地状态起、通过移动动作部的驱动而开始移动体的移动,在想要使所述乘员搭乘部相对于基体相对上升的情况下,在辅助触地部开始从地面浮起时等辅助触地部的触地状态即将解除时,乘员搭乘部相对于地面不能倾动或者几乎不能倾动。因此,假设与乘员搭乘部相对于基体的摆动相关的刚性较高,则基体成为相对于地面难以倾动的状态。
然而,根据第十一发明,能够降低辅助触地部的触地状态即将解除时的上述刚性。因此,即使在乘员搭乘部相对于地面不能倾动或者几乎不能倾动的状态下,基体也容易相对于地面倾动。
其结果是,在辅助触地部的触地状态即将解除时,即使开始移动动作部的驱动,基体也能够相应于移动动作部的移动而响应性良好地相对于地面倾动。进而,能够顺利地开始移动动作部的驱动。
在上述第七至第十一发明中,优选地,还具备锁定机构,其对所述乘员搭乘部相对于所述基体的相对升降进行锁定(第十二发明)。
由此,能够将乘员搭乘部相对于基体的相对高度位置稳定地维持在所需的位置,而不需要电动马达等致动器的伺服控制等。另外,在具备使乘员搭乘部相对于基体升降的电动马达等致动器的情况下,在锁定机构对该升降的锁定状态下,能够减少该致动器的能耗。
在上述第十二发明中,优选地,还具备第二弹簧构件,其以向使所述乘员搭乘部相对于所述基体相对下降的方向施力的方式连结在所述基体和所述乘员搭乘部上,所述锁定机构构成为:在该移动体发生规定的异常时、或者相应于规定的操作部的操作,解除所述乘员搭乘部相对于所述基体的升降的锁定(第十三发明)。
由此,在移动体发生异常时、或者相应于规定的操作部的操作,解除所述升降的锁定,由此,通过所述第二弹簧构件的作用力,乘员搭乘部相对于基体相对下降,所述辅助触地部触地。由此,能够将乘员搭乘部的姿势保持为恒定。
此外,在将第十三发明与所述第十发明组合的情况下,能够将所述第一弹簧构件用作第二弹簧构件。
另外,在上述第一至第六发明中,可以采用如下形式:所述辅助触地部以能够相对于所述乘员搭乘部向接近所述地面的方向相对移动的方式连结在该乘员搭乘部上(第十四发明)。此外,在本发明中,在辅助触地部具有所述游隙的情况下,辅助触地部能够相对于所述乘员搭乘部向接近所述地面的方向相对移动是指,在辅助触地部位于该游隙的区间的上端的状态下,辅助触地部能够相对于所述乘员搭乘部向接近所述地面的方向移动。
由此,能够调整移动动作部与地面接触的状态下辅助触地部距地面的高度。或者,能够调整辅助触地部成为产生防止乘员搭乘部的进一步倾动的触地载荷的状态的所述规定量的倾动量。
在上述第十四发明中,优选地,所述辅助触地部构成为:以能够通过相对于所述乘员搭乘部的相对移动而与所述地面接触的方式连结在该乘员搭乘部上,并且在该触地状态下将该乘员搭乘部相对于所述地面的姿势维持为恒定地支承该乘员搭乘部(第十五发明)。
由此,例如,在乘员上下乘员搭乘部时,通过辅助触地部相对于乘员搭乘部的相对移动使该辅助触地部与地面接触,由此,能够将乘员搭乘部相对于地面的姿势维持为恒定。进而,能够容易地进行该上下。
或者,例如在移动体移动时发生异常时等,使辅助触地部相对于乘员搭乘部相对移动,以使该辅助触地部与地面接触,由此,能够将乘员搭乘部相对于地面的姿势维持为恒定。进而,能够可靠地稳定移动体的姿势。
在上述第十五发明中,优选地,还具备第一弹簧构件,其以在由所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的相对移动引起的该辅助触地部的触地状态下、向使所述乘员搭乘部相对于该辅助触地部相对上升的方向施力的方式连结在该辅助触地部和该乘员搭乘部上(第十六发明)。
由此,在由辅助触地部相对于乘员搭乘部的相对移动引起的辅助触地部的触地状态下,能够使自地面作用于移动动作部的触地载荷变小、或者使该触地载荷不作用于移动动作部。进而,在乘员上下乘员搭乘部时等,在通过辅助触地部相对于乘员搭乘部的相对移动而使辅助触地部触地的状态下,即使开始移动动作部的驱动,也能够使移动体不移动或者不易移动。另外,移动体的静态稳定性提高。
在上述第十五发明或第十六发明中,优选地,所述连结机构构成为:与所述乘员搭乘部相对于所述基体的摆动相关的刚性,在由所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的相对移动引起的该辅助触地部的触地状态下比在所述辅助触地部未与所述地面接触的状态下低(第十七发明)。另外,所述辅助触地部未与地面接触的状态是指,辅助触地部离开地面或者位于所述游隙的区间内的状态。
这里,为了从由辅助触地部相对于乘员搭乘部的相对移动引起的辅助触地部的触地状态起、通过移动动作部的驱动而开始移动体的移动,在想要通过辅助触地部相对于乘员搭乘部的相对移动来解除该辅助触地部的触地状态的情况下,在辅助触地部开始从地面浮起时等该辅助触地部的触地状态即将解除时,乘员搭乘部相对于地面不能倾动或者几乎不能倾动。因此,假设与乘员搭乘部相对于基体的摆动相关的刚性较高,则基体成为相对于地面难以倾动的状态。
然而,与所述第十一发明同样地,根据第十七发明,能够降低辅助触地部的触地状态即将解除时的上述刚性,因此,基体容易相对于地面倾动。其结果是,在辅助触地部的触地状态即将解除时,即使开始驱动动作部的驱动,基体也能够相应于移动动作部的移动而响应性良好地相对于地面倾动。进而,能够顺利地开始移动动作部的驱动。
在上述第十四至第十七发明中,优选地,还具备锁定机构,其对所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的相对移动进行锁定(第十八发明)。此外,在本发明中,在辅助触地部具有游隙的情况下,对所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的相对移动进行锁定是指,在辅助触地部处于游隙的区间内的任意的固定位置的状态下,使该辅助触地部相对于乘员搭乘部不能相对移动。
由此,能够阻止辅助触地部相对于乘员搭乘部的相对移动(游隙的区间内的移动除外),而不需要电动马达等致动器的伺服控制等。另外,在具备使辅助触地部相对于乘员搭乘部移动的电动马达等致动器的情况下,在锁定机构对该移动的锁定状态下,能够减少该致动器的能耗。
在上述第十八发明中,优选地,还具备第二弹簧构件,其以向使所述辅助触地部接近所述地面的方向对所述乘员搭乘部施力的方式连结在该辅助触地部和该乘员搭乘部上,所述锁定机构构成为:在该移动体发生规定的异常时、或者相应于规定的操作部的操作,解除所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的相对移动的锁定(第十九发明)。
由此,在移动体发生异常时、或者相应于规定的操作部的操作,解除所述移动的锁定,由此,通过所述第二弹簧构件的作用力,辅助触地部相对于乘员搭乘部相对移动,该辅助触地部触地。由此,能够将乘员搭乘部的姿势保持为恒定。
此外,在将第十九发明与所述第十六发明组合的情况下,能够将所述第一弹簧构件用作第二弹簧构件。
在上述第一至第十九发明中,所述移动动作部可以是能够在所述地面上全方位移动的移动动作部(第二十发明)。
由此,移动体能够在地面上向任意的方向移动。
在上述第一至第二十发明中,可以采用如下形式:所述移动动作部通过将能够在所述地面上全方位移动的两个移动动作部连结而构成(第二十一发明)。
由此,移动动作部相对于地面的不平坦处的通过性提高,进而移动体的稳定性提高。
另外,可以采用如下形式:本发明的移动体具备:移动动作部,其能够在地面上移动;基体,其以能够相对于所述地面倾动的方式组装在所述移动动作部上;乘员搭乘部,其安装在所述基体上;以及辅助触地部,其以通过与所述乘员搭乘部一起相对于所述地面倾动而使距所述地面的高度变化的方式连结在该乘员搭乘部上,并且分别配置在该乘员搭乘部的前方和后方,当该乘员搭乘部相对于所述地面在前倾方向或后倾方向上的倾动量增加到规定量时,能够滑动或滚动地与所述地面接触以防止该乘员搭乘部的进一步倾动,所述移动体构成为:在所述移动动作部在所述地面上前进时的稳定状态下,该移动动作部的前进速度越大,所述乘员搭乘部和所述辅助触地部越前倾,并且所述基体越后倾(第二十二发明)。
由此,即使在移动动作部前进时基体后倾,也能够防止乘员搭乘部的后方的辅助触地部与地面接触。因此,即使在移动动作部的前进速度较大的情况下,也能够防止阻碍基体的后倾。进而,能够顺利地进行移动动作部的前进。
另外,当乘员搭乘部相对于地面在前倾方向或后倾方向上的倾动量增加到规定量时,所述辅助触地部与地面接触,由此,能够防止该乘员搭乘部的进一步倾动。
因此,根据第二十二发明,能够确保移动体前进时的顺利的移动性能并且防止乘员搭乘部的过度倾动。
附图说明
图1是将第一实施方式的移动体以移动动作部触地的状态示出的侧视图。
图2是将第一实施方式的移动体以辅助触地部(辅助轮)触地的状态示出的侧视图。
图3中的图3A和图3B是分别将第一实施方式的移动体的连结机构的结构以互不相同的动作状态示出的图。
图4是第一实施方式的移动体的弹性结构体的分解立体图。
图5中的图5A至图5D是分别例示弹性结构体的动作状态的图。
图6是示出与第一实施方式的移动体的控制相关的结构的框图。
图7是与第一实施方式的移动体的动作相关的说明图。
图8是与第一实施方式的移动体的动作相关的说明图。
图9是与第一实施方式的移动体的动作相关的说明图。
图10是将第二实施方式的移动体以移动动作部触地的状态示出的侧视图。
图11是将第二实施方式的移动体以辅助触地部(辅助轮)触地的状态示出的侧视图。
图12中的图12A和图12B是分别将第一实施方式的移动体的各腿机构的结构以互不相同的动作状态示出的图。
图13是示出与第二实施方式的移动体的控制相关的结构的框图。
图14是将第三实施方式的移动体以移动动作部触地的状态示出的侧视图。
图15是与第三实施方式的移动体的致动器机构的配置相关的说明图。
图16中的图16A和图16B是分别将第三实施方式的移动体的各致动器机构以互不相同的动作状态示出的图。
图17是示出与第三实施方式的移动体的控制相关的结构的框图。
图18是示意性示出与第四实施方式的移动体的移动动作部和基体相关的结构的立体图。
图19是将第五实施方式的移动体以移动动作部触地的状态示出的侧视图。
图20中的图20A至图20C是示出第五实施方式的移动体所具备的连结机构的结构和动作的图。
图21是将第六实施方式的移动体以移动动作部触地的状态示出的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下,参照图1至图9对本发明的第一实施方式进行说明。参照图1和图2,本实施方式的移动体1A例如为倒立摆型的移动体,具备:移动动作部2,其能够在地面上全方位移动;基体3,其组装在移动动作部2上;乘员搭乘部6,其经由连结机构4安装在基体3上;以及辅助触地部7,其连结在乘员搭乘部6上。
在本实施方式中,移动动作部2为公知的结构。例如,作为移动动作部2,可以采用上述专利文献1、2中记载的结构。在该情况下,移动动作部2的外观形状为大致车轮状,由驱动机构21驱动而能够在地面上全方位移动。
该驱动机构21,例如,如上述专利文献1、2所述,包括由电动马达等构成的两个移动用致动器22a、22b(图6所示),通过从该移动用致动器22a、22b向移动动作部2的动力传递,能够使移动动作部2向地面上的任意方向移动。
但是,移动动作部2和驱动机构21并不限于上述结构,也可以是其他结构。
在以下的说明中,如图1和图2所示,可以将移动体1A的前后方向称为X轴方向,将移动体1A的左右方向(图1和图2中垂直于纸面的方向)称为Y轴方向,将移动体1A的上下方向(或者铅垂方向)称为Z轴方向。换言之,X轴方向是在地面上立起的车轮状的移动动作部2的滚动所产生的移动方向,Y轴方向是该车轮状的移动动作部2的车轴(移动动作部2的滚动时的旋转轴)的方向。
基体3以覆盖移动动作部2的上部侧的方式组装在该移动动作部2上。而且,上述驱动机构21搭载在基体3上。在该情况下,基体3以能够绕车轮状的移动动作部2的车轴的轴心相对于移动动作部2相对旋转的方式组装在移动动作部2上。由此,基体3能够在移动动作部2与地面接触的状态下相对于地面在俯仰方向(图1中的绕Y轴的方向)上倾动。
进一步地,基体3以当车轮状的移动动作部2相对于地面倾斜时与该移动动作部2一起相对于地面倾斜的方式组装在移动动作部2上。由此,基体3能够相对于地面在侧倾方向(图1中的绕X轴的方向)上倾动。
在基体3的后部经由连杆11连结有尾轮12。连杆11从基体3向后方延伸设置,且在其后端部,绕左右方向(Y轴方向)的旋转轴心旋转自如地轴支承着尾轮12。另外,连杆11的前端部在俯仰方向上摆动自如地被基体3轴支承着。因此,尾轮12在移动动作部2的后方由于自重而与地面接触。
这样的尾轮12在移动体1A的移动动作部2前进时,以从动地追随该移动动作部2的方式在地面上向前进方向滚动。另外,在移动动作部2向左右方向(Y轴方向)移动时,移动动作部2绕尾轮12的触地部或其附近回转,由此,能够进行移动体1A的转弯动作。
此外,尾轮12也可以被弹簧向压紧到地面的方向施力。另外,尾轮12不仅能够从动地沿X轴方向移动,例如,也可以如日本特开2013-129415号公报或美国专利8985249号说明书所述,构成为能够通过电动马达等致动器沿Y轴方向移动。
在本实施方式中,乘员搭乘部6是具有就座部61、靠背部62和扶手部63的座椅状搭乘部,如图1和图2所示,作为乘员的使用者P能够通过如坐在椅子上那样的形式就座于就座部61来搭乘。该乘员搭乘部6配置在基体3的上方。而且,固定在乘员搭乘部6的就座部61的底部处的框架64(以下,称为座椅框架64)经由介于其与基体3之间的连结机构4连结在基体3上。
连结机构4基本上构成为:随着基体3的倾动,乘员搭乘部6能够与基体3一起倾动。除此之外,连结机构4构成为:能够使乘员搭乘部6相对于基体3弹性摆动,并且能够使乘员搭乘部6相对于基体3相对升降(换言之,能够使基体3相对于乘员搭乘部6相对升降)。
参照图3A至图5D对这样的连结机构4进行详细说明。如图3A和图3B所示,连结机构4具有:弹性结构体41,其用于使乘员搭乘部6能够相对于基体3弹性摆动;以及升降机构45,其用于使乘员搭乘部6能够相对于基体3相对升降。
弹性结构体41相当于本发明中的弹性构件。该弹性结构体41由以下构件构成:一对板42a、42b,其隔开间隔地上下并排设置;以及多个弹性构件43,其夹装在该板42a、42b之间。而且,上侧板42a固定在乘员搭乘部6的座椅框架64上,下侧板42b经由升降机构45连结在基体3上。
如图4所示,弹性构件43分别由橡胶衬套等弹性材料形成为柱状(在图示例子中为圆柱状),且具有多个刚性比较低的弹性构件43a和多个刚性比该弹性构件43a高的弹性构件43b。这些弹性构件43a、43b在板42a、42b之间沿圆周方向交替排列。
低刚性的各弹性构件43a形成得比高刚性的各弹性构件43b更细长。而且,如图3A或图3B所示,低刚性的各弹性构件43a的上下两端面分别通过粘接剂等固定在板42a、42b上。另外,高刚性的各弹性构件43b的下端面通过粘接剂等固定在下侧板42b上,而上端面未固定在上侧板42a上。
因此,在低刚性的各弹性构件43a在板42a、42b彼此的接近方向上未被压缩或其压缩载荷足够小的状态下,高刚性的各弹性构件43b处于如图5A或图5B所示那样离开上侧板42a的状态、或者处于高刚性的弹性构件43b以在与上侧板42a之间几乎不产生接触反作用力的方式与该上侧板42a接触的状态。以下,将该状态称为第一状态。
另外,当低刚性的各弹性构件43a在板42a、42b彼此的接近方向上被压缩一定程度时,如图5C或图5D所示,高刚性的各弹性构件43b的上端面以在与上侧板42a之间作用接触反作用力的方式与该上侧板42a接触。进而,弹性结构体41成为除了低刚性的各弹性构件43a以外,高刚性的各弹性构件43b也在板42a、42b之间被压缩的状态。以下,将该状态称为第二状态。
这样,弹性结构体41能够相应于板42a、42b之间的载荷而采取上述第一状态和第二状态这两种状态。在该情况下,在第一状态下,如图5B所示,通过低刚性的弹性构件43a的弹性变形,上侧板42a能够与乘员搭乘部6一起相对于下侧板42b弹性摆动。在该第一状态下,高刚性的弹性构件43b不产生弹力或者几乎不产生弹力,因此弹性结构体41的刚性(板42a、42b之间的刚性)成为比较低的刚性。
另外,在第二状态下,如图5D所示,通过低刚性的弹性构件43a和高刚性的弹性构件43b双方的弹性变形,上侧板42a能够与乘员搭乘部6一起相对于下侧板42b弹性摆动。在该第二状态下,低刚性的弹性构件43a和高刚性的弹性构件43b双方均产生弹力,因此弹性结构体41的刚性(板42a、42b之间的刚性)成为比第一状态高的刚性。
如图3A和图3B所示,升降机构45具备:第一引导构件51a,其从基体3的上端部的框架31(以下,称为基体框架31)向上方延伸设置;第二引导构件51b,其从弹性结构体41的下侧板42b向下方延伸设置,且沿上下方向滑动自如地卡合在第一引导构件51a上;螺旋弹簧52和减震器53,其能够沿上下方向伸缩地夹装在弹性结构体41的下侧板42b与基体框架31之间;以及升降用致动器55,其经由例如具有螺杆部54a和螺母部54b的滚珠丝杠机构54输出使乘员搭乘部6相对于基体3相对升降的驱动力。
升降用致动器55例如由安装于基体框架31的电动马达构成,其旋转轴(省略图示)经由减速器56连接在滚珠丝杠机构54的螺杆部54a上。该螺杆部54a在第一引导构件51a的侧方沿上下方向延伸。而且,与螺杆部54a嵌合的螺母部54b固定在第二引导构件51b上。
因此,通过由升降用致动器55对滚珠丝杠机构54的螺杆部54a进行旋转驱动,螺母部54b和第二引导构件51b相对于基体3相对升降,伴随于此,弹性结构体41和乘员搭乘部6相对于基体3相对升降。
此外,从升降用致动器55向第二引导构件51b的动力传递也可以通过滚珠丝杠机构54以外的旋转-直动转换机构来进行。另外,也可以通过直动致动器构成升降用致动器55,并且通过该直动致动器直接使第二引导构件51b相对于第一引导构件51a上下移动。
在升降用致动器55上附设有能够通过摩擦力或凹凸嵌合等将其旋转轴卡止为不能旋转的电动式制动装置57。该制动装置57相当于本发明中的锁定机构,其构成为:当被供给电源电力时,成为将升降用致动器55的旋转轴卡止的状态(进而,成为对乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降进行锁定的状态,以下称为锁定状态)。另外,制动装置57构成为:当切断电源电力时,锁定状态解除。
螺旋弹簧52具有作为本发明中的第一弹簧构件和第二弹簧构件的功能。以其轴心朝向上下方向的状态,该螺旋弹簧52的一端部(上端部)结合在弹性结构体41的下侧框架42b上,另一端部(下端部)结合在基体框架31上。该螺旋弹簧52随着乘员搭乘部6和弹性结构体41相对于基体3相对上升而伸长,并通过该伸长产生向使乘员搭乘部6接近基体3的方向施力的弹力(拉伸弹力)。
减震器53具有:筒部53a,其填充有液压油等流体;活塞53b,其在筒部53a内滑动自如;以及杆53c,其从活塞53b向筒部53a的一端部侧伸缩自如地突出。而且,以其轴心朝向上下方向的状态,减震器53的筒部53a的端部(与杆53c相反一侧的端部)固定在弹性结构体41的下侧框架42b上,杆53c的前端部固定在基体框架31上。
由此,在乘员搭乘部6和弹性结构体41相对于基体3上升时(乘员搭乘部6离开基体3时),筒部53a外部的杆53c伸长。另外,在乘员搭乘部6和弹性结构体41相对于基体3下降时(乘员搭乘部6接近基体3时),筒部53a外部的杆53c缩短。
而且,减震器53构成为:随着杆53c的伸缩(活塞53b在筒部53a内的滑动),筒部53a内的流体通过省略图示的节流孔流通,从而产生粘性阻力。在该情况下,减震器53构成为:杆53c的缩短动作时(乘员搭乘部6相对于基体3的下降动作时)的粘性阻力大于杆53c的伸长动作时(乘员搭乘部6相对于基体3的上升动作时)的粘性阻力。
此外,也可以使减震器53的筒部53a与其外部的杆53c的上下关系与上述相反,将筒部53a的端部固定在基体框架31上,将杆53c的前端部固定在弹性结构体41的下侧框架42b上。
在本实施方式中,构成连结机构4的弹性结构体41和升降机构45如上述那样构成。如图3A和图3B中的双点划线所示,连结机构4还具备筒状的罩58,其覆盖弹性结构体41的下侧板42b与基体框架31之间的空间内存在的机构(详细而言,第一引导构件51a、第二引导构件51b、螺旋弹簧52、减震器53和滚珠丝杠机构54)的周围。该罩58构成为:其两端部分别固定在下侧板42b和基体框架31上,并随着乘员搭乘部6相对于基体3的升降而伸缩。
此外,罩58也可以以除了弹性结构体41的下侧板42b与基体框架31之间的空间内存在的机构以外、例如还覆盖弹性结构体41的周围的方式,夹装在乘员搭乘部6的座椅框架64与基体3之间。
需要补充的是,在本实施方式的连结机构4中,升降机构45配置在弹性结构体41的下侧,但也可以将升降机构45配置在弹性结构体41的上侧,将弹性结构体41的上侧板42a经由升降机构45连结在乘员搭乘部6的座椅框架64上,并将该弹性结构体41的下侧板42b固定在基体框架31上。
参照图1和图2,在本实施方式中,辅助触地部7为车轮,该车轮安装在从乘员搭乘部6的座椅框架64的周缘部向下方延伸设置且排列在基体3的周围的多条腿体14各自的下端部上。以下,将各个辅助触地部7称为辅助轮7。
在本实施方式中,移动体1A具备四组腿体14和辅助轮7,这四组腿体14和辅助轮7左右各一对地配置在乘员搭乘部6的前侧和后侧。此外,在图1和图2中,仅示出了移动体1A的右侧组的腿体14和辅助轮7(前后两组),左侧组的腿体14和辅助轮7(前后两组)位于右侧组的腿体14和辅助轮7的背后。
各辅助轮7以在与地面接触的状态下能够在地面上滚动并且能够在横摆方向(绕Z轴的方向)上旋转的方式被各腿体14的下端部轴支承着。例如,作为各辅助轮7,可以采用所谓的万向脚轮。进一步地,各辅助轮7以在其滚动时会作用由摩擦力等引起的制动(使辅助轮7的滚动速度衰减的方向上的制动)的方式安装在各腿体14上。各辅助轮7例如可以构成为作用的制动力恒定。另外,各辅助轮7也可以构成为作用的制动力相应于触地载荷而变化。或者,各辅助轮7也可以构成为:能够通过外部指令来变更制动力以确保移动体1A的姿势的稳定性并且在适当的距离处停止。
另外,在移动体1A的前侧的左右的腿体14上安装有搁脚部15,该搁脚部15用于供就座于乘员搭乘部6的就座部61的使用者P放置其双脚。该搁脚部15可以为分开构成左脚用搁脚部和右脚用搁脚部的结构或者一体构成的结构中的任一种。
这里,将对从乘员搭乘部6的座椅框架64到各辅助轮7的下端部的上下方向上的距离与乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降量(上下方向上的相对位移量)的关系进行说明。此外,在以下的说明中,如图1和图2所示,将从座椅框架64到各辅助轮7的下端部的上下方向上的距离标记为D1,将从座椅框架64到移动动作部2的下端部的上下方向上的距离(详细而言,弹性结构体41的板42a、42b相互平行的状态下的距离)标记为D2。在该情况下,距离D1大致为固定值,而距离D2会相应于乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降而变化。
在本实施方式中,乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降量的可变范围被设定为:乘员搭乘部6能够在如图1所示那样乘员搭乘部6相对于基体3相对上升以使距离D1小于距离D2的状态(以下称为D1<D2状态)与如图2所示那样乘员搭乘部6相对于基体3相对下降以使距离D1大于距离D2的状态(以下称为D1>D2状态)之间相对于基体3相对升降。
如图1所示,上述D1<D2状态是在各辅助轮7从地面向上方浮起的状态下能够使移动动作部2与地面接触的状态。在该状态下,通过驱动移动动作部2,能够进行移动体1A的移动。
另外,在该D1<D2状态下,乘员搭乘部6与各组的腿体14和辅助轮7能够随着基体3相对于地面的倾动而相对于该地面倾动。而且,当乘员搭乘部6相对于地面在俯仰方向上的倾动量在前倾方向或后倾方向上增加到规定量时,四个辅助轮7中前侧的辅助轮7或后侧的辅助轮7与地面接触,由此能够防止乘员搭乘部6的进一步倾动。
另外,当乘员搭乘部6相对于地面在侧倾方向上的倾动量在左倾方向或右倾方向上增加到规定量时,四个辅助轮7中左侧的辅助轮7或右侧的辅助轮7与地面接触,由此能够防止乘员搭乘部6的进一步倾动。
这样,在D1<D2状态下,通过辅助轮7就能够限制乘员搭乘部6的过度倾动。
另一方面,如图2所示,上述D1>D2状态是在移动动作部2从地面向上方浮起的状态下能够使各辅助轮7与地面接触的状态。在该状态下,乘员搭乘部6的前后左右的多个辅助轮7与地面接触,由此,乘员搭乘部6相对于地面的姿势保持为大致恒定姿势(例如座椅框架64与地面大致平行的姿势)。另外,在该状态下,即使驱动移动动作部2,也不能进行移动体1A的移动。
另外,关于升降机构45的螺旋弹簧52产生的弹力,需要补充的是,例如,当在图1所示的D1<D2状态下切断升降机构45的升降用致动器55和制动装置57的电源电力时,乘员搭乘部6与各组的腿体14和辅助轮7由于作用于它们的重力而朝着地面下降,乘员搭乘部6的前后左右的辅助轮7与地面接触。而且,通过该触地,产生D1=D2的状态(移动动作部2和乘员搭乘部6的前后左右的辅助轮7与地面接触的状态)。
在该D1=D2状态下,螺旋弹簧52产生的弹力被设定为:能够使移动动作部2的触地载荷(作用于移动动作部2的地面反作用力)与触地的辅助轮7整体的触地载荷(作用于触地的辅助轮7整体的地面反作用力)相比足够小、或者能够使移动动作部2的触地载荷为零。
例如,在D1=D2状态下螺旋弹簧52产生的弹力(使基体3相对于乘员搭乘部6上升的方向上的作用力)被设定为大小接近作用于弹性结构体41的下侧的机构(升降机构45、基体3、移动动作部2等)的重力的弹力、或者大于该重力的弹力。
由此,在D1=D2状态下,作用于整个移动体1A的重力的大部分或全部由触地的辅助轮7支承。此外,还能够将D1=D2状态下螺旋弹簧52产生的弹力设定为能够使移动动作部2从地面浮起的弹力。
接着,对移动体1A的动作控制所涉及的结构进行说明。参照图6,移动体1A具备:控制装置80,其具有进行驱动移动动作部2的两个移动用致动器22a、22b的动作控制、以及升降机构45的升降用致动器55和制动装置57的动作控制的功能;以及倾斜传感器81,其用于检测基体3的倾斜角(相对于铅垂方向的倾斜角)。
倾斜传感器81例如包括能够分别检测三轴方向上的加速度和角速度的加速度传感器和角速度传感器,且其搭载在基体3上(参照图1或图2)。在该情况下,倾斜传感器81例如通过其上附设的处理器等(省略图示)执行捷联式运算处理等处理,由此根据加速度和角速度的检测值依次测量(推算)基体3在侧倾方向(绕X轴的方向)上的倾斜角和基体3在俯仰方向(绕Y轴的方向)上的倾斜角,并将表示该测量值的检测信号输出到控制装置80。
另外,倾斜传感器81除了具有测量基体3的倾斜角的功能以外,还具有测量(推算)基体3在横摆方向(绕Z轴的方向)上的角速度的功能,将表示该测量值的检测信号也输出到控制装置80。
此外,用于根据倾斜传感器81所包含的加速度传感器和角速度传感器的加速度和角速度的检测值来测量基体3的倾斜角和横摆方向上的角速度的运算处理也可以由控制装置80来执行。
控制装置80由例如包括微型计算机、存储器和接口电路等的一个以上电子电路单元构成。在该控制装置80中,除了输入倾斜传感器81的检测信号以外,还由附设在移动体1A的乘员搭乘部6的扶手部63等上或者使用者P携带的操作部82输入与移动体1A的动作有关的指令信息。此外,使用者P携带的操作部82例如可以为使用者P持有的智能手机、平板终端等通信终端。另外,移动体1A也可以具备能够装卸自如地安装使用者P持有的通信终端的部分。
作为能够由安装的硬件配置和程序(软件配置)中的一方或双方实现的功能元件,控制装置80包括:移动控制部80a,其经由两个移动用致动器22a、22b来控制移动动作部2的移动;以及升降控制部80b,其经由升降用致动器55和制动装置57来控制升降机构45的动作。此外,控制装置80通过移动控制部80a的功能而具有作为本发明中的稳定化控制装置的功能。
移动控制部80a对移动动作部2的移动控制例如如下执行。移动控制部80a在上述D1<D2状态(图1所示的状态)下进行移动动作部2的移动控制以稳定移动体1A的姿势。更详细而言,在本实施方式中,移动控制部80a进行移动动作部2的移动控制,以使包括搭乘着乘员搭乘部6的使用者P(就座于就座部61的使用者P)、移动体1A上的任意搭载物在内的移动体1A的整体重心以与倒立摆的质点相同的形式取得平衡。
在该情况下,整体重心的平衡状态更详细而言是指,作用于整体重心的重力和由该整体重心的指示加速度(由控制装置80确定的目标加速度)产生的惯性力的合力以使作用在移动动作部2的触地部的地面反作用力中心点上的力矩(绕水平轴的方向的力矩)为零或大致为零的方式取得动力学平衡的状态。这样的平衡状态例如为,在移动体1A以恒定速度直行的稳定状态下整体重心位于与地面接触的移动动作部2的地面反作用力中心点的正上方或大致正上方的状态(换言之,整体重心位于移动动作部2的触地部的大致正上方的状态)。
这样的移动控制部80a的具体控制处理例如如下进行。即,移动控制部80a在规定的控制处理周期内,例如通过下式(1a)、(1b)确定移动动作部2在X轴方向上的平移加速度的目标值DVw_cmd_x和Y轴方向上的平移加速度的目标值DVw_cmd_y。而且,移动控制部80a通过控制移动用致动器22a、22b来控制移动控制部2的移动,以实现对这些目标值进行积分得到的平移移动速度(目标值)。
DVw_cmd_x=Kvb_x·(Vb_cmd_x-Vb_act_x)
+Kth_y·(θb_cmd_y-θb_act_y)
-Kw_y·ωb_act_y……(1a)
DVw_cmd_y=Kvb_y·(Vb_cmd_y-Vb_act_y)
-Kth_x·(θb_cmd_x-θb_act_x)
+Kw_x·ωb_act_x……(1b)
其中,式(1a)的右边的Vb_cmd_x是移动体1A的整体重心在X轴方向上的平移移动速度的目标值,Vb_act_x是移动体1A的整体重心在X轴方向上的实际的平移移动速度,θb_cmd_y是基体3在绕Y轴的方向(俯仰方向)上的倾斜角度的目标值,θb_act_y是基体3在绕Y轴的方向(俯仰方向)上的实际的倾斜角度,ωb_act_y是基体3在绕Y轴的方向(俯仰方向)上的实际的倾斜角度的时间变化率(倾斜角速度),Kvb_x、Kth_y、Kw_y分别为规定值的增益(反馈增益)。
另外,式(1b)的右边的Vb_cmd_y是移动体1A的整体重心在Y轴方向上的平移移动速度的目标值,Vb_act_y是移动体1A的整体重心在Y轴方向上的实际的平移移动速度,θb_cmd_x是基体3在绕X轴的方向(侧倾方向)上的倾斜角度的目标值,θb_act_x是基体3在绕X轴的方向(侧倾方向)上的实际的倾斜角度,ωb_act_x是基体3在绕X轴的方向(侧倾方向)上的实际的倾斜角度的时间变化率(倾斜角速度),Kvb_y、Kth_x、Kw_x分别为规定值的增益(反馈增益)。
在该情况下,作为实际的倾斜角度θb_act_x、θb_act_y及其时间变化率(倾斜角速度)ωb_act_x、ωb_act_y的值,可以使用由倾斜传感器81的输出所表示的测量值。
另外,作为整体重心的实际的平移移动速度Vb_act_x、Vb_act_y的值,例如可以使用由下式(2a)、(2b)计算出的推定值。
Vb_act_x=Vw_act_x+h·ωb_act_y……(2a)
Vb_act_y=Vw_act_y-h·ωb_act_x……(2b)
式(2a)、(2b)中的Vw_act_x是移动动作部2在X轴方向上的实际的平移移动速度,Vw_act_y是移动动作部2在Y轴方向上的实际的平移移动速度,h是整体重心的高度(设定值)。作为Vw_act_x、Vw_act_y的值,可以使用适当的传感器的测量值、或者根据移动用致动器22a、22b各自的旋转速度的检测值推定的推定值。或者,作为Vw_act_x、Vw_act_y的模拟推定值,也可以使用在移动控制部80a的上个控制处理周期内确定的平移速度的目标值(DVw_cmd_x、DVw_cmd_y各自的积分值)。
此外,Vb_act_x、Vw_act_x的正方向是移动体1A的前方方向,Vb_act_y、Vw_act_y的正方向是移动体1A的向左的方向,ωb_act_y的正方向是从右侧面观察移动体1A时的顺时针方向,ωb_act_x的正方向是从背面观察移动体1A时的顺时针方向。
另外,作为上述式(1a)、(1b)中的整体重心的平移移动速度的目标值Vb_cmd_x、Vb_cmd_y,例如可以使用相应于使用者P的重心的移动量(相对于乘员搭乘部6的相对移动量)的推定值而确定的值、或者使用者P相应于操作部82的操作而设定的指令值、或者它们的合成值。此外,作为推定使用者P的重心的移动量的方法,例如可以使用上述日本特开2013-129415号公报或者美国专利8985249号说明书所记载的方法。
另外,作为基体3的倾斜角度的目标值θb_cmd_x、θb_cmd_y,可以使用在整体重心的平移移动速度Vb_act_x、Vb_act_y稳定在目标值的稳定状态下能够确保整体重心的平衡状态的倾斜角度的值。例如,倾斜角度的目标值θb_cmd_x、θb_cmd_y被设定为:在使基体3的倾斜角度与目标值θb_cmd_x、θb_cmd_y一致的状态下,整体重心位于移动动作部2的地面反作用力中心点的正上方或大致正上方(换言之,移动动作部2的触地部的大致正上方)。
此外,倾斜角度的目标值θb_cmd_x、θb_cmd_y也可以暂时(过渡性地)设定为从能够确保整体重心的平衡状态的倾斜角度的值偏离的值。
在本实施方式中,移动控制部80a对移动动作部2的移动控制如上述那样进行。此外,在能够通过电动马达等致动器对尾轮12的横向移动(Y轴方向上的移动)进行控制的情况下,作为尾轮12的横向移动控制的方法,例如可以采用上述日本特开2013-129415号公报或者美国专利8985249号说明书中记载的方法。
基本上,升降控制部80b在使用者P上下乘员搭乘部6时,使升降用致动器55和制动装置57动作,以使移动体1A处于图2所示的D1>D2状态。而且,在移动体1A由于移动动作部2的驱动而移动时,升降控制部80b使升降用致动器55和制动装置57动作,以使移动体1A处于图1所示的D1<D2状态。另外,在移动体1A的移动时发生了移动动作部2的动作异常等异常的情况下,使升降用致动器55和制动装置57动作,以使乘员搭乘部6相对于基体3相对下降而使辅助轮7触地。
接着,对移动体1A的动作进行更具体地说明。在没有接通移动体1A的电源的状态下,乘员搭乘部6的前后左右的多个辅助轮7与地面接触。在该状态下,当对移动体1A的未图示的电源开关进行接通操作(接通移动体1A的电源)时,控制装置80起动,移动体1A成为备用状态(待机状态)。
在该备用状态下,控制装置80的升降控制部80b使升降用致动器55动作,以使移动体1A处于图2所示的D1>D2状态。由此,基体3相对于乘员搭乘部6相对上升,移动动作部2向地面的上方浮起。
而且,当基体3相对于乘员搭乘部6上升到规定的高度位置时,升降控制部80b使制动装置57动作至锁定状态。由此,基体3相对于乘员搭乘部6的相对升降被锁定(进而,保持D1>D2状态)。而且,在使制动装置57动作至锁定状态后,升降控制部80b切断向升降用致动器55的电力供给。
此外,在备用状态下,弹性结构体41的低刚性的弹性构件43a未被压缩,因此如图2所示,高刚性的弹性构件43b离开上侧板42a。
使用者P在接通移动体1A的电源之前或者通过移动体1A的电源接通使该移动体1A成为上述备用状态之后,就座于就座部61,从而搭乘乘员搭乘部6。
而且,使用者P在上述备用状态下,通过操作部82进行用于开始移动体1A的运转的规定的操作。由此,从操作部82向控制装置80输出运转开始指令。
此时,控制装置80的升降控制部80b通过切断向制动装置57的电力供给,解除该制动装置57的锁定状态。由此,乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降的锁定被解除。
进一步地,升降控制部80b使升降用致动器55动作,以使移动体1A从图2所示的D1>D2状态转移至图1所示的D1<D2状态。由此,乘员搭乘部6相对于基体3相对上升规定量(换言之,基体3相对于乘员搭乘部6下降规定量),由此,移动体1A从D1>D2状态转移至D1<D2状态。更详细而言,移动动作部2下降并与地面接触,进而各辅助轮7向地面的上方浮起,由此,移动体1A从D1>D2状态转移至D1<D2状态。进而,乘员搭乘部6成为能够相对于地面倾动的状态。
而且,当完成乘员搭乘部6相对于基体3的规定量的上升时,升降控制部80b使制动装置57动作至锁定状态,从而对乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降进行锁定。而且,在使制动装置57动作至锁定状态后,升降控制部80b切断向升降用致动器55的电力供给。
如上所述,在移动体1A从D1>D2状态转移至D1<D2状态的过程中,在移动动作部2与地面接触之后,该移动动作部2的触地载荷增加,并且辅助轮7整体的触地载荷减少。伴随于此,弹性结构体41的低刚性的弹性构件43a被压缩,进一步地,高刚性的弹性构件43b与上侧板42a接触并被压缩。因此,在移动动作部2刚开始触地之后(辅助轮7即将开始浮起前),弹性结构体41的刚性比较低,但之后随着移动动作部2的触地载荷的增加(辅助轮7整体的触地载荷的减少),弹性结构体41的刚性增加。
而且,当转移至辅助轮7整体从地面浮起的状态(D1<D2状态)时,使用者P和乘员搭乘部6整体的重量作用在弹性结构体41上,因此弹性结构体41的低刚性的弹性构件43a和高刚性的弹性构件43b双方均成为在板42a、42b之间被压缩的状态。
因此,在辅助轮7与地面接触而产生触地载荷的状态下,弹性结构体41的刚性比在辅助轮7整体从地面浮起的状态(辅助轮7整体未触地的状态)下低。
此外,在从D1>D2状态向D1<D2状态的转移动作(以下,有时称为乘员搭乘部6的上升动作)中,能够通过操作部82的操作等在规定的范围内可变地调整乘员搭乘部6相对于基体3的相对上升量(上述规定量的上升量),由此能够调整D1<D2状态下乘员搭乘部6距地面的高度、辅助轮7距地面的高度。
在乘员搭乘部6的上述上升动作的过程中,当成为D1=D2的状态(移动动作部2和辅助轮7双方均与地面接触的状态)或接近该状态的状态时、或者通过未图示的载荷传感器等检测到移动动作部2向地面接触时,控制装置80的移动控制部80a开始进行上述的移动动作部2的移动控制。
但是,在该情况下,直到乘员搭乘部6的上升动作完成,移动控制部80a进行上述移动用致动器22a、22b的动作控制,以使该移动用致动器22a、22b对移动动作部2作用制动力。例如,移动控制部80a将上述式(1a)、(1b)中的平移移动速度的目标值Vb_cmd_x、Vb_cmd_y稳定地设定为零并进行移动用致动器22a、22b的动作控制,由此使制动力作用于移动动作部2。
而且,当乘员搭乘部6的上升动作完成时,之后,移动控制部80a经由移动用致动器22a、22b进行移动动作部2的移动控制,以保持移动体1A的整体重心的平衡状态。在该情况下,例如,当使用者P使其上身前倾时(进而,使整体重心向前方侧移动时),进行移动动作部2的移动控制,以使移动体1A前进。
另外,例如,当使用者P使其上身向右侧或左侧倾斜时(进而,使整体重心向右侧或左侧移动时),控制移动动作部2向右或向左移动,进而能够进行移动体1A向右侧或左侧的转弯。
另外,在本实施方式中,在移动体1A的上述动作过程中(备用状态后的动作过程中)检测到发生了移动动作部2的动作异常等异常的情况下、或者在使用者P通过操作部82进行了强制停止移动体1A的运转的操作的情况下,控制装置80切断向移动用致动器22a、22b、升降用致动器55和制动装置57的电力供给,来停止它们的动作。
此时,乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降的锁定被解除,由此,乘员搭乘部6由于作用于该乘员搭乘部6和使用者P等的重力而下降,进而乘员搭乘部6的前后左右的多个辅助轮7落在地面上。由此,乘员搭乘部6就会相对于地面保持为恒定的姿势状态。
另外,在该情况下,通过上述减震器53产生的粘性阻力,能够防止乘员搭乘部6急剧下降。因此,能够缓和辅助轮7落地时的冲击。
进一步地,在各辅助轮7落地之后,由于升降机构45的螺旋弹簧52的作用力,作用于移动动作部2的地面反作用力变得足够小或者变为零。因此,即使移动动作部2被移动用致动器22a、22b驱动,也能够防止移动体1A由于该移动动作部2的驱动而移动。
另外,本实施方式的移动体1A如上述那样构成,因此在由于移动动作部2的驱动而移动时,能够实现以下效果。
例如,假定搭乘着乘员搭乘部6的使用者P(就座于就座部61的使用者P)想要通过自身的体重移动来使移动体1A以期望的移动速度前进的情况。在该情况下,使用者P例如如图7或图8所示那样使自己的上身前倾,从而使包括使用者P在内的移动体1A的整体重心向前方侧移动。
另外,移动体1A的期望的移动速度(以下称为要求速度)越大,使用者P越使自己的上身更加前倾。例如,图8所示的状况是,与图7所示的状况相比、移动体1A的要求速度(前进方向上的要求速度)更大的状况。因此,图8中的使用者P与图7中的使用者P相比,使自己的上身更加前倾。
这样,当使用者P使上身前倾而使移动体1A的整体重心向前方侧移动时,通过移动控制部80a对移动动作部2的移动控制,移动动作部2会快速移动到整体重心的正下方,因此,如图7或图8所示,基体3会后倾。在该情况下,移动体1A的要求速度越大,基体3的后倾幅度越大。
这里,假设在乘员搭乘部6通过高刚性的连结机构连结于基体3的情况下(换言之,在乘员搭乘部6以与基体3一体地相对于地面倾动的方式连结于基体3的情况下),如图7或图8中的双点划线所示,乘员搭乘部6与基体3一起后倾,因此乘员搭乘部6的后侧的辅助轮7下降以接近地面。
而且,在移动体1A的要求速度比较大的情况下,如图8中的双点划线所示,后侧的辅助轮7会与地面接触。进而,基体3不能进一步后倾,并且由于作用于后侧的辅助轮7的地面反作用力,前倾方向的力矩(使整体重心进一步向前方侧移动的方向的力矩)会作用于乘员搭乘部6。其结果是,不能实现整体重心的平衡状态的状态会持续,进而,移动动作部2被加速控制以使前进方向上的移动速度持续增加。
这样,假设在乘员搭乘部6通过高刚性的连结机构连结于基体3的情况下,当移动体1A的要求速度较大时,后侧的辅助轮7会触地,因此会阻碍基体3的后倾。进而,会发生移动动作部2被过度加速的不良情况。
然而,在本实施方式中,通过弹性结构体41的弹性构件43的弹性变形,乘员搭乘部6能够相对于基体3摆动。因此,在基体3如上述那样后倾时,如图7或图8中的实线所示,乘员搭乘部6相对于弹性结构体41的下侧板42b向前倾方向弹性摆动。进而,乘员搭乘部6的后侧的辅助轮7上升以离开地面,并且前侧的辅助轮7下降以接近地面。
而且,在移动体1A的要求速度比较大的情况下,如图8中的实线所示,乘员搭乘部6的前侧的辅助轮7与地面接触。此时,由于作用于前侧的辅助轮7的地面反作用力,后倾方向的力矩(使整体重心向后方侧返回的方向的力矩)会作用于乘员搭乘部6。其结果是,被移动控制以实现整体重心的平衡状态的移动动作部2减速,并最终收敛为稳定的移动速度。
这样,在本实施方式中,乘员搭乘部6能够相对于基体3弹性摆动,因此能够防止因后侧的辅助轮7的触地而阻碍移动体1A前进时的基体3的后倾。其结果是,能够顺利地进行移动体1A的前进。
而且,在与使用者P的上身的前倾相应的移动体1A的前进方向上的要求速度较大的情况下,能够通过乘员搭乘部6的前倾使前侧的辅助轮7与地面接触。因此,能够防止移动动作部2在前进方向上被过度加速。
此外,这样的效果例如在使用者P为了使移动体1A向右侧或左侧转弯而使上身向右侧或左侧较大幅度地倾斜的情况下也同样能够实现。更详细而言,为了进行移动体1A向右侧的转弯,在使用者P使上身向右侧倾斜的情况下,基体3左倾,而乘员搭乘部6相对于基体3向右倾侧弹性摆动。因此,即使在使用者P使上身较大幅度地右倾的情况下,也不会被乘员搭乘部6的左侧的辅助轮7阻碍基体3的左倾,并且乘员搭乘部6的右侧的辅助轮7与地面接触。由此,能够防止移动动作部2被向右过度加速。
另外,为了进行移动体1A向左侧的转弯,在使用者P使上身向左侧倾斜的情况下,基体3右倾,而乘员搭乘部6相对于基体3向左倾侧弹性摆动。因此,即使在使用者P使上身较大幅度地左倾的情况下,也不会被乘员搭乘部6的右侧的辅助轮7阻碍基体3的右倾,并且乘员搭乘部6的左侧的辅助轮7与地面接触。由此,能够防止移动动作部2被向左过度加速。
另外,本实施方式的移动体1A在使用者P在倾斜的地面上搭乘乘员搭乘部6并开始移动的情况下,能够实现以下效果。例如,如图9所示,假定搭乘移动体1A的地方的地面向移动体1A的前上方稍微倾斜的情况。
在该情况下,在乘员搭乘部6的前后左右的多个辅助轮7与地面接触的状态(上述D1>D2状态)下,在使用者P搭乘乘员搭乘部6之后,当该使用者P通过操作部82进行运转开始操作时,控制装置80的升降控制部80b使升降用致动器55动作以使乘员搭乘部6相对于基体3相对上升。由此,进行乘员搭乘部6的上述上升动作,移动体1A的状态从上述D1>D2状态转移到上述D1<D2状态。
而且,在该上升动作的过程中,当移动动作部2与地面接触而成为D1=D2状态时,控制装置80的移动控制部80a开始移动动作部2的上述的移动控制。在该情况下,如上述那样,地面向移动体1A的前上方倾斜,因此在开始进行移动动作部2的移动控制时,如图9中的双点划线所示,基体3与乘员搭乘部6一起相对于铅垂方向(重力方向)后倾。
另外,在开始进行移动动作部2的移动控制时,通常使用者P大多还未使上身向前倾侧倾斜。因此,如上述那样开始进行倾斜的地面上的移动动作部2的移动控制时,移动体1A的整体重心大多位于比移动动作部2的触地部的正上方靠后侧。而且,在该情况下,在移动动作部2的移动控制刚开始之后,移动动作部2被控制向后退方向移动。
这里,在移动动作部2的移动控制刚开始之后,如图9所示,乘员搭乘部6的前后左右的辅助轮7几乎不从地面浮起或者正与地面接触,因此乘员搭乘部6相对于地面几乎不能倾动。
因此,假设在乘员搭乘部6通过高刚性的连结机构连结于基体3的情况下(也就是说,在乘员搭乘部6以与基体3一体地相对于地面倾动的方式连结于基体3的情况下),在移动动作部2的移动控制刚开始之后,移动体1A会发生向后退方向加速的不良情况。
然而,在本实施方式中,通过弹性结构体41的弹性构件43的弹性变形,乘员搭乘部6能够相对于基体3摆动。另外,在移动动作部2刚开始触地之后(在移动动作部2的移动控制刚开始之后),如上所述,弹性结构体41的刚性降低。因此,在移动动作部2的移动控制刚开始之后,移动动作部2向后退方向稍微移动,并且如图9中的实线所示,乘员搭乘部6迅速相对于基体3向后倾方向相对摆动(换言之,基体3相对于乘员搭乘部6向前倾方向相对倾斜)。
由此,移动动作部2的触地部能够移动到整体重心的正下方,进而能够实现整体重心的平衡状态。因此,能够防止移动体1A在移动动作部2的移动控制刚开始之后向后退方向加速。
此外,这样的效果并不限于搭乘移动体1A的地方的地面向移动体1A的前上方倾斜的情况,在向后上方倾斜的情况下、或者向右上方或左上方倾斜的情况下也同样能够实现。
[第二实施方式]
接着,参照图10至图13对本发明的第二实施方式进行说明。此外,本实施方式的移动体1B仅部分结构与第一实施方式不同。因此,对于与第一实施方式相同的事项,省略说明。
参照图10和图11,在本实施方式中,乘员搭乘部6经由连结机构5连结在基体3上,该连结机构5具有第一实施方式中说明的弹性结构体41和将弹性结构体41连结于基体3的连结构件5a。在该情况下,弹性结构体41的下侧板42b经由连结构件5a固定在基体3上。此外,下侧板42b也可以直接固定于基体3的上表面部。
另外,在本实施方式中,作为辅助触地部的各辅助轮7分别经由在基体3的周围从乘员搭乘部6的座椅框架64向斜下方延伸设置的多个(与辅助轮7的数量相同)可伸缩的腿机构90连结在乘员搭乘部6上。此外,与第一实施方式相同,辅助轮7分别左右各一对地配置在乘员搭乘部6的前侧和后侧。
各腿机构90具有:筒状的上侧腿体91,其上端部固定在座椅框架64上;以及下侧腿体92,其上部滑动自如地插入上侧腿体91中。而且,与第一实施方式相同,辅助轮7以能够在地面上滚动并且能够在横摆方向上旋转的方式被下侧腿体92的下端部轴支承着。进一步地,各辅助轮7以在其滚动时会作用由摩擦力等引起的制动的方式安装在下侧腿体92上。
参照图12A和图12B对各腿机构90的更详细的结构进行说明。各腿机构90的下侧腿体92在其上部形成有向上方开口的筒状部92a,该筒状部92a以能够相对于筒状的上侧腿体91沿轴心方向(腿机构90的延伸方向)滑动的方式从下方插入该上侧腿体91中。
而且,通过筒状部92a相对于上侧腿体91的滑动,能够进行腿机构90的伸缩。在该情况下,如图10或图11所示,各腿机构90从座椅框架64向斜下方延伸,因此,随着各腿机构90的伸长动作,该腿机构90的下端部的辅助轮7下降,而随着该腿机构90的缩短动作,该辅助轮7上升。因此,各腿机构90构成为能够使其下端部的辅助轮7升降。
腿机构90还具备:基座板91a,其在上侧腿体91的偏向上端部的位置形成在上侧腿体91内部;基座板92b,其形成在下侧腿体92的筒状部92a的下端部;螺旋弹簧93和减震器94,其能够沿上侧腿体91的轴心方向伸缩地夹装在这些基座板91a、92b之间;以及伸缩用致动器96,其将使下侧腿体92的筒状部92a相对于上侧腿体91沿轴心方向相对移动(进而,使腿机构90伸缩)的驱动力经由具有螺杆部95a和螺母部95b的滚珠丝杠机构95输出。
伸缩用致动器96例如由安装于上述基座板91a的上侧的电动马达构成,其旋转轴(省略图示)经由减速器97连接在滚珠丝杠机构95的螺杆部95a上。该螺杆部95a在基座板91a的下侧沿上侧腿体91的轴心方向(腿机构90的伸缩方向)延伸。而且,与螺杆部95a嵌合的螺母部95b固定在下侧腿体92的筒状部92a的内周面上。
因此,通过由伸缩用致动器96对滚珠丝杠机构95的螺杆部95a进行旋转驱动,螺母部95b和下侧腿体92相对于上侧腿体91沿轴心方向移动,由此,腿机构90伸缩。进而,从座椅框架64到该腿机构90的下端部的辅助轮7的下端的距离D1变化(该腿机构90的下端部的辅助轮7相对于乘员搭乘部6升降)。
此外,从伸缩用致动器96向下侧腿体92的动力传递也可以通过滚珠丝杠机构95以外的旋转-直动转换机构来进行。另外,也可以通过直动致动器构成伸缩用致动器96,并且通过该直动致动器直接使下侧腿体92相对于上侧腿体91滑动。
在伸缩用致动器96上附设有能够将其旋转轴卡止为不能旋转的电动式制动装置98。该电动式制动装置98相当于本发明中的锁定机构,其结构例如与第一实施方式中的制动装置57相同。
螺旋弹簧93具有作为本发明中的第一弹簧构件和第二弹簧构件的功能。以其轴心朝向上侧腿体91的轴心方向的状态,该螺旋弹簧93的两端部分别结合在基座板91a、92b上。该螺旋弹簧93在基座板91a、92b之间被压缩,并产生腿机构90的伸长方向上的弹力。该弹力随着下侧腿体92的筒状部92a进入上侧腿体91内部(随着腿机构90的缩短)而增加。
与第一实施方式中的减震器53相同,减震器94具有筒状部94a、活塞94b和杆94c。而且,以其轴心朝向上侧腿体91的轴心方向的状态,减震器94的筒部94a的端部(与杆94c相反一侧的端部)固定在基座板92b上,杆94c的前端部固定在基座板91a上。由此,随着腿机构90的伸缩,筒部94a外部的杆94c伸缩。
而且,减震器94构成为:随着杆94c的伸缩,筒部94a内的液压油等流体通过省略图示的节流孔流通,从而产生粘性阻力。在该情况下,在本实施方式中,减震器94构成为:杆94c的伸长动作时(腿机构90的伸长动作时)的粘性阻力大于杆94c的缩短动作时(腿机构90的缩短动作时)的粘性阻力。
此外,也可以使减震器94的筒部94a与其外部的杆94c的上下关系与上述相反,将筒部94a的端部固定在基座板91a上,将杆94c的前端部固定在基座板92b上。
另外,在本实施方式中,如图10和图11所示,搁脚部15经由适当的连结构件15a连结在乘员搭乘部6的前侧的左右的腿机构90的上侧腿体91上。因此,搁脚部15相对于乘员搭乘部6的位置不会受到前侧的左右的腿机构90的伸缩的影响。
除了上述事项以外,本实施方式的移动体1B的机械结构与第一实施方式相同。
这里,将对从乘员搭乘部6的座椅框架64到移动动作部2的下端部的距离D2与各腿机构90的伸缩量(下侧腿体92相对于上侧腿体91的相对位移量)之间的关系进行说明。此外,在本实施方式中,从座椅框架64到各辅助轮7的下端部的距离D1随着各腿机构90的伸缩而变化,但上述距离D2大致为固定值。
在本实施方式中,各腿机构90的伸缩量的可变范围被设定为:各腿机构90在如图10所示那样各腿机构90缩短以使上述距离D1小于距离D2的状态(以下称为D1<D2状态)与如图11所示那样各腿机构90伸长以使上述距离D1大于距离D2的状态(以下称为D1>D2状态)之间伸缩。
如图10所示,本实施方式中的D1<D2状态是在各辅助轮7从地面向上方浮起的状态下能够使移动动作部2与地面接触的状态。该状态是与第一实施方式中的图1相同的状态,通过驱动移动动作部2,能够进行移动体1B的移动。另外,在该状态下,与第一实施方式相同,能够进行基体3的倾动、乘员搭乘部6相对于基体3的摆动,并且乘员搭乘部6的过度倾动能够通过辅助轮7的触地来限制。
另外,如图11所示,本实施方式中的D1>D2状态是在移动动作部2从地面向上方浮起的状态下能够使辅助轮7与地面接触的状态(与第一实施方式中的图2相同的状态)。在该状态下,与第一实施方式相同,乘员搭乘部6相对于地面的姿势保持为大致恒定姿势(例如座椅框架64与地面大致平行的姿势)。另外,即使驱动移动动作部2,也不能进行移动体1B的移动。
另外,关于各腿机构90的螺旋弹簧93产生的弹力,需要补充的是,例如,当在图10所示的D1<D2状态下切断各腿机构90的伸缩用致动器96和制动装置98的电源时,各腿机构90的各组的下侧腿体92和辅助轮7由于作用于它们的重力和螺旋弹簧93产生的伸长方向上的弹力而在各腿机构90的延伸方向上下降(进而,各腿机构90伸长)。因此,乘员搭乘部6的前后左右的辅助轮7与地面接触。而且,通过该触地,产生D1=D2的状态(移动动作部2和乘员搭乘部6的前后左右的辅助轮7与地面接触的状态)。
与第一实施方式的情况相同,在该D1=D2状态下,螺旋弹簧93产生的整体的弹力被设定为:能够使移动动作部2的触地载荷与触地的辅助轮7整体的触地载荷相比足够小、或者能够使移动动作部2的触地载荷为零。由此,与第一实施方式的情况相同,在D1=D2状态下,作用于整个移动体1B的重力的大部分或全部由触地的辅助轮7支承。此外,还能够将D1=D2状态下螺旋弹簧93产生的整体的弹力设定为能够使移动动作部2从地面浮起的弹力。
接着,对本实施方式的移动体1B的动作控制所涉及的结构进行说明。与第一实施方式相同,移动体1B具备搭载在基体3上的控制装置80、以及倾斜传感器81。而且,在该控制装置80中,除了输入倾斜传感器81的检测信号以外,还由附设在移动体1B的乘员搭乘部6的扶手部63等上或者使用者P携带的操作部82输入与移动体1B的动作有关的指令信息。
在该情况下,作为其功能元件,控制装置80具有移动控制部80a,其与第一实施方式同样地进行移动动作部2的移动控制。该移动控制部80a的控制处理与第一实施方式相同。
另外,控制装置80具有伸缩控制部80c,其代替上述升降控制部80b,通过进行各腿机构90的伸缩用致动器96和制动装置98的动作控制,来控制各腿机构90的伸缩动作(进而,控制各辅助轮7相对于乘员搭乘部6的升降动作)。
伸缩控制部80c在使用者P上下乘员搭乘部6时,使各腿机构90的伸缩用致动器96和制动装置98动作,以使移动体1B处于图11所示的D1>D2状态。而且,在移动体1B由于移动动作部2的驱动而移动时,伸缩控制部80c使各腿机构90的伸缩用致动器96和制动装置98动作,以使移动体1B处于图10所示的D1<D2状态。另外,在移动体1B的移动时发生了移动动作部2的动作异常等异常的情况下,使各腿机构90的伸缩用致动器96和制动装置98动作,以使辅助轮7触地。
接着,对本实施方式的移动体1B的动作进行更具体地说明。在没有接通移动体1B的电源的状态下,各腿机构90的辅助轮7由于各腿机构90的螺旋弹簧93的作用力而与地面接触。在该状态下,当对移动体1B的未图示的电源开关进行接通操作(接通移动体1B的电源)时,控制装置80起动,移动体1B成为备用状态(待机状态)。
在该备用状态下,控制装置80的伸缩控制部80c使各腿机构90的伸缩用致动器96动作,以使移动体1B处于图11所示的D1>D2状态。由此,各辅助轮7滚动,且各腿机构90伸长到规定长度,由此,基体3相对于辅助轮7相对上升,移动动作部2向地面的上方浮起。
而且,当各腿机构90伸长到规定长度时(进而,当基体3相对于乘员搭乘部6上升到规定的高度位置时),伸缩控制部80c使各腿机构90的制动装置98动作至锁定状态。由此,各腿机构90的伸缩被锁定,由此,基体3相对于辅助轮7的相对升降被锁定(进而,保持D1>D2状态)。而且,在使各腿机构90的制动装置98动作至锁定状态后,伸缩控制部80c切断向各腿机构90的伸缩用致动器96的电力供给。
与第一实施方式相同,使用者P在接通移动体1B的电源之前或者通过移动体1B的电源接通使该移动体1B成为上述备用状态之后,就座于就座部61,从而搭乘乘员搭乘部6。而且,使用者P在上述备用状态下,通过操作部82进行移动体1B的运转开始操作。由此,从操作部82向控制装置80输出运转开始指令。
此时,控制装置80的伸缩控制部80c通过切断向各腿机构90的制动装置98的电力供给,解除该制动装置98的锁定状态。由此,各腿机构90的伸缩的锁定被解除。
进一步地,伸缩控制部80c使各腿机构90的伸缩用致动器96动作,以使移动体1B从图11所示的D1>D2状态转移至图10所示的D1<D2状态。具体地,伸缩控制部80c使各腿机构90的伸缩用致动器96动作,以使各腿机构90缩短到规定长度。由此,辅助轮7相对于基体3相对上升规定量(换言之,基体3相对于辅助轮7下降规定量),由此,移动体1B从D1>D2状态转移至D1<D2状态。更详细而言,移动动作部2下降并与地面接触,进而各辅助轮7向地面的上方浮起。由此,移动体1B从D1>D2状态转移至D1<D2状态。
而且,当完成辅助轮7相对于基体3的规定量的上升时,伸缩控制部80c使各腿机构90的制动装置98动作至锁定状态,从而对各腿机构90的伸缩进行锁定。由此,基体3和乘员搭乘部6的相对升降被锁定。进一步地,在使各腿机构90的制动装置98动作至锁定状态后,伸缩控制部80c切断向各腿机构90的伸缩用致动器96的电力供给。
另外,如上所述,在移动体1B从D1>D2状态转移至D1<D2状态的过程中,与第一实施方式相同,在移动动作部2与地面接触之后,该移动动作部2的触地载荷增加,并且辅助轮7整体的触地载荷减少。而且,与第一实施方式相同,伴随于此,弹性结构体41的刚性增加。因此,在移动动作部2刚开始触地之后(辅助轮7即将开始浮起前),弹性结构体41的刚性比较低,但之后随着移动动作部2的触地载荷的增加(辅助轮7整体的触地载荷的减少),弹性结构体41的刚性增加。
而且,当转移至辅助轮7整体从地面浮起的状态(D1<D2状态)时,弹性结构体41的低刚性的弹性构件43a和高刚性的弹性构件43b双方均成为在板42a、42b之间被压缩的状态。
因此,与第一实施方式相同,在辅助轮7与地面接触而产生触地载荷的状态下,弹性结构体41的刚性比在辅助轮7整体从地面浮起的状态(辅助轮7整体未触地的状态)下低。
在各腿机构90的缩短动作的过程中,当成为D1=D2的状态或接近该状态的状态时、或者通过未图示的载荷传感器等检测到移动动作部2向地面接触时,与第一实施方式相同,控制装置80的移动控制部80a开始进行移动动作部2的移动控制。
由此,直到各腿机构90的缩短动作完成,进行该移动动作部2的移动控制,以对移动动作部2作用制动力(移动速度收敛为零)。另外,在各腿机构90的缩短动作完成之后,相应于随着使用者P的上身的移动的整体重心的移动而控制移动动作部2移动。
另外,与第一实施方式相同,在移动体1B的备用状态后的动作过程中检测到发生了移动动作部2的动作异常等异常的情况下、或者在使用者P通过操作部82进行了强制停止移动体1B的运转的操作的情况下,控制装置80切断向移动用致动器22a、22b、各腿机构90的伸缩用致动器96和制动装置98的电力供给,来停止它们的动作。
此时,各腿机构90的伸缩的锁定被解除,由此,各腿机构90由于各自的螺旋弹簧93的作用力(伸长方向上的弹力)而伸长,进而,各腿机构90的下端部的辅助轮7落在地面上。由此,乘员搭乘部6就会相对于地面保持为恒定的姿势状态。
另外,在该情况下,通过各腿机构90的减震器94产生的粘性阻力,能够防止各腿机构90急剧伸长。因此,能够缓和各辅助轮7落地时的冲击。
进一步地,在各辅助轮7落地之后,由于各腿机构90的螺旋弹簧93整体的弹力,作用于移动动作部2的地面反作用力变得足够小或者变为零。因此,即使移动动作部2被移动用致动器22a、22b驱动,也能够防止移动体1B由于该移动动作部2的驱动而移动。
另外,在本实施方式中,与第一实施方式相同,通过弹性结构体41的弹性构件43的弹性变形,乘员搭乘部6能够相对于基体3弹性摆动,因此,能够与第一实施方式同样地实现参照图7至图9说明的效果。
[第三实施方式]
接着,参照图14至图16B对本发明的第三实施方式进行说明。此外,本实施方式的移动体1C仅部分结构与第一实施方式不同。因此,对于与第一实施方式相同的事项,省略说明。
参照图14,在本实施方式中,乘员搭乘部6经由连结机构101连结在基体3上,该连结机构101具有能够使乘员搭乘部6相对于基体3相对摆动的关节102、模拟地产生与该乘员搭乘部6的摆动相关的弹力的致动器机构105、以及在第一实施方式中说明的升降机构45。
关节102例如由具有两个旋转轴的万向节构成,其一端部能够相对于另一端部向任意方向摆动。而且,关节102的一端部(在图14中为下端部)固定在固定于升降机构45的上端面的板103上,另一端部(在图14中为上端部)固定在乘员搭乘部6的座椅框架64上。由此,乘员搭乘部6能够通过关节102的动作相对于基体3向任意方向摆动,并且能够通过升降机构45的动作相对于基体3升降。
在图14中,仅示出了单一的致动器机构105,但在本实施方式中,在座椅框架64与板103之间配设有两个致动器机构105、105。如图15所示,这两个致动器机构105、105在关节102的周围例如后方侧沿左右方向(Y轴方向)并排地配置。此外,图15示意性示出从上方观察座椅框架64时关节102和各致动器机构105相对于该座椅框架64的相对位置关系。
各致动器机构105例如如图16A和图16B所示那样构成。具体地,各致动器机构105具备:筒状的外侧引导构件110;筒状的内侧引导构件111,其滑动自如地插入该外侧引导构件110中;以及摆动用致动器113,其经由例如具有螺杆部112a和螺母部112b的滚珠丝杠机构112输出使内侧引导构件111相对于外侧引导构件110移动的驱动力。
外侧引导构件110以其轴心朝向上下方向的状态配设在座椅框架64与上述板103之间。而且,经由杆121连结在外侧引导构件110的下端部上的接头构件122经由轴承部123轴支承在板103上。由此,外侧引导构件110以能够相对于板103摆动的方式连结在该板103上。
从内侧引导构件111的上端部向上方延伸设置有杆124。该杆124穿过外侧引导构件110的上端部,向该外侧引导构件110的上方突出。而且,安装在杆124的上端部的接头构件125经由轴承部126轴支承在座椅框架64上。由此,内侧引导构件111以能够与外侧引导构件110一起相对于座椅框架64摆动的方式连结在该座椅框架64上。
另外,在杆124的偏向接头构件125的部分上夹装有用于检测作用于该杆124的载荷的力传感器117。该力传感器117检测的载荷相当于在接头构件125的附近作用于乘员搭乘部6的载荷。
摆动用致动器113例如由电动马达构成,在内侧引导构件111的下侧经由减速器114的壳体安装在形成于外侧引导构件110内部的基座板110a上。而且,摆动用致动器113的旋转轴(省略图示)经由减速器114连接在滚珠丝杠机构112的螺杆部112a上。
该螺杆部112a朝向基座板110a的上方沿外侧引导构件110的轴心方向延伸,且从内侧引导构件111的下端部的开口插入该内侧引导构件111内部。而且,与螺杆部112a嵌合的螺母部112b固定在内侧引导构件111的下端部上。
因此,通过由摆动用致动器113对滚珠丝杠机构112的螺杆部112a进行旋转驱动,螺母部112b和内侧引导构件111相对于外侧引导构件110沿轴心方向移动。伴随于此,向外侧引导构件110的上方突出的杆124的突出量变化,由此,上侧的接头构件125与下侧的接头构件122之间的间隔(以下,有时称为致动器机构105的致动器长度)就会变化。
另外,在摆动用致动器113上附设有能够通过摩擦力或凹凸嵌合等将其旋转轴卡止为不能旋转的电动式制动装置115。该制动装置115构成为:当被供给电源电力时,将摆动用致动器113的旋转轴卡止(进而,将致动器机构105的致动器长度保持为恒定)。另外,制动装置115构成为:当切断电源电力时,解除摆动用致动器113的旋转轴的卡止。
各致动器机构105如上述那样构成。因此,通过控制各致动器机构105的摆动用致动器113,能够可变地控制每个致动器机构105的致动器长度。
除了上述事项以外,本实施方式的移动体1C的机械结构与第一实施方式相同。因此,移动体1C在连结机构101的乘员搭乘部6与升降机构45之间的结构上与第一实施方式的移动体1A不同。
需要补充的是,在本实施方式的连结机构101中,致动器机构105和关节102配置在升降机构45的上侧,但也可以将致动器机构105和关节102配置在升降机构45的下侧,将升降机构45的上端部连结在座椅框架64上,并将升降机构45的下端部经由致动器机构105和关节102连结在基体3上。
接着,对本实施方式的移动体1C的动作控制所涉及的结构进行说明。与第一实施方式相同,移动体1C具备搭载在基体3上的控制装置80、以及倾斜传感器81。而且,在该控制装置80中,除了输入倾斜传感器81的检测信号以外,与第一实施方式相同,还由操作部82输入与移动体1C的动作有关的指令信息。进一步地,在本实施方式中,在控制装置80中,还输入各致动器机构105的力传感器117的检测信号。
而且,作为其功能元件,控制装置80具备:移动控制部80a,其与第一实施方式同样地进行移动动作部2的移动控制;以及升降控制部80b,其与第一实施方式同样地进行升降机构45的动作控制。这些移动控制部80a和升降控制部80b的控制处理与第一实施方式相同。
在本实施方式中,控制装置80还具备摆动控制部80d,其通过进行各致动器机构105的摆动用致动器113和制动装置115的动作控制,来控制乘员搭乘部6相对于基体3的摆动动作。
摆动控制部80d在使用者P上下乘员搭乘部6时,使各制动装置115动作至锁定状态,以将各致动器机构105的致动器长度保持为恒定(进而,将乘员搭乘部6相对于地面的姿势保持为恒定)。
另外,在移动体1C由于移动动作部2的驱动而移动时,摆动控制部80d解除各制动装置115的锁定状态,然后使致动器机构105的摆动用致动器113动作,以使各致动器机构105的致动器长度相应于由各致动器机构105的力传感器117检测到的载荷而变化。
在该情况下,随着由各致动器机构105的力传感器117检测的载荷(使该致动器机构105的致动器长度缩短的方向上的载荷)的增加,使该致动器机构105的摆动用致动器113动作,以缩短该致动器机构105的致动器长度(更详细而言,随着载荷的增加,致动器长度大致线性地变短)。
这样,通过进行各致动器机构105的摆动用致动器113的动作控制,当乘员搭乘部6相对于基体3从基准姿势状态(例如,图14所示的姿势状态)摆动时,与其摆动量相应的载荷(消除乘员搭乘部6相对于基体3的摆动的方向上的载荷)在各致动器机构105的配置处产生于乘员搭乘部6与上述板103之间。该载荷相当于模拟的弹力。由此,乘员搭乘部6相对于基体3的摆动与第一实施方式的移动体1A同样地弹性进行。
另外,在本实施方式中,摆动控制部80d在移动体1C开始移动时,控制各致动器机构105的摆动用致动器113,以使与乘员搭乘部6和基体3之间的摆动相关的刚性在进行乘员搭乘部6相对于基体3的相对上升动作的起始期间(进行移动动作部2向地面落地和辅助轮7从地面的浮起的期间)内、比在乘员搭乘部6的上升动作完成后的期间内低。
具体地,摆动控制部80d使各致动器机构105的摆动用致动器113动作,以使与由各致动器机构105的力传感器117检测的载荷的变化相应的致动器长度的变化的灵敏度(该载荷的每单位变化量的致动器长度的变化量)在上述起始期间内比在乘员搭乘部6的上升动作(辅助轮7的浮起动作)完成后的期间内大。由此,能够使上述起始期间内的与乘员搭乘部6和基体3之间的摆动相关的刚性比在乘员搭乘部6的上升动作(辅助轮7的浮起动作)完成后的期间内低。进而,能够使乘员搭乘部6相对于基体3容易相对摆动。
除了以上说明的事项以外,本实施方式与第一实施方式相同。在这样的本实施方式的移动体1C中,也能够实现与第一实施方式相同的效果。
此外,在本实施方式中,连结机构101具备升降机构45,但也可以省略升降机构45,将关节102的下侧的板103固定在基体3上。而且,也可以代替将各辅助轮7连结在乘员搭乘部6上的腿体14而具备上述第二实施方式中说明的可伸缩的腿机构90。
[第四实施方式]
接着,参照图18对本发明的第四实施方式进行说明。此外,在本实施方式中,移动动作部和基体的结构与第一至第三实施方式不同,而对与第一至第三实施方式相同的事项省略说明。
本实施方式的移动体1D具备两个与第一实施方式的移动体1A的移动动作部2相同的结构的移动动作部2,这两个移动动作部2、2沿左右方向(Y轴方向)并排地配置。在该情况下,移动动作部2、2的并列方向(Y轴方向)为该移动动作部2、2各自的轮转动作的旋转轴心C1的方向。此外,在图18中,将各移动动作部2示意性地表示为车轮形状。
在这些移动动作部2、2之间组装有驱动各移动动作部2、2的驱动机构单元130。在该驱动机构单元130中,针对每个移动动作部2,搭载有与第一实施方式的移动体1A的驱动机构21相同结构的驱动机构。而且,驱动机构单元130的外装体130a能够绕移动动作部2、2的轮转动作的旋转轴心C1旋转。
另外,在驱动机构单元130的外装体130a上,以能够绕前后方向(X轴方向)的轴心C2摆动的方式轴支承着基体131。因此,基体131能够相对于移动动作部2、2接触的地面绕两个轴心C1、C2倾动。
该基体131从对外装体130a的安装部向上方延伸。而且,虽然图18中省略了图示,但在基体131的上部,经由与分别在第一至第三实施方式中说明的连结机构4或5或101相同的结构的连结机构连结有上述乘员搭乘部6。另外,与第一至第三实施方式中的任一实施方式同样地,在该乘员搭乘部6上连结有作为辅助触地部的辅助轮7(省略图示)。
进一步地,在基体131上搭载有倾斜传感器81和控制装置80。此外,控制装置80也可以搭载在驱动机构单元130上。
在该情况下,控制装置80对各移动动作部2的移动控制通过与第一实施方式相同的控制处理来进行。在该情况下,移动动作部2、2在横向(轴心C1方向)上的移动速度被控制为彼此相同的移动速度。
除了以上说明的事项以外,本实施方式的移动体1D与第一至第三实施方式中的任意一个相同。在这样的本实施方式的移动体1D移动时,移动动作部2、2相对于地面不倾动,而基体131与上述各实施方式相同,相应于乘员的体重移动等而相对于地面倾动。而且,相应于该倾动,移动动作部2在地面上移动。
在这样的本实施方式的移动体1D中,基体131与乘员搭乘部6的连结结构、辅助轮7相对于乘员搭乘部6的连结结构与上述第一至第三实施方式中的任意一个相同,因此能够实现与上述各实施方式相同的效果。
[第五实施方式]
接着,参照图19至图20C对本发明的第五实施方式进行说明。此外,在本实施方式中,连结机构的结构与第一实施方式不同,而对与第一实施方式相同的事项省略说明。
在本实施方式的移动体1E中,乘员搭乘部6经由具有与受电弓类似的结构的连结机构140能够升降地连结在基体3上。如图20A和图20B所示,该连结机构140具备一对连杆141a、141b,其以在座椅框架64与基体3之间交叉为X字形的方式沿斜上下方向延伸。
这些连杆141a、141b经由轴销141c连结成能够在其交叉部彼此相对旋转。
而且,连杆141a的下侧端部能够旋转地被固定设置于基体3的轴承部142轴支承着,连杆141b的上侧端部能够旋转地被固定设置于乘员搭乘部6的座椅框架64的轴承部143轴支承着。
另外,连杆141a的上侧端部能够旋转地被轴承部145轴支承着,该轴承部145沿固定设置于座椅框架64的导轨144移动自如地卡合在该导轨144上。另外,连杆141b的下侧端部能够旋转地被轴承部147轴支承着,该轴承部147沿固定设置于基体3的导轨146移动自如地卡合在该导轨146上。
在该情况下,导轨144、146的延伸方向被设定为相互平行的方向,以使得随着连杆141a、141b绕轴销141c的轴心的相对旋转,连杆141a的上侧端部相对于连杆141b的上侧端部进退,并且连杆141b的下侧端部相对于连杆141a的下侧端部进退。
因此,通过使轴承部145、147中的任意一方的轴承部145或147沿导轨144或146移动,另一方的轴承部147或145向与一方的轴承部145或147相同的方向移动,并且连杆141a、141b绕轴销141c的轴心相对旋转。并且,由于连杆141a、141b的相对旋转,连杆141a、141b整体沿上下方向伸缩,进而,乘员搭乘部6相对于基体3相对升降。图20A示出了乘员搭乘部6相对于基体3相对上升的状态,图20B示出了乘员搭乘部6相对于基体3相对下降的状态。
另外,在本实施方式中,连杆141a、141b由弹性材料构成,以使其能够弹性弯曲。因此,在将轴承部145、147保持为移动停止状态的状态下,通过连杆141a、141b中的一方或双方的弹性弯曲,例如如图20C所示,乘员搭乘部6能够相对于基体3弹性摆动。因此,连杆141a、141b构成本发明中的可伸缩的弹性构件。
此外,虽然图20C例示了乘员搭乘部6相对于基体3向前倾方向弹性摆动的状态,但乘员搭乘部6能够通过连杆141a、141b中的一方或双方的弹性弯曲,相对于基体3向包括后倾方向、左倾方向和右倾方向在内的任意方向弹性摆动。
连结机构140还具备升降用致动器150,其用于使乘员搭乘部6相对于基体3相对升降。该升降用致动器150将使上述轴承部145、147中的一方、例如基体3侧的轴承部147沿导轨146移动的驱动力传递到该轴承部147上。由此,升降用致动器150使连杆141a、141b相对旋转,进而使乘员搭乘部6相对于基体3相对升降。
具体地,升降用致动器150例如由电动马达构成。而且,该升降用致动器150的旋转轴(省略图示)经由减速器151连接在滚珠丝杠机构152的螺杆部152a上。在该情况下,升降用致动器150和减速器151各自的壳体经由未图示的支架等固定在基体3上。另外,轴承部147固定在与滚珠丝杠机构152的螺杆部152a嵌合的螺母部152b上、或者与该螺母部152b一体地构成。
因此,通过由升降用致动器150对滚珠丝杠机构152的螺杆部152a进行旋转驱动,螺母部152b和轴承部147沿导轨146移动。伴随于此,连杆141a、141b相对旋转,并且乘员搭乘部6相对于基体3相对升降。
此外,从升降用致动器150向轴承部147的动力传递也可以通过滚珠丝杠机构152以外的旋转-直动转换机构来进行。另外,也可以通过直动致动器构成升降用致动器150,并且通过该直动致动器直接使轴承部147沿导轨146移动。在进行从升降用致动器向轴承部145而不是轴承部147的动力传递的情况下,也是如此。
在升降用致动器150上附设有能够通过摩擦力或凹凸嵌合等将其旋转轴卡止为不能旋转的电动式制动装置153。与第一实施方式的制动装置57相同,该制动装置153构成为:当被供给电源电力时,成为将升降用致动器150的旋转轴卡止的状态(进而,成为对乘员搭乘部6相对于基体3的相对升降进行锁定的锁定状态)。另外,制动装置153构成为:当切断电源电力时,锁定状态解除。
除了以上说明的事项以外,本实施方式的移动体1E的结构与第一实施方式的移动体1A相同。而且,本实施方式的移动体1E的控制装置80在使用者P上下移动体1E时等,与第一实施方式相同,使升降用致动器150和制动装置153动作,以使其成为乘员搭乘部6相对于基体3相对下降的状态(D1>D2状态)。由此,在移动体1E的备用状态下,移动动作部2向地面的上方浮起,并且多个辅助轮7与地面接触。因此,乘员搭乘部6经由辅助轮7支承在地面上以使其相对于地面保持为恒定的姿势。
另外,在移动体1E移动时,控制装置80使升降用致动器150和制动装置153动作,以成为乘员搭乘部6相对于基体3相对上升的状态(D1<D2状态)。由此,移动动作部2与地面接触,并且多个辅助轮7成为从地面浮起的状态。而且,与第一实施方式相同,控制装置80经由移动用致动器22a、22b进行移动动作部2的移动控制。
在该情况下,上述连杆141a、141b中的一方或双方弹性弯曲,由此,乘员搭乘部6能够相对于基体3弹性摆动。因此,在本实施方式的移动体1E中,也能够与第一实施方式同样地实现第一实施方式中的参照图7至图9说明的效果。
由此,控制装置80在辅助轮7从地面浮起的状态(D1<D2状态)下,在移动体1E发生了异常的情况下、或者在使用者P进行了操作部82的规定的操作的情况下,与第一实施方式相同,通过切断向制动装置153的电力供给,使乘员搭乘部6相对于基体3下降,进而使多个辅助轮7与地面接触。由此,成为乘员搭乘部6相对于地面的姿势被保持为恒定的状态。
此外,在本实施方式的移动体1E中,虽然省略了,但与第一实施方式的移动体1A相同,也可以具备向使乘员搭乘部6相对于基体3相对下降的方向施力的弹簧(弹性构件)、在乘员搭乘部6相对于基体3相对下降时产生制动方向上的粘性阻力的减震器。
例如,也可以在连结机构140的轴承部142、147之间夹装向使它们分离的方向施力的螺旋弹簧和在它们分离时产生制动力的减震器。或者,也可以将这些螺旋弹簧和减震器夹装在轴承部143、145之间。
由此,在辅助轮7从地面浮起的状态(D1<D2状态)下,在移动体1E发生了异常的情况下、或者在使用者P进行了操作部82的规定的操作的情况下,能够缓和由乘员搭乘部6的下降引起的辅助轮7落地时的冲击。进一步地,能够使辅助轮7落地后的移动动作部2的触地载荷足够小或使其为零。
此外,在本实施方式的移动体1E的连结机构140中,仅具备一对连杆141a、141b,但也可以在乘员搭乘部6与基体3之间并排设置多对连杆141a、141b。另外,也可以将多对连杆141a、141b在乘员搭乘部6与基体3之间沿上下方向连接成多段。另外,也可以使移动动作部和基体例如与上述第四实施方式同样地构成。
[第六实施方式]
接着,参照图21对本发明的第六实施方式进行说明。此外,在本实施方式中,腿体的结构与第一实施方式不同,而对与第一实施方式相同的事项省略说明。
在本实施方式的移动体1F中,将各辅助轮7连结在乘员搭乘部6上的各腿体160被分割为上侧腿体161和下侧腿体162,上侧腿体161的上端部固定在乘员搭乘部6的座椅框架64上。
另外,下侧腿体162以能够沿上侧腿体161的延伸方向(斜上下方向)在规定的区间内滑动自如的方式卡合在上侧腿体161上。而且,在下侧腿体162的下端部上与第一实施方式同样地安装有辅助轮7。因此,各辅助轮7以具有规定的区间的游隙的方式经由腿体160连结在乘员搭乘部6上。
在图示例子的腿体160中,各辅助轮7相对于乘员搭乘部6的游隙的区间(换言之,下侧腿体162相对于上侧腿体161的滑动的游隙的区间)例如为如下区间:固定于下侧腿体162的抵接部162a如实线所示与固定于上侧腿体161的下部侧的止挡部161a抵接的下端位置和如双点划线所示与固定于上侧腿体161的上部侧的止挡部161b抵接的上端位置之间的区间。
这里,在本实施方式的移动体1F中,乘员搭乘部6相对于基体3的升降与第一实施方式同样地进行,在使用者P上下移动体1F时的备用状态下,乘员搭乘部6相对于基体3相对下降至规定的高度位置。另外,在通过移动动作部2而移动时,乘员搭乘部6相对于基体3相对上升至规定的高度位置。
而且,各辅助轮7相对于乘员搭乘部6的游隙的区间(各腿体160的下侧腿体162相对于上侧腿体161的游隙的区间)的上端位置被设定为:在本实施方式的移动体1F的备用状态下,使各腿体160的下侧腿体162的抵接部162a与上侧腿体161的上部侧的止挡部161b抵接,且乘员搭乘部6周围的辅助轮7成为受到触地载荷(将移动体1F支承于地面的触地载荷)并且与地面接触的状态(进而,成为乘员搭乘部6相对于地面的姿势被保持为恒定的状态)。
例如,各辅助轮7的游隙的区间的上端位置被设定为:各辅助轮7移动到游隙的区间的上端位置的状态下从乘员搭乘部6到该辅助轮7的下端的距离D1b与第一实施方式中的距离D1相同。
此外,在图示例子的移动体1F中,各辅助轮7的游隙的区间的下端位置被设定为:在通过移动动作部2而移动时,在乘员搭乘部6相对于基体3相对上升至规定的高度位置的状态下,且在乘员搭乘部6的非倾动状态下,成为各腿体160的下端部的辅助轮7从地面稍微浮起的状态(换言之,使从乘员搭乘部6到各辅助轮7的下端的距离D1a稍微小于其到移动动作部2的下端的距离D2)。但是,也可以进一步降低各辅助轮7的游隙的区间的下端位置,使各辅助轮7由于作用于该辅助轮7和下侧腿体162的重力而成为与地面接触的状态。
除了以上说明的事项以外,本实施方式的移动体1F的结构与第一实施方式相同。另外,由控制装置80进行的移动用致动器22a、22b和升降用致动器55以及制动装置57的动作控制的方法也与第一实施方式相同。
在这样的本实施方式的移动体1F中,在各辅助轮7未到达游隙的区间的上端位置的状态下,即使各辅助轮7与地面接触,安装有该辅助轮7的下侧腿体162也几乎不会受到阻力而能够相对于上侧腿体161滑动,因此,作用于该辅助轮7的触地载荷仍然足够小。因此,各腿体160的下侧腿体162未到达游隙的区间的上端位置的状态成为与该腿体160的前端部的辅助轮7从地面浮起的状态实质上相同的状态。
因此,在本实施方式的移动体1F中,也能够实现与第一实施方式的移动体1A相同的效果。
此外,在本实施方式中,乘员搭乘部6和基体3的连结机构4与第一实施方式相同,但该连结机构例如也可以与上述第三实施方式或第五实施方式相同。另外,也可以使该连结机构与第二实施方式相同,并且使各腿体160的上侧腿体161与第二实施方式的腿机构90结构相同。另外,也可以使移动动作部和基体例如与上述第四实施方式同样地构成。
[其他实施方式]
此外,本发明并不限定于以上说明的实施方式。以下,对其他一些实施方式进行说明。
在上述各实施方式中,移动动作部2能够在地面上全方位移动,但本发明的移动体的移动动作部例如也可以仅能够在一个方向(前后方向等)上移动。另外,也可以由例如并列的两个车轮构成移动动作部。而且,也可以驱动两个车轮以使移动体相应于基体在前后方向上的倾动(绕左右方向的轴的方向上的倾动)而沿前后方向直行,并且驱动两个车轮(对两个车轮赋予速度差)以使移动体相应于基体在左右方向上的倾动(绕前后方向的轴心的方向上的倾动)而转弯。
另外,乘员搭乘部并不限于座椅形状,例如,也可以构成为使用者(乘员)能够站立搭乘。
另外,在上述各实施方式的移动体1A至1D中,具备多个辅助轮7作为辅助触地部,但辅助触地部也可以构成为在与地面接触时相对于地面滑动(例如滑雪板状的结构)。在该情况下,能够通过辅助触地部的材质、底面形状,在辅助触地部在地面上滑动时作用适当的制动力。
另外,在上述各实施方式中,通过腿体14或可伸缩的腿机构90将辅助触地部(辅助轮7)连结在乘员搭乘部6上。但是,例如,也可以从乘员搭乘部6的周缘部向下方侧延伸设置裙状的罩构件,并在该罩构件的下端部安装或形成多个辅助触地部。
另外,在各实施方式中,以使乘员搭乘部6能够相对于基体3相对升降的方式进行连结、或者以使辅助触地部(辅助轮7)能够相对于乘员搭乘部6移动的方式进行连结。但是,本发明的移动体也可以不具备使乘员搭乘部相对于基体相对升降的机构、使辅助触地部相对于乘员搭乘部移动的机构。例如,在第一实施方式中的移动体1A中,也可以将弹性结构体41的下侧板42b如第二实施方式中的移动体1B那样固定在基体3上。
另外,在上述第一实施方式中,示出了通过升降用致动器55的驱动力进行乘员搭乘部6相对于基体3的升降的情况,但该升降机构也可以是手动式升降机构。
另外,在上述第二实施方式中,示出了通过伸缩用致动器96的驱动力进行各腿机构90的伸缩(辅助触地部(辅助轮7)相对于乘员搭乘部6的移动)的情况,但该伸缩机构也可以是手动式伸缩机构。
另外,在上述第六实施方式中,在上述游隙的区间内,使各腿体160的下侧腿体162相对于上侧腿体161滑动,但也可以是以下侧腿体162能够相对于上侧腿体161移动自如的方式经由连杆机构连结下侧腿体162和上侧腿体161。
另外,在上述第六实施方式中,例如,也可以在发生异常时或者乘员要求紧急停止时等,通过适当的锁定机构将各腿体160的下侧腿体162与上侧腿体161之间的游隙机构锁定在当时的状态(对下侧腿体162与上侧腿体161之间的相对移动进行锁定)。进一步地,也可以是与该锁定相结合,使升降机构45动作以缩短基体3与乘员搭乘部6之间的距离,由此使各辅助轮7(辅助触地部)在受到触地载荷的状态下迅速触地。另外,在该情况下,也可以相应于移动体的移动状态、路面状态等状况而自动地切换游隙机构的锁定及其解除。
Claims (21)
1.一种移动体,其特征在于,具备:
移动动作部,其能够在地面上移动;
基体,其以能够相对于所述地面倾动的方式组装在所述移动动作部上;
乘员搭乘部,其以能够相对于所述基体摆动的方式经由连结机构安装在该基体上;
辅助触地部,其以与所述乘员搭乘部一起相对于所述地面倾动的方式连结在该乘员搭乘部上,当该乘员搭乘部相对于所述地面的倾动量增加到规定量时,成为能够产生防止该乘员搭乘部的进一步倾动的触地载荷的状态,且在该状态下能够在所述地面上滑动或滚动;以及
稳定化控制装置,其进行所述移动动作部的移动控制,使得在乘员搭乘着所述乘员搭乘部的状态下至少移动体的姿势稳定,
所述连结机构构成为:相应于搭乘着所述乘员搭乘部的乘员的重心移动而使该乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动,使得在所述基体倾动的情况下,所述乘员搭乘部相对于所述基体向与该倾动相反的方向摆动。
2.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述连结机构具备弹性构件作为用于使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动的构成元件。
3.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述连结机构具备摆动用致动器作为用于使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动的构成元件,该摆动用致动器相应于作用于所述乘员搭乘部的载荷而动作以使该乘员搭乘部相对于所述基体摆动。
4.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述辅助触地部构成为:在所述地面上滑动或滚动时会作用制动力。
5.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述乘员搭乘部能够相对于所述地面在俯仰方向上倾动,所述辅助触地部分别配置在所述乘员搭乘部的前方和后方。
6.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述乘员搭乘部能够相对于所述地面在侧倾方向上倾动,所述辅助触地部分别配置在所述乘员搭乘部的左侧方和右侧方。
7.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
除了使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动以外,所述连结机构还构成为能够使所述乘员搭乘部相对于所述基体升降。
8.根据权利要求7所述的移动体,其特征在于:
所述连结机构构成为:具备可伸缩的弹性构件作为用于使所述乘员搭乘部相对于所述基体弹性摆动的构成元件,该弹性构件夹装在所述乘员搭乘部与所述基体之间,通过该弹性构件的伸缩动作能够使所述乘员搭乘部相对于所述基体升降。
9.根据权利要求7所述的移动体,其特征在于:
所述辅助触地部构成为:以随着所述乘员搭乘部相对于所述基体的下降而接近所述地面并与该地面接触的方式连结在该乘员搭乘部上,并且在该辅助触地部的触地状态下将该乘员搭乘部相对于所述地面的姿势维持为恒定地支承该乘员搭乘部。
10.根据权利要求9所述的移动体,其特征在于:
还具备第一弹簧构件,其以在由所述乘员搭乘部相对于所述基体的下降引起的所述辅助触地部的触地状态下向使所述基体相对于所述乘员搭乘部上升的方向施力的方式连结在所述基体和所述乘员搭乘部上。
11.根据权利要求9所述的移动体,其特征在于:
所述连结机构构成为:与所述乘员搭乘部相对于所述基体的摆动相关的刚性,在由所述乘员搭乘部相对于所述基体的下降引起的所述辅助触地部的触地状态下比在所述辅助触地部未与所述地面接触的状态下低。
12.根据权利要求7所述的移动体,其特征在于:
还具备锁定机构,其对所述乘员搭乘部相对于所述基体的升降进行锁定。
13.根据权利要求12所述的移动体,其特征在于:
还具备第二弹簧构件,其以向使所述乘员搭乘部相对于所述基体下降的方向施力的方式连结在所述基体和所述乘员搭乘部上,所述锁定机构构成为:在该移动体发生规定的异常时、或者相应于规定的操作部的操作,解除所述乘员搭乘部相对于所述基体的升降的锁定。
14.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述辅助触地部以能够相对于所述乘员搭乘部向接近所述地面的方向移动的方式连结在该乘员搭乘部上。
15.根据权利要求14所述的移动体,其特征在于:
所述辅助触地部构成为:以能够通过相对于所述乘员搭乘部的移动而与所述地面接触的方式连结在该乘员搭乘部上,并且在该辅助触地部的触地状态下将该乘员搭乘部相对于所述地面的姿势维持为恒定地支承该乘员搭乘部。
16.根据权利要求15所述的移动体,其特征在于:
还具备第一弹簧构件,其以在由所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的移动引起的该辅助触地部的触地状态下、向使所述乘员搭乘部相对于该辅助触地部上升的方向施力的方式连结在该辅助触地部和该乘员搭乘部上。
17.根据权利要求15所述的移动体,其特征在于:
所述连结机构构成为:与所述乘员搭乘部相对于所述基体的摆动相关的刚性,在由所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的移动引起的该辅助触地部的触地状态下比在所述辅助触地部未与所述地面接触的状态下低。
18.根据权利要求14所述的移动体,其特征在于:
还具备锁定机构,其对所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的移动进行锁定。
19.根据权利要求18所述的移动体,其特征在于:
还具备第二弹簧构件,其以向使所述辅助触地部接近所述地面的方向对所述乘员搭乘部施力的方式连结在该辅助触地部和该乘员搭乘部上,所述锁定机构构成为:在该移动体发生规定的异常时、或者相应于规定的操作部的操作,解除所述辅助触地部相对于所述乘员搭乘部的移动的锁定。
20.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述移动动作部是能够在所述地面上全方位移动的移动动作部。
21.根据权利要求1所述的移动体,其特征在于:
所述移动动作部通过将能够在所述地面上全方位移动的两个移动动作部连结而构成。
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