JP2006290347A - 車 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な動作を実行可能な車を実現することにある。
【解決手段】回転可能な車輪を備え、該車輪を回転させることによって走行可能な車であって、該車が歩行するための脚と、その回転軸の軸方向が前記車輪の回転軸の軸方向に沿う回転可能なホイール、を備え、前記車の姿勢を安定化させるためのコントロールモーメントジャイロと、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車に関する。特に、回転可能な車輪を備え、該車輪を回転させることによって走行可能な車に関する。

車は、既によく知られている。この車は、回転可能な車輪を備えており、当該車輪が回転することにより、所定の進行方向に走行する。
特開２００２−２２７８８３号公報

ところで、典型的な従来の車は、回転可能な車輪を備え、当該車輪を回転させて、所定の進行方向に走行する。かかる車は、車輪の向きを変えて曲がったり、車輪を逆方向に回転させてバックしたりすることができるものの、その動作の多様性は限られたものとなる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多様な動作を実行可能な車を実現することにある。

主たる本発明は、回転可能な車輪を備え、該車輪を回転させることによって走行可能な車であって、該車が歩行するための脚と、その回転軸の軸方向が前記車輪の回転軸の軸方向に沿う回転可能なホイール、を備え、前記車の姿勢を安定化させるためのコントロールモーメントジャイロと、を有することを特徴とする車である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。

回転可能な車輪を備え、該車輪を回転させることによって走行可能な車であって、該車が歩行するための脚と、その回転軸の軸方向が前記車輪の回転軸の軸方向に沿う回転可能なホイール、を備え、前記車の姿勢を安定化させるためのコントロールモーメントジャイロと、を有することを特徴とする車。
このようにすれば、多様な動作を安定的に実行可能な車を実現することが可能となる。

また、前記車輪の数は、一つであることとしてもよい。
かかる場合には、コントロールモーメントジャイロによる効果、すなわち、車が多様な動作を安定的に実行できるようにするという効果、がより有効に発揮されることとなる。

また、前記脚を少なくとも二つ有し、該脚は、脚先と複数の関節部とを備え、該関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行することとしてもよい。
かかる場合には、歩行動作を適切に実行することができる。

また、前記脚先は、物体を把持可能な指部を有することとしてもよい。
かかる場合には、車の動作のバリエーションが増加する。

また、物体を把持可能な手と、該手に連結された腕と、を有することとしてもよい。
かかる場合には、車の動作のバリエーションがより一層増加する。

また、前記関節部を曲げて前記脚を折り畳んだ状態で、前記車輪を回転させることによって走行することとしてもよい。
かかる場合には、脚が車の走行動作を阻害する可能性が低くなる。

また、前記車輪が地面に接地していない状態で、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行することとしてもよい。
かかる場合には、車輪が車の歩行動作を阻害する可能性が低くなる。

また、地面の状態に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替えることとしてもよい。
かかる場合には、車が効率よく移動することが可能となる。

また、地面の状態を検知するための検知手段を備え、該検知手段の出力に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替えることとしてもよい。
かかる場合には、地面の状態に関する情報を予め有していなくても、車が効率よく移動することが可能となる。

また、前記車輪による走行動作中であって地面に段差又は凹凸がある場合には、該段差又は凹凸を通過する際に前記脚先を地面に接地させることとしてもよい。
かかる場合には、車に過度な衝撃が加わることを防止することが可能となる。

また、前記段差又は凹凸を検知するための検知手段を備え、該検知手段の出力に応じて、前記脚先を地面に接地させることとしてもよい。
かかる場合には、段差又は凹凸に関する情報を予め有していなくても、車に過度な衝撃が加わることを防止することが可能となる。

また、前記脚先に備えられた前記指部により物体を把持した状態で、前記車輪を回転させることによって走行することとしてもよい。
かかる場合には、物体を適切に搬送することが可能となる。

また、前記手により物体を把持した状態で、前記車輪を回転させることによって走行し、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて歩行することとしてもよい。
かかる場合には、物体を適切に搬送することが可能となる。

また、前記車は、人が乗車することが可能な一輪乗用車であることとしてもよい。
かかる場合には、利便性の高い一輪乗用車が実現される。

また、回転可能な車輪を備え、該車輪を回転させることによって走行可能な車であって、該車が歩行するための脚と、その回転軸の軸方向が前記車輪の回転軸の軸方向に沿う回転可能なホイール、を備え、前記車の姿勢を安定化させるためのコントロールモーメントジャイロと、を有し、前記車輪の数は、一つであり、前記脚を少なくとも二つ有し、該脚は、脚先と複数の関節部とを備え、該関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行し、前記脚先は、物体を把持可能な指部を有し、前記関節部を曲げて前記脚を折り畳んだ状態で、前記車輪を回転させることによって走行し、前記車輪が地面に接地していない状態で、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行し、地面の状態に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替え、地面の状態を検知するための検知手段を備え、該検知手段の出力に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替え、前記車輪による走行動作中であって地面に段差又は凹凸がある場合には、該段差又は凹凸を通過する際に前記脚先を地面に接地させ、前記段差又は凹凸を検知するための検知手段を備え、該検知手段の出力に応じて、前記脚先を地面に接地させ、前記脚先に備えられた前記指部により物体を把持した状態で、前記車輪を回転させることによって走行し、前記車は、人が乗車することが可能な一輪乗用車であることを特徴とする車も実現可能である。

＝＝＝車の構成例＝＝＝
先ず、図１及び図２を用いて、本実施の形態に係る車の構成例について、その概要を説明する。なお、本実施の形態においては、車の一例として、その車輪の数が一つである一輪車２について説明する。図１は、一輪車２の外観構成を示した模式図である。図２は、一輪車２の主要構成要素を示した模式図である。

なお、図１及び図２においては、座標軸を示している。ここでは、一例として、一輪車２の移動方向（例えば、走行方向）をＸ軸、一輪車２の車輪８の回転軸８ａの軸方向をＹ軸、当該車輪８の接地部８ｂから中心部８ｃへ向かう方向をＺ軸とする。
一輪車２は、車体４と、車輪８と、二つの脚１０と、姿勢安定化手段の一例としてのコントロールモーメントジャイロ３０（以下、省略して、ＣＭＧとも呼ぶ）と、検知手段の一例としてのセンサ４０と、を有している。

車体４は、一輪車２のボディであり、車輪８の一部分やＣＭＧ３０等がその内部に収容されている。一方で、脚１０は、車体４の外側に設けられている。
車輪８は、回転軸８ａ回りに回転可能となるように構成されており、当該車輪８が回転することにより一輪車２が走行する。なお、当該一輪車２には、車輪８を回転させる機構として、モータ（不図示）や、モータの駆動力を車輪８に伝えるための、ギア、ベルト等の公知の駆動力伝達手段（不図示）も設けられている。

脚１０は、一輪車２を歩行させるためのものであり、脚先１３と、３つの関節部、すなわち、第一関節部１４と、第二関節部１６と、第三関節部１８と、３つの骨部、すなわち、第一骨部２２，第二骨部２４、第三骨部２６と、を有している。

第一関節部１４は、人間の肢で言えば股関節に相当する部分であり、当該第一関節部１４を介して、一輪車本体と第一骨部２２とが連結されている。第一関節部１４は、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸回りに曲がることができるように構成されており（図２に表された第一関節部１４には、これらの軸が示されている）、このことにより、第一骨部２２の方向を変えることが可能となっている。第一骨部２２は、その一端部で第一関節部１４を介して一輪車本体に連結されており、一方、その他端部で第二関節部１６を介して第二骨部２４に連結されている。

第二関節部１６は、人間の肢で言えば膝に相当する部分であり、当該第二関節部１６を介して、第一骨部２２と第二骨部２４とが連結されている。第二関節部１６は、Ｙ軸回りに曲がることができるように構成されており（図２に表された第二関節部１６には、当該軸が示されている）、このことにより、第二骨部２４の方向を変えることが可能となっている。第二骨部２４は、その一端部で第二関節部１６を介して第一骨部２２に連結されており、一方、その他端部で第三関節部１８を介して第三骨部２６に連結されている。

第三関節部１８は、人間の肢で言えば足首に相当する部分であり、当該第三関節部１８を介して、第二骨部２４と第三骨部２６とが連結されている。第三関節部１８は、Ｘ軸、及び、Ｙ軸回りに曲がることができるように構成されており（図２に表された第三関節部１８には、これらの軸が示されている）、このことにより、第三骨部２６の方向を変えることが可能となっている。第三骨部２６は、その一端部で第三関節部１８を介して第二骨部２４に連結されており、一方、その他端部で脚先１３に連結されている。

脚先１３は、一輪車２が歩行する際に、地面に接地する部分である。すなわち、一輪車２は、前述した関節部１４、１６、１８を曲げ伸ばしすることにより当該脚先１３を交互に地面に接地させて、歩行する。また、当該脚先１３は、指部１３ａを有しているが、該指部１３ａは物体を把持することが可能となるように構成されている。

なお、当該一輪車２には、前述した関節部１４、１６、１８の曲げ角を制御したり、指部１３ａを動作させたりするためのモータ（不図示）や、モータの駆動力を関節部１４、１６、１８等に伝えるための、ギア、ベルト等の公知の駆動力伝達手段（不図示）も設けられている。

ＣＭＧ３０は、一輪車２の姿勢を安定化させる機能を有している。このＣＭＧ３０は、回転可能なホイール３２と、当該ホイール３２を保持し回転可能なジンバル３４と、を備えている。ホイール３２の回転軸３２ａの軸方向は、車輪８の接地部８ｂから中心部８ｃへ向かう方向、すなわち、Ｚ軸に沿っており、かつ、ジンバル３４の回転軸３４ａの軸方向は、車輪８の回転軸８ａの軸方向、すなわちＹ軸に沿っている。

当該ＣＭＧ３０は、そのホイール３２が高速に回転することにより、一輪車２の姿勢を安定化させる。すなわち、一輪車２は、その内部でＣＭＧ３０に備えられたホイール３２が高速回転しているため、一輪車２に対しある一定の大きさの外力が働いたとしても、その姿勢を維持することができる。

また、一輪車２に対し、その姿勢を変動させるような大きな外力が働いた場合でも、ＣＭＧ３０は一輪車２の姿勢を安定化させる。

例えば、Ｘ軸まわりに一輪車２を回転させるような（換言すれば、一輪車２を地面側に倒すような）外力が働いて、一輪車２の姿勢が変動した場合には、当該一輪車２はこの姿勢変動を感知し、ホイール３２が高速回転している状態で、当該ホイール３２を保持しているジンバル３４をその回転軸３４ａまわりに回転させる。このことにより、Ｘ軸まわりに一輪車２を回転させる力が発生し、一輪車２が所望の姿勢に戻される。

また、Ｚ軸まわりに一輪車２を回転させるような外力が働いて、一輪車２の姿勢が変動した場合には、当該一輪車２はこの姿勢変動を感知し、ホイール３２の速度を変化させる。かかるホイール３２の加速又は減速による作用により、Ｚ軸まわりに一輪車２を回転させるような力が発生し、一輪車２が所望の姿勢に戻される。

また、Ｙ軸まわりに一輪車２を回転させるような外力が働いて、一輪車２の姿勢が変動した場合には、当該一輪車２はこの姿勢変動を感知し、走行中の一輪車２の車輪８の回転速度を変化させる。かかる車輪８の加速又は減速による作用により、Ｙ軸まわりに一輪車２を回転させるような力が発生し、一輪車２が所望の姿勢に戻される。このように、本実施の形態においては、Ｙ軸まわりに一輪車２を回転させるような外力が働いて、一輪車２の姿勢が変動した場合には、ＣＭＧ３０の機能を用いることなく、一輪車２を所望の姿勢に戻すこととしたが、これに限定されるものではなく、例えば、ホイール３２の回転軸３２ａの軸方向が互いに異なる複数のＣＭＧ３０を一輪車２に設けることにより、Ｙ軸まわりに一輪車２を回転させるような外力が働いて、一輪車２の姿勢が変動した場合においても、ＣＭＧ３０を用いて一輪車２を所望の姿勢に戻すようにしてもよい。

なお、一輪車２は、姿勢ジャイロ等の姿勢センサ（不図示）を備えており、当該姿勢センサにより前述した姿勢変動を感知する。また、一輪車２は、図１に示すように、当該姿勢センサとは異なるセンサ４０を備えている。当該センサ４０は、地面の状態、例えば、地面の状態が良好か否か（地面が整地されているか整地されていないか）、地面に段差や凹凸があるか等を検出する機能を有している。

また、一輪車２は、コントローラ（不図示）を備えている。このコントローラには、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等が設けられており、当該コントローラは、前記姿勢センサやセンサ４０等からの出力に応じて、車輪８、脚１０、ＣＭＧ３０等を制御する。

＝＝＝一輪車２の動作例＝＝＝
上述したとおり、本実施の形態に係る一輪車２は、車輪８と脚１０とを備えており、当該車輪８による走行動作と当該脚１０による歩行動作を実行することが可能となっている。また、車輪８の動きと脚１０の動きとが組み合わされて、一輪車２は多様な動作を実行する。

以下、一輪車２の動作の一例について、図３乃至図８を用いて説明する。図３は、地面が整地されている場合と整地されていない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例を説明するための状態遷移図である。図４は、階段がある場合とない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例を説明するための状態遷移図である。図５は、地面に上り段差がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。図６は、地面に下り段差がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。図７は、地面に縁石がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。図８は、地面に運搬対象物がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。

なお、これらの図においては、一輪車２の、車輪８による走行動作と脚１０による歩行動作、を明示的に表すために、車輪８と脚１０のみを模式的に示すこととし、車体４、ＣＭＧ３０等についてはその表示を省略する。

＜＜＜前進走行と前進歩行を連続的に実施する一輪車２の動作＞＞＞
先ず、一輪車２が前進走行と前進歩行を連続的に実施する場合について、図３及び図４を用いて説明する。本実施の形態に係る一輪車２は、地面の状態に応じて、車輪８による走行動作と脚１０による歩行動作とを切り替えることができる。以下、一輪車２が前進走行と前進歩行を連続的に実施する例として、地面が整地されている場合と整地されていない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例と、階段がある場合とない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例とについて説明する。

先ず、地面が整地されている場合と整地されていない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例について、図３を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る一輪車２は、予め、地面が整地されているか整地されていないかについての情報を有していることとする。

最初の状態Ａ１において、一輪車２が、整地された地面（以下、単に、整地とも呼ぶ）の上を矢印の方向に前進走行しているものとする。すなわち、車輪８が地面に接地した状態で回転しており、車輪８による走行動作が実行されている。なお、当該状態Ａ１において、一輪車２は、前記関節部を曲げて脚１０を折り畳んだ状態で、走行している。

次に、一輪車２から整地されていない地面（以下、単に、不整地とも呼ぶ）までの距離が所定距離以内となったところで、一輪車２は、車輪８による走行動作を実行しつつ、次の動作（すなわち、歩行動作）のための準備を開始する（状態Ａ１→状態Ａ２→状態Ａ３）。すなわち、一輪車２は、脚先１３を地面に接地させるために、脚１０が折り畳まれている状態を解除する。

その後、一輪車２は、脚先１３を地面に接地させる一方で、車輪８を地面から離すと共に車輪８の回転を止める（状態Ａ３→状態Ａ４）。このことにより、歩行動作のための準備が完了する。

次に、一輪車２は、不整地の上を矢印の方向に前進歩行する（状態Ａ４→状態Ａ５→状態Ａ６→状態Ａ７）。すなわち、一輪車２は、車輪８が地面に接地していない状態で、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより脚先１３を交互に地面に接地させて、歩行を行う。

次に、一輪車２が整地に差し掛かったところで、一輪車２は、歩行動作から走行動作へと切り替える（状態Ａ７→状態Ａ８）。すなわち、一輪車２は、脚先１３が地面に接地している状態で、前記関節部を曲げて車輪８を地面に接地させる。そして、脚先１３を地面から離し、かつ、車輪８を回転させる。

そして、一輪車２は、整地の上を矢印の方向に前進走行する（状態Ａ８）。なお、一輪車２は、走行動作を実行しながら脚１０を折り畳み（状態Ａ８→状態Ａ９→状態Ａ１０）、最終的には、脚１０が折り畳まれている状態で車輪８による走行動作を実行する（状態Ａ１０）。

次に、階段がある場合とない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例について、図４を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る一輪車２は、予め、階段の位置や高さに関する情報を有していることとする。

最初の状態Ｂ１において、一輪車２が、地面の上を矢印の方向に前進走行しているものとする。すなわち、車輪８が地面に接地した状態で回転しており、車輪８による走行動作が実行されている。なお、当該状態Ｂ１において、一輪車２は、前記関節部を曲げて脚１０を折り畳んだ状態で、走行している。

次に、一輪車２から階段までの距離が所定距離以内となったところで、一輪車２は、車輪８による走行動作を実行しつつ、次の動作（すなわち、歩行動作）のための準備を開始する（状態Ｂ１→状態Ｂ２→状態Ｂ３）。すなわち、一輪車２は、脚先１３を地面に接地させるために、脚１０が折り畳まれている状態を解除する。

その後、一輪車２は、脚先１３を地面に接地させる一方で、車輪８を地面から離すと共に車輪８の回転を止める（状態Ｂ３→状態Ｂ４）。このことにより、歩行動作のための準備が完了する。

次に、一輪車２は、歩行動作を実行して、階段を上る（状態Ｂ４→状態Ｂ５→状態Ｂ６→状態Ｂ７）。すなわち、一輪車２は、車輪８が階段に接地していない状態で、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより脚先１３を交互に階段に接地させて、階段を上る。

次に、一輪車２が階段を上り終えたところで、一輪車２は、歩行動作から走行動作へと切り替える（状態Ｂ７→状態Ｂ８）。すなわち、一輪車２は、脚先１３が地面に接地している状態で、前記関節部を曲げて車輪８を地面に接地させる。そして、脚先１３を地面から離し、かつ、車輪８を回転させる。

そして、一輪車２は、地面の上を矢印の方向に前進走行する（状態Ｂ８）。なお、一輪車２は、走行動作を実行しながら脚１０を折り畳み（状態Ｂ８→状態Ｂ９→状態Ｂ１０）、最終的には、脚１０が折り畳まれている状態で車輪８による走行動作を実行する（状態Ｂ１０）。

上述したように、一輪車２は、地面の状態に応じて、車輪８による走行動作と脚１０による歩行動作とを切り替えることができる。すなわち、走行動作と歩行動作の双方を実行可能な地面の状態である場合には、移動速度を重視して、走行動作を実行し、走行動作が困難な地面の状態である場合には、歩行動作を実行する。このことにより、一輪車２は効率よく移動することが可能となる。

なお、上記においては、一輪車２が、予め、地面の状態（整地か不整地か、階段があるかないか）についての情報を有しており、当該情報に基づいて走行動作と歩行動作とを切り替えることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前述したセンサ４０により地面の状態を検知し、当該センサ４０の出力に応じて、走行動作と歩行動作とを切り替えることとしてもよい。かかる場合には、地面の状態に関する情報を予め有していなくても、一輪車２が効率よく移動することが可能となる。

また、上記においては、階段が上り階段である場合について説明したが、階段が下り階段である場合においても、一輪車２は、階段が無いときには走行動作を行い、階段があるときには歩行動作を行うことが可能である。

＜＜＜地面に段差がある場合の一輪車２の動作＞＞＞
次に、地面に段差がある場合の一輪車２の動作について説明する。本実施の形態に係る一輪車２は、車輪８による走行中であって地面に段差がある場合に、当該段差を通過する際に脚先１３を地面に接地させる。このことにより、一輪車２に衝撃が加わることを防止することが可能となる。以下、地面に段差がある場合の一輪車２の動作、の一例として、地面に上り段差がある場合の一輪車２の動作と、地面に下り段差がある場合の一輪車２の動作について説明する。

先ず、地面に上り段差がある場合の一輪車２の動作について、図５を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る一輪車２は、予め、上り段差の位置や高さに関する情報を有していることとする。

最初の状態Ｃ１において、一輪車２が、平坦な地面（以下、単に、平坦面とも呼ぶ）の上を矢印の方向に前進走行しているものとする。すなわち、車輪８が地面に接地した状態で回転しており、車輪８による走行動作が実行されている。なお、当該状態Ｃ１において、一輪車２は、前記関節部を曲げて脚１０を折り畳んだ状態で、走行している。

次に、一輪車２が上り段差に差し掛かったところで、一輪車２は、車輪８による走行動作を実行しつつ、脚先１３を地面に接地させる（状態Ｃ１→状態Ｃ２→状態Ｃ３）。すなわち、一輪車２は、脚１０が折り畳まれている状態を解除して、脚先１３を地面に接地させる。

その後、一輪車２は、脚先１３を地面に接地させた状態で、脚１０により車体４を持ち上げて、車輪８を地面から離す（状態Ｃ３→状態Ｃ４。なお、かかる際にも、車輪８は回転している）。

次に、車輪８が上り段差を通り過ぎたところで、一輪車２は、車輪８を地面に接地させる（状態Ｃ４→状態Ｃ５）。すなわち、一輪車２は、脚先１３が地面に接地している状態で、前記関節部を曲げて車輪８を地面に接地させる。

そして、一輪車２は、脚先１３を地面から離し、走行動作を継続する（状態Ｃ５→状態Ｃ６）。なお、一輪車２は、走行動作を実行しながら脚１０を折り畳み（状態Ｃ６→状態Ｃ７）、最終的には、脚１０が折り畳まれている状態で車輪８による走行動作を実行する（状態Ｃ７）。

上述したように、一輪車２は、上り段差を通過する際に脚先１３を地面に接地させる。このことにより、上り段差との衝突を回避することが可能となり、一輪車２に過度な衝撃が加わることを防止することが可能となる。

次に、地面に下り段差がある場合の一輪車２の動作について、図６を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る一輪車２は、予め、下り段差の位置や高さに関する情報を有していることとする。

最初の状態Ｄ１において、一輪車２が、平坦面の上を矢印の方向に前進走行しているものとする。すなわち、車輪８が地面に接地した状態で回転しており、車輪８による走行動作が実行されている。なお、当該状態Ｄ１において、一輪車２は、前記関節部を曲げて脚１０を折り畳んだ状態で、走行している。

次に、一輪車２が下り段差に差し掛かったところで、一輪車２は、車輪８による走行動作を実行しつつ、脚先１３を地面に接地させるために脚１０が折り畳まれている状態を解除する（状態Ｄ１→状態Ｄ２→状態Ｄ３）。

そして、下り段差を通過する際に、一輪車２は落下するが、この際に、一輪車２は、車輪８よりも先に脚先１３を接地させる（状態Ｄ３→状態Ｄ４）。さらに、一輪車２は、脚先１３が地面に接地している状態で、前記関節部を曲げて車輪８を地面に接地させる（状態Ｄ４→状態Ｄ５）。

そして、一輪車２は、脚先１３を地面から離し、走行動作を継続する（状態Ｄ５→状態Ｄ６）。なお、一輪車２は、走行動作を実行しながら脚１０を折り畳み（状態Ｄ６→状態Ｄ７）、最終的には、脚１０が折り畳まれている状態で車輪８による走行動作を実行する（状態Ｄ７）。

上述したように、一輪車２は、下り段差を通過する際に脚先１３を地面に接地させる。このことにより、一輪車２が下り段差を通過して地面に落下する際に、当該一輪車２に過度な衝撃が加わることを防止することが可能となる。

なお、上記においては、一輪車２が、予め、段差の位置や高さに関する情報を有しており、当該情報に基づいて脚先１３を地面に接地させることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前述したセンサ４０により段差の位置や高さを検知し、当該センサ４０の出力に応じて、脚先１３を地面に接地させることとしてもよい。かかる場合には、段差の位置や高さに関する情報を予め有していなくても、一輪車２に過度な衝撃が加わることを防止することが可能となる。

＜＜＜地面に凹凸がある場合の一輪車２の動作＞＞＞
次に、地面に凹凸がある場合の一輪車２の動作について説明する。本実施の形態に係る一輪車２は、車輪８による走行中であって地面に凹凸がある場合に、当該凹凸を通過する際に脚先１３を地面に接地させる。このことにより、一輪車２に衝撃が加わることを防止することが可能となる。

以下、地面に凹凸がある場合の一輪車２の動作、の一例として、地面に縁石がある場合の一輪車２の動作について、図７を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る一輪車２は、予め、縁石の位置や高さに関する情報を有していることとする。

最初の状態Ｅ１において、一輪車２が、平坦面の上を矢印の方向に前進走行しているものとする。すなわち、車輪８が地面に接地した状態で回転しており、車輪８による走行動作が実行されている。なお、当該状態Ｅ１において、一輪車２は、前記関節部を曲げて脚１０を折り畳んだ状態で、走行している。

次に、一輪車２が縁石に差し掛かったところで、一輪車２は、車輪８による走行動作を実行しつつ、脚先１３を地面に接地させる（状態Ｅ１→状態Ｅ２→状態Ｅ３）。すなわち、一輪車２は、脚１０が折り畳まれている状態を解除して、脚先１３を地面に接地させる。

その後、一輪車２は、脚先１３を地面に接地させた状態で、脚１０により車体４を持ち上げて、車輪８を地面から離す（状態Ｅ３→状態Ｅ４。なお、かかる際にも、車輪８は回転している）。

次に、車輪８が縁石を通り過ぎたところで、一輪車２は、車輪８を地面に接地させる（状態Ｅ４→状態Ｅ５）。すなわち、一輪車２は、脚先１３が地面に接地している状態で、前記関節部を曲げて車輪８を地面に接地させる。

そして、一輪車２は、脚先１３を地面から離し、走行動作を継続する（状態Ｅ５→状態Ｅ６）。なお、一輪車２は、走行動作を実行しながら脚１０を折り畳み（状態Ｅ６→状態Ｅ７）、最終的には、脚１０が折り畳まれている状態で車輪８による走行動作を実行する（状態Ｅ７）。

上述したように、一輪車２は、縁石を通過する際に脚先１３を地面に接地させる。このことにより、縁石との接触を回避することが可能となり、一輪車２に過度な衝撃が加わることを防止することが可能となる。

なお、上記においては、一輪車２が、予め、縁石の位置や高さに関する情報を有しており、当該情報に基づいて脚先１３を地面に接地させることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前述したセンサ４０により縁石の位置や高さを検知し、当該センサ４０の出力に応じて、脚先１３を地面に接地させることとしてもよい。かかる場合には、縁石の位置や高さに関する情報を予め有していなくても、一輪車２に過度な衝撃が加わることを防止することが可能となる。

また、上記においては、凹凸が縁石（凸部）である場合について説明したが、例えば、凹凸が窪み（凹部）である場合においても、一輪車２は、窪みを通過する際に脚先１３を地面に接地させることにより、窪みとの接触を回避することが可能となる。

＜＜＜地面に運搬対象物がある場合の一輪車２の動作＞＞＞
次に、地面に運搬対象物がある場合の一輪車２の動作について説明する。本実施の形態に係る一輪車２は、脚先１３に備えられた指部１３ａにより物体の一例としての運搬対象物を把持し、当該運搬対象物を把持したまま車輪８による走行動作を実行することができる。以下、地面に運搬対象物がある場合の一輪車２の動作について、図８を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る一輪車２は、予め、運搬対象物の位置や大きさに関する情報を有していることとする。

最初の状態Ｆ１において、一輪車２が、平坦面の上を矢印の方向に前進走行しているものとする。すなわち、車輪８が地面に接地した状態で回転しており、車輪８による走行動作が実行されている。なお、当該状態Ｆ１において、一輪車２は、前記関節部を曲げて脚１０を折り畳んだ状態で、走行している。

次に、一輪車２から運搬対象物までの距離が所定距離以内となったところで、一輪車２は、車輪８による走行動作を実行しつつ、次の動作（すなわち、運搬対象物を把持する動作）のための準備を開始する（状態Ｆ１→状態Ｆ２）。すなわち、一輪車２は、運搬対象物を把持するために、脚１０が折り畳まれている状態を解除し、かつ、車輪８の回転速度を下げて減速する。

次に、一輪車２が運搬対象物に差し掛かったところで、一輪車２は、脚先１３に備えられた指部１３ａにより運搬対象物を把持する（状態Ｆ２→状態Ｆ３）。すなわち、一輪車２は、脚１０を腕として用いることにより、運搬対象物を把持する。

その後、一輪車２は、運搬対象物を持ち上げて、車輪８の回転速度を上げて加速し、当該運搬対象物を把持したまま走行動作を継続する（状態Ｆ３→状態Ｆ４）。

上述したように、一輪車２は、指部１３ａにより運搬対象物を把持し、当該運搬対象物を把持したまま車輪８による走行動作を実行することができる。このことにより、運搬対象物を適切に搬送することが可能となる。

なお、上記においては、一輪車２が、予め、運搬対象物の位置や大きさに関する情報を有しており、当該情報に基づいて運搬対象物を把持することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前述したセンサ４０により運搬対象物の位置や大きさを検知し、当該センサ４０の出力に応じて、運搬対象物を把持することとしてもよい。

発明が解決しようとする課題の項で述べたとおり、典型的な従来の車は、回転可能な車輪を備え、当該車輪を回転させて、所定の進行方向に走行する。かかる車は、車輪の向きを変えて曲がったり、車輪を逆方向に回転させてバックしたりすることができるものの、その動作の多様性は限られたものとなる。

一方、本実施の形態に係る車は、車輪８に加えて、当該車が歩行するための脚１０を備えているから、車輪８と脚１０を用いて上述したような多様な動作を実行することができる。

また、車が上述したような多様な動作を実行する際には、その姿勢が不安定となる状況が発生しやすくなるが、本実施の形態に係る車は、姿勢安定化手段としてのＣＭＧ３０を備えているから、上述したような多様な動作を安定的に実行することができる。換言すれば、当該車がＣＭＧ３０を備えることにより、その姿勢を不安定にすることなく実行できる動作のバリエーション、を拡大させることができる。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、上記実施の形態に基づき本発明に係る車を説明したが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

なお、上記実施の形態においては、姿勢安定化手段としてＣＭＧ３０を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。他の姿勢安定化手段としては、単に一定速で回転する（回転速度を制御することが不可能な）ホイールや、回転速度を制御することが可能なホイール（一般的にリアクションホイールと呼ばれているもの等）等が挙げられ、これらを車に設けてもよい。
ただし、車に対し、その姿勢を変動させるような大きな外力が働いた場合でも、車の姿勢を適切に安定化させることができる点で、上記実施の形態（すなわち、ＣＭＧ３０）の方がより望ましい。

また、上記実施の形態において、ＣＭＧ３０は、回転可能なホイール３２を有し、該ホイール３２の回転軸３２ａの軸方向は、車輪８の接地部８ｂから中心部８ｃへ向かう方向（Ｚ軸）に沿うこととしたが、これに限定されるものではない。例えば、車の移動方向（Ｘ軸）に沿うこととしてもよいし、車輪８の回転軸８ａの軸方向（Ｙ軸）に沿うこととしてもよい。

また、上記実施の形態において、前記車輪８の数は一つであることとしたが、これに限定されるものではなく、当該車輪８の数は複数であってもよい。すなわち、上記実施の形態においては、車として一輪車２を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、二輪車、三輪車、四輪車等にも本発明を適用可能である。
ただし、車輪８の数が一つである場合には、複数である場合に比べて、車の姿勢が不安定になり易い。したがって、車輪８の数が一つである場合には、ＣＭＧ３０による上述した効果、すなわち、車が多様な動作を安定的に実行できるようにするという効果、がより有効に発揮されることとなり、かかる点で、上記実施の形態の方がより効果的である。

また、車は、人が乗車することが可能な一輪乗用車であることとしてもよい。
かかる場合に、当該一輪乗用車は、多様な動作を実行することができるから、利便性の高い一輪乗用車が実現される。

また、上記実施の形態において、車は、脚１０を二つ有し、該脚１０は、脚先１３と複数の関節部とを備え、該関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先１３を交互に地面に接地させて、歩行することとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、脚１０は、車を歩行させる機能を有していれば、どのような構造のものでもよい。例えば、脚１０は、関節部を必ずしも複数有している必要はない。
ただし、歩行動作を適切に実行することができる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。

また、上記実施の形態において、脚１０の数は二つとしたが、これに限定されるものではなく、三つ以上であってもよい。

また、上記実施の形態において、前記脚先１３は、物体を把持可能な指部１３ａを有することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、脚先１３は、当該指部１３ａを有しないこととしてもよい。
ただし、車の動作のバリエーション（物体を運搬する前述した動作や障害物となっている物体を取り除く動作等）が増加する点で、上記実施の形態の方がより望ましい。

また、車は、物体を把持可能な手と、該手に連結された腕と、を有することとしてもよい。例えば、図９に示すように、脚１０には、物体を把持するための指部が設けられておらず、その代わりに、物体を把持可能な手５０と、該手５０に連結された腕５２とを有していることとしてもよい。
かかる場合には、物体を把持可能な手５０を、脚１０の動作と切り離して動かすことができるため、車の動作のバリエーションがより一層増加することとなる。
例えば、手５０により物体を把持した状態で車輪８を回転させることにより走行することだけでなく、手５０により物体を把持した状態で前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先１３を交互に地面に接地させて歩行することも可能となる。

また、上記実施の形態において、車は、前記関節部を曲げて前記脚１０を折り畳んだ状態で、前記車輪８を回転させることによって走行することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前記脚１０を折り畳まない状態で、走行することとしてもよい。
ただし、脚１０が車の走行動作を阻害する可能性が低くなる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。

また、上記実施の形態において、車は、前記車輪８が地面に接地していない状態で、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先１３を交互に地面に接地させて、歩行することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前記車輪８が地面に接地している状態で、歩行することとしてもよい。
ただし、車輪８が車の歩行動作を阻害する可能性が低くなる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。

また、上記においては、車の動作の一例として、前進走行と前進歩行を連続的に実施する一輪車２の動作、地面に段差がある場合の一輪車２の動作、地面に凹凸がある場合の一輪車２の動作、及び、地面に運搬対象物がある場合の一輪車２の動作について説明したが、車の動作はこれらに限定されるものではない。
例えば、車は、前進走行中に前述したＣＭＧ３０のジンバル３４を回転させることにより、方向転換することができるし、また、停止中に前述したホイール３２の回転速度を変化させることにより、その場で転回することができる。

一輪車２の外観構成を示した模式図である。 一輪車２の主要構成要素を示した模式図である。 地面が整地されている場合と整地されていない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例を説明するための状態遷移図である。 階段がある場合とない場合とで走行動作と歩行動作とが切り替わる例を説明するための状態遷移図である。 地面に上り段差がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。 地面に下り段差がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。 地面に縁石がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。 地面に運搬対象物がある場合の一輪車２の動作を説明するための状態遷移図である。 その他の実施の形態に係る一輪車２の外観構成を示した模式図である。

符号の説明

２ 一輪車 ４ 車体
８ 車輪 ８ａ 回転軸
８ｂ 接地部 ８ｃ 中心部
１０ 脚 １３ 脚先
１３ａ 指部 １４ 第一関節部
１６ 第二関節部 １８ 第三関節部
２２ 第一骨部 ２４ 第二骨部
２６ 第三骨部 ３０ コントロールモーメントジャイロ（ＣＭＧ）
３２ ホイール ３２ａ 回転軸
３４ ジンバル ３４ａ 回転軸
４０ センサ ５０ 手
５２ 腕

Claims (15)

1. 回転可能な車輪を備え、該車輪を回転させることによって走行可能な車であって、
   該車が歩行するための脚と、
   その回転軸の軸方向が前記車輪の回転軸の軸方向に沿う回転可能なホイール、
   を備え、前記車の姿勢を安定化させるためのコントロールモーメントジャイロと、
   を有することを特徴とする車。
2. 請求項１に記載の車において、
   前記車輪の数は、一つであることを特徴とする車。
3. 請求項２に記載の車において、
   前記脚を少なくとも二つ有し、
   該脚は、脚先と複数の関節部とを備え、
   該関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行することを特徴とする車。
4. 請求項３に記載の車において、
   前記脚先は、物体を把持可能な指部を有することを特徴とする車。
5. 請求項３に記載の車において、
   物体を把持可能な手と、該手に連結された腕と、を有することを特徴とする車。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の車において、
   前記関節部を曲げて前記脚を折り畳んだ状態で、前記車輪を回転させることによって走行することを特徴とする車。
7. 請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の車において、
   前記車輪が地面に接地していない状態で、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行することを特徴とする車。
8. 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の車において、
   地面の状態に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替えることを特徴とする車。
9. 請求項８に記載の車において、
   地面の状態を検知するための検知手段を備え、
   該検知手段の出力に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替えることを特徴とする車。
10. 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の車において、
    前記車輪による走行動作中であって地面に段差又は凹凸がある場合には、該段差又は凹凸を通過する際に前記脚先を地面に接地させることを特徴とする車。
11. 請求項１０に記載の車において、
    前記段差又は凹凸を検知するための検知手段を備え、
    該検知手段の出力に応じて、前記脚先を地面に接地させることを特徴とする車。
12. 請求項４に記載の車において、
    前記脚先に備えられた前記指部により物体を把持した状態で、前記車輪を回転させることによって走行することを特徴とする車。
13. 請求項５に記載の車において、
    前記手により物体を把持した状態で、
    前記車輪を回転させることによって走行し、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて歩行することを特徴とする車。
14. 請求項２乃至請求項１３のいずれかに記載の車において、
    該車は、人が乗車することが可能な一輪乗用車であることを特徴とする車。
15. 回転可能な車輪を備え、該車輪を回転させることによって走行可能な車であって、
    該車が歩行するための脚と、
    その回転軸の軸方向が前記車輪の回転軸の軸方向に沿う回転可能なホイール、
    を備え、前記車の姿勢を安定化させるためのコントロールモーメントジャイロと、
    を有し、
    前記車輪の数は、一つであり、
    前記脚を少なくとも二つ有し、該脚は、脚先と複数の関節部とを備え、該関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行し、
    前記脚先は、物体を把持可能な指部を有し、
    前記関節部を曲げて前記脚を折り畳んだ状態で、前記車輪を回転させることによって走行し、
    前記車輪が地面に接地していない状態で、前記関節部を曲げ伸ばしすることにより前記脚先を交互に地面に接地させて、歩行し、
    地面の状態に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替え、
    地面の状態を検知するための検知手段を備え、該検知手段の出力に応じて、前記車輪による走行動作と前記脚による歩行動作とを切り替え、
    前記車輪による走行動作中であって地面に段差又は凹凸がある場合には、該段差又は凹凸を通過する際に前記脚先を地面に接地させ、
    前記段差又は凹凸を検知するための検知手段を備え、該検知手段の出力に応じて、前記脚先を地面に接地させ、
    前記脚先に備えられた前記指部により物体を把持した状態で、前記車輪を回転させることによって走行し、
    前記車は、人が乗車することが可能な一輪乗用車であることを特徴とする車。

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