JP2011063204A - 全方向移動車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】並列に配設された一対の車輪2R,2Lと、一対の車輪を個別に回転駆動する駆動機構と、駆動機構を制御する制御手段と、車輪より車輪軸Oの直交方向に離間した位置に配設された補助輪4と、一対の車輪が取り付けられて重量物の荷重を受ける車体と、を備える倒立振子型の全方向移動車両において、上記車輪には、車輪軸回りに回転可能な回転体20R,20Lと、その回転体の外周部に全周に亘って配設されると共に回転体の下端位置において路面に接地され、車輪軸に対して傾斜した回転軸PR,PL回りに回転自在な複数のフリーローラ21R,21Lと、が備えられ、路面に接地する接地部分における両側のフリーローラ21R´,21L´は、各々の回転軸が路面と平行にそれぞれ延在すると共に当該回転軸の間隔が補助輪側に向かうに従い漸次縮幅する向きに配置されている。
【選択図】図4
Description
しかしながら、倒立振子型車両の車輪として上記したメカナムホイールを用いると、走行中に路面の凹凸等で片側の車輪が空転したときに進行方向が変化するおそれがあり、走行時の操縦安定性と乗り心地に問題が生じる。特に、一対の車輪の後方に補助輪が配設され、また、両側の車輪に設けられたフリーローラが、接地部分において、それらの回転軸の間隔が補助輪側(後方側)に向かうに従い漸次拡幅する向きに配置されている場合、補助輪の接地点から上記した回転軸(路面に接地するフリーローラの回転軸)の延長線までの垂直距離が長くなるため、走行中に一方側の車輪が空転したときに他方側の車輪に作用するモーメントが大きくなり、補助輪を支点にして旋回しやすい。
図1及び図2に示すように、本実施形態における全方向移動車両(以下、単に「車両1」と記す。)は、路面S上を全方向(前後方向及び左右方向を含む2次元的な全方向)に移動可能な車両であって、当該車両1に乗車した搭乗者が任意の方向および大きさの体重移動を行うことによって、その体重移動の程度に比例した速度で体重移動の方向に向かって走行する倒立振子型の電動車両である。この車両1の概略構成としては、並列に配設された一対の車輪2R,2Lと、これら一対の車輪2R,2Lを駆動させる動力を該車輪2R,2Lにそれぞれ付与して一対の車輪2R,2Lを個別に車輪軸O回りに回転駆動する駆動機構3R,3Lと、上記した一対の車輪2R,2Lの後方に配設された補助輪4と、上記した一対の車輪2R,2Lが取り付けられていると共に搭乗者(本発明の重量物に相当する。)の荷重を受ける車体5と、上記した駆動機構3を制御する制御手段6と、を備えている。
フレーム50の概略構成としては、上記した一対の車輪2R,2L、駆動機構3R,3L及び補助輪4が組み付けられた基台52と、基台52から上方に向けて立設された支柱53と、を備える。基台52は、一対の車輪2R,2L、駆動機構3R,3L及び補助輪4を支持する支持部であると共に車輪2R,2L及び駆動機構3R,3Lを覆う外装体(カバー)であり、縦断面視略逆U字状に形成されている。詳しく説明すると、基台52には、車輪2R,2Lを上方から覆う天板部54と、天板部54の左右両側の端部からそれぞれ垂下されて車輪2R,2Lを左右両側から覆う一対の側板部55R,55Lと、が備えられている。支柱53は、天板部54の上面から立設された角筒部材であり、上方に向かって後方側に傾斜されている。また、側板部55R,55Lのそれぞれの外面部には、搭乗者の足を載せるステップ7R,7Lが各々、右向き、左向きに張り出すように突設されている。
また、上記した支柱53の上部には、該支柱53から前方側に張り出してサドル51の左右両側にそれぞれ配設されたグリップバー57R,57Lが固定され、これら両側のグリップバー57R,57Lの先端にグリップ58R,58Lがそれぞれ設けられている。
動力源30R,30Lは、トルクを出力する電動モータであり、上記した基台52の内側に配設されている。詳しく説明すると、動力源30R,30Lは、上記した車輪2R,2Lの上方に配置されており、基台52の天板部54の下面に固定されている。
なお、荷重センサ62の代わりに、例えば、搭乗者がサドル51に着座したときにONとなるようなスイッチ式のセンサを用いてもよい。
なお、動力源30R,30Lの出力軸32R,32Lの回転角速度と、その動力源30R,30Lに対応する回転体20R,20Lの回転角速度との間の関係は、該出力軸32R,32Lと回転体20R,20Lとの間の一定値の減速比に応じた比例関係になるので、本実施形態の説明では、便宜上、動力源30R,30Lの回転角速度は、回転体20R,20Lの回転角速度を意味するものとする。
そこで、本実施形態では、搭乗者及び車両1の全体の重心点が、一対の車輪2R,2Lの接地面の中心位置のほぼ真上に位置する状態での車体5の姿勢を目標姿勢とし、基本的には、車体5の実際の姿勢を目標姿勢に収束させるように、車輪2R,2Lの回転動作が制御される。
例えば、上記した実施の形態では、車体5にサドル51が設けられ、搭乗者がサドル51に着座した姿勢で運転する車両1について説明しているが、本発明は、上記した着座スタイルの車両1に限定されるものではない。例えば、車体5に、搭乗者の両足を載せるステップと、そのステップ上に起立した搭乗者が把持するハンドルと、がそれぞれ設けられ、搭乗者が起立した姿勢で運転する車両であってもよい。
2R,2L 車輪
3R,3L 駆動機構
4 補助輪
5 車体
6 制御手段
20R,20L 回転体
21R,21L フリーローラ
O 車輪軸
PR,PL 回転軸
S 路面
Claims (1)
- 並列に配設された一対の車輪と、
該一対の車輪を個別に車輪軸回りに回転駆動する駆動機構と、
該駆動機構を制御する制御手段と、
前記車輪より前記車輪軸の直交方向に離間した位置に配設された補助輪と、
前記一対の車輪が取り付けられていると共に重量物の荷重を受ける車体と、
を備える倒立振子型の全方向移動車両において、
前記車輪には、
前記車輪軸回りに回転可能な回転体と、
該回転体の外周部に全周に亘って配設されていると共に該回転体の下端位置において路面に接地され、前記車輪軸に対して傾斜した回転軸回りに回転自在な複数のフリーローラと、
が備えられており、
前記路面に接地する接地部分における両側の前記フリーローラは、各々の前記回転軸が前記路面と平行にそれぞれ延在すると共に当該回転軸の間隔が前記補助輪側に向かうに従い漸次縮幅する向きに配置されていることを特徴とする全方向移動車両。
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