JP2011068160A - 倒立振子型移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】 着座姿勢で搭乗し、搭乗者が足で床面を蹴って推力を得ることができる倒立振子型移動体において、搭乗者が足で床面を蹴りやすくする。
【解決手段】 フレーム２と、フレームに設けられ、フレームを床面上において前後方向および左右方向を含む任意の方向に走行させる走行ユニット３と、フレームに設けられた着座ユニット４とを有し、着座ユニットは、搭乗者の臀部の左半部を支持する左サドル６３Ｌと、搭乗者の臀部の右半部を支持する右サドル６３Ｒと、フレームに設けられ、左サドルおよび右サドルのそれぞれを前後方向に変位可能に支持する支持部６０とを備えることを特徴とする。また、支持部６０は、左サドルおよび右サドルの一方が前方または後方に変位するときに、他方を相反する方向に変位させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、起立（倒立）姿勢を維持しつつ床面上を少なくとも前後方向に移動可能な倒立振子型移動体に関する。より詳しくは、倒立振子型移動体の着座ユニットに係り、着座した搭乗者が自身の足で床面を蹴って推力を得る際に、搭乗者が足を動かしやすくするとともに、かつ倒立振子型移動体に旋回力が加わり難くするための技術に関する。

別個の電動モータによってそれぞれ駆動される一対の駆動体と、これら一対の駆動体の間に挟持され、駆動体から摩擦力を受けて駆動される１つの主輪とから構成される走行ユニットを備えた倒立振子型移動体が公知になっている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る主輪は、無端円環状の環状体と、環状体の環方向に複数個配置され、各々自身の配置位置における環状体の接線方向と平行な回転軸回りに回転可能なドリブンローラとを備え、ドリブンローラが駆動体と接触して駆動される。ドリブンローラが、環状体の接線方向の回転軸回りに回転（自転）する場合には、倒立振子型移動体は左右方向に推力を得て、ドリブンローラが環状体の環方向に回転（公転）する場合には、倒立振子型移動体は前後方向に推力を得る。

国際公開第０８／１３２７７９号パンフレット

特許文献１に係る倒立振子型移動体において、搭乗者が着座するための着座ユニットを設け、搭乗者が着座姿勢で搭乗できるようにすることが考えられる。この場合、搭乗者の両足は自由になるため、搭乗者は両足で床面を蹴って倒立振子型移動体に任意の方向に推力を与えることができる。このような倒立振子型移動体の着座ユニットは、搭乗者が足で床面を蹴りやすいように、搭乗者の足の動きを阻害しない構造であることが望ましい。

倒立振子型移動体を前進させようとして、搭乗者が自身の足で床面を蹴る際には、歩いたり走ったりする場合と同様に、左右の足を交互に前に出して床面を蹴ることが考えられる。この場合、左足または右足の一方で床面を蹴るため、倒立振子型移動体の中心から左方または右方に偏倚した位置から倒立振子型移動体に力が加わるため、着座ユニットが基体に相対移動不能に固定されていると、鉛直方向回りの旋回力が加わることになる。そのため、倒立振子型移動体を安定して前進方向に移動させるためには、搭乗者が自身の足で床面を蹴る際に、倒立振子型移動体に旋回力が生じ難くする必要がある。

本発明は以上の背景を鑑みてなされたものであって、着座した搭乗者が自身の足で床面を蹴る際に、足の動作を円滑に行う事ができるようにするとともに、倒立振子型移動体に旋回力が加わり難くすることができる着座ユニットを備えた倒立振子型移動体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、倒立振子型移動体（１）であって、基体（２）と、前記基体に設けられ、前記基体を床面上において少なくとも前後方向に走行させる走行ユニット（３）と、前記基体に設けられた着座ユニット（４）とを有し、前記着座ユニットは、搭乗者の臀部の左半部を支持する左サドル（６３Ｌ）と、搭乗者の臀部の右半部を支持する右サドル（６３Ｒ）と、前記基体に設けられ、前記左サドルおよび前記右サドルのそれぞれを前後方向に変位可能に支持する支持部（６０，５００）とを備えることを特徴とする。支持部は、着座ユニットの一部もしくは全部を基体に対して相対移動可能に支持するものである。支持部は、左右のサドルを少なくとも前後方向に相対移動可能に支持していればよく、その移動態様は並進（直線状）であっても回転（円弧状）であってもよい。

この構成によれば、左サドル部および右サドル部が搭乗者の左右の足および臀部の動きに応じて前後方向に移動するため、床面を蹴る際の足の動作が阻害されない。また、搭乗者の床面を蹴る動作は、左右サドルの前後方向の移動に変換されて倒立振子型移動体に伝達されるため、倒立振子型移動体に旋回力が生じにくくなる。

第２の発明は、第１の発明において、前記支持部は、前記左サドルおよび前記右サドルの一方が前方または後方に変位するときに、前記左サドルおよび前記右サドルの他方を前記一方の変位方向と相反する方向に変位させることを特徴とする。

この構成によれば、搭乗者の左足および臀部の左側が後方に移動する際には、左サドルに連動した右サドルによって、右足および臀部の右側が前方に送り出されるため、搭乗者は左右の足で床面を蹴る動作を円滑に行うことができるようになる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記左サドルおよび前記右サドルの前部は、前記左サドルおよび前記右サドルの他の部分に比較して撓みやすくなっていることを特徴とする。

この構成によれば、搭乗者は足を左右サドルの下方および後方に移動させやすくなり、床面を蹴る動作を円滑に行うことができるようになる。

以上の構成によれば、着座ユニットを備えた倒立振子型移動体において、着座した搭乗者が、自身の足で床面を蹴る際に、足の動作を円滑に行う事ができるようになるとともに、倒立振子型移動体に旋回力が加わり難くなる。

第１実施形態に係る倒立振子型移動体を示す斜視図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体を示す背面図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体の分解斜視図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体を一部破断して示す側面図 第１実施形態に係る上部構造体の分解斜視図 第１実施形態に係る着座ユニットを示す平面図 左サドルを示す断面図 第１実施形態に係る着座ユニットの動作を示す説明図 図１のIX−IX断面図 図９の要部拡大断面図 第１実施形態に係る電装ユニットを示す斜視図 第１実施形態に係る上部構造体と下部構造体の連結構造を一部破断して示す斜視図 第１実施形態に係る上部構造体と下部構造体の連結構造を示す断面図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体の制御系を示すブロック図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体の搭乗姿勢を示す斜視図 第２実施形態に係る着座ユニットを示す平面図 第２実施形態に係る着座ユニットを示す側面図

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る倒立振子型移動体の詳細について説明する。説明にあたり、倒立振子型移動体およびその構成要素の方向は、鉛直方向を上下方向とし、鉛直方向に直交する水平面において互いに直交する前後方向および左右方向を図示のように定める。なお、左右対称に設けられる同一の部材に関しては、番号の添え字にＬ、Ｒを付し、一方についてのみ説明する。

＜倒立振子型移動体の全体構成＞
図１〜図４に示されているように、倒立振子型移動体（以下、単に移動体と略称する）１は、概ね上下方向に延在する骨格構造としてのフレーム（基体）２と、フレーム２の下部に設けられた走行ユニット３と、フレーム２の上部に設けられた着座ユニット４と、フレーム２の内部に設けられた電装ユニット１１と、フレーム２の上部に設けられ、各ユニットおよびセンサに電力を供給するバッテリユニット１０とを主要構成要素として有している。電装ユニット１１は、倒立振子制御ユニット（制御手段。以下、単に制御ユニットと略称する）５と、上部荷重センサ６と、傾斜センサ（操作入力検出手段）７とを備えている。制御ユニット５は、倒立振子制御に基づいて各種センサからの入力信号に応じて走行ユニット３を駆動制御し、移動体１を倒立姿勢に維持する。また、移動体１は、電装ユニット１１とは別体に、ステップ荷重センサ８やロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒを適所に備えている。

＜フレームの構成＞
図１に示されているように、フレーム２は、中空の外殻構造をなし、前後方向の幅が左右方向の幅に比べて大きい扁平形状を呈している。また、フレーム２は、上下方向における中央に全周にわたってくびれ部２Ａを有する。くびれ部２Ａでは、前後方向が左右方向よりも大きく凹んでいる。フレーム２は、左右方向から見て略８の字状を呈する。フレーム２は、そのくびれ部２Ａにおいて上下に分割されており、図３に示されているように、別体の上部フレーム２１と下部フレーム２２とから構成されている。上部フレーム２１および下部フレーム２２は、それぞれカーボンプリプレグシートを熱硬化させることによって形成されたドライカーボン（炭素繊維強化樹脂：ＣＦＲＰ）で構成されている。上部フレーム２１と下部フレーム２２とは、後述する上部荷重センサ６（図４）を介して連結されている。

図４に示されているように、上部フレーム２１は、中央部に左右方向に貫通する中央空間２４を形成するように環状に形成され、その環状部分が中空に形成されている。環状部分に形成される内部空間２６は、中央空間２４を基準として前部内部空間２６Ａ、後部内部空間２６Ｂ、上部内部空間２６Ｃ、下部内部空間２６Ｄとする。上部フレーム２１の下端部には、下方に向けて開口する下部開口部２５が形成されており、下部内部空間２６Ｄと外部とが連通している。また、上部フレーム２１の上端部には、上方を向く上部平面２７が形成されている。中央空間２４の下壁部分であって下部開口部２５の上方に位置する部分には、中央空間２４から下方に向けて凹設された接続凹部２９が形成されており、接続凹部２９の底部の中央部には、貫通孔である連結孔３０が形成されている。接続凹部２９および連結孔３０は、後述する下部構造体１４との接続部をなす。

図２に示されているように、上部フレーム２１の後部外面には、スイッチ盤４０が埋設されている。スイッチ盤４０は、移動体１の主電源をオンオフする電源スイッチ４１と、移動体１の主電源のオンオフ状態を表示する電源ランプ４２とを備えている。

図５に示されているように、上部フレーム２１の下部内部空間２６Ｄの内壁には、接続凹部２９を挟んで左右方向に位置するように、一対の金属製の支持ベース５１Ｌ，５１Ｒが接着されている。各支持ベース５１Ｌ，５１Ｒは、下方を向く水平面を有して前後方向に延在し、下方を向いて開口する雌ねじ孔を有している。

図４に示されているように、下部フレーム２２は、上部開口部３１および下部開口部３２を有して筒状に形成されている。下部フレーム２２の左右の側壁３３は概ね上下方向に延在し、かつ互いに平行となっている。下部フレーム２２の前後の壁３４Ａ，３４Ｂは、上側から下側に進むにつれて前後方向に膨出し、左右方向から見て下部フレーム２２の下部は半円状となっている。この下部フレーム２２の半円状をなす下部は、走行ユニット３の上半部を収容する収容空間３５を画成している。

左右の側壁３３には、下部開口部３２に連続する半円状の切欠部３６がそれぞれ形成されている。左右の切欠部３６は、左右方向の軸線をもって、互いに同軸に配置されている。切欠部３６と下部開口部３２の境界部分には、切欠部３６の周縁を延長するように下方へと延出する突片３７が前後に１つずつ形成されている。前後の壁３４Ａ，３４Ｂの上部であってくびれ部２Ａを形成する部分には、通気孔３９がそれぞれ形成されている。通気孔３９は、左右方向に延在する長孔状の貫通孔であって、上下方向に複数個が平行に列設されている。

下部フレーム２２の左右の側壁３３における上部開口部３１付近の内壁には、一対の金属製の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒがそれぞれ接着されている。各支持ベース５３は前後方向に延在し、その上面は水平面となっている。各支持ベース５３の前後端近傍には、上下方向に貫通する雌ねじ孔５４（図１２）がそれぞれ形成されている。

図３に示されているように、上部フレーム２１には着座ユニット４、バッテリユニット１０等が装着されて上部構造体１３を構成し、下部フレーム２２には、走行ユニット３、電装ユニット１１、各種センサ８，９等（図３、図９）が装着されて下部構造体１４を構成する。上部構造体１３と下部構造体１４とは、互いに分離可能となっている。

＜着座ユニットの構成＞
図１、図４、図６に示されているように、着座ユニット４は、左右一対のサドル６３Ｌ，６３Ｒと、上部フレーム２１に取り付けられ、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒを支持する支持部６０とを備えている。支持部６０は、基台６１と、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒを支持する前後一対の前サドルアーム６５および後サドルアーム６６と、後サドルアーム６６を付勢する引張コイルばね６７を備えている。基台６１は、平板状をなし、上部フレーム２１の上部平面２７上に固定されている。基台６１の上部フレーム２１に対する固定は、接着や、ボルトやリベットによる締結によって行われる。

基台６１の上面には、上方へと延びる前枢軸７１および後枢軸７２が突設されている。前枢軸７１および後枢軸７２は、移動体１の左右方向における中央上に、前後に列設されている。前サドルアーム６５は直線状部材であり、その長手方向における中間部において前枢軸７１に回動自在に枢着されている。同様に、後サドルアーム６６は直線状部材であり、その長手方向における中間部において後枢軸７２に回動自在に枢着されている。

後サドルアーム６６の長手方向における中央部には、長手方向と直交する方向に突出する凸部６９が形成されている。凸部６９の下面には図示しない爪が形成されており、爪には引張コイルばね６７の一端が引っ掛けられている。引張コイルばね６７の他端は、基台６１の上面に設けられたばね座６８に引っ掛けられている。ばね座６８は後枢軸７２の後方に配置されており、後サドルアーム６６は引張コイルばね６７に付勢されて左右方向に延在した状態となる。

前サドルアーム６５は、後サドルアームと平行になるように初期位置として左右方向に配置される。前サドルアーム６５の左右両端には、上方へ延びる左枢軸７３Ｌおよび右枢軸７３Ｒが突設されている。後サドルアーム６６の左右両端には、上方へ延びる左枢軸７４Ｌおよび右枢軸７４Ｒが突設されている。

次に、図７を参照して左サドル６３Ｌの構成を説明するが、左サドル６３Ｌおよび右サドル６３Ｒは互いに対称形をなすため、右サドルも同様の構成を有する。右サドル６３Ｒの構成は、左サドル６３Ｌの構成の添え字をＲとして表す。左サドル６３Ｌは、円板状のクッション部材７５Ｌと、クッション部材７５Ｌを下方から支持するサドルフレーム７６Ｌとを備えている。サドルフレーム７６Ｌは、例えばカーボン繊維等を含む繊維強化プラスチックから形成されて、クッション部材７５Ｌよりも剛性が高くなっている。サドルフレーム７６Ｌは、前側部分が切欠された略半円状を呈し、クッション部材７５Ｌはサドルフレーム７６Ｌ上に取り付けられた状態で、その前端部がサドルフレーム７６Ｌの前端部よりも前方に突出している。換言すると、サドルフレーム７６Ｌは、クッション部材７５Ｌの前側部分を除き、中央部および後側部分を下方から支持している。これにより、クッション部材７５Ｌの前端部は、下方へと屈曲しやすく（撓みやすく）なっている。

クッション部材７５Ｌは、硬さの異なる軟質クッション部材７５ＡＬおよび硬質クッション部材７５ＢＬを組み合わせて構成されている。硬質クッション部材７５ＢＬは、サドルフレーム７６Ｌの上面を覆うように配置され、軟質クッション部材７５ＡＬは、硬質クッション部材７５ＢＬの上面を覆うとともに、前側に延出するように設けられている。すなわち、クッション部材７５Ｌの前側部分は概ね軟質クッション部材７５ＡＬによって構成されている。

硬質クッション部材７５ＢＬは、全体を比較的硬めのウレタンゴムやスポンジ等、高硬度のクッション材（弾性体）により構成されている。硬質クッション部材７５ＢＬの硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３で定義されているショアＥの硬度で、７程度であればよい。軟質クッション部材７５ＡＬは、全体を比較的柔らかいウレタンゴムやスポンジ等、低硬度のクッション材（弾性体）により構成され、硬質クッション部材７５ＢＬより柔らかいクッション性を有する。軟質クッション部材７５ＡＬの硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３で定義されているショアＥの硬度で２５程度であればよい。

軟質クッション部材７５ＡＬの円形の外周縁には円形状を保つために、円環状のワイヤ７５ＣＬと、軟質クッション部材７５ＡＬよりも少し硬い円環状の上側外郭クッション部材７５ＤＬおよび下側外郭クッション部材７５ＥＬとが設けられている。軟質クッション部材７５ＡＬ、硬質クッション部材７５ＢＬ、ワイヤ７５ＣＬ、上側外郭クッション部材７５ＤＬ、下側外郭クッション部材７５ＥＬは、表皮７５ＦＬによって一体に覆われている。

以上の構成により、クッション部材７５Ｌの前側部分は、中央部および後側部分に比べて柔らかく、屈曲しやすく（撓みやすく）なっている。

サドルフレーム７６Ｌの下面には、連結部材７７Ｌがリベットによって固定されている。連結部材７７Ｌは、下方に向けて開口する有底の前円孔７８Ｌおよび後円孔７９Ｌが前後方向に２つ形成されている。前円孔７８Ｌには前サドルアーム６５の左枢軸７３Ｌが回転可能に嵌合し、後円孔７９Ｌには後サドルアーム６６の左枢軸７４Ｌが回転可能に嵌合する。これにより、左サドル６３Ｌは、前サドルアーム６５および後サドルアーム６６に支持される。

右サドル６３Ｒの連結部材７７Ｒの前円孔７８Ｒには前サドルアーム６５の右枢軸７３Ｒが回転可能に嵌合し、後円孔７９Ｒには後サドルアーム６６の右枢軸７４Ｒが回転可能に嵌合する。これにより、右サドル６３Ｒは、前サドルアーム６５および後サドルアーム６６に支持される。左サドル６３Ｌおよび右サドル６３Ｒを支持した状態で、前サドルアーム６５および後サドルアーム６６は互いに平行となっている。このようにして、前サドルアーム６５と、後サドルアーム６６と、左右の連結部材７７Ｌ，７７Ｒとは、平行四辺形の４節リンク機構を構成する。初期位置においては、後サドルアーム６６が引張コイルばね６７に付勢されて左右方向に延在するため、前サドルアーム６５も左右方向に延在する。

以上の構成により、図８に示されるように、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒは前後方向に変位可能に上部フレーム２１に支持されている。また、左サドル６３Ｌおよび右サドル６３Ｒが前方に変位する場合には、右サドル６３Ｒは連動して後方に変位させられるようになっている。左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒが前後方向に変位すると、凸部６９の位置が変位し、引張コイルばね６７が伸長される。後サドルアーム６６は、左右方向に延在するように引張コイルばね６７の復元力（引張力）を受ける。

＜走行ユニットの構成＞
図９および図１０に示されているように、走行ユニット３は、支持部材としての左右一対のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒと、左右一対のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒにそれぞれ取り付けられた左右一対の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒと、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの出力を減速して伝達する減速装置としての波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒと、波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒを介して電動モータ８２Ｌ，８２Ｒにそれぞれ回転させられる駆動体８４Ｌ，８４Ｒと、左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒによって回転させられる主輪８５とを備えている。マウント部材８１Ｌ，８１Ｒ、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒ、波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒは、左右対称形であるため、左方の構成について説明し、右方の構成については説明を省略する。なお、駆動体８４Ｌ，８４Ｒは、一部の構成が左右で異なるため、同一の構成については右側の説明を省略し、異なる構成についてのみ右側も説明する。

図９に示されているように、マウント部材８１Ｌは、一端に底部９１Ｌを有する一方、他端が開口した円筒状部材であって、開口端に径方向外側に延出するフランジ部９２Ｌを複数備えている。マウント部材８１Ｌの底部９１Ｌの中心部には貫通孔９３Ｌが形成されている。マウント部材８１Ｌの円筒部の内部には、電動モータ８２Ｌが配置されている。

電動モータ８２ＬはブラシレスＤＣモータであって、ステータコイル（図示しない）等を備えた円筒状のステータハウジング９５Ｌと、ステータハウジング９５Ｌ内に回転自在に支持されるともに永久磁石を備え、一端がステータハウジング９５Ｌの外方に延出したロータ軸９６Ｌとを備えている。ステータハウジング９５Ｌの外周部には、その径方向に向けてフランジ部９７Ｌが突設されている。フランジ部９７Ｌは、スペーサ９８Ｌを介してマウント部材８１Ｌの底部９１Ｌにボルト締結されている。これにより、フランジ部９７Ｌと底部９１Ｌとの間には空間が形成されている。このようにして、ロータ軸９６Ｌの軸線が、マウント部材８１Ｌの軸線と一致するように、電動モータ８２Ｌはマウント部材８１Ｌに固定されている。ロータ軸９６Ｌは、マウント部材８１Ｌの貫通孔９３Ｌを通過して、マウント部材８１Ｌの外部へと延出している。ロータ軸９６Ｌの先端には、波動歯車装置８３Ｌが設けられている。また、ロータ軸９６Ｌの他端側には、ロータリエンコーダ９Ｌが設けられている。ロータリエンコーダ９Ｌは、公知のものであってよく、そのケーシングがステータハウジング９５Ｌに取り付けられ、ロータ軸９６Ｌの回転位置を検出する。

波動歯車装置８３Ｌは、周知の構造のものであり、高剛性かつ外周が楕円形状に形成された入力部材としてのウェーブプラグ１０１Ｌと、ウェーブプラグ１０１Ｌの外周部に嵌め込み装着された可撓性のウェーブベアリング１０２Ｌと、ウェーブベアリング１０２Ｌの外周面に嵌め込み装着され、外周面に外歯が形成された薄肉円筒形状の可撓性の外歯部材１０３Ｌと、内周面に外歯部材１０３Ｌの外歯と噛み合う内歯が形成された高剛性かつリング形状の出力部材としての内歯部材１０４Ｌとを有する。外歯部材１０３Ｌの一側は、マウント部材８１Ｌの貫通孔９３Ｌを通過してマウント部材８１Ｌの円筒部の内部へと延び、径方向外方へと延びるフランジ部１０５Ｌを備えている。フランジ部１０５Ｌは、マウント部材８１Ｌの底部９１Ｌと電動モータ８２Ｌのフランジ部９７Ｌとの間に配置されている。ウェーブプラグ１０１Ｌは、ロータ軸９６Ｌと同軸に連結されており、ロータ軸９６Ｌによってウェーブプラグ１０１Ｌが回転させられることによって、内歯部材１０４Ｌが減速された回転速度で回転させられる。内歯部材１０４Ｌは、後述する駆動体８４Ｌのドライブディスク１２１Ｌに連結されている。

図９および図１０に示されているように、駆動体８４Ｌは、ドライブディスク１２１Ｌと、ドライブディスク１２１Ｌに支持された複数のドライブローラ１２２Ｌとを備えている。ドライブディスク１２１Ｌは、円盤状部材であって、その回転中心に貫通孔１３３Ｌを備えた円板部１２３Ｌと、円板部１２３Ｌの外周部から円板部１２３Ｌの回転軸方向における一側に全周方向にわたって突設された大径環部１２４Ｌと、円板部１２３Ｌから円板部１２３Ｌの回転軸方向における他側に回転軸と同軸に突設された小径環部１２５Ｌとを備えている。ドライブディスク１２１Ｌの大径環部１２４Ｌの内径は、マウント部材８１Ｌの円筒部よりも大径に形成されている。

大径環部１２４Ｌは、ローラ軸１２６Ｌによって回転可能に支持されたドライブローラ１２２Ｌを円周方向に等間隔に複数個備えている。ドライブローラ１２２Ｌは、金属や硬質プラスチック等の高剛性材料により構成されている。

各ドライブローラ１２２Ｌは、それぞれの回転面がドライブディスク１２１Ｌの軸線（回転中心）に対して直交でも平行でもないように配置され、かつそれぞれの回転面がドライブディスク１２１Ｌの軸線を回転中心とする回転対称となるように配置されている。ドライブディスク１２１Ｌに対するドライブローラ１２２Ｌの位置関係は、はす歯傘歯車に対する歯部の位置関係に近似している。より詳細な説明が必要であれば、国際公開２００８／１３９７４０号パンフレットを参照されたい。ドライブローラ１２２Ｌの外周部は、大径環部１２４Ｌの外周面より外方に突出するようにローラ軸１２６Ｌの位置が調整されている。

ここで、右ドライブディスク１２１Ｒと左ドライブディスク１２１Ｌとでは、小径環部１２５Ｌ，１２５Ｒの構造が相違している。右ドライブディスク１２１Ｒの小径環部１２５Ｒの内径は、左ドライブディスク１２１Ｌの小径環部１２５Ｒの外径よりも大きく形成されている。右ドライブディスク１２１Ｒの他の構成は、左ドライブディスク１２１Ｌの構成と同様である。

ドライブディスク１２１Ｌは大径環部１２４Ｌの内周部において、クロスローラ軸受１３５Ｌを介してマウント部材８１Ｌの円筒部の外周部に回転自在に支持されている。この状態で、ドライブディスク１２１Ｌの軸線（回転軸）は、マウント部材８１Ｌの軸線と同軸になっている。クロスローラ軸受１３５Ｌは、ラジアル荷重とアキシャル荷重（スラスト荷重）を支持することができるころがり軸受である。クロスローラ軸受１３５Ｌは、ドライブディスク１２１Ｌおよびマウント部材８１Ｌにそれぞれ締結される締結リング１３７Ｌ，１３８Ｌによって抜け止めがなされている。この構成により、ドライブディスク１２１Ｌは、マウント部材８１Ｌに対して、相対位置が固定されている。

ドライブディスク１２１Ｌがマウント部材８１Ｌに支持された状態で、ドライブディスク１２１Ｌの円板部１２３Ｌの貫通孔１３３Ｌ内には、波動歯車装置８３Ｌが配置された状態となる。そして、波動歯車装置８３Ｌの内歯部材１０４Ｌは、その外周部においてドライブディスク１２１Ｌの円板部１２３Ｌとボルト締結されている。以上の構成により、電動モータ８２Ｌの出力が波動歯車装置８３Ｌを介して減速された後、ドライブディスク１２１Ｌに伝達されるようになっている。

左右のドライブディスク１２１Ｌ、１２１Ｒは、互いの小径環部１２５Ｌ，１２５Ｒがクロスローラ軸受１４０を介して同軸に設けられている。クロスローラ軸受１４０は、左ドライブディスク１２１Ｌの小径環部１２５Ｌの外周部に嵌着されるとともに、右ドライブディスク１２１Ｒの小径環部１２５Ｒの内周部に嵌着されている。クロスローラ軸受１４０は、左ドライブディスク１２１Ｌの小径環部１２５Ｌおよび右ドライブディスク１２１Ｒの小径環部１２５Ｒにそれぞれ締結される締結リング１４１，１４２によって抜け止めがなされている。この構成により、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２５Ｒは、その軸線方向における相対位置が互いに固定されている。

以上の構成によって、左右のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒの軸線、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの軸線（回転中心）、左右の波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒの回転中心、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの軸線（回転中心）は全て同軸上に配置されている。以下、これらの一致した軸線を走行ユニット３の回転軸線Ａという。

左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒが連結された状態（すなわち、左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒが組みつけられた状態）において、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒは、所定の距離だけ離間した位置に配置され、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒの間には主輪８５が配置される。

主輪８５は、角柱体により構成された無端円環状の環状体１６１と、環状体１６１の外周部に嵌着された複数個のインナスリーブ１６２と、各インナスリーブ１６２の外周部にボール軸受１６３を介して回転可能に支持された複数の筒状のドリブンローラ１６４とにより構成されている。ドリブンローラ１６４は、ボール軸受１６３の外周部に嵌着される金属製円筒部１６４Ａと、金属製円筒部１６４Ａの外周面に加硫接着されたゴム製円筒部１６４Ｂとにより構成されている。ゴム製円筒部１６４Ｂの材質は、ゴムに限られず、可撓性を有する他の樹脂材料等であってもよい。ドリブンローラ１６４のゴム製円筒部１６４Ｂは、移動体１の使用状態（走行状態）において、路面に接地する。

ドリブンローラ１６４は、インナスリーブ１６２とともに環状体１６１の環方向（周方向）に複数個設けられ、主輪８５の外端面をなす。また、各ドリブンローラ１６４は、自身の配置位置における環状体１６１の接線方向に平行な回転軸回りに回転可能になっている。このドリブンローラ１６４の環状体１６１の接線方向に平行な回転軸回りに回転を自転という。隣り合うドリブンローラ１６４間には、円盤状のカバー１６６が装着されており、ボール軸受１６３に異物が噛み込むことを防止している。

ドリブンローラ１６４によって形成される主輪８５の内径は、ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒによって形成される駆動体８４Ｌ，８４Ｒの外径よりも小さく設定されている。一方、主輪８５の外径は、駆動体８４Ｌ，８４Ｒの外径よりも大きく形成されている。ここで、主輪８５の外径および内径は、各ドリブンローラ１６４同士を結ぶ仮想線に対して定められる。同様に、駆動体８４Ｌ，８４Ｒの外径は、各ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｌ同士を結ぶ仮想線に対して定められる。主輪８５を介装して左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒを組み合わせることによって、主輪８５は左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒ間に挟持される。

主輪８５が左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒに組みつけられた状態において、ドリブンローラ１６４のゴム製円筒部１６４Ｂの外周面と、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒの外周面とが接触し、摩擦によってドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転力（推進力）がドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒを介してドリブンローラ１６４に伝達される。

ドリブンローラ１６４と左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒとの個数上の関係は、最下部分において路面に接地しているドリブンローラ１６４のそれぞれに、少なくとも左右一組のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒが接触するように設定されている。これにより、路面に接地しているドリブンローラ１６４のそれぞれに、ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒを介してドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転力が与えられる。

本実施形態に係る走行ユニット３は、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒによって左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転方向あるいは（および）回転速度を互いに相違させると、ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒによって、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転力による円周（接線）方向の力に対して直交する向きの分力が、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒとドリブンローラ１６４との接触面に作用する。この分力により、ドリブンローラ１６４は、自身の中心軸線周りに回転（自転）することになる。

このドリブンローラ１６４の回転は、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転速度差によって定まる。例えば、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒを互いに同一速度で逆向きに回転させると、ドリブンローラ１６４は主輪８５の周方向に回転（公転）せず、ドリブンローラ１６４の自転だけが生じる。すなわち、主輪８５は左右方向の駆動力（推進力）を生じさせる。

これに対し、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転方向および回転速度が同一である場合には、ドリブンローラ１６４は自転することがなく主輪８５の周方向に回転し、主輪８５が回転する。すなわち、主輪８５は前後方向の駆動力（推進力）を生じさせる。このドリブンローラ１６４の主輪８５の周方向への回転（主輪８５の輪中心回りの回転）を公転という。

以上のように、ドリブンローラ１６４の自転および公転を任意の割合で組み合わせることにより、走行ユニット３は前後左右の任意の方向に駆動力を生じさせることができる。

次に、走行ユニット３の下部フレーム２２への固定構造について説明する。図３に示されているように、走行ユニット３は、その軸線Ａが左右方向と平行になるように下部フレーム２２の収容空間３５の内部にその上半部が配置される。この状態で、図９に示されているように、走行ユニット３の左右マウント部材８１Ｌ，８１Ｒのフランジ部９２Ｌ，９２Ｒが、下部フレーム２２の左右の側壁３３における切欠部３６の周縁部および突片３７の内側面に当接する。

図３および図９に示されているように、下部フレーム２２の左右の側壁３３のそれぞれの外部には、左右のステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒが設けられる。各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒは、金属材料から形成されて環形状をなし、切欠部３６の周縁部および２つの突片３７に沿う形状に形成されている。左右のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒのフランジ部９２Ｌ，９２Ｒには適所にボルト孔が形成されており、切欠部３６の周縁部および２つの突片３７、ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒのボルト孔に対応する適所には貫通孔が形成されている。ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒと走行ユニット３の左右のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒのフランジ部９２Ｌ，９２Ｒとは、切欠部３６の周縁部および２つの突片３７を介装した状態でボルト締結される。これにより、ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒおよび走行ユニット３が下部フレーム２２に固定される。

図９に示されているように、各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒの下部の内側面は、両突片３７間に形成された空間を通過してマウント部材８１Ｌ，８１Ｒと当接している。一方、各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒの下部の外側面からは左右方向に突出するとともに下方へと垂れ下がった舌片状の突出部１８１Ｌ，１８１Ｒが形成されている。突出部１８１Ｌ，１８１Ｒは放熱板として機能し、走行ユニット３の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒで発生した熱が、マウント部材８１Ｌと８１Ｒを介してステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒに伝わり、突出部１８１Ｌ，１８１Ｒから主として外部に放熱される。

各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒには、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒが回動可能に支持されている。各ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒは、基端部において概ね前後方向に延在する回動軸をもって各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒに支持されており、その先端部が基端部の概ね上方に位置し、下部フレーム２２に概ね沿った状態となる格納位置と、その先端部が基端部の概ね左右方向に位置し、下部フレーム２２から突出した状態となる使用位置との間で回動可能となっている。各ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒは、例えば、搭乗者が自身の足で床面を蹴って移動体１に推力を与える場合に足の動きの邪魔にならにように格納位置に配置される。

図３に示されているように、左右のステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒの外表面には、ステップ荷重センサ８が貼付されている。ステップ荷重センサ８は、公知のひずみゲージであって、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに荷重が加わった際のステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒのひずみを検出する。

図１〜図３に示されているように、下部フレーム２２の下端部には、走行ユニット３の下半部を路面との接地部位を除いて隠蔽するための下部カバー１８５が取り付けられる。また、下部フレーム２２の左右の側壁３３の外側面には、各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒおよび各ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒを除いて各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒを隠蔽するためのサイドカバー１８６Ｌ，１８６Ｒが取り付けられている。

＜電装ユニットの構成＞
図１１に示されているように、電装ユニット１１を構成する制御ユニット５と、上部荷重センサ６と、傾斜センサ７とは、骨格となる電装マウントフレーム２０２に取り付けられて一体となっている。以下の電装ユニット１１の説明では、電装ユニット１１が下部フレーム２２に取り付けられた状態を基準にして、前後、左右、上下の方向を設定する。

電装マウントフレーム２０２は、略矩形状をなし、中央部に空間を備えたフレーム部材である。図１２に示されているように、電装マウントフレーム２０２は、下部フレーム２２の左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ間を架橋可能に左右方向の長さが設定されている。すなわち、電装マウントフレーム２０２は、その周縁部が左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ上に載置可能な大きさに設定されている。電装マウントフレーム２０２は、左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ上に載置された状態において、左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒの各雌ねじ孔５４に対応する位置に上下方向に貫通する貫通孔２０３を備えている。

上部荷重センサ６は、ｚ軸方向（鉛直方向）の力およびｘ軸（前後方向）、ｙ軸（左右方向）回りのモーメントを検出可能な３軸力センサから構成されている。上部荷重センサ６は、センサ基盤を内蔵するボディ部２０５と、このボディ部２０５から上方に突出する入力軸２０６とを有している。入力軸２０６は、円柱状に形成され、検出する外力が入力される。入力軸２０６の外周には基端から先端にわたって雄ねじ溝が形成されている。ボディ部２０１は、電装マウントフレーム上に載置され、ねじ締結されている。

入力軸２０６の基端部の外周部には、板状の連結部材ベース２１０が取り付けられている。連結部材ベース２１０は、中央に雌ねじ孔を有し、この雌ねじ孔が基端部２０６Ｂの雄ねじ溝と螺合することによって入力軸２０６に固定されている。なお、入力軸２０６の先端は、連結部材ベース２１０が入力軸２０６に取り付けられた状態で、連結部材ベース２１０の上方に突出している。

連結部材ベース２１０の前部には、前方に延出する第１コネクタベース２１１がねじ締結されている。連結部材ベース２１０の後部には、後方に延出する第２コネクタベース２１２がねじ締結されている。

第１コネクタベース２１１には、後述する電源基板２４２から延びる配線の一端に設けられた第１コネクタ２１４がねじ締結されている。また、第１コネクタベース２１１には、上方へと向けて突出する柱状の第１ガイドピン２１５が設けられている。

第２コネクタベース２１２には、後述する制御基板２４１から延びる配線の一端に設けられた第２コネクタ２１６がねじ締結されている。また、第２コネクタベース２１２には、上方へと向けて突出する柱状の第２ガイドピン２１７が設けられている。

傾斜センサ７は、公知のジャイロスコープである。傾斜センサ７は、電装マウントフレーム２０２の内部から下部へと延在するように配置され、電装マウントフレーム２０２にねじ締結されている。傾斜センサ７は、鉛直方向（上下方向）を基準にして、鉛直方向からの傾斜角を検出する。

図１１に示されているように、制御ユニット５は、制御基板２４１と、電源基板２４２と、左モータドライバ基板２４３と、右モータドライバ基板２４４と、Ｉ／Ｏインターフェース基板２４５と、送風ファン２４７とを備えている。

制御基板２４１は、マイクロコンピュータを構成するＣＰＵを有し、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒ等の制御に供される制御回路２６１を備えた基板である。制御基板２４１は、スペーサを介して電装マウントフレーム２０２の後方に取り付けられている。制御基板２４１は、基板面が前後方向を向くように上下方向に延設されており、電装マウントフレーム２０２の後方から下方へと延出している。

電源基板２４２は、バッテリユニット１０から供給された電源電圧を所定の電圧に変換する電圧制御回路（図示しない）を備えた基板である。電源基板２４２は、電装マウントフレーム２０２の前端部から下方へと延出する連結部材２５１によって電装マウントフレーム２０２の下方に、前後方向かつ左右方向に延在するように取り付けられている。また、電源基板２４２の後端は、連結部材２５２を介して制御基板２４１の下端と連結されている。

左モータドライバ基板２４３および右モータドライバ基板２４４は、それぞれ電動モータ８２Ｌ，８２ＲのＰＷＭ制御に供される左または右ドライバ回路（インバータ回路）２５３，２５４を備えた基板である。左モータドライバ基板２４３は、スペーサを介して電源基板２４２の下方に、電源基板２４２と平行に取り付けられている。右モータドライバ基板２４４は、スペーサを介して左モータドライバ基板２４３の下方に、左モータドライバ基板２４３と平行に取り付けられている。この構成により、電源基板２４２と左モータドライバ基板２４３との間と、左モータドライバ基板２４３と右モータドライバ基板２４４との間には、前後方向に延在する通気路が形成される。

Ｉ／Ｏインターフェース基板２４５は、入力インターフェース回路２６５および出力インターフェース回路２６６を備えた基板である。Ｉ／Ｏインターフェース基板２４５は、スペーサを介して制御基板２４１の後方に、制御基板２４１と平行に取り付けられている。

送風ファン２４７は、軸流ファンである。送風ファン２４７は、連結部材２５１の下端に締結され、左モータドライバ基板２４３および右モータドライバ基板２４４の前方に配置されている。このとき、送風ファン２４７の吸い込み口が前方を向き、吐き出し口が後方を向くように配置されている。

次に、電装ユニット１１の下部フレーム２２への固定構造について説明する。図１２に示されているように、電装マウントフレーム２０２の各貫通孔２０３には、可撓性を有するゴムブッシュ２７０が装着される。ゴムブッシュ２７０は、両端が開口した円筒部と、円筒部の一端および他端に径方向外方にむけて形成されたフランジ部とを有する。ゴムブッシュ２７０は、各貫通孔２０３に装着された状態において、各フランジ部が貫通孔２０３の上端および下端の周縁を覆う。ゴムブッシュ２７０が装着された電装マウントフレーム２０２を下部フレーム２２の左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ上に載置し、各ゴムブッシュ２７０にボルト２７２を挿通し、ボルト２７２の先端を支持ベース５３Ｌ，５３Ｒの各雌ねじ孔５４に螺着させる。以上のようにして、電装マウントフレーム２０２は、ゴムブッシュ２７０を介して支持ベース５３Ｌ，５３Ｒに支持される。以上の固定構造によって、下部フレーム２２からの振動は、ゴムブッシュ２７０で緩衝（遮断）され、電装ユニット１１に伝達され難くなっている。

電装ユニット１１は、下部フレーム２２に取り付けられた状態において、下部フレーム２２のくびれ部２Ａ内に位置し、送風ファン２４７、左モータドライバ基板２４３、右モータドライバ基板２４４は、下部フレーム２２の前後壁３４Ａ，３４Ｂに形成された通気孔３９間に配置される。この構成により、前方の通気孔３９から導入された冷却空気は、送風ファン２４７を通過して、左モータドライバ基板２４３と右モータドライバ基板２４４との間に形成された通気路を通過し、後方の通気孔３９から排出される。このため、電装ユニット１１の中でも特に発熱量が大きい左および右モータドライバ基板２４３，２４４を効率良く冷却することができる。また、電装ユニット１１が下部フレーム２２のくびれ部２Ａ内に配置されていることから、通気孔３９間の流路長が短く、電装ユニット１１を効率良く冷却することができる。

＜バッテリユニットの構成＞
図４および図５に示されているように、バッテリユニット１０は前後に２つあり、各バッテリユニット１０は、複数個のバッテリ２８１と、１つのバッテリマネジメント基板２８２とを備えている。各バッテリユニットにおける複数個のバッテリ２８１は、それぞれ円柱状を呈し、それぞれが円柱状の側面において互いに連結されて１組にまとめられている。各バッテリマネジメント基板２８２は、マイクロコンピュータを構成するＣＰＵと、メモリとを備えたバッテリマネジメント回路２８５が形成されており、各バッテリ２８１に連結されている。バッテリマネジメント回路２８５は、各バッテリ２８１の充放電や使用するバッテリ２８１の選択を行う。

各バッテリユニット１０は、上部フレーム２１の下部開口部２５を通して、上部フレーム２１の前部内部空間２６Ａと、後部内部空間２６Ｂとに分離して挿入され、上部フレーム２１の各支持ベース５１Ｌ，５１Ｒにねじ締結されたバッテリブラケット２９１によって下方から支持されている。

バッテリブラケット２９１の前部には、前方に延出する第３コネクタベース２９４がねじ締結されている。バッテリブラケット２９１の後部には、後方に延出する第４コネクタベース２９５がねじ締結されている。

第３コネクタベース２９４には、バッテリマネジメント基板２８２から延びる配線の一端に設けられた第３コネクタ２９７がねじ締結されている。第３コネクタ２９７は、第１コネクタ２１４と結合可能なように相補的な形状に形成されている。また、第３コネクタベース２９４には、上下方向に延在する第１ガイド孔２９８が設けられている。

第４コネクタベース２９５には、スイッチ盤４０から延びる配線の一端に設けられた第４コネクタ３０１がねじ締結されている。第４コネクタ３０１は、第２コネクタ２１６と結合可能なように相補的な形状に形成されている。また、第４コネクタベース２９５には、上下方向に延在する第２ガイド孔３０２が設けられている。

＜上部構造体と下部構造体の連結構造＞
上部フレーム２１、着座ユニット４、バッテリユニット１０等から構成される上部構造体１３と、下部フレーム２２、走行ユニット３、電装ユニット１１等から構成させる下部構造体１４との連結構造を図１２および図１３を参照して説明する。図１２の斜視図では、説明のため、一部の構成を取り除いて図示している。図１２および図１３に示されるように上部フレーム２１の下部開口部２５と下部フレーム２２の上部開口部３１とを対向させるようにして配置し、上部構造体１３の第１ガイド孔２９８に下部構造体１４の第１ガイドピン２１５を挿入するとともに、上部構造体１３の第２ガイド孔３０２に下部構造体１４の第２ガイドピン２１７を挿入し、上部構造体１３と下部構造体１４とを組み合わせる。この状態で、第１コネクタ２１４は第３コネクタ２９７に連結され、第２コネクタ２１６は第４コネクタ３０１に連結される。これにより、上部構造体１３と下部構造体１４とが電気的に接続され、両者の間で電力供給や制御信号の送受が可能となる。

また、上部フレーム２１の接続凹部２９の下面は、上部荷重センサ６の入力軸２０６に連結された連結部材ベース２１０の上面に当接し、入力軸２０６の先端部は接続凹部２９の連結孔３０を下方から上方に向けて貫通する。この状態で、入力軸２０６の先端部にナット３１４を螺合させ、連結部材ベース２１０とナット３１４との間に接続凹部２９の底部を挟持させる。このようにして、上部フレーム２１と上部荷重センサ６の入力軸２０６とが連結される。このとき、下部フレーム２２の上部開口部３１を画成する周縁部は、上部フレーム２１の下部開口部２５を画成する周縁部よりもやや小径に形成されており、上部開口部３１を画成する周縁部は、上部フレーム２１の下部開口部２５を画成する周縁部の内側に遊嵌された状態になる。

以上の連結構造によって、上部構造体１３は上部荷重センサ６を介して下部構造体１４に支持される。そのため、搭乗者が着座ユニット４に着座すると、搭乗者の荷重は上部構造体１３を介して上部荷重センサ６の入力軸２０６に入力される。

＜倒立振子制御系の構成＞
図１４に示されているように、制御回路２６１には、入力インターフェース回路２６５を介して、上部荷重センサ６、傾斜センサ７、ステップ荷重センサ８、ロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒ、バッテリマネジメント回路２８５からの信号が入力される。制御回路２６１は、倒立振子制御を行うものであって、入力される各種信号に基づいて、移動体１を倒立状態に維持すべく、左ドライバ回路２５３および右ドライバ回路２５４を駆動させるためのＰＷＭ信号を生成する。

上部荷重センサ６は、入力軸２０６に入力される荷重に応じた信号を、制御回路２６１に出力する。ステップ荷重センサ８は、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに加わる荷重に応じた信号を、制御回路２６１に出力する。傾斜センサ７は、所定の基準線に対する自身の傾きに応じた信号を制御回路２６１に出力する。左右のロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒは、ロータ軸９６Ｌ，９７Ｒの回転位置に応じた信号を、制御回路２６１に出力する。

制御回路２６１は、上部荷重センサ６からの信号に基づいて、入力軸２０６に入力される荷重を算出し、算出した荷重と所定の閾値とを比較して、着座ユニット４に搭乗者が着座しているか否かを判定する。また、制御回路２６１は、ステップ荷重センサ８からの信号に基づいて、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに加わる荷重を算出し、算出した荷重と所定の閾値とを比較して、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに搭乗者が足を乗せているか否かを判定する。

制御回路２６１は、着座ユニット４に着座しているか否かの判定結果に基づいて、移動体１への搭乗者の有無を判定する。本実施形態に係る移動体１では、図１５に示されるように、搭乗者は、着座ユニット４に着座して搭乗する。

制御回路２６１は、ロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒからの信号に基づいて、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの回転速度を算出し、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの駆動制御に用いる。

制御回路２６１は、傾斜センサ７からの信号に基づいて、下部構造体１４の軸線と鉛直軸線Ｃとのなす角度である傾斜角θを所定の演算処理により算出する。下部構造体１４の軸線は、下部フレーム２２の長軸（すなわち、上下方向に延在する線）に沿った線である。傾斜角θは、前後方向をｘ軸（前方向を正、後方向を負とする）、左右方向をｙ軸（右方向を正、左方向を負とする）、鉛直方向をｚ軸（上方向を正、下方向を負とする）とするｘｙｚ座標系を想定すると、ｘ軸方向への傾斜角であるｘ成分θｘと、ｙ軸方向への傾斜角であるｙ成分θｙとで表される。

制御回路２６１は、傾斜角θに基づいて倒立振子制御を行う。倒立振子制御では、移動体１全体および搭乗者を含む重心を、走行ユニット３（主輪８５）の接地点の概ね真上に位置させるように、走行ユニット３を駆動して移動体１を移動させ、傾斜角θを制御目標値である基準角θｔに一致させる。搭乗者の有無および搭乗姿勢によって移動体１全体および搭乗者を含む重心の位置が変化するため、基準角θｔは移動体１の非搭乗状態、搭乗状態の各状態に対して予め設定されている。

制御回路２６１は、傾斜角θを各搭乗状態における基準角θｔに一致させるべく、左ドライバ回路２５３および右ドライバ回路２５４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。左ドライバ回路２５３および右ドライバ回路２５４は、ＰＷＭ信号に応じて左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒに電力を供給し、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒを駆動する。

以上の構成によって、移動体１は、倒立振子制御によって、下部構造体１４の軸線が基準角θｔに一致した倒立状態に維持される。移動体１の走行操作は、搭乗者の体重移動によって行われる。搭乗者が進みたい方向に体重移動することによって、下部構造体１４の軸線が進みたい方向に傾倒する。すると、制御回路２６１は、傾斜角θを各搭乗状態における基準角θｔに一致させようとして走行ユニット３を駆動し、その結果、移動体１は搭乗者が進みたい方向に移動する。

＜第１実施形態の作用効果＞
第１実施形態に係る着座ユニット４は、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒがそれぞれ前後方向に移動することができるため、搭乗者が自身の足で床面を後方へと蹴り出し、移動体１に前進方向の推力を与える際に、搭乗者は足を下方および後方に送り出しやすい。また、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒは、互いに連動して一方が後方に移動する際には他方が前方に移動するようになっているため、搭乗者が一方の足で床面を方向へと蹴った際に、他方の足が前方へと送り出されるようになり、搭乗者は更に円滑に左右の足を送り出すことができる。また、搭乗者は左右一方の足で床面を蹴るため、搭乗者に鉛直軸線回りの回転力が生じるが、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒが前後方向に移動して回転力を前後方向の移動へと変換し、移動体１に旋回力が加わり難くしている。そのため、搭乗者が足で床面を蹴って移動体１に推力を与える際にも、移動体１は安定して前進することができる。また、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒの前側部分は、他の部分に比べて撓みやすくなっているため、搭乗者の足の動きが阻害されず、搭乗者は足を下方および後方に円滑に動かすことができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態と比較して着座ユニット４の支持部の構成のみが異なり、他の構成は同様である。以下、第２実施形態に係る着座ユニット４の支持部５００について説明する。

図１６〜図１７に示されているように、第２実施形態に係るサドル支持部５００は、基台５０１と、左右一対のレール５０２Ｌ，５０２Ｒと、左右一対のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒと、左右一対のラック５０４Ｌ，５０４Ｒと、ピニオン５０５と、引張コイルばね５０６とを備えている。このサドル支持部５００によって支持される左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒは第１実施形態のサドル６３Ｌ，６３Ｒと同様の構成である。

基台５０１は平板状をなし、上部フレーム２１の上部平面２７上に固定されている。基台５０１の上部フレーム２１に対する固定は、接着や、ボルトやリベットによる締結によって行われる。

左右一対のレール５０２Ｌ，５０２Ｒは、それぞれ前後方向に延在し、かつ左右方向に並ぶように基台５０１の上面に取り付けられている。左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒは、それぞれ左右のレール５０２Ｌ，５０２Ｒに摺動可能に支持され、レールの長手方向（前後方向）に沿って変位可能となっている。左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒは、そのサドルフレーム７６Ｌ，７６Ｒの底部において左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒの上部に連結されている。

左右のラック５０４Ｌ，５０４Ｒは、互いの歯部を対向させ、かつ前後方向に延在するように、左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒの互いに対向する部分に取り付けられている。ピニオン５０５は、基台５０１に回転可能に支持され、左右のラック５０４Ｌ，５０４Ｒの間に配置されて、左右のラック５０４Ｌ，５０４Ｒと噛み合っている。これにより、左スライダ５０３Ｌが前方に変位すると、左ラック５０４Ｌの変位に伴ってピニオン５０５が回転され、ピニオン５０５の回転に伴って右ラック５０４Ｒが後方に送り出され、右スライダ５０３Ｒが後方に変位させられる。すなわち、左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒは、左右のラック５０４Ｌ，５０４Ｒおよびピニオン５０５を介して連結され、前後方向において互いに相反する方向に連動して変位する。

引張コイルばね５０６は、一端が左スライダ５０３Ｌに連結され、他端が右スライダ５０３Ｒに連結されている。左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒは、引張コイルばね５０６によって前後方向における位置が同一となるように付勢されている。なお、左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒは、前後方向において同位置となった状態で、前後方向における摺動可能範囲の中間部に位置するように、左右のラック５０４Ｌ，５０４Ｒおよびピニオン５０５の噛み合いが調節されている。

以上の構成により、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒは、左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒが左右のレールに対して前後方向に摺動することによって、前後方向に変位可能となっている。また、左右のスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒが、ラック５０４Ｌ，５０４Ｒおよびピニオン５０５を介して連結されていることによって、前後方向において互いに相反する方向に連動して変位する。このように、第２実施形態に係る着座ユニット５００は、第１実施形態と同様の作用を生じ、同様の効果を生じる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、第２実施形態においてスライダ５０３Ｌ，５０３Ｒの動きに応じて伸縮されるシリンダを各スライダ５０３Ｌ，５０３Ｒに設け、それぞれのシリンダを連結させることによって、両スライダ５０３Ｌ，５０３Ｒの動きを連動させてもよい。

１…倒立振子型移動体、２…フレーム（基体）、３…走行ユニット、４…着座ユニット、５…制御ユニット、５…倒立振子制御ユニット、２１…上部フレーム、２２…下部フレーム、２４…中央空間、６０，５００…支持部、６３Ｌ，６８Ｒ…サドル、６５…前サドルアーム、６６…後サドルアーム、６７…引張コイルばね、７６Ｌ，７６Ｒ…サドルフレーム、５０２Ｌ，５０２Ｒ…レール、５０３Ｌ，５０３Ｒ…スライダ、５０４Ｌ…ラック、５０５…ピニオン、

Claims (3)

1. 倒立振子型移動体であって、
   基体と、
   前記基体に設けられ、前記基体を床面上において少なくとも前後方向に走行させる走行ユニットと、
   前記基体に設けられた着座ユニットと
   を有し、
   前記着座ユニットは、
   搭乗者の臀部の左半部を支持する左サドルと、
   搭乗者の臀部の右半部を支持する右サドルと、
   前記基体に設けられ、前記左サドルおよび前記右サドルのそれぞれを前後方向に変位可能に支持する支持部と
   を備えることを特徴とする倒立振子型移動体。
2. 前記支持部は、前記左サドルおよび前記右サドルの一方が前方または後方に変位するときに、前記左サドルおよび前記右サドルの他方を前記一方の変位方向と相反する方向に変位させることを特徴とする、請求項１に記載の倒立振子型移動体。
3. 前記左サドルおよび前記右サドルの前部は、前記左サドルおよび前記右サドルの他の部分に比較して撓みやすくなっていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の倒立振子型移動体。

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