JP2011201386A - 移動体及び移動体の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合に、転倒を防止する。
【解決手段】移動体１００は、車体１０と、左右の駆動輪１２、１３と、駆動輪１２、１３を制御する制御手段１９と、駆動輪１２、１３の前方又は後方に配置された補助輪１６と、を備える。制御手段１９は、補助輪１６が接地していないと、補助輪１６が配置されている側に車体１０が傾動するように駆動輪１２、１３を制御する。これにより、移動体が倒れないようにする姿勢制御を行わない状態において、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は移動体及び移動体の制御方法及び制御プログラムに関する。

近年、人を搭乗させて走行する移動体が開発されている。
例えば、ジャイロセンサや加速度センサなどを用いて自己の姿勢情報を検出し、検出した姿勢情報に基づいて駆動制御を行う移動体が開発されている。これらの移動体では、ジャイロセンサと加速度センサの検出信号から自己の姿勢情報を検出して、自己の姿勢を保つようにモータへの回転指令（具体的には、トルク指令、速度指令、位置指令）を演算し、モータ制御装置へ回転指令データを送信する。したがって移動体は、フィードバック制御により自己の姿勢を保ち、搭乗者の重心姿勢変化により走行することができる。

特許文献１には、同軸上に車輪が配置された同軸二輪車に関する技術が開示されている。これによると、同軸に配置された左右の駆動輪を姿勢感知センサの出力に応じて制御駆動することで、前後方向のバランス保持のための姿勢制御と走行制御とを行う。また、乗車及び降車時には、補助輪を駆動輪の前方又は／及び後方に出没させ接地させることで、安定して乗車及び降車を行うことができる。

特開２００４−０７４８１４号公報

しかしながら特許文献１に開示されている技術は、駆動輪の前方又は後方の一方にのみ補助輪を有する移動体において、補助輪がない方向への転倒を防止するように、移動体の動作を制御するものではない。つまり、例えば同軸二輪車から降車する際に、前方に補助輪が出没すると、同軸二輪車は前方に安定した姿勢となる。一方、同軸二輪車は後方には補助輪が出没していないので、不安定な姿勢である。そのため、搭乗者が同軸二輪車の後方から降車する際に、搭乗者の重心方向が後方に移動すると、それに伴って、同軸二輪車が後方に転倒してしまう可能性がある。

本発明にかかる移動体は、車体と、左右の駆動輪と、前記駆動輪を制御する制御手段と、前記駆動輪の前方又は後方に配置された補助輪と、を備え、前記制御手段は、前記補助輪が接地していないと、前記補助輪が配置されている側に前記車体が傾動するように前記駆動輪を制御する。
これにより、移動体が倒れないようにする姿勢制御を行わない状態において、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。

また、移動体は、倒立制御をされる同軸二輪車であって、前記車体の前後方向への傾動を検出する検出手段をさらに備えており、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記補助輪が接地しているか否かを判断し、前記補助輪が接地していると判断すると非倒立制御状態とし、前記補助輪が接地していないと判断すると倒立制御状態とする。
これにより、同軸二輪車が非倒立制御状態であり、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。

また、前記制御手段は、停止モードを備えており、前記制御手段は、前記停止モードにおいて、前記補助輪が接地しているか否かを継続的に判断する。
これにより、移動体が停止モードのときに、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。

また、前記補助輪は、走行時に接地するように配置されており、前記車体の前後方向への傾動を検出する検出手段をさらに備え、前記制御手段は前記検出手段の検出結果に基づいて、前記補助輪が接地しているか否かを判断し、前記補助輪が接地していないと判断すると、前記補助輪が配置されている側に前記車体が傾動するように前記駆動輪を制御する。
これにより、走行時に補助輪が接地する移動体において、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。

また、前記補助輪は、走行時に接地するように配置されており、前記補助輪の設置を検出する検出手段をさらに備え、前記制御手段は前記検出手段の検出結果に基づいて、前記補助輪が接地しているか否かを判断し、前記補助輪が接地していないと判断すると、前記補助輪が配置されている側に前記車体が傾動するように前記駆動輪を制御する。
これにより、走行時に補助輪が接地する移動体において、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。

また、補助輪が駆動輪の前方又は後方に配置された移動体の制御方法であって、前記補助輪が接地していないと、前記補助輪が配置されている側に前記移動体が傾動するように前記駆動輪を制御する。
これにより、移動体が倒れないようにする姿勢制御を行わない状態において、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。

また、補助輪が駆動輪の前方又は後方に配置された移動体の制御プログラムであって、コンピュータに、前記補助輪が接地していないと、前記補助輪が配置されている側に前記移動体が傾動するように前記駆動輪を制御させる。
これにより、移動体が倒れないようにする姿勢制御を行わない状態において、補助輪が存在しない方向に傾動する力が加わった場合であっても、転倒を防止することができる。

補助輪がない方向への転倒を防止するように、移動体の動作を制御することができる。

実施の形態１にかかる移動体の補助輪が接地しない状態を示す概略図である。 実施の形態１にかかる移動体のブロック図である。 実施の形態１にかかる移動体の補助輪が接地した状態を示す概略図である。 実施の形態１にかかる移動体の制御を行うフローチャートである。 実施の形態２にかかる移動体の補助輪が接地した状態を示す概略図である。 実施の形態２にかかる移動体のブロック図である。 実施の形態２にかかる移動体の補助輪が接地しない状態を示す概略図である。 実施の形態２にかかる移動体の制御を行うフローチャートである。

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、実施の形態１にかかる移動体１００を概略的に示し、補助輪１６が接地していない。なお、図１および図３において、左方向を移動体１００の前方方向とする。図２は、実施の形態１にかかる移動体１００のブロック図である。図３は、実施の形態１にかかる移動体１００を概略的に示し、補助輪１６が接地している。

移動体１００は、図１及び図２に示すように、車体１０と、操作バー１１と、第１の駆動輪１２と、第２の駆動輪１３と、第１の駆動手段１４と、第２の駆動手段１５と、補助輪１６と、第１の検出手段１７と、第２の検出手段１８と、制御手段１９を備えている。ここで移動体１００は倒立二輪車であるものとして説明する。すなわち移動体１００は、走行する際には、補助輪１６を接地させずに走行するよう、倒立制御による姿勢制御がなされるものとする。

車体１０は、典型的には人が乗降するステッププレートを上面に有している。平坦な路面上に移動体１００がある場合には、ステッププレートは水平となるように設けられている。車体１０には、第１の駆動手段１４と、第２の駆動手段１５と、第１の検出手段１７と、第２の検出手段１８と、制御手段１９が搭載されている。車体１０には操作バー１１が連結している。

操作バー１１は、移動体１００の旋回を実現するべく、搭乗者に操作される。操作バー１１の一端は、車体１０の前方中央部に、当該車体１０の左右方向へ回動可能に連結されている。操作バー１１の他端部には把持部が形成されており、当該把持部は搭乗者により把持される。すなわち、搭乗者は、移動体１００の旋回方向に操作バー１１を傾動させる。

第１の駆動輪１２は、第１の駆動手段１４と接続されている。第１の駆動輪１２は、第１の駆動手段１４により駆動力が与えられる。第１の駆動輪１２は、移動体１００の右側に配置されている。

第２の駆動輪１３は、第２の駆動手段１５と接続されている。第２の駆動輪１３は、第２の駆動手段１５により駆動力が与えられる。第２の駆動輪１３は、移動体１００の左側に配置されている。第２の駆動輪１３は、第１の駆動輪１２と同軸上に配置されている。

第１の駆動手段１４は、第１の駆動輪１２に駆動力を与える。第１の駆動手段１４は、例えば電動モータ及び減速ギアなどを備える。第１の駆動手段１４は、制御手段１９からの制御信号に基づいて制御される。

第２の駆動手段１５は、第２の駆動輪１３に駆動力を与える。第２の駆動手段１５は、例えば電動モータ及び減速ギアなどを備える。第２の駆動手段１５は、制御手段１９からの制御信号に基づいて制御される。

補助輪１６は、車体１０と接続されている。補助輪１６は、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３に対して、前方又は後方の領域に配置されている。ここでは、補助輪１６は、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３の前方の領域に配置されているものとして説明する。すなわち、補助輪１６は、車体１０の底部前面における第１の駆動輪１２と第２の駆動輪１３との間に配置されている。このとき、補助輪１６は、搭乗者が移動体１００を前進又は後進させるべく、移動体１００を前後方向に傾動させる際に、当該傾動動作を阻害しない高さ位置に配置されている。そのため、通常の走行時においては、補助輪１６は接地せず、制動時や停止時に移動体１００が前方に傾動した際に接地する。

第１の検出手段１７は、車体１０のピッチ角度又は／及びピッチ角速度を検出する。第１の検出手段１７は、検出した車体１０のピッチ角度やピッチ角速度を、制御手段１９に出力する。ここで、移動体１００が前方又は後方に倒れる方向をピッチ方向とする。
例えば第１の検出手段１７は、ジャイロセンサ、加速度センサ等を備えている。

第２の検出手段１８は、操作バー１１の左右方向の傾動角度を検出する。第２の検出手段１８は、検出した操作バー１１の傾動角度を、制御手段１９に出力する。第２の検出手段１８は、車体１０と操作バー１１との連結部に配置されている。

制御手段１９は、第１の検出手段１７及び第２の検出手段１８の検出信号に基づいて、第１の駆動手段１４と第２の駆動手段１５を制御する。制御手段１９は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路と、プログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等を有する記憶装置等を備えている。
ここで、制御手段１９は、例えば走行モードと、停止モードとを備える。なお、制御手段１９の走行モードと停止モードとの切り替えは、操作バー１１の把持部近傍に設けられた切替スイッチ（図示を省略）を操作することで実行させる。

このような構成の移動体１００は、走行モードにおいて、以下のように旋回、前方又は後方への移動等が実現される。
移動体１００を旋回させる際には、搭乗者が操作バー１１を旋回方向に傾動させる。このとき、第２の検出手段１８は、操作バー１１の傾動角度を検出すると、その検出信号を制御手段１９に出力する。検出信号が入力された制御手段１９は、当該検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、どの程度、旋回方向の内側の駆動輪の回転速度を減速させるか、又は旋回方向の外側の駆動輪の回転速度を加速させるかを算出し、その算出結果を示す信号を、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５に出力する。算出結果を示す信号が入力された第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５は、当該算出結果を示す信号に基づいて、駆動輪を回転駆動させる。このようにして、移動体１００の旋回が実現される。

また、移動体１００を前方又は後方へ移動させる際には、搭乗者が車体１０に搭乗して、搭乗者の荷重を前方又は後方に移動させ、移動体１００を前後方向へ傾動させると、第１の検出手段１７が移動体１００の角度及び角速度を検出し、その検出信号を制御手段１９に出力する。検出信号が入力された制御手段１９は、当該検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、移動体１００が倒れないように安定化させるのに必要な駆動トルクを算出し、その算出結果を示す信号を、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５に出力する。算出結果を示す信号が入力された第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５は、当該算出結果を示す信号に基づいて、駆動輪を回転駆動させる。このようにして、移動体１００の倒立制御、及び前方又は後方への走行が実現される。

さらに、移動体１００は、停止モードにおいて、以下のように移動体１００の停止が実現される。
移動体１００を停止させる際には、搭乗者は操作バー１１の把持部近傍の切替スイッチを操作し、走行モードから停止モードに切り替える。切替スイッチは、切替信号を制御手段１９に出力する。停止モードへの切り替え時において、移動体１００はまだ走行状態であって、補助輪１６は接地していないものとして説明する。

制御手段１９は、停止モードへの切替信号が入力されると、走行モードでの倒立制御から停止モードでの倒立制御、即ち接地制御へと切り替える。制御手段１９は、例えば走行モードでの倒立制御時では、車体１０のステッププレートが水平に配置されている状態を車体１０の傾動角度が０°として倒立制御する。一方、制御手段１９は、停止モードでの倒立制御時では、補助輪１６が接地した状態において車体１０のステッププレートが前方に傾動している状態を車体１０の傾動角度が０°として倒立制御する。つまり、制御手段１９は、停止モード時に補助輪１６が接地している状態を中立状態として、倒立制御する。ここでの停止モードでの倒立制御を、接地制御という。なお、本発明で云う「倒立制御」とは、走行モード時での倒立制御と停止モード時の倒立制御（接地制御）との両方を包含している。

このように制御手段１９は、接地制御に切り替えると、補助輪１６が接地するように、駆動トルクを算出し、その算出結果を示す信号を、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５に出力する。算出結果を示す信号が入力された第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５は、当該算出結果を示す信号に基づいて、駆動輪を回転駆動させる。ここで、駆動輪は後方に加速度が生じるように回転駆動するので、移動体１００は走行状態から停止状態に移行するように自然に減速する。このとき、搭乗者が重心を後方に移動させることにより、減速中に補助輪１６が配置されていない方向に移動体１００が傾動した場合には、制御手段１９は補助輪１６が接地する中立状態に復元しようとして、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５により大きな駆動トルクを発生させる。

制御手段１９は、上述のように減速中に補助輪１６が接地すると、接地制御を停止する。そして、制御手段１９は、移動体１００が完全に停止するように駆動輪を制御する。このとき、制御手段１９は、接地制御を一旦停止しても、第１の検出手段１７が検出した車体１０のピッチ角度やピッチ角速度に基づいて、補助輪１６が接地しているか否かを断続的に判断し、補助輪１６が接地していると判断すると、接地制御の停止状態を維持し、補助輪１６が接地していないと判断すると、接地制御を再開する。
これにより、制御手段１９は、補助輪１６が接地していないと判断すると、補助輪１６が接地する方向に移動体１００が傾動するように、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５を制御することになる。そのため、移動体１００の減速中に搭乗者の重心が後方に移動し、補助輪１６が非接地状態になっても、移動体１００が後方に転倒することを防ぐことができる。

このようにして、図３に示すように、補助輪１６を接地させて減速し、移動体１００を安定した状態で停止させることができる。
これにより、搭乗者が移動体１００の後方から安定した状態で降車することができる。しかし、搭乗者が降車する際に後方に重心が移動すると、補助輪１６が浮き、後方に移動体１００が転倒してしまう可能性がある。

そこで制御手段１９は停止モードであって、移動体１００が停止した状態で接地制御が行われていない場合であっても、搭乗者が降車するまで、第１の検出手段１７が検出した車体１０のピッチ角度やピッチ角速度に基づいて、補助輪１６が接地しているか否かを判断し、補助輪１６が接地していると判断すると、接地制御の停止状態を維持し、補助輪１６が接地していないと判断すると、接地制御を再開する。そのため、搭乗者が降車する際に、搭乗者の重心が後方に移動し、補助輪１６が非接地状態になっても、移動体１００が後方に転倒することを防ぐことができる。ちなみに、搭乗者が降車したか否かは、例えばステッププレートの上面に荷重センサ（図示を省略）を設けておき、当該荷重センサからの検出信号に基づいて、制御手段１９が判断することができる。

次に、実施の形態１にかかる移動体の動作について説明する。図４は、制御手段１９が制御を行う際の制御フローである。

制御手段１９は、走行モードから停止モードに切り替えると、上述の処理を開始する（ステップＳ１０１）。

次に、制御手段１９は、第１の検出手段１７の検出信号に基づいて、補助輪１６の接地状態の判断を行う（ステップＳ１０２）。例えば制御手段１９は、上述のように補助輪１６が接地した状態を車体１０の中立状態とし、第１の検出手段１７が角度センサの場合、角度センサから入力される車体１０の傾動角度が略ゼロであると、補助輪１６が接地状態であると判断する。一方、制御手段１９は、角度センサから入力される車体１０の後方への傾動角度が所定の角度以上であると、補助輪１６が接地していない状態であると判断する。
また、制御手段１９は、第１の検出手段１７が角速度センサの場合、角速度センサから入力される車体１０の角速度が当該補助輪１６が配置されていない方向へ生じていると、補助輪１６が接地していない状態であると判断する。一方制御手段１９は、角速度センサから入力される車体１０の角速度がゼロであると、補助輪１６が接地状態であると判断する。

制御手段１９は、補助輪１６が接地状態であると判断した場合には（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、接地制御を停止した状態を維持する（ステップＳ１０３）。補助輪１６が接地状態の場合は、第１の駆動輪１２と、第２の駆動輪１３と、補助輪１６の３つの車輪により移動体１００が安定した状態となっているためである。
その後、第１の検出手段１７は、補助輪１６の接地状態の判断（ステップＳ１０２）を、搭乗者が降車するまで断続的に行う。

制御手段１９は、補助輪１６が接地していない状態であると判断した場合には（ステップＳ１０２でＮｏ）接地制御を再開する（ステップＳ１０４）。
これにより停止モードにおいて、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３の前方に補助輪１６がある場合に、補助輪１６の存在しない後方に移動体１００が倒れることを防止できる。

本実施の形態では、第１の検出手段１７が検出した車体１０のピッチ角やピッチ角速度に基づいて、補助輪１６が接地しているか否かを判断しているが、この限りではない。補助輪１６が接地しているか否かを検出する接触センサを、車体１０と補助輪１６との連結部に設けておき、当該接触センサの検出信号に基づいて、制御手段１９が補助輪１６が接地しているか否かを判断してもよい。但し、圧力センサ等でも同様に実施できる。

本実施の形態では、補助輪１６を第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３の前方領域に配置したが、後方領域に配置してもよい。この場合、制御手段１９は、補助輪１６が接地していないと判断すると、後方へ車体１０が傾動するように第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５を制御する。これにより、補助輪１６の存在しない前方に移動体１００が倒れることを防止できる。

本実施の形態では移動体１００は倒立二輪車であり、１つの補助輪を有するものして説明したが、車輪の個数はこれらの数に限定されない。駆動輪が１輪や３輪以上であってもよく、補助輪が２輪以上であってもよい。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２にかかる移動体２００を概略的に示し、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地している。なお、図５および図７において、左方向を移動体２００の前方方向とする。図６は、実施の形態２にかかる移動体２００のブロック図である。図７は、実施の形態２にかかる移動体２００を概略的に示し、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地していない。

移動体２００は、図５及び図６に示すように、車体１０と、操作バー１１と、第１の駆動輪１２と、第２の駆動輪１３と、第１の駆動手段１４と、第２の駆動手段１５と、第１の検出手段１７と、第２の検出手段１８と、制御手段１９と、第１の補助輪２０と、第２の補助輪２１と、操作モジュール２２を備えている。ここで移動体２００は４輪車であるものとして説明する。
なお、実施の形態１に示した移動体１００と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付加し、該構成要素に関する説明を省略する。

第１の補助輪２０は、車体１０と回転可能に接続されている。第１の補助輪２０は、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３に対して、前方又は後方の領域に配置されている。ここでは、第１の補助輪２０は、第１の駆動輪１２の前方の領域に配置されているものとして説明する。すなわち第１の補助輪２０は、車体１０の前方右側に配置されている。

第２の補助輪２１は、車体１０と回転可能に接続されている。第２の補助輪２１は、第１の補助輪２０と同軸上に配置されている。すなわち第２の補助輪２１は、車体１０の前方左側に配置されている。
ちなみに本実施の形態の、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１は回転駆動しない。また第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１は、旋回方向を向くように制御しても良く、補助輪２０、２１の鉛直軸周りの自由度を自在キャスターのようにフリーとしても良い。
なお、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１は回転駆動しても良い。すなわち、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１はそれぞれ従動輪であっても良い。このとき、第１及び第２の駆動輪１２、１３と第１及び第２の補助輪２０、２１のいずれかが移動体２００の操舵を行う４輪駆動２輪操舵であっても良く、第１及び第２の駆動輪１２、１３と第１及び第２の補助輪２０、２１の両方が移動体２００の操舵を行う４輪駆動４輪操舵であっても良い。
すなわち、本実施の形態の移動体２００は、第１の駆動輪１２、第２の駆動輪１３、第１の補助輪２０、第２の補助輪２１の全てが、通常の走行状態において接地して走行する。
操作モジュール２２は、移動体２００を前方又は後方へ移動させるべく、搭乗者に操作される。操作モジュール２２は、例えばダイヤルを備えている。当該ダイヤルの左右への回転量に基づいて、移動体２００が前方又は後方へ移動する。操作モジュール２２は、例えば操作バー１１の把持部に設けられている。

このような構成の移動体２００は、以下のように旋回、前方又は後方への移動等が実現される。
移動体２００を旋回させる際には、搭乗者が操作バー１１を旋回方向に傾動させる。このとき、第２の検出手段１８は、操作バー１１の回転角度を検出すると、その検出信号を制御手段１９に出力する。検出信号が入力された制御手段１９は、当該検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、どの程度、旋回方向の内側の駆動輪の回転速度を減速させるか、又は旋回方向の外側の駆動輪の回転速度を加速させるかを算出し、その算出結果を示す信号を、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５に出力する。算出結果を示す信号が入力された第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５は、当該算出結果を示す信号に基づいて、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３を回転駆動させる。
このようにして、移動体２００の旋回が実現される。

また、移動体２００を前方又は後方へ移動させる際には、搭乗者が操作モジュール２２を左右へ回転させると、操作モジュール２２は回転量（操作信号）を制御手段１９に出力する。操作信号が入力された制御手段１９は、当該操作信号に基づいて所定の演算処理を行い、走行に必要な駆動トルクを算出し、その算出結果を示す信号を、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５に出力する。算出結果を示す信号が入力された第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５は、当該算出結果を示す信号に基づいて、駆動輪を回転駆動させる。このようにして、移動体２００の前方又は後方への走行が実現される。勿論、搭乗者が操作モジュール２２の回転量をゼロにすると、移動体２００を停止させることができる。

しかし、移動体２００の走行時に、搭乗者の重心が後方に移動したり、移動体２００の前方に向かって生じる加速度が大きいと、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が浮き、後方に移動体２００が転倒してしまう可能性がある。また、移動体２００を停止させて搭乗者が降車する時に、搭乗者の重心が後方に移動すると、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が浮き、後方に移動体２００が転倒してしまう可能性がある。

そこで、制御手段１９は、第１の検出手段１７が検出した車体１０のピッチ角度やピッチ角速度に基づいて、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地しているか否かを継続的に判断し、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地していると判断すると、操作モジュール２２から入力される操作信号を有効にして当該操作信号に基づいて第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５を制御する。
一方、制御手段１９は、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地していないと判断すると、操作モジュール２２から入力される操作信号を無効にして、転倒防止制御を開始する。すなわち、制御手段１９は、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が配置されている方向に移動体２００が傾動するように、第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５を制御する。つまり、制御手段１９は、移動体２００の後方に向かって加速度が生じるように、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３を回転駆動させる。そのため、搭乗者の重心が後方に移動し、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が非接地状態になっても、移動体２００が後方に転倒することを防ぐことができる。

次に、実施の形態２にかかる移動体の動作について説明する。図８は、制御手段１９が制御を行う際の制御フローである。

制御手段１９は、上述の処理を移動体２００の電源がＯＮとなると開始する（ステップＳ２０１）。

次に、制御手段１９は、第１の検出手段１７の検出信号に基づいて、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１の接地状態の判断を行う（ステップＳ２０２）。例えば制御手段１９は、第１の検出手段１７が角度センサの場合、角度センサから入力される車体１０の傾動角度が略ゼロであると、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地状態であると判断する。一方、制御手段１９は、角度センサから入力される車体１０の後方への傾動角度が所定の角度以上であると、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地していない状態であると判断する。
また、制御手段１９は、第１の検出手段１７が角速度センサの場合、角速度センサから入力される車体１０の角速度が第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が配置されていない方向へ生じていると、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地していない状態であると判断する。一方制御手段１９は、角速度センサから入力される車体１０の角速度がゼロであると、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地状態であると判断する。

制御手段１９は、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地状態であると判断した場合には（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、操作モジュール２２から入力される操作信号を有効にして当該操作信号に基づいて第１の駆動手段１４及び第２の駆動手段１５を制御する（ステップＳ２０３）。第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地状態の場合は、第１の駆動輪１２と、第２の駆動輪１３と、第１の補助輪２０と、第２の補助輪２１の４つの車輪により、移動体２００が安定した状態となっているためである。
その後、第１の検出手段１７は、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１の接地状態の判断（ステップＳ２０２）を断続的に行う。

制御手段１９は、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地していない状態であると判断した場合には（ステップＳ２０２でＮｏ）、操作モジュール２２から入力される操作信号を無効にして、転倒防止制御を行う。すなわち、制御手段１９は、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地するよう、第１の駆動手段１４と第２の駆動手段１５を制御する（ステップＳ２０４）。つまり、制御手段１９は、移動体２００の後方に向かって加速度が生じるように、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３を回転駆動させる。これにより、第１の駆動輪１２及び第２の駆動輪１３の前方に第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が配置されている場合に、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が配置されていない後方に移動体２００が倒れることを防止できる。

本実施の形態では、第１の検出手段１７が検出した車体１０のピッチ角やピッチ角速度に基づいて、第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地しているか否かを判断しているが、この限りではない。第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地しているか否かを検出する接触センサを、車体１０と第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１との連結部に設けておき、当該接触センサの検出信号に基づいて、制御手段１９が第１の補助輪２０及び第２の補助輪２１が接地しているか否かを判断してもよい。但し、圧力センサ等でも同様に実施できる。

本実施の形態では、第１及び第２の補助輪２０、２１を第１及び第２の駆動輪１２、１３の前方領域に配置したが、第１及び第２の補助輪２０、２１を第１及び第２の駆動輪１２、１３の後方領域に配置してもよい。この場合、制御手段１９は、第１及び第２の補助輪２０、２１が接地していないと判断すると、後方へ車体１０が傾動するように第１及び第２の駆動手段１４、１５を制御する。これにより、第１及び第２の補助輪２０、２１の存在しない前方に移動体２００が倒れることを防止できる。
また、移動体２００が四輪車であり四輪駆動である場合には、駆動輪１２、１３と補助輪２０、２１とを区別せず、前輪（後輪）のいずれか一方が接地しない場合に、接地している後輪（前輪）を駆動して前輪（後輪）を接地させることで、移動体２００が前方及び後方に転倒するのを防止できる。

本実施の形態では移動体２００は四輪車であり、第１及び第２の補助輪２０、２１を有するものして説明したが、車輪の個数はこれらの数に限定されない。例えば駆動輪が１輪や３輪以上であってもよく、１輪や３輪以上であってもよい。

なお、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、上記制御手段１９の動作は、ソフトウェアでも実現することが可能である。例えば、コンピュータ（制御手段１９）に、補助輪が接地していないと、当該補助輪が配置されている側に前記移動体が傾動するように前記駆動輪を制御させる処理を実行させてもよい。

１０ 車体
１１ 操作バー
１２ 第１の駆動輪
１３ 第２の駆動輪
１４ 第１の駆動手段
１５ 第２の駆動手段
１６ 補助輪
１７ 第１の検出手段
１８ 第２の検出手段
１９ 制御手段
２０ 第１の補助輪
２１ 第２の補助輪
２２ 操作モジュール
１００ 移動体
２００ 移動体

Claims (8)

1. 車体と、
   左右の駆動輪と、
   前記駆動輪を制御する制御手段と、
   前記駆動輪の前方又は後方に配置された補助輪と、を備え、
   前記制御手段は、前記補助輪が接地していないと、前記補助輪が配置されている側に前記車体が傾動するように前記駆動輪を制御する、
   移動体。
2. 移動体は、前記駆動輪を制御して倒立制御する同軸二輪車であって、前記車体の前後方向への傾動を検出する検出手段をさらに備えており、
   前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記補助輪が接地しているか否かを判断し、前記補助輪が接地していると判断すると非倒立制御状態とし、前記補助輪が接地していないと判断すると倒立制御状態とする、
   請求項１に記載の移動体。
3. 前記制御手段は、停止モードを備えており、
   前記制御手段は、前記停止モードにおいて、前記補助輪が接地しているか否かを継続的に判断する、
   請求項１又は２に記載の移動体。
4. 前記補助輪は、走行時に接地するように配置されており、
   前記車体の前後方向への傾動を検出する検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記補助輪が接地しているか否かを判断し、前記補助輪が接地していないと判断すると、前記補助輪が配置されている側に前記車体が傾動するように前記駆動輪を制御する、
   請求項１に記載の移動体。
5. 前記補助輪は、走行時に接地するように配置されており、
   前記補助輪の接地を検出する検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記補助輪が接地しているか否かを判断し、前記補助輪が接地していないと判断すると、前記補助輪が配置されている側に前記車体が傾動するように前記駆動輪を制御する、
   請求項１に記載の移動体。
6. 前記補助輪は、従動輪である、請求項４又は５に記載の移動体。
7. 補助輪が駆動輪の前方又は後方に配置された移動体の制御方法であって、
   前記補助輪が接地していないと、前記補助輪が配置されている側に前記移動体が傾動するように前記駆動輪を制御する、
   移動体の制御方法。
8. 補助輪が駆動輪の前方又は後方に配置された移動体の制御プログラムであって、
   コンピュータに、
   前記補助輪が接地していないと、前記補助輪が配置されている側に前記移動体が傾動するように前記駆動輪を制御させる、
   移動体の制御プログラム。

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