JP2014125191A - 重心移動により操縦可能な車両 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に操縦負担を与えない重心移動により操縦可能な車両の提供。
【解決手段】補助輪１と、左回転駆動部２１によって駆動される左駆動輪２ａと、右回転駆動部２２によって駆動される右駆動輪２ｂと、操縦ステップ３０に起立した運転者の前記操縦ステップ３０上での荷重分布を検出する荷重検出モジュール４からの検出信号に基づいて運転者の操縦ステップ上での重心位置を演算する重心位置演算部５１と、重心位置に基づいて、前方直線走行と旋回走行を実現するように左・右回転駆動部を回転駆動制御する第１制御モード、及び前方直線走行と旋回走行と後方直進走行のいずれかの走行を実現するように左・右回転駆動部を回転駆動制御する第２制御モードを備えた走行制御部６と、第１制御モードと第２制御モードのいずれかを選択する選択指令を与える運転者入力操作デバイス９１とが備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、重心移動により操縦可能な車両に関する。

自動車やオートバイなどの車両の操縦において、従来から、ステアリングホイールやハンドルに対する手動操作で進行方向が調整され、アクセルペダルやブレーキペダルに対する足操作で車速が調整されている。そのような従来方式の操縦に代えて、運転者が乗った操縦ステップの重心位置を検出し、その重心位置に応じて車両を操縦する重心移動操縦が提案されている。

特許文献１には、重心移動により操舵可能な車両が開示されている。この車両は、左車輪を回転駆動する第１の駆動モータと、右車輪を回転駆動する第２の駆動モータと、車両ベースの上方に配置され且つ人が搭乗されるステップボードと、車両ベースとステップボードとの間に介在され且つ運転者の重心移動を検出する重心移動検出手段と、重心移動検出手段からの検出信号に基づき第１の駆動モータ及び第２の回転駆動手段を駆動制御して直線走行及び旋回動作を行う駆動制御手段とを備えている。その重心移動検出手段はステップボードに各コーナに割り当てられた４つの圧力センサから構成され、この４個の圧力センサから検出信号に基づいて駆動制御手段が左右の駆動モータを駆動制御する。例えば、運転者の体重移動によって重心が車両の中心より前側に移動すると、車両が前進走行することになり、重心を車両中心に戻すと、左右の駆動モータが停止され、車両が停止する。逆に、重心が車両中心より後側に移動すると、車両が後方に走行する。

また、特許文献２には、運転者が走行装置に対する運転操作としての体重移動を通じて作用する力の荷重分布に基づいて、走行装置の走行駆動源を制御する駆動制御装置が開示されており、その際、荷重分布の検出対象範囲を複数に分割した小領域が設定され、この小領域毎に検出した荷重データの分布に基づいて走行駆動源が制御される。例えば、両足のつま先側に体重をかけると前進走行し、両足のかかと側に体重がかけると後退走行する。さらに、右足側に体重をかけると右旋回し、左足側に体重をかけると左旋回する。停止させるには、両足の荷重データが検出されない状態を作り出す、すなわち、両足をフットプレートから降ろす必要がある。

特開２００４−３５９０９４号公報（図５、図６） 特開２００４−１３８５４７号公報（図１、図２）

上述したような従来技術では、後方への重心移動や後方への荷重位置移動で後方直進走行が実現するが、運転者が立ち乗りしているような場合には運転者が不測にそのような姿勢になる可能性がある。このため、このような不測の後方直進走行を避けるべく、運転者は緊張感を持たなければならない問題が生じる。さらに、従来技術では、運転者の重心位置や荷重位置によって左右車輪の回転速度、結果的は車速が決定されるため、一定速度での走行（クルージング走行）が困難という問題もある。
このことから、より運転者に操縦負担を与えないで、重心移動操縦可能な車両が要望されている。

本発明による重心移動により操縦可能な車両は、少なくとも１つの補助輪と、左回転駆動部によって駆動される左駆動輪と、右回転駆動部によって駆動される右駆動輪と、操縦ステップと前記操縦ステップに起立した運転者の前記操縦ステップ上での荷重分布を検出する荷重検出モジュールとを備えた操縦台と、前記荷重検出モジュールからの検出信号に基づいて前記運転者の前記操縦ステップ上での重心位置を演算する重心位置演算部と、前記重心位置に基づいて前方直線走行と旋回走行のいずれかの走行を実現するように前記左回転駆動部と前記右回転駆動部とを回転駆動制御する第１制御モード、及び前記重心位置に基づいて前方直線走行と旋回走行と後方直進走行のいずれかの走行を実現するように前記左回転駆動部と前記右回転駆動部とを回転駆動制御する第２制御モードを備えた走行制御部、運転者入力操作に基づいて前記第１制御モードと第２制御モードのいずれかを選択する選択指令を前記走行制御部に与える運転者入力操作デバイスとを備えている。

この構成によれば、左回転駆動部と右回転駆動部とに回転駆動制御指令を与える走行制御部には、運転者がどのような重心位置を作り出しても、後方直進走行が実現しない第１制御モードと、重心位置よって後方直進走行が実現する第２制御モードとが備えられている。しかもこの第１制御モードと第２制御モードとの選択は運転者入力操作に基づいて行われる。従って、運転者の意思に基づく運転者入力操作デバイスに対する操作により後方直進走行が実現可能な操縦状態であるかいなかを選択できるので、運転者はより安心感をもって車両を操縦することができる。

上記第１制御モードまたは第２制御モードと重心位置との好適な関係の１つとして以下の構成が提案される。つまり、前記第１制御モードでは、前記重心位置が運転者の前傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に加速走行が実行され、前記重心位置が運転者の自然起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に定速走行が実行される。前記第２制御モードでは、前記重心位置が運転者の後傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に減速走行または後進走行が実行される。この構成では、第1制御モードにおいて定速走行（クルージング走行）が実現する重心領域が設定されており、これにより定速走行の維持が簡単となる。さらに、減速または後進走行を行いたい時には、運転者の意思による運転者入力操作デバイスに対する操作を通じて第２制御モードを選択することにより可能となる。
前記第１制御モードにおいて、前記重心位置が運転者の後傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合には、定速走行が実行される仕様、または走行停止までの減速走行が実行される仕様のいずれかを採用することができるようにしてもよい。いずれにせよ、第１制御モードでは後進走行は不可であるが、後者の仕様では、第１制御モードにおいて、現状速度を減速して、車両を停止させることができる。
また、前記第２制御モードでも、前記重心位置が運転者の前傾起立姿勢に対応する重心領域または前記重心位置が運転者の自然起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に加速走行または定速走行が実行されるような構成を採用すると、運転者が後傾起立姿をとらない限り、第１制御モードと類似する操縦感が得られる。
この実施形態では、第２制御モードでない限り後進走行をすることができないので、不測の後進走行の可能性が低くなる。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行制御部が前記左回転駆動部と前記右回転駆動部とに与える回転駆動制御指令は、正加速指令と定速指令と負加速指令のいずれかとなっている。従来技術では、後方への重心移動や後方への荷重位置移動といった運転者姿勢変更に基づいて速度を調整する方式を採用していたが、この好適実施形態では、運転者姿勢変更に基づいて、加速度が調整される。これにより、当然限界値は設定されているが、例えば前方傾斜姿勢を維持することで速度が上昇し、姿勢を戻すことで速度を一定に維持するという速度制御が可能となる。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記運転者入力操作デバイスは運転者が支え具を握ったことを検知するセンサであり、運転者が支え具を握っている限り前記第２制御モードを選択する選択指令が前記走行制御部に与えられる。運転者の姿勢が不安定となりがちな後進走行が可能となる第２制御モードでは、運転者が何らかの支え具を握ることが望ましい。従って、運転者が支え具を握る行為と運転者入力操作デバイスによる第２制御モードの選択とを統合化したこの実施形態は好都合である。そのような支え具の具体的な実施形態の１つでは、前記支え具は、前進走行方向を向いて前記操縦ステップに起立した運転者の前方に位置する支持台に設けられた握り棒であり、前記センサは前記握り棒に備えられた接触検知センサである。この具体的構成では、運転者が操縦ステップに立ち乗りした姿勢における後進開始時の姿勢の揺らぎは握り棒を握ることにより抑制される。しかも、握り棒を握らない限りは、後進旋回を含む後進走行が禁止されるので、好都合である。

本発明による重心移動により操縦可能な車両は、上述したように、定速走行が容易であるとともに、後進も運転者の十分な意識下で行われる。このことから、本発明は、定速走行や後進走行が要求される、芝刈作業等を行う対地作業車両に適用されると好都合である。そのような車両は、例えば、前記左駆動輪と前記右駆動輪とによって対地支持された車体フレームと、前記車体フレームに装備された対地作業装置とを備える。特に、対地作業を行うような場合は、車両周辺領域、特に対地作業領域が十分に運転者の視野に入ることが要求される。このため、前記操縦台が前記車体フレームの後端部に当該後端部から後方に延びるように連結されていることが好ましい。

運転者の操縦ステップ上での荷重分布ないしは運転者の操縦ステップ上での重心位置は操縦ステップが水平な状態と傾斜した状態では相違する。この相違が無視できない場合、操縦ステップの傾斜、つまり車両の傾斜によって、重心位置演算部で演算された重心位置と、前記重心位置に基づいて前記左回転駆動部と前記右回転駆動部に対する回転駆動制御量との関係を変更することが好ましい。従って、本発明の好適な実施形態の１つでは、走行路面の傾斜角を測定する傾斜センサが備えられ、前記左回転駆動部と前記右回転駆動部とに対する回転駆動制御が前記傾斜角に応じて変更される。

本発明の基本的な操縦原理を説明する模式図である。 本発明の車両における操縦台の種々の変形例を説明する模式図である。 荷重検出モジュールとして感圧シートを適用した例を説明する模式図である。 本発明の立ち乗り芝刈機の具体的な実施形態の１つを示す平面図である。 図３による立ち乗り芝刈機の側面図である。 立ち乗り芝刈機における回転動力制御を説明する模式図である。 立ち乗り芝刈機における操縦制御の機能ブロック図である。 ロードセル検出値を用いた重心位置演算を説明する模式図である。 回転駆動制御に用いられる制御マップを示す説明図である。 第1制御モードで用いられる制御マップの改変例を示す説明図である。 操縦台の別な実施形態を説明する模式図である。 操縦台のさらに別な実施形態を説明する模式図である。 運転者入力操作デバイスの別な形態を示す模式図である。

本発明による重心移動により操縦可能な車両の具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて本発明による車両の操縦原理を説明する。
図１で例示された車両は、補助輪としての左右一対の前輪１と、左駆動輪２ａと右駆動輪２ｂと、これらの車輪によって対地支持される車体フレーム１０とを備えている。車体フレーム１０の後部には後方水平に延びた操縦台３が連結されている。左駆動輪２ａは左回転駆動部２１によって、右駆動輪２ｂは右回転駆動部２２によってそれぞれ独立的に駆動される。左右の回転駆動部２１と２２は、電動モータで構成するのが好ましいが、油圧モータでもよく、その駆動方式は本発明では限定されない。さらに、操縦ステップ３０に乗った運転者が手で握れる位置に配置されるように、握り棒１２が車体フレーム１０に支持されている。この握り棒１２には、運転者が握ったことを検知する握り検知センサ９１が、運転者入力操作デバイスとして設けられている。操縦台３は、水平面を有する操縦ステップ３０とこの操縦ステップ３０に起立した運転者の操縦ステップ３０上での荷重分布を検出する荷重検出モジュール４とを含む。荷重検出モジュール４は、操縦ステップ３０上の左右方向及び前後方向の荷重分布を検出するため、３つ以上の荷重検出センサ（例えば、ロードセル）を有し、それぞれの検出信号を出力する。図１の例では、４つの荷重検出センサ４１、４２、４３、４４から４つの検出信号（図１ではＷ1、Ｗ2、Ｗ3、Ｗ４で示されている）が出力されている。

左右駆動輪２ａと２ｂのための駆動制御系は、重心位置演算部５１と走行制御部６とを含む。重心位置演算部５１は、荷重検出モジュール４からの検出信号に基づいて運転者の操縦ステップ３０上での重心位置を演算する。重心位置の演算アルゴリズムは荷重検出センサ４１、４２、４３、４４の個数や配置によっても異なるが、基本的にはそれぞれの検出信号の関数として求められる。図１では、そのような関数をＧとし、その重心位置をｘ座標値とｙ座標値で表すことにして、
（ｘ、ｙ）←Ｇ（Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3、Ｗ４）
で求めている。
走行制御部６は、重心位置演算部５１で求められた重心位置に基づいて左右の回転駆動部２１と２２とに対する回転駆動制御指令を生成する。走行制御部６は、重心位置演算部５１から出力された重心位置に基づいて前方直線走行と旋回走行のいずれかの走行を実現するように左回転駆動部２１と右回転駆動部２２とを回転駆動制御する第１制御モード、及び重心位置に基づいて前方直線走行と旋回走行と後方直進走行のいずれかの走行を実現するように左回転駆動部２１と右回転駆動部２２とを回転駆動制御する第２制御モードを備えている。つまり、第１制御モードと第２制御モードとでは、同じ重心位置であっても異なる回転駆動制御指令が出力される。重心位置に基づく回転駆動制御指令の生成を制御マップで行うとして、図１では、第１制御モードのための制御マップをＭL1（左駆動輪用第１制御マップ）とＭR1（右駆動輪用第１制御マップ）とで表し、第２制御モードのための制御マップをＭL2（左駆動輪用第２制御マップ）とＭR2（右駆動輪用第２制御マップ）とで表している。第１制御モードが選択されている場合には、第１制御マップ：ＭL1とＭR1を用いて、重心位置：（ｘ、ｙ）を入力パラメータとして左回転駆動部２１に対する回転駆動指令：ＤL及び右回転駆動部２２に対する回転駆動指令：ＤRを導出する。第２制御モードが選択されている場合には、第２制御マップ：ＭL2とＭR2を用いて、重心位置：（ｘ、ｙ）を入力パラメータとして右回転駆動部２２に対する回転駆動指令：ＤR及び右回転駆動部２２に対する回転駆動指令：ＤRを導出する。
これを式で示すと、
第１制御モードでは、
ＤL←ＭL1（ｘ、ｙ）、ＤR←ＭR1（ｘ、ｙ）、
第２制御モードでは、
ＤL←ＭL2（ｘ、ｙ）、ＤR←ＭR2（ｘ、ｙ）、
となる。
ここでは、重心位置に基づく回転駆動制御指令の生成が制御マップを用いて行なう方法で説明したが、ソフトウエアまたはハードウエアあるいはその両方で構築されたロジック回路を用いて行なってもよい。

第１制御モード又は第２制御モードの選択は運転者によって操作される運転者入力操作デバイスからの信号（図１ではＳで示されている）に基づいて行なわれる。従って、第２制御マップ：ＭL2にのみ左回転駆動部２１または右回転駆動部２２あるいは両方に逆転駆動を指令する制御係数が含まれている。

図１の例では、第１制御モード又は第２制御モードの選択は、運転者が握り棒１２を握ったことを検知する握り検知センサ９１からの信号に基づいて行なわれる。運転者が操縦台３に上ってたち乗り運転する場合、後進走行の場合には体が不安定になるので、握り棒１２を持つことが好ましい。したがって、ここでは、運転者が握り棒１２を握ったときだけ第２制御モードが選択され、後進走行が許可されるように構成されている。本発明は、握り棒１２に対する握り行為と第２制御モードを直接的に関係付けることに限定されているわけではなく、握り棒１２とは別に制御モード選択スイッチを設けてもよい。その場合、後進走行を所望するときには、制御モード選択スイッチを第２制御モード側に切り替え、握り棒１２を握りながら、後進走行に割り当てられている重心姿勢、一般的にはかかと重心姿勢をとる。

操縦台３を構成する操縦ステップ３０と操縦ステップ３０における運転者による荷重分布を検出する荷重検出モジュール４とは種々の形態で組み合わせることができるが、主な形態が図２に示されている。
図２の（ａ）に示された形態では、１枚の四角形状の板状体を操縦ステップ３０とし、操縦ステップ３０にかかる荷重が４つの荷重検出センサで検出される。具体的には、操縦ステップ３０の左前で荷重検出する第１の荷重検出センサ４１、右前で荷重検出する第２の荷重検出センサ４２、左後で荷重検出する第３の荷重検出センサ４３、右後で荷重検出する第４の荷重検出センサ４４が備えられている。例えば、両足のつま先に重心をかけた姿勢では第１と第２の荷重検出センサ４１と４２に大きな荷重がかかり、左足のつま先に重心をかけた姿勢では第１の荷重検出センサ４１に片寄って大きな荷重がかかる。従って、走行制御部６は、運転者の左足または右足のかかと重心またはつま先重心の姿勢は第１から第４までの荷重検出センサ４１・・・４４の荷重検出値のバラツキ、結果的には荷重位置の形で認識することができる。

図２の（ｂ）と（ｃ）に示された形態では、操縦ステップ３０にかかる荷重が３つの荷重検出センサで検出される。図２の（ｂ）の形態では、図２の（ａ）の形態と較べて、第４の荷重検出センサ４４が省かれている代わりに、第３の荷重検出センサ４３が中央後で荷重検出するように配置されており、図２の（ｃ）の形態では、第２の荷重検出センサ４２が省かれている代わりに、第１の荷重検出センサ４１が中央前で荷重検出するように配置されている。これらは、３点測定であり、図２の（ｂ）の４点測定に較べてその精度は多少低くなるかもしれないが、前後方向及び左右方向での運転者の重心姿勢を検出することができる。

図２の（ｄ）と（ｅ）に示された形態では、それぞれ左足用と右足用に割り当てられた２枚の四角形状の板状体が操縦ステップ３０として形成されている。つまり、左足用操縦ステップ３０ａの荷重分布から左足の重心位置が、右足用操縦ステップ３０ｂの荷重分布から右足の重心位置が独立して求められ、双方の重心位置から運転者の重心位置が求められる。このため、図２の（ｄ）の形態では、左足用の操縦ステップ３０ａにかかる荷重が、操縦ステップ３０のそれぞれ前後位置に配置された第１の荷重検出センサ４１と第３の荷重検出センサ４３で検出され、右足用の操縦ステップ３０ｂにかかる荷重が、操縦ステップ３０のそれぞれ前後位置に配置された第２の荷重検出センサ４２と第４の荷重検出センサ４４で検出される。さらにより高精度の重心位置を求めるために、図２の（ｅ）の形態では、それぞれの操縦ステップ３０ａ、３０ｂにおける荷重位置を求めるために、その左前で荷重検出する第１の荷重検出センサ４１、右前で荷重検出する第２の荷重検出センサ４２、左後で荷重検出する第３の荷重検出センサ４３、右後で荷重検出する第４の荷重検出センサ４４が備えられている。

なお、本発明の操縦台３は、板状の操縦ステップ３０における荷重分布をこの操縦ステップ３０を支持する複数の荷重検出センサ４１・・・４４によって求めるような形態に限定されるわけではない。例えば、図３に模式的に示すように、感圧シートを操縦ステップ３０の敷設することで、操縦ステップ３０と荷重検出モジュールとを一体化させたような形態を採用することも可能である。

次に、図面を用いて、本発明による重心移動により操縦可能な車両の具体的な実施形態の１つである立ち乗り芝刈機を説明する。図４は、立ち乗り芝刈の平面図であり、図５は側面図である。図６は、この立ち乗り芝刈機における回転動力制御を説明する模式図である。

立ち乗り芝刈機は、補助輪１としての左右一対の遊転自在なキャスタ型前車輪１ａ、１ｂ、左駆動車輪としての左後輪２ａ、右駆動車輪としての右後輪２ｂ、車体フレーム１０、車体フレーム１０の後部に連結された操縦台３とを備えられている。モーアユニット８は、左右の前車輪１ａ、１ｂと左右の後輪２ａ、２ｂとの間に図示されていない昇降リンク機構を介して昇降可能に車体フレーム１０から吊り下げられている。この立ち乗り芝刈機は電気駆動車両であり、左後輪２ａを駆動する左回転駆動部としての左輪モータ２１と、右後輪２ｂを駆動する右回転駆動部としての右輪モータ２２が装備されている。モーアユニット８も電動式であり、モーアユニット８には、ブレード８１とこのブレード８１を回転駆動させるブレードモータ８２が設けられている。電源としてのバッテリ２０は、車体フレーム１０の前部に載置されている。車体フレーム１０の中央部に運転者のための支え具を支持する支持台としての支持フレーム１１が立設されている。支持フレーム１１は、左右一対の脚部とその脚部同士を上方で接続する水平ブリッジ部とからなるパイプ製のＵ字形状体である。水平ブリッジ部は、操縦台３に立った操縦者のための握り棒１２として機能する。握り棒１２には、運転者がこの握り棒１２を握ったことを検知する握り検知センサ９１が設けられている。

図６で模式的に示されているが、左輪モータ２１と右輪モータ２２とブレードモータ８２への給電は、ＥＣＵとも呼ばれるコントローラ５による制御に基づいて動作するインバータユニット７を介して行われる。操縦台３は、図２の（ａ）で示したような形態であり、長方形の板材からなる操縦ステップ３０と、４つのロードセル４１・・・４４からなる荷重検出モジュール４とからなる。

左輪モータ２１と右輪モータ２２はそれぞれ独立的にインバータユニット７を介して供給される電力量によってその回転方向及び回転速度が変化する。従って、左後輪２ａと右後輪２ｂの回転方向及び回転速度を相違させることができ、これにより、この立ち乗り芝刈機は、前進、後進、左右速度差による信地旋回のみならず、さらには左右輪を互いに反対に回転させる超信地旋回も可能である。

次に、図７を用いて、この立ち乗り芝刈機における操縦制御を説明する。
実質的にコンピュータで構成されるコントローラ５は、入力インターフェースを介して、荷重検出モジュール４、握り検知センサ９１、速度検出モジュール９２、傾斜センサ９３、加速度センサ９４、作業装置スイッチモジュール９５と接続されている。速度検出モジュール９２には、左後輪２ａの回転数を検出する左後輪回転検出センサ９２ａ、右後輪２ｂの回転数を右後輪回転検出センサ９２ｂが含まれれている。傾斜センサ９３は、車体フレーム１０の傾斜を検出するセンサである。加速度センサ９４は、オプション機能であるが、車両の加速状態によって制御を調整するため等に用いられる。作業装置スイッチモジュール９５は、この実施形態では、モーアユニット８の昇降動作やブレードモータ８２のＯＮ／ＯＦＦを指令するために用いられる。
さらに、コントローラ５は、出力インターフェースを介してインバータユニット７と接続されている。バッテリ２０に接続されたインバータユニット７は、左輪モータ２１に給電する左輪給電部７１、右輪モータ２２に給電する右輪給電部７２、ブレードモータ８２に給電する作業装置給電部７３を備えている。

コントローラ５には、信号処理部５０、重心位置演算部５１、作業装置制御部５２、走行制御部６などの機能部が備えられている。信号処理部５０は、各種センサやスイッチなどから入力された信号に対してＡＤ変換やフォーマット変換など前処理を施す。作業装置制御部５２は、作業装置スイッチモジュール９５からの信号や緊急停止信号に基づいて、ブレードモータ８２の動作を制御するための制御指令を生成して、作業装置給電部７３に与える。

重心位置演算部５１は、荷重検出モジュール４からの荷重検出信号を入力して、運転者の前記操縦ステップ上での重心位置を演算する。この実施形態での荷重検出モジュール４は、図８に示すように、車体フレーム１０の後端から後方に延びた支持フレーム３１に支持された４つのロードセル４１、４２、４３、４４からなる。各ロードセル４１、４２、４３、４４は、台ばかりに用いられる棒状のロードセルであり、車体幅方向に長辺がくるように配置された長方形の操縦パネル３０を、その４つのコーナ部で受けるように対角線上に配置されている。図８では、操縦パネル３０上での荷重分布を示す４つのロードセル４１、４２、４３、４４から出力される荷重検出信号は、それぞれＷ1、Ｗ2、Ｗ3、Ｗ4で表されている。運転者の荷重（体重）：Ｗは、Ｗ＝Ｗ1＋Ｗ2＋Ｗ3＋Ｗ4となるが、運転者の姿勢（重心移動）によって、それぞれの荷重検出信号の値：Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3、Ｗ4は変化する。したがって、この荷重検出信号の値を演算することにより、操縦パネル３０での運転者の重心位置を得ることができる。車体の前後方向（走行方向）をＹ軸、車体の幅方向をＺ軸とし、その重心位置をＸ座標値：ｘとＹ座標値：ｙとすると、
（ｘ，ｙ）で規定される重心位置：Ｇは、百分率を用いて
ｘ＝１００×（Ｗ2＋Ｗ4）／Ｗ、
ｙ＝１００×（Ｗ1＋Ｗ3）／Ｗ、
で求められる。ここでは、最も左前に片寄った重心位置は（0,100）で、最も右前に片寄った重心位置は（100,100）で、最も左後に片寄った重心位置は（0, 0）で、最も右後に片寄った重心位置は（100, 0）で表される。

走行制御部６は、制御テーブル６０、左輪速度演算部６１、右輪速度演算部６２、操作量演算部６３を含んでいる。この実施形態では、重心位置演算部５１で求められた重心位置から加速度が導出され、この導出された加速度に基づいてインバータユニット７への操作量を演算出力して、左輪モータ２１と右輪モータ２２の回転数を制御する。制御テーブル６０には、図９で示すような、重心位置：Ｇから目標加速度を算定するための加速度係数を導出する制御マップが用意されており、この加速度係数から目標加速度が算定される。ここでは、加速度係数の所定の数値を乗ずると目標加速度となるように設定されているが、直接目標加速度が制御テーブル６０から導出されるようにしてもよい。その際、左輪速度演算部６１は、制御テーブル６０から導出された加速度係数に基づいて左輪速度（回転数）を演算し、その演算結果に基づいて操作量演算部６３が左輪給電部７１への操作量（回転駆動制御指令）を算定して、出力する。同様に、右輪速度演算部６２は、制御テーブル６０から導出された加速度係数に基づいて右輪速度（回転数）を演算し、その演算結果に基づいて操作量演算部６３が右輪給電部７２への操作量（回転駆動制御指令）を算定して、出力する。

図１を用いて説明したように、走行制御部６は、運転者が握り棒１２を握っていない場合に選択される第１制御モードと、運転者が握り棒１２を握っている場合に選択される第２制御モードとを有する。図９の（ａ）は第１制御モードにおける左後輪２ａの制御のための左駆動輪用第１制御マップ：ＭL1と右後輪２ｂの制御のための右駆動輪用第１制御マップ：ＭR1を示している。図９の（ｂ）は第２制御モードにおける左後輪２ａの制御のための左駆動輪用第２制御マップ：ＭL2と右後輪２ｂの制御のための右駆動輪用第２制御マップ：ＭR2を示している。このマップに与えられている数値は、所定の加速度値に対する増減を表すパーセント値であるが、これに代えて実際の加速度値に対応する数値を用いても良い。

左駆動輪用第１制御マップ：ＭL1及び右駆動輪用第１制御マップ：ＭR1では、重心位置が前方に片寄っているほど大きな数値（％）が与えられており、重心位置が中央ないしは後方に片寄っている場合０（％）が与えられている。このことは、重心位置が前方に片寄っていると車両は加速され、車速は増加していくが、重心位置が前後方向中央ないしは後方に片寄っていると、加速が０、つまり定速走行（クルージング走行）となることを意味している。また、左駆動輪用第１制御マップ：ＭL1及び右駆動輪用第１制御マップ：ＭR1の違いは、重心位置が左前に片寄っている場合には右後輪２ｂの周速を左後輪２ａより大きくなるようにして、左方向の旋回が実現するように数値が設定されており、重心位置右前に片寄っている場合には左後輪２ａの周速を右後輪２ｂより大きくなるようにして、右方向の旋回が実現するように数値が設定されていることである。

左駆動輪用第２制御マップ：ＭL2及び右駆動輪用第２制御マップ：ＭR2では、重心位置が前方に片寄っているほど大きな数値（％）が与えられており、重心位置が前後方向と幅方向で中央に位置している場合０（％）が与えられている。このことは、重心位置が前方に片寄っていると車体は増速するが、前後方向と幅方向で中央に位置していると、定速走行（クルージング走行）となることを意味している。さらに、重心位置が後方に片寄っているほどマイナスの大きな数値（％）が与えられている。このことは、重心位置が後方に片寄っていると車速は減速から停止を経て逆転（後進）に移行することを意味する。さらに、重心位置が前後方向中央で左側に片寄っている場合には左後輪２ａが減速から停止を経て逆転（後進）に移行するとともに右後輪２ｂが増速または定速となり、左側に信地旋回する。同様に、重心位置が前後方向中央で右側に片寄っている場合には右後輪２ｂが減速から停止を経て逆転（後進）に移行するとともに左後輪２ａが増速または定速となり、右側に信地旋回する。もちろん、前進速度（正転）と後進速度（逆転）にはそれぞれ上限値が設定されているので、左輪速度演算部６１及び右輪速度演算部６２は、それらの上限値を越えない前進と後進が実現するように速度（回転数）を設定する。

この実施形態では、走行制御部６は、傾斜センサ９３からの傾斜検出信号から、上り坂走行、平地走行、下り坂走行といった車体の走行状況を把握することができる。上り坂では運転者の重心は後方に移動する傾向があり、下り坂では前方に移動する傾向がある。従って、検出された傾斜検出信号に基づいて、そのような傾向による誤差を補償するような補正係数が与えられる。あるいは、制御テーブル６０の内容は平地走行を想定したものであるので、所定のしきい値を越えた上り坂や下り坂が検知されると、制御マップそのものを切り替えるような構成を採用してもよい。傾斜地の横断走行などに生じる車体の幅方向の傾斜に関しても同じような誤差が生じうるので、そのような誤差を補正係数や制御マップの切替で補償する構成を採用することも可能である。

加速度センサ９４からの加速度検出信号は、左後輪２ａ及び右後輪２ｂの目標加速度に基づく速度制御のフィードバック信号として利用することができるが、それ以外に路面状況の良否（走行抵抗の大小）の把握に用い、この加速度検出信号に基づいて、操作量演算部６３が左輪給電部７１及び右輪給電部７２への操作量（回転駆動制御指令）を調整するように構成してもよい。

〔別実施の形態〕
（１）
上述した実施形態では、図９の（ａ）に示す左駆動輪用第１制御マップ：ＭL1及び右駆動輪用第１制御マップ：ＭR1から明らかなように、重心位置が後方に片寄っている場合０（％）が与えられており、運転者の後傾起立姿勢をとると、加速が０、つまり定速走行（クルージング走行）が実現する。この代替案としての左駆動輪用第１制御マップ：ＭL1及び右駆動輪用第１制御マップ：ＭR1が図１０に示されている。ここでは、重心位置が後方に片寄っている場合負の値（例えば、−２０〜―５０％）が与えられており、運転者の後傾起立姿勢をとると、負の加速度つまり減速が実現する。ただし、図９の（ｂ）に示す第２制御モードでの制御とは異なり、後進走行は実現せずに、速度が０、つまり車両が停止すれば、それ以降は、負の加速度は加速度０に強制設定される。つまり、この別実施形態では、第１制御モードにおいて、前記重心位置が運転者の後傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合には、走行停止までの減速走行が実行されることになる。
（２）
図１１と図１２には、荷重検出センサ群を２系統用意して、より高い信頼性を得る操縦台３の実施形態が示されている。図１１は、図２の（ｄ）に対応するものであり、それぞれの操縦ステップ３０ａ、３０ｂにおける荷重位置を求めるための荷重検出センサが２系統用意されている。つまり、左足用の操縦ステップ３０ａにかかる荷重が、第１系統に属する前後一対の荷重検出センサ４０Ａと第２系統に属する前後一対の荷重検出センサ４０Ｂで検出される。同様に、右足用の操縦ステップ３０ｂにかかる荷重も、第１系統に属する前後一対の荷重検出センサ４０Ａと第２系統に属する前後一対の荷重検出センサ４０Ｂで検出される。荷重検出モジュール４では、第１系統と第２系統との対応する荷重検出センサ４０Ａと４０Ｂとを比較して、所定以上の差があれば、いずれかの系統の荷重検出センサの１つが故障または断線しているとみなして、エラー処理を行う。このエラー処理では、問題となるセンサの特定とエラー報知が行なれる。エラー報知があっても、正常な方の系統を用いた操縦走行を続行することができる。
図１２は、図２の（ｂ）に対応するものであり、前後方向で逆転した配置で、第１系統の３つの荷重検出センサ４０Ａと第２系統の３つの荷重検出センサ４０Ｂが用意されている。荷重検出モジュール４では、第１系統の荷重検出センサ４０Ａの測定結果に基づく第１重心位置と第２系統の荷重検出センサ４０Ｂの測定結果に基づく第２重心位置とを演算し、その、第１重心位置と第２重心位置との差が所定値に収まっている限りでは、それらの平均値またはいずれか一方を採用する。その差が所定値を超えた場合には、いずれかの系統に属する荷重検出モジュールが故障または断線しているとみなして、エラー処理を行う。ここでも、各荷重検出センサの検出値からいずれかの系統の荷重検出センサの１つが故障または断線しているとみなして、エラー処理を行う。このエラー処理では、問題となるセンサの特定とエラー報知が行なれる。エラー報知があっても、正常な方の系統を用いた操縦走行を続行することができる。
（３）
上述した実施形態では、握り棒１２に運転者が握ったことを検知する握り検知センサ９１が、運転者入力操作デバイスとして設けられており、運転者が握り棒１２を握ったことを握り検知センサ９１が検知することで第２制御モードが選択される。図１３に、この運転者入力操作デバイスの別実施形態が示されている。この別実施形態では、運転者入力操作デバイスとして、握り棒１２を握った手で操作されるボタンスイッチ９１ａが握り棒１２に設けられている。このボタンスイッチ９１ａを操作することにより、第２制御モードが選択される。なお、この別実施形態においても、握り検知センサ９１を併用してもよい。つまり、握り検知センサ９１による握り検出とボタンスイッチ９１ａの押し検出とによって第２制御モードが選択されるように構成してもよい。
（４）
駆動輪としては少なくとも左駆動輪２ａと右駆動輪２ｂが必須であるが、補助輪１は１つだけでもよい。
（５）
この明細書では、左駆動輪２ａと右駆動輪２ｂをホイールタイプの車輪として図示されていたが、本発明では、左駆動輪２ａと右駆動輪２ｂはクローラタイプの走行機構における駆動輪（駆動スプロケット）も含む上位の用語として使われている。
（６）
上述した実施形態では、作業装置としてモーアユニット８が採用されていたが、放水装置や噴霧装置など、種々の作業装置を装備することが可能である。また、そのような作業装置に変えて荷物室を装備してもよい。

本発明は、重心移動により操縦可能な、作業車両、運搬車両、オフロード車両など種々の車両に適用可能である。

１ａ：左補助輪（補助輪）
１ｂ：右補助輪（補助輪）
２ａ：左駆動輪
２ｂ：右駆動輪
１０：車体フレーム
１１：支持フレーム（支持台）
１２：握り棒（支え具）
２１：左回転駆動部
２２：右回転駆動部
３：操縦台
３０：操縦ステップ
３１：支持フレーム
４：荷重検出モジュール
５：コントローラ
５０：信号処理部
５１：重心位置演算部
５２：作業装置制御部
６：走行制御部
６０：制御テーブル
６１：左輪速度演算部
６２：右輪速度演算部
６３：操作量算定部
７：インバータユニット
８：モーアユニット（作業装置）
８１：ブレード
８２：ブレードモータ
９１：握り検知センサ（運転者入力操作デバイス）
９２：速度検出モジュール
９２ａ：左輪回転速度センサ
９２ｂ：右輪回転速度センサ
９３：傾斜センサ
９４：加速度センサ
９５：作業装置スイッチモジュール

Claims (7)

1. 少なくとも１つの補助輪と、
   左回転駆動部によって駆動される左駆動輪と、
   右回転駆動部によって駆動される右駆動輪と、
   操縦ステップと前記操縦ステップに起立した運転者の前記操縦ステップ上での荷重分布を検出する荷重検出モジュールとを備えた操縦台と、
   前記荷重検出モジュールからの検出信号に基づいて前記運転者の前記操縦ステップ上での重心位置を演算する重心位置演算部と、
   前記重心位置に基づいて前方直線走行と旋回走行のいずれかの走行を実現するように前記左回転駆動部と前記右回転駆動部とを回転駆動制御する第１制御モード、及び前記重心位置に基づいて前方直線走行と旋回走行と後方直進走行のいずれかの走行を実現するように前記左回転駆動部と前記右回転駆動部とを回転駆動制御する第２制御モードを備えた走行制御部と、
   運転者入力操作に基づいて前記第１制御モードと第２制御モードのいずれかを選択する選択指令を前記走行制御部に与える運転者入力操作デバイスと、
   を備えている重心移動により操縦可能な車両。
2. 前記第１制御モードでは、前記重心位置が運転者の前傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に加速走行が実行され、前記重心位置が運転者の自然起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に定速走行が実行され、かつ
   前記第２制御モードでは、前記重心位置が運転者の後傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に減速走行または後進走行が実行される請求項１に記載の重心移動により操縦可能な車両。
3. 前記第１制御モードでは、前記重心位置が運転者の後傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に定速走行が実行される請求項２に記載の重心移動により操縦可能な車両。
4. 前記第１制御モードでは、前記重心位置が運転者の後傾起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に走行停止までの減速走行が実行される請求項２に記載の重心移動により操縦可能な車両。
5. 前記第２制御モードでは、前記重心位置が運転者の前傾起立姿勢に対応する重心領域または前記重心位置が運転者の自然起立姿勢に対応する重心領域に入っている場合に加速走行または定速走行が実行される請求項２から４のいずれか一項に記載の重心移動により操縦可能な車両。
6. 前記走行制御部が前記左回転駆動部と前記右回転駆動部とに与える回転駆動制御指令は、正加速指令と定速指令と負加速指令のいずれかである請求項１から５のいずれか一項に記載の重心移動により操縦可能な車両。
7. 前記操縦台は、前記左駆動輪と前記右駆動輪とによって対地支持された車体フレームの後端部に当該後端部から後方に延びるように連結されている請求項１から６のいずれか一項に記載の重心移動により操縦可能な車両。

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