JP2016113132A - 倒立移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに倒立移動体の前後方向の安定を確保することができる倒立移動体を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る倒立移動体１は、同軸に配置された車輪を駆動して倒立制御を実現する倒立移動体である。倒立移動体１は、倒立移動体１を支持可能な補助機構５を備えている。補助機構５は、レバー６と、レバー６の回転に伴って倒立移動体１の前後方向に回転する駆動プーリ７と、駆動プーリ７の回転に伴って倒立移動体１の前後方向に回転する従動プーリ８と、従動プーリ８の回転に伴って倒立移動体１の前後方向に回転し、地面と接地する接地面９ａ１を有する支持部９と、駆動プーリ７と従動プーリ８とを連結する第１及び第２のワイヤ１０、１１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、倒立移動体に関し、特に同軸に配置された車輪を駆動して倒立制御を行う倒立移動体に関する。

一般的な倒立移動体は、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに不安定となるため、倒立移動体の前後方向の安定を確保できることが好ましい。例えば、特許文献１の倒立移動体は、補助輪を備えており、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際に車体が水平となるように、アクチュエータを制御して補助輪の高さを制御する構成とされている。

特開２０１１−２１８８４７号公報

特許文献１の技術は、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに当該倒立移動体の前後方向の安定を確保することはできるが、補助輪の高さをアクチュエータで制御しているため、構成が複雑である。

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、簡単な構成で、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに当該倒立移動体の前後方向の安定を確保することができる倒立移動体を提供する。

本発明の一態様に係る倒立移動体は、同軸に配置された車輪を駆動して倒立制御を実現する倒立移動体であって、
前記倒立移動体は、当該倒立移動体を支持可能な補助機構を備えており、
前記補助機構は、
レバーと、
前記レバーの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する駆動プーリと、
前記駆動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する従動プーリと、
前記従動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転し、地面と接地する接地面を有する支持部と、
前記駆動プーリと前記従動プーリとを連結する第１及び第２のワイヤと、を有し、
前記レバーが前記倒立移動体の前方及び後方の何れか一方に最も回転した状態から他方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第１のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面から離れるように当該支持部が回転し、
前記レバーが他方に最も回転した状態から一方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第２のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面に近付くように当該支持部が回転する。

本発明によれば、簡単な構成で、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに当該倒立移動体の前後方向の安定を確保することができる倒立移動体を提供することができる。

倒立移動体を模式的に示す斜視図である。 補助機構のレバーの周辺構造を示す斜視図である。 補助機構のレバーの周辺構造を示す異なる斜視図である。 補助機構のレバーの周辺構造を示す左側面図である。 補助機構のレバーの周辺構造を示す右側面図である。 補助機構の従動プーリの周辺構造を示す斜視図である。 補助機構の従動プーリの周辺構造を示す異なる斜視図である。 支持部を倒立移動体の前方に回転させる際のレバー及び支持部を示す図である。 支持部を倒立移動体の後方に回転させる際のレバー及び支持部を示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
本実施の形態の倒立移動体の基本構成を説明する。図１は、本実施の形態の倒立移動体を模式的に示す斜視図である。倒立移動体１は、図１に示すように、同軸に配置された左右の駆動輪２、使用者が乗車する乗車部３、倒立移動体１の左右方向に回転可能に乗車部３の前部に設けられたハンドル４及び倒立移動体１を支持可能な補助機構５を備えている。

このような倒立移動体１は、使用者が乗車部３に乗車して倒立移動体１を前後方向に回転させると、倒立移動体１の前後方向への回転角度に基づいて、倒立移動体１の倒立状態を維持するように駆動輪２を制御する。

また、倒立移動体１は、使用者がハンドル４を倒立移動体１の左右方向に回転させると、ハンドル４の回転角度に基づいて、倒立移動体１の左右方向への旋回を実現するように駆動輪２を制御する。

そして、使用者は、乗車部３に乗車する際、及び乗車部３から降車する際に、倒立移動体１を安定させるために、補助機構５を操作して当該補助機構５によって倒立移動体１を倒立姿勢に支持する。

次に、本実施の形態の倒立移動体における補助機構５の構成を詳細に説明する。図２は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す斜視図である。
図３は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す異なる斜視図である。図４は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す左側面図である。図５は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す右側面図である。図６は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構の従動プーリの周辺構造を示す斜視図である。図７は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構の従動プーリの周辺構造を示す異なる斜視図である。なお、各図では、構成を明確にするために、一部の部材を仮想線（二点鎖線）で示している。

本実施の形態の補助機構５は、図２乃至図７に示すように、レバー６、駆動プーリ７、従動プーリ８、支持部９、第１のワイヤ１０及び第２のワイヤ１１を備えている。レバー６は、図１乃至図３に示すように、倒立移動体１の前後方向に回転可能にハンドル４に設けられている。本実施の形態のレバー６は、図２及び図３に示すように、倒立移動体１の左右方向に延在する回転軸１２に設けられており、当該回転軸１２を回転可能に支持する固定冶具１３を介してハンドル４の前部に設けられている。

駆動プーリ７は、レバー６の回転に伴って倒立移動体１の前後方向に回転する。本実施の形態の駆動プーリ７は、回転軸１２の回転力が伝達される形態で当該回転軸１２に支持されている。そして、駆動プーリ７は、図２乃至図５に示すように、第１の駆動プーリ７ａ及び第２の駆動プーリ７ｂを備えている。

これらの第１の駆動プーリ７ａ及び第２の駆動プーリ７ｂを回転させるために、回転軸１２にレバー１４が設けられており、レバー１４の両端部にネジ部材１５が夫々ねじ込まれている。

回転軸１２が倒立移動体１の後方に回転（即ち、倒立移動体１を右側から見て反時計回りに回転）すると、一方のネジ部材１５の先端が第１の駆動プーリ７ａの突出部７ａ１に接触して当該第１の駆動プーリ７ａを倒立移動体１の後方に回転させる。一方、回転軸１２が倒立移動体１の前方に回転（即ち、倒立移動体１を右側から見て時計回りに回転）すると、他方のネジ部材１５の端部が第２の駆動プーリ７ｂの突出部７ｂ１に接触して当該第２の駆動プーリ７ｂを倒立移動体１の前方に回転させる。

従動プーリ８は、駆動プーリ７の回転に伴って倒立移動体１の前後方向に回転する。本実施の形態の従動プーリ８は、図６及び図７に示すように、倒立移動体１の左右方向に延在する回転軸１６に設けられており、当該回転軸１６を回転可能に支持する固定冶具１７を介して乗車部３の前部に設けられている。

支持部９は、従動プーリ８の回転に伴って倒立移動体１の前後方向に回転する。本実施の形態の支持部９は、略逆Ｔ字形状に形成されており、アシストバー９ａ及び連結部９ｂを備えている。

アシストバー９ａは、図６に示すように、倒立移動体１の左右方向に延在しており、地面に接地する接地面９ａ１を備えている。連結部９ｂは、アシストバー９ａの接地面９ａ１に対して逆側の面における倒立移動体１の左右方向の略中央から立ち上がり、先端部が従動プーリ８に連結されている。

第１のワイヤ１０の一方の端部は第１の駆動プーリ７ａに連結され、他方の端部が従動プーリ８に連結されている。また、第２のワイヤ１１の一方の端部は第２の駆動プーリ７ｂに連結され、他方の端部が従動プーリ８に連結されている。

次に、本実施の形態の倒立移動体における補助機構５の動作を説明する。図８において、左側の図はレバーを後方に回転させる際の状態を示し、右側の図はレバーを後方に回転させた際の支持部の回転を示す図である。図９において、左側の図はレバーを前方に回転させる際の状態を示し、右側の図はレバーを前方に回転させた際の支持部の回転を示す図である。

レバー６が倒立移動体１の前方及び後方の何れか一方に回転して、駆動プーリ７が第１のワイヤ１０を介して従動プーリ８を回転させると、支持部９の接地面９ａ１が地面から離れるように当該支持部９が回転する。また、レバー６が他方に回転して、駆動プーリ７が第２のワイヤ１１を介して従動プーリ８を回転させると、支持部９の接地面９ａ１が地面に近付くように当該支持部９が回転する。

本実施の形態では、図８に示すように、レバー６を最も倒立移動体１の前方に回転させた状態とすると、支持部９の接地面９ａ１は最も地面と近付き、当該接地面９ａ１が地面と略向かい合う。その状態から、使用者がレバー６を後方に回転（矢印Ａ方向）させると、第１の駆動プーリ７ａの回転に伴って従動プーリ８が回転し、接地面９ａ１が地面から離れて倒立移動体１の略前方に向くように、支持部９が倒立移動体１を右側から見て反時計回りに回転する（矢印Ｂ方向）。

一方、図９に示すように、レバー６を最も倒立移動体１の後方に回転させた状態とすると、支持部９の接地面９ａ１は倒立移動体１の略前方に向かって配置される。その状態から、使用者がレバー６を前方に回動（矢印Ｃ方向）させると、第２の駆動プーリ７ｂの回転に伴って従動プーリ８が回転し、接地面９ａ１が地面と略向かい合うように支持部９が倒立移動体１を右側から見て時計回りに回転する（矢印Ｄ方向）。

このように本実施の形態では、プーリやワイヤなどを用いた簡単な構成で支持部９を操作している。そのため、本実施の形態の倒立移動体１は、簡単な構成で、使用者が倒立移動体１に乗車又は倒立移動体１から降車する際などに当該倒立移動体１の前後方向の安定を確保することができる。

しかも、本実施の形態では、ネジ部材１５のねじ込み量を調整すると、第１のワイヤ１０及び第２のワイヤ１１の張りを個別に調整することができる。例えば、図８に示すように、ネジ部材１５を矢印Ｅ方向に回転させると、第２の駆動プーリ７ｂが倒立移動体１の前方（矢印Ｆ方向）に回転して、第２のワイヤ１１の張りを調整することができる。

＜実施の形態２＞
ここで、図３乃至図５に示すように、駆動プーリ７の下方にワイヤガイド１８を備えていることが好ましい。ワイヤガイド１８は、倒立移動体１の左右方向から見て、略半円柱形状であって、上面に円弧面１８ａを備えている。

このようなワイヤガイド１８は、駆動プーリ７の下方に配置されており、固定冶具１３を介してハンドル４に設けられている。そして、ワイヤガイド１８の円弧面１８ａ上で第１のワイヤ１０と第２のワイヤ１１との経路が反転している（即ち、前後が入れ替わっている）。

このような構成により、第１のワイヤ１０及び第２のワイヤ１１が駆動プーリ７に接触する範囲を当該駆動プーリ７の下側に集中させることができ、駆動プーリ７を小型化することができる。また、レバー６の操作量を低減することができる。

＜実施の形態３＞
また、レバー６を最も倒立移動体１の前方に回転させた位置及びレバー６を最も倒立移動体１の後方に回転させた位置で固定できる構成であることが好ましい。例えば、レバー６は、図３及び図４に示すように、コイルバネなどの弾性体６ａによって引張方向に付勢されたフック部６ｂを備えている。そして、固定冶具１３を介してハンドル４に位置決めプレート１９が設けられており、当該位置決めプレート１９に形成された切り欠き部１９ａ内にレバー６のフック部６ｂが挿入されている。

レバー６が最も倒立移動体１の前方に回転した位置近傍に到達すると、フック部６ｂが位置決めプレート１９における切り欠き部１９ａの第１の溝部１９ｂに嵌め込まれて、レバー６の位置が固定される。

一方、レバー６が最も倒立移動体１の後方に回転した位置近傍に到達すると、フック部６ｂが位置決めプレート１９における切り欠き部１９ａの第２の溝部１９ｃに嵌め込まれて、レバー６の位置が固定される。

そして、レバー６の先端に設けられた押込みボタン６ｃを押し込むと、弾性体６ａの弾性力によってフック部６ｂが切り欠き部１９ａの第１の溝部１９ｂ及び第２の溝部１９ｃから離脱するように押し出され、レバー６が回転可能な状態となる。

このようにレバー６の位置を所定の位置に固定することで、支持部９の姿勢を固定することができる。

ここで、支持部９の位置を検出する位置検出部を備えていることが好ましい。本実施の形態では、図７に示すように、支持部９が最も倒立移動体１の前方に回転した位置（即ち、支持部９の接地面９ａ１が最も地面から離れた位置）を検出する第１の位置検出部２０、及び支持部９が最も倒立移動体１の後方に回転した位置（即ち、支持部９の接地面９ａ１が最も地面に近付く位置）を検出する第２の位置検出部２１を備えている。

第１の位置検出部２０及び第２の位置検出部２１は、例えばリミットスイッチを備えており、回転軸１６に形成された突出部（図示を省略）が接触することで、ＯＮ状態となる。つまり、支持部９が最も倒立移動体１の前方に回転した位置に到達すると、回転軸１６の突出部が第１の位置検出部２０に接触して当該第１の位置検出部２０がＯＮ状態となる。

一方、支持部９が最も倒立移動体１の後方に回転した位置に到達すると、回転軸１６の突出部が第２の位置検出部２１に接触して当該第２の位置検出部２１がＯＮ状態となる。これにより、支持部９の位置を容易に検出することができる。

このとき、第１の位置検出部２０又は第２の位置検出部２１がＯＮ状態となったときに、レバー６のフック部６ｂが位置決めプレート１９の第１の溝部１９ｂ又は第２の溝部１９ｃに嵌め込まれるように、第１の溝部１９ｂ及び第２の溝部１９ｃの形状が設定される。

なお、本実施の形態では、第１の位置検出部２０及び第２の位置検出部２１として、リミットスイッチを用いているが、エンコーダなどを用いて支持部９の姿勢を導き出してもよい。

また、本実施の形態では、第１の位置検出部２０及び第２の位置検出部２１に接触する突出部を回転軸に設けているが、突出部が従動プーリ８に設けられていてもよい。

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。

１ 倒立移動体
２ 駆動輪
３ 乗車部
４ ハンドル
５ 補助機構
６ レバー、６ａ 弾性体、６ｂ フック部、６ｃ ボタン
７ 駆動プーリ
７ａ 第１の駆動プーリ、７ａ１ 突出部
７ｂ 第２の駆動プーリ、７ｂ１ 突出部
８ 従動プーリ
９ 支持部、９ａ アシストバー、９ａ１ 接地面、９ｂ 連結部
１０ 第１のワイヤ
１１ 第２のワイヤ
１２ 回転軸
１３ 固定冶具
１４ レバー
１５ ネジ部材
１６ 回転軸
１７ 固定冶具
１８ ワイヤガイド、１８ａ 円弧面
１９ プレート、１９ａ 切り欠き部、１９ｂ 第１の溝部、１９ｃ 第２の溝部
２０ 第１の位置検出部
２１ 第２の位置検出部

Claims (1)

1. 同軸に配置された車輪を駆動して倒立制御を実現する倒立移動体であって、
   前記倒立移動体は、当該倒立移動体を支持可能な補助機構を備えており、
   前記補助機構は、
   レバーと、
   前記レバーの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する駆動プーリと、
   前記駆動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する従動プーリと、
   前記従動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転し、地面と接地する接地面を有する支持部と、
   前記駆動プーリと前記従動プーリとを連結する第１及び第２のワイヤと、を有し、
   前記レバーが前記倒立移動体の前方及び後方の何れか一方に最も回転した状態から他方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第１のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面から離れるように当該支持部が回転し、
   前記レバーが他方に最も回転した状態から一方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第２のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面に近付くように当該支持部が回転する、倒立移動体。

Images