JP2024038670A - 電動車両、制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】利用者の利便性を向上させることができる電動車両、制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。【解決手段】自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御部と、自車両が前記第2の倒立状態において前記主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、を備える電動車両。【選択図】図1
Description
本発明は、電動車両、制御方法、およびプログラムに関する。
従来、倒立振子制御された駆動輪を有する車両(以下「倒立振子型車両」という。)が開発されている(例えば特許文献1参照)。倒立振子型車両は、乗用車などの一般的な車両とは異なって操縦方法が独特な乗り物であり、それ故に、その用途も様々である。例えば、独特な体感を楽しむためのレジャー用途として用いられたり、身体不自由者の移動を支援するための介護用途として用いられたりすることが想定される。
倒立振子型車両は、上述のとおり、幅広い用途で用いられる可能性がある一方で、操縦方法が独特な乗り物である。そのため、倒立振子型車両のさらなる活用のために、操作性や安全性の面で、各種用途に応じた利便性の向上が望まれている。特に、近年、交通参加者の中でも脆弱な立場にある人々にも配慮した持続可能な輸送システムへのアクセスを提供する取り組みが活発化しており、この実現に向けて交通の安全性や利便性をより一層改善することが望まれている。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、利用者の利便性を向上させることができる電動車両、制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。そして、延いては持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。
この発明に係る電動車両、制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る電動車両は、自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御部と、自車両が前記第2の倒立状態において前記主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、を備えるものである。
(2):上記(1)の態様において、利用者が自車両に搭乗するための座席シートと、前記着地解除レバーおよび前記座席シートの位置を同期して調整する制御部と、をさらに備えるものである。
(3):上記(1)または(2)の態様において、前記リモコン装置は、前記リモコン装置が自車両の所定位置に設置されている場合に操作可能となるものである。
(4):上記(1)から(3)のいずれかの態様において、前記制御部は、前記着地解除レバーおよび前記座席シートを機械的に接続して駆動する駆動部の動作を制御することにより、前記着地解除レバーおよび前記座席シートの位置を調整するものである。
(5):上記(1)から(4)のいずれかの態様において、前記制御部は、前記着地解除レバーおよび前記座席シートをそれぞれ独立して駆動する各駆動部の動作を同期して制御することにより、前記着地解除レバーおよび前記座席シートの位置を調整するものである。
(6):上記(1)から(5)のいずれかの態様において、右腕用の第1レバーおよび左腕用の第2レバーを前記着地解除レバーとして備え、前記座席シートは、前記制御部により前記第1レバーおよび前記第2レバーのいずれか一方に同期して移動するものであり、前記座席シートに同期して移動させるレバーは、予め前記第1レバーおよび前記第2レバーのうちからいずれか一方に選択されるものである。
(7):上記(1)から(6)のいずれかの態様において、自車両に近接する車いすを検知する検知部をさらに備え、右腕用の第1レバーおよび左腕用の第2レバーを前記着地解除レバーとして備え、前記座席シートは、前記制御部により前記第1レバーおよび前記第2レバーのいずれか一方に同期して移動するものであり、前記制御部は、前記検知部により自車両に近接する車いすが検知された場合、前記第1レバーおよび前記第2レバーのうち、検知された前記車いすから遠い方のレバーを前記座席シートと同期して移動させるものである。
(8):この発明の一態様に係る制御方法は、自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、自車両が第2の倒立状態において主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、を備える電動車両が、前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、前記主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る前記第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御を実行するものである。
(9):この発明の一態様に係るプログラムは、自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、自車両が第2の倒立状態において主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、を備える電動車両に、前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、前記主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る前記第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御を実行させるためのものである。
上記(1)~(9)の態様によれば、倒立振子型車両の利用者の利便性を向上させることができる。
以下、図面を参照し、本発明の電動車両、制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。
[概略]
図1~図3は、実施形態の倒立振子型車両100(以下単に車両100という)の構成の概略を示す外観図である。図1~図3は、それぞれ、車両100の正面図、側面図、および背面図を表す。図1~図3に図示する車両100は、車輪やモータ等の駆動機構を備えた車両基体10に、座席シート21や背もたれ22のほか、ヘッドレスト23、アームレスト24などを有した搭乗部20が備えられたものであり、バランス制御によって自律的に倒立状態を維持しながら移動することができる1人乗りの電動モビリティである。より具体的には、車両100は、接地点を起点として前後左右の任意の方向に進み出すことを可能にする全方向移動車輪101を備え、自車両の進行方向や加速度を自車両のバランス状態に適応してフィードバック制御することにより倒立状態を維持することができるものである。このようなバランス制御により、車両100は、倒立状態を維持しながら移動したり、その場に静止したりすることができる。車両100は、このようなバランス制御のために、自車両のバランス状態を検知する不図示の各種センサを備えているものである。以下では、このようなバランス制御によって実現される車両100の倒立状態を「第1の倒立状態」という。図1は、第1の倒立状態の車両100を表すものである。
図1~図3は、実施形態の倒立振子型車両100(以下単に車両100という)の構成の概略を示す外観図である。図1~図3は、それぞれ、車両100の正面図、側面図、および背面図を表す。図1~図3に図示する車両100は、車輪やモータ等の駆動機構を備えた車両基体10に、座席シート21や背もたれ22のほか、ヘッドレスト23、アームレスト24などを有した搭乗部20が備えられたものであり、バランス制御によって自律的に倒立状態を維持しながら移動することができる1人乗りの電動モビリティである。より具体的には、車両100は、接地点を起点として前後左右の任意の方向に進み出すことを可能にする全方向移動車輪101を備え、自車両の進行方向や加速度を自車両のバランス状態に適応してフィードバック制御することにより倒立状態を維持することができるものである。このようなバランス制御により、車両100は、倒立状態を維持しながら移動したり、その場に静止したりすることができる。車両100は、このようなバランス制御のために、自車両のバランス状態を検知する不図示の各種センサを備えているものである。以下では、このようなバランス制御によって実現される車両100の倒立状態を「第1の倒立状態」という。図1は、第1の倒立状態の車両100を表すものである。
また、一方で、車両100は、複数の補助輪102-1~102-4(以下総称して補助輪102という。)を備えており、補助輪102の支持によって自然にバランスがとられた形で倒立することも可能である。以下では、バランス制御を行うことなく、補助輪102によって車両100が自然に倒立する状態を「第2の倒立状態」という。図2は、第2の倒立状態の車両100を表すものである。例えば、車両100は、第1の倒立状態では、補助輪102が接地しないように補助輪102を高い位置に保持し、第2の倒立状態に移行する際には、補助輪102が接地するように補助輪102を低い位置に移動させる。補助輪102は、このような位置変更のために上下方向の移動(矢印A1)が制御可能に構成されるものである。また、本実施形態において、第2の倒立状態では補助輪102とともに全方向移動車輪101も接地するものとし、車両100は、全方向移動車輪101の制御により、第2の倒立状態においても任意の方向に移動できるものとする。なお、補助輪102は、全方向移動車輪101の接地点と異なる複数の接地点を形成して第2の倒立状態を実現するための接地手段の一例である。
なお、第2の倒立状態では、車両基体10の高さが低いほど移動時のバランスが安定する場合がある。そのため、車両基体10は、第2の倒立状態での高さが、第1の倒立状態での高さよりも低くなるように、上下方向の移動を制御可能に構成されてもよい。この場合、車両100は、車両基体10の高さを低くしつつ、車両基体10に対して補助輪102を下方向に移動させることで第2の倒立状態に移行することができる。なお、この場合、第1の倒立状態と第2の倒立状態とで全方向移動車輪101の接地状態は変わらないので、車両基体10の高さを基準とすれば、第1の倒立状態から第2の倒立状態への移行は、全方向移動車輪101を上方向に移動させて、補助輪102を下方向に移動させることであるいうこともできる。そのため、車両基体10の高さを変更するために、全方向移動車輪101は、車両基体10に対する上下方向の移動(矢印A2)を制御可能に構成されてもよい。
また、一方で、車両100は、複数のストッパ103-1~103-4(以下総称してストッパ103という。)を備えており、ストッパ103の支持によって自車両が停車位置から移動することを防止し、当該停車位置に停留しつづけるようにすることが可能である。図3は、ストッパ103により停車位置に停留している状態の車両100を表すものである。図示するストッパ103は、床面(地面)との摩擦力によって自車両の移動を防止するものであり、摩擦力の調整のために、上下方向の移動(矢印A3)が制御可能に構成されるものである。なお、ストッパ103は、このような態様のものに限定されない。例えば、ストッパ103は、全方向移動車輪101や補助輪102の回転を抑止するロック機構であってもよいし、回転を抑制するブレーキ機構であってもよい。以下では、ストッパ103によって車両100が停車位置に停留している状態を「第3の倒立状態」という。バランス制御は、第3の倒立状態において継続されてもよいし、一時停止されてもよい。
また、図1において、矢印A4は、ヘッドレスト23が背もたれ22に対して上下に移動させることができることを表している。例えば、ヘッドレスト23は、ガイド23Gによって背もたれ22に連結され、ガイド23Gが背もたれ22の内外方向にスライドすることによって、その高さが調整可能である。ヘッドレスト23の高さ調整は、手動でのスライド操作によって行われてもよいし、モータ等の駆動部を制御することにより電動で行われてもよい。
また、図2において、矢印A5は、アームレスト24が背もたれ22側の端部を支点として上下に回転させることができることを表している。また、本実施形態の車両100において、アームレスト24は、着地解除レバーとしても機能するように構成されたものである。着地解除レバーは、車両100が第2の倒立状態において全方向移動車輪101以外の接地手段によって着地した状態(以下「着地状態」という。)の解除操作を受け付ける直線形状のレバーである。例えば、着地状態の解除操作は、アームレスト24を矢印A5のように上側に引き上げるように回転させる操作であってもよい。また、図2において、矢印A6は、座席シート21が、その基準位置21bから車両基体10に対して水平方向にスライド可能であることを表している。例えば図2の例において、基準位置21bは、座席シート21の移動可能範囲のうち最も背もたれ22に近い側の位置であってもよい。また、図2は、車両100において、車両基体10が、正面方向にフットレスト25を有することを表している。
また、図1~図3は、右腕用のアームレスト24に、利用者(搭乗者)が車両100の操作のために用いる操作パネル110が設置されていることを表している。例えば、操作パネル110は、ディスプレイや、ボタンやスイッチ、スピーカ、マイクなどを備え、車両100の制御部(不図示)との間で車両100の操作に関する情報の入出力を行うように構成される。操作パネル110は、例えば、制御部から出力された操作メニューの情報をディスプレイに表示させ、ボタンやスイッチにより、操作メニューに対する操作入力を受け付けてもよい。操作パネル110は、例えば、操作メニューの説明や各種効果音などを示す音声をスピーカから出力してもよいし、マイクを介して音声による操作入力を受け付けてもよい。なお、操作パネル110は、必ずしも右腕用のアームレスト24に設置される必要はない。例えば、操作パネル110は、左腕用のアームレスト24に設置されてもよいし、右腕用および左腕用の両方のアームレスト24に設置されてもよいし、アームレスト24から着脱可能であり、任意のアームレスト24に収納可能なように構成されてもよい。操作パネル110は、車両100から電力供給を受けるための電力線や、車両100と通信したりするための通信線等により車両100と有線接続されてもよいし、電池やモバイルバッテリ、無線通信インタフェースを内蔵している場合には車両100から物理的に独立した装置として構成されてもよい。ここで、右腕用のアームレスト24は「第1レバー」の一例であり、左腕用のアームレスト24は「第2レバー」の一例である。
アームレスト24から着脱可能な操作パネル110はいわゆるリモコン装置として構成されてもよい。以下、着脱可能な操作パネル110としてのリモコン装置をリモコン装置110と記載するとともに、実施形態の車両100は操作パネル110としてリモコン装置110を備えるものとする。従来、このような倒立振子型車両100において、リモコン装置110は、車両100の奥まった場所に配置されることが多いことから操作がしづらく不便であった。また、本実施形態の倒立振子型車両100のように、座席シート21が水平方向にスライド可能である場合、座席シート21の位置によっては、リモコン装置110の操作がさらに難しくなる場合も想定される。そこで、本実施形態の車両100は、アームレスト24の先端側(回転支点とは逆側の端部)にリモコン装置110を備え、アームレスト24が座席シート21の移動に同期して移動するように構成されることにより、利用者の利便性を向上することができる。
上述した全方向移動車輪101、補助輪102、ストッパ103、ヘッドレスト23の上下移動、アームレスト24の回転移動、座席シート21の水平移動に関し、車両100は、レールやガイド、ギヤ、駆動輪、モータ等の変位機構(不図示)を有しているものとする。変位機構は、上述の上下移動、回転移動、水平移動を実現できるものであれば特定のものに限定されない。また、ここでいう変位とは物体の位置や向きが変化することを意図するものであり、外力や応力等によって物体自体が変形またはひずみを生じることを意味しないものとする。変位機構は、上下移動、回転移動、水平移動の移動種別ごとに設けられてもよいし、移動させる対象の部位ごとに設けられてもよい。また、複数の変位機構を構成する場合、一の変位機構は、一部の部品を他の変位機構と共用する形で構成されてもよい。
図4は、利用者が離地状態の車両100に搭乗している様子を表したイメージ図である。上述のとおり、離地状態ではバランス制御が必要になる。図4は、車両100が全方向移動車輪101を制御することにより、自車両のバランスを維持している状況をイメージしたものである。この状況において、利用者が操縦操作を行えば、車両100はバランスを取りながら自車両を支持された進行方向に走行させる一方、利用者が操縦操作を行わなければ、車両100はその場でバランスをとりながら倒立し続ける。なお、本実施形態の車両100は、全方向移動車輪101として全方向移動車輪を備えるものである。この構成により、実施形態の車両100は、その場倒立の状態から、360度の任意方向に進み出すことができるものである。以下、全方向移動車輪101としての全方向移動車輪を全方向移動車輪101と記載する。
図5は、全方向移動車輪101の構成の概略を示す図である。全方向移動車輪101は、例えば、大径車輪101Aと、大径車輪101Aの円周に沿って配置された複数の小径車輪101Bとを備える。大径車輪101Aは、主に前後方向への直進移動を実現する車輪である。小径車輪101Bは、大径車輪101Aの回転方向(円周方向;矢印RA)を軸として矢印RB方向に回転することにより、主にその場での横方向の移動を実現する車輪である。全方向移動車輪101は、大径車輪101Aおよび小径車輪101Bの回転をそれぞれ独立して制御可能なモータ(図示せず)で駆動させる。このような構成により、全方向移動車輪101は、その場から、前後、左右、斜めの任意方向に進み出すことができる。
なお、車両100は、全方向移動車輪101に加えて、旋回用車輪を備えてもよい。例えば、旋回用車輪は、全方向移動車輪101の後輪として配置され、大径車輪101Aの回転軸に直交する回転軸で回転することにより、車両100の向きを変更することができる。すなわち、旋回用車輪のみを回転させた場合、車両100をその場で回転させ、大径車輪101Aと旋回用車輪を同時に回転させた場合、車両100を進行方向に向きを変えながら旋回前進させることができる。
図6および図7は、車両100の操縦例を示す図である。ここでは簡単のため、離地状態の車両100を、車両基体10、座席シート21、全方向移動車輪101のみ示した形で簡略化して記載しているが、図6および図7に示す車両100は、図1~図4で説明したものと同じである。車両100には自車両のバランス状態を検知するためのIMUセンサが搭載されており、車両100はIMUセンサの検知結果に基づいて自車両のバランスをとるように構成される。図6は、このように構成された車両100に対して、利用者Uが紙面手前方向を正面方向として右方向に体重移動を行った場合を示す。この場合、車両100は利用者Uの体重移動により崩れたバランスを回復するために右方向に移動する。また、図7は、利用者Uが後ろ方向(紙面右方向)に体重移動を行った場合を示し、この場合車両100はバランスを回復するために後ろ方向に移動する。このようなバランス制御が行われることにより、利用者Uは、自身の進行したい方向に体重移動を行うことで車両100に対して移動方向を指示することができる。また、利用者Uが大きく体重移動を行った場合、車両100はバランスを回復するためにより速く移動するように制御される。これにより、利用者Uは、自身の体重移動の大きさを変えることにより車両100の移動速度を調節することができる。
[全体構成]
図8は、本実施形態における車両100の構成例を示す図である。車両100は、例えば、リモコン装置110と、IMU120と、カメラ130と、無線通信部140と、位置情報取得部150と、インジケータ160と、記憶部170と、内部バッテリ180と、駆動部200と、制御部300とを備える。制御部300は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、制御部300の一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め記憶部170などの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体(非一過性の記憶媒体)がドライブ装置に装着されることで車両100の記憶部170などにインストールされてもよい。
図8は、本実施形態における車両100の構成例を示す図である。車両100は、例えば、リモコン装置110と、IMU120と、カメラ130と、無線通信部140と、位置情報取得部150と、インジケータ160と、記憶部170と、内部バッテリ180と、駆動部200と、制御部300とを備える。制御部300は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、制御部300の一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め記憶部170などの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体(非一過性の記憶媒体)がドライブ装置に装着されることで車両100の記憶部170などにインストールされてもよい。
リモコン装置110は、上述のとおり、利用者に対して車両100の操作に関するユーザインタフェースを提供する装置である。例えば、リモコン装置110は、車両100の操作に関し、利用者の操作入力を受け付けて制御部300に出力するとともに、制御部300から出力された各種情報の出力を行う。
IMU(Inertial Measurement Unit)120は、3次元の慣性運動を検出するセンサである。IMU120は、並進運動を検出する加速度センサや回転運動を検出するジャイロセンサなどを含んでもよい。IMU120は、検出結果を制御部300に出力する。
カメラ130は、車両100の周辺を撮像する。カメラ130は、撮像した自車両周辺の画像データを制御部300に出力する。
無線通信部140は、車両100が他の装置と通信するための通信インタフェースである。無線通信部140は、Wi-Fi(登録商標)やBluetooth(登録商標)等に基づく無線LAN(Local Area Network)インタフェースであってもよいし、セルラー網や専用線等に接続するためのWAN(Wide Area Network)インタフェースであってもよい。
位置情報取得部150は、車両100の位置情報を取得する。位置情報取得部150は、例えばGPS(Global Positioning System)発信器を含み、自車両の位置情報を取得して制御部300に出力する。
インジケータ160は、標識や、計器、表示器、指針、指標などの機器であり、制御部300の指示により、車両100に関する各種標示を行う装置である。
記憶部170は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ等の記憶装置である。記憶部170は、車両100の制御に関連する各種の設定情報171を記憶する。設定情報171は、制御部300によって参照または更新される。
内部バッテリ180は、車両100の各部に動力を供給する電源として機能する。内部バッテリ180には、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの充電可能な蓄電池が使用される。内部バッテリ180は、車両100に固定されたものであってもよいし、車両100に着脱可能なものであってもよい。
駆動部200は、車両100の各部の位置または姿勢を変化させる各種の変位機構の集合である。ここでいう集合とは、概念的な集合を意図したものであり、各変位機構が物理的に集合したものであることを必ずしも意図しない。すなわち、各変位機構は、物理的に別々のものであってもよいし、一部または全部を共有するものであってもよい。駆動部200の動作は、制御部300によって制御される。
より具体的には、駆動部200は、例えば、全方向移動車輪駆動部210と、補助輪駆動部220と、ストッパ駆動部230と、座席シート駆動部240と、ヘッドレスト駆動部250と、アームレスト駆動部260とを備える。全方向移動車輪駆動部210は、全方向移動車輪101を駆動する駆動部である。補助輪駆動部220は、補助輪102を駆動する駆動部である。ストッパ駆動部230は、ストッパ103を駆動する駆動部である。座席シート駆動部240は、座席シート21を駆動する駆動部である。ヘッドレスト駆動部250は、ヘッドレスト23を駆動する駆動部である。アームレスト駆動部260は、アームレスト24を駆動する駆動部である。
座席シート駆動部240とアームレスト駆動部260は、互いに連携して動作することにより、座席シート21およびアームレスト24を同期して移動させるように構成される。これにより、利用者は、座席シート21およびアームレスト24の位置を同期して調整することが可能となる。なお、座席シート駆動部240とアームレスト駆動部260の連携動作は、物理的な接続によって実現されてもよいし、論理的な接続によって実現されるものであってもよい。例えば、物理的な接続の例としては、座席シート駆動部240とアームレスト駆動部260が機械的に接続されることが挙げられる。座席シート駆動部240とアームレスト駆動部260は、駆動量を異ならせるためのギヤを介して接続されてもよく、そのギヤ比は座席シート21およびアームレスト24が移動可能な距離に基づいて決定されてもよい。また、例えば、論理的な接続の例としては、主制御部310が、座席シート制御部334およびアームレスト制御部336が連動して動作するように両者を統合的に制御することが挙げられる。
制御部300は、車両100の各部の動作を制御する機能を有する。より具体的には、制御部300は、リモコン装置110やIMU120、カメラ130、無線通信部140、位置情報取得部150、記憶部170から取得される各種情報をもとに各部の制御内容を決定し、決定した制御内容で各部の動作を制御する。例えば、制御部300は、車両100の全体的な制御を行う主制御部310と、自車両周辺の状況を認識する周辺認識部320と、駆動部200の各種駆動部に対応した制御機能を有する駆動制御部330とを備える。ここで、周辺認識部320は「検知部」の一例である。
駆動制御部330は、例えば、全方向移動車輪制御部331と、補助輪制御部332と、ストッパ制御部333と、座席シート制御部334と、ヘッドレスト制御部335と、アームレスト制御部336とを備える。全方向移動車輪制御部331は、全方向移動車輪駆動部210を制御する。補助輪制御部332は、補助輪駆動部220を制御する。ストッパ制御部333は、ストッパ駆動部230を制御する。座席シート制御部334は、座席シート駆動部240を制御する。ヘッドレスト制御部335は、ヘッドレスト駆動部250を制御する。アームレスト制御部336は、アームレスト駆動部260を制御する。
主制御部310は、全方向移動車輪制御部331による全方向移動車輪駆動部210の制御により、全方向移動車輪101による全方向移動を行ったり、全方向移動車輪101を上下方向に移動させたりすることができる。なお、全方向移動車輪101による全方向移動には、第1の倒立状態における移動と、第2の倒立状態における移動とがあり、第1の倒立状態における全方向移動車輪駆動部210の制御には、IMU120の検知結果に基づくバランス制御が含まれる。全方向移動車輪制御部331は、バランス制御を実行することにより、第1の倒立状態において車両100の倒立状態を維持しながら車両100を移動させることができる。
また、主制御部310は、補助輪制御部332による補助輪駆動部220の制御により、補助輪102による移動を行ったり、補助輪102を上下方向に移動させたりすることができる。また、車両100は、ストッパ制御部333によるストッパ駆動部230の制御により、ストッパ103を上下方向に移動させることができる。このように、主制御部310は、全方向移動車輪101の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、全方向移動車輪101以外の接地手段である補助輪102を用い、バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御するものである。主制御部310は「倒立状態制御部」の一例である。
また、座席シート制御部334は、座席シート駆動部240を制御することにより、座席シート21を水平方向にスライドして移動させることができる。より具体的には、座席シート制御部334は、自車両の倒立状態に基づいて座席シート駆動部240を制御するものである。
また、ヘッドレスト制御部335は、ヘッドレスト駆動部250を制御することにより、ヘッドレスト23を上下方向に移動させることができる。また、アームレスト制御部336は、アームレスト駆動部260を制御することにより、アームレスト24を、支点を中心として回転移動させることができる。
駆動制御部330は、利用者がリモコン装置110に入力した内容に基づいて操作対象の駆動部を制御してもよいし、周辺認識部320によって認識された自車両周辺の状況に基づいて各駆動部を制御してもよいし、IMU120や位置情報取得部150等により検知された自車両の状態(バランス状態や位置、姿勢等)に基づいて各駆動部を制御してもよいし、主制御部310の全体制御に基づいて各駆動部を制御してもよい。
図9は、実施形態の車両100が特定の状況においてリモコン装置110を介した自車両の操作を無効化する処理の流れの一例を示す図である。まず、主制御部310が、リモコン装置110に対して何らかの操作入力が行われたか否かを判定する(ステップS101)。ここで、リモコン装置110に対していずれの操作入力も行われていないと判定した場合、主制御部310は、ステップS101に処理し、リモコン装置110に対する操作入力が発生するまで繰り返しステップS101を実行する。
一方、ステップS101において、リモコン装置110に対して何らかの操作入力が行われたと判定した場合、主制御部310は、リモコン装置110が自車両の所定位置にあるか否かを判定する(ステップS102)。例えば、所定位置は、アームレスト24に設けられたリモコン装置110の格納部である(図1~図3等参照)。リモコン装置110がアームレスト24の格納部に設置されているか否かを判定するために、アームレスト24の格納部にはリモコン装置110の有無を検知するためのセンサが設けられてもよい。所定位置は、1つの特定位置であってもよいし、リモコン装置110の有無を検知可能な複数の位置のうちのいずれか1つであってもよい。
ここで、リモコン装置110が所定位置にないと判定した場合、主制御部310は、ステップS101で入力された操作を無効化して(ステップS103)、ステップS101に処理を戻す。一方、ステップS102において、リモコン装置110が所定位置にあると判定した場合、主制御部310は、自車両に対して入力操作に応じた動作を行わせる(ステップS104)。
このような処理により、実施形態の車両100において、リモコン装置110は、自車両の所定位置に設置されている場合に操作可能となるように制御される。なお、ここでは、リモコン装置110に対する入力操作を主制御部310が無効化したが、リモコン装置110を操作不能とする方法は、これに限定されない。例えば、主制御部310は、リモコン装置110が操作入力を受け付けない入力抑止状態を取り得る場合、リモコン装置110の状態を入力抑止状態に遷移させることでリモコン装置110を操作不能としてもよい。また、リモコン装置110自体が、自車両の所定位置に設置されている状況において、操作入力を受け付け可能な入力可能状態をとるように構成されてもよい。例えば、リモコン装置110は、自身を入力可能状態に遷移させるスイッチを備え、自身が自車両の所定位置に設置されている状況において当該スイッチがオンされるように構成されてもよい。例えば、アームレスト24のリモコン装置110の格納部に、当該スイッチをオンにする構造(突起部など)が設けられてもよい。
図10は、実施形態の車両100が座席シート21およびアームレスト24を同期して移動させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、主制御部310は、自車両周辺に車いすが存在するか否かを判定する(ステップS201)。ここで、自車両周辺に車いすが存在しないと判定した場合、主制御部310は、ステップS201に処理を戻し、自車両周辺に車いすが検出まで繰り返しステップS201を実行する。
一方、ステップS201において、自車両周辺に車いすが存在すると判定した場合、主制御部310は、次に、自車両から検出された車いすまでの距離が閾値以下であるか否かを判定する(ステップS202)。ここで、自車両から検出された車いすまでの距離が閾値よりも大きいと判定した場合、主制御部310は、ステップS201に処理を戻す。これにより、自車両から閾値距離までの範囲内に車いすが検出されるまで、主制御部310は、ステップS201およびS202を繰り返し実行することになる。
一方、ステップS202において、自車両から検出された車いすまでの距離が閾値以下であると判定した場合、主制御部310は、左右のアームレスト24のうち、入力された操作にしたがって移動させる対象のアームレスト24を認識する(ステップS203)。例えば、主制御部310は、予め利用者によって選択された側のアームレスト24を移動対象として認識してもよい。この場合、利用者は、リモコン装置110に対して予め移動対象のアームレスト24を設定する操作を入力し、車両100は、その内容を装置内部の記憶部170に設定情報171として記憶しておく。
続いて、主制御部310は、ステップS203で移動対象として認識したアームレスト24が座席シート21に同期して移動するようにアームレスト制御部336を制御する(ステップS204)。この場合、例えば、主制御部310は、自車両から検出された車いすまでの距離に基づいて、座席シート21の移動量を決定し、決定した座席シート21の移動量に基づいてアームレスト24の移動量を決定してアームレスト制御部336に通知してもよい。
なお、ステップS204は、主制御部310が座席シート駆動部240およびアームレスト駆動部260を論理的な接続によって連携動作させることの一例であり、座席シート21とアームレスト24とがそれぞれ別々の動力源(例えば、座席シート駆動部240およびアームレスト駆動部260)によって駆動されることの一例であるが、上述のとおり、座席シート駆動部240およびアームレスト駆動部260の連携動作は、座席シート駆動部240およびアームレスト駆動部260の物理的な接続によって実現されてもよい。この場合、座席シート21に物理的に連動してアームレスト24が移動するのでステップS204は省略されてよい。
図11は、車両100が移動対象のアームレスト24を認識する他の方法の一例を示す図である。図10の例では、車両100が移動対象のアームレスト24を示す設定情報を予め記憶しておくことにより移動対象のアームレスト24を認識する場合について説明したが、これに代えて図11は、周辺認識部320による自車両周辺の状況の認識結果に基づいて移動対象のアームレスト24を認識する方法を示すものである。例えば、図11は、自車両に近接する車いすCの位置に基づいて移動対象のアームレスト24を認識する例を表している。図11は、自車両の前面部Pに設置されたカメラ130が撮像した画像をもとに周辺認識を行う場合を表したものである。なお、図11におけるカメラ130の設置位置は一例であり、必要に応じて1つ以上のカメラ130が自車両の任意の場所に設置されてよい。この場合、例えば、周辺認識部320は、カメラ130が撮像した画像に対して画像認識処理を行うことにより画像内の車いすを検出するとともに、自車両から検出された車いすまでの距離を推定する。距離の推定は、カメラ130として距離画像センサの機能を有するカメラを用いることによって実現されてもよいし、カメラ130とは別に距離測定用のセンサを用いることによって実現されてもよい。周辺認識部320は、自車両から検出した車いすまでの距離が所定の閾値d以下である場合に、当該車いすの近接を検知することができる。
例えば、図11の例において、主制御部310は、自車両の左右のアームレストのうち、自車両に近接する車いすCから遠い方のアームレスト24F(図11の例では右腕用)を移動対象として認識することができる。このような方法で移動対象のアームレスト24を認識することにより、移動するアームレスト24が、車いすCから自車両に乗り換えようとする利用者の動作を邪魔しないようにすることができる。また、本実施形態の車両100は、このようなアームレスト24の移動と同期して座席シート21も移動させることができるので、より利便性の高い倒立振子型車両を提供することができる。
以上説明した実施形態の車両100は、自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、全方向移動車輪101の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、全方向移動車輪101の接地手段を用いバランス制御によらずに倒立状態を維持し得る第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する主制御部310と、自車両が第2の倒立状態において全方向移動車輪101以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置110を備えたアームレスト24と、を備えるものである。そして、このような構成を備えることにより、実施形態の車両100は、倒立振子型車両の利用者の利便性を向上させることができる。
なお、以上の説明では、アームレスト24が、自車両が第2の倒立状態において全方向移動車輪101以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける着地解除レバーであるとしたが、この場合の「第2の倒立状態における全方向移動車輪101以外の接地手段」としては、典型的には補助輪102が想定される。また、「第2の倒立状態における全方向移動車輪101以外の接地手段」は、補助輪102以外では、ストッパ103であってもよいし、補助輪102およびストッパ103の両方であってもよい。すなわち、この意味では、アームレスト24は、自車両が第2の倒立状態または第3の倒立状態において全方向移動車輪101以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける着地解除レバーであるとされてもよい。
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、
自車両が第2の倒立状態において主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記プログラムを実行することにより、
前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、前記主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る前記第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御を実行する、
電動車両。
自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、
自車両が第2の倒立状態において主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記プログラムを実行することにより、
前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、前記主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る前記第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御を実行する、
電動車両。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
100…倒立振子型車両、10…車両基体、20…搭乗部、21…座席シート、21b…基準位置、22…背もたれ、23…ヘッドレスト、23G…ガイド、24…アームレスト、25…フットレスト、101…全方向移動車輪、101A…大径車輪、101B…小径車輪、102…補助輪、103…ストッパ、110…操作パネル(リモコン装置)、120…IMU、130…カメラ、140…無線通信部、150…位置情報取得部、160…インジケータ、170…記憶部、171…設定情報、180…内部バッテリ、200…駆動部、210…全方向移動車輪駆動部、220…補助輪駆動部、230…ストッパ駆動部、240…座席シート駆動部、250…ヘッドレスト駆動部、260…アームレスト駆動部、300…制御部、310…主制御部、320…周辺認識部、330…駆動制御部、331…全方向移動車輪制御部、332…補助輪制御部、333…ストッパ制御部、334…座席シート制御部、335…ヘッドレスト制御部、336…アームレスト制御部
Claims (9)
- 自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、
前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御部と、
自車両が前記第2の倒立状態において前記主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、
を備える電動車両。 - 利用者が自車両に搭乗するための座席シートと、
前記着地解除レバーおよび前記座席シートの位置を同期して調整する制御部と、
をさらに備える、
請求項1に記載の電動車両。 - 前記リモコン装置は、前記リモコン装置が自車両の所定位置に設置されている場合に操作可能となる、
請求項2に記載の電動車両。 - 前記制御部は、前記着地解除レバーおよび前記座席シートを機械的に接続して駆動する駆動部の動作を制御することにより、前記着地解除レバーおよび前記座席シートの位置を調整する、
請求項2に記載の電動車両。 - 前記制御部は、前記着地解除レバーおよび前記座席シートをそれぞれ独立して駆動する各駆動部の動作を同期して制御することにより、前記着地解除レバーおよび前記座席シートの位置を調整する、
請求項2に記載の電動車両。 - 右腕用の第1レバーおよび左腕用の第2レバーを前記着地解除レバーとして備え、
前記座席シートは、前記制御部により前記第1レバーおよび前記第2レバーのいずれか一方に同期して移動するものであり、
前記座席シートに同期して移動させるレバーは、予め前記第1レバーおよび前記第2レバーのうちからいずれか一方に選択される、
請求項2に記載の電動車両。 - 自車両に近接する車いすを検知する検知部をさらに備え、
右腕用の第1レバーおよび左腕用の第2レバーを前記着地解除レバーとして備え、
前記座席シートは、前記制御部により前記第1レバーおよび前記第2レバーのいずれか一方に同期して移動するものであり、
前記制御部は、前記検知部により自車両に近接する車いすが検知された場合、前記第1レバーおよび前記第2レバーのうち、検知された前記車いすから遠い方のレバーを前記座席シートと同期して移動させる、
請求項2に記載の電動車両。 - 自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、
自車両が第2の倒立状態において主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、
を備える電動車両が、
前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、前記主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る前記第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御を実行する、
制御方法。 - 自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、
自車両が第2の倒立状態において主車輪以外の接地手段によって着地した状態を解除する操作を受け付ける直線形状のレバーであって、その先端部に利用者が自車両の操作のために使用できるリモコン装置を備えた着地解除レバーと、
を備える電動車両に、
前記センサの検知結果に基づくバランス制御により、前記主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、前記主車輪以外の接地手段を用い前記バランス制御によらずに倒立状態を維持し得る前記第2の倒立状態とのいずれかに自車両の倒立状態を制御する倒立状態制御を実行させる、
ためのプログラム。
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