JP2024038671A - 電動車両、制御方法、およびプログラム - Google Patents

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、自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部と、を備え、前記支持部は、自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、自身の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能である、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。

特許第７００９５３５号公報

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、自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部と、を備え、前記支持部は、自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、自身の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能である。

（２）：上記（１）の態様において、前記支持部は、基準位置から上方に移動することによって高さの変更が可能である。

（３）：上記（１）または（２）の態様において、前記倒立状態制御部は、自車両が前記第２の倒立状態にあり、かつ前記支持部が前記基準位置よりも上方にある場合、自車両を前記第１の倒立状態に移行させないものである。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記支持部は、自車両が前記第１の倒立状態にある場合に、前記基準位置よりも高い位置に変更することができないものである。

（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記主車輪は、全方向移動車輪であり、前記倒立状態制御部は、前記第１の倒立状態において、前記センサにより利用者の傾動方向を認識し、前記全方向移動車輪により前記傾動方向に自車両を移動させるものであり、前記支持部は、前記傾動方向に傾動した利用者が支持されるように配置されるものである。

（６）：上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記傾動方向は、自車両に搭乗した利用者の後方である。

（７）：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、自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部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、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し、自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、前記支持部の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能とするものである。

（８）：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、自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部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、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処理と、自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、前記支持部の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能する処理と、を実行させるためのプログラムである。

上記（１）～（８）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。

実施形態の倒立振子型車両の構成の概略を示す第１の外観図である。 実施形態の倒立振子型車両の構成の概略を示す第２の外観図である。 実施形態の倒立振子型車両の構成の概略を示す第３の外観図である。 実施形態の倒立振子型車両の利用状況の一例を示す図である。 全方向移動車輪の一例を示す図である。 倒立振子型車両の操縦方法の一例を説明する第１の図である。 倒立振子型車両の操縦方法の一例を説明する第２の図である。 実施形態の倒立振子型車両の機能構成の一例を示す図である。 倒立振子型車両の制御方法の一例を示すフローチャートである。 倒立振子型車両の制御方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態の倒立振子型車両によって利用者の利便性が向上する利用シーンの一例を示す図である。 実施形態の倒立振子型車両によって利用者の利便性が向上する利用シーンの一例を示す図である。

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。

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。すなわち、ヘッドレスト２３は、その基準位置２３ｂから上方に移動可能である。

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、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、右腕側のアームレスト２４に、利用者（搭乗者）が車両１００を操作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、必ずしも右腕側のアームレスト２４に設置される必要はない。例えば、操作パネル１１０は、左腕側のアームレスト２４に設置されてもよいし、右腕側および左腕側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。

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、操作パネル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。

操作パネル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、操作パネル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。

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、操作パネル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。

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。

また、ヘッドレスト制御部３３５は、所定のロック条件が満たされた場合には、ヘッドレスト２３を移動させる指示が入力された場合であっても、当該指示を破棄することで、ヘッドレスト２３が動かないように位置を固定（ロック）してもよい。ヘッドレスト２３を移動させる指示は、利用者が操作パネル１１０を操作して指示するものであってもよいし、他の駆動制御部３３０から指示されるものであってもよい。このようにすることで、ヘッドレスト制御部３３５は、所定の条件が満たされた場合に、ヘッドレスト２３をロックすることができる。ヘッドレスト制御部３３５は、所定のロック解除条件が満たされた場合に、ヘッドレスト２３のロックを解除してもよい。ロック解除条件は、ロック条件が満たさないことであってもよいし、それ以外の条件であってもよい。なお、ヘッドレスト２３のロック機構は、上記のようなソフトウェア制御によって実現されてもよいし、一部または全部が、スイッチやボタン、フック等のハードウェアによって実現されてもよい。

駆動制御部３３０は、利用者が操作パネル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、倒立振子型車両の制御方法の一例を示すフローチャートである。図９のフローチャートは、車両１００がヘッドレスト２３のロックまたはロック解除を行う際の処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、車両１００において、ヘッドレスト制御部３３５が、自車両の倒立状態が変更されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、ヘッドレスト制御部３３５は、ＩＭＵ１２０の出力をもとに倒立状態が変更されたか否かを判定してもよいし、全方向移動車輪制御部３３１や補助輪制御部３３２、ストッパ制御部３３３などの動作状態を認識することによって倒立状態が変更されたか否かを判定してもよい。

ここで、自車両の倒立状態が変更されていないと判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、ステップＳ１０１に処理を戻し、自車両の倒立状態が変更されたと判定するまでステップＳ１０１を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１０１において、自車両の倒立状態が変更されたと判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、続いて、変更後の倒立状態が第１の倒立状態および第２の倒立状態のいずれであるかを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、変更後の倒立状態は第１の倒立状態であると判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、ヘッドレスト２３をロックする（ステップＳ１０３）。一方、ステップＳ１０２において、変更後の倒立状態が第２の倒立状態であると判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、ヘッドレスト２３のロック解除を行う（ステップＳ１０４）。

このような処理を行うことにより、車両１００は、自車両が第１の倒立状態にある場合に、ヘッドレスト２３をロックして位置変更できないようにすることができる。これにより、車両１００は、第１の倒立状態において、利用者に自車両をより安全に使用させることができる。一方で、車両１００は、自車両が第２の倒立状態にある場合に、ヘッドレスト２３のロックを解除して位置変更できるようにすることができる。これにより、車両１００は、第２の倒立状態において、利用者がヘッドレスト２３にもたれかかれるようにすることができ、利用者はよりリラックスした状態で車両１００を使用することができる。

図１０は、倒立振子型車両の制御方法の一例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、車両１００がヘッドレスト２３の位置に応じて倒立状態の移行を制御する処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、車両１００において、ヘッドレスト制御部３３５が、自車両において、第１の倒立状態への移行指示が発生したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、第１の倒立状態への移行指示が発生していないと判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、ステップＳ２０１に処理を戻し、第１の倒立状態への移行指示が発生したと判定するまでステップＳ２０１を繰り返し実行する。

一方、ステップＳ２０１において、第１の倒立状態への移行指示が発生したと判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、ヘッドレスト２３が基準位置にあるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。基準位置は、第１の倒立状態の車両１００において望ましいと考えられるヘッドレスト２３の位置である。例えば、第１の倒立状態の車両１００では、利用者は傾動動作によって車両１００を操縦するので、ヘッドレスト２３がその傾動動作を邪魔しない位置、または、利用者がより傾動動作をしやすい位置を基準位置と考えることができる。例えばこの場合、最下部まで下げられた位置（すなわち背もたれ２２に当接する位置）を基準位置とすることが考えられる。

ここで、ヘッドレスト２３が基準位置にないと判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、当該移行指示を破棄し（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０１に処理を戻す。一方、ステップＳ２０２において、ヘッドレスト２３が基準位置にあると判定した場合、ヘッドレスト制御部３３５は、当該移行指示を全方向移動車輪制御部３３１などに通知することにより、自車両を第１の倒立状態に移行することを許可する（ステップＳ２０４）。

このような処理を行うことにより、車両１００は、自車両において第１の倒立状態への移行指示が発生した場合に、ヘッドレスト２３が所定位置（例えば基準位置）にある場合に第１の倒立状態に移行し、ヘッドレスト２３が所定位置（例えば基準位置）にない場合には第１の倒立状態への移行を禁止する。これにより、車両１００は、第１の倒立状態において、利用者に自車両をより安全に使用させることができる。

図１１は、実施形態の倒立振子型車両によって利用者の利便性が向上する利用シーンの一例を示す図である。図１１は、利用者Ｕが第２の倒立状態の車両１００に搭乗している状況を表している。この状況では、全方向移動車輪１０１に加え、補助輪１０２も接地しているので、車両１００は安定的にバランスがとれた状態で倒立することができる。そこで、この状況では、利用者Ｕに、よりリラックスした状態で自車両に搭乗させるために、車両１００は、図１１に示すように、ヘッドレスト２３を上方に引き上げる。このように、ヘッドレスト２３が上方に引き上げられた状態では、利用者Ｕはヘッドレスト２３にもたれかかって体を預けることができるので快適である。

図１２は、実施形態の倒立振子型車両によって利用者の利便性が向上する利用シーンの一例を示す図である。図１２は、利用者Ｕが第１の倒立状態の車両１００に搭乗している状況を表している。この状況において、車両１００は、全方向移動車輪１０１のみ接地した状態で、バランス制御により倒立している状態である。この状況でヘッドレスト２３が高い位置にあると利用者Ｕが車両１００を運転するために傾動動作を行いにくい。そこで、第１の倒立状態において、利用者Ｕが自車両を運転しやすくするために、車両１００は、第１の倒立状態に移行する際にヘッドレスト２３を基準位置に戻し、またはヘッドレスト２３が基準位置にない状況では第１の倒立状態に移行しないようにする。これにより、車両１００は、第１の倒立状態において、ヘッドレスト２３が基準位置にある状態となるので、利用者Ｕは車両１００の運転のために傾動動作を行いやすくなる。

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以外の接地手段を用いて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、自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたなヘッドレスト２３と、を備え、ヘッドレスト２３は、自車両が第２の倒立状態にある場合に、自身の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能である。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。

＜変形例＞
上記の実施形態では、全方向移動車輪１０１以外の接地手段が補助輪１０２であり、補助輪１０２が接地した第２の倒立状態においてヘッドレスト２３を基準位置より高い位置に移動し、または移動可能とする場合について説明した。これに代えて、車両１００は、ストッパ１０３を全方向移動車輪１０１以外の接地手段とし、ストッパ１０３が接地した第３の倒立状態においてヘッドレスト２３を基準位置より高い位置に移動し、または移動可能とするように構成されてもよい。また、上記実施形態では、ヘッドレスト２３が基準位置にない場合には第１の倒立状態への移行を禁止する場合について説明したが、移行元の倒立状態は、第２の倒立状態であってもよいし、第３の倒立状態であってもよい。

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、
自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部と、
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、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し、
自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、前記支持部の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能とする、
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。

１０…車両基体、２０…搭乗部、２１…座席シート、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、１００…倒立振子型車両、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、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 (8)

1. 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、
   自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部と、
   を備え、
   前記支持部は、自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、自身の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能である、
   を備える電動車両。
2. 前記支持部は、基準位置から上方に移動することによって高さの変更が可能である、
   請求項１に記載の電動車両。
3. 前記倒立状態制御部は、自車両が前記第２の倒立状態にあり、かつ前記支持部が前記基準位置よりも上方にある場合、自車両を前記第１の倒立状態に移行させない、
   請求項２に記載の電動車両。
4. 前記支持部は、自車両が前記第１の倒立状態にある場合に、前記基準位置よりも高い位置に変更することができない、
   請求項２に記載の電動車両。
5. 前記主車輪は、全方向移動車輪であり、
   前記倒立状態制御部は、前記第１の倒立状態において、前記センサにより利用者の傾動方向を認識し、前記全方向移動車輪により前記傾動方向に自車両を移動させるものであり、
   前記支持部は、前記傾動方向に傾動した利用者が支持されるように配置される、
   請求項３または４に記載の電動車両。
6. 前記傾動方向は、自車両に搭乗した利用者の後方である、
   請求項５に記載の電動車両。
7. 自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部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、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し、
   自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、前記支持部の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能とする、
   制御方法。
8. 自車両のバランス状態を検知するためのセンサと、自車両に搭乗した利用者の体を支える部材であって、その高さが調整可能に構成されたな支持部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、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処理と、
   自車両が前記第２の倒立状態にある場合に、前記支持部の位置を所定の基準位置よりも高い位置に変更可能する処理と、
   を実行させるためのプログラム。

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