JP3244756U - 移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】乗り降りしやすい移動体を提供する。【解決手段】移動体Mは、本体部1と本体支持部2とを備え、本体部は、乗員が着座可能なシート11aと、シートに対する相対高さが変更可能に構成され、シートに着座した乗員の足を載せた状態で支持するフットレスト15と、を備える。本体支持部は、本体部を間に挟むように左右に配置された左側リム部2Lおよび右側リム部を備え、これらのリム部のそれぞれは、一端部に前側股関節部HJfを、他端部に後側股関節部HJrを有するリム本体部21と、前側股関節部を介してリム本体部に連結された前側脚部22fと、後側股関節部を介してリム本体部に連結された後側脚部22rと、を有する。移動体Mは、基本姿勢と、シートが基本姿勢よりも低い位置に設定され、フットレストの相対高さが基本姿勢よりも上昇する乗降姿勢と、に切り替えられる。【選択図】図1
Description
本考案は、移動体に関する。
特許文献1には、乗員が搭乗可能な起居部を備えるとともに、起居部を挟むように左右に夫々配置され、全体として弓なりに形成された一対のアームないしリム部を備える移動体が開示されている。
前掲文献1に開示の移動体は、簡素な構成ではあるものの、アーム部全体が剛的な部材により形成されているため、アーム部自体を変形させることができず、乗降時に乗員が乗り降りしやすい姿勢をとることが困難であり、乗員にとっては比較的高い位置にある起居部に対して乗り降りしなければならない不便があった。
このような実状に鑑み、本考案は、より多様な姿勢を実現可能として、乗り降りしやすい移動体を提供することを目的とする。
前記の課題を解決するため、本考案の一実施形態に係る移動体は、本体部と、移動時に地面または床面上で前記本体部を支持する本体支持部と、を備え、前記本体部は、乗員が着座可能なシートと、前記シートに対する相対高さが変更可能に構成され、前記シートに着座した前記乗員の足を載せた状態で支持するフットレストと、を備え、前記本体支持部は、第1リム部と、前記第1リム部との間に前記本体部を挟むように、前記第1リム部に対して左右方向に並べて配置され、前記第1リム部に対し、左右方向に延びる軸に沿って設けられた軸部を介して連結された第2リム部と、を備え、前記第1リム部および前記第2リム部のそれぞれは、前後方向に延びるとともに、前後方向の一端側に形成された第1股関節部と、他端側に形成された第2股関節部と、を有するリム本体部と、前記リム本体部に対し、前記第1股関節部を介して内転および外転可能に連結された第1脚部と、前記リム本体部に対し、前記第2股関節部を介して内転および外転可能に連結された第2脚部と、を有する。移動体は、前記シートが比較的高い位置に設定される基本姿勢と、前記シートが前記基本姿勢よりも低い位置に設定され、前記フットレストの相対高さが前記基本姿勢よりも上昇する乗降姿勢と、に切り替えられる。
本考案の一形態によれば、移動体の姿勢を基本姿勢と乗降姿勢とに切り替え、基本姿勢では、シートを比較的高い位置に設定する一方、乗降姿勢では、シートを基本姿勢よりも低い位置に設定するとともに、フットレストの相対高さを基本姿勢よりも上昇させる。これにより、乗降時には、移動体を乗降姿勢に設定して、シートの位置を下げ、乗員にとって乗り降りしやすい状態とするとともに、フットレストの相対高さを上昇させることで、シートの位置を下げる際の可変幅を拡大させ、乗降時における利便性の向上を図ることが可能となる。
以下に図面を参照して、本考案の実施の形態について説明する。
図1および図2は、本考案の一実施形態に係る移動体Mを進行方向に対して左側(正面から見て右側)から見た状態で示す側面図である。図1は、左側リム部2Lを取り付けた状態を、図2は、左側リム部2Lを取り外した状態を示す。
図1および図2は、移動体Mの前後方向DL、左右方向DWおよび上下方向DHを示し、紙面における左右方向を移動体Mの前後方向DLとする。前後方向DLは、移動体1の直進時における移動方向と合致し、移動体Mの左右方向DW、上下方向DHは、いずれも前後方向DLに対して垂直である。移動体Mが水平な地面または床面上に起立した状態では、前後方向DLおよび左右方向DWは、水平方向に定められ、上下方向DHは、鉛直方向に定められる。
本実施形態に係る移動体(以下「多目的モビリティ」または単に「モビリティ」という)Mは、人(以下「乗員」という)の運搬ないし移動に使用される。
モビリティMは、本体部1と本体支持部2とを備える。
本体部1は、乗員が搭乗可能な起居部11を有する。起居部11は、移動時に乗員が座るシート11aを備える。本実施形態において、起居部11は、乗員がシート11aに跨がった姿勢で着座可能な、いわゆる鞍乗型の起居部であり、シート11aに着座した乗員が前を向く方向、つまり、図1の紙面における左側が前進方向の前方である。
本体部1は、起居部11に加え、操作部12および検出部13を備えるとともに、フットレスト15を備える。
本実施形態において、操作部12は、ハンドル型の操作部であり、乗員は、操作部12を介してモビリティMの移動速度を上昇または下降させ、車輪23f、23rによる移動時(つまり、走行時)には、必要に応じて車輪23f、23rを介して制動力を生じさせる。
検出部13は、カメラ131と加速度センサ132とを備える。
カメラ131は、前方監視用のカメラであり、本体部1においてモビリティM前方の経路を視野に収めることのできる位置に設置されている。カメラ131は、撮影した画像を解析し、経路の道幅、勾配、段差および起伏等、経路の形状等に関する情報(以下「経路情報」という)を検出する。
加速度センサ132は、6軸慣性センサ(IMU)であり、互いに直交する3軸に沿った並進加速度と、これら3軸のそれぞれを中心とする角速度と、を検出する。加速度センサ132は、これらの並進加速度および角速度をもとに、移動体Mの前後方向加速度αL、左右方向加速度αW、上下方向加速度αH、ピッチング角速度θp、ヨーイング角速度θyおよびローリング角速度θrを検出する。
フットレスト15は、起居部11、具体的には、シート11aの下方に配置され、モビリティMの移動時に、シート11aに着座した乗員の足を載せた状態で支持する。ここで、人である乗員について「足」とは、乗員の踝からつま先までの部分といい、胴または腰から下方に延びる身体部分である「脚」と区別する。よって、フットレスト15は、乗員の脚を、足または足裏を載せた状態で支持するものであると換言可能である。
本実施形態において、フットレスト15は、乗員の足を載せる載置面を形成する足受部151と、足受部151から上方に延びて起居部11に接続し、足受部151を起居部11に支持する足受支持部152と、を備える。足受部151および足受支持部152は、いずれも板状であり、図4に示す背面視においてT字状に互いに結合されている。つまり、フットレスト15は、モビリティMを後方から見た状態で全体としてT字状をなす。このようなフットレスト15に対し、乗員は、モビリティMの前進方向に対して足受支持部152の右側に右脚ないし右足を、左側に左脚ないし左足を夫々配置した状態で、足受部151に足を載せる。足受部151および足受支持部152のそれぞれを厚さ方向に貫通する肉抜きを形成することで、フットレスト15における強度と重量との適正化が図られている。
図4に示すように、フットレスト15は、起居部11に対し、軸A6を中心とする回転方向に変位可能に接続されている。具体的には、足受支持部152の表裏各側に、その厚さ方向に延びる軸部が設けられ、起居部11において軸A6と同心に設けられた軸受部(図示せず)に、この軸部が回転可能に取り付けられている。本実施形態において、軸A6は、腰部リンク軸A1に平行な軸として、腰部リンク軸A1とは別個に設けられた軸である。フットレスト15は、軸A6に代えて腰部リンク軸A1を中心に回転可能に構成することも可能である。
図7に示すように、フットレスト15は、軸A6を中心とする回転方向の第1位置P1と第2位置P2との間で変位可能である。第1位置P1は、モビリティMの前進方向に対してフットレスト15を最も前方に変位させた際の位置であり、第2位置P2は、フットレスト15を最も後方に変位させた際の位置である。
フットレスト15は、軸A6を中心とする回転方向の変位により、シート11aに対する相対高さを変更可能である。図7は、第1位置P1と第2位置P2との間におけるフットレスト15の変位角θfrを示すとともに、第1位置P1にあるフットレスト15を実線により、第2位置P2にあるフットレスト15’を点線により夫々示す。第2位置P2にあるフットレスト15’は、第1位置P1にあるフットレスト15よりもシート11aに対する相対高さが高く、シート11aに対して相対的に近い位置にある。
後に述べるように、フットレスト15は、モビリティMが基本姿勢(図1)および第1乗降姿勢(図8)にある場合に第1位置P1に設定され、第2乗降姿勢(図9)にある場合に第2位置P2に設定される。フットレスト15は、第1位置P1にある場合に、足受部151がリム本体部21と並行して延び、前側股関節部HJfの関節軸A2fと後側股関節部HJrの関節軸A2rとを結ぶ直線に対して平行に位置する。これに対し、第2位置P2にある場合は、足受部151は、この直線に対して傾斜し、互いの後方への延長線が交差する。
本体部1は、さらに、図示しない制御部を備えるとともに、二次電池または燃料電池等の電力供給部を備える。
制御部は、中央演算処理装置(CPU)およびROM、RAM等の各種記憶装置を備えるマイクロコンピュータにより構成され、操作部12を介して乗員が入力する操作指示信号を受信するとともに、検出部13からカメラ131および加速度センサ132の検出信号を受信する。制御部は、操作指示信号および検出信号をもとに、所定の演算を実行し、その結果である駆動指令信号を、本体支持部2の可動部に備わる各種アクチュエータに出力する。
ここで、モビリティMは、電力供給部が本体部1に備わることで、本体部1を取り付けた状態をもって電力が供給され、運転可能な状態となる。電力供給部に二次電池を採用する場合に、二次電池は、本体部1に装着したままの状態または本体部1から取り外した状態で外部電源に接続することにより充電したり、本体部1から取り外し、充電済みの他の二次電池に取り替えたりすることが可能である。
本実施形態において、本体部1は、使用態様に応じて換装可能である。例えば、本体部1は、鞍乗型の起居部11に代えて、乗員が膝を揃えた状態で着座可能な椅子型の起居部を備える本体部に換装することが可能である。起居部の形態を問わず、本体部には、操作部、検出部、制御部および電力供給部を搭載可能である。
本体支持部2は、四肢を形成する前後の脚部22f、22rを有する。本体支持部2は、これらの脚部22f、22rにより地面または床面上に自立し、本体部1が取り付けられて、本体部1を地面または床面上で支持する。
図1および図2に示すように、本体支持部2は、モビリティMの前進方向に対して左側に位置するリム部(以下「左側リム部」という)2Lと、右側に位置するリム部(以下「右側リム部」という)2Rと、を備える。左側リム部2Lと右側リム部2Rとは、本体部1を間に挟むように本体部1の左右に配置され、左右方向DWに延びる軸(以下「腰部リンク軸」という)A1を中心に互いに揺動可能に連結されている。本実施形態に関し、左側リム部2Lは、「第1リム部」に相当し、右側リム部2Rは、「第2リム部」に相当する。
図3は、本体支持部2をモビリティMの左方から見た状態で示す側面図であり、図4は、本体支持部2をモビリティMの後方から見た状態で示す背面図である。図4は、参照のため、本体部1の外形を二点鎖線により模式的に示すとともに、フットレスト15を実線により示す。
本体部1は、起居部11から左右のそれぞれに延びる軸部14を有する(図2、図4)。これに対し、左側リム部2Lおよび右側リム部2Rは、この軸部14を装着可能に構成された取付部211を夫々有する。図4に示すように、軸部14を取付部211に装着することで、本体部1が左側リム部2Lおよび右側リム部2Rにより支持される。
図5は、左側リム部2Lと右側リム部2Rとの間における相対的な揺動運動を示す説明図である。図5に示すように、左側リム部2Lと右側リム部2Rとは、互いに対して腰部リンク軸A1を中心に揺動可能である。左側リム部2Lと右側リム部2Rとは、この揺動運動により、それぞれのリム本体部21、21が側面視においてなす角、具体的には、左側リム部2Lに備わる前後の股関節部HJf、HJrの関節軸A2f、A2rを結ぶ直線(以下「リム本体延伸線」という)VL1と、右側リム部2Rのリム本体延伸線VL1と、が側面視においてなす角が変化する。
左側リム部2Lと右側リム部2Rとは、腰部リンク軸A1に対して垂直な平面を基準として互いに面対称な構成を有する。そこで、左右夫々のリム部2L、2Rの構成について、左側リム部2Lにより代表して説明する。つまり、左側リム部2Lに関する以下の説明は、右側リム部2Rの説明として援用可能である。
左側リム部2Lは、リム本体部21と、前側脚部22fと、後側脚部22rと、を備える。
リム本体部21は、図1および図3に示す通常時の姿勢(以下「基本姿勢」という)において前後方向DLに延びるとともに、側面視において上向きに凸となる屈曲形状を有する。本実施形態において、リム本体部21は、全体としてへの字状をなし、前後方向DLの中央部近傍に屈曲部を有する。腰部リンク軸A1は、この屈曲部に配置され、リム本体延伸線VL1から外れ、基本姿勢においてリム本体延伸線VL1よりも上方に位置する。リム本体部21は、腰部リンク軸A1を境界として前方へ延びる前側梁状部21fと、後方へ延び、前側梁状部21fよりも前後方向DLに長い後側梁状部21rと、を有する。つまり、前側梁状部21fの前後方向寸法Lfと後側梁状部21rの前後方向寸法Lrとは、次のような関係にある。
Lf<Lr …(1)
Lf<Lr …(1)
リム本体部21は、前側梁状部21fの先端部(つまり、リム本体部21の前端部)に前側股関節部HJfを有するとともに、後側梁状部21rの先端部(つまり、リム本体部21の後端部)に後側股関節部HJrを有する。換言すれば、リム本体部21は、前後の股関節部HJf、HJrを連結するリンクを形成する。前側股関節部HJfおよび後側股関節部HJrは、左右方向DWに延びる股関節軸A2f、A2rを夫々有する。本実施形態において、前側股関節部HJfの関節軸(以下「前側股関節軸」という)A2fと後側股関節部HJrの関節軸(以下「後側股関節軸」という)A2rとは、腰部リンク軸A1に対して平行である。
前側脚部22fは、前側股関節部HJfを介してリム本体部21に連結され、リム本体部21に対し、前側股関節軸A2fを中心として内転および外転可能である。ここに、前側股関節軸A2fと後に述べる前側膝関節軸A3fとを結ぶ直線(以下「前脚上腿延伸線」という)VL2fがリム本体延伸線VL1に対してなす角が狭まる方向の回転を「内転」といい、逆にこれが広がる方向の回転を「外転」という。前側脚部22fは、本実施形態に係る「第1脚部」に相当する。
後側脚部22rは、後側股関節部HJrを介してリム本体部21に連結され、リム本体部21に対し、後側股関節軸A2rを中心として内転および外転可能である。前側脚部22fと同様に、後側股関節軸A2rと後側膝関節軸A3rとを結ぶ直線(以下「後脚上腿延伸線」という)VL2rがリム本体延伸線VL1に対してなす角が狭まる方向の回転を「内転」といい、逆にこれが広がる方向の回転を「外転」というが、後側脚部22rの内転および外転は、前側脚部22fとは逆向きの回転である。後側脚部22rは、本実施形態に係る「第2脚部」に相当する。
前側脚部22fは、前側股関節部HJfから延びる前脚上腿部221fと、前脚上腿部221fに対し、前側膝関節部KJfを介して屈曲および伸展可能に連結された前脚下腿部222fと、を備える。ここに、前側膝関節部KJfの関節軸(以下「前側膝関節軸」という)A3fと後に述べる前輪軸A4fとを結ぶ直線(以下「前脚下腿延伸線」という)VL3fが前脚上腿延伸線VL2fに対してなす角が狭まる方向の回転を「屈曲」といい、逆にこれが広がる方向の回転を「伸展」という。前側膝関節軸A3fは、基本姿勢において左右方向DWに延び、腰部リンク軸A1および前側股関節軸A2fに対して平行である。前脚下腿部222fの先端部には、前輪23fが取り付けられており、前輪23fは、移動時においてモビリティMの前側脚部22fによる接地点を形成する。前脚上腿部221fおよび前脚下腿部222fは、本実施形態に係る「第1上腿部」、「第1下腿部」に夫々相当し、前輪23fは、本実施形態に係る「第1車輪」に相当する。
後側脚部22rは、後側股関節部HJrから延びる後脚上腿部221rと、後脚上腿部221rに対し、後側膝関節部KJrを介して屈曲および伸展可能に連結された後脚下腿部222rと、を備える。前側脚部22fと同様に、後側膝関節部KJrの関節軸(以下「後側膝関節軸」という)A3rと後に述べる後輪軸A4rとを結ぶ直線(以下「後脚下腿延伸線」という)VL3rが後脚上腿延伸線VL2rに対してなす角が狭まる方向の回転を「屈曲」といい、逆にこれが広がる方向の回転を「伸展」という。後側膝関節軸A3rは、基本姿勢において左右方向DWに延び、腰部リンク軸A1および後側股関節軸A2rに対して平行である。後脚下腿部222rの先端部には、後輪23rが取り付けられており、後輪23rは、移動時においてモビリティMの後側脚部22rによる接地点を形成する。後脚上腿部221rおよび後脚下腿部222rは、本実施形態に係る「第2上腿部」、「第2下腿部」に夫々相当し、後輪23rは、本実施形態に係る「第2車輪」に相当する。
モビリティMは、前側股関節部HJfおよび前側膝関節部KJfの動作により、前輪23fの中心軸(前輪23fの車輪軸であり、以下「前輪軸」という)A4fから前側股関節軸A2fまでの上下方向寸法を変更可能であり、換言すれば、前輪23fの接地点に対する前側股関節部HJfの高さ位置Hfを変更可能である。他方で、モビリティMは、後側股関節部HJrおよび後側膝関節部KJrの動作により、後輪23rの中心軸(後輪23rの車輪軸であり、以下「後輪軸」という)A4rから後側股関節軸A2rまでの上下方向寸法を変更可能であり、換言すれば、後輪23rの接地点に対する後側股関節部HJrの高さ位置Hrを変更可能である。本実施形態では、前側股関節軸A2fの高さ位置をもって前側股関節部HJfの高さ位置Hfとし、後側股関節軸A2rの高さ位置をもって後側股関節部HJrの高さ位置Hrとする。図3に示す側面視において、前輪軸A4fは、「第1脚部の先端中心点」に相当し、後輪軸A4rは、「第2脚部の先端中心点」に相当する。
本実施形態において、前脚下腿部222fおよび後脚下腿部222rは、非直線的な形状を夫々有し、下腿延伸線VL3f、VL3rから逸脱するように形成された下腿屈曲部を有する。前脚下腿部222fおよび後脚下腿部222rは、膝関節部KJf、KJrと車輪23f、23rとがこの下腿屈曲部を介して接続され、全体として概略C字形状をなす。前脚下腿部222fおよび後脚下腿部222rは、C字以外の形状、例えば、L字形状であってもよい。下腿屈曲部が下腿延伸線VL3f、VL3rを逸脱する方向は、モビリティMの基本姿勢における上方または前後方向DLの外方、具体的には、前側脚部22fについては前進方向の前方であり、後側脚部22rについては後方である。
以上に加え、モビリティMは、前後夫々の脚部22f、22rの回旋運動のための可動部24f、24rを備える。具体的には、モビリティMは、前側脚部22fの回旋運動のための前側脚回旋部24fと、後側脚部22rの回旋運動のための後側脚回旋部24rと、を備える。前側脚回旋部24fは、前側脚部22fに対し、前側膝関節軸A3fに対して垂直に交わる前脚回旋軸A5fを中心とした回旋運動を付与し、後側脚回旋部24rは、後側脚部22fに対し、後側膝関節軸A3rに対して垂直に交わる後脚回旋軸A5rを中心とした回旋運動を付与する。
図6は、股関節部HJf、HJrの内転および外転運動、膝関節部KJf、KJrの屈曲および伸展運動、脚部22f、22rの回旋運動を示す説明図である。
図6を参照して左側リム部2Lの前側脚部22fについて説明すると、前側脚部22fは、前側股関節部HJfにより、その関節軸A2fを中心に内転および外転可能である。前側脚部22fは、この運動により、前脚上腿延伸線VL2fがリム本体延伸線VL1に対してなす角θ1fが変化する。これを前側脚部22f全体で見れば、前側脚部22fがリム本体部21に対してなす角、具体的には、前側股関節軸A2fと前輪軸A4fとを結ぶ直線がリム本体延伸線VL1に対してなす角が変化する。
前側脚部22fは、前側膝関節部KJfにより、その関節軸A3fを中心に屈曲および伸展可能である。前側脚部22fは、この運動により、前脚下腿部222fが前脚上腿部221fに対してなす角、具体的には、前脚下腿延伸線VL3fが前脚上腿延伸線VL2fに対してなす角θ2fが変化する。
前側脚部22fは、前側脚回旋部24fにより、その回旋軸A5fを中心に回旋、具体的には、内旋および外旋可能である。図1および図3に示す基本姿勢において前脚下腿部222fの下腿屈曲部を本体支持部2の左右方向DWの中心に近付ける方向の回旋を内旋といい、反対に、下腿屈曲部をこの中心から遠ざける方向の回旋を外旋という。換言すれば、前側脚部22fの内旋により、前輪23fが本体支持部2の中心に近付く方向に移動し、外旋により、前輪23fがこの中心から離れる方向に移動する。前側脚部22fは、この運動により、リム本体部21に対する前脚下腿部222fの向き、換言すれば、モビリティMを上方から見た平面視において前側膝関節軸A3fが前側股関節軸A2fに対してなす角が変化する。前側脚部22fの回旋により、前側脚部22fによる移動時と前輪23fによる走行時との双方において、モビリティMの進行方向を変更可能である。つまり、車輪23f、23rによる走行時におけるモビリティMの操舵は、前側脚回旋部24fの動作による。後側脚部22rについても同様に後側脚回旋部24rを備え、その回旋軸A5fを中心に内旋および外旋可能である。
本実施形態では、前側脚回旋部24fを前側膝関節部KJfに対して隣接させて配置し、前脚下腿部222fの向きを変更可能としたが、前側脚回旋部24fを前側膝関節部KJfから離し、前側膝関節部KJfよりも前側股関節部HJfに近い位置に配置してもよい。これにより、リム本体部21に対して前側脚部22fのより全体に近い部分を回旋可能とし、前側股関節部HJfと前側脚回旋部24fとの協働により、実際の股関節により近い動作が実現可能となる。
さらに、前側脚回旋部24fと前側膝関節部KJfとは、上下の並びを逆にし、前側膝関節部KJfを上側、つまり、前側股関節部HJfに近い一側に、前側脚回旋部24fを下側、つまり、前輪23fに近い他側に配置することも可能である。
左側リム部2Lの前側脚部22fについて述べた以上の説明は、左側リム部2Lの後側脚部22r、右側リム部2Rの前側および後側脚部22f、22rについても同様である。
図7は、本体支持部2に対する本体部1の揺動運動を示す説明図である。
モビリティMは、本体支持部2について設定された以上の自由度のほか、本体部1について設定された更なる自由度を有する。具体的には、本体部1は、本体支持部2に対して軸部14の中心軸周りに揺動可能である。換言すれば、本体部1は、水平位置に対して前方に傾いたり、後方に傾いたりすることが可能である。本実施形態では、軸部14が本体支持部2の腰部リンク軸A1と同心に配置され、その中心軸が腰部リンク軸A1と合致するため、本体部1は、本体支持部2に対し、腰部リンク軸A1を中心に揺動可能な状態にある。換言すれば、本体部1が本体支持部2に対して揺動する際の中心軸と、左側リム部2Lと右側リム部2Rとが互いに対して揺動する際の中心軸と、が合致する。
このように、本実施形態に係るモビリティMは、その姿勢の変化に関わる可動部の自由度として、全部で14の自由度を有する。ただし、これは、本体支持部2に対する本体部1の揺動運動と、左側リム部2Lと右側リム部2Rとの間における相対的な揺動運動と、を概念上異なる運動とした場合の自由度の数である。ここで、これら14の自由度を付与するアクチュエータACT(ACT1~ACT3、ACT5)の配置について、図3および図4を参照して説明する。図3および図4は、アクチュエータACTの位置を、二点鎖線の枠に斜線を付すことにより模式的に示す。本実施形態において、アクチュエータACTは、いずれも電動モータにより具現される。
モビリティMは、左側リム部2Lおよび右側リム部2Rにおいて、上記アクチュエータACTとして夫々7つの駆動モータACT1~ACT3、ACT5を備える。
第1駆動モータACT1は、軸部14を装着する取付部211が設けられる左右夫々のリム本体部21の筐体に内蔵され、腰部リンク軸A1を中心とするリム本体部21の揺動運動を付与する。左側リム部2Lに備わる第1駆動モータACT1と右側リム部2Rに備わる第1駆動モータACT1との協働により、左側リム部2Lと右側リム部2Rとの間における相対的な揺動運動を実現するとともに、本体支持部2に対する本体部1の揺動運動を実現可能である。
第2駆動モータACT2f、ACT2rは、前後の股関節部HJf、HJrが夫々取り付けられるリム本体部21の前後の端部においてリム本体部21の筐体に内蔵され、股関節軸A2f、A2rを中心とする前後夫々の脚部22f、22rの内転および外転運動を付与する。
第3駆動モータACT3f、ACT3rは、前後の膝関節部KJf、KJrの筐体に内蔵され、膝関節軸A3f、A3rを中心とする前後夫々の脚部22f、22rの屈曲および伸展運動を付与する。
第5駆動モータACT5f、ACT5rは、前後の脚回旋部24f、24rの筐体に内蔵され、脚回旋軸A5f、A5rを中心とする前後夫々の脚部22f、22rの内旋および外旋運動を付与する。
以上7つ(左右夫々のリム部2L、2Rに備わる電動モータを別に計上すれば、全部で14)の電動モータは、減速機が付設され、モビリティMの姿勢の変化に際してそれぞれの可動部を駆動する駆動トルクを形成するとともに、姿勢を変化させた後の可動部の位置、つまり、変化後の電動モータの回転角を保持する保持トルクを形成可能である。トルクの形成に加えるかまたはこれに代えて、可動部にロック機構を設け、モビリティMの姿勢に応じた可動部の位置をこのロック機構により保持するようにしてもよい。
上記以外に、モビリティMは、第4電動モータACT4f、ACT4rおよび第6電動モータACT6を備える。第4電動モータACT4f、ACT4rは、走行用の車輪(前輪23f、23r)を回転駆動するとともに、車輪に回生による制動力を生じさせる。第6電動モータACT6は、本体部1に設けられ、フットレスト15に回転動力を伝達する。第6電動モータACT6とフットレスト15との間に減速ギア列を介装し、第6電動モータACT6が生じさせた回転動力を、このギア列を介して適宜の減速比をもってフットレスト15に伝達可能である。
以下に、モビリティMにより実現可能な姿勢の具体例について説明する。
モビリティMは、図1および図3に示す基本姿勢のほか、図8に示す第1乗降姿勢および図9に示す第2乗降姿勢を実現可能である。
基本姿勢は、モビリティMが移動または走行前の待機時にとる姿勢として好適であるとともに、車輪23f、23rによる走行時にとる姿勢としても好適である。基本姿勢において、左側リム部2Lと右側リム部2rとは、面対称の状態にある。つまり、左側リム部2Lと右側リム部2Rとの間における相対的な揺動変位はなく、左側リム部2Lと右側リム部2Rとは、腰部リンク軸A1を中心とする回転方向に同一位置にある。そして、腰部リンク軸A1、前後の股関節部HJf、HJrの関節軸A2f、A2r、前後の膝関節部KJf、KJrの関節軸A3f、A3r、前輪23fおよび後輪23rの車輪軸A4f、A4rは、互いに平行であり、車輪23f、23rが設置する地面または床面に対して平行かつモビリティMの前進方向に対して垂直である。
基本姿勢では、前後夫々の脚部22f、22rにおいて、上腿部221f、221rが内向きに傾斜してリム本体部1に近付くように股関節部HJf、HJrの回転角が設定され、さらに、前後の車輪23f、23rが膝関節部KJf、KJrよりも外方に位置するように膝関節部KJf、KJrの回転角が設定される。ここで、図6を参照して、前側股関節軸A2fと前輪軸A4fとを結ぶ直線(以下「前側脚延伸線」という)VL4fがリム本体延伸線VL1に対して外向きに開く角を前側脚開き角θ3fとし、後側股関節軸A2rと後輪軸A4rとを結ぶ直線(以下「後側脚延伸線」という)VL4rがリム本体延伸線VL1に対して外向きに開く角を後側脚開き角θ3rとする。基本姿勢では、前側脚開き角θ3fおよび後側脚開き角θ3rが、夫々所定の角度に設定される。この所定の角度は、例えば、90°よりも大きい。本実施形態に関し、前側脚延伸線VL4fは、「第1脚延伸線」に相当し、後側脚延伸線VL4rは、「第2脚延伸線」に相当する。さらに、前側脚開き角θ3fは、「第1脚開き角」に相当し、後側脚開き角θ3rは、「第2脚開き角」に相当する。前輪軸A4fは、前側脚回旋軸A5fの延長線よりも前方に位置し、後輪軸A4rは、後側脚回旋軸A5rの延長線よりも後方に位置する。
このような設定により、基本姿勢では、本体部1に備わるシート11aが移動中の乗員にとって好ましい高さで水平に設定される。この高さは、後に述べる第1乗降姿勢および第2乗降姿勢におけるいずれのシート11aの高さよりも高い。基本姿勢における前輪23fと後輪23rとの間隔、つまり、モビリティMのホイールベースは、所定の第1距離に設定され、第1距離は、前側股関節軸A2fと後側股関節軸A2rとの前後方向距離よりも長く、例えば、1100ミリメートルである。
これに対し、図8に示す第1乗降姿勢は、乗員がモビリティMに乗り降りする際にとる姿勢として好適である。第1乗降姿勢は、基本姿勢に対し、左側リム部2Lと右側リム部2Rとを同一位置の状態に維持しながら、前後夫々の脚部22f、22rにおいて、上腿部221f、221rがリム本体部21に対してさらに近付き、上腿部221f、221rと下腿部222f、222rとが互いに対してさらに近付くように、股関節部HJf、HJrの内向きの回転角(つまり、内転角)と、膝関節部KJf、KJrの外向きの回転角(つまり、屈曲角)と、をいずれも増大させることにより実現可能である。換言すれば、上腿延伸線VL2f、VL2rがリム本体延伸線VL1に対してなす角θ1f、θ1rを狭めるとともに、下腿延伸線VL3f、VL3rが上腿延伸線VL2f、VL2rに対してなす角θ2f、θ2rを縮小させる。ここに、第1乗降姿勢では、前側脚開き角θ3fおよび後側脚開き角θ3rが、いずれも基本姿勢よりも小さい。第1乗降姿勢は、その形容から、しゃがみ姿勢と呼ぶことも可能である。
このような設定により、第1乗降姿勢では、本体部1に備わるシート11aが水平を維持したまま、基本姿勢よりも低い位置に設定される。第1乗降姿勢におけるホイールベースは、第1距離よりも短い所定の第2距離に設定される。第2距離は、例えば、1000ミリメートルである。モビリティMは、乗降時のほか、その電源を遮断し、アクチュエータACTに対する電力供給を停止した場合にも第1乗降姿勢をとる。
さらに、図9に示す第2乗降姿勢は、乗員が移動体Mに乗り降りする際にとり得る姿勢の変形態様である。乗員は、乗り降りに際し、第1乗降姿勢と第2乗降姿勢とを選択的に設定可能である。
第2乗降姿勢は、第1乗降姿勢に対し、前側脚部22fにおいて、前側股関節部HJfおよび前側膝関節部KJfの回転角を維持し、リム本体延伸線VL1、前脚上腿延伸線VL2fおよび前脚下腿延伸線VL3fの間における相対的な位置関係を維持する一方、後側脚部22rにおいて、後側股関節部HJrを外向きに大きく開くことにより、後脚上腿延伸線VL2rがリム本体延伸線VL1に対してなす角θ1rを広げるとともに、後側膝関節部KJrを内向きに回転、つまり、伸展させて、後脚下腿延伸線VL3rが後脚上腿延伸線VL2rに対してなす角θ2rを増大させることにより実現可能である。ここに、第2乗降姿勢では、後側脚開き角θ3rが前側脚開き角θ3fよりも拡大する。第2乗降姿勢は、その形容から、伸び姿勢と呼ぶことも可能である。
このような設定により、第2乗降姿勢では、第1乗降姿勢に比べて後輪23rが後側股関節部HJrから前後方向DLの外方、つまり、後方に遠く離れて位置する。そして、後側股関節部HJrの位置が前側股関節部HJfよりも低下して、本体部1が前方斜め上方を仰ぐようにリム本体部21が後方に傾斜する。これに併せ、シート11aの座面が後方を向くように本体部1が傾斜するとともに、シート11aが第1乗降姿勢よりもさらに低い位置に設定される。第2乗降姿勢におけるホイールベースは、第1距離よりも長い所定の第3距離に設定される。第3距離は、例えば、1430ミリメートルである。
以上に加え、第2乗降姿勢では、フットレスト15を基本姿勢および第1乗降姿勢における第1位置P1から第2位置P2へ変位させ(図7)、シート11aに対するフットレスト15の相対高さを上昇させる。これにより、フットレスト15は、足受部151がシート11aの座面およびリム本体延伸線VL1に対して傾斜する一方、地面または床面に対して平行に位置する状態となる。
本実施形態では、第2乗降姿勢での後側股関節部HJrの回転角ないし開き角θ1rが180°よりも大きい角度に設定され、後側股関節部HJrが地面または床面に接触する位置にまで低下する。これにより、後側股関節部HJrと後輪23rとがほぼ同じ高さ位置に揃い、モビリティMは、左右の前輪23f、左右の後輪23rおよび左右の後側股関節部HJrの計6点で接地する。
本実施形態に係るモビリティMは、以上の構成を有する。以下に、本実施形態により得られる効果について説明する。
第1に、シート11aを備える起居部11とフットレスト15とを本体部1に設置するとともに、シート11aに対するフットレスト15の相対高さを変更可能に構成した。これにより、モビリティMの姿勢を基本姿勢と乗降姿勢(本実施形態では、第2乗降姿勢)とに切替可能とし、基本姿勢では、図1に示すように、シート11aを比較的高い位置に設定する一方、第2乗降姿勢では、図9に示すように、シート11aを基本姿勢よりも低い位置に設定し、併せて、フットレスト15の相対高さを基本姿勢よりも上昇させる(換言すれば、フットレスト15をシート11aに対して上下方向DHに近付ける)。
これにより、移動時には、モビリティMを基本姿勢とすることにより、シート11aの位置およびフットレスト15の相対高さを移動に適した設定として、移動時における乗員の姿勢を安定させ、良好な乗り心地を確保することが可能となる。
これに対し、乗降時には、モビリティMを第2乗降姿勢とすることにより、シート11aの位置を基本姿勢よりも下げた設定として、乗員にとって乗り降りしやすい状況を形成することが可能となる。
そして、シート位置の変更(つまり、低下)に併せ、フットレスト15の相対高さを上昇させることで、その分、シート11aの位置を低下させる際の可変幅を拡大させ、乗り降りの容易性(つまり、乗降時における利便性)の向上を図ることが可能となる。具体的には、乗降時におけるシート位置を乗員の体型や好みに応じて変更することができるため、乗降に際して低めのシート位置を好む乗員には、フットレスト15を第2位置P2に設定して、シート11aをできるだけ下げ、他方で、高めのシート位置を好む乗員には、フットレスト15を第1位置P1と第2位置P2との中間に設定して、シート位置をやや高めに保持する。相対高さを上昇させたフットレスト15は、乗り降りする際の足がかりとして利用することが可能である。
第2に、フットレスト15を、腰部リンク軸A1またはこれに平行な軸(例えば、軸A6)を中心とする回転方向に変位可能に構成したことで、相対高さの変更に際し、フットレスト15の前後方向の位置を併せて変更することが可能となる。これにより、例えば、乗降時において、乗員に対して手前側に移動(つまり、回転)させることで、フットレスト15を足がかりとして利用するのに適した位置に配置することが可能となる。
第3に、乗降時にモビリティMを第2乗降姿勢として、本体部1をそのシート11aの座面が後方に向くように傾斜させることで、乗り降りがさらに容易となり、乗降時における利便性の更なる向上を図ることが可能となる。
ここで、フットレスト15、具体的には、足受部151の裏面を地面または床面に接触させることで、乗降に際して本体部1および乗降中の乗員を前後の脚部22f、22rに加えてフットレスト15によっても支持することができ、モビリティMの安定性の向上を図ることが可能となる。
第4に、後側脚開き角θ3rを前側脚開き角θ3fよりも拡大させ、後側脚部22rをリム本体部21に対して外向きに大きく開くことで、乗降時にシート11aの位置をより下げた設定とすることが可能となり、乗降時における利便性の更なる向上を図ることができる。
ここで、乗降時において、後側股関節部HJrの位置を前側股関節部HJfよりも低下させることで、リム本体部21およびこれに支持されている本体部1が前側股関節部HJfと後側股関節部HJrとの高低差に応じて傾斜するため、本体部1の傾斜を、モビリティMの姿勢変化に付随したものとして容易に形成することが可能となる。
基本姿勢と第2乗降姿勢との切り替えに際し、フットレスト15は、本体部1の傾きの変化、つまり、本体部1の後方への傾きの増大に応じてその回転位置を変更することが可能である。本体部1の傾きは、加速度センサ132の検出情報をもとに計算することができ、基本姿勢から第2乗降姿勢への切り替えでは、基本姿勢において水平位置にある本体部1が後方への傾きを増すほどにフットレスト15の変位角θfrを増大させ、フットレスト15を変位後の位置(例えば、第2位置P2)へ近付けていく。これにより、乗員がモビリティMから降車する際に、フットレスト15を乗員が自身の体重を支えやすい状態、つまり、乗員が体重をかけやすい向きに維持し、利便性の更なる向上を図ることが可能となる。例えば、基本姿勢から第2乗降姿勢への移行中、つまり、本体部1が後方への傾きを増す間、足受部151を水平に維持することが可能である。
他方で、第2乗降姿勢から基本姿勢への切り替えでは、第2乗降姿勢において後方へ傾斜した状態にある本体部1がその傾きを解消するほどにフットレスト15の変位角θfrを減少させ、フットレスト15を第1位置P1へ近付けていく。
本体部1の傾きは、加速度センサ132等による直接的な検出に代えて、前後の股関節部HJf、HJrおよび膝関節部KJf、KJrの回転角に基づく計算によっても検出可能である。
図10は、段差(例えば、階段)Sを上る際にモビリティMがとり得る姿勢の一例を示す説明図である。図10(a)は、モビリティM全体の姿勢を示し、同図(b)は、左右のリム部2L、2Rの腰部リンク軸A1、前側股関節軸A2f、A2f’および後側股関節軸A2r、A2r’の位置関係を模式的に示す。
モビリティMは、段差Sを上る際に、腰部リンク軸A1を所定の高さで水平に維持するための前後の股関節部HJf、HJrの高さを設定する。図示の例では、腰部リンク軸A1を所定の高さに維持するため、左側リム部2Lの前側股関節軸A2fの高さが右側リム部2Rの前側股関節軸A2f’の高さよりも低く設定され、左側リム部2Lの後側股関節軸A2rの高さが右側リム部2Rの後側股関節軸A2r’の高さよりも高く設定されている。
これに伴い、左右における股関節軸A2f、A2f’、A2r、A2r’の高さの違いによりモビリティMの姿勢が不安定となる事態を抑制するため、リム本体部21の揺動角の設定により左側リム部2Lと右側リム部2Rとの間で相対的な揺動変位を生じさせ、この股関節軸の高さの違いを吸収する。
そして、左右夫々のリム部2L、2Rの前側脚部22fおよび後側脚部22rの位置、つまり、前後の股関節部HJf、HJrおよび膝関節部KJf、KJrの回転角は、前側脚部22fについては前側股関節軸A2f、A2f’の高さをもとに、後側脚部22rについては後側股関節軸A2r、A2r’の高さをもとに、夫々設定可能である。
さらに、設定された前側股関節軸A2f、A2f’および後側股関節軸A2r、A2r’夫々の高さのもとで本体部1に前方または後方への傾斜が生じた場合は、腰部リンク軸A1を中心に本体部1を後方または前方に揺動させ、本体部1の向きを水平に維持する。本実施形態において、本体部1の揺動は、左右夫々のリム部2L、2Rに備わる第1駆動モータACT1を前後の同じ方向に同じ角度だけ回転させることにより実現可能である。
本実施形態では、モビリティMが第1乗降姿勢(図8)にある場合に、本体部1およびこれに備わるシート11aを水平位置に維持した。これに限らず、本体部1は、モビリティMが第1乗降姿勢にある場合に傾斜させることも可能である。この場合に、フットレスト15の相対高さは、本体部1の傾きの変化に応じて変更する。具体的には、本体部1が後方への傾きを増すほどにフットレスト15の変位角θfrを増大させ、その相対高さを増大させる。
本実施形態では、への字状をなすリム本体部21のうち、前後方向DLに短い一端側の梁状部を前側梁状部21fとして、モビリティMの前進方向の前側に配置する一方、前後方向DLに長い他端側の梁状部を後側梁状部21rとして、前進方向の後側に配置した。つまり、前進時には前側梁状部21fが後側梁状部21rに先行し、後退時には後側梁状部21rが前側梁状部21fに先行するように配置した。
モビリティMの前進方向は、これに限らず、前進時には前後方向DLに長い他端側の梁状部21rが一端側の梁状部21fに先行し、後退時には前後方向DLに短い一端側の梁状部21fが他端側の梁状部21rに先行する方向であってもよい。これに伴い、本体部1に備わる起居部11の向きも前後を逆にし、起居部11に搭乗した乗員が他端側の股関節部(後側股関節部HJr)を前にするように配置する。例えば、本体部1に椅子型の起居部が備わる場合に、他端側の梁状部21rにより左右から挟まれた空間に本体部1を配置するとともに、そのシートの前方斜め下方に、乗員の足を載せるようにフットレストを設置する。そして、モビリティMを基本姿勢から乗降時の姿勢(例えば、第1乗降姿勢)に切り替えた際に、シートの座面が前方を向くように本体部を傾斜させ、併せて、フットレストを回転させ、足受部を水平に維持する。
さらに、本実施形態では、リム本体部21の先端部および後端部、つまり、前後夫々の股関節部HJf、HJrの高さの変更および調整のため、股関節部HJf、HJrに加え、膝関節部KJf、KJrにより前後夫々の脚部22f、22rに回転関節を形成することとした。高さの変更および調整は、これに限らず、膝関節部KJf、KJrに代えるかまたはこれに併せ、直動関節を形成することによっても実現可能である。
M…移動体、1…本体部、11…起居部、11a…シート、12…操作部、13…検出部、131…カメラ、132…加速度センサ、15…フットレスト、151…足受部、152…足受支持部、2…本体支持部、2L…左側リム部、2R…右側リム部、21…リム本体部、22f…前側脚部、22r…後側脚部、221f…前脚上腿部、221r…後脚上腿部、222f…前脚下腿部、222r…後脚下腿部、23f…前輪、23r…後輪、HJf…前側股関節部、HJr…後側股関節部、KJf…前側膝関節部、KJr…後側膝関節部、A1…腰部リンク軸、A2f…前側股関節軸、A2r…後側股関節軸、A3f…前側膝関節軸、A3r…後側膝関節軸、A4f…前輪軸、A4r…後輪軸、A5f…前側脚回旋軸、A5r…後側脚回旋軸。
Claims (10)
- 本体部と、
移動時に地面または床面上で前記本体部を支持する本体支持部と、を備え、
前記本体部は、
乗員が着座可能なシートと、
前記シートに対する相対高さが変更可能に構成され、前記シートに着座した前記乗員の足を載せた状態で支持するフットレストと、を備え、
前記本体支持部は、
第1リム部と、
前記第1リム部との間に前記本体部を挟むように、前記第1リム部に対して左右方向に並べて配置され、前記第1リム部に対し、左右方向に延びる軸に沿って設けられた軸部を介して連結された第2リム部と、を備え、
前記第1リム部および前記第2リム部のそれぞれは、
前後方向に延びるとともに、前後方向の一端側に形成された第1股関節部と、他端側に形成された第2股関節部と、を有するリム本体部と、
前記リム本体部に対し、前記第1股関節部を介して内転および外転可能に連結された第1脚部と、
前記リム本体部に対し、前記第2股関節部を介して内転および外転可能に連結された第2脚部と、を有し、
前記シートが比較的高い位置に設定される基本姿勢と、
前記シートが前記基本姿勢よりも低い位置に設定され、前記フットレストの相対高さが前記基本姿勢よりも上昇する乗降姿勢と、に切り替えられる、移動体。 - 前記シートは、前記乗員が跨いだ姿勢で着座可能なシートである、請求項1に記載の移動体。
- 前記フットレストは、前記左右方向に延びる軸またはこれに平行な軸を中心とする回転方向に変位可能に構成され、前記基本姿勢では、前記回転方向の第1位置に設定され、前記乗降姿勢では、前記第1位置よりも相対的に高い、前記回転方向の第2位置に設定される、請求項1に記載の移動体。
- 前記乗降姿勢において、前記フットレストは、その裏面が地面または床面に接触する、請求項3に記載の移動体。
- 前記本体部は、前記軸部を介して前記本体支持部に支持され、前記基本姿勢では、前記シートが水平位置にあり、前記乗降姿勢では、前記シートの座面が前後方向の外方に向くように傾斜する、請求項3に記載の移動体。
- 前記基本姿勢と前記乗降姿勢との切り替えに際し、前記本体部の傾きの変化に応じて前記フットレストの相対高さを変更する、請求項5に記載の移動体。
- 前記第1股関節部の関節軸と前記第1脚部の先端中心点とを結ぶ第1脚延伸線が、前記第1股関節部の関節軸と前記第2股関節部の関節軸とを結ぶリム本体延伸線に対して外向きに開く角を第1脚開き角とし、前記第2股関節部の関節軸と前記第2脚部の先端中心点とを結ぶ第2脚延伸線が、前記リム本体延伸線に対して外向きに開く角を第2脚開き角として、
前記乗降姿勢では、前記第2脚開き角が前記第1脚開き角よりも拡大して、前記第2脚部の先端部が前記リム本体部に対して前記第1脚部の先端部よりも前後方向に離れて位置し、前記第2股関節部が前記第1股関節部よりも低下する、請求項1から6のいずれか一項に記載の移動体。 - 前記第1リム部と前記第2リム部とは、前記左右方向に延びる軸を中心に互いに揺動可能に連結されている、請求項1から6のいずれか一項に記載の移動体。
- 前記本体部は、前記軸部に対し、前記左右方向に延びる軸を中心に揺動可能に支持されている、請求項1から6のいずれか一項に記載の移動体。
- 前記第1脚部は、その先端部に取り付けられた第1車輪を有し、移動時に前記第1車輪を介して地面または床面に接し、
前記第2脚部は、その先端部に取り付けられた第2車輪を有し、移動時に前記第2車輪を介して地面または床面に接する、請求項1から6のいずれか一項に記載の移動体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023003573U JP3244756U (ja) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 移動体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2023003573U JP3244756U (ja) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 移動体 |
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ID=88917349
Family Applications (1)
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JP2023003573U Active JP3244756U (ja) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 移動体 |
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2023
- 2023-09-28 JP JP2023003573U patent/JP3244756U/ja active Active
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