JP4689950B2 - 電動車椅子又は１人乗り小型電動車。 - Google Patents

Description

本発明は、主に電動機付きの２輪車、３輪車、４輪車の車軸間距離や車輪間距離の狭い乗物における安定機構付き乗り物に関するもので、更に詳細には加減速や坂の昇降、凸凹道の走行時に転倒しにくく安定した走行を可能とするもので、乗り物と乗用者の重心位置や速度、傾き度等を制御機構を用いて制御して、無理な走行状態を回避する機構を設けた安定機構付き乗り物に関するものである。

従来、２輪車や３輪車、４輪車の電動機付乗り物は、各車輪周辺のサスペンションで車輪が支えられ、負荷の掛かった側に重心が移動するものであり、例えば、制御装置６は、ＧＰＳ受信機１、ジャイロ２、車速センサ３からの信号によって検出される現在位置、進行方向、および地図データ記憶装置４からの道路データに基づいて、走行前方にあるカーブを安全に通過できるか否かを判定し、安全に通過できない状態を判定すると、音声警告装置７から運転者に警告音を発生させる。ここで、制御装置６は、車両が減速状態にあるとき警告の発生を緩和させ、また警告音の発生中に車両が安全な走行状態に移行したとき直ちに警告音の発生を停止させ、さらに警告レベルが前回の警告レベルと同じであるとき同一内容の警告の発生を行わないようにしたもの（特許文献１参照）や、電動走行可能且つ乗車可能な電動車であって、走行装置として走行車輪１４・１５とクローラ装置１３とを有し、走行車輪１４・１５での走行とクローラ装置１３での走行とを切換可能とし、該クローラ装置１３での走行時に、クローラ装置１３の傾斜角に応じて該クローラ装置１３に対する座席１８部の角度を調節可能としたもの（特許文献２参照）や、操舵輪である前輪９９’及び駆動輪である後輪９９を基礎に、車体フレーム９１が設けられるようになっている。前輪９９’を操舵するための操舵装置９２及び操縦者の着座するシート９３が設けられるようになっている。 後輪９９は車載バッテリ４からの電力によって駆動される電動モータ５にて駆動される。電動モータ５の制御は、３次元方向の加速度等を検出するセンサ手段１、センサ手段１からの信号を基礎に本車両の状況を検出する状態検出手段２、状態検出手段２からの信号を基に車両が危険状態であると判断された場合には電動モータ５の回転速度を減速させるように制御作用をする制御手段３等にて行われるもの（特許文献３参照）や、車体フレーム１６に車体前後方向に延びる支軸としての前部スイング軸及び後部スイング軸８５を取付け、これらの前部スイング軸及び後部スイング軸８５に左右のサスペンションアーム７１，７２をそれぞれ上下スイング可能に互いに独立して取付け、前部スイング軸及び後部スイング軸８５で車体フレーム１６を揺動させるための揺動軸を兼用したもの（特許文献４参照）が開示されている。
特開平１１−３１６８９９号公報 特開２００２−２８４０４８号公報 特開２００４−１２０８４３号公報 特開２００４−１２２８７０号公報

従来、２輪車や３輪車は車軸間距離を大きくして、加減速、坂の昇降時の前後の転倒を避けおり、例えば、加速時には後輪側のサスペンションが圧縮され後方に重心が移動することにより不安定になりやすく、ブレーキ等による減速時には前輪のサスペンションが圧縮され重心が前に移り不安定になりやすく、特に、縁石を乗り越えたり、下り坂でのブレーキ等では危険なものであった。

また、３輪バイクにおいては、前輪車体に対し後ろの２輪軸車体の軸が回転をする構造になっており、自立させるためにスプリングによる復帰機構を設けているが、後輪の片側が段差に載ったときにこの復帰機構でハンドルが傾き側に力が加わる結果ハンドルを取られやすく危険であり、３輪車や車輪間距離の狭い４輪車において傾斜した道や起伏の多い凸凹状態の所を走行する際に車体が傾き左右に転倒しやすく、このため車輪間距離を大きくする必要性が発生していた。

然し乍ら、例えば、電動車椅子等においては歩道や人混みの中を走行するため車軸間距離も車輪間距離も狭くせざるを得なく常に転倒の危険が伴っており、また、車重の軽い車両は輪間距離が広いため狭い道や歩道を走る事が難しく歩道の乗り入れ等も難しく、また、ゴルフ場の車両においても転倒等の危険性から整備された道のみを走行するに留まっており、更には、転倒する危険な状況での走行の回避は人の判断にゆだねているものであった。

その為に、特許文献１では、ＧＰＳ受信機１、ジャイロ２、車速センサ３からの信号によって検出される現在位置、進行方向、および地図データ記憶装置４からの道路データに基づいて制御装置６によりカーブを安全に通過できるか否かを判断して警告をするもので、車両そのものの制御はされず、特許文献２では、クローラ装置１３の傾斜角に応じて座席１８の角度を調節するもので、特許文献３では、３次元方向の加速度等を検出するセンサ手段１からの信号を基礎に本車両の状況を検出する状態検出手段２により、車両が危険状態であると判断された場合には電動モータ５の回転速度を減速させるようにしたものであり、特許文献４では、前部スイング軸及び後部スイング軸８５に左右のサスペンションアーム７１，７２をそれぞれ上下スイング可能に互いに独立して取付けたものであるが、前記課題に対して抜本的な対処はされていないものである。

本発明は、例えば、
前方車輪が配された前方車体部と後方車輪が配された後方車体部とが屈曲部を介して連結し、当該屈曲部を所定の状態に屈曲させるサーボ機構を備え、
走行状況に応じて、前記サーボ機構により、前記屈曲部の屈曲状態をシーケンサ制御又はマイコン制御し、車両の重心移動を行う
ことを特徴とする電動車椅子又は１人乗り小型電動車である。
また、前記サーボ機構により、加速時または上り坂では重心が前方に移動し、減速時又は下り坂でには重心が後方に移動するように、前記屈曲部の屈曲状態をシーケンサ制御又はマイコン制御することができる。
また、各車輪を上下方向に位置移動させるサーボ機構を備え、走行状況に応じて、前記サーボ機構により、前記車輪位置をシーケンサ制御又はマイコン制御し、車両の重心移動を行うことができる。
また、左右の車輪間を連結する連動軸を、前記サーボ機構で駆動し、左右の車輪の位置を互いに反対方向に連動するようにシーケンサ制御又はマイコン制御することができる。
また、前記マイコン制御する手段は、
加速、減速、右折、及び左折、並びに前後方向傾斜又は左右方向傾斜を含む車両に対する動作指示と、速度、回転方向、及び回転角、並びに前後傾斜角度又は左右傾斜角度を含む車両状況と、加速調整値、及び車輪位置調整値を含む、動作指示に対応する動作を実現するための制御値と、を対応つけた情報を記憶する手段と；
加速、減速、右折、左折、前後方向傾斜、及び左右方向傾斜の少なくとも１つを含む動作指示を受け付ける手段と；
速度、回転方向、回転角、前後傾斜角度、及び左右傾斜角度を含む、現在の車両状況を取得する手段と；
前記記憶された情報を用いて、前記受け付けた動作指示および前記取得した車両状況に対応する制御値を求め、前記車体に対する各車輪の位置の変位および車輪の回転を制御する手段と；
を備えるようにしてもよい。
また、ハンドルのスポークに、当該スポークに対する歪みを検知し走行指示を入力する歪みセンサーを備えるようにしてもよい。

本発明は前述の構成のように、車軸間距離や車輪間距離が狭くても転倒しにくく安定した乗車を得られる乗物であり、障害者だけでなく、足の弱くなったお年寄り等、例えば、足が余り曲げにくい人でも立ち位置に近い形で乗車できるもので、また、車軸間距離や車輪間距離が狭いために狭い歩道等や、人通りの多い場所でも邪魔になりにくく、縁石越えや凸凹、傾斜道でも安心して走行することができるもので、また、無理な状況下での走行を運転者の判断でなく乗物本体が制御や警告を行う事により判断能力が低下した人にも有用であり、その上、立ち乗り形式や立ち乗り形式に近い簡易座を乗車できることにより、走行時に歩行者と目線が同じ位置で走行できるためにコミニュケーションが容易であり、障害者や今後増加する高齢者が生き生きと社会参加する事に貢献寄与する極めて有用な発明である。

本発明は、主に電動機付きの２輪車、３輪車、４輪車の車軸間距離や車輪間距離の狭い乗物における安定機構付き乗り物に関するもので、更に詳細には加減速や坂の昇降、凸凹道の走行時に転倒しにくく安定した走行を可能とするもので、乗物と乗用者の重心位置や速度、傾き度等を制御機構を用いて制御して、無理な走行状態を回避する機構を設けた安定機構付き乗り物に関するものであり、請求項１に記載の安定機構付き乗り物は、前輪の車軸を配した前輪車体と、後輪の車軸を配した後輪車体と、該後輪車体と前記前輪車体とを屈曲自在に連結した車体連結部と、該車体連結部に設けた車体間角度を可変させる屈曲サーボ機構と、該屈曲サーボ機構を制御する屈曲制御装置と、前記前輪車体又は前記後輪車体に設けた人が乗車する乗車部とを備え、前記屈曲制御装置で屈曲サーボ機構を制御させることにより前輪車体と後輪車体の車体関係の角度を変動して前輪車体に対して後輪の車軸との位置関係を変動若しくは後輪車体に対して前輪の車軸との位置関係を変動させる変動させる安定機構付き乗り物、又は、車輪が車体に対し略垂直方向に可動する上下機構と、該上下機構を上下させる上下サーボ機構と、該上下サーボ機構を制御する上下制御装置と、車体の上部に設けた人の乗車する乗車部とを備え、前記上下制御装置で上下サーボ機構を制御させることにより車体と車輪の上下位置関係を変動させる変動させる安定機構付き乗り物、又は、車輪を設けた車軸と、該車軸を傾斜させるサーボモータ駆動の傾斜サーボ機構と、該傾斜サーボ機構を制御する傾斜制御装置と、車体の上部に設けた人の乗車する乗車部とを備え、前記傾斜制御装置で傾斜サーボ機構を制御させることにより車体と車軸の傾斜位置関係を変動させる安定機構付き乗り物において、前記車体、前輪車体、後輪車体、車輪部周辺に配した加速度センサー又はジャイロセンサー又は加速度センサーとジャイロセンサーの組合せから成る走行状況センサーと、該走行状況センサーからの情報で車体の傾斜状態又は加速度を検知して前記屈曲制御装置又は前記上下制御装置又は前記傾斜制御装置を制御する検知制御装置と、を備えたことを特徴とするものである。

速度センサーまたは、ジャイロセンサーまたは、速度センサーとジャイロセンサーの組合せを車体、前輪車体、後輪車体や、車輪部周辺に配し走行状況センサーとし、該走行状況センサーの情報から車体の傾斜状態、または、加速度を関知し屈曲制御装置や上下制御装置、または、傾斜制御装置を制御する関知制御装置を設けたものである。関知制御装置はシーケンサーや、マイコンで制御し、走行路面の傾き等により車体及び乗車部が傾いてしまい乗車している人が不安定な乗車になる状態を解消するものである。
また、駆動輪にサーボ機構、または、モータで駆動する走行サーボ機構を配し、走行状況センサーの情報と共に、乗車部に加減速、後退、左右折、旋回等の操作部を設け、該操作部の情報を制御情報とし、走行サーボ機構、屈曲制御装置、上下制御装置や傾斜制御装置を制御する走行制御装置を設けたものである。走行制御装置はシーケンサーやマイコンを使用し各サーボ機構や装置を駆動し走行時の安定をはかるものである。
また、操作部をハンドルを前後、または左右、または、前後左右に倒す、または、ハンドルをひねる操作により駆動するセンサーや、スイッチを設け操作関知機構とし、これらの値の変化や、オン、オフにより走行サーボ機構を加速、減速、前進後退、左右折、旋回を行う走行制御装置としたものである。該走行制御装置はシーケンサーやマイコンを使用し操作関知機構からの指示により各サーボ機構、装置を駆動すると共に走行時の安定をはかるものである。
また、走行指示（加速、減速、右折、左折、前進後退、旋回）の変化や走行状況（前後傾斜、左右傾斜）の変化が発生したときに走行状態の変化をあらかじめ設定した設定テーブル（表）を設定し、走行状態の情報や、走行指示の情報を元に該設定テーブルから参照し求め、求めた値、または、求めた値の近似値により次の走行状態の制御情報とした走行制御装置である。制御情報には加速、減速の調整値や左右折れの角度調整情報が含まれ、危険を知らせる警告値が含ませられるものである。

以下、本発明の安定機構付き乗り物の実施例を図面により具体的に説明すると、図１は本発明の安定機構付き乗り物の使用状態を説明する概要斜視図であり、図２は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の速度変化を示す側面説明図であり、図３は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の昇降制御を示す側面説明図であり、図４は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の縁石越えを示す側面説明図であり、図５は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の屈曲制御機構の平面図と要部断面図であり、図６は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の屈曲状態を示す要部断面図であり、図７は本発明の安定機構付き乗り物の実施例２の上下サーボ機構を示す正面説明図であり、図８は本発明の安定機構付き乗り物の実施例２の上下サーボ機構の傾斜状態を示す正面説明図であり、図９は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の加速割り込みの状態を示すフローチャートであり、図１０は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の減速割り込みの状態を示すフローチャートであり、図１１は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の前傾斜割り込みの状態を示すフローチャートであり、図１２は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の後傾斜割り込みの状態を示すフローチャートであり、図１３は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６のサーボ制御とインターバル割り込みの状態を示すフローチャートであり、図１４は本発明の安定機構付き乗り物の実施例４の主要制御回路を示す斜視説明図であり、図１５は本発明の安定機構付き乗り物の実施例７の設定テーブルを示す説明図であり、図１６は本発明の安定機構付き乗り物の他の実施例３の３輪車形式の側面説明図であり、図１７は本発明の安定機構付き乗り物の他の実施例３の３輪車形式の背面説明図である。

即ち、本発明の安定機構付き乗り物は、図１に図示する如く、乗り物３１は前輪１１を配した前輪車体１に後輪１２を配した後輪車体２が屈曲自在な車体連結部６を介して組み合わされもので、前輪車体１に乗車部１ｂを設け、該乗車部１ｂに操作ハンドル４を設けて、乗車部１ｂに人３が立ち姿勢で乗車しているものである。

そして、屈曲制御機構は屈曲サーボ機構を制御するもので、該屈曲サーボ機構は前輪車体１と後輪車体２とを連結した車体連結部６に設けているもので、屈曲制御装置で屈曲サーボ機構を制御させることにより、前輪車体１と後輪車体２の車体関係の上下方向の角度を変動して、前輪車体１に対して後輪１２の車軸との位置関係を変動、若しくは、後輪車体２に対して前輪１１の車軸との位置関係を変動させるものである。

つまり、図２に図示する如く、（ａ）は加速走行時であり、（ｂ）は定速走行時であり、（ｃ）は減速走行時であり、屈曲制御機構は屈曲サーボ機構を制御することにより、加速走行時には前輪車体１と後輪車体２が車体連結部６を中心に車体間角度７ａと成ると共に、重心５ａと成るものであり、定速走行時には車体連結部６の車体間角度７ｂと成ると共に、重心５ｂと成るものであり、減速走行時には車体連結部６を中心に車体間角度７ｃと変化して、重心５ｃの位置に移動するものである。

更に、図３に図示するものは、坂道走行時の乗り物３１の状態であり、（ａ）は昇り状態で傾斜地面１９ｂを昇るときには、屈曲制御機構で屈曲サーボ機構を制御することにより、車体間角度７ｄが狭まり、前輪車体１の乗車部１ｂは水平に保たれると共に、人３の重心５ｄは本来の位置より前輪方向に移動し安定が保たれるものであり、（ｂ）は下り状態を示し傾斜地面１９ｃを下るときには、屈曲制御機構で屈曲サーボ機構を制御することにより、車体間角度７ｅが広がり、前輪車体１の乗車部１ｂが水平に保たれ、重心５ｅの位置が本来の位置より後輪方向に移動し安定が保たれるものである。

更には、図４に図示するものは、縁石９を越える状態であり、屈曲制御機構で屈曲サーボ機構を制御することにより、車体間角度７が変化して、前輪車体１の乗車部１ｂが水平に保たれ、重心５ｆ又は重心５ｇの位置に保たれるものである。

次いで、車体連結部６は、図５に図示する如く、前輪車体１と後輪車体２とを屈曲自在に連結しており、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は要部断面図であり、前輪車体１に固定された屈曲サーボモータ２０である屈曲サーボ機構を駆動することにより、屈曲スプロケット２１が回転し、チェーン２２が駆動し、後輪車体２に固定された受けスプロケット２３に動力が伝わり車体連結部６により車体間角度７を変化させるものであり、ここでの動力の伝達はチェーン２２を用いているが、ベルトやワイヤー、歯車と組み合わせたシャフト等を使用したものでも構わないものである。

また、図示しないがここでの屈曲により車軸間距離が狭まるため車体連結部６の屈曲と連動させたシリンダー等で後方に伸ばすことにより車軸間距離を一定にする機構を設けても構わないものである。

次いで、図６は前輪車体１と後輪車体２の屈曲部を屈曲させた状態を示し、屈曲サーボモータ２０により回転方向１６に屈曲スプロケット２１を回転させた場合に後輪車体２が車体連結部６を中心に図の下方向（矢示３０）に屈曲した車体間角度７を形成するものである。

次に、上下制御機構は、図７に図示する如く、車軸の両端に車輪を備えた車輪間で、車体１ｂに設けられた各上下サーボモータ１５が車輪の上下サーボ機構１８の上下歯車１７を回転し上下軸１８ａを回転させると共に車輪１０を支持する車輪支持部１４を上下させるものであり、又、車輪支持部１４には後述する車輪１０を駆動する電動モータである走行サーボモータ２４が設けられており、また、ここでの車輪の上下サーボ機構１８の上下に歯車を使用しているが、駆動方式はチェーンやワイヤー、ベルト等を用いても構わないもので、更には、スライド方式に付いてもシリンダーを用いたり、屈曲軸を用いた折り曲げ方式で上下しても構わないものである。

次いで、図８に図示する如く、幅方向に傾いた地面１９ａでは、車軸の車輪間の上下サーボ機構１８により、図面上で右側の車輪１０が下方に押し出されて、車体１ａ、及び、乗車部１ｂの平面は水平を保った状態で走行可能なものである。

ここでは示さないが、図８の左側の上下サーボ機構を右側と同時に駆動し左側車輪を上方に持ち上げ、乗車部１ｂの平面を水平に保っても良いものである。

ここでは車軸の両側の車輪間の上下サーボ機構のみの説明であるが、前輪、後輪にも同様に上下制御機構を設けるものであり、また、これらの上下制御機構は全ての車輪に用いても一部に用い（例えば後輪が２車輪軸の３輪車に置いては後輪の２車輪のみに上下サーボ機構を設ける。）ても構わないものである。

そして、図１６及び図１７に図示する如く、３輪車形式の乗り物３１は車体１ａ上に乗車部１ｂを設け操作部３９として操作ハンドル４、アクセル３２、ブレーキ３３を設けると共に座席３４、後述する走行制御装置２６を設けたもので、更には、前輪には後述する走行サーボ機構２４としてサーボモータや電動モータを配しアクセル３２の指示により前輪１１を駆動させるもので、後輪１２には車輪軸を傾斜させる傾斜サーボ機構３５を配しているものである。

次に、後輪１２は車軸傾斜シャフト３８により軸着され、傾斜サーボ機構３５により車輪傾斜歯車３６を回転させてることにより、車軸傾斜軸歯車３６が回転し、車軸傾斜シャフト３８が後輪１２を水平状態から傾斜状態に移行させるもので、図１７（ａ）は地面１９が平面状態を示し、車輪傾斜シャフト３８が水平で後輪１２も水平状態にあり、（ｂ）は傾斜地面１９ｂ上の乗り物３１を示し、傾斜サーボ機構３５が回転方向１６に回転した状態であり、車輪傾斜シャフト３８は傾斜地面１９ｂに略平行になり乗車部１ｂは水平面を保っているものである。

更に、本発明の安定機構付き乗り物は、図１４に図示する如く、前記実施例の屈曲制御装置又は上下制御装置又は傾斜制御装置を制御する検知制御装置を設けると共に、車体、前輪車体１、後輪車体２、車輪部周辺に配した加速度センサー２９又はジャイロセンサー２８又は加速度センサー２９とジャイロセンサー２８の組合せから成る走行状況センサーを設けたものである。

走行制御装置の各主要制御系であり、制御回路２６はジャイロセンサー２８、加速度センサー２９及び操作ハンドル４を操作したときの歪みセンサー等を用いた折り曲げセンサー２７の情報を元に走行サーボ機構２４のサーボモータで前進、減速、停止、後退、回転等を行い、屈曲サーボモータ２０、上下サーボモータ１５により乗車部１ｂのバランスを保つものである。

更には、図９乃至図１３に図示する実施例５〜６のフローチャートにおいて、前輪車体１と後輪車体２の車体間角度７を制御する屈曲サーボ機構に検知制御機構を設けた制御フローチャートであり、加速割り込みＩ１は加速度センサー２９が加速度を検知時、減速割り込みＩ２は加速度センサー２９が減速を検知時、前傾斜割り込みＩ３はジャイロセンサー２８が前側の傾きを検知時、後ろ割り込みＩ４はジャイロセンサー２８が後側の傾きを検知時に割り込みとして起動されるもので、また、インターバル割り込みＩ５は時分割し、例えば、１０ｍｓ毎に呼び出されものであり、サーボ制御Ｉ６の処理と兼用になっているものである。

ここでは代表的な処理として、加速割り込みＩ１とインターバル割り込みＩ５を説明すると、加速割り込みＩ１は加速度センサー２９により加速状態の変化をを検知した場合に呼び出され、Ｓ１により加速変化を計測（読み取り）、加速係数を計算し、変化係数の初期値を１とするものである。

そして、加速時には車体間角度７を狭め前輪車体１上の重心５を前方に移動することにより、バランスをとるものであり、ただし、坂道や縁石等を昇降しているときには変化量を調整する必要があり、そのためＳ２において傾斜状態をチェックし、Ｓ３で前傾斜か後傾斜かをチェックし、前傾斜ならばＳ４で前傾斜係数から変化係数を求め、Ｓ５では後傾斜係数を求めた後に、Ｓ６において最終的な変化量を求めて、Ｓ７にてサーボ制御処理を行うものである。

次に、前傾斜係数は、前傾斜姿勢での加速傾斜量を加えるものであり、通常時（傾斜無し）の加速傾斜量をそのまま加えると前倒しになり過ぎるために調整を行うものであり、この前傾斜係数は調整係数で加速度と現在の傾斜角度、加速度の変化経緯等から算出するものである。

尚、算出の方法はここでは示していないが、乗り物の自重、乗用者の体重、重心位置、旋回状態等と加速度の変化に応じた統計的な安定バランス数値をテーブル化し、状況をテーブル検索し参照し、参照値や近似値により設定調整が可能なものである。

更に、後傾斜係数は後側に車体が傾斜している状態での加速度傾斜量に前方方向の加速度傾斜量を加えるものであり、算出の方法は前方傾斜状態と同じように処理を加味することが可能なものである。

更には、サーボ制御インターバル割り込みＩ５は、時分割処理で繰り返し呼び出されるもので有りＳ５２ではサーボ位置検出で現在の位置を確認し、現在有るべき位置を示す指示位置と実際の位置の誤差を求め、Ｓ５３では誤差をチェックし、Ｓ５４ではどちらにずれているかをチェックし、Ｓ５５、Ｓ５６では誤差を設定しＳ５７でサーボに誤差を補正した動きを指示するものであり、指示位置はサーボ制御Ｉ６に指示された変化量を現在指示値に加えた値とするものである。

尚、ここでは示さないが、指示値に変化量の増減を繰り返すうちに片側に値が傾斜することもあり、このため、定期的に、または、変化量が発生していない、または、変化量が少ない安定走行期間に指示値を予め設定された安定指示値に戻すことを行う随時処理等を加えても良く、また、この安定指示値は各状態での統計的な値をテーブル化し、参照し調整値としても構わないものである。

更に、本発明の安定機構付き乗り物の実施例４では、図１５に図示する如く、走行制御装置の参照する設定テーブルであり、現在の速度、回転方向、回転速度、回転角、前後傾斜角度、左右傾斜角度をｋｅｙ情報Ｋ１とし、乗物の変化状態（加速、減速、右折れ、左折れ、後退、前後傾斜、左右傾斜等）毎にテーブル化し、設定テーブルには現時点から変化状態発生に応じた次の状態の指示を配して、これらの変化が発生した時にテーブルをサーチし、状態変化に対応した情報を取得するものである。

ここでの設定テーブルは加速情報テーブル、減速情報テーブル、右折情報テーブル、左折情報テーブル、後退情報テーブル、前後傾斜情報テーブル、左右傾斜情報テーブルと個別に設定したものであり、例えば、加速テーブルは、加速を指示（例えば加速スイッチをＯＮ状態にしたとき）した場合に、現在の状況から状態変化後の値を求めるものである。

そして、ｋｅｙ情報Ｋ１には現在の走行状態を配するものであり、ここでは具体的に値や範囲を記載するもので、速度として例えば０〜１５ｋｍ、回転方向は右１、左−１、回転なし０を示し、回転角は０〜１５度、前後傾斜角は−１０〜１０度、左右傾斜角は−１０〜１０度、モードは０ノーマル、１ソフト、２ハードを示す様に設定され、これらの範囲外例えば前後傾斜角１０を越すような事が発生すれば直ちに警告や走行停止状態に制御したり、速度が回転角度の限界で有れば加速を行わない設定としたりするものである。

次に、加速情報テーブルにおいて、加速は停止状態から発生し、停止状態においても地面の傾斜は発生する場合もあり、このため停止状態においても上下制御機構は可動位置で停止する必要があるもので、また、これらの制御機構全体の電源を停止させた状態でも状態を保持、固定しておく必要があるものである。

更に、取得情報部の各情報を具体的な値の実施例を記載すると、加速調整量は０〜３の設定とし、０は無し、１〜３は加速の強度を示し、前車輪右位置、前車輪左位置、後車輪右位置、後車輪左位置は０〜１５０ｍｍとし、このテーブルでは４輪車の上下制御機構情報を示しているが、屈曲部制御機構を用いた前後方向の傾斜のみの制御を行う場合は屈曲情報の情報として１つの情報となり、角度で表しても構わないものである。

更には、設定テーブルは必ずしも設定テーブル上に一致した値が存在しなくてもよく、例えば、加速要求に対し現在の走行速度が１１．５ｋｍで加速情報テーブル上には１１ｋｍと１２ｋｍの情報が設定されていたならば、１１ｋｍと１２ｋｍの中間値を算出するものである。

ここでは、設定テーブルの参照方法は、現在の状況をｋｅｙ情報として、例えば、加速調整量を求めているが、取得情報は設定速度の様にダイレクトに情報を得ても良く、また、得られた値をそのまま使用せず、ソフトモード、ハードモード等に変化量を再調整し制御情報としても構わないものである。

ただし、例えば旋回状態や傾斜状態でこれ以上の加速が危険である場合は加速調整量は０で有り、警告情報が求められるものである。
また、全ての処理を設定テーブルから求めるのではなく、縁石に急に乗り上げた等の急激な前後、左右等の傾斜角の変化時は、緊急に減速や傾きを調整する緊急時の処理として対応した方が良いものである。

本発明は、車軸間距離や車輪間距離が狭くても転倒しにくく安定した乗車を得られる乗物であり、障害者だけでなく、足の弱くなったお年寄り等、立ち位置に近い形で乗車でき、また、車軸間距離や車輪間距離が狭いために狭い歩道等や、人通りの多い場所でも邪魔になりにくく、縁石越えや凸凹、傾斜道でも安心して走行することができ、また、無理な状況下での走行を運転者の判断でなく乗物本体が制御や警告を行う事により判断能力が低下した人にも有用で安全な安定機構付き乗り物を提供するものである。

図１は本発明の安定機構付き乗り物の使用状態を説明する概要斜視図である。 図２は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の速度変化を示す側面説明図である。 図３は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の昇降制御を示す側面説明図である。 図４は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の縁石越えを示す側面説明図である。 図５は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の屈曲制御機構の平面図と要部断面図である。 図６は本発明の安定機構付き乗り物の実施例１の屈曲状態を示す要部断面図である。 図７は本発明の安定機構付き乗り物の実施例２の上下サーボ機構を示す正面説明図である。 図８は本発明の安定機構付き乗り物の実施例２の上下サーボ機構の傾斜状態を示す正面説明図である。 図９は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の加速割り込みの状態を示すフローチャートである。 図１０は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の減速割り込みの状態を示すフローチャートである。 図１１は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の前傾斜割り込みの状態を示すフローチャートである。 図１２は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６の後傾斜割り込みの状態を示すフローチャートである。 図１３は本発明の安定機構付き乗り物の実施例５〜６のサーボ制御とインターバル割り込みの状態を示すフローチャートである。 図１４は本発明の安定機構付き乗り物の実施例４の主要制御回路を示す斜視説明図である。 図１５は本発明の安定機構付き乗り物の実施例７の設定テーブルを示す説明図である。 図１６は本発明の安定機構付き乗り物の他の実施例３の３輪車形式の側面説明図である。 図１７は本発明の安定機構付き乗り物の他の実施例３の３輪車形式の背面説明図である。

１…前輪車体
１ａ…車体
１ｂ…乗車部
２…後輪車体
３…人
４…操作ハンドル
５．５ａ．５ｂ．５ｃ．５ｄ．５ｅ．５ｆ．５ｇ…重心
６…車体連結部
７．７ａ．７ｂ．７ｃ．７ｄ．７ｅ．７ｆ．７ｇ…車体間角度
８…簡易座
９…縁石
１０…車輪
１１…前輪
１２…後輪
１３…キャプスタン
１４…車輪支持部
１５…上下サーボモータ
１６…回転方向
１７…上下歯車
１８…上下サーボ機構
１８ａ…上下軸
１９．１９ａ…地面
１９ｂ．１９ｃ…傾斜地面
２０…屈曲サーボモータ
２１…屈曲スプロケット
２２…チェーン
２３…受けスプロケット
２４…走行サーボ機構
２５…バッテリィ
２６…走行制御装置
２７…折り曲げセンサー
２８…ジャイロセンサー
２９…加速度センサー
３０…矢示
３１…乗り物
３２…アクセル
３３…ブレーキ
３４…座席
３５…傾斜サーボ機構
３６…車輪傾斜歯車
３７…傾斜軸歯車
３８…車軸傾斜シャフト
３９…操作部
Ｓ１．Ｓ２．Ｓ３．Ｓｎ…処理単位
Ｋ１…ｋｅｙ情報
Ｔ１…設定テーブル

Claims (4)

1. 前方車輪が配された前方車体部と後方車輪が配された後方車体部とが屈曲部を介して連結し、当該屈曲部を所定の状態に屈曲させるサーボ機構を備え、
   走行状況に応じて、前記サーボ機構により、加速時または上り坂では重心が前方に移動し、減速時又は下り坂では重心が後方に移動するように、前記屈曲部の屈曲状態をシーケンサ制御又はマイコン制御する
   ことを特徴とする電動車椅子又は１人乗り小型電動車。
2. 各車輪を上下方向に位置移動させるサーボ機構を備え、
   走行状況に応じて、左右の車輪間を連結する連動軸を、前記サーボ機構で駆動し、左右の車輪の位置を上下方向に互いに反対方向に連動するようにシーケンサ制御又はマイコン制御し、車両の重心移動を行う
   ことを特徴とする電動車椅子又は１人乗り小型電動車。
3. 請求項１又は２において、
   前記マイコン制御する手段は、
   加速、減速、右折、及び左折、並びに前後方向傾斜又は左右方向傾斜を含む車両に対する動作指示と、速度、回転方向、及び回転角、並びに前後傾斜角度又は左右傾斜角度を含む車両状況と、加速調整値、及び車輪位置調整値を含む、動作指示に対応する動作を実現するための制御値と、を対応つけた情報を記憶する手段と；
   加速、減速、右折、左折、前後方向傾斜、及び左右方向傾斜の少なくとも１つを含む動作指示を受け付ける手段と；
   速度、回転方向、及び回転角、並びに前後傾斜角度又は左右傾斜角度を含む、現在の車両状況を取得する手段と；
   前記記憶された情報を用いて、前記受け付けた動作指示および前記取得した車両状況に対応する制御値を求め、前記車体に対する各車輪の位置の変位および車輪の回転を制御する手段と；
   を備えることを特徴とする電動車椅子又は１人乗り小型電動車。
4. 請求項１又は２において、
   ハンドルのスポークに、当該スポークに対する歪みを検知し走行指示を入力する歪みセンサーを備える
   ことを特徴とする電動車椅子又は１人乗り小型電動車。

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