JP5260455B2 - 倒立振子型移動体 - Google Patents

Description

本発明は、倒立姿勢を維持しつつ床面上を前後および左右方向を含む全方向に移動可能な倒立振子型移動体に関する。より詳しくは、倒立振子型移動体の着座ユニットに係り、着座した搭乗者の重心の左右方向における位置を適切な位置に変位させる技術に関する。

別個の電動モータによってそれぞれ駆動される一対の駆動体と、これら一対の駆動体の間に挟持され、駆動体から摩擦力を受けて駆動される１つの主輪とから構成される走行ユニットを備えた倒立振子型移動体が公知になっている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る主輪は、無端円環状の環状体と、環状体の環方向に複数個配置され、各々自身の配置位置における環状体の接線方向と平行な回転軸回りに回転可能なドリブンローラとを備え、ドリブンローラが駆動体と接触して駆動される。ドリブンローラが、環状体の接線方向の回転軸回りに回転（自転）する場合には、倒立振子型移動体は左右方向に推力を得て、ドリブンローラが環状体の環方向に回転（公転）する場合には、倒立振子型移動体は前後方向に推力を得る。

国際公開第０８／１３２７７９号パンフレット

特許文献１に係る倒立振子型移動体は、左右方向についても倒立振子制御を行うため、搭乗者の重心が左右方向において倒立振子型移動体の中央から左方または右方に偏倚していると、重心を倒立振子型移動体の中央に位置させるべく、倒立振子型移動体が意図する方向とは異なる方向に走行する虞がある。特に、倒立振子型移動体に着座ユニットを設け、搭乗者が着座姿勢で倒立振子型移動体に搭乗するようにした場合には、搭乗者の重心の左右方向における位置は搭乗時の着座位置によって概ね固定されてしまうため、搭乗者が着座ユニットに対して適切な位置に着座していないと、倒立振子型移動体は意図する方向と異なる方向に走行する虞がある。また、倒立振子型移動体のこのような意図する方向とは異なる方向への走行を防止するために、搭乗者は自身の重心を適切な位置に配置させるべく窮屈な姿勢を維持しなければならなくなる虞がある。

本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、搭乗者の重心の左右方向における位置を適切な位置に配置することができる着座ユニットを有する倒立振子型移動体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、倒立振子型移動体（１）であって、基体（２）と、前記基体に設けられ、前記基体を床面上において前後方向および左右方向を含む任意の方向に走行させる走行ユニット（３）と、前記基体に設けられた着座ユニット（４）とを有し、前記着座ユニットは、前記基体に連結されて左方または右方に突出する左右一対のリンク機構（４０１Ｌ，４０１Ｒ）と、前記リンク機構のそれぞれの突出端に支持され、前記リンク機構の変位によって上下方向に変位する左右一対のサドル（６３Ｌ，６３Ｒ）と、前記サドルのそれぞれを上方に変位させるように、前記リンク機構のそれぞれを付勢するばね手段（４３０Ｌ，４３０Ｒ）とを備え、前記リンク機構のそれぞれは、前記サドルが下方に変位するにつれて、前記サドルの搭乗者の臀部を支持する着座面が左右方向において前記基体側を向くように傾斜させることを特徴とする。

この構成によれば、左右のサドルは、搭乗者の荷重を受けて下方に変位するほど基体側を向くように傾斜するため、左右のサドルの内で搭乗者の荷重が大きく加わっているサドルほど傾斜するようになり、搭乗者の臀部が左右方向において適切な着座位置へと変位させられる（導かれる）。

第２の発明は、第１の発明において、前記リンク機構は、不等長の４節リンク機構であることを特徴とする。

この構成によれば、簡素な構成でリンク機構を構成することができる。

第３の発明は、倒立振子型移動体であって、基体と、前記基体に設けられ、前記基体を床面上において前後方向および左右方向を含む任意の方向に走行させる走行ユニットと、前記基体に設けられた着座ユニットとを有し、前記着座ユニットは、前記基体に連結されたサドルアームと、前記サドルアームに支持されたサドルとを備え、前記サドルは、前記基体に対して左右両方向に延出するように配置され、搭乗者の臀部を支持する着座面が、左右方向において前記基体側に向かうほど上下方向において下方に向かうように傾斜していることを特徴とする。

この構成によれば、サドルの臀部との接触面が傾斜していることによって、搭乗者の臀部が左右方向において適切な着座位置へと変位させられる。

以上の構成によれば、倒立振子型移動体は、着座した搭乗者の臀部を左右方向において適切な着座位置へと変位させることができる。

第１実施形態に係る倒立振子型移動体の搭乗可能状態（サドルおよびステップを展開した状態）を示す斜視図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体の収納状態（サドルおよびステップを格納した状態）を示す斜視図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体の搭乗可能状態を示す背面図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体の分解斜視図 第１実施形態に係る倒立振子型移動体を一部破断して示す側面図 第１実施形態に係る上部構造体の分解斜視図 図１のVII−VII断面図 図１のVIII−VIII断面図 図８の要部拡大断面図 第１実施形態に係る電装ユニットを示す斜視図 第１実施形態に係る上部構造体と下部構造体の連結構造を一部破断して示す斜視図 第１実施形態に係る上部構造体と下部構造体の連結構造を示す断面図 倒立振子型移動体の制御系を示すブロック図 倒立振子型移動体の搭乗様式を示す斜視図 第２実施形態に係る倒立振子型移動体の着座ユニットを示す断面図 第２実施形態に係る倒立振子型移動体の着座ユニットの動作を示す説明図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る倒立振子型移動体の詳細について説明する。説明にあたり、倒立振子型移動体およびその構成要素の方向は、鉛直方向を上下方向とし、鉛直方向に直交する水平面において互いに直交する前後方向および左右方向を図示のように定める。なお、左右対称に設けられる同一の部材に関しては、番号の添え字にＬ、Ｒを付し、一方についてのみ説明する。

＜倒立振子型移動体の全体構成＞
図１〜図５に示されているように、倒立振子型移動体（以下、単に移動体と略称する）１は、概ね上下方向に延在する骨格構造としてのフレーム（基体）２と、フレーム２の下部に設けられた走行ユニット３と、フレーム２の上部に設けられた着座ユニット４と、フレーム２の内部に設けられた電装ユニット１１と、フレーム２の上部に設けられ、各ユニットおよびセンサに電力を供給するバッテリユニット１０とを主要構成要素として有している。電装ユニット１１は、倒立振子制御ユニット（制御手段。以下、単に制御ユニットと略称する）５と、上部荷重センサ６と、傾斜センサ７とを備えている。制御ユニット５は、倒立振子制御に基づいて各種センサからの入力信号に応じて走行ユニット３を駆動制御し、移動体１を倒立姿勢に維持する。また、移動体１は、電装ユニット１１とは別体に、ステップ荷重センサ８やロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒを適所に備えている。

＜フレームの構成＞
図１に示されているように、フレーム２は、中空の外殻構造をなし、前後方向の幅が左右方向の幅に比べて大きい扁平形状を呈している。また、フレーム２は、上下方向における中央に全周にわたってくびれ部２Ａを有する。くびれ部２Ａでは、前後方向が左右方向よりも大きく凹んでいる。フレーム２は、左右方向から見て略８の字状を呈する。フレーム２は、そのくびれ部２Ａにおいて上下に分割されており、図４に示されているように、別体の上部フレーム２１と下部フレーム２２とから構成されている。上部フレーム２１および下部フレーム２２は、それぞれカーボンプリプレグシートを熱硬化させることによって形成されたドライカーボン（炭素繊維強化樹脂：ＣＦＲＰ）で構成されている。上部フレーム２１と下部フレーム２２とは、後述する上部荷重センサ６（図５）を介して連結されている。

図５に示されているように、上部フレーム２１は、中央部に左右方向に貫通するサドル格納部２４を形成するように環状に形成され、その環状部分が中空に形成されている。環状部分に形成される内部空間２６は、サドル格納部２４を基準として前部内部空間２６Ａ、後部内部空間２６Ｂ、上部内部空間２６Ｃ、下部内部空間２６Ｄとする。上部フレーム２１の下端部には、下方に向けて開口する下部開口部２５が形成されており、下部内部空間２６Ｄと外部とが連通している。また、上部フレーム２１の上端部には、上方に向けて開口する上部開口部２７が形成されており、上部内部空間２６Ｃと外部とが連通している。サドル格納部２４の上壁部分には、上部内部空間２６Ｃとサドル格納部２４とを連通するサドル取付孔２８が形成されている。サドル格納部２４の下壁部分であって下部開口部２５の上方に位置する部分には、サドル格納部２４から下方に向けて凹設された接続凹部２９が形成されており、接続凹部２９の底部の中央部には、貫通孔である連結孔３０が形成されている。接続凹部２９および連結孔３０は、後述する下部構造体１４との接続部をなす。

図３に示されているように、上部フレーム２１の後部外面には、スイッチ盤４０が埋設されている。スイッチ盤４０は、移動体１の主電源をオンオフする電源スイッチ４１と、移動体１の主電源のオンオフ状態を表示する電源ランプ４２とを備えている。

図６に示されているように、上部フレーム２１の下部内部空間２６Ｄの内壁には、接続凹部２９を挟んで左右方向に位置するように、一対の金属製の支持ベース５１Ｌ，５１Ｒが接着されている。各支持ベース５１Ｌ，５１Ｒは、下方を向く水平面を有して前後方向に延在し、下方を向いて開口する雌ねじ孔を有している。

図４に示されているように、下部フレーム２２は、上部開口部３１および下部開口部３２を有して筒状に形成されている。下部フレーム２２の左右の側壁３３は概ね上下方向に延在し、かつ互いに平行となっている。下部フレーム２２の前後の壁３４Ａ，３４Ｂは、上側から下側に進むにつれて前後方向に膨出し、左右方向から見て下部フレーム２２の下部は半円状となっている。この下部フレーム２２の半円状をなす下部は、走行ユニット３の上半部を収容する収容空間３５を画成している。

左右の側壁３３には、下部開口部３２に連続する半円状の切欠部３６がそれぞれ形成されている。左右の切欠部３６は、左右方向の軸線をもって、互いに同軸に配置されている。切欠部３６と下部開口部３２の境界部分には、切欠部３６の周縁を延長するように下方へと延出する突片３７が前後に１つずつ形成されている。前後の壁３４Ａ，３４Ｂの上部であってくびれ部２Ａを形成する部分には、通気孔３９がそれぞれ形成されている。通気孔３９は、左右方向に延在する長孔状の貫通孔であって、上下方向に複数個が平行に列設されている。

下部フレーム２２の左右の側壁３３における上部開口部３１付近の内壁には、一対の金属製の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒがそれぞれ接着されている。各支持ベース５３は前後方向に延在し、その上面は水平面となっている。各支持ベース５３の前後端近傍には、上下方向に貫通する雌ねじ孔５４（図１１）がそれぞれ形成されている。

図５に示されているように、上部フレーム２１には着座ユニット４、バッテリユニット１０等が装着されて上部構造体１３を構成し、下部フレーム２２には、走行ユニット３、電装ユニット１１、各種センサ８，９等（図４、図８）が装着されて下部構造体１４を構成する。上部構造体１３と下部構造体１４とは、互いに分離可能となっている。

＜着座ユニットの構成＞
図７に示されているように、着座ユニット４は、ベース本体６１と、左右一対のサドルアーム６２Ｌ，６２Ｒと、左右一対のサドル６３Ｌ，６３Ｒとを備えている。ベース本体６１は、上部フレーム２１の上部開口部２７を通して上部内部空間２６Ｃに配置され、その上壁が上部開口部２７を閉塞している。ベース本体６１は、その下部に前後方向に延設された支持軸６５を備えている。

支持軸６５には、左右一対のサドルアーム６２Ｌ，６２Ｒの基端部６６Ｌ，６６Ｒが枢支されている。各サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒは、基端部６６Ｌ，６６Ｒから上部フレーム２１のサドル取付孔２８を通過して延出し、先端部６７Ｌ，６７Ｒが上部フレーム２１の外部に位置している。左サドルアーム６２Ｌは、その先端部６７Ｌが基端部６６Ｌに対して下方、すなわちサドル格納部２４内に位置する格納位置から、基端部６６Ｌに対して概ね左方に位置する使用位置（展開位置）へと回動可能になっている。同様に、右サドルアーム６２Ｒは、その先端部６７Ｒが基端部６６Ｒに対して概ね下方に位置する格納位置から、基端部６６Ｒに対して概ね右方に位置する使用位置（展開位置）へと回動可能になっている。左右のサドルアーム６２Ｌ，６２Ｒは、それぞれ使用位置において下に凸となるように湾曲した形状に形成されている。

各サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒは、図示しないリンク機構を介して互いに連結されており、一方が格納位置にある場合には他方も格納位置に位置し、一方が使用位置にある場合には他方も格納位置に位置するように連動して回動するようになっている。また、ベース本体６１は図示しないロック機構を備えている。ロック機構は、各サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒが格納位置または使用位置に位置する状態で、各サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒに設けられた係合孔に選択的に係合して各サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒを格納位置または使用位置に保持する。

各サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒの先端部６７Ｌ，６７Ｒには、それぞれサドル６３Ｌ，６３Ｒが設けられている。各サドル６３Ｌ，６３Ｒは、先端部６７Ｌ，６７Ｒに連結された支持部６９Ｌ，６９Ｒと、支持部６９Ｌ，６９Ｒに取り付けられた円盤状のクッション部７０Ｌ，７０Ｒとを備えている。クッション部７０Ｌ，７０Ｒは、一側面が支持部６９Ｌ，６９Ｒに取り付けられ、他側面が搭乗者の臀部を支持する着座面７０ＡＬ，７０ＡＲとなる。図３に示されているように、サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒが使用位置に位置する状態において、左右の着座面７０ＡＬ，７０ＡＲが左右方向において移動体１の中央側に向かうほど下方へと進むように、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒが傾斜している。クッション部７０Ｌ，７０Ｒの着座面には、搭乗者（着座者）の左右の臀部や大腿部が載せられ、搭乗者の荷重は、サドル６３Ｌ，６３Ｒ、サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒ、ベース本体６１を介して上部フレーム２１に加わるようになっている。

サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒが格納位置に位置する状態では、サドル６３Ｌ，６３Ｒの支持部６９Ｌ，６９Ｒはサドル格納部２４内に位置し、クッション部７０Ｌ，７０Ｒはその着座面が左方外方または右方外方を向き、サドル格納部２４を閉塞する。

ベース本体６１の上面を形成する上壁には、操作者による移動体１の支持に供される格納式のハンドル７１が設けられている。ハンドル７１は、不使用時はベース本体６１の上壁に凹設されたハンドル格納部７２に格納され、図２中の実線で示される状態になる。一方、使用時には、ハンドル７１は、図２中の２点鎖線で示すように、前後の脚部７１Ａが上方にスライドしてベース本体６１の上方に突出する。操作者は、ハンドル７１を把持して、移動体１を持ち上げて運んだり、運転停止中の移動体１を支えてその傾倒を防止したりすることができる。

＜走行ユニットの構成＞
図８および図９に示されているように、走行ユニット３は、支持部材としての左右一対のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒと、左右一対のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒにそれぞれ取り付けられた左右一対の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒと、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの出力を減速して伝達する減速装置としての波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒと、波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒを介して電動モータ８２Ｌ，８２Ｒにそれぞれ回転させられる駆動体８４Ｌ，８４Ｒと、左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒによって回転させられる主輪８５とを備えている。マウント部材８１Ｌ，８１Ｒ、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒ、波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒは、左右対称形であるため、左方の構成について説明し、右方の構成については説明を省略する。なお、駆動体８４Ｌ，８４Ｒは、一部の構成が左右で異なるため、同一の構成については右側の説明を省略し、異なる構成についてのみ右側も説明する。

図８に示されているように、マウント部材８１Ｌは、一端に底部９１Ｌを有する一方、他端が開口した円筒状部材であって、開口端に径方向外側に延出するフランジ部９２Ｌを複数備えている。マウント部材８１Ｌの底部９１Ｌの中心部には貫通孔９３Ｌが形成されている。マウント部材８１Ｌの円筒部の内部には、電動モータ８２Ｌが配置されている。

電動モータ８２ＬはブラシレスＤＣモータであって、ステータコイル（図示しない）等を備えた円筒状のステータハウジング９５Ｌと、ステータハウジング９５Ｌ内に回転自在に支持されるともに永久磁石を備え、一端がステータハウジング９５Ｌの外方に延出したロータ軸９６Ｌとを備えている。ステータハウジング９５Ｌの外周部には、その径方向に向けてフランジ部９７Ｌが突設されている。フランジ部９７Ｌは、スペーサ９８Ｌを介してマウント部材８１Ｌの底部９１Ｌにボルト締結されている。これにより、フランジ部９７Ｌと底部９１Ｌとの間には空間が形成されている。このようにして、ロータ軸９６Ｌの軸線が、マウント部材８１Ｌの軸線と一致するように、電動モータ８２Ｌはマウント部材８１Ｌに固定されている。ロータ軸９６Ｌは、マウント部材８１Ｌの貫通孔９３Ｌを通過して、マウント部材８１Ｌの外部へと延出している。ロータ軸９６Ｌの先端には、波動歯車装置８３Ｌが設けられている。また、ロータ軸９６Ｌの他端側には、ロータリエンコーダ９Ｌが設けられている。ロータリエンコーダ９Ｌは、公知のものであってよく、そのケーシングがステータハウジング９５Ｌに取り付けられ、ロータ軸９６Ｌの回転位置を検出する。

波動歯車装置８３Ｌは、周知の構造のものであり、高剛性かつ外周が楕円形状に形成された入力部材としてのウェーブプラグ１０１Ｌと、ウェーブプラグ１０１Ｌの外周部に嵌め込み装着された可撓性のウェーブベアリング１０２Ｌと、ウェーブベアリング１０２Ｌの外周面に嵌め込み装着され、外周面に外歯が形成された薄肉円筒形状の可撓性の外歯部材１０３Ｌと、内周面に外歯部材１０３Ｌの外歯と噛み合う内歯が形成された高剛性かつリング形状の出力部材としての内歯部材１０４Ｌとを有する。外歯部材１０３Ｌの一側は、マウント部材８１Ｌの貫通孔９３Ｌを通過してマウント部材８１Ｌの円筒部の内部へと延び、径方向外方へと延びるフランジ部１０５Ｌを備えている。フランジ部１０５Ｌは、マウント部材８１Ｌの底部９１Ｌと電動モータ８２Ｌのフランジ部９７Ｌとの間に配置されている。ウェーブプラグ１０１Ｌは、ロータ軸９６Ｌと同軸に連結されており、ロータ軸９６Ｌによってウェーブプラグ１０１Ｌが回転させられることによって、内歯部材１０４Ｌが減速された回転速度で回転させられる。内歯部材１０４Ｌは、後述する駆動体８４Ｌのドライブディスク１２１Ｌに連結されている。

図８〜図９に示されているように、駆動体８４Ｌは、ドライブディスク１２１Ｌと、ドライブディスク１２１Ｌに支持された複数のドライブローラ１２２Ｌとを備えている。ドライブディスク１２１Ｌは、円盤状部材であって、その回転中心に貫通孔１３３Ｌを備えた円板部１２３Ｌと、円板部１２３Ｌの外周部から円板部１２３Ｌの回転軸方向における一側に全周方向にわたって突設された大径環部１２４Ｌと、円板部１２３Ｌから円板部１２３Ｌの回転軸方向における他側に回転軸と同軸に突設された小径環部１２５Ｌとを備えている。ドライブディスク１２１Ｌの大径環部１２４Ｌの内径は、マウント部材８１Ｌの円筒部よりも大径に形成されている。

大径環部１２４Ｌは、ローラ軸１２６Ｌによって回転可能に支持されたドライブローラ１２２Ｌを円周方向に等間隔に複数個備えている。ドライブローラ１２２Ｌは、金属や硬質プラスチック等の高剛性材料により構成されている。

各ドライブローラ１２２Ｌは、それぞれの回転面がドライブディスク１２１Ｌの軸線（回転中心）に対して直交でも平行でもないように配置され、かつそれぞれの回転面がドライブディスク１２１Ｌの軸線を回転中心とする回転対称となるように配置されている。ドライブディスク１２１Ｌに対するドライブローラ１２２Ｌの位置関係は、はす歯傘歯車に対する歯部の位置関係に近似している。より詳細な説明が必要であれば、国際公開２００８／１３９７４０号パンフレットを参照されたい。ドライブローラ１２２Ｌの外周部は、大径環部１２４Ｌの外周面より外方に突出するようにローラ軸１２６Ｌの位置が調整されている。

ここで、右ドライブディスク１２１Ｒと左ドライブディスク１２１Ｌとでは、小径環部１２５Ｌ，１２５Ｒの構造が相違している。右ドライブディスク１２１Ｒの小径環部１２５Ｒの内径は、左ドライブディスク１２１Ｌの小径環部１２５Ｒの外径よりも大きく形成されている。右ドライブディスク１２１Ｒの他の構成は、左ドライブディスク１２１Ｌの構成と同様である。

ドライブディスク１２１Ｌは大径環部１２４Ｌの内周部において、クロスローラ軸受１３５Ｌを介してマウント部材８１Ｌの円筒部の外周部に回転自在に支持されている。この状態で、ドライブディスク１２１Ｌの軸線（回転軸）は、マウント部材８１Ｌの軸線と同軸になっている。クロスローラ軸受１３５Ｌは、ラジアル荷重とアキシャル荷重（スラスト荷重）を支持することができるころがり軸受である。クロスローラ軸受１３５Ｌは、ドライブディスク１２１Ｌおよびマウント部材８１Ｌにそれぞれ締結される締結リング１３７Ｌ，１３８Ｌによって抜け止めがなされている。この構成により、ドライブディスク１２１Ｌは、マウント部材８１Ｌに対して、相対位置が固定されている。

ドライブディスク１２１Ｌがマウント部材８１Ｌに支持された状態で、ドライブディスク１２１Ｌの円板部１２３Ｌの貫通孔１３３Ｌ内には、波動歯車装置８３Ｌが配置された状態となる。そして、波動歯車装置８３Ｌの内歯部材１０４Ｌは、その外周部においてドライブディスク１２１Ｌの円板部１２３Ｌとボルト締結されている。以上の構成により、電動モータ８２Ｌの出力が波動歯車装置８３Ｌを介して減速された後、ドライブディスク１２１Ｌに伝達されるようになっている。

左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒは、互いの小径環部１２５Ｌ，１２５Ｒがクロスローラ軸受１４０を介して同軸に設けられている。クロスローラ軸受１４０は、左ドライブディスク１２１Ｌの小径環部１２５Ｌの外周部に嵌着されるとともに、右ドライブディスク１２１Ｒの小径環部１２５Ｒの内周部に嵌着されている。クロスローラ軸受１４０は、左ドライブディスク１２１Ｌの小径環部１２５Ｌおよび右ドライブディスク１２１Ｒの小径環部１２５Ｒにそれぞれ締結される締結リング１４１，１４２によって抜け止めがなされている。この構成により、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２５Ｒは、その軸線方向における相対位置が互いに固定されている。

以上の構成によって、左右のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒの軸線、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの軸線（回転中心）、左右の波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒの回転中心、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの軸線（回転中心）は全て同軸上に配置されている。以下、これらの一致した軸線を走行ユニット３の回転軸線Ａという。

左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒが連結された状態（すなわち、左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒが組みつけられた状態）において、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒは、所定の距離だけ離間した位置に配置され、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒの間には主輪８５が配置される。

主輪８５は、角柱体により構成された無端円環状の環状体１６１と、環状体１６１の外周部に嵌着された複数個のインナスリーブ１６２と、各インナスリーブ１６２の外周部にボール軸受１６３を介して回転可能に支持された複数の筒状のドリブンローラ１６４とにより構成されている。ドリブンローラ１６４は、ボール軸受１６３の外周部に嵌着される金属製円筒部１６４Ａと、金属製円筒部１６４Ａの外周面に加硫接着されたゴム製円筒部１６４Ｂとにより構成されている。ゴム製円筒部１６４Ｂの材質は、ゴムに限られず、可撓性を有する他の樹脂材料等であってもよい。ドリブンローラ１６４のゴム製円筒部１６４Ｂは、移動体１の使用状態（走行状態）において、路面に接地する。

ドリブンローラ１６４は、インナスリーブ１６２とともに環状体１６１の環方向（周方向）に複数個設けられ、主輪８５の外端面をなす。また、各ドリブンローラ１６４は、自身の配置位置における環状体１６１の接線方向に平行な回転軸回りに回転可能になっている。このドリブンローラ１６４の環状体１６１の接線方向に平行な回転軸回りに回転を自転という。隣り合うドリブンローラ１６４間には、円盤状のカバー１６６が装着されており、ボール軸受１６３に異物が噛み込むことを防止している。

ドリブンローラ１６４によって形成される主輪８５の内径は、ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒによって形成される駆動体８４Ｌ，８４Ｒの外径よりも小さく設定されている。一方、主輪８５の外径は、駆動体８４Ｌ，８４Ｒの外径よりも大きく形成されている。ここで、主輪８５の外径および内径は、各ドリブンローラ１６４同士を結ぶ仮想線に対して定められる。同様に、駆動体８４Ｌ，８４Ｒの外径は、各ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｌ同士を結ぶ仮想線に対して定められる。主輪８５を介装して左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒを組み合わせることによって、主輪８５は左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒ間に挟持される。

主輪８５が左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒに組みつけられた状態において、ドリブンローラ１６４のゴム製円筒部１６４Ｂの外周面と、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒの外周面とが接触し、摩擦によってドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転力（推進力）がドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒを介してドリブンローラ１６４に伝達される。

ドリブンローラ１６４と左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒとの個数上の関係は、最下部分において路面に接地しているドリブンローラ１６４のそれぞれに、少なくとも左右一組のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒが接触するように設定されている。これにより、路面に接地しているドリブンローラ１６４のそれぞれに、ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒを介してドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転力が与えられる。

本実施形態に係る走行ユニット３は、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒによって左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転方向あるいは（および）回転速度を互いに相違させると、ドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒによって、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転力による円周（接線）方向の力に対して直交する向きの分力が、左右のドライブローラ１２２Ｌ，１２２Ｒとドリブンローラ１６４との接触面に作用する。この分力により、ドリブンローラ１６４は、自身の中心軸線周りに回転（自転）することになる。

このドリブンローラ１６４の回転は、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転速度差によって定まる。例えば、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒを互いに同一速度で逆向きに回転させると、ドリブンローラ１６４は主輪８５の周方向に回転（公転）せず、ドリブンローラ１６４の自転だけが生じる。すなわち、主輪８５は左右方向の駆動力（推進力）を生じさせる。

これに対し、左右のドライブディスク１２１Ｌ，１２１Ｒの回転方向および回転速度が同一である場合には、ドリブンローラ１６４は自転することがなく主輪８５の周方向に回転し、主輪８５が回転する。すなわち、主輪８５は前後方向の駆動力（推進力）を生じさせる。このドリブンローラ１６４の主輪８５の周方向への回転（主輪８５の輪中心回りの回転）を公転という。

以上のように、ドリブンローラ１６４の自転および公転を任意の割合で組み合わせることにより、走行ユニット３は前後左右の任意の方向に駆動力を生じさせることができる。

次に、走行ユニット３の下部フレーム２２への固定構造について説明する。図４に示されているように、走行ユニット３は、その軸線Ａが左右方向と平行になるように下部フレーム２２の収容空間３５の内部にその上半部が配置される。この状態で、図８に示されているように、走行ユニット３の左右マウント部材８１Ｌ，８１Ｒのフランジ部９２Ｌ，９２Ｒが、下部フレーム２２の左右の側壁３３における切欠部３６の周縁部および突片３７の内側面に当接する。

図４および図８に示されているように、下部フレーム２２の左右の側壁３３のそれぞれの外部には、左右のステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒが設けられる。各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒは、金属材料から形成されて環形状をなし、切欠部３６の周縁部および２つの突片３７に沿う形状に形成されている。左右のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒのフランジ部９２Ｌ，９２Ｒには適所にボルト孔が形成されており、切欠部３６の周縁部および２つの突片３７、ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒのボルト孔に対応する適所には貫通孔が形成されている。ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒと走行ユニット３の左右のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒのフランジ部９２Ｌ，９２Ｒとは、切欠部３６の周縁部および２つの突片３７を介装した状態でボルト締結される。これにより、ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒおよび走行ユニット３が下部フレーム２２に固定される。

図８に示されているように、各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒの下部の内側面は、両突片３７間に形成された空間を通過してマウント部材８１Ｌ，８１Ｒと当接している。一方、各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒの下部の外側面からは左右方向に突出するとともに下方へと垂れ下がった舌片状の突出部１８１Ｌ，１８１Ｒが形成されている。突出部１８１Ｌ，１８１Ｒは放熱板として機能し、走行ユニット３の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒで発生した熱が、マウント部材８１Ｌと８１Ｒを介してステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒに伝わり、突出部１８１Ｌ，１８１Ｒから主として外部に放熱される。

各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒには、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒが回動可能に支持されている。各ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒは、基端部において概ね前後方向に延在する回動軸をもって各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒに支持されており、その先端部が基端部の概ね上方に位置し、下部フレーム２２に概ね沿った状態となる格納位置と、その先端部が基端部の概ね左右方向に位置し、下部フレーム２２から突出した状態となる使用位置との間で回動可能となっている。

図４に示されているように、左右のステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒの外表面には、ステップ荷重センサ８が貼付されている。ステップ荷重センサ８は、公知のひずみゲージであって、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに荷重が加わった際のステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒのひずみを検出する。

図１〜図４に示されているように、下部フレーム２２の下端部には、走行ユニット３の下半部を路面との接地部位を除いて隠蔽するための下部カバー１８５が取り付けられる。また、下部フレーム２２の左右の側壁３３の外側面には、各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒおよび各ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒを除いて各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒを隠蔽するためのサイドカバー１８６Ｌ，１８６Ｒが取り付けられている。

＜電装ユニットの構成＞
図１０に示されているように、電装ユニット１１を構成する制御ユニット５と、上部荷重センサ６と、傾斜センサ７とは、骨格となる電装マウントフレーム２０２に取り付けられて一体となっている。以下の電装ユニット１１の説明では、電装ユニット１１が下部フレーム２２に取り付けられた状態を基準にして、前後、左右、上下の方向を設定する。

電装マウントフレーム２０２は、略矩形状をなし、中央部に空間を備えたフレーム部材である。図１１に示されているように、電装マウントフレーム２０２は、下部フレーム２２の左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ間を架橋可能に左右方向の長さが設定されている。すなわち、電装マウントフレーム２０２は、その周縁部が左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ上に載置可能な大きさに設定されている。電装マウントフレーム２０２は、左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ上に載置された状態において、左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒの各雌ねじ孔５４に対応する位置に上下方向に貫通する貫通孔２０３を備えている。

上部荷重センサ６は、ｚ軸方向（鉛直方向）の力およびｘ軸（前後方向）、ｙ軸（左右方向）回りのモーメントを検出可能な３軸力センサから構成されている。上部荷重センサ６は、センサ基盤を内蔵するボディ部２０５と、このボディ部２０５から上方に突出する入力軸２０６とを有している。入力軸２０６は、円柱状に形成され、検出する外力が入力される。入力軸２０６の外周には基端から先端にわたって雄ねじ溝が形成されている。ボディ部２０１は、電装マウントフレーム上に載置され、ねじ締結されている。

入力軸２０６の基端部の外周部には、板状の連結部材ベース２１０が取り付けられている。連結部材ベース２１０は、中央に雌ねじ孔を有し、この雌ねじ孔が基端部２０６Ｂの雄ねじ溝と螺合することによって入力軸２０６に固定されている。なお、入力軸２０６の先端は、連結部材ベース２１０が入力軸２０６に取り付けられた状態で、連結部材ベース２１０の上方に突出している。

連結部材ベース２１０の前部には、前方に延出する第１コネクタベース２１１がねじ締結されている。連結部材ベース２１０の後部には、後方に延出する第２コネクタベース２１２がねじ締結されている。

第１コネクタベース２１１には、後述する電源基板２４２から延びる配線の一端に設けられた第１コネクタ２１４がねじ締結されている。また、第１コネクタベース２１１には、上方へと向けて突出する柱状の第１ガイドピン２１５が設けられている。

第２コネクタベース２１２には、後述する制御基板２４１から延びる配線の一端に設けられた第２コネクタ２１６がねじ締結されている。また、第２コネクタベース２１２には、上方へと向けて突出する柱状の第２ガイドピン２１７が設けられている。

傾斜センサ７は、公知のジャイロスコープである。傾斜センサ７は、電装マウントフレーム２０２の内部から下部へと延在するように配置され、電装マウントフレーム２０２にねじ締結されている。傾斜センサ７は、鉛直方向（上下方向）を基準にして、鉛直方向からの傾斜角を検出する。

図１０に示されているように、制御ユニット５は、制御基板２４１と、電源基板２４２と、左モータドライバ基板２４３と、右モータドライバ基板２４４と、Ｉ／Ｏインターフェース基板２４５と、送風ファン２４７とを備えている。

制御基板２４１は、マイクロコンピュータを構成するＣＰＵを有し、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒ等の制御に供される制御回路２６１を備えた基板である。制御基板２４１は、スペーサを介して電装マウントフレーム２０２の後方に取り付けられている。制御基板２４１は、基板面が前後方向を向くように上下方向に延設されており、電装マウントフレーム２０２の後方から下方へと延出している。

電源基板２４２は、バッテリユニット１０から供給された電源電圧を所定の電圧に変換する電圧制御回路（図示しない）を備えた基板である。電源基板２４２は、電装マウントフレーム２０２の前端部から下方へと延出する連結部材２５１によって電装マウントフレーム２０２の下方に、前後方向かつ左右方向に延在するように取り付けられている。また、電源基板２４２の後端は、連結部材２５２を介して制御基板２４１の下端と連結されている。

左モータドライバ基板２４３および右モータドライバ基板２４４は、それぞれ電動モータ８２Ｌ，８２ＲのＰＷＭ制御に供される左または右ドライバ回路（インバータ回路）２５３，２５４を備えた基板である。左モータドライバ基板２４３は、スペーサを介して電源基板２４２の下方に、電源基板２４２と平行に取り付けられている。右モータドライバ基板２４４は、スペーサを介して左モータドライバ基板２４３の下方に、左モータドライバ基板２４３と平行に取り付けられている。この構成により、電源基板２４２と左モータドライバ基板２４３との間と、左モータドライバ基板２４３と右モータドライバ基板２４４との間には、前後方向に延在する通気路が形成される。

Ｉ／Ｏインターフェース基板２４５は、入力インターフェース回路２６５および出力インターフェース回路２６６を備えた基板である。Ｉ／Ｏインターフェース基板２４５は、スペーサを介して制御基板２４１の後方に、制御基板２４１と平行に取り付けられている。

送風ファン２４７は、軸流ファンである。送風ファン２４７は、連結部材２５１の下端に締結され、左モータドライバ基板２４３および右モータドライバ基板２４４の前方に配置されている。このとき、送風ファン２４７の吸い込み口が前方を向き、吐き出し口が後方を向くように配置されている。

次に、電装ユニット１１の下部フレーム２２への固定構造について説明する。図１１に示されているように、電装マウントフレーム２０２の各貫通孔２０３には、可撓性を有するゴムブッシュ２７０が装着される。ゴムブッシュ２７０は、両端が開口した円筒部と、円筒部の一端および他端に径方向外方にむけて形成されたフランジ部とを有する。ゴムブッシュ２７０は、各貫通孔２０３に装着された状態において、各フランジ部が貫通孔２０３の上端および下端の周縁を覆う。ゴムブッシュ２７０が装着された電装マウントフレーム２０２を下部フレーム２２の左右の支持ベース５３Ｌ，５３Ｒ上に載置し、各ゴムブッシュ２７０にボルト２７２を挿通し、ボルト２７２の先端を支持ベース５３Ｌ，５３Ｒの各雌ねじ孔５４に螺着させる。以上のようにして、電装マウントフレーム２０２は、ゴムブッシュ２７０を介して支持ベース５３Ｌ，５３Ｒに支持される。以上の固定構造によって、下部フレーム２２からの振動は、ゴムブッシュ２７０で緩衝（遮断）され、電装ユニット１１に伝達され難くなっている。

電装ユニット１１は、下部フレーム２２に取り付けられた状態において、下部フレーム２２のくびれ部２Ａ内に位置し、送風ファン２４７、左モータドライバ基板２４３、右モータドライバ基板２４４は、下部フレーム２２の前後壁３４Ａ，３４Ｂに形成された通気孔３９間に配置される。この構成により、前方の通気孔３９から導入された冷却空気は、送風ファン２４７を通過して、左モータドライバ基板２４３と右モータドライバ基板２４４との間に形成された通気路を通過し、後方の通気孔３９から排出される。このため、電装ユニット１１の中でも特に発熱量が大きい左および右モータドライバ基板２４３，２４４を効率良く冷却することができる。また、電装ユニット１１が下部フレーム２２のくびれ部２Ａ内に配置されていることから、通気孔３９間の流路長が短く、電装ユニット１１を効率良く冷却することができる。

＜バッテリユニットの構成＞
図５および図６に示されているように、バッテリユニット１０は前後に２つあり、各バッテリユニット１０は、複数個のバッテリ２８１と、１つのバッテリマネジメント基板２８２とを備えている。各バッテリユニットにおける複数個のバッテリ２８１は、それぞれ円柱状を呈し、それぞれが円柱状の側面において互いに連結されて１組にまとめられている。各バッテリマネジメント基板２８２は、マイクロコンピュータを構成するＣＰＵと、メモリとを備えたバッテリマネジメント回路２８５が形成されており、各バッテリ２８１に連結されている。バッテリマネジメント回路２８５は、各バッテリ２８１の充放電や使用するバッテリ２８１の選択を行う。

各バッテリユニット１０は、上部フレーム２１の下部開口部２５を通して、上部フレーム２１の前部内部空間２６Ａと、後部内部空間２６Ｂとに分離して挿入され、上部フレーム２１の各支持ベース５１Ｌ，５１Ｒにねじ締結されたバッテリブラケット２９１によって下方から支持されている。

バッテリブラケット２９１の前部には、前方に延出する第３コネクタベース２９４がねじ締結されている。バッテリブラケット２９１の後部には、後方に延出する第４コネクタベース２９５がねじ締結されている。

第３コネクタベース２９４には、バッテリマネジメント基板２８２から延びる配線の一端に設けられた第３コネクタ２９７がねじ締結されている。第３コネクタ２９７は、第１コネクタ２１４と結合可能なように相補的な形状に形成されている。また、第３コネクタベース２９４には、上下方向に延在する第１ガイド孔２９８が設けられている。

第４コネクタベース２９５には、スイッチ盤４０から延びる配線の一端に設けられた第４コネクタ３０１がねじ締結されている。第４コネクタ３０１は、第２コネクタ２１６と結合可能なように相補的な形状に形成されている。また、第４コネクタベース２９５には、上下方向に延在する第２ガイド孔３０２が設けられている。

＜上部構造体と下部構造体の連結構造＞
上部フレーム２１、着座ユニット４、バッテリユニット１０等から構成される上部構造体１３と、下部フレーム２２、走行ユニット３、電装ユニット１１等から構成させる下部構造体１４との連結構造を図１１および図１２を参照して説明する。図１１の斜視図では、説明のため、一部の構成を取り除いて図示している。図１１および図１２に示されるように上部フレーム２１の下部開口部２５と下部フレーム２２の上部開口部３１とを対向させるようにして配置し、上部構造体１３の第１ガイド孔２９８に下部構造体１４の第１ガイドピン２１５を挿入するとともに、上部構造体１３の第２ガイド孔３０２に下部構造体１４の第２ガイドピン２１７を挿入し、上部構造体１３と下部構造体１４とを組み合わせる。この状態で、第１コネクタ２１４は第３コネクタ２９７に連結され、第２コネクタ２１６は第４コネクタ３０１に連結される。これにより、上部構造体１３と下部構造体１４とが電気的に接続され、両者の間で電力供給や制御信号の送受が可能となる。

また、上部フレーム２１の接続凹部２９の下面は、上部荷重センサ６の入力軸２０６に連結された連結部材ベース２１０の上面に当接し、入力軸２０６の先端部は接続凹部２９の連結孔３０を下方から上方に向けて貫通する。この状態で、入力軸２０６の先端部にナット３１４を螺合させ、連結部材ベース２１０とナット３１４との間に接続凹部２９の底部を挟持させる。このようにして、上部フレーム２１と上部荷重センサ６の入力軸２０６とが連結される。このとき、下部フレーム２２の上部開口部３１を画成する周縁部は、上部フレーム２１の下部開口部２５を画成する周縁部よりもやや小径に形成されており、上部開口部３１を画成する周縁部は、上部フレーム２１の下部開口部２５を画成する周縁部の内側に遊嵌された状態になる。

以上の連結構造によって、上部構造体１３は上部荷重センサ６を介して下部構造体１４に支持される。そのため、搭乗者が着座ユニット４に着座すると、搭乗者の荷重は上部構造体１３を介して上部荷重センサ６の入力軸２０６に入力される。

＜倒立振子制御系の構成＞
図１３に示されているように、制御回路２６１には、入力インターフェース回路２６５を介して、上部荷重センサ６、傾斜センサ７、ステップ荷重センサ８、ロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒ、バッテリマネジメント回路２８５からの信号が入力される。制御回路２６１は、倒立振子制御を行うものであって、入力される各種信号に基づいて、移動体１を倒立状態に維持すべく、左ドライバ回路２５３および右ドライバ回路２５４を駆動させるためのＰＷＭ信号を生成する。

上部荷重センサ６は、入力軸２０６に入力される荷重に応じた信号を、制御回路２６１に出力する。ステップ荷重センサ８は、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに加わる荷重に応じた信号を、制御回路２６１に出力する。傾斜センサ７は、所定の基準線に対する自身の傾きに応じた信号を制御回路２６１に出力する。左右のロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒは、ロータ軸９６Ｌ，９７Ｒの回転位置に応じた信号を、制御回路２６１に出力する。

制御回路２６１は、上部荷重センサ６からの信号に基づいて、入力軸２０６に入力される荷重を算出し、算出した荷重と所定の閾値とを比較して、着座ユニット４に搭乗者が着座しているか否かを判定する。また、制御回路２６１は、ステップ荷重センサ８からの信号に基づいて、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに加わる荷重を算出し、算出した荷重と所定の閾値とを比較して、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに搭乗者が足を乗せているか否かを判定する。

制御回路２６１は、着座ユニット４に着座しているか否かの判定結果と、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒへ足を乗せているか否かの判定結果とに基づいて、移動体１への搭乗者の有無および搭乗者の搭乗姿勢を判定する。本実施形態に係る移動体１では、図１４に示されるように、搭乗者は、着座ユニット４に着座して搭乗する着座搭乗姿勢（図中Ａ）と、左右のステップ１８３Ｌ，１８３Ｒ上に起立し、格納位置にある着座ユニット４のクッション部を膝部および大腿部で挟みこむようにして搭乗する起立搭乗姿勢とをとることができる。着座ユニット４に着座していないと判定され、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒへ足を乗せていないと判定された場合には、移動体１に搭乗者はない（非搭乗状態）と判定される。着座ユニット４に着座していると判定された場合には、移動体１に搭乗者が着座搭乗姿勢で搭乗している（着座搭乗状態）と判定される。着座ユニット４に着座していないと判定され、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒに足を乗せていると判定された場合には、移動体１に搭乗者が起立搭乗姿勢で搭乗している（起立搭乗状態）と判定される。

制御回路２６１は、ロータリエンコーダ９Ｌ，９Ｒからの信号に基づいて、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの回転速度を算出し、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの駆動制御に用いる。

制御回路２６１は、傾斜センサ７からの信号に基づいて、下部構造体１４の軸線と鉛直軸線Ｃとのなす角度である傾斜角θを所定の演算処理により算出する。下部構造体１４の軸線は、図３に示すように、下部フレーム２２の長軸（すなわち、上下方向に延在する線）に沿った線である。傾斜角θは、前後方向をｘ軸（前方向を正、後方向を負とする）、左右方向をｙ軸（右方向を正、左方向を負とする）、鉛直方向をｚ軸（上方向を正、下方向を負とする）とするｘｙｚ座標系を想定すると、ｘ軸方向への傾斜角であるｘ成分θｘと、ｙ軸方向への傾斜角であるｙ成分θｙとで表される。

制御回路２６１は、傾斜角θに基づいて倒立振子制御を行う。倒立振子制御では、移動体１全体および搭乗者を含む重心を、走行ユニット３（主輪８５）の接地点の概ね真上に位置させるように、走行ユニット３を駆動して移動体１を移動させ、傾斜角θを制御目標値である基準角θｔに一致させる。搭乗者の有無および搭乗姿勢によって移動体１全体および搭乗者を含む重心の位置が変化するため、基準角θｔは移動体１の非搭乗状態、着座搭乗状態、起立搭乗状態の各状態に対して予め設定されている。

制御回路２６１は、傾斜角θを各搭乗状態における基準角θｔに一致させるべく、左ドライバ回路２５３および右ドライバ回路２５４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。左ドライバ回路２５３および右ドライバ回路２５４は、ＰＷＭ信号に応じて左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒに電力を供給し、左右の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒを駆動する。

以上の構成によって、移動体１は、倒立振子制御によって、下部構造体１４の軸線が基準角θｔに一致した倒立状態に維持される。移動体１の走行操作は、搭乗者の体重移動によって行われる。搭乗者が進みたい方向に体重移動することによって、下部構造体１４の軸線が進みたい方向に傾倒する。すると、制御回路２６１は、傾斜角θを各搭乗状態における基準角θｔに一致させようとして走行ユニット３を駆動し、その結果、移動体１は搭乗者が進みたい方向に移動する。

＜第１実施形態の作用効果＞
第１実施形態に係る移動体１では、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒが使用位置に位置する状態において、左右の着座面７０ＡＬ，７０ＡＲが左右方向において移動体１の中央側に向かうほど下方へと進むように、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒが傾斜している。そのため、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒに着座する搭乗者の臀部は、左右の着座面７０ＡＬ，７０ＡＲに導かれて移動体１の中央側へと変位させられる。これにより、搭乗者の重心は左右方向において移動体１の中央の上方に位置するようになる。これにより、搭乗者が着座した状態で搭乗者および移動体１の重心は、左右方向における移動体１の中央上に配置され、倒立振子制御を適切に行うことができるようになる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、第１実施形態と比較して着座ユニットの構成が異なり、他の構成は第１実施形態と同様である。第２実施形態に係る移動体１の着座ユニット４００では、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒは、加わる荷重に応じて着座面７０ＡＬ，７０ＡＲの傾斜が変化する。以下、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略し、第２実施形態に特有の構成について図面１５，１６を参照しつつ説明する。

図１５に示されているように、第２実施形態に係る着座ユニット４００は、左右一対のサドル６３Ｌ，６３Ｒと、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒをそれぞれ支持する左右一対の不等長の４節リンク機構４０１Ｌ，４０１Ｒとを備えている。

左右の４節リンク機構４０１Ｌ，４０１Ｒは左右対称形をなすため、左側の４節リンク機構４０１Ｌについて以下説明する。左側の４節リンク機構４０１Ｌは、第１枢軸４０５と、第２枢軸４０６と、上アーム４０７Ｌと、下アーム４０８Ｌと、サドルポスト４０９Ｌとを備えている。

第１枢軸４０５は、前後方向に延在する中空シャフト部材であり、その前後両端において上部フレーム２１の上部開口部２７を通して上部内部空間２６Ｃに配置されたベース部材４１０に支持されている。ベース部材４１０の上壁部は、上部開口部２７を閉塞するとともにその周縁部に嵌合して上部フレーム２１に固定されている。

第２枢軸４０６は、前後方向に延在する中空シャフト部材であり、上部フレーム２１のサドル格納部２４を前後に横切るように設けられ、その前後両端においてサドル格納部を画成する前壁部および後壁部に支持されている。

上アーム４０７Ｌは、弓型に湾曲した部材であり、基端部４１３Ｌが第１枢軸４０５に所定の角度範囲で回動自在に枢支され、先端部４１４Ｌがサドル取付孔２８を通過して上部フレーム２１の外部へと延出している。上アーム４０７Ｌの基端部４１３Ｌには、第１枢軸４０５に外装されたねじりコイルばね４３０Ｌの一端が連結されている。ねじりコイルばねの他端は、ベース部材４１０に連結されており、上アーム４０７Ｌは先端部４１４Ｌが左方かつ上方へと変位するように付勢されている。上アーム４０７Ｌは、ねじりコイルばねに付勢された状態で概ね左右方向に延在し、その中間部が下方に湾曲した状態となっている。上アーム４０７Ｌの先端部はＵ字状に前後に分岐しており、Ｕ字状部分の両先端部間には前後方向に延在する第３枢軸４１５Ｌが架け渡されている。

下アーム４０８Ｌは、直線状に延在し、基端部４１７Ｌが第２枢軸４０６に回動自在に枢支されている。下アーム４０８Ｌの先端部４１８ＬはＵ字状に前後に分岐しており、Ｕ字状部分の両先端部間には前後方向に延在する第４枢軸４１９Ｌが架け渡されている。下アーム４０８Ｌは、第２枢軸と第４枢軸との軸心間距離が、第１枢軸と第３枢軸との軸心間距離よりも長くなるように長さが設定されている。

サドルポスト４０９Ｌは、円筒状部材であって一端にフランジ部４２１Ｌを備えている。サドルポスト４０９Ｌの他端側には、上アーム４０７Ｌの第３枢軸４１５Ｌが挿通する貫通孔と、下アーム４０８Ｌの第４枢軸４１９Ｌとが形成されている。サドルポスト４０９Ｌは、上アーム４０７Ｌの第３枢軸４１５Ｌおよび下アーム４０８Ｌの第４枢軸４１９Ｌに枢支された状態で概ね上下方向に延在し、フランジ部４２１Ｌが上端に配置される。フランジ部４２１Ｌは、左サドル６３Ｌの支持部６９Ｌの底面に連結されている。

以上の構成により、第１枢軸４０５と、第２枢軸４０６、第３枢軸４１５Ｌ、第４枢軸４１９Ｌを回動軸とする４節リンク機構４０１Ｌが構成される。４節リンク機構４０１Ｌは、上アーム４０７Ｌがねじりコイルばね４３０Ｌに付勢されているため、サドルポスト４０９Ｌが上方側へと変位する方向に付勢されている。これにより、サドルポスト４０９Ｌは、最も上方に変位した位置に配置されている。この状態で、第４枢軸は、第２枢軸よりも上方に配置されている。図１６に示されているように、４節リンク機構４０１Ｌは、第２枢軸と第４枢軸との軸心間距離が、第１枢軸と第３枢軸との軸心間距離よりも長く構成されているため、サドルポスト４０９Ｌに下向きの荷重が加わり、サドルポスト４０９Ｌがねじりコイルばね４３０Ｌの付勢力に抗して下方に変位するにつれてサドルポスト４０９Ｌの上端が左右方向における中央側に傾倒する。そのため、サドル６３Ｌが下方に変位するにつれて、着座面７０ＡＬが左右方向において内側（上部フレーム側２１）を向くように傾斜する（左右方向において移動体１の中央側に向かうほど下方へと進むように傾斜する）。

右側の４節リンク機構４０１Ｒは、左側の４節リンク機構４０１Ｌの構成と左右対称の構成を有するため、左側の４節リンク機構４０１Ｌの各構成の符号に添え字Ｒを付して説明を省略する。右側の４節リンク機構４０１Ｒも左側の４節リンク機構４０１Ｌと同様に、右側のサドル６３Ｒが下方に変位するにつれて、着座面７０ＡＲが左右方向において内側（上部フレーム側２１）を向くように傾斜する。

＜第２実施形態の作用効果＞
第２実施形態に係る着座ユニット４００では、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒが不等長の４節リンク機構４０１Ｌ，４０１Ｒを介して上部フレーム２１に支持されているため、サドル６３Ｌ，６３Ｒがねじりコイルばね４３０Ｌ，４３０Ｒの付勢力に抗して下方へと変位するほど、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒの着座面７０ＡＬ，７０ＡＲのそれぞれは、左右方向において内側を向くように傾斜する。左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒの下方への変位量は、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒのそれぞれに加わる荷重に応じて変化する。すなわち、左右のサドル６３Ｌ，６３Ｒの傾斜角は、搭乗者から受ける荷重の大きさに応じて変化する。

例えば、搭乗者が着座ユニット４００に対して左側に偏倚した位置に着座した場合には、左サドル６３Ｌに加わる荷重は右サドル６３Ｒに加わる荷重よりも大きくなり、左サドル６３Ｌは右サドル６３Ｒよりも下方へと大きく変位し、左サドル６３Ｌの着座面６３ＡＬは右サドル６３Ｒの着座面６３ＡＲよりも内側を向くように大きく傾斜する。そのため、搭乗者の臀部は、左右の着座面７０ＡＬ，７０ＡＲに導かれて移動体１の左右方向における中央側へと変位させられる。これにより、搭乗者の重心は左右方向において移動体１の中央の上方に位置するようになる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上述した実施形態では、いずれも左右一対の２つに分離したサドル６３Ｌ，６３Ｒを用いたが、左右方向に延在する単一のサドルとしてもよい。第１実施形態に単一のサドルを適用する場合には、着座面の左右方向における中央部が最も低くなるように傾斜させることで搭乗者の臀部を中央側に導くことができる。また、第２実施形態に単一のサドルを適用する場合には、単一のサドルの左右方向における中央部を可撓性部材で構成すればよい。

１…倒立振子型移動体、２…フレーム（基体）、３…走行ユニット、４，４００…着座ユニット、６…荷重センサ、２１…上部フレーム、２２…下部フレーム、２４…サドル格納部、６３Ｌ，６８Ｒ…サドル、７０ＡＬ，７０ＡＲ…着座面、４０１Ｌ，４０１Ｒ…４節リンク機構、４０５…第１枢軸、４０６…第２枢軸、４０７Ｌ，４０７Ｒ…上アーム、４０８Ｌ，４０８Ｒ…下アーム、４０９Ｌ，４０９Ｒ…サドルポスト、４１５Ｌ…第３枢軸、４１９Ｌ…第４枢軸

Claims (3)

1. 倒立振子型移動体であって、
   基体と、
   前記基体に設けられ、前記基体を床面上において前後方向および左右方向を含む任意の方向に走行させる走行ユニットと、
   前記基体に設けられた着座ユニットと
   を有し、
   前記着座ユニットは、
   前記基体に連結されて左方または右方に突出する左右一対のリンク機構と、
   前記リンク機構のそれぞれの突出端に支持され、前記リンク機構の変位によって上下方向に変位する左右一対のサドルと、
   前記サドルのそれぞれを上方に変位させるように、前記リンク機構のそれぞれを付勢するばね手段とを備え、
   前記リンク機構のそれぞれは、前記サドルが下方に変位するにつれて、前記サドルの搭乗者の臀部を支持する着座面が左右方向において前記基体側を向くように傾斜させることを特徴とする倒立振子型移動体。
2. 前記リンク機構は、不等長の４節リンク機構であることを特徴とする、請求項１に記載の倒立振子型移動体。
3. 倒立振子型移動体であって、
   基体と、
   前記基体に設けられ、前記基体を床面上において前後方向および左右方向を含む任意の方向に走行させる走行ユニットと、
   前記基体に設けられた着座ユニットと
   を有し、
   前記着座ユニットは、前記基体に連結されたサドルアームと、前記サドルアームに支持されたサドルとを備え、
   前記サドルは、前記基体に対して左右両方向に延出するように配置され、搭乗者の臀部を支持する着座面が、左右方向において前記基体側に向かうほど上下方向において下方に向かうように傾斜していることを特徴とする倒立振子型移動体。

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