JP6090077B2 - 倒立型移動体 - Google Patents

Description

本発明は倒立型移動体に関する。

ユーザが搭乗して操作することが可能な倒立型移動体（倒立移動台車）が提案されている。

例えば、特許文献１では、前後に車輪を有する倒立移動台車が開示されている。この倒立移動台車は、駆動輪ではない車輪（前輪）にかかる垂直荷重の変化によって、台車の動作を制御する。

特表２００８−５１６５８２号公報

前後に車輪を有する倒立移動台車においては、以下のような課題がある。

第１に、前輪及び後輪が両方とも２輪の車輪から構成されている場合、一般に車輪の転がり摩擦力が小さい。そのため、搭乗者が台車に乗り込むときに、搭乗者の少しの動きで車輪が動いてしまう。

図８は、搭乗者９００が倒立移動台車９０に乗車する状態を示した第１の図である。搭乗者９００が姿勢のバランスを保つ能力が低い人であるような場合に、搭乗者９００が倒立移動台車９０に乗せた足の動きにより、倒立移動台車９０が前方に動いてしまうことを図８は示している。このように、搭乗者が台車に乗車するような場合、乗り込みのときに車輪が動いてしまうため、安心して乗車できない恐れがある。

第２に、姿勢のバランスを保つ能力が低い人が台車に乗車する場合、乗り込み時に腰が引けてしまい、台車の後方の車輪側に搭乗者の体重（重心）がかかってしまうことが考えられる。

図９は、搭乗者９００が倒立移動台車９０に乗車する状態を示した第２の図である。通常、搭乗者９００は、搭乗時に自分自身の姿勢のバランスをとることにより、倒立移動台車９０の姿勢を中立点（動的安定状態）に制御する。しかしながら、搭乗者９００の姿勢のバランスを保つ能力が低いと、乗り込み時（例えば、倒立移動台車９０のステップに足を乗せた時）に搭乗者９００の腰が引き、搭乗者９００の上半身が下半身に比較して後方に傾く。搭乗者の姿勢に伴い、乗り込み時に倒立移動台車９０の前輪が地面から浮く（即ち倒立移動台車９０の上下方向の軸の角度が後方に傾く）と、倒立移動台車９０は倒立制御を開始し、後方に急発進する。つまり、搭乗者９００の姿勢の準備ができていない（姿勢が不安定な）状態で、倒立移動台車９０の動作が行われてしまう。そのため、搭乗者９００の意図しないタイミングで倒立移動台車９０が動いてしまうことにより搭乗者９００がバランスを崩してしまう恐れがあるほか、搭乗者９００が見えない後方に台車が動くことにより搭乗者に恐怖感を与える恐れがある。

さらに、図９に示すように、後方の急発進により、場合によっては後方の障害物９１（又は人）に倒立移動台車９０及び搭乗者９００が衝突する恐れがある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、搭乗者が安定して搭乗することが可能な倒立型移動体を提供することを目的とする。

本発明にかかる倒立型移動体は、前記倒立型移動体の前部又は後部に設けられた車輪と、前記倒立型移動体の前部又は後部のうち前記車輪が設けられていない側に設けられた接地部と、前記車輪をロックする制御部と、前記倒立型移動体に搭乗者が乗車したことを検出する乗車検出部と、前記倒立型移動体に搭乗者が乗車したことを前記乗車検出部が検出した場合に、前記接地部の状態が所定時間以上地面に接地した状態を経て地面から離れた状態に移行したか否かを検出する接地状態検出部と、を備える。前記接地部の状態が所定時間以上地面に接地した状態を経て地面から離れた状態に移行したことを前記接地状態検出部が検出した場合に、前記制御部は、ロックした前記車輪のロックを解除して、前記倒立型移動体の倒立制御を実行する。この構成により、搭乗者が乗車する途中の段階（搭乗者が操縦する準備ができていない段階）では車輪がロックされたままになるため、搭乗者は倒立型移動体に安定して搭乗することができる。

本発明により、搭乗者が安定して搭乗することが可能な倒立型移動体を提供することができる。

実施の形態１にかかる倒立型移動体の構成例を示した外観図である。 実施の形態１にかかる駆動モジュールの構成例を示したブロック図である。 実施の形態１にかかる倒立型移動体が倒立制御をしたときの外観図である。 実施の形態１にかかる倒立型移動体の制御の一例を示した第１のフローチャートである。 実施の形態１にかかる倒立型移動体の制御の一例を示した第２のフローチャートである。 実施の形態３にかかる倒立型移動体が倒立制御をしたときの外観図である。 実施の形態１にかかる他の倒立型移動体の構成例を示した外観図である。 実施の形態１にかかる他の倒立型移動体が倒立制御をしたときの外観図である。 関連技術において、搭乗者が倒立移動台車に乗車する状態を示した第１の図である。 関連技術において、搭乗者が倒立移動台車に乗車する状態を示した第２の図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る倒立型移動体（倒立振り子型乗り物）の構成例を示した外観図である。倒立型移動体１０は、搭乗台１１、乗車検出センサ１２（乗車検出部）、駆動モジュール１３、地面接地モジュール１４（接地部）及び地面接地モジュール１５を備える。倒立型移動体１０には搭乗者１００が搭乗しており、倒立型移動体１０は静止した状態（静安定の状態）で、地面２００に接地している。

搭乗台１１は、搭乗者１００が倒立型移動体１０において搭乗する部分である。なお、図１では、搭乗者１００は直立した状態で両足を搭乗台１１に乗せている。

乗車検出センサ１２は、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗したことを検出するセンサであり、搭乗台１１の上部に設けられている。乗車検出センサ１２は、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗したことを検出した場合に乗車検出スイッチ（ＳＷ）をオンに、倒立型移動体１０に搭乗していないことを検出した場合に乗車検出ＳＷをオフにする。

ここで、乗車検出センサ１２は、搭乗者１００の片足だけが搭乗台１１に乗った場合（即ち搭乗者１００の体重の一部だけが乗車検出センサ１２にかかった場合）に、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗したとは検出しないようにする。例えば乗車検出センサ１２は、搭乗者１００の体重の情報を記憶しておき、乗車検出センサ１２にかかった荷重が記憶した体重と略一致した場合に、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗したと判定してもよい。

乗車検出センサ１２は、例えば、所定の閾値以上の重さを検出することにより乗車検出ＳＷをオンにするようなスイッチから構成されてもよい。他の例では、乗車検出センサ１２は、荷重が測定可能であり、搭乗者１００と同程度の荷重が垂直にかかったことを検出した場合に、乗車検出ＳＷをオンにするような重量計から構成されてもよい。乗車検出センサ１２は、以上に説明した例に限られず、ソフト、ハード、又はその両方から構成することができる。

なお、乗車検出センサ１２は、搭乗者１００が搭乗したときに搭乗者１００の両足の下にあるのであれば、搭乗台１１の下部に設けられていてもよいし、搭乗台１１内部に内蔵されていてもよい。乗車検出センサ１２は、搭乗者１００の右足及び左足が搭乗台１１に乗る領域（左右の領域）にそれぞれ１つずつ設けられることにより、２つのセンサにかかる荷重を合計して測定してもよい。あるいは、右足及び左足にかかる搭乗者１００の荷重を１つの乗車検出センサ１２で計測してもよい。

駆動モジュール１３は、倒立型移動体１０を駆動するために必要な機構が搭載されたモジュールであり、搭乗台１１の上部に設けられている。ただし、駆動モジュール１３が設けられる場所は搭乗台１１の上部に限られず、搭乗台１１の下部であってもよいし、搭乗台１１内部であってもよい。

図２は、駆動モジュール１３の構成例を示したブロック図である。駆動モジュール１３は、制御装置１６、姿勢角度センサ１７（接地状態検出部）及びモータ駆動装置１８を備える。

制御装置１６は、乗車検出センサ１２及び姿勢角度センサ１７の検出結果に応じて、後述する地面接地モジュール１５のロック状態を制御する。さらに、制御装置１６は、モータ駆動装置１８を動作させて、倒立型移動体１０の倒立制御を実行するほか、倒立型移動体１０の走行を制御する。制御装置１６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成される。

制御装置１６は、倒立型移動体１０において倒立制御がなされている場合に、倒立型移動体１０の傾きに応じて、倒立型移動体１０が動く向きを変更する。倒立型移動体１０の前方が地面の向きに傾いている場合には、制御装置１６は倒立型移動体１０を前方に進ませるように制御する。倒立型移動体１０の後方が地面の向きに傾いている場合には、制御装置１６は倒立型移動体１０を後方に進ませるように制御する。倒立型移動体１０がフラット（地面２００に対して平行）な場合には、制御装置１６は倒立型移動体１０を停止させる。

なお、制御装置１６は、乗車検出センサ１２及び姿勢角度センサ１７の検出結果に基づいて、搭乗者１００の乗車動作が完了したか否かを判定し、乗車検知フラグを設定する。制御装置１６は、搭乗者１００の乗車動作が完了したと判定した場合には乗車検知フラグをオンに設定し、搭乗者１００の乗車動作が完了していないと判定した場合には乗車検知フラグをオフに設定する。この詳細については後述する。

姿勢角度センサ１７は、倒立型移動体１０の姿勢角度を判定する。具体的には、姿勢角度センサ１７は、倒立型移動体１０（搭乗台１１）の前後方向の角度（地面に対する角度）を検出する。換言すれば、姿勢角度センサ１７は、倒立型移動体１０のピッチ軸方向の角度を検出する。

また姿勢角度センサ１７は、地面接地モジュール１４が地面に接地しているときの倒立型移動体１０の姿勢角度を記憶する記憶装置と、記憶された姿勢角度と現在の姿勢角度とを比較して地面接地モジュール１４が地面接地状態であるか否かを判定する判定装置とを備える。姿勢角度センサ１７は、地面接地モジュール１４が地面に接地する姿勢角度を予め計測しておき、現在の姿勢角度をモニタリングすることによって、地面接地モジュール１４が接地されているか否かを検出する。

姿勢角度センサ１７は、地面接地モジュール１４が地面に接地したことを検出した場合には接地フラグをオンにし、地面接地モジュール１４が地面に接地していないことを検出した場合には接地フラグをオフにする。制御装置１６は、この接地フラグのオン又はオフの継続時間をカウントする。

モータ駆動装置１８は、制御装置１６の制御に基づいて、倒立型移動体１０を前進又は後退させるモータを駆動させる装置である。なお、モータは、少なくとも地面接地モジュール１５に備えられている。

図１に戻り、説明を続ける。地面接地モジュール１４は、地面２００に接地され、倒立型移動体１０を支持するモジュールである。地面接地モジュール１４は、倒立型移動体１０の前部であって、搭乗台１１の下部に設けられている。地面接地モジュール１４は、倒立型移動体１０の前部かつ搭乗台１１の下部に１つだけ設けられてもよいし、複数設けられていてもよい。

地面接地モジュール１５は、地面２００に接地され、倒立型移動体１０を支持するモジュールである。地面接地モジュール１５は、倒立型移動体１０の後部であって、搭乗台１１の下部に設けられている。地面接地モジュール１５は、倒立型移動体１０の後部かつ搭乗台１１の下部に１つだけ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。

図１の状態では、地面接地モジュール１４及び１５がともに地面に接地している。地面接地モジュール１４及び１５は、倒立型移動体１０が地面２００に沿って円滑に前進又は後退するための車輪を、少なくとも１つ有している。ここで地面接地モジュール１４に備えられた車輪は、地面接地モジュール１５に備えられた車輪よりも小径である。

なお、地面接地モジュール１５はアクチュエータ（駆動モータ）を備える。駆動モータは、モータ駆動装置１８により駆動される。換言すれば、地面接地モジュール１５は駆動輪を備えており、従って、倒立型移動体１０は１つ以上の駆動輪を有している。地面接地モジュール１４は、アクチュエータを備えていない。換言すれば、地面接地モジュール１４は駆動輪を備えていない。

例えば、倒立型移動体１０は、後部に２輪の駆動輪を、前部に２輪の駆動輪でない車輪を有していてもよい。ここで後部の２輪の駆動輪は、１つの地面接地モジュール１５が備えていてもよいし、２つの地面接地モジュール１５が１輪ずつ駆動輪を備えていてもよい。前部の２輪の車輪についても同様である。

さらに、地面接地モジュール１５の備える車輪のうち少なくとも１つについては、ロック状態又は非ロック状態を制御装置１６により制御することができる。車輪がロック状態の場合には、車輪が転がることができないため倒立型移動体１０は動くことができない。しかし、車輪が非ロック状態の場合には、倒立型移動体１０は動くことができる。ロック状態又は非ロック状態を切り替える車輪は、例えば駆動輪（複数の駆動輪がある場合は全て又はその一部）である。

なお、地面接地モジュール１４及び１５が平坦な地面２００に接地している場合に、倒立型移動体１０は、いわゆる前のめりの状態になる。つまり、倒立型移動体１０は、接地の際に前方が地面２００の側に傾斜する。

以下、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗の際に、倒立型移動体１０の各部が実行する処理について説明する。搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗する前は、倒立型移動体１０の車輪のうち少なくとも１つは制御装置１６によりロック状態に制御されている。そのため、倒立型移動体１０は動くことができない。

この状態で、以下の条件を満たした場合に、制御装置１６は車輪のロックを解除して、倒立型移動体１０の倒立制御を開始する。
・乗車検出センサ１２が、搭乗者が乗車したことを検出する
・姿勢角度センサ１７が、一定時間地面に接地していることを検出する
・地面接地モジュール１４が一定時間地面に接地した状態から、地面から離れたことを姿勢角度センサ１７が検出する

図３は、倒立型移動体１０が倒立制御をしたときの外観図である。この動的に安定な状態において、地面接地モジュール１５は接地しているが、地面接地モジュール１４は接地していない。この状態から、倒立型移動体１０は、搭乗者１００の重心の制御に応じて、前進又は後退することができる。なお、走行中は、倒立型移動体１０は前後方向に対して動的に不安定な状態になる。

図４Ａ及び図４Ｂは、倒立型移動体１０の制御の一例を示したフローチャートである。以下、倒立型移動体１０の制御処理について説明する。

最初に、制御装置１６は、地面接地モジュール１５の車輪のうち少なくとも１つをロック状態に制御している（ステップＳ１）。このため、倒立型移動体１０は前進や後退をすることができない。

次に、乗車検出センサ１２は、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗したか否かを検出し、乗車検出ＳＷを設定する。制御装置１６は、この乗車検出ＳＷを取得する（ステップＳ２）。制御装置１６は、この乗車検出ＳＷに基づいて、搭乗者が存在しているか否かを判定する（ステップＳ３）。

乗車検出ＳＷがオフである（即ち乗車検出センサ１２の検出結果が搭乗者の存在を示すものではない）場合（ステップＳ３のＮｏ）、乗車検出センサ１２は再度検出処理を行い、制御装置１６は乗車検出ＳＷを取得する（ステップＳ２）。そして制御装置１６はステップＳ３の判定を再度実行する。

乗車検出ＳＷがオンである（即ち乗車検出センサ１２の検出結果が搭乗者の存在を示すものである）場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、制御装置１６は、姿勢角度センサ１７が検出した地面接地モジュール１４の地面への接地状態についての情報を取得する（ステップＳ４）。

制御装置１６は、姿勢角度センサ１７が設定した接地フラグが一定時間以上オンであるか否かを判定する（ステップＳ５）。

姿勢のバランスを保つ能力が低い人が搭乗者１００として倒立型移動体１０に乗車するような場合、乗車の際に倒立型移動体１０が揺れることにより、接地フラグのオンとオフが短い時間に切り替わることが想定される。搭乗者１００が倒立型移動体１０上で姿勢のバランスを保つことができた場合（即ち搭乗者１００の乗車動作が完了した場合）には、接地フラグは一定時間以上オンとなる。

接地フラグがオンである時間が一定時間未満である場合（即ち搭乗者１００の乗車動作が完了していない場合）には（ステップＳ５のＮｏ）、乗車検出センサ１２は再度検出処理を行い、制御装置１６は乗車検出ＳＷを取得する（ステップＳ２）。そして制御装置１６はステップＳ３の判定を再度実行する。

接地フラグがオンである時間が一定時間以上である場合（即ち搭乗者１００の乗車動作が完了した場合）には（ステップＳ５のＹｅｓ）、制御装置１６は、乗車検知フラグをオフからオンにする（ステップＳ６）。

次に、制御装置１６は、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗したか否かを示す乗車検出ＳＷを再度取得する（ステップＳ７）。制御装置１６は、この乗車検出ＳＷに基づいて、搭乗者が存在しているか否かを判定する（ステップＳ８）。

これらの処理がなされる理由は、搭乗者１００の乗車動作が完了したと判定された場合でも、搭乗者１００が既に存在していない可能性があるためである。搭乗者１００が既に存在していない場合には、倒立型移動体１０が倒立制御をする必要がなくなる（倒立制御の処理が無駄になってしまう）。

乗車検出ＳＷがオフである（即ち乗車検出センサ１２の検出結果が搭乗者の存在を示すものではない）場合（ステップＳ８のＮｏ）、制御装置１６は、乗車検知フラグをオンからオフに設定し直す（ステップＳ９）。そして、乗車検出センサ１２は再度検出処理を行い、制御装置１６は乗車検出ＳＷを取得する（ステップＳ２）。

乗車検出ＳＷがオンである（即ち乗車検出センサ１２の検出結果が搭乗者の存在を示すものである）場合（ステップＳ８のＹｅｓ）、制御装置１６は、姿勢角度センサ１７が検出した地面接地モジュール１４の地面への接地状態についての情報を取得する（ステップＳ１０）。

制御装置１６は、接地フラグがオンからオフに変化したか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、制御装置１６は、搭乗者１００が地面接地モジュール１４を接地状態から地面に接地していない状態に変化させたか否か（搭乗者１００が倒立型移動体１０を動かそうとして倒立型移動体１０の前方を持ち上げるように体重のバランスをとっているか否か）を判定している。換言すれば、制御装置１６は、搭乗者１００の乗車準備動作が完了したか否かを判定している。

接地フラグがオンのままである場合には（ステップＳ１１のＮｏ）、制御装置１６は、搭乗者１００が倒立型移動体１０に搭乗したか否かを示す乗車検出ＳＷを再度取得する（ステップＳ７）。

接地フラグがオフに変化した場合には（ステップＳ１１のＹｅｓ）、制御装置１６は、搭乗者１００の準備が完了したと判定し、ロックしていた車輪についてロックを解除する（ステップＳ１２）。そして制御装置１６は、倒立型移動体１０の倒立制御を開始する（ステップＳ１３）。これにより、倒立型移動体１０は、図３に示す状態に移行する。なお、制御装置１６は、モータ駆動装置１８を制御することにより、地面接地モジュール１５のアクチュエータモータを駆動させる（即ち駆動輪を駆動させる）。

以上の制御処理により、搭乗者１００は、倒立型移動体１０に安定して搭乗することができる。

上述の通り、関連技術においては、搭乗者が台車に乗り込むときに、搭乗者の少しの動きで車輪が動いてしまうという第１の問題点があった。さらに、姿勢のバランスを保つ能力が低い人が台車に乗車する場合、台車の後方の車輪側に搭乗者の体重がかかることで、台車が後方に動いてしまうという第２の問題点があった。

実施の形態１にかかる倒立型移動体１０においては、搭乗者が乗車する途中の段階では確実に車輪が固定されて動かない。つまり、搭乗者１００の動作によっては、倒立型移動体１０は動かないため、搭乗者１００は安心して倒立型移動体１０に乗車できる。そのため、第１の問題点が解決できる。

さらに、倒立型移動体１０は、所定時間以上地面接地モジュール１４が地面に接地している状態を検出した後、地面接地モジュール１４が地面から離れたときに、初めて倒立制御を開始する。換言すれば、利用者が倒立型移動体１０を操縦する準備が確認された後に、倒立型移動体１０の倒立制御が開始される。そのため、搭乗者１００が乗り込む途中で倒立型移動体１０の姿勢角や重心の変動が起こっても、倒立型移動体１０が倒立制御を行うことはない。さらに、搭乗者１００の両足ともに倒立型移動体１０に乗車していることが人の搭乗を判定する条件であるために、搭乗者１００が片足を乗車しているとき（乗車途中）に、不意に倒立が開始されることがない。そのため、利用者がバランスを崩すことを防ぐことができ、第２の問題点も解決できる。

実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。

実施の形態２にかかる倒立型移動体２０は、搭乗台２１、乗車検出センサ２２、駆動モジュール２３、地面接地モジュール２４及び２５を備える。駆動モジュール２３は、制御装置２６及びモータ駆動装置２７を備える。搭乗台２１、乗車検出センサ２２、駆動モジュール２３、地面接地モジュール２４、２５、制御装置２６及びモータ駆動装置２７は、それぞれ実施の形態１にかかる搭乗台１１、乗車検出センサ１２、駆動モジュール１３、地面接地モジュール１４、１５、制御装置１６及びモータ駆動装置１８に対応する。実施の形態２に係る倒立型移動体２０の外観例は、図１と同様であるため、説明を省略する。

ここで乗車検出センサ２２は、搭乗者１００が倒立型移動体２０に搭乗したことを検出するセンサであり、搭乗者１００が倒立型移動体２０に搭乗したことを検出した場合に乗車検出スイッチ（ＳＷ）をオンに、倒立型移動体２０に搭乗していないことを検出した場合に乗車検出ＳＷをオフにする。

さらに乗車検出センサ２２は、搭乗台２１に搭乗した搭乗者１００の重心位置を検出可能である。具体的には、乗車検出センサ２２は、搭乗者１００の重心の位置が乗車検出センサ２２の前部又は後部のいずれにあるか、また前後どちらに重心の位置が移動したかを判定する。

乗車検出センサ２２はこの判定により、地面接地モジュール２４への荷重のかけ具合を判定する。地面接地モジュール２４に荷重がかかっていない場合は、地面接地モジュール２４が地面に接地しておらず、地面接地モジュール２４に荷重がかかっている場合は、地面接地モジュール２４が地面に接地している。乗車検出センサ２２は、地面接地モジュール２４に荷重がかかっていない場合（地面接地モジュール２４が地面に接地していないことを検出した場合）には接地フラグをオンにし、地面接地モジュール２４に荷重がかかっている場合（地面接地モジュール２４が地面に接地していることを検出した場合）には接地フラグをオフにする。

乗車検出センサ２２は、倒立型移動体２０の前方に搭乗者１００の重心がある場合に接地フラグをオンとし、倒立型移動体２０の後方に搭乗者１００の重心がある場合に接地フラグをオフとする。さらに、乗車検出センサ２２は、重心が倒立型移動体２０の前方から後方に移動した場合に接地フラグをオン→オフと設定する。制御装置２６は、この接地フラグのオン又はオフの継続時間をカウントする。

このように実施の形態２においては、乗車検出センサ２２の検出結果により、接地フラグのオン・オフが設定される。従って、倒立型移動体２０は、実施の形態１における姿勢角度センサ１７を備える必要がない。

なお、その他の倒立型移動体２０の構成要素については、倒立型移動体１０の構成要素と同様であるため、説明を省略する。

倒立型移動体２０の制御の概要は、図４Ａ及び図４Ｂに示した通りである。姿勢角度センサ１７に代えて乗車検出センサ２２が接地フラグを設定しており、制御装置２６は乗車検出センサ２２から接地フラグの情報を取得していることが、倒立型移動体２０の処理と、実施の形態１に記載した倒立型移動体１０の処理との相違点になる。

以上のように、接地フラグを乗車検出センサ２２により設定するようにしても、搭乗者１００は、倒立型移動体１０に安定して搭乗することができる。

実施の形態３
以下、図面を参照して本発明の実施の形態３について説明する。

図５は、実施の形態３に係る倒立型移動体の構成例を示した外観図である。実施の形態３にかかる倒立型移動体３０は、搭乗台３１、乗車検出センサ３２、駆動モジュール３３、地面接地モジュール３４、３５及び接地検出センサ３８を備える。

搭乗台３１、乗車検出センサ３２、駆動モジュール３３、地面接地モジュール３４及び３５は、それぞれ実施の形態１にかかる搭乗台１１、乗車検出センサ１２、駆動モジュール１３、地面接地モジュール１４及び１５に対応する。

図５において、地面接地モジュール３４の接地面には、地面接地モジュール３４が地面に接地したか否かを検出可能な接地検出センサ３８が設けられている。接地検出センサ３８の検出結果は、制御装置３６に出力される。接地検出センサ３８は例えば荷重検出センサにより構成される。この場合、荷重検出センサにより所定の荷重が検出された場合には、接地検出センサ３８は地面接地モジュール３４が地面に接地したことを検出することになる。

なお、接地検出センサ３８は、地面接地モジュール３４がどの箇所で地面に接地しても接地を検出できるよう、十分な数が地面接地モジュール３４に設けられている。

接地検出センサ３８は、地面接地モジュール３４が地面に接地したことを検出した場合には接地フラグをオンにし、地面接地モジュール３４が地面に接地していないことを検出した場合には接地フラグをオフにする。制御装置２６は、この接地フラグのオン又はオフの継続時間をカウントする。

このように実施の形態３においては、接地検出センサ３８の検出結果により、接地フラグのオン・オフが設定される。従って、倒立型移動体３０は、実施の形態１における姿勢角度センサ１７を備える必要がない。

駆動モジュール３３は、制御装置３６及びモータ駆動装置３７を備える。制御装置３６及びモータ駆動装置３７は、それぞれ実施の形態１にかかる制御装置１６及びモータ駆動装置１８に対応する。なお、接地検出センサ３８以外の倒立型移動体３０の構成要素については、倒立型移動体１０の構成要素と同様であるため、説明を省略する。

倒立型移動体３０の制御の概要は、図４Ａ及び図４Ｂに示した通りである。姿勢角度センサ１７に代えて接地検出センサ３８が接地フラグを設定しており、制御装置２６は接地検出センサ３８から接地フラグの情報を取得していることが、倒立型移動体３０の処理と、実施の形態１に記載した倒立型移動体１０の処理との相違点になる。

以上のように、接地フラグを接地検出センサ３８により設定するようにしても、搭乗者１００は、倒立型移動体３０に安定して搭乗することができる。

なお、接地検出センサ３８は地面接地モジュール３４ではなく、搭乗台３１において地面接地モジュール３４と接続している箇所に設けられていてもよい。このような箇所に設けられていても、接地検出センサ３８は、地面接地モジュール３４が地面に接地したか否かを、地面接地モジュール３４からかかる力により検出することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１〜３においては地面接地モジュール１５がアクチュエータを備えるとしたが、地面接地モジュール１４もアクチュエータを備えてもよい。また、制御装置１６は、地面接地モジュール１５だけでなく、地面接地モジュール１４における車輪もロックしてもよい。

実施の形態１〜３において、地面接地モジュール１４は車輪を有さない構成であってもよい。地面接地モジュール１４は、倒立型移動体が移動する場合に接地する箇所ではないため、車輪を有さなくても移動には支障がない。

図６は、実施の形態１にかかる倒立型移動体１０において、地面接地モジュール１４を直方体状のバーにより構成したときの倒立型移動体１０の外観例である。地面接地モジュール１４を車輪以外のもので構成することにより、地面接地モジュール１４の接地時の静摩擦力を大きくすることができる。そのため、接地時に倒立型移動体１０が不意に動作することを抑制することができる。

図７は、図６に示した倒立型移動体１０が倒立制御をしたときの外観図である。この状態において地面接地モジュール１４は接地していないため、倒立型移動体１０は、搭乗者１００の制御に応じて、前進又は後退することができる。

さらに、実施の形態１〜３において、倒立型移動体はその接地時に後方が地面２００の側に傾斜する構成であってもよい。即ち、地面接地モジュール１５は倒立型移動体の接地時に接地し、倒立型移動体の移動時（倒立制御時）において地面から離れる。この場合、実施の形態２及び３における処理は、以下の点だけが異なる。

実施の形態２において姿勢角度センサ１７は、搭乗者１００が倒立型移動体２０に搭乗したことを検出するほか、搭乗台２１に搭乗した搭乗者１００の重心位置を検出することができる。乗車検出センサ２２は、搭乗者１００の重心の位置が乗車検出センサ２２の前部又は後部のいずれにあるか、また前後どちらに重心の位置が移動したかを判定する。地面接地モジュール２５に荷重がかかっていない場合は、地面接地モジュール２５が地面に接地しておらず、地面接地モジュール２４に荷重がかかっている場合は、地面接地モジュール２５が地面に接地している。乗車検出センサ２２は、地面接地モジュール２５が地面に接地したことを検出した場合には接地フラグをオンにし、地面接地モジュール２５が地面に接地していないことを検出した場合には接地フラグをオフにする。

ここで乗車検出センサ２２は、倒立型移動体２０の後方に搭乗者１００の重心がある場合に接地フラグをオンとし、倒立型移動体２０の前方に搭乗者１００の重心がある場合に接地フラグをオフとする。さらに、乗車検出センサ２２は、重心が倒立型移動体２０の後方から前方に移動した場合に接地フラグをオン→オフと設定する。

実施の形態３において接地検出センサ３８は、地面接地モジュール３５の接地面に設けられる。これにより、接地検出センサ３８は、地面接地モジュール３５が接地したか否かを検出することができる。

１０ 倒立型移動体
１１ 搭乗台
１２ 乗車検出センサ
１３ 駆動モジュール
１４、１５ 地面接地モジュール
１６ 制御装置
１７ 姿勢角度センサ
１８ モータ駆動装置
２０ 倒立型移動体
２１ 搭乗台
２２ 乗車検出センサ
２３ 駆動モジュール
２４、２５ 地面接地モジュール
２６ 制御装置
２７ モータ駆動装置
３０ 倒立型移動体
３１ 搭乗台
３２ 乗車検出センサ
３３ 駆動モジュール
３４、３５ 地面接地モジュール
３６ 制御装置
３７ モータ駆動装置
３８ 接地検出センサ

Claims (1)

1. 車輪を有する倒立型移動体であって、
   前記倒立型移動体の前部又は後部に設けられた車輪と、
   前記倒立型移動体の前部又は後部のうち前記車輪が設けられていない側に設けられた接地部と、
   前記車輪をロックする制御部と、
   前記倒立型移動体に搭乗者が乗車したことを検出する乗車検出部と、
   前記倒立型移動体に搭乗者が乗車したことを前記乗車検出部が検出した場合に、前記接地部の状態が所定時間以上地面に接地した状態を経て地面から離れた状態に移行したか否かを検出する接地状態検出部と、を備え、
   前記接地部の状態が所定時間以上地面に接地した状態を経て地面から離れた状態に移行したことを前記接地状態検出部が検出した場合に、前記制御部は、ロックした前記車輪のロックを解除して、前記倒立型移動体の倒立制御を実行する、
   倒立型移動体。

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