JP6256266B2

JP6256266B2 - 倒立台車

Info

Publication number: JP6256266B2
Application number: JP2014182755A
Authority: JP
Inventors: 英祐青木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: JP2016055729A

Description

本発明は、倒立台車の技術に関する。

従来、搭乗者が前進又は後進しながら前後方向のバランスを維持する同軸二輪型の倒立台車は公知である（例えば、特許文献１）。このような倒立台車は、バランス能力欠除者がバランス機能を養う際の訓練器具として用いられている。

倒立台車にてバランス機能を養う訓練（以下、バランス訓練）をする際には、健常者が補助者として搭乗者の横に立って付き添って、バランス能力欠除者が搭乗者として前進又は後進しながら前後方向のバランスを維持している。補助者は、搭乗者の不安定な倒立台車への不安感、或いは、搭乗者の倒立台車からの転落又は転倒のおそれをなくすため、倒立台車の横に立って付き添って搭乗者がバランスを維持できるように補助している。

ところで、倒立台車では、バランス能力欠除者が意図しない旋回操作をするおそれがあるため、バランス訓練をする際には旋回操作を禁止して使用されている。しかし、同軸二輪型の倒立台車では、左右の車輪の地面に対する摩擦が一致しない場合には、前進又は後進を繰り返すうちに左右の車輪の回転角度差から徐々に倒立台車が旋回することがある。

ここで、バランス訓練では、搭乗者が前進又は後進しながら前後方向のバランスを維持するため、倒立台車が前進又は後進のみの直進運動を行う前提とされている。そのため、補助者が搭乗者に付き添う際には、前進又は後進の直進方向に立たずに倒立台車の横に立って、倒立台車が補助者に衝突することがないようにしている。しかし、倒立台車が旋回した場合には、前提としていた前進又は後進の直進方向がずれ、補助者が強制的に倒立台車の旋回を補正しようとした場合には、補正に時間及び労力を要する。

また、仮に搭乗者が倒立台車の旋回を補正できる構成とした場合には、倒立台車が不意に旋回して、横に立って付き添っている補助者に倒立台車が衝突するおそれがある。そのため、倒立台車の旋回の補正は、健常者である補助者によって適切にされる必要がある。

特開２０１２−２３６５２２号公報

本発明の解決しようとする課題は、倒立台車の搭乗者に付き添っている補助者が適切に倒立台車の旋回の補正をすることができる倒立台車を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、同軸二輪型の車体と、該車体から立設されるハンドルと、を備え、該ハンドルの先端側における前記車体の後側には、搭乗者が把持する第一把持部が設けられる倒立台車であって、前記ハンドルの先端側における前記車体の前側には、前記搭乗者を補助する補助者が把持する第二把持部と、該補助者が前記倒立台車の旋回操作を行う操作部と、が設けられるものである。

本発明の倒立台車によれば、倒立台車の搭乗者に付き添っている補助者が適切に倒立台車の旋回の補正をすることができる。

倒立台車の構成を示す側面図。倒立台車のシステム構成を示すブロック図。倒立台車の作用を示す平面図。

図１を用いて、倒立台車１００の構成について説明する。
なお、図１では、倒立台車１００の構成を側面視にて模式的に表している。また、以下では、図１に示す前後方向に従って説明するものとする。

倒立台車１００は、本発明の倒立台車に係る実施形態である。本実施形態の倒立台車１００は、搭乗者Ｂが前進又は後進しながら前後方向のバランスを維持する同軸二輪型の倒立台車である。本実施形態の倒立台車１００は、バランス能力欠除者がバランス機能を養う訓練（以下、バランス訓練）をする際に訓練用器具として用いられるものとする。

倒立台車１００にてバランス訓練をする際には、健常者が補助者Ｓとして搭乗者Ｂの横に立って付き添って、バランス能力欠除者が搭乗者Ｂとして前進又は後進しながら前後方向のバランスを維持するものとする。バランス訓練では、搭乗者Ｂの不安定な倒立台車１００への不安感、或いは、搭乗者Ｂの倒立台車１００からの転落又は転倒のおそれをなくすため、補助者Ｓは、倒立台車１００の横に立って付き添って搭乗者がバランスを維持できるように補助するものとする。

倒立台車１００は、車体１０と、ハンドル２０と、を具備している。車体１０は、同軸二輪型の構成とされている。車体１０は、車輪１１・１１と、搭乗台１５と、コントローラ５０と、駆動モーター５１・５１と、姿勢角度センサ５５と、を具備している。

車輪１１は、車体１０の左右それぞれの側に同軸に配置されている。搭乗台１５は、搭乗者Ｂが搭乗するものである。駆動モーター５１は、車輪１１を駆動するものである。駆動モーター５１は、左右の車輪１１にそれぞれ設けられている。駆動モーター５１・５１は、バッテリー（図示略）から電源が供給され駆動するものとする。コントローラ５０及び姿勢角度センサ５５について詳しくは後述する。

ハンドル２０は、鉛直方向に対して車体１０から上方へ行くに従って前方に向かって若干傾斜するように、車体１０に立設されている。ハンドル２０は、第一把持部としての搭乗者用グリップ２１と、第二把持部としての補助者用グリップ２２と、操作部としての操作パネル２３と、を具備している。

搭乗者用グリップ２１は、倒立台車１００に搭乗した搭乗者Ｂが把持するものである。搭乗者用グリップ２１は、ハンドル２０の先端側における車体１０の後側（搭乗者Ｂに近い側）に設けられている。搭乗者用グリップ２１は、搭乗者Ｂが搭乗台１５に立って前進又は後進しながらバランスを維持する際に把持するものである。

補助者用グリップ２２は、倒立台車１００に搭乗した搭乗者Ｂに付き添う補助者Ｓが把持するものである。補助者用グリップ２２は、ハンドル２０の先端側における車体１０の前側（搭乗者Ｂに対してハンドル２０を介して対向する側）に設けられている。補助者用グリップ２２は、操作パネル２３の底面から下方に向けて突設されている。

補助者用グリップ２２は、補助者Ｓが倒立台車１００の前方に立って、倒立台車１００の移動を制限しつつ、操作パネル２３によって倒立台車１００の旋回を補正するための旋回操作を入力する際に把持するものである。

操作パネル２３は、倒立台車１００に搭乗する搭乗者Ｂを補助者Ｓが補助する際に、倒立台車１００の旋回を補正するための旋回操作を行うものである。操作パネル２３は、ハンドル２０の先端側における車体１０前側（搭乗者Ｂに対してハンドル２０を介して対向する側）に設けられている。操作パネル２３は、表面を水平面に対し前方に若干傾斜させて設けられている。操作パネル２３について詳しくは後述する。

図２を用いて、倒立台車１００のシステム構成について説明する。
なお、図２では、倒立台車１００のシステム構成をブロック図にて模式的に表している。また、図２では、電気信号線を破線によって表している。

コントローラ５０は、操作パネル２３又は姿勢角度センサ５５から入力される情報に基づいて駆動モーター５１・５１を制御するものである。コントローラ５０には、操作パネル２３と、モーター５１・５１と、姿勢角度センサ５５と、が接続されている。

姿勢角度センサ５５は、車体１０が前後方向に傾斜する角度及び角速度を検知するものである。操作パネル２３は、補助者Ｓが倒立台車１００の旋回操作を入力するものである。操作パネル２３の表面には、左旋回ボタンＬと、右旋回ボタンＲと、が設けられている。

コントローラ５０は、姿勢角度センサ５５によって検知された車体１０が前後方向に傾斜する角度及び角速度に基づいて、倒立台車１００が倒立安定するように制御している。より具体的には、コントローラ５０は、駆動モーター５１を制御し倒立台車１００を前方向又は後方向に加速又は減速して、倒立台車１００が倒立安定するように制御している。

本実施形態では、倒立台車１００の倒立安定制御について詳細な説明は省略する。

コントローラ５０は、操作パネル２３の左旋回ボタンＬが押された場合には、右側の駆動モーター５１のみを駆動し右側の車輪１１のみを走行させて、或いは、右側の駆動モーター５１を左側の駆動モーターよりも速く回転させて、倒立台車１００を左旋回させる機能を有している。

コントローラ５０は、操作パネル２３の右旋回ボタンＲが押された場合には、左側の駆動モーター５１のみを駆動し左側の車輪１１のみを走行させて、或いは、左側の駆動モーター５１を右側の駆動モーターよりも速く回転させて、倒立台車１００を右旋回させる機能を有している。

なお、本実施形態の倒立台車１００では、搭乗者Ｂの操作による旋回が禁止されているものとする。本実施形態の倒立台車１００は、操作パネル２３の入力のみによって旋回可能な構成とされている。

図３を用いて、倒立台車１００の作用について説明する。
なお、図３では、倒立台車１００の作用を平面視にて模式的に表している。また、図３では、倒立台車１００の作用としてバランス訓練の流れを（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順で表している。

図３（Ａ）に示すように、バランス訓練では、バランス能力欠除者が搭乗者Ｂとして倒立台車１００に搭乗し、搭乗者Ｂが前進又は後進しながら前後方向のバランスを維持し、健常者が補助者Ｓとして搭乗者Ｂの横に立って付き添っている。なお、バランス訓練は、定められた円形の訓練エリアＴにて行われるものとする。

図３（Ｂ）に示すように、訓練エリアＴでは、左右の車輪１１の地面に対する摩擦が一致していない場合がある。このとき、同軸二輪型の倒立台車１００では、前進又は後進を繰り返すうちに左右の車輪１１に回転角度差が生じて意図しない旋回が発生する。例えば、図３（Ｂ）では、左右の車輪１１と地面との摩擦が一致していないため、倒立台車１００が前進又は後進を繰り返すうちに左右の車輪１１の回転差から徐々に右旋回してしまった場合を示している。

図３（Ｃ）に示すように、バランス訓練にて徐々に発生した右旋回が積み重なって大きく右旋回した場合には、補助者Ｓは、倒立台車１００の側方に廻り込み、片手で搭乗者Ｂを支え、片手で補助者用グリップ２２（図１参照）を把持しつつ、補助者用グリップ２２を把持した手の親指で操作パネル２３の左旋回ボタンＬを押す。このとき、倒立台車１００では、右側の駆動モーター５１のみが駆動され、右側の車輪１１のみが前方へ回転することとなり、倒立台車１００が左旋回して元の位置に補正される。

ここで、特記すべき事項として、補助者Ｓは、操作パネル２３を操作する際には、補助者用グリップ２２を把持しながら操作パネル２３を操作するものとする。このとき、補助者Ｓは、補助者用グリップ２２を把持することによって、搭乗者Ｂの動きを制限するとともに、倒立台車１００の傾斜姿勢を調整して、倒立台車１００の前進又は後進を抑制する。

補助者Ｓが補助者用グリップ２２を把持して搭乗者Ｂの動きが制限されるとともに、倒立台車１００の前進又は後進が抑制されることによって、倒立台車１００が補助者Ｓに衝突することなく、補助者Ｓは、安全に操作パネル２３を操作することができる。

倒立台車１００の効果について説明する。
倒立台車１００によれば、付き添っている補助者Ｓが適正に倒立台車１００の旋回の補正をすることができる。そのため、補助者Ｓが強制的に倒立台車１００の旋回を補正しようとした場合の、旋回を補正するのに要する時間及び労力を軽減することができる。

また、倒立台車１００によれば、搭乗者Ｂが倒立台車１００の旋回を補正できる構成とした場合のように、横に立って付き添っている補助者Ｓに倒立台車１００が衝突することを防止できる。

さらに、倒立台車１００によれば、補助者Ｓが補助者用グリップ２２を把持して搭乗者Ｂの動きが制限されることによって、倒立台車１００が補助者Ｓに衝突することなく、補助者Ｓは、安全に操作パネル２３を操作することができる。

１０車体
１１車輪
２０ハンドル
２１搭乗者用グリップ（第一把持部）
２２補助者用グリップ（第二把持部）
２３操作パネル（操作部）
５０コントローラ（制御手段）
５１駆動モーター
１００倒立台車

Claims

同軸二輪型の車体と、該車体から立設されるハンドルと、を備え、該ハンドルの先端側における前記車体の後側には、搭乗者が把持する第一把持部が設けられる倒立台車であって、
前記ハンドルの先端側における前記車体の前側には、前記搭乗者を補助する補助者が把持する第二把持部と、該補助者が前記倒立台車の旋回操作を行う操作パネルと、が設けられ、
前記操作パネルの表面には、前記倒立台車を左旋回させるために前記補助者によって押される左旋回ボタンと、前記倒立台車を右旋回させるために前記補助者によって押される右旋回ボタンと、が設けられ、
前記左旋回ボタン及び前記右旋回ボタンは、前記補助者が一方の手で前記第二把持部を把持しつつ、前記一方の手で操作可能な位置に配置されている、
倒立台車。