JP6281510B2

JP6281510B2 - 倒立二輪車

Info

Publication number: JP6281510B2
Application number: JP2015056223A
Authority: JP
Inventors: 康弘海老原; 和呂三佐尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: JP2016174679A

Description

本発明は、ステップの姿勢に連動してロール方向へ変化可能なハンドルを有する倒立二輪車に関するものである。

従来において、このような分野に関連する技術として、特開２０１１−２０３５４９号公報がある。この公報に記載された倒立二輪車は、利用者が足を載せるステップと、ステップの姿勢に連動してロール方向へ変化可能なハンドルと、を備えている。このような倒立二輪車にあっては、体を傾けて曲がりたい方向に体重移動させると、ステップの姿勢とハンドルの傾動とが連動して変化する。このように、利用者の体重移動により倒立二輪車を左右に旋回させることができる。

特開２０１１−２０３５４９号公報

前述した従来の倒立二輪車では、ハンドルを傾動させるだけでも、倒立二輪車を旋回させることができる。しかしながら、下肢機能改善のための下肢トレーニングを行う場合、ステップを利用することなくハンドル操作に頼って倒立二輪車を操作することができ、利用者は、ステップを利用した重心移動を行わなくても済むので、下半身を使ったバランストレーニングの効果が得られない。

本発明は、下肢機能改善のための効果的なバランストレーニングを可能にした倒立二輪車を提供することを目的とする。

本発明は、ステップの姿勢に連動してロール方向へ変化可能なハンドルを有する倒立二輪車であって、
前記ハンドルは、
前記ステップの変位に連動して傾動するステムと、
利用者が把持すると共に、前記ステムの上部で連結された把持部と、を備え、
前記把持部は、前記ステムから独立してロール方向に変化可能なように連結されている。

この倒立二輪車においては、ハンドルの操作によりステップの姿勢が変化し難いため、トレーニング中に、利用者がハンドルを操作しても、バランスの維持が得られ難い。よって、利用者は、ステップを利用して必然的に倒立二輪車の旋回動作を行うことになり、利用者の重心移動動作が促進されることになる。その結果として、下肢機能改善のためのバランストレーニングの効果が確実に得られ、下半身の運動能力の回復に効果的なトレーニングができる。

本発明によれば、下肢機能改善のための効果的なバランストレーニングを可能にする。

本発明に係る倒立二輪車の一実施形態を示す概略図である。倒立二輪車のハンドルの要部を示す斜視図である。ハンドルの他の変形例を示す斜視図である。バネ定数の変更可能なバネ要素を平行リンク機構に適用した概略図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る倒立二輪車の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示されるように、倒立二輪車１は、立乗りタイプのパーソナルモビリティである。この倒立二輪車１は、倒立状態を維持するように制御されると共に、バッテリー、ジャイロ、車輪駆動用モータなどの重量部品が内部に収容された本体部２を有している。この本体部２は左右に車輪３を有し、本体部２の上面側には、利用者が足を乗せるためのステップ４が設けられている。

本体部２から鉛直方向にハンドル５が延在し、ハンドル５とステップ４は、本体部２側に配置された平行リンク機構Ｓを介して連動する。すなわち、ハンドル５は、ステップ４の姿勢に連動してロール方向（旋回方向）に変化可能である。利用者は、ハンドル５の把持部６を手で把持し、ステップ４に足を載せた状態で、体重移動によって倒立二輪車１を所望の方向に旋回させることができる。

ハンドル５は、下端が平行リンク機構Ｓのリンクに固定されて、ステップ４の変位に連動して傾動するステム７と、利用者が把持すると共にステム７の上端に弾性部材１０を介して連結された把持部６と、を有する。把持部６は、水平に延在する把持棹６ａと、把持棹６ａの中央から下方向に延在する支持棹６ｂとからなる。

図２に示されるように、円柱状の弾性部材１０はゴム材からなり、弾性部材１０の上端及び下端には、図示しないボルトが埋設されている。弾性部材１０の下端は、ステム７の上端にボルトを介して固定され、弾性部材１０の上端は、支持棹６ｂの下端にボルトを介して固定されている。従って、利用者が把持部６を左右に傾動させても、その傾動にステム７が追従し難くなっている。なお、この弾性部材１０はバネ材で形成されてもよい。弾性部材１０はバネ定数の変更が電子制御によって可能なものであってもよい。

さらに、ハンドル５には、ステム７と把持部６の支持棹６ｂを一体化させるための連結具１１を有している。この連結具１１は、半円筒状の第１の連結部１２と半円筒状の第２の連結部１３とを有している。第１の連結部１２の下端と第２の連結部１２の下端とは、ステム７の上部に立設させた軸支ピン１４によって回動自在に連結されている。各連結部１２，１３の内周面は、ステム７の外周面と把持部６の支持棹６ｂの外周面に当接する。

連結具１１は、弾性部材１０に対応して配置されている。軸支ピン１４を中心に第１及び第２の連結部１２，１３が開いた状態で、ステム７と把持部６は弾性部材１０の影響を受けて連動しにくい。これに対して、第１及び第２の連結部１２，１３が閉じた状態で、介助者が利用者の搭乗時に、第１の連結部１２及び第２の連結部１３の開きを手で押さえたり、締結バンド（不図示）で連結具１１の開きを止めるたりすることにより、ステム７と把持部６を連動させることができる。

連結具１１を採用することで、倒立二輪車１は、一般的な利用態様と訓練のための利用態様とを選択することができる。訓練時にあっては、介助者が連結具１１の開きを手で押さえることにより、把持部６のふらつきを無くし、下半身のトレーニングを受ける利用者は、倒立二輪車１に対して楽に乗り降りすることができる。

ハンドル５の傾動とステップ４の姿勢とが連動している一般的な倒立二輪車で下半身の運動回復訓練を行うと、利用者は、上半身を使って倒立二輪車１の操舵を行ってしまうので、ハンドル５の操作に頼って下半身をしっかり使わない場合が起こる。例えば、脳卒中で下半身の機能障害を起こした患者は、下半身のバランストレーニングが重要になるが、一般的な倒立二輪車で訓練すると、倒立二輪車の操舵達成度と実際に歩行したときのバランス度との評価が一致しないことがある。

そこで、弾性部材１０を利用した倒立二輪車１においては、ハンドル５の操作によりステップ４の姿勢が変化し難いため、トレーニング中に、利用者がハンドル５を操作しても、バランスの維持が得られ難い。よって、利用者は、ステップ４を利用して必然的に倒立二輪車１の旋回動作を行うことになり、利用者の重心移動動作が促進されることになる。その結果として、下肢機能改善のためのバランストレーニングの効果が確実に得られ、下半身の運動機能の回復に効果的なトレーニングができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

［変形例１］
図３に示されるように、変形例としての連結具１１Ａは、弾性部材１０に対応して配置されている。連結具１１Ａは、ステム７の上部に立設させた軸支ピン１４を中心にして回動自在な半円筒状の連結部１２Ａを有している。この連結部１２Ａの内周面は、ステム７の外周面と把持部６の支持棹６ｂの外周面に当接する。連結部１２Ａが閉じた状態で、介助者が連結部１２Ａの開きを手で押さえたり、締結バンド（不図示）で連結具１１Ａの開きを止めると、ステム７と把持部６を連動させることができる。

［変形例２］
下半身のバランストレーニングを行う際に、訓練を必要とする利用者の身体的特性、症状、回復度合い等によって、下半身の運動能力に左右のアンバランスが存在する場合がある。

そこで、図４に示されるように、平行リンク機構Ｓの左右の第１のリンク２１と第２のリンク２２との間に、バネ定数の変更が可能なバネ要素３０が配置される。このバネ要素３０は、左右が独立した第１のバネ部３１と第２のバネ部３２とからなる。第１のバネ部３１の一端は、第１のリンク２１の中央に回動自在に連結されている。第１のバネ部３１の他端は、下側に位置する第３のリンク２５に対して回動自在に連結された中間リンク２６の上端に回動自在に連結される。同様に、第２のバネ部３２の一端は、第２のリンク２２の中央に回動自在に連結されている。第２のバネ部３２の他端は中間リンク２６の上端に回動自在に連結される。

このようなバネ要素３０を利用することで、左右のステップ４の踏み込み力を、利用者に合わせて変更することができる。従って、利用者一人一人の状態に合わせて、下半身の効率的なトレーニングを行うことができる。バネ要素３０としては、外部からの制御によってバネ定数の変更が可能なエアーダンパなどが利用可能である。例えば、左側の下半身の回復が遅れている利用者には、左側の第１のバネ部３１のバネ力を弱く設定し、右側の下半身の回復が遅れている利用者には、右側の第２のバネ部３２のバネ力を弱く設定する。

なお、バネ要素３０のバネ定数をプログラム制御によって変更させ、これに伴って、平行リンク機構Ｓのリンク変位角に対する旋回ゲインを変更させるようにしてもよい。

１…倒立二輪車２…本体部３…車輪４…ステップ５…ハンドル６…把持部７…ステム１０…弾性部材１１，１１Ａ…連結具３０…バネ要素Ｓ…平行リンク機構

Claims

ステップの姿勢に連動してロール方向へ変化可能なハンドルを有する倒立二輪車であって、
前記ハンドルは、
前記ステップの変位に連動して傾動するステムと、
利用者が把持すると共に、前記ステムの上部で連結された把持部と、を備え、
前記把持部は、前記ステムから独立してロール方向に変化可能なように連結されている、
倒立二輪車。