JPH11500331A - 輸送車両と方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.不規則な表面を有する地面上で人間を輸送するための車両にして、 (a) 人間を支持する支持体、 (b) 前記表面上の支持体中の人間を支持するため前記支持体に運動可能に取付 けられた地面接触モジュールにして、前記地面接触モジュールの方向付けが前- 後及び横方向平面を画定し、前記支持体及び前記地面接触モジュールが組立体の 構成部材である前記地面接触モジュール、 (c) 前記組立体に取り付けられ、前記組立体及び前記表面上の人間の移動をさ せるためのモーター付き駆動装置、及び (d) モーター付き駆動装置の動作により前-後平面における安定性を力学的に 高めるため前記モーター付き駆動装置を含む制御ループ、を特徴とする前記車両 。 2.前記地面接触モジュールは、複数の横方向に配置した位置にて地面に接触し 、かつ固有の安定性を欠く移動中、構成における表面上の支持体中の人間を支持 するよう配設され、しかし制御ループについては、前-後平面における時間の少 なくとも一部について横方向平面において比較的安定である請求項1の車両。 3.前記地面接触モジュールが相互に横方向に配設した一対の地面接触部材を含 む請求項2の車両。 4.前記地面接触部材の各々が車輪を含み、前記車両は各車両の回転を別々に制 御するための車輪制御手段を含み、前記車輪制御手段は制御ループを利用する平 衡モードを有し、前記平衡モードにおいて車輪は前-後平面において車両の平衡 を維持する方法で駆動される請求項3の車両。 5.前記地面接触部材の各々が地面に接触するための車輪の集合体を含み、各集 合体は横方向に配設した中央軸に取り付けられると共に、前記中央軸の周りでモ ーターで駆動され、前記集合体の前記車輪の各々は前記中央軸に並行な軸の周り で回転可能に取り付けられ、前記車輪は前記集合体とは独立してモーターで駆動 されるようになってなっている請求項3の車両。 6.前記集合体の各中央軸が相互に実質的に一致するよう配設された請求項5の 車両。 7.前記中央軸から各車輪の直径を通る距離が前記集合体の各車輪のためのもの と概ね同じである請求項6の車両。 8.各集合体が実質的に等しい直径の二つの車輪を有する請求項6の車両。 9.各集合体が実質的に等しい直径の三つの車輪を有する請求項6の車両。 10.前記地面接触部材の各々は複数の軸方向に近接し回転可能に取り付けられた 弓状要素群を含み、各群の弓状要素は支持部材に取り付けられ、各支持部材は中 央軸に回転可能に取り付けられると共に前記中央軸の周りでモーターにより駆動 される請求項3の車両。 11.前記各弓状要素の半径方向の最外部の範囲はかかる範囲に等しい半径を有す る円の主湾曲半径に一致する概ね一定の主湾曲半径を有する請求項10の車両。 12.前記各弓状要素は前記組立体の前進運動に関して決定された先行部と後続部 を有し、前記先行部は前進運動中地面に最初に接触し、各部は先端を有し、各先 行部の前記先端に近い前記弓状要素の湾曲半径は前記要素の主湾曲半径より幾分 小さい請求項11の車両。 13.前記各弓状要素は前記組立体の前進運動に関して決定された先行部と後続部 を有し、前記先行部は前進運動中地面に最初に接触し、各部は先端を有し、前記 後続部の前記先端に近い前記弓状要素の湾曲半径はかかる要素の主湾曲半径より 幾分小さい請求項11の車両。 14.前記各弓状要素は前記組立体の前進運動に関して決定された先行部と後続部 を有し、前記先行部は前進運動中地面に最初に接触し、各部は先端を有し、その 先端の少なくとも一つに近い各弓状要素の湾曲半径は前記主湾曲半径とは異なる 請求項11の車両。 15.前記各弓状要素は前記組立体の前進運動に関して決定された先行部と後続部 を有し、前記先行部は前進運動中地面に最初に接触し、各部は先端を有し、各弓 状要素の前記先端の少なくとも一つは偏向器に偏向可能に取り付けられ、結合し て、作動時に局所的な湾曲半径が修正される請求項11の車両。 16.前記中央軸の周りの各集合体の角度方向付けを制御するための集合体制御手 段、及び各集合体の前記車輪に関し、地面と接触している車輪の回転を独立して 制御するための車輪制御手段を更に含む請求項6の車両。 17.前記車輪制御手段は制御ループを利用する平衡モードを有し、地面に接触し ている各集合体の車輪は前-後平面上の車両の平衡を維持しる方法で駆動される 請求項16の車両。 18.前記車輪制御手段は前記車輪が前記集合体の回転の関数として駆動されるス レーブモードを有し、前記集合体制御手段は制御ループを利用する傾斜モードを 有し、前記集合体は、前記車輪がスレーブモードにある間、前-後平面上の車両 の平衡を維持するような方法で駆動され、これにより車両が階段又は他の地形を 昇り降りすることを可能にする請求項16の車両。 19.前記車輪制御手段は制御ループを利用する平衡モードを有し、地面と接触し ている各集合体の前記車輪は、前-後平面上の車両の平衡を維持するような方法 で駆動される請求項18の車両。 20.前記車輪制御手段は、前記スレーブモードから前記平衡モードへの移行の際 使用され、前記集合体によるゼロ交差が感知されるまで前記平衡モードに入るこ とを防止するに有効な、車輪移行モードを有する請求項19の車両。 21.前記集合体制御手段の動作を前記車輪制御手段の動作と整合させるための整 合制御手段にして、該整合制御手段は以下の段階を行なわせる階段登りモードを 有し、 (1) 開始、ここでは各集合体からの一つである、第1車輪対の上で、平衡して いる前記組立体が、階段の第1段に近接して配設され、ついで集合体が回転して 第2車輪対を前記階段の第1段に載せ、 (2) 重量の移行、ここでは前記車輪が世界に対する前記集合体の位置を維持す るよう駆動されている間、前記車両及び人間の重量が前記組立体に対する前記集 合体の運動により、下方第1車輪対から前記階段の第1段の上の前記第2車輪対 に移行し、 (3) 登り、ここでは第2車輪対が駆動されて車両を前方へ、次の階段の蹴込み まで運動させ、同時に前記集合体は駆動されて次の車輪対を前記次の階段の 踏み板の上に位置決めし、この段階は前記車輪制御手段が平衡モードにある間に 行われ、 前記段階(2)及び(3)は前記車輪制御手段の通常の平衡モードに入る最後の階 段まで交互に続けられる、前記整合制御手段を更に含む請求項16の車両。 22.スレーブモードにおける機能を修正するためのスレーブ機能調整装置にして 、前記車両が階段の昇降及び変化する形状を有する他の表面地形の昇り降りを可 能にする、前記スレーブ機能調整装置を更に含む請求項18の車両。 23.前記車両の方向を制御するのに人間が使用する操縦桿を更に含む請求項6の 車両。 24.与えられた方向への人間の傾斜を感知し、モーター付き駆動装置を制御して 人間が傾斜する方向に前記車両を運動させるための傾斜手段を更に含む請求項6 の車両。 25.前記傾斜手段が力板を含む請求項24の車両。 26.前記傾斜手段が近接センサーを含む請求項24の車両。 27.前記支持体が前記組立体に蝶番で取り付けた座席を有する椅子を含み、人間 が前記椅子に座る第1位置と人間が立つ第2位置を有する請求項6の車両。 28.前記車両は転動軸及び勾配軸を有し、前記支持体の姿勢を決定するための姿 勢決定手段、及び前記地面接触部材に関して前記支持体の姿勢を制御するための 姿勢制御手段を更に含む請求項6の車両。 29.前記車両の前記転動軸に概ね平行な軸を中心とする、前記地面接触モジュー ルに関して前記支持体の角度方向付けの調節を可能にする転動調節手段にして、 該転動調節手段は前記姿勢制御手段により制御される、前記転動調節手段を更に 含む請求項28の車両。 30.前記転動調節手段が、回転過程において前記支持体を回転の大体の方向に傾 斜させる傾斜手段を更に含む請求項29の車両。 31.前記車両の前記勾配軸に概ね平行な軸を中心とする、前記地面接触モジュー ルに関して前記支持体の角度方向付けの調節を可能にする傾斜調節手段にして、 該傾斜調節手段は前記姿勢制御手段により制御される、前記傾斜調節手段を更に 含む請求項28の車両。 32.地面に対する前記支持体の高さを調節するための高さ調節手段を更に含む請 求項6の車両。 33.前記高さ調節手段は前記支持体と前記地面接触モジュールの間に可変延長部 を更に含む請求項32の車両。 34.前記支持体はその上に人間が立てるよう地面に最近接している請求項3の車 両。 35.前記支持体に取り付けられ、人間の概ね腰部の高さにグリップを有するハン ドルにして、これにより前記車両がスクーターに類似する方法で操作される、前 記ハンドルを更に含む請求項34の車両。 36.前記地面接触部材は車輪である請求項34の車両。 37.前記支持体はその上に人間が立てるよう地面に最近接している請求項6の車 両。 38.前記支持体に取り付けられ、人間の概ね腰部の高さにグリップを有するハン ドルにして、これにより前記車両がスクーターに類似する方法で操作される、前 記ハンドルを更に含む請求項37の車両。 39.前記支持体はその上に人間が立てるよう地面に最近接している請求項10の 車両。 40.前記支持体に取り付けられ、人間の概ね腰部の高さにグリップを有するハン ドルにして、これにより前記車両がスクーターに類似する方法で操作される、前 記ハンドルを更に含む請求項39の車両。 41.前記車両の方向を制御するのに人間が使用する、前記ハンドルに取り付けた 操縦桿を更に含む請求項35の車両。 42.前記車両の方向を制御するのに人間が使用する、前記ハンドルに取り付けた 操縦桿を更に含む請求項38の車両。 43.前記車両の方向を制御するのに人間が使用する、前記ハンドルに取り付けた 操縦桿を更に含む請求項40の車両。 44.与えられた方向への人間の傾斜を感知し、モーター付き駆動装置を制御して 人間が傾斜する方向に前記車両を運動させるための傾斜手段を更に含む請求項3 4の車両。 45.与えられた方向への人間の傾斜を感知し、モーター付き駆動装置を制御して 人間が傾斜する方向に前記車両を運動させるための傾斜手段を更に含む請求項3 7の車両。 46.与えられた方向への人間の傾斜を感知し、モーター付き駆動装与えられた方 向への人間の傾斜を感知し、モーター付き駆動装置を制御して人間が傾斜する方 向に前記車両を運動させるための傾斜手段を更に含む請求項39の車両。 47.前記制御ループを含み、第1モードで前記支持部材を駆動するための駆動制 御手段にして、前記モードにおいては、軸方向に近接した各弓状要素群の第1弓 状要素は、次の後続する弓状要素が地面に接触し、続いて次の弓状要素が地面に 接触して、前記弓状要素に沿う前記車両が実質的に連続した転動運動をするとこ ろ、弓状の距離で、に近い点まで概ね地面に接触したままである、前記駆動制御 手段を更に含む請求項10の車両。 48.前記駆動制御手段は第2モードで前記支持部材を駆動して階段及び他の表面 地形を昇り降りすることを可能にする手段を含む請求項47の車両。 49.各群の弓状要素の第2弓状要素を後続する表面地形上に着地させる手段にし て、各群の弓状要素の第1弓状要素が直前の表面地形上にあるとき、ステップを 含む、前記手段を更に含む請求項48の車両。 50.前記制御ループが基本として周期的に以下のステップ(1)人間により与えら れた入力を読むこと、(2)状態変数を読むこと、(3)前記状態変数に基づいてプロ グラム状態を修正すること、及び(4)人間が与えた入力及び状態変数入力に基づ いてモーター付き駆動装置を制御するための計算を実行すること、を実行する手 段を含む請求項1の車両。 51.前記車両は、前記車両の速度を前記車両が現在可能な最大速度以下の所望の 速度限界値に制限する速度制限手段にして、 これにより前記車両の前-後安定性がフイードバックループにより継続して 高められる、前記速度制限手段を更に含む請求項1の車両。 52.前記フイードバックループは、前記車両の勾配を示す出力を発生する傾斜計 を含み、前記速度制限手段は、前記車両の速度が限界値を超えると勾配修正を前 記傾斜計の出力に加える手段を含む請求項51の車両。 53.前記勾配修正は速度が限界値を超える量の関数である請求項52の車両。 54.前記速度制限手段は、前記車両が現在可能な最大速度をリアルタイムベース で決定するための速度能力手段を含む請求項53の車両。 55.前記車両は前記モーター付き駆動装置に動力を供給する電源を有し、前記速 度能力手段は前記電源により前記モーター付き駆動装置に現在与えられた出力を 示す信号を受けるための入力を有する請求項54の車両。 56.前記車両は、表面地形に対する前記車両の物理的関係を感知するための感知 装置にして、該感知装置は前記スレーブ機能調整装置と通信可能であり、これに より階段及び他の表面地形は前記車両により自動的に乗り越えられる、前記感知 装置を更に含む請求項22の車両。 57.前記車両は、前記集合体制御手段において前記集合体が回転しない傾斜モー ドから前記集合体が回転しない固定モードへ、及び前記車輪制御手段においてス レーブモードから平衡モードへの移行を行なわせる傾斜-平衡移行手段を更に含 む請求項19の車両。 58.前記フイードバックループは、前記車両の勾配を示す出力を発生する傾斜計 を含み、前記傾斜-平衡移行手段は、前記集合体の第1所望の角度方向付けが達 成されるまで、勾配修正を前記傾斜計の出力に加える手段を含む請求項57の車 両。 59.前記傾斜-平衡移行手段は、前記第1所望の角度方向付けが達成されると作 動可能な手段にして、前記車両制御手段を平衡モードに入らせるため、かつ第2 所望の角度方向付けが達成されて、そこで前記集合体制御手段が固定モードに入 るまで、前記集合体の角度回転を円滑に続けるための前記作動可能な手段、を含 む請求項58の車両。 60.前記車両は、前記集合体制御手段において前記集合体が回転しない固定モー ドから傾斜モードへ、及び前記車輪制御手段において平衡モードからスレーブモ ードへの移行を行なわせる平衡-傾斜移行手段を更に含む請求項19の車両。 61.前記フイードバックループは前記車両の勾配を示す出力を発生する傾斜計を 含み、前記平衡-傾斜移行手段は第1目的地角度位置まで前記集合体の段階的な 回転をさせるための手段を含み、同時に勾配修正を前記傾斜計の出力に加え て前記車両の重力の中心を平衡している車輪上に維持する、請求項60の車両。 62.前記傾斜-平衡移行手段は、前記集合体の前記第1目的地の角度方向付けが 達成されると作動可能な手段にして、前記集合体制御手段を傾斜モードに入らせ 、前記車輪制御手段をスレーブモードに入らせ、前記勾配修正を円滑に除去する 前記手段、を含む請求項61の車両。 63.前記制御ループが、複数のマイクロプロセッサーにしてその各々は車両の移 動と制御に関連して独立の組の仕事が割り当てられ、単一母線で相互に通信可能 である、前記複数のマイクロプロセッサーを含む請求項1の車両。 64.不規則な表面を有する地面上で乗組員を輸送するための車両にして、該車両 は、 (a) 前記乗組員を支持する支持体、 (b) 相互に横方向に配設され、前記支持体に運動可能に取り付けられ、前記表 面上の前記支持体中の前記乗組員を支持するための一対の地面接触部材にして、 該地面接触部材の方向付けが垂直位置で相互に交差する前-後及び横方向平面を 画定し、前記支持体及び前記地面接触部材が組立体の構成部材である前記一対の 地面接触部材、 (c) 前記組立体に取り付けられ、前記組立体及び前記表面上の乗組員を移動さ せるためのモーター付き駆動装置、及び (d) モーター付き駆動装置の作動により前-後平面における安定性を力学的に 高めるため前記モーター付き駆動装置を含む制御ループ、を含み、 各地面接触部材は地面に接触するための車輪の集合体を含み、各集合体は共 通の横方向に配設した中央軸に取り付けられ、その周りでモーターにより駆動さ れ、各集合体の前記車輪は前記中央軸に平行な軸に回転可能に取り付けられ、前 記車輪は前記集合体から独立してモーターで駆動されることを特徴とする、前記 車両。 65.前記中央軸の周りの各集合体の角度方向付けを制御するための集合体制御手 段、及び各集合体の前記車輪に関し、地面に接触する車輪の回転を別々に制御す るための車輪制御手段を更に含む請求項64の車両。 66.前記車輪制御手段は、前記車輪が前記集合体の回転の関数として駆動される スレーブ(slave)モードを有し、前記集合体制御手段は制御ループを利用する 傾斜モードを有し、このモードでは前記集合体は、前記車輪が前記スレーブモー ドにある間、前-後平面における前記車両の平衡を維持するような方法で駆動さ れ、これにより前記車両の階段又は他の表面地形の昇り降りを可能にする、請求 項65の車両。 67.前記車輪制御手段は制御ループを利用する平衡モードを有し、このモードで は地面と接触している各集合体の前記車輪が前-後平面における前記車両の平衡 を維持するような方法で駆動される、請求項65の車両。 68.不規則な表面を有する地面上で乗組員を輸送するための車両にして、該車両 は、 (a) 前記乗組員を支持する支持体、 (b) 相互に横方向に配設され、前記支持体に運動可能に取り付けられ、前記表 面上の前記支持体中の前記乗組員を支持するための一対の地面接触部材にして、 該地面接触部材の方向付けが垂直面で相互に交差する前-後及び横方向平面を画 定し、前記支持体及び前記地面接触部材が組立体の構成部材である前記一対の地 面接触部材、 (c) 前記組立体に取り付けられ、前記組立体及び前記表面上の乗組員の移動を させるためのモーター付き駆動装置、及び (d) モーター付き駆動装置の作動により前-後平面における安定性を力学的に 高めるため前記モーター付き駆動装置を含む制御ループ、を含み、 各地面接触部材は複数の軸方向に近接し回転可能に取り付けられた弓状要素 群を含み、各群の弓状要素は支持部材に取り付けられ、各支持部材は中央軸に回 転可能に取り付けられ、前記中央軸の周りでモーターで駆動されることを特徴と する、前記車両。 69.不規則な表面を有する地面上で人間を輸送するための車両にして、該車両は 、 (a) 人間を支持する支持体、 (b) 前記支持体に運動可能に取り付けられ、前記表面上の前記支持体中の前記 人間を支持するための地面接触モジュールにして、該地面接触モジュールの 方向付けが前-後及び横方向平面を画定し、前記支持体及び前記地面接触モジュ ールが組立体の構成部材である前記地面接触モジュール、及び (c) 前記組立体に取り付けられ、前記組立体及び前記表面上の人間の移動をさ せるためのモーター付き駆動装置、を含み、前記地面接触モジュールは、移動中 、前-後平面上の垂直位置に関しては固有の安定性に妥協する構造であるが、横 方向平面上の垂直位置に関しては比較的に安定な構造であることを特徴とする、 前記車両。 70.前記支持体を、前記モジュールに関して、概ね水平な平面上で旋回可能に前 記地面接触モジュールに取り付けると共に、前記支持体を制御可能な量だけ旋回 させるための旋回手段にして、前記地面接触モジュールは相互に横方向に配設し た一対の脚を含み、各脚はフレームから制御可能な量だけ概ね垂直方向に延長が 可能であり、前記モーター付き駆動装置は、前記旋回手段及び前記脚を駆動して 前記組立体と付随する人間を連続して後続する踏み手段を更に有する、請求項6 9の車両。 71.前記地面接触モジュールは相互に横方向の配設され、前記モーター付き駆動 装置により動力が供給される一対の車輪を含み、前記車両は、前記モーター付き 駆動装置を含み前記モーター付き駆動装置の作動により前-後平面上の安定性を 力学的に高めるための制御ループを更に含む請求項70の車両。 72.前記車両の移動を行なわせる際、前記脚又は車輪が活動的であるか否かを制 御する移動モード制御手段を更に含む、請求項71の車両。 73.前記地面接触モジュールは相互に横方向に配設された一対の脚を含み、各脚 は概ね垂直方向に制御可能な量だけ前記フレームから延長可能である、請求項6 9の車両。 74.前記地面接触モジュールは、前記脚を、前記支持体に関し前記脚の前方向及 び後方向への運動を可能にするような方法で取り付ける手段を含み、前記モータ ー付き駆動装置は前記脚を交互に駆動して前記脚に階段を踏ませる手段を含む、 請求項73の車両。 75.人間により操作される車両のための指示システムにして、前記車両は速度と 方向付けを有し、前記システムは非視覚的出力、及び少なくとも一つの速度及 び方向付けによる前記出力を変調するためのモジュレーターを含むことを特徴と する指示システム。 76.前記非視覚的出力は調子と反復率を有する音であり、前記モジュレーターは 前記調子と反復率を変調するよう構成されている、請求項75のシステム。 77.前記調子は方向付けにしたがって変調され、前記反復率は速度にしたがって 変調される請求項76のシステム。 78.移動上の平衡及び制御を維持する人間の能力の不足を補正するための方法に して、該方法は、 (a) (i)支持体に運動可能に取り付けられ、前記支持体中の人間を支持するた めの地面接触モジュールにして、前記地面接触モジュールの方向付けは前-後平 面を画定し、前記支持体と前記地面接触モジュールは組立体の構成部材である前 記地面接触モジュールと、 (ii)前記組立体に取り付けられ前記組立体と前記人 間の移動を行わせるモーター付き駆動装置と、を有する車両を準備し、 (b) 前記人間に前記支持体上の或る位置をとらせ、及び (c) モーター付き駆動装置が含まれている制御ループ利用して前記モーター付 き駆動装置の動作により前-後平面上の安定性を力学的に高めることこと、から 成る前記方法。 79.前記地面接触モジュールは相互に横方向に配設した一対の車輪を含む請求項 78の方法。 80.前記地面接触モジュールは相互に横方向に配設した一対の車輪集合体を含み 、各集合体は横方向に配設した中央軸に回転可能に取り付けられその周りでモー ターにより駆動され、前記車輪は前記集合体とは独立してモーターで駆動される 、請求項78の方法。 81.前記地面接触モジュールは一対の横方向に配設した弓状要素群を含み、各群 は複数の軸方向に近接し回転可能に取り付けられた弓状要素を含み、各群の弓状 要素は支持部材に取り付けられ、各支持部材は中央軸に回転可能に取り付けられ その周りでモーターにより駆動され、請求項78の方法。
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