JPWO2014115265A1

JPWO2014115265A1 - 一人乗り移動機器

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Publication number: JPWO2014115265A1
Application number: JP2013553168A
Authority: JP
Inventors: 国亮佐藤; 康典別府; 佐保子後平; 建人飯野; 翔岩田
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Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: EP2949551A4; US9022154B2; EP2949551A1; US20150008058A1; JP5470507B1; WO2014115265A1

Abstract

搭乗台１０に設けられた複数の荷重センサと、搭乗台１０に設けられた複数のバイブレータとを備え、複数の荷重センサからの出力信号に基づいて加重の有無および重心位置を検出し、当該検出した加重の有無および重心位置に応じて複数のバイブレータの駆動を制御することにより、搭乗者が搭乗台１０に乗って重心移動により走行制御を行ったときに、そのときの加重の有無および重心位置によって変わる一人乗り移動機器の動作に応じた振動が複数のバイブレータにより搭乗者に伝えられるようにし、搭乗者が一人乗り移動機器の動作を足元から伝わる振動により把握して、自分の意図通りに一人乗り移動機器を操縦することができるようにする。

Description

本発明は、一人乗り移動機器に関し、特に、人の重心移動により走行制御可能な移動機器に関するものである。

近年、人ひとりを乗せて走行する新たなタイプの移動機器として、所謂「パーソナルモビリティ（一人乗り移動機器）」が注目されている。パーソナルモビリティの代表例として、既に市販されているＳｅｇｗａｙ（登録商標）が存在する。また、トヨタ、ホンダ、スズキ等の各社からも、パーソナルモビリティの試作車が提供されている。これらのパーソナルモビリティでは、身体を傾けて重心移動するだけで直進や旋回の調整ができるようになされている。

また、スケートボードに乗るようなスタイルのパーソナルモビリティも提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。これら特許文献１〜４に記載のパーソナルモビリティにおいても、人の重心移動により走行制御を行うことが可能になされている。特許文献１〜４に記載のパーソナルモビリティは、各社から提供されている市販車または試作車に比べてサイズがコンパクトなため、不十分な点はあるものの比較的持ち運びや収納にも適したものとなっている。

特開２００４−３４５６０８号公報特開２００４−３５９０９４号公報特開２００６−２１７９５２号公報特開２００６−２５６４０１号公報

上記特許文献１〜４に記載の技術では、ボード上のどの位置に重心を移動させるかによって旋回の角度や走行速度などパーソナルモビリティの動きが決まる。しかしながら、重心移動は搭乗者が感覚的に行わざるを得ないため、搭乗者が意図あるいは予想しているパーソナルモビリティの動きと、ボード上の重心位置によって変わるパーソナルモビリティの実際の動きとが一致しないことがある。そのため、搭乗者が自分の意図通りにパーソナルモビリティを操縦することが難しいという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、ボード状の搭乗台に車輪を設けた構成タイプで、搭乗者の重心移動により走行制御を行うことが可能になされた一人乗り移動機器において、搭乗台に対する加重の有無や搭乗台上の重心位置によって変わる一人乗り移動機器の動作を搭乗者に分かりやすく伝達して、搭乗者が自分の意図通りに一人乗り移動機器を操縦しやすくすることができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、ボード状の搭乗台に設けられた複数の荷重センサと、搭乗台に設けられた複数のバイブレータと、当該バイブレータの駆動制御を行う制御回路とを備え、制御回路において、複数の荷重センサからの出力信号に基づいて加重の有無および重心位置を検出し、当該検出した加重の有無および重心位置によって変わる一人乗り移動機器の動作に応じて複数のバイブレータの駆動を制御するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、搭乗者が一人乗り移動機器に乗って重心移動により走行制御を行うと、そのときの荷重センサへの加重の有無および搭乗台上の重心位置が検出され、加重の有無および重心位置によって変わる一人乗り移動機器の動作に応じた振動が複数のバイブレータにより搭乗者に伝えられる。これにより、搭乗者は、加重の有無や重心位置によって変わる一人乗り移動機器の動作を足元から伝わる振動により把握して、自分の意図通りに一人乗り移動機器を操縦することができるようになる。

本実施形態による一人乗り移動機器（パーソナルモビリティ）の外観を示す概略斜視図である。本実施形態による一人乗り移動機器の外形を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は底面図である。本実施形態による搭乗台の構成例を示す図であり、（ａ）はシャーシ、（ｂ）は上面カバーを示す図である。本実施形態の搭乗台に備えられる各構成をデフォルメして示す模式図である。本実施形態による荷重センサとバイブレータと規定位置との関係を示す平面図である。本実施形態による制御回路が備える機能構成例を示すブロック図である。本実施形態の重心位置検出部により検出される重心位置の例を示す図である。本実施形態のモータ駆動制御部が重心位置のＸ座標に応じて行う操舵角の制御例を示す図である。本実施形態のモータ駆動制御部が重心位置のＹ座標に応じて行う走行速度や進行方向の制御例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による一人乗り移動機器（パーソナルモビリティ）の外観を示す概略斜視図である。また、図２は、本実施形態による一人乗り移動機器の外形を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は底面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態の一人乗り移動機器は、ボード状の搭乗台１０に車輪２１，２２を設けた構成タイプで、搭乗者の重心移動により走行制御を行うことが可能になされている。すなわち、搭乗者は搭乗台１０の上に両足を乗せて起立状態で搭乗し、前後左右に重心移動を行うことにより、直進、左右への旋回、走行速度の制御を行うことができるようになされている。

図２（ｄ）に示すように、本実施形態の一人乗り移動機器は、４個の車輪２１，２２を備えている。４個の車輪２１，２２のうち、２個の前輪２１は、搭乗台１０に内蔵された２個のモータ（図示せず）によりそれぞれ独立して駆動される駆動付き車輪である。また、残り２個の後輪２２は、３６０度自由に回転可能なタイプのキャスタである。後輪２２に用いるキャスタは、２つの車輪を平行に並べて１つの車輪のように使うタイプの双輪キャスタであってもよい。

搭乗台１０は、その底部に４個の車輪２１，２２が取り付けられるとともに、２個の駆動付き車輪２１を駆動するモータ、制御回路およびバッテリ（何れも図示せず）を内部に収容する。搭乗台１０は平面が略矩形形状となっており、その四隅付近に４個の車輪２１，２２が取り付けられている。これにより、搭乗者が一人乗り移動機器に乗ったときの走行安定性を確保できるようにしている。

搭乗台１０は、モータ、制御回路およびバッテリを収容するシャーシ１１と、当該シャーシ１１の上に被せる上面カバー１２とから構成されている。図３は、この搭乗台１０の構成例を示す図であり、（ａ）はシャーシ１１、（ｂ）は上面カバー１２を示している。また、図４は、搭乗台１０に備えられる各構成（具体的には後述する）をデフォルメして示す模式図である。

図３（ａ）に示すように、シャーシ１１は、モータを収容するモータ収容部１３と、バッテリおよび制御回路を収容する回路収容部１４とを備えている。また、シャーシ１１の四隅には、前輪である駆動付き車輪２１を取り付けるための前輪用空間１５と、後輪であるキャスタ２２を取り付けるための後輪用空間１６とが形成されている。

一方、上面カバー１２は、図３（ｂ）に示すように、略矩形形状のボードの４辺に、当該ボードに対して略垂直な側壁が設けられた箱型形状を有している。これは、上面カバー１２の上に搭乗者が乗ったときに、その重みによって上面カバー１２が容易に撓まないようにするためである。もちろん、剛性の強い金属材料で上面カバー１２を構成するとか、上面カバー１２を厚くするといった工夫によって、上面カバー１２が撓まないようにしてもよい。

本実施形態の一人乗り移動機器は、搭乗台１０に設けられた複数の荷重センサ４１を備えている。図３（ａ）および図４に示すように、複数の荷重センサ４１は、搭乗台１０（具体的には、シャーシ１１の上面カバー１２が取り付けられる側の面）の四隅付近に４個設けられている。本実施形態において、荷重センサ４１は厚さ０．５ｍｍ程度の矩形形状をしており、その表面は厚さ１ｍｍ以下の薄いアルミ板４２によって覆われている。

一方、上面カバー１２は、図３（ｂ）および図４に示すように、シャーシ１１と対向する面（上面カバー１２の裏面）の、４個の荷重センサ４１と対向する位置に支柱４３を備えている。この支柱４３は、高さ１ｍｍ程度の円柱形状をしており、その円形の断面積は荷重センサ４１の面積よりも小さくなっている。シャーシ１１の上に上面カバー１２を被せたときに、この支柱４３によって、シャーシ１１と上面カバー１２との対向面が支柱４３以外の面で非接触状態となるようにしている。

上述したように、上面カバー１２を箱型形状にして容易に撓まないようにしているのは、上面カバー１２の上に搭乗者が乗っても、シャーシ１１と上面カバー１２とが支柱４３以外の面で非接触状態を維持できるようにするためである。すなわち、上面カバー１２の上に搭乗者が乗ったときに、支柱４３を介して荷重センサ４１に対して搭乗者の体重によって正確に加重が行われるようにするためである。

また、上述したように荷重センサ４１の表面を薄いアルミ板４２で覆っているのは、荷重センサ４１よりも面積の小さい支柱４３に加えられた力をアルミ板４２によって広範囲に分散させ、荷重センサ４１の全面に対して均等に加重が行われるようにするためである。なお、荷重センサ４１を断面円形のボタン電池形状とし、その直径と支柱４３の直径とを略同じ大きさに設計した場合、アルミ板４２を省略することが可能である。あるいは、支柱４３を四角柱とし、その断面積と荷重センサ４１の面積とを略同じ大きさに設計した場合も、アルミ板４２を省略することが可能である。

また、図４に示すように、本実施形態の一人乗り移動機器は、搭乗台１０に設けられた複数のバイブレータ４４を備えている。このバイブレータ４４は、断面円形のボタン電池形状となっている。また、本実施形態では、複数のバイブレータ４４の周囲にそれぞれ、当該バイブレータ４４により発生された振動の伝達を遮断する振動遮断部材４５を備えている。この振動遮断部材４５は、例えばリング状のゴムにより構成されている。

図３（ｂ）に示すように、上面カバー１２の裏面には、複数のバイブレータ４４を収容するための円形の穴４７が形成されている。この上面カバー１２の裏面に形成された円形の穴４７に、バイブレータ４４およびその周囲に設けたリング状の振動遮断部材４５が収容されるようになっている。

図３（ｂ）および図４に示すように、複数のバイブレータ４４は、複数の荷重センサ４１（これに対向する支柱４３）よりも上面カバー１２の中心寄りの位置で、上面カバー１２の規定位置に人が搭乗したときに足裏と対向する位置に４個設けられている。

図５は、荷重センサ４１とバイブレータ４４と上面カバー１２の人が乗る規定位置との関係を示す平面図である。図５に示すように、４個の荷重センサ４１は、搭乗台１０（シャーシ１１）の四隅付近に設けられている。また、４個のバイブレータ４４は、搭乗台１０（上面カバー１２）の四隅よりも中心寄りの位置、つまり４個の荷重センサ４１よりも中心寄りの位置に設けられている。

なお、複数のバイブレータ４４の位置を複数の荷重センサ４１よりも上面カバー１２の中心寄りとしたのは、複数の荷重センサ４１を搭乗台１０の四隅付近に設けているからである。複数の荷重センサ４１を搭乗台１０の四隅より内側に設けることにより、荷重センサ４１の外側にバイブレータ４４を設置する余裕のスペースがある場合は、バイブレータ４４の位置を荷重センサ４１よりも中心寄りとする必要は必ずしもない。

また、人が乗る規定位置５０は、両足を平行にして肩幅程度に開いた状態で上面カバー１２の上に起立したときに自然と両足が位置するところである。バイブレータ４４は、この規定位置５０の直下に設けるのが好ましい。更に好ましくは、２つのバイブレータ４４は両足の拇指球の直下付近、残り２つのバイブレータ４４は両足の踵の直下付近に設けるのがよい。バイブレータ４４で発生した振動が、規定位置５０に起立している搭乗者の足裏に伝わりやすくなるからである。また、本実施形態では、バイブレータ４４の周囲に振動遮断部材４５を設けているので、どの位置のバイブレータ４４からの振動であるかが搭乗者の足裏に伝わりやすくなる。

図５に示す例では、例えば成人男性（靴サイズの平均値が２６．５ｃｍ）が搭乗台１０の規定位置５０に乗ったときに、爪先の一部分と踵の一部分とが搭乗台１０から少しはみ出るように搭乗台１０のサイズが設計されている。例えば、搭乗台１０は用紙Ａ４サイズ程度で構成するのが好ましい。搭乗台１０の上に足裏の全面が着くようなベタ足状態となるよりも、爪先部分や踵部分が搭乗台１０から多少はみ出ていた方が重心をとりやすくなる（あるいは、重心移動を行いやすくなる）からである。

また、搭乗台１０を用紙Ａ４サイズ程度で構成すると、図５に示すように、規定位置５０は搭乗台１０の周辺部に位置するようになる。この周辺部は上面カバー１２の強度（加重に対する撓み耐性）が最も強い部分である。そのため、上面カバー１２を可能な限り薄く形成して軽量化を図ることができるというメリットも有する。

また、上面カバー１２に加重が行われると、その反作用でシャーシ１１に応力が発生する。ここで、搭乗台１０を用紙Ａ４サイズ程度で構成することによって規定位置５０が搭乗台１０の周辺部にあると、その周辺部での加重によって発生する応力はシャーシ１１の周辺部で最も強くなる。これにより、シャーシ１１自体も撓みにくくなるので、シャーシ１１も可能な限り薄く形成して軽量化を図ることができる。

搭乗台１０に収容される制御回路（図示せず）は、荷重センサ４１の出力信号を入力して、モータの駆動制御およびバイブレータ４４の駆動制御を行う。図６は、制御回路が備える機能構成例を示すブロック図である。図６に示すように、本実施形態の一人乗り移動機器が備える制御回路は、その機能構成として、重心位置検出部６１と、モータ駆動制御部６２と、バイブレータ駆動制御部６３とを備えている。

上記各機能構成６１〜６３は、ハードウェア構成、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても実現することが可能である。例えばソフトウェアによって実現する場合、上記各機能構成６１〜６３は、実際にはＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。なお、プログラムを記憶する記録媒体はこれに限定されない。

重心位置検出部６１は、複数の荷重センサ４１からの出力信号に基づいて、搭乗者による加重の有無および搭乗台１０上での搭乗者の重心位置を検出する。具体的には、重心位置検出部６１は、複数の荷重センサ４１からの出力信号に基づいて、加重の有無を検出するとともに、補間演算によって重心位置を検出する。図７は、重心位置検出部６１により検出される重心位置の例を示す図である。図７に示すように、搭乗台１０の平面上に、搭乗台１０の中心位置を原点Ｏとする２次元座標（Ｘ−Ｙ座標）を設定する。この場合、４個の荷重センサ４１は何れも原点Ｏから等距離に位置している。

図７に示す座標平面において、第１象限〜第４象限に配置された荷重センサ４１をそれぞれ符号４１_−１〜４１_−４で区別する。ここで、各荷重センサ４１_−１〜４１_−４で検出される荷重の大きさ（圧力）をそれぞれＷ_−１〜Ｗ_−４とする。また、原点Ｏから各荷重センサ４１_−１〜４１_−４までのＸ軸方向の距離をｘ（何れも同じ）、Ｙ軸方向の距離をｙ（何れも同じ）とする。

この場合、各荷重センサ４１_−１〜４１_−４からの出力信号Ｗ_−１〜Ｗ_−４に基づいて重心位置検出部６１により検出される重心位置Ｇ（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ）は、
ｘ_Ｇ＝ｘ（Ｗ_−１＋Ｗ_−４）／Ｗ−ｘ（Ｗ_−２＋Ｗ_−３）／Ｗ
ｙ_Ｇ＝ｙ（Ｗ_−１＋Ｗ_−２）／Ｗ−ｙ（Ｗ_−３＋Ｗ_−４）／Ｗ
ただし、Ｗ＝Ｗ_−１＋Ｗ_−２＋Ｗ_−３＋Ｗ_−４
となる。

モータ駆動制御部６２は、重心位置検出部６１により検出された加重の有無および搭乗台１０の重心位置Ｇに応じて、前輪である駆動付き車輪２１に接続された２個のモータの駆動を制御する。すなわち、モータ駆動制御部６２は、重心位置検出部６１により加重が検出されたときに、２個のモータを駆動して一人乗り移動機器を発進させる。

ただし、重心位置検出部６１により加重が検出された直後（搭乗者が搭乗台１０に乗った直後）にモータを駆動して一人乗り移動機器を発進させると、搭乗者がバランスを崩してしまう恐れがある。そこで、重心位置検出部６１により加重が検出された後、所定時間後（例えば、１．５秒後）にモータの駆動を開始するようにするのが好ましい。

一人乗り移動機器の発進後、モータ駆動制御部６２は、重心位置検出部６１により検出された重心位置Ｇに応じて、２個のモータのうちどちらをどの程度のトルクで駆動するかを制御する。具体的には、モータ駆動制御部６２は、重心位置ＧのＸ座標に応じたモータ駆動によって操舵角の制御を行い、重心位置ＧのＹ座標に応じたモータ駆動によって走行速度や進行方向の制御を行う。

図８は、本実施形態のモータ駆動制御部６２が重心位置ＧのＸ座標に応じて行う操舵角の制御例を示す図である。重心位置ＧのＸ座標に関しては、例えば図８のように、負の最大値から正の最大値までを３つの領域８１〜８３に分割し、Ｘ座標の値が負の値で最も小さくなる第１の領域８１に重心位置Ｇがあるときは左旋回、Ｘ座標の値が正の値で最も大きくなる第３の領域８３に重心位置Ｇがあるときは右旋回、その間の第２の領域８２に重心位置Ｇがあるときは直進とするようにモータのトルクを制御する。

すなわち、図８（ｂ）に示すように、重心位置ＧのＸ座標がゼロに近い場合（例えば、Ｘ座標の値が−ｘ_１〜＋ｘ_１である第２の領域８２に重心位置Ｇがある場合）、モータ駆動制御部６２は２個のモータ（つまり、左右の駆動付き車輪２１）を同じトルクで駆動する。これにより、一人乗り移動機器は直進する。

また、図８（ａ）に示すように、重心位置ＧのＸ座標の値が−ｘ_１より小さい場合（重心位置Ｇが第１の領域８１にある場合）、モータ駆動制御部６２は左輪のモータより右輪のモータを大きなトルクで駆動する。これにより、一人乗り移動機器は左方向に旋回する。このとき、左右のトルク差の大きさに応じて、左旋回の角度が決まる。左右のモータでどのくらいのトルク差をつけるかは、重心位置ＧのＸ座標の値に応じて決める。

本実施形態では、前輪のみを駆動付き車輪２１とし、後輪はキャスタ２２としているので、左輪のモータを非駆動として右輪のモータだけを駆動することにより、その場で左方向に信地旋回（非駆動とした左輪を回転中心とする旋回）をすることも可能である。あるいは、左輪のモータと右輪のモータとを同じ大きさのトルクで互いに逆向きに駆動することにより、その場で左方向に超信地旋回（２個の駆動付き車輪２１の中央を回転中心とする旋回）をすることも可能である。

また、図８（ｃ）に示すように、重心位置ＧのＸ座標がｘ_１より大きい場合（重心位置Ｇが第３の領域８３にある場合）、モータ駆動制御部６２は右輪のモータより左輪のモータを大きなトルクで駆動する。これにより、一人乗り移動機器は右方向に旋回する。このとき、左右のトルク差の大きさに応じて、右旋回の角度が決まる。この場合も、左右のモータでどのくらいのトルク差をつけるかは、重心位置ＧのＸ座標の値に応じて決める。右輪のモータを非駆動として左輪のモータだけを駆動することにより、右方向に信地旋回をすることも可能である。あるいは、左輪のモータと右輪のモータとを同じ大きさのトルクで互いに逆向きに駆動することにより、その場で右方向に超信地旋回をすることも可能である。

図９は、重心位置ＧのＹ座標に応じて行う走行速度や進行方向の制御例を示す図である。重心位置ＧのＹ座標に関しては、図９のように、負の最大値から正の最大値までを３つの領域９１〜９３に分割し、Ｙ座標の値がｙ_１より大きい第１の領域９１に重心位置Ｇがあるときは加速、Ｙ座標の値が−ｙ_２より小さい第３の領域９３に重心位置Ｇがあるときは減速、その間の第２の領域９２に重心位置Ｇがあるときは等速となるようにモータのトルクを制御する。

なお、ここで示した制御例は一例に過ぎない。例えば、第１の領域９１から第３の領域９３を等分割し、第１の領域９１に重心位置Ｇがあるときは前進、第２の領域９２に重心位置Ｇがあるときは停止、第３の領域９３に重心位置Ｇがあるときは後進となるようにモータのトルクを制御してもよい。この場合、第１の領域９１の中では、重心位置ＧのＹ座標の値が大きくなるほど、モータ駆動制御部６２はモータに与える正のトルクを大きくする。また、第３の領域９３の中では、重心位置ＧのＹ座標の値が小さくなるほど（絶対値が大きくなるほど）、モータ駆動制御部６２はモータに与える負のトルクを大きくする。

バイブレータ駆動制御部６３は、重心位置検出部６１により検出された加重の有無および重心位置Ｇに応じて、複数のバイブレータ４４の駆動を制御する。すなわち、バイブレータ駆動制御部６３は、重心位置検出部６１により検出された加重の有無および重心位置Ｇに応じて、４個のバイブレータ４４のうちどれをどの程度の大きさで駆動するかを制御する。

具体的には、バイブレータ駆動制御部６３は、重心位置検出部６１により加重が検出されたときに、４個のバイブレータ４４を駆動して一人乗り移動機器が発進することを搭乗者に伝える。例えば、バイブレータ駆動制御部６３は、重心位置検出部６１による加重の検出後、０．５秒置きに４個のバイブレータ４４を２回駆動させる。上述したモータ駆動制御部６２は、その０．５秒後にモータの駆動を開始する。これにより、搭乗者は、搭乗台１０に乗ってからバイブレータ４４により足裏に伝わる２回の振動によりリズムを感じながら、発進のための準備（心構えや姿勢取り）を行うことができる。

一人乗り移動機器の発進後、バイブレータ駆動制御部６３は、重心位置ＧのＸ座標に応じて左右どちらのバイブレータ４４を駆動するかとその駆動力の大きさを制御するとともに、重心位置ＧのＹ座標に応じて前後どちらのバイブレータ４４を駆動するかとその駆動力の大きさを制御する。また、駆動のリズムやテンポ、タイミング等を制御するようにしてもよい。

例えば、一人乗り移動機器の加速時には、バイブレータ駆動制御部６３は前側２つのバイブレータ４４を駆動する。このとき、バイブレータ駆動制御部６３は、加速が行われている間はバイブレータ４４の駆動を行い、例えば「トン、トン、トン、トトトトト」といったように走行速度に応じてリズムを変えて断続的に駆動する。なお、最高速に達すると一人乗り移動機器は等速となるので、その時点でバイブレータ駆動制御部６３はバイブレータ４４の駆動を停止する。

また、一人乗り移動機器の減速時には、バイブレータ駆動制御部６３は後側２つのバイブレータ４４を駆動する。このとき、バイブレータ駆動制御部６３は、減速が行われている間はバイブレータ４４の駆動を行い、例えば「ブー」といったようにバイブレータ４４を継続的に振動させる。また、バイブレータ駆動制御部６３は、減速量に応じて駆動（振動）の大きさを変える。例えば、大きく減速する場合はバイブレータ４４を大きく振動させる。

また、一人乗り移動機器の右方向への旋回時（信地旋回または超信地旋回ではない）、バイブレータ駆動制御部６３は、例えば右側２つのバイブレータ４４を駆動する。このときの駆動の大きさは、例えば原点Ｏから重心位置Ｇまでの距離に比例して制御する。例えば、減速時と同様、大きく右旋回する場合は右側２つのバイブレータ４４を「ブー」と継続的に大きく振動させる。

一方、一人乗り移動機器の左方向への旋回時（信地旋回または超信地旋回ではない）、バイブレータ駆動制御部６３は、例えば左側２つのバイブレータ４４を駆動する。このときの駆動の大きさは、例えば原点Ｏから重心位置Ｇまでの距離に比例して制御する。例えば、大きく左旋回する場合は左側２つのバイブレータ４４を「ブー」と継続的に大きく振動させる。

また、一人乗り移動機器の信地旋回時または超信地旋回時、バイブレータ駆動制御部６３は、４個のバイブレータ４４を回転させるパターンで順番に駆動する。

なお、以上に示したバイブレータ４４の駆動方法は一例であり、本発明はこの駆動方法に限定されるものではない。例えば、一人乗り移動機器の旋回時（信地旋回または超信地旋回ではない）、バイブレータ駆動制御部６３は、原点Ｏから重心位置Ｇまでの距離が所定値以下の場合（つまり、旋回確度が所定角度以下となる場合）は前側１個（旋回方向に応じた左右何れか１個）のバイブレータ４４のみを駆動し、原点Ｏから重心位置Ｇまでの距離が所定値より大きい場合（つまり、旋回確度が所定角度より大きくなる場合）は前後２個（旋回方向に応じた左右何れか２個）のバイブレータ４４を駆動するようにしてもよい。

また、一人乗り移動機器の発進直後から所定時間は、重心位置Ｇがどこにあろうと、バイブレータ４４の駆動を行わないようにしてもよい。上述したように、一人乗り移動機器の発進直前にバイブレータ４４を２回断続的に振動させて発進の予告をしても、発進直後は慣性の法則により搭乗者の重心が後側に傾いてしまう可能性がある。したがって、発進直後から所定時間は、バイブレータ駆動制御部６３はバイブレータ４４を駆動させないようにすることが好ましい。また、これに合わせて、モータ駆動制御部６２も発進直後から所定時間は重心位置Ｇに応じたモータの駆動制御（減速）は行わず、一定速度まで徐々に加速するようなモータの駆動制御を行うのが好ましい。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、ボード状の搭乗台１０に設けられた複数の荷重センサ４１と、搭乗台１０に設けられた複数のバイブレータ４４と、当該バイブレータ４４の駆動制御を行う制御回路とを備え、制御回路において、複数の荷重センサ４１からの出力信号に基づいて搭乗者による加重の有無および搭乗者の重心位置Ｇを検出し、当該検出した加重の有無および重心位置Ｇに応じて複数のバイブレータ４４の駆動を制御するようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、搭乗者が一人乗り移動機器に乗って重心移動により走行制御を行うと、そのときの荷重センサ４１への加重の有無および搭乗台１０上の重心位置が検出され、加重の有無および重心位置によって変わる一人乗り移動機器の動作に応じた振動が複数のバイブレータ４４により搭乗者に伝えられる。これにより、搭乗者は、加重の有無や重心位置によって変わる一人乗り移動機器の動作を足元から伝わる振動により把握して、自分の意図通りに一人乗り移動機器を操縦することができるようになる。

また、本実施形態では、搭乗台１０の平面を用紙Ａ４サイズ程の大きさの略矩形形状としているので、搭乗者の足が乗る規定位置５０をほぼ一意に定めることができる。そして、その規定位置５０の直下に４個のバイブレータ４４を設けているので、できるだけ少ない数のバイブレータ４４で、加重の有無や重心位置Ｇによって変わる一人乗り移動機器の動作を搭乗者に分かりやすく伝えることができる。また、本実施形態では、バイブレータ４４の周囲に振動遮断部材４５を設けているので、どの位置のバイブレータ４４からの振動であるかを搭乗者に対してより分かりやすく伝えることができる。

搭乗台１０の平面が用紙Ａ４サイズ程の大きさであることは、搭乗台１０に対する乗り降りが行いやすいというメリットも有する。また、バッグ等に入れて持ち運びをするのにも非常に便利である。上述したモータ駆動制御部６２による駆動方法によれば、人が搭乗台１０に乗っていないときはモータの駆動が行われず、搭乗台１０に乗って前方向に重心移動すれば直進を開始する。よって、例えば所望の場所で本実施形態の一人乗り移動機器をバッグから取り出してサッと搭乗し、走行後に一人乗り移動機器からサッと降りて一人乗り移動機器を再びバッグに仕舞うといったフレキシブルな使い方が簡単にできるようになる。

また、本実施形態では、上面カバー１２を箱型形状とし、上からの加重に対して撓みにくい構成としている。そのため、人が乗ったときに上面カバー１２が撓んで支柱４３以外の対向面でシャーシ１１と接触することを防止することができる。したがって、剛性の強い金属材料で上面カバー１２を構成したり、上面カバー１２を必要以上に厚くしたりしなくても済む。これにより、一人乗り移動機器の軽量化に資することができ、サイズだけでなく重量の面からも持ち運びを行いやすくすることができる。

なお、上記実施形態では、シャーシ１１に荷重センサ４１を設ける一方、上面カバー１２に支柱４３を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。これとは逆に、シャーシ１１に支柱４３を設ける一方、上面カバー１２に荷重センサ４１を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、上面カバー１２が撓んでシャーシ１１と接触することを防止するために支柱４３を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、シャーシ１１または上面カバー１２の何れかの四隅（荷重センサ４１とアルミ板４２が設けられる位置）に所定の厚みを有する土台を設けることにより、シャーシ１１と上面カバー１２との対向面が土台以外の面で非接触状態となるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、４個の荷重センサ４１を設ける例について説明したが、これは単なる一例であって、本発明はこの数に限定されるものではない。また、上記実施形態では、４個のバイブレータ４４を設ける例について説明したが、これは単なる一例であって、本発明はこの数に限定されるものではない。また、上記実施形態では、駆動付き車輪２１を２個のモータにより駆動する例について説明したが、これは単なる一例であって、本発明はこの数に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、４輪のうち前輪の２つを駆動付き車輪２１とし、後輪の２つをキャスタ２２とする例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、前輪と後輪とを逆にしてもよい。また、４輪とも駆動付き車輪２１により構成してもよい。ただし、４輪とも駆動付き車輪２１にすると、モータも追加しなければならず、一人乗り移動機器の重量が増す点で好ましくない。また、車輪２１の摩擦により信地旋回や超信地旋回ができないとか、車輪２１に大きな負荷がかかって車輪２１が破損したり、床を傷つけるなどのデメリットも生じる。これらの点を考慮すると、上記実施形態のように２つを駆動付き車輪２１、２つを３６０度回転可能なキャスタ２２とするのが好ましい。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０搭乗台
１１シャーシ
１２上面カバー
２１駆動付き車輪
２２キャスタ
４１荷重センサ
４２アルミ板
４３支柱
４４バイブレータ
４５振動遮断部材
５０人が乗る規定位置
６１重心位置検出部
６２モータ駆動制御部
６３バイブレータ駆動制御部

Claims

ボード状の搭乗台に車輪を設けた構成タイプで、搭乗者の重心移動により走行制御を行うことが可能になされた一人乗り移動機器であって、
複数の車輪と、
上記複数の車輪が取り付けられるとともに、上記複数の車輪のうち少なくとも一部を駆動するモータおよび制御回路を収容する上記ボード状の搭乗台と、
上記搭乗台に設けられた複数の荷重センサと、
上記搭乗台に設けられた複数のバイブレータと、
上記モータの駆動制御および上記バイブレータの駆動制御を行う上記制御回路とを備え、
上記制御回路は、その機能構成として、上記複数の荷重センサからの出力信号に基づいて加重の有無および重心位置を検出する重心位置検出部と、
上記重心位置検出部により検出された上記加重の有無および上記重心位置に応じて、上記モータの駆動を制御するモータ駆動制御部と、
上記重心位置検出部により検出された上記加重の有無および上記重心位置に応じて、上記複数のバイブレータの駆動を制御するバイブレータ駆動制御部とを備えたことを特徴とする一人乗り移動機器。
上記複数のバイブレータは、上記搭乗台の規定位置に人が搭乗したときに足裏と対向する位置に設けられており、
上記バイブレータ駆動制御部は、上記重心位置検出部により検出された上記加重の有無および上記重心位置に応じて、上記複数のバイブレータのうちどれをどの程度の大きさで駆動するかを制御することを特徴とする請求項１に記載の一人乗り移動機器。
上記複数のバイブレータの周囲にそれぞれ、当該バイブレータにより発生された振動の伝達を遮断する振動遮断部材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の一人乗り移動機器。
上記搭乗台は平面が略用紙Ａ４サイズの矩形形状にて構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
上記複数の荷重センサは、上記搭乗台の四隅付近に設けられており、
上記重心位置検出部は、上記複数の荷重センサからの出力信号に基づいて、補間演算によって上記重心位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の一人乗り移動機器。
上記搭乗台は、上記モータおよび上記制御回路を収容するシャーシと、当該シャーシの上に被せる上面カバーとから構成され、
上記上面カバーは、略矩形形状のボードの４辺に、当該ボードに対して略垂直な側壁が設けられた箱型形状を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
上記シャーシまたは上記上面カバーの何れかに上記複数の荷重センサが設けられるとともに、当該荷重センサが設けられる位置に土台が設けられ、上記シャーシと上記上面カバーとの対向面が上記土台以外の面で非接触状態となるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の一人乗り移動機器。
上記シャーシまたは上記上面カバーの何れかに上記複数の荷重センサが設けられるとともに、上記シャーシまたは上記上面カバーの何れかで上記荷重センサと対向する位置に支柱が設けられ、上記シャーシと上記上面カバーとの対向面が上記支柱以外の面で非接触状態となるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の一人乗り移動機器。
上記４個の車輪は、２個の上記モータによりそれぞれ独立して駆動される２個の駆動付き車輪と、２個のキャスタとにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の一人乗り移動機器。