JP2008168697A - 倒立型移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの外乱を受けた場合であっても、その傾斜度合いを抑制し、移動する際に占める領域を低減することが可能な倒立型移動体を提供すること。
【解決手段】断面が円形の回転体の回転駆動を制御することで倒立状態を維持するように移動制御がなされる倒立型移動体１０において、物体を載置する載置台２２と、移動体１０の鉛直方向に対する傾斜度合いに基づいて前記回転体の駆動を制御する駆動制御部１４と、載置台２２に載置された物体の位置を、倒立制御方向について載置台２２に対して相対的に変位させる位置変位部と、を設け、位置変位部が、倒立状態を維持するために駆動制御部１４により駆動する回転体の回転量を低減する方向に、前記物体の位置を変位させるように制御するようにした。
【選択図】図７

Description

本発明は、断面が円形の回転体の回転駆動を制御することで倒立状態を維持しながら走行による移動を行う、いわゆる倒立型移動体に関するものである。

断面が円形の回転体を回転駆動することで倒立状態を維持しながら走行する倒立型移動体は、全体の重心位置を回転体の接地位置に対して常に鉛直方向に維持するように回転体を駆動することで、倒立状態を維持しつつ、移動を行うことができる。このような倒立型の移動体においては、例えば搭乗者が自身の身体を前方へ傾け、移動体の重心を前方へ移動させることで、回転体の接地位置を前方に移動した重心位置の真下に移動させるように回転体が駆動され、その結果、前方へ移動することができる。そのため、倒立型移動体の重心位置を移動させることで、該移動体の移動する方向および速度を制御することが可能となり、このような移動体を物体を載置して移動する台車として利用したり、人間が搭乗しつつ移動を行うための移動手段として利用したりされつつある。（例えば特許文献１）

このような倒立型移動体は、いわゆる４輪を有する安定型の移動体に比べてホイールベースが短く、方向転換に要するスペースが小さくなるというメリットを有しているため、新たな移動手段としての役割が期待されつつある。
特開２００４−１２９４３５号公報

しかし、このような移動体においては、通常の移動制御を行っている最中に、回転体が段差に接触した場合など、外部から予期しない外力を受けた場合に、その倒立状態を維持するために、受けた外力に応じて車輪を駆動しなければならない。このような、外部からの力（外乱）によって生じる倒立制御は、外部からの力の大きさによって回転体の駆動量が変化するが、外部からの力が大きくなると、安定した倒立状態（重心が接地位置から鉛直上方にある状態）から、重心位置が大きく傾斜することになる。
そのため、例えば狭いスペースにおいて移動体が移動を行っている場合に、傾斜した移動体の占める領域が大きくなり、その移動に支障が生じる場合がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、外部からの外乱を受けた場合であっても、その傾斜度合いを抑制し、移動する際に移動体の占める領域を低減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ものである。

本発明にかかる倒立型移動体は、前述のような課題を解決するためのものであり、断面が円形の回転体の回転駆動を制御することで倒立状態を維持するように移動制御がなされるような倒立型移動体において、物体を載置する載置台と、移動体の鉛直方向に対する傾斜度合いに基づいて前記回転体の駆動を制御する駆動制御部と、載置台に載置された物体の位置を、載置台に対して、倒立制御方向について相対的に変位させる位置変位部と、を設け、前記位置変位部が、倒立状態を維持するために前記駆動制御部により駆動する回転体の回転量を低減する方向に、前記物体の位置を変位させるように制御することを特徴としている。

このような倒立型移動体によれば、物体を載置した移動体が外部からの力を受けて倒立制御を行う際に、外部からの力によって倒立型移動体の重心位置の鉛直方向に対する傾斜度合いを低減させることができる。そのため、外部からの力を受けた場合であっても移動体が傾斜する度合いが抑制され、該移動体が移動する際に、その占める領域を低減することが可能となる。なお、ここでいう倒立型移動体の重心位置の鉛直方向に対する傾斜度合いとは、回転体の接地する接地位置から鉛直方向に伸びる基準線から、側面視で移動体の重心位置がどの程度傾斜しているかによって定められるパラメータが相当するものとする。このような傾斜度合いとしては、例えば傾斜角速度や傾斜角度、傾斜加速度などが用いられる。

また、前記位置変位部は、鉛直方向に対する前記移動体の重心位置の傾斜度合いに基づいて、物体の位置を変位させるものであってもよい。このような倒立型移動体は、移動体の重心位置が大きく傾斜した場合に、載置台に載置された物体の位置を大きく変位するため、移動体の倒立制御を行うために回転体の回転駆動量を適切に抑制することが可能となる。ここでいう傾斜度合い、例えば移動体の傾斜する傾斜速度や傾斜角度などについて所定の閾値を定めておき、移動体の傾斜度合いがこの閾値を超えた場合に回転体を所定量回転駆動させるように構成してもよい。

また、前記位置変位部は、鉛直方向に対する移動体の重心位置の傾斜角度を所定の目標傾斜角度となるように物体の位置を変位させることが好ましい。このようにすると、例えば載置台に載置される物体が人間（搭乗者）である場合に、移動体が傾斜してもその目線位置が大きく変動しないため、安定した乗り心地感を得ることが可能となる。

また、前記位置変位部は、載置された物体と載置台との間に設けられた、流体を内蔵したバッグと、該バックの内部に流体を注入する流体注入部と、前記流体注入部の流体注入量を制御する流体注入量制御部と、を備えるものであり、該流体注入量制御部によって流体の注入量を制御することで、前記バッグの体積を変化させ、載置台に載置された物体の位置を変位させるように構成されているものであってもよい。このような位置変位部は、載置台に載置された物体の位置を急激に変化させることがないため、物体を含む移動体の重心位置が大きく傾斜するような外力が作用した場合であっても、その重心位置の傾斜する度合いを適度に低減させることができる。

なお、前述の流体としては、空気を用いることが好ましい。すなわち、前述の流体として圧縮性を有する空気を用いることで、バッグに付与される衝撃が空気によって緩和される。また、このように空気を満たしたバッグを用いることで、倒立型移動体が転倒した場合であっても、これらのバッグが緩衝材としての作用を果たし、載置台に載置された物体の受ける衝撃を緩和することが可能となる。

また、前記回転体は、対向する２つの車輪であることが好ましい。このような倒立型移動体は、直進移動方向に対する左右方向についての安定性が増すとともに、２つの車輪を相対的に逆方向に回転させることで、その場旋回などの動作を行うことが可能となる。

以上、説明したように、本発明によると、外部からの外乱を受けた場合であっても、その傾斜度合いを抑制し、移動する際に占める領域を低減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。

発明の実施形態１．
以下に、図１から図８を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる倒立型移動体について説明する。
図１は、移動領域である床部Ｐ上を、搭乗者を載置した状態で、該搭乗者の操作により移動制御可能な倒立型移動体（以下、単に移動体という）１０をその内部構造とともに概略的に示す概略図であり、図２は、図１に示す移動体１０を側方から見た様子を概念的なモデルを用いて示す概念図である。この移動体１０は、断面円形の回転体として、一対の対向する２つの車輪を備えるとともに、床部Ｐ上に部分的に載置された物体（障害物）を避けるように移動可能に構成されている。以下、詳細に説明する。

図１に示すように、移動体１０は、搭乗者を載置する載置台２２を備える移動体本体１２と、移動体本体１２に対して一体的に固定された支持部材１２ａに対して各々独立して回転駆動可能な、1対の対向する回転体としての第１駆動輪３４および第２駆動輪４４と、補助輪２６と、を備えている。さらに、移動体１０は、これらの駆動輪を車軸Ｃ１を中心として回転駆動するための、駆動部としてのモータ３２、４２と、該モータに電力を供給するバッテリー４０とを備えている。

また、補助輪２６は、補助輪支持部材３０の一方の端部で車軸Ｃ２を中心として回転可能に支持されており、補助輪移動部２８を介して移動体本体１２に連結されている。この補助輪２６は、補助輪移動部２８によって、図１において実線で示す位置と、２点鎖線で示す位置との間で移動可能に構成されている。そして、補助輪２６が図１において実線で示す位置にあるときは第１駆動輪３４、第２駆動輪３６、および補助輪２６との３点で安定して倒立可能な状態となるとともに、補助輪２６が図１において２点鎖線で示す位置にあるときは、第１駆動輪３４および第２駆動輪３６のみが接地し、これらの駆動輪の回転駆動量を制御することで、倒立状態が維持される。この補助輪２６の位置を移動させるための制御は、後述する操作部からの信号により、あるいは前述の駆動輪を回転駆動できないような異常が生じたことが検出されることにより、切り換えられる。

移動体本体１２は、所定形状のフレームの内部に、前述のモータ３２，４２の回転駆動動作を制御するための駆動制御部１４と、ジャイロ３８と、このフレームに備えられた載置台２２に搭乗した搭乗者によって操作可能な位置に操作部２０とを備えている。操作部２０は、前述の載置台２２に搭乗した搭乗者の側方に設けられた操作レバー１８と、操作レバー１８の操作量および操作方向によって、移動する速度および移動する方向等を指示する指示信号を駆動制御部１４に送信する送信部１９とを備えている。すなわち、載置台２２に搭乗した搭乗者による操作レバーの操作量および操作方向によって、駆動制御部１４において、移動体１０を移動させる方向および速度が認識される。

駆動制御部１４は、内部に演算処理部やメモリ等の記憶部を備えるコンピュータであり、搭乗者による操作部２０の操作に加えた操作に追従して、モータ３２、４２の回転駆動動作を制御し、移動体１０の前進、後退、停止、右折、左折、左旋回、右旋回等の動作を行わせることができる。詳細には、駆動制御部１４から送信された電気信号に基づいて、モータ３２、４２は第１駆動輪３４、第２駆動輪４４を回転駆動し、かつ、現在の回転駆動量をリアルタイムに駆動制御部１４にフィードバックする。駆動制御部１４は、フィードバックを受けた信号に基づいてモータ３２、４２を駆動させる量を調整し、これによって、後述するような移動体本体１２の倒立状態を維持して移動体を停止または移動させる、いわゆる倒立制御を行うことができる。なお、モータ３２、４２には、図示を省略するが電力供給により過熱状態となることを検出するための温度センサが設けられている。この温度センサにより過熱状態を検出し、後述する駆動制御部に検出信号を出力することで、モータによる最大トルクの出力ができなくなるといった状態を回避することができる。

ジャイロ３８は、自身の位置が鉛直方向から所定時間の間に傾斜する量、すなわち傾斜角速度を検出し、検出した角速度を電気信号に変換して出力可能に構成されている。そして、移動体１０の移動中に微小時間間隔で検出される、移動体の傾斜角速度を積分することで、移動体１０の傾斜量を求めることができる。なお、ジャイロから出力される電気信号は、図示しないフィルターを介してノイズ等が除去された後に、駆動制御部に送信される。

次に、図２を用いて駆動制御部１４が移動体１０の倒立状態を維持するための制御を行うための制御を説明する。図２は、移動体１０の駆動輪が床面Ｐに対して接地する接地点から鉛直方向に伸びる、車軸Ｃ１を通る直線Ｓと、移動体１０の重心位置Ｇと車軸Ｃ１とを結ぶ直線Ｌとが傾斜角度ηをなすように移動体１０が傾斜した状態を示している。駆動制御部１４は、この傾斜角度ηが目標傾斜角（例えばη＝０度）となるように、第１駆動輪３４、第２駆動輪４４の回転駆動を制御する。これによって、移動体が所定の倒立状態を維持し続けるように、前進および後退する移動動作を行うことができる。この傾斜角度ηは、前述したように移動体１０に設けられたジャイロ３８によって求められる。

このように構成された移動体は、移動体の傾斜している方向に対して、第１駆動輪３４、第２駆動輪４４を進め、移動体の重心位置を車軸Ｃ１の鉛直上方に戻すように制御される。

このように、床面に対して接地する一対の駆動輪に適切なトルクが付与されることで、移動体本体が鉛直方向に対してなす傾斜角度がある一定の値を超えて増加しないように倒立状態が保たれ、かつ、その倒立状態を維持するように移動制御される。

また、移動体本体１２に設けられた載置台２２は、搭乗者が着座するための平面板状の座席２２１と、搭乗者の背面を支持するための背当て部２２２と、脚支持部２２３と、足載置部２２４とを備えているとともに、この載置台２２に搭乗した搭乗者の位置を変位させるための位置変位部の一部を構成するエアバッグ群２３と、を備えている。このエアバッグ群２３の詳細については後述する。

背当て部２２２は座席２２１に対して上方に向けて略垂直方向に起立するように固定され、着座した搭乗者が後方に向かって重心をかけた際に背中全体と接触し、その体重を支持する。同様に、脚支持部２２３は、着座した搭乗者の脚部に接触し、その重量を部分的に支持するように、座席２２１に対して略鉛直下方に伸びるように一端が固定されており、その他端に足載置部２２４が固定されている。そして、足載置部２２４は、着座した搭乗者の脚部の膝部分が略垂直に曲がった状態で足平底面が面接触するように、所定の形状および大きさに設計されている。

図３は、このように構成された載置台に搭乗者が搭乗した様子を側方から見た概略図である。この図３においては、移動体１０の備える構成の一部を省略して図示しており、図に示すように、搭乗者１００は、その腰部を座席２２１に着座させ、さらに背中を背当て部２２２に接触させて、搭乗者１００の体重を部分的に背当て部２２２に支持させるとともに、脚部の足平裏面を足載置部２２４に載置させた状態で搭乗している。そして、脚部の裏面側を部分的に脚支持部２２３に接触させており、図示は省略するが、その左側方において、左手で操作可能な場所に操作部２０（操作レバー１８）が位置している。

次に、載置台２２の内部に設けられたエアバッグ群２３について、図３を参照しつつ説明する。載置台２２は、その底部付近において、エアバッグ群２３に含まれる各バッグ中に流体としての空気を供給するための流体注入部としてのエアコンプレッサ２４を備えている。そして、エアコンプレッサ２４により各バッグに供給される空気の量は、エアコンプレッサ２４と各バッグとを結ぶ流路に設けられた流量調整バルブ（図示せず）の開度をアクチュエータ（図示せず）で動作させることにより調整される。なお、前述の流量調整バルブの開度を動作させるアクチュエータは、前述の駆動制御部１４によりその動作が制御されている。すなわち、本実施形態においては、駆動制御部１４は流体としての空気の注入量を制御する注入量制御部として作用するとともに、この駆動制御部、アクチュエータ、エアバッグ群に含まれるバッグ、流量調整バルブ、およびエアコンプレッサが、載置台２２に載置された物体（搭乗者）の位置を倒立制御方向について載置台に対して相対的に変位させる位置変位部として作用する。

さらに、前述した各バッグの内部には、図示しない非接触式の圧力センサが各々設けられており、搭乗者の重量により受ける力によって各バッグの内部圧力の変化を検出し、検出した圧力の大きさに応じた検出信号を送信することができる。これらの圧力センサにより検出した、各バッグ内部圧力に基づいた検出信号は、ノイズを除去するための図示しないフィルターを介して前述の駆動制御部１４へ送信され、バッグの内部へ供給する空気の供給量を調整するための制御に用いられる。以下、載置台２２の詳細な構造について、図４を用いて説明する。

図４は、載置台２２の内部を部分的に断面視し、その内部構造を概略的に示す側面図である。図４に示すように、載置台２２の内部に設けられたエアバッグ群２３は、座席部２２１に設けられた第１エアバッグ群２３１、背当て部２２２の内部に設けられた第２エアバッグ群２３２、脚支持部２２３の内部に設けられた第３エアバッグ群２３３、および足載置部２２４の内部に設けられた第４エアバッグ群２３４と、これらを覆うための柔軟性を有するカバー２３０とから構成されている。これらの各エアバッグ群に含まれるバッグは、移動体の左右方向に伸びる断面略楕円形の筒状形状を有しており、その内部に注入するエア（空気）の流量を調整することで断面形状を変化させ、載置台２２の表面形状を変化させることができる。

載置台２２の形状変化は、座席部２２１に設けられた第１エアバッグ群２３１については、座席部２２１が水平に維持されている状態から上下方向に、エアバッグ群２３１内の各バッグ（２３１ａ、２３１ｂ）の断面厚さが変化する。詳細には、座席部２２１の奥行に位置するエアバッグ２３１ａの断面厚さの変化量が、手前に位置するエアバッグ２３１ｂの断面厚さの変化量に比べて大きくなるようにエアコンプレッサ２４から供給される空気の量が調整されている。

さらに、背当て部２２２に設けられた第２エアバッグ群２３２ついては表面と裏面との間の距離を変化させて、搭乗者が背当て部にその体重の一部を負荷させる方向（およびその反対方向）について、バッグの断面形状の厚さを変化させる。この際にも、背当て部２２２内に設けられた第２エアバッグ群２３２のうち、高さ方向について上部に位置するバッグ２３２ａの方が、下部に位置するバッグ２３２ｂよりも、断面厚さの変化量が大きくなるように空気の供給量が調整される。

また、脚支持部２２３に設けられた第３エアバッグ群２３３および足載置部２２４に含まれるエアバッグは、脚支持部２２３、足載置部２２４の表面に沿って伸びる各々単一のバッグ２３３ａ、２３４ａにより構成されている。そして、これらのバッグ内に供給される空気の量によって、脚支持部２２３、足載置部２２４に載置された搭乗者の脚部を、脚支持部２２３、足載置部２２４の表面に略直交する方向に移動させるように、バッグの断面の厚さを変化させることができる。

なお、前述した座席２２１、背当て部２２２、脚支持部２２３および足載置部２２４に設けられたエアバッグ群に含まれる数や形状は、本実施形態に限られるものではなく、実施する形態に応じて適宜変更することが可能である。特に、バッグは、移動体の左右方向について複数に分割するように構成されると、搭乗者の左右方向の動きを規制するように構成しやすくすることができるため、好適である。

このように構成された載置台２２は、その内部に備えられるバッグへ供給する空気の量を調整することで、搭乗する搭乗者の位置を変位させ、この搭乗者を含む移動体の重心位置を変化させることができる。すなわち、図５に示すように、移動体１０が前方に傾斜した場合、搭乗者の上体を背当て部２２２の裏面に近づけるように背当て部２２２内に設けられたバッグの厚さを低減させ、かつ搭乗者の脚部（下半身）が脚支持部２２３、足載置部２２４の裏面から遠ざかるように、座席部２２１、脚支持部２２３、足載置部２２４に設けられたバッグの厚さを増大させる。このようにバッグの厚さを変化させることで、側方視で搭乗者の重心が後方に回動するように搭乗者の位置が変位し、その結果、搭乗者を含む移動体全体の重心位置が後方に移動する。これによって、移動体１０の倒立制御に必要な第１駆動輪３４、第２駆動輪４４の回転駆動を行う量を抑制することができる。

また、図６に示すように、移動体１０が後方に傾斜した場合は、搭乗者の上体を背当て部２２２の裏面から遠ざけるように、かつ搭乗者の脚部（下半身）が脚支持部２２３、足載置部２２４の裏面に近づけるように、背当て部２２２内に設けられたバッグの厚さを増大させ、座席部２２１、脚支持部２２３、足載置部２２４に設けられたバッグの厚さを低減させる。このようにバッグの厚さを変化させることで、反作用により側方視で搭乗者の重心が前方に回動するように搭乗者の位置が変位し、搭乗者を含む移動体全体の重心位置が前方に移動する。このように重心位置を変化させることで、前述と同様に移動体１０の倒立制御に必要な第１駆動輪３４、第２駆動輪４４の回転駆動を行う量を抑制することができる。

次に、第１駆動輪３４、第２駆動輪４４の回転駆動を行うための、駆動制御部１４に信号を送信するための構成について、図７を用いて説明する。図７は、駆動輪を駆動制御するために必要な、図１および図３に示す移動体の各構成を概念的に表したブロック図である。

図７に示すように、駆動制御部１４は、ジャイロ１８より送信される、搭乗者を含む移動体の重心位置の傾斜角度を表す信号と、エアバッグ群の内部に含まれるバッグの内部に設けられた圧力センサからの信号を受けて、これらの信号に基づいて第１駆動輪３４および第２駆動輪４４の回転駆動量を決定し、決定した回転駆動量を実現するようにモータに対して信号を送信する。そして、モータが実際のこれらの駆動輪を回転駆動した量は、駆動制御部１４にフィードバックされ、適宜モータの作動が制御されることによって、駆動輪の回転駆動量が移動体の倒立状態が維持される。

また、駆動制御部１４は、このような倒立状態を維持するような制御を行いつつ、バッグへ供給する空気の量を調整し、載置台２２に搭乗する搭乗者の位置を変位させてその重心位置を変化させる。すなわち、駆動制御部１４で決定された駆動輪の回転駆動量を低減する方向に搭乗者の重心位置を変化させるべく、流量調整バルブの開度を調整してバッグの厚さを変化させる。例えば、搭乗者を含む移動体が前方に傾斜した場合、駆動制御部１４は、搭乗者の上体を背当て部２２２の裏面に近づけるように、背当て部２２２内に設けられたエアバッグの厚さを低減させ、かつ搭乗者の脚部（下半身）が脚支持部２２３、足載置部２２４の裏面から遠ざかるように、座席部２２１、脚支持部２２３、足載置部２２４に設けられたバッグの厚さを増大させる。このとき、バッグの厚さを変化させる量は、例えば移動体の傾斜する傾斜速度に応じて定められるようにしてもよい。すなわち、移動体の傾斜する速度が所定の速度を上回ると、駆動制御部１４は、流量調整バルブの開度を調整してバッグの厚さを変化させ、移動体の傾斜を抑制する方向に搭乗者の重心位置を移動させる。なお、バッグに供給する空気の量は、バッグの厚さを変化させることによって、搭乗者を含む移動体の重心の高さが所定の位置になるように、その位置を変化させるようにすることが好ましい。このようにすることで、移動体本体が傾斜した際にも搭乗者の姿勢が略一定の少ない傾斜度合いとなるように保たれ、その目線の高さ変化が少なくなるという効果が得られる。

なお、本実施形態においては移動体の傾斜した度合いに応じてバッグの厚さを変化させているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、バッグの厚さを変化させる量は、予め定めた一定の変化量であってもよい。このようにすると、複雑な制御を行うことなく、移動体の傾斜する度合いを低減させることができる。

次に、このように構成された移動体１０に、搭乗者が搭乗してから倒立制御がなされつつ移動動作が行われ、その制御が終了するまでの制御について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、移動体１０の第１駆動輪３４、第２駆動輪４４および補助輪２６が接地することで安定した状態で床部Ｐ上に載置され、エアバッグ群に含まれるバッグに所定量の空気が満たされた状態で、搭乗者は載置台２２に搭乗し、操作部２０を操作して移動体１０の電源をＯＮにする（ＳＴＥＰ１０１）。このとき、バッグ内に設けられた圧力センサは、搭乗者の体重により変化したバッグ内の圧力を検出し、検出した圧力に応じた検出信号を駆動制御部１４に送信する（ＳＴＥＰ１０２）。そして、駆動制御部１４は、バッグ内の圧力が所定の初期圧力になるようになるまでアクチュエータを動作させ、流量調整バルブの開度を調整する（ＳＴＥＰ１０３）。調整されるバッグ内の初期圧力は、予め実験等によって乗り心地の良い圧力として求められた値と等しくすることが好ましい。このようにすることよって、体重の異なる搭乗者ごとに、一定以上の乗り心地を得られるようなバッグの厚さ、すなわち載置台の形状を得ることができる。

次に、搭乗者が操作部２０を操作することにより、補助輪移動部２８は補助輪２６を床部Ｐから離間させるとともに、駆動制御部１４により、第１駆動輪３４、第２駆動輪４４の回転駆動を制御し、倒立制御を行う（ＳＴＥＰ１０４）。このとき、第１駆動輪３４および第２駆動輪４４の回転駆動は、前述したように、移動体の重心位置を車軸Ｃ１の鉛直上方に戻すように制御される。

そして、操作部２０の操作レバー１８を搭乗者が操作すると、移動体１０が移動を開始する。その移動中に前記駆動輪が段差等に接触して移動体１０に外力が付与されると、その外力により移動体の重心位置が変位し、その重心位置の変位する速度が所定速度を超えると、駆動制御部１４は流量調整バルブの開度を調整して、移動体の傾斜を抑制する方向に搭乗者の重心位置を移動させるように、バッグの厚さを変化させる（ＳＴＥＰ１０５）。これによって、移動体の傾斜量が抑制されるとともに、搭乗者の傾斜される量が抑制され、その結果、搭乗者の目線高さが大きく変動することがなくなる。

そして、駆動制御部１４は、バッグの厚さを変化させた後に、徐々にバッグの厚さを初期の厚さに戻すように流量調整バルブの開度を調整する（ＳＴＥＰ１０６）。このとき、駆動制御部１４による第１駆動輪３４、第２駆動輪４４の回転駆動は継続して行われ、移動体の倒立状態は維持される。これによって、徐々に移動体の傾斜状態が所定の位置、すなわち移動体の重心位置が車軸Ｃ１から鉛直上向き方向の延長上に復帰する。このような倒立制御は、移動体１０の移動中において継続される。

そして、搭乗者による操作部２０の操作によって移動体の移動が停止し、搭乗者が降車する際に、補助輪移動部２８は補助輪２６を床部Ｐに接触させ、移動体を安定した状態にする（ＳＴＥＰ１０７）。この補助輪２６が床部Ｐに接地するまでにおいても倒立制御が行われる。そして、載置台２２のエアバッグ群に含まれるバッグの圧力を、搭乗者が搭乗する前の初期圧力に戻すなどの所定の終了処理を行い、移動制御が終了する。

このように、本実施形態に係る移動体においては、載置台に載置した搭乗者の重心位置を、移動体の移動中に加えられた外力によって傾斜する度合いを抑制するように変化させて倒立制御を行うことで、移動中における移動体の傾斜量を抑制することが可能になる。これによって、移動する際に移動体が占める領域を低減することが可能となると同時に、搭乗者の乗り心地を向上させることができる。

以上、説明したように、本発明によると、移動体の移動中に加えられた外力によって傾斜する度合いを抑制するように変化させて倒立制御を行うことで、移動中における移動体の傾斜量を抑制され、移動する際に移動体が占める領域を低減することが可能となる。

なお、前述の実施形態においては、移動体の備える回転体が、１対の対向する２つの駆動輪である場合について説明しているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、前述の回転体として１または複数の球形状の駆動輪を用いることも可能であり、特に、１の球形状の駆動輪を用いた場合は、前後方向だけでなく、左右方向についての倒立制御を行う必要があるが、この左右方向についても前述のような載置台に載置された物体（搭乗者）の位置を変位させて、その傾斜度合いを調整してもよい。このようにすると、載置台に搭乗した搭乗者の乗り心地がより向上する。

また、前述の実施形態において、載置台に備えられた各バッグの初期圧力は、予め定められた圧力となるように、圧力センサにより検出された値に基づいて制御されているが、これに加えて、載置台に載置される物体と接触する表面に接触センサを複数設け、これらの接触センサからの信号により、バッグの内部圧力やバッグ形状を定めるようにしてもよい。このようにすることで、物体の大きさに応じて載置台の形状を変化させることができるため、載置台に載置される物体が人間（搭乗者）である場合に、より搭乗者の乗り心地や安全性を向上させることができる。

また、前述のような移動体の傾斜度合い（傾斜各速度など）を検出する手段としては、ジャイロセンサに限られるものではなく、傾斜角や傾斜角速度等の計測に用いることが可能な計測手段、例えば重力加速度センサや錘吊り下げ方傾斜角速度計などを用いることも可能である。

なお、載置台に載置する物体として、前述の実施形態では人間（搭乗者）である場合のみを用いて説明しているが、本発明はこれに限られるものではないことは言うまでもなく、本発明に係る移動体を、例えば工場内や家庭内で物体を移動するキャリアとして用いることも可能である。この場合、載置台に載置される物体として、振動を与えることが好ましくないもの、例えば液体や精密部品といった搬送対象であっても、好適に移動させることが可能となる。この場合、移動体は、前述のような搭乗者の操作により移動を制御するものではなく、移動体に設けられた周囲の環境を認識するセンサ（赤外線センサなど）からの信号により、自己の動きを自律的に制御するものであってもよい。また、予め定められた移動経路に従って移動するような移動体においても本発明を好適に用いることが可能である。

第１の実施の形態に係る倒立型移動体であって、その外観および内部構成を概略的に示す概略図である。 図１に示す移動体を側方から見た様子を概念的なモデルを用いて示す概念図である。 図１に示す移動体の載置台に、搭乗者が搭乗した様子を側方から見た概略図である。 図１に示す移動体の座席の内部を部分的に断面視し、その内部構造を概略的に示す側面図である。 図３に示す移動体において、移動体が前方に傾斜した場合にバッグの厚さを変化させて搭乗者の重心位置を移動体の傾斜度合いを抑制する方向に移動させる様子を示す側面図である。 図３に示す移動体において、移動体が後方に傾斜した場合にバッグの厚さを変化させて搭乗者の重心位置を移動体の傾斜度合いを抑制する方向に移動させる様子を示す側面図である。 図１および図３に示す移動体の各構成を概念的に表したブロック図である。 図１から図７に示す移動体について、搭乗者が搭乗してから倒立制御がなされつつ移動動作が行われ、その制御が終了するまでの制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０・・・移動体（倒立型移動体）
１２・・・移動体本体
１４・・・駆動制御部
１８・・・操作レバー
１９・・・送信部
２０・・・操作部
２２・・・載置台
２２１・・・座席
２２２・・・背当て部
２２３・・・脚支持部
２２４・・・足載置部
２３・・・エアバッグ群
２４・・・エアコンプレッサ
２６・・・補助輪
２８・・・補助輪移動部
３０・・・補助輪支持部材
３２，４２・・・モータ
３４・・・第１駆動輪（回転体）
３８・・・ジャイロ
４０・・・バッテリー
４４・・・第２駆動輪（回転体）

Claims (6)

1. 断面が円形の回転体の回転駆動を制御することで倒立状態を維持するように移動制御がなされる倒立型移動体であって、
   物体を載置する載置台と、
   移動体の鉛直方向に対する傾斜度合いに基づいて前記回転体の駆動を制御する駆動制御部と、
   載置台に載置された物体の位置を、載置台に対して、倒立制御方向について相対的に変位させる位置変位部と、を備えており、
   前記位置変位部が、倒立状態を維持するために前記駆動制御部により駆動する回転体の回転量を低減する方向に、前記物体の位置を変位させるように制御することを特徴とする倒立型移動体。
2. 前記位置変位部が、鉛直方向に対する前記移動体の重心位置の傾斜度合いに基づいて、物体の位置を変位させることを特徴とする請求項１に記載の倒立型移動体。
3. 前記位置変位部が、鉛直方向に対する移動体の重心位置の傾斜角度を所定の目標傾斜角度となるように物体の位置を変位させることを特徴とする請求項１に記載の倒立型移動体。
4. 前記位置変位部が、載置された物体と載置台との間に設けられたバッグと、該バックの内部に流体を注入する流体注入部と、前記流体注入部の流体注入量を制御する流体注入量制御部と、を備えており、該流体注入量制御部によって流体の注入量を制御することで、前記バッグの体積を変化させ、載置台に載置された物体の位置を変位させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の倒立型移動体。
5. 前記流体が空気であることを特徴とする請求４に記載の倒立型移動体。
6. 前記回転体が、対向する２つの車輪であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の倒立型移動体。

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