JP2011164040A - 倒立車輪型移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことと、搭乗者以外の物品が載せられたことと、を区別して検知する技術を提供する。
【解決手段】センサーユニット３は、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者から発せられた赤外線を検知可能な人体検出用の赤外線センサ４を備える。また、赤外線センサ４は、本体２の搭乗位置（ステップ６）に設けられていることが好ましい。また、上記のセンサーユニット３は、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者に向けて可視光線又は赤外線を発射し、その反射光によって搭乗者の存在を検知するビームセンサ１２を更に備えることが好ましい。また、ビームセンサ１２は、本体２の搭乗位置（ステップ６）に設けられていることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は倒立車輪型移動体に関する。

この種の技術として、特許文献１は、２つの車輪が付いた動的に平衡化された平衡個人用輸送車のベース上に乗り手が存在することを検出する乗り手検出器を開示している。この乗り手検出器は、上記ベースを覆うマットと、このマットの下方に設けられるスイッチと、から構成され、マットの変形によってスイッチのON/OFFが切り替えられるようになっている。必要であれば、文献１の請求項１５、段落番号００４３〜００４７を参照されたい。

特許第４１６２９９５号

しかし、上記文献１の乗り手検出器は、上記ベース上に乗り手以外の物品（例えば、ハンドバッグや書類ケースなど）が載せられた場合に、この物品が乗り手であると誤って検出する可能性がある。

本願発明の主たる目的は、搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことと、搭乗者以外の物品が載せられたことと、を区別して検知する技術を提供することにある。

本願発明の第１の観点によれば、搭乗者による操作に応じて移動する倒立車輪型移動体の本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことを検知するための搭乗者検知装置は、前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者から発せられた赤外線を検知可能な人体検出用の赤外線センサを備える。以上の構成によれば、前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことと、前記本体に前記搭乗者以外の物品が載せられたことと、を区別して検知することができる。

前記赤外線センサは、前記本体の搭乗位置に設けられていることが好ましい。

上記の搭乗者検知装置は、前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者に向けて可視光線又は赤外線を発射し、その反射光によって前記搭乗者の存在を検知する光電センサを更に備えることが好ましい。このように、前記赤外線センサとは動作原理の異なるセンサを追加することで、前記搭乗者検知装置の検知精度を一層向上させることができる。

前記光電センサは、前記本体の搭乗位置に設けられていることが好ましい。

本願発明の第２の観点によれば、搭乗者による操作に応じて移動する倒立車輪型移動体は、車輪と、前記車輪を回転自在に支持すると共に、前記搭乗者を支持する本体と、前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことを検知可能な搭乗者検知手段と、を備え、前記搭乗者検知手段は、前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者から発せられた赤外線を検知可能な人体検出用の赤外線センサを含んで構成されている。以上の構成によれば、前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことと、前記本体に前記搭乗者以外の物品が載せられたことと、を区別して検知することができる。

前記搭乗者検知手段は、前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者に向けて可視光線又は赤外線を発射し、その反射光によって前記搭乗者の存在を検知する光電センサを更に備えて構成されていることが好ましい。このように、前記赤外線センサとは動作原理の異なるセンサを追加することで、前記搭乗者検知手段の検知精度を一層向上させることができる。

上記の倒立車輪型移動体は、前記搭乗検知手段によって前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことが検知されたら前記本体の姿勢の制御を開始する姿勢制御手段を更に備えることが好ましい。以上の構成によれば、前記搭乗者は、上記姿勢が好適に制御された前記本体に搭乗し又は搭乗し始めることができる。別の観点から言えば、以上の構成によれば、前記本体に前記搭乗者以外の物品が載せられても、前記姿勢制御手段が前記本体の姿勢の制御を開始してしまうことがないので、消費電力の低減に寄与する。

本願発明の第３の観点によれば、搭乗者による操作に応じて移動する倒立車輪型移動体の本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことを検知するための搭乗者検知は、前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者から発せられた赤外線を検知するステップを含む方法で行われる。以上の方法によれば、前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことと、前記本体に前記搭乗者以外の物品が載せられたことと、を区別して検知することができる。

本願発明によれば、前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことと、前記本体に前記搭乗者以外の物品が載せられたことと、を区別して検知することができる。

本願発明の一実施形態に係る倒立二輪車の斜視図 図２（ａ）は上記倒立二輪車の部分拡大側面図であって搭乗者の搭乗の初期の状態を示し、図２（ｂ）は上記倒立二輪車の部分拡大側面図であって搭乗者の搭乗の終期の状態を示す。 上記倒立二輪車の機能ブロック図 上記倒立二輪車の制御フロー

以下、図１〜図４を参照しつつ、本願発明の一実施形態について説明する。

図１に示す倒立二輪車１００（倒立車輪型移動体）は、倒立二輪車１００に搭乗した搭乗者を所望の方向へ搬送するための乗り物である。換言すれば、倒立二輪車１００は、倒立二輪車１００に搭乗した搭乗者による操作に応じて移動する。

倒立二輪車１００は、一対の車輪１と、この一対の車輪１を回転自在に支持すると共に、搭乗者を支持する本体２と、本体２に搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことを検知可能なセンサーユニット３（搭乗者検知手段、搭乗者検知装置）と、を主たる構成として備えている。そして、センサーユニット３は、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者から発せられた赤外線を検知可能な人体検出用の赤外線センサ４を含んで構成されている。

上記本体２は、上記一対の車輪１を支持する筐体５と、筐体５上に設けられ、搭乗者を足裏から支持する一対のステップ６と、を主たる構成として備えている。上記本体２は、更に、上記一対のステップ６間に設けられ、倒立二輪車１００の動作を制御する制御装置７（図３参照）を収容した制御ボックス８と、搭乗者が両手で把持することが可能なハンドル９が先端に設けられたハンドル支柱１０と、一対の補助輪１１と、を備えている。

各センサーユニット３は、図１に示すように、搭乗者が足裏で踏むことになるステップ６の平面視略中央に配置されている。このセンサーユニット３は、本実施形態において図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、各ステップ６に埋設されている。本実施形態において各ステップ６は、搭乗者が搭乗の際に足裏を接触させるものであるから、本体２の搭乗位置であるということができる。従って、各センサーユニット３は、本体２の搭乗位置としての各ステップ６に設けられている、と言及することができる。

本実施形態において上記の赤外線センサ４には、人体検出用の焦電型赤外線センサが採用されている。ここで、「人体検出用」とあるのは、人体から発せられる赤外線を検出した場合には出力がアクティブとなる一方で、人体以外の物品から発せられる赤外線を検出した場合には出力が非アクティブとなる、という意味である。ただし、上記の赤外線センサ４は、人体検出用であれば、上記の焦電型赤外線センサに限定されない。即ち、上記赤外線センサ４としては、焦電型赤外線センサに代えて、熱起電力効果を利用したサーモパイルといった他の形式の熱型センサであってもよい。

本実施形態において各センサーユニット３は、上記赤外線センサ４に加えて、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者に向けて可視光線又は赤外線を発射し、その反射光によって搭乗者の存在を検知する光学センサとしてビームセンサ１２を備えている。このビームセンサ１２としては、限定反射型と距離設定型の何れをも採用することができる。限定反射型とは、投光部と受光部を角度をもった構造にすることで、それぞれの光軸の交差する限られた領域のみで検出を行うものである。また、距離設定型とは、検出物体にスポットを照射して、検出物体からの反射光の角度の違いで検出を行うものである。図２（ａ）において破線で示したビームセンサ１２の動作原理は、上記の限定反射型をイメージして描いたものである。なお、ビームセンサ１２が可視光線又は赤外線を発射する方向は、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者に向かう方向である。この方向を別の言葉で表現するならば、ビームセンサ１２が限定反射型の場合は、本体２のステップ６の上面６ａの法線方向に対して概ね２０度程度の傾きを有する方向であり、ビームセンサ１２が距離設定型の場合は、本体２のステップ６の上面６ａに対する法線方向と実質的に同一の方向、となる。

このように、本実施形態に係る各センサーユニット３は、少なくとも赤外線センサ４を備えることで、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者を非接触で検出可能となっている。また、各センサーユニット３は、更にビームセンサ１２を備えることで、搭乗者の検知精度が一層高いレベルで実現されている。

前述した制御装置７は、図３に示すように、マイクロコンピュータ１３（姿勢制御手段）と、モータドライバ１４と、を主たる構成として備えている。マイクロコンピュータ１３は、中央演算処理器としてのCPU１５（Central Processing Unit）と、読み書き自在のRAM１６（Random Access Memory）、読み出し専用のROM１７（Read Only Memory）、外部機器との接続に供する入出力ポート１８、これらの構成要素間のデータ通信を可能とするバス１９、を備えて構成されている。モータドライバ１４は、マイクロコンピュータ１３から受信した姿勢制御信号に基づいてモータ２０の動作を制御する。モータ２０の出力軸は車輪１の車軸に連結されている。

前述の赤外線センサ４やビームセンサ１２、モータドライバ１４は、マイクロコンピュータ１３の入出力ポート１８に接続されている。この構成で、赤外線センサ４は、図２（ｂ）に示すように本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者から発せられた赤外線を検知すると、人体検出信号をマイクロコンピュータ１３に送信する。同様に、ビームセンサ１２は、図２（ａ）に示すように反射光を検知すると、反射光検知信号をマイクロコンピュータ１３に送信する。マイクロコンピュータ１３は、センサーユニット３によって本体２に搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことが検知されたら本体２の姿勢の制御を開始すべく、モータドライバ１４に所望の姿勢制御信号を送信する。即ち、本実施形態においてマイクロコンピュータ１３は、人体検出信号と反射光検知信号の何れをも受信したら、本体２の姿勢の制御を開始すべく、モータドライバ１４に所望の姿勢制御信号を送信する。

次に、図４を参照しつつ、倒立二輪車１００の作動を説明する。

先ず、倒立二輪車１００の電源を投入すると、マイクロコンピュータ１３のCPU１５は、ROM１７に記憶されている制御プログラムを読み込んで図４に示す制御フローを開始する（S300）。次に、マイクロコンピュータ１３は、各センサーユニット３（赤外線センサ４及びビームセンサ１２を含む。）を作動状態（ON）とする（S310）。次に、マイクロコンピュータ１３は、ビームセンサ１２から反射光検知信号を受信するまで待機（S320:NO）する。このとき、図２（ａ）に示すように、搭乗者が左右何れかの足Fを地面から上げて足裏SOFをステップ６の上面６ａと対向させると、ビームセンサ１２の受光部は反射光（破線矢印）を受光し、反射光検知信号をマイクロコンピュータ１３に送信する。マイクロコンピュータ１３は、上記反射光検知信号を受信したら（S320:YES）、処理をS330へと進める。次に、マイクロコンピュータ１３は、赤外線センサ４から人体検出信号を受信するまで待機する（S330:NO）。このとき、図２（ｂ）に示すように、赤外線センサ４は搭乗者の足Fの足裏SOFから発せられる赤外線（破線矢印）を検知し、人体検出信号をマイクロコンピュータ１３に送信する。マイクロコンピュータ１３は、人体検出信号を受信したら（S330:YES）、処理をS340へと進める。次に、マイクロコンピュータ１３は、モータドライバ１４へ所望の姿勢制御信号を送信し始めることで、本体２の姿勢の制御を開始する（S340）。そして、例えば倒立二輪車１００の電源がOFFにされたり、赤外線センサ４から受信する人体検出信号をモニタリングして人体検出信号が途絶えたりしたら、マイクロコンピュータ１３は、処理を終了する（S350）。

（まとめ）
（１、５、８）以上説明したように上記実施形態においてセンサーユニット３は、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者から発せられた赤外線を検知可能な人体検出用の赤外線センサ４を備える。以上の構成によれば、本体２に搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことと、本体２に前記搭乗者以外の物品が載せられたことと、を区別して検知することができる。

従って、倒立二輪車１００の本体２のステップ６上に物品を載せないように注意する必要がなくなるので、倒立二輪車１００の利用者の心理的負担を軽減することができる。

なお、上記実施形態において赤外線センサ４は人体検出用のものを用いるものとしたが、赤外線センサ４は、人体検出用として市販されているものでなければならないわけではない。即ち、例えば、赤外線センサ４は、検知した赤外線の周波数特性を解析することで、その赤外線が人体によるものなのかを判定する判定回路を備えることで、結果として、汎用の赤外線センサが人体検出用の赤外線センサとして機能するように構成することができる。従って、本願明細書において「人体検出用の赤外線センサ」は、「人体検出用として市販されている赤外線センサ」と「結果的に人体検出用として利用可能な赤外線センサ」を含むものと解釈するものとする。

（２）また、赤外線センサ４は、本体２の搭乗位置（ステップ６）に設けられていることが好ましい。

（３、６）また、上記のセンサーユニット３は、本体２に搭乗し又は搭乗し始めた搭乗者に向けて可視光線又は赤外線を発射し、その反射光によって搭乗者の存在を検知するビームセンサ１２を更に備えることが好ましい。このように、赤外線センサ４とは動作原理の異なるセンサを追加することで、センサーユニット３の検知精度を一層向上させることができる。

というのは、一般論として赤外線センサは、若干指向性に乏しいという側面があるからである。

（４）また、ビームセンサ１２は、本体２の搭乗位置（ステップ６）に設けられていることが好ましい。

（７）また、上記の倒立二輪車１００は、センサーユニット３によって本体２に搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことが検知されたら本体２の姿勢の制御を開始するマイクロコンピュータ１３を更に備えることが好ましい。以上の構成によれば、搭乗者は、上記姿勢が好適に制御された本体２に搭乗し又は搭乗し始めることができる。別の観点から言えば、以上の構成によれば、本体２に搭乗者以外の物品が載せられても、マイクロコンピュータ１３が本体２の姿勢の制御を開始してしまうことがないので、消費電力の低減に寄与する。

以上に本願発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例えば以下のように変更して実施することができる。

即ち、図３に示すCPU１５は、上記の制御プログラムをROM１７から読み込むことに代えて、上記制御プログラムが予め記憶されているFDやCDROMなどといった記憶媒体から読み込んでもよいし、例えばWAN（Wide Area Network）を利用してネットワーク経由で読み込んでもよい。

１ 車輪
２ 本体
３ センサーユニット（搭乗者検知手段、搭乗者検知装置）
４ 赤外線センサ
６ ステップ（搭乗位置）
１２ ビームセンサ
１００ 倒立二輪車

Claims (8)

1. 搭乗者による操作に応じて移動する倒立車輪型移動体の本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことを検知するための搭乗者検知装置であって、
   前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者から発せられた赤外線を検知可能な人体検出用の赤外線センサを備える、
   搭乗者検知装置。
2. 請求項１に記載の搭乗者検知装置であって、
   前記赤外線センサは、前記本体の搭乗位置に設けられている、
   搭乗者検知装置。
3. 請求項１又は２に記載の搭乗者検知装置であって、
   前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者に向けて可視光線又は赤外線を発射し、その反射光によって前記搭乗者の存在を検知する光電センサを更に備える、
   搭乗者検知装置。
4. 請求項３に記載の搭乗者検知装置であって、
   前記光電センサは、前記本体の搭乗位置に設けられている、
   搭乗者検知装置。
5. 搭乗者による操作に応じて移動する倒立車輪型移動体であって、
   車輪と、
   前記車輪を回転自在に支持すると共に、前記搭乗者を支持する本体と、
   前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことを検知可能な搭乗者検知手段と、
   を備え、
   前記搭乗者検知手段は、前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者から発せられた赤外線を検知可能な人体検出用の赤外線センサを含んで構成されている、
   倒立車輪型移動体。
6. 請求項５に記載の倒立車輪型移動体であって、
   前記搭乗者検知手段は、前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者に向けて可視光線又は赤外線を発射し、その反射光によって前記搭乗者の存在を検知する光電センサを更に備えて構成されている、
   倒立車輪型移動体。
7. 請求項５又は６に記載の倒立車輪型移動体であって、
   前記搭乗検知手段によって前記本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことが検知されたら前記本体の姿勢の制御を開始する姿勢制御手段を更に備える、
   倒立車輪型移動体。
8. 搭乗者による操作に応じて移動する倒立車輪型移動体の本体に前記搭乗者が搭乗し又は搭乗し始めたことを検知するための搭乗者検知方法であって、
   前記本体に搭乗し又は搭乗し始めた前記搭乗者から発せられた赤外線を検知するステップを含む、
   搭乗者検知方法。

Images