JP2020050240A - 移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中に搭乗者が後傾姿勢になったときに操作性が低下することを抑制できる移動体を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、搭乗者ＰＡの体重移動により左右へ旋回する移動体１において、移動体１の走行中にて、移動体１の前進後退方向についての搭乗者ＰＡの重心位置ＰＣが所定位置ＰＰよりも後方向側に所定値α以上ずれたと判定した場合に、搭乗者ＰＡの重心位置ＰＣを所定位置ＰＰ側に復帰させるための重心位置復帰制御を行う走行制御部１７を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、搭乗者を搭乗させた状態で走行する移動体に関するものである。

特許文献１においては、搭乗者の体重移動をセンサが検出して、検出したセンサの出力値に基づいて左右への旋回を行い、搭乗者が足元に設けられたスイッチを操作することにより前後への走行を行う移動体が開示されている。

国際公開第２０１２／０３５７３９号

しかしながら、特許文献１に開示された移動体において、例えば恐怖心から、走行中に搭乗者が後傾姿勢になると、搭乗者が体重移動した際にセンサから出力される出力値が小さくなって体重移動の検出が困難となり、移動体の左右への旋回を適切に行うことができないおそれがある。また、搭乗者は足元に設けられたスイッチの操作が困難となり、移動体の前後への走行を適切に行うことができないおそれがある。このように、走行中に搭乗者が後傾姿勢になると、移動体の操作性が低下するおそれがある。

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、走行中に搭乗者が後傾姿勢になったときに操作性が低下することを抑制できる移動体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、搭乗者の体重移動により左右へ旋回する移動体において、前記移動体の走行中にて、前記移動体の前進後退方向についての前記搭乗者の重心位置が所定位置よりも前記移動体の後退方向側に所定量以上ずれたと判定した場合に、前記搭乗者の重心位置を前記所定位置側に復帰させるための重心位置復帰制御を行う制御部を有すること、を特徴とする。

この態様によれば、移動体の走行中において、搭乗者が移動体の走行速度に対して恐怖心を抱くなどして搭乗者の姿勢が後傾姿勢となった場合でも、搭乗者の姿勢は移動体の前進方向側に戻されるように正されて適切な姿勢になる。そのため、搭乗者は、体重移動により移動体を左右へ旋回させることができ、適切に移動体を操作することができる。したがって、移動体の走行中に搭乗者が後傾姿勢になったときに、移動体の操作性が低下することを抑制できる。

上記の態様においては、前記搭乗者の臀部を支持する座部を有し、前記制御部は、前記重心位置復帰制御として、前記搭乗者が前記移動体の前進方向側に傾くように前記座部を駆動させる制御を行うこと、が好ましい。

この態様によれば、搭乗者は座部により移動体の前進方向に傾くので、搭乗者の重心位置を所定位置に復帰させることが可能になる。

上記の態様においては、前記制御部は、前記重心位置復帰制御として、前記移動体が当該移動体の前進方向側に傾く姿勢となるようなトルクを前記移動体に作用させる制御を行うこと、が好ましい。

この態様によれば、搭乗者は移動体の前進方向側に誘導されるので、搭乗者の重心位置を所定位置に復帰させることが可能になる。

上記の態様においては、前記制御部は、前記重心位置復帰制御として、前記搭乗者の重心位置が前記所定位置に復帰するまで、前記移動体の走行速度の上限を所定速度以下に制限する制御を行うこと、が好ましい。

この態様によれば、移動体の走行速度に対して搭乗者が抱いた恐怖心を和らげ、搭乗者自らが自身の姿勢を移動体の前進方向側に戻すように促すことができる。そのため、搭乗者の重心位置を所定位置に復帰させることが可能になる。

上記の態様においては、前記移動体の前進と後退を行うために前記搭乗者が操作する操作部を有し、前記制御部は、前記搭乗者の重心位置が前記所定位置に復帰するまでは、前記搭乗者による前記操作部の操作により前記移動体を左右へ旋回させることができるように制御すること、が好ましい。

この態様によれば、搭乗者の姿勢が後傾姿勢であっても、搭乗者はアクセルを操作して適切に移動体を左右へ旋回させることができる。そのため、移動体の走行中に搭乗者が後傾姿勢になったときに、より効果的に移動体の操作性が低下することを抑制できる。

本開示の移動体によれば、走行中に搭乗者が後傾姿勢になったときに操作性が低下することを抑制できる。

本実施形態の移動体の概略外観図である。 本実施形態の移動体における制御系の構成を示す制御ブロック図である。 座席における感圧センサの配置例を示す図である。 座席における感圧センサの配置例を示す図である。 第１実施例にて行われる制御の内容を表したフローチャート図である。 移動体の走行中に搭乗者が後傾姿勢になったときを示す図である。 移動体にブレーキをかける際に、移動体の走行速度の減速のさせ方の一例を示す図である。 移動体にブレーキをかける際に、移動体の走行速度の減速のさせ方の一例を示す図である。 第２実施例にて行われる制御の内容を表したフローチャート図である。 移動体の走行中に搭乗者が後傾姿勢になったときを示す図である。

以下、本開示の移動体の実施形態について説明する。以下の説明において、「前後方向」とは移動体１の前進後退方向であり、「前方向」とは移動体１の前進方向であり、「後方向」とは移動体１の後退方向である。

＜移動体の構成について＞
まず、本実施形態の移動体１の構成について説明する。移動体１は、搭乗者ＰＡを搭乗させた状態で走行するものである。

図１と図２に示すように、移動体１は、移動体本体１１と、駆動輪１２と、補助輪１３と、座席１４と、右ハンドル１５Ａと、左ハンドル１５Ｂと、アクセル１６（操作部、加減速調整部）と、走行制御部１７（制御部）と、モータ１８と、感圧センサ１９（荷重センサ）などを有する。

駆動輪１２としては、右駆動輪１２Ａと左駆動輪１２Ｂの２輪が設けられている。なお、図１に示す例では、駆動輪１２は、移動体本体１１にて座席１４に対して後方向の位置に設けられている。

右駆動輪１２Ａは、搭乗者ＰＡの右側の位置（搭乗者ＰＡが移動体１の前進方向に向かって移動体１に搭乗したときの搭乗者ＰＡの右側の位置、図１における紙面奥側の位置）に設けられている。図２に示すように、右駆動輪１２Ａは、移動体１の左右に設けられるモータ１８のうちの右モータ１８Ａに接続し、当該右モータ１８Ａの動力により駆動する。

左駆動輪１２Ｂは、搭乗者ＰＡの左側の位置（搭乗者ＰＡが移動体１の前進方向に向かって移動体１に搭乗したときの搭乗者ＰＡの左側の位置、図１における紙面手前側の位置）に設けられている。図２に示すように、左駆動輪１２Ｂは、移動体１の左右に設けられるモータ１８のうちの左モータ１８Ｂに接続し、当該左モータ１８Ｂの動力により駆動する。なお、以下の説明において「モータ１８」というときは、右モータ１８Ａと左モータ１８Ｂの両方を含む意味であるとする。

補助輪１３は、１輪または２輪設けられている。なお、図１に示す例では、補助輪１３は、移動体本体１１にて座席１４に対して前方向の位置に設けられている。

座席１４は、搭乗者ＰＡが座る席であって、搭乗者ＰＡの臀部を支持する座部であり、移動体本体１１の頂上部分に設けられている。そして、この座席１４には、図３または図４に示すように、搭乗者ＰＡの体重移動を検出する検出部の一例である感圧センサ１９が前後方向の位置に設けられている。

図３に示す例では、感圧センサ１９は座席１４にて３つ設けられている。そして、前後方向について、前側（前進方向側）に中央感圧センサ１９Ｃが設けられ、後側（後退方向側）に右感圧センサ１９Ａと左感圧センサ１９Ｂが設けられている。そして、左右方向について、右側の位置に右感圧センサ１９Ａが設けられ、左側の位置に左感圧センサ１９Ｂが設けられ、中央の位置に中央感圧センサ１９Ｃが設けられている。

また、図４に示す例では、感圧センサ１９は座席１４にて４つ設けられている。そして、前後方向について、前側と後側に各々、右感圧センサ１９Ａと左感圧センサ１９Ｂが設けられている。なお、感圧センサ１９は、座席１４にて５つ以上設けられていてもよい。

また、感圧センサ１９を構成する素子が座席１４の一面に設けられているとしてもよい。この場合、感圧センサ１９は、座席１４において移動体１の前進方向の右側の領域に配置される素子から構成される右感圧センサ１９Ａと、座席１４において移動体１の前進方向の左側の領域に配置される素子から構成される左感圧センサ１９Ｂとを備えているとする。

なお、以下の説明において「感圧センサ１９」というときは、右感圧センサ１９Ａと左感圧センサ１９Ｂと中央感圧センサ１９Ｃを含む意味であるとする。

右ハンドル１５Ａと左ハンドル１５Ｂは、搭乗者ＰＡが移動体１の搭乗時に把持する部位である。右ハンドル１５Ａは搭乗者ＰＡの右側の位置に設けられ、左ハンドル１５Ｂは搭乗者ＰＡの左側の位置に設けられている。

アクセル１６は、移動体１の前進と後退を搭乗者ＰＡの片手で操作可能な操作部の一例である。このアクセル１６は、右ハンドル１５Ａの先端の位置に設けられている。なお、アクセル１６が設けられる位置は、図１に示す位置に限定されず、左ハンドル１５Ｂの先端の位置であってもよい。なお、アクセル１６としては、例えば前後方向の２方向に倒して操作するレバーのようなものを想定している。

走行制御部１７は、ＣＰＵとＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリを含み、移動体１の走行を制御する。図２に示すように、走行制御部１７は、アクセル１６やモータ１８や感圧センサ１９に接続しており、アクセル１６や感圧センサ１９から出力される操作量や搭乗者ＰＡの体重移動の検出値を取得したり、モータ１８の駆動を制御したりする。なお、走行制御部１７は、例えば移動体本体１１におけるいずれかの位置に設けられている。

以上のような構成の移動体１において、走行制御部１７は、感圧センサ１９から出力された搭乗者ＰＡの体重移動の検出値に基づいて、モータ１８の駆動を制御して、移動体１の左右への旋回を行う。また、走行制御部１７は、アクセル１６の操作量に基づいて、モータ１８の駆動を制御して、移動体１の前進と後退を行う。このようにして、本実施形態では、移動体１は、搭乗者ＰＡの体重移動により左右へ旋回する一方で、搭乗者ＰＡの手によるアクセル１６の操作により前進および後退する。

＜後傾姿勢になった搭乗者の姿勢を正すための制御について＞
移動体１の走行中において、搭乗者ＰＡが移動体１の走行速度に対して恐怖心を抱いたり、あるいは、搭乗者ＰＡが移動体１の加速度に対応できないと、搭乗者ＰＡの姿勢が後傾姿勢（移動体１の進行方向の後ろ側に傾いた姿勢）になってしまう場合がある。この場合、搭乗者ＰＡは体重移動し難くなる。また、搭乗者ＰＡが体重移動をした際に、右感圧センサ１９Ａの検出値と左感圧センサ１９Ｂの検出値との差が小さくなり、感圧センサ１９よる搭乗者ＰＡの体重移動の検出が困難となる。そのため、搭乗者ＰＡは体重移動により移動体１を左右へ旋回させ難くなり、移動体１の操作性が低下するおそれがある。そこで、本実施形態では、移動体１の走行中に、搭乗者ＰＡが後傾姿勢になった場合に、これを検知して、搭乗者ＰＡの姿勢を正すための制御を行う。

（第１実施例）
まず、第１実施例では、搭乗者ＰＡが後傾姿勢になったことを座席１４に設けられた感圧センサ１９（重心位置検出部）により検知して、走行制御部１７は搭乗者ＰＡの姿勢を正すための制御を行う。

具体的には、走行制御部１７は、図５に示すフローチャートに基づく制御を行う。図５に示すように、まず、走行制御部１７は、感圧センサ１９の検出値である感圧センサ値Ｐｓを取得する（ステップＳ１）。

次に、走行制御部１７は、取得した感圧センサ値Ｐｓに基づき、前後方向についての搭乗者ＰＡの重心ＣＧの位置である重心位置ＰＣを推定（検出）する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、走行制御部１７は、座席１４にて前後方向に設けられた感圧センサ１９（感圧センサ１９を構成する素子が座席１４の一面に設けられている場合には、座席１４にて前後方向に設けられた素子）により前後方向の荷重の分布を求め、この前後方向の荷重の分布に基づき、重心位置ＰＣを推定する。

次に、走行制御部１７は、前後方向についての重心位置ＰＣと所定位置ＰＰとの間の距離Ｌ（図６参照）が、所定値α（所定量、例えば２０ｃｍ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、所定位置ＰＰは、搭乗者ＰＡの姿勢が適切な姿勢であるときにおいて前後方向の搭乗者ＰＡの重心ＣＧの位置である。なお、所定位置ＰＰは、例えば、前後方向について、座席１４の中央の位置と搭乗者ＰＡの足の位置との間の範囲Ｒ（図６参照）内に設定される。

そして、走行制御部１７は、距離Ｌが所定値α以上であると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、搭乗者ＰＡの姿勢を正すための制御として、重心位置ＰＣを所定位置ＰＰ側に復帰させるための重心位置復帰制御を行う。一方、走行制御部１７は、距離Ｌが所定値α未満であると判断した場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、重心位置復帰制御を行わない（ステップＳ５）。

このようにして、本実施例では、感圧センサ１９は、重心位置ＰＣを検出する重心位置検出部として使用される。そして、走行制御部１７は、移動体１の走行中にて、感圧センサ１９により検出される重心位置ＰＣが所定位置ＰＰよりも後方向側に所定値α（所定量）以上ずれたと判定した場合に、重心位置復帰制御を行う。なお、このとき、走行制御部１７は、音声や表示で、搭乗者ＰＡの姿勢が後傾姿勢であることを知らせてもよい。

ここで、ステップＳ４において行われる重心位置復帰制御としては、重心位置ＰＣが所定位置ＰＰに復帰するまで、移動体１の走行速度の上限を所定速度以下に制限する制御を行う。

そして、走行制御部１７は、併せて、重心位置復帰制御として、以下の制御を行う。
（第１の制御）：移動体１にブレーキを作用させる制御
（第２の制御）：搭乗者ＰＡが前方向に傾くように座席１４を駆動（例えば、回転）させる制御

なお、第１の制御では、移動体１にブレーキをかけて発生する慣性により、搭乗者ＰＡの姿勢を前方向側に移動させて、重心位置ＰＣを所定位置ＰＰ側に復帰させる。そこで、走行制御部１７は、例えばモータ１８の回転数を減少させて、移動体１を制動制御（減速制御）することにより、移動体１が当該移動体１の進行方向について前傾姿勢となるようなトルクを移動体１に作用させる。

そして、走行速度をΔＶ減速させる際の例を、図７や図８に示す。減速のさせ方として、時間軸に対する走行速度の変化（時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の走行速度の変化）を示す線が、図７に示すように線形で表されるものであっても、図８に示すように非線形（変曲点を持たせた２次曲線）で表されるものであってもよい。

（第２実施例）
次に、第２実施例では、感圧センサ１９ではなく、搭乗者ＰＡが身に着けたスマートフォンやスマートウォッチ等のジャイロセンサ・加速度センサが内蔵されたスマートデバイス２１（図２，１０参照）が使用される。すなわち、本実施例では、搭乗者ＰＡが後傾姿勢になったことをスマートデバイス２１により検知して、走行制御部１７は搭乗者ＰＡの姿勢を正すための制御を行う。

具体的には、図９に示すフローチャートに基づく制御が行われる。図９に示すように、走行制御部１７は、図５と異なる点として、スマートデバイス２１により搭乗者ＰＡの姿勢を推定し（ステップＳ１１）、スマートデバイス２１からＷｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを介して通信を行って、推定姿勢角度θの情報を取得する（ステップＳ１２）。推定姿勢角度θは、図１０に示すように、搭乗者ＰＡが後傾姿勢になったときにおいて、所定位置ＰＰを通る直線Ｌ１と搭乗者ＰＡの臀部と頭部を通る直線Ｌ２とがなす角度である。次に、走行制御部１７は、推定姿勢角度θが所定値β（例えば、１５°）以上であると判定した（ステップＳ１３：ＹＥＳ）場合には、重心位置ＰＣが所定位置ＰＰよりも後方向側に所定量以上ずれたと判定して、重心位置復帰制御を行う（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１４においては、第１実施例と同様の重心位置復帰制御が行われる。

＜本実施形態の効果について＞
以上のように本実施形態の移動体１において、走行制御部１７は、移動体１の走行中にて、重心位置ＰＣが所定位置ＰＰよりも後方向側に所定値α以上ずれたと判定した場合に、重心位置復帰制御を行う。

これにより、移動体１の走行中において、搭乗者ＰＡが移動体１の走行速度に対して恐怖心を抱くなどして搭乗者ＰＡの姿勢が後傾姿勢となった場合でも、搭乗者ＰＡの姿勢は前方向側に戻されるように正されて適切な姿勢になる。そのため、搭乗者ＰＡは、体重移動し易くなる。また、搭乗者ＰＡが体重移動をした際に、右感圧センサ１９Ａの検出値と左感圧センサ１９Ｂの検出値との差が大きくなり、搭乗者ＰＡの体重移動が感圧センサ１９より検出がされ易くなる。したがって、搭乗者ＰＡは、体重移動により移動体１を左右へ旋回させることができ、適切に移動体１を操作することができる。ゆえに、移動体１の走行中に搭乗者ＰＡが後傾姿勢になったときに、移動体１の操作性が低下することを抑制できる。

また、移動体１は、重心位置ＰＣを検出する感圧センサ１９を有する。これにより、走行制御部１７は、感圧センサ１９により検出される重心位置ＰＣをもとに、搭乗者ＰＡの姿勢がどの程度後傾姿勢であるかを把握することができる。そのため、走行制御部１７は、搭乗者ＰＡの姿勢がどの程度後傾姿勢であるかに応じて、重心位置復帰制御を行うことができる。

また、走行制御部１７は、重心位置復帰制御として、搭乗者ＰＡが前方向に傾くように座席１４を駆動（例えば、回転）させる制御を行う。これにより、搭乗者ＰＡは座席１４により前方向に傾くので、重心位置ＰＣを所定位置ＰＰに復帰させることが可能になる。

また、走行制御部１７は、重心位置復帰制御として、移動体１が当該移動体１の進行方向について前傾姿勢となるようなトルクを移動体１に作用させる制御を行ってもよい。これにより、搭乗者ＰＡは前方向側に誘導されるので、重心位置ＰＣを所定位置ＰＰに復帰させることが可能になる。

そこで、走行制御部１７は、例えば移動体１にブレーキをかけて、移動体１を制動制御することにより、移動体１が当該移動体１の進行方向について前傾姿勢となるようなトルクを移動体１に作用させてもよい。これにより、より効果的に、搭乗者ＰＡは前方向側に誘導されるので、重心位置ＰＣを所定位置ＰＰに復帰させることが可能になる。

また、走行制御部１７は、重心位置復帰制御として、重心位置ＰＣが所定位置ＰＰに復帰するまで、移動体１の走行速度の上限を所定速度以下に制限する制御を行う。

これにより、移動体１の走行速度に対して搭乗者ＰＡが抱いた恐怖心を和らげ、搭乗者ＰＡ自らが自身の姿勢を前方向側に戻すように促すことができる。そのため、重心位置ＰＣを所定位置ＰＰに復帰させることが可能になる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

例えば、走行制御部１７は、重心位置ＰＣが所定位置ＰＰに復帰するまでは、搭乗者ＰＡの体重移動ではなく、搭乗者ＰＡによるアクセル１６の操作により移動体１を左右へ旋回させることができるように制御してもよい。このとき、例えば、アクセル１６のレバーの左右への倒れ込みを規制していたロックが解除されて、アクセル１６のレバーが左右へ倒れることが許容されるように制御される。これにより、搭乗者ＰＡによるアクセル１６の操作により移動体１を左右へ旋回させることができる。

これにより、搭乗者ＰＡの姿勢が後傾姿勢であっても、搭乗者ＰＡはアクセル１６を操作して移動体１を左右へ旋回させることができる。そのため、移動体１の走行中に搭乗者ＰＡが後傾姿勢になったときに、より効果的に移動体１の操作性が低下することを抑制できる。

また、感圧センサ１９は、搭乗者ＰＡの足元の位置に配置されていてもよい。また、移動体１の左右への旋回を行うために使用されるセンサとしては、感圧センサ１９に限らず、傾きセンサや回転角センサであってもよい。

１ 移動体
１１ 移動体本体
１２ 駆動輪
１３ 補助輪
１４ 座席
１５Ａ 右ハンドル
１５Ｂ 左ハンドル
１６ アクセル
１７ 走行制御部
１８ モータ
１９ 感圧センサ
１９Ａ 右感圧センサ
１９Ｂ 左感圧センサ
１９Ｃ 中央感圧センサ
２１ スマートデバイス
ＰＡ 搭乗者
Ｐｓ 感圧センサ値
ＣＧ 重心
ＰＣ 重心位置
ＰＰ 所定位置
α，β 所定値
Ｒ 範囲
θ 推定姿勢角度
Ｌ１，Ｌ２ 直線

Claims (5)

1. 搭乗者の体重移動により左右へ旋回する移動体において、
   前記移動体の走行中にて、前記移動体の前進後退方向についての前記搭乗者の重心位置が所定位置よりも前記移動体の後退方向側に所定量以上ずれたと判定した場合に、前記搭乗者の重心位置を前記所定位置側に復帰させるための重心位置復帰制御を行う制御部を有すること、
   を特徴とする移動体。
2. 請求項１の移動体において、
   前記搭乗者の臀部を支持する座部を有し、
   前記制御部は、前記重心位置復帰制御として、前記搭乗者が前記移動体の前進方向側に傾くように前記座部を駆動させる制御を行うこと、
   を特徴とする移動体。
3. 請求項１または２の移動体において、
   前記制御部は、前記重心位置復帰制御として、前記移動体が当該移動体の前進方向側に傾く姿勢となるようなトルクを前記移動体に作用させる制御を行うこと、
   を特徴とする移動体。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つの移動体において、
   前記制御部は、前記重心位置復帰制御として、前記搭乗者の重心位置が前記所定位置に復帰するまで、前記移動体の走行速度の上限を所定速度以下に制限する制御を行うこと、
   を特徴とする移動体。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つの移動体において、
   前記移動体の前進と後退を行うために前記搭乗者が操作する操作部を有し、
   前記制御部は、前記搭乗者の重心位置が前記所定位置に復帰するまでは、前記搭乗者による前記操作部の操作により前記移動体を左右へ旋回させることができるように制御すること、
   を特徴とする移動体。

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