JP7121907B2 - 倒立型移動体 - Google Patents

Description

本発明は、倒立型移動体に関する。

ユーザが搭乗して操作することが可能な倒立型移動体が種々提案されている。例えば、特許文献１には、立位のまま乗車し、ユーザが操縦する倒立型移動体が開示されている。ユーザ（以下、「搭乗者」という。）は、ハンドル操作や、重心位置の移動、ステップの傾きを変化させるなどの動作によって倒立型移動体の進行方向を制御することが可能となる。

特開２００６－３１５６６６号公報

ところで、倒立型移動体は、バッテリ等の改良が進められており、長時間かつ長距離の走行が可能となっている。倒立型移動体の搭乗者は、多少姿勢を変えながらも、立ったままで操縦する必要があり、長時間乗車すると特定の部位（特に足裏など）に負担が集中し、強い疲労感を覚えるという問題があった。

本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、倒立型移動体を操縦する搭乗者に関し、搭乗時間等に応じて蓄積する特定部位の疲労を軽減することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る倒立型移動体は、搭乗者の足が載置されるステップを備えた倒立型移動体であって、ステップに振動を与える振動付与装置と、振動付与装置の動作を制御する振動制御部とを具備することを要旨とする。

上記構成にあっては、倒立型移動体の姿勢を検知する姿勢センサをさらに備え、制御部は、検知される姿勢が、設定されている姿勢角度の許容範囲内にある場合に、振動付与装置による振動の付与を許容するようにしてもよい。

また、別の態様として、倒立型移動体の姿勢を検知する姿勢センサをさらに備え、振動制御部は、ステップに振動が付与されている状態において、検知される姿勢が、設定されている姿勢角度閾値を下回った場合に、前記振動付与装置による振動の付与を停止するようにしてもよい。

本発明によれば、倒立型移動体を操縦する搭乗者に関し、搭乗時間等に応じて蓄積する特定部位の疲労を軽減することが可能となる。

本実施形態に係る倒立型移動体の概略構成を示す斜視図である。 倒立型移動体のシステム構成を示すブロック図である。 振動制御処理を示すフローチャートである。 変形例に係る倒立型移動体のシステム構成を示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

Ａ．本実施形態
図１は、本実施形態に係る倒立型移動体１００の概略構成を示す斜視図である。

倒立型移動体１００は、一対の車輪１５０を個別に制御して倒立状態を維持しつつ、移動可能とする同軸二輪車である。
倒立型移動体１００は、車両本体１１０と、車両本体１１０に取り付けられ、搭乗者が搭乗する左右一対のステップ部１２０と、車両本体１１０に傾動可能に取り付けられ、搭乗者が把持する操作ハンドル１３０と、車両本体１１０に回転可能に取り付けられた左右一対の車輪１５０と、車輪１５０を駆動する駆動部１６０と、倒立型移動体１００の搭乗者の足裏に振動を与える振動部１７０とを備えている。

倒立型移動体１００は、搭乗者が重心を前後に移動して車両本体１１０の各ステップ部１２０を前後に傾斜させることで前後進が可能となる一方、搭乗者が重心を左右に移動して車両本体１１０のステップ部１２０を左右に傾斜させることで左右旋回が可能となっている。

図２は、倒立型移動体１００のシステム構成を示すブロック図である。
駆動部１６０は、車両本体１１０に内蔵されており、電動モータや各種ギアを備えている。駆動部１６０は、制御装置２２０による制御のもと、倒立型移動体１００を走行させるとともに、転倒しないように倒立制御を行う。

振動部１７０は、ステップ部１２０の裏面側に取り付けられており、振動付与装置１７１を備えている。振動付与装置１７１は、制御装置２２０による制御のもと、ステップ部１２０に載置された搭乗者の足裏を刺激する振動を付与する（すなわち、足裏をマッサージする）ものであり、モータや偏心カム、プーリやリンク機構などを備えて構成されている。モータの回転運動は、プーリやリンク機構などを介して上下振動に変換され、搭乗者の足裏を刺激することが可能となっている。なお、靴を履いた状態でも効果的に搭乗者の足裏をより効果的に刺激できるように、ステップ部１２０の表面に凹凸を形成してもよい。

電源部（バッテリ）１８０は、車両本体１１０に内蔵されており、リチウムイオン蓄電池などにより構成されている。電源部１８０は、倒立型移動体１００を構成する各装置、その他の電子機器等に電力を供給する。

入力部１９０は、操作ハンドル１３０の近傍に設けられ、操作ボタンや操作スイッチ、タッチパネル、さらには音声入力を可能とするための集音器などによって構成されている。搭乗者は、入力部１９０を適宜操作することで、振動付与装置１７１の動作に関わる制御指示を入力する。制御指示として、例えば振動付与の開始指示、振動付与の終了指示のほか、振動の強弱、振動周期、振動モードなどが挙げられるが、こられに限定されるものではない。

センサ部２００は、車両本体１１０に内蔵されており、姿勢センサ２０１、回転センサ２０２、距離センサ２０３、ＧＰＳセンサ２０４、タイマ２０５を含む様々な計測器によって構成されている。
姿勢センサ２０１は、車両本体１１０に設けられ、車両本体１１０や操作ハンドル１３０等の姿勢情報を検出し出力する。姿勢センサ２０１は、倒立型移動体１００の走行時における姿勢情報を検出するもので、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサなどから構成される。搭乗者が操作ハンドル１３０を前方または後方に傾けると、各ステップ部１２０が同方向に傾くことになるが、この姿勢センサ２０１は、かかる傾斜に対応した姿勢情報（いわゆる三次元姿勢角など）を検出する。姿勢センサ２０１は、検出した姿勢情報を制御装置２２０に出力する。

回転センサ２０２は、各車輪１５０などに夫々設けられ、各車輪１５０の回転角度、回転角速度、回転角加速度など回転情報を検出する。各回転センサ２０２は、例えば、ロータリーエンコーダ、レゾルバ、などで構成されている。各回転センサ２０２は、検出した回転情報を制御装置２２０に出力する。

距離センサ２０３は、車両本体１１０に設けられ、倒立型移動体１００の移動距離をあらわす距離情報を検出する。距離センサ２０３は、検出した距離情報を制御装置２２０に出力する。

ＧＰＳセンサ２０４は、例えば、人工衛星を利用した位置情報計測システムの一部であり、多数のＧＰＳ衛星からの電波を受信することで、倒立型移動体１００の位置（経度・緯度・高度など）を測定し、位置情報として制御装置２２０に出力する。

タイマ２０５は、搭乗者による倒立型移動体１００の搭乗時間を計測する。ここで、搭乗時間とは、搭乗者が搭乗してから降機するまでの経過時間をあらわすものである。タイマ２０５は、搭乗時間を計測すると、これを搭乗時間情報として制御装置２２０に出力する。

報知部２１０は、音を出力するスピーカ、警告灯を点灯／点滅させるライト、警告表示を行うディスプレイなどで構成されている。報知部２１０は、制御装置２２０からの報知信号に基づき、搭乗者に報知を行う。

制御装置２２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、倒立型移動体１００を中枢的に制御する。制御装置２２０は、駆動制御部２２１と振動制御部２２２とを備えている。

駆動制御部２２１は、倒立型移動体１００に搭載された各種センサから出力される検出値に基づいて、駆動部１６０を制御するための制御信号を生成し、出力する。一例を挙げて説明すると、駆動制御部２２１は、姿勢センサ２０１から出力される姿勢情報や回転センサ２０２から出力される車輪１５０の回転情報等に基づき、所定の演算処理を実行することで、倒立状態を維持しつつ、所定の速度で移動するために必要な制御信号を生成する。そして、駆動制御部２４１は、生成した制御信号を駆動部１６０に出力する。

振動制御部２２２は、入力部１９０またはセンサ部２００から出力される検出値等に基づいて、振動付与装置１７１の動作を制御するための制御信号を生成し、出力する。一例として、以下に示す方法が挙げられるが、これらに限る趣旨ではなく、２種類以上の方法を適宜組み合わせて振動付与装置１７１の動作を制御してもよい。

＜入力部１９０を利用する方法＞
振動制御部２２２は、入力部１９０の操作ボタン等から振動付与装置１７１の動作に関わる制御指示を受け取ると、かかる制御指示に従って振動付与装置１７１の動作を制御する制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。搭乗者は、操作ハンドル１３０の近傍に設置された操作ボタンやタッチパネル等を適宜操作（または音声入力）することで、走行中であっても停止中であっても、好みのタイミングで足裏を刺激することが可能となる。

＜姿勢センサを利用する方法＞
振動制御部２２２は、姿勢センサ２０１から姿勢情報を受け取ると、姿勢データベース２２３に格納されている許容姿勢角度情報を参照して、振動付与装置１７１による振動の付与を許可するか否かを判断する。許容姿勢角度情報は、倒立型移動体１００に振動を付与したとしても、走行に支障をきたさない等と判断できる姿勢角度の許容範囲をあらわす情報である。振動制御部２２２は、振動付与装置１７１による振動の付与を許可できると判断すると、姿勢センサ２０１から受け取った姿勢情報に基づき、振動の付与を開始（または継続）すべき旨の制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。

なお、振動の付与を許可するか否かを判断する代わりに、例えば振動の付与を停止すべき姿勢角度を規定した姿勢角度閾値を姿勢データベース２２３に格納し、姿勢角度閾値を利用して振動付与装置１７１の動作を制御してもよい。具体的には、姿勢情報に示される姿勢角度が、姿勢角度閾値を下回ったことを検知すると、振動制御部２２２は、振動付与装置１７１による振動の付与を停止すべき旨の制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。なお、姿勢データベース２２３に格納される許容姿勢角度情報や姿勢角度閾値は、倒立型移動体１００を保守・運営するサービス事業者が適宜設定すればよい。

＜距離センサを利用する方法＞
振動制御部２２２は、距離センサ２０３から出力される距離情報に基づき、振動付与装置１７１の動作を制御する制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。距離センサ２０３から出力される距離情報には、搭乗開始からの総移動距離を示す情報のほか、例えば信号待ちなど、直近で停止した位置からの移動距離を示す情報などが含まれる。振動制御部２２２は、距離センサ２０３から供給される距離情報をもとに、搭乗者の足裏の疲労蓄積度を推定する。振動制御部２２２は、推定した疲労蓄積度が設定されている閾値を超えていると判断すると、振動の付与を開始（または継続）すべき旨の制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。

＜タイマを利用する方法＞
振動制御部２２２は、タイマ２０５から出力される搭乗時間情報に基づき、振動付与装置１７１の動作を制御する制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。振動制御部２２２は、タイマ２０５から供給される搭乗時間情報をもとに、搭乗者の足裏の疲労蓄積度を推定する。振動制御部２２２は、推定した疲労蓄積度が設定されている閾値を超えていると判断すると、振動の付与を開始（または継続）すべき旨の制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。

なお、振動の付与を停止するタイミングは任意に設定可能であるが、例えば振動付与してから一定時間経過後に振動の付与を停止させてもよい。もちろん、振動の強弱、振動周期、振動モードなど総合的に判断して、振動制御部２２２が振動の付与を停止するタイミングを決定してもよい。

また、報知部２１０を利用して、振動付与装置１７１が振動の付与を開始または停止する前に、振動付与装置１７１の動作内容を搭乗者に事前アナウンスしてもよい。

さらに、振動付与装置１７１の動作内容を搭乗者に事前アナウンスする代わりに、搭乗者に対して振動付与装置１７１による動作の許可を求めてもよい。

振動制御部２２２は、振動付与装置１７１による振動の付与を開始または停止すべきと判断すると、報知部２１０に対して、搭乗者に振動の付与を開始または停止してもよいか否かの判断を促す報知信号を出力する。報知部２１０は、かかる報知信号をもとに、表示パネルやスピーカ（いずれも図示略）を介して、振動の付与を開始または停止してもよいか否かの問い合わせメッセージを出力する。その後、振動制御部２２２は、搭乗者によって振動の付与を開始または停止すべき旨の指示が入力されたことを検知すると、振動の付与を開始または停止すべき旨の制御信号を生成し、振動付与装置１７１に出力する。かかる構成によれば、意図せぬタイミングで振動が付与または停止されることにより、搭乗者に不快な思いをさせてしまう、といった問題を未然に防ぐことが可能となる。

以下、振動制御部２２２による処理の流れについて説明する。
図３は、振動制御処理を示すフローチャートである。
振動制御部２２２は、入力部１９０またはセンサ部２００から出力される検出値等を受け取ると（ステップＳ１）、受け取った検出値等に基づき、振動の付与を開始または停止すべきタイミングが到来したか否かを判断する（ステップＳ２）。振動制御部２２２は、振動の付与を開始または停止すべきタイミングは到来していないと判断すると（ステップＳ２；ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。一方、振動制御部２２２は、振動の付与を開始または停止すべきタイミングが到来したと判断すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、振動の付与を開始または停止すべき旨の制御信号を生成し（ステップＳ３）、振動付与装置１７１に出力したうえで、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、倒立型移動体の搭乗者に対し、適切なタイミングで効果的な足裏への刺激（マッサージ効果）を与えることができ、搭乗者に蓄積する足裏の疲労を軽減することが可能となる。

Ｂ．変形例
上述した実施形態では、搭乗者の足裏にマッサージ効果を与える構成を例示したが、足裏に加えて（代えて）、搭乗者の他の部位（例えば手）にマッサージ効果を与える構成を採用してもよい。

図４は、変形例に係る倒立型移動体１００のシステム構成を示すブロック図である。図２に対応する部分には、同一符号を付し、説明を割愛する。

振動部１７０は、足裏に振動を付与するための振動付与装置１７１のほか、手に振動を付与するための補助振動付与装置１７２を備えている。補助振動付与装置１７２は、例えば操作ハンドル１３０の近傍に設置されている。振動制御部２２２は、振動付与装置１７１とともに、補助振動付与装置１７２の動作を制御することで、搭乗者の足裏のみならず、手に対してもマッサージ効果を与えることが可能となる。

なお、搭乗者にマッサージ効果を与える方法は、振動に限る趣旨ではなく、例えば電気や熱、光などを利用してマッサージ効果を与えるようにしてもよい。

また、倒立型移動体１００が走行中だけでなく、停止中に搭乗者にマッサージ効果を与えるようにしてもよい。さらに、倒立型移動体１００に限定するのではなく、走行可能なあらゆるタイプの小型の移動体に適用可能である。

Ｃ．その他
本発明は、上述した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。例えば、上述した各処理ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更し、または並列に実行することができる。

また、本明細書において、「部」とは、単に物理的構成を意味するものではなく、その「部」が実行する処理をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの「部」が実行する処理を２つ以上の物理的構成や装置により実現されても、２つ以上の「部」が実行する処理を１つの物理的手段や装置により実現されてもよい。

１００…倒立型移動体、１１０…車両本体、１２０…ステップ部１２０…操作ハンドル、１５０…車輪、１６０…駆動部、１７０…振動部、１７１…振動付与装置、１８０…電源部、１９０…入力部、２００…センサ部、２０１…姿勢センサ、２０２…回転センサ、２０３…距離センサ、２０４…ＧＰＳセンサ、２０５…タイマ、２１０…報知部、２２０…制御装置、２２１…駆動制御部、２２２…振動制御部、２２３…姿勢データベース。

Claims (8)

1. 操縦時に搭乗者の足が載置され、進行方向の制御が可能なステップを備えた倒立型移動体であって、
   前記ステップに振動を与える振動付与装置と、
   前記振動付与装置の動作を制御する振動制御部と、
   走行時における前記倒立型移動体の姿勢を検知する姿勢センサと、を具備し、
   前記振動制御部は、検知される前記姿勢が、設定されている姿勢角度の許容範囲内にある場合に、前記振動付与装置による振動の付与を許容する、倒立型移動体。
2. 操縦時に搭乗者の足が載置され、進行方向の制御が可能なステップを備えた倒立型移動体であって、
   前記ステップに振動を与える振動付与装置と、
   前記振動付与装置の動作を制御する振動制御部と、
   走行時における前記倒立型移動体の姿勢を検知する姿勢センサと、を具備し、
   前記振動制御部は、前記ステップに振動が付与されている状態において、検知される姿勢が、設定されている姿勢角度閾値を下回った場合に、前記振動付与装置による振動の付与を停止する、倒立型移動体。
3. 前記振動の付与を開始または停止する前に、前記振動付与装置の動作内容を、前記搭乗者に報知する報知部をさらに備える、請求項１または２に記載の倒立型移動体。
4. 前記搭乗者が把持する操作ハンドルと、前記操作ハンドルに振動を与える補助振動付与装置をさらに備える、請求項１または２に記載の倒立型移動体。
5. 前記搭乗者が前記振動付与装置の動作に関わる制御指示を入力するための入力部をさらに備え、
   前記振動制御部は、入力される前記制御指示に基づき、前記振動付与装置の動作を制御する、請求項１または２に記載の倒立型移動体。
6. 前記倒立型移動体の移動距離を計測する距離センサをさらに備え、
   前記振動制御部は、計時される前記移動距離に基づき、前記振動付与装置の動作を制御する、請求項１または２に記載の倒立型移動体。
7. 前記搭乗者の搭乗時間を計時するタイマをさらに備え、
   前記振動制御部は、計時される前記搭乗時間に基づき、前記振動付与装置の動作を制御する、請求項１または２に記載の倒立型移動体。
8. 前記振動の付与を開始または停止する前に、前記搭乗者に対し、前記振動の付与を開始または停止してもよいか否かの判断を促す問い合わせメッセージを報知する報知部をさらに備える、請求項１または２に記載の倒立型移動体。

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