JP6032119B2 - 倒立移動体及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、倒立移動体及びその制御方法に関する。

この種の技術として、特許文献１は、搭乗者による操作に応じて移動する倒立二輪車を開示している。倒立二輪車は、搭乗者が両手で把持するハンドルと、搭乗者が足裏で踏むことになる一対のステップと、を有する。倒立二輪車は、搭乗者がハンドルを前後に傾けるように操作することで前進又は後進する。

特開2011-164040号公報

しかしながら、ハンドルには、搭乗者によって操作される際にその操作に対抗する慣性力が働くので、搭乗者の移動したいという思惑と倒立二輪車の実際の動作との間には看過できないタイムラグがあった。

本発明の目的は、小さなタイムラグで制御可能な倒立移動体を提供することにある。

本願発明の第１の観点によれば、移動体本体と、前記移動体本体によって回転自在に支持された２つの車輪と、前記２つの車輪を駆動する駆動手段と、前記移動体本体上に立った姿勢で搭乗する搭乗者の体重によって前記移動体本体が受ける荷重の分布を検出する荷重分布検出手段と、前記荷重の分布の中心位置を演算する中心位置演算手段と、前記移動体本体によって支持されると共に、前記搭乗者が傾けるように操作する操作部と、前記操作部の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記中心位置と、前記操作部の前記姿勢と、に基づいて前記倒立移動体の目標とする移動速度である目標移動速度を設定する目標移動速度設定手段と、前記目標移動速度に基づいて前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えた倒立移動体が提供される。
前記目標移動速度設定手段は、前記中心位置が前進方向側に移動したら、前記目標移動速度を、前記中心位置が前記前進方向側に移動しない場合の前記目標移動速度と比較して、前記前進方向側に設定する。
前記目標移動速度設定手段は、前記中心位置が後進方向側に移動したら、前記目標移動速度を、前記中心位置が前記後進方向側に移動しない場合の前記目標移動速度と比較して、前記後進方向側に設定する。
前記倒立移動体は、前記荷重を検出する荷重検出手段を更に備える。
前記倒立移動体は、前記荷重が適正であるかを判定する荷重適正判定手段を更に備え、前記駆動制御手段は、前記荷重が適正ではないと前記荷重適正判定手段が判定したら、前記倒立移動体を発進させない。
前記倒立移動体は、前記荷重が変動したかを判定する荷重変動判定手段を更に備え、前記駆動制御手段は、前記倒立移動体が走行している際に前記荷重が変動したと前記荷重変動判定手段が判定したら、前記倒立移動体の走行を減速させる。
前記倒立移動体は、前記荷重が変動したかを判定する荷重変動判定手段を更に備え、前記駆動制御手段は、前記倒立移動体が走行している際に前記荷重が変動したと前記荷重変動判定手段が判定したら、前記倒立移動体の走行を停止させる。
前記倒立移動体は、前記中心位置と前記操作部の姿勢を相互に比較することで、前記荷重分布検出手段及び前記姿勢検出手段が正常に動作しているか判定する正常動作判定手段を更に備える。
本願発明の第２の観点によれば、移動体本体と、前記移動体本体によって回転自在に支持された２つの車輪と、前記２つの車輪を駆動する駆動手段と、前記移動体本体によって支持されると共に、前記搭乗者が傾けるように操作する操作部と、を備えた倒立移動体の制御方法は、前記移動体本体上に立った姿勢で搭乗する搭乗者の体重によって前記移動体本体が受ける荷重の分布を検出するステップと、前記荷重の分布の中心位置を演算するステップと、前記操作部の姿勢を検出するステップと、前記中心位置と、前記操作部の前記姿勢と、に基づいて前記倒立移動体の目標とする移動速度である目標移動速度を設定するステップと、
前記目標移動速度に基づいて前記駆動手段を制御するステップと、を含む。

本願発明によれば、倒立移動体を、小さなタイムラグで制御可能になる。

図1は、倒立二輪車の斜視図である。 図2は、搭乗板の平面図である。 図3は、倒立二輪車の機能ブロック図である。 図4は、倒立二輪車の制御フローである。 図5は、目標移動速度の設定方法を説明するためのグラフである。 図6は、倒立二輪車の正常動作の判定方法を説明するためのグラフである。 図7は、倒立二輪車の正常動作の判定方法を説明するためのグラフである。 図8は、倒立二輪車の正常動作の判定方法を説明するためのグラフである。 図9は、倒立二輪車が悪路を走行している様子を示す図である。 図10は、倒立二輪車が悪路を走行している際の荷重の変動を示すグラフである。 図11は、倒立二輪車が段差を飛び降りる様子を示す図である。 図12は、倒立二輪車が段差を飛び降りる際の荷重の変動を示すグラフである。

倒立二輪車１（倒立移動体）は、ユーザーU（搭乗者）の近距離移動手段として用いられるものである。図１〜３に示すように、倒立二輪車１は、倒立二輪車本体２（移動体本体）と、倒立二輪車本体２によって回転自在に支持された２つの車輪３（右輪３ａ、左輪３ｂ）と、倒立二輪車本体２によって支持されると共に、ユーザーUが傾けるように操作するハンドル体４（操作部）と、を備える。

倒立二輪車本体２は、バッテリー５と右輪モータ６、左輪モータ７を収容する駆動装置８と、制御基板を収容する制御装置９と、一対の搭乗板１０（右搭乗板１０ａ、左搭乗板１０ｂ）と、を有する。

バッテリー５は、制御装置９に電気を供給する。右輪モータ６は、右輪３ａを回転するためのモータである。左輪モータ７は、左輪３ｂを回転するためのモータである。

制御装置９は、CPU１１（Central Processing Unit）とRAM１２（Random Access Memory）、ROM１３（Read Only Memory）を有する。ROM１３には、倒立二輪車制御プログラムが記憶されている。倒立二輪車制御プログラムは、CPU１１上に読み込まれ、CPU１１上で実行されることで、CPU１１等のハードウェアを、荷重分布情報取得部１４、中心位置演算部１５、車体角度情報取得部１６、目標移動速度設定部１７、駆動制御部１８、荷重演算部１９、荷重適正判定部２０、荷重変動判定部２１、正常動作判定部２２として機能させる。

一対の搭乗板１０は、ユーザーUが搭乗する部分である。一対の搭乗板１０は、右搭乗板１０ａと左搭乗板１０ｂによって構成される。ユーザーUは、右脚Ｕａを右搭乗板１０ａに載せる。右脚Ｕａの足裏が右搭乗板１０ａに対して接触する。ユーザーUは、左脚Ｕｂを左搭乗板１０ｂに載せる。左脚Ｕｂの足裏が左搭乗板１０ｂに対して接触する。図２に示すように、右搭乗板１０ａは、右脚前センサ２３と右脚後センサ２４を有する。右脚前センサ２３と右脚後センサ２４は、倒立二輪車１の直進方向に並べて配置されている。右脚前センサ２３と右脚後センサ２４は、倒立二輪車１の直進方向に離して配置されている。右脚前センサ２３は、右脚後センサ２４よりも倒立二輪車１の前進方向側に配置されている。右脚前センサ２３と右脚後センサ２４は、例えば圧電素子などによって構成されている。右脚前センサ２３と右脚後センサ２４は、右搭乗板１０ａが受けた荷重を電圧に変換して制御装置９に出力する。右脚前センサ２３と右脚後センサ２４は、倒立二輪車１の直進方向に離して配置されているので、右搭乗板１０ａが受けた荷重の、倒立二輪車１の直進方向における分布を検出することができる。例えば、ユーザーUが前荷重になったとすると、右脚前センサ２３の出力電圧値は、右脚後センサ２４の出力電圧値より大きくなる。逆に、ユーザーUが後ろ荷重になったとすると、右脚前センサ２３の出力電圧値は、右脚後センサ２４の出力電圧値より小さくなる。同様に、左搭乗板１０ｂは、左脚前センサ２５と左脚後センサ２６を有する。左脚前センサ２５と左脚後センサ２６は、倒立二輪車１の直進方向に並べて配置されている。左脚前センサ２５と左脚後センサ２６は、倒立二輪車１の直進方向に離して配置されている。左脚前センサ２５は、左脚後センサ２６よりも倒立二輪車１の前進方向側に配置されている。左脚前センサ２５と左脚後センサ２６は、例えば圧電素子などによって構成されている。左脚前センサ２５と左脚後センサ２６は、右搭乗板１０ａが受けた荷重を電圧に変換して制御装置９に出力する。左脚前センサ２５と左脚後センサ２６は、倒立二輪車１の直進方向に離して配置されているので、左搭乗板１０ｂが受けた荷重の、倒立二輪車１の直進方向における分布を検出することができる。例えば、ユーザーUが前荷重になったとすると、左脚前センサ２５の出力電圧値は、左脚後センサ２６の出力電圧値より大きくなる。逆に、ユーザーUが後ろ荷重になったとすると、左脚前センサ２５の出力電圧値は、左脚後センサ２６の出力電圧値より小さくなる。右脚前センサ２３及び右脚後センサ２４、左脚前センサ２５、左脚後センサ２６は、荷重分布検出手段としての荷重センサユニット２８を構成する。右脚前センサ２３の出力電圧値、右脚後センサ２４の出力電圧値、左脚前センサ２５の出力電圧値、左脚後センサ２６の出力電圧値は、荷重分布情報を構成する。従って、荷重センサユニット２８は、荷重分布情報を制御装置９に出力する。

ハンドル体４は、ユーザーUが前後に傾けるように操作して、倒立二輪車１の走行をマニュアルで制御するための操作部である。ハンドル体４は、ユーザーUが把持するハンドル４ａと、ハンドル４ａを支持するハンドル支柱４ｂと、を有する。ハンドル支柱４ｂは、倒立二輪車本体２の制御装置９に固定されている。ハンドル支柱４ｂは、ハンドル支柱４ｂの姿勢を検出するための車体角度センサ２７を有する。車体角度センサ２７は、例えばジャイロセンサや角度センサによって構成されている。ハンドル支柱４ｂの姿勢とは、具体的には、水平を基準としたハンドル支柱４ｂの姿勢である。本実施形態において、ハンドル支柱４ｂの姿勢と倒立二輪車本体２の姿勢は連動する。車体角度センサ２７は、ハンドル支柱４ｂの姿勢を検出し、ハンドル支柱４ｂの姿勢に対応する車体角度情報θを制御装置９に出力する。換言すれば、車体角度センサ２７は、倒立二輪車本体２の姿勢を検出し、倒立二輪車本体２の姿勢に対応する車体角度情報θを制御装置９に出力する。

荷重分布情報取得部１４は、荷重センサユニット２８から荷重分布情報を取得し、取得した荷重分布情報をRAM１２に記憶する。

中心位置演算部１５は、RAM１２から荷重分布情報を取得し、取得した荷重分布情報に基づいて荷重の分布の中心位置を演算し、演算結果である中心位置に対応する中心位置情報ｘ_ｃをRAM１２に記憶する。中心位置演算部１５は、下記式（１）を用いて中心位置情報ｘ_ｃを演算する。下記式（１）において、ｆ_（R,F）は、右脚前センサ２３の出力電圧値である。ｆ_（L,F）は、左脚前センサ２５の出力電圧値である。ｆ_（R,R）は、右脚後センサ２４の出力電圧値である。ｆ_（L,R）は、左脚後センサ２６の出力電圧値である。Σｆは、右脚前センサ２３の出力電圧値ｆ_（R,F）と、右脚後センサ２４の出力電圧値ｆ_（R,R）と、左脚前センサ２５の出力電圧値ｆ_（L,F）と、左脚後センサ２６の出力電圧値ｆ_（L,R）の総和である。ｘ_Fは、図２に示すように、前進方向に対して平行なX軸を定義したときの右脚前センサ２３及び左脚前センサ２５のX値である。同様に、ｘ_Rは、右脚後センサ２４及び左脚後センサ２６のX値である。

車体角度情報取得部１６は、車体角度センサ２７から車体角度情報θを取得し、取得した車体角度情報θをRAM１２に記憶する。

目標移動速度設定部１７は、RAM１２から中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θを取得し、中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θに基づいて倒立二輪車１の目標とする移動速度である目標移動速度を設定し、設定した目標移動速度に対応する目標移動速度情報VをRAM１２に記憶する。

駆動制御部１８は、RAM１２から目標移動速度情報Vを取得し、倒立二輪車１の走行速度が目標移動速度情報Vの目標移動速度になるように右輪モータ６及び左輪モータ７を制御する。

荷重演算部１９は、倒立二輪車本体２上に立った姿勢で搭乗するユーザーUの体重によって倒立二輪車本体２が受ける荷重を演算し、演算結果である荷重に対応する荷重情報FをRAM１２に記憶する。

荷重適正判定部２０は、RAM１２から荷重情報Fを取得し、荷重情報Fが適正であるかを判定する。具体的には、荷重適正判定部２０は、荷重情報Fが所定の範囲内にあるかを判定する。

荷重変動判定部２１は、RAM１２から荷重情報Fを取得し、荷重情報Fが変動したかを判定する。

正常動作判定部２２は、中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θを相互に比較することで、荷重センサユニット２８と車体角度センサ２７が正常に動作しているか判定する。

次に、倒立二輪車１の動作を説明する。

ユーザーUが倒立二輪車１に搭乗すると、荷重分布情報取得部１４は、荷重センサユニット２８から荷重分布情報を取得し、取得した荷重分布情報をRAM１２に記憶する（S100）。次に、荷重演算部１９がRAM１２から荷重分布情報を取得し、荷重分布情報に基づいて荷重を演算し、演算結果である荷重情報FをRAM１２に記憶する（S110）。次に、荷重適正判定部２０がRAM１２から荷重情報Fを取得し、荷重情報Fが適正であるか判定する（S120）。荷重情報Fが適正であると荷重適正判定部２０が判定した場合は（S120:YES）、処理をS130に進める。一方、荷重情報Fが適正でないと荷重適正判定部２０が判定した場合は（S120:NO）、駆動制御部１８は、倒立二輪車１を発進させず、処理を終了する（S140）。S130で、荷重分布情報取得部１４は、荷重センサユニット２８から再び荷重分布情報を取得し、取得した荷重分布情報をRAM１２に記憶する（S130）。次に、中心位置演算部１５は、RAM１２から荷重分布情報を取得し、取得した荷重分布情報に基づいて荷重の分布の中心位置を演算し、演算結果である中心位置に対応する中心位置情報ｘ_ｃをRAM１２に記憶する（S145）。次に、車体角度情報取得部１６は、車体角度センサ２７から車体角度情報θを取得し、取得した車体角度情報θをRAM１２に記憶する（S150）。

次に、目標移動速度設定部１７は、RAM１２から中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θを取得し、中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θに基づいて倒立二輪車１の目標とする移動速度である目標移動速度を設定し、設定した目標移動速度に対応する目標移動速度情報VをRAM１２に記憶する（S160）。

ここで、図５を参照して、目標移動速度設定部１７による目標移動速度の具体的な設定方法を説明する。図５には、中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θ、目標移動速度情報Vのグラフを同時に示している。目標移動速度情報Vのグラフでは、本実施形態の目標移動速度情報Vが実線で示され、比較例が二点鎖線で示されている。

比較例では、目標移動速度設定部１７が目標移動速度を設定するに際し、中心位置情報ｘ_ｃを考慮せず、車体角度情報θのみを考慮している。即ち、目標移動速度設定部１７は、V=G（θ）（ただし、G()は関数である。）によって目標移動速度情報Vを設定している。これに対し、本実施形態では、目標移動速度設定部１７は、車体角度情報θのみならず、中心位置情報ｘ_ｃも考慮している。即ち、目標移動速度設定部１７は、V=G(θ+ｘ_ｃ×ｐ)（ただし、ｐは係数である。）によって目標移動速度情報Vを設定している。これにより、以下の効果が発揮される。

即ち、例えば倒立二輪車１が静止している状態で、ユーザーUが倒立二輪車１を発進させようとする。この場合、ユーザーUは、ハンドル体４を前進方向側に押し倒すように操作する。このとき、ハンドル体４には慣性力が働くので、ユーザーUが倒立二輪車１を発進させようとしてから実際にハンドル体４が傾き始めるまでタイムラグが発生する。そして、このタイムラグの存在により、実際に倒立二輪車１が発進するのは、ユーザーUが倒立二輪車１を発進させようとしてから無視できない長さの時間が経過してからである。

一方で、倒立二輪車１が静止している状態で、ユーザーUが倒立二輪車１を発進させようとすると、ユーザーUは、ハンドル体４を前進方向側に押し倒すように操作することに先立って、無意識に若干自身の重心を前進方向側へ移動させる。そこで、本実施形態の目標移動速度設定部１７は、このようにハンドル体４の操作に先立って発現するユーザーUの重心移動を検出し、ユーザーUの重心移動をハンドル体４の操作と同類なものとして取り扱うことで、倒立二輪車１が発進する際のタイムラグを小さくしている。

具体的には、図５に示すように、比較例では、倒立二輪車１が発進するのは車体角度情報θが操作され始めた時点である。これに対し、本実施形態では、倒立二輪車１が発進するのは、車体角度情報θが操作され始めた時点に先立って発現した中心位置情報ｘ_ｃの移動が開始した時点である。従って、本実施形態では、ユーザーUが倒立二輪車１を発進させようとしてから実際に倒立二輪車１が発進するまでのタイムラグを小さくすることができる。

図４に戻り、次に、荷重演算部１９は、RAM１２から荷重分布情報を取得し、荷重分布情報に基づいて荷重を演算し、演算結果である今回の荷重情報FをRAM１２に記憶する（S170）。次に、荷重変動判定部２１は、RAM１２から今回の荷重情報Fと前回の荷重情報Fを取得し、今回の荷重情報Fと前回の荷重情報Fを比較することで、荷重情報Fに変動があったか判定する（S180）。荷重情報Fに変動がなかったと荷重変動判定部２１が判定したら（S180:NO）、駆動制御部１８は、RAM１２から目標移動速度情報Vを取得し、倒立二輪車１の走行速度が目標移動速度情報Vの目標移動速度になるように右輪モータ６及び左輪モータ７を制御する（S190）。次に、正常動作判定部２２は、RAM１２から中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θを取得し、中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θを相互に比較することで、荷重センサユニット２８と車体角度センサ２７が正常に動作しているか判定する（S200）。即ち、荷重センサユニット２８及び車体角度センサ２７が正常に動作しているのであれば、図６に示すように、中心位置情報ｘ_ｃと車体角度情報θは概ね連動して推移するはずである。それなのに、例えば図７に示すように車体角度情報θは変動しているのに中心位置情報ｘ_ｃが全く変動していない場合は、荷重センサユニット２８の故障が考えられる。同様に、例えば図８に示すように中心位置情報ｘ_ｃは変動しているのに車体角度情報θが全く変動していない場合は、車体角度センサ２７の故障が考えられる。このような場合、正常動作判定部２２は、荷重センサユニット２８又は車体角度センサ２７が正常に動作していないと判定し（S200:NO）、駆動制御部１８は、倒立二輪車１の走行を直ちに停止させ（S210）、処理を終了する（S220）。一方、荷重センサユニット２８も車体角度センサ２７も正常に動作していると正常動作判定部２２が判定した場合は（S200:YES）、処理をS130に戻す。

S180で、例えば図９に示すように倒立二輪車１が悪路を走行したことが原因で図１０に示すように荷重情報Fに変動があったと荷重変動判定部２１が判定したら（S180:YES）、駆動制御部１８は、倒立二輪車１の走行を減速させ（S230）、処理をS200に進める。或いは、例えば図１１に示すように倒立二輪車１が段差を飛び降りたことが原因で図１２に示すように荷重情報Fに変動があったと荷重変動判定部２１が判定したら（S180:YES）、駆動制御部１８は、倒立二輪車１の走行を直ちに停止させ（S210）、処理を終了する（S220）。

以上に、本願発明の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態は、以下の特長を有する。

（１）倒立二輪車１（倒立移動体）は、倒立二輪車本体２（移動体本体）と、倒立二輪車本体２によって回転自在に支持された右輪３ａ及び左輪３ｂ（２つの車輪）と、右輪３ａ及び左輪３ｂを駆動する右輪モータ６及び左輪モータ７（駆動手段）と、倒立二輪車本体２上に立った姿勢で搭乗するユーザーU（搭乗者）の体重によって倒立二輪車本体２が受ける荷重の分布を検出する荷重センサユニット２８（荷重分布検出手段）と、荷重の分布の中心位置を演算する中心位置演算部１５（中心位置演算手段）と、倒立二輪車本体２によって支持されると共に、ユーザーUが傾けるように操作するハンドル体４（操作部）と、ハンドル体４の姿勢を検出する車体角度センサ２７（姿勢検出手段）と、中心位置とハンドル体４の姿勢に基づいて倒立二輪車１の目標とする移動速度である目標移動速度を設定する目標移動速度設定部１７（目標移動速度設定手段）と、目標移動速度に基づいて右輪モータ６及び左輪モータ７を制御する駆動制御部１８（駆動制御手段）と、を備える。以上の構成によれば、倒立二輪車１を、小さなタイムラグで制御可能になる。

（２）例えば図５に示すように、目標移動速度設定部１７は、中心位置が前進方向側に移動したら、目標移動速度を、中心位置が前進方向側に移動しない場合の目標移動速度と比較して、前進方向側に設定する。なお、中心位置が前進方向側に移動しない場合の目標移動速度は、図５において比較例である二点鎖線に相当している。

（３）また、目標移動速度設定部１７は、中心位置が後進方向側に移動したら、目標移動速度を、中心位置が後進方向側に移動しない場合の目標移動速度と比較して、後進方向側に設定する。

なお、図５では、主として倒立二輪車１の前進方向への発進時におけるタイムラグについて説明した。上記実施形態は、倒立二輪車１の後進方向への発進時におけるタイムラグについても全く同様の効果を発揮する。更には、倒立二輪車１が走行している際であっても、中心位置（重心位置）の移動を加味して随時目標移動速度情報Vを増減させることができる。この場合、例えば、ハンドル体４の操作で倒立二輪車１の移動速度を粗調整し、中心位置（重心位置）の移動で倒立二輪車１の移動速度を微調整する、というマニュアル制御も可能である。

更に言えば、ハンドル体４を前進方向に傾けるように操作しているときに中心位置（重心位置）が後進方向に移動したら、倒立二輪車１の走行を単に減速させるだけではなく、直ちに停止させるような制御パターンを導入してもよい。

（４）また、倒立二輪車１は、荷重を検出する荷重検出手段を更に備える。荷重検出手段は、荷重センサユニット２８と荷重演算部１９によって実現される。以上の構成によれば、右輪モータ６や左輪モータ７を制御する際の電流値を最適化して、倒立二輪車１の消費電力を抑えることができるようになる。

（５）また、倒立二輪車１は、荷重が適正であるかを判定する荷重適正判定部２０（荷重適正判定手段）を更に備える。駆動制御部１８は、荷重が適正ではないと荷重適正判定部２０が判定したら、倒立二輪車１を発進させない。以上の構成によれば、例えば体重が過大なユーザーUや過小なユーザーUの搭乗を排除することができる。なお、荷重が適正でないと荷重適正判定部２０が判断した場合は、例えばハンドル体４に警告ランプや警告ブザーを設け、その警告ランプや警告ブザーを作動させるようにしてもよい。

（６）また、倒立二輪車１は、荷重が変動したかを判定する荷重変動判定部２１（荷重変動判定手段）を更に備える。駆動制御部１８は、倒立二輪車本体２が走行している際に荷重が変動したと荷重変動判定部２１が判定したら、倒立二輪車１の走行を減速させる。以上の構成によれば、例えば倒立二輪車１が悪路を走行した際、倒立二輪車１の走行を減速させることができるようになる。

（７）また、倒立二輪車１は、荷重が変動したかを判定する荷重変動判定部２１を更に備える。駆動制御部１８は、倒立二輪車１が走行している際に荷重が変動したと荷重変動判定部２１が判定したら、倒立二輪車１の走行を停止させる。例えば倒立二輪車１が段差を飛び降りた際、倒立二輪車１の走行を停止させることができるようになる。

（８）また、倒立二輪車１は、中心位置とハンドル体４の姿勢を相互に比較することで、荷重センサユニット２８及び車体角度センサ２７が正常に動作しているか判定する正常動作判定部２２（正常動作判定手段）を更に備える。以上の構成によれば、荷重センサユニット２８及び車体角度センサ２７の何れか一方の故障を簡素な構成で検出することが可能となる。

（９）また、倒立二輪車本体２と、倒立二輪車本体２によって回転自在に支持された右輪３ａ及び左輪３ｂと、右輪３ａ及び左輪３ｂを駆動する右輪モータ６及び左輪モータ７と、倒立二輪車本体２によって支持されると共に、ユーザーUが傾けるように操作するハンドル体４と、を備えた倒立二輪車１の制御は、以下の（a）〜（e）で示す方法により行われる。（a）倒立二輪車本体２上に立った姿勢で搭乗するユーザーUの体重によって倒立二輪車本体２が受ける荷重の分布を検出するステップ（S130）。（b）荷重の分布の中心位置を演算するステップ（S145）。（c）ハンドル体４の姿勢を検出するステップ（S150）。（d）中心位置と、ハンドル体４の姿勢と、に基づいて倒立二輪車１の目標とする移動速度である目標移動速度を設定するステップ（S160）。（e）目標移動速度に基づいて右輪モータ６及び左輪モータ７を制御するステップ（S190）。

（付記）
また、従来の倒立二輪車は、搭乗者の体重を検出することができなかった。そこで、搭乗者の体重を検出可能な倒立二輪車を提供することを目的として、以下の構成を提案する。

（付記１）
移動体本体と、
前記移動体本体によって回転自在に支持された２つの車輪と、
前記２つの車輪を駆動する駆動手段と、
前記移動体本体上に立った姿勢で搭乗する搭乗者の体重によって前記移動体本体が受ける荷重を検出する荷重検出手段と、
前記移動体本体によって支持されると共に、前記搭乗者が傾けるように操作する操作部と、
前記操作部の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記操作部の前記姿勢に基づいて前記移動体本体の目標とする移動速度である目標移動速度を設定する目標移動速度設定手段と、
前記目標移動速度に基づいて前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、
を備えた倒立移動体。

（付記２）
付記１の倒立移動体であって、
前記荷重が適正であるかを判定する荷重適正判定手段を更に備え、
前記駆動制御手段は、前記荷重が適正ではないと前記荷重適正判定手段が判定したら、前記倒立移動体を発進させない、
倒立移動体。

（付記３）
付記１又は２の倒立移動体であって、
前記荷重が変動したかを判定する荷重変動判定手段を更に備え、
前記駆動制御手段は、前記倒立移動体が走行している際に前記荷重が変動したと前記荷重変動判定手段が判定したら、前記倒立移動体の走行を減速させる、
倒立移動体。

（付記４）
付記１又は２の倒立移動体であって、
前記荷重が変動したかを判定する荷重変動判定手段を更に備え、
前記駆動制御手段は、前記倒立移動体が走行している際に前記荷重が変動したと前記荷重変動判定手段が判定したら、前記倒立移動体の走行を停止させる、
倒立移動体。

１ 倒立二輪車
２ 倒立二輪車本体
３ａ 右輪
３ｂ 左輪
４ ハンドル体
９ 制御装置
１４ 荷重分布情報取得部
１５ 中心位置演算部
１６ 車体角度情報取得部
１７ 目標移動速度設定部
２７ 車体角度センサ
２８ 荷重センサユニット

Claims (10)

1. 移動体本体と、
   前記移動体本体によって回転自在に支持された２つの車輪と、
   前記２つの車輪を駆動する駆動手段と、
   前記移動体本体上に立った姿勢で搭乗する搭乗者の体重によって前記移動体本体が受ける荷重の分布を検出する荷重分布検出手段と、
   前記荷重の分布の中心位置を演算する中心位置演算手段と、
   前記移動体本体によって支持されると共に、前記搭乗者が傾けるように操作する操作部と、
   前記操作部の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記中心位置と、前記操作部の前記姿勢と、に基づいて前記移動体本体の目標とする移動速度である目標移動速度を設定する目標移動速度設定手段と、
   前記目標移動速度に基づいて前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、
   を備え、
   前記目標移動速度設定手段は、前記操作部の前記姿勢に基づいて前記目標移動速度を粗調整し、前記中心位置に基づいて前記目標移動速度を微調整する、
   倒立移動体。
2. 請求項１に記載の倒立移動体であって
   前記目標移動速度設定手段は、前記中心位置が前進方向側に移動したら、前記目標移動速度を、前記中心位置が前記前進方向側に移動しない場合の前記目標移動速度と比較して、前記前進方向側に設定する、
   倒立移動体。
3. 請求項１又は２に記載の倒立移動体であって
   前記目標移動速度設定手段は、前記中心位置が後進方向側に移動したら、前記目標移動速度を、前記中心位置が前記後進方向側に移動しない場合の前記目標移動速度と比較して、前記後進方向側に設定する、
   倒立移動体。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の倒立移動体であって
   前記荷重を検出する荷重検出手段を更に備える、
   倒立移動体。
5. 請求項４に記載の倒立移動体であって
   前記荷重が適正であるかを判定する荷重適正判定手段を更に備え、
   前記駆動制御手段は、前記荷重が適正ではないと前記荷重適正判定手段が判定したら、前記倒立移動体を発進させない、
   倒立移動体。
6. 請求項４又は５に記載の倒立移動体であって
   前記荷重が変動したかを判定する荷重変動判定手段を更に備え、
   前記駆動制御手段は、前記倒立移動体が走行している際に前記荷重が変動したと前記荷重変動判定手段が判定したら、前記倒立移動体の走行を減速させる、
   倒立移動体。
7. 請求項４又は５に記載の倒立移動体であって
   前記荷重が変動したかを判定する荷重変動判定手段を更に備え、
   前記駆動制御手段は、前記倒立移動体が走行している際に前記荷重が変動したと前記荷重変動判定手段が判定したら、前記倒立移動体の走行を停止させる、
   倒立移動体。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の倒立移動体であって
   前記中心位置と前記操作部の姿勢を相互に比較することで、前記荷重分布検出手段及び前記姿勢検出手段が正常に動作しているか判定する正常動作判定手段を更に備える、
   倒立移動体。
9. 移動体本体と、
   前記移動体本体によって回転自在に支持された２つの車輪と、
   前記２つの車輪を駆動する駆動手段と、
   前記移動体本体によって支持されると共に、前記搭乗者が傾けるように操作する操作部と、
   を備えた倒立移動体の制御方法であって、
   前記移動体本体上に立った姿勢で搭乗する搭乗者の体重によって前記移動体本体が受ける荷重の分布を検出するステップと、
   前記荷重の分布の中心位置を演算するステップと、
   前記操作部の姿勢を検出するステップと、
   前記中心位置と、前記操作部の前記姿勢と、に基づいて前記移動体本体の目標とする移動速度である目標移動速度を設定するステップと、
   前記目標移動速度に基づいて前記駆動手段を制御するステップと、
   を含み、
   前記目標移動速度を設定するステップでは、前記操作部の前記姿勢に基づいて前記目標移動速度を粗調整し、前記中心位置に基づいて前記目標移動速度を微調整する、
   倒立移動体の制御方法。
10. 移動体本体と、
    前記移動体本体によって回転自在に支持された２つの車輪と、
    前記２つの車輪を駆動する駆動手段と、
    前記移動体本体上に立った姿勢で搭乗する搭乗者の体重によって前記移動体本体が受ける荷重の分布を検出する荷重分布検出手段と、
    前記荷重の分布の中心位置を演算する中心位置演算手段と、
    前記移動体本体によって支持されると共に、前記搭乗者が傾けるように操作する操作部と、
    前記操作部の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
    前記中心位置と、前記操作部の前記姿勢と、に基づいて前記移動体本体の目標とする移動速度である目標移動速度を設定する目標移動速度設定手段と、
    前記目標移動速度に基づいて前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、
    前記中心位置と前記操作部の姿勢を相互に比較することで、前記荷重分布検出手段及び前記姿勢検出手段が正常に動作しているか判定する正常動作判定手段と、
    を備えた倒立移動体。

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