JP6225869B2 - 倒立二輪型移動体システム - Google Patents

Description

本発明は倒立二輪型移動体システムに関する。

ユーザが搭乗して操作することが可能な倒立二輪型移動体（以下、単に移動体と記載）が提案されている。

例えば、特許文献１には、移動体の姿勢センサが検出した自己の姿勢情報に基づいて走行を制御する移動体が開示されている。具体的に、この移動体は、訓練モードにおいて搭乗者が重心を移動させた際、その姿勢センサが自己のピッチ角度及びロール角度を検出する。移動体の制御部は、検出されたピッチ角度及びロール角度に基づいて、車輪の駆動を制御する。このようにして、特許文献１にかかる移動体は、訓練モードにおいて、搭乗者の身体機能やバランス機能の改善を図ることができる。

特開２０１１−０３１６６９号公報

身体が不自由な人が移動体に搭乗して身体のリハビリを行うような場合、移動体が物体に接触しそうな場合に、搭乗者は移動体を即時に操作できない可能性がある。従って、移動体の周辺に物体があるような場合に、搭乗者や周辺の安全を確保するための何らかの措置が必要となる。しかしながら、安全性を考慮して移動体をすぐに動作できないような状態にしてしまうと、搭乗者をできるだけ動かすというリハビリの目的と相反してしまうという問題があった。特許文献１に記載の移動体は、物体が移動体近傍にある場合の安全性を考慮した技術ではないため、この問題を解決することができなかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、周囲に物体がある場合でも、搭乗者や周辺の安全を確保しつつできる限り動作可能な倒立二輪型移動体システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる倒立二輪型移動体システムは、倒立制御により倒立状態を維持しつつ、車輪をモータによって駆動する倒立二輪型移動体と、前記倒立二輪型移動体の周辺の物体を検出する物体検出センサと、前記倒立二輪型移動体もしくはその搭乗者を張力調整可能に懸垂する懸垂手段と、を備える。前記倒立二輪型移動体は、前記モータの駆動を制御する制御部と、前記モータの駆動状態を検出する駆動状態検出センサと、を有する。前記制御部は、検出された前記駆動状態に基づいて、前記倒立二輪型移動体の搭乗者の乗車状態を推定し、推定した前記乗車状態に基づいて、前記倒立二輪型移動体の周辺に所定の範囲を設定し、前記物体検出センサが検出した前記所定の範囲内にある前記物体について、前記倒立二輪型移動体との距離が所定の距離未満であるか否かを判定し、前記距離が前記所定の距離未満である場合に前記懸垂手段の前記張力を増加させる。

この倒立二輪型移動体システムにおいて、制御部は、倒立二輪型移動体と物体との距離が所定の距離未満である場合に懸垂手段の張力を増加している。そのため、倒立二輪型移動体のすぐ近くに物体があるような場合に、懸垂手段の張力を増加させて、搭乗者及び倒立二輪型移動体の移動を制限することができる。その結果、搭乗者や周辺の安全を確保することができる。また、倒立二輪型移動体と物体との距離が所定の距離以上離れている場合には、搭乗者及び倒立二輪型移動体はそのような制限なく移動することができる。

本発明により、周囲に物体がある場合でも、搭乗者や周辺の安全を確保しつつできる限り動作可能な倒立二輪型移動体システムを提供することができる。

実施の形態に係る倒立二輪型移動体システムを示す図である。 実施の形態に係る倒立二輪型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る制御部の概略的なシステム構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る記憶部に格納されるモータ出力のマップ情報の一例を示すグラフである。 実施の形態に係る制御部の制御を示すフローチャートである。 実施の形態において、倒立二輪型移動体と物体との距離が所定の距離未満である場合の、移動体の動作を示した図である。 実施の形態において、倒立二輪型移動体と物体との距離が所定の距離以上である場合の、移動体の動作を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、倒立二輪型移動体システム１は、倒立二輪型移動体２（以下、移動体２と記載）とカメラ３と懸垂手段４を備える。移動体２は、倒立制御により倒立状態を維持しつつ、車輪をモータによって駆動することができる二輪車である。

移動体２は、車両本体１０と操作ハンドル１１とステップ部１２Ｒ及び１２Ｌと車輪１３Ｒ及び１３Ｌを備える。操作ハンドル１１は、車両本体１０に連結されたハンドルであり、搭乗者Ｐが操作ハンドル１１を操作することにより、移動体２を移動させることができる。例えば、搭乗者Ｐが操作ハンドル１１を前後方向に傾けることによって、移動体２の前進又は後退操作が実行され、ロール方向（左右方向）へ傾けることによって、移動体２の旋回操作を実行することができる。車両本体１０は、操作ハンドル１１をロール方向へ回転自在に支持する。

車両本体１０の上面かつ操作ハンドル１１の左右両側には、一対のステップ部１２Ｒ、１２Ｌが設けられている。各ステップ部１２Ｒ、１２Ｌは、搭乗者Ｐが片足ずつ乗せて搭乗するステップである。

車輪１３Ｒは、移動体２の右下方に回転自在に支持されており、車輪１３Ｌは、移動体２の左下方に回転自在に支持されている。一対の車輪１３Ｒ、１３Ｌは、車両本体１０の走行方向と直交する方向の両側において同軸上に配置されている。

カメラ３は、移動体２の周囲（図１に示す領域ＡＰ）を撮影することにより、移動体２とその周囲の物体を検出することができる検出センサとして機能する。

懸垂手段４は、転倒防止用の補助具であって、移動体２もしくは搭乗者Ｐを張力調整可能に懸垂することができる。図１の例では、懸垂手段４は、搭乗者Ｐの腰に取付けられたハーネスＨから引き出されて天井に固定される。すなわち、懸垂手段４は、搭乗者Ｐを懸垂している。そして、移動体２において自動もしくは手動により懸垂手段４の張力を調整可能な構成となっている。懸垂手段４は、例えば天井に設けられた釣り具（リール）により、張力が調整されてもよい。

懸垂手段４の張力が大きくなると、搭乗者Ｐが強い力で拘束され、搭乗者Ｐの重心が移動し難くなるため、移動体２が動き難くなる。仮に移動体２が動いたとしても、懸垂手段４の張力によって搭乗者Ｐを元の位置に戻す力が強く働くため、移動体２が動く距離（又は動く時間）は短くなる。一方、懸垂手段４の張力が小さくなると、搭乗者Ｐの重心が移動し易くなるため、移動体２が動き易くなる。移動体２が動いたときには、懸垂手段４の張力によって搭乗者Ｐを元の位置に戻す力が弱いため、移動体２が動く距離（又は動く時間）は長くなる。なお、懸垂手段４が移動体２を懸垂する場合にも同様に、懸垂手段４の張力が大きくなると移動体２が動き難くなり、懸垂手段４の張力が小さくなると移動体２が動き易くなる。

図２は、倒立二輪型移動体システム１の概略的なシステム構成を示すブロック図である。倒立二輪型移動体システム１は、カメラ３と懸垂手段４と姿勢センサ１４と角度検出センサ１５と回転センサ１６Ｒ及び１６Ｌと制御部１７と駆動回路１８Ｒ及び１８Ｌと車輪駆動ユニット１９Ｒ及び１９Ｌとバッテリ２０を備える。カメラ３と懸垂手段４を除く各部は、移動体２の車両本体１０に備えられている。以下、カメラ３と懸垂手段４を除く各部について説明する。

姿勢センサ１４は、移動体２や操作ハンドル１１等の姿勢を検出し、検出結果を制御部１７に出力する。例えば、姿勢センサ１４は、ジャイロセンサ、加速度センサ等から構成され、移動体２の傾斜角度、傾斜角速度、傾斜角加速度等の姿勢情報を検出することができる。姿勢センサ１４が測定可能な傾斜方向は、例えばピッチ方向やロール方向である。

角度検出センサ１５は、操作ハンドル１１の操作量（例えば回動量）を検出するセンサであり、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。

回転センサ１６Ｒ、１６Ｌは、それぞれ駆動モータ１９ａ、１９ｃの回転情報（駆動状態）を検出し、検出した回転情報を制御部１７に出力する。回転情報は、例えば各駆動モータ１９ａ、１９ｃの回転数、回転角速度、回転角加速度等の情報である。

制御部１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路１７ａと、各種制御プログラムやデータなどが格納されたＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部１７ｂを備えている。制御部１７は、姿勢センサ１４の検出結果と、角度検出センサ１５の検出結果と、各回転センサ１６Ｒ及び１６Ｌからの回転情報に基づいて所定の演算処理を実行し、駆動回路１８Ｒ及び１８Ｌに必要なトルク情報を生成する。制御部１７は、生成したトルク情報をトルク指令信号として駆動回路１８Ｒ及び１８Ｌに出力する。このトルク指令信号により制御部１７が駆動モータ１９ａ及び１９ｃの駆動を制御することで、移動体２は倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う。

例えば、搭乗者Ｐが操作ハンドル１１を前方または後方に傾けた際に、各ステップ部１２Ｒ、１２Ｌは同方向に傾くことになり、姿勢センサ１４は、かかる傾斜に対応した傾斜情報を検出する。制御部１７は、検出された傾斜情報に応じて、操作ハンドル１１の傾斜方向に移動体２が移動するように、車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌを駆動制御する。このように搭乗者Ｐは、その重心移動により各ステップ部１２Ｒ、１２Ｌを傾斜させることで、移動体２を前進又は後進させることができる。

図３は、制御部１７の概略的なシステム構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御部１７は、図２に示した記憶部１７ｂに加え、倒立制御部３１と乗車状態推定部３２と許容移動範囲設定部３３と物体判定部３４と張力調整部３５を有している。なお、図３では、演算回路１７ａは省略されている。

倒立制御部３１は、移動体２が倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うため、車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌに対するトルク情報を生成する。

乗車状態推定部３２は、倒立制御部３１が生成したトルク情報と、回転センサ１６Ｒ及び１６Ｌが検出した回転情報と、記憶部１７ｂに格納されたマップ情報を読み込む。乗車状態推定部３２は、以上の情報に基づいて、搭乗者Ｐの乗車状態を推定する。

許容移動範囲設定部３３は、乗車状態推定部３２が推定した乗車状態に基づいて、搭乗者Ｐの許容移動範囲（所定の範囲）を設定する。この許容移動範囲は、搭乗者Ｐが移動可能と考えられる範囲であり、例えば、移動体２を中心とした円として設定される。なお、図１において、許容移動範囲は領域ＡＤで示されている。

ここで、乗車状態推定部３２及び許容移動範囲設定部３３の動作についてより具体的に説明する。図４は、記憶部１７ｂに格納されるモータ出力のマップ情報の一例を示すグラフである。図４の横軸はモータの回転数、縦軸はモータのトルクを示している。すなわち、モータ出力は回転数とトルクとにより規定される。図４のマップ情報では、領域Ａと、領域Ａの外側にある領域Ｂと、領域Ｂの外側にある領域Ｃが設定されている。即ち、領域Ｂは領域Ａに比較してトルク又は回転数の少なくともいずれかが大きく、領域Ｃは領域Ｂに比較してトルク又は回転数の少なくともいずれかが大きい。

図４に示すように、領域Ａと領域Ｂの境界ａと、領域Ｂと領域Ｃの境界ｂと、領域Ｃの外側における境界ｃでは、回転数とトルクとは反比例の関係にある。すなわち、回転数が高い場合には、トルクを低くする必要があり、トルクが高い場合には、回転数を低くする必要がある。他方、領域Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ回転数が所定の上限値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を超えないように、またトルクが所定の上限値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を超えないように設定されている。なお、この境界ａ、ｂ、ｃは適宜変更が可能である。

図３に示す乗車状態推定部３２は、回転センサ１６Ｒから出力される回転数と、車輪駆動ユニット１９Ｒに対するトルク指令信号に基づいて、図４に示したマップ情報における座標（回転数、トルク）の時間経過に伴う軌跡を推定する。この軌跡は、駆動モータ１９ａにおけるモータ出力に相当する。そして、乗車状態推定部３２は、推定した軌跡が領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれの領域内にあるか否かを判定する。駆動モータ１９ｃにおけるモータ出力についても同様に判定する。

乗車状態推定部３２は、駆動モータ１９ａ、１９ｃのモータ出力が両方とも領域Ａにある場合には、搭乗者Ｐの乗車状態が良好であると判定し、その判定結果を許容移動範囲設定部３３に出力する。許容移動範囲設定部３３は、その判定結果に基づき、許容移動範囲を、移動体２を中心とした半径ｒ１の許容移動範囲Ａに設定する。

乗車状態推定部３２は、駆動モータ１９ａ、１９ｃのモータ出力のうち、一方が領域Ｂにあり、他方が領域Ａ又はＢにある場合には、搭乗者Ｐの乗車状態が普通であると判定し、その判定結果を許容移動範囲設定部３３に出力する。許容移動範囲設定部３３は、その判定結果に基づき、許容移動範囲を、移動体２を中心とした半径ｒ２（＜ｒ１）の許容移動範囲Ｂに設定する。

乗車状態推定部３２は、駆動モータ１９ａ、１９ｃのモータ出力のうち、一方が領域Ｃにあり、他方が領域Ａ〜Ｃのいずれかにある場合には、搭乗者Ｐの乗車状態が不良であると判定し、その判定結果を許容移動範囲設定部３３に出力する。許容移動範囲設定部３３は、その判定結果に基づき、許容移動範囲を、移動体２を中心とした半径ｒ３（＜ｒ２）の許容移動範囲Ｃに設定する。

搭乗者Ｐの乗車状態が良い場合、搭乗者Ｐは移動体２を比較的安定して動かすことが可能であるため、移動体２を遠くまで動かすことができると考えられる。そのため、許容移動範囲設定部３３は、許容移動範囲を広く設定する。なお、身体機能又はバランス機能のリハビリを搭乗者Ｐが実行している場合、搭乗者Ｐの乗車状態が良い状態とは、搭乗者Ｐがバランスを維持して移動体２に搭乗できており、訓練改善度が高まっている状態とも定義できる。

これに対し、搭乗者Ｐの乗車状態が良くない場合、搭乗者Ｐは移動体２を長く安定に動かすことができないため、移動体２を近くまでしか動かすことができないと考えられる。そのため、許容移動範囲設定部３３は、搭乗者Ｐの乗車状態が良くない場合、搭乗者Ｐの乗車状態が良い場合と比較して、許容移動範囲を狭く設定する。なお、身体機能又はバランス機能のリハビリを搭乗者Ｐが実行している場合、搭乗者Ｐの乗車状態が良くない状態とは、搭乗者Ｐがバランスを崩しており、訓練改善度が低い状態とも定義できる。

すなわち、乗車状態推定部３２及び許容移動範囲設定部３３の処理においては、訓練改善度が低い搭乗者Ｐに対しては自動的に許容移動範囲を狭く設定し、改善度が高まるにつれて自動的に許容移動範囲を広くしていくことが期待できる。

許容移動範囲設定部３３は、設定した許容移動範囲の情報をカメラ３に出力する。カメラ３は取得した許容移動範囲の情報に基づき、許容移動範囲を含む領域を撮影する。図１において、カメラ３は、許容移動範囲の領域ＡＤを含むような領域ＡＰを撮影している。

物体判定部３４は、カメラ３から、撮影したデータを取得する。また、許容移動範囲設定部３３から、許容移動範囲のデータを取得する。物体判定部３４は、カメラ３からの撮影データと許容移動範囲のデータを比較し、許容移動範囲内に移動体２以外の物体が含まれているか否かを判定する。そして、許容移動範囲内に移動体２以外の物体が含まれている場合に、物体判定部３４は、その物体と移動体２との距離を推定し、その距離が所定の距離以上であるか否かを判定する。この所定の距離は、例えば記憶部１７ｂに格納されている。所定の距離は、許容移動範囲の広さに応じて変更されてもよい。この判定結果に応じて、物体判定部３４は、張力調整部３５に対して張力を変更させる張力変更信号を出力する。

張力調整部３５は、物体判定部３４から出力された張力変更信号に応じて、懸垂手段４の張力を変更する。なお、当然のことながら、搭乗者Ｐや訓練監督者の操作に応じて懸垂手段４の張力を変更することもできる。また、懸垂手段４の張力を変更する際、懸垂手段４の長さを変更することにより、張力を変更してもよい。具体的には、懸垂手段４の張力を大きくするために、懸垂手段４の長さを短くしてもよい。同様に、懸垂手段４の張力を小さくするために、懸垂手段４の長さを長くしてもよい。

図２に戻り、倒立二輪型移動体システム１のシステム構成について改めて説明する。各駆動回路１８Ｒ、１８Ｌは、制御部１７からのトルク指令信号に基づいて、各車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌを駆動する駆動電流を出力する。各駆動回路１８Ｒ、１８Ｌは、各車輪１３Ｒ、１３Ｌの回転速度や回転方向等を独立して制御するものであり、これらに各車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌが個別に接続されている。

各車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌは、各車輪１３Ｒ、１３Ｌを独立して回転駆動することができる。各車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌは、例えば、各駆動モータ１９ａ、１９ｃと、その各駆動モータ１９ａ、１９ｃの回転軸に動力伝達可能に連結された各減速ギア１９ｂ、１９ｄによって構成することができる。

バッテリ２０は、制御部１７、各車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌ、その他の電子機器、電気装置等に対して電力を供給する。バッテリ２０としては、例えばリチウムイオンバッテリが用いられる。

次に、移動体２の走行時における制御部１７の具体的な制御について、図５を参照して説明する。図５には、移動体２が走行する際に、制御部１７がループして実行する移動体２の制御方法が示されている。なお、既に説明した箇所については、以下の記載で詳細な説明を省略する。

まず、制御部１７において、張力調整部３５に対して懸垂手段４の張力の初期値が設定される（ステップＳ１）。この例では、張力は最も低く設定されている。換言すれば、懸垂手段４の長さは最大に設定されている。この状態では、搭乗者Ｐは容易に重心移動が可能であるため、移動体２を容易に動かすことができる。懸垂手段４の張力の初期値は、例えば制御部１７内の記憶部１７ｂに格納される。なお、この初期値は、制御部１７が自動的に設定してもよいし、搭乗者Ｐ等が手動で設定してもよい。

次に、制御部１７は、駆動モータ１９ａ、１９ｃの回転数及びトルクを監視する（ステップＳ２）。具体的に、制御部１７は、回転センサ１６Ｒ及び１６Ｌにより取得した回転情報を監視するとともに、倒立制御部３１が生成した車輪駆動ユニット１９Ｒ及び１９Ｌに対するトルク情報を監視する。

乗車状態推定部３２は、回転センサ１６Ｒ及び１６Ｌにより取得した回転情報と、倒立制御部３１が生成した車輪駆動ユニット１９Ｒ及び１９Ｌに対するトルク情報に基づいて、搭乗者Ｐの乗車状態を推定する（ステップＳ３）。具体的に、乗車状態推定部３２は、回転センサ１６Ｒから出力される回転数と、車輪駆動ユニット１９Ｒに対するトルク指令信号に基づいて、上述のマップ情報における座標（回転数、トルク）の時間経過に伴う軌跡を推定する。そして、乗車状態推定部３２は、推定した軌跡がマップ領域のどこにあるかを判定することによって、搭乗者Ｐの乗車状態を推定する。この詳細は上述の通りである。

なお、身体機能又はバランス機能のリハビリのために搭乗者Ｐが移動体２に搭乗しているような場合には、制御部１７は、搭乗者Ｐの乗車状態として、身体機能の改善度をステップＳ３で推定してもよい。

許容移動範囲設定部３３は、乗車状態推定部３２が推定した乗車状態に基づいて、搭乗者Ｐの許容移動範囲を設定する（ステップＳ４）。許容移動範囲設定部３３は、乗車状態推定部３２が推定した乗車状態が良好であるほど、許容移動範囲を広く設定する。

カメラ３は、許容移動範囲設定部３３が設定した許容移動範囲を含む領域を撮影する。これにより、カメラ３は、移動体２周辺の物体を検出する（ステップＳ５）。

物体判定部３４は、カメラ３から、撮影したデータを取得する。また、許容移動範囲設定部３３から、許容移動範囲のデータを取得する。物体判定部３４は、カメラ３からの撮影データと許容移動範囲のデータを比較し、許容移動範囲内に移動体２以外の物体が含まれているか否かを判定する（ステップＳ６）。

許容移動範囲内に移動体２以外の物体がない場合（ステップＳ６のＮｏ）、制御部１７は懸垂手段４の張力を変更する処理を実行しない。

許容移動範囲内に移動体２以外の物体がある場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、物体判定部３４は、その物体と移動体２との距離を推定し、その距離が所定の距離以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。

物体と移動体２との距離が所定の距離以上である場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、物体判定部３４は、張力調整部３５に対して張力をやや上昇させる張力変更信号を出力する。張力調整部３５は、この張力変更信号に応じて、懸垂手段４の張力をやや上昇させる。つまり、懸垂手段４の長さを中程度に設定する（ステップＳ８）。

物体と移動体２との距離が所定の距離未満である場合（ステップＳ７のＮｏ）、物体判定部３４は、張力調整部３５に対して張力を大きく上昇させる張力変更信号を出力する。張力調整部３５は、この張力変更信号に応じて、懸垂手段４の張力を大きく上昇させる。つまり、懸垂手段４の長さを短く設定する（ステップＳ９）。この設定では、ステップＳ８の設定と比較して、懸垂手段４の長さはより短くなっている。

このように、本発明にかかる倒立二輪型移動体システム１では、移動体２における搭乗者Ｐの乗車状態が良い場合（改善度が良い場合）、許容移動範囲を広く設定する。これに対し、搭乗者Ｐの乗車状態が良くない場合（改善度が良くない場合）、許容移動範囲は狭く設定される。このように、倒立二輪型移動体システム１は、搭乗者Ｐの状態に応じた広さの許容移動範囲が設定されるように制御することができる。また、搭乗者Ｐの乗車状態が良くない場合、不必要な領域までカメラ３が監視する必要がなくなり、効率的なカメラ３の運用が可能となる。

また、張力調整部３５は、移動体２と物体との距離が所定の距離未満である場合、懸垂手段４の張力を大きく増加させる。そのため、搭乗者Ｐは重心移動が制限されるため、移動体２を動かすことが制限される。この状況を図６にて示すと、移動体２は、（ａ）に示す位置から（ｂ）に示す位置まで動くことができない。（ｂ）に示す位置まで移動体２が動く場合には、懸垂手段４は、実線で示す長さから点線で示す長さまで伸びる必要がある。しかしながら、この状況では懸垂手段４に大きな張力がかかっている（懸垂手段４の長さが短くなっている）ため、懸垂手段４はその長さまで伸びない。このように、移動体２の近傍に物体が存在する場合には、移動体２を動かしにくくなるため、搭乗者Ｐや周辺の安全を確保することができる。

これに対し、張力調整部３５は、移動体２と物体との距離が所定の距離以上である場合、懸垂手段４の張力を大きくは増加させない。そのため、搭乗者Ｐは移動体２を容易に動かすことができる。この状況を図７にて示すと、移動体２は、（ａ）に示す位置から（ｂ）に示す位置まで動くことができる。この状況では懸垂手段４に大きな張力がかかっていない（懸垂手段４の長さが短くなりすぎない）ため、懸垂手段４は、点線で示す長さから実線で示す長さまで伸びることができるためである。このように、移動体２の近傍に物体が存在しない場合には、移動体２を動かしやすくなるため、移動体２を可能な範囲で動作させることができる。

また、張力調整部３５は、物体が許容移動範囲内にない場合には懸垂手段４の張力を変更しないため、搭乗者Ｐは移動体２を容易に動かすことができる。つまり、倒立二輪型移動体の移動（動作）は制限されない。

以上の効果を奏するため、移動体２は、例えば、安全性を確保しつつ、搭乗者をできるだけ動かすことができるというリハビリの用途に適用可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、記憶部１７ｂに格納されるモータ出力のマップ情報は、３つの領域ではなく、２つの領域に区分されていてもよいし、４つ以上の領域に区分されていてもよい。乗車状態推定部３２は、駆動モータ１９ａ、１９ｃのモータ出力がいずれの領域にあるかを判定して、搭乗者Ｐの乗車状態を判定し、その判定結果を許容移動範囲設定部３３に出力する。許容移動範囲設定部３３は、その判定結果に基づき、許容移動範囲を設定する。この許容移動範囲の設定可能な数も、マップ情報の区分領域の数に対応して、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

上記実施の形態では、移動体２とその周囲の物体との距離を検出することができる距離検出センサとしてカメラ３を用いたが、赤外線センサ、超音波センサ等を代わりに用いてもよい。また、懸垂手段４は、天井ではなく、壁や地面等に固定されてもよい。

上記実施の形態では、モータ出力のマップ情報において、駆動モータ１９ａ及び１９ｃの回転数を回転情報として用いているが、回転情報はこれに限定されない。例えば、駆動モータ１９ａ及び１９ｃの回転角速度が、マップ情報における回転情報として用いられてもよい。また、マップ情報におけるトルク情報は、倒立制御部３１から各駆動回路１８Ｒ、１８Ｌに出力されるトルク指令信号に限定されない。例えば、トルク指令信号に応じて各駆動回路１８Ｒ、１８Ｌから各車輪駆動ユニット１９Ｒ、１９Ｌに出力される駆動電流が、トルク情報として用いられてもよい。さらに、駆動モータ１９ａ及び１９ｃに駆動トルクを検出するトルクセンサを設け、このトルクセンサにより検出されたトルク値がトルク情報として用いられてもよい。

図５のステップＳ７において、物体と移動体２との距離が所定の距離以上である場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、制御部１７は、懸垂手段４の張力を変更する処理を必ずしも実行しなくてもよい。

制御部１７が実行する処理は、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現させることも可能である。

１ 倒立二輪型移動体システム
２ 倒立二輪型移動体
３ カメラ
１０ 車両本体
１１ 操作ハンドル
１２Ｒ、１２Ｌ ステップ部
１３Ｒ、１３Ｌ 車輪
１４ 姿勢センサ
１５ 角度検出センサ
１６Ｒ、１６Ｌ 回転センサ
１７ 制御部
１７ａ 演算回路
１７ｂ 記憶部
１８Ｒ、１８Ｌ 駆動回路
１９Ｒ、１９Ｌ 車輪駆動ユニット
１９ａ、１９ｃ 駆動モータ
１９ｂ、１９ｄ 減速ギア
２０ バッテリ
３１ 倒立制御部
３２ 乗車状態推定部
３３ 許容移動範囲設定部
３４ 物体判定部
３５ 張力調整部

Claims (1)

1. 倒立制御により倒立状態を維持しつつ、車輪をモータによって駆動する倒立二輪型移動体と、
   前記倒立二輪型移動体の周辺の物体を検出する物体検出センサと、
   前記倒立二輪型移動体もしくはその搭乗者を張力調整可能に懸垂する懸垂手段と、を備え、
   前記倒立二輪型移動体は、
   前記モータの駆動を制御する制御部と、
   前記モータの駆動状態を検出する駆動状態検出センサと、を有し、
   前記制御部は、
   検出された前記駆動状態に基づいて、前記倒立二輪型移動体の搭乗者の乗車状態を推定し、
   推定した前記乗車状態に基づいて、前記倒立二輪型移動体の周辺に所定の範囲を設定し、
   前記物体検出センサが検出した前記所定の範囲内にある前記物体について、前記倒立二輪型移動体との距離が所定の距離未満であるか否かを判定し、前記距離が前記所定の距離未満である場合に前記懸垂手段の前記張力を増加させる、
   倒立二輪型移動体システム。

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