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JP6589722B2 - Inverted motorcycle - Google Patents
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JP6589722B2 - Inverted motorcycle - Google Patents

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JP6589722B2 JP2016071415A JP2016071415A JP6589722B2 JP 6589722 B2 JP6589722 B2 JP 6589722B2 JP 2016071415 A JP2016071415 A JP 2016071415A JP 2016071415 A JP2016071415 A JP 2016071415A JP 6589722 B2 JP6589722 B2 JP 6589722B2
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Description

本発明は、倒立二輪車に関する。   The present invention relates to an inverted motorcycle.

近年、倒立二輪車を用いたバランス訓練装置が試験的に実用化されている。例えば、特許文献1には、倒立二輪車の倒立制御を意図的に低下させた状態で、搭乗者が重心移動などの走行操作を行うことで、バランス訓練を行うバランス訓練装置が開示されている。   In recent years, a balance training apparatus using an inverted motorcycle has been put into practical use on a trial basis. For example, Patent Literature 1 discloses a balance training device that performs balance training by performing a traveling operation such as movement of the center of gravity in a state where the inverted control of an inverted motorcycle is intentionally reduced.

このような特許文献1のバランス訓練装置に用いられる倒立二輪車は、搭乗者が足を載せる左右のステッププレートと、左右のステッププレートと連動するように当該左右のステッププレートを支持する平行リンク機構と、平行リンク機構を支持する基台と、平行リンク機構の上下の横リンクに連結され、搭乗者が操作するハンドルと、を有し、ステッププレートの回転角度に基づいて旋回する構成である。   The inverted two-wheeled vehicle used in the balance training apparatus of Patent Document 1 includes a left and right step plate on which a rider puts his / her foot, and a parallel link mechanism that supports the left and right step plates so as to be interlocked with the left and right step plates. And a base that supports the parallel link mechanism, and a handle that is connected to the upper and lower horizontal links of the parallel link mechanism and that is operated by the passenger, and that is configured to turn based on the rotation angle of the step plate.

特許第5413027号公報Japanese Patent No. 5413027

バランス訓練の効果の観点から、本来であれば搭乗者が左右のステッププレートへの荷重操作に基づいて平行リンク機構を回転させることで倒立二輪車を旋回させることが好ましいが、バランス訓練を上手に行おうとすると、自然に上肢による操作、即ち、ハンドルを介して平行リンク機構、ひいてはステッププレートを回転させて倒立二輪車を旋回させようとしてしまう。そのため、特許文献1の倒立二輪車は、バランス訓練の効果が低下する可能性がある。   From the viewpoint of the effect of balance training, it is preferable that the passenger turns the inverted motorcycle by rotating the parallel link mechanism based on the load operation to the left and right step plates. When trying to do so, an operation by the upper limbs, that is, an attempt to turn the inverted two-wheeled vehicle by rotating the parallel link mechanism, and thus the step plate, through the handlebars. For this reason, the inverted motorcycle of Patent Document 1 may reduce the effect of balance training.

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、バランス訓練の効果を向上させることが可能な倒立二輪車を実現する。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: The inverted motorcycle which can improve the effect of balance training is implement | achieved.

本発明の一態様に係る倒立二輪車は、搭乗者が足を載せる左右のステッププレートと、前記左右のステッププレートと連動するように当該左右のステッププレートを支持する平行リンク機構と、前記平行リンク機構を支持する基台と、前記平行リンク機構の上下の横リンクに連結され、前記搭乗者が操作するハンドルと、を有し、前記ステッププレートの回転角度に基づいて旋回する倒立二輪車であって、
前記ハンドルの回転角度に対する前記ステッププレートの回転角度の連動率を小さくするために、前記平行リンク機構の上側の横リンクに設けられた調整機構を備え、
前記調整機構は、前記平行リンク機構における一方の縦リンクと上側の横リンクとの連結部と、前記平行リンク機構における上側の横リンクと前記ハンドルとの連結部と、の間隔を調整する第1のアクチュエータと、前記平行リンク機構における他方の縦リンクと上側の横リンクとの連結部と、前記平行リンク機構における上側の横リンクと前記ハンドルとの連結部と、の間隔を調整する第2のアクチュエータと、を有する。
An inverted motorcycle according to an aspect of the present invention includes a left and right step plate on which a rider puts his / her foot, a parallel link mechanism that supports the left and right step plates so as to interlock with the left and right step plates, and the parallel link mechanism An inverted two-wheeled vehicle that is connected to the upper and lower horizontal links of the parallel link mechanism and that is operated by the occupant and that turns based on the rotation angle of the step plate,
In order to reduce the interlocking ratio of the rotation angle of the step plate with respect to the rotation angle of the handle, the adjustment mechanism provided on the lateral link on the upper side of the parallel link mechanism,
The adjusting mechanism adjusts a distance between a connecting portion between one vertical link and the upper horizontal link in the parallel link mechanism and a connecting portion between the upper horizontal link and the handle in the parallel link mechanism. And a second connecting portion between the other vertical link and the upper horizontal link in the parallel link mechanism, and a second connecting portion between the upper horizontal link and the handle in the parallel link mechanism. And an actuator.

本発明によれば、バランス訓練の効果を向上させることが可能な倒立二輪車を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inverted motorcycle which can improve the effect of balance training is realizable.

実施の形態1のバランス訓練装置を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the balance training apparatus of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1のバランス訓練装置に用いる倒立二輪車の平行リンク機構周辺の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the parallel link mechanism periphery of the inverted two-wheeled vehicle used for the balance training apparatus of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1のバランス訓練装置の制御系のブロック図である。2 is a block diagram of a control system of the balance training apparatus according to Embodiment 1. FIG. バランス訓練を開始する際に制御装置がステップ連動率を示す信号を倒立二輪車に出力するまでの流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow until a control apparatus outputs the signal which shows a step interlocking | linkage rate to an inverted motorcycle when starting a balance training. バランス訓練を実行する際の倒立二輪車の調整機構における左右のアクチュエータの制御の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of control of the left and right actuators in the adjustment mechanism of the inverted two-wheeled vehicle when executing balance training. ハンドルを倒立二輪車の右側に回転させた際に、ハンドルの回転角度とステッププレートの回転角度とを等しくした場合の平行リンク機構周辺を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the parallel link mechanism periphery at the time of rotating a handle to the right side of an inverted two-wheeled vehicle, when the rotation angle of a handle and the rotation angle of a step plate are made equal. ハンドルを倒立二輪車の右側に回転させた際に、ハンドルの回転角度に対するステッププレートの回転角度の連動率を小さくした場合の平行リンク機構周辺を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the parallel link mechanism periphery at the time of rotating the handle | steering-wheel to the right side of an inverted two-wheeled vehicle at the time of reducing the interlocking ratio of the rotation angle of a step plate with respect to the rotation angle of a handle. 実施の形態2のバランス訓練装置の制御系のブロック図である。6 is a block diagram of a control system of a balance training apparatus according to Embodiment 2. FIG. リモートコントローラーを用いて達成レベルを設定した場合の制御装置がステップ連動率を示す信号を倒立二輪車に出力するまでの流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow until the control apparatus at the time of setting an achievement level using a remote controller outputs the signal which shows a step interlocking | linkage rate to an inverted motorcycle. 実施の形態3の倒立二輪車における調整機構を説明するための正面図である。FIG. 10 is a front view for explaining an adjustment mechanism in an inverted two-wheeled vehicle of a third embodiment. 実施の形態3の倒立二輪車における調整機構を説明するための平面図である。FIG. 10 is a plan view for illustrating an adjustment mechanism in an inverted two-wheeled vehicle according to a third embodiment. ハンドルを倒立二輪車の右側に回転させた際の調整機構の動作を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically operation | movement of the adjustment mechanism at the time of rotating a handle | steering-wheel to the right side of an inverted motorcycle. ハンドルを倒立二輪車の左側に回転させた際の調整機構の動作を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically operation | movement of the adjustment mechanism at the time of rotating a handle | steering-wheel to the left side of an inverted motorcycle. 異なる倒立二輪車の平行リンク機構周辺の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the parallel link mechanism periphery of a different inverted motorcycle.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

<実施の形態1>
本実施の形態のバランス訓練装置を説明する。図1は、本実施の形態のバランス訓練装置を模式的に示す斜視図である。図2は、本実施の形態のバランス訓練装置に用いる倒立二輪車の平行リンク機構周辺の構成を説明するための図である。図3は、本実施の形態のバランス訓練装置の制御系のブロック図である。
<Embodiment 1>
A balance training apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing the balance training apparatus of the present embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration around the parallel link mechanism of the inverted two-wheeled vehicle used in the balance training apparatus of the present embodiment. FIG. 3 is a block diagram of a control system of the balance training apparatus of the present embodiment.

バランス訓練装置1は、図1に示すように、倒立二輪車2、制御装置3、モニタ4及び転倒防止用フレーム5を備えている。倒立二輪車2は、図1乃至図3に示すように、左右のステッププレート6a、6b、平行リンク機構7、左右の車輪8a、8b、基台9、ハンドル10、調整機構11、姿勢検出部12、ステップ角度検出部13及び制御処理部14を備えている。   As shown in FIG. 1, the balance training device 1 includes an inverted motorcycle 2, a control device 3, a monitor 4, and a fall prevention frame 5. As shown in FIGS. 1 to 3, the inverted motorcycle 2 includes left and right step plates 6 a and 6 b, a parallel link mechanism 7, left and right wheels 8 a and 8 b, a base 9, a handle 10, an adjustment mechanism 11, and an attitude detection unit 12. The step angle detector 13 and the control processor 14 are provided.

左右のステッププレート6a、6bには夫々、搭乗者の足が載せられる。平行リンク機構7は、左右のステッププレート6a、6bと連動するように当該左右のステッププレート6a、6bを支持する。   The passenger's feet are placed on the left and right step plates 6a and 6b, respectively. The parallel link mechanism 7 supports the left and right step plates 6a and 6b so as to interlock with the left and right step plates 6a and 6b.

平行リンク機構7は、基台9を倒立二輪車2の前後方向から挟み込むように配置された上側の横リンク7a、基台9を倒立二輪車2の前後方向から挟み込むように配置された下側の横リンク7b、及び前後の上側の横リンク7aと前後の下側の横リンク7bとの間に配置された左右の縦リンク7c、7dを備えている。   The parallel link mechanism 7 includes an upper lateral link 7a disposed so as to sandwich the base 9 from the front-rear direction of the inverted motorcycle 2, and a lower lateral link disposed so as to sandwich the base 9 from the front-rear direction of the inverted motorcycle 2. A link 7b, and left and right vertical links 7c and 7d disposed between the front and rear upper horizontal links 7a and the front and rear lower horizontal links 7b are provided.

上下の横リンク7a、7bの中央部は、倒立二輪車2の前後方向に延在する回転軸7eを中心に回転可能に、基台9に連結されている。上下の横リンク7a、7bの左端部は、倒立二輪車2の前後方向に延在する回転軸7fを中心に回転可能に、左側の縦リンク7cに連結されている。上下の横リンク7a、7bの右端部は、倒立二輪車2の前後方向に延在する回転軸7gを中心に回転可能に、右側の縦リンク7dに連結されている。ここで、後述のように調整機構11による、上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7fとの間隔及び上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7gとの間隔の調整を可能にするために、上側のリンク7aは回転軸7eの可動部を備えている。   The central portions of the upper and lower horizontal links 7 a and 7 b are connected to the base 9 so as to be rotatable about a rotating shaft 7 e extending in the front-rear direction of the inverted motorcycle 2. The left ends of the upper and lower horizontal links 7a and 7b are coupled to the left vertical link 7c so as to be rotatable about a rotating shaft 7f extending in the front-rear direction of the inverted two-wheeled vehicle 2. The right ends of the upper and lower horizontal links 7a and 7b are connected to the right vertical link 7d so as to be rotatable about a rotating shaft 7g extending in the front-rear direction of the inverted motorcycle 2. Here, as described later, the adjustment mechanism 11 can adjust the distance between the rotation shaft 7e and the rotation shaft 7f in the upper side link 7a and the distance between the rotation shaft 7e and the rotation shaft 7g in the upper side link 7a. For this purpose, the upper link 7a is provided with a movable portion of the rotating shaft 7e.

左側の縦リンク7cの上端部には、左側のステッププレート6aが設けられている。右側の縦リンク7dの上端部には、右側のステッププレート6aが設けられている。   A left step plate 6a is provided at the upper end of the left vertical link 7c. A right step plate 6a is provided at the upper end of the right vertical link 7d.

このような平行リンク機構7は、図示を省略した弾性部材によって、倒立二輪車2の左右方向に回転した状態から中立状態に復帰する構成とされているとよい。   Such a parallel link mechanism 7 is good to be set as the structure which returns to the neutral state from the state rotated in the left-right direction of the inverted motorcycle 2 with the elastic member which abbreviate | omitted illustration.

左側の車輪8aは、左側の車輪駆動ユニット15aを介して左側の縦リンク7cに連結されている。右側の車輪8bは、右側の車輪駆動ユニット15bを介して右側の縦リンク7dに連結されている。左右の車輪駆動ユニット15a、15bは、図示を省略した減速機やモータなどを備えている。   The left wheel 8a is connected to the left vertical link 7c via the left wheel drive unit 15a. The right wheel 8b is connected to the right vertical link 7d via the right wheel drive unit 15b. The left and right wheel drive units 15a and 15b include a speed reducer, a motor, and the like, not shown.

基台9は、回転軸7eを介して平行リンク機構7を支持する。このような基台9には、例えば、倒立二輪車2の制御処理部14やバッテリ(不図示)などが搭載される。   The base 9 supports the parallel link mechanism 7 via the rotating shaft 7e. On such a base 9, for example, the control processing unit 14 of the inverted motorcycle 2 and a battery (not shown) are mounted.

ハンドル10は、搭乗者によって操作される。このようなハンドル10の下部は、上下の横リンク7a、7bと回転軸7eを共通にして、当該回転軸7eを中心に回転可能に、基台9に連結されている。そのため、ハンドル10を搭乗者が倒立二輪車2の左右方向に回転させると、当該ハンドル10の回転に伴って、平行リンク機構7が倒立二輪車2の左右方向に回転する。そして、平行リンク機構7における倒立二輪車2の左右方向への回転と連動するように、左右のステッププレート6a、6bが倒立二輪車2の左右方向に回転する。   The handle 10 is operated by a passenger. The lower portion of the handle 10 is connected to the base 9 so that the upper and lower horizontal links 7a and 7b and the rotation shaft 7e are common and can be rotated around the rotation shaft 7e. Therefore, when the passenger rotates the handle 10 in the left-right direction of the inverted motorcycle 2, the parallel link mechanism 7 rotates in the left-right direction of the inverted motorcycle 2 as the handle 10 rotates. Then, the left and right step plates 6 a and 6 b rotate in the left-right direction of the inverted motorcycle 2 so as to be interlocked with the rotation of the inverted motorcycle 2 in the left-right direction in the parallel link mechanism 7.

調整機構11は、ハンドル10の回転角度に対する平行リンク機構7の回転角度の連動率を小さくするために、平行リンク機構7の上側の横リンク7aに設けられており、第1のアクチュエータ(左側のアクチュエータ)11a及び第2のアクチュエータ(右側のアクチュエータ)11bを備えている。   The adjustment mechanism 11 is provided on the horizontal link 7a on the upper side of the parallel link mechanism 7 in order to reduce the interlocking ratio of the rotation angle of the parallel link mechanism 7 with respect to the rotation angle of the handle 10, and includes a first actuator (on the left side). Actuator) 11a and a second actuator (right actuator) 11b.

左右のアクチュエータ11a、11bは、伸縮可能な構成とされており、減速機やモータなどを備えている。左側のアクチュエータ11aは、上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7fとの間に配置されている。右側のアクチュエータ11bは、上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7gとの間に配置されている。   The left and right actuators 11a and 11b are configured to be extendable and contracted, and include a reduction gear, a motor, and the like. The left actuator 11a is disposed between the rotation shaft 7e and the rotation shaft 7f of the upper lateral link 7a. The right actuator 11b is disposed between the rotary shaft 7e and the rotary shaft 7g in the upper horizontal link 7a.

ちなみに、前後の上側の横リンク7aに夫々、左右のアクチュエータ11a、11bが設けられるため、本実施の形態の倒立二輪車2は、2組の左右のアクチュエータ11a、11bを備えているが、図3では、図を簡略化するために、1組の左右のアクチュエータ11a、11bのみを示している。   Incidentally, since the left and right actuators 11a and 11b are provided in the front and rear upper side links 7a, the inverted two-wheeled vehicle 2 of the present embodiment includes two sets of left and right actuators 11a and 11b. In order to simplify the drawing, only one set of left and right actuators 11a and 11b is shown.

姿勢検出部12は、倒立二輪車2の前後方向への回転角度を検出し、検出信号を制御処理部14に出力する。姿勢検出部12としては、一般的な姿勢検出装置を用いることができ、例えば、ジャイロセンサや加速度センサなどを用いることができる。   The posture detection unit 12 detects the rotation angle of the inverted motorcycle 2 in the front-rear direction, and outputs a detection signal to the control processing unit 14. As the posture detection unit 12, a general posture detection device can be used, and for example, a gyro sensor or an acceleration sensor can be used.

ステップ角度検出部13は、左右のステッププレート6a、6bの少なくとも一方における倒立二輪車2の左右方向への回転角度を検出し、検出信号を制御処理部14に出力する。ステップ角度検出部13としては、一般的な角度検出装置を用いることができ、例えば、ポテンショメータやエンコーダなどを用いることができる。   The step angle detection unit 13 detects the rotation angle of the inverted two-wheeled vehicle 2 in the left-right direction in at least one of the left and right step plates 6 a, 6 b and outputs a detection signal to the control processing unit 14. As the step angle detection unit 13, a general angle detection device can be used, and for example, a potentiometer or an encoder can be used.

制御処理部14は、姿勢検出部12及び左右の車輪8a、8bの回転角度を検出する左右の車輪角度検出部16a、16bの検出信号に基づいて、倒立二輪車2の倒立状態を維持しつつ前後進を実現するように、姿勢指令信号を生成し、生成した姿勢指令信号を左右の車輪駆動回路17a、17bに出力する。   The control processing unit 14 maintains the inverted state of the inverted two-wheeled vehicle 2 based on the detection signals of the posture detection unit 12 and the left and right wheel angle detection units 16a and 16b that detect the rotation angles of the left and right wheels 8a and 8b. A posture command signal is generated so as to realize the acceleration, and the generated posture command signal is output to the left and right wheel drive circuits 17a and 17b.

また、制御処理部14は、ステップ角度検出部13及び左右の車輪角度検出部16a、16bの検出信号に基づいて、倒立二輪車2の左右方向への旋回を実現するように、旋回指令信号を生成し、生成した旋回指令信号を左右の車輪駆動回路17a、17bに出力する。   Further, the control processing unit 14 generates a turn command signal so as to realize the turn of the inverted motorcycle 2 in the left-right direction based on the detection signals of the step angle detection unit 13 and the left and right wheel angle detection units 16a, 16b. Then, the generated turn command signal is output to the left and right wheel drive circuits 17a and 17b.

左右の車輪駆動回路17a、17bは、姿勢指令信号及び旋回指令信号に基づいて、左右の車輪駆動ユニット15a、15bのモータの駆動電流値を算出し、算出した駆動電流値で当該モータを駆動する。   The left and right wheel drive circuits 17a and 17b calculate the drive current values of the motors of the left and right wheel drive units 15a and 15b based on the attitude command signal and the turn command signal, and drive the motors with the calculated drive current values. .

さらに、制御処理部14は、詳細は後述するが、上側の横リンク7aにおける回転軸7fと回転軸7gとの間隔を変化させずに、ハンドル10の回転角度に対する左右のステッププレート6a、6bの回転角度の連動率を変化させるために、調整機構11の左右のアクチュエータ11a、11bを制御する。   Furthermore, although the details will be described later, the control processing unit 14 does not change the distance between the rotation shaft 7f and the rotation shaft 7g in the upper side link 7a, and the left and right step plates 6a and 6b with respect to the rotation angle of the handle 10 are not changed. In order to change the interlocking ratio of the rotation angle, the left and right actuators 11a and 11b of the adjustment mechanism 11 are controlled.

このような制御処理部14は、記憶装置14a、演算回路14b、車両情報出力部14c及び情報取得部14dを備えている。記憶装置14aは、倒立二輪車2の動作を司るプログラムなどを格納している。演算回路14bは、上述の制御を実現するために記憶装置14aからプログラムを読み出して実行する。   Such a control processing unit 14 includes a storage device 14a, an arithmetic circuit 14b, a vehicle information output unit 14c, and an information acquisition unit 14d. The storage device 14a stores a program for controlling the operation of the inverted motorcycle 2. The arithmetic circuit 14b reads the program from the storage device 14a and executes it in order to realize the above-described control.

車両情報出力部14cは、姿勢検出部12、ステップ角度検出部13及び左右の車輪角度検出部16a、16bの検出信号に基づいて、倒立二輪車2の位置、速度、向き及び傾きを算出し、算出した倒立二輪車2の位置、速度、向き及び傾きを示す信号を、通信部17を介して制御装置3に出力する。   The vehicle information output unit 14c calculates and calculates the position, speed, direction, and inclination of the inverted motorcycle 2 based on the detection signals of the attitude detection unit 12, the step angle detection unit 13, and the left and right wheel angle detection units 16a and 16b. A signal indicating the position, speed, direction and inclination of the inverted motorcycle 2 is output to the control device 3 via the communication unit 17.

情報取得部14dは、制御装置3から通信部17を介して入力されるステップ連動率を示す信号を取得する。ここで、ステップ連動率とは、ハンドル10の回転角度に対する左右のステッププレート6a、6bの回転角度の連動率である。   The information acquisition unit 14 d acquires a signal indicating the step linkage rate input from the control device 3 via the communication unit 17. Here, the step interlocking rate is the interlocking rate of the rotation angles of the left and right step plates 6 a and 6 b with respect to the rotation angle of the handle 10.

制御装置3は、倒立二輪車2の搭乗者がバランス訓練を実行するためのバランス訓練映像をモニタ4に表示させ、バランス訓練の達成レベルに基づいて、ステップ連動率を算出する。   The control device 3 causes the monitor 4 to display a balance training video for the passenger of the inverted motorcycle 2 to perform balance training, and calculates the step interlocking rate based on the achievement level of balance training.

本実施の形態の制御装置3は、モニタ4上にスキーゲームを表示させて、倒立二輪車2の操作に基づいて当該スキーゲーム上でスキーヤーを移動させる。そして、制御装置3は、スキーゲームの達成レベルに基づいて、ステップ連動率を算出する。   The control device 3 of the present embodiment displays a ski game on the monitor 4 and moves the skier on the ski game based on the operation of the inverted motorcycle 2. And the control apparatus 3 calculates a step interlocking | linkage rate based on the achievement level of a ski game.

詳細には、制御装置3は、達成レベル判定部18、ステップ連動率算出部19、記憶部20、制御部21及び映像出力部22を備えている。達成レベル判定部18は、スキーゲーム上のコースに沿ってスキーヤーを操作させることができたか否かなどの条件に基づいて、スキーゲームの達成レベルを判定する。達成レベル判定部18は、判定した達成レベルを記憶部20に格納する。   Specifically, the control device 3 includes an achievement level determination unit 18, a step interlocking rate calculation unit 19, a storage unit 20, a control unit 21, and a video output unit 22. The achievement level determination unit 18 determines the achievement level of the ski game based on conditions such as whether or not the skier can be operated along the course on the ski game. The achievement level determination unit 18 stores the determined achievement level in the storage unit 20.

ステップ連動率算出部19は、詳細は後述するが、達成レベル判定部18で判定された達成レベルに基づいて、ステップ連動率を算出する。ステップ連動率算出部19は、算出したステップ連動率を記憶部20に格納する。   Although the details will be described later, the step interlocking rate calculation unit 19 calculates the step interlocking rate based on the achievement level determined by the achievement level determining unit 18. The step interlocking rate calculation unit 19 stores the calculated step interlocking rate in the storage unit 20.

記憶部20は、達成レベル、ステップ連動率、達成レベルとステップ連動率との関係を示すテーブル、及びスキーゲームプログラムなどを格納する。   The storage unit 20 stores an achievement level, a step linkage rate, a table indicating the relationship between the achievement level and the step linkage rate, a ski game program, and the like.

制御部21は、スキーゲームプログラムを実行し、倒立二輪車2から入力される信号が示す当該倒立二輪車2の位置、速度、向き及び傾きに基づいて、スキーゲーム上のコースでスキーヤーを移動させる映像信号を生成する。   The control unit 21 executes a ski game program, and a video signal for moving the skier on a course on the ski game based on the position, speed, direction, and inclination of the inverted motorcycle 2 indicated by the signal input from the inverted motorcycle 2 Is generated.

映像出力部22は、制御部21から入力される信号が示す映像をモニタ4に表示させる。   The video output unit 22 displays the video indicated by the signal input from the control unit 21 on the monitor 4.

モニタ4は、液晶ディスプレイなどの表示装置であり、図1に示すように、倒立二輪車2を用いてバランス訓練を実行するエリアの前方に配置されている。   The monitor 4 is a display device such as a liquid crystal display, and is disposed in front of an area where balance training is performed using the inverted motorcycle 2 as shown in FIG.

転倒防止用フレーム5は、図1に示すように、ハンガー23を介して倒立二輪車2に搭乗する搭乗者を上方に吊り支持する。   As shown in FIG. 1, the overturning prevention frame 5 suspends and supports an occupant who rides on the inverted motorcycle 2 via the hanger 23.

次に、バランス訓練を開始する際に制御装置3がステップ連動率を示す信号を倒立二輪車2に出力するまでの流れを説明する。図4は、バランス訓練を開始する際に制御装置がステップ連動率を示す信号を倒立二輪車に出力するまでの流れを示すフローチャート図である。   Next, a flow until the control device 3 outputs a signal indicating the step interlocking rate to the inverted motorcycle 2 when starting the balance training will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a flow until the control device outputs a signal indicating the step interlocking rate to the inverted motorcycle when starting the balance training.

先ず、ステップ連動率算出部19は、記憶部20から達成レベル、及び達成レベルとステップ連動率との関係を示すテーブルを読み出す(S1)。   First, the step interlocking rate calculation unit 19 reads out a table indicating the achievement level and the relationship between the achievement level and the step interlocking rate from the storage unit 20 (S1).

次に、ステップ連動率算出部19は、読み出した達成レベル及びテーブルに基づいて、ステップ連動率を算出する(S2)。そして、ステップ連動率算出部19は、記憶部20に算出したステップ連動率を格納する(S3)。   Next, the step interlocking rate calculation unit 19 calculates a step interlocking rate based on the read achievement level and table (S2). Then, the step interlocking rate calculation unit 19 stores the calculated step interlocking rate in the storage unit 20 (S3).

次に、ステップ連動率算出部19は、記憶部20からステップ連動率を読み出し、読み出したステップ連動率を示す信号を、通信部24を介して倒立二輪車2に出力する(S4)。   Next, the step interlocking rate calculation unit 19 reads the step interlocking rate from the storage unit 20, and outputs a signal indicating the read step interlocking rate to the inverted motorcycle 2 via the communication unit 24 (S4).

次に、バランス訓練を実行する際の倒立二輪車2の調整機構11における左右のアクチュエータ11a、11bの制御の流れを説明する。図5は、バランス訓練を実行する際の倒立二輪車の調整機構における左右のアクチュエータの制御の流れを示すフローチャート図である。   Next, the flow of control of the left and right actuators 11a and 11b in the adjustment mechanism 11 of the inverted two-wheeled vehicle 2 when executing balance training will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a flow of control of the left and right actuators in the adjustment mechanism of the inverted two-wheeled vehicle when executing balance training.

先ず、制御処理部14は、制御装置3の通信部24からステップ連動率を示す信号を取得する(S11)。   First, the control processing unit 14 acquires a signal indicating a step interlocking rate from the communication unit 24 of the control device 3 (S11).

次に、制御処理部14は、バランス訓練中の倒立二輪車2の左右のステッププレート6a、6bで取得したステップ連動率を実現するために、ステップ連動率、ステップ角度検出部13の検出信号、及び左右のアクチュエータ11a、11bのモータの回転角度を検出する左右の角度検出部25a、25bの検出信号に基づいて、左右のアクチュエータ11a、11bの長さ調整量を算出する(S12)。そして、制御処理部14は、算出した長さ調整量を実現するための左右のアクチュエータ11a、11bの調整指令信号を生成する。   Next, in order to realize the step interlocking rate acquired by the left and right step plates 6a and 6b of the inverted two-wheeled vehicle 2 during balance training, the control processing unit 14 detects the step interlocking rate, the detection signal of the step angle detecting unit 13, and Based on the detection signals of the left and right angle detectors 25a and 25b that detect the rotation angles of the motors of the left and right actuators 11a and 11b, the length adjustment amounts of the left and right actuators 11a and 11b are calculated (S12). Then, the control processing unit 14 generates adjustment command signals for the left and right actuators 11a and 11b for realizing the calculated length adjustment amount.

次に、制御処理部14は、左右のアクチュエータ11a、11bの調整指令信号を左右の長さ調整駆動回路26a、26bに出力する。左右の長さ調整駆動回路26a、26bは、調整指令信号に基づいて、左右のアクチュエータ11a、11bのモータの駆動電流値を算出し、算出した駆動電流値で当該モータを駆動する(S13)。   Next, the control processing unit 14 outputs adjustment command signals for the left and right actuators 11a and 11b to the left and right length adjustment drive circuits 26a and 26b. The left and right length adjustment drive circuits 26a and 26b calculate the drive current values of the motors of the left and right actuators 11a and 11b based on the adjustment command signal, and drive the motors with the calculated drive current values (S13).

ここで、図6は、ハンドルを倒立二輪車の右側に回転させた際に、ハンドルの回転角度とステッププレートの回転角度とを等しくした場合の平行リンク機構周辺を模式的に示し、第1のアクチュエータ11a及び第2のアクチュエータ11bの長さは、等しく制御されている。図7は、ハンドルを倒立二輪車の右側に回転させた際に、ハンドルの回転角度に対するステッププレートの回転角度の連動率を小さくした場合の平行リンク機構周辺を模式的に示し、第1のアクチュエータ11aが伸張し、第1のアクチュエータ11aが伸張した量で第2のアクチュエータ11bが収縮するように制御されている。   Here, FIG. 6 schematically shows the periphery of the parallel link mechanism in the case where the rotation angle of the handle and the rotation angle of the step plate are equal when the handle is rotated to the right side of the inverted motorcycle. The lengths of 11a and the second actuator 11b are controlled equally. FIG. 7 schematically shows the vicinity of the parallel link mechanism when the interlocking ratio of the rotation angle of the step plate with respect to the rotation angle of the handle is reduced when the handle is rotated to the right side of the inverted motorcycle. The second actuator 11b is controlled to contract by the amount that the first actuator 11a extends.

このように本実施の形態では、左右のアクチュエータ11a、11bの長さを調整することで、ハンドル10の回転角度に対する左右のステッププレート6a、6bの回転角度の連動率を小さくし、ハンドル操作による倒立二輪車2の旋回操作を鈍くすることができる。そのため、搭乗者は左右のステッププレート6a、6bへの荷重操作による倒立二輪車2の旋回操作を積極的に行おうとし、バランス訓練の効果を向上させることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, by adjusting the lengths of the left and right actuators 11a and 11b, the interlocking ratio of the rotation angles of the left and right step plates 6a and 6b with respect to the rotation angle of the handle 10 is reduced. The turning operation of the inverted motorcycle 2 can be made dull. Therefore, the passenger tries to actively perform the turning operation of the inverted two-wheeled vehicle 2 by the load operation to the left and right step plates 6a and 6b, and the balance training effect can be improved.

また、制御処理部14は、搭乗者の達成レベルが低い場合、ハンドル10と左右のステッププレート6a、6bとの連動率を大きくし、搭乗者の達成レベルが高い場合、ハンドル10と左右のステッププレート6a、6bとの連動率を小さくすればよい。これにより、搭乗者の達成レベルの到達度に応じて、左右の旋回操作の難易度を調整することができる。   The control processing unit 14 increases the interlocking ratio between the handle 10 and the left and right step plates 6a and 6b when the achievement level of the passenger is low, and when the achievement level of the passenger is high, the control processing unit 14 What is necessary is just to make small the interlocking | linkage rate with plate 6a, 6b. Thereby, the difficulty of the left and right turning operation can be adjusted according to the achievement level of the passenger.

<実施の形態2>
本実施の形態のバランス訓練装置は、実施の形態1のバランス訓練装置と略等しい構成とされているが、設定者が外部から達成レベル又はステップ連動率を設定可能な構成とされている。なお、重複する説明は省略し、等しい要素には等しい符号を用いて説明する。
<Embodiment 2>
The balance training apparatus according to the present embodiment is configured to be substantially the same as the balance training apparatus according to the first embodiment, but is configured so that the setter can set the achievement level or the step linkage rate from the outside. In addition, the overlapping description is abbreviate | omitted and it demonstrates using the same code | symbol for an equal element.

図8は、本実施の形態のバランス訓練装置の制御系のブロック図である。図8に示すように、本実施の形態のバランス訓練装置は、リモートコントローラー31を備えている。リモートコントローラー31は、入力部32、信号処理部33及び通信部34を備えている。   FIG. 8 is a block diagram of a control system of the balance training apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the balance training apparatus of the present embodiment includes a remote controller 31. The remote controller 31 includes an input unit 32, a signal processing unit 33, and a communication unit 34.

入力部32は、設定者が外部から達成レベル又はステップ連動率を設定するために操作され、操作信号を信号処理部33に出力する。信号処理部33は、入力された操作信号に所定の処理を施して、達成レベル又はステップ連動率を示す信号とし、通信部34を介して達成レベル又はステップ連動率を示す信号を制御装置3に出力する。   The input unit 32 is operated by the setter from the outside to set the achievement level or the step linkage rate, and outputs an operation signal to the signal processing unit 33. The signal processing unit 33 performs predetermined processing on the input operation signal to obtain a signal indicating the achievement level or the step interlocking rate, and sends a signal indicating the achievement level or the step interlocking rate to the control device 3 via the communication unit 34. Output.

制御装置3に通信部24を介してステップ連動率を示す信号が入力されると、通信部24は、ステップ連動率を倒立二輪車2に出力する。また、制御装置3に通信部24を介して達成レベルを示す信号が入力されると、通信部24は当該達成レベルを記憶部20に格納する。   When a signal indicating the step linkage rate is input to the control device 3 via the communication unit 24, the communication unit 24 outputs the step linkage rate to the inverted motorcycle 2. Further, when a signal indicating the achievement level is input to the control device 3 via the communication unit 24, the communication unit 24 stores the achievement level in the storage unit 20.

次に、リモートコントローラー31を用いて達成レベルを設定した場合の制御装置3がステップ連動率を示す信号を倒立二輪車2に出力するまでの流れを説明する。図9は、リモートコントローラーを用いて達成レベルを設定した場合の制御装置がステップ連動率を示す信号を倒立二輪車に出力するまでの流れを示すフローチャート図である。   Next, a flow until the control device 3 outputs the signal indicating the step interlocking rate to the inverted motorcycle 2 when the achievement level is set using the remote controller 31 will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a flow until the control device outputs a signal indicating the step interlocking rate to the inverted motorcycle when the achievement level is set using the remote controller.

先ず、図9に示すように、設定者が外部からリモートコントローラー(リモコン)31を操作して達成レベルを設定する(S21)。   First, as shown in FIG. 9, the setter operates the remote controller (remote controller) 31 from the outside to set the achievement level (S21).

次に、ステップ連動率算出部19は、記憶部20からリモートコントローラー31を介して設定された達成レベル、及び達成レベルとステップ連動率との関係を示すテーブルを読み出し、読み出した達成レベル及びテーブルに基づいて、ステップ連動率を算出する(S22)。そして、ステップ連動率算出部19は、記憶部20に算出したステップ連動率を格納する(S23)。   Next, the step interlocking rate calculation unit 19 reads the table indicating the achievement level set via the remote controller 31 from the storage unit 20 and the relationship between the achievement level and the step interlocking rate. Based on this, a step interlocking rate is calculated (S22). Then, the step interlocking rate calculation unit 19 stores the calculated step interlocking rate in the storage unit 20 (S23).

次に、ステップ連動率算出部19は、記憶部20からステップ連動率を読み出し、読み出したステップ連動率を示す信号を、通信部24を介して倒立二輪車2に出力する(S24)。   Next, the step interlocking rate calculation unit 19 reads the step interlocking rate from the storage unit 20, and outputs a signal indicating the read step interlocking rate to the inverted motorcycle 2 via the communication unit 24 (S24).

このように本実施の形態のバランス訓練装置は、リモートコントローラー31を介して外部から達成レベル又はステップ連動率を設定することができ、搭乗者の状態に応じて柔軟にバランス訓練を実行することができる。   As described above, the balance training apparatus according to the present embodiment can set the achievement level or the step linkage rate from the outside via the remote controller 31, and can flexibly execute the balance training according to the state of the passenger. it can.

<実施の形態3>
実施の形態1、2のバランス訓練装置は、左右のアクチュエータ11a、11bを用いてハンドル10の回転角度に対する左右のステッププレート6a、6bの回転角度の連動率を変化させているが、上側の回転軸7eを移動させることでハンドル10の回転角度に対する左右のステッププレート6a、6bの回転角度の連動率を変化させてもよい。
<Embodiment 3>
In the balance training apparatus of the first and second embodiments, the left and right actuators 11a and 11b are used to change the interlocking ratio of the rotation angles of the left and right step plates 6a and 6b with respect to the rotation angle of the handle 10, but the upper rotation By moving the shaft 7e, the interlocking ratio of the rotation angles of the left and right step plates 6a, 6b with respect to the rotation angle of the handle 10 may be changed.

図10は、本実施の形態の倒立二輪車における調整機構を説明するための正面図である。図11は、本実施の形態の倒立二輪車における調整機構を説明するための平面図である。図12は、ハンドルを倒立二輪車の右側に回転させた際の調整機構の動作を模式的に示す平面図である。図13は、ハンドルを倒立二輪車の左側に回転させた際の調整機構の動作を模式的に示す平面図である。   FIG. 10 is a front view for explaining an adjustment mechanism in the inverted two-wheeled vehicle of the present embodiment. FIG. 11 is a plan view for explaining an adjustment mechanism in the inverted two-wheeled vehicle of the present embodiment. FIG. 12 is a plan view schematically showing the operation of the adjustment mechanism when the handle is rotated to the right side of the inverted motorcycle. FIG. 13 is a plan view schematically showing the operation of the adjustment mechanism when the handle is rotated to the left side of the inverted motorcycle.

本実施の形態の倒立二輪車は、図10及び図11に示すように、上側の横リンク7aに調整機構41を備えている。調整機構41は、回転体42及びアクチュエータ43を備えている。   As shown in FIGS. 10 and 11, the inverted motorcycle according to the present embodiment includes an adjustment mechanism 41 on the upper lateral link 7 a. The adjustment mechanism 41 includes a rotating body 42 and an actuator 43.

回転体42には、上側の回転軸7eが設けられており、平行リンク機構7が倒立二輪車の左右方向に回転していない状態で、ハンドル10の中心軸L1と、回転軸7eの中心点と回転体42の回転軸とを結んだ線L2と、が重なる。   The rotating body 42 is provided with an upper rotating shaft 7e. With the parallel link mechanism 7 not rotating in the left-right direction of the inverted two-wheeled vehicle, the center axis L1 of the handle 10 and the center point of the rotating shaft 7e The line L2 connecting the rotating shaft of the rotating body 42 overlaps.

アクチュエータ43は、減速機やモータなどを備えており、減速機の出力軸43aが回転体42に連結されている。アクチュエータ43は、上側の横リンク7aに固定されている。なお、モータは、制御処理部14によって制御される。   The actuator 43 includes a speed reducer, a motor, and the like, and an output shaft 43 a of the speed reducer is connected to the rotating body 42. The actuator 43 is fixed to the upper lateral link 7a. The motor is controlled by the control processing unit 14.

このような調整機構41は、例えば、搭乗者がハンドル10を倒立二輪車の右側に回転させると、図12に示すように、回転体42が回転軸を中心に回転して上側の回転軸7eが右側に移動する。これにより、上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7gとの間隔が短くなり、上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7fとの間隔が長くなる。   For example, when the passenger rotates the handle 10 to the right side of the inverted motorcycle, the adjusting mechanism 41 rotates the rotating body 42 around the rotating shaft so that the upper rotating shaft 7e is rotated as shown in FIG. Move to the right. Thereby, the space | interval of the rotating shaft 7e in the upper side link 7a and the rotating shaft 7g becomes short, and the space | interval of the rotating shaft 7e in the upper side link 7a and the rotating shaft 7f becomes long.

一方、調整機構41は、例えば、搭乗者がハンドル10を倒立二輪車の左側に回転させると、図13に示すように、回転体42が回転軸を中心に回転して上側の回転軸7eが左側に移動する。これにより、上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7fとの間隔が短くなり、上側の横リンク7aにおける回転軸7eと回転軸7gとの間隔が長くなる。   On the other hand, for example, when the passenger rotates the handle 10 to the left side of the inverted two-wheeled vehicle, the adjusting mechanism 41 rotates the rotating body 42 around the rotating shaft and the upper rotating shaft 7e on the left side as shown in FIG. Move to. Thereby, the space | interval of the rotating shaft 7e in the upper side link 7a and the rotating shaft 7f becomes short, and the space | interval of the rotating shaft 7e in the upper side link 7a and the rotating shaft 7g becomes long.

その結果、実施の形態1、2の調整機構と同様に、本実施の形態の調整機構41も、ハンドル10の回転角度に対する左右のステッププレート6a、6bの回転角度の連動率を小さくすることができる。   As a result, similar to the adjustment mechanisms of the first and second embodiments, the adjustment mechanism 41 of the present embodiment can also reduce the interlocking ratio of the rotation angles of the left and right step plates 6a and 6b with respect to the rotation angle of the handle 10. it can.

なお、ギヤ機構を介してハンドル10を平行リンク機構7に連結し、当該ギヤ機構のギヤ比を可変とすることで、ハンドル10の回転角度に対する左右のステッププレート6a、6bの回転角度の連動率を変化させてもよい。   In addition, by connecting the handle 10 to the parallel link mechanism 7 through a gear mechanism and making the gear ratio of the gear mechanism variable, the interlocking rate of the rotation angles of the left and right step plates 6a and 6b with respect to the rotation angle of the handle 10 May be changed.

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。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

例えば、図14に示すように、平行リンク機構7は、下側の回転軸7f、7gの位置が固定された状態で上側の横リンク7a、左側の縦リンク7c及び右側の縦リンク7dが倒立二輪車の左右方向に揺動する構成でもよい。   For example, as shown in FIG. 14, in the parallel link mechanism 7, the upper horizontal link 7a, the left vertical link 7c, and the right vertical link 7d are inverted while the positions of the lower rotation shafts 7f and 7g are fixed. The structure which rocks | fluctuates in the left-right direction of a two-wheeled vehicle may be sufficient.

1 バランス訓練装置
2 倒立二輪車
6a、6b ステッププレート
7 平行リンク機構、7a、7b 横リンク、7c、7d 縦リンク、7e、7f、7g 回転軸
8a、8b 車輪
9 基台
10 ハンドル
11 調整機構、11a 第1のアクチュエータ、11b 第2のアクチュエータ
12 姿勢検出部
13 ステップ角度検出部
14 制御処理部、14a 記憶装置、14b 演算回路、14c 車両情報出力部、14d 情報取得部
15a、15b 車輪駆動ユニット
16a、16b 車輪角度検出部
17 通信部
17a、17b 車輪駆動回路
25a、25b 角度検出部
26a、26b 調整駆動回路
3 制御装置、18 達成レベル判定部、19 ステップ連動率算出部、20 記憶部、21 制御部、22 映像出力部、24 通信部
4 モニタ
5 転倒防止用フレーム、23 ハンガー
31 リモートコントローラー、32 入力部、33 信号処理部、34 通信部
41 調整機構、42 回転体、43 アクチュエータ、43a 出力軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Balance training apparatus 2 Inverted two-wheeled vehicle 6a, 6b Step plate 7 Parallel link mechanism, 7a, 7b Horizontal link, 7c, 7d Vertical link, 7e, 7f, 7g Rotating shaft 8a, 8b Wheel 9 Base 10 Handle 11 Adjustment mechanism, 11a First actuator, 11b Second actuator 12 Attitude detection unit 13 Step angle detection unit 14 Control processing unit, 14a Storage device, 14b Arithmetic circuit, 14c Vehicle information output unit, 14d Information acquisition unit 15a, 15b Wheel drive unit 16a, 16b Wheel angle detection unit 17 Communication unit 17a, 17b Wheel drive circuit 25a, 25b Angle detection unit 26a, 26b Adjustment drive circuit 3 Control device, 18 achievement level determination unit, 19 step interlocking rate calculation unit, 20 storage unit, 21 control unit , 22 Video output unit, 24 Communication unit 4 Monitor 5 Fall prevention frame, 3 hanger 31 remote controller, 32 input unit, 33 signal processing unit, 34 communication unit 41 adjusting mechanism, 42 the rotating body, 43 an actuator, 43a output shaft

Claims (1)

搭乗者が足を載せる左右のステッププレートと、前記左右のステッププレートと連動するように当該左右のステッププレートを支持する平行リンク機構と、前記平行リンク機構を支持する基台と、前記平行リンク機構の上下の横リンクに連結され、前記搭乗者が操作するハンドルと、を有し、前記ステッププレートの回転角度に基づいて旋回する倒立二輪車であって、
前記ハンドルの回転角度に対する前記ステッププレートの回転角度の連動率を小さくするために、前記平行リンク機構の上側の横リンクに設けられた調整機構を備え、
前記調整機構は、前記平行リンク機構における一方の縦リンクと上側の横リンクとの連結部と、前記平行リンク機構における上側の横リンクと前記ハンドルとの連結部と、の間隔を調整する第1のアクチュエータと、前記平行リンク機構における他方の縦リンクと上側の横リンクとの連結部と、前記平行リンク機構における上側の横リンクと前記ハンドルとの連結部と、の間隔を調整する第2のアクチュエータと、を有する、倒立二輪車。
Left and right step plates on which a rider puts his / her feet, a parallel link mechanism that supports the left and right step plates so as to interlock with the left and right step plates, a base that supports the parallel link mechanism, and the parallel link mechanism An inverted two-wheeled vehicle that is connected to the upper and lower horizontal links, and that is operated by the occupant, and that turns based on the rotation angle of the step plate,
In order to reduce the interlocking ratio of the rotation angle of the step plate with respect to the rotation angle of the handle, the adjustment mechanism provided on the lateral link on the upper side of the parallel link mechanism,
The adjusting mechanism adjusts a distance between a connecting portion between one vertical link and the upper horizontal link in the parallel link mechanism and a connecting portion between the upper horizontal link and the handle in the parallel link mechanism. And a second connecting portion between the other vertical link and the upper horizontal link in the parallel link mechanism, and a second connecting portion between the upper horizontal link and the handle in the parallel link mechanism. An inverted motorcycle having an actuator.
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