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特開2024-38568車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024038568
(43)【公開日】2024-03-21
(54)【発明の名称】車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
   B62K 17/00 20060101AFI20240313BHJP
   A61G 5/04 20130101ALI20240313BHJP
   B62K 1/00 20060101ALI20240313BHJP
   B60L 15/20 20060101ALI20240313BHJP
【FI】
B62K17/00
A61G5/04 707
B62K1/00
B60L15/20 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022142665
(22)【出願日】2022-09-08
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】507369936
【氏名又は名称】ホンダ太陽株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100154852
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 太一
(74)【代理人】
【識別番号】100194087
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 伸一
(72)【発明者】
【氏名】野原 大督
(72)【発明者】
【氏名】池田 鞠花
(72)【発明者】
【氏名】山本 佐知子
(72)【発明者】
【氏名】矢田 渉
(72)【発明者】
【氏名】金森 聡史
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 誠
(72)【発明者】
【氏名】小橋 慎一郎
(72)【発明者】
【氏名】加藤 和徳
(72)【発明者】
【氏名】松岡 丈朗
(72)【発明者】
【氏名】小林 哲也
(72)【発明者】
【氏名】首藤 優一郎
(72)【発明者】
【氏名】田尻 志保
【テーマコード(参考)】
3D212
5H125
【Fターム(参考)】
3D212BB12
3D212BB23
3D212BB32
3D212BB42
3D212BB66
3D212BB74
3D212BB77
3D212BB85
3D212BB93
3D212BB95
5H125AA15
5H125AB05
5H125BA00
5H125DD01
5H125EE41
(57)【要約】
【課題】車両の操作性を向上させることができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供すること。
【解決手段】実施形態の車両制御装置は、自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる。
【選択図】図8
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知するセンサと、
前記センサの検知結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる、
車両制御装置。
【請求項2】
前記利用者による操作を受け付ける操作受付部を更に備え、
前記特定操作は、前記操作受付部に設けられた機械式スイッチまたはGUIスイッチへの操作である、
請求項1に記載の車両制御装置。
【請求項3】
前記特定操作は、前記利用者の傾動状態が所定時間継続されることである、
請求項1に記載の車両制御装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記利用者による特定操作を受け付けて前記自車両の走行状態が継続中の状態で前記利用者による解除操作を受け付けた場合に、前記走行状態の継続を解除する、
請求項1に記載の車両制御装置。
【請求項5】
前記利用者による操作を受け付ける操作受付部を更に備え、
前記解除操作は、前記操作受付部に設けられた機械式スイッチまたはGUIスイッチへの操作である、
請求項4に記載の車両制御装置。
【請求項6】
前記解除操作は、前記傾動方向以外の方向に前記利用者の姿勢を傾動させることである、
請求項4に記載の車両制御装置。
【請求項7】
前記制御部は、自車両の走行状態を継続させるための特定操作の操作態様と同様の操作態様で解除操作を受け付けた場合に、前記走行状態の継続を解除する、
請求項4に記載の車両制御装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記解除操作を受け付けて自車両の走行状態を解除する場合に、自車両を減速または停止させる、
請求項4に記載の車両制御装置。
【請求項9】
前記所定速度は、前記利用者の姿勢の傾動角度または前記姿勢を傾動させている時間に基づいて設定される、
請求項1に記載の車両制御装置。
【請求項10】
自車両は、主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態、前記主車輪以外の接地手段も含めて倒立状態を維持し得る第2の倒立状態、または自車両の移動を抑止して倒立状態を維持する第3の倒立状態が可能であり、
前記制御部は、前記第1の倒立状態または前記第2の倒立状態において、前記利用者の傾動による走行を可能とする、
請求項1に記載の車両制御装置。
【請求項11】
コンピュータが、
自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知し、
検知した結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させ、
前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる、
車両制御方法。
【請求項12】
コンピュータに、
自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知させ、
検知された結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させ、
前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来では、倒立振子制御された駆動輪を有する車両(以下「倒立振子型車両」という)が開発されている(例えば特許文献1参照)。倒立振子型車両は、乗用車などの一般的な車両とは異なって操縦方法が独特な乗り物であり、それ故に、その用途も様々である。例えば、独特な体感を楽しむためのレジャー用途として用いられたり、身体不自由者の移動を支援するための介護用途として用いられたりすることが想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第7009535号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、倒立振子型車両は、利用者の姿勢の傾動を検知し、傾動させた方向に移動することができるが、長距離移動する場合には傾動状態を継続させる必要が生じるため、利用者の操作に負担がかかる可能性があるという課題があった。
【0005】
本発明は、上記課題の解決のため、車両の操作性を向上させることを目的の一つとする。そして、延いては交通の安全性をより一層改善して持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
【0007】
(1):この発明の一態様に係る車両制御装置は、自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる、車両制御装置である。
【0008】
(2):上記(1)の態様において、前記利用者による操作を受け付ける操作受付部を更に備え、前記特定操作は、前記操作受付部に設けられた機械式スイッチまたはGUIスイッチへの操作である。
【0009】
(3):上記(1)の態様において、前記特定操作は、前記利用者の傾動状態が所定時間継続されることである。
【0010】
(4):上記(1)の態様において、前記制御部は、前記利用者による特定操作を受け付けて前記自車両の走行状態が継続中の状態で前記利用者による解除操作を受け付けた場合に、前記走行状態の継続を解除するものである。
【0011】
(5):上記(4)の態様において、前記利用者による操作を受け付ける操作受付部を更に備え、前記解除操作は、前記操作受付部に設けられた機械式スイッチまたはGUIスイッチへの操作である。
【0012】
(6):上記(4)の態様において、前記解除操作は、前記傾動方向以外の方向に前記利用者の姿勢を傾動させることである。
【0013】
(7):上記(4)の態様において、前記制御部は、自車両の走行状態を継続させるための特定操作の操作態様と同様の操作態様で解除操作を受け付けた場合に、前記走行状態の継続を解除するものである。
【0014】
(8):上記(4)の態様において、前記制御部は、前記解除操作を受け付けて自車両の走行状態を解除する場合に、自車両を減速または停止させるものである。
【0015】
(9):上記(1)の態様において、前記所定速度は、前記利用者の姿勢の傾動角度に基づいて設定されるものである。
【0016】
(10):上記(1)の態様において、自車両は、主車輪の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態、前記主車輪以外の接地手段も含めて倒立状態を維持し得る第2の倒立状態、または自車両の移動を抑止して倒立状態を維持する第3の倒立状態が可能であり、前記制御部は、前記第1の倒立状態または前記第2の倒立状態において、前記利用者の傾動による走行を可能とするものである。
【0017】
(11):この発明の一態様に係る車両制御方法は、コンピュータが、自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知し、検知した結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させ、前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる、車両制御方法である。
【0018】
(12):この発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知させ、検知された結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させ、前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる、プログラムである。
【発明の効果】
【0019】
上記(1)~(12)の態様によれば、車両の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1】実施形態の倒立振子型車両の構成の概略を示す外観図(その1)である。
図2】実施形態の倒立振子型車両の構成の概略を示す外観図(その2)である。
図3】実施形態の倒立振子型車両の構成の概略を示す外観図(その3)である。
図4】利用者が離地状態の車両100に搭乗している様子を表したイメージ図である。
図5】全方向移動車輪101の構成の概略を示す図である。
図6】車両100の操縦例を示す図(その1)である。
図7】車両100の操縦例を示す図(その2)である。
図8】本実施形態における車両100の構成例を示す図である。
図9】駆動制御部330による車両100の移動制御の内容について説明するための図である。
図10】車両100の走行状態の継続処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図11】車両100の走行状態の継続解除処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。以下では、車両制御装置が電動車両に搭載されているものとする。電動車両は、例えば車両に搭載されたバッテリ等から供給される電力を用いて、利用者を搭乗させて移動可能な移動体である。更に以下では、電動車両の一例として、倒立振子型車両を用いるものとする。
【0022】
[概略]
図1図3は、実施形態の倒立振子型車両100の構成の概略を示す外観図である。倒立振子型車両100は、「自車両」の一例であり、以下では単に「車両100」と称する。図1図3は、それぞれ、車両100の正面図、側面図、および背面図を表す。図1図3に図示する車両100は、車輪やモータ等の駆動機構を備えた車両基体10に、座席シート21や背もたれ22の他、ヘッドレスト23、アームレスト24などを有した搭乗部20が備えられたものであり、バランス制御によって自律的に倒立状態を維持しながら移動することができる1人乗りの電動モビリティである。より具体的には、車両100は、接地点を起点として前後左右の任意の方向に進み出すことを可能にする全方向移動車輪(主車輪の一例)101を備え、車両100の進行方向や加速度を車両100のバランス状態に適応してフィードバック制御することにより倒立状態を維持することができるものである。このようなバランス制御により、車両100は、倒立状態を維持しながら移動したり、その場に静止したりすることができる。車両100は、このようなバランス制御のために、車両100のバランス状態を検知する不図示の各種センサを備えているものである。以下では、このようなバランス制御によって実現される車両100の倒立状態を「第1の倒立状態」という。図1は、第1の倒立状態の車両100を表すものである。
【0023】
また、一方で、車両100は、複数の補助輪102-1~102-4(以下総称して補助輪102という。)を備えており、補助輪102の支持によって自然にバランスがとられた形で倒立することも可能である。以下では、バランス制御を行うことなく、補助輪102によって車両100が自然に倒立する状態を「第2の倒立状態」という。図2は、第2の倒立状態の車両100を表すものである。例えば、車両100は、第1の倒立状態では、補助輪102が接地しないように補助輪102を高い位置に保持し、第2の倒立状態に移行する際には、補助輪102が接地するように補助輪102を低い位置に移動させる。補助輪102は、このような位置変更のために上下方向の移動(図1に示す矢印A1)が制御可能に構成されるものである。また、本実施形態において、第2の倒立状態では補助輪102とともに全方向移動車輪101も接地するものとし、車両100は、全方向移動車輪101の制御により、第2の倒立状態においても任意の方向に移動できるものとする。なお、補助輪102は、全方向移動車輪101の接地点と異なる複数の接地点を形成して第2の倒立状態を実現するための接地手段の一例である。
【0024】
なお、第2の倒立状態では、車両基体10の高さが低いほど移動時のバランスが安定する場合がある。そのため、車両基体10は、第2の倒立状態での高さが、第1の倒立状態での高さよりも低くなるように、上下方向の移動を制御可能に構成されてもよい。この場合、車両100は、車両基体10の高さを低くしつつ、車両基体10に対して補助輪102を下方向に移動させることで第2の倒立状態に移行することができる。なお、この場合、第1の倒立状態と第2の倒立状態とで全方向移動車輪101の接地状態は変わらないので、車両基体10の高さを基準とすれば、第1の倒立状態から第2の倒立状態への移行は、全方向移動車輪101を上方向に移動させて、補助輪102を下方向に移動させることであるいうこともできる。そのため、車両基体10の高さを変更するために、全方向移動車輪101は、車両基体10に対する上下方向の移動(図1に示す矢印A2)を制御可能に構成されてもよい。
【0025】
また、一方で、車両100は、複数のストッパ103-1~103-4(以下、総称してストッパ103という。)を備えており、ストッパ103の支持によって車両100が停車位置から移動することを防止し、当該停車位置に停留しつづけるようにすることが可能である。図3は、ストッパ103により停車位置に停留している状態の車両100を表すものである。図示するストッパ103は、床面(地面)との摩擦力によって車両100の移動を防止するものであり、摩擦力の調整のために、上下方向の移動(図1に示す矢印A3)が制御可能に構成されるものである。なお、ストッパ103は、このような態様のものに限定されない。例えば、ストッパ103は、全方向移動車輪101や補助輪102の回転を抑止するロック機構であってもよいし、回転を抑制するブレーキ機構であってもよい。以下では、ストッパ103によって車両100が停車位置に停留している状態を「第3の倒立状態」という。第3の倒立状態では、車両100の移動が抑止され倒立状態が維持される。バランス制御は、第3の倒立状態において継続されてもよいし、一時停止されてもよい。
【0026】
また、図1において、矢印A4は、ヘッドレスト23が背もたれ22に対して上下に移動させることができることを表している。例えば、ヘッドレスト23は、ガイド23Gによって背もたれ22に連結され、ガイド23Gが背もたれ22の内外方向にスライドすることによって、その高さが調整可能である。ヘッドレスト23の高さ調整は、手動でのスライド操作によって行われてもよいし、モータ等の駆動部を制御することにより電動で行われてもよい。
【0027】
また、図2において、矢印A5は、アームレスト24が背もたれ22側の端部を支点として上下に回転させることができることを表している。また、図2において、矢印A6は、座席シート21が、その基準位置21bから車両基体10に対して水平方向にスライド可能であることを表している。例えば図2の例において、基準位置21bは、座席シート21の移動可能範囲のうち最も背もたれ22に近い側の位置であってもよい。また、図2は、車両100において、車両基体10が、正面方向にフットレスト25を有することを表している。
【0028】
また、図1図3は、右腕側のアームレスト24に、利用者(搭乗者)が車両100を操作に用いる操作パネル110が設置されていることを表している。例えば、操作パネル110は、ディスプレイや、ボタンやスイッチ、レバー等の機械式スイッチ、スピーカ、マイクなどを備え、車両100の制御部(不図示)との間で車両100の操作に関する情報の入出力を行うように構成される。操作パネル110は、例えば、制御部から出力された操作メニューの情報をディスプレイに表示させ、ボタンやスイッチにより、操作メニューに対する操作入力やその他の操作指示(例えば、後述する特定操作)を受け付けてもよい。また、操作パネル110は、例えば、操作メニューの説明や各種効果音などを示す音声をスピーカから出力してもよいし、マイクを介して音声による操作入力を受け付けてもよい。また、操作パネル110は、入出力が可能なタッチパネル装置であってもよい。この場合、GUI(Graphical User Interface)スイッチやアイコンを示す画像がディスプレイに表示され、所定の画像を選択することにより、その画像に対応付けられた情報が受け付けられる。
【0029】
なお、操作パネル110は、必ずしも右腕側のアームレスト24に設置される必要はない。例えば、操作パネル110は、左腕側のアームレスト24に設置されてもよいし、右腕側および左腕側の両方のアームレスト24に設置されてもよいし、アームレスト24から着脱可能であり、任意のアームレスト24に収納可能なように構成されてもよい。また、操作パネル110は、スマートフォンやタブレット端末等の携帯端末でもよい。この場合、携帯端末と車両100とは、例えば、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線通信が実行される。
【0030】
上述した全方向移動車輪101、補助輪102、ストッパ103、ヘッドレスト23の上下移動、アームレスト24の回転移動、座席シート21の水平移動に関し、車両100は、レールやガイド、ギヤ、駆動輪、モータ等の変位機構(不図示)を有しているものとする。変位機構は、上述の上下移動、回転移動、水平移動を実現できるものであれば特定のものに限定されない。また、ここでいう変位とは物体の位置や向きが変化することを意図するものであり、外力や応力等によって物体自体が変形または歪みを生じることを意味しないものとする。変位機構は、上下移動、回転移動、水平移動の移動種別ごとに設けられてもよいし、移動させる対象の部位ごとに設けられてもよい。また、複数の変位機構を構成する場合、一の変位機構は、一部の部品を他の変位機構と共用する形で構成されてもよい。
【0031】
図4は、利用者が離地状態の車両100に搭乗している様子を表したイメージ図である。上述のとおり、離地状態ではバランス制御が必要になる。図4は、車両100が全方向移動車輪101を制御することにより、車両100のバランスを維持している状況をイメージしたものである。この状況において、利用者が操縦操作を行えば、車両100はバランスを取りながら車両100を支持された進行方向に走行させる一方、利用者が操縦操作を行わなければ、車両100はその場でバランスをとりながら倒立し続ける。なお、本実施形態の車両100は、全方向移動車輪101として全方向移動車輪を備えるものである。この構成により、実施形態の車両100は、その場(倒立の状態)から、360度の任意方向に進み出すことができるものである。
【0032】
図5は、全方向移動車輪101の構成の概略を示す図である。全方向移動車輪101は、例えば、大径車輪101Aと、大径車輪101Aの円周に沿って配置された複数の小径車輪101Bとを備える。大径車輪101Aは、主に前後方向への直進移動を実現する車輪である。小径車輪101Bは、大径車輪101Aの回転方向(円周方向;矢印RA)を軸として矢印RB方向に回転することにより、主にその場での横方向の移動を実現する車輪である。全方向移動車輪101は、大径車輪101Aおよび小径車輪101Bの回転をそれぞれ独立して制御可能なモータ(図示せず)で駆動させる。このような構成により、全方向移動車輪101は、その場から、前後、左右、斜めの任意方向に進み出すことができる。
【0033】
なお、車両100は、全方向移動車輪101に加えて、旋回用車輪を備えてもよい。例えば、旋回用車輪は、全方向移動車輪101の後輪として配置され、大径車輪101Aの回転軸に直交する回転軸で回転することにより、車両100の向きを変更することができる。すなわち、旋回用車輪のみを回転させた場合、車両100をその場で回転させ、大径車輪101Aと旋回用車輪を同時に回転させた場合、車両100を進行方向に向きを変えながら旋回前進させることができる。
【0034】
図6および図7は、車両100の操縦例を示す図である。ここでは簡単のため、離地状態の車両100を、車両基体10、座席シート21、全方向移動車輪101のみ示した形で簡略化して記載しているが、図6および図7に示す車両100は、図1図4で説明したものと同じである。車両100には、車両100に搭乗する利用者Uが姿勢を傾かせる動作(傾動)を検知するセンサが搭載されている。なお、センサは、例えば、利用者Uの傾動による体重移動に基づいて、車両100のバランス状態を検知してもよい。車両100はセンサの検知結果に基づいて車両のバランスをとるように構成される。
【0035】
図6は、このように構成された車両100に対して、利用者Uが紙面手前方向を正面方向として右方向に身体(例えば、上半身)の姿勢を傾動させて体重移動を行った場合を示す。この場合、車両100は利用者Uの体重移動により崩れたバランスを回復するために傾動方向である右方向に移動する。また、図7は、利用者Uが前方向(紙面左方向)に体重移動を行った場合を示し、この場合、車両100はバランスを回復するために前方向に移動する。このようなバランス制御が行われることにより、利用者Uは、自身の進行したい方向に体重移動を行うことで車両100に対して移動方向を指示することができる。
【0036】
また、利用者Uが姿勢を大きく傾動させて体重移動を行った場合、車両100はバランスを回復するためにより速く移動するように制御される。つまり、車両100は、利用者Uの傾動方向および傾動角度に基づいて、移動方向および移動速度が制御される。例えば、図6において、車両100は、車両100の右方向に対する利用者Uの傾動角度(車両100の走行面に対する鉛直方向(図中Z軸方向)と、傾動時の利用者Uの頭上方向とによって成す角度)θ1が大きいほど、右方向への速度が速くなるように制御する。また、図7の例において、車両100は、車両100の前方に対する利用者Uの傾動角度θ2が大きいほど、前方向への速度が速くなるように制御する。このように、利用者Uは、傾動角度の大きさを変えることにより車両100の移動速度を調整することができる。
【0037】
また、車両100は、傾動角度θ1、θ2の大きさに代えて(または加えて)、利用者Uが姿勢を傾動させている時間(体重移動している時間)に応じて速度を調整してもよい。この場合、車両100は、身体の姿勢を傾動させている時間が長いほど、速度が速くなるように制御する。また、車両100は、速度の上限値を設けて、上限値を超えて速くならないように制御してもよい。なお、上限値は、例えば、第1の倒立状態と第2の倒立状態とで異なる値が設定されてよい。これにより、利用者Uの安全性をより向上させることができる。
【0038】
また、車両100は、車両100の移動方向と反対方向に利用者Uが体重移動した場合(身体を傾動させた場合)に、車両100を所定速度まで減速または停止するように制御する。この場合、車両100は、傾動角度の大きさや傾動時間に応じて、減速量が大きくなるように制御されてよい。また、車両100は、移動方向と反対方向に移動者Uが体重移動した場合に、徐々に減速して停止する制御を行ってもよい。上述した速度制御は、後述する制御部300によって実行される。
【0039】
[全体構成]
図8は、本実施形態における車両100の構成例を示す図である。車両100は、例えば、操作パネル110と、センサ120と、カメラ130と、無線通信部140と、位置情報取得部150と、インジケータ160と、記憶部170と、内部バッテリ180と、駆動部200と、制御部300とを備える。制御部300は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、制御部300の一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め記憶部170などの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体(非一過性の記憶媒体)がドライブ装置に装着されることで車両100の記憶部170などにインストールされてもよい。操作パネル110、センサ120、および制御部300は、「車両制御装置」の一例である。
【0040】
操作パネル110は、上述のとおり、利用者に対して車両100の操作に関するユーザインタフェースを提供する装置である。例えば、操作パネル110は、車両100の操作に関し、利用者Uからの操作入力を受け付けて制御部300に出力するとともに、制御部300から出力された各種情報の出力を行う。操作パネル110は、「操作受付部」の一例である。
【0041】
センサ120は、車両100に搭乗する利用者Uの傾動を検知する。また、センサ120は、利用者Uの傾動による体重移動に基づいて、車両100のバランス状態を検知してもよい。センサ120には、例えば、座席シート21に対する圧力(荷重)またはシート上面の圧力分布を検知するセンサや、車両100の3次元の慣性運動を検出するIMU(Inertial Measurement Unit)センサ、並進運動を検出する加速度センサや回転運動を検出するジャイロセンサ等が含まれる。また、センサ120は、圧力分布や車両100の傾きに基づいて、利用者Uの傾動(体重移動)等を検知する。センサ120は、検知結果を制御部300に出力する。
【0042】
カメラ130は、車両100の周辺を撮像する。カメラ130は、例えば、所定周期または所定のタイミングで周辺を撮影する。カメラ130は、撮像した車両周辺の画像データを制御部300に出力する。
【0043】
無線通信部140は、車両100が他の装置と通信するための通信インタフェースである。無線通信部140は、Wi-FiやBluetooth等に基づく無線LAN(Local Area Network)インタフェースであってもよいし、セルラー網や専用線等に接続するためのWAN(Wide Area Network)インタフェースであってもよい。
【0044】
位置情報取得部150は、車両100の位置情報を取得する。位置情報取得部150は、例えばGPS(Global Positioning System)発信器を含み、車両100の位置情報を取得して制御部300に出力する。
【0045】
インジケータ160は、標識や、計器、表示器、指針、指標などの機器であり、制御部300の指示により、車両100に関する各種標示を行う装置である。
【0046】
記憶部170は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ等の記憶装置である。記憶部170は、車両100の制御に関連する各種の設定情報171を記憶する。設定情報171は、制御部300によって参照または更新される。設定情報171には、例えば、利用者Uの傾動の大きさ(傾動角度)や傾動時間に応じた車両100の速度(加速や減速を含む)や速度上限値、第1~3の倒立状態における利用者Uごとの座席シートの位置の高さや、所定エリアでの乗降時における座席シートの位置の高さに関する情報等が含まれる。所定エリアとは、例えば、トイレ(便座のある位置)や、椅子、ソファー等、予め決められた利用者Uが車両100の乗降を行う場所である。設定情報171の少なくとも一部は、操作パネル110を用いて利用者Uが設定することができる。
【0047】
内部バッテリ180は、車両100の各部に動力を供給する電源として機能する。内部バッテリ180には、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの充電可能な蓄電池が使用される。内部バッテリ180は、車両100に固定されたものであってもよいし、車両100に着脱可能なものであってもよい。内部バッテリ180は、例えば車両100に装着された状態または取り外した状態で、外部給電機器により充電が可能である。
【0048】
駆動部200は、車両100の各部の位置または姿勢を変化させる各種の変位機構の集合である。ここでいう集合とは、概念的な集合を意図したものであり、各変位機構が物理的に集合したものであることを必ずしも意図しない。すなわち、各変位機構は、物理的に別々のものであってもよいし、一部または全部を共有するものであってもよい。駆動部200の動作は、制御部300によって制御される。
【0049】
より具体的には、駆動部200は、例えば、全方向移動車輪駆動部210と、補助輪駆動部220と、ストッパ駆動部230と、座席シート駆動部240と、ヘッドレスト駆動部250と、アームレスト駆動部260とを備える。全方向移動車輪駆動部210は、全方向移動車輪101を駆動する駆動部である。補助輪駆動部220は、補助輪102を駆動する駆動部である。ストッパ駆動部230は、ストッパ103を駆動する駆動部である。座席シート駆動部240は、座席シート21を駆動する駆動部である。ヘッドレスト駆動部250は、ヘッドレスト23を駆動する駆動部である。アームレスト駆動部260は、アームレスト24を駆動する駆動部である。
【0050】
制御部300は、車両100の各部の動作を制御する機能を有する。より具体的には、制御部300は、操作パネル110やセンサ120、カメラ130、無線通信部140、位置情報取得部150、記憶部170から取得される各種情報をもとに各部の制御内容を決定し、決定した制御内容で各部の動作を制御する。例えば、制御部300は、車両100の全体的な制御を行う主制御部310と、自車両周辺の状況を認識する周辺認識部320と、駆動部200の各種駆動部に対応した制御機能を有する駆動制御部330とを備える。
【0051】
主制御部310は、利用者Uによる運転操作(手動運転)または自動運転制御に基づいて車両100の走行時や停止時の状態等を制御する。例えば、主制御部310は、周辺認識部320による認識結果や利用者Uによる手動操作等に基づいて、後述する駆動制御部330の各構成を制御する。
【0052】
周辺認識部320は、センサ120による検知結果や、カメラ130により撮像された画像データに基づいて、車両100の周辺(車両100から所定距離以内)の物体(例えば、乗換対象物体や障害物、手すり等)を認識する。また、周辺認識部320は、画像データに対する周知の画像解析処理に基づいて、物体の種別や形状、位置、向きなどの特徴情報を認識してもよい。また、周辺認識部320は、位置情報取得部150により取得された車両100の位置情報に基づいて地図情報等を参照して、車両100の周辺の状況(例えば、車両100がどこにいるか)等を認識してもよい。また、周辺認識部320は、車両100の位置情報に基づいて、車両100が所定エリア内に存在するか否かを判定してもよい。所定エリアとは、例えば、設定情報171のエリア情報に登録されたエリアであってもよく、地図情報に含まれる特定のエリア(例えば、公共トイレ)であってもよい。
【0053】
駆動制御部330は、例えば、全方向移動車輪制御部331と、補助輪制御部332と、ストッパ制御部333と、座席シート制御部334と、ヘッドレスト制御部335と、アームレスト制御部336とを備える。全方向移動車輪制御部331は、全方向移動車輪駆動部210を制御する。補助輪制御部332は、補助輪駆動部220を制御する。ストッパ制御部333は、ストッパ駆動部230を制御する。座席シート制御部334は、座席シート駆動部240を制御する。ヘッドレスト制御部335は、ヘッドレスト駆動部250を制御する。アームレスト制御部336は、アームレスト駆動部260を制御する。
【0054】
例えば、主制御部310は、全方向移動車輪制御部331による全方向移動車輪駆動部210の制御により、全方向移動車輪101による全方向移動を行ったり、全方向移動車輪101を上下方向に移動させたりすることができる。なお、全方向移動車輪101による全方向移動には、第1の倒立状態における移動と、第2の倒立状態における移動とがあり、全方向移動車輪駆動部210の制御には、センサ120の検知結果に基づくバランス制御が含まれる。全方向移動車輪制御部331は、バランス制御を実行することにより、車両100の倒立状態を維持しながら車両100を移動させることができる。
【0055】
また、主制御部310は、第2の倒立状態において補助輪制御部332による補助輪駆動部220の制御により、補助輪102による移動を行う。また、主制御部310は、補助輪102を上下方向に移動させたりすることができる。また、車両100は、ストッパ制御部333によるストッパ駆動部230の制御により、ストッパ103を上下方向に移動させることができる。このように、主制御部310は、全方向移動車輪101の接地点を支点として倒立する第1の倒立状態と、全方向移動車輪101以外の接地手段である補助輪102も含めて倒立状態を維持し得る第2の倒立状態と、ロック機構等により車両100の移動を抑止して倒立状態を維持する第3の倒立状態とのうち、いずれかの倒立状態を制御するものである。主制御部310は「倒立状態制御部」の一例である。
【0056】
また、座席シート制御部334は、座席シート駆動部240を制御することにより、座席シート21を水平方向にスライドして移動させることができる。より具体的には、座席シート制御部334は、自車両の倒立状態に基づいて座席シート駆動部240を制御するものである。また、座席シート制御部334は、座席シート駆動部240を制御することにより、座席シート21を上下方向に移動させる。主制御部310は、車両100が所定エリア内に存在する場合に、所定の位置で停止させて倒立状態を切り替えたり、座席シート21の着座面の高さを調整する制御を行う。
【0057】
また、ヘッドレスト制御部335は、ヘッドレスト駆動部250を制御することにより、ヘッドレスト23を上下方向に移動させることができる。また、アームレスト制御部336は、アームレスト駆動部260を制御することにより、アームレスト24を、支点を中心として回転移動させることができる。
【0058】
駆動制御部330は、利用者が操作パネル110に入力した内容に基づいて操作対象の駆動部を制御してもよいし、周辺認識部320によって認識された自車両周辺の状況に基づいて各駆動部を制御してもよいし、センサ120や位置情報取得部150等により検知された自車両の状態(バランス状態や位置、姿勢等)に基づいて各駆動部を制御してもよいし、主制御部310の全体制御に基づいて各駆動部を制御してもよい。例えば、駆動制御部330は、上述したように、利用者Uの姿勢の傾動(体重移動)に基づいて、所定方向に所定速度(例えば、利用者Uの姿勢の傾動角度または姿勢を傾動させている時間に応じた速度)で車両100を走行させるように制御する。
【0059】
ここで、車両100を移動させる場合には、移動したい方向への利用者Uの姿勢の傾動(体重移動)が必要となる。しかしながら、車両100に長距離移動させる場合には、傾動状態を継続させる必要が生じるため、利用者Uの姿勢が苦しくなり、車両操作に対する利用者Uの負担が大きくなる。そのため、実施形態において、駆動制御部330は、移動可能な第1の倒立状態または第2の倒立状態において、利用者Uの傾動による移動中に、利用者Uによる特定操作を受け付けた場合に、現在の車両100の走行状態(移動方向および移動速度)を継続(キープ)させる。これにより、特定操作後は解除操作を受け付けるまで、利用者Uの姿勢が元の状態(身体が傾いていない状態)になっても、現在の移動状態が継続される。
【0060】
図9は、駆動制御部330による車両100の移動制御の内容について説明するための図である。図9の例では、第2の倒立状態において、利用者Uが着座している例を示しているが、第1の倒立状態においても同様の制御が実行されてよい。また、図9の例では、利用者Uが傾動角度θ3で車両100の前方向(図中X軸方向)に上半身の姿勢を傾動させることで、傾動角度θ3に応じた速度V1で車両100が前方に走行している。
【0061】
現在の車両100の走行状態において、利用者Uは、特定操作の一例として、操作パネル110に設けられた継続ボタンを押下する。継続ボタンは、例えば、操作パネル110に設けられた機械式スイッチであってもよく、操作パネル110タッチパネル上に設けられたGUIスイッチでもよい。駆動制御部330は、操作パネル110の継続ボタンの押下による継続指示を受け付けた場合に、利用者Uの姿勢が元の状態に戻っても現在の移動方向および移動速度V1が継続するように、全方向移動車輪制御部331により、全方向移動車輪駆動部210の駆動を制御させる。
【0062】
また、駆動制御部330は、操作パネル110に設けられた継続ボタンの押下に代えて(または加えて)、特定操作の一例として、利用者Uが図9に示す傾動角度θ3の状態を第1所定時間以上継続させた場合に、現在の走行状態が継続するように制御してもよい。第1所定時間は、例えば、固定時間でもよく、設定情報171に設定された時間(つまり、利用者Uが設定した時間)でもよい。これにより、利用者Uが傾動した姿勢を維持することによる利用者Uの負担を軽減することができ、車両100の操作性をより向上させることができる。
【0063】
なお、上述の特定操作によって、車両100の走行状態が継続される場合、主制御部310は、車両100の走行状態が継続(キープ)されることを示す情報をインジケータ160や操作パネル110に出力させる。これにより、利用者Uは、車両100による制御状態をより正確に把握することができ、姿勢を元に戻しても車両100の移動が継続されることに対して違和感なく、安心することができる。また、特定操作によって走行状態が解除された後は、解除操作を受け付けるまで継続状態となるため、例えば利用者Uが走行状態を変更する意図がなく体重移動をした場合であっても車両100の走行を継続できるため、安定した移動を行うことができる。
【0064】
また、特定操作を受け付けて走行状態を継続させた後に継続を解除する場合、利用者Uは、例えば、操作パネル110に設けられた解除ボタンを押下する。解除ボタンは、例えば、操作パネル110に設けられた機械式スイッチであってもよく、操作パネル110タッチパネル上に設けられたGUIスイッチでもよい。また、解除ボタンは、上述した継続ボタンと同じボタンでもよく異なるボタンでもよい。駆動制御部330は、操作パネル110から解除ボタンの押下による解除指示を受け付けた場合に、現在の走行状態の継続を解除する。
【0065】
なお、走行状態の継続中は、利用者Uが車両100を移動させることを目的とせずに、傾動している可能性があるため、解除した直後に利用者Uの傾動に応じて動作させると、利用者Uが意図しない方向に移動してしまう可能性がある。そのため、走行状態の継続を解除した場合、駆動制御部330は、車両100を所定速度まで徐々に減速させたり、停止させる制御を行う。
【0066】
また、駆動制御部330は、操作パネル110に設けられた解除ボタンの押下に代えて(または加えて)、解除操作の一例として、利用者Uが図9に示す進行方向(図中X軸方向)とは異なる方向に、第2所定時間以上傾動させた場合に、継続状態を解除してもよい。異なる方向とは、反対方向(図中-X軸方向)でもよく、それ以外の異なる方向でもよい。第2所定時間は、例えば、固定時間でもよく、設定情報171に設定された時間でもよい。また、第2所定時間は、第1所定時間と同じ時間でもよく、異なる時間でもよい。
【0067】
また、駆動制御部330は、走行状態の継続を解除する場合には、走行状態を継続させたときの特定操作の操作態様と同様の操作態様を受け付けた場合に、継続を解除する制御を行ってもよい。例えば、駆動制御部330は、操作パネル110のボタン操作(継続ボタン押下)により走行状態を継続させた場合には、同様に操作パネル110のボタン操作(解除ボタン押下)を受け付けた場合のみ、走行状態の継続を解除する。また、駆動制御部330は、利用者Uの傾動により走行状態を継続させた場合に、異なる方向への傾動によって走行状態の継続を解除する。これにより、利用者Uは、好みの操作方法で走行状態の継続や解除を行うことができるため、操作性をより向上させることができる。
【0068】
なお、上述の解除操作によって、車両100の走行状態の継続が解除される場合、主制御部310は、車両100の走行状態の継続が解除されたことを示す情報をインジケータ160や操作パネル110に出力させる。これにより、車両100の制御状態をより正確に利用者Uに把握させることができる。
【0069】
なお、駆動制御部330は、走行状態を継続させるための特定操作および継続を解除する解除操作には、音声による操作入力を受け付けてもよい。例えば、駆動制御部330は、利用者Uが傾動状態で「キープ!」と発声した音声を受け付けた場合に、現在の走行状態を継続する。また、駆動制御部330は、走行状態の継続中に利用者Uが「キープ終了!」と発声した音声を受け付けた場合に、走行状態の継続を解除する。なお、発声内容については、上述の例に限定されない。これにより、傾動や操作パネル110への操作が苦手な利用者Uであっても、容易に走行状態を継続させたり、継続を解除することができ、車両100の操作性をより向上させることができる。また、駆動制御部330は、車両100の速度が閾値以上である場合に、音声入力による走行状態の継続および継続の解除を行ってもよい。例えば、閾値以上の高速移動をしている場合には、操作パネル110への操作が遅れたり、利用者Uの傾動動作が遅れることで、利用者Uが所望する速度以上の速度で継続されたり、所望する位置に停止できない可能性がある。そのため、駆動制御部330は、車両100の速度が閾値以上の場合に音声入力を許可することで、より適切な走行状態を継続したり、適切な位置で停止させることができる。
【0070】
また、駆動制御部330は、上述した制御に加えて、周辺認識部320による認識結果に基づいて減速制御等を行ってもよい。例えば、車両100の進行方向に障害物等がある場合には、障害物と接触しないように車両100を減速または停止させる制御を行ったり、狭い場所を走行する場合に減速させる制御を行う。また、駆動制御部330は、操作パネル110に移動方向を指定するスイッチや速度を指定するスイッチがある場合に、スイッチ操作に対応する移動方向および移動速度で車両100を移動させてもよい。
【0071】
[処理フロー]
次に、実施形態の車両100により実行される処理について説明する。なお、以下では、車両100により実行される処理のうち、主に車両100の走行状態(移動方向および移動速度)の継続処理および継続解除処理を中心として説明する。なお、以下に示す継続処理および継続解除処理のフローは、例えば車両100に利用者Uが乗車している場合に実行される。
【0072】
図10は、車両100の走行状態の継続処理の流れの一例を示すフローチャートである。図10の例において、駆動制御部330は、利用者Uの姿勢の傾動(体重移動)を付け付けたか否かを判定する(ステップS100)。傾動を受け付けたと判定した場合、駆動制御部330は、傾動方向および傾動角度に応じた移動方向および移動速度で車両100を移動させる(ステップS110)。
【0073】
次に、駆動制御部330は、車両100の現在の走行状態(移動方向および移動速度)を継続させるための特定操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS120)。特定操作を受け付けたと判定した場合、現在の走行状態を継続させる(ステップS130)。ステップS130の処理によって、走行状態を継続させた場合、その後、利用者Uが姿勢を元に戻した場合(身体を傾動しない状態にした場合)であっても、車両100の走行状態は継続される。これにより、本フローチャートの処理は、終了する。なお、ステップS100の処理において、利用者Uの傾動を受け付けていないと判定した場合、またはステップS120の処理において、走行状態を継続させるための特定操作を受け付けていないと判定した場合、本フローチャートの処理を終了する。
【0074】
図11は、車両100の走行状態の継続解除処理の流れの一例を示すフローチャートである。図11の例において、駆動制御部330は、上述したステップS130の処理により走行状態が継続中であるか否かを判定する(ステップS200)。走行状態が継続中であると判定した場合、駆動制御部330は、利用者Uによって継続を解除させるための解除操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS210)。解除操作を受け付けたと判定した場合、駆動制御部330は、現在の走行状態の継続を解除し(ステップS220)、車両100を所定速度になるまで徐々に減速、または停止させる(ステップS230)。
【0075】
また、ステップS210の処理において、移動状態の継続を解除させるための特定操作を受け付けていないと判定した場合、駆動制御部330は、車両100の現在の走行状態(移動方向および移動速度)を継続させる(ステップS240)。これにより、本フローチャートの処理は、終了する。なお、ステップS200の処理において、走行状態が継続中でないと判定した場合、本フローチャートの処理を終了する。
【0076】
以上の通り説明した実施形態によれば、車両制御装置において、車両100(自車両の一例)に搭乗する利用者Uの姿勢の傾動を検知するセンサ120と、センサ120の検知結果に基づいて、利用者Uの傾動方向に所定速度で車両100を走行させる制御部300と、を備え、制御部300は、利用者Uの傾動による車両100の走行時に、利用者Uによる特定操作を受け付けた場合に車両100の走行状態を継続させることにより、車両の操作性を向上させることができる。したがって、交通の安全性をより一層改善して持続可能な輸送システムの発展に寄与することができる。
【0077】
具体的には、実施形態によれば、車両100の倒立制御による傾動移動時に、特定操作で走行状態が継続され、その後は利用者の姿勢に依らずに移動方向と移動速度がキープされるため、例えば、長距離を倒立制御で移動する場合にも、身体を傾動させ続ける必要がないため、利用者の操作負担を軽減させることができる。
【0078】
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
コンピュータによって読み込み可能な命令(computer-readable instructions)を格納する記憶媒体(storage medium)と、
前記記憶媒体に接続されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記コンピュータによって読み込み可能な命令を実行することにより(the processor executing the computer-readable instructions to:)、
自車両に搭乗する利用者の姿勢の傾動を検知し、
検知した結果に基づいて、前記利用者の傾動方向に所定速度で自車両を走行させ、
前記利用者の傾動による自車両の走行時に、前記利用者による特定操作を受け付けた場合に自車両の走行状態を継続させる、
車両制御装置。
【0079】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【0080】
100…倒立振子型車両、10…車両基体、20…搭乗部、21…座席シート、21b…基準位置、22…背もたれ、23…ヘッドレスト、23G…ガイド、24…アームレスト、25…フットレスト、101…全方向移動車輪、101A…大径車輪、101B…小径車輪、102…補助輪、103…ストッパ、110…操作パネル、120…センサ、130…カメラ、140…無線通信部、150…位置情報取得部、160…インジケータ、170…記憶部、171…設定情報、180…内部バッテリ、200…駆動部、210…全方向移動車輪駆動部、220…補助輪駆動部、230…ストッパ駆動部、240…座席シート駆動部、250…ヘッドレスト駆動部、260…アームレスト駆動部、300…制御部、310…主制御部、320…周辺認識部、330…駆動制御部、331…全方向移動車輪制御部、332…補助輪制御部、333…ストッパ制御部、334…座席シート制御部、335…ヘッドレスト制御部、336…アームレスト制御部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11