移动体及其控制方法

专利名称：移动体及其控制方法
技术领域：
本发明涉及移动体及其控制方法。
背景技术：
近年来，开发了在使搭乘者搭乘的状态下移动的移动体(专利文献1、幻。例如， 在专利文献1 3中，在搭乘者搭乘的搭乘面(座面)上设置有力传感器(压力传感器)。 并且，通过来自力传感器的输出来驱动车轮。即，力传感器成为操作装置进行输入。在专利文献1的移动体中，通过向要前进的方向施加体重来进行移动。例如，当想 要向前方前进时，搭乘者使上身向前方倾斜。即，搭乘者变为前倾姿态。并且，一旦变为前 倾姿态，施加到搭乘座席的力就会发生变化。由力传感器检测该力。通过力传感器的检测 结果来驱动球状轮胎。在专利文献1的图14中，在搭乘者坐在搭乘座席的状态下进行了倒 立摆控制。专利文献2公开了轮椅型的移动体。在该移动体上设置有椅子和脚踏板。另外，专利文献3公开了主动检测使用者的动作并根据检测结果自动动作的移动 体。例如，通过多个压力传感器来计算使用者的重心。轮椅形状的移动体根据该重心位置 而动作(图2)。另外，专利文献4公开了用于使双脚行走型的移动体动作的接口装置。该接口装 置具有椅子型形状。并且，在椅子的背面和座面设置有多个力传感器。通过四个力传感器 来检测搭乘者的骨盆转动，并估计行走意向。然后，根据由力传感器估计出的行走意向来驱 动双腿。另外，在该接口装置上设置有放脚台。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利文献特开2006-282160号公报；专利文献2 日本专利文献特开平10-23613号公报；专利文献3 日本专利文献特开平11-198075号公报；专利文献4 日本专利文献特开平7-136957号公报。

发明内容
发明要解决的问题在专利文献1 3中，实际根据搭乘于移动体的搭乘者的姿态来移动。由此能够进 行与实际移动的环境相应的操作。例如，搭乘者能够如下进行操作。当想要前进时，搭乘者 向前方移动上身。即，搭乘者变为前倾姿态。于是，重心位置移向前方，施加给力传感器的 力发生变化。由此，传感器检测出前进输入。相反地，当想要向后方移动时，搭乘者变为后 倾姿态。于是，重心位置移向后方，能够检测出后倾输入。另外，当左右移动时，搭乘者向左 右方向移动重心。由此，能够检测出左右的转弯输入。如此能够根据转弯输入、前进输入、 后退输入而移动。但是，在力传感器被设置在搭乘者搭乘的搭乘面上的移动体中存在下述的问题。例如，假定向斜右前方前进的情况。此时，如果移动体的机械结构处于固定，搭乘者就会受 离心力。于是，使搭乘者的姿态额外地移向斜右前方，导致速度被加速。或者存在以下的问 题上身移向外侧，从而无法按照所想的那样向斜右前方前进。即，由于向力传感器的输入 不被传递给搭乘者，因此难以直观地了解进行了何种程度的操作。尤其是，当施加离心力 时，难以向搭乘者想要移动的方向进行操作。这样，以往的移动体存在无法按照搭乘者的意图进行操作的问题。本发明的目的在于提供具有高操作性能的移动体及其控制方法。用于解决问题的手段本发明的第一方式是一种移动体，包括搭乘座席，所述搭乘座席用于搭乘者搭 乘；主体部，所述主体部支承所述搭乘座席；移动机构，所述移动机构使所述主体部移动； 传感器，所述传感器输出与施加到所述搭乘座席的座面的力相应的测量信号；搭乘座席驱 动机构，所述搭乘座席驱动机构驱动所述搭乘座席，以改变所述搭乘座席的座面的角度；以 及控制计算部，所述控制计算部基于所述搭乘座席驱动机构的驱动量、所述搭乘座席的平 衡位置姿态以及来自所述传感器的测量信号来计算用于驱动所述移动机构和所述搭乘座 席驱动机构的指令值。由此，搭乘者能够容易掌握操作量，因此能够改善操作性能。根据本发明第二方式的移动体在上述的移动体的基础上还具有以下特征还包括 姿态检测部，所述姿态检测部输出与所述移动体的姿态角度相应的信号，所述搭乘座席的 平衡位置姿态根据姿态检测部的输出而改变。由此能够以适当的操作量进行移动。根据本发明第三方式的移动体在上述的移动体的基础上还具有以下特征所述搭 乘座席的平衡位置姿态发生改变，以使所述搭乘座席的搭乘面变为水平。由此能够改善乘 坐舒适性。根据本发明第四方式的移动体在上述的移动体的基础上还具有以下特征所述搭 乘座席的平衡位置姿态不管所述移动体的移动状况如何都保持恒定。由此能够简单地改善 操作性能。根据本发明第五方式的移动体在上述的移动体的基础上还具有以下特征基于所 述搭乘座席驱动机构的驱动量、所述搭乘座席的平衡位置姿态以及来自所述传感器的测量 信号来计算所述搭乘座席驱动机构的目标驱动量，基于所述搭乘座席驱动机构的目标驱动 量来计算所述移动体的前进后退移动速度。由此能够以适当的速度进行移动。本发明的第六方式是一种移动体的控制方法，其中，所述移动体包括搭乘座席， 所述搭乘座席用于搭乘者搭乘；主体部，所述主体部支承所述搭乘座席；移动机构，所述移 动机构使所述主体部移动；传感器，所述传感器输出与施加到所述搭乘座席的座面的力相 应的测量信号；以及搭乘座席驱动机构，所述搭乘座席驱动机构驱动所述搭乘座席，以改变 所述搭乘座席的座面的角度；所述控制方法包括以下步骤输入所述搭乘座席的平衡位置 姿态；以及基于来自所述传感器的测量信号、所述平衡位置姿态以及所述搭乘座席驱动机 构的驱动量来计算用于驱动所述移动机构和所述搭乘座席驱动机构的指令值。根据本发明第七方式的控制方法在上述控制方法的基础上还具有以下特征通过 设置在所述移动体上的姿态检测部来输出与所述移动体的姿态角度相应的信号，所述搭乘 座席的平衡位置姿态根据姿态检测部的输出而改变。根据本发明第八方式的控制方法在上述的控制方法的基础上还具有以下特征所述搭乘座席的平衡位置姿态发生改变，以使所述搭乘座席的搭乘面变为水平。根据本发明第九方式的控制方法在上述的控制方法的基础上还具有以下特征所 述搭乘座席的平衡位置姿态不管所述移动体的移动状况如何都保持恒定。由此能够简单地 改善操作性能。根据本发明第十方式的控制方法在上述的控制方法的基础上还具有以下特征基 于所述搭乘座席驱动机构的驱动量、所述搭乘座席的平衡位置姿态以及来自所述传感器的 测量信号来计算所述搭乘座席驱动机构的目标驱动量，基于所述搭乘座席驱动机构的目标 驱动量来计算所述移动体的前进后退移动速度。由此能够以适当的速度进行移动。发明效果根据本发明，能够提供具有高操作性能的移动体及其控制方法。


图1是示意性地示出本发明涉及的移动体的前视图；图2是示意性地示出本发明涉及的移动体的侧视图；图3是用于说明绕各轴的动作的图；图4是示出用于使移动体移动的控制系统的框图；图5是示出用于使移动体的姿态变化的结构的立体图；图6是示出实施方式1涉及的移动体的控制的流程图；图7是示出实施方式1涉及的移动体的柔性控制的流程图；图8是示出实施方式2涉及的移动体的控制的流程图；图9是示出实施方式2涉及的移动体的柔性控制的流程图；图10是用于说明移动体在下坡路移动时的姿态的图；图11是示出用于使移动体移动的控制系统的框图；图12是示出搭乘者搭乘在搭乘座席上的状态的图；图13是示出搭乘者的姿态和输入方向的图；图14是用于说明实施方式3中的搭乘者的姿态和输入力矩值的侧视图；图15是用于说明实施方式4中的搭乘者的姿态和输入力矩值的侧视图；图16是用于说明实施方式4中的搭乘者的姿态和输入力矩值的侧视图；图17是示意性地示出用于实施方式5中的移动体的脚踏板的结构的侧视图；图18是示出本实施方式5涉及的移动体的控制方法的流程图；图19是示出搭乘者未携带行李的状态下的重心位置的图；图20是示出搭乘者携带行李的状态下的重心位置的图；图21是示出本实施方式6涉及的移动体的控制方法的流程图；图22是示出设置于座面的接触传感器的结构的顶视图；图23A是示出座面上的搭乘位置的偏差的顶视图；图2 是示出座面上的搭乘位置的偏差的顶视图；图23C是示出座面上的搭乘位置的偏差的顶视图；图M是示出本实施方式8涉及的移动体的控制方法的流程图；图25是示出移动体的静态稳定区域的顶视图沈是示出本实施方式8涉及的移动体的控制系统的结构的框图；图27是示出本实施方式8涉及的移动体的控制方法的流程图；图观是示出用于本实施方式8涉及的移动体的脚踏板的结构的侧视图；图四是示出在倾斜面上移动的移动体的情况的侧视图；图30是用于说明对在倾斜面上移动的移动体施加偏移时的情况的图；图31是示出本实施方式9涉及的移动体的控制方法的流程图。附图标记说明1移动体，2框架部，3搭乘部，4姿态检测部，5驱动部，501横摆轴机构，501a编码 器，502俯仰轴机构，50 编码器，503侧倾轴机构，503a编码器，603驱动马达，603a编码 器，6车轮，601前轮，602后轮，603驱动马达，603a编码器，8搭乘座席，8a座面，9力传感器， 10脚踏板，11外壳，12辨别部，13底盘，14搭乘位置检测部，17脚踏板驱动部，51控制计算 部，52蓄电池，53传感器处理部，71搭乘者，72臀部，73大腿部，75重心位置，76行李，77开 关，78静态稳定区域，201第一平行连杆机构，201a横连杆，201b纵连杆，202第二平行连杆 机构，20 横连杆，202b纵连杆，301支承轴。
具体实施例方式以下，基于附图来详细说明本发明涉及的小型车辆的实施方式。但本发明不限于 以下的实施方式。另外，为了使说明清楚，以下的记载和附图酌情进行了简化。<整体结构>参照附图来说明本发明涉及的移动体1的整体结构。首先，使用图1、图2来说明 移动体1的整体结构。图1是示意性地示出移动体1的结构的前视图，图2是示意性地示 出移动体1的结构的侧视图。另外，图1、和图2示出了 XYZ的直角座标系。Y轴表示移动 体1的左右方向，X轴表示移动体1的前后方向，Z轴表示竖直方向。因此，X轴对应于侧倾 轴，Y轴成为俯仰轴，Z轴成为横摆轴。在图1、2中，将+X方向作为移动体1的前方向进行 说明。另外，图1、2所示的移动体1的基本的整体结构在以下说明的各实施方式中是相同 的。如图1所示，移动体1具有搭乘部3和底盘13。底盘13是移动体1的主体部，并 支承搭乘部3。底盘13包括姿态检测部4、车轮6、脚踏板10、外壳11、控制计算部51、以及 蓄电池52等。车轮6包括前轮601和后轮602。这里，对包括一个前轮601和两个后轮602 的三轮型的移动体1进行说明。搭乘部3具有搭乘座席8以及力传感器9。并且，搭乘座席8的上表面成为座面 8a。即，移动体1在搭乘者乘坐在座面8a上的状态下移动。座面8a可以是平面，也可以具 有与臀部形状相应的形状。另外，也可以在搭乘座席8上设置靠背。即，也可以将搭乘座席 8形成为轮椅形状。也可以使搭乘座席8具有缓冲性，以提高乘坐舒适性。当移动体1处于 水平面上时，座面8a成为水平。力传感器9检测搭乘者的体重移动。S卩，力传感器9检测 向搭乘座席8的座面8a施加的力。并且，力传感器9输出与施加给座面8a的力相应的测 量信号。力传感器9被设置在搭乘座席8的下侧。即，在底盘13和搭乘座席8之间配置有 力传感器9。作为力传感器9，例如可以使用六轴力传感器。在此情况下，如图3所示，测量三轴方向上的平移力(SFx、SFy、SFz)和绕各轴的力矩(SMx、SMy、SMz)。这些平移力和力矩是将 力传感器9的中心取为原点的值。当将向移动体1的传感器处理部输入的测量信号设为力 矩(Mx、My、Mz)、将这些力矩的控制座标原点设为图2所示的(a、b、c)时，Mx、My、Mz能够 分别如下表示。Mx = SMx+c · SFy-b · SFzMy = SMy+a · SFz_c · SFxMz = SMz+b · SFx_a · SFy另外，图3是用于说明各轴的图。作为力传感器9，只要是能够测量力矩(Mx、My、 Mz)的传感器即可。也可以将能够测量绕各轴的力矩(SMx、SMy、SMz)的三轴力传感器配置 在控制座标原点来直接测量Mx、My、Mz。另外，也可以设置三个单轴力传感器。另外，也可 以是应变计或使用了电位计的模拟操纵杆等。即只要是能够直接或间接测量绕三轴的力矩 的装置即可。并且，力传感器9输出三个力矩(Mx、My、Mz)，作为测量信号。另外，搭乘座席8包括用于检测搭乘位置的搭乘位置检测部14。搭乘位置检测部 14具有多个接触传感器等。例如，多个接触传感器在搭乘座席8的座面8a上排列成阵列 状。接触传感器在有物体接触到其上表面的状态下输出接触信号。并且，搭乘位置检测部 14基于来自多个接触传感器的接触信号来检测搭乘者的搭乘位置。具体地说，将搭乘者搭 乘在座面8a的基准位置上的情形作为原点，来检测搭乘者实际搭乘的搭乘位置的偏差量。 搭乘位置的偏差量针对X方向和Y方向分别检测。能够根据输出接触信号的接触传感器的 分布的差异来检测搭乘位置。在作为移动体1的主体部分的底盘13上设置有姿态检测部4、车轮6、脚踏板10、 外壳11、控制计算部51、以及蓄电池52等。外壳11具有箱体形状，其前方下侧突出。另外， 在该突出的部分之上配置有脚踏板10。脚踏板10被设置在搭乘座席8的前方侧。因此，在 搭乘者搭乘在搭乘座席8上的状态下，搭乘者的双脚放在脚踏板10上。脚踏板10包括用于辨别是否搭乘了搭乘者的辨别部12。辨别部12例如具有多 个接触传感器等。多个接触传感器例如在脚踏板10的上表面被排列成阵列状。并且，各接 触传感器在有物体接触到其上表面的状态下输出接触信号。基于该接触信号来辨别是否有 搭乘者的脚掌接触。当接触的接触传感器的集合与脚掌形状相似时，辨别为搭乘了搭乘者。 即，根据接触的区域是否与脚掌的形状相似来辨别是否搭乘了搭乘者。另外，能够辨别是否 搭乘了搭乘者还是搭乘了搭乘者以外的物体。通过不是利用力传感器9而利用设置在脚踏 板10上的辨别部12来辨别搭乘者的有无，能够可靠地进行辨别。即，在物体放置在搭乘座 席8上的情况下，也能够防止误认为搭乘了搭乘者。在外壳11中内置有驱动马达603、姿态检测部4、控制计算部51、以及蓄电池52。 蓄电池52向驱动马达603、姿态检测部4、控制计算部51、辨别部12、搭乘位置检测部14以 及力传感器9等各电气设备供应电源。姿态检测部4例如具有陀螺传感器或加速度传感器 等，检测移动体1的姿态。即，当底盘13倾斜时，姿态检测部4检测其倾斜角度和倾斜角速 度。姿态检测部4检测绕侧倾轴的姿态的倾斜角度、以及绕俯仰轴的姿态的倾斜角度。并 且，姿态检测部4将姿态检测信号输出给控制计算部51。车轮6可旋转地安装在外壳11上。这里，设置有三个圆盘状的车轮6。车轮6的 一部分比外壳11的下表面向下侧突出。从而车轮6与地面接触。两个后轮602被设置在外壳11的后部。后轮602是驱动轮，通过驱动马达603而旋转。S卩，通过驱动马达603的 驱动，后轮602绕其车轴旋转。后轮602被设置在左右两侧。另外，后轮602中内置有用于 读取其旋转速度的编码器。左后轮602的车轴和右后轮602的车轴被配置在同一直线上。另外，车轮6包括前轮601。并且，一个前轮601设置在外壳11的前部中央。因此， 前轮601在Y方向上配置在两个后轮602之间。搭乘座席8在X方向上设置在前轮601的 车轴和后轮602的车轴之间。前轮601是从动轮(辅助轮)，根据移动体1的移动而旋转。 即，前轮601根据通过后轮602的旋转而移动的方向和速度而旋转。这样，通过在后轮602 的前面设置作为辅助轮的前轮601，能够防止跌倒。前轮601被设置在脚踏板10的下方。控制计算部51 是具有 CPU (Central Processing Unit)、ROM (Read Only Memory)、 RAM (Random Access Memory)、通信接口等的计算处理装置。另外，控制计算部51具有可装 卸的HDD、光盘、光磁盘等，存储各种程序和控制参数等，并根据需要将该程序和数据提供给 存储器(没有图示)等。当然，控制计算部51在物理上不限于一个结构。控制计算部51 进行用于根据来自力传感器9的输出来控制驱动马达603的动作的处理。<实施方式1>接着，使用图4来说明用于使实施方式1涉及的移动体1移动的控制系统。图4 是示出用于使移动体1移动的控制系统的结构的框图。首先，通过力传感器9来检测施加 给座面8a的力。传感器处理部53对来自力传感器9的测量信号进行处理。S卩，对与从力 传感器9输出的测量信号对应的测量数据进行计算处理。由此，计算出输入到控制计算部 51的输入力矩值。另外，传感器处理部53可以内置于力传感器9中，也可以内置于控制计 算部51中。这样，由力传感器9测量出的力矩(Mx、My、Mz)被变换为绕各轴的输入力矩值 (Mx'、My' ,Mz')。并且，输入力矩值成为为使各后轮602动作而输入的输入值。这样， 传感器处理部53针对各轴计算输入值。输入力矩值的大小根据力矩的大小而定。输入力 矩值的符号根据所测量出的力矩的符号而定。即，当力矩为正时，输入力矩值也为正，当力 矩为负时，输入力矩值也为负。例如，当力矩Mx为正时，输入力矩值Mx'也为正。因此，该 输入力矩值成为与搭乘者想要的操作对应的输入值。控制计算部51基于输入力矩值(Mx' ,My' ,Mz')来求出输入转矩τ i。例如， 输入转矩τ = (Mx'、My' ,Mz')。并且，基于该转矩τ i进行控制计算。由此计算出 用于驱动驱动马达603的指令值。通常，转矩τ i越大，指令值就越大。该指令值被输出给 驱动马达603。另外，在本实施方式中，由于左右后轮602是驱动轮，因此图中示出了两个 驱动马达603。并且，一个驱动马达603使右后轮602旋转，另一个驱动马达603使左后轮 602旋转。驱动马达603基于指令值使后轮602旋转。即，驱动马达603施加用于使作为驱 动轮的后轮602旋转的指令转矩。当然，驱动马达603也可以经由减速器等向后轮602施 加旋转转矩。例如，当从控制计算部51输入了作为指令值的指令转矩时，驱动马达603以 该指令转矩旋转。由此，后轮602旋转，从而移动体1以期望的速度向期望的方向移动。当 然，指令值不限于驱动马达603的转矩，也可以是旋转速度、转数。另外，在驱动马达603中分别内置有编码器603a。该编码器603a检测驱动马达 603的旋转速度等。并且，所检测出的旋转速度被输入给控制计算部51。控制计算部51基 于当前旋转速度和作为目标的旋转速度来进行反馈控制。例如，通过对目标旋转速度和当前旋转速度之差乘以适当的反馈增益来计算出指令值。当然，输出到左右驱动马达603的 指令值也可以是不同的值。即，当向前方或后方直线前进时，进行控制使得左右后轮602的 旋转速度相同，当左右转弯时，进行控制使得左右后轮602方向相同且旋转速度不同。另 外，当就地转弯时，进行控制使得左右后轮602向相反方向旋转。例如，当搭乘者采取前倾姿态时，就会有绕俯仰轴的力施加在搭乘座席8上。于 是，力传感器9检测出+My的力矩(参照图3)。根据该+My的力矩，传感器处理部53计算 出用于使移动体1平移的输入力矩值My'。同样地，传感器处理部53基于Mx计算出输入 力矩值Mx'，基于Mz计算出输入力矩值Mz'。由此，能够求出转矩τ 。控制计算部51基于输入力矩值和编码器的读取值来计算指令值。由此，左右后轮 602以期望的旋转速度旋转。同样地，当向右方向转弯时，搭乘者向右侧移动体重。由此，对 搭乘座席施加绕侧倾轴的力，力传感器9检测出+Mx的力矩。根据该+Mx的力矩，传感器处 理部53计算出用于使移动体1向右方向转弯的输入力矩值Mx'。即，能够求出与移动体1 移动的方向对应的转向角。并且，根据输入力矩值，控制计算部51计算出指令值。根据该 指令值，左右后轮602以不同的旋转速度旋转。即，左侧后轮602以比右侧后轮602快的旋 转速度旋转。基于My'，求出在前后方向上平移的分量。即，确定以相同的旋转速度向相同的方 向驱动左右后轮602的驱动转矩等。从而，My'、即My越大，移动体1的移动速度就越快。 基于Mx'，求出移动方向、即针对转向角的分量。即，确定左右后轮602的旋转转矩差。从 而，Mx'、即Mx越大，左右后轮602的旋转速度的差异就越大。基于Mz'，求出针对就地转弯的分量。即，求出通过使左右后轮602向相反方向旋 转而就地转弯的分量。因此，Mz'、即Mz越大，左右后轮602的相反方向上的旋转速度就越 大。例如，在Mz'为正的情况下，当从上侧观察时，计算出从上侧观察时绕左侧就地转弯的 驱动转矩等。即，右侧后轮602向前方旋转，左侧后轮602以相同的旋转速度向后方旋转。另外，通过合成基于各个输入力矩值Mx'、My' ,Mz'算出的三个分量，计算出用 于驱动两个后轮602的指令值。由此，分别计算出针对左右后轮602的指令值。计算驱动 转矩、旋转速度等来作为指令值。即，通过合成针对与输入力矩值Mx'、My' ,Mz'对应的 每个分量计算出的值，来计算出针对左右的后轮602的指令值。这样，移动体1根据基于测 得的力矩Mx、My、Mz算出的输入力矩值Mx'、My' ,Mz'而移动。即，基于通过搭乘者的体 重移动产生的力矩Mx、My、Mz来确定移动体1的移动方向和移动速度。这样，通过搭乘者的动作来进行用于使移动体1移动的输入。即，根据搭乘者的姿 态变化来检测绕各轴的力矩。并且，移动体1基于这些力矩的测量值而移动。由此搭乘者 能够简便地操作移动体1。即，不需要操纵杆或方向盘等的操作，可以仅通过移动体重来进 行操作。例如，当想要向斜右前方移动时，向右前方施加体重。另外，当想要向斜左后方移 动时，向左后方施加体重。由此，搭乘者的重心位置发生变化，从而进行与其变化量相应的 输入。即，通过检测与搭乘者的重心移动相应的力矩，能够直观地进行操作。另外，在移动体1上设置有用于驱动搭乘座席8的驱动部5。以下，说明对该驱动 部5的控制。驱动部5具有横摆轴机构501、俯仰轴机构502以及侧倾轴机构503。横摆轴 机构501、俯仰轴机构502以及侧倾轴机构503是旋转关节，通过它们的动作，搭乘座席8的 姿态发生变化。横摆轴机构501使搭乘座席8绕横摆轴旋转。俯仰轴机构502使搭乘座席8绕俯仰轴旋转。侧倾轴机构503使搭乘座席8绕侧倾轴旋转。由此座面8a相对于底盘 13的角度发生变化。即，使得座面8a相对于底盘13倾斜。从而，驱动部5用作驱动搭乘座 席8的驱动部，横摆轴机构501、俯仰轴机构502以及侧倾轴机构503分别具有关节驱动马 达和減速器。并且，分别设置有用于检测该关节马达的转角的编码器501a、502a、503a。控制计算部51如上所述根据来自传感器处理部53的转矩来进行控制计算。并 且，控制计算部51输出用于驱动横摆轴机构501、俯仰轴机构502、以及侧倾轴机构503的 关节的指令值。即，控制计算部51基于转矩来计算各轴机构的目标关节角度。并且，控制 计算部51计算与目标关节角度相应的指令值，并向各马达输出该指令值。由此，横摆轴机 构501、俯仰轴机构502、以及侧倾轴机构503的各关节被调整到目标关节角度。即，各轴机 构进行驱动以追随目标关节角度。由此，移动体1的姿态发生变化，从而能够将搭乘座席8 的座面8a调整到期望的角度。这样，座面fe的倾斜角度根据针对力传感器9的输入而发生变化。由此，搭乘者 能够直观地掌握输入值。由此能够改善操作性能。接着，使用图5来说明用于使移动体1的姿态变化的结构。图5是示出用于使姿 态变化的机构的结构的图，并示出了底盘13的内部结构。如图5所示，在底盘13上设置有 用于控制姿态的框架部2。框架部2被配置在外壳11内。在框架部2中，第一平行连杆机 构201和第二平行连杆机构202以避免二者在交差部分彼此限制旋转的方式被连结成俯视 情况下的T字状。第一平行连杆机构201沿前后方向配置。该第一平行连杆机构201包括四个横连 杆20la、前后纵连杆201b。横连杆201a全部具有相等的长度。虽然省略了图示，但在横连杆201a的两端形 成有嵌入用于与纵连杆201b连结的连结轴的嵌合孔。两个横连杆201a被上下配置并构成 一组，并且两组的横连杆201a组以中间夹着纵连杆201b的方式被配置在该纵连杆201b的 左侧和右侧。虽然省略了图示，但用于与横连杆201a连结的连结轴从纵连杆201b的左右两侧 部以在上下方向等间隔地彼此相对地配置的方式向左右方向突出。该连结轴作为横连杆 201a和纵连杆201b的旋转轴经由轴承等被嵌入到横连杆201a的嵌合孔中。本实施方式的前侧的纵连杆201b被形成为L字形状。横连杆201a经由连结轴可 旋转地连结在纵连杆201b的垂直片的上下端部上。在纵连杆201b的水平片的顶端设置有 作为车轮6的自由式滚轮。当移动体1的移动方向变化时，滚轮的方向根据其变化而旋转。 后侧的纵连杆201b包括比下侧的横连杆201a更向下方突出的突出部。虽然省略了图示， 但用于与第二平行连杆机构202连结的连结轴从该突出部的前后两侧部以彼此相对配置 的方式向前后方向突出。另外，虽然省略了图示，但用于与第二平行连杆机构202的连结轴 还从后侧的纵连杆201b的前后两侧部中的上下横连杆201a之间的部分以彼此相对配置的 方式向前后方向突出。第二平行连杆机构202沿左右方向配置。该第二平行连杆机构202包括四个横连 杆20加、左右的纵连杆202b。横连杆20 全部具有相等的长度。虽然省略了图示，但在横连杆20 的两端形 成有嵌入用于与纵连杆202b连结的连结轴的嵌合孔。另外，虽然省略了图示，但在横连杆202a的长度方向的大致中央位置形成有嵌入用于与第一平行连杆机构201连结的连结轴 的嵌合孔。两个横连杆20 被上下配置并构成一组，并且两组的横连杆20 组以中间夹 着纵连杆202b和第一平行连杆机构201的后侧的纵连杆201b的方式被配置在该纵连杆 202b和第一平行连杆机构201的后侧的纵连杆201b的前侧和后侧。从第一平行连杆机构 201的后侧的纵连杆201b突出的连结轴作为第一平行连杆机构201和第二平行连杆机构 202的旋转轴，经由轴承等嵌入到横连杆20 的大致中央位置的嵌合孔中。虽然省略了图示，但纵连杆202b和横连杆20 的连结轴从纵连杆202b的前后两 侧部以在上下方向等间隔地彼此相对地配置的方式向前后方向突出。该连结轴作为横连杆 202a和纵连杆202b的旋转轴，经由轴承等被嵌入到横连杆20 的端部的嵌合孔中。其结果，第一平行连杆机构201被构成为能够不受第二平行连杆机构202的限制 而向前后方向旋转。另一方面，第二平行连杆机构202被构成为能够不受第一平行连杆机 构201的限制而向左右方向旋转的结构。搭乘部3设置在姿态检测部4之上，并与框架部2的旋转连动。具体地说，搭乘部 3经由支承轴301而与第一平行连杆机构201的上下横连杆201a连结。虽然省略了图示， 但该支承轴301与第一平行连杆机构201的上下横连杆201a的连结轴从该支承轴301的上 部和下部的左右两侧部向左右方向突出。虽然省略了图示，但在第一平行连杆机构201的 横连杆201a的长度方向的大致中央位置形成有用于嵌入从支承轴301突出的连结轴的嵌 合孔。支承轴301被插在以中间夹着纵连杆201b的方式配置于该纵连杆201b的左右的横 连杆201a之间。从支承轴301突出的连结轴经由轴承等嵌入到第一平行连杆机构201的 嵌合孔中。其结果，当第一平行连杆机构201向前后方向旋转时，支承轴301和纵连杆201b 在维持平行状态的状态下连动。通过驱动部5的驱动，框架部2动作。由此移动体1的姿态发生变化。通过底盘13 倾斜，搭乘部3的角度发生变化。另外，驱动部5中设置有绕横摆轴旋转的横摆轴机构501、 绕俯仰轴旋转的俯仰轴机构502、以及绕侧倾轴旋转的侧倾轴机构503。横摆轴机构501例 如被设置在支承轴301和姿态检测部4之间。即，横摆轴机构501在三个机构中被设置在 最靠近搭乘部3的位置。另外，横摆轴机构501是用于使搭乘部3绕横摆轴旋转的旋转关 节，俯仰轴机构502和侧倾轴机构503是用于使搭乘部3绕轴旋转的旋转关节。接着，使用图6来说明移动体1的控制方法。图6是示出移动体1的控制方法的 流程图。图6示出了移动体1的一个控制周期。按照该流程图进行移动体1的移动控制和 姿态控制。即，图6示出了后轮602的驱动和驱动部5的驱动的控制方法。首先，检测横摆轴机构501、俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的关节角(步骤 S101)。即，通过设置于各轴机构的编码器501a、502a、503a来检测各自的关节的角度。移动 体1成为与该关节角度相应的姿态。接着，通过力传感器9来检测力矩的值(步骤S102)。 即，测定力矩(Mx、My、Mz)。然后，进行力传感器9的偏移修正(步骤S103)。即，当搭乘者 乘坐的位置发生了偏离时，对该位置施加偏移。向控制目标原点施加偏移，以便针对所输入 的力矩，修正搭乘位置的位置偏差。由此能够算出修正了位置偏差的力矩(Mx’、My’、Mz’)。 另外，步骤SlOl和步骤S102的顺序可以颠倒，也可以同时进行步骤SlOl和步骤S102。输入座面的平衡位置姿态(]^(1(步骤5104)。如上所述，当移动体1在平坦的地面 上移动时，座面8a处于水平的位置为平衡位置姿态。此时的横摆轴机构501、俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的关节角度对应于平衡位置姿态。从而，在本实施方式中，平衡位置姿 态是固定的。即，不管移动状况如何，均选择使各轴的关节角度保持恒定的平衡位置姿态。接着，进行柔性补偿(步骤。通过这里的柔性控制来确定横摆轴机构501、 俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的目标关节角度。柔性控制是指进行具有虚拟弹簧特性、 虚拟阻尼特性的行为的控制。通过横摆轴机构501、俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的动作 显示出弹簧特性、阻尼特性。通过引入该柔性控制，座面8a可根据搭乘者的力而倾斜。这 里，使用横摆轴机构501、俯仰轴机构502以及侧倾轴机构503的关节角度、力传感器9的 力矩、座面8a的平衡位置姿态来进行柔性控制。由此计算出横摆轴机构501、俯仰轴机构 502、侧倾轴机构503的目标关节角度。关于该步骤的详细情况，将在后面进行说明。另外，对座面8a进行控制(步骤S106)。即，驱动设置于各轴的马达，以使横摆轴 机构501、俯仰轴机构502、侧倾轴机构503分别被调整到目标关节角度。由此，座面8a的 倾斜度发生变化，到达当前目标位置姿态。这里，座面8a的倾斜度根据力传感器9的输出 而变化。即，与对座面8a的力相应地，搭乘者从座面8a接受力。因此，搭乘者19能够直观 地掌握对力传感器9的输入。由此能够改善操作性能，能够按照搭乘者19的意图移动。接着，检测车轮转角、速度、转矩(步骤S107)。即，基于编码器603a的输出来检测 左右后轮602的动作状态。并且，根据绕俯仰轴的目标关节角度来计算移动体1的前进后 退速度(步骤S108)。此时，基于在步骤S105中求得的当前目标位置姿态Φ 来计算前进 后退速度。即，控制计算部51基于俯仰轴机构502的目标关节角度来计算前进后退速度。 因此，作为目标的前进后退速度根据力传感器9的力矩、座面的平衡位置姿态以及各关节 角度来确定。另外，基于侧倾轴、横摆轴的关节角度来计算移动体1的转弯速度(步骤S109)。 控制计算部51基于在步骤S105中求得的当前目标位置姿态Φ 来计算转弯速度。即，控 制计算部51基于横摆轴机构501、侧倾轴机构503的目标关节角度来计算前进后退速度。 由此，作为目标的前进后退速度根据力传感器9的力矩、座面的平衡位置以及各关节角度 来确定。另外，通过合成前进后退速度和转弯速度来计算左右后轮602的旋转转矩(步骤 S110)。即，计算用于使后轮602旋转的旋转转矩。左右后轮602的转矩成为指令值输出到 驱动马达603。这里，使用在步骤S107中检测出的后轮602的转角和目标速度来进行反馈 控制。控制计算部51输出用于驱动驱动马达603的指令值。由此，移动体1以接近在步骤 S108中算出的前进后退速度以及在步骤S109中算出的转弯速度的速度移动。因此根据力 传感器9的输入，移动体1按照搭乘者的意图而移动。接着，使用图7来说明步骤S105的柔性补偿。图7是示出柔性控制的详细情况的 流程图。首先，搭乘者移动体重(步骤S201)。即，为了使移动体1移动，通过体重移动来进 行输入。由此，施加给力传感器9的力发生变化。由力传感器9检测施加到座面8a的绕三 轴的转矩τ (步骤S201)。该转矩τ i可基于输入力矩来算出。分别算出绕横摆轴的转 矩τ θ ζ ( = Mz ‘)、绕俯仰轴的转矩τ θ y ( = My ‘)、绕侧倾轴的转矩τ θ x ( = Mx')。 如此，Ti是转矩，包含针对侧倾、俯仰、横摆的分量。S卩，τ 包含τ θ χ、τ θ y、τ ΘΖ的 三个分量。另外，与步骤S201、S202同时输入座面的平衡位置姿态(^(1(步骤5203)。该平衡位置姿态Φ id表示作为横摆轴机构501、俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的基准的基准 位置。即，成为各轴机构的基准的关节角度被输入到控制计算部51。在本实施方式中，座面 的平衡位置姿态Φ id的值被固定。成为平衡位置姿态Φ id的关节角度被存储在控制计算 部51的存储器等中。并且，通过读出该关节角度来输入平衡位置姿态Φ id。当移动体1在 平坦的地面上移动时，座面8a达到水平的位置为平衡位置。因此，各轴机构中的固定的关 节角度表示平衡位置姿态Φ id。平衡位置姿态Φ id绕各轴而被确定。平衡位置姿态Φ (1 包括绕侧倾轴的平衡位置姿态Φ θ xd、绕俯仰轴的平衡位置姿态Φ θ yd、绕横摆轴的平衡 位置姿态Φ θ Zd这三个分量。这些分量对应于成为各轴机构的基准的关节角度。接着，基于转矩τ i和平衡位置姿态Φ id来求出座面的当前目标位置姿态 Φ i (步骤S204)。这里，控制计算部51基于步骤S204中记载的方程式来计算搭乘部3的 当前目标位置姿态Φ 。即，通过求解步骤S204中记载的方程式，能够算出当前目标位置 姿态Φ 。当前目标位置姿态Φ i例如包含横摆轴机构501的目标关节角度、俯仰轴机构 502的目标关节角度、侧倾轴机构503中的目标关节角度。从而，当前目标位置姿态Φ 包 括Φ θ χ、φ θ y、φ θ ζ这三个分量。各轴机构中的目标关节角度基于转矩τ i和平衡位置 姿态Φ id来算出。在步骤S204的方程式中，Mi是惯性矩阵，Di是粘性系数矩阵，Ki是刚度矩阵，它 们均为3X3的矩阵。惯性矩阵、粘性系数矩阵、刚度矩阵能够根据移动体1的结构、动作来 设定。另外，Φ 、Φ (1上标注的“ · ”(点)表示时间微分。当标注一个点时，表示一次微 分，当标注两个点时，表示二次微分。例如，当在Φ i上标注一个点时，变为目标姿态速度， 当在Φ i上标注两个点时，变为目标姿态加速度。同样地，当在Φ (1上标注一个点时，变为 平衡位置姿态速度，当在Φ id上标注两个点时，变为平衡位置姿态加速度。在本实施方式 中，由于平衡位置姿态Φ id固定，因此平衡位置姿态速度、平行位置姿态加速度基本为0。另外，基于当前目标位置姿态Φ 来进行移动控制(步骤S205)。另外，与移动控 制同时进行座面的倾斜度控制(步骤S206)。在移动控制中，如步骤S108和步骤S109所 示，基于当前目标位置姿态Φ 来计算前进后退速度和转弯速度。即，根据当前目标位置姿 态Φ θ y来确定移动体1的前进后退速度。Φ θ y的值越大，前进后退速度就越大。另外， 根据当前目标位置姿态Φ θ χ、φ θ ζ来确定移动体1的转弯速度。φ θ χ、φ θ ζ的值越大， 转弯速度就越大。另外，基于前进后退速度和转弯速度来计算左右后轮602的旋转转矩。这 里，通过合成前进后退速度和转弯速度来计算针对左右后轮602的目标旋转速度。另外，基 于当前旋转速度和目标旋转速度之差来进行用于计算旋转转矩的反馈控制。控制计算部51 将该旋转转矩作为指令值输出给驱动马达603。如此来进行移动控制。座面8a的倾斜度控制也基于当前目标位置姿态Φ 来进行。即，将当前目标位置 姿态Φ i作为输入，计算针对各轴机构的指令值。基于当前目标位置姿态Φ 来计算各轴 机构的指令值。并且，横摆轴机构501、俯仰轴机构502、侧倾轴机构503根据该指令值而驱 动。由此，座面8a的倾斜度发生变化，以达到横摆轴机构501的目标关节角度、俯仰轴机构 502的目标关节角度、侧倾轴机构503的目标关节角度。如此，各轴机构进行驱动以追随目 标关节角度。由此，搭乘部3的姿态发生变化，座面8a的倾斜度发生变化。由此搭乘者从 座面8a受力。并且，座面8a被调整到当前目标位置姿态Φ 。如此，利用当前目标位置姿态Φ i来进行移动控制、座面8a的倾斜度控制。即，基于当前目标位置姿态Φ 算出了针对各马达的指令值。控制计算部51基于驱动搭乘座席 的驱动部5的驱动量、座面8a的平衡位置姿态、以及来自力传感器9的测量信号来计算用 于驱动后轮602和驱动部5的指令值。如此，在底盘13上固定搭乘座席8的方法没有采用刚性结合，而是利用了相对于 输入进行某种程度的变形、位移的构造。由此能够进行如弹簧那样进行柔性动作的控制。 即，驱动部5起到如汽车的悬架那样的作用。另外，基于力传感器9的检测结果来控制驱动 部5。由此能够改善操作性能。即，通过绕各轴的机构进行驱动，能够直观地掌握以多少 的操作量进行了操作。能够识别实际操作量和想要的操作量的差异。因此能够抑制实际操 作量相对于想要的操作量的偏差。另外，即使在搭乘者受离心力的情况下，也可进行用于按 意图移动的操作。即，能够防止速度过度提高或速度过度下降。由此能够实现操作性能高 的移动体1。在本实施方式中，不管移动状况如何，成为平衡位置姿态的关节角度均为恒定。搭 乘者容易掌握操作量。例如，当搭乘者放松时，座面8a恢复到平衡位置姿态。由此能够改 善操作性能。另外，移动控制也基于当前目标位置姿态Φ i来进行。由此能够按照搭乘者 的意图来计算前进后退速度和转弯速度。由此能够改善操作性能。控制计算部51基于驱 动部5的驱动量、搭乘座席8的平衡位置姿态ctid以及来自力传感器9的测量信号来计算 用于驱动后轮602和驱动部5的指令值。由此，能够可靠地计算出指令值，能够按搭乘者的 意图移动。〈实施方式2>本实施方式与实施方式1相比不同点在于平衡位置姿态的输入。即，在本实施方 式中，平衡位置姿态是动态变化的。例如，当移动体1在倾斜面或台阶面上移动时，座面8a 根据该倾斜面等而倾斜。因此，在本实施方式中，依照倾斜面来驱动驱动部5。这里，驱动 驱动部5，使得即使在倾斜面上座面也接近水平。从而，即使在倾斜面上移动或者以一个轮 子位于台阶上的状态移动的情况下，操作性能也变高。其余的结构和控制由于与实施方式 1相同，因此省略说明。使用图8至图10来说明本实施方式涉及的移动体1的控制方法。图8是与实施 方式1所示的图6对应的流程图。图9是与于实施方式1所示的图7对应的流程图。图10 是示出移动当中的移动体1的侧视图。在本实施方式中，根据姿态检测部4的输出来改变平衡位置姿态。S卩，姿态检测部 4检测移动体1的姿态。因此，当移动体1移动的地面不平坦时，姿态检测部4的输出发生 变化。例如，如图10所示，当移动体1从平坦面向倾斜面移动时，姿态检测部4检测移动体 1的姿态变化。并且，根据姿态变化来动态地改变平衡位置姿态。从而，在倾斜面上移动时 和在平坦面上移动时，平衡位置姿态的关节角度是不同的。因此，首先，如图8所示，与实施方式1同样地检测侧倾轴、俯仰轴、横摆轴的关节 角度(步骤S301)。并且，通过姿态检测部4来检测倾斜度(步骤S302)。S卩，通过姿态检测 部4来检测由地面引起的姿态变化。由此能够检测出图10所示的倾斜面的倾斜角度Δ φ 。 另外，步骤S301和步骤S302也可以同时进行。然后，与实施方式1同样地通过力传感器来 检测力矩的值(步骤S30;3)，并且进行传感器9的偏移修正(步骤S304)。
之后，输入座面的平衡位置姿态Φ id(步骤S305)。这里，平衡位置姿态Φ (1依 据由姿态检测部4检测出的姿态变化而变化。即，在倾斜面上移动的过程中，也输入使座面 8a变为水平的平衡位置姿态Φ 因此，平衡位置姿态Φ id的值被修正与倾斜面的倾斜 角度Δφ 相应的量。目标关节角度被改变与地面倾斜相应的量。另外，当姿态检测部4 具有三轴陀螺传感器时，能够检测出绕侧倾、俯仰、横摆轴的姿态变化。在此情况下，修正绕 侧倾轴的平衡位置姿态Φ θ xd、绕俯仰轴的平衡位置姿态Φ θ yd、绕横摆轴的平衡位置姿 态Φ θ zd。控制驱动部5，以使座面8a而与水平面平行，而不变为斜面。然后，进行柔性补偿(步骤S306)。与实施方式1同样，利用侧倾轴、俯仰轴、横摆 轴的关节角度、由力传感器检测出的力矩的值、以及座面的平衡位置姿态Φ id。当然，座面 8a的平衡位置姿态Φ id依据地面而变化。通过柔性控制来控制座面8a (步骤S307)。与实 施方式1同样，驱动设置于各轴的马达，以使横摆轴机构501、俯仰轴机构502、侧倾轴机构 503分别被调整到目标关节角度。由此座面8a的倾斜度改变，达到当前目标位置姿态Φ 。接着，与实施方式1同样，检测车轮转角、速度、转矩(步骤S308)。然后，根据绕俯 仰轴的角度来计算移动体1的前进后退速度(步骤S309)。此时，控制计算部51基于从当 前目标位置姿态Φ 减去倾斜面的倾斜角度Δ φ 而得的差来计算前进后退速度。g卩，基 于当前目标位置姿态Φ 和Δ φ θy之差来计算出前进后退速度。基于侧倾轴、横摆轴的角度来计算移动体1的转弯速度(步骤S310)。这里，也与步 骤S309同样地，控制计算部51基于从当前目标位置姿态Φ 减去倾斜面的倾斜角度Δ φ 而得的差来计算转弯速度。基于当前目标位置姿态Φ θ χ和Δ φ θ χ的差、以及当前目标 位置姿态Φ θ ζ和Δ φ θ ζ的差来计算转弯速度。然后，基于前进后退速度和转弯速度来 计算左右后轮的转矩。另外，步骤S311中的处理与实施方式1相同，因此省略说明。这样， 在本实施方式中，考虑倾斜面的倾斜角度△ Φ 计算出指令值。因此，即使是在倾斜面上移 动或者以一个轮子位于台阶上的状态移动，或者类似的环境下，也能够将操作量准确地传 递给搭乘者。其结果，搭乘者容易知道操作量。例如，当搭乘者放松时，恢复到平衡位置，座 面8a变为水平。接着，对本实施方式中的柔性控制进行说明。首先，如图9所示，当搭乘者进行了 体重移动时(步骤S401)，由力传感器9检测转矩τ i (步骤40 。这些步骤与实施方式1 相同。也可以将步骤S403、S404与步骤S401、S402同时进行。检测出移动体1的姿态角的偏差，并通过姿态检测部4检测倾斜面的倾斜角度 Δ φ i (步骤S403)。然后，输入修正了倾斜面的倾斜角度Δ φ i的座面8a的平衡位置姿态 小土(1(步骤5404)。即，向控制计算部51的存储器等中输入成为平衡位置姿态Φ id的关 节角度。这里的平衡位置姿态Φ id依据倾斜面的倾斜角度Δ φ 而变化。平衡位置姿态 Φ id按照即使在地面为倾斜面等的情况下也使座面8a变为水平的方式被设定。在平衡位 置姿态Φ (1中，设定以使座面8a变为水平的关节角度。之后，计算当前目标位置姿态Φ (步骤S405)。基于在步骤S405中计算出的当前 目标位置姿态Φ i来进行移动控制(步骤S406)。这里，基于从当前目标位置姿态减去倾斜 面的倾斜角度Δ φ 而得的差来计算左右后轮602的指令值。另外，基于当前目标位置姿 态Φ i来进行座面的倾斜度控制(步骤S407)。步骤406由于与实施方式1相同，因此省略 说明。
在本实施方式中，平衡位置姿态Φ id依据姿态检测部4的输出而变化。由此，搭 乘者容易掌握操作量。例如，当搭乘者放松时，座面8a恢复到平衡位置姿态。由此能够提 高操作性能。另外，由于座面8a接近平坦，因此能够提高乘坐舒适性。控制计算部51基于 倾斜角度△ Φ 、驱动部5的驱动量、搭乘座席8的平衡位置姿态Φ 以及来自力传感器9 的测量信号来计算用于驱动后轮602和驱动部5的指令值。因此，能够可靠地计算指令值， 能够按照搭乘者的意图移动。〈实施方式3>在图1 10所示的移动体1中，有时无法按照搭乘者的意图移动。例如，当搭乘 者坐在搭乘座席上时，搭乘者的姿态变化受搭乘者大腿的限制。从而，搭乘者有时难以取前 倾姿态来输入高速的前进输入。另外，当搭乘者携带了行李时，力传感器的输入将会改变。 另外，当搭乘者的坐下位置发生了变化时，力传感器的输入也发生变化。当在倾斜面上移动 时，力传感器的输入也产生偏差。因此有时无法按照意图移动。即存在当实际使移动体1 移动时无法使移动体1按搭乘者的意图移动的状况。因此，根据本实施方式，即使在这样的 状况下也能够按照搭乘者的意图移动，能够进一步提高操作性能。接着，使用图11来说明用于使实施方式3涉及的移动体1移动的控制系统。图11 是示出用于使移动体1移动的控制系统的结构的框图。首先，通过力传感器9检测施加到 座面8a的力。这里，如上所述，力传感器9将作为测量信号的力矩Mx、My、Mz输出给传感器 处理部53。传感器处理部53对来自力传感器9的测量信号进行处理。即，对与从力传感 器9输出的测量信号对应的测量数据进行计算处理。由此计算出向控制计算部51输入的 输入力矩值(Mx'、My' ,Mz')。另外，传感器处理部53既可以内置于力传感器9中，也可 以内置于控制计算部51中。这样，由力传感器9测量出的力矩(Mx、My、Mz)被变换为绕各轴的输入力矩值 (Mx'、My' ,Mz')。并且，输入力矩值成为为使各后轮602动作而输入的输入值。这样， 传感器处理部53针对各轴计算出输入值。输入力矩值的大小根据力矩的大小而确定。输 入力矩值的符号根据测量出的力矩的符号而定。即，当力矩为正时，输入力矩值也为正，当 力矩为负时，输入力矩值也为负。例如，当力矩Mx为正时，输入力矩值Mx'也为正。因此， 该输入力矩值成为与搭乘者想要的操作对应的输入值。控制计算部51基于输入力矩值来进行控制计算。由此，计算出用于驱动驱动马达 603的指令值。当然，输入力矩值越大，指令值也越大。该指令值被输出给驱动马达603。另 外，在本实施方式中，由于左右后轮602是驱动轮，因此图中示出了两个驱动马达603。并 且，一个驱动马达603使右后轮602旋转，另一个驱动马达603使左后轮602旋转。驱动马 达603基于指令值使后轮602旋转。即，驱动马达603施加用于使作为驱动轮的后轮602旋 转的转矩。当然，驱动马达603也可以经由减速器等向后轮602施加旋转转矩。例如，当从 控制计算部51输入了作为指令值的指令转矩时，驱动马达603以该指令转矩旋转。由此， 后轮602旋转，移动体1以期望的速度向期望的方向移动。当然，指令值不限于转矩，也可 以是旋转速度、转数。另外，在驱动马达603中分别内置有编码器603a。该编码器603a检测驱动马达 603的旋转速度等。并且，所检测出的旋转速度被输入给控制计算部51。控制计算部51基 于当前旋转速度和作为目标的旋转速度来进行反馈控制。例如，通过对目标旋转速度和当前旋转速度的差乘以适当的反馈增益来计算出指令值。当然，输出到左右驱动马达603的 指令值也可以是不同的值。即，当向前方或后方直线前进时，进行控制使得左右的后轮602 的旋转速度相同，当左右转弯时，进行控制使得左右后轮602方向相同但旋转速度不同。另 外，当就地转弯时，进行控制使得左右后轮602向相反方向旋转。例如，当搭乘者采取前倾姿态时，就会有绕俯仰轴的力施加在搭乘座席8上。于 是，力传感器9检测出+My的力矩(参照图3)。根据该+My的力矩，传感器处理部53计算 出用于使移动体1平移的输入力矩值My'。同样地，传感器处理部53基于Mx计算出输入 力矩值Mx'，基于Mz计算出输入力矩值Mz'。即，传感器处理部53将测量值变换为输入 力矩值。这些输入力矩值分别被独立地计算出。即，Mx'仅根据Mx确定，My'仅根据My确 定，Mz'仅根据Mz确定。如此，Mx' ,My'、Mz'分别独立。控制计算部51基于输入力矩值和编码器的读取值来计算指令值。由此，左右后轮 602以期望的旋转速度旋转。同样地，当向右方向转弯时，搭乘者向右侧移动体重。由此，对 搭乘座席施加绕侧倾轴的力，力传感器9检测出+Mx的力矩。根据该+Mx的力矩，传感器处 理部53计算出用于使移动体1向右方向转弯的输入力矩值Mx'。即，能够求出与移动体1 移动的方向对应的转向角。并且，根据输入力矩值，控制计算部51计算出指令值。根据该 指令值，左右后轮602以不同的旋转速度旋转。即，左侧后轮602以比右侧后轮602快的旋 转速度旋转。如此，基于My'，求出针对前后方向的平移移动的分量。即，确定以相同的旋转速 度向相同的方向驱动左右的后轮602的驱动转矩等。因此，My'、即My越大，移动体1的移 动速度就越快。基于Mx'，求出移动方向、即针对转向角的分量。即，确定左右后轮602的 旋转转矩差。从而，Mx'、即Mx越大，左右后轮602的旋转速度的差异就越大。基于Mz'，求出针对就地转弯的分量。即，求出通过使左右后轮602向相反方向旋 转而就地转弯的分量。因此，Mz'、即Mz越大，左右后轮602的相反方向上的旋转速度就越 大。例如，在Mz'为正的情况下，计算出从上侧观察时绕左侧就地转弯的驱动转矩等。艮口， 右侧后轮602向前方旋转，左侧后轮602以相同的旋转速度向后方旋转。另外，通过合成基于各自的输入力矩值Mx'、My' ,Mz'算出的三个分量，计算出 用于驱动两个后轮602的指令值。由此，分别计算出针对左右后轮602的指令值。计算驱 动转矩、旋转速度等，作为指令值。即，通过合成针对与输入力矩值Mx' ,My' ,Mz'对应的 每个分量计算出的值，来计算出针对左右的后轮602的指令值。这样，移动体1根据基于测 得的力矩Mx、My、Mz算出的输入力矩值Mx'、My' ,Mz'而移动。即，基于通过搭乘者的体 重移动产生的力矩Mx、My、Mz来确定移动体1的移动方向和移动速度。这样，通过搭乘者的动作来进行用于使移动体1移动的输入。即，根据搭乘者的姿 态变化来检测绕各轴的力矩。并且，移动体1基于这些力矩的测量值而移动。由此搭乘者 能够简便地操作移动体1。即，不需要操纵杆或方向盘等的操作，可以仅通过移动体重来进 行操作。例如，当想要向斜右前方移动时，向右前方施加体重。另外，当想要向斜左后方移 动时，向左后方施加体重。由此，搭乘者的重心位置发生变化，从而进行与其变化量相应的 输入。即，通过检测与搭乘者的重心移动相应的力矩，能够直观地进行操作。控制计算部51 输出指令值，以使车辆以与输入力矩值的绝对值相应的移动速度并依据输入力矩值的符号 向前方或后方移动。
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例如，如图12所示，假定搭乘者71搭乘在设置有力传感器9的搭乘座席8上。图 12是示出搭乘者71搭乘在搭乘座席8上的状态的图，左侧示出了侧视图，右侧示出了搭乘 面8a的平面图。在此情况下，搭乘者71的臀部72和大腿部73与座面8a接触。以下说明 此时的前后方向的输入。这里，如图13所示，将前进方向的输入设为正值，将后退方向的输 入设为负值。即，当My'为正时，移动体1向前方移动，当My'为负时，移动体1向后方移 动。从而，当My'为0时，移动体1保持原位，不前进后退。即，当搭乘者71绕俯仰轴成为 中立姿态时，移动体1不前进或后退。移动体1的速度依据输入力矩值My'的绝对值而确 定。例如，移动速度与My'成比例地变化。换言之，随着My'的绝对值增加，移动速度的绝 对值单调增加。此外，在My'为+a(a为任意的正值)的情况下和为的情况下，移动体1 的速度相等但方向相反。如此，移动体1的速度根据搭乘者的上身相对于中立姿态的倾斜 角而确定。因此，搭乘者的上身越倾斜，移动体1就越快地移动。来自辨别部12的辨别信号被输入到传感器处理部53。在辨别部12中设置有接触 传感器58和辨别信息处理部59。接触传感器58如上所述在脚踏板10的上表面被排列成 阵列状。并且，各接触传感器58在有物体接触到其上时输出接触信号。辨别信息处理部59 基于该接触信号进行处理，辨别是否搭乘了搭乘者。即，依据正在输出接触信号的接触传感 器的分布信息来辨别脚掌是否接触在脚踏板10上。当正在输出接触信号的接触传感器的 分布接近脚掌形状时，辨别为搭乘了搭乘者，除此之外，辨别为人以外的其它物体接触在脚 踏板10上。另外，传感器处理部53从搭乘位置检测部14输入表示搭乘位置的位置信号。艮口， 从搭乘位置检测部14输出位置信号。搭乘位置检测部14具有接触传感器56和分布信息 处理部57。接触传感器58被设置了多个。多个接触传感器56被排列成阵列状。并且，各 接触传感器56在有物体接触到其上时输出接触信号。分布信息处理部57基于该接触信号 的分布信息进行处理，计算出搭乘位置。位置信号被输入给传感器处理部53。传感器处理 部53进行与位置信号相应的处理。传感器处理部53基于辨别信号和位置信号来改变处理。另外，后面将叙述这些处 理。即，在以下所示的实施方式3至9中，这些处理是不同的。以下说明与图1至3以及图 11所示的移动体的控制相关的实施方式。即，以下所示的实施方式3至9是与图1至3以 及图11所示的结构的移动体1相关的实施方式。另外，传感器处理部53、分布信息处理部57、以及辨别信息处理部59等各处理部 与控制计算部51同样地包括CPU、RAM等。并且，按照预定的程序进行计算处理。当然，各 处理部和控制计算部51也可以具有相同的物理结构。即，也可以在一个计算处理电路中进 行处理和运算。如上所述，移动速度依据搭乘者的姿态而确定。因此，当想要向前方高速移动时， 搭乘者需要将其姿态大幅度地前倾。但是，如图12所示，大腿部73与座面8a接触，因此大 腿部73受座面8a形状的限制。因此，难以增大力矩My。即，当力矩My为正时，与力矩My 为负时相比，难以增大其绝对值。因此，在本实施方式中，传感器处理部53进行以下所示的处理。在本实施方式中，根据My的符号来改变基于My计算My'时的系数。即，当My为 正时的系数大于My为负时的系数。由此，能够增大My为正值时的My'的值。例如，在将My变换为My'的变换公式中，依据My是正值还是负值来改变与My相乘的系数。于是，即使在 My的绝对值相同的情况下，My'的绝对值也根据My的符号而变化。由此，即使在搭乘者71 的姿态向前方向的倾斜角小的情况下，输入力矩值也变大。能够增大前进速度。由此，搭乘 者71无需大幅度前倾，因此能够改善操作性能。另外，由于无需大幅度前倾，因此搭乘者不 会取难以确认前方的姿态。由此，即使在高速前进的情况下，也能够提高安全性。例如，如图14所示，当搭乘者将姿态倾斜了前倾角度α (阿尔法为正的角度)时， 速度将与将姿态倾斜了后倾角度β (β > α)时的速度相等。图14是用于说明搭乘者的姿 态和输入力矩值的侧视图。即使在搭乘者71的前倾角度α小的情况下，也能够增大输入力 矩值My'。由此，能够加快前进速度，能够进行与搭乘者71的意图相应的控制。在本实施 方式中，当搭乘者取中立姿态、即搭乘者以沿竖直方向的姿态搭乘时，不进行前进输入。另 外，通过对要输入给控制计算部51的输入力矩值My'进行处理，能够容易地进行处理。即 能够不区分前进和后退而进行用于求出指令值的复杂的控制计算。由此能够容易控制。另 外，在实施方式3涉及的移动体1中，由于不使用姿态检测部4、辨别部12、搭乘位置检测部 14，因此也可以不设置它们。〈实施方式4>在本实施方式中，与实施方式3同样，传感器处理部53也进行用于增大前进输入 的输入力矩值My'的处理。在本实施方式中，向后方偏移了基于力矩My计算输入力矩值 My'时的原点位置。S卩，相对于由力传感器9测量的力矩My的横摆轴位于力传感器9的中 央，计算输入力矩值My'时的横摆轴的位置比力传感器9的中央靠后。如此，对针对输入力 矩值My'的横摆轴的位置施加了偏移值。在本实施方式中，横摆轴位置比图13和图14的 横摆轴位置向后方偏移。由此，当比较力矩My分别取正值和负值但绝对值相同的两个状态 时，从正值的力矩My变换的输入力矩值My'的绝对值大于从负值的力矩My变换的输入力 矩值My'的绝对值。由此，在力矩My为正值的情况下，能够增大输入力矩值My'。即使想要使前进后退的速度达到相同的速度，也由于大腿部73受座面8a的限制 而难以取前倾姿态。因此，即使有以与后退时的速度相同的速度前进的意图，也如图15所 示前倾角度α比后倾角度β小。即，即使搭乘者想要以与后倾角度相同的角度倾斜，也由 于大腿部73的动作受座面8a的限制而导致前倾角度α小。这样，当原点位置没有偏移 时，前进速度比想要的速度慢。即，原本如果后倾角度β和前倾角度α不同，则输入力矩 值My'的绝对值也不会成为相同的值。因此，在本实施方式中，如图16所示，对原点位置、 即横摆轴位置施加偏移。即，通过施加偏移，可虚拟地得到前倾角度α。虚拟的前倾角度 α比实际的前倾角度大。因此能够按意图加快前进速度。例如，当将原点位置设为-2时，力矩My为正值时的输出为+2，力矩My为负值时的 输出为-2。如此，通过将横摆轴的位置向后方偏移，栓出变大的输入力矩值。由于进行这样 的处理，因此对来自力传感器9的输出电压施加偏移电压。如果在前倾时从力传感器9输 出正的电压、在后倾时从力传感器9输出负的电压，则将基准电位设为负电位，以使正的电 压变大。作为具体例，考虑力传感器9输出-5V 5V的电压的情况。S卩，考虑以-5V +5V 表示力矩My的情况。当在前倾时输出正电压、在后倾时输出负电压时，在传感器处理部53 中，将基准电位设为-2V。在此情况下，偏移电压为-2V。于是，来自力传感器9的输出电压 为-2V 5V时为前进输入，实际的输入力矩值My'将基于0 7V范围的力矩My而被算出。因此，在前进输入的情况下，与从力传感器9输出的力矩My相比，能够增大输入力矩值。如此，在对从力传感器9输出的力矩的测量值施加偏移值之后计算输入力矩值。 由此，与实施方式3相同，能够容易进行前进输入。当然，也可以对力传感器9自身施加偏 移电压。即使在搭乘者71的姿态向前方向的倾斜角度小的情况下，也能够增大前进速度。 因此，搭乘者71无需大幅度前倾，能够改善操作性能。另外，由于无需大幅度前倾，因此搭 乘者不会取难以确认前方的姿态。因此，即使在高速前进的情况下，也能够提高安全性。在本实施方式中，即使在搭乘者取中立姿态、即搭乘者以沿竖直方向的姿态搭乘 时，也进行前进输入。另外，在实施方式4涉及的移动体1中，不使用姿态检测部4、辨别部 12、搭乘位置检测部14，因此也可以它们。另外，也可以将本实施方式和实施方式3组合起 来。这样，在实施方式3、4中，在力矩My为正值时和力矩My为负值时改变力矩My和 输入力矩值My'的关系。如果在搭乘者71取前倾姿态来输入前进时和取后倾姿态来输入 后退时力矩My的绝对值相同，则前进输入时的输入力矩值My'的绝对值大于后退输入时 的输入力矩值My'的绝对值。因此，能够容易进行前进输入。即，即使搭乘者不取大幅度前 倾的姿态，也能够增大前方向的移动速度。因此能够按搭乘者的意图移动。〈实施方式5>在本实施方式中，利用了实施方式3或实施方式4的控制。在本实施方式中，根据 状况来改变实施方式3所示的系数后进行控制。即，当基于力矩My计算输入力矩值My' 时，与力矩My相乘的系数根据情况而变化。具体地说，根据是否搭乘了搭乘者来改变系数。 或者，根据是否搭乘了搭乘者来将偏移值设为0。在本实施方式中，辨别部12辨别是否搭乘了搭乘者。例如，如图17所示，在脚踏 板10上设置接触传感器58。接触传感器58在脚踏板10的表面上被排列成阵列状。从而， 根据输出接触信号的接触传感器58的分布来识别正在接触的对象的形状。当正在接触的 对象的形状接近通常的脚掌形状、并且有两个脚掌时，判断为搭乘了搭乘者71。相反地，当 正在接触的对象的形状与通常的脚掌形状有很大不同时，判断为未搭乘搭乘者。如此，通过 在脚踏板10上设置接触传感器58，能够容易且可靠地辨别搭乘者的有无。当搭乘了搭乘者时，搭乘者的大腿部73的动作受座面8a的限制。因此，如实施方 式3或4所示那样增大与前进输入相对的输入力矩值。相反地，当未搭乘搭乘者时，不进行 实施方式3、4所示的控制。即，当力矩My的绝对值相同时，使输入力矩值My'的绝对值为 相同的值。这样一来，能够按照使用者的意图移动。即，即使当搭乘者71在不搭乘移动体 1上的状态下操作移动体1时，也能够按想要的速度移动。例如，搭乘者站在地面上，并将手放在座面8a上。或者，将要运送的物体载置在座 面8a上，并将手放在该物体上。并且，当用手向想要使移动体1移动的方向施加力时，移动 体1向该方向移动。在此情况下，由于搭乘者未搭乘在搭乘座席8上，因此不会因为大腿部 73而受限制。由此搭乘者能够自由地施加力。即，无论哪个方向均能够相同地施加力，因此 前进输入和后退输入几乎没有差异。前进时和后退时均将偏移设为0，或者将系数设为相 同。由此，能够按搭乘者意图的速度移动。另外，当搭乘者71搭乘在搭乘座席8上时，与后 退输入相比，增大前进输入。由此能够按搭乘者的意图进行移动。接着，使用图18来说明本实施方式涉及的移动体1的控制方法。图18是示出本实施方式的控制方法的流程图。在起动移动体1后，观察接触传感器的反应(步骤S101)。 即，通过被排列成阵列状的接触传感器58来辨别是否有接触。并且，辨别信息处理部59辨 别是否搭乘了搭乘者。这里，当有两个脚掌时，辨别为搭乘了搭乘者。由此进入搭乘模式。 在进入搭乘模式的情况下，应用系数调整或偏移位置(步骤S102)。由此计算出考虑了系数 调整或偏移的指令值。另外，基于该指令值使移动体动作(步骤S103)。在除此以外的情况 下进入非搭乘模式。在非搭乘模式的情况下，不应用系数调整或偏移设定，并使移动体1动 作(步骤S103)。即，在正、负两个状态下使系数相等。或者，将偏移值设为0。由此，不管 有无搭乘者，都可进行搭乘者想要的移动。因此，能够按照搭乘者71的意图移动，能够改善 操作性能。另外，在实施方式3、4的控制方法中，没有步骤S101，并反复执行步骤S102和步 骤 S103。另外，辨别是否搭乘了搭乘者71的辨别部12的结构不特别限定。例如，也可以将 接触传感器58设置在搭乘座席8上。S卩，在座面8a上将多个接触传感器58排列成阵列 状。并且，能够根据正在输出接触信号的接触传感器58的分布是否接近将臀部和大腿部相 加的形状来辨别搭乘者的有无。另外，不限于接触传感器58，也可以使用照相机等来辨别。 例如，通过用照相机等来进行搭乘者的脸部识别，能够辨别搭乘者的有无。另外，也可以通 过力传感器9来测定搭载在搭乘座席上的搭载对象的重量。另外，当搭载对象的重量是标 准人类的体重时，辨别为搭乘了搭乘者。当然，也可以组合两个以上来辨别有无搭乘者。例如，可以将由力传感器9测定的 搭载对象的重量以及接触传感器58对脚掌形状的识别组合起来。并且，仅当两者均满足搭 乘了搭乘者的条件时，才辨别为搭乘了搭乘者。即，当有至少一者不满足搭乘了搭乘者的条 件时，判断为没有搭乘者。由此能够可靠地辨别搭乘者的有无，能够可靠地进行搭乘模式和 非搭乘模式的变换。另外，也可以使用座面8a上搭载接触传感器58并测量臀部形状的方 法、搭载照相机并检测人脸、身体等的方法等能够辨别明显地搭乘了人的情况的方法。如此 通过各种传感器来辨别搭乘者的有无，能够进行最优的控制，而不会使搭乘者察觉到。当 然，也可以设置表示搭乘者搭乘了的开关，并通过由搭乘者等操作开关来辨别。在本实施方 式中，未使用搭乘位置检测部14、姿态检测部4，因此移动体1也可以不设置搭乘位置检测 部14和姿态检测部4。〈实施方式6>在本实施方式中，与实施方式4同样地对来自力传感器9的输出施加偏移。即，对 于从力传感器9输出的测量信号，设定偏移电压。另外，在本实施方式中，不仅对于力矩My， 对力矩Mx也设定偏移值。另外，根据情况使偏移值最优化。这里，考虑搭乘者71拿着行李的情况。例如，使用图19和图20来说明从未携带行 李的状态变为携带有行李的状态的情况。图19是示出搭乘了未携带行李的搭乘者71的状 态的图，图20是示出搭乘者71携带行李76搭乘的状态的图。当在未携带行李的状态下搭 乘者71坐在搭乘座席8上时，搭乘者71的重心位置75处于座面8a的中心。在该状态下， 如果握持行李76，重心位置75就会偏离座面8a的中心。例如，当左手拿行李76时，重心位 置75向左侧位移。如此，重心位置向携带行李76的方向变化。从而，当想直线前进时，搭 乘者需要将姿态向左右方向倾斜。如此，当重心位置75位移时，难以进行想要的操作。艮口， 由于从原点到重心位置75的方向相对于竖直方向倾斜，因此即使在搭乘者71保持中立姿态的情况下，也会检测出与行李76相应的力矩Mx、My。为了消除由于行李76产生的力矩Mx、My，对力传感器9的输出设定偏移。由此， 不管行李76的重量如何，都能够按照搭乘者的意图移动。具体地说，通过力传感器9测定 搭乘座席8搭载的重量。并且，当搭载重量发生了变化时，重新设定偏移。由此，不管有无 行李76，都能够按照搭乘者71的意图移动。即，在携带有行李的情况下，当想要向前方直 线前进时，搭乘者71取前倾姿态。同样地，在未携带行李的情况下，当想要向前方直线前进 时，搭乘者71取前倾姿态。如果搭乘者进行相同的操作，则移动体1进行相同的动作。因 此能够按照意图移动，能够改善操作性能。接着，使用图21来说明本实施方式涉及的移动体1的控制方法。图21是示出本 实施方式涉及的移动体1的控制方法的流程图。在起动移动体1后，通过力传感器9测定 搭乘座席8的搭载重量(步骤S201)。然后，比较上次的重量和这次的重量(步骤S202)。 当上次的重量和这次的重量之差大于阈值时，重新设定偏移(步骤S203)。这里，使用重新 设定的偏移来计算指令值。然后，返回到测定搭载重量的步骤S201。另外，当上次的重量和 这次的重量的差小于阈值时，不改变偏移，并计算指令值，然后返回到测定搭载重量的步骤 S201。另外，在步骤S202中进行比较后，用这次的重量置换上次的重量。由此能够容易地 进行偏移的重新设定。偏移是重量发生了变化时的与力矩Mx、My相应的值。当进行偏移的重新设定时， 将与由力传感器9测量出的力矩Mx、My对应的输出电压设为偏移电压。与在重量发生了变 化时所测量出的力矩对应的输出电压成为基准。即，在重量发生变化的定时所输出的输出 电压成为偏移电压。在更新偏移电压后，基于与重量发生了变化时的力矩相应的输出电压 和与之后测量出的力矩相应的输出电压的差来计算输入力矩值。例如，当重量发生了变化 时，与力矩Mx对应的电压变为IV，与力矩My对应的电压变为2V。将这些电压设定为偏移 电压。在此情况下，从与之后测量出的力矩Mx对应的输出电压减去IV。同样地，从与力矩 My对应的输出电压中减去2V。并且在减去偏移电压后计算出输入力矩值。换言之，设定偏 移时的力矩与由于姿态变化产生的力矩的差被变换为输入力矩值。基于该差，计算出指令 值。无论是携带行李76的情况还是未携带行李76的情况，均能够通过相同的驾驶方法同 样地进行控制。如此，在搭乘者71重新坐下的定时进行偏移的设定。即，当搭乘者71重新坐下时， 臀部离开座面8a。于是施加到座面8a的力暂且减弱，因此检测出重量变化。S卩，变化重量 超过阈值。并且在该蚀刻进行偏移的设定。如此搭乘者能够在不在意携带了行李76的情 况下进行操作。因此，能够改善操作性能。这样，在搭乘部3的搭载重量发生了变化的定时 进行偏移值的设定。这里，将搭乘重量发生了变化的定时的力传感器9的测量结果设为成 为基准的偏移值。另外，基于来自力传感器9的测量值来计算搭载重量。另外，在上述的说明中，根据重量变化进行了偏移的设定，但进行偏移设定的定时 不限于此。例如，也可以在移动体1上设置用于偏移设定的开关，通过切换该开关来进行偏 移的设定。例如，如图20所示，在搭乘部3的附近设置开关77。在搭乘者接通切换开关的 定时进行偏移设定。如此也能够得到相同的效果。另外，即使是在不拿走行李而左右换手 的情况下，也可进行偏移值的重新设定。也可以通过照相机来监视搭乘者的动作，辨别搭乘者是否携带了行李。另外，在本实施方式中，未使用辨别部12、搭乘位置检测部14、姿态检测部4，因此移动体1也可以不设 置辨别部12、搭乘位置检测部14、以及姿态检测部4。当然，也可以通过力传感器9以外的 传感器检测搭载重量。通过用力传感器9检测搭载重量，不需要使用其他的传感器。〈实施方式7>在本实施方式中，根据来自图11所示的搭乘位置检测部14的分布信息来施加偏 移。即，根据搭乘者坐下的位置来施加偏移。另外，对力矩Mx、My的偏移的施加方法与实施 方式4、6等相同，因此省略说明。即，对于来自力传感器9的输出，调整成为基准的电位。首先，使用图22、和图23A、图23B、图23C来说明为施加偏移而设置的接触传感器 56的结构。图22是示出设置于座面8a的接触传感器56的结构的顶视图。图23A、图23B、 图23C是示出座面8a上的搭乘位置的偏差的顶视图。如图22所示，个接触传感器56在座 面8a上多被排列成阵列状。接触传感器56具有能够检测臀部72和大腿部73的形状的程 度的分辨率。即，以能够区分臀部和大腿部的形状的间隔来排列接触传感器56。并且，基于 输出接触信号的接触传感器56的分布来检测搭乘位置。即，检测相对于正常的搭乘位置的 偏差量。这样，通过使用多个接触传感器56，能够得到针对接触位置的分布信息。并且，基 于该分布信息来估计搭乘位置。例如，如图23A所示，当搭乘者比正常的搭乘位置向斜左前方坐下了时，分布信息 发生变化。由此判断为搭乘位置发生了变化，对力矩Mx、My的每一个施加偏移。另外，如图 2 所示，当搭乘者比正常的搭乘位置向后方坐下了时，对力矩My施加偏移。另外，如图23C 所示，当搭乘者比正常的搭乘位置向右侧坐下了时，对力矩Mx的每一个施加偏移。通过如 此对力矩的测量值施加偏移，能够以与正常的搭乘位置相同的驾驶方法进行移动。例如，每当搭乘位置发生大的变化时，更新偏移。即，在搭乘位置的偏差量比阈值 大的定时重新设定偏移。由此，即使在搭乘者重新坐下从而搭乘位置发生了变化的情况下， 也能够同样地进行操作。例如，当搭乘者取中立姿态时，移动体1不移动。另外，当向正前 方移动时，搭乘者取前倾姿态即可。如此能够按意图移动，能够改善操作性能。另外，使用图M来说明本实施方式涉及的移动体1的控制方法。图M是示出本实 施方式涉及的移动体1的控制方法的流程图。在起动移动体1后，通过搭乘位置检测部14 测定搭乘位置(步骤S301)。然后，比较上次的搭乘位置和这次的搭乘位置(步骤S302)。 当上次的搭乘位置和这次的搭乘位置的差大于阈值时，重新设定偏移(步骤S303)。然后， 返回到测定搭乘位置的步骤S301。另外，当上次的搭载位置和这次的搭载位置的差小于阈 值时，返回到测定搭载位置的步骤S301。另外，在步骤S302中进行比较后，用这次的搭载位 置置换上次的搭载位置。由此，能够容易地进行偏移的重新设定。偏移值可基于分布信息 和搭乘位置来确定。这里，在更新偏移的期间，以相同的偏移值进行处理。并且，基于根据 相同的偏移值得到的输入力矩值来计算指令值。将该指令值输出给驱动马达603。例如预 先设定偏移值相对于分布信息或搭载位置的关系式或表。由此能够简单地计算出偏移值。另外，也可以在车轮6使用全方位车轮时，对力矩Mz设定偏移。即，当搭乘者不是 正面而是向绕横摆轴的方向偏转搭乘时，设定对力矩Mz的偏移。由此能够改善操作性能。 另外，在本实施方式中，未使用辨别部12以及姿态检测部4，因此移动体1也可以不设置辨 别部12以及姿态检测部4。另外，在实施方式6、7中，根据搭载重量的变化、搭乘位置的变化来确定设定偏移的定时，但设定偏移的定时不限于此。也可以基于除此以外的来自传感器的输出来设定偏 移。另外，也可以组合实施方式6、7来进行偏移的设定。〈实施方式8>在图1至图11所示的移动体1中，当搭乘者71想要加快移动速度时，搭乘者的姿 态就会大幅度地倾斜。例如，当想要向前方高速移动时，需要大幅度地前倾。于是，包括搭 乘者71在内的移动体1的重心位置根据搭乘者71的姿态有时会脱离机器人的静态稳定区 域。在本实施方式中，如图1、2所示，采用了三轮型的移动体1。因此，静态稳定区域 78如图25所示那样成为三角形。图25是示出移动体1的静态稳定区域的顶视图。在三角 形的三个顶点分别配置有车轮6。当搭乘者想要提高速度时，重心位置会脱离静态稳定区域 78。例如，如果前倾姿态的角度变大，重心位置7 75d就会超出静态稳定区域78。艮口， 重心位置75b 75d跑到静态稳定区域78的外侧。在此情况下，移动体1变成非常不稳定的状态。例如，移动体1会跌倒，或者车轮6 悬空。而且，如果作为驱动轮的后轮602悬空，则无法按照意图移动。因此，在本实施方式 中，根据来自力传感器9的测量信号进行控制，以使重心位置不跑到达静态稳定区域78的 外侧。具体地说，通过主动驱动移动体1具有的侧倾轴机构以及俯仰轴机构，能够防止重心 位置超出静态稳定区域78。在本实施方式中，采用了图5所示的侧倾轴机构以及俯仰轴机构的结构。通过驱 动部5进行驱动，移动体1的姿态发生变化。在不驱动横摆轴机构501的情况下，也可以不 设置横摆轴机构501。接着，使用图沈来说明用于驱动横摆轴机构501、俯仰轴机构502和侧倾轴机构 503的控制。图沈是示出本实施方式涉及的移动体1的控制系统的结构的框图。在本实施 方式中，力传感器9的检测结果用于各机构的驱动。即，控制计算部51基于力传感器9的 检测结果来计算目标角度。在本实施方式中，根据力传感器9受到的力来驱动俯仰轴机构502、侧倾轴机构 503。例如，力传感器9检测出绕俯仰轴的力矩My和绕侧倾轴的力矩Mx。于是，控制计算部 51基于由该力传感器9测得的力矩Mx、My来估计重心位置。并且，在重心位置可能要超出 的情况下，计算出俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的目标角度。由此，座面8a绕俯仰轴以 及绕侧倾轴旋转。具体地说，根据力矩Mx、My来判定重心位置是否将要超出静态稳定区域。如果将 要超出，则向力矩Mx、My变大的方向驱动俯仰轴机构502、侧倾轴机构503。即，改变移动体 1的姿态，以使输入力矩值Mx'、My'变大。由此，即使搭乘者不大幅度地倾斜姿态，也能够 加快移动速度。由此能够防止重心位置超出静态稳定区域。例如，当搭乘者向斜右前方倾 斜时，移动体1驱动俯仰轴机构502、侧倾轴机构503，从而倾斜座面8a，以使座面8a的斜右 前方部分变为上、斜左后方部分变为下。由此力矩Mx、My变大，移动速度变快。从而能够防 止移动体1跌倒和车轮6悬空，能够稳定地进行移动。使用图27来说明本实施方式涉及的移动体1的控制方法。图27是示出本实施方 式涉及的移动体1的控制方法的流程图。首先，通过力传感器9检测出力矩Mx、My，测定重 心位置(步骤S401)。然后，判定重心位置是否大于阈值(步骤S402)。当重心位置不大于阈值时(步骤S402的“否”)，判定为重心位置未要离开静态稳定区域。因此返回到测定重 心位置的步骤(步骤S401)。另一方面，当重心位置大于阈值时(步骤S401的“是”)，判定为重心位置将要离 开静态稳定区域78。于是，控制计算部51参考表来确定关节角度(步骤S403)。S卩，计算 出俯仰轴机构502以及侧倾轴机构503的旋转角度。另外，该表依据移动体1的重量及其 平衡等而预先设定。即，预先设定表示力矩Mx、My和关节角度的关系的例如表。由此，在确 定了力矩Mx、My后，确定与之相应的关节角度。计算出俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的 目标关节角度。或者也可以通过控制公式来计算俯仰轴机构502、侧倾轴机构503的目标关 节角度。然后，控制计算部51向俯仰轴机构502以及侧倾轴机构503输出指令值，来驱动 俯仰轴机构502以及侧倾轴机构503 (步骤S404)。由此力矩Mx、My变大，移动速度变快。 因此，搭乘者能够在不进一步倾斜姿态倾斜的情况下加速到期望的速度。从而，能够降低跌 倒的风险并提高速度。另外，在上述的说明中，使用力矩Mx、My的值判定了重心位置是否将要离开静态 稳定区域，但也可以根据力矩Mx、My的变化量(时间微分)来判定。当然，也可以根据力矩 的值、力矩的变化量这两者来判定。另外，在上述的说明中，通过倾斜座面8a来控制了移动体1的姿态，但本实施方式 不限于此。即，用于增大力矩的结构不限于俯仰轴机构502、以及侧倾轴机构503。例如，也 可以通过驱动脚踏板10来增大力矩。即，在脚踏板10上设置马达或減速器，使得能够前后 或上下驱动。并且，根据来自力传感器9的输出来驱动能够上下或前后移动的脚踏板10。 由此能够得到与倾斜座面8a的情况相同的效果。例如，如图观所示，设置前后驱动脚踏板10的脚踏板驱动部17。脚踏板驱动部 17包括马达或減速器等。脚踏板驱动部17使脚踏板10的上部、即放置脚的面前后移动。 通过改变脚踏板10的位置，双腿膝盖的角度变化。搭乘者的姿态发生变化，从而力传感器 9受到的力发生变化。此时，向增大力传感器9受到的力的方向移动脚踏板10。其结果，能 够降低跌倒的风险并提高速度。在本实施方式中，未使用辨别部12、搭乘位置检测部14、姿 态检测部4，因此移动体1也可以不设置辨别部12、搭乘位置检测部14、以及姿态检测部4。<实施方式9>在本实施方式中，根据图11所示的姿态检测部4的检测结果来改变系数调整或偏 移。即，基于来自姿态检测部4的输出来改变实施方式3所述的系数或者实施方式4、6所 述的偏移。如图四所示，当移动体1从平坦面移动到倾斜面时，力传感器9的输入会发生变 化。在此情况下，即使搭乘者取相同的姿态，移动速度也会发生变化。例如，当在下坡路上 移动时，搭乘面前倾。于是，如图四所示，搭乘者71相对于搭乘面成为后倾姿态，因此通过 力传感器9能够检测出后退输入。因此无法在下坡路上向下移动。另外，当在上坡路上移 动时，搭乘面后倾。于是搭乘者相对于搭乘面前倾。由此，将检测出过度的前倾输入，无法 按意图在坡道上向上移动。另外，当左右单侧具有台阶时，将检测出转弯输入，从而导致移 动体向左右移动。因此，在本实施方式中，根据来自姿态检测部4的输出来最优化系数或偏移。例如预先设定表示系数与由姿态检测部4检测出的姿态角之间的关系的表。或者预先设定表示 偏移与由姿态检测部4检测出的姿态角之间的关系的表。例如，如图30所示，将计算输入 力矩值时的基准位置后移。对力矩My施加偏移，以使横摆轴向后移。施加偏移以增大输入 力矩值。能够减少由于移动体1的姿态变化而引起的输入力矩值Mx'、My'的变化。因此， 即使是在倾斜面上移动的情况下，也能够以与平坦面相同的操作相同地移动。由此能够改 善操作性能。当然，不限于改变偏移的设定的结构，也可以根据姿态变化来调整系数。S卩，依据 由姿态检测部4检测出的底盘13的姿态角来改变输入力矩值和力矩的关系即可。接着，使用图31来说明本实施方式涉及的移动体1的控制方法。图31是示出本 实施方式涉及的移动体1的控制方法的流程图。首先，在驱动移动体1时，通过姿态检测部 4确认姿态(步骤S501)。即，测定绕各轴的姿态角。然后，根据所测定的移动体1的倾斜 角度来设定偏移(步骤S502)。偏移通过表示姿态角和偏移值的关系的表、或者根据从姿态 角计算偏移的关系式来确定。当然不限于偏移的设定，也可以进行系数调整。然后，基于力传感器来进行移动体控制(步骤S50;3)。此时，偏移依据姿态角而改 变。由于优化了偏移，因此输入力矩值的原点位置发生变化。由此，搭乘者通过通常的操作 使得移动体1在倾斜面上移动。能够按照搭乘者的意图使移动体1移动，能够改善操作性 能。在实施方式3涉及的移动体1中，未使用辨别部12、搭乘位置检测部14，因此也可以它 们。另外，本发明不限于车轮型的移动体1，也能够应用于行走型的移动体。即，设置有 使底盘13等主体部相对于地面移动的移动机构的移动体即可。另外，也可以将各实施方式酌情组合使用。例如，通过组合实施方式1、2，当在平地 移动时进行基于实施方式1的控制，当在倾斜面上移动时，进行基于实施方式2的控制。平 地或倾斜面的判定可通过姿态检测部4来进行。另外，例如通过组合实施方式1、3，能够进 一步按搭乘者的意图移动，能够进一步改善操作性能。以上，参照实施方式说明了本发明，但本发明不受上述记载限定。能够在发明的范 围内对本发明的结构或细节进行本领域技术人员能够理解的各种变更。该申请主张基于2008年9月12日提出的日本申请特愿2008_2；34560以及2008年 9月11日提出的日本申请特愿2008-233592的优先权，其中公开的全部内容被合并于此。产业上的可利用性本发明能够广泛地应用于在使搭乘者搭乘的状态下移动的移动体。
权利要求
1.一种移动体，包括搭乘座席，所述搭乘座席用于搭乘者搭乘； 主体部，所述主体部支承所述搭乘座席； 移动机构，所述移动机构使所述主体部移动；传感器，所述传感器输出与施加到所述搭乘座席的座面的力相应的测量信号； 搭乘座席驱动机构，所述搭乘座席驱动机构驱动所述搭乘座席，以改变所述搭乘座席 的座面的角度；以及控制计算部，所述控制计算部基于所述搭乘座席驱动机构的驱动量、所述搭乘座席的 平衡位置姿态以及来自所述传感器的测量信号来计算用于驱动所述移动机构和所述搭乘 座席驱动机构的指令值。
2.如权利要求1所述的移动体，其特征在于，还包括姿态检测部，所述姿态检测部输出与所述移动体的姿态角度相应的信号， 所述搭乘座席的平衡位置姿态根据姿态检测部的输出而改变。
3.如权利要求2所述的移动体，其特征在于，所述搭乘座席的平衡位置姿态发生改变，以使所述搭乘座席的搭乘面变为水平。
4.如权利要求1所述的移动体，其特征在于，所述搭乘座席的平衡位置姿态不管所述移动体的移动状况如何都保持恒定。
5.如权利要求1所述的移动体，其特征在于，基于所述搭乘座席驱动机构的驱动量、所述搭乘座席的平衡位置姿态以及来自所述传 感器的测量信号来计算所述搭乘座席驱动机构的目标驱动量，基于所述搭乘座席驱动机构的目标驱动量来计算所述移动体的前进后退移动速度。
6.一种移动体的控制方法，其中， 所述移动体包括搭乘座席，所述搭乘座席用于搭乘者搭乘； 主体部，所述主体部支承所述搭乘座席； 移动机构，所述移动机构使所述主体部移动；传感器，所述传感器输出与施加到所述搭乘座席的座面的力相应的测量信号；以及 搭乘座席驱动机构，所述搭乘座席驱动机构驱动所述搭乘座席，以改变所述搭乘座席 的座面的角度；所述控制方法包括以下步骤 输入所述搭乘座席的平衡位置姿态；以及基于来自所述传感器的测量信号、所述平衡位置姿态以及所述搭乘座席驱动机构的驱 动量来计算用于驱动所述移动机构和所述搭乘座席驱动机构的指令值。
7.如权利要求6所述的移动体的控制方法，其特征在于，通过设置在所述移动体上的姿态检测部来输出与所述移动体的姿态角度相应的信号， 所述搭乘座席的平衡位置姿态根据姿态检测部的输出而改变。
8.如权利要求7所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述搭乘座席的平衡位置姿态发生改变，以使所述搭乘座席的搭乘面变为水平。
9.如权利要求8所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述搭乘座席的平衡位置姿态不管所述移动体的移动状况如何都保持恒定。
10.如权利要求6所述的移动体的控制方法，其特征在于，基于所述搭乘座席驱动机构的驱动量、所述搭乘座席的平衡位置姿态以及来自所述传 感器的测量信号来计算所述搭乘座席驱动机构的目标驱动量，基于所述搭乘座席驱动机构的目标驱动量来计算所述移动体的前进后退移动速度。
全文摘要
提供具有高操作性能的移动体及其控制方法。根据本发明一个方式的移动体(1)包括搭乘座席(8)，用于搭乘者搭乘；底盘(13)，支承搭乘座席(8)；车轮(6)，使底盘(13)移动；力传感器(9)，输出与施加给搭乘座席(8)的座面的力相应的测量信号；驱动部(5)，驱动所述搭乘座席；以及控制计算部(51)，基于驱动部(5)的驱动量、搭乘座席(8)的平衡位置姿态、以及来自力传感器(9)的测量信号来计算用于驱动车轮(6)和驱动部(5)的指令值。
文档编号B62K17/00GK102149596SQ20098013575
公开日2011年8月10日 申请日期2009年7月2日 优先权日2008年9月11日
发明者中井亮仁, 克利斯汀·奥特, 冈部康平, 友国伸保, 大村吉幸, 平哲也, 松本洁, 高畑智之 申请人:丰田自动车株式会社, 国立大学法人东京大学