上下阶梯的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能够稳定地上阶梯的上下阶梯机。为了在上阶梯时保持上下阶梯机(1)的重心的平衡，上下阶梯机(1)通过控制第一旋转执行装置(40)的第一马达(41)的旋转来使上下阶梯机(1)的重心移动控制增益和第一车轮(22)以及第二车轮(23)的旋转控制增益的比例变化。由此，在利用上下阶梯机(1)上阶梯时，根据上下阶梯机(1)中的乘客姿势使第一车轮(22)和第二车轮(23)稍许旋转，能够防止乘客姿势不稳定，所以能够稳定地上阶梯。
【专利说明】上下阶梯机
[0001]本申请主张于2013年9月2日提出的日本专利申请2013-181665号的优先权，并在此引用其全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明涉及能够搭载人、物品等物体上下阶梯的上下阶梯机。
【背景技术】
[0003]例如，在日本专利第4734038号公报中记载有如下的上下阶梯机，该上下阶梯机具备以能够旋转的方式支承四个轮子的支承部、以能够转动的方式支承支承部的主体部、以及使支承部和主体部前后相对移动的滑动机构。该上下阶梯机在主体部的上表面搭载物体上阶梯时，使支承部转动并且使主体部移动。
[0004]另外，在日本专利第4574016号公报中记载有如下的上下阶梯机，该上下阶梯机具备以能够旋转的方式支承四个轮子的支承部、以能够转动的方式支承支承部的主体部、以及固定在支承部的上部且可供人搭乘的搭乘部。该上下阶梯机在让人搭乘在搭乘部上上阶梯时，使支承部和主体部相对地转动。
[0005]在日本专利第4734038号公报、日本专利第4574016号公报所记载的上下阶梯机中，由于在上阶梯时主体部以支承部为中心前后地摆动，所以存在搭载在主体部的上表面的物体的位置、搭乘在搭乘部上的人的位置不稳定的顾虑。
【发明内容】
[0006]本发明是鉴于这样的情况而成的，目的在于提供一种能够稳定地上阶梯的上下阶梯机。
[0007]本发明的一方式的上下阶梯机具备:主体部；支承部，配置于上述主体部的下部，以能够绕支承轴旋转的方式支承上述主体部；支承部旋转角检测传感器，检测上述支承部相对于上述主体部的相对旋转角；第一车轮以及第二车轮，分别被以能够绕与上述支承轴平行的车轴自转的方式支承于上述支承部，并被配置成通过使上述支承部相对于上述主体部旋转而能够相对于上述支承轴分别在不同的位置公转；车轮旋转角传感器，检测上述第一车轮和第二车轮相对于上述车轴的相对旋转角；第一旋转执行装置，使上述第一车轮、第二车轮以及上述支承部绕各车轮的车轴相对地旋转；第二旋转执行装置，使上述主体部相对于上述支承部绕上述支承轴旋转；搭载部，设置于上述主体部的上部，并能够搭载物体；变更执行装置，使上述搭载部的位置相对于上述主体部相对地变更；控制装置，驱动上述第一、第二旋转执行装置以及上述变更执行装置，相对于上述主体部变更上述搭载部的位置，并且通过使上述支承部相对于上述主体部旋转，使上述第一车轮和上述第二车轮交替地与阶梯的台阶接触来上下上述阶梯；以及传感器，检测上下阶梯机整体的倾斜。上述控制装置还具备:重心移动控制部，基于来自检测上述倾斜的传感器的传感器信号来反馈控制上述上下阶梯机的重心的移动的控制；旋转控制部，基于来自上述车轮旋转角传感器的传感器信号来反馈控制上述第一车轮以及第二车轮的旋转的控制；以及增益比例决定部，基于来自上述支承部旋转角检测传感器的传感器信号来决定上述重心移动控制部的控制增益和上述旋转控制部的控制增益的比例，上述控制装置基于上述控制增益的比例来驱动上述第一旋转执行装置。
[0008]由此，在利用上下阶梯机上阶梯时，根据支承部相对于主体部的旋转位置使第一车轮以及第二车轮稍许旋转，能够防止物体的姿势不稳定，所以能够稳定地上阶梯。另外，在下阶梯时同样也能够稳定地下阶梯。
[0009]另外，本发明的其他方式也可以在上述方式的上下阶梯机的基础上，在使上述支承部从水平状态旋转至铅垂状态时，上述增益比例决定部使上述重心移动控制部的控制增益的比例比上述旋转控制部的控制增益的比例大。由此，在支承部、主体部以及搭载部位于通过接地车轮的车轴的铅垂线上的最不稳定的时候，重点进行重心移动控制，所以能够稳定地上阶梯。另外，在下阶梯时也同样地能够稳定地下阶梯。
[0010]另外，本发明的又一其他方式还可以在上述方式的上下阶梯机的基础上，上述变更执行装置是使上述搭载部相对于上述主体部在上述第一车轮侧和上述第二车轮侧之间水平移动的移动执行装置。由此，能够容易地进行使包括物体的上下阶梯机的重心向阶梯的壁面侧移动的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明前述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，附图标记表示本发明的要素，其中，
[0012]图1是从后方观察本发明的实施方式所涉及的上下阶梯机的图。
[0013]图2是从右侧面观察上下阶梯机的图。
[0014]图3是从上方观察上下阶梯机的图。
[0015]图4是表示上下阶梯机的第一、第二旋转执行装置的示意图。
[0016]图5是构成图1的上下阶梯机的控制装置的功能框图。
[0017]图6是图5的起立控制部的功能框图。
[0018]图7是表示由图5的切换部进行的处理的流程图。
[0019]图8是表示由图6的起立控制部进行的处理的流程图。
[0020]图9A是上下阶梯机的行驶状态，是表示由行驶控制部进行的控制中的状态的图。
[0021]图9B是上下阶梯机的前轮抬高的状态，是表示切换至由起立控制部进行的控制时的状态的图。
[0022]图9C是图9B的下一个状态，是表示上下阶梯机的前轮与阶梯的壁面抵接，且搭载部(合成重心)向前方移动的状态的图。
[0023]图9D是表示搭载部(合成重心)从图9C的状态向前方移动了的状态的图。
[0024]图9E是图9D的下一个状态，是表示后轮从行驶面抬高且开始公转的状态的图。
[0025]图9F是图9E的下一个状态，是表示搭载部(合成重心)向中央移动，且公转轮到达了上死点的状态的图。
[0026]图9G是图9F的下一个状态，是表示搭载部(合成重心)向后方移动，且公转轮与上级的台阶面接触的状态的图。
[0027]图10是表示上下阶梯机上阶梯时的重心移动控制的控制增益和旋转控制的控制增益的比例的随时间变化的图。
[0028]图11A是使搭载部(合成重心)向前方移动时的其他方式，是与图9D对应地表示搭载部(合成重心)的移动范围的图。
[0029]图11B是表示在图11A所示的搭载部(合成重心)的移动范围中更为优选的移动范围的图。
【具体实施方式】
[0030]参照图1?图4对本发明的实施方式所涉及的上下阶梯机进行说明。对将本实施方式的上下阶梯机1应用于可供人搭乘的轮椅的情况进行说明，但也能够应用于搭载物品进行搬运的装置。在本发明中，将人、物品统称为“物体”。此外，在以下的说明中，所谓的前向以及后向指上下阶梯机1的行驶方向，左向以及右向指相对于从后方观察上下阶梯机1时的行驶方向在水平面上呈直角的方向。
[0031]如图1?图3所示，上下阶梯机1是具备主体部10、行驶部20以及搭载部30等的结构。主体部10由框架部件等形成为长方体状，在主体部10的下部配置有行驶部20，在上部配置有搭载部30。
[0032]行驶部20在主体部10的左右两侧分别具备一对支承部21和一对第一车轮22以及一对第二车轮23。这里，存在第一车轮22和第二车轮23相对于行进方向前方前后反转的情况。因此，在以下的说明中，称前轮时是指位于行进方向前方的车轮，称后轮时是指位于行进方向后方的车轮。
[0033]一对支承部21配置在主体部10的左右两侧，并形成为向前后方向延伸的大致长方体形状且中空的形状。一对支承部21支承主体部10，该支承部21能够绕图2所示的支承轴C21相对于主体部10相对地旋转。
[0034]第一车轮22以及第二车轮23分别以能够绕车轴22a、23a(在图2中示出)自转的方式支承于支承部21的两端即图2的纸面左右方向两端。第一车轮22以及第二车轮23相对于支承部21的旋转方向与主体部10相对于支承部21的旋转方向相同。即，第一车轮22的车轴22a以及第二车轮23的车轴23a与支承轴C21平行。在使支承部21相对于主体部10绕支承轴C21旋转的情况下，第一车轮22以及第二车轮23相对于支承轴C21公转。
[0035]搭载部30具备载置固定在主体部10的上部的矩形板状的基台31、以及向与基台31的上表面平行的前后方向使椅子32移动的移动执行装置60等。移动执行装置60被设置在基台31上。椅子32可供人搭乘。移动执行装置60相当于本发明的变更执行装置。移动执行装置60具备移动用马达61、移动用减速器62、进给丝杠部件63、螺母部件64、一对导轨65以及两组的一对滑块66等。
[0036]将移动用马达61以及移动用减速器62以使图示省略的马达轴以及输出轴朝向前向的方式固定在基台31上的后向中央。而且，移动用马达61的马达轴与移动用减速器62连结，移动用减速器62的输出轴与进给丝杠部件63的后方端连结。进给丝杠部件63的前方端嵌入至固定在基台31上的前向中央的轴承67。螺母部件64与进给丝杠部件63旋合，而且螺母部件64固定在椅子32的下表面中央。一对导轨65以向前后方向延伸的方式相互平行地配置在基台31上的进给丝杠部件63的两侧。两组的一对滑块66能够分别沿一对导轨65滑动，两组的一对滑块66分别固定在椅子32的下表面四角。
[0037]如图1以及图2所示，在主体部10内的左右两侧配置有一对第一旋转执行装置40。该第一旋转执行装置40使行驶部20的第一车轮22和第二车轮23相对于支承部21绕各车轴22a、23a相对地旋转。如图4所不，第一旋转执行装置40具备第一马达41、第一减速器42、齿轮系43以及车轮旋转角传感器44等。
[0038]如图4所示，齿轮系43具备并列地相互啮合的五个正齿轮(直齿轮)43a，并以能够旋转的方式支承在支承部21内。配置于主体部10的第一马达41的马达轴41a与配置于主体部10的第一减速器42连结。中空轴21a与支承部21 —体地形成，该中空轴21a从支承部21的中央部分突出。将第一减速器42的输出轴42a配置成在该中空轴21a内穿过。
[0039]配置于齿轮系43的中央的正齿轮43a与第一减速器42的输出轴42a嵌合。配置于齿轮系43的两端的正齿轮43a分别与第一车轮22的车轴22a以及第二车轮23的车轴23a嵌合。将支承部21的中空轴21a以主体部10和支承部21能够相对旋转的方式经由图示省略的轴承安装在主体部10的下部。基于车轮旋转角传感器44的传感器信号、第一马达41的转速、第一减速器42的减速比以及齿轮系43的传动比等来检测第一车轮22以及第二车轮23相对于支承部21的旋转角。
[0040]如图1以及图4所示，在主体部10内的左右两侧的支承部21和第一旋转执行装置40之间配置有一对第二旋转执行装置50。第二旋转执行装置50使支承部21相对于主体部10绕支承轴C21旋转。第二旋转执行装置50具备第二马达51、第二减速器52以及支承部旋转角检测传感器53等。配置于主体部10的第二马达51的马达轴51a与配置于主体部10的第二减速器52连结。第二减速器52的输出轴52a与支承部21的中空轴21a连结。基于支承部旋转角检测传感器53的传感器信号、第二马达51的转速以及第二减速器52的减速比等来检测支承部21相对于主体部10的旋转角。
[0041]并且，如图1?图3所示，在主体部10内配置固定有控制第一旋转执行装置40、第二旋转执行装置50以及移动执行装置60等的动作的控制装置70、向上述的执行装置40、50、60等供给电力的驱动用电池80以及图示省略的伺服放大器、继电器等电气安装件。另夕卜，在搭载部30配置固定有陀螺仪传感器91。陀螺仪传感器91是检测上下阶梯机1整体的倾斜的传感器的一个例子。另外，横跨处于搭载部30的椅子32的座面32a和靠背32b的两侧或在一方侧配置有姿势检测传感器92。姿势检测传感器92检测因搭乘在椅子32上的人倚靠靠背32b而在座面32a和靠背32b之间产生的转矩(负荷)。此外，作为姿势检测传感器92，也可以是检测在座面32a和靠背32b之间产生的形变的传感器。由此，在人搭乘在椅子32上上阶梯时，人的背被靠背32b支撑的情况较多，所以能够给人安全感，能够稳定地上阶梯。
[0042]接下来，参照图5对控制装置70的结构进行说明。如图5所示，控制装置70具备切换部71、行驶控制部72以及起立控制部73。切换部71根据上下阶梯机1的状态来切换由行驶控制部72进行的控制和由起立控制部73进行的控制。下述切换部71的处理的详细内容。这里对行驶控制部72以及起立控制部73进行简单地说明，后面结合上下阶梯机1的动作说明进行详细地说明。
[0043]行驶控制部72在使第一车轮22以及第二车轮23与行驶面接触的状态下控制上下阶梯机1的行驶，并且以支承部21相对于行驶面不旋转且保持恒定角度为前提来控制搭载部30的姿势。起立控制部73在前轮的起立状态下进行上下阶梯控制，并且作为前轮被定位来控制搭载部30的姿势。换句话说，起立控制部73控制第一车轮22以及第二车轮23的一方成为绕剩余的车轮的车轴旋转的公转轮的状态。
[0044]接下来，参照图6对起立控制部73的详细结构进行说明。如图6所示，起立控制部73具备第一旋转执行装置控制部731、第二旋转执行装置控制部732以及移动执行装置控制部733。第一旋转执行装置控制部731具备增益比例决定部740、具有驱动部741以及增益获取部742的重心移动控制部81以及具有驱动部743以及增益获取部744的旋转控制部82。第二旋转执行装置控制部732具备支承部旋转角指令部751以及驱动部752。移动执行装置控制部733具备基本位置运算部761、修正位置运算部762以及驱动部763。
[0045]第一旋转执行装置控制部731控制第一马达41的旋转。即，为了保持上下阶梯机1的重心的平衡，增益比例决定部740基于来自支承部旋转角检测传感器53的传感器信号来决定重心移动控制部81以及旋转控制部82的控制增益的比例，并分别朝向重心移动控制部81的增益获取部742以及旋转控制部82的增益获取部744发送这些控制增益。由此，能够根据支承部21相对于主体部10的旋转位置，将重心移动控制以及旋转控制的比率设为适当的值，所以能够稳定地上阶梯。
[0046]重心移动控制部81的驱动部741基于来自陀螺仪传感器91的传感器信号将电流指令发送给增益获取部742。另外，旋转控制部82的驱动部743基于来自车轮旋转角传感器44的传感器信号将电流指令发送给增益获取部744。由于像这样进行反馈陀螺仪传感器信号、车轮旋转角传感器信号的反馈控制，所以能够正确地进行与支承部21相对于主体部10的旋转位置相应的重心移动控制以及旋转控制。
[0047]重心移动控制部81的增益获取部742基于来自增益比例决定部740的控制增益的比例来变更来自驱动部741的电流指令而控制第一马达41的旋转，旋转控制部82的增益获取部744基于来自增益比例决定部740的控制增益的比例来变更来自驱动部743的电流指令而控制第一马达41的旋转。
[0048]第二旋转执行装置控制部732控制第二马达51的旋转。即，支承部旋转角指令部751将支承部21的旋转角指令发送给驱动部752。驱动部752基于来自支承部旋转角指令部751的支承部21的旋转角指令来控制第二马达51的旋转。此外，第二旋转执行装置控制部也可以在输入了来自姿势检测传感器92的传感器信号时，对与基于来自陀螺仪传感器91的传感器信号的上下阶梯机1的重心相应的控制进行限制。由此，在乘客使上下阶梯机1前进而上阶梯时且在乘客对靠背32b施加负荷时，能够防止不希望的上下阶梯机1的后退，所以能够稳定地上阶梯。
[0049]移动执行装置控制部733控制移动用马达61的旋转。S卩，基本位置运算部761基于来自支承部旋转角检测传感器53的传感器信号，且根据在搭载部30的椅子32上没有人搭乘时以及有人搭乘时的椅子32相对于主体部10的位置来运算椅子32相对于主体部10的基本位置，将该基本位置发送给修正位置运算部762。为了保持上下阶梯机1的重心的平衡而对椅子32相对于主体部10的位置进行调节。由此，即使搭乘在椅子32上的人不同，也能够正确地求出用于保持上下阶梯机1的重心的平衡的椅子32的位置，所以能够稳定地上阶梯。
[0050]修正位置运算部762基于来自姿势检测传感器92的传感器信号来运算椅子32相对于主体部10的修正位置，并将利用修正位置修正了来自基本位置运算部761的基本位置而得的修正移动指令发送给驱动部763。驱动部763基于来自修正位置运算部762的椅子32的修正移动指令来控制移动用马达61的旋转。这里，修正位置运算部762在检测到了来自姿势检测传感器92的传感器信号时，将上下阶梯机1的重心的平衡点(目标位置)设定在靠近阶梯的壁面的一侧。由此，搭乘有人的上下阶梯机1的重心向上阶梯的方向(前方)移动，所以能够稳定地上阶梯。
[0051]接下来，参照图7、图8以及图9A?图9G对由控制装置70的切换部71进行的切换处理、由起立控制部73进行的起立控制处理以及上下阶梯机1的上阶梯的动作进行说明。这里，对位于阶梯的水平的行驶台阶面Sd(以下称为行驶面Sd)上的上下阶梯机1通过控制装置70的控制来上上级的台阶面Sul、Su2的动作进行说明。此外，在图9A?图9G中，以简化地图示的骨架图表示上下阶梯机1的主体部10、行驶部20以及搭载部30。
[0052]首先，对由切换部71进行的处理进行说明。如图7所示，切换部71判定是否是在由行驶控制部72进行的控制中(S1)。在是由行驶控制部72进行的控制中的情况下(S1:是)，接着判定是否存在阶梯(S2)。而且，在不存在阶梯的情况下(S2:否)，继续由行驶控制部72进行的图9A的四轮行驶控制(S3)。
[0053]换句话说，如图9A所示，上下阶梯机1以上下阶梯机1和搭乘在椅子32上的图示省略的人(以下称为乘客)的合成重心G位于从支承轴C21向铅垂方向延伸的铅垂线Lv上的行驶姿势从图中的左侧向右侧行驶。详细而言，为了使上下阶梯机1行驶，行驶控制部72以支承部21相对于行驶面Sd不旋转且保持恒定角度为前提来控制第一马达41的旋转，从而使第一车轮22以及第二车轮23向前进方向(图9A的顺时针)旋转。这样，第一车轮22以及第二车轮23相对于行驶面Sd向前进方向旋转，上下阶梯机1前进。
[0054]另外，行驶控制部72基于来自陀螺仪传感器91的检测信号来控制主体部10以及搭载部30的姿势。即，行驶控制部72基于来自陀螺仪传感器91的检测信号来控制移动用马达61的旋转，以使合成重心G位于支承轴C21的铅垂线Lv上。
[0055]这里，合成重心G是将预先掌握的去除椅子32的上下阶梯机1自身的重心和乘客以及椅子32的重心合成后的重心。乘客的重心能够根据陀螺仪传感器91的检测值计算出。换句话说，行驶控制部72基于陀螺仪传感器91的检测值来计算合成重心G。此外，在图9A中示出在主体部10成为铅垂状态且乘客搭乘的搭载部30的椅子32 (以下仅称为椅子)位于基台31的大致中央时，合成重心G位于支承轴C21的铅垂线Lv上。在以下的说明中，将该椅子32的位置称为原点位置。
[0056]另一方面，在存在阶梯的情况(S2:是)下，切换部71将控制切换至由起立控制部73进行的控制(S4)，进入起立控制的准备。换句话说，如图9B所示，起立控制部73将第一车轮22抬高行驶面Sd与阶梯的上级的台阶面Sul的距离，即仅抬高台阶高度，如图9C所示，使上下阶梯机1前进，并使第一车轮22与阶梯的上级的台阶面Sul以及壁面Sw2抵接。此外，后述关于图9B?图9G的详细说明。
[0057]这里，例如能够通过主体部10所具备的利用红外线等的高低差检测传感器等来检测有无阶梯的存在。另外，对于第一车轮22与阶梯的上级的壁面Sw2抵接，除了能够利用上述高低差检测传感器检测之外，例如也能够利用第一车轮22的车轴22a所具备的压力传感器、车速传感器等来检测，另外也能够根据向第一马达41发送的指令值和第一马达41的旋转角度的差异来检测。
[0058]另一方面，在不是由行驶控制部72进行的控制中的情况下(S1:否)或者在S3、S4的处理之后，切换部71判定是否是在由起立控制部73进行的控制中(S11)。在是由起立控制部73进行的控制中的情况下(SI 1:是)，如图9C?图9G所示，判定公转轮是否已与下一个台阶面Su2接触(S12)。
[0059]切换部71在公转轮尚未与下一个台阶面Su2接触的情况下(S12:否)，继续由起立控制部73进行的控制(S13)。另一方面，在公转轮已与下一个台阶面Su2接触的情况下(S12:是)，判定是否是在上下阶梯的途中(S14)。在是上下阶梯的途中的情况下(S14:是)，继续由起立控制部73进行的控制(S13)。另一方面，若上下阶梯结束(S14:否)，则将由起立控制部73进行的控制切换至由行驶控制部72进行的控制(S15)。
[0060]接下来，对由起立控制部73进行的起立控制进行说明。如图8所示，起立控制部73使支承部21相对于主体部10旋转(S21)，并检测支承部21的旋转角(S22)。然后，基于检测出的支承部21的旋转角来决定重心移动控制增益以及旋转控制增益的比例(S23)。这里，重心移动控制增益和旋转控制增益的和为1。旋转控制增益能够通过与支承部21相对于主体部10的旋转角的绝对值相关的函数求出。而且，重心移动控制增益为从1减去旋转控制增益而得的值。
[0061]起立控制部73将当前的重心移动控制增益以及旋转控制增益变更为在S23中决定出的重心移动控制增益以及旋转控制增益(S24)。然后，基于检测出的支承部21的旋转角来运算搭载部30的椅子32的移动量(S25)。这里，椅子32的移动量能够通过与支承部21相对于主体部10的旋转角的绝对值相关的函数(是与求旋转控制增益的函数不同的函数)求出。由此，能够使椅子32相对于主体部10的位置与支承部21相对于主体部10的旋转位置的变化对应地变化，所以能够稳定地上阶梯。
[0062]然后，起立控制部73判定是否在椅子32中产生了转矩(S26)。在椅子32中产生了转矩的情况下(S26:是)，运算搭载部30的椅子32的修正移动量(S27)。这里，椅子32的修正移动量能够通过将在S25中求出的椅子32的移动量乘以规定的系数(是随着姿势检测传感器92的传感器信号增大而增大的系数)来求出，椅子32的修正移动量是使椅子32向阶梯的壁面侧移动的移动量。
[0063]然后，起立控制部73将椅子32相对于搭载部30的椅子32的原点位置仅移动在S25中求出的椅子32的移动量，或将椅子32仅移动在S25中求出的椅子32的移动量加上在S27中求出的椅子32的修正移动量后的移动量(S28)。接下来，返回至S21反复上述的处理，直至上下阶梯结束。
[0064]接下来，对由起立控制部73进行的上下阶梯机1的上阶梯的动作进行说明。首先，如图9B所示，起立控制部73控制第一马达41以及第二马达51的旋转，来维持主体部10的铅垂状态并使支承部21相对于主体部10从与行驶面Sd平行的状态(将此时的支承部21的旋转角设为0度)在图9B中逆时针地旋转至旋转角Θ 1。换句话说，第一车轮22以第二车轮23的车轴23a为中心公转，并抬高至阶梯的台阶高度。
[0065]在该起立控制中，基于支承部21的旋转角的变化，将重心移动控制增益与旋转控制增益的比例从行驶控制时的1:0 (图10的时刻tl)变更至0.1:0.9(图10的时刻t2)，来控制第一马达41的旋转。并且，控制移动用马达61的旋转，使椅子32与支承部21的旋转角无关地移动至远离阶梯的壁面Swl的一侧(以下称为后方侧)。此时的合成重心G从支承轴C21的铅垂线Lv上的位置移动至第二车轮23的车轴23a的铅垂线Lr上的位置。在第一车轮22抬高的状态下合成重心G向后方侧移动，所以存在上下阶梯机1后退的顾虑，但由于使旋转控制增益的比例比重心移动控制增益的比例高，所以能够防止上下阶梯机1的后退。
[0066]接下来，如图9C所示，起立控制部73在维持图9B的状态下控制第一马达41以及第二马达51的旋转来使上下阶梯机1前进，并使第一车轮22与阶梯的上级的台阶面Sul以及壁面Sw2抵接。然后，控制移动用马达61的旋转，使椅子32朝向基于支承部21的旋转角θ 1求出的移动位置(在本例中，如图9D所示，是合成重心G位于第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置)向前方侧移动。并且，在移动的椅子32通过支承轴C21的铅垂线Lv上时，将重心移动控制增益和旋转控制增益的比例从0.1:0.9变更至0.5:0.5(图10的时刻t3)，来控制第一马达41的旋转。由于在第一、第二车轮22、23接地的状态下合成重心G移动至中央，所以不存在上下阶梯机1后退的顾虑，通过使重心移动控制增益与旋转控制增益的比例相等，能够获取上下阶梯机1的重心平衡。
[0067]接下来，如图9D所示，若起立控制部73将椅子32移动到基于支承部21的旋转角Θ1求出的移动位置(在本例中为合成重心G位于第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置)，则将重心移动控制增益和旋转控制增益的比例从0.5:0.5变更至0.1:0.9(图10的时刻t4)。但是，在从姿势检测传感器92检测到了传感器信号时，使椅子32向靠近阶梯的壁面Swl的一侧(以下称为前方侧)仅移动所求出的修正移动量Am。由于合成重心G向前方侧移动，所以存在上下阶梯机1前进的顾虑，但由于使旋转控制增益的比例比重心移动控制增益的比例高，所以能够防止上下阶梯机1的前进。
[0068]接下来，如图9E所示，起立控制部73控制第一马达41以及第二马达51的旋转，来维持主体部10的铅垂状态并使支承部21相对于主体部10在图9E中顺时针旋转。换句话说，第二车轮23以第一车轮22的车轴22a为中心公转。
[0069]在该起立控制中，基于支承部21的旋转角的变化将重心移动控制增益和旋转控制增益的比例从0.1:0.9变更，即使重心移动控制增益的比例逐渐地增加(使旋转控制增益的比例逐渐地降低)，来控制第一马达41的旋转。另外，基于支承部21的旋转角的变化来控制移动用马达61的旋转，使椅子32向后方侧移动。此时，若支承部21从旋转角0度的状态旋转至角度Θ 2 (图10的时刻t5)，则合成重心G位于第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置和支承轴C21的铅垂线Lv上的位置之间。但是，在从姿势检测传感器92检测到了传感器信号时，使椅子32向前方侧仅移动所求出的修正移动量Δη。由于在第二车轮23抬高的状态下合成重心G向后方侧移动，所以存在上下阶梯机1的重心平衡不稳定的顾虑，但由于提高重心移动控制增益的比例，降低旋转控制增益的比例，所以能够使上下阶梯机1的重心平衡稳定。
[0070]接下来，如图9F所示，起立控制部73继续图9Ε所示的控制，使作为公转轮的第二车轮23旋转至上死点而使支承部21为铅垂状态，并且控制移动用马达61的旋转使椅子32向基于支承部21的旋转角Θ 3 (90度)求出的移动位置(在本例中为合成重心G位于支承轴C21的铅垂线Lv上的位置)移动。但是，在从姿势检测传感器92检测到了传感器信号时，使椅子32向前方侧仅移动所求出的修正移动量。此时的重心移动控制增益与旋转控制增益的比例被变更为0.8:0.2(图10的时刻t6)。第一车轮22、第二车轮23、支承部21以及搭载部30位于支承轴C21的铅垂线Lv上，合成重心G向中央移动，所以存在上下阶梯机1的重心平衡不稳定的顾虑，但由于提高重心移动控制增益的比例，降低旋转控制增益的比例，所以能够使上下阶梯机1的重心平衡稳定。
[0071]接下来，如图9G所示，起立控制部73继续图9F所示的控制，使作为公转轮的第二车轮23与上级的台阶面Su2接触，并且控制移动用马达61的旋转，使椅子32向基于支承部21的旋转角Θ 4求出的移动位置(在本例中为位于第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lr上的位置)移动。但是，在从姿势检测传感器92检测到了传感器信号时，使椅子32向前方侧仅移动所求出的修正移动量。
[0072]在该起立控制中，基于支承部21的旋转角的变化将重心移动控制增益与旋转控制增益的比例从0.8:0.2变更至0.1:0.9(图10的时刻t7)，来控制第一马达41的旋转。由于合成重心G向后方侧移动，所以存在上下阶梯机1后退的顾虑，但由于使旋转控制增益的比例比重心移动控制增益的比例高，所以能够防止上下阶梯机1的后退。以下，继续图9C至图9G的动作，直至上完阶梯为止。
[0073]参照与图9D对应地表示的图11A、图11B对本发明的其它的实施方式所涉及的上下阶梯机1的动作进行说明。在图9C、图9D中，以合成重心G从包括支承轴C21的铅垂线Lv上的位置到达第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置的方式控制了椅子32的移动。
[0074]但是，在将合成重心G带到第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置时，在处于搭载部30下方的部分的重量相对于搭载部30和处于搭载部30上方的部分的重量大的情况下，必须使椅子32移动得比第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置靠前。搭载部30和处于搭载部30上方的部分是椅子32和椅子上的人、物品。但是，若增大椅子32的移动量，则能够上的阶梯倾斜的范围受到限制。为了拓宽该限制，需要增高椅子32的移动位置或增大搭载部30和处于搭载部30上方的部分的重量，但两者都存在上阶梯的控制不稳定的顾虑。
[0075]于是，如图11A所示，以合成重心G到达从包括支承轴C21的铅垂线Lv上的位置至第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置之间的任意的位置的方式控制椅子32的移动。由此，椅子32的移动量变小，所以能够拓宽能够上的阶梯的倾斜的范围。并且，能够缩短椅子32的移动距离，所以能够缩短由上下阶梯机1进行的上阶梯的动作时间。
[0076]另外，如图11B所示，也可以以合成重心G到达从包括铅垂线Lc上的位置至第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置之间的任意的位置的方式来控制椅子32的移动，铅垂线Lc是包括支承轴C21的铅垂线Lv上的位置和包括第一车轮22的车轴22a的铅垂线Lf上的位置的中间的垂线。由此，移动执行装置60的负担会稍有增大，但能够以稳定的控制上阶梯。
[0077]如上所述，根据本实施方式的上下阶梯机1，具备修正位置运算部762，该修正位置运算部762运算用于将搭载部30的椅子32从基本位置向阶梯的壁面侧变更的修正位置。由此，在物体的姿势在椅子32中变化了的情况下，将椅子32的位置向阶梯的壁面侧变更，所以包括物体的上下阶梯机1的重心向上阶梯的方向(前方)移动，能够给予乘客安全感，能够稳定地上阶梯。
[0078]另外，为了在上阶梯时保持上下阶梯机1的重心的平衡，通过控制第一旋转执行装置40的第一马达41的旋转来使上下阶梯机1的重心移动控制增益和第一车轮22以及第二车轮23的旋转控制增益的比例变化。由此，在利用上下阶梯机1上阶梯时，能够根据上下阶梯机1中的乘客姿势使第一车轮22以及第二车轮23稍许旋转，来防止乘客姿势不稳定，所以能够稳定地上阶梯。
[0079]此外，在上述实施方式中，对具备使搭载部30水平移动的移动执行装置60的结构的上下阶梯机1进行了说明，但在本发明的其它的实施方式的上下阶梯机中，也可以替换移动执行装置60，而应用以设置于主体部的旋转轴为中心使搭载部向前后向旋转的旋转执行装置(相当于本发明的变更执行装置)。另外，在下阶梯时也能够应用本发明，本发明能够稳定地上下阶梯。
【权利要求】
1.一种上下阶梯机，包括: 主体部； 支承部，配置于所述主体部的下部，以能够绕支承轴旋转的方式支承所述主体部； 支承部旋转角检测传感器，检测所述支承部相对于所述主体部的相对旋转角； 第一车轮和第二车轮，分别被以能够绕与所述支承轴平行的车轴自转的方式支承于所述支承部，并被配置成通过使所述支承部相对于所述主体部旋转而能够相对于所述支承轴分别在不同的位置公转； 车轮旋转角传感器，检测所述第一车轮和第二车轮相对于所述车轴的相对旋转角；第一旋转执行装置，使所述第一车轮和第二车轮相对于所述支承部绕各车轮的车轴相对地旋转； 第二旋转执行装置，使所述主体部相对于所述支承部绕所述支承轴旋转； 搭载部，设置于所述主体部的上部，并能够搭载物体； 变更执行装置，使所述搭载部的位置相对于所述主体部相对地变更； 控制装置，驱动所述第一、第二旋转执行装置以及所述变更执行装置，相对于所述主体部变更所述搭载部的位置，并且通过使所述支承部相对于所述主体部旋转，使所述第一车轮和所述第二车轮交替地与阶梯的台阶接触来上下所述阶梯；以及传感器，检测上下阶梯机整体的倾斜，其特征在于， 所述控制装置具备: 重心移动控制部，基于来自检测所述倾斜的传感器的传感器信号来反馈控制所述上下阶梯机的重心的移动的控制； 旋转控制部，基于来自所述车轮旋转角传感器的传感器信号来反馈控制所述第一车轮和第二车轮的旋转的控制；以及 增益比例决定部，基于来自所述支承部旋转角检测传感器的传感器信号来决定所述重心移动控制部的控制增益和所述旋转控制部的控制增益的比例， 所述控制装置基于所述控制增益的比例来驱动所述第一旋转执行装置。
2.根据权利要求1所述的上下阶梯机，其特征在于， 在使所述支承部从水平状态旋转至铅垂状态时，所述增益比例决定部使所述重心移动控制部的控制增益的比例比所述旋转控制部的控制增益的比例大。
3.根据权利要求1或2所述的上下阶梯机，其特征在于， 所述变更执行装置是使所述搭载部相对于所述主体部在所述第一车轮侧和所述第二车轮侧之间水平移动的移动执行装置。
【文档编号】B62D63/02GK104417639SQ201410412150
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】濑川雅也, 小竹元基 申请人:株式会社捷太格特