行走装置

申请号 CN201580037450.0 申请日 2015-07-09 公开(公告)号 CN106572935A 公开(公告)日 2017-04-19
申请人 国立大学法人东京大学; 丰田自动车株式会社; 发明人 石川胜; 松本洁; 高畑智之; 下山勋; 出尾隆志; 黑木义博; 高桥太郎; 小坂雄介;
摘要 提供一种能够通过简单的结构而在各种环境下都适用的走行装置。本实施方式所涉及的走行装置具备:作为 驱动轮 的前轮(11);上 框架 (21);第1直线运动机构(22),其被设置成可伸缩,连结前轮(11)和上框架(21);中轮(12),其配置于前轮(11)的后侧;第2直线运动机构(23),其被设置成可伸缩,连结搭乘部和中轮;后轮(13),其设置于中轮(12)的后侧;下 连杆 (25),其连结中轮(12)和后轮(13);后连杆(24),其连结下连杆(25)和上框架(21);以及第3直线运动机构(26),其改变上框架(21)与后连杆(24)之间的 角 度。
权利要求

1.一种行走装置,具备:
作为驱动轮的第1车轮
车体;
第1直线运动机构,其被设置成可伸缩,连结所述第1车轮和所述车体;
第2车轮,其配置于所述第1车轮的后侧;
第2直线运动机构,其被设置成可伸缩,连结所述车体和所述第2车轮;
第3车轮,其设置于所述第2车轮的后侧;
第1连杆,其连结所述第2车轮和所述第3车轮;
第2连杆,其连结所述第1连杆和所述车体;以及
致动器,其改变所述车体与所述第2连杆之间的度。
2.根据权利要求1所述的行走装置,
所述第1车轮、第2车轮、第3车轮、所述第1直线运动机构以及第2直线运动机构分别配置于所述行走装置的左右,并被独立地驱动。
3.根据权利要求2所述的行走装置,
所述致动器对于左右的所述第2连杆是共用的。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的行走装置,
所述第2车轮和所述第3车轮是从动轮。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的行走装置,
所述致动器由可伸缩地设置于所述车体与所述第2连杆之间的第3直线运动机构构成。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的行走装置,
所述致动器由驱动所述第2连杆相对于所述车体旋转的旋转机构构成。
7.根据权利要求1~4中任一项所述的行走装置,
所述致动器由可伸缩地设置于所述第1直线运动机构与所述第2连杆之间的第3直线运动机构构成。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的行走装置,
在所述车体设置有供搭乘者搭乘的搭乘席。

说明书全文

行走装置

技术领域

[0001] 本发明涉及行走装置。

背景技术

[0002] 电动轮椅、老年车等面向老年人和/或残障人士的交通工具不适用于崎岖的场地、倾斜的场地以及大的台阶。另外,轮椅难以乘坐自动扶梯(escalator)。另外,老年车无法乘坐电车和/或公交车。进而,因为担心会发生侧翻事故,所以老年车不适用于在左右存在台阶和/或倾斜的使用环境,为了安全地行走而需要以低速度进行行走。
[0003] 专利文献1中公开有能够上下楼梯的轮椅。专利文献1所公开的轮椅具有六个车轮。左右的前轮是驱动轮。在左右的前轮的后方,每一侧各配置有两个车轮。通过六轮接地而能够上下楼梯。另外,在平面上行走时为四轮接地。车轮经由串行连杆臂(serial link arm)机构而与椅子部连结。通过对左右的串行连杆臂机构的控制,即使是左右的高度不同的楼梯,也能够上下。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2013-208246号公报

发明内容

[0007] 发明要解决的问题
[0008] 在专利文献1中,对四个车轮分别设置有串行连杆臂机构。串行连杆臂机构每一个都具有两个自由度。因此,为了改变串行连杆臂机构的臂度而需要八个致动器。当致动器的数量增加时会导致装置结构的大型化、复杂化以及重量化。
[0009] 本发明是鉴于上述的问题点而做出的发明,目的在于提供一种能够通过简单的结构而在各种环境下都适用的行走装置。
[0010] 用于解决问题的技术方案
[0011] 本发明的一个方案所涉及的行走装置具备:作为驱动轮的第1车轮;车体;第1直线运动机构,其被设置成可伸缩,连结所述第1车轮和所述车体;第2车轮,其配置于所述第1车轮的后侧;第2直线运动机构,其被设置成可伸缩,连结所述车体和所述第2车轮;第3车轮,其设置于所述第2车轮的后侧;第1连杆,其连结所述第2车轮和所述第3车轮;第2连杆,其连结所述第1连杆和所述车体;以及致动器,其改变所述车体与所述第2连杆之间的角度。
[0012] 也可以是,在上述的行走装置中,所述第1车轮、第2车轮、第3车轮、所述第1直线运动机构以及第2直线运动机构分别配置于所述交通工具的左右,并被独立地驱动。
[0013] 也可以是,在上述的交通工具中,所述致动器对于左右的所述第2连杆是共用的。
[0014] 也可以是,在上述的行走装置中,所述第2车轮和所述第3车轮是从动轮。
[0015] 也可以是,在上述的行走装置中,所述致动器由可伸缩地设置于所述车体与所述第2连杆之间的第3直线运动机构构成。
[0016] 也可以是,在上述的行走装置中,所述致动器由驱动所述第2连杆相对于所述车体旋转的旋转机构构成。
[0017] 也可以是,在上述的行走装置中,所述致动器由可伸缩地配置于所述第1直线运动机构与所述第2连杆之间的第3直线运动机构构成。
[0018] 也可以是,在上述的行走装置中,在所述车体设置有供搭乘者搭乘的搭乘席。
[0019] 发明的效果
[0020] 根据本发明,能够提供一种能够通过简单的结构而在各种环境下都适用的行走装置。附图说明
[0021] 图1是示出本实施方式所涉及的交通工具的构成的侧视图。
[0022] 图2是示出本实施方式所涉及的交通工具的构成的俯视图。
[0023] 图3是示出使交通工具的坐面高度升高后的状态的侧视图。
[0024] 图4是示出使交通工具的坐面高度降低后的状态的侧视图。
[0025] 图5是示出可变机构的构成的立体图。
[0026] 图6是示出可变机构的构成的模型图。
[0027] 图7是示出变形例所涉及的可变机构的构成的模型图。
[0028] 图8是示出交通工具的控制系统的框图
[0029] 图9是示出各模式下的可变机构的构成的模型图。
[0030] 图10是示出正在乘坐上升自动扶梯的状态下的可变机构的模型图。
[0031] 图11是示出正在乘坐下降自动扶梯的状态下的可变机构的模型图。
[0032] 图12是示出上台阶时的可变机构的构成的模型图。
[0033] 图13是示出下台阶时的可变机构的构成的模型图。
[0034] 图14是示出在倾斜的场地移动的状态下的交通工具的模型图。
[0035] 图15是示出实施方式2所涉及的交通工具的可变机构的构成的模型图。
[0036] 图16是示意地示出在第3直线运动机构具有突出部分的情况下的构成的图。
[0037] 图17是示出在实施方式2所涉及的交通工具的各模式下的可变机构的构成的模型图。
[0038] 图18是示出实施方式2所涉及的交通工具正在乘坐上升自动扶梯的状态下的可变机构的模型图。
[0039] 图19是示出实施方式2所涉及的交通工具正在乘坐下降自动扶梯的状态下的可变机构的模型图。
[0040] 图20是示出实施方式2所涉及的交通工具上台阶时的可变机构的构成的模型图。
[0041] 图21是示出实施方式2所涉及的交通工具下台阶时的可变机构的构成的模型图。

具体实施方式

[0042] 以下,基于附图对本发明所涉及的行走装置和其控制方法的实施方式进行详细的说明。但是,本发明不限定于以下的实施方式。另外,为了使说明明确,适当地将以下的记载和附图简化。
[0043] 实施方式1.
[0044] (整体构成)
[0045] 使用图1和图2来对作为本实施方式所涉及的行走装置的一例的交通工具进行说明。图1是示出交通工具1的构成的侧视图,图2是俯视图。此外,在图1和图2中,使用XYZ正交坐标系来进行说明。+X方向是交通工具1的前方,-X方向是交通工具1的后方。另外,+Y方向是交通工具1的左方向,-Y方向是交通工具1的右方向。+Z方向是铅直上方,-Y方向是铅直下方。
[0046] 如图1所示,交通工具1具备:搭乘席3、脚踏板(英文:footrest)4、靠背5、扶手6、控制箱7、前轮11、中轮12、后轮13以及可变机构20。此外,交通工具1具有左右对称的结构,在左右两侧分别设置有脚踏板4、扶手6、前轮11、中轮12以及后轮13。因此,在图2中,将配置于交通工具1的左侧(+Y侧)的脚踏板4、扶手6、前轮11、中轮12以及后轮13分别表示为脚踏板4L、扶手6L、前轮11L、中轮12L以及后轮13L。同样地,在图2中,将配置于交通工具1的右侧(-Y侧)的脚踏板4、扶手6、前轮11、中轮12以及后轮13分别表示为脚踏板4R、扶手6R、前轮11R、中轮12R以及后轮13R。此外,在以下的说明中,在不特别地对左右的结构进行区别的情况下,不标注L、R地进行说明。另外,可变机构20也具有左右对称的构造。
[0047] 在X方向上,在前轮11与后轮13之间配置有中轮12。即,前轮11配置于中轮12和后轮13的前侧(+X侧),后轮13配置为比中轮12和前轮11靠后侧(-X侧)。前轮11是驱动轮,通过达等的驱动而旋转。前轮11L与前轮11R连接于不同的马达而独立地旋转。
[0048] 中轮12和后轮13是从动轮,根据交通工具1的移动而旋转。即,当前轮11驱动而交通工具1移动时,中轮12和后轮13跟随交通工具1的移动而旋转。
[0049] 例如,在交通工具1向前方直行的情况下,前轮11L和前轮11R以相同的旋转速度向相同的旋转方向旋转。在一边向左右转弯一边前进的情况下,前轮11L和前轮11R以不同的旋转速度向相同的旋转方向旋转。在想原地转向的情况下,使前轮11L和前轮11R以相同的旋转速度向相反方向旋转。这样,通过以不同的马达来驱动左前轮11L和右前轮11R,使交通工具1向所期望的方向以所期望的速度移动。
[0050] 搭乘席3是供搭乘者2搭乘的搭乘部。如图1所示,交通工具1在搭乘者2坐于搭乘席3的状态下移动。在搭乘席3设置有靠背5、扶手6以及脚踏板4。脚踏板4配置于搭乘席3的前侧下方。在搭乘者2坐于搭乘席3的坐面3a的状态下,搭乘者2的右脚放于脚踏板4R,左脚放于脚踏板4L。
[0051] 扶手6配置于搭乘席3的左右两侧。在搭乘者2坐于搭乘席3的坐面3a的状态下,搭乘者2的右臂放于扶手6R,左臂放于扶手6L。靠背5设置于搭乘席3的后端。在搭乘者2坐于搭乘席3的坐面3a的状态下,搭乘者2能够倚靠于靠背5。即,搭乘者2的背由靠背支撑
[0052] 在搭乘席3的下部设置有可变机构20。可变机构20是支撑搭乘席3的腿机构。在可变机构20可旋转地安装前轮11、中轮12以及后轮13。可变机构20具备可伸缩的臂机构,改变搭乘席3相对于地面的姿势。通过在车轮与搭乘席3之间设置的臂机构伸缩,搭乘席3的坐面的高度和/或倾斜度变化。在后面对可变机构20的详细构成进行叙述。
[0053] 另外,在搭乘席3的正下方设置有控制箱7。在控制箱7中设置有作为控制器的控制用计算机、电池等。
[0054] 在图1所示的行走模式下,距地面的坐面高度是600mm。如上所述,可变机构20改变搭乘席3的高度。例如,当可变机构20使搭乘席3升高时变成如图3所示的情况。在图3中示出了搭乘席3的坐面高度变成700mm的站乘模式。在图3所示的站乘模式下,与图1所示的行走模式相比,前轮11与后轮13之间的间隔变窄,中轮12变高。通过使搭乘席3升高,搭乘者2容易到达高处。例如,搭乘者2容易拿取位于架子9的物品。进而,能够以与行人相同的视线移动。在行走模式和站乘模式下,变成前轮11和后轮13接地、中轮12离地的四轮接地模式。进而,通过升高坐面高度,搭乘者2容易乘降。
[0055] 当可变机构20使搭乘席3降低时变成如图4所示的情况。在图4中示出了搭乘席3的坐面高度变成500mm的椅子模式。在图4中,中轮12变低而接地。即,变成前轮11、中轮12以及后轮13全部接地的六轮接地模式。
[0056] 在图4所示的椅子模式下,与图1所示的行走模式相比,前轮11与后轮13之间的间隔扩大。通过使搭乘席3降低,搭乘席3变成与通常的椅子相同程度的高度。因此,搭乘者2能够保持着乘坐的状态进入桌子8的下方。可以将带制动器的马达用作前轮11的马达,在伺服机构停止(OFF)时将交通工具1作为椅子来使用。例如,通过搭乘者2将脚从脚踏板4放下,将交通工具1用作椅子。这样,可变机构20能够根据环境来改变车高,所以能够提高便利性。通过改变车高,能够应对各种使用环境。
[0057] 进而,如下所述,交通工具1能够保持着搭乘者乘坐搭乘席3的状态地上下自动扶梯、上下台阶。因此,在各种环境下都能够适用。
[0058] (可变机构20的构成)
[0059] 接下来,使用图5和图6来对可变机构20的构成进行说明。图5是示出可变机构20的构成的立体图。图6是将可变机构20模式化而示出的模型图。此外,在图5、图6中,除去搭乘席3等结构来进行图示。可变机构20具备:上框架(frame)21、第1直线运动机构22、第2直线运动机构23、后连杆24、下连杆25以及第3直线运动机构26。
[0060] 可变机构20具有左右对称的结构。关于左右对称的结构,与上述同样地对附图标记标注L或R。例如,可变机构20具备两个第1直线运动机构22L、22R。并且,第1直线运动机构22L和第1直线运动机构22R配置成左右对称。第2直线运动机构23、后连杆24以及下连杆25也同样配置成左右对称,在图5中,对左右对称的构成要素分别标注L或R。另外,虽然在图5中因立体图的角度的关系,下连杆25R、中轮12R以及后轮13R隐藏于其他的构成要素,但它们也配置成与下连杆25L、中轮12L以及后轮13L左右对称。
[0061] 上框架21配置于可变机构20的上部。上框架21构成交通工具1的车体。因此,在上框架21安装上述的搭乘席3和控制箱7等。通过在上框架21上安装搭乘席3来构成搭乘部。因此,上框架21的姿势对应于搭乘席3的姿势。当上框架21的高度发生变化时搭乘席3的高度发生变化,当上框架21的角度发生变化时搭乘席3的角度发生变化。当上框架21前倾时搭乘席3也前倾。上框架21是矩形框状。
[0062] 在上框架21的前侧两端安装有第1直线运动机构22。第1直线运动机构22从上框架21向斜前下方延伸。在第1直线运动机构22的下端安装有前轮11。即,在第1直线运动机构
22L可旋转地安装有前轮11L,在第1直线运动机构22R可旋转地安装有前轮11R。这样,第1直线运动机构22连结上框架21和前轮11。上框架21与第1直线运动机构22之间的安装角度β是固定的。
[0063] 第1直线运动机构22例如是可伸缩的臂机构。即,第1直线运动机构22的长度是可变的。如图6所示,在XZ平面上,将第1直线运动机构22与上框架21的连接位置设为位置B,将第1直线运动机构22与前轮11的连接位置设为位置C。经过位置C且平行于Y轴的轴是前轮11的车轴。前轮11绕车轴旋转。
[0064] 在上框架21的后侧两端安装有后连杆24。后连杆24从上框架21向下方延伸。如图6所示,在XZ平面上,将上框架21与后连杆24的连接位置设为位置O。上框架21与后连杆24之间的角度α是可变的。即,上框架21与后连杆24经由被动关节而安装。因此,后连杆24的上端可旋转地连结于上框架21。后连杆24相对于上框架21绕经过位置O且平行于Y轴的旋转轴旋转。
[0065] 后连杆24的下端连接于下连杆25。后连杆24连结上框架21和下连杆25。将下连杆25与后连杆24的连接位置设为位置D。下连杆25与后连杆24所成的角度是可变的。即,在位置D,下连杆25与后连杆24经由被动关节而安装。下连杆25相对于后连杆24绕经过位置D且平行于Y轴的旋转轴旋转。
[0066] 在下连杆25的前端安装有中轮12。在下连杆25的后端安装有后轮13。在下连杆25R的前端安装有中轮12R,在后端可旋转地安装有后轮13R。同样地,在下连杆25L的前端可旋转地安装有中轮12L,在后端可旋转地安装有后轮13L。
[0067] 将下连杆25与中轮12的连接位置设为位置E。将下连杆25与后轮13的连接位置设为位置F。经过位置E且平行于Y轴的轴是中轮12的车轴,经过位置F且平行于Y轴的轴是后轮13的车轴。中轮12和后轮13分别绕车轴旋转。下连杆25的长度是固定的。因此,中轮12的车轴与后轮13的车轴之间的距离是恒定的。即,EF间距离恒定。
[0068] 在上框架21安装有第2直线运动机构23。第2直线运动机构23的上端在位置B与位置O之间的位置A连接于上框架21。第2直线运动机构23从上框架21向下方延伸。
[0069] 在第2直线运动机构23的下端安装有中轮12和下连杆25。即,在第2直线运动机构23R可旋转地安装有中轮12R,在第2直线运动机构23L安装有中轮12L。第2直线运动机构23在位置E连接于中轮12和下连杆25。这样,第2直线运动机构23连结上框架21和中轮12。
[0070] 第2直线运动机构23是可伸缩的臂机构。第2直线运动机构23的长度是可变的。因此,从上框架21到中轮12的距离会发生变化。能够通过第2直线运动机构23伸缩来改变下连杆25的角度。此外,上框架21与第2直线运动机构23之间的角度是可变的。即,在位置A,上框架21和第2直线运动机构23经由被动关节而安装。第2直线运动机构23相对于上框架21绕经过位置A且平行于Y轴的旋转轴旋转。
[0071] 下连杆25与第2直线运动机构23之间的角度是可变的。即,下连杆25和第2直线运动机构23经由被动关节而安装。因此,第2直线运动机构23的下端可旋转地连结于下连杆25的前端。下连杆25相对于第2直线运动机构23绕经过位置E且平行于Y轴的旋转轴旋转。
[0072] 进而,在上框架21与后连杆24之间设置有第3直线运动机构26。即,第3直线运动机构26连结上框架21和后连杆24。第3直线运动机构26的上端在位置A与位置B之间安装于上框架21。第3直线运动机构26的下端在位置O与位置D之间安装于后连杆24。第3直线运动机构26与上框架21所成的角度是可变的。即,上框架21和第3直线运动机构26经由被动关节而安装。第3直线运动机构26相对于上框架21绕平行于Y轴的旋转轴旋转。
[0073] 另外,第3直线运动机构26与后连杆24所成的角度是可变的。即,后连杆24和第3直线运动机构26经由被动关节而安装。第3直线运动机构26是改变角度α的致动器。第3直线运动机构26相对于后连杆24绕平行于Y轴的旋转轴旋转。
[0074] 如上所述,可变机构20具备:第1直线运动机构22R、22L、第2直线运动机构23R、23L以及第3直线运动机构26。因此,可变机构20由五轴的直线运动关节构成。即,能够通过五个致动器使姿势变化。因此,与专利文献1相比,能够使其成为简单的结构。第1直线运动机构22是前腿,第2直线运动机构23是后腿。前轮11R、11L是两轴的驱动轮。
[0075] 第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26分别是被设置成可伸缩的连杆机构。直线运动机构22、23以及26分别具备具有马达、制动器以及编码器(英文:encoder)的驱动部和通过驱动部来伸缩的连杆。此外,可以使用公知的线性致动器来作为直线运动机构。例如,直线运动机构通过滚珠丝杠将伺服马达(英文:servo motor)的旋转方向的变换成伸缩方向的力。通过使滚珠丝杠的导程(lead)变小,能够以小的力来获得在直线方向上大的力。由此,不会出现由于搭乘者2的体重压迫而直线运动机构收缩那样的情况,能够保持姿势。在本实施方式中使用了线性致动器,所以能够简化结构。
[0076] 进而,能够通过在直线运动机构中同时使用气体弹簧来减少马达的负担。另外,直线运动机构不限于马达式致动器,也可以是液压和/或气压的方式的线性致动器。
[0077] 如图6所示,将第1直线运动机构22的长度表示为(c+sf),将第2直线运动机构23的长度表示为(g+sr)。此外,sf表示第1直线运动机构22的可动距离(行程,英文:stroke),sr表示第2直线运动机构23的可动距离(行程)。将第3直线运动机构26的长度表示为sm。另外,将OA间距离表示为a,将AB间距离表示为b。将OD间距离即后连杆24的长度表示为d。将ED间距离表示为e,将DF间距离表示为f。此外,下连杆25的长度是(e+f)。a~g是固定值,sm、sR、sf是可变值。另外,将前轮11的半径设为rf,将后轮13的半径设为rr。此外,中轮12的半径与后轮的半径rr是相同的。
[0078] 以下示出各值的一例。当然,可变机构20的构成不限于以下的值。
[0079] a=160mm,b=230mm,c=250mm。sf=0~390mm,d=400mm,e=160mm,f=390mm,g=280mm,sr=0~190mm,sm=260~570mm,α=60~110°,β=120°(固定),rf=150mm,rr=100mm
[0080] 当第1直线运动机构22伸缩时,前轮11与上框架21的距离发生变化。因此,能够改变搭乘席3的前侧的高度。当第2直线运动机构23伸缩时,中轮12与上框架21的距离发生变化。第1直线运动机构22R和第1直线运动机构22L独立地驱动。同样地,第2直线运动机构23R和第2直线运动机构23L独立地驱动。当第3直线运动机构26伸缩时,角度α发生变化。能够通过第2直线运动机构23和第3直线运动机构26来变更中轮12和后轮13的接地情况。当第2直线运动机构23和第3直线运动机构26伸缩时,下连杆25和/或后连杆24的角度发生变化。进而,从地面到位置A的高度发生变化。通过与第2直线运动机构23联动地驱动第3直线运动机构26,能够改变搭乘席3的俯仰(英文:pitch)角。
[0081] 通过对各关节使用直线运动机构,与使用旋转机构的情况相比,能够使致动器小型化。例如,在使用旋转机构的情况下,为了支撑搭乘者2的体重需要大的力,当力弱时会被体重压倒。另一方面,通过使用直线运动机构,能够以小的力支撑搭乘者2的体重。因此,能够使用小型的致动器。
[0082] 此外,在上述的说明中,第3直线运动机构26为一个致动器。即,对于左右的后连杆24R、24L而言第3直线运动机构26是共用的。然而,也可以构成为,第3直线运动机构26为左右独立的致动器。即,也可以左右对称地安装两个致动器。在该情况下,能够使角度α成为左右不同的角度。当然,也可以相对于左右的后连杆24安装伸缩相同长度的两个直线运动机构。在该情况下,虽然致动器的数量增加,但能够更合适地控制姿势。
[0083] 此外,优选将全向轮(omni wheel)用作中轮12和后轮13。例如,在使用活动脚轮(万向轮)的情况下,因为活动脚轮是平面旋转型,所以存在随着下连杆25的对地角度变化而脚轮无法顺利地旋转的情况。即,当活动脚轮的旋转轴不相对于地面垂直时,车轮难以旋转。因此,优选使脚轮的旋转轴始终与地面垂直。因此,在本实施方式中,中轮12和后轮13是全向轮。
[0084] (可变机构20的变形例)
[0085] 此外,在图5、图6中,设置第3直线运动机构26来作为用于改变角度α的致动器,但也可以使用旋转机构。即,也可以代替直线运动关节而使用旋转关节。在图7中示出使用旋转机构的可变机构20的构成例。在图7中,代替第3直线运动机构26而设置有用于改变角度α的旋转机构28。在变形例中,通过驱动后连杆24相对于上框架21旋转的旋转机构28来构成致动器。
[0086] 旋转机构28设置于位置O,使后连杆24相对于上框架21的角度变化。旋转机构28的旋转轴平行于Y轴。此外,在作为用于改变角度α的致动器使用旋转关节的情况下,通过使其为左右独立的致动器,也能够使角度α为左右不同的角度。
[0087] 以下示出变形例的各值的一例。当然,可变机构20的构成不限于以下的值。
[0088] a=160mm,b=230mm,c=250mm。sf=0~390mm,d=400mm,e=160mm,f=390mm,g=280mm,sr=0~190mm,α=60~110°,β=120°(固定),rf=150mm,rr=100mm[0089] (控制系统)
[0090] 使用图8来对本实施方式所涉及的交通工具1的控制系统进行说明。图8是示出控制系统70的构成的框图。控制系统70具备:控制部71、传感器部73以及输入部74。另外,控制系统70为了对第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26进行驱动控制而具备伺服放大器(英文:servo amplifier)82、83、86以及驱动部92、93、96。进而,为了对前轮11进行驱动控制,控制系统70具备控制器51和马达52。此外,关于各构成要素的左右的结构,与上述同样地对附图标记标注L、R。控制系统70的一部分的结构例如被收纳于控制箱7中。
[0091] 输入部74是键盘手柄(英文:joypad)等,受理关于交通工具1的移动方向和/或姿势的输入。例如,搭乘者2操作输入部74来进行关于移动方向、移动速度、或姿势的输入。
[0092] 传感器部73由一个或多个传感器构成。例如,传感器部73具备测定搭乘席3的姿势的角度传感器。具体而言,传感器部73具有六轴的陀螺仪传感器,对X轴、Y轴、Z轴的加速度以及绕X轴、Y轴、Z轴的角速度进行检测。陀螺仪传感器与搭乘席3的坐面平行地设置。因此,陀螺仪传感器对坐面的倾斜角度进行检测。进而,传感器部73具有以非接触的方式对路面的台阶的高度进行检测的测域传感器(如扫描仪式测距传感器,英文:laser range scanner或3D scanner)、相机等各种传感器。
[0093] 控制部71是具备CPU(Central Processing Unit:中央处理器)和存储器的PC(Personal Computer:个人计算机)等运算处理装置,进行交通工具1整体的控制。控制部71为了控制前轮11而向控制器51R、51L以及伺服放大器82、83、86输出控制信号
[0094] 也可以是,上述控制部71的控制中的一部分或全部通过计算机程序来执行。在该情况下,控制部71由处理器等硬件以及存储于存储器等的软件构成。由控制部71执行的程序能够使用各种类型的非暂时性计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)来储存,并向计算机供给。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形记录介质(tangible storage medium)。非暂时性计算机可读介质的例子包括:磁记录介质(例如软盘、磁带以及硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如磁光盘)、CD-ROM(Read Only Memory:只读存储器)、CD-R、CD-R/W以及半导体存储器(例如,掩蔽型ROM、PROM(Programmable ROM:可编程只读存储器)、EPROM(Erasable PROM:可擦除可编程只读存储器)、闪速ROM以及RAM(Random Access Memory:随机存取存储器))。另外,程序也可以通过各种类型的暂时性计算机可读介质(transitory computer readable medium)来向计算机供给。暂时性计算机可读介质的例子包括:电信号光信号以及电磁波。暂时性计算机可读介质能够经由电线和光纤等有线通信线路、或无线通信线路而将程序向计算机供给。
[0095] 控制器51R、控制器51L是分别控制马达52R、马达52L的马达控制器。马达52R、马达52L具有同样的结构,分别驱动前轮11R、前轮11L。由此使前轮11旋转,从而使交通工具1以通过输入部74输入的移动方向和移动速度移动。例如,控制部71根据通过输入部74输入的输入信号来生成控制信号。控制部71将控制信号向控制器51输出。控制器51将对应于控制信号的指令值向马达52输出。由此,连接于马达52的前轮11以预定的旋转速度旋转。马达
52R、52L独立地驱动前轮11R、11R旋转。
[0096] 驱动部92、93、96分别具备:伺服马达、编码器以及制动器。驱动部92、93、96具有同样的构成,分别驱动第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26。伺服放大器82是用于分别对驱动部92、93、96的伺服马达进行驱动控制的驱动器。
[0097] 例如,控制部71经由伺服放大器82对驱动部92进行驱动控制。例如,控制部71向伺服放大器82输出用于使第1直线运动机构22处于预定的直线运动轴位置的控制信号。伺服放大器82基于控制信号来驱动驱动部92。驱动部92的编码器检测伺服马达的旋转角度。并且,编码器将所检测到的旋转角度作为反馈信号向伺服放大器82输出。伺服放大器82基于反馈信号来进行反馈控制,以使伺服马达成为对应于控制信号的旋转角度。由此,第1直线运动机构22驱动至预定的直线运动轴位置。
[0098] 同样地,控制部71经由伺服放大器83、86对驱动部93、96进行驱动控制。由此,第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26成为预定的长度。这样,控制部71对第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26进行控制。由此,可变机构20能够使交通工具1成为所期望的姿势。
[0099] (车高变化)
[0100] 接下来,使用图9来对使交通工具1的车高变化的情况进行说明。图9是示出可变机构20的模型图。A是图4所示出的状态,即,示出了车高低的椅子模式。B是图1所示出的状态,示出了通常的车高的行走模式。C是图3所示出的状态,即示出了车高高的站乘模式。此外,在图9中地面是平的。
[0101] 在椅子模式下,前轮11、中轮12以及后轮13接地。即,下连杆25与地面平行,中轮12和后轮13与地面接触。在椅子模式下,sf=33mm,sr=147mm,sm=388mm,α=70°。
[0102] 当从椅子模式起伸长第1直线运动机构22并缩短第2直线运动机构23时成为行走模式。在行走模式下,sf=139mm,sr=107mm,sm=388mm,α=70°。此时,因为缩短了第2直线运动机构23,所以下连杆25与地面是非平行的,中轮12离开地面。此外,前轮11和后轮13接地。
[0103] 当从行走模式起进一步伸长第1直线运动机构22并缩短第2直线运动机构23时成为站乘模式。在站乘模式下,sf=245mm,sr=62mm,sm=388mm,α=70°。因为缩短了第2直线运动机构23,所以下连杆25相对于地面的倾斜角变得更大。此外,中轮12离开地面,前轮11和后轮13接地。这样,通过伸长第1直线运动机构22并缩短第2直线运动机构23,车高升高。
[0104] 此外,即使在车高发生了变化的情况下,第3直线运动机构26的长度也不变。即,在椅子模式、行走模式以及站乘模式下,第3直线运动机构26的长度是相同的值。因此,在任一模式下角度α都被固定为70°。这样,在地面水平的情况下,为了保持着坐面水平的状态地使车高变化,联动地驱动第1直线运动机构22和第2直线运动机构23。即,通过不驱动第3直线运动机构26而驱动第1直线运动机构22和第2直线运动机构23,能够不改变角度α地仅改变车高。
[0105] (对乘降自动扶梯的应对)
[0106] 接下来,使用图10和图11来对应对乘降自动扶梯的情况进行说明。图10是示出正在乘坐上升的自动扶梯的状态的图,图11是示出正在乘坐下降的自动扶梯的状态的图。另外,在图10、图11中自动扶梯的倾斜角度是30°。
[0107] 首先,对乘坐上升的自动扶梯的情况进行说明。在以图9的状态B所示的行走模式行走的期间,当想乘坐图10所示那样的上升自动扶梯101的情况下,首先前轮11乘到上升自动扶梯101。在前轮11乘到上升自动扶梯101的状态下,使前轮11的旋转停止并施加制动。由此,交通工具1随着上升自动扶梯101的上升而向斜上方移动。与上升自动扶梯101的倾斜相应地,可变机构20改变交通工具1的姿势。例如,驱动第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26以使上框架21保持水平。与上升自动扶梯101的上升相应地,可变机构20使姿势变化。
[0108] 具体而言,在乘坐上升自动扶梯101的情况下,从行走模式起第1直线运动机构22变短,第2直线运动机构23变短,第3直线运动机构26变长。由此,变成如图10所示的情况。通过这样做,中轮12的位置成为比后轮13的位置高。如图10所示,通过使中轮12与后轮13的高度的差变大,即使在前轮11高两级台阶的情况下,也能够使上框架21几乎水平。即,即使成为了前轮11比后轮13所乘的台阶高两级台阶那样的倾斜角度,上框架21也几乎水平。因为坐面几乎水平,所以,搭乘者2能够以容易搭乘的姿势来乘坐上升自动扶梯101。
[0109] 在图10中,第1直线运动机构22的长度是250mm,即,sf=0mm。第2直线运动机构23的长度是280mm,即,sr=0mm。第3直线运动机构26的长度sm=430mm。在乘坐于上升自动扶梯101的状态下,中轮12不与上升自动扶梯101接触,变成四轮接地。
[0110] 在交通工具1乘坐上升自动扶梯101的情况下,首先,在前轮11乘到上升自动扶梯101后,后轮13乘到上升自动扶梯101。从前轮11乘到上升自动扶梯101后到后轮13乘到上升自动扶梯101为止的期间,前轮11与后轮13的高低差随着上升自动扶梯101的上升而逐渐变大。因此,在本实施方式中,在乘坐上升自动扶梯101时,为了使上框架21的倾斜角的变化变小,优选根据上升自动扶梯101的上升速度来设定第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26的直线运动速度。即,可变机构20改变姿势以消除由上升自动扶梯
101的上升引起的上框架21的倾斜角的变化。例如,根据陀螺仪传感器所检测到的俯仰角,使第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26驱动。通过这样做,即使在前轮11与后轮13的高低差发生变化的情况下,也能够减小搭乘席3的倾斜角的变化,能够提高乘坐舒适性。
[0111] 并且,交通工具1保持着图10所示出的状态地移动至上升自动扶梯101的下梯口。在将要从上升自动扶梯101下来之前,前轮11与后轮13的高低差随着上升自动扶梯101的上升而逐渐变小。从图10所示出的状态返回图9的行走模式。在从上升自动扶梯101下来的情况下,第1直线运动机构22变长,第2直线运动机构23变长,第3直线运动机构26变短。由此,返回图9的行走模式。并且,当前轮11所乘的台阶上升至上升自动扶梯101的最高位置时,使前轮11旋转而前进。由此,能够从上升自动扶梯101下来。
[0112] 此外,在交通工具1从上升自动扶梯101下来时,前轮11与后轮13的高低差也逐渐变化。因此,在本实施方式中,为了使下来时的上框架21的倾斜角的变化变小,优选根据上升自动扶梯101的上升速度来设定第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26的直线运动速度。即,可变机构20改变姿势以消除由上升自动扶梯101的上升引起的上框架21的倾斜角的变化。例如,根据陀螺仪传感器所检测到的俯仰角,使第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26驱动。通过这样做,即使在前轮11与后轮13的高低差发生变化的情况下,也能够减小搭乘席3的倾斜角的变化,能够提高乘坐舒适性。
[0113] 接下来,对乘坐下降自动扶梯的情况进行说明。在以图9的行走模式行走的期间,当想乘坐图11所示那样的下降自动扶梯102时,首先前轮11乘到下降自动扶梯102。在前轮11乘到下降自动扶梯102的状态下使前轮11的旋转停止并施加制动。由此,交通工具1随着下降自动扶梯102的下降而向斜下方移动。与下降自动扶梯102的倾斜相应地,可变机构20改变交通工具1的姿势。例如,驱动第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26以使上框架21保持水平。与下降自动扶梯102的上升相应地,可变机构20使姿势变化。
[0114] 具体而言,如图11所示,在乘坐下降自动扶梯102的情况下,第1直线运动机构22变长,第2直线运动机构23变长,第3直线运动机构26变短。因为第3直线运动机构26变短,所以角度α变小。中轮12向比后轮13低的位置移动。因此,如图11所示,即使在前轮11比后轮13所乘的台阶低两级台阶的情况下,也能够使上框架21几乎水平。即,即使成为了前轮11比后轮13所乘的台阶低两级台阶那样的倾斜角度,上框架21也几乎水平。因此,搭乘者2能够以容易搭乘的姿势来乘坐下降自动扶梯102。
[0115] 在图11中,第1直线运动机构22的长度是640mm,即,sf=390mm。第2直线运动机构23的长度是424mm,即,sr=144mm。第3直线运动机构26的长度sm=260mm。在乘坐于下降自动扶梯的状态下,中轮12不与下降自动扶梯102接触。
[0116] 并且,交通工具1保持着图11所示出的状态地移动至下降自动扶梯102的下梯口。在将要从下降自动扶梯102下来之前,前轮11与后轮13的高低差随着下降自动扶梯102的下降而逐渐变小。从图11所示出的状态返回图9的状态B所示的行走模式。在从下降自动扶梯
102下来的情况下,第1直线运动机构22变短,第2直线运动机构23变短,第3直线运动机构26变长。由此,返回行走模式。即,返回图9的状态B。并且,当前轮11所乘的台阶下降至下降自动扶梯102的最低位置时,使前轮11旋转而前进。由此,能够从下降自动扶梯102下来。
[0117] 此外,与乘降上升自动扶梯101同样地,在乘降下降自动扶梯102的情况下,前轮11与后轮13的高低差也发生变化。因此,为了使搭乘席3的倾斜角的变化变小,优选根据下降自动扶梯102的下降速度来设定第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26的直线运动速度。即,可变机构20改变姿势以消除由下降自动扶梯的下降引起的上框架21的倾斜角的变化。例如,根据陀螺仪传感器所检测到的俯仰角,使第1直线运动机构22、第2直线运动机构23以及第3直线运动机构26驱动。通过这样做,即使在前轮11与后轮13的高低差发生变化的情况下,也能够减小搭乘席3的倾斜角的变化,能够提高乘坐舒适性。
[0118] 如上所述,交通工具1能够乘降上升自动扶梯101和下降自动扶梯102。因此,交通工具1在各种环境下都能应对。通过使可变机构20为上述的尺寸,能够乘降到30°为止的自动扶梯。进而,通过改变上述的尺寸构成,能够应对规格上最大35°的自动扶梯。
[0119] (对上下台阶的应对)
[0120] 接下来,对交通工具1上下台阶时的可变机构20的动作进行说明。图12是示出上台阶103时的可变机构20的动作的模型图。图13是示出下台阶103时的可变机构20的动作的模型图。在图12、图13中示出了在水平的地面105上存在台阶103的情况。另外,台阶103的上表面也是水平的。在图12、图13中示出了各直线运动机构的长度。
[0121] 首先,对在平坦的地面105移动中的交通工具1上台阶103的情况进行说明。在上台阶103的情况下,可变机构20的状态以图12的时刻A~时刻I的顺序发生变化。首先,在交通工具1以行走模式行走的期间,当接近台阶103时切换为椅子模式。并且,在交通工具1以椅子模式在地面105行走的期间,前轮11会抵接于台阶103的侧面(时刻A)。使第1直线运动机构22变短,使第2直线运动机构23变长,使第3直线运动机构26变长。通过这样做,如时刻B所示,前轮11抬起而离开地面105。即,上框架21后倾11°,前轮11以与台阶103的侧面接触的状态上升。此外,抬起前轮11的时刻也可以是在前轮11与台阶103接触之前。
[0122] 从时刻B所示的状态起,进一步使第2直线运动机构23变长,使第3直线运动机构26变长。通过这样做,如时刻C所示,前轮11抬起至台阶103的高度。即,前轮11上升至台阶103的上表面附近。在时刻C所示的状态下,上框架21后倾19°。
[0123] 当从时刻C所示的状态起使上框架21进一步后倾时,变成时刻D所示的状态。在时刻D所示的状态下,第2直线运动机构23和第3直线运动机构26从时刻C的状态起变长。因此,前轮11上到台阶103。即,前轮11移动至台阶103上。在时刻D所示的状态下,上框架21后倾20°。
[0124] 当从时刻D的状态起使上框架21的前倾角度变小时,变成如时刻E所示的情况。在时刻E所示的状态下,从时刻D所示的状态起,第2直线运动机构23变短,第3直线运动机构26变长。在时刻E所示的状态下,上框架21后倾18°。当变成时刻E所示的状态时,前轮11与台阶103接地,所以能够通过前轮11的旋转来前进。
[0125] 此外,在时刻A~时刻E的期间,保持着中轮12和后轮13接地的状态地使姿势发生变化。在前轮11离地的期间,中轮12和后轮13接地。由此,能够使交通工具1稳定。在时刻A~时刻E的期间,可变机构20以保持着下连杆25水平的状态地使姿势发生变化的方式动作。
[0126] 从时刻E的状态起通过前轮11的旋转来前进,当中轮12接近台阶103时变成时刻F所示的状态。在此,使第1直线运动机构22、第2直线运动机构23驱动,以在前进的同时抬起中轮12。具体而言,第1直线运动机构22变长,第2直线运动机构23变短。通过使第2直线运动机构23变短,中轮12上升而离开地面105。在时刻E所示的状态下,上框架21是水平的。
[0127] 当从时刻F的状态起进一步前进时,中轮12向台阶103上移动。并且,当中轮12移动至台阶103上时,驱动第1直线运动机构22和第2直线运动机构23,以使中轮12下降并抬起后轮13。具体而言,第1直线运动机构22变长,第2直线运动机构23变长。通过这样做来使中轮12下降并与台阶103接触。前轮11和中轮12上到台阶103。在时刻G的状态下,上框架21是水平的。另外,在时刻G的状态下,下连杆25倾斜,后轮13比中轮12高。在时刻E~时刻G的期间,第3直线运动机构26的长度是恒定的,其长度为540mm。
[0128] 当从时刻G的状态起进一步使前轮11旋转而前进时,后轮13向台阶103上移动。此时,若使第1直线运动机构22变长、使第3直线运动机构26变短,则会成为时刻H那样的情况。在时刻H的状态下,下连杆25是水平的,后轮13接地。另外,在时刻H的状态下,角度α接近直角,所以,与时刻G的状态相比,车高变高。
[0129] 并且,当为了返回椅子模式而进一步使第1直线运动机构22变短,使第3直线运动机构26变长时,变成如时刻I所示的情况。时刻I的状态下的可变机构20与时刻A的状态下的可变机构20是相同的。通过这样地进行控制,交通工具1能够上台阶103。并且,在交通工具1爬上了台阶103后从椅子模式切换为行走模式。交通工具1能够以行走模式在台阶103上行走。
[0130] 接下来,对在台阶103移动中的交通工具1从台阶103下来的情况进行说明。在下台阶103的情况下,可变机构20的状态以图13的时刻A~时刻H的顺序发生变化。首先,在以行走模式在台阶103行走的期间,当接近台阶103的边缘时交通工具1切换为椅子模式。并且,在椅子模式下的交通工具1中前轮11移动(时刻A)。当前轮11超过台阶103的边缘时,如时刻B所示,使第1直线运动机构22变长,使前轮11与地面105接触。在时刻B所示的状态下,下连杆25与台阶103的上表面水平,中轮12和后轮13接地。
[0131] 当进一步前进时,前轮11如时刻C那样离开台阶103。在此,使第1直线运动机构22变长,使第3直线运动机构26变长。由此,成为前轮11与地面105接触、中轮12和后轮13与台阶103接触的六轮接地状态。
[0132] 在进一步前进的期间,可变机构20以使中轮12离开台阶103的上表面的方式动作,如时刻D。具体而言,使第1直线运动机构22变短,使第2直线运动机构23变短,使第3直线运动机构26变长。通过使第2直线运动机构23变短来使中轮12从台阶103悬空。即,以使中轮12比后轮13靠上的方式,下连杆25向后侧倾斜。由此,成为前轮11与地面105接触、中轮12从台阶103悬空、后轮13与台阶103接触的四轮接地状态。
[0133] 若在进一步前进的同时为了使中轮12下降而与地面105接触则成为时刻E那样的情况。在此,使第1直线运动机构22变短,使第2直线运动机构23变长。由此,下连杆25向前侧倾斜,中轮12向比后轮13靠下的位置移动。中轮12从台阶103下来并与地面105接触。此时,后轮13与台阶103的上表面接触。因此,成为前轮11和中轮12与地面105接触、后轮13与台阶103接触的六轮接地状态。
[0134] 若在进一步前进的同时使后轮13下降则成为时刻F所示的状态。在此,使第1直线运动机构22变短,使第2直线运动机构23变短。通过这样做,如时刻F所示,下连杆25从台阶103下来,后轮13接近地面105。
[0135] 进而,当下连杆25与地面105水平时,成为时刻G那样的情况。在此,第1直线运动机构22变长,第2直线运动机构23变短,第3直线运动机构26变短。通过这样做,后轮13也与地面105接触而成为六轮接地状态。即,下连杆25与地面105平行。
[0136] 进而,当返回椅子模式时成为时刻H那样的情况。在此,第1直线运动机构22变短,第3直线运动机构26变短。通过这样做来返回椅子模式。这样,交通工具1能够使上框架21几乎维持水平状态地下台阶。由此,能够提高乘坐舒适性。当交通工具1从台阶103下来后,从椅子模式切换为行走模式而行走。
[0137] 如上所述,交通工具1能够上下台阶103。因此,交通工具1在各种环境下都能应对。进而,即使在上下台阶的情况下也能够提高乘坐舒适性。
[0138] 另外,即使在电车与站台之间那样的台阶和沟相组合的状况下,交通工具1也能够上下台阶。即,交通工具1能够一边越过沟一边上下台阶。由此,能够乘降电车和/或公交车。
[0139] 此外,在仅中轮12和后轮13接地的状态下,当路面向前后左右倾斜时,交通工具1可能会顺势移动。即,因为作为驱动轮的前轮11没有接地,所以交通工具1有可能会沿着倾斜而向下移动。因此,在仅作为从动轮的中轮12和后轮14接地的状况下,优选对中轮12和后轮13中的至少一方施加制动。
[0140] (对左右倾斜的场地的应对)
[0141] 接下来,使用图14来对在左右倾斜的场地移动的情况进行说明。图14是示出在向左上方倾斜的场地移动的状态的侧视图。在向左上方倾斜的场地移动的情况下,使第1直线运动机构22驱动以使前轮11L比前轮11R高。即,使第1直线运动机构22L比第1直线运动机构22R短。另外,使第2直线运动机构23驱动以使中轮12L比中轮12R高、后轮13L比后轮13R高。
由此,左右的下连杆25具有不同的角度。当然,在向右上方倾斜的场地的情况下,使可变机构20驱动以使前轮11R、中轮12R以及后轮13R分别比前轮11L、中轮12L以及后轮13L高。通过这样做,能够保持着搭乘席3的坐面处于水平状态地在倾斜的场地移动。因此,能够提高乘坐舒适性,能够实现稳定的行走。
[0142] 在图14中示出了行走模式下的在左右倾斜的场地移动的情况。前轮11R、中轮12R以及后轮13R的位置分别比前轮11L、中轮12L以及后轮13L的位置低。通过这样做,即使在倾斜的场地也能够确保行走时的高乘坐舒适性。
[0143] 如上所述,可变机构20能够以小的行程来大幅度地改变车轮的高度。因此,在行走时,能够调整坐面的俯仰角、侧倾角以及高度。另外,因为第1直线运动机构22、第2直线运动机构23左右独立地驱动,所以对于左右台阶、左右倾斜以及崎岖的场地等也能够稳定地行走。通过可变机构20调整从动轮和/或驱动轮的高度,能够一边保持坐面的水平一边在台阶和/或崎岖的场地行走。还能够具有与老年车同等的行走性能,并更安全更舒适地行走。因为能够自由地改变高度,所以能够提高便利性。例如,能够以与行人相同的视线移动。进而,能够实现容易到达高处的站乘模式和能够保持着乘坐的状态进入桌子的下方的椅子模式的双方。
[0144] 在上下台阶的情况下,交通工具1以六轮来行走。另一方面,在通常的行走时和/或乘降自动扶梯时可变机构20变形为四轮接地状态。进而,通过在行走时独立地控制第1直线运动机构22和第2直线运动机构23,也能够成为四轮独立主动悬架(active suspension)。由此,能够抑制坐面的摆动,提高安全性和乘坐舒适性。例如,使可变机构20驱动以在加速时使坐面前倾、在减速时使坐面后倾。或者是,在交通工具1转弯时,在左右产生倾斜,以使转弯的外侧变高。通过这样做而能够实现稳定的行走,提高乘坐舒适性。
[0145] 可变机构20基于传感器部73的检测结果来动作。即使在崎岖的场地、台阶、前后左右倾斜的场地、自动扶梯等多样的环境下也能够实现耐久性高、安全的移动。在多样的环境下也能够一边保持坐面的水平一边行走。进而,通过直线运动机构来驱动安装有前轮11的前腿和安装有中轮12的后腿。由此,能够减少致动器数量,能够实现小型化、轻量化。因此,能够使可变机构20成为简单的结构。
[0146] 另外,也容易上下福祉车等。例如,能够保持着坐面水平的状态在上下福祉车等时的斜坡上行走。即使在存在人行道的倾斜和/或台阶的情况下,交通工具1也能够维持着坐面水平的状态地行走。进而,搭乘者2能够保持着搭乘交通工具1的状态乘坐特低地台公交车(英文:no step bus)和/或电车。交通工具1能够上下像人行道的路缘石、大的台阶那样大的台阶。
[0147] 也可以是,在进行台阶的上下和/或自动扶梯的乘降的情况下,通过传感器部73的测域传感器等来检测前方的台阶和/或自动扶梯。即,传感器部73检测台阶的高度、检测上升自动扶梯和/或下降自动扶梯的存在。并且,控制系统70也可以根据所检测到的台阶和/或自动扶梯来进行对可变机构20的控制。例如,控制部71基于传感器73的检测信号来控制可变机构20的各致动器。具体而言,在前方检测到台阶的情况下,从行走模式下的行走切换为椅子模式下的行走。另外,在斜坡行走的情况下,控制部71也同样地基于传感器73的检测信号来控制可变机构20的各致动器。或者是,控制部71也可以根据用户的操作来开始对可变机构20的控制。即,也可以是,用户通过指定上下台阶、上升自动扶梯以及下降自动扶梯来使可变机构20动作。
[0148] 此外,也可以设置从连杆向后轮13的更后方突出的滚轮。由此,能够为了使车体稳定而将滚轮按压于下降自动扶梯的铅直面。因此,能够防止后轮13受到下降自动扶梯的纵向的摩擦。另外,在上述的说明中,对交通工具1在每一侧各具有三个轮而总共具有六个轮的情况进行了说明,但也可以在每一侧各设置三个轮以上。另外,也可以是,中轮12或后轮13是驱动轮。
[0149] 实施方式2.
[0150] 使用图15来对实施方式2所涉及的行走装置进行说明。在本实施方式中也与实施方式1同样地将行走装置作为交通工具来进行说明。图15是示出实施方式2所涉及的行走装置的可变机构的构成的模型图。在本实施方式中,可变机构的结构相对于实施方式1不同。第3直线运动机构26的安装位置不同。关于第3直线运动机构26以外的构成,由于与实施方式1是同样的,所以省略说明。
[0151] 第3直线运动机构26可伸缩地设置于第1直线运动机构22与后连杆24之间。具体而言,第3直线运动机构26的一端安装于第1直线运动机构22的中间。进而,第3直线运动机构26的另一端安装于后连杆24的中间。因此,后连杆24具备上侧的后连杆24a和下侧的后连杆
24b。
[0152] 在上侧的后连杆24a与下侧的后连杆24b的连接位置H安装有第3直线运动机构26。上侧的后连杆24a的长度是d,下侧的后连杆24b的长度是h。即,位置O与位置H的间隔是d,位置H与位置D的间隔是h。后连杆24在位置H弯折。第3直线运动机构26安装于第1直线运动机构22的不伸缩的部分。即,第1直线运动机构22在比第3直线运动机构26的安装位置靠下侧的位置伸缩。
[0153] 通过第3直线运动机构26的伸缩来使角度α变化。即,上框架21与上侧的后连杆24a之间的角度α是可变的。具体而言,通过伸长第3直线运动机构26来使角度α变大,通过缩短第3直线运动机构26来使角度α变小。另外,在上侧的后连杆24a与下侧的后连杆24b之间角度也可以是固定的。或者,在上侧的后连杆24a与下侧的后连杆24b之间角度还可以是可变的。在该情况下,上侧的后连杆24a和下侧的后连杆24b经由被动关节而连接。
[0154] 在这样的构成中也能够获得与实施方式1同样的效果。进而,能够防止第3直线运动机构26与搭乘者相干扰。对于这一点,使图16与图15进行对比来说明。图16是实施方式1的可变机构的模型图,并且也一起示出了搭乘席3。
[0155] 在实际存在的作为第3直线运动机构26的致动器中,有时存在从可动范围突出的突出部分26a。因为当突出部分26a向图16的左下侧突出时会与地面接触,所以向右上侧突出。然而,当突出部分26a大幅度地向右上突出时,突出部分26a会向经过搭乘席3附近的乘坐于搭乘席3的搭乘者2的大腿之间突出。因此,可能会对乘降和/或操作性带来影响。
[0156] 另一方面,如图15所示,在本实施方式中,第3直线运动机构26的突出部分26a向后方突出。因此,没有接地的可能性,也不再会对搭乘者2形成干扰。因此,即使在第3直线运动机构26存在突出部分26a的情况下也能够使其成为理想的结构。因此,能够没有搭乘者2和/或地面的干扰地行走。进而,也不会对搭乘者2的乘降造成妨碍。
[0157] (车高变化)
[0158] 接下来,对实施方式2的行走装置的各模式进行说明。图17是示出椅子模式、行走模式以及站乘模式的图。具体而言,图17的状态A表示椅子模式,状态B表示行走模式,状态C表示站乘模式。在椅子模式下,前轮11、中轮12以及后轮13接地。在行走模式和站乘模式下,前轮11、后轮13接地,中轮12离地。
[0159] 如图17所示,能够通过使第1直线运动机构22和第2直线运动机构23伸缩来改变车高。即,与实施方式1同样地,能够通过伸长第1直线运动机构22并缩短第2直线运动机构23来使车高变高。另外,与实施方式1同样地,角度α和第3直线运动机构26在全部模式下都是恒定的。
[0160] (对上下自动扶梯的应对)
[0161] 使用图18、图19来对乘坐自动扶梯的状态进行说明。图18示出了乘坐上升自动扶梯101的状态,图19示出了乘坐下降自动扶梯102的状态。此外,可变机构20的基本的动作与实施方式1是同样的,所以适当地省略说明。例如,第2直线运动机构23、第1直线运动机构22的伸缩动作与实施方式1是同样的。另外,第3直线运动机构26也与实施方式1同样地伸缩。
[0162] 如图18所示,在交通工具乘坐上升自动扶梯101的情况下,成为伸长了第3直线运动机构26的状态。由此,上框架21与上侧的后连杆24a之间的角度α变大。因此,即使前轮11变得比后轮13高,上框架21也接近水平。因此,即使在搭乘者2坐在安装于上框架21的搭乘席3(在图18中未图示)的情况下也能够稳定地乘坐上升自动扶梯101。
[0163] 如图19所示,在交通工具乘坐下降自动扶梯102的情况下,第3直线运动机构26伸长。由此,上框架21与上侧的后连杆24a之间的角度α变小。由此,可变机构20以成为与实施方式1同样的姿势的方式动作。由此,即使前轮11变得比后轮13低,上框架21也接近水平。即使在搭乘者2坐在安装于上框架21的搭乘席3(在图19中未图示)的情况下,也能够稳定地乘坐上升自动扶梯101。
[0164] (对上下台阶的应对)
[0165] 接下来对交通工具1上下台阶时的可变机构20的动作进行说明。图20是示出上台阶103时的可变机构20的动作的模型图。图21是示出下台阶103时的可变机构20的动作的模型图。在图20、图21中示出了在水平的地面105存在台阶103的情况。另外,台阶103的上表面也是水平的。此外,与图12、图13不同,在图20、21中没有示出各直线运动机构的长度。
[0166] 在交通工具1上台阶103的情况下,可变机构20的状态以图20的时刻A~时刻I的顺序发生变化。交通工具1上台阶时的基本的动作与实施方式1是同样的,所以省略说明。例如,第2直线运动机构23、第1直线运动机构22的伸缩动作与实施方式1是同样的。另外,第3直线运动机构26也与实施方式1同样地伸缩。因此,可变机构20与图12同样地执行动作。
[0167] 在交通工具1下台阶103的情况下,可变机构20的状态以图21的时刻A~时刻I的顺序发生变化。交通工具1下台阶时的基本的动作与实施方式1是同样的,所以省略说明。例如,第2直线运动机构23、第1直线运动机构22的伸缩动作与实施方式1是同样的。另外,第3直线运动机构26也与实施方式1同样地伸缩。因此,可变机构20与图13同样地执行动作。
[0168] 此外,在上述的说明中,将本实施方式所涉及的行走装置作为承载搭乘者2并行走的交通工具1来进行说明,但也可以是不承载搭乘者2的构成。例如,本实施方式所涉及的行走装置也可以是在货架载有货物并行走的行走装置。在该情况下,在车体的上框架21代替搭乘席3而设置有货架。进而,也可以是同时搬运搭乘者2和货物的行走装置。在该情况下,在车体设置有搭乘席3和货架。另外,不限于承载搭乘者2和/或货物并移动的行走装置,也可以是仅行走装置自身移动的构成。例如,行走装置不限于在车体设置有搭乘席和/或货架的构成,也可以是自主行走的移动机器人等。即,可变机构20是支撑车体的构成即可。通过在车体设置搭乘席和/或货架,能够构成搭乘者2所搭乘的交通工具和/或搬运货物的行走装置。
[0169] 此外,本发明不限于上述实施方式,能够在不脱离主旨的范围内进行适当的变更。
[0170] 本申请主张以在2014年7月11日申请的日本申请特愿2014-143572为基础的优先权,将其公开的全部内容引用于此。
[0171] 附图标记说明
[0172] 1:交通工具
[0173] 2:搭乘者
[0174] 3:搭乘席
[0175] 4:脚踏板
[0176] 5:靠背
[0177] 6:扶手
[0178] 7:控制箱
[0179] 8:桌子
[0180] 9:架子
[0181] 11:前轮
[0182] 12:中轮
[0183] 13:后轮
[0184] 20:可变机构
[0185] 21:上框架
[0186] 22:第1直线运动机构
[0187] 23:第2直线运动机构
[0188] 24:后连杆
[0189] 25:下连杆
[0190] 26:第3直线运动机构
[0191] 101:上升自动扶梯
[0192] 102:下降自动扶梯
[0193] 103:台阶
[0194] 105:地面
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