JP2007001489A

JP2007001489A - 車両

Info

Publication number: JP2007001489A
Application number: JP2005185689A
Authority: JP
Inventors: Takumi Tachibana; 巧立花; Nobuaki Miki; 修昭三木; Munehisa Horiguchi; 宗久堀口; Fumihiko Sakakibara; 文彦榊原
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2007-01-11
Also published as: CN101248469B; CN101248469A

Abstract

【課題】合体した複数の車両を緊急時に切り離して障害物を回避する。
【解決手段】複数の車両が結合して合体した合体車両は、走行中に障害物の接近をセンサによって検知する。そして、ブレーキや旋回による回避が困難な場合は、車両の連結を解除して分割し、更に反発力によって分散させ、各車両の進行方向を障害物からそらせる。このように、結合を解除することにより各車両は個別に障害物を回避することができる。反発力には、例えば、ばねの弾性力、電磁石の磁力、火薬の爆発力、風力など、タイヤの摩擦力以外の力を用いる。単体の車両と異なり、ブレーキ、加速、旋回等により衝突の回避が困難な場合であっても、各車両の結合を解除することにより、複数の車両が連結しているという特徴を生かした障害物回避技術を実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に関し、例えば、合体した複数の車両を緊急時に切り離して、タイヤの摩擦以外の方法で分割・分離することで障害物を回避する技術に関する。

従来の自動車等の車両では、乗車人数の如何にかかわらずサイズの変更ができないため、１人で移動する場合であっても、必要のない空いたシートやスペースまで伴って移動しなければならず、重量やスペースの無駄が多く、また乗員数に対する燃費の効率も悪くなっていた。
また、運転席も固定されており、運転を交代する場合などは一度外に出て乗り換えなければできなかった。更にサイズも決まってしまうため、通行できる場所も限られてしまうことがある。

そこで、次の未公開の文献により、単独走行が可能な１人乗りの車両を複数組み合わせ、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する車両が提案されている。

特願２００５−１５９１３５

この技術では、乗車人数（車両台数）に合わせて車両の結合数を増減して最適サイズでの移動が可能になる。多人数の連結状態でも、操縦者はホスト車両１人であり、それ以外は従属車両として操縦を担当するホスト車両から送信される走行情報に基づいて協調制御される。
この技術によって、連結した複数の車両をあたかも１台の車両であるかのように一体的に運用することができる。

しかし、特許文献１では、複数台の車両が協調して走行する技術に関しては開示されてるが、障害物の回避方法については示されていない。
協調して走行する技術に加え、効果的な障害物回避技術を提供することにより、合体した複数の車両からなる協調走行技術をより完成度の高いものとすることができる。

そこで、本発明は、合体した複数の車両の緊急時において障害物を回避することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、他の車両と連結する連結手段と、障害物を検出するセンサと、前記障害物との衝突回避が可能か否かを判断する回避判断手段と、前記連結手段により他の車両と連結された状態で、衝突を回避できないと判断された場合に、前記連結手段を切り離す切り離し手段と、前記切り離し手段で連結を切り離した際に、連結されていた両車両に反発力を作用させる反発力発生手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。
請求項２に記載した発明では、請求項１、又は請求項２に記載の車両において、前記回避判断手段は、車速と障害物の位置とに基づいて衝突を回避できるか否かを判断することを特徴とする。
請求項３に記載した発明では、請求項１、又は請求項２に記載の車両において、前記反発力発生手段は、弾性力、磁力、風力、爆発力のうちの何れかによる反発力を両車両に作用させることを特徴とする。
請求項４に記載した発明では、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両において、前記連結手段は、ロック機構を備えた連結機構で構成され、前記切り離し手段は、前記ロック機構を解除する解除機構で構成されていることを特徴とする。
請求項５に記載した発明では、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両において、磁力を発生させる磁力発生装置を具備し、前記連結手段は、前記磁力発生装置によって吸引力を発生させることにより両車両を連結し、前記切り離し手段は、前記磁力発生装置の発生する磁力を停止させることにより両車両の連結を切り離し、前記反発力発生手段は、前記磁力発生装置によって反発力を発生させることにより両車両に反発力を作用させることを特徴とする。
請求項６に記載した発明では、請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の車両において、一軸上に配置された駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、前記搭乗部の姿勢を維持しながら運転操作による走行要求に応じて前記駆動輪を駆動制御する駆動制御手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、センサで検出した障害物との衝突回避が可能か否かを判断し、他の車両と連結された状態で、衝突を回避できないと判断された場合に、連結手段を切り離す切り離し手段と共に、タイヤ摩擦力以外の方法で連結されていた両車両に反発力を作用させるようにしたので、車両の緊急時において障害物を回避することができる。

（１）実施の形態の概要
複数の車両が結合して連携走行する車両は、走行中に障害物の接近をセンサによって検知する。
そして、ブレーキや旋回による回避が困難な場合は、車両の連結を解除して分割し、更に反発力によって車両を分散させ、各車両の進行方向を障害物から逸らせる。
このように、連携した車両を分割・分散することにより各車両は個別に障害物を回避することができる。
反発力には、例えば、ばねの弾性力、電磁石の磁力、火薬の爆発力、風力など、タイヤの摩擦力以外の力を用いると効果的である。
単体の車両と異なり、ブレーキ、加速、旋回等により衝突の回避が困難な場合であっても、各車両の結合を解除することにより、複数の車両が連結しているという特徴を生かした障害物回避技術を実現することができる。

（２）実施の形態の詳細
本実施形態の車両は、単独走行が可能な１人乗りの車両を複数台連結して合体した車両を構成し、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する。
合体した車両のうち１台がホスト車両となって他の従属車両に走行情報を送信し、全体の操縦を行う。
本実施形態では、ホスト車両を中心として複数の車両が連結して構成されたこのような車両の集合体を合体車両と呼ぶことにする。

図１（ａ）は、４台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示したものである。
図１の例では、４台の車両１〜４のうち、斜線を付した車両１番がホスト車両となり、ホスト車両の乗員が連係走行の運転者となる。
なお、ホスト車両は、１台に限られるが車両１〜４のうちのどの車両がなってもよく、また並び形態（走行形態）も予め決められた走行形態の範囲内で任意に選択され、選択された形態に連結される。

各車両は、前後左右の４カ所に連結装置を備えており、これら連結装置を結合することにより各車両は連結される。図１（ａ）では、各車両間の連結に用いられている連結装置を模式的に表している。
連結装置は、各車両に予め備え付けてあってもよいし、あるいは、後付で各車両間に取り付けるようにしてもよい。
なお、本実施の形態における車両では、連結装置を使用することで各車両を物理的に連結するが、特許文献１で開示されているように、ホスト車両から従属車両に対して送信する走行情報を用いて従属車両が連結形態（各車両間の距離と位置関係）を維持しながら走行するソフト連結によって連結してもよい。

本実施形態の連結装置では、車両の位置関係を構造的に固定するようになっている。そのため、合体車両が旋回するために、各車両はその車軸が、搭乗部を含む車両本体に対して旋回方向に回転するように構成されている。
なお、連結装置は、例えば、蛇腹や蝶番で連接した棒部材などを使用することで、所定の許容範囲内で変形可能な構造を有するものを使用することができる。
このような変形可能な連結装置を使用する場合には、車体と車軸を固定してもよいし、本実施形態のように車体に対して車軸が回転するように構成してもよい。

図１（ｂ）は、ホスト車両と従属車両間で送受信される走行情報を説明するための図である。
ホスト車両１は、乗員が行った運転操作に応じた速度／方向に必要な駆動を行う。
これと同時にホスト車両１は、従属車両２〜４に対して、自車に同期（追従）するように指令する。すなわち、ホスト車両１は、自車と同期（連係関係の維持）をさせるために、速度、方向、自車（ホスト車両１）との相対位置を走行情報（追従指令）として他の従属車両２〜４に送信する。

一方、従属車両２〜４は、追従指令を基に走行し、自車情報として自車の速度、方向、自車位置からなる状態情報をホスト車両１にフィードバックする。
ホスト車両１は、このフィードバックされた各状態情報と現在の自車両の走行状態、及び運転操作に応じて、走行情報を作成して従属車両２〜４に送信する。
このようにホスト車両からの追従指令と、従属車両からの状態情報のフィードバックを繰り返しながら走行することで、連結装置になるべく力をかけないで連係走行を維持することができる。
特に、連結装置が変形可能な構造を有している場合は、物理的な連結とフィードバックを用いたソフトウェア的な連結を併用することにより柔軟な走行を行うことが可能になる。

このように本実施形態の車両が複数台で連係走行することで、１人から多人数まで乗員数に合わせた最適な車体サイズで走行することが可能である。
また、連係走行の状態では誰（どの車両）がどの場所ででもホスト車両となり操縦することができる。またホスト車両の担当を他の車両に変更することで乗員が座席を変更したり、走行位置を変更したりせずに運転者の交代も可能である。
連結状態で車両サイズや、走行形態を変更する自由度が高いため、連結状態を変更することで、例えば、狭い路地では縦１列で走行することが可能であり、このため走行可能な場所が広がる。

図２の各図は、本実施形態において、合体車両の前方に障害物が存在する場合の回避方法を表したものである。
図２（ａ）は、合体車両５００の進行方向（走行方向）正面に障害物３００が存在している場合を表している。
障害物３００は、例えば、路上に放置された粗大物などの静止物や、正面から合体車両５００に向かってくる車などの移動体などである。
より具体的には、障害物３００として、例えば、他車、歩行者、標識、信号、壁、木などが考えられる。

合体車両５００は、ホスト車両１や従属車両２〜４のセンサで合体車両５００の周囲の障害物を走行中に探索しており、その情報はホスト車両１に集約される。
ホスト車両１は、合体車両５００と障害物３００の位置関係と運動状態（車速）からブレーキによる制動、又は合体車両５００の旋回による回避が可能か判断する。
回避が可能であると判断した場合は、ホスト車両１はこれらの方法による回避を選択するが、これらの方法による回避が困難な場合、ホスト車両１は、各車両間の結合を解除すると共に、各車両を相互に反発させて分散させる。これによって各車両の進行方向が障害物３００からそれて、各車両と障害物３００の正面衝突や側面衝突を回避することができる。

図２（ｂ）は、各車両の連結が解除され、合体車両５００が分解した状態を表している。
図２（ｂ）に示した例では、ホスト車両１と従属車両２の間に反発力が作用し、お互いが遠のく方向に進行方向が変化している。これによって、ホスト車両１と従属車両２の何れもが障害物３００との衝突を回避することができる。
同様に、従属車両３と従属車両４の間にも反発力が作用し、何れも障害物３００との衝突を回避している。
一般に、合体車両５００では、障害物が接近する方向と垂直方向に反発力を発生させることにより障害物３００との正面衝突の回避が可能となる。
なお、ホスト車両１と従属車両３の間、あるいは従属車両２と従属車両４の間にも反発力を発生させることも可能であるが、作用反作用の法則により進行方向側の車両（ホスト車両１、従属車両２）が進行方向に加速してしまうため、正面衝突回避の場合は、進行方向側の反発力は発生させないのが望ましい。この場合、ホスト車両１と従属車両３とが連結した状態、従属車両２と従属車両４とが連結した状態で、左右に分割することになる。

図３の各図は、合体車両の側面（従属車両２と従属車両４が配置された側）から障害物が接近してくる場合の回避方法を表したものである。
図３（ａ）は、合体車両５００の側面正面から障害物３００が接近してくるところを表している。
障害物３００は、例えば、合体車両の側面から合体車両方向に向かって走行する車両などの移動体であって、交差点通過時に側面から進入してくる車両や、踏切で立ち往生してる場合に接近してくる列車などが考えられる。
ブレーキ等の制動による回避、加速による回避、又は合体車両５００の旋回による回避が可能な場合は、ホスト車両１は、合体車両５００を制動、加速、旋回させて障害物３００との衝突を回避するが、これらの方法による回避が困難な場合、ホスト車両１は、各車両間の結合の解除すると共に、各車両を反発させて障害物３００との衝突を回避する。

図３（ｂ）は、各車両の連結が解除され、合体車両５００が分解した状態を表したものである。
図に示した例では、従属車両２と従属車両４の間に反発力が作用し、お互いが遠のく方向に運動状態が変化している。これによって、障害物３００は従属車両２と従属車両４の間の間隙を通過し、何れもが障害物３００との衝突を回避することができる。
同様に、ホスト車両１と従属車両３の間にも反発力が作用し、何れも障害物３００との衝突を回避している。
なお、ホスト車両１と従属車両２の間、あるいは従属車両３と従属車両４の間にも反発力を発生させることも可能であるが、この場合、従属車両が障害物方向に運動成分を持ってしまう。このため、側面衝突を避ける場合には、ホスト車両１と従属車両２とが連結した状態、従属車両３と従属車両４とが連結した状態で、前後に分割することが好ましい。

図４は、本実施形態の車両の外観構成を例示したものである。
本実施形態の車両は、倒立振り子車両により構成されており、搭乗部の姿勢を感知し、その姿勢に応じて、駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するように姿勢制御を行いながら走行するものである。
本実施形態における姿勢制御の方法としては、例えば、米国特許第６，３０２，２３０号明細書、特開昭６３−３５０８２号公報、特開２００４−１２９４３５公報、特開２００４−２７６７２７公報で開示された各種制御方法が使用可能である。

図４に示されるように、倒立振り子車両は、同軸に配置された２つの駆動輪１１ａ、１１ｂを備えている。
両駆動輪１１ａ、１１ｂは、それぞれ駆動モータ（ホイールモータ）１２で駆動されるようになっている。

駆動輪１１ａ、１１ｂ（以下、両駆動輪１１ａと１１ｂを指す場合には駆動輪１１という）及び駆動モータ１２の上部には運転者が搭乗する搭乗部１３が配置されている。
搭乗部１３は、運転者が座る座面部１３１、背もたれ部１３２、及びヘッドレスト１３３で構成されている。
搭乗部１３は、駆動モータ１２が収納されているホイールモータ筐体１２１に固定された支持部材１４により支持されている。

搭乗部１３の左脇には操縦装置１５が配置されている。この操縦装置１５は、運転者の操作により、倒立振り子車両の加速、減速、旋回、回転、停止、制動等の指示を行う為のものである。
本実施形態における操縦装置１５は、座面部１３１に固定されているが、有線又は無線で接続されたリモコンにより構成するようにしてもよい。また、肘掛けを設けその上部に操縦装置１５を配置するようにしてもよい。

なお本実施形態において、操縦装置１５の操作により出力される操作信号によって加減速等の制御が行われるが、例えば、特開平１０−６７２５４号公報に示されるように、運転者が車両に対する前傾きモーメントや前後の傾斜角を変更することで、その傾斜角に応じた車両の姿勢制御及び走行制御を行うように切替可能にしてもよい。なお、運転者による傾きモーメントによる姿勢制御及び走行制御を行う場合には、本実施形態による姿勢制御は行わない。

搭乗部１３の右脇には、表示・操作部１７が配置されている。この表示・操作部１７は、液晶表示装置からなる表示部１７２と、この表示部１７２の表面に配置されたタッチパネル及び専用の機能キーで構成される入力部１７１を備えている。
なお、表示・操作部１７は、操縦装置１５と同様に又は同一のリモコンにより構成するようにしてもよい。また表示・操作部１７と操縦装置１５と左右の配置を逆にしてもよく、両者を同一の側に配置するようにしてもよい。

搭乗部１３と駆動輪１１との間には制御ユニット１６が配置されている。
本実施形態において制御ユニット１６は、搭乗部１３の座面部１３１の下面に取り付けられているが、支持部材１４に取り付けるようにしてもよい。

また、図４に図示しないが、倒立振り子車両は、例えば、赤外線、超音波、レーザなどによって周囲の障害物を検出する障害物検出センサを備えている。これによって、合体車両５００として走行している際に、障害物３００を検出することができる。
また、図４には図示しないが、倒立振り子車両は、前後左右の他の倒立振り子車両と連結するための連結装置と、緊急時に連結した車両と反発するための反発装置を備えているか、又は後付で取り付けられるようになっている。これらの連結装置と反発装置の具体的な形態は後述する。

図５は、倒立振り子車両の制御ユニット１６の構成を表したものである。
制御ユニット１６は、バッテリ１６０、主制御装置１６１、ジャイロセンサ１６２、モータ制御装置１６３、記憶部１６４、車車間通信システム１６５、分割指令部１６６、反発指令部１６７を備えている。
バッテリ１６０は、駆動モータ１２に電力を供給する。また、主制御装置１６１にも制御用の低電圧の電源を供給するようになっている。

主制御装置１６１は、メインＣＰＵを備え、図示しない各種プログラムやデータが格納されたＲＯＭ、作業領域として使用されるＲＡＭ、外部記憶装置、インターフェイス部等を備えたコンピュータシステムで構成されている。
倒立振り子車両の姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置１５からの各種指示信号に基づいて走行を制御する走行制御プログラム、他の車両と協調して連係走行をするための各種連係走行処理を実行するためのプログラム、本実施の形態の緊急時に障害物を回避するための衝突回避プログラム等の各種プログラムがＲＯＭ（又は記憶部１６４）に格納されており、主制御装置１６１は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。

ジャイロセンサ１６２は、搭乗部１３の姿勢を感知する姿勢感知センサとして機能する。
ジャイロセンサ１６２は、搭乗部１３の傾斜に基づく物理量として、搭乗部１３の角加速度と傾斜角度θを検出する。
主制御装置１６１は、ジャイロセンサ１６２で検出される傾斜角度から傾斜方向を認識するようになっている。

なお、本実施形態のジャイロセンサ１６２では、角加速度と傾斜角を検出して主制御装置１６１に供給するが、角加速度だけを検出するようにしてもよい。
この場合、主制御装置１６１は、ジャイロセンサ１６２から供給される角速度を蓄積することで、角加速度と角度を算出して傾斜角を取得するようにする。

また、姿勢感知センサとしてはジャイロセンサ１６２以外に、液体ロータ型角加速度計、渦電流式の角加速度計等の搭乗部１３が傾斜する際の角加速度に応じた信号を出力する各種センサを使用することができる。
液体ロータ型角加速度計は、サーボ型加速度計の振り子の代わりに液体の動きを検出し、この液体の動きをサーボ機構によりバランスさせるときのフィードバック電流から角加速度を測定するものである。一方、渦電流を利用した角加速度計は、永久磁石を用いて磁気回路を構成し、この回路内に円筒形のアルミニウム製のロータを配置し、このロータの回転速度の変化に応じて発生する磁気起電力に基づき、角加速度を検出するものである。

モータ制御装置１６３は、駆動モータ１２を制御する。
すなわち、主制御装置１６１から供給される駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号に応じて駆動モータ１２を制御する。

主制御装置１６１は、ホスト車両として走行する場合には操縦装置１５からの走行要求に基づき、従属車両として走行する場合にはホスト車両から受信する走行情報に基づいて、駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号をモータ制御装置１６３に供給する。

モータ制御装置１６３は、駆動モータ１２用のトルク−電流マップを備えている。
このトルク−電流マップに従って、モータ制御装置１６３は、主制御装置１６１から供給される駆動トルクに対応する電流を駆動モータ１２に対して出力するように制御する。なお、主制御装置１６１から供給される駆動トルクは、車両が停止している場合には、姿勢制御のためのトルク指令値Ｔであり、走行中は運転者の駆動要求に応じたトルク指令値から姿勢制御のためのトルク指令値Ｔを加減算した値である。

記憶部１６４には、連係走行に必要な各種情報として、自車両の識別番号（自車両ＩＤ）、従属車両の識別番号（従属車両ＩＤ）、走行形態パターンと配置変更条件、配置変更手順、地図データ（道路データ）等の各種データが記憶されている。
自車両ＩＤ（従属車両ＩＤ）に関連付けて各車両の愛称（ハンドルネーム）を登録することができるようになっている。このハンドルネームを従属車両ＩＤともにホスト車両に送信する。ホスト車両では、例えば、決定した走行形態のどの位置にどの従属車両を配置するかを決定する際に、決定した走行形態と受信した全てのハンドルネームを表示部１７２に表示し、乗員はハンドルネームと表示された走行形態の位置を選択することで車両位置を容易に決定することができるようになる。

従属車両ＩＤは、自車両をホスト車両として、自車両と共に連係走行を行うことが可能な他の車両の識別番号であって、入力部１７１からの従属車両登録操作により予め登録された識別番号が記憶される。
主制御装置１６１は、各従属車両に対して走行情報を送信するが、その内容は決定した走行形態におけるホスト車両との位置関係によって異なっているので、走行情報に従属車両ＩＤを付して送信し、各従属車両は自己のＩＤが付された走行情報だけを採用する。

車車間通信システム１６５は、ホスト車両と所定距離内に存在する従属車両との間で走行情報（追従指令）や状態情報を送受信する。
車車間通信システム１６５は、電波又は赤外線等を利用した無線通信により情報の送受信を行うようになっている。
本実施形態における車車間通信システム１６５は、通信データをブロードキャストを用いて複数の周辺に存在する各車両に対して送信するようになっているが、マルチキャスト等により通信データを複数の車両に対して送信するようにしてもよい。

入力部１７１は、表示・操作部１７（図４参照）に配置され、各種データや指示、選択をするための入力手段として機能する。
入力部１７１は、表示部１７２上に配置されたタッチパネルと、専用の選択ボタンで構成される。タッチパネル部分は、表示部１７２に表示された各種選択ボタンに対応して搭乗者が押下（タッチ）した位置が検出され、その押下位置と表示内容とから選択内容が取得される。

表示部１７２は、表示・操作部１７に配置される。表示部１７２は、入力部１７１からの選択や入力対象となるボタンや説明等が表示されるようになっている。
表示部１７２に表示される選択ボタンとしては、例えば、走行モード選択ボタン、走行形態選択ボタン、従属車両ＩＤ選択ボタン（ハンドルネームが表示される）、走行位置（位置関係）選択ボタン等の各種ボタンが表示される。

また、連係走行している車両群に途中から参加する場合の途中参加ボタンも表示される。この途中参加ボタンが選択されると、車車間通信システム１６５から、参加申し込みを表す情報として、自車両ＩＤとハンドルネーム（登録されている場合）が送信される。
一方、連係走行しているホスト車両が自車両ＩＤとハンドルネームを受信すると、従属車両ＩＤとして記憶部１６４に登録済みの車両であれば、表示部１７２に参加を希望する車両が存在する旨の表示を行うとともに、参加を認める許可ボタン、拒否する却下ボタンが表示される。
参加許可ボタンが選択されると、現状の走行形態と位置関係（ハンドルネームが表示）が表示部１７２に表示されると共に、新規参加車両の可能な配置位置が表示される。可能な配置位置は、現状の走行形態を維持した他の走行形態が記憶部１６４から読み出されて空き位置が可能な配置位置として表示される。可能な配置位置が複数存在する場合には、ホスト車両の乗員の選択により決定する。

現在位置検出装置１８は、車両の現在位置（緯度、経度からなる絶対座標値）を検出するためのものであり、人工衛星を利用して車両の位置を測定するＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）受信装置、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ、ジャイロセンサ、車速センサ等の１又は複数が使用される。
現在位置検出装置１８で検出した現在位置と、記憶部１６４の地図データから現在走行している道路をマップマッチングにより特定することで、道路幅情報を取得し（道路幅情報取得手段）、走行形態の変更が必要か否かの判断に使用される。
なお、地図情報と現在位置検出装置１８及びマップマッチング処理により道路幅情報取得手段が構成されるが、車両両側を撮像する撮像装置と、撮像画像の画像認識により道路幅を検出することで道路幅情報取得手段を構成するようにしてもよい。

相対位置検出部１９は、レーダ及びジャイロを備えており、ホスト車両に対する相対的な位置を検出する。レーダによりホスト車両までの距離が検出され、ジャイロにより移動量（方向）が検出される。
検出した相対的位置関係は、図示しない車速検出センサで検出した車速と共に状態情報としてホスト車両にフィードバックされる。

主制御装置１６１には、駆動モータ（ホイールモータ）１２、操縦装置１５、及びジャイロセンサ１６２、現在位置検出装置１８、入力部１７１、相対位置検出部１９から各装置、機器に応じた情報が供給されるようになっており、これらの情報に応じて姿勢、走行、制動の各制御、及び本実施形態における連係走行制御が行われるようになっている。
駆動モータ１２からトルクとロータ位置を示す情報が供給され、操縦装置１５から加速指示情報、減速指示情報、旋回方向を示す旋回情報が供給され、ジャイロセンサ１６２からは搭乗部１３の角速度が供給され、現在位置検出装置１８からは車両の現在位置（緯度、経度）が供給され、入力部１７１からは表示部１７２に表示した各種ボタンに対する乗員の選択情報が供給され、相対位置検出部１９からはホスト車両に対する相対的な位置関係が供給されるようになっている。

また、主制御装置１６１には、障害物検出センサ２０からの検出情報が供給される。これによって、主制御装置１６１は、障害物の存在する位置、障害物に対する相対的な車速を得ることができる。
障害物検出センサ２０は、車両の複数箇所に配置されている。具体的には、少なくとも車両の前方、後方、左側方、右側方の４カ所に配置されているが、さらに、４角に配置され合計８個とすることが好ましい。
障害物検出センサ２０は、障害物の有無と、自車位置から障害物までの相対距離を検出するようになっている。
車両が従属車両である場合、障害物検出センサ２０で検出した障害物情報（障害物を検出した障害物検出装置の位置（前方、右前角等）と、障害物のまでの距離）が車車間通信システム１６５を介してホスト車両に送信される。

なお、各障害物検出センサ２０のうち、連結装置２１の連結により予め決められた位置の障害物検出センサ２０がオフ状態になることで、合体車両の内部方向を検出しないようになっている。
例えば、図１において従属車両４は、前方、左側方、左前角に配置された障害物検出センサがオフ状態となる。
すなわち、連結装置２１で連結されている方向に配置された障害物検出センサ２０がオフ状態となる。また、連結装置２０が複数配置され、その連結装置２０同士が直角方向である場合には、両連結装置２０、２０間の角に配置された障害物検出センサがオフ状態となる。

分割指令部１６６は、主制御装置１６１からの分割指令信号によって連結装置２１を作動させ、これを切り離す。
なお、連結装置２１は、他の車両と連結する連結手段を構成し、分割指令部１６６は、連結装置２１を切り離す切り離し手段を構成している。

反発指令部１６７は、主制御装置１６１からの反発指令信号によって反発装置２２を作動させ、反発力を発生させる。反発装置２２は、連結されていた両車両に反発力を作用させる反発力発生手段を構成している。
なお、図５では、連結装置２１、反発装置２２は、単数のみ示してあるが、これらは倒立振り子車両の前後左右に設けてあり、分割指令部１６６、反発指令部１６７はこれらを個別に作動させることができる。

主制御装置１６１は、自車両がホスト車両である場合には、車速と、自車両の障害物検出センサ２０による検出信号、及び従属車両から受信する障害物情報に基づいて緊急時（車両の加速、減速、旋回では衝突を回避できない場合）であると判断した場合に、分割指令信号を分割指令部１６６に、反発指令信号を反発指令部１６７に供給すると共に、分割指令信号と反発信号を車車間通信システム１６５を介して従属車両に供給する。
一方、自車両が従属車両である場合、主制御装置１６１は、ホスト車両から受信した分割指令信号と反発信号を、分割指令部１６６と反発指令部１６７に供給する。

図６（ａ）は、連結装置と反発装置の一例を示した平面図であり、結合部分を上側（倒立振り子車両の倒立方向）から見たところを表したものである。なお、後に説明する図７〜図９も同様である。
図６（ａ）に示したように、連結装置２１は、一方の車両側に蝶番で開閉可能に固定され、他端の車両側に凸部を備えた板状の連結部材２０１と、他の車両側に構成され、連結部材２０１の凸部をはめ込む凹部を備えた固定板２０２から構成されている。
このように連結部材２０１と固定板２０２は凸部と凹部をはめ込むロック機構を構成している。
連結部材２０１は、前後方向に１つずつ設けられており、その間に反発装置２２が収納されている。反発装置２２は、圧縮したばねによって構成されている。
両車両には反発装置２２の弾性力による反発力が作用しているものの、連結装置２１による結合により、この反発力は解放されずに保持されている。

図６（ｂ）は、緊急時に連結装置２１と反発装置２２が作動した状態を表している。
固定板２０２には、電磁的にピンを突出して連結装置２１を開方向に移動させ、凸部と凹部の結合を解除する解除装置２０３が内蔵されている。図では、分割指令部１６６（図５）の指令により解除装置２０３が作動して、連結装置２１が開状態になっている。
連結装置２１が開状態になると反発装置２２の反発力が解放され、両車両が遠のく方向に押される。
このようにこの例では、切り離し手段は、前記ロック機構を解除する解除機構で構成されている。
なお、この例では、連結装置２１の連結が解除されると、反発装置２２の反発力が自動的に解放されて反発力が作用するのため、反発指令部１６７は不要である。

図７（ａ）は、連結装置２１と反発装置２２の他の例を表したものである。
連結装置２１は、結合方向に磁極が形成された電磁石により構成されている。電磁石は磁力発生装置を構成している。
車両を連結する場合は、結合部分にそれぞれ異なる磁極を形成し、磁力による吸引力で連結。図の例では、一方の車両側にＮ極が形成され、他方の車両側にＳ極が形成されている。
連結装置２１の電磁石に形成する磁極の種類、及び磁力の強さは分割指令部１６６が制御する。

図７（ｂ）は、緊急時に反発した状態を表したものである。
この例では、連結装置２１の電磁石のうちの一方の磁極を反転することにより電磁石間に磁力による反発力を発生させ、これによって両車両を切り離すと共に反発させるようになっている。図ではＳ極だった磁極をＮ極に反転させているが、Ｎ極側をＳ極に反転させるようにしてもよい。
より詳細には、分割指令部１６６は、一方の電磁石の発生する磁力を停止させることにより両車両の連結を切り離し、次いで、この電磁石を逆の極性に磁化させることにより反発力を発生させる。
このように、この例では、連結装置２１が反発装置２２の機能を兼ね備えているため、倒立振り子車両に反発指令部１６７と反発装置２２は不要である。
合体車両５００を形成する連結装置２１のうち、何れの電磁石の磁極を反転させるかは、ホスト車両１が決定し、従属車両に指令信号を供給する。

図８（ａ）は、連結装置２１と反発装置２２の更に他の例を表したものである。
この例では、両車両の間に連結装置２１と反発装置２２が平行に配置されている。
連結装置２１は、例えば、列車の連結装置と同様の構成をしており、図８（ｃ）に示したように、相手方の凹部に嵌合する凸部２２４ａと、相手方の凸部が嵌合する凹部２２４ｂが先端部に形成されている。
更に、連結装置２１には、相手方との嵌合が外れないように保持するための連結保持器２２５が形成されており、解放レバー２２３の操作で保持、及び保持の解除を行うことができる。連結保持器２２５は、例えば、回り子により構成されている。
解放レバー２２３の操作は基本的に手作業で行うが、緊急時には、分割指令部１６６からの指令によって自動的に保持が解除されるようになっている。

一方、反発装置２２は、図８（ａ）に示したように、軸方向中央部分に空洞部分が形成された柱状部材２２１を用いて構成されている。
空洞部分は薬室を構成しており、内部に火薬２２２が設置されている。火薬２２２には図示しない起爆装置が設置してあり、反発指令部１６７からの指令により起爆装置は火薬２２２を爆発させる。
柱状部材２２１は、中央から分割されるように構成されており、火薬２２２が爆発すると、柱状部材２２１は分割し、更に爆発により分割した柱状部材に反発力が発生する。

図８（ｂ）は、両車両が反発した状態を表している。
図８（ｂ）に示したように、連結装置２１は分割指令部１６６の指令により切り離され、反発装置２２は、反発指令部１６７の指令により爆発し、爆発の圧力（爆発力）によって互いに反発力が作用しあう。
この例では、一例として火薬２２２によって反発力を発生したが、このほかに、柱状部材２２１の内部に圧縮空気を収納しておき、これを瞬時に解放したり、あるいは、エアバッグを格納しておきこれを急激に膨張させて反発力を発生させてもよい。

図９（ａ）は、連結装置２１と反発装置２２の更に他の例を表したものである。
この例では、両車両の間に連結装置２１が形成され、両車両の外側に反発装置２２が形成されている。
連結装置２１は、電磁石によって吸引するものや機械的に結合するものなど、分割指令部１６６によって緊急時に連結を切り離せるものであればよい。
一方、反発装置２２には、翼部材が折りたたまれて収納されており、緊急時には反発指令部１６７の指令によって翼部材が車両側面方向に広がるようになっている。

図９（ｂ）は、両車両が緊急時に離れた状態を表したものである。
緊急時には、分割指令部１６６の指令によって連結装置２１の連結が切り離され、更に、反発指令部１６７の指令によって反発装置２２の翼部材が広がる。
翼部材には進行方向と逆方向に風力が作用するため、車両にトルクが発生し、両車両が遠のく方向に車両の進路が変更される。これによって、両車両は互いに遠のいていく。また、風圧により車両は減速するためより安全性が高まる。

次に、図１０のフローチャートを用いて、ホスト車両１が合体車両５００の連結を解除して障害物３００との衝突を回避する衝突回避制御手順について説明する。
以下の処理は、ホスト車両１の主制御装置１６１が衝突回避プログラムに従って行うものである。
まず、主制御装置１６１は、自車両の障害物検出センサ２０、又は従属車両２〜４の障害物検出センサ２０からの信号により障害物を探知する（ステップ５）。

次に、主制御装置１６１は、障害物３００の位置と相対的な移動速度などを用いて合体車両５００がブレーキによる制動で衝突前に停止可能か否かを判断する（ステップ１０）。
停止可能である場合（ステップ１０；Ｙ）、主制御装置１６１は、運転者による停止操作を所定時間待つ。
運転者からの停止操作があった場合（ステップ１５；Ｙ）、主制御装置１６１は、従属車両２〜４に停止を指示し（ステップ２０）、更に自車両に関してブレーキ処理を行う（ステップ２５）。
従属車両２〜４もホスト車両１からの停止指示によりブレーキ処理を行い、合体車両５００は、障害物３００に衝突する前に停止する。

ステップ１５で所定時間内に運転者の停止操作がなかった場合（ステップ１５；Ｎ）、主制御装置１６１は、従属車両２〜４にブレーキ処理を指示し（ステップ３０）、自身は自動的にブレーキ処理を行う（ステップ３５）。
これによって、例え運転者が停止操作を行わなかったとしても、合体車両５００は障害物３００に衝突する前に停止することができる。

一方、ステップ１０で、合体車両５００がブレーキによる停止で衝突回避が可能でないと判断した場合（ステップ１０；Ｎ）、主制御装置１６１は、更に、合体車両５００を旋回して進行方向を変えることにより障害物との衝突を回避できるか否かを判断する（ステップ４０）。
旋回による回避が可能と判断した場合（ステップ４０；Ｙ）、主制御装置１６１は、運転者による旋回操作を所定時間待つ。
運転者からの旋回操作があった場合（ステップ４５；Ｙ）、主制御装置１６１は、従属車両２〜４に旋回を指示し（ステップ５０）、更に自車両に関して旋回処理を行う（ステップ５５）。
従属車両２〜４もホスト車両１からの旋回指示により旋回処理を行い、合体車両５００は、障害物３００に衝突する前に旋回して衝突を避けることができる。

ステップ４５で所定時間内に運転者の旋回操作がなかった場合（ステップ４５；Ｎ）、主制御装置１６１は、従属車両２〜４に旋回処理を指示し（ステップ６０）、自身は自動的に旋回処理を行う（ステップ６５）。
これによって、例え運転者が旋回操作を行わなかったとしても、合体車両５００は障害物３００に衝突する前に旋回することができる。

一方、ステップ４０で、合体車両５００が旋回による衝突回避が可能でないと判断した場合（ステップ４０；Ｎ）、主制御装置１６１は、合体車両５００の分割パターンを決定する（ステップ７０）。
分割パターンは、合体車両５００が備える反発装置２２のうち、何れを作動させるかにより決定され、図２や図３で示したように、合体車両５００の進行方向と障害物の位置などから、各車両が障害物と衝突しないようなパターンを主制御装置１６１が判断する。
より詳細には、主制御装置１６１は、合体車両５００の衝突部位、衝突方向、障害物に対する車速などからなる衝突パターンと、これに対応する分割パターンをデータベースに記憶している。そして、主制御装置１６１は、障害物検出センサ２０から得られる障害物の位置や障害物に対する車速などを用いて衝突部位、衝突方向などを予測し、これをデータベースで照合して分割パターンを決定する。

主制御装置１６１は、分割パターンを決定した後、各従属車両２〜４に分割と反発を指示する（ステップ７５）。
分割に関しては、各車両に対して連結装置２１による連結を切り離すように指示し、反発に関しては、分割パターンで反発を要する部位で連結を行っている従属車両に対して反発を指示する。

主制御装置１６１は、分割と反発を指示した後、自車両の連結装置２１を解除し、分割パターンにより必要があれば自車両の反発装置２２を作動させる（ステップ８０）。
従属車両２〜４もホスト車両１からの指示に従って、連結装置２１を解除するほか、指示があれば反発装置２２を作動させる。
以上に説明した、ブレーキ処理（ステップ２５）、自動ブレーキ処理（ステップ３５）、旋回処理（ステップ５５）、自動旋回処理（ステップ６５）、車両分割（ステップ８０）の何れかにより、主制御装置１６１は、合体車両５００の障害物との衝突を回避することができる。

次に、図１１の各図を用いて合体車両の隊形の変形例について説明する。
図１１（ａ）は、ホスト車両１と従属車両２〜４を進行方向に一列に並べて連結した例である。
このように各車両を一列に配列することにより、幅の狭い道路や混雑した道路でも容易に通行することができる。
この例では、連結部分が縦方向に４カ所あるが、ホスト車両１は、側面から障害物が進行してきた場合、障害物３００が衝突する連結部分を予測し、その部位の反発装置２２を作動させる。
反発装置２２を作動させた部位以外の連結装置２１は、切り離さなくてもよいが、切り離す場合は、反発装置２２を作動させた後切り離す。これにより、全車両に反発力が伝達する。

図１１（ｂ）は、従属車両２〜４を進行方向に対して垂直方向に一列に配置し、その前にホスト車両１を配置した例である。
この隊形では、従属車両２〜４の搭乗者は互いにコミュニケーションを採ることができると共に、ホスト車両１の運転者は運転に集中することができる。
この場合、障害物が正面にある場合、ホスト車両１は、従属車両２と従属車両３、あるいは従属車両３と従属車両４のうち、障害物が衝突する可能性が高い方の反発装置２２を作動させる。
なお、反発前にホスト車両１と従属車両３の連結を解いてしまうと、ホスト車両１には反発力が作用しなくなるため、ホスト車両１は、従属車両３に反発力が作用した後、ホスト車両１と従属車両３の連結を切り離す。
一方、障害物が側面方向から進行してきた場合、ホスト車両１は、ホスト車両１と従属車両３の間で反発装置２２を作動させる。この場合も、反発前に従属車両３と従属車両２、及び従属車両３と従属車両４の連結を解いてしまうと、従属車両２と従属車両４に反発力が作用しないため、ホスト車両１は、反発装置２２を作動させた後、従属車両２や従属車両４の連結を切り離す。

図１１（ｃ）は、ホスト車両１及び従属車両２〜４を進行方向に対して垂直方向に一列に配置した例である。
この隊形では、ホスト車両１及び従属車両２〜４の搭乗者間でコミュニケーションを図ることができる。
この例では、連結部分が進行方向に垂直に４カ所あるが、ホスト車両１は、正面に障害物がある場合、障害物が衝突する連結部分を予測し、その部位の反発装置２２を作動させる。
反発装置２２を作動させた部位以外の連結装置２１は、切り離さなくてもよいが、切り離す場合は、反発装置２２を作動させた後切り離す。これにより、全車両に反発力が伝達する。

以上、本実施の形態について説明したが、これらの衝突回避方法は、ホスト車両１及び従属車両２〜４をソフトウェアにて連付けした場合にも適用可能である。
この場合は、例えば、隣接する車両間で互いにエアバッグを膨張させ、互いのエアバッグを押すことにより反発力を発生させることができる。

以上に説明した本実施の形態により次のような効果を得ることができる。
（１）障害物の衝突前に、合体車両を分割・分散することにより、車両と障害物の衝突を回避することができる。
（２）タイヤの摩擦力以外の方法で分割・分散することにより瞬時に方向を変えて衝突を回避することができる。
（３）障害物の位置と障害物との相対的な車速から、衝突部位を予測し、衝突回避に効果的な反発装置を選択的に作動させることができる。
（４）反発力に弾性力、磁力、爆発力、風力など、車両相互間で直接作用する力を利用することにより、障害物発見と同時に瞬時に分割・分散することができる。
（５）狭い道路を走行するための隊形やコミュニケーションを採るための隊形など、目的に応じて柔軟に合体車両の隊形の設定及び変更が可能になる。

４台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示した図である。合体車両の前方に障害物が存在する場合の回避方法を説明するための図である。合体車両の側面から障害物が接近してくる場合の回避方法を説明するための図である。本実施形態の車両の外観構成を例示した図である。倒立振り子車両の制御ユニットの構成を表したも図である。連結装置と弾性力による反発装置の一例を示した平面図である。連結装置と磁力による反発装置の一例を示した平面図である。連結装置と爆発力による反発装置の一例を示した平面図である。連結装置と風力による反発装置の一例を示した平面図である。ホスト車両が合体車両の連結を解除して障害物との衝突を回避する手順について説明するためのフローチャートである。合体車両の隊形の変形例を示した図である。

符号の説明

１１駆動輪
１２駆動モータ
１３搭乗部
１３１座面部
１３２背もたれ部
１３３ヘッドレスト
１４支持部材
１５操縦装置
１６制御ユニット
１６０バッテリ
１６１主制御装置
１６２ジャイロセンサ
１６３モータ制御装置
１６４記憶部
１６５車車間通信システム
１６６分割指令部
１６７反発指令部
１７表示・操作部
１７１入力部
１７２表示部
１８現在位置検出装置
１９相対位置検出部
２０障害物検出センサ
２１連結装置
２２反発装置
３００障害物
５００合体車両

Claims

他の車両と連結する連結手段と、
障害物を検出するセンサと、
前記障害物との衝突回避が可能か否かを判断する回避判断手段と、
前記連結手段により他の車両と連結された状態で、衝突を回避できないと判断された場合に、前記連結手段を切り離す切り離し手段と、
前記切り離し手段で連結を切り離した際に、連結されていた両車両に反発力を作用させる反発力発生手段と、
を具備することを特徴とする車両。
前記回避判断手段は、車速と障害物の位置とに基づいて衝突を回避できるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記反発力発生手段は、弾性力、磁力、風力、爆発力のうちの何れかによる反発力を両車両に作用させることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の車両。
前記連結手段は、ロック機構を備えた連結機構で構成され、
前記切り離し手段は、前記ロック機構を解除する解除機構で構成されていることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両。
磁力を発生させる磁力発生装置を具備し、
前記連結手段は、前記磁力発生装置によって吸引力を発生させることにより両車両を連結し、
前記切り離し手段は、前記磁力発生装置の発生する磁力を停止させることにより両車両の連結を切り離し、
前記反発力発生手段は、前記磁力発生装置によって反発力を発生させることにより両車両に反発力を作用させることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両。
一軸上に配置された駆動輪と、
前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、
前記搭乗部の姿勢を維持しながら運転操作による走行要求に応じて前記駆動輪を駆動制御する駆動制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の車両。