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倒れない電動一輪車

ロボット技術を応用した乗り物(ホンダ、トヨタ自動車)

  • 江村 英哲

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2010年3月26日(金)

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操縦者がいなくても自立する電動一輪車「U3-X」をホンダが開発した。2足歩行ロボットの制御技術を応用し、360度全方位に移動が可能。トヨタ自動車もロボット技術を使った乗り物の事業化を急ぐ。

 サーカスや大道芸などで使われる一輪車は、操縦者が重心をタイヤの接地面に垂直に合わせることで直立する。乗りこなすには相応の練習が必要だが、ホンダは操縦者の代わりに独自に重心を制御して自立できる電動一輪車「U3-X」を開発した。

 ひょうたん型の電動一輪車は、高さ65cm、全長31.5cm、全幅16cm。リチウムイオン電池を搭載しており、最高時速6km、満充電すると1時間ほど走行できる。乗って前方に少し体重をかけると、操縦者の意図を読むように前に進む。左右にも体を倒してみると、傾いた方向に行く。真横や斜めなど、あらゆる方向に移動可能だ。

360度全方位に移動が可能
U3-Xは、小径車輪が数珠つなぎになっており、一つひとつが左右に回転する。前後に動く大径車輪の動きに、角度が90度違う小径車輪の左右への回転を組み合わせて、360度どの方向にも駆動できる車輪機構を実現した
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手の上の棒を倒さない、と同じ

 操縦者が降りた後も、U3-Xはユラユラと揺れながらバランスを保って自立している。その様子は、生き物のようにも見える。誰も乗っていない一輪車が倒れないのは、「倒立振子(とうりつしんし)制御」と呼ばれる技術がU3-Xに搭載されているからだ。

手に立てた棒のバランスを取る動作は、まず傾きの度合いを目で確認する。棒が傾いた方向に手を動かして垂直になるように重心を調整する
画像のクリックで拡大表示

 この倒立振子制御の原理は、手のひらに載せた棒を倒さないようにバランスを取る動作を想像すると分かりやすい。棒を倒さないために、人は目で棒の傾きを確かめながら、「どの方向にどれくらい手を動かせばよいか」を頭で判断して、棒が倒れ込む方へ手を動かす。U3-Xは電子制御でその動きを再現している。

 U3-Xは、人の目の代わりに角度センサーを使う。また、頭の代わりにコンピューターがU3-Xの重心を置く位置を計算して、手の役割を担うモーターに指示を出して車輪を動かす。無人のU3-Xが小刻みに動いているのは、この制御を繰り返して重心を変えているためだ。

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