JP2000142452A

JP2000142452A - 全方向移動車両

Info

Publication number: JP2000142452A
Application number: JP32176398A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Kawada; 辰実川田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】段差がある走行面を走行する場合であっても、
駆動輪が走行面に確実に接地し、所望の方向へ所望の速
度で安定して移動する全方向移動車両を提供する。【解決手段】駆動輪を備える複数の駆動ユニットが取り
付けられるサスペンション機構部９、１３と、サスペン
ション機構部９、１３に一端が固定される操舵軸４、７
と、操舵軸４、７を回動自在に取り付ける車両本体１と
備える全方向移動車両であって、凹凸のある走行面を移
動するとき、サスペンション機構部９、１３は、複数の
駆動ユニットをそれぞれ独立して走行面に応じて上下方
向に移動させて、走行面に複数の駆動ユニットの全ての
駆動輪を常に当接させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両本体の方向を
変えることなく任意の方向へ移動でき、そのままの位置
で旋回できる全方向移動車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】全方向移動車両とは、車両本体の方向を
維持しつつ、車両本体に設けられた駆動輪により進行方
向を変更する車両である。近年、このような全方向移動
車両に関する研究・開発が活発に行われており、本出願
人も全方向移動車両に関する発明を特願平７−３４５９
８４号として特許出願している。そして、この特許出願
は、特開平９−１６４９６８号として出願公開されてい
る。

【０００３】先行技術について図を用いて概略説明す
る。図１３は、先行技術による全方向移動車両の正面
図、図１４は、同じく平面図、図１５は、同じく左側面
図である。この全方向移動車両の車両本体１００におい
て、軸受１０１及び軸受１０２により操舵軸１０３が、
また、軸受１０４及び軸受１０５により操舵軸１０６
が、回動自在に軸支されている。以下、操舵軸１０３及
び操舵軸１０６の両端において、それぞれ同一の構成部
が設けられているため、２つの符号を用いて一括して説
明する。

【０００４】操舵軸１０３、１０６の一端において、エ
ンコーダ１０７、１０８が取り付けられている。エンコ
ーダ１０７、１０８は、操舵軸１０３、１０６の回動位
置や回動速度を検出し、図示しない制御装置へ検出信号
を出力する。操舵軸１０３、１０６の他端において、支
持台１０９、１１０が固定されている。

【０００５】支持台１０９において駆動輪１１１、１１
２が、回動自在に軸支されている。駆動輪１１１は、第
１歯車１１３と第２歯車１１４とを介して、アクチュエ
ータ１１５により回転駆動される。また、駆動輪１１２
は、第１歯車１１６と第２歯車１１７とを介して、アク
チュエータ１１８により回転駆動される。以下、従来の
技術の説明において、支持台１０９の２つの駆動輪１１
１、１１２、２つの第１歯車１１３、１１６、２つの第
２歯車１１４、１１７、および２つのアクチュエータ１
１５、１１８を一括して第１駆動ユニットという。

【０００６】さらに、支持台１１０において駆動輪１１
９、１２０が、回動自在に軸支されている。駆動輪１１
９は、第１歯車１２１と第２歯車１２２とを介して、ア
クチュエータ１２３により回転駆動される。また、駆動
輪１２０は、第１歯車１２４と第２歯車１２５とを介し
て、アクチュエータ１２６により回転駆動される。以
下、従来の技術の説明において、支持台１１０の駆動輪
１１９、１２０、第１歯車１２１、１２４、第２歯車１
２２、１２５、およびアクチュエータ１２３、１２６を
一括して第２駆動ユニットという。

【０００７】第１駆動ユニットは操舵軸１０３を中心軸
として回動し、また、第２駆動ユニットは操舵軸１０６
を中心として回動する。そして第１駆動ユニットの駆動
輪１１１、１１２がアクチュエータ１１５、１１８によ
り、また、第２駆動ユニットの駆動輪１１９、１２０が
アクチュエータ１２３、１２６により、回転駆動される
と、車両本体１００は、第１駆動ユニットによる速度と
第２駆動ユニットによる速度とを合成した速度で移動
し、車両本体１００を所望の速度・方向へ移動する。車
両本体１００に取り付けられたキャスタ輪１２７は、車
両本体１００の移動する方向へ従動する。

【０００８】次に、全方向移動車両の移動の制御につい
て概略説明する。エンコーダ１０７、１０８から出力さ
れる検出信号に基づいて、図示しない制御装置は、第１
駆動ユニットと第２駆動ユニットの移動速度を随時制御
する。この第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットを
制御するとき、第１駆動ユニットの２個の駆動輪１１
１、１１２をそれぞれ独立して制御し、また、第２駆動
ユニットの２個の駆動輪１１９、１２０をそれぞれ独立
して制御して、２つの駆動輪による合成速度により駆動
ユニット単位で回動速度及び回動方向をそれぞれ制御
し、さらに２つの駆動ユニットの合力により全方向移動
車両の全方向への走行を可能にしている。このようにし
て全方向移動車両は、車両本体の方向を変えることなく
現在位置から所望の方向へ移動する。また、現在の位置
で旋回することも可能とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１６は、先行技術に
よる全方向移動車両が障害物に乗り上げた場合の状況を
説明する説明図である。図１６（ａ）に示すように走行
面が平坦であれば４個の駆動輪１１１、１１２、１１
９、１２０の全てが走行面に接地することができ、全方
向移動車両は、制御装置の制御信号に基づいて全方向に
移動することができる。

【００１０】しかしながら、第１駆動ユニットの一対の
駆動輪１１１、１１２のいずれか一方しか接地していな
いとき、または、第２駆動ユニットの一対の駆動輪１１
９、１２０のいずれか一方しか接地していないとき、そ
れぞれの駆動輪の回動速度や回動方向を制御しても、接
地してない駆動輪が所望の回動速度を得ることができ
ず、全方向移動車両の移動が正確でなくなる。

【００１１】駆動輪が走行面に接地しない例として、走
行面に段差がある場合が考えられる。図１６（ｂ）また
は図１６（ｃ）に示すように、走行面が平坦でなく、例
えば障害物５０や障害物６０のような段差があるとき、
第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットの駆動輪はそ
れぞれ一つしか走行面に接地しない。第１駆動ユニット
及び第２駆動ユニットが与える速度は、２つの駆動輪が
接地していることを前提として制御装置が制御する速
度、方向と異なってしまう。このように走行面に段差が
ある場合、従来の全方向移動車両は目的としない方向に
車両が走行する虞があるいう課題があった。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、段差がある走行面を走行する場合であっ
ても、駆動輪が走行面に確実に接地し、所望の方向へ所
望の速度で安定して移動する全方向移動車両を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の全方向移動車両は、支持台と、走行
面と接地するように前記支持台に回動自在に軸支される
駆動輪と、前記駆動輪を回転駆動するように前記支持台
に設けられたアクチュエータとを備える駆動ユニット
と、前記駆動ユニットが一対２ユニット取り付けられる
サスペンション機構部と、前記サスペンション機構部に
一端が固定される操舵軸と、前記操舵軸の他端を回動自
在に軸支する軸受部と、前記軸受部が設けられる車両本
体と、を備える全方向移動車両であって、凹凸のある走
行面を移動するとき、前記サスペンション機構部は、前
記一対の駆動ユニットをそれぞれ独立して前記走行面に
応じて上下方向に移動させて、前記走行面に２つの前記
駆動輪を常に当接させることを特徴とするものである。
これにより、段差のある走行面においてもサスペンショ
ン機構部により駆動ユニットの駆動輪を独立して上下方
向に移動させ、駆動輪を確実に接地させることができ
る。

【００１４】また、請求項２記載の全方向移動車両は、
請求項１に記載の全方向移動車両において、前記サスペ
ンション機構部は、前記操舵軸の他端で固定されるばね
台と、前記ばね台に設けられたばね軸と、前記ばね軸に
遊挿されるばねとを備え、前記ばね軸は前記駆動ユニッ
トの前記支持台のばね軸孔部に遊挿された上で抜け止め
され、前記ばねが前記ばね台と前記駆動ユニットの前記
支持台とを押圧するように付勢することを特徴とするも
のである。これにより、全方向移動車両のサスペンショ
ン機構部を簡単な構成とすることができるとともに、段
差のある走行面においてもサスペンション機構部により
駆動ユニットの駆動輪を独立して上下方向に移動させ、
駆動輪を確実に接地させることができる。

【００１５】また、請求項３記載の全方向移動車両は、
請求項１または請求項２に記載の全方向移動車両におい
て、前記駆動ユニットが一対２ユニット取り付けられる
サスペンション機構部を一対の操舵軸の他端にそれぞれ
設け、２対４ユニットの駆動ユニットを備えることを特
徴とするものである。これにより、ある駆動ユニットの
駆動輪が段差を回避するとき、段差を回避しない駆動ユ
ニットの駆動輪が安定した走行を維持することができ、
駆動輪を確実に接地させることができる。

【００１６】また、請求項４記載の全方向移動車両は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の全方向移動車
両において、前記サスペンション機構部は、平坦な走行
平面上において、前記駆動ユニットにおける複数の前記
駆動輪の車軸が同一直線上に配設されるように付勢する
ことを特徴とするものである。これにより、段差がない
走行面にあってはサスペンション機構部により複数の駆
動輪の接地面が同一面上にある位置にあるように付勢す
るので、段差がない走行面にあっても安定して確実に接
地させることができる。

【００１７】また、請求項５記載の全方向移動車両は、
支持台と、走行面と接地するように前記支持台に回動自
在に軸支される一対の駆動輪と、前記一対の駆動輪を回
転駆動するように前記支持台に設けられた一対のアクチ
ュエータとを備える駆動ユニットと、走行面に対し略平
行な軸芯に対し回動自在となるように前記駆動ユニット
を取り付ける操舵軸と、前記操舵軸の他端を回動自在に
軸支する軸受部と、前記軸受部が設けられた車両本体
と、を備える全方向移動車両であって、凹凸のある走行
面を移動するとき、前記駆動ユニットは回動により傾斜
して前記走行面に前記一対の駆動輪を常に当接させるこ
とを特徴とするものである。これにより、段差のある走
行面においても駆動ユニットが走行面に沿って回転傾斜
し、駆動輪を確実に接地させることができる。

【００１８】また、請求項６記載の全方向移動車両は、
請求項５に記載の全方向移動車両において、前記操舵軸
の他端に設けられた駆動ユニット用軸受部に、前記駆動
ユニットの支持台に設けられた駆動ユニット用軸部を軸
支して回動自在とすることを特徴とするものである。こ
れにより、簡単な機構とし、段差のある走行面において
も、駆動ユニットが走行面に沿って回転傾斜させること
ができ、駆動輪を確実に接地させることができる。

【００１９】また、請求項７記載の全方向移動車両は、
請求項５または請求項６に記載の全方向移動車両におい
て、前記駆動ユニットを一対の操舵軸の他端にそれぞれ
設け、一対２ユニットの駆動ユニットを備えることを特
徴とするものである。これにより、ある駆動ユニットの
駆動輪が段差を回避するとき、段差を回避しない他の駆
動ユニットの駆動輪が安定した走行を維持することがで
き、駆動輪を確実に接地させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の全方向移動
車両について説明する。図１は、本発明の第１実施形態
の全方向移動車両の正面図、図２は、同じく平面図、図
３は、同じくＢ−Ｂ線断面図である。図４は、同じく左
側面図である。ここに、図４（ｂ）は、図３で示すＡ−
Ａ線の断面図である。以下、図に沿って本発明の第１実
施形態の全方向移動車両の構成について説明する。

【００２１】この全方向移動車両の車両本体１におい
て、軸受２及び軸受３により操舵軸４が、また、軸受５
及び軸受６により操舵軸７が、回動自在に軸支されてい
る。ここに、軸受２・軸受３・軸受５・軸受６は例えば
玉軸受やころ軸受等が考えられるが、転がり軸受以外に
も軸を受ける機能を有するその他の種々の軸受構成が可
能である。操舵軸４の一端において、エンコーダ８が取
り付けられている。エンコーダ８は、操舵軸の回動位置
や回動速度を検出し、図示しない制御装置へ検出信号を
出力する。操舵軸４の他端において、後に詳述するサス
ペンション機構部９が固定されている。このサスペンシ
ョン機構部９に第１駆動ユニット１０、第２駆動ユニッ
ト１１が取り付けられている。第１駆動ユニット１０お
よび第２駆動ユニット１１は、サスペンション機構部９
によりそれぞれ独立して上下方向に移動可能である。

【００２２】また、操舵軸７の一端において、エンコー
ダ１２が取り付けられている。操舵軸７の他端におい
て、後に詳述するサスペンション機構部１３が固定され
ている。このサスペンション機構部１３に第３駆動ユニ
ット１４、第４駆動ユニット１５が取り付けられてい
る。第３駆動ユニット１４および第４駆動ユニット１５
は、サスペンション機構部１３によりそれぞれ独立して
上下方向に移動可能である。

【００２３】第１駆動ユニット１０および第２駆動ユニ
ット１１は操舵軸４を介し、また、第３駆動ユニット１
４および第４駆動ユニット１５は操舵軸７を介し、車両
本体１を所望の方向へ移動させる速度を与える。車両本
体１は、第１駆動ユニット１０および第２駆動ユニット
１１による速度と第３駆動ユニット１４および第４駆動
ユニット１５による速度とを合成した速度で移動する。

【００２４】移動する車両本体１に取り付けられたキャ
スタ輪１６は、車両本体１の移動する方向へ従動する。
エンコーダ８、１２から出力される検出信号に基づい
て、図示しない制御装置は、第１駆動ユニット１０、第
２駆動ユニット１１、第３駆動ユニット１４、および第
４駆動ユニット１５のそれぞれの駆動輪の回動速度およ
び回動方向を随時制御する。このように第１駆動ユニッ
ト１０、第２駆動ユニット１１、第３駆動ユニット１
４、および第４駆動ユニット１５による速度の組み合わ
せにより車両本体１を全方向へ移動させることができ
る。全方向移動車両は、車両本体１の方向を変えること
なく現在位置から所望の方向へ向けて移動させることが
でき、また、現在の位置で車両本体１のみを旋回させる
ことができる。

【００２５】次に、本発明の一実施形態による全方向移
動車両のサスペンション機構部９、サスペンション機構
部１３、第１駆動ユニット１０、第２駆動ユニット１
１、第３駆動ユニット１４、及び第４駆動ユニット１５
について説明する。なお、第１駆動ユニット１０と第３
駆動ユニット１４及び第２駆動ユニット１１と第４駆動
ユニット１５は同一であるため、同じ図面を用いて説明
する。

【００２６】図５は、本発明の第１実施形態の第１駆動
ユニット１０（第３駆動ユニット１４）及び第２駆動ユ
ニット１１（第４駆動ユニット１５）の構成を説明する
説明図であって、図５（ａ）は、第１駆動ユニット１０
（第３駆動ユニット１４）及び第２駆動ユニット１１
（第４駆動ユニット１５）の平面図、図５（ｂ）は、第
１駆動ユニット１０（第３駆動ユニット１４）及び第２
駆動ユニット１１（第４駆動ユニット１５）の正面図、
図５（ｂ）は、第１駆動ユニット１０（第３駆動ユニッ
ト１４）及び第２駆動ユニット１１（第４駆動ユニット
１５）の背面図である。

【００２７】まず第１駆動ユニット１０について説明す
る。支持台１０ａにおいて駆動輪１０ｂが車軸により、
回動自在に軸支されている。駆動輪１０ｂの車軸には第
１歯車１０ｃが軸支されている。第１歯車１０ｃは、第
２歯車１０ｄと噛合している。この第１歯車１０ｃと第
２歯車１０ｄとで減速器の機能を果たす。

【００２８】第２歯車１０ｄはアクチュエータ１０ｅの
駆動軸に軸支されている。アクチュエータ１０ｅは、第
１歯車１０ｃと第２歯車１０ｄとを介して、駆動輪１０
ｂを回転駆動する。第１駆動ユニット１０は、このよう
な支持台１０ａ、駆動輪１０ｂ、第１歯車１０ｃ、第２
歯車１０ｄ、およびアクチュエータ１０ｅを備えるユニ
ットをいう。

【００２９】なお、他の駆動ユニットとしてアクチュエ
ータ１０ｅによる供給されるトルクが大きく減速器であ
る第１歯車１０ｃおよび第２歯車１０ｄを持たない駆動
ユニットであっても良い。また、装置本体の内部に減速
器が組み込まれているようなアクチュエータ１０ｅを備
える駆動ユニットであっても良い。駆動ユニットは駆動
輪を駆動するユニットであれば、本発明の実施は可能で
ある。以下、第２駆動ユニット１１、第３駆動ユニット
１４、及び第４駆動ユニット１５も同様であるとする。

【００３０】次に第２駆動ユニット１１について説明す
る。同様に、支持台１１ａにおいて駆動輪１１ｂが車軸
により、回動自在に軸支されている。駆動輪１１ｂの車
軸には第１歯車１１ｃが軸支されている。第１歯車１１
ｃは、第２歯車１１ｄと噛合している。第２歯車１１ｄ
はアクチュエータ１１ｅの駆動軸に軸支されている。ア
クチュエータ１１ｅは、第１歯車１１ｃと第２歯車１１
ｄとを介して、駆動輪１１ｂを回転駆動する。第２駆動
ユニット１１は、このような支持台１１ａ、駆動輪１１
ｂ、第１歯車１１ｃ、第２歯車１１ｄ、およびアクチュ
エータ１１ｅを備えるユニットをいう。

【００３１】前記操舵軸４と前記第１駆動ユニット１０
および第２駆動ユニット１１との間にサスペンション機
構部９が取り付けられている。本実施形態では、簡潔な
機構とすべく、図５（ａ）、（ｃ）に示すように、サス
ペンション機構部９をばね台９ａと、ばね９ｂ〜９ｇと
このばねが付勢する方向を誘導するばね軸９ｈ〜９ｍと
した。前記ばね台９ａから下側へ向けて突出するように
ばね軸９ｈ〜９ｍをそれぞれ設け、このばね軸９ｈ〜９
ｍにばね９ｂ〜９ｇを入れ、前記支持台１０ａおよび支
持台１１ａが設けられた図示しないばね軸孔部にこれら
ばね軸９ｈ〜９ｍを挿入した後、図示しない抜け止め機
構を用いてこれらばね軸９ｈ〜９ｍから前記支持台１０
ａおよび支持台１１ａが抜けることを防止しつつ、前記
ばね９ｂ〜９ｇが前記ばね台９ａから前記支持台１０ａ
および支持台１１ａを押圧するように上下方向へ付勢す
る。このように第１駆動ユニット１０と第２駆動ユニッ
ト１１とは、独立して上下方向に移動するように構成さ
れ、通常は図示しない抜け止め機構により決定される位
置において安定している。

【００３２】次に第３駆動ユニット１４および第４駆動
ユニット１５について説明する。ここで、第３駆動ユニ
ット１４の構成は、第１駆動ユニット１０と同一の構成
であり、また、第４駆動ユニット１５の構成は、第２駆
動ユニット１１の構成と同一である。そこで、図５を利
用して第３駆動ユニット１４および第４駆動ユニット１
５の構成についてのみ説明する。この第３駆動ユニット
１４および第４駆動ユニット１５は、第１駆動ユニット
１０と第２駆動ユニット１１と同一の機能を果たすため
構成以外の説明は、省略する。

【００３３】第３駆動ユニット１４は、支持台１４ａ、
駆動輪１４ｂ、第１歯車１４ｃ、第２歯車１４ｄ、アク
チュエータ１４ｅを備えるユニットをいう。第４駆動ユ
ニット１５は、支持台１５ａ、駆動輪１５ｂ、第１歯車
１５ｃ、第２歯車１５ｄ、およびアクチュエータ１５ｅ
を備えるユニットをいう。

【００３４】前記操舵軸７と前記第３駆動ユニット１４
および第２駆動ユニット１５との間にサスペンション機
構部１３が取り付けられる。本実施形態では、サスペン
ション機構部１３は、ばね台１３ａと、ばね１３ｂ〜１
３ｇとこれらばねが付勢する方向を誘導するばね軸１３
ｈ〜１３ｍとする。なお、サスペンション機構部１３は
サスペンション機構部９と同様に構成され、第３駆動ユ
ニット１４と第４駆動ユニット１５とは、独立して上下
方向に移動するように構成され、図示しない抜け止め機
構により決定される位置において通常は安定している。

【００３５】次に、本発明の第１実施形態による全方向
移動車両の移動について説明する。図６は、本発明の第
１実施形態の全方向移動車両が障害物に乗り上げた場合
の状態について説明する説明図である。図６（ａ）は平
坦な走行面を走行する全方向移動車両の駆動ユニットの
状態を示す図であり、４個ある駆動ユニットの駆動輪全
てが接地している。

【００３６】図６（ｂ）は、平坦ではない走行面におい
て第１駆動ユニット１０の駆動輪１０ｂと第２駆動ユニ
ット１１の駆動輪１１ｂとが障害物５０上を移動する状
態を示す図である。このとき、障害物５０の高さを第１
駆動ユニット１０と第２駆動ユニット１２のサスペンシ
ョン機構部９が吸収し、４個全ての駆動輪が接地する。

【００３７】また、図６（ｃ）は平坦ではない走行面に
おいて第１駆動ユニット１０の駆動輪１０ｂのみが障害
物６０上を移動する状態を示す図である。このとき、障
害物６０の高さを第１駆動ユニット１０のサスペンショ
ン機構部９が吸収し、４個全ての駆動輪が接地する。

【００３８】このように、第１駆動ユニット１０、第２
駆動ユニット１１、第３駆動ユニット１４、および第４
駆動ユニット１５が独立して上下するサスペンション機
構部９およびサスペンション機構部１３を設けたので、
走行面にどのような障害物があっても、駆動輪が接地し
ない駆動ユニットの発生を回避できるので、図示しない
制御装置が出力する制御信号に応じて全方向へ移動する
全方向移動車両を提供することができる。

【００３９】なお、本実施形態中の説明において、ばね
軸を走行面に対して略垂直方向に突設する旨記載した
が、例えば、略垂直でなく、例えば傾斜を持たせるよう
に突設させてもよい。例えば、凹凸のない平坦な走行面
に対し４５度の傾斜を持つようなばね軸を設けたサスペ
ンション機構部を有する全方向移動車両が走行面の段差
を回避するとき、駆動ユニットは、走行面を基準として
水平方向と垂直方向に成分を分けて移動するため、やは
り走行面の段差を吸収することができる。

【００４０】以上述べたように、第１実施形態によれ
ば、平坦ではない走行面において第１駆動ユニット１０
および第２駆動ユニット１１を備える一対の駆動ユニッ
トが高さの違う走行面上に位置しても、サスペンション
機構部９により上下方向へ移動して４個全ての駆動輪が
接地する。また、図示しないが、第３駆動ユニット１４
および第４駆動ユニット１５を備える一対の駆動ユニッ
トが高さの違う走行面上に位置しても、サスペンション
機構部１３による上下方向へ移動して４個全ての駆動輪
が接地する。

【００４１】また、平坦ではない走行面において第１駆
動ユニット１０、第２駆動ユニット１１、第３駆動ユニ
ット１４、または第４駆動ユニット１５のうちいずれか
ひとつの駆動ユニットが障害物により高さの違う走行面
上に位置しても、サスペンション機構部９またはサスペ
ンション機構部１３の働きにより、４個全ての車輪が接
地する。このように、車両が平坦ではない走行面上を走
行するときでも、４個の車輪は常に接地することがで
き、図示しない制御装置による制御に応じた移動を実現
することができる。

【００４２】また、図示しないが、第１駆動ユニット１
０、第２駆動ユニット１１、第３駆動ユニット１４、ま
たは第４駆動ユニット１５はそれぞれ独立して上下する
ので、どのような走行面にも対応できる。例えば、第１
駆動ユニット１０、第２駆動ユニット１１、第３駆動ユ
ニット１４、または第４駆動ユニット１５の各駆動輪が
移動しようとする走行面の高さが全て異なる場合であっ
ても、全ての駆動輪を接地させることができる。

【００４３】次に本発明の他の実施形態の全方向移動車
両について説明する。図７は、本発明の第２実施形態の
全方向移動車両の正面図、図８は、同じく平面図、図９
は、同じくＥ−Ｅ線断面図、図１０は、同じく左側面図
である。以下、図に沿って本発明の第２実施形態の全方
向移動車両の構成について説明する。ここに、図１０
（ｂ）は、図９で示すＣ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線による断
面図であって、同一図面のため一括して図示する。な
お、第１実施形態の全方向移動車両と同じ構成の場合
は、同一の符号を付すとともに説明を簡略にする。

【００４４】この全方向移動車両の車両本体１におい
て、軸受２及び軸受３により操舵軸１７が、また、軸受
５及び軸受６により操舵軸１８が、回動自在に軸支され
ている。ここに、軸受２・軸受３・軸受５・軸受６は例
えば玉軸受やころ軸受等が考えられるが、転がり軸受以
外にも軸を受ける機能を有するその他の種々の軸受構成
が可能である。操舵軸１７の一端において、エンコーダ
８が取り付けられている。

【００４５】図１０（ｂ）に示すように操舵軸１７の他
端において、走行面に対し略平行な軸芯に対し回動自在
となるように駆動ユニット用軸受部１７ａ、１７ｂが設
けられる。これら駆動ユニット用軸受部１７ａ、１７ｂ
には、駆動ユニット用軸部１９ｆが、走行面に対し略平
行な軸芯に対し駆動ユニット１９が回動自在となるよう
に取り付けられる。

【００４６】また、操舵軸１８の一端において、エンコ
ーダ１２が取り付けられている。操舵軸１８の他端にお
いて、走行面に対し略平行な軸芯に対し回動自在となる
ように駆動ユニット用軸受部１８ａ、１８ｂが設けられ
る。これら駆動ユニット用軸受部１８ａ、１８ｂには、
駆動ユニット用軸部２０ｆが、走行面に対し略平行な軸
芯に対し駆動ユニット２０が回動自在となるように取り
付けられる。

【００４７】第１駆動ユニット１９は操舵軸１７を介
し、また、第２駆動ユニット２０は操舵軸１８を介し、
車両本体１を所望の方向へ移動させる速度を与える。車
両本体１は、第１駆動ユニット１９による速度と第２駆
動ユニット２０による速度とを合成した速度で移動す
る。移動する車両本体１に取り付けられたキャスタ輪１
６は、車両本体１の移動する方向へ従動する。

【００４８】エンコーダ８、１２から出力される検出信
号に基づいて、図示しない制御装置は、第１駆動ユニッ
ト１９および第２駆動ユニット２０による速度を随時制
御する。第１駆動ユニット１９および第２駆動ユニット
２０による速度の組み合わせにより車両本体１を全方向
へ移動させることができる。全方向移動車両は、車両本
体１の方向を変えることなく現在位置から所望の方向へ
向けて移動させることができ、また、現在の位置で車両
本体１のみを旋回させることができる。

【００４９】次に、本発明の第２実施形態による全方向
移動車両における操舵軸１７に設けられた駆動ユニット
用軸受部１７ａ、１７ｂ、操舵軸１８に設けられた駆動
ユニット用軸受部１８ａ、１８ｂ、第１駆動ユニット１
９および第２駆動ユニット２０、前記第１駆動ユニット
１９に設けられた駆動ユニット用軸部１９ｆおよび第２
駆動ユニット２０に設けられた駆動ユニット用軸部２０
ｆについて説明する。なお、第１駆動ユニット１９と第
２駆動ユニット２０とは同一であるため、同じ図を用い
て説明する。図１１は、本発明の第１駆動ユニット１９
（第２駆動ユニット２０）の構成を説明する説明図であ
って、図１１（ａ）は、第１駆動ユニット１９（第２駆
動ユニット２０）の平面図、図１１（ｂ）は、第１駆動
ユニット１９（第２駆動ユニット２０）の正面図、図１
１（ｃ）は、第１駆動ユニット１９（第２駆動ユニット
２０）の背面図である。

【００５０】まず、第１駆動ユニット１９について説明
する。支持台１９ａにおいて一対の駆動輪１９ｂが車軸
により、回動自在に軸支されている。一対の駆動輪１９
ｂの車軸には一対第１歯車１９ｃが軸支されている。一
対の第１歯車１９ｃは、一対の第２歯車１９ｄと噛合し
ている。これら一対の第１歯車１９ｃと一対の第２歯車
１９ｄとで減速器の機能を果たす。

【００５１】一対の第２歯車１９ｄは一対のアクチュエ
ータ１９ｅの駆動軸に軸支されている。一対のアクチュ
エータ１９ｅは、一対の第１歯車１９ｃと一対の第２歯
車１９ｄとを介して、一対の駆動輪１９ｂを回転駆動す
る。第１駆動ユニット１９は、このような支持台１９
ａ、一対の駆動輪１９ｂ、一対の第１歯車１９ｃ、一対
の第２歯車１９ｄ、および一対のアクチュエータ１９ｅ
を備えるユニットをいう。

【００５２】なお、他の駆動ユニットとしてアクチュエ
ータ１９ｅによる供給されるトルクが大きく減速器であ
る第１歯車１９ｃおよび第２歯車１９ｄを持たない駆動
ユニットであっても良い。また、装置本体の内部に減速
器が組み込まれているようなアクチュエータ１９ｅを備
える駆動ユニットであっても良い。駆動ユニットは駆動
輪を駆動するユニットであれば、本発明の実施は可能で
ある。以下、第２駆動ユニット２０も同様であるとす
る。

【００５３】図１０（ｂ）および図１１（ａ）に示すよ
うに、前記支持台１９ａに、駆動ユニット用軸部１９ｆ
が設けられており、前記操舵軸１７の他端に設けられる
駆動ユニット用軸受部１７ａ、１７ｂへこの軸が挿入さ
れ、軸支される。これにより第１駆動ユニット１９は、
図１１（ｃ）の矢印ａの方向に回動自在となるように取
り付けられる。

【００５４】次に第２駆動ユニット２０について説明す
る。なお、第２駆動ユニット２０の構成は、第１駆動ユ
ニット１９と同一の構成である。そこで、図１１を利用
して、この第２駆動ユニット２０の構成のみについて説
明し、構成以外の説明は、省略する。

【００５５】支持台２０ａにおいて一対の駆動輪２０ｂ
が車軸により、回動自在に軸支されている。一対の駆動
輪２０ｂの車軸には一対の第１歯車２０ｃが軸支されて
いる。一対の第１歯車２０ｃは、一対の第２歯車２０ｄ
と噛合している。一対の第２歯車２０ｄはア一対のクチ
ュエータ２０ｅの駆動軸に軸支されている。一対のアク
チュエータ２０ｅは、これら一対の第１歯車２０ｃと一
対の第２歯車２０ｄとを介して、一対の駆動輪２０ｂを
回転駆動する。第２駆動ユニット２０は、このような支
持台２０ａ、一対の駆動輪２０ｂ、一対の第１歯車２０
ｃ、一対の第２歯車２０ｄ、および一対のアクチュエー
タ２０ｅを備えるユニットをいう。

【００５６】図１０（ｂ）および図１１（ａ）に示すよ
うに、前記支持台２０ａの一部には、駆動ユニット用軸
部２０ｆが設けられており、前記操舵軸１８の他端に設
けられる駆動ユニット用軸受部１８ａ、１８ｂへこの軸
が挿入され、軸支される。これにより第２駆動ユニット
２０は、図１１（ｃ）の矢印ａの方向に回動自在となる
ように取り付けられる。

【００５７】次に、本発明の第２実施形態による全方向
移動車両の移動について説明する。図１２は、本発明の
第２実施形態の全方向移動車両が障害物に乗り上げた場
合の状態について説明する説明図である。図１２（ａ）
は、平坦な走行面を走行する全方向移動車両の第１駆動
ユニット１９および第２駆動ユニット２０の状態を示す
図であり、４個ある駆動輪全てが接地している。

【００５８】図１２（ｂ）は、平坦ではない走行面にお
いて第１駆動ユニット１９の一対の駆動輪１９ｂが共に
接地して障害物５０上を乗り上げて移動する状態を示す
図である。このとき、障害物５０に乗り上げることで第
１駆動ユニット１９は、第２駆動ユニット２０よりも障
害物５０の高さだけ高くなるが、第１駆動ユニット１９
と第２駆動ユニット２０は、前記駆動ユニット用軸部１
９ｆおよび前記駆動ユニット用軸部２０ｆを中心に回動
する。第１駆動ユニット１９と第２駆動ユニット２０と
が障害物５０に接地し、車両本体１と車両本体１から延
びる操舵軸１７および操舵軸１８とが傾斜することによ
り、障害物５０の高さを吸収し、４個全ての駆動輪が接
地する。

【００５９】また、図１２（ｃ）は、平坦ではない走行
面において第１駆動ユニット１９の一対の駆動輪のうち
一つの駆動輪のみが障害物６０上を移動する状態を示す
図である。このとき、第１駆動ユニット１９は、前記駆
動ユニット用軸部１９ｆを中心に回動する。第１駆動ユ
ニット１９の一方の駆動輪１９ｂが障害物６０に接地
し、他方の駆動輪１９ｂは走行面に接地する。さらに、
車両本体１と車両本体１から延びる操舵軸１７および操
舵軸１８とが傾斜することにより、障害物６０の高さを
吸収し、４個全ての駆動輪が接地する。

【００６０】このように、操舵軸１７に設けられた駆動
ユニット用軸受部１７ａ、１７ｂに第１駆動ユニット１
９の駆動ユニット用軸部１９ｆを軸支して第１駆動ユニ
ット１９を回動させ、また、操舵軸１８に設けられた駆
動ユニット用軸受受部１８ａ、１８ｂに第１駆動ユニッ
ト２０の駆動ユニット用軸部２０ｆを軸支して第２駆動
ユニット２０を回動させ、それぞれ障害物を回避するよ
うにしたので、走行面にどのような障害物があっても、
駆動輪が接地しない駆動ユニットが出現することを回避
できるので、図示しない制御装置が出力する制御信号に
応じて全方向へ移動する全方向移動車両を提供すること
ができる。

【００６１】このように第２実施形態によれば、平坦で
はない走行面において第１駆動ユニット１９の一対の駆
動輪が高さの違う走行面上に位置しても、第１駆動ユニ
ット１９の一対の駆動輪が接地する位置まで回動する。
また、第２駆動ユニット２０の一対の駆動輪が高さの違
う走行面上に位置しても、第２駆動ユニット２０の一対
の駆動輪が接地する位置まで回動する。これにより、第
１駆動ユニット１９および第２駆動ユニット２０の４個
全ての駆動輪が接地する。

【００６２】また、平坦ではない走行面において第１駆
動ユニット１９および第２駆動ユニット２０のいずれか
１つの駆動輸が高さの違う走行面上に位置しても、第１
駆動ユニット１９または第２駆動ユニット２０のいずれ
か一方の駆動ユニットが回動し、４個全ての駆動輪が接
地する。つまり、車両が平坦ではない走行面上を走行す
るときでも、４個の車輪は常に接地することができ、図
示しない制御装置による制御に応じた走行を実現するこ
とができる。

【００６３】以上、第１および第２実施形態の全方向移
動車両について説明した。走行面に駆動輪が接地してい
ないとき、アクチュエータをどのように制御しても正し
い移動方向および移動速度とならず、また、所望の移動
方向および移動速度から逸脱した全方向移動車両の制御
を回復することが従来は困難であったが、第１および第
２の実施形態の全方向移動車両においては、常に全ての
駆動輪が走行面に確実に接地し、駆動ユニットにより駆
動される速度がエンコーダにより検出され、図示しない
制御装置により所望の移動方向および移動速度となるよ
うに制御され、また、制御が逸脱すること自体を防ぐた
め制御の信頼性の向上について著しい効果を発揮する。

【００６４】

【発明の効果】本発明の全方向移動車両によれば、段差
がある走行面を走行する場合であっても、駆動輪が走行
面に確実に接地し、所望の方向へ所望の速度で安定して
移動する全方向移動車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の全方向移動車両の正面
図である。

【図２】本発明の第１実施形態の全方向移動車両の平面
図である。

【図３】本発明の第１実施形態の全方向移動車両のＢ−
Ｂ線断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態の全方向移動車両の左側
面図である。

【図５】本発明の第１実施形態の第１駆動ユニット（第
３駆動ユニット）及び第２駆動ユニット（第４駆動ユニ
ット）の構成を説明する説明図である。

【図６】本発明の第１実施形態の全方向移動車両が障害
物に乗り上げた場合の状態について説明する説明図であ
る。

【図７】本発明の第２実施形態の全方向移動車両の正面
図である。

【図８】本発明の第２実施形態の全方向移動車両の平面
図である。

【図９】本発明の第２実施形態の全方向移動車両のＥ−
Ｅ線断面図である。

【図１０】本発明の第２実施形態の全方向移動車両の左
側面図である。

【図１１】本発明の第２実施形態の第１駆動ユニット
（第２駆動ユニット）の構成を説明する説明図である。

【図１２】本発明の第２実施形態の全方向移動車両が障
害物に乗り上げた場合の状態について説明する説明図で
ある。

【図１３】先行技術による全方向移動車両の正面図であ
る。

【図１４】先行技術による全方向移動車両の平面図であ
る。

【図１５】先行技術による全方向移動車両の左側面図で
ある。

【図１６】先行技術による全方向移動車両が障害物に乗
り上げた場合の状況を説明する説明図である。

【符号の説明】

１車両本体２、３軸受４操舵軸５、６軸受７操舵軸８エンコーダ９サスペンション機構部９ａばね台９ｂ〜９ｇばね９ｈ〜９ｍばね軸１０第１駆動ユニット１０ａ支持台１０ｂ駆動輪１０ｃ第１歯車１０ｄ第２歯車１０ｅアクチュエータ１１第２駆動ユニット１１ａ支持台１１ｂ駆動輪１１ｃ第１歯車１１ｄ第２歯車１１ｅアクチュエータ１２エンコーダ１３サスペンション機構部１３ａばね台１３ｂ〜１３ｇばね１３ｈ〜１３ｍばね軸１４第３駆動ユニット１４ａ支持台１４ｂ駆動輪１４ｃ第１歯車１４ｄ第２歯車１４ｅアクチュエータ１５第４駆動ユニット１５ａ支持台１５ｂ駆動輪１５ｃ第１歯車１５ｄ第２歯車１５ｅアクチュエータ１６キャスタ輪１７操舵軸１７ａ、１７ｂ駆動ユニット用軸受部１８操舵軸１８ａ、１８ｂ駆動ユニット用軸受部１９第１駆動ユニット１９ａ支持台１９ｂ駆動輪１９ｃ第１歯車１９ｄ第２歯車１９ｅアクチュエータ１９ｆ駆動ユニット用軸部２０第２駆動ユニット２０ａ支持台２０ｂ駆動輪２０ｃ第１歯車２０ｄ第２歯車２０ｅアクチュエータ２０ｆ駆動ユニット用軸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持台と、走行面と接地するように前記支
持台に回動自在に軸支される駆動輪と、前記駆動輪を回
転駆動するように前記支持台に設けられたアクチュエー
タとを備える駆動ユニットと、前記駆動ユニットが一対２ユニット取り付けられるサス
ペンション機構部と、前記サスペンション機構部に一端が固定される操舵軸
と、前記操舵軸の他端を回動自在に軸支する軸受部と、前記軸受部が設けられる車両本体と、を備える全方向移
動車両であって、凹凸のある走行面を移動するとき、前記サスペンション
機構部は、前記一対の駆動ユニットをそれぞれ独立して
前記走行面に応じて上下方向に移動させて、前記走行面
に２つの前記駆動輪を常に当接させることを特徴とする
全方向移動車両。
【請求項２】請求項１に記載の全方向移動車両におい
て、前記サスペンション機構部は、前記操舵軸の他端で固定
されるばね台と、前記ばね台に設けられたばね軸と、前
記ばね軸に遊挿されるばねとを備え、前記ばね軸は前記駆動ユニットの前記支持台のばね軸孔
部に遊挿された上で抜け止めされ、前記ばねが前記ばね
台と前記駆動ユニットの前記支持台とを押圧するように
付勢することを特徴とする全方向移動車両。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の全方向移
動車両において、前記駆動ユニットが一対２ユニット取り付けられるサス
ペンション機構部を一対の操舵軸の他端にそれぞれ設
け、２対４ユニットの駆動ユニットを備えることを特徴
とする全方向移動車両。
【請求項４】請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の
全方向移動車両において、前記サスペンション機構部は、平坦な走行平面上におい
て、前記駆動ユニットにおける複数の前記駆動輪の車軸
が同一直線上に配設されるように付勢することを特徴と
する全方向移動車両。
【請求項５】支持台と、走行面と接地するように前記支
持台に回動自在に軸支される一対の駆動輪と、前記一対
の駆動輪を回転駆動するように前記支持台に設けられた
一対のアクチュエータとを備える駆動ユニットと、走行面に対し略平行な軸芯に対し回動自在となるように
前記駆動ユニットを取り付ける操舵軸と、前記操舵軸の他端を回動自在に軸支する軸受部と、前記軸受部が設けられた車両本体と、を備える全方向移
動車両であって、凹凸のある走行面を移動するとき、前記駆動ユニットは
回動により傾斜して前記走行面に前記一対の駆動輪を常
に当接させることを特徴とする全方向移動車両。
【請求項６】請求項５に記載の全方向移動車両におい
て、前記操舵軸の他端に設けられた駆動ユニット用軸受部
に、前記駆動ユニットの支持台に設けられた駆動ユニッ
ト用軸部を軸支して回動自在とすることを特徴とする全
方向移動車両。
【請求項７】請求項５または請求項６に記載の全方向移
動車両において、前記駆動ユニットを一対の操舵軸の他端にそれぞれ設
け、一対２ユニットの駆動ユニットを備えることを特徴
とする全方向移動車両。