JP2001097221A - 全方向移動台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の人誘導型台車としては実現されなかっ
た、全方向に移動可能な駆動方向性に極めてフレキシビ
リティのある全方向移動台車を提供する。 【解決手段】 全方向移動可能な少なくとも３つ以上の
駆動車輪１と、駆動車輪１を駆動する駆動部２と、操作
者が操作力を加える操作部３を備えた車体４と、前記操
作部３に加えられた操作力Ｈを検出する操作力検出手段
５とを有し、車体４に搭載した制御手段６によって、車
体４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体を左右
方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋回させる駆動
要素Ｄ₃から規定される駆動系の駆動要素値Ｄを操作力
検出手段５で検出された操作力Ｈに応じて最適化し、得
られた駆動系の駆動要素値Ｄに応じて各駆動車輪１を駆
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全方向移動台車に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、人誘導型台車としては、特開平８
−２８２４９８号公報記載のパワーアシスト付運搬車が
提案されている。このパワーアシスト付運搬車では車体
に備えられた操作部に加えた外力に応じたアシスト力が
走行兼操舵用駆動車輪に加えられる。しかしながら、こ
の公報の実施例中のパワーアシスト付運搬車の走行兼操
舵用駆動車輪にあっては、左右１対に線対称に配置した
２つの駆動車輪の回転数差を制御することによって走行
兼操舵用駆動車輪を実現しているに過ぎないため、横ず
さり移動や斜め移動ができず、台車の駆動方向性のフレ
キシビリティが極めて乏しい。また、これに伴って操作
部に加えた外力を検出するための構成も、走行のための
前後の推進方向と操舵のための回転方向（正確には左右
方向）の外力を検出するだけとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みて為されたものであり、従来の人誘導型台車としては
実現されなかった、全方向に移動可能な駆動方向性に極
めてフレキシビリティのある全方向移動台車を提供する
ことを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
全方向移動台車は、全方向移動可能な駆動車輪１と、駆
動車輪１を駆動する駆動部２と、操作者が操作力を加え
る操作部３を備えた車体４と、前記操作部３に加えられ
た操作力Ｈを検出する操作力検出手段５とを有し、車体
４に搭載した制御手段６によって、車体４を前後方向に
駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体を左右方向に駆動させる
駆動要素Ｄ₂と車体を旋回させる駆動要素Ｄ₃から規定さ
れる駆動系の駆動要素値Ｄを操作力検出手段５で検出さ
れた操作力Ｈに応じて最適化し、得られた駆動系の駆動
要素値Ｄに応じて各駆動車輪１を駆動することを特徴と
するものである。

【０００５】また、本発明の請求項２に係る全方向移動
台車は、請求項１の構成に加えて、全方向移動可能な駆
動車輪が、ボールホイールやユニバーサルホイール等の
全方向駆動車輪であって、該全方向駆動車輪を少なくと
も３個備えていることを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明の請求項３に係る全方向移動
台車は、請求項１又は２の構成に加えて、全方向移動台
車の使用時の重心位置Ｇに作用する、車体４を前後方向
に駆動させる駆動要素Ｄ_1(G)と車体を左右方向に駆動さ
せる駆動要素Ｄ_2(G)と車体を旋回させる駆動要素Ｄ_3(G)
を駆動系の駆動要素値Ｄとして用いることを特徴とする
ものである。

【０００７】また、本発明の請求項４に係る全方向移動
台車は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、前
記制御手段６への入力手段を前記操作力検出手段５とは
別に設けたことを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の請求項５に係る全方向移動
台車は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、車
体４に搭載した制御手段６によって、車体４を前後方向
に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体４を左右方向に駆動さ
せる駆動要素Ｄ₂と車体４を旋回させる駆動要素Ｄ₃から
規定される駆動系の駆動要素値を操作力検出手段５で検
出された操作力Ｈに応じて最適化するにあたり、前後方
向の駆動要素値は検出された前後方向の力ｆｈｘに対し
て第１のゲインＫｘを掛けたものから最適化し、左右方
向の駆動要素値は検出された左右方向の力ｆｈｙに対し
て第２のゲインＫｙを掛けものから最適化し、さらに旋
回方向の駆動要素値は検出された旋回方向の力ｆｈψに
対して第３のゲインＫψを掛けたものと左右方向の力ｆ
ｈｙに第４のゲインＫｙψを掛けたものとの和から最適
化することを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の請求項６に係る全方向移動
台車は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、全
方向移動台車の駆動方向の自由度を前後、左右、旋回の
３自由度と、前後、旋回の２自由度とに切り替えられる
ことを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の請求項７に係る全方向移動
台車は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、全
方向移動台車の駆動方向の自由度を前後、左右の２自由
度と、前後、旋回の２自由度とに切り替えられることを
特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の請求項８に係る全方向移動
台車は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、全
方向移動台車の駆動方向の自由度を前後、旋回の２自由
度と、左右の１自由度とに切り替えられることを特徴と
するものである。

【００１２】また、本発明の請求項９に係る全方向移動
台車は、請求項６乃至８のいずれかの構成に加えて、全
方向移動台車の駆動方向の自由度切替が切替スイッチ８
によって行われることを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の請求項１０に係る全方向移
動台車は、請求項６乃至８のいずれかの構成に加えて、
操作部３が複数個設けてあり、操作者がいずれの操作部
３で操作するかによって駆動方向の自由度が切り替わる
ことを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の請求項１１に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加え
て、車体４に搭載した制御手段６は、左右方向の移動時
のみ、車体４の左右方向の障害物を検知する障害物検知
手段６０の出力を受けて警報の出力もしくは停止を行う
ものであることを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明の請求項１２に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、
操作力検出手段５は、１つの操作部３に加えられた操作
力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂
と車体旋回方向モーメントＨ _Mとを検出することを特徴
とするものである。

【００１６】また、本発明の請求項１３に係る全方向移
動台車は、請求項１２の構成に加えて、操作部３と操作
部ベース９とを操作力Ｈに応じて車体前後方向に相対的
変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)が生じる機構１０ｌ，１０ｒにより
左右２ヵ所で接続し、前記操作部ベース９に操作力Ｈに
応じて車体４に対して車体左右方向に相対的変位ｄ₂が
生じる機構１１を設けると共に前記各相対的変位
ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂を検出する変位検出手段１２ａ，
１２ｂ，１２ｃを設け、検出した各相対的変位ｄ_1(l)，
ｄ_1(r)，ｄ₂から操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車
体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_Mとを
検出することを特徴とするものである。

【００１７】また、本発明の請求項１４に係る全方向移
動台車は、請求項１２の構成に加えて、操作部３の把持
部１３が操作力Ｈに応じて操作部３に対して車体左右方
向に相対的変位ｄ₂を生じる機構１４を設けると共に前
記相対的変位ｄ₂を検出する変位検出手段１６ａを設
け、操作部３と車体４とを操作力Ｈに応じて車体前後方
向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)が生じる機構１５ｌ，１
５ｒにより左右２ヵ所で接続すると共に前記左右２ヵ所
で生じる各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)を検出する変位検
出手段１６ｂ，１６ｃを設け、検出した各相対的変位ｄ
_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂から操作力Ｈの車体前後方向の分力
Ｈ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメント
Ｈ_Mとを検出することを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明の請求項１５に係る全方向移
動台車は、請求項１３又は１４の構成に加えて、操作力
Ｈに応じて操作部３の操作部ベース９に対して左右に生
じる車体前後方向の相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)を夫々ｄ
ｌ，ｄｒ、操作部ベース９の車体４に対して生じる車体
左右方向の相対的変位ｄ₂をｄｃ、操作力Ｈの車体前後
方向の分力Ｈ₁及び車体左右方向の分力Ｈ₂及び車体旋回
方向モーメントＨ_MをＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、
Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとｄｌ，ｄｒ，ｄｃ間の線形性か
ら、比例定数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄を実験で求め、操作力
検出手段５の演算部にて下記式 Ｆｈｘ＝ｋ₁×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₂×ｄｃ Ｍｈ＝ｋ₃×（ｄｒ−ｄｌ）＋ｋ₄×ｄｃ により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることを特徴とす
るものである。

【００１９】また、本発明の請求項１６に係る全方向移
動台車は、請求項１２の構成に加えて、操作部３と車体
４とを左右２ヵ所で接続すると共に前記左右２ヵ所の接
続部１７に該接続部１７に作用する車体前後方向の力Ｉ
_1(l)，Ｉ_1(r)と車体左右方向の力Ｉ_2(l)，Ｉ_2(r)を検出
する力センサー１８を夫々配設し、検出した左右の接続
部１７に作用する車体前後方向の力Ｉ_1(l)，Ｉ_1(r)と車
体左右方向の力Ｉ_2(l)，Ｉ_2(r)から、操作力Ｈの車体前
後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方
向モーメントＨ_Mとを検出することを特徴とするもので
ある。

【００２０】また、本発明の請求項１７に係る全方向移
動台車は、請求項１６の構成に加えて、操作力Ｈに応じ
て左側接続部１７ｌに生じる車体前後方向の力Ｉ_1(l)と
車体左右方向の力Ｉ_2(l)をＦｌｘ，Ｆｌｙ、右側接続部
１７ｒに生じる車体前後方向の力Ｉ_1(r)と車体左右方向
の力Ｉ_2(r)をＦｒｘ，Ｆｒｙ、操作力Ｈの車体前後方向
の分力Ｈ₁及び車体左右方向の分力Ｈ₂及び車体旋回方向
モーメントＨ_MをＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、Ｍｈ
とＦｌｘ，Ｆｒｘ間の線形性から、比例定数ｋ ₅を実験
で求め、操作力検出手段５の演算部にて下記式 Ｆｈｘ＝Ｆｒｘ＋Ｆｌｘ Ｆｈｙ＝Ｆｒｙ＋Ｆｌｙ Ｍｈ＝ｋ₅×（Ｆｒｘ−Ｆｌｘ） により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることを特徴とす
るものである。

【００２１】また、本発明の請求項１８に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、
操作部３と車体４とを操作力Ｈに応じて車体前後方向に
相対的変位が生じる機構２１ｌ，２１ｒにより左右２ヵ
所で接続すると共に前記左右２ヵ所で生じる各相対的変
位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)を検出する変位検出手段２２ａ，２２
ｂを設け、検出した各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)から操
作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向の分力
Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_Mとを検出することを特
徴とするものである。

【００２２】また、本発明の請求項１９に係る全方向移
動台車は、請求項１８の構成に加えて、操作力Ｈに応じ
て生じる前記各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)の内、左側の
相対的変位ｄ_1(l)をｄｌ、右側の相対的変位ｄ_1(r)をｄ
ｒ、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁及び車体左右方
向の分力Ｈ₂及び車体旋回方向モーメントＨ_MをＦｈｘ，
Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとｄｌ，
ｄｒ間の線形性から、比例定数ｋ₆，ｋ₇，ｋ₈を実験で
求め、操作力検出手段５の演算部にて下記式 Ｆｈｘ＝ｋ₆×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₇×（ｄｒ−ｄｌ） Ｍｈ＝ｋ₈×（ｄｒ−ｄｌ） により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることを特徴とす
るものである。

【００２３】また本発明の請求項２０に係る全方向移動
台車は、請求項１２乃至１９のいずれかの構成に加え
て、操作力検出手段５からの出力値の所定時間内の変化
量をもとに断線を判定する断線判定手段を備えるととも
に、該断線判定手段は車体４の速度に応じて上記判定の
ための所定時間の値を変更することを特徴とするもので
ある。

【００２４】また、本発明の請求項２１に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至２０のいずれかの構成に加え
て、全方向移動可能な駆動車輪１が、ユニバーサルホイ
ールタイプの全方向駆動車輪であって、４個以上の偶数
個の駆動車輪１が車体に左右対称に且つ左右に並ぶ対の
駆動車輪１の駆動軸１ａの交点が車体４の左右方向中央
に位置するものとして配置されているとともに、左右に
並ぶ対の駆動車輪１の駆動軸１ａが車体の前後方向軸と
なす角度θがすべて同じであり、さらに上記対の駆動車
輪１は車体の前後方向において離れて配置されているこ
とを特徴とするものである。

【００２５】また、本発明の請求項２２に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至２０のいずれかの構成に加え
て、全方向移動可能な駆動車輪１が、ボールホイールや
ユニバーサルホイール等の全方向駆動車輪であって、該
駆動車輪１を操作部３から離れている側に多く配置する
ことを特徴とするものである。

【００２６】また、本発明の請求項２３に係る全方向移
動台車は、請求項２２の構成に加えて、駆動車輪１の両
側に自在車輪２３を配置することを特徴とするものであ
る。

【００２７】また、本発明の請求項２４に係る全方向移
動台車は、請求項２１乃至２３のいずれかの構成に加え
て、全方向移動可能な駆動車輪１と車体４とを繋ぐ連結
部２４にその長さが駆動車輪１の接地する接地面２５の
凹凸に応じて上下に伸縮し、尚且つ連結部２４の伸縮範
囲内において駆動車輪１が接地面２５に対して一定値以
上の押付力で作用する駆動車輪押付機構を設けたことを
特徴とするものである。

【００２８】また、本発明の請求項２５に係る全方向移
動台車は、請求項２１乃至２４のいずれかの構成に加え
て、駆動車輪はカバーで覆われていることを特徴とする
ものである。

【００２９】また、本発明の請求項２６に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至２５のいずれかの構成に加え
て、操作者の手が操作部３から離れたことを検知する手
段の出力を受けて制御手段６は車体を停止させることを
特徴とするものである。

【００３０】また、本発明の請求項２７に係る全方向移
動台車は、請求項２６の構成に加えて、操作者の手が操
作部３から離れたことを検知する手段の出力を受けて制
御手段６は制御中心ＣＣにおける車体速度を徐々に低下
させて停止させることを特徴とするものである。

【００３１】また、本発明の請求項２８に係る全方向移
動台車は、請求項２６または２７のいずれかの構成に加
えて、制御手段は車体速度が略零になった時に電磁ブレ
ーキをかけることを特徴とするものである。

【００３２】また、本発明の請求項２９に係る全方向移
動台車は、請求項２６乃至２８のいずれかの構成に加え
て、制御手段６は、操作者の手が操作部３に触れている
ことを検知する手段の出力を受けて通常制御に戻すこと
を特徴とするものである。

【００３３】また、本発明の請求項３０に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至２９のいずれかの構成に加え
て、車体４に搭載した制御手段６において、車体４を前
後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体４を左右方向に
駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体４を旋回させる駆動要素
Ｄ₃として車体４を前後方向に駆動させる駆動力Ｆ₁と車
体左右方向推進力Ｆ₂と車体旋回モーメントＭを設定
し、これら駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動
系の駆動要素値Ｄを操作力検出手段５で検出された操作
力Ｈに応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値Ｄ
に応じて各駆動車輪１の駆動力ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）
を演算し、演算により得られた各駆動車輪１の駆動力ｆ
_i（ｉ＝１，…，ｎ）となるよう各駆動車輪１に駆動力
ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を発生させることを特徴とする
ものである。

【００３４】また、本発明の請求項３１に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至２０のいずれかの構成に加え
て、車体４に搭載した制御手段６において、車体４を前
後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体を左右方向に駆
動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋回させる駆動要素Ｄ₃と
して車体前後方向速度υ₁と車体左右方向速度υ₂と車体
旋回方向速度υ₃を設定し、これら駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，
Ｄ₃から規定される駆動系の駆動要素値Ｄを操作力検出
手段５で検出された操作力Ｈに応じて最適化し、得られ
た駆動系の駆動要素値Ｄに応じて各駆動車輪１の駆動速
度ｖ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を演算し、演算により得られ
た各駆動車輪１の駆動速度ｖ_i（ｉ＝１，…，ｎ）とな
るよう各駆動車輪１に駆動力ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を
発生させることを特徴とするものである。

【００３５】また、本発明の請求項３２に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至２１のいずれかの構成に加え
て、車体４に搭載した制御手段６において、車体４を前
後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体を左右方向に駆
動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋回させる駆動要素Ｄ₃と
して車体前後方向加速度α₁と車体左右方向加速度α₂と
車体旋回方向加速度α₃を設定し、これら駆動要素Ｄ₁，
Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動系の駆動要素値Ｄを操作力
検出手段５で検出された操作力Ｈに応じて最適化し、得
られた駆動系の駆動要素値Ｄに応じて各駆動車輪１の駆
動加速度ａ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を演算し、演算により
得られた各駆動車輪１の駆動加速度ａ_i（ｉ＝１，…，
ｎ）となるよう各駆動車輪１に駆動力ｆ_i（ｉ＝１，
…，ｎ）を発生させることを特徴とするものである。

【００３６】また、本発明の請求項３３に係る全方向移
動台車は、請求項１乃至３２のいずれかの構成に加え
て、車体が配膳車であることを特徴とするものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
乃至図６に示す。図１は本発明の全方向移動台車の一例
である配膳車を示し、図４はこの配膳車の車体４に配設
される全方向移動可能な駆動車輪１を示すものである。
この駆動車輪１は、ユニバーサルホイールタイプの全方
向駆動車輪であって、駆動部２である駆動モーター２６
のモーター軸に連結された主軸１ａと、この主軸の周り
に回転可能な回転枠体１ｂと、この回転枠体１ｂに支持
され、主軸１ａに垂直な平面内においてこの主軸１ａの
周りに等間隔に配設された４本の支軸１ｃに夫々回転自
在に保持された４個のローラー１ｄとからなり、この各
ローラー１ｄの支軸１ｃを含む縦断面の外形が主軸１ａ
を中心とする円の円周の一部を形成することにより４個
のローラー１ｄによって主軸１ａを中心として形成され
る大径ローラー１ｅの主軸１ａを中心とする回転と各ロ
ーラー１ｄによる夫々の支軸１ｃを中心とする回転とが
可能に構成されたものであり、ローラー１ｄの位置を周
方向において半ピッチずらした２つの大径ローラー１ｅ
が軸方向に並んでいる駆動車輪１を図５に示すように車
体４の底面４ｂの前側に１個、その主軸１ａが車体４の
前後方向の中心線上に位置するように配設すると共に、
車体４の底面４ｂの後側に２個、夫々の主軸１ａの延長
線が車体４の前後方向の中心線と略４５°で交わるよう
に車体４の前後方向の中心線に対して線対称に位置する
ように配設する（尚、以下の説明では車体４の底面４ｂ
の前側に配設した駆動車輪１を１Ｆ、車体４の底面４ｂ
の後側左に配設した駆動車輪１を１ＲＬ、車体４の底面
４ｂの後側右に配設した駆動車輪１を１ＲＲと呼ぶこと
にする）。

【００３８】このように駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲ
を車体４の底面４ｂに配置することで、駆動車輪１Ｆ，
１ＲＬ，１ＲＲを適宜回転駆動させることによって、車
体４の前後方向及び左右方向の移動を可能にすると共
に、駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲの主軸１ａの延長線
が点Ａ（以下、車軸交点Ａと呼ぶ）で交わるため、各駆
動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲの大径ローラー１ｅを適宜
回転駆動させることによって、点Ａを中心とした車体４
の旋回も可能となる。

【００３９】車体４の前面４ｆの上部には３個の駆動車
輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲの主軸１ａの回転中心を含む平
面に平行に操作部３となる略円弧状の把持部２７が配設
される。操作者はこの操作部３を把持して、意図する方
向に配膳車を誘導する。この時、操作部３に操作者が加
える操作力Ｈを、操作部３或いは操作部３と車体４の前
面４ｆとの接続部に設けられた操作力検出手段５にて検
出し、車体４に搭載した制御手段６によって、車体４を
前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体を左右方向に
駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋回させる駆動要素Ｄ₃
から規定される駆動系の駆動要素値Ｄを操作力検出手段
５で検出された操作力Ｈに応じて最適化し、得られた駆
動系の駆動要素値Ｄに応じて駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１
ＲＲを駆動する。

【００４０】尚、上記の車体４を前後方向に駆動させる
駆動要素Ｄ₁と車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂
と車体を旋回させる駆動要素Ｄ₃とは、全方向移動台車
を１つの移動単体と見なした場合に、３つの駆動車輪１
Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲの力学的要素（駆動力ｆ_i／駆動速
度ｖ_i／駆動加速度ａ_i；ｉ＝１，２，３）の合成で決ま
る移動単体の力学的要素（推進力Ｆ／速度υ／加速度
α）を、移動単体を前後方向に推進させる力学的要素
（車体前後方向推進力Ｆ₁／車体前後方向速度υ₁／車体
前後方向加速度α₁）と移動単体を左右方向に駆動させ
る力学的要素（車体左右方向推進力Ｆ₂／車体左右方向
速度υ₂／車体左右方向加速度α₂）と移動単体を旋回さ
せる力学的要素（車体旋回モーメントＭ／車体旋回速度
υ₃／車体旋回加速度α₃）とに分解することで各々定義
されるものであり、駆動系の駆動要素値Ｄとは上記
Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃の３つの値から定義される行列を指す。

【００４１】次に上記制御方法について詳述する。図２
は上記駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃として車体前後方向推進
力Ｆ₁、車体左右方向推進力Ｆ₂、車体旋回モーメントＭ
を設定した場合の制御系の基本的なフローチャートを示
すものである。まず、操作者の操作部３に加えた操作力
Ｈを操作力検出手段５にて検出し、この検出値に基づい
て配膳車を１つの移動単体と見なした場合に要求され
る、車体前後方向推進力Ｆ₁と、車体左右方向推進力Ｆ₂
と、車体旋回モーメントＭとを演算する。続いて、この
Ｆ₁，Ｆ₂，Ｍを基にして３つの駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，
１ＲＲに求められる駆動力ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃を演算し、３
つの駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲが演算した駆動力ｆ
₁，ｆ₂，ｆ₃となるよう３つの駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，
１ＲＲの駆動部２に必要トルクを出力する。

【００４２】図６は上記演算を導くための全方向移動台
車の力学モデル図である。この力学モデル図は、全方向
移動台車の３つの駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲの路面
との接地部分を作用点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と見なす。車軸
交点Ａから作用点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３までの距離をＬ₁，
Ｌ₂，Ｌ₃とし、作用点Ｆ，ＲＬ，ＲＲに車軸交点Ａと作
用点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を結ぶ線に対して直角な方向に上
記駆動力ｆ₁，ｆ₂，ｆ ₃が作用したとする。この時、３
つの駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲの駆動力ｆ₁，ｆ₂，
ｆ₃の車軸交点Ａにおける合力Ｆとその作用方向φと、
合力Ｆの車体を前後方向に駆動させる成分Ｆ₁と、合力
Ｆの車体を左右方向に駆動させる成分Ｆ₂及び車軸交点
Ａ回りの車体旋回モーメントＭは次式で表せる。

【００４３】

【数１】

【００４４】上記式より、各駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１
ＲＲの駆動力ｆ_i（ｉ＝１，２，３）を制御することに
よって、全方向移動台車の車軸交点Ａにおける合力Ｆと
車軸交点Ａ回りの車体旋回モーメントＭは制御すること
ができるため、全方向駆動性と最適な駆動力Ｆの実現を
可能とする。尚、上記モデルは、駆動車輪１が３つの時
のものであるが、駆動車輪１が何個であっても、各駆動
車輪１の主軸１ａが１点で交わるのであれば、上記式と
同様な関係式に基づいて全方向移動台車の移動方向と駆
動力Ｆを制御することができる。

【００４５】図３は上記理論に基づいた全方向移動台車
の駆動特性を制御するためのブロック図である。まず、
操作者が操作部３に操作力Ｈを加えると、操作力Ｈが操
作部３を介して直接全方向移動台車に加わると共に、操
作力検出手段５によって検出された操作力Ｈに応じて適
宜駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲにアシスト力Ｆａ₁，
Ｆａ₂，Ｆａ₃が働く。このアシスト力Ｆａ₁，Ｆａ₂，Ｆ
ａ₃は、次の流れで決定される。まず、操作力検出手段
５によって検出した操作力Ｈより、操作力の車体前後方
向の分力Ｈ₁と、操作力の車体左右方向の分力Ｈ₂と、操
作力の車体左右方向の分力Ｈ_Mとに分解し、これらに予
め設定したアシストゲイン（力増倍率）を乗じて、全方
向移動台車を１つの移動単体と見なした場合の、車体前
後方向推進力Ｆ₁と、車体左右方向推進力Ｆ₂と、車体旋
回モーメントＭとで規定される駆動系の駆動要素値Ｄを
演算する。

【００４６】次に前述の関係式より、駆動車輪１Ｆ，１
ＲＬ，１ＲＲに求められる駆動力ｆ ₁，ｆ₂，ｆ₃を演算
し、これらｆ₁，ｆ₂，ｆ₃をアシスト力Ｆａ₁，Ｆａ₂，
Ｆａ₃として駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲに働かせ
る。このように車体４に搭載した制御手段６によって、
車体４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体を左
右方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋回させる駆
動要素Ｄ₃から規定される駆動系の駆動要素値Ｄを操作
力検出手段５で検出された操作力Ｈに応じて最適化し、
得られた駆動系の駆動要素値Ｄに応じて各駆動車輪１を
駆動することで、従来の人誘導型台車としては、実現さ
れなかった、全方向に移動可能な駆動方向性に極めてフ
レキシビリティのある全方向移動台車を実現できる。

【００４７】尚、上記の例でのユニバーサルホイールタ
イプの駆動車輪１は、４個のローラー１ｄで大径ローラ
ー１ｅが形成されたものとなっているが、このユニバー
サルホイールタイプの駆動車輪１は、図７に示すように
３個以上のローラー１ｄで大径ローラー１ｅを形成する
ことができる。

【００４８】本発明の実施の形態の他の例を図８に示
す。この全方向移動台車は、使用時の重心位置Ｇに作用
する、車体４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ_1(G)と
車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ_2(G)と車体を旋
回させる駆動要素Ｄ_3(G)を駆動系の駆動要素値Ｄとして
用いるものであり、他の構成は前記例と同じである。図
８（ａ）の例は、全方向移動台車の任意の点Ｇと操作部
３における操作力Ｈの作用点Ｗが車体４の前後方向に距
離Ｌ、車体４の左右方向に距離ｌだけ離れている場合を
示すものであり、使用時の重心位置Ｇに作用する、車体
４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ_1(G)と車体を左右
方向に駆動させる駆動要素Ｄ_2(G)と車体を旋回させる駆
動要素Ｄ_3(G)として、使用時の重心位置Ｇに作用する、
車体前後方向推進力Ｆ_1(G)、車体左右方向推進力
Ｆ_2(G)、車体旋回モーメントＭ_(G)を設定する。この
時、操作力Ｈの操作力の車体前後方向の分力Ｈ₁と、操
作力Ｈの車体左右方向の分力Ｈ₂と、操作力Ｈの車体旋
回方向モーメントＨ_Mと、使用時の重心位置Ｇに作用す
る、車体前後方向推進力Ｆ_1(G)、車体左右方向推進力Ｆ
_2(G)、車体旋回モーメントＭ_(G)との関係は次式で表せ
る。

【００４９】Ｆ_1(G)＝Ｈ₁ Ｆ_2(G)＝Ｈ₂ Ｍ_(G)＝Ｈ_M＋Ｈ₂×Ｌ−Ｈ₁×ｌ 上記式よりＦ_1(G)，Ｆ_2(G)，Ｍ_(G)を求め、これらの値
より、駆動系の駆動要素値Ｄを決定し、前記例の演算式
に従って、各駆動車輪１の駆動力ｆ_i（ｉ＝１，…，
ｎ）を求める。尚、図８（ｂ）は、全方向移動台車の使
用時の重心位置Ｇが図８（ａ）のものと車体４の左右方
向に対称な位置にある場合を示すものである。この場
合、Ｄ_1(G)，Ｄ_2(G)，Ｄ_3(G)の内、Ｄ_3(G)、即ち、使用
時の重心位置Ｇに作用する車体旋回モーメントＭ_(G)の
みが異なり、Ｍ_(G)は次式で表せる。

【００５０】Ｍ_(G)＝Ｈ_M＋Ｈ₂×Ｌ＋Ｈ₁×ｌ このように全方向移動台車の使用時の重心位置Ｇに作用
する、車体４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ_1(G)と
車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ_2(G)と車体を旋
回させる駆動要素Ｄ_3(G)を駆動系の駆動要素値Ｄとして
用いることにより、操作者の手応えに自然な操作感を与
え、新規使用者でも操作し易い全方向移動台車を実現で
きる。

【００５１】次に本発明の実施の形態の他の例を図９乃
至図１０に示す。この例は、制御手段６への入力手段を
操作力検出手段５とは別に設けたものであり、他の構成
は第１の例と同じである。図９は制御手段６への入力手
段を操作力検出手段５とは別に設けた操作パネル２８の
２例を例示したものであり、上側に示す操作パネル２８
は、操作者が操作力Ｈを直接加える操作部３の他に車体
左右方向の操作を直接行えるジョイスティック２９を設
けた例であり、下側に示す操作パネル２８は、操作者が
操作力Ｈを直接加える操作部３の他に車体左右方向の操
作を直接行える操作スイッチ３０を設けた例である。

【００５２】この２例のブロック図は図１０に示す通り
である。このブロック図から明らかなように操作部３に
加わる操作力Ｈを検出する操作力検出手段５の他に全方
向移動台車へのインターフェースを別に設けることによ
って、全方向移動台車の駆動方向を拘束した操作ができ
るため、限られた空間等で全方向移動台車を操作する
際、操作者にとって操作が容易になる。

【００５３】次に本発明の実施の形態の他の例を図１１
乃至図１２に示す。この例は、全方向移動台車の駆動方
向の自由度を前後、左右、旋回の３自由度と、前後、旋
回の２自由度とに切り替えられることを特徴とするもの
で、他の構成は第１の例と同じである。図１１は上記の
モード切替を切替スイッチ８にて行えるようにしたもの
であり、そのブロック図は第１の例にて既述のブロック
図（図３）において、車体前後方向推進力Ｆ₁と、車体
左右方向推進力Ｆ₂と、車体旋回モーメントＭとで規定
される駆動系の駆動要素値Ｄの演算プロセスと、駆動車
輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲに求められる駆動力ｆ₁，ｆ₂，
ｆ₃の演算プロセスとの間に前後、左右、旋回の３自由
度と、前後、旋回の２自由度の２つの駆動自由度を切り
替えるプロセスを設けたものである（図１２）。このブ
ロック図から明らかなように全方向移動台車の駆動方向
が前後、左右、旋回の３自由度に駆動可能なモードと前
後、旋回の２自由度に駆動可能なモードとに切り替えら
れることにより、駆動方向性に極めてフレキシビリティ
のある全方向移動性と左右方向の駆動方向性を拘束した
前後・旋回移動性を提供することができるため、操作者
の熟練度に応じて操作部の操作特性を設定できる。

【００５４】次に本発明の実施の形態の他の例を図１３
乃至図１４に示す。この例は、全方向移動台車の駆動方
向の自由度を前後、左右の２自由度と、前後、旋回の２
自由度とに切り替えられることを特徴とするもので、他
の構成は第１の例と同じである。図１３は上記のモード
切替を切替スイッチ８にて行えるようにしたものであ
り、そのブロック図は第１の例にて既述のブロック図
（図３）において、車体前後方向推進力Ｆ₁と、車体左
右方向推進力Ｆ₂と、車体旋回モーメントＭとで規定さ
れる駆動系の駆動要素値Ｄの演算プロセスと、駆動車輪
１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲに求められる駆動力ｆ₁，ｆ₂，ｆ
₃の演算プロセスとの間に前後、左右の２自由度と、前
後、旋回の２自由度の２つの駆動自由度を切り替えるプ
ロセスを設けたものである（図１４）。このブロック図
から明らかなように全方向移動台車の駆動方向が前後、
左右の２自由度に駆動可能なモードと前後、旋回の２自
由度に駆動可能なモードとに切り替えられることによ
り、旋回方向の駆動方向性を拘束した前後・左右移動性
と左右方向の駆動方向性を拘束した前後・旋回移動性を
提供することができるため、操作者の熟練度に応じて操
作部の操作特性を設定できる。

【００５５】次に本発明の実施の形態の他の例を図１５
乃至図１６に示す。この例は、全方向移動台車の駆動方
向の自由度を前後、旋回の２自由度と、左右の１自由度
とに切り替えられることを特徴とするもので、他の構成
は第１の例と同じである。図１２は上記のモード切替を
切替スイッチ８にて行えるようにしたものであり、その
ブロック図は第１の例にて既述のブロック図（図３）に
おいて、車体前後方向推進力Ｆ₁と、車体左右方向推進
力Ｆ₂と、車体旋回モーメントＭとで規定される駆動系
の駆動要素値Ｄの演算プロセスと、駆動車輪１Ｆ，１Ｒ
Ｌ，１ＲＲに求められる駆動力ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃の演算プ
ロセスとの間に前後、旋回の２自由度と、左右の１自由
度の２つの駆動自由度を切り替えるプロセスを設けたも
のである（図１６）。このブロック図から明らかなよう
に全方向移動台車の駆動方向が前後、旋回の２自由度に
駆動可能なモードと左右の１自由度に駆動可能なモード
とに切り替えられることにより、左右方向の駆動方向性
を拘束した前後・旋回移動性と前後、旋回の駆動方向性
を拘束した左右移動性を提供することができるため、操
作者の熟練度に応じて操作部の操作特性を設定できる。

【００５６】尚、図１１乃至図１２の例及び図１３乃至
図１４の例及び図１５乃至図１６の例のフローチャート
は図１７、図１８、図１９のようになる。このように上
記３例とも全方向移動台車の駆動方向の自由度切替が切
替スイッチ８によって行われることで、操作者にとって
駆動自由度のモード切替操作が容易になると共にヒュー
マンエラーを未然に防ぐことが可能となる。

【００５７】次に本発明の実施の形態の他の例を図２０
に示す。この例は、操作部３が複数個設けてあり、操作
者がいずれの操作部３で操作するかによって駆動方向の
自由度が切り替わることを特徴とするものであり、他の
構成は第１の例と同じである。図２０は複数個の操作部
３を設けた操作パネル２８の３例を例示したものであ
り、図中左上側に示す操作パネル２８は、操作者が直接
加える操作力Ｈの内、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ
₁と操作力Ｈの操作力の車体旋回方向モーメントＨ_Mを検
出できる操作力検出手段５と連結された操作部３と、車
体左右方向の操作を直接行えるジョイスティック２９を
設けた例であり、図中左下側に示す操作パネル２８は、
操作者が直接加える操作力Ｈの内、操作力Ｈの車体前後
方向の分力Ｈ₁と操作力Ｈの車体旋回方向モーメントＨ_M
を検出できる操作力検出手段５と連結された操作部３
と、車体左右方向の操作を直接行える操作スイッチ３０
を設けた例であり、図中右下側に示す操作パネル２８
は、操作者が直接加える操作力Ｈの内、操作力Ｈの車体
前後方向の分力Ｈ₁と操作力Ｈの車体旋回方向モーメン
トＨ_Mを検出できる操作力検出手段５と連結された操作
部３と、車体前後方向及び車体左右方向及び車体旋回方
向の３軸方向の操作が行えるジョイスティック３１を設
けた例である。尚、図中右下側に示す操作パネル２８に
設けたジョイスティック３１は、車体前後方向及び車体
左右方向の２軸方向の操作が行えるものであってもよ
い。このように操作部３が複数個設けてあり、操作者が
いずれの操作部３で操作するかによって駆動方向の自由
度が切り替わることで、操作者に駆動自由度のモード切
替を自覚的に行わせることができるため、全方向移動台
車の意図しない動作を起こりにくくし、ヒューマンエラ
ーを未然に防ぐことが可能となると共に、駆動自由度の
モード切替操作が切替スイッチ８等によらないため、操
作手順が簡略化できる。

【００５８】次に本発明の実施の形態の他の３例を図２
１乃至図２５及び図２６乃至図２９及び図３０乃至図３
３に示す。これらの例は全て操作力検出手段５が、１つ
の操作部３に加えられた操作力Ｈの車体前後方向の分力
Ｈ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメント
Ｈ_Mとを検出することを特徴とするものであり、他の構
成は第１の例と同じである。このようにすることで、１
つの操作部３で操作力の３軸方向の力を検出できるた
め、全方向移動台車の操作が簡単になる。以下、各例に
ついて詳細を述べる。

【００５９】まず、図２１乃至図２５の例について述べ
る。この例は、操作部３と操作部ベース９とを操作力Ｈ
に応じて車体前後方向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)が生
じる機構１０ｌ，１０ｒにより左右２ヵ所で接続し、操
作部ベース９に操作力Ｈに応じて車体４に対して車体左
右方向に相対的変位ｄ₂が生じる機構１１を設けると共
に前記各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂を検出する変
位検出手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃを設け、検出した各
相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂から操作力Ｈの車体前
後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方
向モーメントＨ _Mとを検出することを特徴とするもので
あり、他の構成は第１の例と同じである。尚、本例では
上記の操作部３と操作部ベース９との間に設けられる操
作力Ｈに応じて車体前後方向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ
_1(r)が生じる機構１０ｌ，１０ｒに板バネ３２を用いる
と共に、操作部ベース９に操作力Ｈに応じて車体４に対
して車体左右方向に相対的変位ｄ₂が生じる機構１１に
車体左右方向の動きをバネで拘束したリニアガイド３３
を用い、また、各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂を検
出する変位検出手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃにはギャッ
プセンサー３４ａ，３４ｂ，３４ｃを用いる。これらギ
ャップセンサー３４ａ，３４ｂ，３４ｃにて検出された
各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂をｄｌ，ｄｒ，ｄｃ
とし、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方
向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ _MをＦｈｘ，Ｆ
ｈｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとｄｌ，ｄ
ｒ，ｄｃ間の線形性から、次式が成り立つ。

【００６０】Ｆｈｘ＝ｋ₁×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₂×ｄｃ Ｍｈ＝ｋ₃×（ｄｒ−ｄｌ）＋ｋ₄×ｄｃ 尚、上記式の比例定数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄は実験で求め
られるものであり、上記３式より、各相対的変位ｄｌ，
ｄｒ，ｄｃからＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを精度良く計算す
ることが可能となる。

【００６１】ここで、図２２は、操作部３に操作力Ｈ
（車体前後方向の分力Ｈ₁のみ）が車体前方に作用した
状態を示すものであり、図２３は操作部３に操作力Ｈ
（車体左右方向の分力Ｈ₂のみ）が車体左方向に作用し
た状態を示すものであり、図２４は操作部３に操作力Ｈ
（車体旋回方向の分力Ｈ_Mのみ）が反時計回りの方向に
作用した状態を示すものである。このように操作部３と
操作部ベース９とを操作力Ｈに応じて車体前後方向に相
対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)が生じる機構１０ｌ，１０ｒに
より左右２ヵ所で接続し、操作部ベース９に操作力Ｈに
応じて車体４に対して車体左右方向に相対的変位ｄ₂が
生じる機構１１を設けると共に前記各相対的変位
ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂を検出する変位検出手段１２ａ，
１２ｂ，１２ｃを設け、検出した各相対的変位ｄ_1(l)，
ｄ_1(r)，ｄ₂から操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車
体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_Mとを
検出することで、簡単な構成で請求項１２の構成が実現
できる。また、リニアガイド３３のバネの剛性とギャッ
プセンサー３４ａ，３４ｂ，３４ｃの分解能を仕様に合
わせて適宜選定できるので、仕様に応じた変位検出手段
を設定することができる。尚、上記例では、操作部ベー
ス９と車体４の前面４ｆとが車体左右方向の動きをバネ
で拘束したリニアガイド３３を介して連結され、操作力
Ｈの車体左右方向の分力Ｈ₂の大きさにより相対的変位
ｄ₂が生じるような機構になっているが、このリニアガ
イド３３を図２５に示す板バネ３５で代用することも可
能である。

【００６２】次に図２６乃至図２９の例について述べ
る。この例は、操作部３の把持部１３が操作力Ｈに応じ
て操作部３に対して車体左右方向に相対的変位ｄ₂を生
じる機構１４を設けると共に前記相対的変位ｄ₂を検出
する変位検出手段１６ａを設け、操作部３と車体４とを
操作力Ｈに応じて車体前後方向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ
_1(r)が生じる機構１５ｌ，１５ｒにより左右２ヵ所で接
続すると共に前記左右２ヵ所で生じる各相対的変位ｄ
_1(l)，ｄ_1(r)を検出する変位検出手段１６ｂ，１６ｃを
設け、検出した各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂から
操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向の分
力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_Mとを検出することを
特徴とするものであり、他の構成は第１の例と同じであ
る。図２６（ｂ）は操作部３の把持部１３が操作力Ｈに
応じて操作部３に対して車体左右方向に相対的変位ｄ₂
を生じる機構１４を示す詳細図である。この機構１４と
相対的変位ｄ₂の変位検出手段１６ａを簡単に説明する
と、把持部１３を加えられた操作力Ｈの車体左右方向の
分力Ｈ₂によって把持部１３が車体左右方向の分力Ｈ₂の
方向にハンドル３６に対してスライドし、このスライド
量、即ち操作部３に対する相対的変位ｄ₂をハンドル３
６に固設した変位検出手段１６ａ（ギャップセンサー３
４ａ）にて検出する仕組みになっている。尚、把持部１
３に加える操作力Ｈをなくすと、把持部１３に内装した
バネ３７の復元力で把持部１３がハンドル３６に対して
正規位置に戻る。また、操作部３と車体４とを操作力Ｈ
に応じて車体前後方向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)が生
じる機構１５ｌ，１５ｒには板バネ３２を用い、また、
各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)を検出する変位検出手段１
６ｂ，１６ｃにはギャップセンサー３４ｂ，３４ｃを用
いる。これらギャップセンサー３４ａ，３４ｂ，３４ｃ
にて検出された各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ２をｄ
ｌ，ｄｒ，ｄｃとし、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ
₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ
_MをＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，
Ｍｈとｄｌ，ｄｒ，ｄｃ間の線形性から、前記例と同じ
く次式が成り立つ。

【００６３】Ｆｈｘ＝ｋ₁×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₂×ｄｃ Ｍｈ＝ｋ₃×（ｄｒ−ｄｌ）＋ｋ₄×ｄｃ 尚、上記式の比例定数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄は実験で求め
られるものであり、上記３式より、各相対的変位ｄｌ，
ｄｒ，ｄｃからＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを精度良く計算す
ることが可能となる。

【００６４】ここで、図２７は、操作部３に操作力Ｈ
（車体前後方向の分力Ｈ₁のみ）が車体前方に作用した
状態を示すものであり、図２８は操作部３に操作力Ｈ
（車体左右方向の分力Ｈ₂のみ）が車体左方向に作用し
た状態を示すものであり、図２９は操作部３に操作力Ｈ
（車体旋回方向の分力Ｈ_Mのみ）が反時計回りの方向に
作用した状態を示すものである。このように操作部３の
把持部１３が操作力Ｈに応じて操作部３に対して車体左
右方向に相対的変位ｄ₂を生じる機構１４を設けると共
に前記相対的変位ｄ₂を検出する変位検出手段１６ａを
設け、操作部３と車体４とを操作力Ｈに応じて車体前後
方向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)が生じる機構１５ｌ，
１５ｒにより左右２ヵ所で接続すると共に前記左右２ヵ
所で生じる各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)を検出する変位
検出手段１６ｂ，１６ｃを設け、検出した各相対的変位
ｄ_1(l)，ｄ_1(r)，ｄ₂から操作力Ｈの車体前後方向の分
力Ｈ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメン
トＨ_Mとを検出することで、簡単な構成で請求項１２の
構成が実現できる。また、把持部１３に内装したバネ３
７の剛性とギャップセンサー３４ａ，３４ｂ，３４ｃの
分解能を仕様に合わせて適宜選定できるので、仕様に応
じた変位検出手段を設定することができる。

【００６５】次に図３０の例について述べる。この例
は、操作部３と車体４とを左右２ヵ所で接続すると共に
前記左右２ヵ所の接続部１７に接続部１７に作用する車
体前後方向の力Ｉ_1(l)，Ｉ_1(r)と車体左右方向の力Ｉ
_2(l)，Ｉ_2(r)を検出する力センサー１８を夫々配設し、
検出した左右の接続部１７に作用する車体前後方向の力
Ｉ _1(l)，Ｉ_1(r)と車体左右方向の力Ｉ_2(l)，Ｉ_2(r)か
ら、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向
の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_Mとを検出するこ
とを特徴とするもので、他の構成は第１の例と同じであ
る。接続部１７は操作部３の把持部分の径よりも細く、
剛性が低くしてあり、操作部３に加わる操作力Ｈによ
り、歪みが生じ易くしてある。この左右の接続部１７に
接続部１７の車体前後方向及び車体左右方向の歪みを計
測する力センサー１８、即ち、２軸力センサー３８が取
り付けられる。２軸力センサー３８の詳細図を図３０
（ｂ）（ｃ）に示す。この２軸力センサー３８は、左右
の接続部１７のくびれ部分に左右一対の歪みゲージ３９
を貼り付けることで構成され、左右の接続部１７のくび
れ部分にて歪み量εｌｌ，εｌｒ，εｒｌ，εｒｒが検
出される。これら歪み量より、操作部３に加えた操作力
Ｈに応じて左右の接続部１７に発生する力が次式より求
まる。

【００６６】Ｉ_1(l)=ｋ₉×（εｌｒ＋εｌｌ） Ｉ_2(l)=ｋ₁₀×（εｌｒ−εｌｌ） Ｉ_1(r)=ｋ₁₁×（εｒｒ＋εｒｌ） Ｉ_2(r)=ｋ₁₂×（εｒｒ−εｒｌ） 尚、上記式で、ｋ₉，ｋ₁₀，ｋ₁₁，ｋ₁₂は接続部１７の
断面形状、材質から決まる比例定数である。上記４式か
ら得られる、左側接続部１７ｌに作用する車体前後方向
の力Ｉ_1(l)及び車体左右方向の力Ｉ_2(l)をＦｌｘ，Ｆｌ
ｙとし、右側接続部１７ｒに作用する車体前後方向の力
Ｉ_1(r)及び車体左右方向の力Ｉ_2(r)をＦｒｘ，Ｆｒｙと
し、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向
の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_MをＦｈｘ，Ｆｈ
ｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈは次式で表せ
る。

【００６７】Ｆｈｘ＝Ｆｒｘ＋Ｆｌｘ Ｆｈｙ＝Ｆｒｙ＋Ｆｌｙ Ｍｈ＝ｋ₅×（Ｆｒｘ−Ｆｌｘ） 尚、上記式中の比例定数ｋ₅は、ＭｈとＦｌｘ，Ｆｒｘ
間の線形性から実験で求められるものである。このよう
に操作部３と車体４とを左右２ヵ所で接続すると共に前
記左右２ヵ所の接続部１７に接続部１７に作用する車体
前後方向の力Ｉ_{1( l)}，Ｉ_1(r)と車体左右方向の力
Ｉ_2(l)，Ｉ_2(r)を検出する力センサー１８を夫々配設
し、検出した左右の接続部１７に作用する車体前後方向
の力Ｉ_1(l)，Ｉ_1(r)と車体左右方向の力Ｉ_2(l)，Ｉ_2(r)
から、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方
向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_Mとを検出する
ことで、簡単な構成で請求項１２の構成を実現できると
共に、上記３式より、各相対的変位ｄｌ，ｄｒ，ｄｃか
らＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを精度良く計算することができ
る。また、歪みゲージ３９で力センサー１８を構成する
ため、操作力検出手段５が安価で済む。

【００６８】次に本発明の実施の形態の他の例を図３１
乃至図３３に示す。この例は、操作部３と車体４とを操
作力Ｈに応じて車体前後方向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ
_1(r)が生じる機構２１ｌ，２１ｒにより左右２ヵ所で接
続すると共に前記左右２ヵ所で生じる各相対的変位ｄ
_1(l)，ｄ_1(r)を検出する変位検出手段２２ａ，２２ｂを
設け、検出した各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)から操作力
Ｈの車体前後方向の分力Ｈ ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と
車体旋回方向モーメントＨ_Mとを検出することを特徴と
するものであり、他の構成は第１の例と同じである。
尚、本例では上記の操作部３と車体４とを操作力Ｈに応
じて車体前後方向に相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)が生じる
機構２１ｌ，２１ｒに板バネ３２を用い、上記左右２ヵ
所で生じる各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)を検出する変位
検出手段２２ａ，２２ｂにはギャップセンサー３４ａ，
３４ｂを用いる。これらギャップセンサー３４ａ，３４
ｂにて検出された各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)をｄｌ，
ｄｒとし、操作力Ｈの車体前後方向の分力Ｈ₁と車体左
右方向の分力Ｈ₂と車体旋回方向モーメントＨ_MをＦｈ
ｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとｄ
ｌ，ｄｒ間の線形性から、次式が成り立つ。

【００６９】Ｆｈｘ＝ｋ₆×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₇×（ｄｒ−ｄｌ） Ｍｈ＝ｋ₈×（ｄｒ−ｄｌ） 尚、上記式で、比例定数ｋ₆，ｋ₇，ｋ₈は実験によって
求められる。

【００７０】ここで、図３２は、操作部３に操作力Ｈ
（車体前後方向の分力Ｈ₁のみ）が車体前方に作用した
状態を示すものであり、図３３は操作部３に操作力Ｈ
（車体左右方向の分力Ｈ₂のみ）が車体左方向に作用し
た状態を示すものである。このように、操作部３と車体
４とを操作力Ｈに応じて車体前後方向に相対的変位が生
じる機構２１ｌ，２１ｒにより左右２ヵ所で接続すると
共に前記左右２ヵ所で生じる各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ
_1(r)を検出する変位検出手段２２ａ，２２ｂを設け、検
出した各相対的変位ｄ_1(l)，ｄ_1(r)から操作力Ｈの車体
前後方向の分力Ｈ₁と車体左右方向の分力Ｈ₂と車体旋回
方向モーメントＨ_Mとを検出することで、簡単な構成で
請求項１２の構成を実現できると共に、各相対的変位ｄ
ｌ，ｄｒからＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを精度良く計算する
ことができる。

【００７１】次に本発明の実施の形態の他の例を図３４
に示す。この例は、全方向駆動車輪である駆動車輪１を
操作部３から離れている側に多く配置することを特徴と
するものであり、他の構成は第１の例と同じである。既
述の通り、全方向駆動車輪である駆動車輪１が３つ以上
あれば、全方向移動が実現できる。図３４に示す例は操
作部３側に１車輪、後部側に２車輪を配置したものであ
り、各駆動車輪１の主軸１ａが１点で交わるように配置
したものである。このように全方向駆動車輪である駆動
車輪１を操作部３から離れている側に多く配置すること
で、全方向移動台車の駆動車輪１の配置が不均一な場合
でも走行性に悪影響を及ぼさない。

【００７２】次に本発明の実施の形態の他の例を図３５
に示す。この例は、全方向駆動車輪である駆動車輪１の
両側に自在車輪２３を配置することを特徴とするもので
あり、他の構成は第１の例と同じである。即ち、これ
は、図４に示したユニバーサルホイールタイプの駆動車
輪１の両側に駆動車輪１のローラー１ｄよりも車輪径の
大きい自在車輪２３を配置したものである。これによっ
て、ユニバーサルホイールタイプの駆動車輪１にあって
は、本来、自由回転を行うローラー１ｄの直径は、駆動
車輪１全体の直径の制約を受けて小さくせざるを得ず、
これ故にローラー１ｄの自由回転方向の段差踏破性に問
題を生じるが、上記のように駆動車輪１の両側に駆動車
輪１のローラー１ｄよりも車輪径の大きい自在車輪２３
を配置し、段差を自在車輪２３で受けられるようにする
ことで、段差踏破性に影響を与えるのは自在車輪２３の
直径となるため、段差踏破性を確保することができる。

【００７３】次に本発明の実施の形態の他の例を図３６
乃至図３８に示す。この例は、全方向移動可能な駆動車
輪１の駆動部２と車体４の底面４ｂとを連結部２４にて
繋いだものであり、他の構成は第１の例と同じである。
この連結部２４は、ガイド部材４１と、バネガイド４２
と、バネ４３と、駆動車輪懸架部材４３とからなる。駆
動車輪懸架部材４３は、各駆動車輪１の駆動部２と結ば
れた脚部４３ａと、バネガイド４２の外周に嵌め込まれ
たバネ４３によるバネ圧を受ける受け部４３ｂとからな
り、各駆動車輪１の駆動部２に結ばれた駆動車輪懸架部
材４３は、全方向移動台車の荷の積載状況及び路面の凹
凸具合及び全方向移動台車の駆動による重心位置の移動
等に応じて、ガイド部材４１にガイドされて上下にスト
ロークする。

【００７４】ユニバーサルホイールタイプ（あるいはボ
ールホイールタイプ）の全方向駆動車輪を駆動車輪１と
する場合、少なくとも３つ以上の駆動車輪１を設けるこ
とで車体の全方向移動を可能とするが、前述のように駆
動車輪１を４つ以上設ける場合も考えられる。ここで、
駆動車輪１が３つである場合、全方向移動台車は３点支
持されるため、路面に凹凸があっても、３つの駆動車輪
１全てが路面に確実に接地し、全駆動車輪１と路面との
グリップ力が確保され、安定した全方向移動台車の駆動
制御が得られる。ところが、駆動車輪１が４つ以上であ
る場合、全方向移動台車の荷の積載状況や路面の凹凸具
合や全方向移動台車の駆動による重心位置の移動等によ
って、全駆動車輪１の内のどれかが路面から浮いてしま
う場合が考えられ、このような場合、安定した全方向移
動台車の駆動制御を確保することはできなくなる。とこ
ろが、上記のような駆動車輪懸架部材４３が全方向移動
台車の荷の積載状況や路面の凹凸具合や全方向移動台車
の駆動による重心位置の移動等に応じて、ガイド部材４
１にガイドされて上下にストロークする駆動車輪押付機
構を設けることで、前記問題は解消され、全方向移動台
車の全駆動車輪１と接地面２５とのグリップ力は確保さ
れ、全方向移動台車の駆動制御の安定性が向上する。
尚、図３７は駆動車輪懸架部材が最下限まで降りた時の
上記駆動車輪押付機構の概略図であり、図３８は接地面
２５が凹面の時の駆動車輪押付機構の概略図を示すもの
である。

【００７５】ところで、上述の実施の形態の例は全て、
車体４に搭載した制御手段６において、車体４を前後方
向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体４を左右方向に駆動
させる駆動要素Ｄ₂と車体４を旋回させる駆動要素Ｄ₃と
して車体４を前後方向に駆動させる駆動力Ｆ₁と車体左
右方向推進力Ｆ₂と車体旋回モーメントＭを設定し、こ
れら駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動系の駆
動要素値Ｄを操作力検出手段５で検出された操作力Ｈに
応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値Ｄに応じ
て各駆動車輪１の駆動力ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を演算
し、演算により得られた各駆動車輪１の駆動力ｆ_i（ｉ
＝１，…，ｎ）となるよう各駆動車輪１に駆動力ｆ
_i（ｉ＝１，…，ｎ）を発生させるようにしたもの（ト
ルク制御としたもの）であるが、車体４に搭載した制御
手段６において、車体４を前後方向に駆動させる駆動要
素Ｄ₁と車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体
を旋回させる駆動要素Ｄ₃として車体前後方向速度ｖ₁と
車体左右方向速度ｖ₂と車体旋回方向速度ｖ₃を設定し、
これら駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動系の
駆動要素値Ｄを操作力検出手段５で検出された操作力Ｈ
に応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値Ｄに応
じて各駆動車輪１の駆動速度ｖ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を
演算し、演算により得られた各駆動車輪１の駆動速度ｖ
_i（ｉ＝１，…，ｎ）となるよう各駆動車輪１に駆動力
ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を発生させることも可能であ
る。

【００７６】図３９は上記方法に基づいた全方向移動台
車の駆動特性を制御（速度制御）するためのブロック図
である。まず、操作者が操作部３に操作力Ｈを加える
と、操作力Ｈが操作部３を介して直接全方向移動台車に
加わると共に、操作力検出手段５によって検出された操
作力Ｈに応じて適宜駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲにア
シスト力Ｆａ₁，Ｆａ₂，Ｆａ₃が働く。このアシスト力
Ｆａ₁，Ｆａ₂，Ｆａ₃は、次の流れで決定される。ま
ず、操作力検出手段５によって検出した操作力Ｈより、
操作力の車体前後方向の分力Ｈを、操作力の車体前後方
向の分力Ｈ₁と、操作力の車体左右方向の分力Ｈ₂と、操
作力の車体旋回方向モーメントＨ_Mとに分解し、これら
に予め設定した変換率を乗じて、全方向移動台車を１つ
の移動単体と見なした場合の、車体前後方向速度ｖ
₁と、車体左右方向速度ｖ₂と、車体旋回方向速度ｖ₃と
で規定される駆動系の駆動要素値Ｄを演算する。次に予
め設定した関係式より、駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲ
に求められる駆動力ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃を演算し、これら
ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃をアシスト力Ｆａ₁，Ｆａ₂，Ｆａ₃として
駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲに働かせる。

【００７７】このように車体４に搭載した制御手段６に
おいて、車体４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と
車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋回
させる駆動要素Ｄ₃として車体前後方向速度ｖ₁と車体左
右方向速度ｖ₂と車体旋回方向速度ｖ₃を設定し、これら
駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動系の駆動要
素値Ｄを操作力検出手段５で検出された操作力Ｈに応じ
て最適化し、得られた駆動系の駆動要素値Ｄに応じて各
駆動車輪１の駆動速度ｖ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を演算
し、演算により得られた各駆動車輪１の駆動速度ｖ_iと
なるよう各駆動車輪１に駆動力ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）
を発生させることで、全方向移動台車の積載状況や路面
状況に関係なく全方向移動台車が操作者に追従する。

【００７８】さらに、前記例は車体４に搭載した制御手
段６において、車体４を前後方向に駆動させる駆動要素
Ｄ₁と車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体を
旋回させる駆動要素Ｄ₃として車体前後方向速度ｖ₁と車
体左右方向速度ｖ₂と車体旋回方向速度ｖ₃を設定し、こ
れら駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動系の駆
動要素値Ｄを操作力検出手段５で検出された操作力Ｈに
応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値Ｄに応じ
て各駆動車輪１の駆動速度ｖ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を演
算し、演算により得られた各駆動車輪１の駆動速度ｖ_i
（ｉ＝１，…，ｎ）となるよう各駆動車輪１に駆動力ｆ
_i（ｉ＝１，…，ｎ）を発生させるようにしたものであ
るが、以下に述べる例は、車体４に搭載した制御手段６
において、車体４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁
と車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋
回させる駆動要素Ｄ₃として車体前後方向加速度ａ₁と車
体左右方向加速度ａ₂と車体旋回方向加速度ａ₃を設定
し、これら駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動
系の駆動要素値Ｄを操作力検出手段５で検出された操作
力Ｈに応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値Ｄ
に応じて各駆動車輪１の駆動加速度ａ_i（ｉ＝１，…，
ｎ）を演算し、演算により得られた各駆動車輪１の駆動
加速度ａ_i（ｉ＝１，…，ｎ）となるよう各駆動車輪１
に駆動力ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を発生させることも可
能である。

【００７９】図４０は上記方法に基づいた全方向移動台
車の駆動特性を制御（加速度制御）するためのブロック
図である。まず、操作者が操作部３に操作力Ｈを加える
と、操作力Ｈが操作部３を介して直接全方向移動台車に
加わると共に、操作力検出手段５によって検出された操
作力Ｈに応じて適宜駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲにア
シスト力Ｆａ₁，Ｆａ₂，Ｆａ₃が働く。このアシスト力
Ｆａ₁，Ｆａ₂，Ｆａ₃は、次の流れで決定される。ま
ず、操作力検出手段５によって検出した操作力Ｈより、
操作力の車体前後方向の分力Ｈを、操作力の車体前後方
向の分力Ｈ₁と、操作力の車体左右方向の分力Ｈ₂と、操
作力の車体左右方向の分力Ｈ_Mとに分解し、これらに予
め設定した変換率を乗じて、全方向移動台車を１つの移
動単体と見なした場合の、車体前後方向加速度ａ₁と、
車体左右方向加速度ａ₂と、車体旋回方向加速度ａ₃とで
規定される駆動系の駆動要素値Ｄを演算する。次に予め
設定した関係式より、駆動車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲに
求められる駆動力ｆ₁，ｆ₂，ｆ ₃を演算し、これらｆ₁，
ｆ₂，ｆ₃をアシスト力Ｆａ₁，Ｆａ₂，Ｆａ₃として駆動
車輪１Ｆ，１ＲＬ，１ＲＲに働かせる。

【００８０】このように車体４に搭載した制御手段６に
おいて、車体４を前後方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と
車体を左右方向に駆動させる駆動要素Ｄ₂と車体を旋回
させる駆動要素Ｄ₃として車体前後方向加速度ａ₁と車体
左右方向加速度ａ₂と車体旋回方向加速度ａ₃を設定し、
これら駆動要素Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃から規定される駆動系の
駆動要素値Ｄを操作力検出手段５で検出された操作力Ｈ
に応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値Ｄに応
じて各駆動車輪１の駆動加速度ａ_i（ｉ＝１，…，ｎ）
を演算し、演算により得られた各駆動車輪１の駆動加速
度ａ_i（ｉ＝１，…，ｎ）となるよう各駆動車輪１に駆
動力ｆ_i（ｉ＝１，…，ｎ）を発生させることで、全方
向移動台車の積載重量や路面状況に関係なく全方向移動
台車が操作者に追従する。

【００８１】図４１は前述のユニバーサルホイールタイ
プの駆動車輪１を車体４に４つ設ける場合の一例を示し
ており、車体１に左右対称に且つ左右に並ぶ対の駆動車
輪１，１の主軸（駆動軸）１ａの交点が車体４の左右方
向中央に位置するものとして配置されているとともに、
左右に並ぶ対の駆動車輪１，１の主軸１ａ，１ａが車体
の前後方向軸となす角度がすべて同じであり、さらに上
記対の駆動車輪１，１は車体４の前後方向において離れ
て配置されたものとなっている。このような駆動車輪１
の配置は、車体４が前後方向に長い長方形状であって
も、安定した配置となる上に、駆動制御に際しての演算
が簡単となるほか、段差乗り越え性も良好なものとな
る。

【００８２】ユニバーサルホイールタイプの駆動車輪１
が４つの場合の制御について説明すると、図４２はトル
ク制御を行っている場合を示しており、４つの駆動車輪
１の出力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４で発生する車体４の重
心Ｇでの駆動力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍ）を求めると、 Ｆｘ＝−ｆ１・ｓｉｎθ−ｆ２・ｓｉｎθ＋ｆ３・ｓｉ
ｎθ＋ｆ４・ｓｉｎθ Ｆｙ＝ｆ１・ｃｏｓθ−ｆ２・ｃｏｓθ−ｆ３・ｃｏｓ
θ＋ｆ４・ｃｏｓθ Ｍｘ＝Ｗｓｉｎθ・（ｆ１＋ｆ２＋ｆ３＋ｆ４） Ｍｙ＝Ｌ１ｃｏｓθ・（ｆ１＋ｆ４）＋Ｌ２・ｃｏｓθ
（ｆ２＋ｆ３） ただし、Ｍｘ、Ｍｙは全駆動車輪１で発生する力のｘ，
ｙ分力により発生するモーメントの夫々の合計であり、 Ｍ＝Ｍｘ＋Ｍｙ ＝（Ｗｓｉｎθ＋Ｌ１・ｃｏｓθ）（ｆ１＋ｆ４）＋（Ｗｓｉｎθ・＋Ｌ２・ ｃｏｓθ）（ｆ２＋ｆ３） また、前後のバランスを考慮して ｆ１−ｆ４＝ｆ２−ｆ３ となるようにする。これらをまとめれば、

【００８３】

【数２】

【００８４】となり、該式から所望の車体駆動力（Ｆ
ｘ、Ｆｙ、Ｍ）を発揮させる場合の各駆動車輪１のトル
ク（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）は

【００８５】

【数３】

【００８６】で求めることができる。ここで、Ｌ，αは Ｌ＝Ｗｓｉｎθ＋Ｌ１・ｃｏｓθ α＝（Ｗｓｉｎθ＋Ｌ２・ｃｏｓθ）／（Ｗｓｉｎθ＋
Ｌ１・ｃｏｓθ） である。

【００８７】車体４を速度制御で駆動している場合につ
いては、図４３に示すように、車体４の制御中心ＣＣの
速度が［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］の時、各駆動車輪１
の回転速度ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４は次式（０）で求め
ることができる。

【００８８】

【数４】

【００８９】これは （Ｌ１・ｃｏｓθ＋Ｗ・ｓｉｎθ）＝Ｌ１ｖ （Ｌ２・ｃｏｓθ＋Ｗ・ｓｉｎθ）＝Ｌ２ｖ とおくと、次式

【００９０】

【数５】

【００９１】で表すことができる。つまり、所望の車体
速度［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］に対して各駆動車輪１
の駆動回転速度ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４を求めることが
でき、車体４の速度制御を行うことができる。

【００９２】なお、駆動車輪１の速度から車体４の速度
［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］を求めることを考えると、
４輪の速度から３軸（ｘ、ｙ、ψ）の速度を求めるのは
冗長であるために、１輪を除く他の３輪（好ましくはス
リップ等のために１輪が空転している時を考慮して最も
回転速度が速い駆動車輪１を除く他の３輪）から逆行列
で車体４の速度（平面内動作速度）を求めるとよい。

【００９３】たとえば、速度ｖ１の駆動車輪１が空転し
ていると判断された場合、速度ｖ１を除く他の駆動車輪
１の速度ｖ２，ｖ３，ｖ４と車体４の所望速度［Ｖａ
ｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］との関係

【００９４】

【数６】

【００９５】つまりは

【００９６】

【数７】

【００９７】から

【００９８】

【数８】

【００９９】を求める。

【０１００】ここで、 Ｌ１ｖ−Ｌ２ｖ＝ｃｏｓθ・（Ｌ１−Ｌ２） Ｌ１ｖ＋Ｌ２ｖ＝（ｃｏｓθ・（Ｌ１＋Ｌ２）＋２ｓｉｎθ・Ｗ） ＝ＬＬ とおくと、上記式の右辺は

【０１０１】

【数９】

【０１０２】となり、よって

【０１０３】

【数１０】

【０１０４】となる。

【０１０５】同様に、速度ｖ２，ｖ３，ｖ４のいずれか
の駆動車輪１が空転していると判断されれば、車体速度
［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］は速度ｖ２，ｖ３，ｖ４の
いずれかを省いた時の以下の算出式で各々求めることが
できる。

【０１０６】

【数１１】

【０１０７】ここで、３輪から車体速度［Ｖａｘ，Ｖａ
ｙ，Ｖａψ］を求める場合、上記４つの式（１）（２）
（３）（４）のいずれかの式を用いて求めるほか、各式
で車輪による重みが違うことから、式（１）（２）
（３）（４）の左辺右辺を各々足し合わせて、平均して
求めるようにすることもできる。

【０１０８】また、駆動軸１ａの取付角度θを４５°に
すれば、ｓｉｎθ＝ｃｏｓθとなるために、さらに計算
が簡単となる。

【０１０９】ところで、速度制御を行っている場合にお
いて、左右方向の真横に移動させる場合、制御中心ＣＣ
周りの移動速度［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］は、操作部
３から制御中心までの距離をＬｈ（図４４参照）とする
と、操作力（ｆｈｘ、ｆｈｙ、ｆｈψ）が制御中心ＣＣ
に働いた作用力（ｆｈｘ，ｆｈｙ，ｆｈψ＋Ｌｈ・ｆｈ
ｙ）の各成分に定数であるところのアシストゲイン（Ｋ
ｘ，Ｋｙ，Ｋψ）を掛けたものとして、 ｖａｘ＝Ｋｘ・ｆｈｘ ｖａｙ＝Ｋｙ・ｆｈｙ ｖａψ＝Ｋψ・ｆｈψ＋Ｋψ・Ｌｈ・ｆｈｙ (i) で求めているが、図４４（ｂ）に示すように、操作者が
両手間の距離Ｌｓだけ離して操作部３を握って操作して
いる場合、操作部３に働く操作力のモーメント成分ｆｈ
ψは、左手でｘ方向にｆｌｘ、右手でｘ方向にｆｒｘの
力を加えて発生させたとすると、 ｆｈψ＝ｆｌｘ・Ｌｓ／２−ｆｒｘ・Ｌｘ／２ であり、ｆｌｘ，ｆｒｘは偶力で総和は０（ｆｌｘ＋ｆ
ｒｘ＝０）であることから、 ｆｌｘ＝−ｆｒｘ＝ｆｈψ／Ｌｓ (ii) となる。

【０１１０】一方、真横移動させるためには、ｖａψ＝
０である必要があることから、上記式(i)から ｆｈψ＋Ｌｈ・ｆｈｙ＝０ ｆｈｙ＝−ｆｈψ／Ｌｈ (iii) 式(ii)(iii)より、 ｆｒｘ／ｆｈｙ＝（ｆｈψ／Ｌｘ）／（ｆｈψ／Ｌｈ） ｆｒｘ＝（Ｌｈ／Ｌｓ）・ｆｈｙ (iv) つまり、真横に移動させる場合、横方向の力の（Ｌｈ／
Ｌｓ）倍の力を前後方向に加える必要がある。ちなみ
に、距離Ｌｈがほぼ１．２５ｍ、距離Ｌｓがほぼ０．５
ｍの場合、式(iv)からｆｒｘ＝２．５ｆｒｙとなり、真
横に移動させる場合、横方向の約２．５倍の力を前後方
向に加える必要がある。

【０１１１】これは、旋回を抑えるために加える力の方
が真横にかける力よりも遙かに大きいことを意味するの
であるが、これではかなりの違和感があると考えられる
ことから、第４のアシストゲインとしてＫｙψを導入
し、ｖａψの式を ｖａψ＝Ｋψ・ｆｈψ＋Ｋｙψ・Ｌｈ・ｆｈｙ とし、Ｋψ：Ｋｙψ＝Ｌｓ：Ｌｈとなるような値のＫ
ψ，Ｋｙψを用いることで、横方向の力と偶力とが同程
度で真横移動できるようになる。

【０１１２】次に本発明の実施の形態の他の例を図４５
に示す。この例は、車体４の左右両側面における前端寄
りと後端寄りとの部分に、超音波センサーからなる障害
物センサー６０を夫々取り付けて、車体４の左右方向の
障害物を検知することができるようにしたものであり、
また前記制御手段６は、左右方向の移動時のみ、障害物
センサー６０からの障害物検知出力を受けた時、障害物
検知の警報を出力したり、操作部６への操作入力の状態
にかかわらず停止させてしまうようにしたものである。

【０１１３】左右方向移動（横移動）していない時に
は、余計な警報が鳴ったり不用意に停止してしまったり
することがなくて障害物検知についての信頼性を高める
ことができるものであり、しかも周囲の人にとっては予
測しがたい移動である横移動を行っている時には、障害
物センサー６を作動させ、所定距離内に障害物（人を含
む）を検知すれば警報を鳴らしたり停止させたりするた
めに、安全な運行を行うことができる。

【０１１４】なお、横移動しているかどうかの判断につ
いては、横移動指令値がある閾値以上の時、または各駆
動車輪１の速度検出値から演算で求めた車体速度の横移
動速度成分がある閾値以上の時、または請求項６乃至請
求項９の発明のように駆動方向の自由度を切り換える場
合において現状が横方向移動が可能となっている時とす
ればよい。障害物センサー６０そのものは常時作動させ
ておき、障害物検知に伴う警報出力や停止は横移動して
いる時のみとしてもよいのはもちろんである。

【０１１５】また、警報音を発する場合、警報発生手段
（図示せず）を車体４の左右に夫々設けて、障害物を検
知した側の警報音発生手段が警報を発するようにしてお
くことで、どちらの側面に障害物があるかを操作者に知
らせることもできる。操作者用に正面パネルの左右に警
報音発生手段を取り付け、車体４の側方に立っている人
用に左右両側面にも警報音発生手段を取り付けるように
してもよい。なお、障害物を検知した場合、ある距離ま
では警報を、障害物がさらに近づけば停止を行うように
してもよいものである。

【０１１６】ところで、全方向移動台車の運行の安全性
を高めるという点においては、操作力検出手段５に関し
て断線を検出することができるようにしておくことが望
ましく、この場合の断線の検出は、操作部３に加えられ
た操作力を検出する操作力検出手段５からの出力の所定
時間内の変化量が小さい時に断線していると判断する断
線判定手段で行うのが簡便である。しかし、このような
判定で断線を検出する場合、停止状態から動かす時のよ
うに加速のために大きな操作力を操作部３に加えると、
操作力検出手段５の測定範囲を超えるようなことがあ
り、この時には最大検出範囲の値で上記出力はほぼ一定
となることが多く、誤って断線していると判定されてし
まうことがある。これを回避するために、断線判定のた
めの所定時間の値を長くすることが考えられるが、長く
した時には速度が速い時点で実際に断線が起こった時、
これを検出して停止させてしまうまでに時間がかかると
ともにこの間の移動距離も長くなる。

【０１１７】このために上記断線判定にあたっては、車
体速度に応じて断線判定のための所定時間の長さを切り
換えるとよい。すなわち、図４６に示すように、車体速
度が零の時の断線判定のための所要時間をＴ０、車体速
度がｖ１の時の断線判定のための所要時間をＴ１、車体
速度がｖ２の時の断線判定のための所要時間をＴ２（た
だし、｜ｖ１｜＜｜ｖ２｜）とする時、Ｔ０＞Ｔ１＞Ｔ
２とするのである。これによって、上記問題を解消する
ことができる。

【０１１８】図４７は駆動車輪１全体をカバー１９で覆
ったものを示している。カバー１９の下端と床面との間
の隙間は２０〜３０ｍｍ程度としておくのが好ましい。
このようなカバー１９の存在は、駆動車輪１が操作者や
他の人の足を踏んでしまう事態が生じるのを避けること
ができるほか、駆動車輪１から発生する騒音を抑制する
ことができる。カバー１９の内面に防音材を貼っておけ
ば、より効果的である。また、図４８に示すように、カ
バー１９の下端縁にブラシ状の防音材１９ａを取り付け
て、カバー１９と床面との間の隙間に位置させた防音材
１９ａで音漏れを防ぐようにするのも効果的である。

【０１１９】以上の各例では、全方向移動可能な駆動車
輪１として、姿勢変化を必要とすることなく駆動方向を
切り換えることができるユニバーサルホイールタイプの
全方向駆動車輪を用いたものを示したが、全方向駆動車
輪としてはボールホイールタイプを用いたものであって
もよく、さらには図４９以下に示すような全方向移動に
際して姿勢変化を伴うタイプの駆動車輪１を備えたもの
であってもよい。

【０１２０】すなわち、同軸上に並ぶ一対の通常車輪で
ある駆動車輪１，１が車体４の底面に配した回転テーブ
ル７０に取り付けられて、各駆動車輪１毎に駆動源２で
あるモータ２６が設けられている。また、上記回転テー
ブル７０は車体４に対して方向指示（ステアリング）用
のモータ７１で鉛直軸回りに回転駆動されるものとなっ
ている。なお、駆動車輪１の軸は、回転テーブル７０の
回転中心を通っている。さらに、自在車輪２３が車体４
の操作部３が配された一端側の底面に取り付けられてい
る。両駆動車輪１，１は独立して回転駆動させることが
できるために、両駆動車輪１，１の駆動用モータ２６，
２６の合力によって推進させることができ、両モータ２
６，２６の出力差によって旋回させることができ、さら
に方向指示用のモータ７１によって進行方向を任意に設
定することができる。図中７２は速度エンコーダーであ
る。

【０１２１】今、操作部３で検出された操作力Ｈのうち
の車体前後方向の分力をＨ₁、車体左右方向の分力を
Ｈ₂、旋回方向モーメントをＨ_Mとすると、上記前後方向
及び左右方向の分力Ｈ₁，Ｈ₂及び旋回方向モーメントＨ
_Mを合力の大きさと方向（Ｆｐ，ψ）で表すと、 Ｆｐ＝（Ｈ₁ ²＋Ｈ₂ ²）^1/2 ψ＝ｔａｎ^-1（Ｈ₂，Ｈ₁） となることから、方向指示用のモータ７１は上記ψに従
って角度制御する。また、駆動車輪１，１の間隔をｄ、
操作部３から回転テーブル７０中心までの距離をＬｈと
すると、車体の推進力Ｆｍｘ及び旋回力Ｆｍｙ・ｄは Ｆｍｘ＝Ｋｐ・Ｆｐ Ｆｍｙ・ｄ＝Ｋｓ・Ｈ_M・Ｌｈ となり（ただし、Ｋｐ，Ｋｓはアシストゲインとなる定
数）、２つのモータ２６，２６への出力のうちの一方へ
の出力Ｆｒは Ｆｒ＝（Ｆｍｘ＋Ｆｍｙ）／２ 他方への出力Ｆｌは Ｆｌ＝（Ｆｍｘ−Ｆｍｙ）／２ となる。これらモータ２６，２６への出力Ｆｒ、Ｆｌと
上記モータ７１への出力（角度）ψにより、操作入力に
応じて前後方向と左右方向と旋回とを行わせることがで
き、図５２に示すような動きを車体４に行わせることが
できる。すなわち、この場合においても、車体４を前後
方向に駆動させる駆動要素Ｄ₁と車体４を左右方向に駆
動させる駆動要素Ｄ₂と車体４を旋回させる駆動要素Ｄ₃
から規定される駆動系の駆動要素値を操作力検出手段５
で検出された操作力Ｈに応じて最適化し、得られた駆動
系の駆動要素値に応じて各駆動車輪１のための駆動源２
６，７１を駆動するものとなっている。なお、図５３は
上記制御のフローチャートを、図５１はトルク制御とし
ている場合の上記アシストゲイン（力増幅率）Ｋｐ，Ｋ
ｓの例を示しており、図５１（ｂ）に示すように不感帯
を設定するようにしてもよい。

【０１２２】本発明の実施の形態のさらに他の例を図５
４及び図５５に示す。これは操作者が操作力を加える操
作部３に操作者の手が触れているかどうかを検出するた
めのセンサー８０（たとえば静電容量型タッチセンサー
や光電式タッチセンサー）を設けておき、操作者の手が
操作部３から離れたことのセンサー８０による検知出力
で、たとえばダイナミックブレーキをオンとすることに
より車体４を停止させるようにしたものである。操作さ
れていない状態での慣性による移動が殆どなく、安全な
ものである。なお、図５４には方向指示用モータ７１を
備えた全方向移動可能な駆動車輪１，１の場合を示して
いるが、前述の全方向駆動車輪である駆動車輪１，１を
備えたものであってもよいのはもちろんである。

【０１２３】上記停止に際しては、より好ましくは制御
中心ＣＣ（図４３参照）における速度（Ｖａｘ，Ｖａ
ｙ，Ｖａψ）を図５６に示すように手が離れた瞬間Ｔｓ
より徐々に低下させて零とすることで停止させるのが好
ましい。滑らかに停止させることができる。図５７はこ
の場合の制御フローの一例を示しており、４つの駆動車
輪１から夫々駆動速度ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４を得るこ
とができるようにしているとともに、これら駆動速度か
ら制御中心ＣＣにおける台車速度（Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖ
ａψ）を求めて、パワーアシストのための台車指令速度
（Ｖａａｘ，Ｖａａｙ，Ｖａａψ）を算出し、この指令
速度から各駆動車輪１への指令速度を算出する速度制御
を行っている場合において、所定の単位時間当たりの速
度減速量（Ｖｘ０，Ｖｙ０，Ｖψ）を設定しておき、手
が離れた瞬間Ｔｓからの経過時間に応じて指令速度（Ｖ
ａａｘ，Ｖａａｙ，Ｖａａψ）を低下させて停止させて
いる。図中のａｘ（ｂ）はｂの符号を返す関数である。
制御中心ＣＣでの速度を徐々に下げていくために、単純
に各モータ２６への指令速度を下げていく場合よりもス
ムーズに停止させることができる。

【０１２４】さらには車体速度が略零になった時に、電
磁ブレーキをかけるようにしておくと、坂で停止した時
でも安全なものとなる。図５８中のＴｂは電磁ブレーキ
ロック時点を示す。

【０１２５】なお、操作者の手が操作部３に再度触れた
ことがセンサー８０から出力されたならば、通常制御に
戻すものとする。間違って手を離してしまったり手が離
れた誤判断されるようなことがあっても、手が離れてい
ないと判断された時点で復帰するために、違和感を少な
くすることができる。

【０１２６】また、操作者の手が操作部３に触れたこと
や操作部３から離れたことの検出については、上記セン
サー８０を用いるほか、操作部３に加えられる操作力を
検出する前述の力センサの出力値の変動量から判断する
ようにしてもよい。

【０１２７】ところで、この全方向移動台車は、前述の
ように、病院などでの配膳に使用する配膳車に好適に適
用することができる。温冷機能を備えた最近の多機能型
配膳車は６００〜７００ｋｇにも達する質量がある上に
そのサイズも大きいが、軽く動かせるとともに小回りも
効くために、その運行が容易となる。

【０１２８】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明にあって
は、全方向移動可能な少なくとも３つ以上の駆動車輪
と、駆動車輪を駆動する駆動部と、操作者が操作力を加
える操作部を備えた車体と、前記操作部に加えられた操
作力を検出する操作力検出手段とを有し、車体に搭載し
た制御手段によって、車体を前後方向に駆動させる駆動
要素と車体を左右方向に駆動させる駆動要素と車体を旋
回させる駆動要素から規定される駆動系の駆動要素値を
操作力検出手段で検出された操作力に応じて最適化し、
得られた駆動系の駆動要素値に応じて各駆動車輪を駆動
することで、従来の人誘導型台車としては、実現されな
かった、斜行や横行を含む全方向に移動可能で駆動方向
性に極めてフレキシビリティのある全方向移動台車を実
現できる。

【０１２９】また、本発明の請求項２に記載の発明にあ
っては、請求項１に記載の発明の効果に加えて、全方向
移動可能な駆動車輪が、ボールホイールやユニバーサル
ホイール等の全方向駆動車輪であって、該全方向駆動車
輪を少なくとも３個備えていることで、駆動車輪はその
姿勢を何も変化させない状態で移動方向を全方向に切り
替えることができるものであり、このために瞬時に動か
せたい方向に移動できるホロノミックな全方向移動台車
となる。ことにパワーアシスト制御を行うものにおいて
は、もたつきがないものとすることができる。

【０１３０】また、本発明の請求項３に記載の発明にあ
っては、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、
全方向移動台車の使用時の重心位置に作用する、車体を
前後方向に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に駆動
させる駆動要素と車体を旋回させる駆動要素を駆動系の
駆動要素値として用いることで、操作者の手応えに自然
な操作感を与え、新規使用者でも操作し易い全方向移動
台車を実現できる。

【０１３１】また、本発明の請求項４に記載の発明にあ
っては、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、前記制御手段への入力手段として補助入力手
段を別途設けたことで、全方向移動台車の駆動方向を拘
束した操作ができるため、限られた空間等で全方向移動
台車を操作する際、操作者にとって操作が容易になる。

【０１３２】また、本発明の請求項５に記載の発明にあ
っては、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、車体に搭載した制御手段によって、車体を前
後方向に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に駆動さ
せる駆動要素と車体を旋回させる駆動要素から規定され
る駆動系の駆動要素値を操作力検出手段で検出された操
作力に応じて最適化するにあたり、前後方向の駆動要素
値は検出された前後方向の力に対して第１のゲインを掛
けたものから最適化し、左右方向の駆動要素値は検出さ
れた左右方向の力に対して第２のゲインを掛けたものか
ら最適化し、さらに旋回方向の駆動要素値は検出された
旋回方向の力に対して第３のゲインを掛けたものと左右
方向の力に第４のゲインを掛けたものとの和から最適化
するために、真横移動を違和感なくできるようにゲイン
を調整することができる。

【０１３３】また、本発明の請求項６に記載の発明にあ
っては、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、全方向移動台車の駆動方向が前後、左右、旋
回の３自由度に駆動可能なモードと前後、旋回の２自由
度に駆動可能なモードとに切り替えられることで、駆動
方向性に極めてフレキシビリティのある全方向移動性と
左右方向の駆動方向性を拘束した前後・旋回移動性を提
供することができるため、操作者の熟練度に応じて操作
部の操作特性を設定できる。

【０１３４】また、本発明の請求項７に記載の発明にあ
っては、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、全方向移動台車の駆動方向が前後、左右の２
自由度に駆動可能なモードと前後、旋回の２自由度に駆
動可能なモードとに切り替えられることで、旋回方向の
駆動方向性を拘束した前後・左右移動性と左右方向の駆
動方向性を拘束した前後・旋回移動性を提供することが
できるため、操作者の熟練度に応じて操作部の操作特性
を設定できる。

【０１３５】また、本発明の請求項８に記載の発明にあ
っては、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、全方向移動台車の駆動方向が前後、旋回の２
自由度に駆動可能なモードと左右の１自由度に駆動可能
なモードとに切り替えられることで、左右方向の駆動方
向性を拘束した前後・旋回移動性と前後、旋回の駆動方
向性を拘束した左右移動性を提供することができるた
め、操作者の熟練度に応じて操作部の操作特性を設定で
きる。

【０１３６】また、本発明の請求項９に記載の発明にあ
っては、請求項６乃至８のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、全方向移動台車の駆動方向の自由度切替が切
替スイッチによって行われることで、操作者にとって駆
動自由度のモード切替操作が容易になると共にヒューマ
ンエラーを未然に防ぐことが可能となる。

【０１３７】また、本発明の請求項１０に記載の発明に
あっては、請求項６乃至８のいずれかに記載の発明の効
果に加えて、操作部が複数個設けてあり、操作者がいず
れの操作部で操作するかによって駆動方向の自由度が切
り替わることで、操作者に駆動自由度のモード切替を自
覚的に行わせることができるため、全方向移動台車の意
図しない動作を起こりにくくし、ヒューマンエラーを未
然に防ぐことが可能となると共に、駆動自由度のモード
切替操作が切替スイッチ等によらないため、操作手順が
簡略化できる。

【０１３８】また、本発明の請求項１１に記載の発明に
あっては、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明の
効果に加えて、車体に搭載した制御手段は、左右方向の
移動時のみ、車体の左右方向の障害物を検知する障害物
検知手段の出力を受けて警報の出力もしくは停止を行う
ために、第３者にとって予想外の動きを行うものであっ
ても、第３者に対する安全性を確保することができる上
に、余計な警報を鳴らす恐れを少なくすることができ
る。

【０１３９】また、本発明の請求項１２に記載の発明に
あっては、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効
果に加えて、操作力検出手段が、１つの操作部に加えら
れた操作力の車体前後方向の分力と車体左右方向の分力
と車体旋回方向モーメントとを検出することで、１つの
操作部で操作力の３軸方向の力を検出できるため、全方
向移動台車の操作が簡単になる。

【０１４０】また、本発明の請求項１３に記載の発明に
あっては、請求項１２に記載の発明の効果に加えて、操
作部と操作部ベースとを操作力に応じて車体前後方向に
相対的変位が生じる機構により左右２ヵ所で接続し、前
記操作部ベースに操作力に応じて車体に対して車体左右
方向に相対的変位が生じる機構を設けると共に前記各相
対的変位を検出する変位検出手段を設け、検出した各相
対的変位から操作力の車体前後方向の分力と車体左右方
向の分力と車体旋回方向モーメントとを検出すること
で、簡単な構成で請求項１２の構成が実現できる。

【０１４１】また、本発明の請求項１４に記載の発明に
あっては、請求項１２に記載の発明の効果に加えて、操
作部の把持部が操作力に応じて操作部に対して車体左右
方向に相対的変位を生じる機構を設けると共に前記相対
的変位を検出する変位検出手段を設け、操作部と車体と
を操作力に応じて車体前後方向に相対的変位が生じる機
構により左右２ヵ所で接続すると共に前記左右２ヵ所で
生じる各相対的変位を検出する変位検出手段を設け、検
出した各相対的変位から操作力の車体前後方向の分力と
車体左右方向の分力と車体旋回方向モーメントとを検出
することで、簡単な構成で請求項１２の構成が実現でき
る。

【０１４２】また、本発明の請求項１５に記載の発明に
あっては、請求項１３又は１４に記載の発明の効果に加
えて、操作力に応じて操作部の操作部ベースに対して左
右に生じる車体前後方向の相対的変位を夫々ｄｌ，ｄ
ｒ、操作部ベースの車体に対して生じる車体左右方向の
相対的変位をｄｃ、操作力の車体前後方向の分力及び車
体左右方向の分力及び車体旋回方向モーメントをＦｈ
ｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとｄ
ｌ，ｄｒ，ｄｃ間の線形性から、比例定数ｋ₁，ｋ₂，ｋ
₃，ｋ₄を実験で求め、操作力検出手段の演算部にて下記
式 Ｆｈｘ＝ｋ₁×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₂×ｄｃ Ｍｈ＝ｋ₃×（ｄｒ−ｄｌ）＋ｋ₄×ｄｃ により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることで、各相対
的変位ｄｌ，ｄｒ，ｄｃからＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを精
度良く計算することができる。

【０１４３】また、本発明の請求項１６に記載の発明に
あっては、請求項１２に記載の発明の効果に加えて、操
作部と車体とを左右２ヵ所で接続すると共に前記左右２
ヵ所の接続部に該接続部に作用する車体前後方向の力と
車体左右方向の力を検出する力センサーを夫々配設し、
検出した左右の接続部に作用する車体前後方向の力と車
体左右方向の力から、操作力の車体前後方向の分力と車
体左右方向の分力と車体旋回方向モーメントとを検出す
ることで、簡単な構成で請求項１２の構成を実現でき
る。

【０１４４】また、本発明の請求項１７に記載の発明に
あっては、請求項１６に記載の発明の効果に加えて、操
作力に応じて左側接続部１７ｌに生じる車体前後方向の
力と車体左右方向の力をＦｌｘ，Ｆｌｙ、右側接続部１
７ｒに生じる車体前後方向の力と車体左右方向の力をＦ
ｒｘ，Ｆｒｙ、操作力の車体前後方向の分力及び車体左
右方向の分力及び車体旋回方向モーメントをＦｈｘ，Ｆ
ｈｙ，Ｍｈとすると、ＭｈとＦｌｘ，Ｆｒｘ間の線形性
から、比例定数ｋ₅を実験で求め、操作力検出手段の演
算部にて下記式 Ｆｈｘ＝Ｆｒｘ＋Ｆｌｘ Ｆｈｙ＝Ｆｒｙ＋Ｆｌｙ Ｍｈ＝ｋ₅×（Ｆｒｘ−Ｆｌｘ） により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることで、各相対
的変位ｄｌ，ｄｒ，ｄｃからＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを精
度良く計算することができる。

【０１４５】また、本発明の請求項１８に記載の発明に
あっては、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効
果に加えて、操作部と車体とを操作力に応じて車体前後
方向に相対的変位が生じる機構により左右２ヵ所で接続
すると共に前記左右２ヵ所で生じる各相対的変位を検出
する変位検出手段を設け、検出した各相対的変位から操
作力の車体前後方向の分力と車体左右方向の分力と車体
旋回方向モーメントとを検出することで、簡単な構成で
請求項１２の構成を実現できる。

【０１４６】また、本発明の請求項１９に記載の発明に
あっては、請求項１８に記載の発明の効果に加えて、操
作力に応じて生じる前記各相対的変位の内、左側の相対
的変位をｄｌ、右側の相対的変位をｄｒ、操作力の車体
前後方向の分力及び車体左右方向の分力及び車体旋回方
向モーメントをＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈ
ｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとｄｌ，ｄｒ間の線形性から、比例定
数ｋ₆，ｋ₇，ｋ₈を実験で求め、操作力検出手段の演算
部にて下記式 Ｆｈｘ＝ｋ₆×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₇×（ｄｒ−ｄｌ） Ｍｈ＝ｋ₈×（ｄｒ−ｄｌ） により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることで、各相対
的変位ｄｌ，ｄｒからＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを精度良く
計算することができる。

【０１４７】また本発明の請求項２０に記載の発明にあ
っては、請求項１２乃至１９に記載の発明の効果に加え
て、操作力検出手段からの出力値の所定時間内の変化量
をもとに断線を判定する断線判定手段を備えるととも
に、該断線判定手段は車体の速度に応じて上記判定のた
めの所定時間の値を変更するために、断線についての誤
判定が生じるおそれを少なくすることができる。

【０１４８】また、本発明の請求項２１に記載の発明に
あっては、請求項１乃至２０のいずれかに記載の発明の
効果に加えて、全方向移動可能な駆動車輪が、ユニバー
サルホイールタイプの全方向駆動車輪であって、４個以
上の偶数個の駆動車輪が車体に左右対称に且つ左右に並
ぶ対の駆動車輪の駆動軸の交点が車体の左右方向中央に
位置するものとして配置されているとともに、左右に並
ぶ対の駆動車輪の駆動軸が車体の前後方向軸となす角度
がすべて同じであり、さらに上記対の駆動車輪は車体の
前後方向において離れて配置されていることから、台車
形状が矩形状、殊に前後に長い長方形状であっても安定
した駆動車輪の配置が可能である上に、制御のための演
算も容易となり、さらには段差乗り越え性も良好とな
る。

【０１４９】また、本発明の請求項２２に記載の発明に
あっては、請求項１乃至２０に記載の発明の効果に加え
て、全方向移動可能な駆動車輪を操作部から離れている
側に多く配置することで、駆動車輪の配置が不均一な場
合でも走行性に悪影響を及ぼさない。

【０１５０】また、本発明の請求項２３に記載の発明に
あっては、請求項２２に記載の発明の効果に加えて、全
方向移動可能な駆動車輪にあっては、本来、自由回転を
行うローラーの直径は、駆動車輪全体の直径の制約を受
け、大きくとられないため、ローラーの自由回転方向の
段差踏破性に問題を生じるが、全方向移動可能な駆動車
輪の両側に自在車輪を配置し、段差を自在車輪で受けら
れるようにすることで、段差踏破性に影響を与えるのは
自在車輪の直径となるため、段差踏破性を確保すること
ができる。

【０１５１】また、本発明の請求項２４に記載の発明に
あっては、請求項２１乃至２３のいずれかに記載の発明
の効果に加えて、全方向移動可能な駆動車輪と車体とを
繋ぐ連結部にその長さが駆動車輪の接地する接地面の凹
凸に応じて上下に伸縮し、尚且つ連結部の伸縮範囲内に
おいて駆動車輪が接地面に対して一定値以上の押付力で
作用する駆動車輪押付機構を設けたことで、全方向移動
台車の荷の積載状況及び路面の凹凸具合及び全方向移動
台車の駆動による重心位置の移動等に応じて、駆動車輪
押付機構が働き、全駆動車輪と接地面とのグリップ力が
確保され、全方向移動台車の駆動制御の安定性が向上す
る。

【０１５２】また、本発明の請求項２５に記載の発明に
あっては、請求項２１乃至２４のいずれかに記載の発明
の効果に加えて、駆動車輪はカバーで覆われていること
から、足を踏まれてしまうことがなくて安全である上
に、車輪から発生する音を抑制することができる。

【０１５３】また、本発明の請求項２６に記載の発明に
あっては、請求項１乃至２５のいずれかに記載の発明の
効果に加えて、操作者の手が操作部から離れたことを検
知する手段の出力を受けて制御手段は車体を停止させる
ことから、早く停止できて安全である。

【０１５４】また、本発明の請求項２７に記載の発明に
あっては、請求項２６に記載の発明の効果に加えて、操
作者の手が操作部から離れたことを検知する手段の出力
を受けて制御手段は制御中心における車体速度を徐々に
低下させて停止させることから、滑らかに停止させるこ
とができる。

【０１５５】また、本発明の請求項２８に記載の発明に
あっては、請求項２６または２７に記載の発明の効果に
加えて、制御手段は車体速度が略零になった時に電磁ブ
レーキをかけるために、停止した場所が坂の途中であっ
ても安全である。

【０１５６】また、本発明の請求項２９に記載の発明に
あっては、請求項２６乃至２８のいずれかに記載の発明
の効果に加えて、制御手段は、操作者の手が操作部に触
れていることを検知する手段の出力を受けて通常制御に
戻すことから、間違って手が離れたとしても手を戻すこ
とで復帰できるために、違和感を少なくすることができ
る。

【０１５７】また、本発明の請求項３０に記載の発明に
あっては、請求項１乃至２９に記載の発明の効果に加え
て、車体に搭載した制御手段において、車体を前後方向
に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に駆動させる駆
動要素と車体を旋回させる駆動要素として車体前後方向
推進力と車体左右方向推進力と車体旋回モーメントを設
定し、これら駆動要素から規定される駆動系の駆動要素
値を操作力検出手段で検出された操作力に応じて最適化
し、得られた駆動系の駆動要素値に応じて各駆動車輪の
駆動力を演算し、演算により得られた各駆動車輪の駆動
力となるよう各駆動車輪に駆動力を発生させることで、
全方向移動台車の操作時の操作者の手応えを軽減し、操
作性の高い全方向移動台車を実現できる。

【０１５８】また、本発明の請求項３１に記載の発明に
あっては、請求項１乃至２９に記載の発明の効果に加え
て、車体に搭載した制御手段において、車体を前後方向
に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に駆動させる駆
動要素と車体を旋回させる駆動要素として車体前後方向
速度と車体左右方向速度と車体旋回方向速度を設定し、
これら駆動要素から規定される駆動系の駆動要素値を操
作力検出手段で検出された操作力に応じて最適化し、得
られた駆動系の駆動要素値に応じて各駆動車輪の駆動速
度を演算し、演算により得られた各駆動車輪の駆動速度
となるよう各駆動車輪に駆動力を発生させることで、全
方向移動台車の荷の積載状況や路面状況に関係なく全方
向移動台車が操作者に追従できる。

【０１５９】また、本発明の請求項３２に記載の発明に
あっては、請求項１乃至２９に記載の発明の効果に加え
て、車体に搭載した制御手段において、車体を前後方向
に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に駆動させる駆
動要素と車体を旋回させる駆動要素として車体前後方向
加速度と車体左右方向加速度と車体旋回方向加速度を設
定し、これら駆動要素から規定される駆動系の駆動要素
値を操作力検出手段で検出された操作力に応じて最適化
し、得られた駆動系の駆動要素値に応じて各駆動車輪の
駆動加速度を演算し、演算により得られた各駆動車輪の
駆動加速度となるよう各駆動車輪に駆動力を発生させる
ことで、全方向移動台車の積載状況や路面状況に関係な
く全方向移動台車が操作者に追従できる。

【０１６０】また、本発明の請求項３３に記載の発明に
あっては、請求項１乃至３２のいずれかに記載の発明の
効果に加えて、車体が配膳車であると、運行性に優れた
配膳車を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
全方向移動台車の使用イメージ図である。

【図２】同上のフローチャートである。

【図３】同上のブロック図である。

【図４】同上の（ａ）は全方向移動可能な駆動車輪の正
面図、（ｂ）は全方向移動可能な駆動車輪の側面図であ
る。

【図５】同上の全方向移動台車の下面図である。

【図６】同上の全方向移動台車の力学モデル図である。

【図７】全方向移動可能な駆動車輪の他の例を示し、
（ａ）は駆動車輪の正面図、（ｂ）は駆動車輪の側面図
である。

【図８】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、（ａ）（ｂ）は全方向移動台車の力学モデル図であ
る。

【図９】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、全方向移動台車の使用イメージ図である。

【図１０】同上のブロック図である。

【図１１】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、走行自由度切替操作部を示す。

【図１２】同上のフローチャートである。

【図１３】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、走行自由度切替操作部を示す。

【図１４】同上のフローチャートである。

【図１５】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、走行自由度切替操作部を示す。

【図１６】同上のフローチャートである。

【図１７】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、フローチャートを示す。

【図１８】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、フローチャートを示す。

【図１９】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、フローチャートを示す。

【図２０】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、全方向移動台車の使用イメージ図である。

【図２１】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、操作部周辺の上面図である。

【図２２】同上の車体前後方向の力Ｈ₁が加わった時の
操作部周辺の上面図である。

【図２３】同上の車体左右方向の力Ｈ₂が加わった時の
操作部周辺の上面図である。

【図２４】同上の車体旋回方向モーメントＨ_Mが加わっ
た時の操作部周辺の上面図である。

【図２５】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、操作部周辺の上面図である。

【図２６】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、（ａ）は操作部周辺の上面図、（ｂ）は操作部の把
持部周辺の断面図である。

【図２７】同上の車体前後方向の力Ｈ₁が加わった時の
操作部周辺の上面図である。

【図２８】同上の（ａ）は車体前後方向の力Ｈ₂が加わ
った時の操作部周辺の上面図、（ｂ）は操作部の把持部
周辺の断面図である。

【図２９】同上の車体旋回方向モーメントＨ_Mが加わっ
た時の操作部周辺の上面図である。

【図３０】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、（ａ）は操作部周辺の上面図、（ｂ）は左側２軸力
センサー取り付け部の拡大図、（ｃ）は右側２軸力セン
サー取り付け部の拡大図である。

【図３１】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、操作部周辺の上面図である。

【図３２】同上の車体前後方向の力Ｈ₁が加わった時の
操作部周辺の上面図である。

【図３３】同上の車体前後方向の力Ｈ₂が加わった時の
操作部周辺の上面図である。

【図３４】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、全方向移動台車の下面図である。

【図３５】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、全方向移動台車の下面図である。

【図３６】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、駆動車輪押付機構の概略図である。

【図３７】同上の駆動車輪懸架部材が最下限まで降りた
時の駆動車輪押付機構の概略図である。

【図３８】同上の接地面が凹面の時の駆動車輪押付機構
の概略図である。

【図３９】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、ブロック図である。

【図４０】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、ブロック図である。

【図４１】本発明の実施の形態の他の例を示す概略平面
図である。

【図４２】同上のトルク制御に関する説明図である。

【図４３】同上の速度制御に関する説明図である。

【図４４】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態の他の例
における真横移動についての説明図である。

【図４５】本発明の実施の形態の他の例を示す概略平面
図である。

【図４６】本発明の実施の形態の他の例における断線判
定に関する説明図である。

【図４７】本発明の実施の形態の他の例を示す破断斜視
図である。

【図４８】同上の他例の破断斜視図である。

【図４９】本発明の実施の形態の他の例を示す斜視図で
ある。

【図５０】（ａ）（ｂ）は同上の駆動車輪部分の断面図
と底面図である。

【図５１】（ａ）（ｂ）は同上のアシストゲインについ
ての説明図である。

【図５２】（ａ）（ｂ）は同上の動きの説明図である。

【図５３】同上のフローチャートである。

【図５４】本発明の実施の形態の他の例を示す斜視図で
ある。

【図５５】同上のフローチャートである。

【図５６】同上の他例の動作説明図である。

【図５７】同上の他例のフローチャートである。

【図５８】本発明の実施の形態の他の例の動作説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 駆動車輪 ２ 駆動部 ３ 操作部 ４ 車体 ５ 操作力検出手段 ６ 制御手段 ８ 切替スイッチ １０ｌ 操作力に応じて車体前後方向に相対的変位を生
じる機構 １０ｒ 操作力に応じて車体前後方向に相対的変位を生
じる機構 １１ 操作力に応じて車体に対して車体左右方向に相対
的変位を生じる機構 １２ａ 変位検出手段 １２ｂ 変位検出手段 １２ｃ 変位検出手段 １３ 把持部 １４ 操作力に応じて操作部に対して車体左右方向に相
対的変位を生じる機構 １５ｌ 操作力に応じて車体前後方向に相対的変位を生
じる機構 １５ｒ 操作力に応じて車体前後方向に相対的変位を生
じる機構 １６ａ 変位検出手段 １６ｂ 変位検出手段 １６ｃ 変位検出手段 １７ 接続部 １７ｌ 左側接続部 １７ｒ 右側接続部 １８ 力センサー ２１ｌ 操作力に応じて車体前後方向に相対的変位を生
じる機構 ２１ｒ 操作力に応じて車体前後方向に相対的変位を生
じる機構 ２２ａ 変位検出手段 ２２ｂ 変位検出手段 ２３ 自在車輪 ２３ 自在車輪 ２４ 連結部 ２５ 接地面 α₁ 車体前後方向加速度 α₂ 車体左右方向加速度 α₃ 車体旋回方向加速度 ａ_i 駆動車輪の駆動加速度 ｄ_1(l) 操作力に応じて車体前後方向に生じる相対的変
位 ｄ_1(r) 操作力に応じて車体前後方向に生じる相対的変
位 ｄ₂ 操作力に応じて車体に対して車体左右方向に生じ
る相対的変位 ｄｃ 操作力に応じて操作部ベースの車体に対して生じ
る車体左右方向の相対的変位 ｄｌ 操作力に応じて操作部の操作部ベースに対して左
に生じる車体前後方向の相対的変位 ｄｒ 操作力に応じて操作部の操作部ベースに対して右
に生じる車体前後方向の相対的変位 Ｄ 駆動系の駆動要素値 Ｄ₁ 車体を前後方向に駆動させる駆動要素 Ｄ₂ 車体を左右方向に駆動させる駆動要素 Ｄ₃ 車体を旋回させる駆動要素 Ｄ_1(G) 全方向移動台車の使用時の重心位置に作用す
る、車体を前後方向に駆動させる駆動要素 Ｄ_2(G) 全方向移動台車の使用時の重心位置に作用す
る、車体を左右方向に駆動させる駆動要素 Ｄ_3(G) 全方向移動台車の使用時の重心位置に作用す
る、車体を旋回させる駆動要素 ｆ_i 駆動車輪の駆動力 Ｆ₁ 車体前後方向推進力 Ｆ₂ 車体左右方向推進力 Ｆｈｘ 操作力の車体前後方向の分力 Ｆｈｙ 操作力の車体左右方向の分力 Ｇ 重心位置 Ｈ 操作力 Ｈ₁ 操作力の車体前後方向の分力 Ｈ₂ 操作力の車体左右方向の分力 Ｈ_M 操作力の車体旋回方向モーメント Ｉ_1(l) 左側接続部に作用する車体前後方向の力 Ｉ_1(r) 右側接続部に作用する車体前後方向の力 Ｉ_2(l) 左側接続部に作用する車体左右方向の力 Ｉ_2(r) 右側接続部に作用する車体左右方向の力 ｋ₁ 比例定数 ｋ₂ 比例定数 ｋ₃ 比例定数 ｋ₄ 比例定数 ｋ₅ 比例定数 ｋ₆ 比例定数 ｋ₇ 比例定数 ｋ₈ 比例定数 Ｍ 車体旋回モーメント Ｍｈ 操作力の車体旋回方向モーメント ｎ 自然数 υ₁ 車体前後方向速度 υ₂ 車体左右方向速度 υ₃ 車体旋回方向速度 ｖ_i 駆動車輪の駆動速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 7/14 Ｂ６２Ｂ 3/00 Ａ Ｇ (72)発明者 北野 斉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 前田 裕史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全方向移動可能な駆動車輪と、駆動車輪
   を駆動する駆動部と、操作者が操作力を加える操作部を
   備えた車体と、前記操作部に加えられた操作力を検出す
   る操作力検出手段とを有し、車体に搭載した制御手段に
   よって、車体を前後方向に駆動させる駆動要素と車体を
   左右方向に駆動させる駆動要素と車体を旋回させる駆動
   要素から規定される駆動系の駆動要素値を操作力検出手
   段で検出された操作力に応じて最適化し、得られた駆動
   系の駆動要素値に応じて各駆動車輪を駆動することを特
   徴とする全方向移動台車。
2. 【請求項２】 全方向移動可能な駆動車輪が、ボールホ
   イールやユニバーサルホイール等の全方向駆動車輪であ
   って、該全方向駆動車輪を少なくとも３個備えているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の全方向移動台車。
3. 【請求項３】 全方向移動台車の使用時の重心位置に作
   用する、車体を前後方向に駆動させる駆動要素と車体を
   左右方向に駆動させる駆動要素と車体を旋回させる駆動
   要素を駆動系の駆動要素値として用いることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の全方向移動台車。
4. 【請求項４】 前記制御手段への入力手段として補助入
   力手段を別途設けたことを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかに記載の全方向移動台車。
5. 【請求項５】 車体に搭載した制御手段によって、車体
   を前後方向に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に駆
   動させる駆動要素と車体を旋回させる駆動要素から規定
   される駆動系の駆動要素値を操作力検出手段で検出され
   た操作力に応じて最適化するにあたり、前後方向の駆動
   要素値は検出された前後方向の力に対して第１のゲイン
   を掛けたものから最適化し、左右方向の駆動要素値は検
   出された左右方向の力に対して第２のゲインを掛けもの
   から最適化し、さらに旋回方向の駆動要素値は検出され
   た旋回方向の力に対して第３のゲインを掛けたものと左
   右方向の力に第４のゲインを掛けたものとの和から最適
   化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載の全方向移動台車。
6. 【請求項６】 全方向移動台車の駆動方向の自由度を前
   後、左右、旋回の３自由度と、前後、旋回の２自由度と
   に切り替えられることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載の全方向移動台車。
7. 【請求項７】 全方向移動台車の駆動方向の自由度を前
   後、左右の２自由度と、前後、旋回の２自由度とに切り
   替えられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
   に記載の全方向移動台車。
8. 【請求項８】 全方向移動台車の駆動方向の自由度を前
   後、旋回の２自由度と、左右の１自由度とに切り替えら
   れることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
   の全方向移動台車。
9. 【請求項９】 全方向移動台車の駆動方向の自由度切替
   が切替スイッチによって行われることを特徴とする請求
   項６乃至８のいずれかに記載の全方向移動台車。
10. 【請求項１０】 操作部が複数個設けてあり、操作者が
    いずれの操作部で操作するかによって駆動方向の自由度
    が切り替わることを特徴とする請求項６乃至８のいずれ
    かに記載の全方向移動台車。
11. 【請求項１１】 車体に搭載した制御手段は、左右方向
    の移動時のみ、車体の左右方向の障害物を検知する障害
    物検知手段の出力を受けて警報の出力もしくは停止を行
    うものであることを特徴とする請求項１乃至１０のいず
    れかに記載の全方向移動台車。
12. 【請求項１２】 操作力検出手段は、１つの操作部に加
    えられた操作力の車体前後方向の分力と車体左右方向の
    分力と車体旋回方向モーメントとを検出することを特徴
    とする請求項１乃至５のいずれかに記載の全方向移動台
    車。
13. 【請求項１３】 操作部と操作部ベースとを操作力に応
    じて車体前後方向に相対的変位が生じる機構により左右
    ２ヵ所で接続し、前記操作部ベースに操作力に応じて車
    体に対して車体左右方向に相対的変位が生じる機構を設
    けると共に前記各相対的変位を検出する変位検出手段を
    設け、検出した各相対的変位から操作力の車体前後方向
    の分力と車体左右方向の分力と車体旋回方向モーメント
    とを検出することを特徴とする請求項１２に記載の全方
    向移動台車。
14. 【請求項１４】 操作部の把持部が操作力に応じて操作
    部に対して車体左右方向に相対的変位を生じる機構を設
    けると共に前記相対的変位を検出する変位検出手段を設
    け、操作部と車体とを操作力に応じて車体前後方向に相
    対的変位が生じる機構により左右２ヵ所で接続すると共
    に前記左右２ヵ所で生じる各相対的変位を検出する変位
    検出手段を設け、検出した各相対的変位から操作力の車
    体前後方向の分力と車体左右方向の分力と車体旋回方向
    モーメントとを検出することを特徴とする請求項１２に
    記載の全方向移動台車。
15. 【請求項１５】 操作力に応じて操作部の操作部ベース
    に対して左右に生じる車体前後方向の相対的変位を夫々
    ｄｌ，ｄｒ、操作部ベースの車体に対して生じる車体左
    右方向の相対的変位をｄｃ、操作力の車体前後方向の分
    力及び車体左右方向の分力及び車体旋回方向モーメント
    をＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍ
    ｈとｄｌ，ｄｒ，ｄｃ間の線形性から、比例定数ｋ₁，
    ｋ₂，ｋ ₃，ｋ₄を実験で求め、操作力検出手段の演算部
    にて下記式 Ｆｈｘ＝ｋ₁×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₂×ｄｃ Ｍｈ＝ｋ₃×（ｄｒ−ｄｌ）＋ｋ₄×ｄｃ により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることを特徴とす
    る請求項１３又は１４に記載の全方向移動台車。
16. 【請求項１６】 操作部と車体とを左右２ヵ所で接続す
    ると共に前記左右２ヵ所の接続部に該接続部に作用する
    車体前後方向の力と車体左右方向の力を検出する力セン
    サーを夫々配設し、検出した左右の接続部に作用する車
    体前後方向の力と車体左右方向の力から、操作力の車体
    前後方向の分力と車体左右方向の分力と車体旋回方向モ
    ーメントとを検出することを特徴とする請求項１２に記
    載の全方向移動台車。
17. 【請求項１７】 操作力に応じて左側接続部に生じる車
    体前後方向の力と車体左右方向の力をＦｌｘ，Ｆｌｙ、
    右側接続部に生じる車体前後方向の力と車体左右方向の
    力をＦｒｘ，Ｆｒｙ、操作力の車体前後方向の分力及び
    車体左右方向の分力及び車体旋回方向モーメントをＦｈ
    ｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとすると、ＭｈとＦｌｘ，Ｆｒｘ間の
    線形性から、比例定数ｋ₅を実験で求め、操作力検出手
    段の演算部にて下記式 Ｆｈｘ＝Ｆｒｘ＋Ｆｌｘ Ｆｈｙ＝Ｆｒｙ＋Ｆｌｙ Ｍｈ＝ｋ₅×（Ｆｒｘ−Ｆｌｘ） により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることを特徴とす
    る請求項１６に記載の全方向移動台車。
18. 【請求項１８】 操作部と車体とを操作力に応じて車体
    前後方向に相対的変位が生じる機構により左右２ヵ所で
    接続すると共に前記左右２ヵ所で生じる各相対的変位を
    検出する変位検出手段を設け、検出した各相対的変位か
    ら操作力の車体前後方向の分力と車体左右方向の分力と
    車体旋回方向モーメントとを検出することを特徴とする
    請求項１乃至５のいずれかに記載の全方向移動台車。
19. 【請求項１９】 操作力に応じて生じる前記各相対的変
    位の内、左側の相対的変位をｄｌ、右側の相対的変位を
    ｄｒ、操作力の車体前後方向の分力及び車体左右方向の
    分力及び車体旋回方向モーメントをＦｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍ
    ｈとすると、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈとｄｌ，ｄｒ間の線
    形性から、比例定数ｋ₆，ｋ₇，ｋ₈を実験で求め、操作
    力検出手段の演算部にて下記式 Ｆｈｘ＝ｋ₆×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ₇×（ｄｒ−ｄｌ） Ｍｈ＝ｋ₈×（ｄｒ−ｄｌ） により、Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈを求めることを特徴とす
    る請求項１８に記載の全方向移動台車。
20. 【請求項２０】 操作力検出手段からの出力値の所定時
    間内の変化量をもとに断線を判定する断線判定手段を備
    えるとともに、該断線判定手段は車体の速度に応じて上
    記判定のための所定時間の値を変更することを特徴とす
    る請求項１２乃至１９のいずれかに記載の全方向移動台
    車。
21. 【請求項２１】 全方向移動可能な駆動車輪が、ユニバ
    ーサルホイールタイプの全方向駆動車輪であって、４個
    以上の偶数個の駆動車輪が車体に左右対称に且つ左右に
    並ぶ対の駆動車輪の駆動軸の交点が車体の左右方向中央
    に位置するものとして配置されているとともに、左右に
    並ぶ対の駆動車輪の駆動軸が車体の前後方向軸となす角
    度がすべて同じであり、さらに上記対の駆動車輪は車体
    の前後方向において離れて配置されていることを特徴と
    する請求項１乃至２０のいずれかに記載の全方向移動台
    車。
22. 【請求項２２】 全方向移動可能な駆動車輪が、ボール
    ホイールやユニバーサルホイール等の全方向駆動車輪で
    あって、該駆動車輪を操作部から離れている側に多く配
    置することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに
    記載の全方向移動台車。
23. 【請求項２３】 駆動車輪の両側に自在車輪を配置する
    ことを特徴とする請求項２２に記載の全方向移動台車。
24. 【請求項２４】 全方向移動可能な駆動車輪と車体とを
    繋ぐ連結部にその長さが駆動車輪の接地する接地面の凹
    凸に応じて上下に伸縮し、尚且つ連結部の伸縮範囲内に
    おいて駆動車輪が接地面に対して一定値以上の押付力で
    作用する駆動車輪押付機構を設けたことを特徴とする請
    求項２１乃至２３のいずれかに記載の全方向移動台車。
25. 【請求項２５】 駆動車輪はカバーで覆われていること
    を特徴とする請求項２１乃至２４のいずれかに記載の全
    方向移動台車。
26. 【請求項２６】 操作者の手が操作部から離れたことを
    検知する手段の出力を受けて制御手段は車体を停止させ
    ることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれかに記載
    の全方向移動台車。
27. 【請求項２７】 操作者の手が操作部から離れたことを
    検知する手段の出力を受けて制御手段は制御中心におけ
    る車体速度を徐々に低下させて停止させることを特徴と
    する請求項２６記載の全方向移動台車。
28. 【請求項２８】 制御手段は車体速度が略零になった時
    に電磁ブレーキをかけることを特徴とする請求項２６ま
    たは２７記載の全方向移動台車。
29. 【請求項２９】 制御手段は、操作者の手が操作部に触
    れていることを検知する手段の出力を受けて通常制御に
    戻すことを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれかに
    記載の全方向移動台車。
30. 【請求項３０】 車体に搭載した制御手段において、車
    体を前後方向に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に
    駆動させる駆動要素と車体を旋回させる駆動要素として
    車体前後方向推進力と車体左右方向推進力と車体旋回モ
    ーメントを設定し、これら駆動要素から規定される駆動
    系の駆動要素値を操作力検出手段で検出された操作力に
    応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値に応じて
    各駆動車輪の駆動力を演算し、演算により得られた各駆
    動車輪の駆動力となるよう各駆動車輪に駆動力を発生さ
    せることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれかに記
    載の全方向移動台車。
31. 【請求項３１】 車体に搭載した制御手段において、車
    体を前後方向に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に
    駆動させる駆動要素と車体を旋回させる駆動要素として
    車体前後方向速度と車体左右方向速度と車体旋回方向速
    度を設定し、これら駆動要素から規定される駆動系の駆
    動要素値を操作力検出手段で検出された操作力に応じて
    最適化し、得られた駆動系の駆動要素値に応じて各駆動
    車輪の駆動速度を演算し、演算により得られた各駆動車
    輪の駆動速度となるよう各駆動車輪に駆動力を発生させ
    ることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれかに記載
    の全方向移動台車。
32. 【請求項３２】 車体に搭載した制御手段において、車
    体を前後方向に駆動させる駆動要素と車体を左右方向に
    駆動させる駆動要素と車体を旋回させる駆動要素として
    車体前後方向加速度と車体左右方向加速度と車体旋回方
    向加速度を設定し、これら駆動要素から規定される駆動
    系の駆動要素値を操作力検出手段で検出された操作力に
    応じて最適化し、得られた駆動系の駆動要素値に応じて
    各駆動車輪の駆動加速度を演算し、演算により得られた
    各駆動車輪の駆動加速度となるよう各駆動車輪に駆動力
    を発生させることを特徴とする請求項１乃至２９のいず
    れかに記載の全方向移動台車。
33. 【請求項３３】 車体が配膳車であることを特徴とする
    請求項１乃至３２のいずれかに記載の全方向移動台車。