JP2002037120A - 全方向移動型台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空転している全方向駆動車輪があっても台車
を正常にコントロールして移動させる。 【解決手段】 駆動力を個別に付与することができる少
なくとも４個の全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
と、駆動方向指示部からの指示に基づいて演算された駆
動力を上記駆動車輪の駆動源に発生させる制御手段とを
備える。各全方向駆動車輪の空転を検出する空転検出手
段を備える。上記制御手段はいずれかの全方向駆動車輪
が空転状態と判断された時、該全方向駆動車輪を除く他
の全方向駆動車輪に対して駆動方向指示部からの指示に
基づいて演算された駆動力を上記他の全方向駆動車輪の
駆動源に発生させる。スリップ等による空転がいずれか
の全方向駆動車輪に生じても、この全方向駆動車輪を除
く他の全方向駆動車輪によって指示に基づく動きを台車
に行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はユニバーサルホイー
ルやボールホイールのような全方向駆動車輪を備えてい
る全方向移動型台車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】全方向駆動車輪を備えた全方向移動型台
車は各種のものが提案されており、たとえば実公昭６３
−３９１６４号公報にはユニバーサルホイール（オール
サイドローラ）と称される全方向駆動車輪を備えたもの
が示されており、特開昭６３−１４９２７０号公報や特
開平０２−２４９７６９号公報などにも全方向移動型台
車が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、複数の全方
向駆動車輪を備えた全方向移動型台車においては、全て
の全方向駆動車輪の駆動制御を行うことによって目的と
する方向への目的とする速度あるいは推進力による移動
を行わせるのであるが、全方向駆動車輪を少なくとも４
個備えたものにおいては、凹凸があったり水や油で部分
的に濡れている路面を走行する時、あるいは傾斜路に斜
め方向から進入する場合など、１輪が浮く、あるいは車
輪と路面のグリップ力が不足してスリップする等の原因
により車輪が空転してしまうことがあり、この場合、残
りの全方向駆動車輪の駆動では、本来の移動を台車に行
わせることができない。

【０００４】殊に各全方向移動型車輪の駆動をトルク制
御で行っている場合、４輪の出力のバランスで駆動して
いることから、１輪でも空転するとバランスが崩れて操
作者が意図していない危険な動きをしてしまう可能性が
高い。

【０００５】各全方向移動型車輪の駆動を速度制御で行
っている場合は、もともと４輪が冗長であるために１輪
が浮いたりグリップ不足によるスリップで空転してしま
って他の３輪による速度制御となってもトルク制御の場
合ほど意図する動きからずれることはないが、４輪で駆
動することを前提にした制御であることから、３輪の駆
動ではパワーが不足し、目標速度に到達するまでに遅れ
を生じる。このために、接地している３輪が目標速度と
比較的大きな偏差をもって動作しているのに対して、空
転している車輪はほぼ目標値通りの回転速度で回転して
いることになり、空転している車輪が再度接地してグリ
ップを回復するまで回転速度が低下するに際して、速度
差がありすぎて地面に接触した状態で空回りすることに
なって床にこすった痕（スリップ痕）をつけてしまった
り、車輪の摩耗を早めたりすることになる。

【０００６】しかし、上記従来例などでは、グリップ不
足によるスリップあるいは路面状況等が原因で１輪でも
空転が生じてしまった場合を想定した制御については何
も言及されていない。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところはいずれかの全方向駆
動車輪が空転しても台車を正常にコントロールして移動
させることができるとともに床面にスリップ痕をつけて
しまったりすることがない全方向移動型台車を提供する
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る全
方向移動型台車は、駆動力を個別に付与することができ
る少なくとも４個の全方向駆動車輪と、駆動方向指示部
からの指示に基づいて演算された駆動力を上記駆動車輪
の駆動源に発生させる制御手段とを備えた全方向移動型
台車において、各全方向駆動車輪の空転を検出する空転
検出手段を備えており、上記制御手段はいずれかの全方
向駆動車輪が空転状態と判断された時、該全方向駆動車
輪を除く他の全方向駆動車輪に対して駆動方向指示部か
らの指示に基づいて演算された駆動力を上記他の全方向
駆動車輪の駆動源に発生させるものであることに特徴を
有している。グリップ不足によるスリップあるいは路面
状況等に起因する空転が生じている全方向駆動車輪があ
っても、指示に基づく動きを台車に行わせることができ
る。

【０００９】また本発明は、駆動力を個別に付与するこ
とができる少なくとも４個の全方向駆動車輪と、駆動方
向指示部からの指示に基づいて演算された駆動力を上記
駆動車輪の駆動源に発生させる制御手段とを備えて、平
面上での前後左右及び斜め移動並びに回転が可能となっ
ている全方向移動型台車において、各全方向駆動車輪の
空転を検出する空転検出手段を備えており、上記制御手
段はいずれかの全方向駆動車輪が空転状態と判断された
時、空転している全方向駆動車輪を除く他の全方向駆動
車輪の速度検出値から平面内動作速度を演算するもので
あることに特徴を有している。スリップ等で空転してい
る全方向駆動車輪があっても、正常な速度・位置の検出
を行うことができる。

【００１０】この場合の制御手段は、空転状態と判断さ
れた全方向駆動車輪に対し、他の全方向駆動車輪の速度
検出値から演算した平面内動作速度に基づいて出力を演
算するものであることが好ましい。

【００１１】いずれにしても、駆動方向指示部は台車の
操作部に加えられた操作力に応じた出力を出すものであ
ってもよい。また、各全方向駆動台車の速度を検出する
速度検出手段を備えており、速度検出手段の出力からも
っとも速いと判断される全方向駆動車輪を空転状態であ
ると常時みなして他の全方向駆動車輪の速度検出値から
平面内動作速度を演算するものであってもよい。

【００１２】空転検出手段には、速度制御に際しての全
方向駆動車輪の積分項が略０となったことで空転を検出
するもの、速度制御に際しての全方向駆動車輪の駆動源
への出力電流が急低下したことで空転を検出するもの、
速度制御に際しての全方向駆動車輪の目標速度と実速度
との差が略０になったことで空転を検出するもの、トル
ク制御に際しての全方向駆動車輪の速度の急上昇から空
転を検出するものなどを好適に用いることができる。

【００１３】そして、トルク制御を行っている場合、制
御手段は、空転と判断された全方向駆動車輪への電流出
力を０とするものが好ましく、また、空転と判断された
全方向駆動車輪の速度上昇検出で通常制御に戻すもの
や、空転と判断された全方向駆動車輪の速度低下検出で
通常制御に戻すものが好ましい。

【００１４】台車が配膳車である時には操安性に優れた
配膳車を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、図２に示す台車１は、その底面四
隅に全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを配したも
ので、この全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには
ボールホイールやユニバーサルホイール等、任意の形式
のものを用いることができるが、ここでは図３に示すユ
ニバーサルホイール型のものを用いている。このユニバ
ーサルホイール型全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄは、中央車軸２０を備えたフレーム２１の外周部に中
央車軸２０の軸方向及び径方向と直交する軸の回りに回
転自在な複数個のバレル２２を配したもので、各バレル
２２の支持軸を含む断面の外形が中央車軸２０を中心と
する円弧を形成していることから、該全方向駆動車輪２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、中央車軸２０を中心とする回
転と、各バレル２２の夫々の軸回りの回転とによって、
全方向移動が可能となっている。なお、複数個のバレル
２２は２列で設けているとともに、両列においてバレル
２２の中央車軸２０の軸回りにおける位置を半ピッチず
らすことで、いずれかのバレル２２が常に接地している
状態を得られるようにしている。

【００１６】そして、各全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄは、夫々の中央車軸２０にモータ２５が連結さ
れて該モータ２５によって中央車軸２０の回りの駆動力
を受けることができるものとなっている。また、一端側
左右に配した２つの全方向駆動車輪２ａ，２ｄ及び他端
側左右に配した２つの全方向駆動車輪２ｂ，２ｃは、夫
々中央車軸２０，２０の軸方向延長線が台車１の中央寄
りの部分で交差するように前後方向から左右に振った状
態で台車１に取り付けられている。図２(b)中の黒塗り
矢印イは各全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの駆
動回転方向を、斜線矢印ロは各全方向駆動車輪２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄの自由回転方向を示している。また、こ
れら全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにはその回
転速度を検出する速度検出手段（図示せず）を設けてあ
る。

【００１７】そして、台車１の端面には台車１に対する
駆動方向や駆動速度等の指示を与えるための操作ハンド
ル４を配してあり、図４及び図５に示すように、該操作
ハンドル４を通じて与えた駆動指令値に基づき、制御回
路ＣＰＵは各全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに
加えるべき駆動力を演算し、その駆動力指令値を制御手
段（駆動回路）を通じて駆動源（モータ２５）に与えて
全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを駆動する。

【００１８】この全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄの駆動をトルク制御で行っている場合について、図６
に基づいて説明すると、各全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄの出力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４で発生する台
車１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２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄ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、

【００１９】

【数１】

【００２０】となり、該式から所望の台車駆動力（Ｆ
ｘ、Ｆｙ、Ｍ）を発揮させる場合の各全方向駆動車輪の
トルク（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）は

【００２１】

【数２】

【００２２】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。

【００２３】しかし、これでは４輪が共に接地して駆動
力を発揮することを前提としていることから、１輪が浮
いたりスリップしたりして空転してしまうと意図する方
向に動かないことになる。

【００２４】このために、図１に示すように、各全方向
駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの速度ｖ１，ｖ２，ｖ
３，ｖ４を検出することができる速度検出手段を設ける
とともに、その検出値から空転しているかどうかを判別
する空転検出手段を設けて、空転している全方向駆動車
輪があれば、その全方向駆動車輪を除く他の３つの全方
向駆動車輪で意図する動きを台車１に行わせるための駆
動力演算を行う。

【００２５】すなわち、空転している全方向駆動車輪が
あれば、その車輪を除く他の全方向駆動車輪のトルクか
ら台車駆動力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍ）を求め、また、所望の
台車駆動力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍ）を得るためのその他の全
方向駆動車輪のトルクを求めるのである。

【００２６】今、全方向駆動車輪２ａが空転している場
合、ｆ１＝０と考えられるので、前記の各式にｆ１＝０
を代入すれば、 Ｆｘ＝−ｆ２・ｓｉｎθ＋ｆ３・ｓｉｎθ＋ｆ４・ｓｉ
ｎθ Ｆｙ＝−ｆ２・ｃｏｓθ−ｆ３・ｃｏｓθ＋ｆ４・ｃｏ
ｓθ Ｍ＝（Ｗｓｉｎθ＋Ｌ２ｃｏｓθ）（ｆ２＋ｆ３）＋
（Ｗｓｉｎθ＋Ｌ１ｃｏｓθ）ｆ４ となり、これらをまとめると

【００２７】

【数３】

【００２８】となって、所望の台車駆動力（Ｆｘ，Ｆ
ｙ，Ｍ）から各全方向駆動車輪２ｂ，２ｃ，２ｄの必要
トルクｆ２，ｆ３，ｆ４は次式で導出できる。

【００２９】

【数４】

【００３０】同様に、全方向駆動車輪２ｂ，２ｃ，２ｄ
が空転した場合にも、他の３つの全方向駆動車輪で台車
１の必要駆動力を発生させることができ、接地している
３つの全方向駆動車輪のトルクは同様にして導出でき
る。

【００３１】全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが
空転しているかどうかの判断については、トルク制御を
行っている場合、スリップ等で空転した車輪はその瞬間
に接地によるグリップ力の回転抵抗がなくなって急激に
回転速度が大きくなることから、この点で空転した車輪
を判断することができる。図７はこの空転判断の一例を
示すもので、各全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
の検出速度ｖｋ（ｋ＝１，，，ｎ）の微分値Ｄｖｋ（ｋ
＝１，，，ｎ）を計算し、その絶対値が所定値Ｄｖｔｒ
より大きくなったかどうかで空転状態にあることを判断
して、残る他の全方向駆動車輪の駆動制御で台車１を所
望の台車駆動力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍ）で駆動している。

【００３２】なお、トルク制御を行っている場合の空転
と判断された車輪に対しては、図８にも示すように、出
力電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を０とするとよい。省エ
ネルギーとなる上に、次に接地した時にグリップが回復
しやすい。また、空転車輪への電流出力を０とした場
合、駆動系におけるギヤやモータイナーシャの影響でそ
の車輪の回転速度は遅くなっていく。そしてその車輪が
接地すれば、車輪回転速度が上昇することから、空転と
判断して電流出力を０とした車輪の回転速度が上昇すれ
ば、空転状態が終了したと判断して通常の制御に戻すの
が好ましい。図９はこの復帰についてのフローを示して
いる。

【００３３】さらに、トルク制御を行っている場合にお
いて、前述のように急激に回転速度が大きくなって空転
状態になったと判断した車輪がすぐに再接地した時に
は、回転速度が低下することから、この点をもとに空転
状態が終了したとして通常制御に戻すのが好ましい。空
転車輪の回転速度の制御ができないような一瞬の間に再
接地した場合にも、即座に通常制御に戻すことができ
て、スムーズな動きを得ることができる。

【００３４】台車１を速度制御で駆動している場合につ
いては、図１０に示すように、台車１の制御中心Ａの速
度が［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］の時、各全方向駆動車
輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの回転速度ｖ１，ｖ２，ｖ
３，ｖ４は次式（０）で求めることができる。

【００３５】

【数５】

【００３６】これは （Ｌ１・ｃｏｓθ＋Ｗ・ｓｉｎθ）＝Ｌ１ｖ （Ｌ２・ｃｏｓθ＋Ｗ・ｓｉｎθ）＝Ｌ２ｖ とおくと、次式

【００３７】

【数６】

【００３８】で表すことができる。つまり、所望の台車
速度［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］に対して各全方向駆動
車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの駆動回転速度ｖ１，ｖ
２，ｖ３，ｖ４を求めることができ、台車１の速度制御
を行うことができる。

【００３９】しかし、１輪が空転してしまうと、正確な
平面内動作速度が計算しにくくなるとともに、空転して
いる車輪が再接地した時、床にダメージを与えてしまう
ことになる。

【００４０】このために、空転している全方向駆動車輪
があれば、その全方向駆動車輪を除く他の３つの全方向
駆動車輪から台車１の速度（平面内動作速度）を求め
る。

【００４１】たとえば、全方向駆動車輪２ａが空転して
いると判断された場合、全方向駆動車輪２ａの速度ｖ１
を除く他の全方向駆動車輪２ｂ，２ｃ，２ｄの速度ｖ
２，ｖ３，ｖ４と台車１の所望速度［Ｖａｘ，Ｖａｙ，
Ｖａψ］との関係

【００４２】

【数７】

【００４３】つまりは

【００４４】

【数８】

【００４５】から

【００４６】

【数９】

【００４７】を求める。

【００４８】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

【００４９】

【数１０】

【００５０】となり、よって

【００５１】

【数１１】

【００５２】となる。

【００５３】同様に、全方向駆動車輪２ｂ，２ｃ，２ｄ
のいずれかが空転していると判断されれば、夫々

【００５４】

【数１２】

【００５５】で台車１の速度［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａ
ψ］を求める。

【００５６】空転している全方向駆動車輪に対する速度
指令値Ｖｏｐｔとしては、他の全方向駆動車輪の回転速
度から求めた台車１の速度［Ｖａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ］
から、前記（０）式を用いて求めるとよい。接地してい
たならば与えられていたであろう速度で駆動するわけで
あり、空転状態から接地状態に戻った時にバランスを崩
したりすることなく、走行を続けることができる。

【００５７】速度制御を行っている場合の全方向駆動車
輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの空転判断については、図１
１にも示すように速度制御の積分項Ｋｉｋ（Ｋ＝
１，，，ｎ）が略０（｜Ｋｉｋ｜＜ε）となることでそ
の車輪が空転していると判断したり、あるいは速度制御
に際して、図１２に示すように、いずれかの全方向駆動
車輪の駆動用モータへの出力電流ＤＩｋ（ｋ＝１，，，
ｎ）が急低下（ＤＩｋ＜ＤＩｔｒ）すれば、その車輪が
空転していると判断することができる。

【００５８】また、空転している車輪は接地によるグリ
ップ力の回転抵抗がなく、速度制御する場合に指令速度
に到達する時間が短くなり、実際の回転速度と指令速度
との差が略０になるのが最も早いことから、図１３にも
示すように、検出された回転速度ｖｋ（ｋ＝１，，，
ｎ）と指令速度ｖｃｋ（ｋ＝１，，，ｎ）との差が略０
（｜ｖｋ−ｖｃｋ｜＜ε）になる車輪を空転していると
判断するようにしてもよい。

【００５９】ところで、以上の各例では全ての全方向駆
動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのうちのいずれかが空転
した場合に、通常の制御から空転車輪があることを前提
とした制御に移行しているが、速度検出値が最も大きい
車輪を除く他の車輪での駆動制御を常時行うようにして
もよい。すなわち、速度検出値が最も大きい車輪は空転
しているとみなしてしまうものであり、実際に空転して
いるかどうかを問わずに図１４に示すように他の３輪で
の駆動制御を常時行うのである。この場合、空転してい
る車輪の有無に応じた制御方法の切り換えが不要とな
り、常時同じ計算方法で駆動制御を行うことができる。

【００６０】さらに、上記のような空転対策を行った駆
動制御は、操作ハンドル４に加えられた操作力を検出し
て該操作力に基づいて駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
の駆動制御を行う図１５〜図１７に示すパワーアシスト
型の全方向移動型台車の場合にも適用することができ
る。

【００６１】図１８は上記パワーアシスト型において適
用することができる操作力検出部の例を示しており、台
車１の端面に板ばね４１，４１を介して取り付けたベー
ス４０に操作ハンドル４の両端を夫々板ばね４２，４２
を介して連結している。操作ハンドル４はベース４０に
対して板ばね４２を撓ませることで前後に可動となって
おり、板ばね４１，４１を撓ませることで左右に可動と
なっている。

【００６２】また、ベース４０に非接触式距離センサー
４５を対向させて、操作ハンドル４に左右方向の力を加
えた時のベース４０の移動量ｄｃを検知し、さらに各板
ばね４２に非接触式距離センサー４６，４６を対向させ
て各板ばね４２、４２の撓み量ｄｌ、ｄｒを検知し、こ
れら非接触式距離センサー４５，４６，４６の出力か
ら、操作ハンドル４に加えられた前後方向の力（推進
力）Ｆｈｘと左右方向の力（横移動力）Ｆｈｙとモーメ
ントＭｈを検出することができるようにしてある。操作
力Ｆｈｘ、Ｆｈｙ、Ｍｈは、それぞれ Ｆｈｘ＝ｋ１×（ｄｒ＋ｄｌ） Ｆｈｙ＝ｋ２×ｄｃ Ｍｈ＝ｋ３×（ｄｒ−ｄｌ）＋ｋ４×ｄｃ （ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４は定数）で求めることができ
る。

【００６３】そして、このように求められる操作力（Ｆ
ｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈ）から台車１の平面内動作速度（Ｖ
ａｘ，Ｖａｙ，Ｖａψ）（図６参照）を図２０(a)に示
すようにほぼ比例の関係で決定してやることにより、操
作者が加えた操作力に応じた駆動力を発生させることが
できる。操作力（Ｆｈｘ，Ｆｈｙ，Ｍｈ）から駆動源が
台車１に与える駆動力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｍ）（図７参照）
を決定してもよい。なお、過剰反応を避けるために、図
２０(b)あるいは図２１(b)に示すように、いわゆる不感
帯を設定するのが好ましい。

【００６４】図２２に他の例を示す。これは駆動方向指
示部からの指示（操作力として与えられたものを含む）
に基づいて演算された駆動力を全方向駆動車輪２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄに加えるにあたり、前後左右や旋回につ
いての所定の方向の位置に基づいて演算された補助駆動
力との合成力を全方向駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
に発生させるようにしたものであって、操作ハンドル４
に加えられた外力からいったん台車１の速度Ｖ１（ベク
トル）を算出して、ここから各駆動車輪２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄの速度を演算し、さらに各駆動車輪２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄ毎に速度のフィードバックをかけたＰＩ
Ｄ制御により、各駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのト
ルク制御を行っていると同時に、予め設定した方向（た
とえば横（ｙ）方向）の動きを抑制するために、全方向
駆動車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの速度から台車１の速
度（ベクトル）を算出し、この値の積分で台車１の位置
を算出して所定の位置目標（たとえばｙ位置目標＝０）
との偏差を求め、この偏差のＰＩＤ制御出力である速度
Ｖ２と上記台車速度指令Ｖ１との和から上記各駆動車輪
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ毎の速度指令指令値を求めるも
のとしている。

【００６５】この場合、全方向駆動が可能な駆動車輪を
備えたものであるにもかかわらず、所定の方向の動きを
抑制することができるものであり、小回りが効きつつ
も、ふらつきやずれなどを抑えた高い操安性を有するも
のを得ることができる。なお、位置目標については、走
行状況に応じて自動的に切り替わるようにしておくのが
好ましい。補助駆動力が台車１の前後走行方向と直交す
る横方向についてのみ位置制御するための出力であれ
ば、直進安定性を高めることができ、補助駆動力が台車
１の前後走行方向及び旋回方向について位置制御するた
めの出力であると、横移動を簡単且つ確実に行わせるこ
とができるものとなり、さらに補助駆動力が台車１の前
後走行方向及びこれと直交する横方向について位置制御
するための出力であれば、その場旋回（超信地旋回）が
簡単となるからであり、従って、補助駆動力による位置
制御方向を台車１を動かすための操作入力に応じて切り
換えることで、どのような方向に動かす時にも不要な方
向の動きを抑制することができるものとなり、高い操安
性を得ることができる。

【００６６】もちろん、この場合においても、空転して
いる全方向駆動車輪があれば、この全方向駆動車輪を除
く他の全方向駆動車輪をもとに台車位置演算を行うとと
もに、駆動力も空転している全方向駆動車輪を除く他の
全方向駆動車輪に対して演算することで、空転している
全方向駆動車輪が存在することによる影響を排除する。
この時、位置目標との偏差などは、前述のように空転し
ている車輪を除いた他の車輪から求めた速度をもとに演
算するために、空転している車輪の有無にかかわらず、
不要な方向の動きを抑制することができる。

【００６７】ところで、上記台車１は、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６００〜７００
ｋｇにも達する質量がある上に、運行場所が身体的弱者
が多い病院という場所であるために、その運行上、安全
性の高いものが求められるが、浮いたりスリップしたり
することによる空転がいずれかの全方向駆動車輪に生じ
た時にも走行安定性が損なわれることがないことから、
この要求を満足させることができる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように本発明においては、駆動力
を個別に付与することができる少なくとも４個の全方向
駆動車輪と、駆動方向指示部からの指示に基づいて演算
された駆動力を上記駆動車輪の駆動源に発生させる制御
手段とを備えた全方向移動型台車において、各全方向駆
動車輪の空転を検出する空転検出手段を備え、上記制御
手段はいずれかの全方向駆動車輪が空転状態と判断され
た時、該全方向駆動車輪を除く他の全方向駆動車輪に対
して駆動方向指示部からの指示に基づいて演算された駆
動力を上記他の全方向駆動車輪の駆動源に発生させるも
のであることから、グリップ不足によるスリップあるい
は路面状況によって空転が生じた場合、空転していると
判断される全方向駆動車輪は台車の走行駆動から切り離
されてしまう上に、他の全方向駆動車輪によって指示に
基づいた動きを台車が行うものであり、空転している車
輪の存在が台車の運行の安定性を損なったりすることが
ないものである。

【００６９】また本発明は、駆動力を個別に付与するこ
とができる少なくとも４個の全方向駆動車輪と、駆動方
向指示部からの指示に基づいて演算された駆動力を上記
駆動車輪の駆動源に発生させる制御手段とを備えて、平
面上での前後左右及び斜め移動並びに回転が可能となっ
ている全方向移動型台車において、各全方向駆動車輪の
空転を検出する空転検出手段を備え、上記制御手段はい
ずれかの全方向駆動車輪が空転状態と判断された時、空
転している全方向駆動車輪を除く他の全方向駆動車輪の
速度検出値から平面内動作速度を演算するものであるた
めに、１輪が空転していても、台車の正常な速度・位置
の検出を行うことができる。

【００７０】この場合の制御手段は、空転状態と判断さ
れた全方向駆動車輪に対し、他の全方向駆動車輪の速度
検出値から演算した平面内動作速度に基づいて出力を演
算するものであると、空転した全方向駆動車輪が再度接
地する時、バランスを崩したり床面を傷つけたりするこ
となく通常走行に戻ることができる。

【００７１】いずれにしても、駆動方向指示部は台車の
操作部に加えられた操作力に応じた出力を出すパワーア
シスト型のものにおいても適用することができる。

【００７２】各全方向駆動台車の速度を検出する速度検
出手段を備えており、速度検出手段の出力からもっとも
速いと判断される全方向駆動車輪を空転状態であると常
時みなして他の全方向駆動車輪の速度検出値から平面内
動作速度を演算するものである場合は、空転している駆
動車輪がある場合においても平面内動作速度を計算する
ことができて安定した走行が可能であるのはもちろん、
空転している駆動車輪の有無に応じて制御を切り換える
必要がないものである。

【００７３】空転検出手段には、速度制御に際しての全
方向駆動車輪の積分項が略０となったことで空転を検出
するもの、速度制御に際しての全方向駆動車輪の駆動源
への出力電流が急低下したことで空転を検出するもの、
速度制御に際しての全方向駆動車輪の目標速度と実速度
との差が略０になったことで空転を検出するものなどが
好ましい。空転の検出が容易である。

【００７４】また、空転検出手段には、トルク制御に際
しての全方向駆動車輪の速度の急上昇から空転を検出す
るものを用いてもよく、この場合においても空転の検出
が容易である。この時、制御手段は、空転と判断された
全方向駆動車輪への電流出力を０とするものが、省エネ
ルギー及びグリップの回復などの点で好ましく、また、
空転と判断された全方向駆動車輪の速度上昇検出で通常
制御に戻すものであることが、スムーズな出力制御を可
能とする点で好ましい。

【００７５】トルク制御を行っている場合、制御手段
は、空転と判断された全方向駆動車輪の速度低下検出で
通常制御に戻すものが好ましい。この場合においても、
スムーズな出力制御が可能である。

【００７６】また、台車が配膳車である時には操安性に
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のフローチャートで
ある。

【図２】(a)は同上の斜視図、(b)は同上の底面図であ
る。

【図３】同上の全方向駆動車輪を示すもので、(a)は正
面図、(b)は側面図である。

【図４】同上のブロック図である。

【図５】同上の基本動作についてのフローチャートであ
る。

【図６】同上のトルク制御に関する説明図である。

【図７】同上のトルク制御の場合の空転検知についての
例のフローチャートである。

【図８】同上の空転車輪に対する制御のフローチャート
である。

【図９】同上の空転車輪に対する制御のフローチャート
である。

【図１０】同上の速度制御に関する説明図である。

【図１１】同上の空転検知についてのフローチャートで
ある。

【図１２】同上の空転検知に付いての他例のフローチャ
ートである。

【図１３】同上の空転検知についてのさらに他例のフロ
ーチャートである。

【図１４】他例のフローチャートである。

【図１５】パワーアシスト型の一例の斜視図である。

【図１６】同上のブロック図である。

【図１７】同上の基本動作についてのフローチャートで
ある。

【図１８】同上の操作ハンドルの平面図である。

【図１９】(a)(b)(c)は操作ハンドルの動作説明図であ
る。

【図２０】(a)(b)は速度制御に際しての操作力検出値と
台車速度との関係を示す相関図である。

【図２１】(a)(b)はトルク制御に際しての操作力検出値
と駆動源出力との関係を示す相関図である。

【図２２】別の例のブロック図である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 駆動車輪 ４ 操作ハンドル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 秀樹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 3D043 AA01 AA05 CB01 CB04 CB06 EA05 EA11 EB02 EB03 EB07 EE05 EE07 EE11 EE18 EF09 EF13 EF17 EF24 3D050 AA11 BB04 DD03 KK14

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動力を個別に付与することができる少
   なくとも４個の全方向駆動車輪と、駆動方向指示部から
   の指示に基づいて演算された駆動力を上記駆動車輪の駆
   動源に発生させる制御手段とを備えた全方向移動型台車
   において、各全方向駆動車輪の空転を検出する空転検出
   手段を備えており、上記制御手段はいずれかの全方向駆
   動車輪が空転状態と判断された時、該全方向駆動車輪を
   除く他の全方向駆動車輪に対して駆動方向指示部からの
   指示に基づいて演算された駆動力を上記他の全方向駆動
   車輪の駆動源に発生させるものであることを特徴とする
   全方向移動型台車。
2. 【請求項２】 駆動力を個別に付与することができる少
   なくとも４個の全方向駆動車輪と、駆動方向指示部から
   の指示に基づいて演算された駆動力を上記駆動車輪の駆
   動源に発生させる制御手段とを備えて、平面上での前後
   左右及び斜め移動並びに回転が可能となっている全方向
   移動型台車において、各全方向駆動車輪の空転を検出す
   る空転検出手段を備えており、上記制御手段はいずれか
   の全方向駆動車輪が空転状態と判断された時、空転して
   いる全方向駆動車輪を除く他の全方向駆動車輪の速度検
   出値から平面内動作速度を演算するものであることを特
   徴とする全方向移動型台車。
3. 【請求項３】 制御手段は、空転状態と判断された全方
   向駆動車輪に対し、他の全方向駆動車輪の速度検出値か
   ら演算した平面内動作速度に基づいて出力を演算するも
   のであることを特徴とする請求項２記載の全方向移動型
   台車。
4. 【請求項４】 駆動方向指示部は台車の操作部に加えら
   れた操作力に応じた出力を出すものであることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかの項に記載の全方向移動型
   台車。
5. 【請求項５】 各全方向駆動台車の速度を検出する速度
   検出手段を備えており、速度検出手段の出力からもっと
   も速いと判断される全方向駆動車輪を空転状態であると
   常時みなして他の全方向駆動車輪の速度検出値から平面
   内動作速度を演算するものであることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかの項に記載の全方向移動型台車。
6. 【請求項６】 空転検出手段は、速度制御に際しての全
   方向駆動車輪の積分項が略０となったことで空転を検出
   するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かの項に記載の全方向移動型台車。
7. 【請求項７】 空転検出手段は、速度制御に際しての全
   方向駆動車輪の駆動源への出力電流が急低下したことで
   空転を検出するものであることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかの項に記載の全方向移動型台車。
8. 【請求項８】 空転検出手段は、速度制御に際しての全
   方向駆動車輪の目標速度と実速度との差が略０になった
   ことで空転を検出するものであることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかの項に記載の全方向移動型台車。
9. 【請求項９】 空転検出手段は、トルク制御に際しての
   全方向駆動車輪の速度の急上昇から空転を検出するもの
   であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に
   記載の全方向移動型台車。
10. 【請求項１０】 制御手段は、空転と判断された全方向
    駆動車輪への電流出力を０とするものであることを特徴
    とする請求項９記載の全方向移動型台車。
11. 【請求項１１】 制御手段は、空転と判断された全方向
    駆動車輪の速度上昇検出で通常制御に戻すものであるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の全方向移動型台車。
12. 【請求項１２】 制御手段は、空転と判断された全方向
    駆動車輪の速度低下検出で通常制御に戻すものであるこ
    とを特徴とする請求項９記載の全方向移動型台車。
13. 【請求項１３】 台車が配膳車であることを特徴とする
    請求項１〜１２のいずれかの項に記載の全方向移動型台
    車。