JP2009064190A - 多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法およびその装置 - Google Patents
多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法およびその装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009064190A JP2009064190A JP2007230705A JP2007230705A JP2009064190A JP 2009064190 A JP2009064190 A JP 2009064190A JP 2007230705 A JP2007230705 A JP 2007230705A JP 2007230705 A JP2007230705 A JP 2007230705A JP 2009064190 A JP2009064190 A JP 2009064190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moving body
- axis moving
- torque
- control parameter
- driving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 85
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
【課題】搭載物を搭載した移動体の場合、従来は重心位置のずれを考慮していないため移動体の走行時に各駆動輪に適正な指令を与えることができなかったが、本発明により重心位置のずれを考慮した安定な走行ができる移動体の駆動装置の制御パラメータ決定方法を提供する。
【解決手段】重量不明の搭載物Ｗを多軸移動体１の上に重心位置がずれた状態で置き、一定速度に到達するまで多軸移動体１を直線に走行させたときに発生する各駆動装置３ａ〜３ｃのトルクを検出し、検出した各トルクから各駆動装置３ａ〜３ｃのトルク比を求め、このトルク比から重心位置のずれた距離を推定し、推定した距離を制御パラメータとして演算するようにした。
【選択図】図３
【解決手段】重量不明の搭載物Ｗを多軸移動体１の上に重心位置がずれた状態で置き、一定速度に到達するまで多軸移動体１を直線に走行させたときに発生する各駆動装置３ａ〜３ｃのトルクを検出し、検出した各トルクから各駆動装置３ａ〜３ｃのトルク比を求め、このトルク比から重心位置のずれた距離を推定し、推定した距離を制御パラメータとして演算するようにした。
【選択図】図３
Description
本発明は、搬送車など移動体の走行制御方法に関するもので、特に、多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法およびその装置に関する。
電動機を駆動輪とした搬送車や移動台車に荷物を載せて走行させる場合、荷物の重量が判明していないと、駆動輪を速度制御する場合の最適な制御ゲインを設定することができず安定に走行制御することができない。
従来の移動体による荷物の重量測定方法として圧力センサや重量計測器上に荷物を搭載した状態の移動体を載せて重量を計測し、それを駆動輪の制御パラメータとして演算し、速度制御系の最適なゲインを求めていた。
一方、センサや測定装置を用いない重量測定方法として、特許文献１〜４の例があった。これらは、搭載物を載置台に搭載した時の載置台に備えた前輪の変形による外周変化の下での走行距離と搭載物無しの場合の走行距離とを比較して荷重を求めていた。また、他の搭載物の重量推定方法として、移動体を一定速度になるまで加速させ、この際に得られたトルクと加速度から移動体の搭載物の重量を推定していた。この重量を制御パラメータとして演算し、速度制御系のゲイン制御信号を演算することで安定な走行制御を実現していた。
特開２００４-０９１０７９号公報
特開昭６０-１６９９１２号公報（第４頁、図１）
特開昭６０- ５８３１３号公報（第６頁、図３）
特開昭６２-６５９１０９号公報（第５頁、図３）
従来の移動体による荷物の重量測定方法として圧力センサや重量計測器上に荷物を搭載した状態の移動体を載せて重量を計測し、それを駆動輪の制御パラメータとして演算し、速度制御系の最適なゲインを求めていた。
一方、センサや測定装置を用いない重量測定方法として、特許文献１〜４の例があった。これらは、搭載物を載置台に搭載した時の載置台に備えた前輪の変形による外周変化の下での走行距離と搭載物無しの場合の走行距離とを比較して荷重を求めていた。また、他の搭載物の重量推定方法として、移動体を一定速度になるまで加速させ、この際に得られたトルクと加速度から移動体の搭載物の重量を推定していた。この重量を制御パラメータとして演算し、速度制御系のゲイン制御信号を演算することで安定な走行制御を実現していた。
従来例の複数の駆動装置を持つ移動体は、一定速度まで加速する時に検出したトルクから搭載物の重量を推定していたが、重心位置のずれを考慮していないため、移動体の走行時に各駆動装置に適正な指令を与えることができず、安定な走行ができなかった。
本発明は、移動体上に重量不明の搭載物を任意の場所に配置しても、搭載物の重量および重心位置のずれを検出、または演算によって推定し、この重量および重心位置ずれを制御パラメータとして演算し、自動的に各駆動装置のゲイン調整することで安定な走行を実現できる多軸移動体の制御パラメータ決定方法を提供することを目的とする。
また、従来例では路面の動摩擦係数を考慮していないため、路面状況に応じた制御パラメータの決定ができず駆動輪を安定に制御することができなかった。本発明は、等速運動中に各駆動装置で検出させる動摩擦係数μも制御パラメータとして演算し、自動的に各駆動装置のゲイン調整することで安定な走行を実現できる多軸移動体の制御パラメータ決定方法を提供することを目的とする。
本発明は、移動体上に重量不明の搭載物を任意の場所に配置しても、搭載物の重量および重心位置のずれを検出、または演算によって推定し、この重量および重心位置ずれを制御パラメータとして演算し、自動的に各駆動装置のゲイン調整することで安定な走行を実現できる多軸移動体の制御パラメータ決定方法を提供することを目的とする。
また、従来例では路面の動摩擦係数を考慮していないため、路面状況に応じた制御パラメータの決定ができず駆動輪を安定に制御することができなかった。本発明は、等速運動中に各駆動装置で検出させる動摩擦係数μも制御パラメータとして演算し、自動的に各駆動装置のゲイン調整することで安定な走行を実現できる多軸移動体の制御パラメータ決定方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、一定速度に到達するまで前記多軸移動体を直線に走行させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出し、前記検出した各トルクから各前記駆動装置のトルク比を求め、前記トルク比から重心位置のずれた距離を推定し、前記距離を前記制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項２記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、一定角速度に到達するまで前記多軸移動体を、前記多軸移動体の重心を中心に回転させることでそれぞれの前記駆動装置間のトルク比を求め、前記トルク比を制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項３記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、前記多軸移動体を等速度運動させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出し、前記駆動装置で検出されたトルク増加分から路面の動摩擦係数を推定し、 前記動摩擦係数を制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項１記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、一定速度に到達するまで前記多軸移動体を直線に走行させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出し、前記検出した各トルクから各前記駆動装置のトルク比を求め、前記トルク比から重心位置のずれた距離を推定し、前記距離を前記制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項２記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、一定角速度に到達するまで前記多軸移動体を、前記多軸移動体の重心を中心に回転させることでそれぞれの前記駆動装置間のトルク比を求め、前記トルク比を制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項３記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、前記多軸移動体を等速度運動させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出し、前記駆動装置で検出されたトルク増加分から路面の動摩擦係数を推定し、 前記動摩擦係数を制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、前記検出した各トルクから速度の時間微分を用いて前記搭載物の重量を推定し、前記重量を制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、前記パラメータ決定方法によって決定された各駆動装置の制御パラメータを基に各駆動装置に最適なゲイン調整をすることで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項６記載の発明は、請求項４記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、式（１）から搭載物の重量を推定することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、T3a1+T3b1：駆動装置の検出トルク、θは多軸移動体と駆動輪との角度で、多軸移動体に取り付けられた駆動輪の数によって変化し、駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
M3:駆動輪３の重量、R:駆動輪３の半径、である。
請求項７記載の発明は、請求項５記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、式（２）から駆動輪のトルク比を求め、式（３）〜（５）から各駆動輪のゲインを修正することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
ここで、Ｔ3a、Ｔ3b、Ｔ3c ：駆動輪のトルク、
Ｔ3a1、Ｔ3b1：一方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｂのトルク、
Ｔ3a2、Ｔ3c2：他の方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｃのトルク、
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物の推定重量を重心位置上で移動する時の駆動輪のゲイン
請求項５記載の発明は、請求項４記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、前記パラメータ決定方法によって決定された各駆動装置の制御パラメータを基に各駆動装置に最適なゲイン調整をすることで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項６記載の発明は、請求項４記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、式（１）から搭載物の重量を推定することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、T3a1+T3b1：駆動装置の検出トルク、θは多軸移動体と駆動輪との角度で、多軸移動体に取り付けられた駆動輪の数によって変化し、駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
M3:駆動輪３の重量、R:駆動輪３の半径、である。
請求項７記載の発明は、請求項５記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、式（２）から駆動輪のトルク比を求め、式（３）〜（５）から各駆動輪のゲインを修正することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
ここで、Ｔ3a、Ｔ3b、Ｔ3c ：駆動輪のトルク、
Ｔ3a1、Ｔ3b1：一方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｂのトルク、
Ｔ3a2、Ｔ3c2：他の方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｃのトルク、
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物の推定重量を重心位置上で移動する時の駆動輪のゲイン
請求項８記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記多軸移動体を加速させて直線走行又は回転させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出するトルク検出手段と、前記検出した各トルクから各前記駆動装置のトルク比を求めるトルク比演算手段と、前記トルク比演算手段の演算したトルク比から重心位置のずれた距離を推定する重心位置推定手段と、前記重心位置推定手段の推定した距離を制御パラメータとして演算する制御パラメータ演算手段と、を備えたことで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項９記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記多軸移動体を等速運動で直線走行させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出するトルク検出手段と、前記検出されたトルクの増加分から路面の動摩擦係数を推定する路面動摩擦係数推定手段と、
前記路面動摩擦係数推定手段の推定した動摩擦係数を制御パラメータとして演算する制御パラメータ演算手段と、を備えたことで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記制御パラメータ演算手段が、前記検出した各トルクから速度の時間微分を用いて前記搭載物の重量を推定し、この推定重量を制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記演算された制御パラメータを基に各駆動装置に最適なゲイン調整をするゲイン調整手段を備えたことで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項９記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置の発明は、筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記多軸移動体を等速運動で直線走行させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出するトルク検出手段と、前記検出されたトルクの増加分から路面の動摩擦係数を推定する路面動摩擦係数推定手段と、
前記路面動摩擦係数推定手段の推定した動摩擦係数を制御パラメータとして演算する制御パラメータ演算手段と、を備えたことで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記制御パラメータ演算手段が、前記検出した各トルクから速度の時間微分を用いて前記搭載物の重量を推定し、この推定重量を制御パラメータとして演算することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記演算された制御パラメータを基に各駆動装置に最適なゲイン調整をするゲイン調整手段を備えたことで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、式（１）から搭載物の重量を推定することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、T3a1+T3b1：駆動装置の検出トルク、θは多軸移動体と駆動輪との角度で、多軸移動体に取り付けられた駆動輪の数によって変化し、駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
M3:駆動輪３の重量、R:駆動輪３の半径、である。
請求項１３記載の発明は、請求項１１記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記ゲイン調整手段が、式（２）から駆動輪のトルク比を求め、式（３）〜（５）から各駆動輪のゲインを修正することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
ここで、Ｔ3a、Ｔ3b、Ｔ3c ：駆動輪のトルク、
Ｔ3a1、Ｔ3b1：一方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｂのトルク、
Ｔ3a2、Ｔ3c2：他の方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｃのトルク、
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物の推定重量を重心位置上で移動する時の駆動輪のゲイン
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、T3a1+T3b1：駆動装置の検出トルク、θは多軸移動体と駆動輪との角度で、多軸移動体に取り付けられた駆動輪の数によって変化し、駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
M3:駆動輪３の重量、R:駆動輪３の半径、である。
請求項１３記載の発明は、請求項１１記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、前記ゲイン調整手段が、式（２）から駆動輪のトルク比を求め、式（３）〜（５）から各駆動輪のゲインを修正することで前記多軸移動体を安定に走行制御するようにしたのである。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
ここで、Ｔ3a、Ｔ3b、Ｔ3c ：駆動輪のトルク、
Ｔ3a1、Ｔ3b1：一方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｂのトルク、
Ｔ3a2、Ｔ3c2：他の方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｃのトルク、
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物の推定重量を重心位置上で移動する時の駆動輪のゲイン
請求項１に記載の発明によると、多軸移動体を一定速度に到達するまで直線に走行させたときに発生する各駆動装置間のトルク比から重心位置のずれを推定し、制御パラメータとして演算し、各駆動装置に最適なゲイン調整をすることで、多軸移動体の重心位置を中心とした安定な走行制御を実現することができる。
請求項２に記載の発明によると、多軸移動体において、重量不明の搭載物を多軸移動体上に置くことによって多軸移動体の重心位置がずれた状態で、一定角速度に到達するまで多軸移動体を、重心を中心に回転させることでそれぞれの駆動装置間のトルク比から重心位置を推定し、また制御パラメータを演算することで、多軸移動体の重心位置を中心とした安定な走行制御することができる。
請求項３および９に記載の発明によると、多軸移動体を等速度運動させる時に、駆動装置に発生するトルク増加分から路面の動摩擦係数μを推定し、制御パラメータとして演算し、多軸移動体を安定に走行制御することができる。
請求項２に記載の発明によると、多軸移動体において、重量不明の搭載物を多軸移動体上に置くことによって多軸移動体の重心位置がずれた状態で、一定角速度に到達するまで多軸移動体を、重心を中心に回転させることでそれぞれの駆動装置間のトルク比から重心位置を推定し、また制御パラメータを演算することで、多軸移動体の重心位置を中心とした安定な走行制御することができる。
請求項３および９に記載の発明によると、多軸移動体を等速度運動させる時に、駆動装置に発生するトルク増加分から路面の動摩擦係数μを推定し、制御パラメータとして演算し、多軸移動体を安定に走行制御することができる。
請求項４および５に記載の発明によると、各駆動装置のトルクから速度の時間微分を用いて搭載物の重量を推定し、制御パラメータとして演算し、各駆動装置に最適なゲイン調整をすることで、多軸移動体の重心位置を中心とした安定な走行制御を実現することができる。
請求項６および１２に記載の発明によると、式（１）から搭載物の重量を推定することで搭載物の重量の推定が簡単かつ正確に行えるようになる。
請求項７および１３に記載の発明によると、式（２）〜（５）から各駆動輪のゲインの修正が簡単かつ正確に行えるようになる。
請求項６および１２に記載の発明によると、式（１）から搭載物の重量を推定することで搭載物の重量の推定が簡単かつ正確に行えるようになる。
請求項７および１３に記載の発明によると、式（２）〜（５）から各駆動輪のゲインの修正が簡単かつ正確に行えるようになる。
請求項８に記載の発明によると、多軸移動体を一定速度に到達するまで直線運動又は回転させたときに発生する各駆動装置間のトルク比から重心位置のずれを推定し、制御パラメータとして演算し、各駆動装置に最適なゲイン調整をすることで、多軸移動体の重心位置を中心とした安定な走行制御を実現することができる。
請求項１０および１１に記載の発明によると、各駆動装置のトルクから速度の時間微分を用いて搭載物の重量を推定し、制御パラメータとして演算し、各駆動装置に最適なゲイン調整をすることで、多軸移動体の重心位置を中心とした安定な走行制御を実現することができる。
請求項１０および１１に記載の発明によると、各駆動装置のトルクから速度の時間微分を用いて搭載物の重量を推定し、制御パラメータとして演算し、各駆動装置に最適なゲイン調整をすることで、多軸移動体の重心位置を中心とした安定な走行制御を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
〈重心の推定方法〉
図１は、本発明の多軸移動体１の例で，（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
筐体２の側面に３つの駆動輪３（３ａ〜３ｃ）が互いに１２０度の間隔で取り付けられている。各駆動輪３ａ〜３ｃの外周にはそれぞれ駆動輪３ａ〜３ｃの軸方向３ａｓ〜３ｃｓに回転する多数の車輪５が配置されていることで、駆動輪３ａ〜３ｃは回転方向３ａｒ〜３ｃｒのほかに軸方向３ａｓ〜３ｃｓにも移動することができる。多軸移動体１は、その上面中央に搭載物Ｗを載せて重心位置４を中心に走行、回転する。
図１は、本発明の多軸移動体１の例で，（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
筐体２の側面に３つの駆動輪３（３ａ〜３ｃ）が互いに１２０度の間隔で取り付けられている。各駆動輪３ａ〜３ｃの外周にはそれぞれ駆動輪３ａ〜３ｃの軸方向３ａｓ〜３ｃｓに回転する多数の車輪５が配置されていることで、駆動輪３ａ〜３ｃは回転方向３ａｒ〜３ｃｒのほかに軸方向３ａｓ〜３ｃｓにも移動することができる。多軸移動体１は、その上面中央に搭載物Ｗを載せて重心位置４を中心に走行、回転する。
図２は本発明の三輪式多軸移動体の上に搭載物を載せた時の上面図である。
図において、多軸移動体１の上面に重量不明の搭載物Ｗを多軸移動体１の重心位置４からずらして載せた状態を示している。このように配置することで搭載物Ｗを含む多軸移動体１の重心は重心位置４から重心位置７へ移動する。
図において、多軸移動体１の上面に重量不明の搭載物Ｗを多軸移動体１の重心位置４からずらして載せた状態を示している。このように配置することで搭載物Ｗを含む多軸移動体１の重心は重心位置４から重心位置７へ移動する。
図３は図２のように搭載物Ｗを多軸移動体１上に中心からそれた位置に置いた際の搭載物Ｗの重量および重心位置を推定する方法のフローチャート８である。
まず、多軸移動体１上の搭載物Ｗの重量変化があったかどうかを判断し（９ａ）、判断結果、変化がなければステップ１５ａへ飛んでそのまま走行を続ける。
また、判断結果、変化があればまず一方向への直線運動ルーチンに移り、ステップ１０ａで一方向への直線運動をし、各駆動輪３ａ〜３ｃでの各トルク検出を行い（ステップ１１ａ）、駆動輪３ａ〜３ｃ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ａ）。
次に、他の方向への直線運動ルーチンに移り、前のステップ１０ａでの直線運動とは異なる方向に直線運動を行う（ステップ１０ｂ）。各駆動輪３ａ〜３ｃでの各トルク検出を行い（ステップ１１ｂ）、駆動輪３ａ〜３ｃ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ｂ）。
その後、ステップ１３ａで搭載物Ｗの重量と重心位置を推定し、これを制御パラメータとして演算し、各駆動輪３のゲイン補正を行った後（ステップ１４ａ）、多軸移動体１を走行させる（ステップ１５ａ）。
まず、多軸移動体１上の搭載物Ｗの重量変化があったかどうかを判断し（９ａ）、判断結果、変化がなければステップ１５ａへ飛んでそのまま走行を続ける。
また、判断結果、変化があればまず一方向への直線運動ルーチンに移り、ステップ１０ａで一方向への直線運動をし、各駆動輪３ａ〜３ｃでの各トルク検出を行い（ステップ１１ａ）、駆動輪３ａ〜３ｃ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ａ）。
次に、他の方向への直線運動ルーチンに移り、前のステップ１０ａでの直線運動とは異なる方向に直線運動を行う（ステップ１０ｂ）。各駆動輪３ａ〜３ｃでの各トルク検出を行い（ステップ１１ｂ）、駆動輪３ａ〜３ｃ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ｂ）。
その後、ステップ１３ａで搭載物Ｗの重量と重心位置を推定し、これを制御パラメータとして演算し、各駆動輪３のゲイン補正を行った後（ステップ１４ａ）、多軸移動体１を走行させる（ステップ１５ａ）。
以上のフローチャート８の手法について図４〜図６を用いて具体的に説明する。
まず、図３のフローチャート８の１つめのルーチンを図４のようにして実行する。図４は本発明の三輪式多軸移動体を直線走行させた時の上面図である。図４のように搭載物Ｗを搭載した状態で重心位置４を通る駆動輪３ｃの軸に平行な方向１９ｃに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動させる（図３のステップ１０ａ）。この場合、駆動輪３aと３ｂには速度指令を与えるが、駆動輪３ｃには速度指令を与えず、駆動輪３ｃの外周に配備した車輪５を空転させる。
重心位置７が重心位置４から偏心している結果、直線運動している駆動輪３a、３ｂから反力として検出される駆動輪３aのトルクＴ3a1２０と駆動輪３ｂのトルクＴ3b1２１を検出する（図３のステップ１１ａ）と、両者に差が生じる。そこで、駆動輪３a、３ｂのそれぞれの取り付け部を結ぶ軸線２２をこのトルク比（Ｔ3a1：Ｔ3b1）で分配する。この場合、線分２３は駆動輪３ｂのトルクＴ3b1２１による長さとなり、線分２４は駆動輪３ａのトルクＴ3a1による長さ２０となり、この比で分配点２５が求まる。
まず、図３のフローチャート８の１つめのルーチンを図４のようにして実行する。図４は本発明の三輪式多軸移動体を直線走行させた時の上面図である。図４のように搭載物Ｗを搭載した状態で重心位置４を通る駆動輪３ｃの軸に平行な方向１９ｃに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動させる（図３のステップ１０ａ）。この場合、駆動輪３aと３ｂには速度指令を与えるが、駆動輪３ｃには速度指令を与えず、駆動輪３ｃの外周に配備した車輪５を空転させる。
重心位置７が重心位置４から偏心している結果、直線運動している駆動輪３a、３ｂから反力として検出される駆動輪３aのトルクＴ3a1２０と駆動輪３ｂのトルクＴ3b1２１を検出する（図３のステップ１１ａ）と、両者に差が生じる。そこで、駆動輪３a、３ｂのそれぞれの取り付け部を結ぶ軸線２２をこのトルク比（Ｔ3a1：Ｔ3b1）で分配する。この場合、線分２３は駆動輪３ｂのトルクＴ3b1２１による長さとなり、線分２４は駆動輪３ａのトルクＴ3a1による長さ２０となり、この比で分配点２５が求まる。
次に、図３のフローチャート８の２つめのルーチンを図５のようにして実行する。図５は本発明の三輪式多軸移動体を他の方向へ直線走行させた時の上面図である。図５は図４の直線方向とは異なる直線方向へ直線運動させるもので、図において、重心位置４を通る駆動輪３ｂの軸方向に平行な方向１９ｂに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動 １０ｂさせる。
この場合、駆動輪３a、３ｃには速度指令を与えるが、駆動輪３ｂには速度指令を与えず、駆動輪３ｂの外周に配備した車輪５を空転させる。
この結果、重心位置７が重心位置４から偏心していることにより駆動輪３a、３ｃから反力として検出される駆動輪３aのトルクＴ3a2 ２６と駆動輪３ｃのトルクＴ3c2２７に差が生じる。駆動輪３a、３ｃのそれぞれの取り付け部を結ぶ軸線２８をこのトルク比（Ｔ3a2：Ｔ3c2）で分配する。この場合、線分２９は駆動輪３aのトルクＴ3a2２６による長さ、線分３０は駆動輪３ｃのトルクＴ3c2２７による長さとなり、分配点３１が求まる。
この場合、駆動輪３a、３ｃには速度指令を与えるが、駆動輪３ｂには速度指令を与えず、駆動輪３ｂの外周に配備した車輪５を空転させる。
この結果、重心位置７が重心位置４から偏心していることにより駆動輪３a、３ｃから反力として検出される駆動輪３aのトルクＴ3a2 ２６と駆動輪３ｃのトルクＴ3c2２７に差が生じる。駆動輪３a、３ｃのそれぞれの取り付け部を結ぶ軸線２８をこのトルク比（Ｔ3a2：Ｔ3c2）で分配する。この場合、線分２９は駆動輪３aのトルクＴ3a2２６による長さ、線分３０は駆動輪３ｃのトルクＴ3c2２７による長さとなり、分配点３１が求まる。
図６は本発明の三輪式多軸移動体に搭載物を載せた時の重心位置の求め方を説明する上面図である。図６から判るように、図４で求めた分配点２５から駆動輪３ｃの軸に平行な直線３２と、図５で求めた分配点３１から駆動輪３ｂの軸に平行な直線３３の交点から重心位置７を推定することができる。
重心位置７の位置をさらに精度よく求めるため、重心位置４を通る駆動輪３aの軸３ａｓ（図１ａ参照）方向に平行な方向１９ａ（図６）にも多軸移動体１を直線運動させてもよい。この場合、駆動輪３ｂ、３ｃには速度指令を与えるが、駆動輪３ａには速度指令を与えず、駆動輪３ａの外周に配備した車輪５を空転させて、駆動輪３ｂのトルクと駆動輪３ｃのトルクとを測定する。重心が移動していることからトルクに差が生じるので、駆動輪３ｂ、３ｃのそれぞれの取り付け部を結ぶ軸線をこのトルク比で分配すれば分配点が求まる。そこでこの分配点から駆動輪３ａの軸に平行な直線を引くと、図４および図５で求めた重心位置を通ることで推定重心が正確であることが確認できる。また、先の重心位置からずれていれば、３つの推定重心の描く三角形の重心を取る等の補正をすればよい。
〈搭載物の重量推定方法〉
次に、搭載物Ｗの重量の推定方法を説明する。
図４で示した直線運動の方向１９ｃに向かって多軸移動体１を一定速度Ｖに達するまで直線運動させた際に得られた駆動輪３a、３ｂから反力として検出されたトルクＴ3a1 １７、Ｔ3b1１８とそのときの駆動輪３の各速度ωから以下の式によって算出する。
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、M3:駆動輪３の重量
R:駆動輪３の半径
式（１）から搭載物Ｗの重量Ｍ2を推定することができる。θは多軸移動体１と駆動輪３との角度であり、多軸移動体１に取り付けられた駆動輪３の数によって変化する。駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°となる。
次に、搭載物Ｗの重量の推定方法を説明する。
図４で示した直線運動の方向１９ｃに向かって多軸移動体１を一定速度Ｖに達するまで直線運動させた際に得られた駆動輪３a、３ｂから反力として検出されたトルクＴ3a1 １７、Ｔ3b1１８とそのときの駆動輪３の各速度ωから以下の式によって算出する。
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、M3:駆動輪３の重量
R:駆動輪３の半径
式（１）から搭載物Ｗの重量Ｍ2を推定することができる。θは多軸移動体１と駆動輪３との角度であり、多軸移動体１に取り付けられた駆動輪３の数によって変化する。駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°となる。
同様に、方向１９ｂに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動させた場合も駆動輪３a、３ｃから検出されたトルクＴ3a2 ２３、Ｔ3c2２４を用いて式（１）から搭載物Ｗの重量を推定することができる。
〈駆動輪のゲインの算出方法〉
次に、搭載物Ｗの推定重量を多軸移動体１の重心位置４上に載せて移動する場合の駆動輪３のゲインＧをあらかじめ算出する。
図４で示した直線運動の方向方向１９ｃに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動させたときに得られた駆動輪３a、３ｂのトルク比（Ｔ3a1：Ｔ3b1）と、図５で示した直線運動の方向１９ｂに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動させたときに得られた駆動輪３a、３ｃのトルク比（Ｔ3a2：Ｔ3c2）から、３個の駆動輪３a、３ｂ、３ｃのトルク比（Ｔ3a：Ｔ3b：Ｔ3c）を、式（２）により求める。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
このトルク比（Ｔ3a：Ｔ3b：Ｔ3c）用いて、以下の式（３）、（４）、（５）によって各駆動輪３a、３ｂ、３ｃのゲインを修正する。
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物Ｗの推定重量を重心位置４上で移動する時の駆動輪３のゲイン
である。
このようにして算出した補正後のゲインを、駆動輪３の速度制御、位置制御に使用する。
次に、搭載物Ｗの推定重量を多軸移動体１の重心位置４上に載せて移動する場合の駆動輪３のゲインＧをあらかじめ算出する。
図４で示した直線運動の方向方向１９ｃに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動させたときに得られた駆動輪３a、３ｂのトルク比（Ｔ3a1：Ｔ3b1）と、図５で示した直線運動の方向１９ｂに向かって多軸移動体１を一定速度に達するまで直線運動させたときに得られた駆動輪３a、３ｃのトルク比（Ｔ3a2：Ｔ3c2）から、３個の駆動輪３a、３ｂ、３ｃのトルク比（Ｔ3a：Ｔ3b：Ｔ3c）を、式（２）により求める。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
このトルク比（Ｔ3a：Ｔ3b：Ｔ3c）用いて、以下の式（３）、（４）、（５）によって各駆動輪３a、３ｂ、３ｃのゲインを修正する。
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物Ｗの推定重量を重心位置４上で移動する時の駆動輪３のゲイン
である。
このようにして算出した補正後のゲインを、駆動輪３の速度制御、位置制御に使用する。
〈駆動輪のゲインの別の算出方法〉
次に、各駆動輪３の別の補正ゲイン算出方法について説明する。
図７は本発明の三輪式多軸移動体の別のゲイン補正方法のフローチャートである。図７におけるフローチャート４０は、まず、多軸移動体１上の搭載物Ｗの重量変化があったかどうかを判断し（９ｂ）、判断結果、変化がなければステップ１５ｂへ飛んでそのまま走行を続ける。また、判断結果、変化があればステップ４１へ移って回転運動をし、各駆動輪３ａ〜３ｃでの各トルク検出を行い（ステップ１１ｃ）、駆動輪３ａ〜３ｃ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ｃ）。
次に搭載物Ｗの重量を推定し（ステップ４２）、これを制御パラメータとして演算し、各駆動輪３のゲイン補正を行った後（ステップ１４ｂ）、多軸移動体１を走行させる（ステップ１５ｂ）。
次に、各駆動輪３の別の補正ゲイン算出方法について説明する。
図７は本発明の三輪式多軸移動体の別のゲイン補正方法のフローチャートである。図７におけるフローチャート４０は、まず、多軸移動体１上の搭載物Ｗの重量変化があったかどうかを判断し（９ｂ）、判断結果、変化がなければステップ１５ｂへ飛んでそのまま走行を続ける。また、判断結果、変化があればステップ４１へ移って回転運動をし、各駆動輪３ａ〜３ｃでの各トルク検出を行い（ステップ１１ｃ）、駆動輪３ａ〜３ｃ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ｃ）。
次に搭載物Ｗの重量を推定し（ステップ４２）、これを制御パラメータとして演算し、各駆動輪３のゲイン補正を行った後（ステップ１４ｂ）、多軸移動体１を走行させる（ステップ１５ｂ）。
次に、図７のフローチャート４０の手法の具体的なやり方を図８を用いて説明する。図８は本発明の三輪式多軸移動体の上面図で、三輪式多軸移動体１の駆動輪３aの位置を角度ゼロとする重心位置４を中心とした円周４２（点線）を示したものである。重心位置４を中心に１回転で一定角速度に達するまで多軸移動体１を回転運動する（図７のステップ４１）ように速度指令を与えると、駆動輪３a、３ｂ、３ｃのトルクＴ3a、Ｔ3b、Ｔ3cは、点線で示す円周４２上の重心位置７の位置によって図９のような線図が得られる。図９は本発明の三輪式多軸移動体における重心位置と各駆動輪のトルクの相関関係を示す線図である。図において、（ａ）は駆動輪３aのトルク変化、（ｂ）は駆動輪３ｂのトルク変化、（ｃ）は駆動輪３ｃのトルク変化をそれぞれ示している。
図に示すように、駆動輪３a、３ｂ、３ｃのトルクＴ3a、Ｔ3b、Ｔ3cは、円周４３上の重心位置７の位置によってそれぞれの位相が２/３πずれたサイン波を描き、各サイン波の振幅の大きさは、搭載物Ｗの重量に比例して増減する。
例えば、重心位置７が図８のように多軸移動体１の上の点線で示す円周上に置かれていた場合、駆動輪３aのトルク、駆動輪３ｂのトルク、駆動輪３ｃのトルクのそれぞれの大きさはそれぞれ図中の矢印４４、４５、４６の大きさとなる。
この各駆動輪のトルク大きさ４４、４５、４６の長さをトルク比（Ｔ3a：Ｔ3b：Ｔ3c）として用いて上記式（３）、（４）、（５）から各駆動輪のゲインを修正することができる。
図に示すように、駆動輪３a、３ｂ、３ｃのトルクＴ3a、Ｔ3b、Ｔ3cは、円周４３上の重心位置７の位置によってそれぞれの位相が２/３πずれたサイン波を描き、各サイン波の振幅の大きさは、搭載物Ｗの重量に比例して増減する。
例えば、重心位置７が図８のように多軸移動体１の上の点線で示す円周上に置かれていた場合、駆動輪３aのトルク、駆動輪３ｂのトルク、駆動輪３ｃのトルクのそれぞれの大きさはそれぞれ図中の矢印４４、４５、４６の大きさとなる。
この各駆動輪のトルク大きさ４４、４５、４６の長さをトルク比（Ｔ3a：Ｔ3b：Ｔ3c）として用いて上記式（３）、（４）、（５）から各駆動輪のゲインを修正することができる。
〈二輪式多軸移動体の場合の搭載物重量および重心位置の推定方法〉
次に、図１０のように多軸移動体１の駆動輪３が２輪の場合の搭載物重量および重心位置の推定方法について説明する。
〈二輪式多軸移動体の場合の重心位置の推定方法〉
まず、二輪式多軸移動体の場合の重心位置の推定方法について説明する。
図１０は本発明の二輪式多軸移動体の例で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図１１は本発明の二輪式多軸移動体の上に搭載物を載せた時の上面図である。
図１０において、筐体２の互いの反対面に駆動輪３a、３ｂが設けられ、搭載物の無いときの重心位置は４となっている。また、筐体２には転倒防止のため補助輪４７が取り付けられている。
図１１のように多軸移動体１の上面に重量不明の搭載物Ｗを置くことで、多軸移動体１と搭載物Ｗを含む重心は、重心位置４から重心位置７へと移動する。
次に、図１０のように多軸移動体１の駆動輪３が２輪の場合の搭載物重量および重心位置の推定方法について説明する。
〈二輪式多軸移動体の場合の重心位置の推定方法〉
まず、二輪式多軸移動体の場合の重心位置の推定方法について説明する。
図１０は本発明の二輪式多軸移動体の例で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図１１は本発明の二輪式多軸移動体の上に搭載物を載せた時の上面図である。
図１０において、筐体２の互いの反対面に駆動輪３a、３ｂが設けられ、搭載物の無いときの重心位置は４となっている。また、筐体２には転倒防止のため補助輪４７が取り付けられている。
図１１のように多軸移動体１の上面に重量不明の搭載物Ｗを置くことで、多軸移動体１と搭載物Ｗを含む重心は、重心位置４から重心位置７へと移動する。
図１２は本発明の二輪式多軸移動体における重心および重量推定方法とゲイン補正方法のフローチャートである。図１２に示すフローチャート４８は、まず、多軸移動体１上の搭載物Ｗの重量変化があったかどうかを判断し（ステップ９ｃ）、判断結果、変化がなければステップ１５ｃへ飛んでそのまま走行を続ける。
また、判断結果、変化があれば、ステップ１０ｃで直線運動をし、各駆動輪３ａ、３ｂでの各トルク検出を行い（ステップ１１ｄ）、駆動輪３ａ、３ｂ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ｄ）。その後、ステップ１３ｃで搭載物Ｗの重量と重心位置を推定し、これを制御パラメータとして演算し、各駆動輪３ａ、３ｂのゲイン補正を行った後（ステップ１４ｃ）、多軸移動体１を走行させる（ステップ１５ｃ）。
また、判断結果、変化があれば、ステップ１０ｃで直線運動をし、各駆動輪３ａ、３ｂでの各トルク検出を行い（ステップ１１ｄ）、駆動輪３ａ、３ｂ間のトルク比検出を行う（ステップ１２ｄ）。その後、ステップ１３ｃで搭載物Ｗの重量と重心位置を推定し、これを制御パラメータとして演算し、各駆動輪３ａ、３ｂのゲイン補正を行った後（ステップ１４ｃ）、多軸移動体１を走行させる（ステップ１５ｃ）。
フローチャート４８の手法の具体的なやり方を説明する。
図１３は本発明の二輪式多軸移動体に搭載物を載せた時の重心位置の求め方を説明する上面図である。図１３のように多軸移動体１を方向４９に向かって一定速度Ｖに達するまで直線運動させる（図１２の１０ｃ）と、重心位置７が重心位置４から偏心していることにより駆動輪３a、３ｂで検出されるトルクはそれぞれＴ3a3５０、Ｔ3b3 ５１となる。
駆動輪３a、３ｂの取り付け軸を結ぶ軸線５２を、直線運動１０ｃで得られたトルク比（Ｔ3a3：Ｔ3b3）で分割される箇所に重心位置７が存在すると推定できる。この場合、重心位置７はトルクＴ3b3５１による長さ５３と、トルクＴ3a3５０よる長さ５４で分割される分配線５５の上となる。
図１３は本発明の二輪式多軸移動体に搭載物を載せた時の重心位置の求め方を説明する上面図である。図１３のように多軸移動体１を方向４９に向かって一定速度Ｖに達するまで直線運動させる（図１２の１０ｃ）と、重心位置７が重心位置４から偏心していることにより駆動輪３a、３ｂで検出されるトルクはそれぞれＴ3a3５０、Ｔ3b3 ５１となる。
駆動輪３a、３ｂの取り付け軸を結ぶ軸線５２を、直線運動１０ｃで得られたトルク比（Ｔ3a3：Ｔ3b3）で分割される箇所に重心位置７が存在すると推定できる。この場合、重心位置７はトルクＴ3b3５１による長さ５３と、トルクＴ3a3５０よる長さ５４で分割される分配線５５の上となる。
〈二輪式多軸移動体の場合の搭載物重量の推定方法〉
次に、二輪式多軸移動体の場合の搭載物重量の推定方法について説明する。
搭載物Ｗの重量は、式（６）からＭ2として推定することができる。
T3a +T3b = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（６）
ここで、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、M3:駆動輪３の重量
R:駆動輪３の半径
次に、二輪式多軸移動体の場合の搭載物重量の推定方法について説明する。
搭載物Ｗの重量は、式（６）からＭ2として推定することができる。
T3a +T3b = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（６）
ここで、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、M3:駆動輪３の重量
R:駆動輪３の半径
〈等速度運動による制御パラメータ決定方法〉
次に、多軸移動体１を等速度運動させた時に動摩擦係数を推定し、制御パラメータとして演算して前記多軸移動体を安定に走行制御させる方法について説明する。
多軸移動体１を等速度運動させた時、駆動輪３で検出されるトルクＴｍは式（７）のようになる。ここでは静摩擦係数は無視する。
Tm = μ・(M1+M2) ・g・r / S ・・・・・式（７）
ここで、μ:動摩擦係数、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
g：重力加速度、ｒ:駆動輪３の半径、S : 駆動輪３の数である。
式（７）から動摩擦係数μが推定される。制御パラメータとして演算して駆動輪３のゲイン調整に使用する。
ここで、G3a’= G3a・(T + Tm) /T ・・・・・・式（７）
G3b’= G3b・(T + Tm) /T ・・・・・・式（８）
G3c’= G3c・(T + Tm) /T ・・・・・・式（９）
ここで、G3a’, G3b’, G3c’：各駆動輪の補正後のゲイン
G3a, G3b, G3c：搭載物重量、重心位置推定後の修正した各駆動輪のゲイン
T：搭載物重量、重心位置推定後の速度指令におけるトルク値、である。
次に、多軸移動体１を等速度運動させた時に動摩擦係数を推定し、制御パラメータとして演算して前記多軸移動体を安定に走行制御させる方法について説明する。
多軸移動体１を等速度運動させた時、駆動輪３で検出されるトルクＴｍは式（７）のようになる。ここでは静摩擦係数は無視する。
Tm = μ・(M1+M2) ・g・r / S ・・・・・式（７）
ここで、μ:動摩擦係数、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
g：重力加速度、ｒ:駆動輪３の半径、S : 駆動輪３の数である。
式（７）から動摩擦係数μが推定される。制御パラメータとして演算して駆動輪３のゲイン調整に使用する。
ここで、G3a’= G3a・(T + Tm) /T ・・・・・・式（７）
G3b’= G3b・(T + Tm) /T ・・・・・・式（８）
G3c’= G3c・(T + Tm) /T ・・・・・・式（９）
ここで、G3a’, G3b’, G3c’：各駆動輪の補正後のゲイン
G3a, G3b, G3c：搭載物重量、重心位置推定後の修正した各駆動輪のゲイン
T：搭載物重量、重心位置推定後の速度指令におけるトルク値、である。
本発明の多軸移動体は、搭載物を多軸移動体上に搭載後、一定速度または一定各速度で移動させることで搭載物の重量、重心位置を推定し、自動的に制御パラメータを求めるため、任意の重量の搭載物を載せても制御の設定の手間が省け、多軸移動体の運用に利便性向上に期待できる。
１ 多軸移動体
２ 筐体
３a、３ｂ、３ｃ 駆動輪
４ 搭載物のないときの重心位置
７ 搭載物のあるときの重心位置
５ 駆動輪の外周にあって駆動輪の軸方向に回転できる車輪
４７ 補助輪
Ｗ 搭載物
２ 筐体
３a、３ｂ、３ｃ 駆動輪
４ 搭載物のないときの重心位置
７ 搭載物のあるときの重心位置
５ 駆動輪の外周にあって駆動輪の軸方向に回転できる車輪
４７ 補助輪
Ｗ 搭載物
Claims (13)
- 筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、
重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、
一定速度に到達するまで前記多軸移動体を直線に走行させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出し、
前記検出した各トルクから各前記駆動装置のトルク比を求め、
前記トルク比から重心位置のずれた距離を推定し、
前記距離を前記制御パラメータとして演算することを特徴とする多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。 - 筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、
重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、
一定角速度に到達するまで前記多軸移動体を、前記多軸移動体の重心を中心に回転させることでそれぞれの前記駆動装置間のトルク比を求め、
前記トルク比を制御パラメータとして演算することを特徴とする多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。 - 筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定方法において、
重量不明の搭載物を前記多軸移動体上に重心位置がずれた状態で置き、
前記多軸移動体を等速度運動させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出し、
前記駆動装置で検出されたトルク増加分から路面の動摩擦係数を推定し、
前記動摩擦係数を制御パラメータとして演算することを特徴とする多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。 - 前記検出した各トルクから速度の時間微分を用いて前記搭載物の重量を推定し、
前記重量を制御パラメータとして演算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。 - 前記パラメータ決定方法によって決定された各駆動装置の制御パラメータを基に各駆動装置に最適なゲイン調整をすることを特徴とする請求項４記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。
- 式（１）から搭載物の重量を推定することを特徴とする請求項４記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、T3a1+T3b1：駆動装置の検出トルク、θは多軸移動体と駆動輪との角度で、多軸移動体に取り付けられた駆動輪の数によって変化し、駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
M3:駆動輪３の重量、R:駆動輪３の半径、である。 - 式（２）から駆動輪のトルク比を求め、式（３）〜（５）から各駆動輪のゲインを修正することを特徴とする請求項５記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
ここで、Ｔ3a、Ｔ3b、Ｔ3c ：駆動輪のトルク、
Ｔ3a1、Ｔ3b1：一方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｂのトルク、
Ｔ3a2、Ｔ3c2：他の方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｃのトルク、
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物の推定重量を重心位置上で移動する時の駆動輪のゲイン - 筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、
前記多軸移動体を加速させて直線走行又は回転させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出するトルク検出手段と、
前記検出した各トルクから各前記駆動装置のトルク比を求めるトルク比演算手段と、
前記トルク比演算手段の演算したトルク比から重心位置のずれた距離を推定する重心位置推定手段と、
前記重心位置推定手段の推定した距離を制御パラメータとして演算する制御パラメータ演算手段と、を備えたことを特徴とする多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置。 - 筐体の側面に２つ以上の駆動装置を配置した多軸移動体の前記各駆動装置の制御パラメータ決定装置において、
前記多軸移動体を等速運動で直線走行させたときに発生する各前記駆動装置のトルクを検出するトルク検出手段と、
前記検出されたトルクの増加分から路面の動摩擦係数を推定する路面動摩擦係数推定手段と、
前記路面動摩擦係数推定手段の推定した動摩擦係数を制御パラメータとして演算する制御パラメータ演算手段と、を備えたことを特徴とする多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置。 - 前記制御パラメータ演算手段は、前記検出した各トルクから速度の時間微分を用いて前記搭載物の重量を推定し、この推定重量を制御パラメータとして演算することを特徴とする請求項８または９記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置。
- （請求項５の装置クレーム）
前記演算された制御パラメータを基に各駆動装置に最適なゲイン調整をするゲイン調整手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置。 - 式（１）から搭載物の重量を推定することを特徴とする請求項１０記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。
(T3a1+T3b1)・cosθ = (M1+M2)・R2・dω/dt + M3・R2・dω/dt ・・・・・式（１）
ここで、T3a1+T3b1：駆動装置の検出トルク、θは多軸移動体と駆動輪との角度で、多軸移動体に取り付けられた駆動輪の数によって変化し、駆動輪が二輪の時はθ= 0、三輪の時はθ= 30°、M1:多軸移動体１の重量、M2:搭載物Ｗの重量、
M3:駆動輪３の重量、R:駆動輪３の半径、である。 - 前記ゲイン調整手段が、式（２）から駆動輪のトルク比を求め、式（３）〜（５）から各駆動輪のゲインを修正することを特徴とする請求項１１記載の多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定方法。
T3a: T3b: T3c = (T3a1 * T3a2):( T3b1 * T3a2):( T3c2 * T3a1) ・・・・式（２）
ここで、Ｔ3a、Ｔ3b、Ｔ3c ：駆動輪のトルク、
Ｔ3a1、Ｔ3b1：一方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｂのトルク、
Ｔ3a2、Ｔ3c2：他の方向に直線運動させたときの駆動輪３a、３ｃのトルク、
G3a = G ・T3a /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（３）
G3b = G ・T3b /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（４）
G3c = G ・T3c /(T3a + T3b + T3c) ・・・・・・式（５）
ここで、G3a ,G3b ,G3c：各駆動輪の補正後のゲイン、
G：搭載物の推定重量を重心位置上で移動する時の駆動輪のゲイン
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007230705A JP4840301B2 (ja) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | 多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置および多軸移動体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007230705A JP4840301B2 (ja) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | 多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置および多軸移動体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009064190A true JP2009064190A (ja) | 2009-03-26 |
| JP4840301B2 JP4840301B2 (ja) | 2011-12-21 |
Family
ID=40558728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007230705A Expired - Fee Related JP4840301B2 (ja) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | 多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置および多軸移動体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4840301B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013125350A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 電動搬送車両 |
| WO2014061108A1 (ja) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | パイオニア株式会社 | 重心推定装置及び重心推定方法 |
| CN113075931A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 西南科技大学 | 一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法 |
| CN117404405A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 成都乐创自动化技术股份有限公司 | 一种独立式运动控制器及其使用方法 |
| JP7501442B2 (ja) | 2021-05-17 | 2024-06-18 | 株式会社豊田自動織機 | 無人搬送車の走行制御装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5960515A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Toshiba Corp | 搬送位置決め制御方法 |
| JPH0840686A (ja) * | 1994-07-27 | 1996-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 無軌道式運搬台車の走行制御方法 |
| JPH09282037A (ja) * | 1996-04-15 | 1997-10-31 | Shinko Electric Co Ltd | 無人搬送車の制動姿勢調整方法 |
| JP2006075931A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの制御方法 |
| JP2006123854A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 荷物運搬ロボット |
-
2007
- 2007-09-05 JP JP2007230705A patent/JP4840301B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5960515A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Toshiba Corp | 搬送位置決め制御方法 |
| JPH0840686A (ja) * | 1994-07-27 | 1996-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 無軌道式運搬台車の走行制御方法 |
| JPH09282037A (ja) * | 1996-04-15 | 1997-10-31 | Shinko Electric Co Ltd | 無人搬送車の制動姿勢調整方法 |
| JP2006075931A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの制御方法 |
| JP2006123854A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 荷物運搬ロボット |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013125350A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 電動搬送車両 |
| WO2014061108A1 (ja) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | パイオニア株式会社 | 重心推定装置及び重心推定方法 |
| JPWO2014061108A1 (ja) * | 2012-10-16 | 2016-09-05 | パイオニア株式会社 | 重心推定装置及び重心推定方法 |
| CN113075931A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 西南科技大学 | 一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法 |
| CN113075931B (zh) * | 2021-03-30 | 2022-04-08 | 西南科技大学 | 一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法 |
| JP7501442B2 (ja) | 2021-05-17 | 2024-06-18 | 株式会社豊田自動織機 | 無人搬送車の走行制御装置 |
| CN117404405A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 成都乐创自动化技术股份有限公司 | 一种独立式运动控制器及其使用方法 |
| CN117404405B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-03-19 | 成都乐创自动化技术股份有限公司 | 一种独立式运动控制器及其使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4840301B2 (ja) | 2011-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3791663B2 (ja) | 全方向移動車両とその制御方法 | |
| KR100958532B1 (ko) | 이륜차의 전도방지 제어장치 | |
| CN101443628B (zh) | 具有倾斜角推定机构的移动体 | |
| JP6181412B2 (ja) | 簡易距離計 | |
| JP2004215350A (ja) | 駆動制御装置およびその方法と２輪車 | |
| WO2007148818A1 (ja) | 姿勢角検出装置と姿勢角検出方法 | |
| EP1666890A1 (en) | Rotary shaft control apparatus | |
| KR101117040B1 (ko) | 도립 진자형 이동 기구 | |
| JP5321681B2 (ja) | 移動方向制御装置及びコンピュータプログラム | |
| JP2013145168A (ja) | 車載用ジャイロの角速度誤差補正装置 | |
| JP4840301B2 (ja) | 多軸移動体の各駆動装置の制御パラメータ決定装置および多軸移動体装置 | |
| CN103616023A (zh) | 履带式立面爬壁机器人二维位姿测量装置及方法 | |
| JP2009236821A (ja) | 回転速度の変化量検出装置及びこれを用いた回転制御装置 | |
| KR20110082395A (ko) | 외바퀴 이동로봇 시스템 | |
| JP5907037B2 (ja) | 移動体 | |
| US10442463B2 (en) | Method and device for ascertaining the steering angle of a one-track vehicle | |
| JP5790339B2 (ja) | 動力伝達系の試験装置 | |
| KR20100088304A (ko) | 다중센서가 장착된 이륜역진자형 이동장치 | |
| JP2011014100A (ja) | 倒立振子型移動体及びその制御方法 | |
| TW201801953A (zh) | 全向移動装置及其姿勢控制方法 | |
| JP6045517B2 (ja) | 車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置 | |
| WO2016009900A1 (ja) | 揺動式ダイナモメータシステム及びその制御方法 | |
| JP2006349399A (ja) | 方位角計測装置および移動体 | |
| JP2012141219A (ja) | 傾斜角検出装置、方法、プログラムおよび記録媒体 | |
| JP2012137331A (ja) | 機械角度測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110222 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110425 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110906 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110919 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141014 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |