JP2013129414A - 全方向移動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車体が前後方向に大きく傾斜した場合でも、副輪のトラクションが不安定にならない全方向移動車両を提供する。
【解決手段】全方向移動車両１は、全方向に駆動可能な主輪３と、主輪３を支持する基体２と、基体２にアーム１５を介して接続され、主輪３の接地点よりも離れた位置にて接地する副輪４とを備える。副輪４は主輪３の回転中心まわりに回動可能に取り付けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、全方向移動車両に関する。

複数個のフリーローラが同心円上にそれぞれ取り付けられた回転部材の間に主輪が配置され、フリーローラの横力を用いて主輪を駆動することによって、主輪が全方向に移動可能に構成された全方向移動装置、及びそれを用いた全方向移動車両が特許文献１に開示されている。

そして、特許文献２には、小さな旋回半径で旋回することができるように、全方向に駆動可能な主輪（走行駆動輪）の接地点より離れた位置で接地可能な副輪（補助輪）を備えた全方向移動車両（乗り物）が開示されている。この副輪は、車体の後面に取り付けられたブラケットに枢支されたアームの後端に回転可能に取り付けられている。

副輪は、たとえば電動モータで駆動可能なオムニホイールであり、この場合、主輪の接地点を中心として車両を回転させることができる。さらに、ハンドルバーの操作によってアームを跳ね上げ、副輪の接地状態、非接地状態を選択することも可能である。

国際公開第２００８／１３２７７９号 国際公開第２００８／１３９７４０号

しかしながら、特許文献２に開示された全方向移動車両では、特に車体が前後方向に大きく傾斜した場合、副輪のトラクションが不安定となる。さらに、副輪の接地状態、非接地状態が乗員の操作によって変更されるので、誤操作によって乗員の意図する旋回などの移動動作ができない可能性もあった。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、副輪のトラクションが安定な全方向移動車両を提供することを目的とする。

本発明の全方向移動車両は、かかる目的を達成するために、全方向に駆動可能な主輪と、前記主輪を支持する車体フレームと、前記車体フレームにアーム部材を介して接続され、前記主輪の接地点よりも離れた位置にて接地する副輪とを備え、前記副輪は前記主輪の回転中心まわりに回動可能に取り付けられることを特徴とする。

かかる発明によれば、副輪が主輪の回転中心まわりに回動可能に取り付けられるので、主輪を支持する車体フレームが傾斜しても、副輪の地面に対する押し付け力が変化しないため、副輪のトラクション変化を抑制することができ、副輪のトラクションが安定する。

本発明において、前記主輪は軸部材を介して前記車体フレームに支持され、前記アーム部材は前記軸部材に回動可能に取り付けられることが好ましい。

この場合、アーム部材の回動によるフリクション（摩擦抵抗）を抑制することができ、車体フレームの傾斜変化にアーム部材が確実に追従し、副輪のトラクションが安定する。

さらに、本発明において、前記主輪の外側を覆うカバー部材を有するとともに、前記アーム部材は二又形状となっており、二又部の両先端部が前記主輪を間に挟んで位置し、前記二又形状の分岐部は前記カバー部材の内側に配置されることが好ましい。

この場合、主輪などの外側がカバー部材で覆われ、砂などの異物が外部からカバー内に侵入することを防止することができる。そして、二又形状の分岐部はカバー部材の内側に配置されているので、アーム部材を挿通させるための切欠きなどをカバー部材に１箇所形成するだけでよい。これによって、二又形状の分岐部がカバー部材の外側に配置される場合と比較して、切欠きなどから異物が主輪などに混入することを抑制することができる。

ところで、本発明においては、車体フレームが床面に対して直立状態から副輪の接地点とは反対側に傾斜するよりも、車体フレームが床面に対して直立状態から副輪の接地点側に傾斜するほうが安定する。

そこで、本発明において、前記車体フレームが床面に対して直立状態から前記副輪の接地点とは反対側に傾斜可能な最大角度が、前記車体フレームが床面に対して直立状態から前記副輪の接地点側に傾斜可能な最大角度よりも小さくなるように、前記アーム部材の回動を規制する２つのストッパが設けられることが好ましい。

本発明の一実施形態の全方向移動車両の外観斜視図。 実施形態の全方向移動車両の側面図。 実施形態の全方向移動車両の制御のための構成を示すブロック図。 カバーを仮想線で示した全方向移動車両の部分側面図。 副輪４を取外し、カバーを仮想線で示した全方向移動車両の部分後面図。

本発明の一実施形態を図１〜図５を参照して説明する。図１及び図２に示すように本実施形態の全方向移動車両１（以降、単に車両１ということがある）は、基体２と、床面上を移動可能な第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４と、乗員が搭乗する乗員搭乗部５とを備える。

第１の移動動作部３は、図２に示す円環状の芯体６（以下、環状芯体６という）と、この環状芯体６の円周方向（軸心周り方向）に等角度間隔で並ぶようにして該環状芯体６に装着された複数の円環状のローラ７とを備える。各ローラ７は、その回転軸心を環状芯体６の円周方向に向けて環状芯体６に外挿されている。そして、各ローラ７は、環状芯体６の軸心周りに該環状芯体６と一体に回転可能とされているとともに、該環状芯体６の横断面の中心軸（環状芯体６の軸心を中心とする円周軸）周りに回転可能とされている。

これらの環状芯体６及び複数のローラ７を有する第１の移動動作部３は、環状芯体６の軸心を床面と平行に向けた状態で、ローラ７（環状芯体６の下部に位置するローラ７）を介して床面上に接地される。この接地状態で、環状芯体６をその軸心周りに回転駆動することで、環状芯体６及び各ローラ７の全体が輪転し、それにより第１の移動動作部３が環状芯体６の軸心と直交する方向に床面上を移動するようになっている。また、上記接地状態で、各ローラ７をその回転軸心周りに回転駆動することで、第１の移動動作部３が、環状芯体６の軸心方向に移動するようになっている。

さらに、環状芯体６の回転駆動と各ローラ７の回転駆動とを行なうことで、環状芯体６の軸心と直交する方向と、環状芯体６の軸心方向とに対して傾斜した方向に第１の移動動
作部３が移動するようになっている。

これにより、第１の移動動作部３は、床面上を全方向に移動することが可能となっている。以降の説明では、図１及び図２に示す如く、第１の移動動作部３の移動方向のうち、環状芯体６の軸心と直交する方向をＸ軸方向、該環状芯体６の軸心方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。

基体２には、上記第１の移動動作部３が組み付けられている。より詳しくは、基体２は、床面に接地させた第１の移動動作部３の下部を除く部分の周囲を覆うように設けられている。そして、この基体２に第１の移動動作部３の環状芯体６が、その軸心周りに回転自在に支持されている。この場合、基体２は、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心を支点として、その軸心周り（Ｙ軸周りに）傾動自在とされているとともに、第１の移動動作部３と共に床面に対して傾くことで、第１の移動動作部３の接地部を支点として、環状芯体６の軸心と直交するＸ軸周りに傾動自在とされている。従って、基体２は、鉛直方向に対して２軸周りに傾動自在とされている。

また、基体２の内部には、図２に示す如く、第１の移動動作部３を移動させる駆動力を発生する第１のアクチュエータ装置８が搭載されている。この第１のアクチュエータ装置８は、２つの電動モータ８Ｒ，８Ｌを備えている。そして、電動モータ８Ｒ，８Ｌは、それぞれ後述する動力伝達機構を介して第１の移動動作部３に回転駆動力を付与するようにしている。なお、該動力伝達機構は公知の構造のものでよい。

なお、第１の移動動作部３は、上記の構造と異なる構造のものであってもよい。たとえば、第１の移動動作部３及びその駆動系の構造として、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７８、あるいは、ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ／２００８／１３２７７９にて本願出願人が提案した構造のものを採用してもよい。

また、基体２には、乗員搭乗部５が組み付けられている。この乗員搭乗部５は、乗員が着座するシートにより構成されており、その基体２の上端部に固定されている。そして、乗員は、その前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向に向けて、乗員搭乗部５に着座することが可能となっている。また、乗員搭乗部５（シート）は、基体２に固定されているので、該基体２と一体に鉛直方向に対して傾動自在とされている。

基体２には、さらに乗員搭乗部５に着座した乗員がその足を載せる一対の足載せ部９，９と、該乗員が把持する一対の把持部１０，１０とが組み付けられている。

足載せ部９，９は、基体２の両側部の下部に突設されている。なお、図１及び図２では、一方側（右側）の足載せ部９の図示は省略されている。

また、把持部１０，１０は、乗員搭乗部５の両側にＸ軸方向（前後方向）に延在して配置されたバー状のものであり、それぞれ、基体２から延設されたロッド１１を介して基体２に固定されている。そして、把持部１０，１０のうちの一方の把持部１０（図では右側の把持部１０）には、操作器としてのジョイスティック１２が取り付けられている。

このジョイスティック１２は、前後方向（Ｘ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に揺動操作可能とされている。そして、該ジョイスティック１２は、その前後方向（Ｘ軸方向）の揺動量及びその揺動の向き（前向き又は後向き）を示す操作信号を、車両１を前方又は後方に移動させる前進・後進指令として出力し、左右方向（Ｙ軸方向）の揺動量及びその
揺動の向き（右向き又は左向き）を示す操作信号を、車両１を右周り（時計周り）又は左周り（反時計周り）に旋回させるための旋回指令として出力する。

第２の移動動作部４は、本実施形態では、所謂、オムニホイールにより構成されている。第２の移動動作部４としてのオムニホイールは、同軸心の一対の環状芯体（図示省略）と、各環状芯体に、回転軸心を該環状芯体の円周方向に向けて回転自在に外挿された複数の樽状のローラ１３とを備える公知の構造のものである。

この場合、第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の軸心をＸ軸方向（前後方向）に向けて第１の移動動作部３の後方に配置され、ローラ１３を介して床面に接地されている。

なお、上記一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とは、該環状芯体の周方向に位相をずらして配置されており、該一対の環状芯体の回転時に、該一対の環状芯体の一方側のローラ１３と、他方側のローラ１３とのうちのいずれか一方が床面に接地するようになっている。

上記オムニホイールにより構成された第２の移動動作部４は、基体２に連結されている。より詳しくは、第２の移動動作部４は、オムニホイール（一対の環状芯体及び複数のローラ１３の全体）は、基体２側から延設されたアーム部材であるアーム１５に連結されている。そして、アーム１５は、前記第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに揺動し得るように基体２に軸支されている。オムニホイールの上部側の部分は筐体１４によって覆われており、この筐体１４はアーム１５に取り付けられている。これにより、第２の移動動作部４が、アーム１５を介して基体２に連結されている。

なお、第２の移動動作部４は、オムニホイールの上部側の部分を覆う筐体を備え、この筐体にオムニホイールの環状芯体がその軸心周りに回転自在に軸支され、筐体から基体２側に延設されたアームが、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに揺動し得るように基体２に軸支されていてもよい。

そして、第２の移動動作部４は、アーム１５の揺動によって前記第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りに基体２に対して揺動自在とされ、これにより、第１の移動動作部３と第２の移動動作部４との両方を接地させたまま、乗員搭乗部５を基体２と共にＹ軸周りに傾動させることが可能となっている。

詳しくは、アーム１５を、大径のベアリングを介して第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心部と同軸に連結することにより、第１の移動動作部３に第２の移動動作部４をアーム１５を介して連結している。

また、基体２には、アーム１５の揺動範囲を制限する一対のストッパ１６ａ，１６ｂが設けられており、該アーム１５は、ストッパ１６ａ，１６ｂの間の範囲内で揺動することが可能となっている。これにより、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心周りでの第２の移動動作部４の揺動範囲、ひいては、基体２及び乗員搭乗部５のＸ軸周りの傾動範囲が制限され、該基体２及び乗員搭乗部５が乗員の前側又は後側に過大に傾くことが防止されるようになっている。

なお、第２の移動動作部４は、床面に押し付けられるようにバネにより付勢することも可能である。

上記の如く第２の移動動作部４は、その一対の環状芯体の回転と、ローラ１３の回転とのうちの一方又は両方を行なうことで、第１の移動動作部３と同様に、床面上をＸ軸方向及びＹ軸方向を含む全方向に移動することが可能となっている。詳しくは、環状芯体の回転によって、第２の移動動作部４がＹ軸方向（左右方向）に移動可能とされ、ローラ１３の回転によって、Ｘ軸方向（前後方向）に移動可能とされている。

また、第２の移動動作部４の筐体１４には、第２の移動動作部４を駆動する第２のアク
チュエータ装置としての電動モータ１７を取り付けられている。この電動モータ１７は、第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動するように該一対の環状芯体に連結されている。

従って、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向での移動に追従して従動的に行なわれ、第２の移動動作部４のＹ軸方向での移動は、電動モータ１７により第２の移動動作部４の一対の環状芯体を回転駆動することで行なわれるようになっている。

補足すると、第２の移動動作部４は、第１の移動動作部３と同様の構造のものであってもよい。

以上が本実施形態における車両１の機構的な構成である。

図１及び図２での図示は省略したが、本実施形態の車両１の基体２には、該車両１の動作制御（第１の移動動作部３及び第２の移動動作部４の動作制御）のための構成として、図３に示す如く、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成された制御装置２１と、鉛直方向に対する乗員搭乗部５の傾斜角度（基体２の傾斜角度）を計測するための傾斜センサ２２と、車両１のヨー軸周りの角速度を計測するためのヨーレートセンサ２３とが搭載されている。

そして、制御装置２１には、前記ジョイスティック１２の出力と、傾斜センサ２２及びヨーレートセンサ２３の検出信号とが入力されるようになっている。

上記傾斜センサ２２は、たとえば加速度センサとジャイロセンサ等の角速度センサとにより構成される。そして、制御装置２１は、これらの加速度センサ及び角速度センサの検出信号から、乗員搭乗部５の傾斜角度（換言すれば基体２の傾斜角度）の計測値を公知の手法を用いて取得する。

なお、本実施形態における乗員搭乗部５の傾斜角度（又は基体２の傾斜角度）というのは、より詳しくは、車両１と、その乗員搭乗部５に既定の姿勢（標準姿勢）で搭乗した乗員とを併せた全体の重心が、第１の移動動作部３の接地部の直上（鉛直方向上方）に位置する状態での乗員搭乗部５（又は基体２）の姿勢を基準（ゼロ）とする傾斜角度（Ｘ軸周り方向の傾斜角度とＹ軸周り方向の傾斜角度との組）である。

また、ヨーレートセンサ２３は、ジャイロセンサ等の角速度センサにより構成される。そして、制御装置２１は、その検出信号に基づいて、車両１のヨー軸周りの角速度の計測値を取得される。

また、制御装置２１は、実装されるプログラム等により実現される機能として、上記の如く計測値を取得する機能の他、第１のアクチュエータ装置８を構成する電動モータ８ａ，８ｂを制御することで第１の移動動作部３の移動動作を制御する第１制御処理部２４と、第２のアクチュエータ装置としての電動モータ１７を制御することで第２の移動動作部４の移動動作を制御する第２制御処理部２５と備える。これらの第１制御処理部２４及び第２制御処理部２５は、それぞれ、本発明における第１の制御手段、第２の制御手段に相当するものである。

第１制御処理部２４は、後述する演算処理を実行することで、第１の移動動作部３の移動速度（詳しくは、Ｘ軸方向の並進速度とＹ軸方向の並進速度との組）の目標値である第１目標速度を逐次算出し、第１の移動動作部３の実際の移動速度を、第１目標速度に一致
させるように電動モータ８Ｒ，８Ｌの回転速度を制御する。

この場合、電動モータ８Ｒ，８Ｌのそれぞれの回転速度と、第１の移動動作部３の実際の移動速度との間の関係はあらかじめ定められており、第１の移動動作部３の第１目標速度に応じて、各電動モータ８Ｒ，８Ｌの回転速度の目標値が規定されるようになっている。そして、電動モータ８Ｒ，８Ｌの回転速度を第１目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、第１の移動動作部３の実際の移動速度が、第１目標速度に制御される。

また、第２制御処理部２５は、後述する演算処理を実行することで、第２の移動動作部４の移動速度（詳しくは、Ｙ軸方向の並進速度）の目標値である第２目標速度を逐次算出し、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度を、第２目標速度に一致させるように電動モータ１７の回転速度を制御する。

この場合、第１の移動動作部３の場合と同様に、電動モータ１７の回転速度と、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度との間の関係はあらかじめ定められており、第２の移動動作部４の第２目標速度に応じて、電動モータ１７の回転速度の目標値が規定されるようになっている。そして、電動モータ１７の回転速度を第２目標速度に応じて規定される目標値にフィードバック制御することで、Ｙ軸方向での第２の移動動作部４の実際の移動速度が、第２目標速度に制御される。

補足すると、本実施形態では、第２の移動動作部４のＸ軸方向での移動は、第１の移動動作部３のＸ軸方向の移動に追従して従動的に行なわれる。このため、Ｘ軸方向での第２の移動動作部４の移動速度の目標値を設定する必要はない。

次に、車両１の構成をさらに詳細に説明する。

（基体の構成）
図４及び図５に示されているように、基体２は、骨格構造としての車体フレーム３１と、車体フレーム３１の外側を覆うカバー部材であるカバー３２とから構成されている。車体フレーム３１はアルミニウムなどの金属から形成され、カバー３２は、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）などの樹脂から形成されている。カバー３２は、第１の移動動作部３（以下、主輪３という）の外側を覆っており、砂などの異物が外部からカバー３２に侵入して、主輪３などに混入することを防止している。

車体フレーム３１には軸部材である支持軸３３Ｒ，３３Ｌが固定されており、この支持軸３３Ｒ，３３Ｌに回転自在に環状芯体６が支持されている。さらに、図示しないが、車体フレーム３１には、乗員搭乗部５、アクチュエータ装置８、一対の足載せ部９，９及びびロッド１１などが固定されている。

カバー３２は、中空の外殻構造をなし、その下部に開口（図示省略）を有しており、この開口から主輪３の接地部分が露出している。ここでは、カバー３２は、左カバー３２Ｌ、右カバー３２Ｒ、前カバー３２Ｆ、後カバー３２Ｂ（図示省略）及び上カバー３２Ｕの５枚のカバーから構成されている。各カバー同士は、互いに爪と凹部などの係止機構で係止、又はビスなどの固定具で互いに固定されている。そして、５枚のカバーのうち少なくとも１枚のカバーが、ビスなどの固定具で車体フレーム３１に固定されている。

なお、乗員搭乗部５、アクチュエータ装置８、一対の足載せ部９，９及びびロッド１１がカバー３２の外側に張り出して位置するように、カバー３２にはこれらに対応した開口（図示省略）が形成されている。

（アクチュエータ装置の構成）
なお、本実施形態で例示する主輪３、及び主輪３に動力を付与するアクチュエータ装置８は、たとえば特許文献２の図１１に開示されているものと同じ構造のものである。従って、本実施形態の説明においては、主輪３及びアクチュエータ装置８の構成に関して、特許文献２に記載された事項については、簡略的な説明に留める。

アクチュエータ装置８は、主輪３の左右にそれぞれ位置する回転部材３４Ｒ，３４Ｌと、回転部材３４Ｒ，３４Ｌにそれぞれ回転自在に取り付けられた複数個のフリーローラ３５Ｒ，３５Ｌとを備えている。

電動モータ８Ｒ，８Ｌは、それぞれのハウジングが車体フレーム３１にそれぞれ取り付けられている。なお、図示は省略するが、電動モータ８Ｒ，８Ｌの電源（蓄電器）は、車体フレーム３１の適所に搭載されている。

右側の回転部材３４Ｒは上記支持軸３３Ｒに、左側の回転部材３４Ｌは上記支持軸３３Ｌにそれぞれ回転可能に支持されている。これにより、左右の回転部材３４Ｒ、３４Ｌは、所定の軸線方向間隔（左右方向間隔）をおいて、車体フレーム３１に、同軸心にそれぞれ独立して回転可能に支持されている。

回転部材３４Ｒ，３４Ｌは、それぞれ電動モータ８Ｒ，８Ｌの出力軸に、減速機としての機能を含む動力伝達機構を介して接続されており、電動モータ８Ｒ，８Ｌからそれぞれ伝達される動力（トルク）によって回転駆動される。各動力伝達機構は、たとえばプーリ・ベルト式のものである。すなわち、図５に示す如く、回転部材３４Ｒは、回転部材３４Ｒに一体に形成されたプーリ３６Ｒがベルト３７Ｒを介して電動モータ８Ｒの出力軸に接続されている。同様に、回転部材３４Ｌは、回転部材３４Ｌに一体に形成されたプーリ３６Ｌがベルト３７Ｌを介して電動モータ８Ｌの出力軸に接続されている。

なお、上記動力伝達機構は、たとえば、スプロケットとリンクチェーンとにより構成されるもの、あるいは、複数のギヤにより構成されるものであってもよい。また、たとえば、電動モータ８Ｒ，８Ｌを、それぞれの出力軸が各回転部材３４Ｒ，３４Ｌと同軸心になるように各回転部材３４Ｒ，３４Ｌに対向させて配置し、電動モータ８Ｒ，８Ｌのそれぞれの出力軸を回転部材３４Ｒ，３４Ｌに各々、減速機（遊星歯車装置等）を介して連結するようにしてもよい。

各回転部材３４Ｒ，３４Ｌは、主輪３側に向かって縮径する円錐台と同様の形状に形成されており、その外周面がテーパ外周面となっている。

回転部材３４Ｒのテーパ外周面の周囲には、回転部材３４Ｒと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数のフリーローラ３５Ｒが配列されている。そして、これらのフリーローラ３５Ｒは、それぞれ、ブラケット３８Ｒを介してテーパ外周面に取り付けられ、該ブラケット３８Ｒに回転自在に支承されている。

同様に、回転部材３４Ｌのテーパ外周面の周囲には、回転部材３４Ｌと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数（フリーローラ３５Ｒと同数）のフリーローラ３５Ｌが配列されている。そして、これらのフリーローラ３５Ｌは、それぞれ、ブラケット３８Ｌを介してテーパ外周面に取り付けられ、該ブラケット３８Ｌに回転自在に支承されている。

主輪３は、回転部材３４Ｒ側のフリーローラ３５Ｒと、回転部材３４Ｌ側のフリーローラ３５Ｌとの間に挟まれるようにして、回転部材３４Ｒ，３４Ｌと同軸心に配置されている。

この場合、図５に示すように、各フリーローラ３５Ｒ，３５Ｌは、その軸心が主輪３の軸心に対して傾斜するとともに、主輪３の直径方向（環状芯体６をその軸心の方向で見たときに、当該軸心と各フリーローラ３５Ｒ，３５Ｌとを結ぶ径方向）に対して傾斜する姿勢で配置されている。そして、このような姿勢で、各フリーローラ３５Ｒ，３５Ｌのそれぞれの外周面がローラ（スリーブ）７の外周面に斜め方向に圧接されている。

そして、回転部材３４Ｒ、３４Ｌと共に回転移動するフリーローラ３５Ｒ、３５Ｌとの接触によってローラ７が環状芯体６の周り（断面中心線周り）に回転し、左右方向への駆動力を接地面に作用させることができるとともに、主輪３全体の回転によるローラ７の円周方向移動により、前後方向への駆動力を接地面に作用させることができる。

（副輪及びアームの構成）
上述したように、第２の移動動作部４は、同軸心の一対の環状芯体（図示省略）と、各環状芯体に、回転軸心を該環状芯体の円周方向に向けて回転自在に外挿された複数の樽状のローラ１３とを備えた、所謂、オムニホイールにより構成されてもよい。

しかし、ここでは、第２の移動動作部４（以下、副輪４という）が、１本の環状芯体１８と、該環状芯体１８に、回転軸心を該環状芯体１８の円周方向に向けて回転自在に外挿された複数の樽状のローラ１９とを備えた、所謂、オムニホイールにより構成されている場合について説明する。

副輪４は、環状芯体１８の軸心をＸ軸方向（前後方向）に向けて主輪３の後方に配置され、ローラ１９を介して床面に接地されている。これにより、副輪４は、主輪３の接地点よりも後方に離れた位置にて接地している。

副輪４は、基体２側から延設されたアーム部材であるアーム１５の後端に連結されている。詳しくは、オムニホイール（環状芯体１８及び複数のローラ１９の全体）は、アーム１５に連結され、該アーム１５には、オムニホイールの上部側の部分を覆う筐体１４が、ビスなどの固定具（図示省略）によって固定されている。そして、筐体１４には、副輪４を駆動する電動モータ１７が取り付けられている。

電動モータ１７は、環状芯体１８を回転駆動するように該環状芯体１８に連結されている。たとえば、電動モータ１７の出力軸が、環状芯体１８の中心軸に連結され、該中心軸が筐体１４の内部にて車体フレームを構成する筒状体内に円筒形ベアリングを介して支持されるように構成すればよい。あるいは、たとえば、電動モータ１７の出力軸が、環状芯体１８の共通する中心軸に連結され、該中心軸の先端凸部が、筐体１４に固定されたピボットベアリングの凹部に支持されるように構成してもよい。

アーム１５は、主輪３の回転中心周りに、すなわち、環状芯体６の軸心周りに回動し得るように車体フレーム３１に取り付けられている。これにより、主輪３を支持する基体２の傾斜による副輪４のトラクション変化を抑制することができ、副輪４のトラクションが安定する。なお、アーム１５は、主輪３の環状芯体６の軸心部に軸支してもよい。

そして、第１の移動動作部３の環状芯体６の軸心部を軸部材（図示省略）に取り付け、この軸部材にアーム１５を取り付けることによって、アーム１５を介して第１の移動動作部３に第２の移動動作部４を連結している 。このように、軸部材を用いて取り付けることによって、フリクションの影響を低減することができる。

主輪３は支持軸３３Ｒ，３３Ｌを介して基体２に支持され、アーム１５は支持軸３３Ｒ，３３Ｌに回動可能に取り付けられている。これにより、アーム１５の回動によるフリクション（摩擦抵抗）を抑制することができ、基体２の傾斜変化にアーム１５が確実に追従し、副輪４のトラクションが安定する。

アーム１５は、主輪３側で二又形状となっており、左右の支持軸３３Ｒ，３３Ｌに回動可能に取り付けられている。詳細には、アーム１５は、左右の支持軸３３Ｒ，３３Ｌにそれぞれ回動可能に取り付けられた回動片５１Ｒ，５１Ｌと、回動片５１Ｒ，５１Ｌにそれぞれ溶接などで固定され、後方に延びるパイプ部材５２Ｒ，５２Ｌと、パイプ部材５２Ｒ，５２Ｌの後端が溶接などでそれぞれ左右端に固定された接続片５３と、接続片５３の後側中央部に溶接などで固定され、左右幅が狭く、後方に延びる後延片５４と、後延片５４の後端に溶接などで接続され、筐体１４がビスなどの固定具（図示省略）で固定される接続部５５とから構成されている。さらに、パイプ材からなる補強部材５６Ｒ，５６Ｌによって、パイプ部材５２Ｒ，５２Ｌが補強されている。

そして、後延片５４がカバー３２の切欠３２ａを挿通するように構成されており、回動片５１Ｒ，５１Ｌ、パイプ部材５２Ｒ，５２Ｌ、及び接続片５３は、カバー３２の内部に収容され、接続部５５はカバーの外側に配置されている。切欠３２ａは、カバー３２の上述した下部の開口（図示省略）と連通して、左カバー３２Ｌと右カバー３２Ｒとの間に形成されている。

アーム１５の二又の分岐部である接続片５３と後延片５４との連結部は、カバー３２の内側に配置されている。そのため、アーム１５を挿通させる切欠３２ａをカバー３２に１箇所形成するだけでよい。よって、アーム１５の二又形状の分岐部がカバー３２の外側に配置される場合と比較して、切欠３２ａから異物がカバー３２内に侵入することを抑制することができる。

また、さらに、アーム１５の二又の分岐部である接続片５３と後延片５４との連結部は、主輪３の回転中心と副輪４の回転中心とを結んだ直線よりも下方に配置されている。これにより、アーム１５を挿通させる切欠３２ａをより短くすることができ、切欠３２ａから異物がカバー３２内に侵入することを抑制する効果を高めることができる。

左カバー３２Ｌ又は右カバー３２Ｒの内側には、基体２の前傾を制限するストッパ１６ａと、基体２の後傾を制限するストッパ１６ｂとが設けられている。これにより、アーム１５は、ストッパ１６ａ，１６ｂと当接するまでの範囲内で揺動することが可能となっている。

副輪４は、主輪３の接地点より離れた後方にて接地するので、車両１は、前傾するよりも後傾するほうが安定性が優れている。よって、車体フレーム３１、すなわち基体２が床面に対して直立状態から副輪４の接地点とは反対側、すなわち前側に傾動可能な最大角度が、基体２が床面に対して直立状態から副輪４の接地点側、すなわち後側に傾斜可能な最大角度よりも小さくなるように、ストッパ１６ａ，１６ｂの位置が設定されることが好ましい。

１…全方向移動車両、 ２…基体、 ３…第１の移動動作部、主輪、 ４…第２の移動動作部、副輪、 ５…乗員搭乗部、 ６…環状芯体、 ７…ローラ、 ８…第１のアクチュエータ装置、 ８Ｒ，８Ｌ…電動モータ、 １３…ローラ、 １４…筐体、 １５…アーム（アーム部材）、 １６ａ，１６ｂ…ストッパ、 １７…電動モータ、第２のアクチュエータ装置、 １８…環状芯体、 １９…ローラ、 ３１…車体フレーム、 ３２…カバー（カバー部材）、 ３２ａ…切欠、 ３３Ｒ，３３Ｌ…支持軸（軸部材）、 ３４Ｒ，３４Ｌ…回転部材、 ３５Ｒ，３５Ｌ…フリーローラ。

Claims (4)

1. 全方向に駆動可能な主輪と、
   前記主輪を支持する車体フレームと、
   前記車体フレームにアーム部材を介して接続され、前記主輪の接地点よりも離れた位置にて接地する副輪とを備え、
   前記副輪は前記主輪の回転中心まわりに回動可能に取り付けられることを特徴とする全方向移動車両。
2. 前記主輪は軸部材を介して前記車体フレームに支持され、
   前記アーム部材は前記軸部材に回動可能に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の全方向移動車両。
3. 前記主輪の外側を覆うカバー部材を有するとともに、前記アーム部材は二又形状となっており、二又部の両先端部が前記主輪を間に挟んで位置し、前記二又形状の分岐部は前記カバー部材の内側に配置され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車両。
4. 前記車体フレームが床面に対して直立状態から前記副輪の接地点とは反対側に傾斜可能な最大角度が、前記車体フレームが床面に対して直立状態から前記副輪の接地点側に傾斜可能な最大角度よりも小さくなるように、前記アーム部材の回動を規制する２つのストッパが設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の全方向移動車両。

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