JP2019034671A

JP2019034671A - 車両方向の転換機構

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Publication number: JP2019034671A
Application number: JP2017158151A
Authority: JP
Inventors: 智幸伊豆; Tomoyuki Izu
Original assignee: Eams Robotics Co Ltd; Eams Lab Co Ltd
Current assignee: Eams Robotics Co Ltd; Eams Lab Co Ltd
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2019-03-07

Abstract

【課題】凹凸がある悪路を走行するために、迅速に駆動輪としての前輪を望ましい方向に向かせることができる車両の方向転換機構を提供すること。【解決手段】車両の方向転換機構は、車両本体１０と、車両本体１０に接続され、それぞれが独立して駆動される左側前輪６０Ｌ及び右側前輪６０Ｒと、車両本体１０に接続され、それぞれが独立して駆動される左側後輪８０Ｌ及び右型後輪８０Ｒと、左側前輪６０Ｌと右側前輪６０Ｒとを接続し、左側前輪６０Ｌと右側前輪６０Ｒとの回転速度の差によって、左側前輪６０Ｌと右側前輪６０Ｒの回転軸の方向を変更する接続部材３０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両方向の転換機構に関する。

従来、凹凸がある悪路を走行するために、互いに平行な二つのキャタピラがシャシのほぼ全幅にわたって延伸する装軌車両が知られている。車両の方向変換は、別々に駆動される二つのキャタピラに速度差を与えることによって行なわれる（例えば、特許文献１）。

特許２５３０１３８公報

例えば、図９に示す装軌車両２１０は、車両本体（シャシ）２１２と、左右のキャタピラ２２０Ｌ及び２２０Ｒを備える。凹凸がある悪路２５０を走行するために、悪路２５０の各位置の傾斜態様に応じて、例えば、方向Ｌ１０に向かうのが望ましい部分、方向Ｌ１１に向かうのが望ましい部分、方向Ｌ１２に向かうのが望ましい部分があるとする。図９（ａ）の段階で、方向Ｌ１０に向かうのが望ましいと判断した場合、装軌車両２１０は、右側のキャタピラ２２０Ｒの速度を左側のキャタピラ２２０Ｌよりも速くする。装軌車両２１０は、最終的には方向Ｌ１０に向かう（図９（ｃ）参照）のであるが、方向転換を開始してから方向転換が完了するまでの間に、図９（ｂ）の矢印Ｇ１に示すように、装軌車両２１０は全体として進行方向とほぼ直交する方向に回動する。キャタピラ２２０Ｌに着目すると、キャタピラ２２０Ｌの回転方向（進行方向）とほぼ直交する方向（矢印Ｇ１に示す方向）に回動する。キャタピラ２２０Ｌは、通常のタイヤよりも悪路２５０と大きな面積で接触しているから、悪路２５０との摩擦が大きい。すなわち、キャタピラ２２０Ｌは、その回転方向とほぼ直交する方向へ悪路２５０との大きな摩擦による抵抗を受けながら回動しており、エネルギー効率が悪く、また、迅速な方向転換ができない。図９の例では、方向転換開始のとき（図９（ａ）のとき）には方向Ｌ１０が望ましかったが、進行しつつ方向転換している間に、方向Ｌ１１に向かうのが望ましい位置に至るから（図９（ｃ）参照）、結局、凹凸が激しい悪路２５０において、望ましい方向に向かうことができないまま、非効率な走行を行うことになる。

本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、凹凸がある悪路を走行するために、迅速に駆動輪としての前輪を望ましい方向に向かせることができる車両方向の転換機構を提供することを目的とする。

第一の発明は、車両本体と、前記車両本体に接続され、それぞれが独立して駆動される左側前輪及び右側前輪と、前記車両本体に接続され、それぞれが独立して駆動される左側後輪及び右型後輪と、前記左側前輪と前記右側前輪とを接続し、前記左側前輪の回転軸の方向と前記右側前輪の回転軸の方向が一致した状態を維持し、前記左側前輪と前記右側前輪との回転速度の差によって、前記左側前輪の回転軸と前記右側前輪の回転軸の方向を転換する接続部材と、を有する車両方向の転換機構である。

第一の発明の構成によれば、接続部材が、左右の前輪の回転速度の差によって、左右の前輪の回転軸の方向を転換する。車両本体全体が進行方向を変更しなくても、左右の前輪の回転軸の方向を変更することができる。また、ラック・アンド・ピニオン型のステアリングシステムのようなメカニズムは不要である。そして、左右の前輪が接続部材を動かすのであり、接続部材によって左右の前輪が動かされるのではないから、前輪の動きの抵抗となる力はほとんど作用しない。これにより、凹凸がある悪路を走行するために、迅速に駆動輪としての前輪の方向を転換することができる。

第二の発明は、第一の発明の構成において、前記左側前輪の回転軸及び前記右側前輪の回転軸が方向を転換する間において、前記左側後輪は、前記車両本体の中心線と平行方向の前記左側前輪の速度成分と一致するように回転が制御され、前記右側後輪は、前記車両本体の中心線と平行方向の前記右側前輪の速度成分と一致するように回転が制御される、請求項１に記載の車両の方向転換機構である。

第三の発明は、第一の発明または第二の発明のいずれかの構成において、前記左側前輪の回転軸の方向及び前記右側前輪の回転軸の方向を検出する前輪方向検出手段と、前記左側前輪の回転軸の方向及び前記右側前輪の回転軸の方向と水平面において垂直な方向である前輪方向と、方向転換の目標となる目標方向との差分を算出する方向転換角度算出手段と、前記差分及び方向転換のための時間に基づいて、前記左側前輪及び前記右側前輪の回転速度を決定する回転速度決定手段と、を有する、車両の方向転換機構である。

本発明によれば、凹凸がある悪路を走行するために、迅速に駆動輪としての前輪を望ましい方向に向かせることができる。

本発明の車両の方向転換機構を搭載した無人車両を示す概略斜視図である。車両の方向転換機構等を示す概略斜視図である。前輪の接続機構及び後輪の接続機構を示す概略図である。無人車両の機能ブロックを示す概略図である。無人車両の進行方向の変更方法を示す概略図である。無人車両の進行方向の変更方法を示す概略図である。無人車両の進行方向の変更方法を示す概略図である。無人車両の進行方向の変更方法を示す概略図である。従来の装軌車両の進行方向を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。以下の説明においては、同様の構成には同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。

図１に示すように、本実施形態の無人車両１は、車両本体１０を有する。車両本体１０には、無人車両１の各部を制御するコンピュータ、自律走行装置、無線通信装置、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を利用した測位装置、慣性センサー、気圧センサー、バッテリー等が格納された筐体１２が配置されている。また、車両本体１０には、無人車両１の各部に電力を供給するためのバッテリー１４、カメラ１６、及び、無線用の通信電波及びＧＰＳ衛星からの電波を通信するためのアンテナ部１８が配置されている。無人車両１は、車両の一例である。車両本体１０は、車両本体の一例である。

車両本体１０には、左側前輪６０Ｌ、右側前輪６０Ｒ、左側後輪８０Ｌ及び右側後輪８０Ｒが接続されている。左側前輪６０Ｌ等は、円形のタイヤである。図１乃至図３に示すように、左側前輪６０Ｌの車軸（回転軸）６０Ｌａ（図３（ａ）参照）にはモーター５０Ｌの回転軸５０Ｌａ（図３（ａ）参照）が接続され、右側前輪６０Ｒの車軸（回転軸）６０Ｒａ（図３（ａ）参照）にはモーター５０Ｒの回転軸５０Ｒａ（図３（ａ）参照）が接続されている。そして、左側後輪８０Ｌの車軸（回転軸）８０Ｌａ（図３（ｂ）参照）にはモーター７０Ｌの回転軸７０Ｌａ（図３（ｂ）参照）が接続され、右側後輪８０Ｒの車軸（回転軸）８０Ｒａ（図３（ｂ）参照）にはモーター７０Ｒの回転軸７０Ｒａ（図３（ｂ）参照）が接続されている。上記の構成によって、左側前輪６０Ｌ、右側前輪６０Ｒ、左側後輪８０Ｌ及び右側後輪８０Ｒは、それぞれ独立して駆動される。モーター５０Ｌ等は、インナーローター型の直流モーターである。左側前輪６０Ｌ、右側前輪６０Ｒ、左側後輪８０Ｌ及び右側後輪８０Ｒを総称して、「車輪６０Ｌ等」という。左側前輪６０Ｌ及び右側前輪６０Ｒを、「前輪６０Ｌ及び６０Ｒ」ともいう。左側後輪８０Ｌ及び右側後輪８０Ｒを「後輪８０Ｌ及び８０Ｒ」ともいう。

車輪６０Ｌ等の回転速度は、それぞれに接続されたモーター５０Ｌ等の回転速度に等しい。左側前輪６０Ｌの車軸６０Ｌａは左側前輪の回転軸の一例である。右側前輪６０Ｒの車軸６０Ｒａは右側前輪の回転軸の一例である。左側後輪８０Ｌの車軸８０Ｌａの左側後輪の回転軸の一例である。右側後輪８０Ｒの車軸８０Ｒａは右側後輪の回転軸の一例である。

図１、図２及び図３を参照して、左側前輪６０Ｌと右側前輪６０Ｒの接続部材３０（図１及び図２参照）等を説明する。図３（ａ）は、図１の無人車両１を前方（矢印Ｙ１方向）から見た図であり、図３（ｂ）は、図１の無人車両１を後方（矢印Ｙ２方向）から見た図である。このため、図３（ａ）と図３（ｂ）とでは、左右が逆になっている。接続部材３０は、車両本体１０と固定部材２０によって接続される（図１及び図２参照）。接続部材３０は、固定部材２０に固定される第一板状部材３２、固定部材２０に対して、矢印Ｘ１方向及矢印Ｘ２方向（図１参照）に移動可能な第二板状部材３４及び第三板状部材３６、モーター５０Ｒを固定する矩形部材３８Ｒ、及び、モーター５０Ｌを固定する矩形部材３８Ｌから構成される。

第一板状部材３２は、ビス２２Ａ及び２２Ｂ（図２参照）によって、固定部材２０に固定される。また、第一板状部材３２は、ピン２４Ａによって矩形部材３８Ｌに回動可能に固定され、ピン２４Ｂによって矩形部材３８Ｒに回動可能に固定される。

第二板状部材３４は、ピン２４Ｃによって矩形部材３８Ｌに回動可能に固定され、ピン２４Ｄによって矩形部材３８Ｒに回動可能に固定される。第二板状部材３４には、慣性センサー３４ａ（図２参照）が配置されており、筐体１２内のコンピュータと電気的に接続されている。

第三板状部材３６は、ピン２４Ｅ（図３（ａ）参照）によって矩形部材３８Ｌに回動可能に固定され、ピン２４Ｆ（図３（ａ）参照）によって矩形部材３８Ｒに回動可能に固定される。

矩形部材３８Ｌ及び３８Ｒの主面は、左側前輪６０Ｌの車軸６０Ｌａ及び右側前輪６０Ｒの車軸６０Ｒａに対して垂直な面と平行に配置されている。図２に示すように、ピン２４Ａ乃至２４Ｆは、拡径した頭部２４ａ、螺子が切っていない中間部２４ｂ及び螺子部２４ｃから構成される。螺子部２４ｃによって、第一板状部材３２、第二板状部材３４及び第三板状部材３６は矩形部材３８Ｌ及び３８Ｒに固定される。中間部２４ｂによって、第一板状部材３２、第二板状部材３４及び第三板状部材３６は矩形部材３８Ｌ及び３８Ｒに対して固定されたときに、回動可能な状態になる。

接続部材３０によって、左側前輪６０Ｌの車軸６０Ｌａの方向と右側前輪６０Ｒの車軸６０Ｒａの方向は一致した状態を維持する。車軸６０Ｌａ及び車軸６０Ｒａの軸方向と水平方向において垂直な方向を「前輪の方向Ａ２」（図５等参照）と呼ぶ。「前輪の方向Ａ２」の転換は、車軸６０Ｌａ及び車軸６０Ｒａの軸方向の方向の転換と同義である。車両本体１０の平面視において前方と後方を結ぶ中心線を「中心線Ｂ１」（図５等参照）という。前輪の方向Ａ２は、無人車両１が直進している状態においては、中心線Ｂ１の方向と同一である。

左側前輪６０Ｌの回転速度及と右側前輪６０Ｒの回転速度との間に速度差が生じた場合には、その速度差に応じて、前輪の方向Ａ２が変わる。接続部材３０によって、車両本体１０全体の進行方向が転換しなくても、前輪の方向Ａ２は転換する。さらに、前輪６０Ｌ及び６０Ｒは円形のタイヤであり、走路との接触面はキャタピラに比べてはるかに小さいから、前輪の方向Ａ２に対して略直角に回動する場合に、走路に対する摩擦が小さい。このため、左側前輪６０Ｌの回転速度（モーター５０Ｌの回転速度）と右側前輪６０Ｒの回転速度（モーター５０Ｒの回転速度）との速度差が接続部材３０に伝わることによって、前輪の方向Ａ２は迅速に転換する。本明細書において、前輪の方向転換の動作の開始を「前輪の方向転換の開始」と呼び、前輪の方向転換が完了した状態を「前輪の方向転換の完了」と呼ぶ。

図３（ｂ）に示すように、モーター７０Ｌは矩形部材４８Ｌに固定されている。モーター７０Ｌの回転軸７０Ｌａは後輪８０Ｌの車軸８０Ｌａと接続されている。モーター７０Ｒは矩形部材４８Ｒに固定されている。モーター７０Ｒの回転軸７０Ｒａは後輪８０Ｒの車軸８０Ｒａと接続されている。矩形部材４８Ｌはビス４６Ａによって車両本体１０に固定され、矩形部材４８Ｒはビス４６Ｂによって車両本体１０に固定されている。車両本体１０、左側前輪６０Ｌ、右側前輪６０Ｒ、左側後輪８０Ｌ、右側後輪８０Ｒ、及び、接続部材３０で構成される機構が、車両方向の転換機構の一例である。

図４は、無人車両１の機能構成を示す図である。無人車両１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１００、記憶部１１２、無線通信部１１４、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）部１１６、慣性センサー部１１８、モーター制御部１２０、画像処理部１２２、及び、電源部１３０を有する。

無人車両１は、無線通信部１１４によって、基地局（図示せず）と通信可能になっている。基地局は、無人車両１の操作者が操作する制御装置（プロポ）、あるいは、通信機能付きのパーソナルコンピュータである。無人車両１は、無線通信部１１４によって、基地局から、発進等の指示を受信する。

無人車両１は、ＧＰＳ部１１６と慣性センサー部１１８によって、無人車両１自体の位置を測定することができる。ＧＰＳ部１１６は、基本的に、４つ以上のＧＰＳ衛星（または、準天頂衛星）からの電波を受信して無人車両１の位置を計測する。慣性センサー部１１８は、例えば、加速度センサー及びジャイロセンサーによって、無人車両１の移動方向を検出し、出発点からの無人車両１の移動を積算して、無人車両１の位置を計測する。

モーター制御部１２０によって、無人車両１は、モーター５０Ｌ等へ供給する電力を制御し、モーター５０Ｌ等の回転（すなわち、車輪６０Ｌ等の回転）を制御する。

画像処理部１２２によって、無人車両１はカメラ１６を作動させて外部の画像を取得することができる。

電源部１３０は、例えば、交換可能な可充電電池であり、無人車両１の各部に電力を供給するようになっている。

記憶部１１２には、自律移動のために、出発点から目的位置まで自律移動するための移動計画を示すデータ等の自律移動に必要な各種データ及びプログラム、作業予定領域の地形、形状や構造物の位置を示す情報が格納されている。また、記憶部１１２には、方向転換判断プログラム、前輪方向検出プログラム、方向転換角度算出プログラム、モーター回転数決定プログラム、及び、車両本体方向検出プログラムが格納されている。ＣＰＵ１００と方向転換判断プログラムは、進行方向転換判断手段の一例である。ＣＰＵ１００と前輪方向検出プログラムは、前輪方向検出手段の一例である。ＣＰＵ１００と方向転換角度算出プログラムは、方向転換角度算出手段の一例である。ＣＰＵ１００とモーター回転数決定プログラムは、回転速度決定手段の一例である。ＣＰＵ１００と車両本体方向検出プログラムは、車両本体方向検出手段の一例である。

無人車両１は、方向転換判断プログラムによって、前輪の方向Ａ２を転換（変更）するか否かを判断する。無人車両１が、操作者によるマニュアル操作によって作動している場合には、操作者が操作するプロポ（制御信号送信手段）から、転換の目標となる方向（以下、「目標方向」という。）を示す情報を受信すると、進行方向を転換すると判断する。無人車両１が、自律走行（自動走行）している場合には、所定の条件を満たす場合に、前輪の方向Ａ２を転換すると判断する。自律走行とは、例えば、所定の経路を移動することを規定したプログラムによる走行であり、この場合、画像認識などによって、走路の凹凸を判断し、前輪の方向Ａ２の転換の要否を判断する。

無人車両１は、前輪方向検出プログラムによって、進行方向である前輪の方向Ａ２を検出する。具体的には、無人車両１は、第二板状部材３４（図２参照）に配置した慣性センサー３４ａからの出力によって、継続的に、板状部材３４の左右への動き（図１の矢印Ｘ１及びＸ２方向への動き）の程度を検出し、前輪の方向Ａ２に換算している。

無人車両１は、方向転換角度算出プログラムによって、現在の前輪の方向Ａ２と目標方向の差分（方向転換角度）を算出する。

無人車両１は、モーター回転数決定プログラムによって、モーター５０Ｌ等の回転数を決定する。無人車両１は、左右の前輪６０Ｌ及び６０Ｒに接続されたモーター５０Ｌ及び５０Ｒについては、前輪方向の転換態様（方向転換角度及び方向転換に要する時間）を制御するように回転を決定し、左右の後輪８０Ｌ及び８０Ｒに接続されたモーター７０Ｌ及び７０Ｒについては、前輪方向の転換を妨げないように回転数を決定する。ここで決定された回転数を示す情報は、モーター制御部１２０へ送信され、モーター制御部１２０が各モーター５０Ｌ等への電力供給を制御する。

無人車両１は、車両本体方向検出プログラムによって、車両本体１０の中心線Ｂ１（図５等参照）の方向を検出する。無人車両１は、筐体１２に格納した慣性センサーによって、継続的に、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向の変動を検出し、現在の車両本体１０の中心線の方向Ｂ１を算出している。

以下、無人車両１の進行方向の転換について図５乃至８を参照して説明する。モーター５０Ｌ等の回転速度を、例えば、Ｒ１乃至Ｒ１０で示す。Ｒ１は最も回転速度が遅く、Ｒ１０は最も回転速度が速いものとする。

図５（ａ）に示すように、車輪６０Ｌ等が同一の回転速度Ｒ５で回転している場合には、矢印Ｌ１に示すように、無人車両１は直進する。このとき、前輪６０Ｌ及び６０Ｒの車軸の軸方向は点線Ａ１に示す方向であり、前輪の方向（Ａ１と水平面において垂直な方向）は点線Ａ２に示す方向である。

無人車両１は、図５（ａ）の状態において、矢印Ｌ２方向（図５（ｂ）参照）に方向を変更すると判断すると、前輪方向検出プログラムによって、現在の前輪の方向Ａ２を算出する。無人車両１は、モーター回転数決定プログラムによって、前輪の方向Ａ２と目標となる方向（矢印Ｌ２に示す方向）との相違及び前輪の方向転換に必要な時間ｔ１に基づいて、前輪の方向転換のために必要なモーター５０Ｌ等の回転速度（単位時間当たりの回転数）を算出する。時間ｔ１は、予め規定された時間であり、例えば、０．１秒（ｓ）である。

無人車両１は、前輪の方向転換のために必要な各モーター５０Ｌ等の回転速度に対応する電力を、モーター制御部１２０を介して各モーター５０Ｌ等に供給する。

例えば、左側前輪６０Ｌのモーター５０Ｌが回転速度Ｒ５を維持し、右側前輪６０Ｒのモーター５０Ｒが回転速度Ｒ６で回転するようにすると、接続部材３０（図１等参照）によって、左右の前輪の回転速度の差が前輪の方向Ａ２を転換する作用を奏する。前輪の方向Ａ２は、矢印Ｌ２に示す方向に変わる。このとき、左右の後輪８０Ｌ及び８０Ｒのモーター７０Ｌ及び７０Ｒは、前輪６０Ｌ及び６０Ｒの方向転換を妨げずに、無人車両１を走行させるように回転速度が制御される。

無人車両１は、前輪の方向転換が完了したと判断すると、左右のモーター５０Ｌ及び５０Ｒの回転速度を同一速度にする。具体的には、左側のモーター５０Ｌが回転速度Ｒ５で作動しているから、右側のモーター５０Ｒの回転速度をＲ６からＲ５に落とす。

無人車両１は、前輪の方向転換の間、右側後輪８０Ｒのモーター７０Ｒについては、右側前輪６０Ｒの回転速度Ｒ６のうち、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向（右側後輪８０Ｒの車軸８０Ｒａの軸方向と垂直な方向）の成分Ｒ６ａ（図６（ａ）参照）と等しくなるように制御する。前輪の方向転換の動作を開始してから方向転換の完了までに、前輪の方向Ａ２は変化するから、成分Ｒ６ａも変化する。無人車両１は、モーター回転数決定プログラムによって、変化する成分Ｒ６ａと一致するように、右側後輪８０Ｒの回転速度を、例えば、前輪の方向転換の開始時にＲ６に上げ、その後、Ｒ５．５へ変更し、最終的にＲ５に戻すように決定し、モーター７０Ｒへの電力供給を制御する。

無人車両１は、前輪の方向転換の間、左側後輪８０Ｌのモーター７０Ｌについては、左側前輪６０Ｌの回転速度Ｒ５のうち、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向（左側後輪８０Ｒの車軸８０Ｒａの軸方向と垂直な方向）の成分Ｒ５ａと等しくなるように制御する。前輪の方向転換の動作を開始してから方向転換の完了までに、前輪の方向Ａ２は変化するから、成分Ｒ５ａも変化する。無人車両１は、モーター回転数決定プログラムによって、変化する成分Ｒ５ａと一致するように、左側後輪８０Ｌの回転速度を、例えば、前輪の方向転換の開始時のＲ５から、Ｒ４．５へ変更し、最終的にＲ５に戻すように決定し、モーター７０Ｌへの電力供給を制御する。

前輪の方向転換のときに、右側後輪８０Ｒの回転速度が左側後輪８０Ｌの回転速度よりも速く、また、後輪８０Ｒ及び８０Ｌは前輪６０Ｌ及び６０Ｒの進行方向に追随するから、中心線Ｂ１も矢印Ｍ１方向（図６（ａ）参照）に回動する。無人車両１は、筐体１２に格納した慣性センサーからの出力によって、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向の変動を算出し、一方で、前輪の方向Ａ２も算出し、成分Ｒ６ａ及び成分Ｒ５ａを算出する。中心線Ｂ１の方向が前輪の方向Ａ２と一致すると、無人車両１は、矢印Ｌ２に示す方向に直進する（図６（ｂ）参照）。ただし、走路の凹凸が頻繁に存在する場合には、無人車両１が前輪の方向転換を完了した後、直進するのが好ましい路面状況であるとは限らない。無人車両１は、以下に説明するように、そのような場合であっても、効率的に走行することができる。

図７及び図８を参照して、無人車両１が頻繁に凹凸のある悪路２５０を走行する状態を簡単に説明する。なお、後輪８０Ｌ及び８０Ｒの回転速度の説明は省略する。図７及び図８において、悪路２５０の各位置の傾斜態様に応じて、方向Ｌ１０に向かうのが望ましい部分、方向Ｌ１１に向かうのが望ましい部分、方向Ｌ１２に向かうのが望ましい部分が存在する。図７（ａ）は、無人車両１が直進している状態である。この状態から、前方の悪路２５０の状態を踏まえて、進行方向を矢印Ｌ１０方向に変更すると判断したとする。無人車両１は、例えば、左側前輪６０Ｌを回転速度Ｒ５に維持しつつ、右側前輪６０Ｒを回転速度Ｒ６に速くする。そうすると、前輪の方向Ａ２は、方向Ｌ１０と一致するように転換する（図７（ｂ））。すなわち、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向転換の前に、左右の前輪の方向Ａ２が迅速に矢印Ｌ１０方向に転換する。

前輪の方向Ａ２が方向Ｌ１０に転換する過程において、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向も方向Ｌ１０に向かうのであるが、前輪の方向Ａ２の方向転換は迅速に行われるから、前輪の方向の転換の完了時において、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向は、方向Ｌ１０に完全には向かっていない（図８（ａ）参照）。図８（ａ）の段階で、望ましい方向は方向Ｌ１１である。無人車両１は、左側前輪６０Ｌの回転速度をＲ６に上げ、右側前輪６０Ｒの回転速度をＲ５に維持し、前輪の方向Ａ２を回転させ、方向Ｌ１１に向かわせる（図８（ｂ）参照）。図８（ａ）の段階から前輪の方向Ａ２を転換するときに、車両本体１０の中心線Ｂ１の方向が完全に方向Ｌ１０に向かっていないことで、中心線Ｂ１が必要な回転角度は小さくて済むから、無人車両１は方向Ｌ１１への方向転換をより効率的に実施することができる。このように、無人車両１は、悪路２５０の凹凸が頻繁であるほど（激しいほど）、従来例（図９参照）に比べて、より効率よく走行することができる。

上述のように、無人車両１は、車両本体１０全体が進行方向を変更しなくても、駆動輪としての左右の前輪６０Ｌ等の回転軸６０Ｌａ等の方向を変更することができる。また、ラック・アンド・ピニオン型のステアリングシステムのようなメカニズムは不要である。ラック・アンド・ピニオン型のステアリングシステムのようなメカニズムの場合には、回転している前輪に対して、外部から、回転面の方向を変えようとする力が作用するから、特に、凹凸の激しい悪路においては、無理な力が作用する場合もある。これに対して、無人車両１においては、駆動輪としての左右の前輪６０Ｌ等が接続部材３０を動かすのであり、接続部材３０によって左右の前輪６０Ｌ等が動かされるのではないから、前輪６０Ｌ等の動きの抵抗となる力はほとんど作用しない。これにより、凹凸がある悪路を走行するために、迅速に駆動輪としての前輪６０Ｌ等の方向を転換することができる。

なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。また、本発明は、無人車両に限定されず、有人車両に適用してもよい。

１無人車両
１０車両本体
６０Ｌ左側前輪
６０Ｒ右側前輪
８０Ｌ左側後輪
８０Ｒ右側後輪
２０固定部材
３０接続部材

Claims

車両本体と、
前記車両本体に接続され、それぞれが独立して駆動される左側前輪及び右側前輪と、
前記車両本体に接続され、それぞれが独立して駆動される左側後輪及び右型後輪と、
前記左側前輪と前記右側前輪とを接続し、前記左側前輪の回転軸の方向と前記右側前輪の回転軸の方向が一致した状態を維持し、前記左側前輪と前記右側前輪との回転速度の差によって、前記左側前輪の回転軸と前記右側前輪の回転軸の方向を転換する接続部材と、
を有する車両の方向転換機構。
前記左側前輪の回転軸及び前記右側前輪の回転軸が方向を転換する間において、
前記左側後輪は、前記車両本体の中心線と平行方向の前記左側前輪の速度成分と一致するように回転が制御され、
前記右側後輪は、前記車両本体の中心線と平行方向の前記右側前輪の速度成分と一致するように回転が制御される、
請求項１に記載の車両の方向転換機構。
前記左側前輪の回転軸の方向及び前記右側前輪の回転軸の方向を検出する前輪方向検出手段と、
前記左側前輪の回転軸の方向及び前記右側前輪の回転軸の方向と水平面において垂直な方向である前輪方向と、方向転換の目標となる目標方向との差分を算出する方向転換角度算出手段と、
前記差分及び方向転換のための時間に基づいて、前記左側前輪及び前記右側前輪の回転速度を決定する回転速度決定手段と、
を有する、
請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両の方向転換機構。