JP2687216B2 - 電動車輛の走行制御装置 - Google Patents
電動車輛の走行制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は各一対の前輪および後輪を四角形に配置し、
対角位置の２つの車輪を駆動輪とし、各車輪を垂直な操
向軸回りに転舵させて前後進および横進走行を可能にし
た電動車輛の走行制御装置に関するものである。 （発明の背景） 床清掃用車などの電動車輛において、四角形に配設し
た４つの車輪のうち対角位置の２つの車輪を駆動輪と
し、各車輪をそれぞれ垂直な操向軸回りに転舵可能とし
た電動車輛が考えられている。この場合、走行用電動機
と駆動輪とを一体化してユニットを形成し、２つのユニ
ット全体を垂直な操向軸回りに回動して操舵するように
構成することにより構成の簡単化を図ることが提案され
ている（例えば特願昭61−201510号（特開昭63−57376
号）。ここに従来は２つの電動機を直列接続し両電動機
を１つの速度制御回路で制御していた。このため前・後
輪は常に同方向すなわち前進または後進方向に回転駆動
されることになり、横進走行などの複雑な走行ができな
いという問題があった。 （発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
対角位置の２つの車輪を駆動輪とし、全ての車輪を転舵
可能とした電動車輛において、前後進だけでなく横進走
行も可能にする電動車輛の走行制御装置を提供すること
を目的とする。 （発明の構成） 本発明によればこの目的は、左右一対の前輪および左
右一対の後輪を備え、対角位置の２つの車輪を駆動輪と
する一方、各車輪を垂直な操向軸回りに転舵させてステ
アリングする電動車輛において、 左右一つの前輪を同方向に連動させて転舵する前転舵
機構と、左右一対の後輪を同方向に連動させて転舵する
後転舵機構と、２つの駆動輪をそれぞれ駆動し互いに直
列接続された２つの直流電動機と、両電動機の端子電圧
の和を帰還して速度制御する速度制御回路と、一方の電
動機のみを逆転方向に切換える切換回路と、横進時に前
輪と後輪とを互いに逆方向に転舵させると共に前記切換
回路により一方の電動機を逆転方向に切換える横進指令
器とを備えることを特徴とする電動車輛の走行制御装
置、により達成される。 （実施例） 第１図は本発明の一実施例である自走式床清掃ロボッ
トの走行制御回路図、第２図はそのステアリング装置を
示す平面図、第３図は同じく横進走行時を示す平面図、
第４図はこのロボットの斜視図である。 これらの図で符号10（10A〜10D）は４個の同径の車輪
である。各車輪10は４角形を形成するように配置され、
対角位置の２つの車輪10Aと10Cには走行用直流電動機12
A、12Cが一体に組付けられ、ユニット14、14が形成され
ている。このユニット14、14に含まれる車輪10A、10Cが
駆動輪となる。前輪10A、10Bの操向軸16A、16Bは車輪中
心Ａ、Ｂの車体外側に位置し、後輪10C、10Dの操向軸16
C、16Dは車輪中心Ｃ、Ｄの車体内側に位置し、各操向軸
16は台車18に回動可能に保持されている。 左右の前輪10A、10Bは歯車列によって一体的に転舵す
るよう連動し、その転舵角は電動機20により制御され
る。すなわち電動機20と歯車列からなる前転舵機構によ
り、両前輪10A、10Bは同方向に連動して転舵される。左
右の後輪10C、10Dも同様に歯車列によって一体的に転舵
するように連動し、その転舵角は電動機22により制御さ
れる。すなわち電動機22と歯車列からなる後転舵機構に
より、両後輪10C、10Dは同方向に連動して転舵される。 なお第４図において24は電池、26は回転パッド、28は
散水・回収タンク、30は制御機、32は操作盤である。回
転パッド26はこのロボットの走行中に床面を研摩する。
34、34は吸引装置であり、ロボットの走行中に回転パッ
ド26の前方から散布された洗剤や水やワックス等を回転
パッド26の後方で吸引して回収するものである。このロ
ボットは、多数の距離センサなどによって壁との接触を
避けつつ床面をくまなく移動するように自動制御されて
清掃を行う。 今ロボットの停車中に電動機20、22を駆動すれば、歯
車列によって左右一対の前輪10A、10Bあるいは左右一対
の後輪10C、10Dはそれぞれの操向軸16を中心にして左右
に転舵される。この時、操向軸16は各車輪10の中心Ａ〜
Ｄから車輪軸上で偏位しているから、各車輪10は操向軸
16を中心とする円上を転動する。すなわち操向軸16は各
車輪10の接地点上にはないから、転舵によって車輪10が
床面を強くこすることがなくなり、床面を傷めることが
ない。 また非駆動輪10B、10Dはキャスタ輪ではなく、駆動輪
10A、10Cと連動して転舵されるから、停止したままの転
舵すなわちすえ切り転舵後の走行時に非駆動輪10B、10D
が円滑に追随し、円滑な走行が可能になる。 対角位置の２つのユニット14、14に設けた２つの直流
電動機12A、12Cは第１図に示すように直列接続されてい
る。この図において36は切換回路であり、電動機12Cの
接続を逆にして逆転させるめのた２つの切換スイッチ37
（37A、37B）を有する。これらの切換スイッチ37はこの
図に示すように通常は両電動機12A、12Cを前進または後
進方向のいずれかの同一方向に回転するように接続さ
れ、横進指令器38の信号に基づいて切換スイッチ37は電
動機12Cの回転方向のみを逆にするように切換えられ
る。40は速度を指令するための電圧指令器、42は両電動
機12A、12Cの端子電圧の和を検出する絶縁アンプであ
る。直流電動機12の端子電圧はその逆起電圧に対応し、
この逆起電圧は回転速度を示すものであるから、結局絶
縁アンプ42の出力は２つの電動機12A、12Cの回転速度を
示すことになる。この絶縁アンプ42の出力が電圧制御回
路44に負帰還され、前記の電圧指令器40の電圧とこの絶
縁アンプ42の出力との差が求められる。この差に基づき
電力変換回路46は電動機の電流Ｉの大きさおよび方向を
制御する。このように電圧指令器40、絶縁アンプ42、電
圧制御回路44および電力変換回路46により速度制御回路
が形成される。なお48は直流リアクトルであり電動機電
流Ｉの突入電流を制限したり、脈流成分を減らしたりす
る作用を持つ。 次にこの実施例の動作を説明する。前進または後進時
においては、電動機12には電圧指令器40に指令された電
圧に基づき電流Ｉが流れ、その時の速度が絶縁アンプ42
によって帰還されて一定速度に制御される。この前進時
には２つの電動機12A、12Cは共に前進方向すなわち正転
方向に回転する。また後進時には２つの電動機12A、12C
は共に後進方向すなわち逆転方向に回転する。左右への
旋回時には電動機20、22によって前輪10A、10と後輪10
C,10Dは逆方向に転舵される（第２図参照）。 横進時においては前輪10A、10Bと後輪10C、10Dは互い
に逆方向に90゜転舵されて第３図の状態になる。この位
置まで転舵が完了すると横進指令器38は切換スイッチ36
を切換え、電動機12Cの接続を逆にする。このため一方
の電動機12Aが前進方向に正転していれば、他方の電動
機12Cは後進方向に逆転する。この結果ロボットは左右
側方に向って横進走行が可能になる。車輪12を横進方向
に転舵する際や前後進しながら左右に旋回する際には、
前輪10A、10Bと後輪10C、10Dとは互いに逆方向に転舵さ
れると共に、操向軸16の位置が前・後輪で車体外側方と
内側方とに逆に偏位しているから、一方の電動機12Aが
加速すると他方の電動機12Cは減速することになる。こ
のためステアリング動作を行っても電動機12A、12Cの逆
起電圧の和は変化せず、安定した制御が可能になる。 第５図は他の実施例のステアリング装置を示す平面図
である。この実施例は前輪10A、10Bの操向軸16A、16Bを
後輪10C、10Dと同様に車輪中心より車体内側に配置した
ものである。この実施例の場合ロボットを停止して車輪
16を横進方向に転舵する際には、２つの電動機12A、12C
は同一方向すなわち前進方向あるいは後進方向に回転す
る。従ってこの実施例では前記第１図に示した切換スイ
ッチ36の切換タイミングを転舵前に変えるのが良い。こ
のように転舵前に切換スイッチ36をすでに切換えておけ
ば、この転舵に伴う両電動機12A、12Cの逆起電圧の極性
は互いに逆になって打ち消され、逆起電圧の和は変化し
ないから、制御が安定する。 なお、この実施例では前後進しながら左右にステアリ
ングを切ると、両電動機12A、12Cの逆起電圧の極性は逆
にならないが、ステアリング動作範囲が小さい時にはこ
の逆起電圧の変化はほとんど無視でき、実際上問題とな
ることはない。 前記第１図で切換回路36を構成する切換スイッチ37
A、37Bとしては機械的接点を有する電磁リレーが使用で
きるが、機械的接点を持たないFET（電界効果トランジ
スタ）等の無接点素子を用いることもできる。 以上の実施例では両前輪10A、10Bあるいは両後輪10
C、10Dを歯車列を用いて連動させているが、本発明はこ
れに代えてリンク機構により連動させたり、他の機構で
連動させてもよいのは勿論である。 また第１〜４図の実施例では前輪10A、10Bを操向軸16
A、16Bより車体内側へ配置したが、前後逆にしても前輪
を操向軸より車体外側に、後輪を操向軸より車体内側に
配設したものも本発明は包含する。 （発明の効果） 本発明は以上のように、対角位置の車輪を駆動する電
動機を直列接続する一方、車輪の横進方向への転舵時に
は一方の電動機を逆転させるから、円滑に横進方向を行
うことが可能になる。特に走行用の２つの直流電動機は
前・後進時だけではなく横進時にも直列接続されること
になるから、両電動機の端子電圧の和を帰還させること
により安定した速度制御ができる。
対角位置の２つの車輪を駆動輪とし、各車輪を垂直な操
向軸回りに転舵させて前後進および横進走行を可能にし
た電動車輛の走行制御装置に関するものである。 （発明の背景） 床清掃用車などの電動車輛において、四角形に配設し
た４つの車輪のうち対角位置の２つの車輪を駆動輪と
し、各車輪をそれぞれ垂直な操向軸回りに転舵可能とし
た電動車輛が考えられている。この場合、走行用電動機
と駆動輪とを一体化してユニットを形成し、２つのユニ
ット全体を垂直な操向軸回りに回動して操舵するように
構成することにより構成の簡単化を図ることが提案され
ている（例えば特願昭61−201510号（特開昭63−57376
号）。ここに従来は２つの電動機を直列接続し両電動機
を１つの速度制御回路で制御していた。このため前・後
輪は常に同方向すなわち前進または後進方向に回転駆動
されることになり、横進走行などの複雑な走行ができな
いという問題があった。 （発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
対角位置の２つの車輪を駆動輪とし、全ての車輪を転舵
可能とした電動車輛において、前後進だけでなく横進走
行も可能にする電動車輛の走行制御装置を提供すること
を目的とする。 （発明の構成） 本発明によればこの目的は、左右一対の前輪および左
右一対の後輪を備え、対角位置の２つの車輪を駆動輪と
する一方、各車輪を垂直な操向軸回りに転舵させてステ
アリングする電動車輛において、 左右一つの前輪を同方向に連動させて転舵する前転舵
機構と、左右一対の後輪を同方向に連動させて転舵する
後転舵機構と、２つの駆動輪をそれぞれ駆動し互いに直
列接続された２つの直流電動機と、両電動機の端子電圧
の和を帰還して速度制御する速度制御回路と、一方の電
動機のみを逆転方向に切換える切換回路と、横進時に前
輪と後輪とを互いに逆方向に転舵させると共に前記切換
回路により一方の電動機を逆転方向に切換える横進指令
器とを備えることを特徴とする電動車輛の走行制御装
置、により達成される。 （実施例） 第１図は本発明の一実施例である自走式床清掃ロボッ
トの走行制御回路図、第２図はそのステアリング装置を
示す平面図、第３図は同じく横進走行時を示す平面図、
第４図はこのロボットの斜視図である。 これらの図で符号10（10A〜10D）は４個の同径の車輪
である。各車輪10は４角形を形成するように配置され、
対角位置の２つの車輪10Aと10Cには走行用直流電動機12
A、12Cが一体に組付けられ、ユニット14、14が形成され
ている。このユニット14、14に含まれる車輪10A、10Cが
駆動輪となる。前輪10A、10Bの操向軸16A、16Bは車輪中
心Ａ、Ｂの車体外側に位置し、後輪10C、10Dの操向軸16
C、16Dは車輪中心Ｃ、Ｄの車体内側に位置し、各操向軸
16は台車18に回動可能に保持されている。 左右の前輪10A、10Bは歯車列によって一体的に転舵す
るよう連動し、その転舵角は電動機20により制御され
る。すなわち電動機20と歯車列からなる前転舵機構によ
り、両前輪10A、10Bは同方向に連動して転舵される。左
右の後輪10C、10Dも同様に歯車列によって一体的に転舵
するように連動し、その転舵角は電動機22により制御さ
れる。すなわち電動機22と歯車列からなる後転舵機構に
より、両後輪10C、10Dは同方向に連動して転舵される。 なお第４図において24は電池、26は回転パッド、28は
散水・回収タンク、30は制御機、32は操作盤である。回
転パッド26はこのロボットの走行中に床面を研摩する。
34、34は吸引装置であり、ロボットの走行中に回転パッ
ド26の前方から散布された洗剤や水やワックス等を回転
パッド26の後方で吸引して回収するものである。このロ
ボットは、多数の距離センサなどによって壁との接触を
避けつつ床面をくまなく移動するように自動制御されて
清掃を行う。 今ロボットの停車中に電動機20、22を駆動すれば、歯
車列によって左右一対の前輪10A、10Bあるいは左右一対
の後輪10C、10Dはそれぞれの操向軸16を中心にして左右
に転舵される。この時、操向軸16は各車輪10の中心Ａ〜
Ｄから車輪軸上で偏位しているから、各車輪10は操向軸
16を中心とする円上を転動する。すなわち操向軸16は各
車輪10の接地点上にはないから、転舵によって車輪10が
床面を強くこすることがなくなり、床面を傷めることが
ない。 また非駆動輪10B、10Dはキャスタ輪ではなく、駆動輪
10A、10Cと連動して転舵されるから、停止したままの転
舵すなわちすえ切り転舵後の走行時に非駆動輪10B、10D
が円滑に追随し、円滑な走行が可能になる。 対角位置の２つのユニット14、14に設けた２つの直流
電動機12A、12Cは第１図に示すように直列接続されてい
る。この図において36は切換回路であり、電動機12Cの
接続を逆にして逆転させるめのた２つの切換スイッチ37
（37A、37B）を有する。これらの切換スイッチ37はこの
図に示すように通常は両電動機12A、12Cを前進または後
進方向のいずれかの同一方向に回転するように接続さ
れ、横進指令器38の信号に基づいて切換スイッチ37は電
動機12Cの回転方向のみを逆にするように切換えられ
る。40は速度を指令するための電圧指令器、42は両電動
機12A、12Cの端子電圧の和を検出する絶縁アンプであ
る。直流電動機12の端子電圧はその逆起電圧に対応し、
この逆起電圧は回転速度を示すものであるから、結局絶
縁アンプ42の出力は２つの電動機12A、12Cの回転速度を
示すことになる。この絶縁アンプ42の出力が電圧制御回
路44に負帰還され、前記の電圧指令器40の電圧とこの絶
縁アンプ42の出力との差が求められる。この差に基づき
電力変換回路46は電動機の電流Ｉの大きさおよび方向を
制御する。このように電圧指令器40、絶縁アンプ42、電
圧制御回路44および電力変換回路46により速度制御回路
が形成される。なお48は直流リアクトルであり電動機電
流Ｉの突入電流を制限したり、脈流成分を減らしたりす
る作用を持つ。 次にこの実施例の動作を説明する。前進または後進時
においては、電動機12には電圧指令器40に指令された電
圧に基づき電流Ｉが流れ、その時の速度が絶縁アンプ42
によって帰還されて一定速度に制御される。この前進時
には２つの電動機12A、12Cは共に前進方向すなわち正転
方向に回転する。また後進時には２つの電動機12A、12C
は共に後進方向すなわち逆転方向に回転する。左右への
旋回時には電動機20、22によって前輪10A、10と後輪10
C,10Dは逆方向に転舵される（第２図参照）。 横進時においては前輪10A、10Bと後輪10C、10Dは互い
に逆方向に90゜転舵されて第３図の状態になる。この位
置まで転舵が完了すると横進指令器38は切換スイッチ36
を切換え、電動機12Cの接続を逆にする。このため一方
の電動機12Aが前進方向に正転していれば、他方の電動
機12Cは後進方向に逆転する。この結果ロボットは左右
側方に向って横進走行が可能になる。車輪12を横進方向
に転舵する際や前後進しながら左右に旋回する際には、
前輪10A、10Bと後輪10C、10Dとは互いに逆方向に転舵さ
れると共に、操向軸16の位置が前・後輪で車体外側方と
内側方とに逆に偏位しているから、一方の電動機12Aが
加速すると他方の電動機12Cは減速することになる。こ
のためステアリング動作を行っても電動機12A、12Cの逆
起電圧の和は変化せず、安定した制御が可能になる。 第５図は他の実施例のステアリング装置を示す平面図
である。この実施例は前輪10A、10Bの操向軸16A、16Bを
後輪10C、10Dと同様に車輪中心より車体内側に配置した
ものである。この実施例の場合ロボットを停止して車輪
16を横進方向に転舵する際には、２つの電動機12A、12C
は同一方向すなわち前進方向あるいは後進方向に回転す
る。従ってこの実施例では前記第１図に示した切換スイ
ッチ36の切換タイミングを転舵前に変えるのが良い。こ
のように転舵前に切換スイッチ36をすでに切換えておけ
ば、この転舵に伴う両電動機12A、12Cの逆起電圧の極性
は互いに逆になって打ち消され、逆起電圧の和は変化し
ないから、制御が安定する。 なお、この実施例では前後進しながら左右にステアリ
ングを切ると、両電動機12A、12Cの逆起電圧の極性は逆
にならないが、ステアリング動作範囲が小さい時にはこ
の逆起電圧の変化はほとんど無視でき、実際上問題とな
ることはない。 前記第１図で切換回路36を構成する切換スイッチ37
A、37Bとしては機械的接点を有する電磁リレーが使用で
きるが、機械的接点を持たないFET（電界効果トランジ
スタ）等の無接点素子を用いることもできる。 以上の実施例では両前輪10A、10Bあるいは両後輪10
C、10Dを歯車列を用いて連動させているが、本発明はこ
れに代えてリンク機構により連動させたり、他の機構で
連動させてもよいのは勿論である。 また第１〜４図の実施例では前輪10A、10Bを操向軸16
A、16Bより車体内側へ配置したが、前後逆にしても前輪
を操向軸より車体外側に、後輪を操向軸より車体内側に
配設したものも本発明は包含する。 （発明の効果） 本発明は以上のように、対角位置の車輪を駆動する電
動機を直列接続する一方、車輪の横進方向への転舵時に
は一方の電動機を逆転させるから、円滑に横進方向を行
うことが可能になる。特に走行用の２つの直流電動機は
前・後進時だけではなく横進時にも直列接続されること
になるから、両電動機の端子電圧の和を帰還させること
により安定した速度制御ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図はそのステ
アリング装置を示す平面図、第３図は同じく横進走行時
を示す平面図、第４図はこれを適用した清掃のロボット
の斜視図、第５図は他の実施例を示す平面図である。 10A,10C……駆動輪、 10B,10D……非駆動輪、 12……走行用直流電動機、 16……操向軸、 20……前転舵機構の一部である電動機、 22……後転舵機構の一部である電動機、 36……切換回路、 38……横進指令器、 Ａ〜Ｄ……車輪中心。
アリング装置を示す平面図、第３図は同じく横進走行時
を示す平面図、第４図はこれを適用した清掃のロボット
の斜視図、第５図は他の実施例を示す平面図である。 10A,10C……駆動輪、 10B,10D……非駆動輪、 12……走行用直流電動機、 16……操向軸、 20……前転舵機構の一部である電動機、 22……後転舵機構の一部である電動機、 36……切換回路、 38……横進指令器、 Ａ〜Ｄ……車輪中心。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．左右一対の前輪および左右一対の後輪を備え、対角
位置の２つの車輪を駆動輪とする一方、各車輪を垂直な
操向軸回りに転舵させてステアリングする電動車輛にお
いて、 左右一つの前輪を同方向に連動させて転舵する前転舵機
構と、左右一対の後輪を同方向に連動させて転舵する後
転舵機構と、２つの駆動輪をそれぞれ駆動し互いに直列
接続された２つの直流電動機と、両電動機の端子電圧の
和を帰還して速度制御する速度制御回路と、一方の電動
機のみを逆転方向に切換える切換回路と、横進時に前輪
と後輪とを互いに逆方向に転舵させると共に前記切換回
路により一方の電動機を逆転方向に切換える横進指令器
とを備えることを特徴とする電動車輛の走行制御装置。 ２．２つの前輪の各操向軸を両前輪間に位置させると共
に、２つの後輪の各走行軸を両後輪の外側方に位置さ
せ、前記横進指令器は横進時に２つの前輪および２つの
後輪を互いに逆方向に転舵させて各車輪を横進方向へ向
けた後に前記切換回路の切換動作を行わせることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の電動車輛の走行制御
装置。 ３．各車輪の操向軸を各車輪の内側方に位置させ、前記
横進指令器は横進時に２つの前輪および２つの後輪を互
いに逆方向に転舵させて各車輪を横進方向へ向ける前に
前記切換回路の切換動作を行うことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の電動車輛の走行制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62177292A JP2687216B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 電動車輛の走行制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62177292A JP2687216B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 電動車輛の走行制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6423706A JPS6423706A (en) | 1989-01-26 |
| JP2687216B2 true JP2687216B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=16028471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62177292A Expired - Lifetime JP2687216B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 電動車輛の走行制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687216B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4956800B2 (ja) * | 2009-06-05 | 2012-06-20 | 日産自動車株式会社 | 車輪独立駆動式電気自動車の駆動力制御装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5493911U (ja) * | 1977-12-14 | 1979-07-03 | ||
| JPS58162791U (ja) * | 1981-07-31 | 1983-10-29 | 富士電機株式会社 | 力行−制動切換装置 |
| JPS61169329A (ja) * | 1985-01-23 | 1986-07-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 全方向移動車 |
-
1987
- 1987-07-17 JP JP62177292A patent/JP2687216B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6423706A (en) | 1989-01-26 |
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