JP3749232B2 - 段差昇降方法、台車及び車椅子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車本体の下部に複数の車輪を備える台車の段差昇降方法、前記台車、及び前記台車を備える車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の台車は、台車本体の下部に設けられた複数の車輪と、該車輪を駆動する走行用のモータと、該モータの出力及び前記車輪の操向を制御する制御部とを備える。
このような台車は、制御部に制御されて地面を自動的に走行する。また、段差に接触した車輪と前記段差との摩擦によって、段差の高さが車輪の半径より低い段差を昇降することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４８１３０号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０４３９０号公報
【特許文献３】
特開２００１−６３６４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の台車は、車輪の半径以上の高さを有する段差を昇ることができないという問題があった。
また、従来の台車は、段差を昇降する場合、該段差を昇降する車輪が段差の壁面に接触せず、又は該車輪以外の車輪が地面に接地せず、宙に浮くことがあり、このため、走行に必要なグリップ力が得られなくなったり、昇降中又は昇降完了時に、台車本体に加わる衝撃が大きくなったり、車輪が台車本体を支持できず台車のバランスが崩れたりするという問題があった。
【０００５】
ところで、ロボットアーム（マニュピレータ）の動作を制御する場合に、制御対象の慣性、粘性、及び剛性を調整することによってロボットアームの位置と力を同時に制御するインピーダンス制御が用いられる。
駆動力Ｆに対して、変位ベクトルｘが、
Ｍｘ''＋Ｄ（ｘ' −ｘ_d ' ）＋Ｋ（ｘ−ｘ_d ）＝Ｆ
の式に従うとき、係数行列｛Ｍ，Ｄ，Ｋ｝をインピーダンス特性と言い、Ｍを質量特性、Ｄを減衰特性、Ｋを剛性特性と言う。
また、ｘ_d は制御対象の目標位置である。ｘ_d 一定の場合、Δｘ＝（ｘ−ｘ_d ）と置くと、駆動力Ｆに対して、変位ベクトルｘは、
Ｍｘ''＋Ｄｘ' ＋ＫΔｘ＝Ｆ
の式に従う。
【０００６】
この式は、微分作用素として複素変数ｓを用い、Δｘ及びＦのラプラス変換（Δｘ_L 及びＦ_L ）を用いることによって、
（ｓ² Ｍ＋ｓＤ＋Ｋ）Δｘ_L ＝Ｆ_L
と表わせる。
ここから、入力Ｆと出力Δｘとの入出力特性を表わす伝達関数Ｇ（ｓ）の式は、
Ｇ（ｓ）＝１／（ｓ² Ｍ＋ｓＤ＋Ｋ）
と表わせる。
【０００７】
図２５は、インピーダンス制御のブロック図である。外部から力Ｆが加えられた場合、インピーダンス特性｛Ｍ，Ｄ，Ｋ｝に応じて、Δｘが変位する。
以上のようにして、インピーダンス制御は、制御対象の質量特性、減衰特性、及び剛性特性を夫々調整することによって、制御対象の動作に応じて、制御対象の位置及び／又は制御対象と環境との間に作用する力を制御する。
【０００８】
本発明は、このようなインピーダンス制御の存在に着目してなされたものであり、質量特性、剛性特性、及び減衰特性を調整して、各車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、台車を滑らかに昇降させる段差昇降方法、滑らかに段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することを目的とする。
また、本発明の目的は、各車輪に加えられる外力を検出することにより、検出した外力に基づいて、車輪が昇降中か非昇降中かを判定する段差昇降方法、検出した外力に基づいて、車輪が昇降中か非昇降中かを判定できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、質量特性及び減衰特性を固定とし、剛性特性のみを調整して、各車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、簡便な方法で台車を滑らかに昇降させる段差昇降方法、簡易な構成で滑らかに段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
本発明の他の目的は、剛性特性Ｋ₀ 、Ｋ₁ 及びＫ₂ （Ｋ₁ ≦Ｋ₀ ≦Ｋ₂ ）を用いて、各車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、簡便な方法で台車を滑らかに昇降させる段差昇降方法、簡易な構成で滑らかに段差を昇降できる及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
本発明の他の目的は、車輪支持部の位置に基づいて、各車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、台車を滑らかに昇降させる段差昇降方法、滑らかに段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
本発明の他の目的は、車輪が接地しているときの車輪支持部の位置に基づいて、各車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、台車を滑らかに昇降させる段差昇降方法、滑らかに段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、段差の昇降が完了した車輪を支持する車輪支持部の位置に基づいて、前記段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、より容易に台車を昇降させる段差昇降方法、より容易に段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
本発明の他の目的は、昇降すべき段差の高さに基づいて、前記段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、より容易に台車を昇降させる段差昇降方法、より容易に段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、台車本体の所要の位置又は傾斜角度に応じて、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に与えるべきアクチュエータの出力を制御することにより、台車の重心を適宜移動させて、より容易に台車を昇降させる段差昇降方法、重心を適宜移動させて、より容易に段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
本発明の他の目的は、昇降すべき段差ヘの進入角度を求めることにより、より容易に台車を昇降させる段差昇降方法、より容易に段差を昇降できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、夫々１個の車輪を支持し、上下移動する４個の車輪支持部を備えることにより、４個のアクチュエータで、一の車輪を昇降させ、他の車輪で台車本体を支持できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、夫々前輪と後輪とを支持し、回転軸回りに回転する車輪支持部を左右に備えることにより、２個のアクチュエータで、一の車輪を昇降させ、他の車輪で台車本体を支持できる台車及び該台車を備える車椅子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る段差昇降方法は、台車本体の下部に設けられた１又は複数の車輪を支持する複数の車輪支持部と、該車輪支持部が支持する車輪が上下方向に移動するように該車輪支持部を移動させるアクチュエータとを備える台車の段差昇降方法であって、前記車輪が段差を昇降する場合に、前記アクチュエータの出力によって前記車輪支持部と前記台車本体との間に生じる質量特性、剛性特性、及び減衰特性を調整して、前記アクチュエータが前記車輪支持部に与える移動力の出力を制御することを特徴とする。
【００１４】
第１発明に係る段差昇降方法は、さらに、各車輪に加えられる外力を検出し、該外力が所定の第１外力以上又は該第１外力より小さい第２外力以下である場合に、前記車輪が段差を昇降すると判定し、前記第２外力より大きく前記第１外力より小さい所定の範囲内の外力を検出した場合に、前記車輪が接地しているか、前記車輪の昇降が完了したと判定することを特徴とする。
第２発明に係る段差昇降方法は、各車輪が段差を昇降するか否かを判定し、各アクチュエータの出力を、段差を昇降するか否かに対応して定められた剛性特性に基づいて求めることを特徴とする。
【００１５】
第３発明に係る段差昇降方法は、各車輪が段差を昇降する場合、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ₁ に基づいて求め、前記車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ₂ （Ｋ₁ ＜Ｋ₂ ）に基づいて求め、昇降しない場合、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、剛性特性Ｋ₀ （Ｋ₁ ≦Ｋ₀ ≦Ｋ₂ ）に基づいて求めることを特徴とする。
第４発明に係る段差昇降方法は、各車輪支持部の位置を検出し、該車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を前記位置に基づいて求めることを特徴とする。
第５発明に係る段差昇降方法は、各車輪支持部が支持する車輪が接地しているときの前記車輪支持部の位置を検出し、該車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を前記位置に基づいて求めることを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る段差昇降方法は、段差の昇降が完了した車輪を支持する車輪支持部の位置を検出し、前記段差を他の車輪が昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記位置に基づいて求めることを特徴とする。
第７発明に係る段差昇降方法は、昇降すべき段差の高さを検出し、前記段差を昇降する場合、該段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記高さに基づいて求めることを特徴とする。
第８発明に係る段差昇降方法は、段差を昇降する場合、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記台車本体を進行方向の前方、後方、左方向、若しくは右方向へ移動又は傾斜させるときの前記台車本体の位置又は傾斜角度に基づいて求めることを特徴とする。
第９発明に係る段差昇降方法は、各車輪に対応し、所定の距離を隔てた２点で段差を検出し、一方が段差を検出した時点から他方が段差を検出した時点までの間に前記車輪が走行した走行距離と前記距離とを用いて前記車輪の段差への進入角度を求めることを特徴とする。
【００１７】
第１０発明に係る台車は、台車本体の下部に設けられた１又は複数の車輪を支持する複数の車輪支持部を備える台車において、前記車輪支持部が支持する車輪が上下方向に移動するように該車輪支持部を移動させるアクチュエータと、該アクチュエータの出力によって前記車輪支持部と前記台車本体との間に生じる質量特性、剛性特性、及び減衰特性を調整して、前記アクチュエータが前記車輪支持部に与える移動力の出力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第１０発明に係る台車は、さらに、各車輪に加えられる外力を検出する外力検出手段を備え、前記制御手段は、前記外力検出手段が所定の第１外力以上又は該第１外力より小さい第２外力以下の外力を検出した場合に、前記外力検出手段に対応する車輪が段差を昇降すると判定する手段と、前記第２外力より大きく前記第１外力より小さい所定の範囲内の外力を検出した場合に、前記車輪が接地しているか、前記車輪の昇降が完了したと判定する手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
第１１発明に係る台車は、前記制御手段は、各車輪が段差を昇降するか否かを判定する手段と、各アクチュエータの出力を、段差を昇降するか否かに対応して定められた剛性特性に基づいて求める手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
第１２発明に係る台車は、剛性特性Ｋ₀ 、Ｋ₁ 及びＫ₂ （Ｋ₁ ≦Ｋ₀ ≦Ｋ₂ ）を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、各車輪が段差を昇降する場合、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ₁ に基づいて求め、前記車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ₂ に基づいて求める手段と、昇降しない場合、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、剛性特性Ｋ₀ に基づいて求める手段とを有することを特徴とする。
第１３発明に係る台車は、各車輪支持部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記制御手段は、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記位置検出手段が検出した前記車輪支持部の位置に基づいて求める手段を有することを特徴とする。
第１４発明に係る台車は、前記制御手段は、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、該車輪支持部が支持する車輪が接地しているときに前記位置検出手段が検出した前記車輪支持部の位置に基づいて求める手段を有することを特徴とする。
【００２１】
第１５発明に係る台車は、前記制御手段は、段差の昇降が完了した車輪を支持する車輪支持部の位置を前記位置検出手段で検出する手段と、前記段差を他の車輪が昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記位置に基づいて求める手段とを有することを特徴とする。
第１６発明に係る台車は、段差の高さを検出する段差高度検出手段を備え、前記制御手段は、前記段差を昇降する場合、該段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記高さに基づいて求める手段を有することを特徴とする。
【００２２】
第１７発明に係る台車は、段差を昇降する場合、前記制御手段は、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記台車本体を進行方向の前方、後方、左方向、若しくは右方向へ移動又は傾斜させるときの前記台車本体の位置又は前記台車本体の傾斜角度に基づいて求める手段を有することを特徴とする。
第１８発明に係る台車は、各車輪に対応し、段差を検出すべく、所定の距離を隔てて並置された１対の段差検出手段と、前記車輪の走行距離を検出する手段と、一の段差検出手段が段差を検出した時点から他の段差検出手段が段差を検出した時点までの間に前記車輪が走行した走行距離及び前記距離を用いて前記車輪の段差への進入角度を求める手段とを備えることを特徴とする。
第１９発明に係る台車は、地面に対して上下移動可能な４個の車輪支持部が夫々１個の車輪を支持し、前記アクチュエータは、各車輪支持部を上下方向に移動させることを特徴とする。
第２０発明に係る台車は、前記台車本体の下部に、軸方向が左右方向の回転軸を備え、該回転軸回りに回転可能であり、夫々前輪及び後輪を支持する２個の車輪支持部が左右に並置され、前記アクチュエータは、各車輪支持部を前記回転軸回りに回転移動させることを特徴とする。
第２１発明に係る車椅子は、第１０発明乃至２０発明のいずれかに記載の台車と、該台車の速度及び進行方向に関する情報を入力する入力手段と、該入力手段により入力された速度及び進行方向に関する情報に基づいて、前記台車の車輪を制御する車輪制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
第１発明及び第１０発明にあっては、質量特性、減衰特性及び剛性特性（インピーダンス特性）を調整することによって、外力又はアクチュエータが車輪支持部に与える移動力等の入力に対する出力である車輪支持部の変位を制御する。即ち、車輪支持部の動作に応じて、車輪支持部の位置、及び、車輪支持部と地面又は段差等との間に作用する力を制御する。このため、例えば車輪が地面から浮いた場合若しくは車輪が段差を昇ろうとしている場合、又は車輪が地面に押し付けられた場合若しくは車輪が段差を降りようとしている場合等であっても、減衰特性による減衰力又は剛性特性による復元力等によって、車輪が地面又は段差の壁面等に安定して接地又は接触することができ、走行に必要なグリップ力を確実に得ることができる。このようにして、台車が滑らかに段差を昇降でき、また、地面の凹凸若しくは段差等による台車本体への衝撃又は台車本体の振動等を緩和して、安定に走行することができる。
【００２４】
第１発明及び第１０発明にあっては、さらに、各車輪に対し、外力検出手段として例えば荷重センサを備え、各車輪が平らな地面に安定して接地している場合に荷重センサが検出した外力（荷重）をＦ₀ とし、各車輪が昇るべき段差に当接した場合に検出した荷重を第１外力Ｆ₁ とし、各車輪が降りるべき段差に進入した場合に検出した荷重を第２外力Ｆ₂ とする（Ｆ₂ ＜Ｆ₀ ＜Ｆ₁ ）。
荷重センサに検出された荷重ＦがＦ≧Ｆ₁ 又はＦ≦Ｆ₂ の場合、制御手段は、前記荷重センサに対応する車輪が段差の昇降を開始すると判定する。また、荷重ＦがＦ₂ ＜Ｆ＜Ｆ₁ の場合、制御手段は、前記車輪が昇降せず、地面に接地していると判定する。更に、荷重センサに検出された荷重ＦがＦ≧Ｆ₁ 又はＦ≦Ｆ₂ であった後、該荷重センサに検出された荷重ＦがＦ₄ ≦Ｆ≦Ｆ₃ （Ｆ₂ ＜Ｆ₄ ＜Ｆ₃ ＜Ｆ₁ ）の範囲内の場合、制御手段は、前記荷重センサに対応する車輪が昇降を完了したと判定する。
【００２５】
以上のようにして、検出した外力に基づいて、車輪が接地しているか否か、車輪が段差を昇降するか否か、昇降していた車輪が昇降を完了したか否かを判定することができる。
【００２６】
第２発明及び第１１発明にあっては、インピーダンス特性の内、剛性特性のみを調整することによって、外力又はアクチュエータが車輪支持部に与える移動力等の入力に対する出力である車輪支持部の変位を制御する。
図２６は、本発明に係る台車の模式図である。
該台車は、台車本体３１の下部に、車輪３２，３３を支持する第１車輪支持部３４と、該第１車輪支持部３４と同様に車輪３２，３３以外の複数の車輪を支持する第２車輪支持部（図示せず）とが設けられている。各車輪支持部は、該車輪支持部が支持している車輪の位置が変動するように、図示しないアクチュエータによって移動又は回転される。また、前記台車には、走行用モータ及び減速機等（図示せず）が備えられており、前記走行用モータが各車輪を駆動する。
前記台車は、前記アクチュエータの出力によって、第１車輪支持部３４（又は第２車輪支持部）と台車本体３１との間に、台車本体３１の質量特性Ｍ_u 、車輪３２，３３と第１車輪支持部３４と（図示しない車輪と第２車輪支持部と）の質量特性Ｍ_b 、並びに減衰特性Ｄ及び剛性特性Ｋを有する。このとき、台車本体３１の変位ベクトルをｘ_u 、第１車輪支持部３４（又は第２車輪支持部）の変位ベクトルをｘ_b とする。
【００２７】
このような台車に対してインピーダンス制御を行なう場合、インピーダンス特性｛Ｍ，Ｄ，Ｋ｝を調整することによって、外力Ｔに対する各車輪支持部の変位ベクトルｘ_b を制御する。ここで、簡単のため、第２車輪支持部の剛性特性を非常に大きな値として固定することによって、質量特性Ｍ_u は非常に大きな値であるとし、ｘ_u ＝０とする。また、質量特性Ｍ_b を、車輪３２，３３と第１車輪支持部３４と（図示しない車輪と第２車輪支持部と）の質量特性で固定することとし、減衰特性Ｄは、アクチュエータによる減衰特性より前記減衰機の減衰特性の方が大きいため、該減衰特性で固定とする。
【００２８】
以上のような台車は、剛性特性Ｋ（例えばアクチュエータによる仮想バネのバネ係数ｋ）のみを調整し、また、目標位置を前記仮想バネの平衡点とすることによって、例えば地面の凹凸によって車輪が地面から浮いた場合、又は車輪が段差から落ちた場合であっても、仮想バネのバネ係数ｋによる復元力で、目標位置へ戻ろうとする力が作用し、車輪が浮かび上がったり落ちたりせずに地面又は段差の壁面等に接地又は接触することができる。このため、地面の凹凸又は段差による台車本体への衝撃を緩和することができる。
【００２９】
第３発明及び第１２発明にあっては、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋと車輪支持部の変位Δｘを用いて、Ｔ＝ＫΔｘの式で求める。各剛性特性は、Ｋ₁ ＜Ｋ₂ である。剛性特性Ｋ₀ は、Ｋ₀ ＝Ｋ₁ 又はＫ₀ ＝Ｋ₂ であっても良いが、好ましくはＫ₁ ＜Ｋ₀ ＜Ｋ₂ である。
【００３０】
剛性特性Ｋ＝Ｋ₁ である場合、Ｋ₁ が小さいため、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に与えられるアクチュエータの出力は小さい（低剛性である）。このため、前記車輪は、該車輪が外力を受けたとき、容易に位置が変動し、該車輪と段差との摩擦力によって、容易に段差を昇降することができる。また、Ｋ₁ ＝０として車輪支持部に全く出力を与えなくても良いが、Ｋ₁ ＞０の場合は、小さい出力を前記車輪支持部に与えるため、段差を昇降する車輪の過剰な振幅の変動又は急激な変動（例えば落下）等を防止できる。更に、走行用モータを用いて各車輪を駆動し、段差を昇降する車輪を段差の壁面に押し付ける方向に走行させることによって、前記車輪を段差の壁面に確実に接触させることができる。
【００３１】
剛性特性Ｋ＝Ｋ₂ である場合、Ｋ₂ が大きいため、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に与えられるアクチュエータの出力は大きい（高剛性である）。このため、前記車輪支持部が支持する車輪は、該車輪が外力を受けたとき、容易に位置が変動せず、該車輪と地面との摩擦力によって、安定して地面に接地することができる。即ち、前記車輪が台車本体を確実に支持して、台車のバランスが崩れることを防止できる。
【００３２】
剛性特性Ｋ＝Ｋ₀ である場合、Ｋ₀ が適度な大きさであるため、各車輪支持部に与えられるアクチュエータの出力は適度な大きさである。このため、前記車輪支持部が支持する車輪は、該車輪が外力を受けたとき、適度に位置が変動して、確実に接地し、例えば地面の凹凸に接触したときに、台車本体への衝撃を緩和することができる。このようにして、昇降しない場合、即ち平らな地面を走行している間、又は一の車輪が昇降を完了してから他の車輪が昇降を開始するまでの間、台車は安定して走行することができる。
【００３３】
第４発明及び第１３発明にあっては、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋと車輪支持部の変位（ｘ_d −ｘ）を用いてＴ＝Ｋ（ｘ_d −ｘ）の式で求める。ｘ_d はアクチュエータによる仮想バネの平衡点であり、前記車輪支持部を移動させるべき目標位置である。ｘは、位置検出手段を用いて検出した前記車輪支持部の位置である。目標位置ｘ_d は、車輪が昇降するか地面を走行するか等の条件に応じて適宜の位置を用いる。
【００３４】
車輪支持部の位置ｘを適宜の周期で検出し、検出された位置ｘを用いて前記周期でＴ＝Ｋ（ｘ_d −ｘ）の出力をアクチュエータから車輪支持部へ与える。このようにして、剛性特性Ｋ＝Ｋ₁ である場合、低剛性であるため、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部には、目標位置ｘ_d へ移動する方向へ、該車輪支持部の変位に比例した小さい移動力が作用し、前記車輪の変動を容易にする。更に、目標位置ｘ_d を適切に定めて用いることによって、台車は、車輪の半径以上の高さを有する段差を昇ることができる。剛性特性Ｋ＝Ｋ₂ である場合、高剛性であるため、前記車輪支持部以外の車輪支持部は、目標位置ｘ_d に固定され、該車輪支持部が支持する車輪の変動を防止する。剛性特性Ｋ＝Ｋ₀ である場合、適度な剛性であるため、各車輪支持部は適度な緩やかさで目標位置ｘ_d へ移動しようとし、台車本体への衝撃を緩和することができる。
【００３５】
第５発明及び第１４発明にあっては、昇降しない場合、即ち平らな地面を走行している間、又は一の車輪が昇降を完了してから他の車輪が昇降を開始するまでの間、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋ₀ と車輪支持部の変位（ｘ₀ −ｘ）を用いて、Ｔ＝Ｋ₀ （ｘ₀ −ｘ）の式で求める。ｘ₀ はアクチュエータによる仮想バネの平衡点であり、前記車輪支持部を移動させるべき目標位置であって、該車輪支持部が支持する車輪が前記地面又は段差の上若しくは段差の下の地面に安定して接地しているときに、位置検出手段を用いて検出した前記車輪支持部の位置である。
【００３６】
車輪支持部の位置ｘを適宜の周期で検出し、検出された位置ｘを用いて前記周期でＴ＝Ｋ₀ （ｘ₀ −ｘ）の出力をアクチュエータから車輪支持部へ与える。剛性特性Ｋ＝Ｋ₀ であり、適度な剛性であるため、各車輪支持部は適度な緩やかさで目標位置ｘ₀ へ移動しようとし、該車輪支持部が支持する車輪は、該車輪が外力を受けたとき、地面に対して適度に位置が変動して、確実に接地し、例えば地面の凹凸に接触したときに、台車本体への衝撃を緩和することができる。
【００３７】
各車輪が段差を昇降する場合であって、該段差の高さに関する情報がないとき、昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋ₁ と車輪支持部の変位（ｘ₀ −ｘ）を用いて、Ｔ＝Ｋ₁ （ｘ₀ −ｘ）の式で求める。
車輪支持部の位置ｘを適宜の周期で検出し、検出された位置ｘを用いて前記周期でＴ＝Ｋ₁ （ｘ₀ −ｘ）の出力をアクチュエータから車輪支持部へ与える。剛性特性Ｋ＝Ｋ₁ であり、低剛性であるため、前記段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部は、非常に緩やかに目標位置ｘ₀ へ移動しようとし、前記車輪の前記段差への接触を保った状態で、前記車輪を前記段差の上又は下へ容易に変動する。即ち、段差の高さがわからない場合であっても、車輪が段差の壁面に安定して接触することができ、昇降に必要なグリップ力を確実に得ることができるため、台車は滑らかに段差を昇降することができる。
【００３８】
各車輪が段差を昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋ₂ と車輪支持部の変位（ｘ₀ −ｘ）を用いて、Ｔ＝Ｋ₂ （ｘ₀ −ｘ）の式で求める。
車輪支持部の位置ｘを適宜の周期で検出し、検出された位置ｘを用いて前記周期でＴ＝Ｋ₂ （ｘ₀ −ｘ）の出力をアクチュエータから車輪支持部へ与える。この場合、ハイゲインの比例制御と同じで高剛性であるため、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部は、目標位置ｘ₀ の位置に固定される。このため、前記車輪支持部が支持する車輪は、該車輪が外力を受けたとき、地面から容易に位置が変動せず、安定して接地することができる。即ち、前記車輪が台車本体を確実に支持して、台車のバランスが崩れることを防止できる。
【００３９】
第６発明及び第１５発明にあっては、一の車輪が段差の昇降を完了し、他の車輪が前記段差を昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋ1 と車輪支持部の変位（ｘ₁ −ｘ）を用いて、Ｔ＝Ｋ₁ （ｘ₁ −ｘ）の式で求める。ｘ₁ はアクチュエータによる仮想バネの平衡点であり、前記車輪支持部を移動させるべき目標位置である。一の車輪を支持する車輪支持部と、他の車輪を支持する車輪支持部とが対応する構造である場合、ｘ₁ として、前記段差の昇降が完了した車輪を支持する車輪支持部の位置を位置検出手段で検出した位置ｘ_t を用いる。各車輪支持部が異なる構造である場合、前記位置ｘ_t を用いて、他の車輪を支持する車輪支持部が前記段差の昇降を完了したときの該車輪支持部の位置を求め、ｘ₁ として用いる。
【００４０】
車輪支持部の位置ｘを適宜の周期で検出し、検出された位置ｘを用いて前記周期でＴ＝Ｋ₁ （ｘ₁ −ｘ）の出力をアクチュエータから車輪支持部へ与える。この場合、低剛性であるため、前記段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部には、目標位置ｘ₁ へ移動する方向へ、該車輪支持部の変位に比例した小さい移動力が作用し、前記車輪の前記段差への接触を保った状態で、前記車輪を前記段差の上又は下へ容易に変動する。このため、段差の高さがわからない場合であっても、前記位置ｘ_t を段差の高さに関する情報として用い、一の車輪が段差の昇降を完了した後、台車は更に容易に段差を昇降することができる。
【００４１】
第７発明及び第１６発明にあっては、各車輪が段差を昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋ₁ と車輪支持部の変位（ｘ₁ −ｘ）を用いて、Ｔ＝Ｋ₁ （ｘ₁ −ｘ）の式で求める。ｘ₁ はアクチュエータによる仮想バネの平衡点であり、前記車輪支持部を移動させるべき目標位置である。
段差高度検出手段として、例えば赤外線を用いて距離を測定する測距センサを台車の進行方向端部に備えて昇降すべき段差の高さを検出する。検出した段差の高さＨを用い、各車輪支持部が高さＨの段差の昇降を完了したときの該車輪支持部の位置ｘ_H を求め、ｘ₁ として用いる。
【００４２】
車輪支持部の位置ｘを適宜の周期で検出し、検出された位置ｘを用いて前記周期でＴ＝Ｋ₁ （ｘ₁ −ｘ）の出力をアクチュエータから車輪支持部へ与える。この場合、低剛性であるため、前記段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部は、非常に緩やかに目標位置ｘ₁ へ移動しようとし、前記車輪の前記段差への接触を保った状態で、前記車輪を前記段差の上又は下へ容易に変動する。このため、台車は更に容易に段差を昇降することができる。
【００４３】
第８発明及び第１７発明にあっては、各車輪が段差を昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力Ｔを、剛性特性Ｋ2 と車輪支持部の変位（ｘ₂ −ｘ）を用いて、Ｔ＝Ｋ₂ （ｘ₂ −ｘ）の式で求める。ｘ₂ はアクチュエータによる仮想バネの平衡点であり、前記車輪支持部を移動させるべき目標位置である。
各車輪が昇降する場合、台車本体を、進行方向の前方、後方、左方向、若しくは右方向へ移動又は傾斜させることによって、台車の重心を移動させ、前記車輪を更に容易に変動させることができる。このときの台車本体の位置又は傾斜角度に基づいてｘ₂ を求める。
【００４４】
車輪支持部の位置ｘを適宜の周期で検出し、検出された位置ｘを用いて前記周期でＴ＝Ｋ₂ （ｘ₂ −ｘ）の出力をアクチュエータから車輪支持部へ与える。この場合、高剛性であるため、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部は、目標位置ｘ₂ の位置に固定される。このとき、台車本体は相対的に進行方向の前方、後方、左方向、若しくは右方向へ移動又は傾斜し、このため台車の重心が適宜の位置へ移動する。
以上のようにして、台車は、更に容易に段差を昇降することができる。
また、車輪支持部を移動させるアクチュエータを用いて重心移動を行なうことができるため、前記アクチュエータ以外に重心移動のためのアクチュエータを別途設ける必要がない。
【００４５】
第９発明及び第１８発明にあっては、一対の段差検出手段として、例えば赤外線センサを２個、各車輪に対応させ、適宜の距離ｂを隔てて台車の進行方向端部に備え、夫々段差を検出する。また、例えばロータリーエンコーダを用いて各車輪の走行距離を検出する。
【００４６】
一対の段差検出手段の一方が段差を検出した時点で、該段差検出手段に対応する車輪の走行距離の検出を開始し、他方が段差を検出した時点で、走行距離の検出を終了する。このとき検出された走行距離ａと前記距離ｂとを用いて、前記車輪の段差への進入角度αを求める。一方の段差検出手段が段差を検出してから他方の段差検出手段が段差を検出するまでの間、進入角度αが一定の場合、進入角度αは、ｔａｎα＝ａ／ｂの式によって求めることができる。また、このとき検出された走行距離ａがａ＝０の場合（一対の段差検出手段が同時に段差を検出した場合）、前記車輪の段差への進入角度は９０度であり、前記車輪は段差に垂直に走行している。このとき検出された走行距離ａがａ＝∞の場合（一方の段差検出手段のみが段差を検出し、所定の時間が経過した後も他方の段差検出手段が段差を検出しない場合）、前記車輪の段差への進入角度は０度であり、前記車輪は段差に平行に走行している。
【００４７】
このようにして求めた進入角度を用い、該進入角度が、車輪が段差を昇降し易い進入角度であるか否かを判定することができる。また、昇降し易い進入角度である場合は昇降を開始し、昇降し難い進入角度である場合は、段差を回避して走行したり、昇降し易い進入角度が得られるように操向を制御したりすることができる。このため、台車はより容易に段差を昇降できる進入角度で段差を昇降することができる。
なお、一対の段差検出手段の一方又は両方を、第１６発明の段差高度検出手段を用いて構成しても良い。
【００４８】
第１９発明にあっては、例えば、台車本体の前後左右に配置してある４個の車輪と、４個のアクチュエータと、該アクチュエータから与えられる移動力によって地面に対して上下移動する４個の車輪支持部とを備え、該車輪支持部が、夫々１個の車輪を支持する。この場合、４個のアクチュエータで、例えば１個の車輪を昇降させ、主として他の３個の車輪で台車本体を支持できるため、滑らかに段差を昇降することができる。
【００４９】
第２０発明にあっては、例えば、台車本体の下部に設けられ、軸方向が左右方向の回転軸と、台車本体の左右に配置してある２組の前輪及び後輪と、２個のアクチュエータと、該アクチュエータから与えられる回転力によって回転軸回りに回転し、前記下部の左右に配置された２個の車輪支持部を備え、車輪支持部が、夫々１組の前輪及び後輪を支持する。この場合、２個のアクチュエータで、例えば１個の前輪を、該前輪と組になっている後輪を地面に接地させたまま昇降させ、主として前記後輪と他の前輪及び後輪とで台車本体を支持できるため、滑らかに段差を昇降することができる。
第２１発明にあっては、車椅子の搭乗者または介助者が入力手段により、希望する台車の速度及び進行方向に関する情報を入力する。入力された情報は車輪制御手段へ出力され、車輪制御手段は入力された速度及び進行方向に関する情報に基づいて、車輪の回転速度及び車輪の操舵角等を制御する。従って、搭乗者または介助者が上述した台車を運転でき、段差を昇降する場合でもインピーダンス制御により滑らかに段差を昇降することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態 １．
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る台車１の側面図である。また、図３は、台車１の重心移動を示す説明図である。図４は、台車１のブロック図である。
図中１５は円形のプレートであり、該プレート１５と、該プレート１５上面の中央に載置してある制御装置１０と、制御装置１０の上部に載置してあるバッテリ１６とは、台車１の台車本体である。
【００５１】
プレート１５は、中心点から距離Ｒ（プレート１５の半径ｒ＞Ｒ）離れた位置に４機の車輪機構（第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、第３車輪機構１３及び第４車輪機構１４）を備え、各車輪機構は、夫々９０度ずつ離隔配置されている（図３参照）。
【００５２】
第１車輪機構１１は、プレート１５に設けられた穴部に嵌合固定してある第１ナット１１４と、該第１ナット１１４に噛合するボールねじを用いてなる第１車輪支持ねじ１１５とを備える。該第１車輪支持ねじ１１５は、プレート１５を貫通し、該プレート１５に対して垂直に配置されている。また、第１車輪機構１１は、第１車輪支持ねじ１１５の上側（プレート１５の上側）に配置され、該第１車輪支持ねじ１１５を回転させることによって、第１車輪支持ねじ１１５をプレート１５に対して上下方向に移動させる第１上下動用モータ１１６と、該第１上下動用モータ１１６に設置してあり、第１車輪支持ねじ１１５の回転角度を検出する第１ねじ回転角センサ１１７とを備える。
【００５３】
更に、第１車輪機構１１は、全方向移動車用の車輪（例えば特開２００１−１９１７０４号公報に開示された全方向移動車用車輪）を用いてなる第１車輪１１０と、該第１車輪１１０を駆動させる減速機付きの第１走行用モータ１１１と、該第１走行用モータ１１１に配置してあり、第１車輪１１０の回転角度を検出する第１車輪回転角センサ１１３と、第１車輪１１０に加えられる荷重を検出する第１荷重センサ１１２とを備える。第１車輪１１０（並びに第１走行用モータ１１１、第１荷重センサ１１２、及び第１車輪回転角センサ１１３）は、第１車輪支持ねじ１１５の下側（プレート１５の上側）に配置され、第１車輪支持ねじ１１５の上下動に伴って上下方向に移動する（図２参照）。
【００５４】
第２車輪機構１２は、第１車輪機構１１と同様に、第２車輪１２０と、第２走行用モータ１２１と、第２荷重センサ１２２と、第２車輪回転角センサ１２３と、第２ナット１２４と、第２車輪支持ねじ１２５と、第２上下動用モータ１２６と、第２ねじ回転角センサ１２７とを備える。同様に、第３車輪機構１３も、第３車輪１３０と、第３走行用モータ１３１と、第３荷重センサ１３２と、第３車輪回転角センサ１３３と、第３ナット１３４と、第３車輪支持ねじ１３５と、第３上下動用モータ１３６と、第３ねじ回転角センサ１３７とを備え、第４車輪機構１４も、第４車輪１４０と、第４走行用モータ１４１と、第４荷重センサ１４２と、第４車輪回転角センサ１４３と、第４ナット１４４と、第４車輪支持ねじ１４５と、第４上下動用モータ１４６と、第４ねじ回転角センサ１４７とを備える。
第１車輪機構１１〜第４車輪機構１４の対応する各部は、夫々略同寸法同形状の機器を用いて構成してある。
【００５５】
制御装置１０は、ＣＰＵを用いてなる制御部１００を備える（図４参照）。該制御部１００は、バスを介して制御装置１０の各部に接続されており、記憶部１０５に格納された制御プログラム及びデータ、又は装置外部から入力されるデータに従って装置各部を制御し、各種の動作処理を実行する。
【００５６】
記憶部１０５の一部は、台車１の動作処理に用いるデータとしてバネ係数ｋ₀ 、ｋ₁ 及びｋ₂ （ｋ₁ ＜ｋ₀ ＜ｋ₂ ）が記憶させてあるバネ係数記憶領域１０５ａである。ｋ₀ は通常時（全ての車輪が昇降しない場合）に各車輪機構の上下動用モータに付与される通常バネ係数であり、ｋ₁ は昇降時（車輪が昇降する場合）に、昇降している車輪を備える車輪機構（以下、昇降車輪機構と言う）の上下動用モータに付与される昇降バネ係数であり、ｋ₂ は昇降車輪機構以外の車輪機構（以下、非昇降車輪機構と言う）の上下動用モータに付与される非昇降バネ係数である。各バネ係数ｋは、第１車輪機構１１〜第４車輪機構１４のインピーダンス特性及び台車１が行なうべき動作等に応じて予め定めてある。
【００５７】
走行用モータ制御部１０１は、制御部１００に制御されて、第１走行用モータ１１１〜第４走行用モータ１４１夫々の出力を制御する。また、上下動用モータ制御部１０６は、制御部１００に制御されて、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が出力すべき第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々の回転力Ｔ、即ち第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に与えるべき上下移動力Ｔを制御する。このとき、制御部１００は、記憶部１０５に記憶してある上下動用モータの出力Ｔの算出式Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を用いる（ｘ_d ；目標位置。ｘ；各車輪支持ねじの位置）。
【００５８】
制御部１００は、インタフェース１０２を介して、第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２が検出した第１車輪１１０〜第４車輪１４０夫々に加えられた荷重のデータを所定の周期毎に入力される。また、インタフェース１０３を介して、第１車輪回転角センサ１１３〜第４車輪回転角センサ１４３が検出した第１車輪１１０〜第４車輪１４０の回転角度のデータを所定の周期毎に入力される。更に、インタフェース１０７を介して、第１ねじ回転角センサ１１７〜第４ねじ回転角センサ１４７が検出した各車輪支持ねじの回転角度のデータを所定の周期毎に入力される。
【００５９】
バッテリ１６は、図示しない配線を介して台車１の各モータ又はセンサ等へ駆動用の電力を供給する。例えば制御装置１０は、インタフェース１０４を介してバッテリ１６に接続され、該バッテリ１６から装置各部を駆動する電力を供給される。
【００６０】
第１車輪１１０〜第４車輪１４０が平らな地面４０に安定して接地し、プレート１５が所定の位置で水平に保持されている場合に、第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２が夫々検出する荷重を平衡荷重Ｆ₀ とする。また、地面４０上の第１車輪１１０〜第４車輪１４０夫々が、昇るべき段差４１（図６参照）に当接した場合に第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２が検出する荷重を第１荷重Ｆ₁ とし、地面４０上の第１車輪１１０〜第４車輪１４０夫々が、降りるべき段差４２（図１２参照）に進入した場合に検出する荷重を第２荷重Ｆ₂ とする（Ｆ₂ ＜Ｆ₀ ＜Ｆ₁ ）。また、段差４１を昇り終えた場合に検出する荷重をＦ₃ （Ｆ₃ ＜Ｆ₁ ）とし、段差４２を降り終えた場合に検出する荷重を、Ｆ₄ （Ｆ₂ ＜Ｆ₄ ）とする。Ｆ₀ 、Ｆ₁ 、Ｆ₂ 、Ｆ₃ 及びＦ₄ は、予め第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２を用いて計測した値を記憶部１０５に記憶してある。
【００６１】
制御部１００は、第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２夫々が検出した荷重ＦがＦ≧Ｆ₁ 又はＦ≦Ｆ₂ の場合、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が昇降すると判定する。また、第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２夫々が検出した荷重ＦがＦ₂ ＜Ｆ＜Ｆ₁ の場合、制御部１００は、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０に接地していると判定する。また、Ｆ≧Ｆ₁ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≦Ｆ₃ の荷重Ｆを検出した場合、制御部１００は、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０から段差４１の上の地面へ昇った（該地面に接地している）と判定する。更に、Ｆ≦Ｆ₂ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≧Ｆ₄ の荷重Ｆを検出した場合、制御部１００は、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０から段差４２の下の地面へ降りた（該地面に接地している）と判定する。
【００６２】
第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０に安定して接地し、プレート１５が所定の位置で水平に保持されている場合に、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５のプレート１５に対応する位置（第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５が第１ナット１１４〜第４ナット１４４に接触する位置）をｘ₄₀とし、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０からｘ_W 上昇したとき、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５のプレート１５に対する位置をｘ_W （＞ｘ₄₀）とする（図２参照）。第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０からｘ_W 下降したときは、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５のプレート１５に対応する位置を−ｘ_W （＜ｘ₄₀）とする。即ち、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の位置ｘは、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０に接地している場合はｘ＝ｘ₄₀であり、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０から上昇した場合（例えば段差の上へ昇った場合）、ｘ＞ｘ₄₀であり、地面４０から下降した場合（例えば段差の下へ降りた場合）、ｘ＜ｘ₄₀である。
【００６３】
制御部１００は、第１ねじ回転角センサ１１７〜第４ねじ回転角センサ１４７が検出した第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々の回転角度を、所定の周期（例えばインピーダンス制御周期）毎に入力された場合、予め記憶部１０５に記憶させてある変換式を用いて、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の位置ｘに変換する。また、該位置ｘを算出する度に、上下動用モータの出力Ｔを算出し、上下動用モータ制御部１０６を介して、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６夫々が、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５へ出力Ｔを与えるよう制御する。
【００６４】
制御部１００は、第１ねじ回転角センサ１１７〜第４ねじ回転角センサ１４７がｘ＝ｘ₄₀を検出し、かつ、第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２がＦ＝Ｆ₀ を検出した場合、第１車輪１１０〜第４車輪１４０が地面４０に安定して接地し、プレート１５が所定の位置で水平に保持されていると判定する。即ち、ｘ₄₀は地面４０に対応する第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の平衡点である。
【００６５】
また、制御部１００は、Ｆ≧Ｆ₁ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≦Ｆ₃ の荷重Ｆを検出した場合に第１ねじ回転角センサ１１７〜第４ねじ回転角センサ１４７が検出した位置ｘを、段差４１の上の地面に対応する第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の平衡点ｘ₄₁であると判定する。同様に、Ｆ≦Ｆ₂ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≧Ｆ₄ の荷重Ｆを検出した場合に第１ねじ回転角センサ１１７〜第４ねじ回転角センサ１４７が検出した位置ｘを、段差４２の下の地面に対応する第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の平衡点ｘ₄₂であると判定する。
【００６６】
制御部１００は、第１車輪回転角センサ１１３〜第４車輪回転角センサ１４３が検出した第１車輪１１０〜第４車輪１４０の回転角度を用いて、第１車輪１１０〜第４車輪１４０夫々の走行距離及び走行速度を求める。
【００６７】
制御部１００は、台車１の重心Ｇを移動させるべく、プレート１５（並びに制御装置１０及びバッテリ１６）を傾斜させる（図３参照）。制御装置１０は、移動させるべき重心位置（Ｘ_G ，Ｙ_G ）に対応するＹ軸周りのプレート１５の傾斜角度βとＸ軸周りの傾斜角度γとを、第１車輪機構１１〜第４車輪機構１４に対応させて、記憶部１０５の一部である重心テーブル１０５ｂに予め記憶されている。
第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の位置ｘ＝ｘ₄₀で平衡点にある場合（即ちプレート１５は水平）、プレート１５をＹ軸周りにβ、Ｘ軸周りにγ傾斜させるとき、制御部１００は、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の上下移動量ｈ₁ 〜ｈ₄ を、ｈ₁ ＝−Ｒｔａｎβ、ｈ₂ ＝Ｒｔａｎγ、ｈ₃ ＝Ｒｔａｎβ、及びｈ₄ ＝−Ｒｔａｎγの変換式を用いて算出する。
【００６８】
図５は、台車１の昇降処理手順を示すフローチャートである。以下では、台車１の全ての車輪が地面４０から段差４１の上の地面へ昇る場合、又は全ての車輪が地面４０から段差４２の下の地面へ降りる場合を例示する。
制御部１００は、昇降処理の初期化を行なう。この場合、第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２及び第１車輪回転角センサ１１３〜第４車輪回転角センサ１４３を用いて荷重Ｆが平衡荷重Ｆ₀ の場合に第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の位置ｘがｘ＝ｘ₄₀となるよう第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６を制御する。即ち、プレート１５をｘ＝ｘ₄₀の位置で水平に保持し、重心Ｇをプレート１５の中心点に一致させる（Ｓ１１）。
【００６９】
制御部１００は、第１車輪機構１１〜第４車輪機構１４の第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６に対して夫々バネ係数ｋと目標位置ｘ_d とを設定する。この場合、バネ係数ｋは、通常バネ係数ｋ₀ とし、目標位置ｘ_d を、通常目標位置ｘ₀ とする（Ｓ１２）。通常目標位置ｘ₀ としては、第１車輪１１０〜第４車輪１４０に対し、地面４０に接地している（昇降を完了していない）と判定した場合はｘ₀ ＝ｘ₄₀、段差４１の上の地面に接地している（段差４１の昇降を完了している）と判定した場合はｘ₀ ＝ｘ₄₁、段差４２の下の地面に接地している（段差４２の昇降を完了している）と判定した場合はｘ₀ ＝ｘ₄₂を夫々用いる。
制御部１００は、第１ねじ回転角センサ１１７〜第４ねじ回転角センサ１４７が検出した回転角度を用いて第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々の位置ｘを算出する（Ｓ１３）。
【００７０】
制御部１００は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に与えるべき上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）の値を求め、上下動用モータ制御部１０６を介して、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６に上下移動力Ｔを出力させる（Ｓ１４）。Ｓ１３及びＳ１４の処理は、インピーダンス制御周期毎に反復して行なう。
制御部１００は、第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２が出力した荷重Ｆを用いて段差を検出する（Ｓ１５）。Ｆ₂ ＜Ｆ＜Ｆ₁ である場合、段差を検出していないと判定し（Ｓ１５でＮＯ）、処理をＳ１３へ戻す。
【００７１】
第１荷重センサ１１２〜第４荷重センサ１４２の何れかが出力した荷重ＦがＦ≧Ｆ₁ 又はＦ≦Ｆ₂ である場合、制御部１００は、第１車輪１１０〜第４車輪１４０の何れかが段差４１に当接したか段差４２に進入したと判定する。即ち、前記荷重Ｆを検出した荷重センサを備える車輪機構が段差を検出したと判定する（Ｓ１５でＹＥＳ）。
【００７２】
このとき、制御部１００は、前記車輪機構を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、昇降車輪機構以外の車輪機構を非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋと目標位置ｘ_d とを設定する。この場合、バネ係数ｋは、昇降バネ係数ｋ₁ とし、目標位置ｘ_d を、第１目標位置ｘ₁ とする（Ｓ１６）。第１目標位置ｘ₁ としては、昇降する車輪を除く他の車輪が地面４０に接地している（各車輪が昇降を完了していない）と判定した場合はｘ₁ ＝ｘ₄₀、他の車輪が段差４１の上の地面に接地している（該車輪が段差４１の昇降を完了している）と判定した場合はｘ₁ ＝ｘ₄₁、他の車輪が段差４２の下の地面に接地している（該車輪が段差４２の昇降を完了している）と判定した場合はｘ₁ ＝ｘ₄₂を夫々用いる。
【００７３】
次いで、制御部１００は、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋと目標位置ｘ_d とを設定する。この場合、バネ係数ｋは、非昇降バネ係数ｋ₂ とし、目標位置ｘ_d を、第２目標位置ｘ₂ とする（Ｓ１７）。このとき、制御部１００は、重心テーブル１０５ｂを参照し、昇降車輪機構に対応させて記憶してあるプレート１５の傾斜角度β及びγを取得し、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５の上下移動量ｈ₁ 〜ｈ₄ を夫々算出し、該上下移動量ｈ₁ 〜ｈ₄ と第１目標位置ｘ₁ （昇降車輪機構が備える車輪支持ねじの平衡点）とを用いて、各非昇降車輪機構の第２目標位置ｘ₂ を算出する。
制御部１００は、第１ねじ回転角センサ１１７〜第４ねじ回転角センサ１４７が検出した回転角度を用いて第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々の位置ｘを算出する（Ｓ１８）。
【００７４】
制御部１００は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に与えるべき上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）の値を求め、上下動用モータ制御部１０６を介して、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６に上下移動力Ｔを出力させる（Ｓ１９）。Ｓ１８及びＳ１９の処理は、インピーダンス制御周期毎に反復して行なう。
【００７５】
制御部１００は、昇降車輪機構の荷重センサが出力した荷重Ｆを用いて昇降が完了したか否かを判定する（Ｓ２０）。Ｆ＜Ｆ₄ 又はＦ＞Ｆ₃ である場合、昇降が完了していないと判定し（Ｓ２０でＮＯ）、処理をＳ１８へ戻す。前記荷重ＦがＦ≦Ｆ₃ 又はＦ≧Ｆ₄ である場合、昇降が完了したと判定し（Ｓ２０でＹＥＳ）、昇降車輪機構が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させる。
制御部１００は、記憶部１０５を参照し、第１車輪機構１１〜第４車輪機構１４の全てが昇降を完了したか否かを判定する（Ｓ２１）。昇降が完了していない場合は（Ｓ２１でＮＯ）、処理をＳ１２へ戻す。昇降が完了した場合（Ｓ２１でＹＥＳ）は、各車輪機構が昇降を完了したことを記憶部１０５から消去し、Ｓ１１へ処理を戻す。即ち、次は段差４１の上の地面又は段差４２の下の地面を地面４０であると認識して、新たな昇降処理を繰り返す。
【００７６】
図６〜図１５は、台車１の昇降動作を示す説明図であり、各図の（ａ）は、台車１の上面図を模式的に示し、各図の（ｂ）は、台車１の側面図を模式的に示している。
図６〜図１１は段差４１を昇る場合の説明図である。
図６において第３車輪１３０が段差４１に当接するまで、台車１は地面４０上を走行している。プレート１５はｘ＝ｘ₄₀の位置で水平に保持され、重心Ｇはプレート１５の中心点に位置している（図５のＳ１１）。また、第１車輪機構１１〜第４車輪機構１４に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定してある（図５のＳ１２）。
【００７７】
第３車輪１３０が段差４１に当接したとき、第３荷重センサ１３２が荷重Ｆ≧Ｆ₁ を検出し、制御部１００は、第３車輪１３０が段差に当接したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
制御部１００は、第３車輪機構１３を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第４車輪機構１４は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₀とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図７（ａ）のように、重心位置が第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第４車輪機構１４で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【００７８】
図７において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４１に進入する。このときプレート１５は進行方向後方へ傾斜する。また、第３車輪１３０は、段差４１の壁面に接触し、かつ、上方へ移動して段差４１を昇る。
【００７９】
図８において、第３車輪１３０が段差４１を昇り終えたとき、第３荷重センサ１３２が荷重Ｆ≦Ｆ₃ を検出し、制御部１００は、第３車輪１３０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第３車輪機構１３が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させ、また、第３ねじ回転角センサ１３７が検出した位置ｘ＝ｘ₄₁として記憶部１０５に記憶させる。
【００８０】
次に、第２車輪１２０が段差４１に当接するまで、台車１は段差４１の方向へ走行する。この場合、車輪が地面４０上に位置する第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第４車輪機構１４に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定し、車輪が段差４１の上の地面に位置する第３車輪機構１３に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₁とを設定する（図５のＳ１２）。
第２車輪１２０が段差４１に当接したとき、第２荷重センサ１２２が荷重Ｆ≧Ｆ₁ を検出し、制御部１００は、第２車輪１２０が段差に当接したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
【００８１】
制御部１００は、第２車輪機構１２を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第１車輪機構１１、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₁とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図９（ａ）のように、重心位置が第１車輪機構１１、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【００８２】
図９において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４１に進入する。このときプレート１５は進行方向後方へ傾斜する。また、第２車輪１２０は、段差４１の壁面に接触し、かつ、上方へ移動して段差４１を昇る。
第２車輪１２０が段差４１を昇り終えたとき、第２荷重センサ１２２が荷重Ｆ≦Ｆ₃ を検出し、制御部１００は、第２車輪１２０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第２車輪機構１２が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させる。
【００８３】
次に、第４車輪１４０が段差４１に当接するまで、台車１は段差４１の方向へ走行する。この場合、車輪が地面４０上に位置する第１車輪機構１１及び第４車輪機構１４にバネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定し、車輪が段差４１の上の地面に位置する第２車輪機構１２及び第３車輪機構１３にバネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₁とを設定する（図５のＳ１２）。
第４車輪１４０が段差４１に当接したとき、第４荷重センサ１４２が荷重Ｆ≧Ｆ₁ を検出し、制御部１００は、第４車輪１４０が段差に当接したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
【００８４】
制御部１００は、第４車輪機構１４を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第３車輪機構１３は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₁とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図１０（ａ）のように、重心位置が第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第３車輪機構１３で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【００８５】
図１０において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４１に進入する。このときプレート１５は進行方向後方へ傾斜する。また、第４車輪１４０は、段差４１の壁面に接触し、かつ、上方へ移動して段差４１を昇る。
第４車輪１４０が段差４１を昇り終えたとき、第４荷重センサ１４２が荷重Ｆ≦Ｆ₃ を検出し、制御部１００は、第４車輪１４０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第４車輪機構１４が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させる。
【００８６】
最後に、第１車輪１１０が段差４１に当接するまで、台車１は段差４１の方向へ走行する。この場合、車輪が地面４０上に位置する第１車輪機構１１にバネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定し、車輪が段差４１の上の地面に位置する第２車輪機構１２、第３車輪機構１３及び第４車輪機構１４に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₁とを設定する（図５のＳ１２）。
第１車輪１１０が段差４１に当接したとき、第１荷重センサ１１２が荷重Ｆ≧Ｆ₁ を検出し、制御部１００は、第１車輪１１０が段差に当接したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
【００８７】
制御部１００は、第１車輪機構１１を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第２車輪機構１２、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₁とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図１１（ａ）のように、重心位置が第２車輪機構１２、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【００８８】
図１１において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４１に進入する。このときプレート１５は進行方向前方へ傾斜する。また、第１車輪１１０は、段差４１の壁面に接触し、かつ、上方へ移動して段差４１を昇る。
第１車輪１１０が段差４１を昇り終えたとき、第１荷重センサ１１２が荷重Ｆ≦Ｆ₃ を検出し、制御部１００は、第１車輪１１０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第１車輪機構１１が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させる。
第１車輪１１０〜第４車輪１４０の昇降が完了した場合（図５のＳ２１でＹＥＳ）、各車輪機構が昇降を完了したことを記憶部１０５から消去する。
【００８９】
以上のようにして、台車１は、各車輪機構の上下動用モータの出力を制御して、各車輪を段差４１の壁面に接触させ、かつ、上方向に移動し易くさせて、段差４１を昇らせ、昇降中の車輪以外の車輪を、該車輪が上下方向に変動したときであっても即座に接地させて、安定させることができる。
【００９０】
図１２〜図１５は、段差４２を降りる場合の説明図である。
図１２において第１車輪１１０が段差４２に進入するまで、台車１は地面４０上を走行している。プレート１５はｘ＝ｘ₄₀の位置で水平に保持され、重心Ｇはプレート１５の中心点に位置している（図５のＳ１１）。また、第１車輪機構１１〜第４車輪機構１４に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定してある（図５のＳ１２）。
第１車輪１１０が段差４２に進入したとき、第１荷重センサ１１２が荷重Ｆ≦Ｆ₂ を検出し、制御部１００は、第１車輪１１０が段差に進入したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
【００９１】
制御部１００は、第１車輪機構１１を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第２車輪機構１２、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₀とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図１２（ａ）のように、重心位置が第２車輪機構１２、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【００９２】
図１２において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４２に進入する。このときプレート１５は進行方向後方へ傾斜する。また、第１車輪１１０は、段差４２の壁面に接触し、かつ、下方へ移動して段差４２を降りる。
第１車輪１１０が段差４２を降り終えたとき、第１荷重センサ１１２が荷重Ｆ≧Ｆ₄ を検出し、制御部１００は、第１車輪１１０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第１車輪機構１１が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させ、また、第１ねじ回転角センサ１１７が検出した位置ｘ＝ｘ₄₂として記憶部１０５に記憶させる。
【００９３】
次に、第４車輪１４０が段差４２に進入するまで、台車１は段差４２の方向へ走行する。この場合、車輪が地面４０上に位置する第２車輪機構１２、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定し、車輪が段差４２の下の地面に位置する第１車輪機構１１に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₂とを設定する（図５のＳ１２）。
第４車輪１４０が段差４２に進入したとき、第４荷重センサ１４２が荷重Ｆ≦Ｆ₂ を検出し、制御部１００は、第４車輪１４０が段差に進入したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
【００９４】
制御部１００は、第４車輪機構１４を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第３車輪機構１３は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₂とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図１３（ａ）のように、重心位置が第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第３車輪機構１３で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【００９５】
図１３において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４２に進入する。このときプレート１５は進行方向後方へ傾斜する。また、第４車輪１４０は、段差４２の壁面に接触し、かつ、下方へ移動して段差４２を降りる。
第４車輪１４０が段差４２を降り終えたとき、第４荷重センサ１４２が荷重Ｆ≧Ｆ₄ を検出し、制御部１００は、第４車輪１４０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第４車輪機構１４が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させる。
【００９６】
次に、第２車輪１２０が段差４２に進入するまで、台車１は段差４２の方向へ走行する。この場合、車輪が地面４０上に位置する第２車輪機構１２及び第３車輪機構１３にバネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定し、車輪が段差４２の下の地面に位置する第１車輪機構１１及び第４車輪機構１４にバネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₂とを設定する（図５のＳ１２）。
第２車輪１２０が段差４２に進入したとき、第２荷重センサ１２２が荷重Ｆ≦Ｆ₂ を検出し、制御部１００は、第２車輪１２０が段差に進入したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
【００９７】
制御部１００は、第２車輪機構１２を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第１車輪機構１１、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₂とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図１４（ａ）のように、重心位置が第１車輪機構１１、第３車輪機構１３、及び第４車輪機構１４で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【００９８】
図１４において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が、第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４２に進入する。このときプレート１５は進行方向後方へ傾斜する。また、第２車輪１２０は、段差４２の壁面に接触し、かつ、下方へ移動して段差４２を降りる。
第２車輪１２０が段差４２を降り終えたとき、第２荷重センサ１２２が荷重Ｆ≧Ｆ₄ を検出し、制御部１００は、第２車輪１２０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第２車輪機構１２が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させる。
【００９９】
最後に、第３車輪１３０が段差４２に進入するまで、台車１は段差４２の方向へ走行する。この場合、車輪が地面４０上に位置する第３車輪機構１３にバネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₀とを設定し、車輪が段差４２の下の地面に位置する第１車輪機構１１、第２車輪機構１２及び第４車輪機構１４に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置ｘ_d ＝通常目標位置ｘ₀ ＝ｘ₄₂とを設定する（図５のＳ１２）。
第３車輪１３０が段差４２に進入したとき、第３荷重センサ１３２が荷重Ｆ≦Ｆ₂ を検出し、制御部１００は、第３車輪１３０が段差に進入したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図５のＳ１５でＹＥＳ）。
【０１００】
制御部１００は、第３車輪機構１３を昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第４車輪機構１４は非昇降車輪機構として記憶部１０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置ｘ_d ＝第１目標位置ｘ₁ ＝ｘ₄₂とを設定する（図５のＳ１６）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置ｘ_d ＝第２目標位置ｘ₂ とを設定する。第２目標位置ｘ₂ は、図１５（ａ）のように、重心位置が第１車輪機構１１、第２車輪機構１２、及び第４車輪機構１４で構成される三角形内に位置するように算出される（図５のＳ１７）。
【０１０１】
図１５において、台車１は、第１上下動用モータ１１６〜第４上下動用モータ１４６が第１車輪支持ねじ１１５〜第４車輪支持ねじ１４５夫々に上下移動力Ｔ＝ｋ（ｘ_d −ｘ）を与え（図５のＳ１９）ながら段差４２に進入する。このときプレート１５は進行方向前方へ傾斜する。また、第３車輪１３０は、段差４２の壁面に接触し、かつ、下方へ移動して段差４２を降りる。
第３車輪１３０が段差４２を降り終えたとき、第３荷重センサ１３２が荷重Ｆ≧Ｆ₄ を検出し、制御部１００は、第３車輪１３０が昇降を完了したと判定する（図５のＳ２０でＹＥＳ）。このとき、制御部１００は、第３車輪機構１３が昇降を完了したことを記憶部１０５に記憶させる。
第１車輪１１０〜第４車輪１４０の昇降が完了した場合（図５のＳ２１でＹＥＳ）、各車輪機構が昇降を完了したことを記憶部１０５から消去する。
【０１０２】
以上のようにして、台車１は、各車輪機構の上下動用モータの出力を制御して、各車輪を段差４２の壁面に接触させ、かつ、下方向に移動し易くさせて、段差４２を降りさせ、昇降中の車輪以外の車輪を、該車輪が上下方向に変動したときであっても即座に接地させて、安定させることができる。
なお、図６〜図８においては、各車輪は段差に対して平行に進入しているが、段差を昇る場合に、各車輪を段差に対して斜めに進入させても良い。この場合、より段差を昇り易くなる。
【０１０３】
実施の形態 ２．
図１６は本発明の実施の形態２に係る台車２の正面図、図１７は台車２の背面図、図１８は台車２の側面図である。また、図１９は台車２が備える車輪の上下移動を示す説明図である。図２０は、台車２のブロック図である。
図中２５は平面視が矩形のプレートであり、該プレート２５と、該プレート２５上面の中央に載置してある制御装置２０と、制御装置２０の上部に載置してあるバッテリ２６と、プレート２５下面の中央に固設してある車体支持部２７とは、台車２の台車本体である。
台車２は、車体支持部２７を挟んで左右対称に離隔配置されている２機の車輪機構（第１車輪機構２１及び第２車輪機構２２）を備える。（図１６及び図１７参照）。
【０１０４】
第１車輪機構２１は、車体支持部２７の左側に固設された第１回転軸用モータ２１６と、台車２の前後方向の中心位置に配置してあり、第１回転軸用モータ２１６に駆動されて回転する第１回転軸２１４と、該第１回転軸２１４に嵌合固定され、第１回転軸２１４の回転に伴って一体的に回転する第１車輪支持部２１５とを備える。第１車輪支持部２１５は前後対称の略コの字型であり、前端下部に第１前輪２１０を配置してあり、後端下部に第１後輪２３０を配置してある。即ち、第１前輪２１０と第１後輪２３０とは、プレート２５の四隅の内、左側の前端と後端とに対応して配置されており、第１車輪支持部２１５の回転に伴って上下方向に移動する（図１９参照）。
【０１０５】
また、第１車輪機構２１は、第１回転軸２１４の回転角度を検出することによって第１車輪支持部２１５の回転角度を検出する第１軸回転角センサ２１７を、第１回転軸用モータ２１６に設置してある。更に、第１車輪機構２１は、第１前輪２１０を駆動させる減速機付きの第１走行用モータ２１１と、該第１走行用モータ２１１に配置してあり、第１前輪２１０の回転角度を検出する第１車輪回転角センサ２１３と、第１前輪２１０に加えられる荷重を検出する第１荷重センサ２１２とを備える。また、第１車輪機構２１は、第１後輪２３０を駆動させる減速機付きの第３走行用モータ２３１と、該第３走行用モータ２３１に配置してあり、第１後輪２３０の回転角度を検出する第３車輪回転角センサ２３３と、第１後輪２３０に加えられる荷重を検出する第３荷重センサ２３２とを備える。
【０１０６】
第２車輪機構２２は、第１車輪機構２１と同様に、第２前輪２２０と、第２走行用モータ２２１と、第２荷重センサ２２２と、第２車輪回転角センサ２２３と、第２回転軸２２４と、第２車輪支持部２２５と、第２回転軸用モータ２２６と、第２軸回転角センサ２２７と、第２前輪２４０と、第４走行用モータ２４１と、第４荷重センサ２４２と、第４車輪回転角センサ２４３とを備える。
【０１０７】
プレート２５下面の四隅には、第１前輪２１０、第２前輪２２０、第１後輪２３０、及び第２後輪２４０に対応させて、夫々赤外線測距センサを用いてなる距離センサが２個、左右方向に距離ｂを隔てて離隔配置されている。各距離センサは下向きに赤外線を照射して、地面の凹凸及び段差の高さを検出する。第１前輪２１０に対しては、プレート２５の左右方向外側に配置された第１外側距離センサ２１８と、左右方向内側に配置された第１内側距離センサ２１９とが設けられている。同様にして、第２前輪２２０に対しては、第２外側距離センサ２２８と第２内側距離センサ２２９とが設けられ、第１後輪２３０に対しては、第３外側距離センサ２３８と第３内側距離センサ２３９とが設けられ、第２後輪２４０に対しては、第４外側距離センサ２４８と第４内側距離センサ２４９とが設けられている。
【０１０８】
第１車輪機構２１と第２車輪機構２２の対応する各部は、夫々略同寸法同形状の機器を用いて構成してある（図１６〜図１８参照）。
制御装置２０は、ＣＰＵを用いてなる制御部２００を備える（図２０参照）。該制御部２００は、バスを介して制御装置２０の各部に接続されており、記憶部２０５に格納された制御プログラム及びデータ、又は装置外部から入力されるデータに従って装置各部を制御し、各種の動作処理を実行する。
【０１０９】
記憶部２０５の一部は、台車２の動作処理に用いるデータとしてバネ係数ｋ₀ 、ｋ₁ 及びｋ₂ （ｋ₁ ＜ｋ₀ ＜ｋ₂ ）が記憶させてあるバネ係数記憶領域２０５ａである。ｋ₀ は通常時に各車輪機構の回転軸用モータに付与される通常バネ係数であり、ｋ₁ は昇降時に昇降車輪機構の回転軸用モータに付与される昇降バネ係数であり、ｋ₂ は非昇降車輪機構の回転軸用モータに付与される非昇降バネ係数である。各バネ係数ｋは、第１車輪機構２１及び第２車輪機構２２のインピーダンス特性及び台車２が行なうべき動作等に応じて予め定めてある。
【０１１０】
走行用モータ制御部２０１は、制御部２００に制御されて、第１走行用モータ２１１〜第４走行用モータ２４１夫々の出力を制御する。また、回転軸モータ制御部２０６は、制御部２００に制御されて、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６が出力すべき第１回転軸２１４及び第２回転軸２２４夫々の回転力、即ち第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々に与えるべき回転力Ｔを制御する。このとき、制御部２００は、記憶部２０５に記憶してある回転軸用モータの出力Ｔの算出式Ｔ＝ｋ（θ_d −θ）を用いる（θ_d ；目標位置。θ；各車輪支持部の位置）。
【０１１１】
制御部２００は、インタフェース２０２を介して、第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２が検出した第１前輪２１０〜第２後輪２４０夫々に加えられた荷重のデータを所定の周期毎に入力される。また、インタフェース２０３を介して、第１車輪回転角センサ２１３〜第４車輪回転角センサ２４３が検出した第１前輪２１０〜第２後輪２４０の回転角度のデータを所定の周期毎に入力される。また、インタフェース２０７を介して、第１軸回転角センサ２１７及び第２軸回転角センサ２２７が検出した第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の回転角度のデータを所定の周期毎に入力される。
【０１１２】
制御部２００は、第１車輪回転角センサ２１３〜第４車輪回転角センサ２４３が検出した第１前輪２１０〜第２後輪２４０の回転角度を用いて、第１前輪２１０〜第２後輪２４０夫々の走行距離及び走行速度を求める。
また、制御部２００は、インタフェース２０８を介して、第１外側距離センサ２１８〜第４外側距離センサ２４８及び第１内側距離センサ２１９〜第４内側距離センサ２４９が検出した高さを入力される。
【０１１３】
制御部２００は、各距離センサが検出した高さが所定の高さ以上である場合、該高さを検出した外側距離センサ（内側距離センサ）が前記高さを検出した時点から、前記外側距離センサ（内側距離センサ）に対応する車輪の車輪回転角センサを用いて前記車輪の走行距離を検出し始め、前記外側距離センサ（内側距離センサ）に隣接する内側距離センサ（外側距離センサ）が前記高さを検出した時点で、走行距離ａを取得する。また、制御部２００は、予め記憶部２０５に記憶させてある変換式を用い、前記高さを第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の位置θ_H に変換する。
このとき検出された走行距離ａと前記距離ｂとを用いて、制御部２００は、前記車輪の段差への進入角度αを、ｔａｎα＝ａ／ｂの式によって求め、次いで、該進入角度αが、前記車輪が段差を昇降し易い進入角度であるか否かを判定する。該進入角度の範囲は、予め記憶部１０５に記憶してある。
【０１１４】
バッテリ２６は、図示しない配線を介して台車２の各モータ又はセンサ等へ駆動用の電力を供給する。例えば制御装置２０は、インタフェース２０４を介してバッテリ２６に接続され、該バッテリ２６から装置各部を駆動する電力を供給される。
【０１１５】
第１前輪２１０〜第２後輪２４０が平らな地面４０に安定して接地し、プレート２５が水平に保持されている場合に、第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２が夫々検出する荷重を平衡荷重Ｆ₀ とする。また、地面４０上の第１前輪２１０〜第２後輪２４０夫々が、昇るべき段差４１（図２３参照）に当接した場合に、第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２が検出する荷重を第１荷重Ｆ₁ とし、地面４０上の第１前輪２１０〜第２後輪２４０夫々が、降りるべき段差４２（図２４参照）に進入した場合に検出する荷重を荷重Ｆ₂ とする（Ｆ₂ ＜Ｆ₀ ＜Ｆ₁ ）。また、段差４１を昇り終えた場合に検出する第２荷重を、Ｆ₃ （Ｆ₃ ＜Ｆ₁ ）とし、段差４２を降り終えた場合に検出する荷重を、Ｆ₄ （Ｆ₂ ＜Ｆ₄ ）とする。Ｆ₀ 、Ｆ₁ 、Ｆ₂ 、Ｆ₃ 及びＦ₄ は、予め第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２を用いて計測した値を記憶部２０５に記憶してある。
【０１１６】
制御部２００は、第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２夫々が検出した荷重ＦがＦ≧Ｆ₁ 又はＦ≦Ｆ₂ の場合、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が昇降すると判定する。また、第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２夫々が検出した荷重ＦがＦ₂ ＜Ｆ＜Ｆ₁ の場合、制御部２００は、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０に接地していると判定する。また、Ｆ≧Ｆ₁ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≦Ｆ₃ の荷重Ｆを検出した場合、制御部２００は、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０から段差４１の上の地面へ昇った（該地面に接地している）と判定する。更に、Ｆ≦Ｆ₂ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≧Ｆ₄ の荷重Ｆを検出した場合、制御部２００は、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０から段差４２の下の地面へ降りた（該地面に接地している）と判定する。
【０１１７】
第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０に安定して接地し、プレート２５が所定の位置で水平に保持されている場合に、第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の位置をθ₄₀とし、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０からｘ_W 上昇したとき、第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の第１前輪２１０及び第２前輪２２０の位置をθ_W （＞θ₄₀）とする（図１９参照）。第１前輪２１０及び第２前輪２２０が地面４０からθ_W 下降したときは、第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の位置を−θ_W （＜θ₄₀）とする。即ち、第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の位置θは、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０に接地している場合はθ＝θ₄₀であり、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０から上昇した場合（例えば段差の上へ昇った場合）θ＞θ₄₀であり、地面４０から下降した場合（例えば段差の下へ降りた場合）θ＜θ₄₀である。
【０１１８】
制御部２００は、第１軸回転角センサ２１７及び第２軸回転角センサ２２７が検出した第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々の回転角度を、所定の周期（例えばインピーダンス制御周期）毎に入力された場合、回転軸用モータの出力Ｔを算出し、回転軸モータ制御部２０６を介して、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６夫々が、第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５へ出力Ｔを与えるよう制御する。
【０１１９】
制御部２００は、第１軸回転角センサ２１７及び第２軸回転角センサ２２７がθ＝θ₄₀を検出し、かつ、第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２がＦ＝Ｆ₀ を検出した場合、第１前輪２１０〜第２後輪２４０が地面４０に安定して接地し、プレート２５が水平に保持されていると判定する。即ち、θ₄₀は地面４０に対応する第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の平衡点である。
【０１２０】
また、制御部２００は、台車２が前方（図１８の白抜矢符方向）へ走行している場合に第１前輪２１０又は第２前輪２２０がＦ≧Ｆ₁ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≦Ｆ₃ の荷重Ｆを検出した場合に第１軸回転角センサ２１７又は第２軸回転角センサ２２７が検出した位置θを、段差４１の上の地面に対応する第１車輪支持部２１５又は第２車輪支持部２２５の平衡点θ₄₁であると判定する。同様に、Ｆ≦Ｆ₂ の荷重を検出し、次いで、Ｆ≧Ｆ₄ の荷重Ｆを検出した場合に第１軸回転角センサ２１７又は第２軸回転角センサ２２７が検出した位置θを、段差４２の下の地面に対応する第１車輪支持部２１５又は第２車輪支持部２２５の平衡点θ₄₂であると判定する。
【０１２１】
図２１及び図２２は、台車２の昇降処理手順を示すフローチャートである。以下では、前方へ走行している台車２の２個の前輪が地面４０から段差４１の上の地面へ昇るとき、又は２個の前輪が地面４０から段差４２の下の地面へ降りるときを例示する。
制御部２００は、昇降処理の初期化を行なう。この場合、第１荷重センサ２１２〜第４荷重センサ２４２及び第１車輪回転角センサ２１３〜第４車輪回転角センサ２４３を用いて荷重Ｆが平衡荷重Ｆ₀ の場合に第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の位置θがθ＝θ₄₀となるよう第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６を制御する。即ち、プレート２５を水平に保持する（Ｓ３１）。
【０１２２】
制御部２００は、第１車輪機構２１及び第２車輪機構２２の第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６に対して夫々バネ係数ｋと目標位置θ_d とを設定する。この場合、バネ係数ｋは、通常バネ係数ｋ₀ とし、目標位置θ_d を、通常目標位置θ₀ とする（Ｓ３２）。通常目標位置θ₀ としては、第１車輪機構２１及び第２車輪機構２２夫々に対して、前輪と後輪とが共に地面４０に接地している（昇降を完了していない）と判定した場合はθ₀ ＝θ₄₀、前輪が段差４１の上の地面に接地している（段差４１の昇降を完了している）と判定した場合はθ₀ ＝θ₄₁、段差４２の下の地面に接地している（段差４２の昇降を完了している）と判定した場合はθ₀ ＝θ₄₂を夫々用いる。
制御部２００は、第１軸回転角センサ２１７及び第２軸回転角センサ２２７が検出した回転角度を用いて第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々の位置θを検出する（Ｓ３３）。
【０１２３】
制御部２００は、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６が、第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々に与えるべき回転力Ｔ＝ｋ（θ_d −θ）の値を求め、回転軸モータ制御部２０６を介して第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６に回転力Ｔを出力させる（Ｓ３４）。Ｓ３３及びＳ３４の処理は、インピーダンス制御周期毎に反復して行なう。
【０１２４】
制御部２００は、第１外側距離センサ２１８及び第２外側距離センサ２２８並びに第１内側距離センサ２１９及び第２内側距離センサ２２９が検出した高さＨが所定の高さ以上か否かを判定することによって段差を検出したか否かを判定する（Ｓ３５）。高さＨが所定の高さ未満である場合（Ｓ３５でＮＯ）、制御部２００は、段差を検出していないと判定して、処理をＳ３３へ戻す。高さＨが所定の高さ以上である場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、段差を検出したと判定して、走行距離の検出を開始する（Ｓ３６）。また、制御部２００は、予め記憶部２０５に記憶させてある変換式を用い、前記高さを第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５の位置θ_H に変換する。
【０１２５】
次いで、制御部２００は、高さＨを検出した外側距離センサ（内側距離センサ）に隣接する内側距離センサ（外側距離センサ）が高さＨを検出したか否かを判定し（Ｓ３７）、検出していない場合は（Ｓ３７でＮＯ）、検出するまで前方への走行を継続する。検出した場合は（Ｓ３７でＹＥＳ）、その時点で走行距離ａを取得する（Ｓ３８）。
制御部２００は、進入角度αを算出し（Ｓ３９）、段差を検出した距離センサに対応する車輪が前記進入角度で段差に進入した場合に該車輪が容易に段差へ進入可能であるか否かを判定する（Ｓ４０）。進入できない場合（Ｓ４０でＮＯ）は、所要の車輪の走行用モータの出力を制御することによって該車輪の操向を制御して、進入角度を変更する（Ｓ４１）。
【０１２６】
制御部２００は、第１荷重センサ２１２又は第２荷重センサ２２２が出力した荷重Ｆを用いて、段差を検出した距離センサに対応する車輪が段差に接触（当接又は進入）したか否かを判定する（Ｓ５０）。Ｆ₂ ＜Ｆ＜Ｆ₁ である場合、段差に接触していないと判定し（Ｓ５０でＮＯ）、前方への走行を継続する。
前記荷重ＦがＦ≧Ｆ₁ 又はＦ≦Ｆ₂ である場合、制御部２００は、前記車輪が段差に接触したと判定する（Ｓ５０でＹＥＳ）。
このとき、制御部２００は、前記車輪を備える車輪機構を昇降車輪機構として記憶部２０５に記憶させ、昇降車輪機構以外の車輪機構を非昇降車輪機構として記憶部２０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋと目標位置θ_d とを設定する。この場合、バネ係数ｋは、昇降バネ係数ｋ₁ とし、目標位置θ_d を、第１目標位置θ₁ とする（Ｓ５１）。第１目標位置θ₁ としては、Ｓ３５で検出した段差の高さＨを、昇降車輪機構が備える車輪支持部の位置に変換した位置θ_H を用いる。
【０１２７】
次いで、制御部２００は、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋと目標位置θ_d とを設定する。この場合、バネ係数ｋは、非昇降バネ係数ｋ₂ とし、目標位置θ_d を、第２目標位置θ₂ とする（Ｓ５２）。第２目標位置θ₂ としては、非昇降車輪機構の前輪が地面４０に接地している（該前輪が昇降を完了していない）と判定した場合はθ₁ ＝θ₄₀、前記前輪が段差４１の上の地面に接地している（該前輪が段差４１の昇降を完了している）と判定した場合はθ₁ ＝θ₄₁、前記前輪が段差４２の下の地面に接地している（該前輪が段差４２の昇降を完了している）と判定した場合はθ₁ ＝θ₄₂を、夫々用いる。
制御部２００は、第１軸回転角センサ２１７及び第２軸回転角センサ２２７が検出した回転角度を用いて第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々の位置θを検出する（Ｓ５３）。
【０１２８】
制御部２００は、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６が第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々に与えるべき回転力Ｔ＝ｋ（θ_d −θ）の値を求め、回転軸モータ制御部２０６を介して、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６に回転力Ｔを出力させる（Ｓ５４）。Ｓ５３及びＳ５４の処理は、インピーダンス制御周期毎に反復して行なう。
制御部２００は、昇降車輪機構の荷重センサが出力した荷重Ｆを用いて昇降が完了したか否かを判定する（Ｓ５５）。Ｆ＜Ｆ₄ 又はＦ＞Ｆ₃ である場合、昇降が完了していないと判定し（Ｓ５５でＮＯ）、処理をＳ５３へ戻す。前記荷重ＦがＦ≦Ｆ₃ 又はＦ≧Ｆ₄ である場合、昇降が完了したと判定し（Ｓ５５でＹＥＳ）、昇降車輪機構の前輪が昇降を完了したことを記憶部２０５に記憶させる。
【０１２９】
制御部２００は、記憶部２０５を参照し、第１車輪機構２１及び第２車輪機構２２の各前輪が昇降を完了したか否かを判定する（Ｓ５６）。昇降が完了していない場合は（Ｓ５６でＮＯ）、処理をＳ３２へ戻す。昇降が完了した場合は、昇降処理を終了する（Ｓ５６でＹＥＳ）。
なお、各前輪の昇降処理に続いて、各後輪の昇降動作を行っても良い。この場合、第１目標位置θ₁ として用いる位置θ_H は前輪の昇降処理において取得しているため、距離センサを用いて段差の高さを検出することなく、前輪と同様にして昇降処理を行なうことができる。
【０１３０】
図２３及び図２４は、台車２の昇降動作を示す説明図であり、進入角度αが段差に進入し易い進入角度である場合の第１前輪２１０の昇降を例示している。
図２３は段差４１を昇る場合の説明図である。
図２３（ａ）では、台車２はプレート２５を水平に保持して地面４０上を走行している。（図２１のＳ３１）。また、第１車輪機構２１及び第２車輪機構２２に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置θ_d ＝通常目標位置θ₀ ＝θ₄₀とを設定してある（図２１のＳ３２）。更に、第１外側距離センサ２１８（及び第１内側距離センサ２１９）が段差４１を検出し、また、該段差４１の高さＨを検出する（Ｓ３５でＹＥＳ）。
【０１３１】
第１前輪２１０が段差４１に当接したとき、第１荷重センサ２１２が荷重Ｆ≧Ｆ₁ を検出し、制御部２００は、第１前輪２１０が段差に当接したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図２２のＳ５０でＹＥＳ）。
制御部２００は、第１車輪機構２１を昇降車輪機構として記憶部２０５に記憶させ、第２車輪機構２２は非昇降車輪機構として記憶部２０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置θ_d ＝第１目標位置θ₁ ＝θ_H とを設定する（図２２のＳ５１）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置θ_d ＝第２目標位置θ₂ ＝θ₄₀とを設定する（図２２のＳ５２）。
【０１３２】
図２３（ｂ）において、台車２は、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６が第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々に回転力Ｔ＝ｋ（θ_d −θ）を与え（図２２のＳ５４）ながら段差４１に進入する。このときまた、第１前輪２１０は、段差４１の壁面に接触し、かつ、上方へ移動して段差４１を昇る。
図２３（ｃ）において、第１前輪２１０が段差４１を昇り終えたとき、第１荷重センサ２１２が荷重Ｆ≦Ｆ₃ を検出し、制御部２００は、第１前輪２１０が昇降を完了したと判定する（図２２のＳ５５でＹＥＳ）。
【０１３３】
以上のようにして、台車２は、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６の出力を制御して、第１前輪２１０を段差４１の壁面に接触させ、かつ、上方向に移動し易くさせて、段差４１を昇らせ、第１後輪２３０及び第２車輪機構２２の前輪及び後輪を、各車輪が上下方向に変動したときであっても即座に接地させて、安定させることができる。
【０１３４】
図２４は、段差４２を降りる場合の説明図である。
図２４（ａ）では、台車２はプレート２５を水平に保持して地面４０上を走行している。（図２１のＳ３１）。また、第１車輪機構２１及び第２車輪機構２２に、バネ係数ｋ＝通常バネ係数ｋ₀ と目標位置θ_d ＝通常目標位置θ₀ ＝θ₄₀とを設定してある（図２１のＳ３２）。更に、第１外側距離センサ２１８（及び第１内側距離センサ２１９）が段差４２を検出し、また、該段差４２の高さＨを検出する（Ｓ３５でＹＥＳ）。
第１前輪２１０が段差４２に進入したとき、第１荷重センサ２１２が荷重Ｆ≦Ｆ₂ を検出し、制御部２００は、第１前輪２１０が段差に進入したと判定する。即ち段差を検出したと判定する（図２２のＳ５０でＹＥＳ）。
【０１３５】
制御部２００は、第１車輪機構２１を昇降車輪機構として記憶部２０５に記憶させ、第２車輪機構２２は非昇降車輪機構として記憶部２０５に記憶させ、次いで、昇降車輪機構に対してバネ係数ｋ＝昇降バネ係数ｋ₁ と目標位置θ_d ＝第１目標位置θ₁ ＝θ_H とを設定する（図２２のＳ５１）。また、非昇降車輪機構に対して夫々バネ係数ｋ＝非昇降バネ係数ｋ₂ と目標位置θ_d ＝第２目標位置θ₂ ＝θ₄₀とを設定する（図２２のＳ５２）。
図２４（ｂ）において、台車２は、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６が第１車輪支持部２１５及び第２車輪支持部２２５夫々に回転力Ｔ＝ｋ（θ_d −θ）を与え（図２２のＳ５４）ながら段差４２に進入する。このときまた、第１前輪２１０は、段差４２の壁面に接触し、かつ、下方へ移動して段差４２を降りる。
【０１３６】
図２４（ｃ）において、第１前輪２１０が段差４２を降り終えたとき、第１荷重センサ２１２が荷重Ｆ≧Ｆ₄ を検出し、制御部２００は、第１前輪２１０が昇降を完了したと判定する（図２２のＳ５５でＹＥＳ）。
以上のようにして、台車２は、第１回転軸用モータ２１６及び第２回転軸用モータ２２６の出力を制御して、第１前輪２１０を段差４２の壁面に接触させ、かつ、下方向に移動し易くさせて、段差４２を降りさせ、第１後輪２３０及び第２車輪機構２２の前輪及び後輪を、各車輪が上下方向に変動したときであっても即座に接地させて、安定させることができる。
【０１３７】
実施の形態 ３．
実施の形態３は実施の形態１または２で述べた台車を用いた車椅子に関する。以下では、実施の形態２に係る台車を適用した車椅子について説明する。図２７は車椅子の正面図、図２８は車椅子の背面図、図２９は車椅子の側面図である。また、図３０は、実施の形態３にかかる台車２のブロック図であり、図３１は入力手段の斜視図である。
【０１３８】
図に示すように台車２のプレート２５上には、車椅子Ｓの搭乗者が座るためのシートＳ１が、制御装置２０及びバッテリ２６を内包させて載置されている。また、プレート２５上には搭乗者を支持するためのアームレストＳ２が左右それぞれ垂設されている。アームレストＳ２上には入力手段としての操作レバーＨが設けられており、搭乗者の操作により希望する走行速度及び進行方向に関する情報が制御装置２０へ出力され、車椅子Ｓを運転することができる。さらに、後輪側（第１後輪２３０及び第２後輪２４０側）にも、介護者が車椅子Ｓを運転するための操作レバーＨがプレート２５上に設けられている。
【０１３９】
図３１に示すように操作レバーＨは、ハンドルＨ２、ハンドル固定部Ｈ１、操舵角センサＨ３、アームＨ４、傾斜角センサＨ６、及び支持柱Ｈ５により構成される。プレート２５またはアームレストＳ２上には支持柱Ｈ５の一端が固定されて上部へ垂設されており、その他端はアームＨ４の一端と傾斜角センサＨ６を介して、アームＨ４が車椅子Ｓの前後方向へ回動することができるように接続されている。搭乗者または介護者がハンドルを前方へ傾斜させることにより、アームＨ４がその一端である傾斜角センサＨ６を中心に前方、または後方へ傾斜する。ポテンショメータ等により構成される傾斜角センサＨ６は、回動角度を検出して、回動角度を進行速度及び進行方向（前方または後方）に関する情報として、制御装置２０へ出力する。
【０１４０】
直円柱型のハンドルＨ２はその長手方向中心部がハンドル固定部Ｈ１により、固定されており、ハンドル固定部Ｈ１を中心に左方向または右方向に回動する。ハンドルＨ２が回動した場合、ハンドル固定部Ｈ１に結合する操舵角センサＨ３により、方位角速度が検出される。検出された方位角速度の情報は制御装置２０へ出力される。
【０１４１】
これにより、ハンドルを前後させて、アームＨ４を前後方向へ傾斜させることにより、傾斜角センサＨ６を通じて、前または後の方向に関する情報及び進行速度に関する情報が制御装置２０へ伝達される。そして、ハンドルＨ２を、ハンドル固定部Ｈ１を中心に左右へ回動することにより左または右の進行方向に関する情報が制御装置２０へ出力される。なお、本実施の形態においては前後及び左右の回動角度を検出する２軸センサを２つ用いることとしたが、これに限るものではなく、６軸センサなど他のセンサを用いても良い。また、入力手段としての操作レバーＨは、搭乗者用にアームレストＳ２上及び介護者用にプレート２５上にそれぞれ設けたが、いずれか一方に設ける構成であっても良い。以下に他の形態を付記しておく。図３１における傾斜角センサＨ６及び操舵角センサＨ３に代えて、Ｈ３部分に、前後方向、左右方向、及び垂直軸周りのトルクを検出する６軸力センサＨ３を用いても良い。この場合、６軸力センサＨ３により検出された前後左右の方向及びトルクの大きさは、進行方向及び速度に関する情報として制御装置２０へ出力される。また、被介護者が操作するためのアームレストＳ２上の操作レバーＨは、ポテンショメータ等により前後、左右方向の検出角度を検出することが可能なジョイステックにより構成しても良い。
【０１４２】
図３０に示すように、傾斜角センサＨ６及び操舵角センサＨ４はインタフェースＨ７を介して制御部２００に接続されている。さらに制御部２００にはバスを介して第１前輪２１０、第２前輪２２０、第１後輪２３０、及び第２後輪２４０を制御する車輪制御手段としての車輪制御部２０１ａが接続されている。車輪制御部２０１ａは走行用モータ制御部２０１及び操舵モータ２０１ｂから構成されている。走行用モータ２０１は、傾斜角センサＨ６から出力される前または後の方向に関する情報及び速度に関する情報の入力に基づき、第１走行用モータ２１１及び第２走行用モータ２２１の出力（回転速度）を制御する。なお、説明を容易にするために本実施の形態に係る車輪は前輪駆動としている。
【０１４３】
操舵モータ制御部２０１ｂは操舵角センサＨ４から出力される方位角速度に関する情報に従い、第１前輪２１０を操舵する第１回転軸用モータ２１６及び第２前輪２２０を操舵する第２回転軸用モータ２２６の操舵角度をそれぞれ出力する。なお、本実施の形態においては説明を容易にするために前輪のみを操舵することとしているが後輪を同時に操舵しても良いことはもちろんである。第１車輪操舵モータ２０１Ｍは、図２７に示すように第１ジョイント２０１ＭＪを介して第１車輪支持部２１５に回動可能に接続されている。第１車輪操舵モータ２０１Ｍは、操舵モータ制御部２０１ｂの指示に従い、第１車輪支持部２１５を中心に回動し、同軸上に設けられる第１前輪２１０を左右方向に操舵する。同様に第２前輪２２０側にも、第２車輪操舵モータ２０１Ｍ及び第２ジョイント２０２ＭＪが設けられている。
【０１４４】
図３２は車輪移動ユニットの座標系を示す説明図である。図においてＶは、操作レバーＨのアームＨ４及び傾斜角センサＨ６を通じて入力された、車椅子Ｓの走行速度である。また、ΩはハンドルＨ２及び操舵角センサＨ４を通じて入力された、車椅子Ｓの略中央部を中心とした方位角速度である。走行速度Ｖは傾斜角センサＨ６が検出した傾斜角に応じた値に決定され、方位角速度Ωは操舵角センサＨ４が検出した操舵角度に応じた値に決定される。ここで、第１前輪の回転速度をｖ_r、第２前輪の回転速度をｖ_lとし、第１前輪中心部と第１後輪中心部との間隔をｌ_D、第１前輪と第２前輪との間隔をｌ_wとした場合、走行速度Ｖ及び方位角速度Ωは下記の式１で表すことができる。
【０１４５】
【数１】

さらに、これらを整理すると、第１前輪の速度ｖ_r及び第２前輪の速度ｖ_lは下記の式２で表すことができる。
【数２】

【０１４６】
式２により、入力手段である操作レバーＨから希望する走行速度Ｖが入力された場合に、第１走行用モータ２１１及び第２走行用モータへの出力量（回転速度）を算出することができる。また、方位角速度Ωが入力された場合、第１前輪２１０（左輪）の操舵角φ_l及び第２前輪２２０（右輪）の操舵角φ_rは式３で表すことができる。
【数３】

【０１４７】
式３により、入力手段である操作レバーＨから希望する走行速度Ｖ及び方位角速度Ωが入力された場合、操舵モータ制御部２０１ｂは第１前輪２１０（左輪）の操舵角φ_l及び第２前輪２２０（右輪）の操舵角φ_rを演算し、第１車輪操舵モータ２０１Ｍ及び第２車輪操舵モータ２０２Ｍの出力をそれぞれ制御する。これにより、実施の形態２で述べたように、図２１のステップＳ３１の初期化、ステップＳ３２の通常目標位置θ₀の設定後、制御部２００は操作レバーＨから走行速度Ｖ及び方位角速度Ωの情報を受け付ける。これらの情報を逐次受け付け（例えば、制御周期１０ｍｓ）、制御部２００は、式２及び式３に従い第１前輪の回転速度ｖ_r及び第２前輪の回転速度ｖ_l、並びに、第１前輪２１０（左輪）の操舵角φ_l及び第２前輪２２０（右輪）の操舵角φ_rを算出して車輪制御部２０１ａを制御し、車椅子Ｓを走行させる。走行中に段差を検出した場合の処理は実施の形態２で述べたとおり（ステップＳ３５以降）であるので、詳細な説明は省略する。
【０１４８】
【発明の効果】
本発明の段差昇降方法及び台車によれば、台車が備える各車輪が地面又は段差の壁面等に安定して接地又は接触することができ、走行に必要なグリップ力を確実に得ることができる。このため、台車は、車輪の半径以上の高さを有する段差であっても滑らかに昇降でき、また、地面の凹凸又は段差による台車本体への衝撃を緩和して、安定に走行することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る台車の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る台車の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る台車の重心移動を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る台車のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る台車の正面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る台車の背面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る台車の側面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る台車が備える車輪の上下移動を示す説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係る台車のブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る台車の昇降処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態２に係る台車の昇降処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態２に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態２に係る台車の昇降動作を示す説明図である。
【図２５】インピーダンス制御のブロック図である。
【図２６】本発明に係る台車の模式図である。
【図２７】車椅子の正面図である。
【図２８】車椅子の背面図である。
【図２９】車椅子の側面図である。
【図３０】実施の形態３にかかる台車のブロック図である。
【図３１】入力手段の斜視図である。
【図３２】車輪移動ユニットの座標系を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 台車
１０ 制御装置
１０５ 記憶部
１５ プレート
１１ 第１車輪機構
１１０ 第１車輪
１１１ 第１走行用モータ
１１２ 第１荷重センサ
１１３ 第１車輪回転角センサ
１１５ 第１車輪支持ねじ
１１６ 第１上下動用モータ
１１７ 第１ねじ回転角センサ
１２ 第２車輪機構
１３ 第３車輪機構
１４ 第４車輪機構
２１８ 第１外側測距センサ
２１９ 第１内側測距センサ
Ｈ 操作レバー（入力手段）
Ｈ１ ハンドル湖底部
Ｈ２ ハンドル
Ｈ３ 操舵角センサ
Ｈ４ アーム
Ｈ５ 支持柱
Ｈ６ 傾斜角センサ
Ｓ 車椅子
Ｓ１ シート
Ｓ２ アームレスト
２０１ＭＪ 第１ジョイント
２０２ＭＪ 第２ジョイント
２０１Ｍ 第１車輪操舵モータ
２０２Ｍ 第２車輪操舵モータ
２０１ａ 車輪制御部（車輪制御手段）
２０１ｂ 操舵モータ制御部

Claims (21)

1. 台車本体の下部に設けられた１又は複数の車輪を支持する複数の車輪支持部と、該車輪支持部が支持する車輪が上下方向に移動するように該車輪支持部を移動させるアクチュエータとを備える台車の段差昇降方法であって、
   前記車輪が段差を昇降する場合に、前記アクチュエータの出力によって前記車輪支持部と前記台車本体との間に生じる質量特性、剛性特性、及び減衰特性を調整して、前記アクチュエータが前記車輪支持部に与える移動力の出力を制御するとともに、
   各車輪に加えられる外力を検出し、該外力が所定の第１外力以上又は該第１外力より小さい第２外力以下である場合に、前記車輪が段差を昇降すると判定し、前記第２外力より大きく前記第１外力より小さい所定の範囲内の外力を検出した場合に、前記車輪が接地しているか、前記車輪の昇降が完了したと判定することを特徴とする段差昇降方法。
2. 各車輪が段差を昇降するか否かを判定し、各アクチュエータの出力を、段差を昇降するか否かに対応して定められた剛性特性に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の段差昇降方法。
3. 各車輪が段差を昇降する場合、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ ₁ に基づいて求め、前記車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ ₂ （Ｋ ₁ ＜Ｋ ₂ ）に基づいて求め、昇降しない場合、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、剛性特性Ｋ ₀ （Ｋ ₁ ≦Ｋ ₀ ≦Ｋ ₂ ）に基づいて求めることを特徴とする請求項２に記載の段差昇降方法。
4. 各車輪支持部の位置を検出し、該車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を前記位置に基づいて求めることを特徴とする請求項２又は３に記載の段差昇降方法。
5. 各車輪支持部が支持する車輪が接地しているときの前記車輪支持部の位置を検出し、該車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を前記位置に基づいて求めることを特徴とする請求項４に記載の段差昇降方法。
6. 段差の昇降が完了した車輪を支持する車輪支持部の位置を検出し、前記段差を他の車輪が昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記位置に基づいて求めることを特徴とする請求項４又は５に記載の段差昇降方法。
7. 昇降すべき段差の高さを検出し、前記段差を昇降する場合、該段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記高さに基づいて求めることを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の段差昇降方法。
8. 段差を昇降する場合、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記台車本体を進行方向の前方、後方、左方向、若しくは右方向へ移動又は傾斜させるときの前記台車本体の位置又は傾斜角度に基づいて求めることを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載の段差昇降方法。
9. 各車輪に対応し、所定の距離を隔てた２点で段差を検出し、一方が段差を検出した時点から他方が段差を検出した時点までの間に前記車輪が走行した走行距離と前記距離とを用いて前記車輪の段差への進入角度を求めることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の段差昇降方法。
10. 台車本体の下部に設けられた１又は複数の車輪を支持する複数の車輪支持部を備える台車において、
    前記車輪支持部が支持する車輪が上下方向に移動するように該車輪支持部を移動させるアクチュエータと、該アクチュエータの出力によって前記車輪支持部と前記台車本体との間に生じる質量特性、剛性特性、及び減衰特性を調整して、前記アクチュエータが前記車輪支持部に与える移動力の出力を制御する制御手段と、各車輪に加えられる外力を検出する外力検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記外力検出手段が所定の第１外力以上又は該第１外力より小さい第２外力以下の外力を検出した場合に、前記外力検出手段に対応する車輪が段差を昇降する と判定する手段と、前記第２外力より大きく前記第１外力より小さい所定の範囲内の外力を検出した場合に、前記車輪が接地しているか、前記車輪の昇降が完了したと判定する手段とを有することを特徴とする台車。
11. 前記制御手段は、各車輪が段差を昇降するか否かを判定する手段と、各アクチュエータの出力を、段差を昇降するか否かに対応して定められた剛性特性に基づいて求める手段とを有することを特徴とする請求項１０に記載の台車。
12. 剛性特性Ｋ ₀ 、Ｋ ₁ 及びＫ ₂ （Ｋ ₁ ≦Ｋ ₀ ≦Ｋ ₂ ）を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、各車輪が段差を昇降する場合、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ ₁ に基づいて求め、前記車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を剛性特性Ｋ ₂ に基づいて求める手段と、昇降しない場合、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、剛性特性Ｋ ₀ に基づいて求める手段とを有することを特徴とする請求項１１に記載の台車。
13. 各車輪支持部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記制御手段は、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記位置検出手段が検出した前記車輪支持部の位置に基づいて求める手段を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の台車。
14. 前記制御手段は、各車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、該車輪支持部が支持する車輪が接地しているときに前記位置検出手段が検出した前記車輪支持部の位置に基づいて求める手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の台車。
15. 前記制御手段は、段差の昇降が完了した車輪を支持する車輪支持部の位置を前記位置検出手段で検出する手段と、前記段差を他の車輪が昇降する場合、該車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記位置に基づいて求める手段とを有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の台車。
16. 段差の高さを検出する段差高度検出手段を備え、前記制御手段は、前記段差を昇降する場合、該段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記高さに基づいて求める手段を有することを特徴とする請求項１３乃至１５の何れかに記載の台車。
17. 段差を昇降する場合、前記制御手段は、段差を昇降する車輪を支持する車輪支持部以外の車輪支持部に対応するアクチュエータの出力を、前記台車本体を進行方向の前方、後方、左方向、若しくは右方向へ移動又は傾斜させるときの前記台車本体の位置又は前記台車本体の傾斜角度に基づいて求める手段を有することを特徴とする請求項１３乃至１６の何れかに記載の台車。
18. 各車輪に対応し、段差を検出すべく、所定の距離を隔てて並置された１対の段差検出手段と、前記車輪の走行距離を検出する手段と、一の段差検出手段が段差を検出した時点から他の段差検出手段が段差を検出した時点までの間に前記車輪が走行した走行距離及び前記距離を用いて前記車輪の段差への進入角度を求める手段とを備えることを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載の台車。
19. 地面に対して上下移動可能な４個の車輪支持部が夫々１個の車輪を支持し、前記アクチュエータは、各車輪支持部を上下方向に移動させることを特徴とする請求項１０乃至１８の何れかに記載の台車。
20. 前記台車本体の下部に、軸方向が左右方向の回転軸を備え、該回転軸回りに回転可能であり、夫々前輪及び後輪を支持する２個の車輪支持部が左右に並置され、前記アクチュエータは、各車輪支持部を前記回転軸回りに回転移動させることを特徴とする請求項１０乃至１８の何れかに記載の台車。
21. 請求項１０乃至２０のいずれかに記載の台車と、該台車の速度及び進行方向に関する情報を入力する入力手段と、該入力手段により入力された速度及び進行方向に関する情報に基づいて、前記台車の車輪を制御する車輪制御手段とを備えることを特徴とする車椅子。

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