JP4192339B2 - Four-wheel motor axle integrated type moving body - Google Patents

Description

【０００７】
の旋回角速度でそれぞれ反対方向に旋回し、車体を車軸の旋回角度に応じた方向に旋回させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、走行を開始したときに、ジョイスティック５４を操作する方向と走行方向とが一致しないことがあるため、運転が困難であるという問題がある。
【０００９】
即ち、図５（ａ）に示すように、ジョイスティック５４の左右方向の操作位置信号ｙと車軸の旋回角速度（ｄθf ／ｄｔ）・（ｄθｂ／ｄｔ）とは、上述の（１）式および（２）式のように比例関係にあるため、ジョイスティック５４が中立（ｙ＝０：旋回停止）の状態に戻れば、旋回角速度が０になる。これに対し、図５（ｂ）に示すように、操作位置信号ｙと車軸の旋回角度θとは、積分関係にあるため、ジョイスティック５４が中立（ｙ＝０：旋回停止）の状態に戻っても、積分後の旋回角度θが維持される。
【００１０】
これにより、ジョイスティック５４の操作位置に対して車軸の旋回角度が連動しないため、車上の運転者は、車体が停止していると、車軸がどの方向に傾いているかを認識することができない。従って、従来においては、停止した状態から運転を開始した直後の走行方向が不明であるため、車体を円滑に操縦しようとすると、運転開始前に車体を一旦走行させて車体の旋回方向を確認したり、車軸や車輪の方向を運転者が目視するという確認作業を行うことによって、車軸の旋回角度を認識することが必要になる。
【００１１】
そこで、例えばモータ５１ａ〜５１ｄのエンコーダ出力と車輪の径とを基にして車軸の旋回角速度を求め、これを積分して車軸の旋回角度として運転者に表示器で報知することも考えられるが、この方法では、車輪のスリップや凹み等の誤差要因により旋回角度を高精度に得ることは困難である。
【００１２】
さらに、以上のような確認作業や表示器により車軸の旋回角度を運転者が認識できた場合であっても、ジョイスティック５４を操作する方向と走行方向とが一致していないため、車軸の旋回角度を意識しながらジョイスティック５４を操作することが必要となり、ジョイスティック５４による感覚的な運転を行うことはできない。
【００１３】
従って、本発明は、ジョイスティック５４の操作位置に対して車軸の旋回角度を連動させてジョイスティック５４による感覚的な運転を可能にすることによって、容易な運転を実現することができる四輪モータ車軸一体型移動体の操縦装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、移動体の前後に配置された一対の車軸と、これら各車軸の両端部に設けられた車輪とを備え、前記車輪を個別に回転駆動して、前記車輪の回転速度差によって前記車軸を旋回させることにより任意の方向に走行可能な四輪モータ車軸一体型移動体であって、前記車軸の旋回角度を検出して角度検出信号を出力するステアリング角検出手段と、前記移動体上の運転者により操作されたときの操作方向を含む操作位置信号を出力する操舵手段と、少なくとも前記移動体が停止した状態から運転を開始する停止状態において、検出された前記車軸の旋回角度に応じた前記移動体の走行方向を前記操作位置信号の操作方向に一致させる前記車輪の前記回転速度差で、前記各車輪を回転駆動させる回転制御手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、回転制御手段により、少なくとも移動体が停止した状態から運転を開始する停止状態において、検出された移動体の走行方向を操作方向に一致させる車輪の回転速度差で、各車輪が回転駆動される。この際、角度検出信号の操作方向は、移動体上の運転者の操作に基づくものであり、角度検出信号は、車軸の旋回角度を示すものである。従って、少なくとも移動体が停止した状態から運転を開始する際において、運転者の操作方向と車軸の旋回角度に応じた移動体の走行方向とが常に一致することになる。これにより、操舵手段の操作により感覚的に車軸の旋回方向（移動体の走行方向）を認識することができるため、従来のように車軸や車輪を目視して走行方向を認識する場合よりも、容易に移動体を運転することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の四輪モータ車軸一体型移動体であって、さらに、前記角度検出信号を基にして前記旋回角度を表示する表示手段を有することを特徴としている。上記の構成によれば、表示手段に表示された旋回角度を目視することによって、現在の車軸の旋回角度から走行方向を確実に認識することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図３に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る操縦装置は、図３に示すように、四輪モータ車軸一体型移動体に適用される。この移動体の前側には、前側駆動機構４が配置されている。前側駆動機構４は、左右に配置された左前車輪１ａおよび右前車輪１ｂと、各車輪１ａ・１ｂをそれぞれ回転駆動する左前輪モータ２ａおよび右前輪モータ２ｂと、これらの車輪１ａ・１ｂ同士（モータ２ａ・２ｂ同士）を連結する前側車軸３とを有している。また、移動体の後側には、上記の前側駆動機構４と同一構成の後側駆動機構６が配置されており、後側駆動機構６は、左後車輪１ｃ、右後車輪１ｄ、左後輪モータ２ｃ、右後輪モータ２ｄおよび後側車軸５を有している。
【００１８】
上記の前側駆動機構４および後側駆動機構６は、前側車軸３および後側車軸５の中心部３ａ・５ａ同士を回動自在に連結した車体軸７を介して接続されている。さらに、両駆動機構４・６は、中心部３ａ・５ａから互いに逆方向に等距離（Ｌ）偏心した偏心部３ｂ・５ｂ同士を回動自在に連結した連結軸８を介して接続されている。そして、両駆動機構４・６を接続した車体軸７および連結軸８は、中心部３ａ・５ａを旋回中心として前側車軸３および後側車軸５を互いに逆方向に同一角度で旋回させる。
【００１９】
また、前側車軸３の中心部３ａには、図１に示すように、ステアリング角検出器９が設けられている。ステアリング角検出器９は、ポテンショメータからなっており、前側車軸３の旋回角度に応じた抵抗値の電圧値や電流値を角度検出信号として出力する。尚、ステアリング角検出器９は、ポテンショメータの他、磁気ポテンショメータを使用することができると共に、その他の旋回角度を検出する全ての機器を使用することができる。また、ステアリング角検出器９は、後側車軸５の中心部５ａに設けられていても良い。
【００２０】
上記のステアリング角検出器９は、操縦装置１０の一部を構成している。操縦装置１０は、ステアリング角検出器９の他、ジョイスティック１１、演算器１２、およびモータ制御器１３を備えている。ジョイスティック１１は、二次元方向に操作可能にされており、前後の操作により車体の前後進を指示し、左右の操作により車体の旋回を指示する操作位置信号を出力する。このジョイスティック１１は、上述のステアリング角検出器９と共に演算器１２に接続されている。演算器１２は、ステアリング角検出器９からの角度検出信号をジョイスティック１１の操作位置信号に対応させるように各モータ２ａ〜２ｄの回転速度指令値を求める走行演算処理を実行する。この演算器１２は、モータ制御器１３に接続されており、モータ制御器１３は、角度検出信号に対応した駆動電力を各モータ２ａ〜２ｄに供給する。
【００２１】
上記の演算器１２において実行される走行演算処理は、下記の（３）式および（４）式に基づいて回転速度指令値を算出する。
【００２２】
即ち、ジョイスティック１１における操作位置信号の前後方向成分をｘ（ｘ＞０：前進、ｘ＜０：後進、ｘ＝０：停止）とし、左右方向成分をｙ（ｙ＞０：右旋回、ｙ＜０左旋回）とする。また、旋回角度θに対するステアリング角検出器の抵抗値をＲ（θ）、前進のためのモータ２ａ〜２ｄの回転速度をω、旋回時に車軸３・５を旋回させるための左右の車輪１ａ〜１ｄの速度差を２Δωとすると、（３）式および（４）式が得られる。
【００２３】
ω＝Ａ_x ｘ ・・・（３）
Δω＝Ａ_y ｙ−Ｂ₁ Ｒ ・・・（４）
【００２４】
但し、Ａ_x ，Ａ_y はジョイスティック１１の操作位置信号の各成分ｘ，ｙを回転速度ωに変換する係数であり、Ｂ₁ はステアリング角検出器９の抵抗値Ｒ（θ）（角度検出信号）を回転速度ωに変換する係数である。
【００２５】
そして、ジョイスティック１１およびステアリング角検出器９からそれぞれ入力される操作位置信号および角度検出信号と、（３）式および（４）式とを用いて回転速度ωおよび速度差Δωを算出する。この後、左前輪モータ２ａと右後輪モータ２ｄをω−Δωで回転駆動すると共に、右前輪モータ２ｂおよび左後輪モータ２ｃをω＋Δωで回転駆動するように回転速度指令値を求める。
【００２６】
尚、（３）式および（４）式は、必ずしもｘ，ｙ，Ｒに対して線形である必要はない。例えばΔωをＡb ｙ−Ｂ₁ Ｒの積分関数で表しても良いし、Ａb ｙ−Ｂ₁ Ｒが或る値以下ではΔω＝０という関数にしても良い。即ち、上記の各式は、ステアリング角検出器９の角度検出信号をモータ２ａ〜２ｄの回転速度指令値にフィードバックすることによりジョイスティック１１の動きに車軸３・５の旋回が連動するような関係にされていれば良い。
【００２７】
上記の構成において、操縦装置１０の動作について説明する。
操縦装置１０に対して電源を投入すると、演算器１２は、ジョイスティック１１およびステアリング角検出器９から出力された操作位置信号および角度検出信号をそれぞれ取り込む。これらの信号と上述の（３）式および（４）式とに基づいて回転速度ωおよび速度差Δωをそれぞれ算出し、左前輪モータ２ａおよび右後輪モータ２ｄをω−Δωで回転駆動すると共に、右前輪モータ２ｂおよび左後輪モータ２ｃをω＋Δωで回転駆動するように回転速度指令値を求める。そして、操作位置信号をモータ制御器１３に出力し、モータ制御器１３から駆動電力を各モータ２ａ〜２ｄに供給することによって、図３の車輪１ａ〜１ｄを回転させて移動体を任意の方向に走行させたり、停止状態で車軸３・５のみを旋回させる。
【００２８】
この際、ジョイスティック１１からの操作位置信号の左右方向成分ｙと前側車軸３の旋回角度θとは、以下のような関係にある。即ち、Δωと前側車軸３の旋回速度ｄθ／ｄｔとは、上述の（１）式に示すような比例関係にある。また、前側車軸３の旋回角度θは、抵抗値Ｒに対して比例関係にある。従って、旋回角度θと抵抗値ＲとをＲ＝Ｂ₂ θで示すと、（４）式は、
【００２９】

と置き換えることができる。
【００３０】
上式（５）は、
ｄθ／（Ｂ’θ−Ａ’ｙ）＝−ｄｔ
と表すことができるため、各項を積分すると、
ｌｏｇ（Ｂ’θ−Ａ’ｙ）＝−ｔ＋Ｅ Ｅ：積分定数
となる。
【００３１】
初期条件がｔ＝０で、旋回角度がθ＝０であるとすると、
Ｅ＝ｌｏｇ（−Ａ’ｙ）
となるため、このＥを代入することによって、
ｌｏｇ（Ｂ’θ−Ａ’ｙ）＝−ｔ＋ｌｏｇ（−Ａ’ｙ） ・・・（６）
を得ることができる。
【００３２】
上記の（６）式を書き換えると、
Ｂ’θ−Ａ’ｙ＝ｅ^{(-t+log(-A'y))}＝−Ａ’ｙｅ^-t
となり、結果として
θ＝（Ａ’／Ｂ’）ｙ（１−ｅ^-t） ・・・（７）
が求まる。
【００３３】
上式（７）を基にして、操作位置信号の左右方向成分ｙが入力されたときの旋回角度θと時間ｔとの関係をグラフ化すると、図２（ａ）・（ｂ）のようになる。この結果からも明らかなように、ジョイスティック１１を操作すると、操作位置信号の左右方向成分ｙに対して前側車軸３（後側車軸５）の旋回角θが連動する。従って、運転者は、ジョイスティック１１の操作方向（傾倒方向）で車輪１ａ〜１ｄの方向（前側車軸３の旋回角度）が感覚的に分かると共に、ジョイスティック１１を中立位置（ｙ＝０）に戻すと前側車軸３も中央（θ＝０：直進方向に垂直方向に）に戻すことができるため、ジョイスティック１１により容易に運転を行うことができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態の操縦装置１０は、図１に示すように、移動体の前後に一対の車軸３・５を配置し、これら各車軸３・５の両端部に設けられた車輪１ａ〜１ｄを個別に回転駆動して前側車軸３・５を旋回させることにより任意の方向に走行可能な四輪モータ車軸一体型移動体を操縦するものであり、下記の特徴ある構成を有している。即ち、車軸３・５の旋回角度を検出して角度検出信号を出力するステアリング角検出器９（ステアリング角検出手段）と、運転者により操作されたときの操作方向成分（前後方向成分ｘ、左右方向成分ｙ）を含む操作位置信号を出力するジョイスティック１１（操舵手段）と、角度検出信号を操作位置信号の操作方向成分に対応させるように各車輪１ａ〜１ｄを回転駆動する回転制御手段（演算器１２、モータ制御器１３）とを有した構成にされている。
【００３５】
これにより、ジョイスティック１１の操作方向に車軸３・５の旋回角度が常に連動されることによって、ジョイスティック１１の操作により感覚的に車軸３・５の旋回方向（移動体の走行方向）を認識することができるため、従来のように車軸３・５や車輪１ａ〜１ｄを目視して走行方向を認識する場合よりも、容易に移動体を運転することができる。
【００３６】
また、操縦装置１０は、さらに、角度検出信号を基にして旋回角度を表示する表示器（表示手段）を有していることが望ましい。そして、この場合には、表示器に表示された旋回角度を目視することによって、現在の車軸３・５の旋回角度から走行方向を確実に認識することができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、移動体の前後に配置された一対の車軸と、これら各車軸の両端部に設けられた車輪とを備え、前記車輪を個別に回転駆動して、前記車輪の回転速度差によって前記車軸を旋回させることにより任意の方向に走行可能な四輪モータ車軸一体型移動体であって、前記車軸の旋回角度を検出して角度検出信号を出力するステアリング角検出手段と、前記移動体上の運転者により操作されたときの操作方向を含む操作位置信号を出力する操舵手段と、少なくとも移動体が停止した状態から運転を開始する停止状態において、検出された車軸の旋回角度に応じた移動体の走行方向を前記操作位置信号の操作方向に一致させる前記車輪の前記回転速度差で、前記各車輪を回転駆動する回転制御手段とを有する構成である。
【００３８】
上記の構成によれば、回転制御手段により、少なくとも移動体が停止した状態から運転を開始する停止状態において、検出された移動体の走行方向を操作方向に一致させる車輪の回転速度差で、各車輪が回転駆動される。この際、角度検出信号の操作方向は、移動体上の運転者の操作に基づくものであり、角度検出信号は、車軸の旋回角度を示すものである。従って、少なくとも移動体が停止した状態から運転を開始する停止状態において、運転者の操作方向と車軸の旋回角度に応じた移動体の走行方向とが常に一致することになる。これにより、操舵手段の操作により感覚的に車軸の旋回方向（移動体の走行方向）を認識することができるため、従来のように車軸や車輪を目視して走行方向を認識する場合よりも、容易に移動体を運転することができるという効果を奏する。
【００３９】
請求項２の発明は、請求項１記載の四輪モータ車軸一体型移動体であって、さらに、前記角度検出信号を基にして前記旋回角度を表示する表示手段を有する構成である。上記の構成によれば、表示手段に表示された旋回角度を目視することによって、現在の車軸の旋回角度から走行方向を確実に認識することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】操縦装置のブロック図である。
【図２】操作位置信号と旋回角度との関係を示す説明図である。
【図３】四輪モータ車軸一体型移動体の操縦装置
【図４】従来の操縦装置のブロック図である。
【図５】従来の操作位置信号と旋回角度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ 左前車輪
１ｂ 右前車輪
１ｃ 左後車輪
１ｄ 右後車輪
２ａ 左前輪モータ
２ｂ 右前輪モータ
２ｃ 左後輪モータ
２ｄ 右後輪モータ
３ 前側車軸
４ 前側駆動機構
５ 後側車軸
６ 後側駆動機構
７ 車体軸
８ 連結軸
９ ステアリング角検出器
１０ 操縦装置
１１ ジョイスティック
１２ 演算器
１３ モータ制御器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering device for a four-wheel motor axle-integrated moving body capable of traveling in an arbitrary direction by individually rotating and driving wheels to turn an axle.
[0002]
[Prior art]
When transporting people or objects on soft ground with many irregularities such as fields and forests, a four-wheel motor axle integrated moving body that travels while driving all wheels independently is used. Often used. The moving body includes wheels and driving motors arranged at four positions, front, rear, left and right, a pair of axles connecting front wheels (motors) and rear wheels (motors), and the axles. And a connecting shaft that connects the axles so as to be pivotable at positions offset from each other in opposite directions from the center (see FIG. 3).
[0003]
As shown in FIG. 4, the traveling speed and traveling direction of the moving body configured as described above are controlled by a control device 55 including a joystick 54. The conventional control device 55 connects the operation unit 53 to the joystick 54 to output the operation position signal in the front-rear direction and the operation position signal in the left-right direction of the joystick 54 to the operation unit 53. The speed command value is obtained and the motors 51a to 51d are rotationally controlled via the motor controller 52.
[0004]
That is, for example, the front-rear direction component of the operation position signal output from the joystick 54 is x (x = 0: vehicle stop state, x> 0: forward, x <0: reverse), and the left-right direction component is y (y = 0). : slewing stop, y> 0: left turning, y <0: When a right turn), the arithmetic unit 53, the motor rotation speed ω obtained by integrating the speed conversion coefficient a _x in the longitudinal direction component x, transverse direction Calculate the total value (ω-Δω, ω + Δω) of the motor rotation speed of the left front wheel and the right rear wheel -Δω (the motor speed of the right front wheel and the left rear wheel is + Δω) obtained by integrating the component y with the speed conversion coefficient A _y These total values are given to the motor controller 52 as rotation speed command values. The motor controller 52 rotates the motors 51a and 51d for the left front wheel and the right rear wheel at the rotational speed ω−Δω, and rotates the motors 51b and 51c for the right front wheel and the left rear wheel at ω + Δω.
[0005]
As a result, if the distance from the center of the axle to the wheel is LS, the wheel diameter is LW, and the turning angles of the front and rear axles are θf and θb, respectively, the front side and The rear axle is ideally
[0006]

[0007]
The vehicle body can be turned in the direction corresponding to the turning angle of the axle.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional configuration, there is a problem in that driving is difficult because the direction in which the joystick 54 is operated may not coincide with the traveling direction when the traveling is started.
[0009]
That is, as shown in FIG. 5 (a), the operation position signal y in the left-right direction of the joystick 54 and the turning angular velocity (dθf / dt) · (dθb / dt) of the axle are expressed by the above equations (1) and (2). ), The turning angular velocity becomes zero when the joystick 54 returns to the neutral state (y = 0: turning stop). On the other hand, as shown in FIG. 5B, since the operation position signal y and the turning angle θ of the axle are in an integral relationship, the joystick 54 returns to the neutral state (y = 0: turning stop). Also, the swivel angle θ after integration is maintained.
[0010]
As a result, the turning angle of the axle is not interlocked with the operation position of the joystick 54, so that the driver on the vehicle cannot recognize in which direction the axle is inclined when the vehicle body is stopped. Therefore, in the past, since the traveling direction immediately after starting the operation from the stopped state is unknown, when trying to smoothly control the vehicle body, the vehicle body is once traveled and the turning direction of the vehicle body is confirmed before the operation is started. In addition, it is necessary to recognize the turning angle of the axle by performing a confirmation work in which the driver visually checks the direction of the axle and wheels.
[0011]
Thus, for example, it is conceivable that the turning angular velocity of the axle is obtained based on the encoder output of the motors 51a to 51d and the wheel diameter, and this is integrated to notify the driver of the turning angle of the axle with a display. In this method, it is difficult to obtain the turning angle with high accuracy due to error factors such as slipping and dents of the wheels.
[0012]
Further, even when the driver can recognize the turning angle of the axle by the confirmation work and the display as described above, the direction in which the joystick 54 is operated and the traveling direction do not coincide with each other. It is necessary to operate the joystick 54 while paying attention to the above, and a sensuous driving with the joystick 54 cannot be performed.
[0013]
Therefore, according to the present invention, an easy driving can be realized by enabling a sensuous driving with the joystick 54 by interlocking the turning angle of the axle with the operation position of the joystick 54. Provided is a control device for a body-shaped moving body.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 includes a pair of axles arranged before and after the moving body, and wheels provided at both ends of each axle, and the wheels are individually driven to rotate. A four-wheel motor axle-integrated moving body that can travel in any direction by turning the axle according to the rotational speed difference of the wheels, and detecting an angle detection signal by detecting the turning angle of the axle stop state to start the steering angle detecting means, and steering means for outputting an operation position signal including the operation direction of when operated by the driver on the mobile, the operation from a state in which at least the movable body is stopped to in at the rotational speed difference of the wheels to match the travel direction of the moving body in accordance with the turning angle of said detected axle operation direction of the operation position signal, rotation system which makes rotationally driving the respective wheel It is characterized by a means.
[0015]
According to the above configuration, the rotation control means is configured so that the rotation speed difference between the wheels that causes the traveling direction of the detected moving body to coincide with the operation direction at least in the stopped state in which the driving is started from the stopped state. The wheel is driven to rotate . During this operation Direction angle detection signal is based on the driver's operation on the mobile, the angle detection signal shows a turning angle of the axle. Therefore, the least mobile is in starting operation from a stopped state, and the running direction of the moving body in accordance with the turning angle of the steering Sakukata direction and the axle of the driver always match. Thereby, since the turning direction of the axle (traveling direction of the moving body) can be recognized sensuously by the operation of the steering means, rather than the case where the traveling direction is recognized by visually checking the axle and wheels as in the past, A moving body can be driven easily.
[0016]
The invention according to claim 2 is the four-wheel motor axle integrated moving body according to claim 1, further comprising display means for displaying the turning angle based on the angle detection signal. According to the above configuration, by visually observing the turning angle displayed on the display means, the traveling direction can be reliably recognized from the current turning angle of the axle.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the control device according to the present embodiment is applied to a four-wheel motor axle integrated moving body. A front drive mechanism 4 is disposed on the front side of the moving body. The front drive mechanism 4 includes a left front wheel 1a and a right front wheel 1b arranged on the left and right sides, a left front wheel motor 2a and a right front wheel motor 2b that respectively rotate and drive the wheels 1a and 1b, and the wheels 1a and 1b (motors). 2a and 2b). In addition, a rear drive mechanism 6 having the same configuration as the front drive mechanism 4 is disposed on the rear side of the moving body. The rear drive mechanism 6 includes a left rear wheel 1c, a right rear wheel 1d, and a left rear wheel. A wheel motor 2c, a right rear wheel motor 2d, and a rear axle 5 are provided.
[0018]
The front drive mechanism 4 and the rear drive mechanism 6 are connected via a vehicle body shaft 7 in which the center portions 3a and 5a of the front axle 3 and the rear axle 5 are rotatably connected. Further, the drive mechanisms 4 and 6 are connected to each other via a connecting shaft 8 in which eccentric parts 3b and 5b eccentrically equidistant (L) in opposite directions from the center parts 3a and 5a are rotatably connected. . The vehicle body shaft 7 and the connecting shaft 8 to which the drive mechanisms 4 and 6 are connected turn the front axle 3 and the rear axle 5 at the same angle in opposite directions with the center portions 3a and 5a as the turning center.
[0019]
Further, a steering angle detector 9 is provided at the center portion 3a of the front axle 3 as shown in FIG. The steering angle detector 9 is composed of a potentiometer, and outputs a voltage value or a current value of a resistance value corresponding to the turning angle of the front axle 3 as an angle detection signal. In addition to the potentiometer, the steering angle detector 9 can use a magnetic potentiometer, and can use all devices that detect other turning angles. Further, the steering angle detector 9 may be provided in the central portion 5 a of the rear axle 5.
[0020]
The steering angle detector 9 described above constitutes a part of the steering device 10. The steering device 10 includes a joystick 11, a calculator 12, and a motor controller 13 in addition to the steering angle detector 9. The joystick 11 can be operated in a two-dimensional direction, and outputs an operation position signal that instructs the vehicle body to move forward and backward by forward and backward operations, and instructs the vehicle body to turn by left and right operations. The joystick 11 is connected to the arithmetic unit 12 together with the steering angle detector 9 described above. The computing unit 12 executes a traveling computation process for obtaining rotational speed command values of the motors 2a to 2d so that the angle detection signal from the steering angle detector 9 corresponds to the operation position signal of the joystick 11. This computing unit 12 is connected to a motor controller 13, and the motor controller 13 supplies driving power corresponding to the angle detection signal to each of the motors 2a to 2d.
[0021]
The traveling calculation process executed in the calculator 12 calculates a rotation speed command value based on the following equations (3) and (4).
[0022]
That is, the longitudinal component of the operation position signal in the joystick 11 is x (x> 0: forward, x <0: backward, x = 0: stop), and the horizontal component is y (y> 0: right turn, y <0 left turn). Further, the resistance value of the steering angle detector with respect to the turning angle θ is R (θ), the rotational speed of the motors 2a to 2d for forward movement is ω, and the left and right wheels 1a to 1d for turning the axles 3 and 5 at the time of turning. (3) and (4) are obtained when the speed difference is 2Δω.
[0023]
ω = A _x x (3)
Δω = A _y y−B ₁ R (4)
[0024]
Where A _x and A _y are coefficients for converting the components x and y of the operation position signal of the joystick 11 into the rotational speed ω, and B ₁ is the resistance value R (θ) (angle detection signal) of the steering angle detector 9. ) To a rotational speed ω.
[0025]
Then, the rotational speed ω and the speed difference Δω are calculated using the operation position signal and the angle detection signal respectively input from the joystick 11 and the steering angle detector 9, and the expressions (3) and (4). Thereafter, the rotational speed command value is obtained so that the left front wheel motor 2a and the right rear wheel motor 2d are rotationally driven by ω−Δω, and the right front wheel motor 2b and the left rear wheel motor 2c are rotationally driven by ω + Δω.
[0026]
Note that the equations (3) and (4) are not necessarily linear with respect to x, y, and R. For example to the [Delta] [omega may be expressed in integral function of Ab y-B ₁ R, may be a function of [Delta] [omega = 0 in the Ab y-B ₁ R is less certain value. That is, each of the above equations has a relationship such that the turning of the axles 3 and 5 is interlocked with the movement of the joystick 11 by feeding back the angle detection signal of the steering angle detector 9 to the rotation speed command values of the motors 2a to 2d. It only has to be done.
[0027]
In the above configuration, the operation of the control device 10 will be described.
When the control device 10 is turned on, the calculator 12 takes in the operation position signal and the angle detection signal output from the joystick 11 and the steering angle detector 9, respectively. The rotational speed ω and the speed difference Δω are calculated based on these signals and the above equations (3) and (4), respectively, and the left front wheel motor 2a and the right rear wheel motor 2d are driven to rotate at ω−Δω. Then, the rotational speed command value is obtained so that the right front wheel motor 2b and the left rear wheel motor 2c are rotationally driven at ω + Δω. Then, the operation position signal is output to the motor controller 13 and the driving power is supplied from the motor controller 13 to each of the motors 2a to 2d, so that the wheels 1a to 1d in FIG. Or only the axles 3 and 5 are turned in a stopped state.
[0028]
At this time, the left-right direction component y of the operation position signal from the joystick 11 and the turning angle θ of the front axle 3 have the following relationship. That is, Δω and the turning speed dθ / dt of the front axle 3 are in a proportional relationship as shown in the above equation (1). Further, the turning angle θ of the front axle 3 is proportional to the resistance value R. Therefore, when the turning angle θ and the resistance value R are represented by R = B ₂ θ, the equation (4) is
[0029]

Can be replaced.
[0030]
The above equation (5) is
dθ / (B′θ−A′y) = − dt
So integrating each term,
log (B′θ−A′y) = − t + E E: Integration constant.
[0031]
If the initial condition is t = 0 and the turning angle is θ = 0,
E = log (-A'y)
Therefore, by substituting this E,
log (B′θ−A′y) = − t + log (−A′y) (6)
Can be obtained.
[0032]
Rewriting equation (6) above,
B′θ−A′y = e ^{(−t + log (−A′y))} = − A′ye ^−t
As a result, θ = (A ′ / B ′) y (1-e ^−t ) (7)
Is obtained.
[0033]
Based on the above equation (7), the relationship between the turning angle θ and the time t when the left-right direction component y of the operation position signal is input is graphed as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Become. As is apparent from this result, when the joystick 11 is operated, the turning angle θ of the front axle 3 (rear axle 5) is interlocked with the horizontal component y of the operation position signal. Therefore, when the driver knows sensibly the direction of the wheels 1a to 1d (the turning angle of the front axle 3) in the operation direction (tilt direction) of the joystick 11, and returns the joystick 11 to the neutral position (y = 0). Since the front axle 3 can also be returned to the center (θ = 0: perpendicular to the straight traveling direction), the joystick 11 can be operated easily.
[0034]
As described above, as shown in FIG. 1, the steering device 10 according to the present embodiment has a pair of axles 3, 5 arranged in front of and behind the moving body, and wheels provided at both ends of the axles 3, 5. The four-wheel motor axle-integrated moving body that can travel in any direction by rotating and driving the front axles 3 and 5 by individually rotating and driving 1a to 1d has the following characteristic configuration ing. That is, a steering angle detector 9 (steering angle detection means) that detects a turning angle of the axles 3 and 5 and outputs an angle detection signal, and an operation direction component (front-rear direction component x, left and right) when operated by the driver. A joystick 11 (steering means) that outputs an operation position signal including a direction component y), and a rotation control means (calculation) that rotationally drives each wheel 1a to 1d so that the angle detection signal corresponds to the operation direction component of the operation position signal. And a motor controller 13).
[0035]
As a result, the turning angle of the axles 3 and 5 is always linked to the operation direction of the joystick 11, so that the turning direction of the axles 3 and 5 (the traveling direction of the moving body) is sensibly recognized by the operation of the joystick 11. Therefore, it is possible to drive the moving body more easily than in the case of recognizing the traveling direction by visually checking the axles 3 and 5 and the wheels 1a to 1d as in the past.
[0036]
Further, it is desirable that the control device 10 further includes a display (display means) that displays the turning angle based on the angle detection signal. In this case, the traveling direction can be reliably recognized from the current turning angle of the axles 3 and 5 by visually observing the turning angle displayed on the display.
[0037]
【The invention's effect】
The invention of claim 1 includes a pair of axles arranged before and after the moving body, and wheels provided at both ends of each axle, and rotationally drives the wheels individually to rotate the wheels. a four-wheel motor axle-integrated mobile runnable in an arbitrary direction by pivoting the axle by difference, and a steering angle detecting means for outputting an angle detection signal by detecting the turning angle of the axle, the steering means for outputting an operation position signal including the operation direction of when operated by the driver on the mobile, in the stop state to start operation from a state in which at least the moving body is stopped, the turning angle of the detected axle And a rotation control means for rotationally driving each wheel with the difference in rotation speed of the wheel that causes the traveling direction of the moving body to coincide with the operation direction of the operation position signal.
[0038]
According to the above configuration, the rotation control means is configured so that the rotation speed difference between the wheels that causes the traveling direction of the detected moving body to coincide with the operation direction at least in the stopped state in which the driving is started from the stopped state. The wheel is driven to rotate . During this operation Direction angle detection signal is based on the driver's operation on the mobile, the angle detection signal shows a turning angle of the axle. Therefore, the least mobile is in a stopped state to start operation from a stopped state, and the running direction of the moving body in accordance with the turning angle of the steering Sakukata direction and the axle of the driver always match. Thereby, since the turning direction of the axle (traveling direction of the moving body) can be recognized sensuously by the operation of the steering means, rather than the case where the traveling direction is recognized by visually checking the axle and wheels as in the past, There is an effect that the moving body can be easily driven.
[0039]
A second aspect of the invention is the four-wheel motor axle integrated moving body according to the first aspect, further comprising display means for displaying the turning angle based on the angle detection signal. According to said structure, there exists an effect that a driving | running | working direction can be reliably recognized from the turning angle of the present axle shaft by visually observing the turning angle displayed on the display means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a control device.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between an operation position signal and a turning angle.
FIG. 3 is a control device for a four-wheel motor axle integrated moving body. FIG. 4 is a block diagram of a conventional control device.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a conventional operation position signal and a turning angle.
[Explanation of symbols]
1a left front wheel 1b right front wheel 1c left rear wheel 1d right rear wheel 2a left front wheel motor 2b right front wheel motor 2c left rear wheel motor 2d right rear wheel motor 3 front axle 4 front drive mechanism 5 rear axle 6 rear drive mechanism 7 body Shaft 8 Connecting shaft 9 Steering angle detector 10 Steering device 11 Joystick 12 Calculator 13 Motor controller

Claims (2)

A pair of axles arranged before and after the moving body and wheels provided at both ends of each axle are provided, and the wheels are individually driven to rotate, and the axles are turned by a difference in rotational speed of the wheels . It is a four-wheel motor axle integrated moving body that can travel in any direction by
Steering angle detection means for detecting a turning angle of the axle and outputting an angle detection signal;
Steering means for outputting an operation position signal including the operation Direction of when operated by the driver on the mobile,
The rotation of the wheel that causes the traveling direction of the moving body according to the detected turning angle of the axle to coincide with the operation direction of the operation position signal at least in a stopped state in which driving is started from a state where the moving body is stopped. a speed difference, four-wheel motor axle-integrated mobile body; and a rotation control means for the Ru rotationally driving the wheels. The four-wheel motor axle integrated moving body according to claim 1, further comprising display means for displaying the turning angle based on the angle detection signal .

Images