JP4253798B2

JP4253798B2 - ４輪独立操舵車両

Info

Publication number: JP4253798B2
Application number: JP2004025372A
Authority: JP
Inventors: 弘安大島; 勝也今井
Original assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Current assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-02-02
Also published as: JP2005212727A

Description

この発明は、多種類の操舵モードの中から運転者が操舵モードを随時選択し運転者が指令する運転指令情報に基づいて所定の走行路に沿って目的地点に向かって走行制御される４輪独立操舵車両に関するもので、特にこのような４輪独立操舵車両の運転操作における車両と運転者の間のマン・マシン・インターフェースに関するものである。なお、この出願において「操舵モード」とは、４輪独立操舵車両の操舵時に各車輪が描く走行軌跡の綜合パターンの種別をいう。

医療機関や福祉施設あるいは工場や物流センターなど道路以外の各種の施設内で人や荷物を搬送する車両においては、施設内の通路形態に合わせて、車両を木目細かく操舵しながら目的の場所の希望位置に車両を円滑迅速に誘導できることが求められる。

このような要望に沿う車両として、従来、特開２００３−１４６２３４号公開特許公報（特許文献１）に示されるような車両が提案されている。特許文献１に示される車両は、４輪独立駆動・４輪独立操舵の電気移動車両であって、多種類の操舵モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５に沿う操舵プログラムと車両駆動プログラムが車両のコンピュータに組み込まれおり、運転者が車両の運転操作卓から駆動指令情報（前進・後進指令情報、起動・停止指令情報、加速・減速指令情報、走行速度指令情報など、車両の駆動に関わる指令情報）と共に操舵指令情報（操舵モード選択指令情報、操舵リセット・開始・終了指令情報、車両進行方位指令情報など、車両の操舵に関わる指令情報）を入力することにより、車両は指令された方向に、指令された速度で、選択した操舵モードの車輪軌跡を辿りながら走行するものである。すなわち、駆動指令情報と操舵指令情報とで車両の運転指令情報が構成されている。なお因みに、操舵モードＭ１は右後車輪と左後車輪の走行軌跡がそれぞれ右前車輪と左前車輪の走行軌跡に追従する操舵モードであり、操舵モードＭ２は前車輪および後車輪の走行軌跡が互いに並行軌跡となる操舵モードであり、操舵モードＭ３は前車輪の旋回軌跡に対し後車輪の旋回軌跡がいわゆる内輪差軌跡となる通常の自動車と同じ操舵モードであり、操舵モードＭ４は後車輪の一方を中心に回転する操舵モードであり、操舵モードＭ５は前車輪の一方を中心に回転する操舵モードである。

しかし、操舵モード選択指令情報をはじめ多数の運転指令情報を運転者が入力しながら走行する車両にあっては、入力した運転指令情報に基づいて車両が実際にどの方向にどのように動くのか、これを瞬時に思い描くことは熟練運転者であってもかなり難しいことである。その結果、運転指令操作に誤りが生じたり、運転者の思わぬ方向に車両が走り出す事態もあり得ることが危惧される。
特開２００３−１４６２３４号公開特許公報

この発明は、上記のような多様な操舵モードを備えた４輪独立操舵車両における上記のような運転指令操作上の危惧を取り除くことを目的とし、運転者が入力した運転指令情報に基づく車両の予測進路を運転者自身が即座に把握し理解できるようにして、多様な操舵モードを備えた４輪独立操舵車両を運転者の思い通りに安全に走行させることができるようにしようとするものである。

上記の課題を解決するために、この発明は、複数の操舵モードの操舵プログラムを備えた４輪独立操舵車両において、運転者が運転指令情報を入力するための運転指令情報入力インターフェースと車両予測進路表示パネルとを設けた運転操作卓を車両前部と車両後部の双方または一方に装着すると共に、入力された運転指令情報を基に車両の予測進路を演算してその車両予測進路を図示するために必要な情報を車両予測進路表示パネルに対し出力する車両予測進路演算装置を車両に組み込む。すなわち、複数の操舵モードの操舵プログラムを備えた４輪独立操舵車両において、運転者が駆動指令情報を入力するための駆動指令情報入力インターフェースと運転者が操舵指令情報を入力するための操舵指令情報入力インターフェースと車両予測進路表示パネルとを設けた運転操作卓を車両前部と車両後部の双方または一方に装着すると共に、入力された駆動指令情報および操舵指令情報を基に車両予測進路を演算してその車両予測進路の図示情報を車両予測進路表示パネルに向けて出力する車両予測進路演算装置を組み込む。

また、操舵指令情報は、選択する操舵モードによって指令の意味が異なり入力操作の誤操作につながり易いことから、その誤操作を予防するために、駆動指令情報入力インターフェースと操舵指令情報入力インターフェースが、つまみを前後方向に移動させるインターフェースと、つまみを左右方向に移動させるインターフェースとによって互に区別できるようにする。

さらに、通常は車両の進行方向の前端において車上の利用者や積荷にそれ程気を配ることなく運転しているが、車上の利用者や積荷に注意を払いながら運転できるようにするために、運転指令情報入力インターフェースと車両予測進路表示パネルとを配設した運転操作卓を車両前部と車両後部にそれぞれ装着し、その運転操作卓に、前卓運転機能と後卓運転機能を付加し且つその前卓運転機能と後卓運転機能を切り換える切換手段を形成し、その簡便な切換手段として、運転操作卓を水平面で半回転させる切り換え構造とする。

このような、この発明の４輪独立操舵車両によれば、運転指令情報に基づく車両の予測進路が運転者の手元の表示パネルに直ちに図示されるので、運転者が車両の進路を常に正しく把握し理解することができ、運転指令情報の入力操作の誤操作が防止され、次々に正しい操作によって適切な運転指令情報を発して円滑な駆動・操舵を実現することができる。また、指令情報の性格によって、前後方向操作による入力と、左右方向操作による入力に峻別されることにより、運転指令情報が正しく入力され運転制御に正しく生かされる。さらにまた、運転操作卓を半回転させることにより、運転操作卓の機能を後卓運転機能に簡単に切り換えて、車上にある人（特に高齢者・患者）や崩れ易い積荷に十分気を配りながら運転することも可能となる。

この発明の最良の実施形態は、複数の操舵モードの操舵プログラムを備え、運転者が駆動指令情報を入力するための駆動指令情報入力インターフェースと運転者が操舵指令情報を入力するための操舵指令情報入力インターフェースと車両予測進路表示パネルとを配設した運転操作卓を車両前部と車両後部にそれぞれ装着すると共に、入力された駆動指令情報および操舵指令情報を基に車両の予測進路を演算する車両予測進路演算装置を組み込み、その演算結果に基づいて車両予測進路を車両予測進路表示パネル上に表示し、駆動指令情報入力インターフェースと操舵指令情報入力インターフェースを、つまみを前後方向に移動させるインターフェースと、つまみを左右方向に移動させるインターフェースとで互に区別されるようにし、さらに運転操作卓に前卓運転機能と後卓運転機能を付加し、運転操作卓を水平面で半回転させる構造により、前卓運転機能と後卓運転機能を切り換えるようにした４輪独立操舵車両である。

以下この発明の実施例を図面を参考に説明する。図１はこの発明に係る４輪独立操舵車両の斜視図、図２は同４輪独立操舵車両の車体ベースの基本構成を示す平面図、図３は同４輪独立操舵車両の運転操作卓の斜視図、図４は同運転操作卓の表示機能説明図、図５は同運転操作卓の車両予測進路表示パネルに表される車両予測進路表示の一覧図である。

図１，２において、１は長方形状の車体ベースで、車体ベース１の上面は、利用者の乗降車と荷物の積み降ろしのためのサービス床面１ａとなっている。車体ベース１の四隅には、それぞれ独立駆動・独立操舵制御される車輪２１，２２，２３，２４が装着されている。図２に示すように、車体ベース１すなわち車両が矢印Ｎの方向に前進する場合、２１は右前車輪、２２は左前車輪、２３は右後車輪、２４は左後車輪となる。なお図２において、Ａ１は車輪２１の走行向き、Ａ２は車輪２２の走行向き、Ａ３は車輪２３の走行向き、Ａ４は車輪２４の走行向きを示すものである。また図２において、P１は車輪２１の位置、P２は車輪２２の位置、Ｐ３は車輪２３の位置、Ｐ４は車輪２４の位置をそれぞれ示し、
Ｏは車体ベース１の中心点、Ｈ１は前車輪軸線、Ｈ２は後車輪軸線、Ｘは前車輪と後車輪の間の中心線（Ｘ軸）、Ｙは右車輪と左車輪の間の中心線（Y軸）、Ｗは車輪の位置P１，P２，Ｐ３，Ｐ４の中心線Ｙからの距離をそれぞれ示している。

車体ベース１（すなわち車両）の前部または後部１１，１２には、それぞれ運転操作ブロック３１，３２が設けられ、各運転操作ブロック３１，３２には、それぞれ運転操作卓４１，４２が、それぞれ軸Ｚ１，Ｚ２を中心に半回転可能に取り付けられている。運転操作卓４１，４２には、運転者が駆動指令情報ならびに操舵指令情報を入力するためのインターフェースと、表示パネルが設けられている。すなわち運転操作卓４１，４２には、起動・停止ボタン５１，５２や操舵モード選択ボタン６１，６２のほか、加速・減速指令情報、走行速度指令情報などの駆動指令情報を入力するための駆動指令情報入力インターフェース（つまみを前後方向に移動させる形式のインターフェース）７１，７２、ならびに走行方位指令情報などの操舵指令情報を入力するための操舵指令情報入力インターフェース（つまみを左右方向に移動させる形式のインターフェース）８１，８２と、これらの駆動指令情報、操舵指令情報、操舵モード選択情報などを基に演算した車両の予測進路を図示する車両予測進路表示パネル（液晶表示パネル）９１，９２が設けられている。そして車両には、駆動指令情報、操舵指令情報、操舵指令情報に属する操舵モード選択情報などの運転者から入力された運転指令情報を基に車両の予測進路を演算しその予測進路の図示情報を出力する車両予測進路演算装置１００を搭載している。図４に示すように、運転者が運転操作卓４１または運転操作卓４２から入力した駆動指令情報、操舵指令情報、操舵モード選択情報などの運転指令情報を車両予測進路演算装置１００が受けて、それらの指令情報を基に車両予測進路演算装置１００が車両の予測進路を演算しその予測進路の図示情報を出力して車両予測進路表示パネル９１あるいは９２に送り、その図示情報によって運転操作卓４１，４２の車両予測進路表示パネル９１，９２にその車両予測進路が図示される。

図５は、運転操作卓４１，４２の車両予測進路表示パネル９１，９２に表示される車両の予測進路の例を対比したものである。図５において、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は各車輪２１，２２，２３，２４の位置を表し、矢印を付した線は車両の予測進路を表しているが、各操舵モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５ごとに、操舵指令情報の指令値が変わることによって車両予測進路が変化することが一目で理解することができる。

また上記実施例において、運転指令情報の入力操作インターフェースについて、操作つまみを左右方向（Ｘ軸方向）にスライドさせて操舵指令情報を入力する操作インターフェースと、操作つまみを前後方向（Ｙ軸方向）にスライドさせて駆動指令情報を入力する操作インターフェースとに分けて、左右方向と前後方向の両方向の操作を組み合わせて運転指令情報を入力操作することにも意義がある。すなわち、従来一般に多用されているジョイスティックをこの種の運転指令情報入力のインターフェース手段とすることも考えられるが、多様な操舵指令情報で運転制御する４輪独立操舵車両では、操舵指令の意味が操舵モードの違いによって大きく異なることから、２次元の出力値をもつ通常のジョイスティックを多様な操舵モードを備えた４輪独立操舵車両の運転指令インターフェースとして用いると、一つの操作指令に対してＸ軸方向とＹ軸方向とが組み合わされた制御指令として出力されるので、誤操作につながり易くなる。そこで上記実施例に示したように、運転指令操作を、つまみの前後スライド操作と、つまみの左右スライド操作とに明確に分離された操作インターフェースとすることにより、運転指令の誤操作を予防することができる。

さらにまた、上記実施例において、車両の前端部あるいは後端部に装着される運転操作卓４１，４２は、前卓運転モード（車両中央から見て、使用する運転操作卓のある方向を前進方向として運転操作できるように設定された制御モード）と、後卓運転モード（車両中央から見て、使用する運転操作卓のある方向とは反対方向を前進方向として運転操作できるように設定された制御モード）の切り換え機能が付加されており、運転操作卓４１，４２を、軸Ｚ１，Ｚ２を中心軸として１８０度半回転させることにより、前卓運転モードと後卓運転モードが切り換わるようになっている。そのため、車上の利用者や積荷に気を配る必要がない場合には、運転操作卓４１，４２を前卓運転モードとして運転し、車上の利用者や積荷に注意しながら搬送する必要がある場合には、運転操作卓４１，４２を半回転させることにより、簡単に運転操作卓を後卓運転モードに切り換えて、車上の利用者や積荷を注視しながら車両を操舵し走行させることができる。

この発明は、各種の４輪独立操舵車両に利用することができるが、開発経緯に照らし、特に医療機関や福祉施設また工場や物流センター等の構内を走行して人（とりわけ高齢者・患者）の移送や頻繁に積み下ろしされる各種荷物の搬送に当る電気移動車両に利用される可能性が大である。

この発明の一実施例を示す４輪独立操舵車両の斜視図。同４輪独立操舵車両の車体ベースの基本構成を示す平面図。同４輪独立操舵車両の運転操作卓の斜視図。同運転操作卓の表示機能説明図。同運転操作卓の車両予測進路表示パネルに表される車両予測進路一覧図。

符号の説明

１：車体ベース
１ａ：サービス床面
１１，１２：車体ベースの前部または後部
２１，２２，２３，２４：車輪
３１，３２：運転操作ブロック
４１，４２：運転操作卓
５１，５２：起動・停止ボタン
６１，６２：操舵モード選択ボタン
７１，７２：駆動指令情報入力インターフェース
８１，８２：操舵指令情報入力インターフェース
９１，９２：車両予測進路表示パネル
１００：車両予測進路演算装置
Ａ１：車輪２１の走行向き
Ａ２：車輪２２の走行向き
Ａ３：車輪２３の走行向き
Ａ４：車輪２４の走行向き
Ｈ１：前車輪軸線
Ｈ２：後車輪軸線
Ｌ：車輪位置P１，P２，Ｐ３，Ｐ４の中心線Ｘからの距離
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５：操舵モード
N ：車両の直進方向
Ｏ：各車輪位置P１，P２，Ｐ３，Ｐ４に対する中心点
P１：車輪２１の位置
P２：車輪２２の位置
Ｐ３：車輪２３の位置
Ｐ４：車輪２４の位置
Ｗ：位置P１，P２，Ｐ３，Ｐ４の中心線Ｙからの距離
Ｘ：前車輪と後車輪の間の中心線（Ｘ軸）
Ｙ：右車輪と左車輪の間の中心線（Y軸）
Ｚ１，Ｚ２：運転操作卓に半回転軸

Claims

複数の操舵モードの操舵プログラムを備え、運転者が運転指令情報を入力するための運転指令情報入力インターフェースと車両予測進路表示パネルとを配設した運転操作卓を車両前部と車両後部にそれぞれ装着し、その運転操作卓に、前卓運転機能と後卓運転機能を付加し且つその前卓運転機能と後卓運転機能を切り換える切換手段を形成し、前記入力された運転指令情報を基に車両予測進路を演算してその車両予測進路の図示情報を前記車両予測進路表示パネルに向けて出力する車両予測進路演算装置を組み込み、さらに前記の前卓運転機能と後卓運転機能の切換手段が、運転操作卓を水平面で半回転させる切り換え構造であることを特徴とする４輪独立操舵車両。