JP4737262B2 - 全方向移動車輌 - Google Patents
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Description
この四輪駆動型車輌300は、図5に示すように、モータードライバー310と、モータードライバー310を制御する制御コンピューター320と、この制御コンピューター320へ指示信号を送信するジョイスティック又はロボットコントローラ330と、を備えている。ジョイスティック330には、レバーやつまみが設けられており、操作者がレバーやつまみを回すと、その指示値が制御コンピューター320で読み取られ、さらに制御コンピューター320によって各モーター250の回転数をマトリックス演算で計算して、制御コンピューター320からモータードライバー310へ速度情報が送られる。そして、モータードライバー310は速度情報に基づいて各モーター250を駆動する。これにより、四輪駆動型車輌300は下記のように走行する。
図6(B)に示すように、右側の前輪200と左側の後輪200を正転させ、その他の車輪200、即ち左側の前輪と右側の後輪を回転させない場合には、四輪駆動型車輌300は左前方に進む。この場合、右側の前輪200と左側の後輪200を反転させると、四輪駆動型車輌300は右後方へ斜めに移動する。図6(B)とは逆に、右側の前輪200と左側の後輪200の回転を停止し、その他の車輪200、即ち左側の前輪200と右側の後輪200を正転又は反転させると、四輪駆動型車輌300は右前方又は左後方へ向けて斜めに移動する。
この種の四輪駆動型車輌が特許文献6に開示されている。
A1:前輪及び後輪の各回転軸が車両前後方向と直交して各車輪の回転方向が全て車両前後方向である四輪駆動モード。
A2:前輪をハの字に開き、後輪の回転軸を車両前後方向と直交させて各後輪の回転方向が車両前後方向であるハイブリッドモード。
A3:前輪をハの字に開き、後輪を逆ハの字に開く全方向移動モード。
図1は本発明の実施形態に係る全方向移動車輌10の平面図である。
この全方向移動車輌10は、左右の前輪(以下、単に車輪と言う場合がある)20L,20Rと、左右の後輪(以下、単に車輪と言う場合がある)30L,30Rと、前輪20L,20R及び後輪30L,30Rを支持するボディ40と、を備えている。
この全方向移動車輌10では、各車輪20L,20R,30L,30Rは図4に示すような全方向車輪として構成されている。これらの各車輪20L,20R,30L,30Rにはホイールインモーター50が取り付けられている。
ここで、前輪旋回用モーター71Aは、ボディ40に固定されており、図示例では、ボディ40を構成する長方形型のプレート41の上面における前側に固定されている。この前輪旋回用モーター71Aは前輪旋回用回転軸71Eを有し、この前輪旋回用回転軸71Eは左右の前輪20L,20Rにおける幅方向の中間部で車輌上下方向へ突出している。
前輪旋回用モーター71Aの駆動によって前輪旋回用回転軸71E及び前輪旋回用レバー71Bが回転して各前輪旋回用第1ロッド71C及び前輪旋回用第2ロッド71Dが移動することで、鉛直回転軸60まわりに前輪20L,20Rが回転する。即ち、図1に矢印Aで示すように、前輪旋回用モーター71A及び前輪旋回用レバー71Bが右回転すると、前輪旋回用第1ロッド71C及び前輪旋回用第2ロッド71Dが左右に押し出されて、左右の前輪20L,20Rはハの字状に開く。
前輪旋回用モーター71Aの駆動によって前輪旋回用回転軸71E及び前輪旋回用レバー71Bが回転して各前輪旋回用第1ロッド71C及び前輪旋回用第2ロッド71Dが移動することで、鉛直回転軸60まわりに前輪20L,20Rが回転する。
ここで、後輪旋回用モーター72Aは、ボディ40に固定されており、図示例では、ボディ40を構成するプレート41の上面における後側に固定されている。この後輪旋回用モーター72Aは後輪旋回用回転軸72Eを有し、この後輪旋回用回転軸72Eは左右の後輪30L,30Rにおける幅方向の中間部で車輌上下方向へ突出している。
後輪旋回用レバー72Bは長手方向の中間位置で後輪旋回用回転軸72Eに取り付けられ後輪旋回用回転軸72Eと共に回転するものである。この後輪旋回用レバー72Bの一端部と左側の後輪30Lとにそれぞれ回転可能に後輪旋回用第1ロッド72Cが取り付けられ、後輪旋回用レバー72Bの他端部と右側の後輪30Rとにそれぞれ回転可能に後輪旋回用第2ロッド72Dが取り付けられている。後輪旋回用第1ロッド72Cと後輪旋回用第2ロッド72Dとは、図1に示すように、ケース51の内面において、鉛直回転軸60の取付位置より前方の位置に連結している。
後輪旋回用モーター72Aの駆動によって後輪旋回用回転軸72E及び後輪旋回用レバー72Bが回転して各後輪旋回用第1ロッド72C及び後輪旋回用第2ロッド72Dが移動することで、鉛直回転軸60まわりに後輪30L,30Rが回転する。即ち、後輪旋回用モーター72A及び後輪旋回用レバー72Bが右回転すると、後輪旋回用第1ロッド72C及び後輪旋回用第2ロッド72Dが左右に押し出されて、左右の後輪30L,30Rは逆ハの字状に開く。
後輪旋回用モーター72Aの駆動によって後輪旋回用回転軸72E及び後輪旋回用レバー72Bが回転して各後輪旋回用第1ロッド72C及び後輪旋回用第2ロッド72Dが移動することで、鉛直回転軸60まわりに後輪30L,30Rが回転する。
本実施形態において、ジョイスティック又はロボットコントローラ93から制御コンピューター92へは、例えば、前輪20L,20R及び/又は後輪30L,30Rを旋回させる旋回信号と、前輪20L,20R及び/又は後輪30L,30Rを回転させて走行するための走行信号と、走行信号中に減速させるための停止信号とが送られる。
制御コンピューター92は、車両を停止する信号を受けた場合、後輪30L,30Rの電磁ブレーキを起動させて、後輪30L,30Rの回転を抑制する。これにより、全方向移動車輌10は減速し、回転を抑制する時間が長ければ車輌は停止する。
図3(A)は四輪駆動モードの全方向移動車輌10を示す図であり、この四輪駆動モードは、前輪20L,20R及び後輪30L,30Rの各回転軸220が前後方向と直交した方向、即ち各車輪の回転方向が全て前後方向に向いている。
このモードでは、ブレーキ装置80が作動して、後輪30L,30Rの各回転体210は回転が抑えられるため、後輪30L,30Rは一般的なタイヤのように機能し、回転軸220まわりの回転方向に車両を進行させる役割を果たす。
よって、全ての車輪が同じ方向に回転することが可能になる。これにより、全ての車輪を正転方向へ回転させると、前方への高い走破性を発揮することができて、例えば、屋外の段差、砂浜、雪道等の不整地でも良好な走行を行える。
このハイブリットモードでは、全方向移動車輌10は四輪駆動モード又は全方向移動モードで走行することができる。
四輪駆動モードでは、ブレーキ装置80が作動して、後輪30L,30Rの各回転体210は回転が抑えられて、後輪30L,30Rを一般的なタイヤのように機能させ、後輪30L,30Rは回転軸220まわりの回転方向に車両を進行させる。
全方向移動モードでは、ブレーキ装置80を作動させずに、後輪30L,30Rの各回転体210の回転が許容されて、後輪30L,30Rは一般的なタイヤと異なり横方向への移動が可能になる。
このハイブリットモードの内、四輪駆動モードによれば、後輪30L,30Rが正転方向へ回転することで前方への走行性を高める役割を果たす。一方、全方向移動モードによれば、左右の各前輪20L,20Rと左右の各後輪30L,30Rとを正転或いは逆転側へ回転させることで、方向転換を容易に行える。
各モードの切り換えは、図3(A)における四輪駆動モード、図3(B)における四輪駆動モード、図3(B)における全方向移動モード、図3(C)における全方向移動モードの順番或いは逆の順に従う。
また、本発明の実施形態に係る全方向移動車輌10は、走行しながら四輪駆動モードと全方向移動モードとを切り替えられるので、ロボットやAVGの走行手段として全方向移動車輌10を適用した場合、ロボットやAVGの作業時間を短縮することができる。
実施の形態では、左右の前輪が前輪用回転手段71によって同時に鉛直回転軸60まわりに回転させられる場合を説明したが、左右の前輪20L,20Rが別々に鉛直回転軸60まわりに回転させられるように構成されてもよい。左右の後輪30L,30Rもそれぞれ個別に駆動制御されて鉛直回転軸60のまわりに回転させてもよい。
本発明は、ロボットやAVGに限らず、電動車椅子に適用することができる。
本発明の全方向移動車輌において、ボディの構造は上記構成例に限定されるものではなく、例えば、パイプ状の部材を組み合わせて、或いはパイプ状の部材と板状の部材とを組み合わせ構成されてもよい。
20L,20R 前輪
30L,30R 後輪
40 ボディ
41 プレート
50 ホイールインモーター
51 ケース
60 鉛直回転軸
70 回転手段
71 前輪用回転手段
71A 前輪旋回用モーター
71B 前輪旋回用レバー
71C 前輪旋回用第1ロッド
71D 前輪旋回用第2ロッド
71E 前輪旋回用回転軸
72 後輪用回転手段
72A 後輪旋回用モーター
72B 後輪旋回用レバー
72C 後輪旋回用第1ロッド
72D 後輪旋回用第2ロッド
72E 後輪旋回用回転軸
80 ブレーキ装置
91 モータードライバー
92 制御コンピューター
93 ロボットコントローラ
94 回転センサー
200 全方向車輪
210 回転体
211 底部
212 開口部
220 車軸
220 回転軸
A 矢印
W 幅
Z 中心
Claims (4)
- 左右の前輪と、左右の後輪と、上記前輪及び上記後輪を支持するボディと、を備え、上記前輪及び前記後輪がそれぞれ車輪外周に沿って並んで配置された複数個の回転体を有し、各回転体がそれぞれ車輪の回転軸と直交する軸まわりに回転可能に支持されている、全方向移動車輌であって、
上記ボディの四つのコーナー部で車輌上下方向へ延び上記前輪及び上記後輪が取り付けられた鉛直回転軸と、これらの鉛直回転軸まわりに上記前輪及び上記後輪を回転させる回転手段と、上記回転手段を駆動する制御コンピュータと、を備え、
上記回転手段が、左右の前輪を同時に回転させる前輪用回転手段と、左右の後輪を同時に回転させる後輪用回転手段と、を備え、
走行しながら、下記のモードA1〜A3に切り替えられることを特徴とする、全方向移動車輌。
A1:前輪及び後輪の各回転軸が車両前後方向と直交して各車輪の回転方向が全て車両前後方向である四輪駆動モード。
A2:前輪をハの字に開き、後輪の回転軸を車両前後方向と直交させて各後輪の回転方向が車両前後方向であるハイブリッドモード。
A3:前輪をハの字に開き、後輪を逆ハの字に開く全方向移動モード。 - 前記前輪用回転手段が、左右の前輪における幅方向の中間部で前輪旋回用回転軸を車輌上下方向へ突出させた前輪旋回用モーターと、長手方向の中間位置で上記前輪旋回用回転軸に取り付けられ当該前輪旋回用回転軸と共に回転する前輪旋回用レバーと、この前輪旋回用レバーの一端部と左側の前輪とに回転可能に取り付けられた前輪旋回用第1ロッドと、上記前輪旋回用レバーの他端部と右側の前輪とに回転可能に取り付けられた前輪旋回用第2ロッドと、を有し、
上記前輪旋回用モーターの駆動により上記前輪旋回用回転軸及び上記前輪旋回用レバーが回転して上記各前輪旋回用の第1及び第2ロッドが移動することで、上記鉛直回転軸まわりに上記前輪が回転することを特徴とする、請求項1に記載の全方向移動車輌。 - 前記後輪用回転手段が、左右の後輪における幅方向の中間部で後輪旋回用回転軸を車輌上下方向へ突出させた後輪旋回用モーターと、長手方向の中間位置で上記後輪旋回用回転軸に取り付けられ当該後輪旋回用回転軸と共に回転する後輪旋回用レバーと、この後輪旋回用レバーの一端部と左側の後輪とに回転可能に取り付けられた後輪旋回用第1ロッドと、上記後輪旋回用レバーの他端部と右側の後輪とに回転可能に取り付けられた後輪旋回用第2ロッドと、を有し、
上記後輪旋回用モーターの駆動によって上記後輪旋回用回転軸及び上記後輪旋回用レバーが回転して上記各後輪旋回用第1及び第2ロッドが移動することで、上記鉛直回転軸まわりに上記後輪が回転することを特徴とする、請求項1又は2に記載の全方向移動車輌。 - 後輪の回転体の回転を抑えるブレーキ装置を備え、
前記四輪駆動モードで、前記制御コンピュータがブレーキ装置を起動して、後輪の各回転体の回転を抑えることを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載の全方向移動車輌。
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