JP5395157B2 - 搬送車及びその制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における倒立二輪型搬送車の斜視図、図2は、この倒立二輪型搬送車の側面図、図3は、この倒立二輪型搬送車の正面図である。
台車5の質量 m2=15kg
車輪1a,1bの質量 m3=3×2kg
機体4の慣性モーメント J1=4kg・m2
台車5の慣性モーメント J2=0.2kg・m2
車輪1a,1bの慣性モーメント J3=0.1×2kg・m2
車輪1a,1bの半径 r=0.2m
機体4の重心距離 l1=0.3m
台車5の重心距離 l2=0.1m
車輪の粘性摩擦係数 μt=0.0001N・m/(rad/s)
移動機構部の粘性摩擦係数 μs=0.0001N/(m/s)
重力加速度 g=9.8m/s2
以上の定数を用いて、図4に示された倒立二輪型搬送車10の運動方程式は、以下の(式1)、(式2)及び(式3)の3式となる。ただし、倒立二輪型搬送車10が倒立状態にある場合は、機体4の傾斜角φが十分小さいものとして、(式4)、(式5)の近似式を用いて線形化している。なお、図及び式中の変数上の「・」は変数の1階時間微分、「‥」は変数の2階時間微分を示す。
図20は、本発明の実施の形態2における倒立二輪型搬送車の制御部の一例のブロック図である。図20において、図5と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複した説明を省略する。また、本実施の形態の全体構成は、図20に示す制御部を除き、図1〜図4に示す実施の形態1と同様であるので、図示を省略し、実施の形態1と同一符号を用いて各部分について説明する。
2a,2b 車軸
3a,3b 第1のアクチュエータ
4 機体
5 台車
6 傾斜センサ
7 移動機構部
9 制御部
11 第2のアクチュエータ
12a,12b エンコーダ
13 垂直加速度センサ
Claims (10)
- 荷物もしくは人を搭載可能な荷台を有する機体と、
少なくとも2つの車輪に支持された台車と、
前記機体と前記台車との間に設けられ、前記台車の進行方向に対して前記機体と前記台車との相対位置を変位させる移動機構部と、
前記台車の垂直方向の加速度を検出する垂直加速度検出部と、
前記車輪に回転力を発生させる第1のアクチュエータと、
前記移動機構部を介して前記機体に推力を発生させる第2のアクチュエータと、
前記第1のアクチュエータと前記第2のアクチュエータとに指令を出力する制御部と、
鉛直方向に対する前記機体の姿勢を検出する傾斜検出部と、
前記台車の走行状態を検出する走行検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記垂直加速度検出部によって検出された加速度の大きさに応じて、前記第2のアクチュエータの推力を調整すると共に、
前記台車の位置及び速度のうち少なくとも1つの目標指令値を生成する目標指令部と、
前記目標指令値と前記傾斜検出部及び前記走行検出部の各検出信号とを入力され、前記目標指令値と前記検出信号との偏差を基に偏差補償信号を生成する偏差補償部と、
少なくとも前記傾斜検出部及び前記走行検出部の各検出信号が入力され、前記機体の姿勢を制御する安定化信号を生成する安定化補償部と、
前記傾斜検出部の出力と前記走行検出部の出力に応じて、前記第1のアクチュエータと前記第2のアクチュエータとにトルク指令と推力指令とを出力する駆動制御部とを備える
ことを特徴とする搬送車。 - 前記制御部は、前記垂直加速度検出部によって検出された加速度に応じて、段差を登るときは前記台車に対して前記機体を進行方向に変位させ、段差を降りるときは前記台車に対して前記機体を進行方向とは逆方向に変位させる
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送車。 - 前記偏差補償部は、前記傾斜検出部の検出信号に基づく信号を時間に関して少なくとも2重積分する処理を用いて前記偏差補償信号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送車。 - 前記安定化補償部は、少なくとも前記傾斜検出部及び前記走行検出部の各検出信号と前記トルク指令と前記推力指令とを入力され、前記傾斜検出部及び前記走行検出部で検出できない状態変数を推定する状態観測部を含む
ことを特徴とする請求項1または3に記載の搬送車。 - 前記制御部は、前記垂直加速度検出部によって検出された加速度の大きさに応じて、前記第2のアクチュエータにパルス状推力を発生させる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の搬送車。 - 前記制御部は、前記垂直加速度検出部によって検出された加速度の大きさが所定値を超えたとき、前記第2のアクチュエータにパルス状推力を発生させる
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の搬送車。 - 前記パルス状推力の波高値及び時間幅は、パルスを発生させる前の前記台車の移動速度の大きさに応じて変化される
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の搬送車。 - 前記パルス状推力の大きさは、零である
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の搬送車。 - 前記傾斜検出部は、前記機体の鉛直方向に対する傾斜角及び傾斜角速度の少なくとも1つを検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送車。 - 荷物もしくは人を搭載可能な荷台を有する機体と、少なくとも2つの車輪に支持された台車と、前記機体と前記台車との間に設けられて前記台車の進行方向に対して前記機体と前記台車との相対位置を変位させる移動機構部と、前記台車の垂直方向の加速度を検出する垂直加速度検出部と、前記車輪に回転力を発生させる第1のアクチュエータと、前記機体に前記移動機構部を介して推力を発生させる第2のアクチュエータと、前記第1のアクチュエータと前記第2のアクチュエータに指令を出力する制御部と、鉛直方向に対する前記機体の姿勢を検出する傾斜検出部と、前記台車の走行状態を検出する走行検出部とを備える搬送車の制御方法であって、
前記制御部は、
前記垂直加速度検出部によって検出された加速度の大きさに応じて、前記第2のアクチュエータの推力を調整すると共に、
前記台車の位置及び速度のうち少なくとも1つの目標指令値を生成する目標指令部と、
前記目標指令値と前記傾斜検出部及び前記走行検出部の各検出信号とを入力され、前記目標指令値と前記検出信号との偏差を基に偏差補償信号を生成する偏差補償部と、
少なくとも前記傾斜検出部及び前記走行検出部の各検出信号が入力され、前記機体の姿勢を制御する安定化信号を生成する安定化補償部と、
前記傾斜検出部の出力と前記走行検出部の出力に応じて、前記第1のアクチュエータと前記第2のアクチュエータとにトルク指令と推力指令とを出力する駆動制御部とを備える
ことを特徴とする搬送車の制御方法。
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