JP5633491B2 - 磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
[1−1.磁性体移動車の概略構成]
まず、図1〜図3に基づいて、本発明の実施形態に係る磁性体移動車の概略構成について説明する。なお、図1は、本実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す概略斜視図である。図2は、本実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す側面図である。図3は、本実施形態に係る磁性体移動車の車輪の構成を示す部分断面斜視図である。なお、図1では、車両の進行方向をy軸正方向とし、車両の進行方向に向かって左側の前輪および中輪の記載は省略している。
制御装置190は、磁性体移動車100に設けられたセンサ180または磁性体移動車100の操縦者が当該磁性体移動車100を操作するための操作入力を行う操作入力装置200からの情報に基づいて、車輪170a〜170cのトルク制御を行う。すなわち、制御装置190は、センサ180により検出されたセンサ情報に基づいて、磁性体移動車100の各ギヤードモータ150a〜150cにトルクの差を設けて、各車輪170a〜170cに微少かつ適切な速度差を与えることができる。その結果、制御装置190は、磁性体移動車100の走行状態を自動的に判断し、適切な形態に車体を屈曲させたり展開させたりすることができる。あるいは、制御装置190は、操作入力装置200からの操作入力情報に基づいて、磁性体移動車100の車体を屈曲させたり展開させたりすることもできる。したがって、センサ180または操作入力装置200からの入力があれば、制御装置190は車輪170a〜170cのトルク制御を行うことができる。
[2−1.平面走行時におけるトルク制御]
まず、図5および図6に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車100の平面走行時における動作を説明する。なお、図5は、本実施形態に係る磁性体移動車100が重力方向に対して直交する水平面を移動する場合を説明する説明図である。図6は、本実施形態に係る磁性体移動車100が重力方向に対して平行な水平面を移動する場合を説明する説明図である。なお、以下では、車両が進行方向へ進むときの車輪170a〜170cの回転方向を順方向として説明する。図5、図6および後述する図9、図10、図12においては、順方向は時計回りの回転方向である。また、図5、図6、図9、図10、図12においては、説明を分かり易くするため、図2に示す磁性体移動車100を簡略化して記載している。この際、支軸120bおよび120cは、支軸120eとしてまとめて記載している。
次に、図7〜図10に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車100の出隅における車体の走行について説明する。なお、図7および図8は、磁性体移動車100の出隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。図9は、本実施形態に係る磁性体移動車100の出隅走行時の動作を示す説明図である。図10は、本実施形態に係る磁性体移動車100が磁性体2の裏面から裏面へ移動するときの動作を示す説明図である。なお、以下では磁性体移動車100にセンサ180が設けられており、トルク制御部194は、当該センサ180の検出結果に基づいて車輪170a〜170cのトルク制御を行うものとする。
まず、図9に示す出隅角度90°の出隅走行時における磁性体移動車100の動作について、図7および図8のフローチャートに沿って説明する。図9の状態Aに示すように、磁性体移動車100が重力方向に対して直交する磁性体2の平面を走行している状態では、磁性体移動車100は上述したような平面走行を行う(S100)。平面走行では、各車輪170a〜170cのトルクは同一である。このとき、路面検出部182は路面である磁性体2平面を検出しており、壁検出部184による壁面の検出および屈曲検出部186による車体の屈曲は検出されていない。平面走行の間、各検出部182、184、186は状況の検出を継続して行っている。
次に、図10に示す出隅角度180°の出隅走行時における磁性体移動車100の動作について、図7および図8のフローチャートに沿って説明する。図10では、磁性体移動車100は、平板である磁性体2の裏面から表面へ移動する場合を示している。なお、基本的には、図9に示した出隅角度90°の出隅走行時における動作と同じであるため、詳細な説明は省略する。
上述の説明では、磁性体移動車100にセンサ180が設けられており、当該センサ180の検出結果に基づいて、磁性体移動車100が走行する路面状態に応じて自動的に各車輪のトルク制御を行い、車両を走行させる場合について説明した。本実施形態に係る磁性体移動車100は、センサ180の検出結果を用いなくとも、操縦者が操作入力装置200から入力した操作入力に基づいて、車両を走行させることも可能である。
次に、図11および図12に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車100の入隅における車体の走行について説明する。なお、図11は、磁性体移動車100の入隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。図12は、本実施形態に係る磁性体移動車100の入隅走行時の動作を示す説明図である。なお、以下においても磁性体移動車100にセンサ180が設けられており、トルク制御部194は、当該センサ180の検出結果に基づいて車輪170a〜170cのトルク制御を行うものとする。
110a、110b、110c、110d 車体節
120a、120b、120c、120d 支軸
130a、130b 回転規制部材
131a、131b 溝部
140a、140b ピン支持部材
141a、141b ピン
150a、150b、150c ギヤードモータ
160a、160b、160c 車軸
170a、170b、170c 車輪
172 マグネット層
174 摩擦層
180 センサ
182 路面検出部
184 壁検出部
186 屈曲検出部
190 制御装置
192 受信部
194 トルク制御部
196 車輪駆動制御部
200 操作入力装置
Claims (11)
- 車両の進行方向に並設された5つ以上の車体節と、
隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する4つ以上の支軸と、
前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも3対以上の永久磁石からなる車輪と、
前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、
磁性体の路面状況に応じて前記各車輪駆動部を対となる前記車輪ごとに独立してトルク制御するトルク制御部と、
前記車体節の屈曲状態を検出する屈曲検出部と、
を備え、
前記トルク制御部は、磁性体の出隅または入隅を走行するとき、前記屈曲検出部の検出結果に基づいて取得される、隣接する前記車体節のなす屈曲角度が、屈曲角度毎に設定された所定の角度条件を満たすように、前記各車輪により発生するトルクを決定して前記車輪駆動部を制御することを特徴とする、磁性体移動車。 - 前記磁性体移動車の進行方向最前方に設けられた第1の車輪が前記磁性体の出隅を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、
前記第1の車輪が設けられた第1の車体節と、当該第1の車体節に隣接する第2の車体節とがなす屈曲角度αが、所定の角度α 1 以下となるまで前記第1の車輪のトルクを他の車輪のトルクより小さくして、前記第1の車体節と前記第2の車体節とを連結する支軸が前記磁性体から離隔するように屈曲させ、
前記屈曲角度αが所定の角度α 1 以下となったとき、前記磁性体移動車の各車輪のトルクを同一にすることを特徴とする、請求項1に記載の磁性体移動車。 - 前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、
前記第1の車輪が出隅を通過した後、前記第2の車体節と、当該第2の車体節に対して前記第1の車体節と反対側に設けられた第3の車体節とがなす屈曲角度βが、所定の角度β 1 以上となったとき、前記第1の車輪のトルクを他の前記車輪のトルクより大きくし、
前記第2の車体節と前記第3の車体節との間に設けられた第2の車輪が、出隅の角部に到達したとき、前記第2の車輪を前記出隅の角部に線接触させた状態で、前記第2の車輪の前後に設けられた前記第1の車輪および第3の車輪を前進させ、
前記屈曲角度αが所定の角度α 2 以上、かつ、前記第3の車体節と当該第3の車体節に対して前記第2の車体節と反対側に設けられた第4の車体節とがなす屈曲角度γが、所定の角度γ 1 以下となったとき、前記磁性体の各車輪のトルクを同一にすることを特徴とする、請求項2に記載の磁性体移動車。 - 前記第3の車輪が進行方向最後方に設けられているとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、
前記第1の車輪および前記第2の車輪が出隅を通過した後、前記屈曲角度βが所定の角度β 2 以下となったとき、前記第3の車輪のトルクを他の車輪のトルクより小さくし、
前記屈曲角度γが所定の角度γ 2 以下となったとき、前記磁性体の各車輪のトルクを同一にすることを特徴とする、請求項3に記載の磁性体移動車。 - 前記磁性体移動車の進行方向最前方に設けられた第1の車輪が前記磁性体の入隅を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、
前記第1の車輪のトルクを、他の前記車輪のトルクより大きくし、
前記第1の車輪が設けられた第1の車体節に隣接する第2の車体節と、当該第2の車体節に対して前記第1の車体節と反対側に設けられた第3の車体節とがなす屈曲角度βが、所定の角度β 3 以下となったとき、前記磁性体移動車の各車輪のトルクを同一にすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁性体移動車。 - 前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、
前記第1の車輪が出隅を通過した後、前記屈曲角度βが所定の角度β 4 以下となったとき、前記第2の車体節と前記第3の車体節との間に設けられた第2の車輪の前後に設けられた前記第1の車輪および第3の車輪のトルクを、前記第2の車輪のトルクより小さくし、
前記屈曲角度βが所定の角度β 4 より大きくなったとき、前記磁性体の各車輪のトルクを同一にすることを特徴とする、請求項5に記載の磁性体移動車。 - 前記磁性体移動車が重力方向に対して略平行な磁性体の立面を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、進行方向側に配置された前記車輪ほど大きいトルクを発生させることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁性体移動車。 - 前記磁性体移動車の進行方向に路面が存在するか否かを検出する路面検出部と、
前記磁性体移動車の進行方向に路面から鉛直上方に延びる壁面が存在するか否かを検出する壁検出部と、
をさらに備え、
前記トルク制御部は、前記路面検出部または前記壁検出部の検出結果のうち少なくともいずれか1つに基づいて、前記磁性体移動車が走行予定の前記磁性体の路面状況を判定することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁性体移動車。 - 前記車輪は、環状の永久磁石であるマグネット層と、少なくとも前記マグネット層の前記磁性体との接触面を被覆する摩擦層とからなることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の磁性体移動車。
- 車両の進行方向に並設された5つ以上の車体節と、隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する4つ以上の支軸と、前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも3対以上の永久磁石からなる車輪と、前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、前記車体節の屈曲状態を検出する屈曲検出部とを備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、前記車輪のトルクを制御する制御装置であって、
磁性体の出隅または入隅を走行するとき、前記屈曲検出部の検出結果に基づいて取得される、隣接する前記車体節のなす屈曲角度が、屈曲角度毎に設定された所定の角度条件を満たすように、対となる前記車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御部と、
前記車輪駆動部に対して前記算出された前記トルクを発生させる車輪駆動制御部と、
を備えることを特徴とする、磁性体移動車の制御装置。 - 車両の進行方向に並設された5つ以上の車体節と、隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する4つ以上の支軸と、前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも3対以上の永久磁石からなる車輪と、前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、前記車体節の屈曲状態を検出する屈曲検出部とを備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、前記車輪のトルクを制御する制御方法であって、
磁性体の出隅または入隅を走行するとき、前記屈曲検出部の検出結果に基づいて取得される、隣接する前記車体節のなす屈曲角度が、屈曲角度毎に設定された所定の角度条件を満たすように、対となる前記車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御ステップと、
前記車輪駆動部を制御して算出された前記トルクを発生させる車輪駆動制御ステップと、
を含むことを特徴とする、磁性体移動車の制御方法。
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