JP6681295B2 - 移動装置 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
図1および図2に示す第1実施形態による移動装置10は、路面と軌道との間を連続的に走行する。移動装置10は、主に農業設備に用いられ、肥料や薬剤などの運搬や収穫した農作物の運搬などに用いられる。移動装置10は、農業設備の従事者に追従して従業者とともに自動的に移動するように制御される。移動装置10は、路面としての地面11と、軌道としてのレール12との間の連続して移動する。地面11は、例えば農作物が植栽されている畝の間に位置する不整または整備された面である。軌道として用いられるレール12は、2本で1対であり、1対のレール12が並列して農業設備のような設備に固定されている。このレール12は、内部を水などが流動可能な筒状に形成されている。レール12の中に流す水の温度を調整することにより、農業設備の温度が調整される。また、レール12の中を流れる水は、散水にも用いてもよい。このように、移動装置10は、路面である地面11と軌道であるレール12との間を相互に行き来する。
第2実施形態による移動装置を図4に示す。
第2実施形態の場合、移動装置10は、路面走行用の車輪としてメカナムホイールを有している。すなわち、移動装置10の前側路面走行車輪22および後側路面走行車輪32は、いずれもメカナムホイールで構成されている。また、第2実施形態の移動装置10は、4組の車輪が個別の駆動部によってそれぞれ駆動される。すなわち、前側ユニット14の前側駆動部24は、図4に示すように前側路面走行車輪22および前側軌道走行車輪23を駆動する2つのモータ241、242を有している。モータ241、242は、それぞれ前側車軸21を通して一対の前側路面走行車輪22および前側軌道走行車輪23を駆動する。図示しない後側ユニット15についても、2組の後側路面走行車輪32および後側軌道走行車輪33は後側駆動部34の2つのモータで個別に駆動される。
第3実施形態による移動装置を図5に示す。
第3実施形態では、制御部18は、マイクロコンピュータ41でコンピュータプログラムを実行することにより姿勢制御部42をソフトウェア的に実現している。なお、姿勢制御部42は、ハードウェア的、またはソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現してもよい。第3実施形態の場合、制御部18は、姿勢検出部43に接続している。姿勢検出部43は、例えばジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサおよびカメラなどのうち1つ以上を有している。姿勢検出部43は、これらジャイロセンサ、加速度センサおよび地磁気センサなどから移動装置10の旋回軸を中心とする回転を検出する。また、姿勢検出部43のカメラは、撮影した画像から移動装置10の旋回軸を中心とする回転を検出する。姿勢制御部42は、姿勢検出部43で検出した移動装置10の回転に基づいて、前側駆動部24および後側駆動部34を制御する。これにより、前側駆動部24および後側駆動部34が発生するトルクが制御される。その結果、姿勢制御部42は、トルクの不均衡にともなう移動装置10の姿勢の不安定化すなわち旋回軸を中心とする回転を抑える制御を行なうとともに、発生するトルクを意図的に不均衡にして目標となる進行方向へ旋回する制御を行なう。
第4実施形態による移動装置を図6および図7に示す。
第4実施形態では、移動装置10は、トルク検出部51を備えている。トルク検出部51は、前側ユニット14の前側車軸21または後側ユニット15の後側車軸31の少なくともいずれか一方に設けられている。第4実施形態では、トルク検出部51を前側車軸21に設ける例について説明する。すなわち、前側車軸21は検出車軸に相当し、前側駆動部24は検出車軸駆動部に相当する。トルク検出部51は、検出したトルクを制御部18へ出力する。
第5実施形態による移動装置を図8および図9に示す。
第5実施形態では、移動装置10は、動力断続部61を備えている。動力断続部61は、前側ユニット14に設けられている。動力断続部61は、前側車軸21と前側駆動部24との間に設けられ、前側駆動部24から前側車軸21への力の伝達を断続する。すなわち、動力断続部61は、前側車軸21と前側駆動部24との間の動力伝達を断続するクラッチである。制御部18は、動力断続部61に接続している。制御部18は、動力断続部61を断続することにより、前側駆動部24から前側車軸21への動力の伝達を制御する。
第6実施形態による移動装置を図10に示す。
第6実施形態では、移動装置10は変速機を備えている。すなわち、移動装置10は、前側ユニット14の前側車軸21と前側駆動部24との間に前側変速機71を備えている。前側変速機71は、前側路面走行車輪22と前側軌道走行車輪23との外径の比に応じて変速比が設定されている。第6実施形態の場合、前側車軸21は、路面用車軸211および軌道用車軸212を有している。路面用車軸211は、前側路面走行車輪22に接続している。路面用車軸211は、前側駆動部24と直に接続している。これにより、前側路面走行車輪22は、路面用車軸211を通して前側駆動部24によって駆動される。一方、軌道用車軸212は、前側軌道走行車輪23に接続している。軌道用車軸212は、前側変速機71を挟んで前側駆動部24と接続している。これにより、前側軌道走行車輪23は、前側駆動部24の駆動力が前側変速機71で変速された後、軌道用車軸212を通して駆動される。また、移動装置10は、後側ユニット15の後側車軸31と後側駆動部34との間に図示しない後側変速機を備えている。後側ユニット15の構成は、前側ユニット14と共通している。そして、後側変速機は、後側路面走行車輪32と後側軌道走行車輪33との外径の比に応じて変速比が設定されている。
また、第6実施形態では、レール12の検出を行なうことなく、前側の車輪または後側の車輪のスリップが低減される。したがって、構成および制御をより簡略化することができる。
第7実施形態による移動装置を図11に示す。
第7実施形態では、前側変速機71として遊星歯車72を用いている。図示しない後側変速機に遊星歯車を用いてもよい。このように前側変速機71に遊星歯車72を用いることにより、前側ユニット14における前側路面走行車輪22と前側軌道走行車輪23とは同一の前側車軸21に設けられる。また、同様に、図示しない後側変速機に遊星歯車を用いることにより、後側ユニット15における後側路面走行車輪32と後側軌道走行車輪33とは同一の後側車軸に設けられる。したがって、前側ユニット14および後側ユニット15の小型化を図ることができる。
第8実施形態による移動装置を図12に示す。
第8実施形態は、第5実施形態の変形例である。第5実施形態では、前側ユニット14または後側ユニット15の少なくともいずれか一方に動力断続部61を設ける例について説明している。すなわち、第5実施形態の場合、前側ユニット14および後側ユニット15は、それぞれ前側駆動部24または後側駆動部34からそれぞれ駆動力が伝達される構成である。
以上説明したように、第8実施形態では、1つの駆動部80で4つの車輪が独立して制御される。したがって、重量の大きな駆動部80を低減することができ、軽量化および部品点数の低減を図ることができる。
第9実施形態による移動装置を図13に示す。
第9実施形態では、第6実施形態と第8実施形態とを組み合わせたものである。すなわち、第9実施形態では、第8実施形態と同様に、1つの駆動部90で前側車軸21および後側車軸31をそれぞれ駆動している。そして、第9実施形態の移動装置10の前側車軸21は、前側路面走行車輪22のための路面用車軸211、および前側軌道走行車輪23のための軌道用車軸212を有している。同様に、移動装置10の後側車軸31は、後側路面走行車輪32のための第一後側車軸311、および後側軌道走行車輪33のための第二後側車軸312を有している。駆動部90は、これら前側車軸21を構成する路面用車軸211および軌道用車軸212と、後側車軸31を構成する第一後側車軸311および第二後側車軸312にそれぞれ駆動力を提供する。
第10実施形態による移動装置を図14に示す。
第10実施形態は、第9実施形態の変形例であり、前側変速機71として遊星歯車72を用いており、後側変速機73に遊星歯車74を用いている。このように前側変速機71に遊星歯車72を用いることにより、前側ユニット14における前側路面走行車輪22と前側軌道走行車輪23とは同一の前側車軸21に設けられる。また、同様に、後側変速機73に遊星歯車74を用いることにより、後側ユニット15における後側路面走行車輪32と後側軌道走行車輪33とは同一の後側車軸31に設けられる。したがって、前側ユニット14および後側ユニット15の小型化を図ることができる。
上述の複数の実施形態では、前側路面走行車輪22と後側路面走行車輪32、および前側軌道走行車輪23および後側軌道走行車輪33とは、同一の外径であることを前提に説明した。しかし、前側路面走行車輪22と後側路面走行車輪32、および前側軌道走行車輪23および後側軌道走行車輪33とは、異なる外径であってもよい。この場合、制御部18は、前側路面走行車輪22と後側路面走行車輪32、および前側軌道走行車輪23および後側軌道走行車輪33との外径の差を考慮して前側駆動部24および後側駆動部34を制御する。これにより、第1実施形態と同様に、前側の車輪または後側の車輪のスリップを招くことなく連続的に移動することができる。また、第6実施形態の場合も、前側変速機71および後側変速機は、対象となる車輪の径に応じて変速比を設定することにより、前後の車輪径を任意に変更しても、地面11とレール12との間の相互の移行時におけるスリップを低減することができる。
Claims (7)
- 摩擦係数の異なる路面(11)と軌道(12)との間を連続的に走行する移動装置(10)であって、
進行方向の前側に設けられている前側車軸(21)と、
進行方向の後側に設けられている後側車軸(31)と、
前記前側車軸(21)に設けられ、前記路面(11)の走行時に用いられる前側路面走行車輪(22)と、
前記後側車軸(31)に設けられ、前記路面(11)の走行時に用いられる後側路面走行車輪(32)と、
前記前側車軸(21)に設けられ、前記軌道(12)の走行時に用いられる前側軌道走行車輪(23)と、
前記後側車軸(31)に設けられ、前記軌道(12)の走行時に用いられる後側軌道走行車輪(33)と、
前記前側車軸(21)を通して前記前側路面走行車輪(22)および前記前側軌道走行車輪(23)を駆動する前側駆動部(24)と、
前記後側車軸(31)を通して前記後側路面走行車輪(32)および前記後側軌道走行車輪(33)を駆動する後側駆動部(34)と、
前記路面(11)から前記軌道(12)への進入、および前記軌道(12)から前記路面(11)への脱出を検出する軌道検出部(16、17)と、
前記軌道検出部(16、17)で前記路面(11)から前記軌道(12)への進入または前記軌道(12)から前記路面(11)への脱出が検出されたとき、前記前側駆動部(24)による前記前側路面走行車輪(22)および前記前側軌道走行車輪(23)と前記後側駆動部(34)による前記後側路面走行車輪(32)および前記後側軌道走行車輪(34)との回転速度を制御する制御部(18)と、を備え、
前記制御部(18)は、前記前側路面走行車輪(22)および前記前側軌道走行車輪(23)の回転速度と、前記後側路面走行車輪(32)および前記後側軌道走行車輪(33)の回転速度とが等しくなるように前記前側駆動部(24)および前記後側駆動部(34)を制御する移動装置。 - 前記前側車軸(21)または前記後側車軸(31)の少なくともいずれか一方に設けられ、前記前側車軸(21)または前記後側車軸(31)に加わるトルクを検出するトルク検出部(51)をさらに備え、
前記前側車軸(21)または前記後側車軸(31)のうち前記トルク検出部(51)が設けられている車軸を検出車軸とし、前記検出車軸を駆動する駆動部を検出車軸駆動部とすると、
前記制御部(18)は、前記検出車軸駆動部から前記検出車軸に加わるトルクが0となるように前記車軸駆動部の回転数を制御する請求項1記載の移動装置。 - 前記軌道検出部(16)は、進行方向において前記前側軌道走行車輪(23)の前方に設けられ、
前記軌道検出部(17)は、進行方向において前記後側軌道走行車輪(33)の後方に設けられている請求項1または2記載の移動装置。 - 摩擦係数の異なる路面(11)と軌道(12)との間を連続的に走行する移動装置(10)であって、
進行方向の前側に設けられている前側車軸(21)と、
進行方向の後側に設けられている後側車軸(31)と、
前記前側車軸(21)に設けられ、前記路面(11)の走行時に用いられる前側路面走行車輪(22)と、
前記後側車軸(31)に設けられ、前記路面(11)の走行時に用いられる後側路面走行車輪(32)と、
前記前側車軸(21)に設けられ、前記軌道(12)の走行時に用いられる前側軌道走行車輪(23)と、
前記後側車軸(31)に設けられ、前記軌道(12)の走行時に用いられる後側軌道走行車輪(33)と、
前記前側車軸(21)および前記後側車軸(31)を駆動する少なくとも1つ以上の駆動部(24、34、80)と、
前記駆動部(24、34、80)と前記前側車軸(21)の間、または前記駆動部(24、34、80)と前記後側車軸(31)との間の少なくともいずれか一方に設けられ、前記駆動部(24、34、80)から前記前側車軸(21)または前記後側車軸(31)への駆動力の伝達を断続する駆動力断続部(61、83、84、85、86)と、
前記路面(11)から前記軌道(12)への進入、および前記軌道(12)から前記路面(11)への脱出を検出する軌道検出部(16、17)と、
前記軌道検出部(16、17)で前記路面(11)から前記軌道(12)への進入または前記軌道(12)から前記路面(11)への脱出が検出されたとき、前記駆動力断続部(61、83、84、85、86)による前記駆動部(24、34、80)から前記前側車軸(21)または前記後側車軸(31)への駆動力の伝達を断続して、前記駆動部(24、80)による前記前側路面走行車輪(22)および前記前側軌道走行車輪(23)に加わる力と、前記駆動部(34、80)による前記後側路面走行車輪(32)および前記後側軌道走行車輪(34)に加わる力とを制御する制御部(18)と、
を備える移動装置。 - 摩擦係数の異なる路面(11)と軌道(12)との間を連続的に走行する移動装置(10)であって、
進行方向の前側に設けられている前側車軸(21)と、
進行方向の後側に設けられている後側車軸(31)と、
前記前側車軸(21)に設けられ、前記路面(11)の走行時に用いられる前側路面走行車輪(22)と、
前記後側車軸(31)に設けられ、前記路面(11)の走行時に用いられる後側路面走行車輪(32)と、
前記前側車軸(21)に設けられ、前記軌道(12)の走行時に用いられる前側軌道走行車輪(23)と、
前記後側車軸(31)に設けられ、前記軌道(12)の走行時に用いられる後側軌道走行車輪(33)と、
前記前側車軸(21)および前記後側車軸(31)を駆動する少なくとも1つ以上の駆動部(24、34、90)と、
前記駆動部(24、34、90)と前記前側車軸(21)との間、または前記駆動部に設けられ、前記前側路面走行車輪(22)と前記前側軌道走行車輪(23)との外径の比に応じて設定され、前記駆動部(24、34、90)の回転数が一定であっても前記前側路面走行車輪(22)と前記前側軌道走行車輪(23)との回転数を異ならせる前側変速機(71、91)と、
前記駆動部(24、34、90)と前記後側車軸(31)との間に設けられ、前記後側路面走行車輪(32)と前記後側軌道走行車輪(33)との外径の比に応じて設定され、前記駆動部(24、34、90)の回転数が一定であっても前記後側路面走行車輪(32)と前記後側軌道走行車輪(33)との回転数を異ならせる後側変速機(73、92)と、
を備える移動装置。 - 前記前側路面走行車輪(22)および前記後側路面走行車輪(32)は、メカナムホイールである請求項1から5のいずれか一項記載の移動装置。
- 前記軌道(12)は、内部を水が循環可能な筒状である請求項1から6のいずれか一項記載の移動装置。
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