JP6803562B2 - 移動装置及び搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、移動装置及び搬送システム、より詳しくは、全方向移動型車輪を備える移動装置及び搬送システムに関する。

特許文献１には、全方向移動可能な駆動車輪を備えた全方向移動台車が記載されている。また、特許文献１には、４つの駆動車輪を車体に設けた例が示されている。

特開２００１−９７２２１号公報

特許文献１に記載された全方向移動台車は、車体において駆動車輪を有している面の形状が、前後方向に長い長方形状である。そのため、車体は比較的大型である。

本発明は、４個以上の車輪を備えながらも車体の小型化を可能にした移動装置及び搬送システムを提供することを目的とする。

第１の態様に係る移動装置は、車体と４個以上の車輪と前記４個以上の車輪それぞれを独立して駆動する駆動源とを備える。前記４個以上の車輪それぞれは互いに交差する複数方向に移動可能な全方向移動型車輪である。前記移動装置は、前記車体の特定方向における一方の端部である第１端部と、他方の端部である第２端部とに、それぞれ２個以上の車輪を備えている。前記第１端部の２個以上の車輪における最大の輪距は、前記第２端部の２個以上の車輪における最大の輪距よりも小さい。前記第２端部は、前記第１端部から前記第２端部に向かう向きに開いた窪みを有する。前記窪みの寸法は、他の移動装置の前記第１端部の少なくとも一部が収まる寸法である。

第２の態様に係る移動装置は、第１の態様において、前記車輪は４個である。前記第１端部の２個の車輪それぞれの中心及び前記第２端部の２個の車輪それぞれの中心は台形の頂点に位置する。

第３の態様に係る移動装置は、第２の態様において、前記４個の車輪を、以下の条件を満たす位置に備える。すなわち、前記第１端部の前記２個の車輪それぞれの中心の位置は、前記特定方向に沿った前記車体の中心線を挟んで互いに反対側であって前記中心線からの距離が等しい位置である。また、前記第２端部の前記２個の車輪それぞれの中心の位置は、前記中心線を挟んで互いに反対側であって前記中心線からの距離が等しい位置である。

第４の態様に係る移動装置は、第３の態様において、前記４個の車輪におけるそれぞれの車軸の延長線と前記中心線とが、０度より大きく９０度より小さい所定の角度で交差する。

第５の態様に係る移動装置は、第４の態様において、前記第１端部の前記２個の車輪それぞれにおける車軸は、前記第１端部から前記第２端部に向かう向きにおいて前記中心線との距離を小さくする。また、前記第２端部の前記２個の車輪それぞれにおける車軸は、前記第２端部から前記第１端部に向かう向きにおいて前記中心線との距離を小さくする。さらに、４個の車輪すべての車軸について前記所定の角度が等しい。

第６の態様に係る移動装置は、第１〜５のいずれかの態様において、前記窪みを、前記第２端部の前記２個の車輪の間に備えている。

第７の態様に係る移動装置は、第１〜６のいずれかの態様において、前記第１端部における前記特定方向に交差する方向の寸法が、前記第２端部の前記特定方向に交差する方向の寸法よりも小さい寸法である。

第８の態様に係る移動装置は、第１〜７のいずれかの態様において、前記駆動源は前記車体を自律的に移動させるように制御される。

第９の態様に係る移動装置は、第１〜８のいずれかの態様において、前記４個以上の車輪のそれぞれは、互いに直交する２方向に移動可能なオムニホイールである。
第１０の態様に係る移動装置では、第２〜５のいずれかの態様において、前記台形の頂点に位置する車輪のうち対角に位置する車軸はそれぞれ平行である。
第１１の態様に係る搬送システムは、第１〜１０の態様のいずれか１つの移動装置と、搬送対象台車と、を含む。前記搬送対象台車は、前記移動装置の前記第１端部が差し込まれる部位を有する。前記第１端部を前記部位に差し込んだ状態で、前記移動装置によって前記搬送対象台車を搬送する。

本発明に係る移動装置は、車体を小型化することが可能である。

図１は実施形態の移動装置を示す斜視図である。 図２は同上を示す下面図である。 図３は同上をカートの回収に使用する例を示す斜視図である。 図４は同上の移動に関するパラメータを説明する図である。 図５は同上を３台並べた状態の斜視図である。 図６は同上を２台並べた状態の下面図である。

以下の説明は、施設で複数の移動装置を使用することを想定している。移動装置は、移動という目的だけではなく、物品あるいは人の運搬、施設の清掃などの目的を伴って移動する場合がある。以下では、空港、商業施設などの施設において用いられるカートを所定の場所に回収する目的を伴って移動する移動装置について説明する。移動装置は、空港で使用するカートの回収に限らず、商業施設において購入品を運搬するショッピングカートの回収に用いられることがある。

図１、図２に示す移動装置１０は、施設においてカートを所定の場所に回収するための運搬車であり、図３に示すように、カート２０を押して運搬するように構成されている。移動装置１０は、車体１１に４個の車輪３１、３２、３３、３４を備えている（図２参照）。図３に示すカート２０は、第１フレーム２１に複数個（図３では４個）の車輪２３を備え、第１フレーム２１から立ち上がる第２フレーム２２にハンドル２４を備えている。

図１、図２に示す移動装置１０の車体１１は、４個の車輪３１、３２、３３、３４が取り付けられている基台１２と、基台１２から上に延びた２本の支柱１３とを備えている。２本の支柱１３の上端部の間には表示装置１４が取り付けられている。表示装置１４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイのようなフラットパネルディスプレイを備える。表示装置１４は、表示を行う以外に、タッチパネルのような操作装置を備えていてもよい。移動装置１０は、電源としてバッテリを搭載している。バッテリは２本の支柱１３それぞれの下部に収納される。２本の支柱１３それぞれの下部には、基台１２と支柱１３とに跨がる部位に着脱されるカバー１５が設けられている。カバー１５はバッテリを覆う。

基台１２は、特定方向（図１のＸ方向）における一方の端部である第１端部１１１をカート２０に差し込み、カート２０を運搬する。支柱１３は、基台１２の特定方向における他方の端部である第２端部１１２に設けられる。以下では、特定方向をＸ方向、基台１２において特定方向に直交する方向をＹ方向という。

基台１２は、第１端部１１１におけるＹ方向の寸法が、第２端部１１２におけるＹ方向の寸法よりも小さい形状である。図１のＸＹ平面に投影した基台１２の概形は、三角形状、台形状、又は五角形状である。あるいは、基台１２は、図１のＸＹ平面に投影した第２端部１１２の概形が、四角形状、楕円形状などであって、Ｘ方向における第２端部１１２の一端に第１端部１１１となる突出部分を備える形状でもよい。突出部分は、Ｙ方向の中央部に位置していることが望ましいが、左右のいずれかに偏って位置していてもよい。以下では、説明の便宜を図るために、Ｘ方向において、第２端部１１２から第１端部１１１に向かう向きを必要に応じて前向きと呼ぶ。すなわち、第１端部１１１は基台１２の前端部であり、第２端部１１２は基台１２の後端部である。

第１端部１１１は、前に向かうに従いＹ方向の寸法が小さくなる形状であることが望ましい。すなわち、第１端部１１１が先細りになっているから、カート２０の一部に第１端部１１１を容易に差し込むことができる。また、第１端部１１１におけるＹ方向の最大寸法は、カート２０において第１端部１１１が挿入される部位の寸法よりも大きい寸法に定められている。したがって、カート２０の一部に、移動装置１０の第１端部１１１を差し込むと、Ｙ方向においてカート２０が移動装置１０の所定位置に収まる。言い換えると、移動装置１０がカート２０を押す際に、移動装置１０に対するカート２０の位置が定まる。

基台１２は、側面にカート２０の一部が当たる肩を有していてもよい。基台１２における肩は、基台１２のＸＹ平面への投影形状において、Ｘ方向の単位寸法に対するＹ方向の寸法の変化率が、第１端部１１１の他の部位よりも大きい部位である。言い換えると、肩は、基台１２の側面において外側に張り出す。肩は、Ｘ方向における基台１２の中央付近に形成される。基台１２に肩が形成されていると、基台１２の一部をカート２０に差し込んだときに、カート２０が肩に当たる。そのため、移動装置１０に対するカート２０の位置ずれが抑制される。

ＸＹ平面への基台１２の投影形状において、第２端部１１２は、Ｙ方向の中央部に窪み１１３を有している。窪み１１３は、他の移動装置１０の第１端部１１１が収まる形状を有している。すなわち、窪み１１３は基台１２の後方に向かって開いており、ＸＹ平面において、窪み１１３の後端は、第１端部１１１の少なくとも一部が収まる寸法を有している。図２に示している基台１２は、ＸＹ平面に投影した概形が五角形状であり、窪み１１３の概形が半楕円状である。

移動装置１０が安定した姿勢でぐらつかずに走行するには、４個の車輪３１、３２、３３、３４の相互間の距離は、Ｘ方向及びＹ方向において大きいことが望ましい。図２に示す移動装置１０では、２個の車輪３１、３２が第１端部１１１に位置し、２個の車輪３３、３４が第２端部１１２に位置している。したがって、基台１２の範囲内で、車輪３１、３２、３３、３４のＸ方向の距離が確保されている。また、第２端部１１２に位置する２個の車輪３３、３４は、窪み１１３を挟んで位置している。したがって、基台１２の範囲内で、車輪３３、３４のＹ方向の距離が確保されている。

ここに、図４に示すように、第１端部１１１に位置する２個の車輪３１、３２の輪距（Ｗ１＋Ｗ１）は、第２端部１１２に位置する２個の車輪３３、３４の輪距（Ｗ２＋Ｗ２）よりも小さい。また、第１端部１１１に位置する２個の車輪３１、３２の中心Ｗｃと、第２端部１１２に位置する２個の車輪３３、３４の中心Ｗｃとは、それぞれＹ方向に沿った一直線上に位置する。第１端部１１１に位置する２個の車輪３１、３２それぞれの中心Ｗｃを結ぶ直線は、Ｘ方向に沿った車体１１の中心線Ｌｃと交差する。また、第２端部１１２に位置する２個の車輪３３、３４それぞれの中心を結ぶ直線は、Ｘ方向に沿った車体１１の中心線Ｌｃと交差する。そして、２個の車輪３１、３２それぞれの中心Ｗｃと中心線Ｌｃとの距離Ｗ１は等しく、２個の車輪３３、３４それぞれの中心Ｗｃと中心線Ｌｃとの距離Ｗ２は等しい。言い換えると、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれの中心Ｗｃは等脚台形の頂点に位置する。ここに、車輪３１、３２、３３、３４の中心Ｗｃとは、車輪３１、３２、３３、３４それぞれについて、車軸３５の軸線（図２に二点鎖線で表している）上の中心を意味している。

４個の車輪３１、３２、３３、３４のそれぞれは、互いに交差する複数方向に移動可能な全方向移動型車輪であり、具体的には、車軸の周りで回転するローラと、車軸に直交する軸周りで回転する複数のローラとを備えるオムニホイールである。４個の全方向移動型車輪がＸ方向に沿った中心線Ｌｃに対して対称に位置する場合、一般的には、すべての全方向移動型車輪は、車輪の中心が中心線Ｌｃから等距離に位置する。一方、本実施形態の移動装置１０では、Ｘ方向の中心線Ｌｃから車輪３１、３２の中心Ｗｃそれぞれまでの距離Ｗ１は、Ｘ方向の中心線Ｌｃから車輪３３、３４の中心Ｗｃそれぞれまでの距離Ｗ２とは異なっている。第１端部１１１の車輪３１、３２の輪距が、第２端部１１２の車輪３３、３４の輪距より小さいから、ＸＹ平面への基台１２の投影形状が長方形状である場合に比較して、基台１２の小型化が可能である。

図２に示す移動装置１０では、４個の車輪３１、３２、３３、３４は、Ｘ方向に対して車軸３５の軸線の延長線が中心線Ｌｃと所定の角度θ（図４参照）で交差している。第１端部１１１の車輪３１、３２は、前に向かうに従って中心線Ｌｃとの距離を小さくし、第２端部１１２の車輪３３、３４は、後に向かうに従って中心線Ｌｃとの距離を小さくする。すなわち、第１端部１１１の２個の車輪３１、３２は、前に向かうに従って互いの距離を小さくし、第２端部１１２の２個の車輪３３、３４は、後に向かうに従って互いの距離を小さくする。

４個の車輪３１、３２、３３、３４は、それぞれ駆動源であるモータ３６により独立して駆動される。移動装置１０は、モータ３６を含む独立した４つの駆動機構３０を備えており、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれにはモータ３６からの回転力が伝達される。４つの駆動機構３０それぞれは、モータ３６のほかに減速装置などを備えている。４つのモータ３６は連携して動作するようにコントローラにより回転速度が指示される。４つのモータ３６それぞれの回転速度は、移動装置１０を移動させる速度および向きに応じて決定される。具体的には、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれが回転することにより決まる速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４と、移動装置１０の移動速度および向きは、数１の関係で表される。

数１に用いる値は、図４に示している値であって、Ｗ１は、第１端部１１１の２個の車輪３１、３２それぞれの中心Ｗｃと中心線Ｌｃとの距離、Ｗ２は、第２端部１１２の２個の車輪３３、３４それぞれの中心Ｗｃと中心線Ｌｃとの距離である。θは、４個の車輪３１、３２、３３、３４の車軸３５の延長線がＸ方向に沿った基台１２の中心線Ｌｃと交差する角度である。なお、角度θは０度より大きく９０度より小さい範囲で選択される。

移動装置１０を、Ｘ方向に速度Ｖｘ、Ｙ方向に速度Ｖｙ、基台１２に定めた回転中心Ｒｃの周りに角速度ωで移動させる場合、数１を用いて、４つの速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を決定する。回転中心Ｒｃは数１の計算上の中心である。したがって、回転中心Ｒｃは適宜に定められる。なお、回転中心ＲｃはＸＹ平面に直交し移動装置１０の重心を通る直線であってもよい。また、４つの速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれの中心ＷｃがＸＹ平面に沿って車軸３５に直交する方向に移動する速度であって、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれの回転速度に比例する。そのため、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれの径が既知の場合には、数１において、４つの速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に代えて、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれの回転速度を用いてもよい。コントローラは、移動装置１０の速度及び向きが決まると、数１を用いて４つの速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を求め、４個の車輪３１、３２、３３、３４の中心Ｗｃそれぞれが速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４で移動するように、モータ３６に指示を与える。

数１からわかるように、角度θが０度又は９０度であるとき、すなわち、すべての車輪３１、３２、３３、３４の車軸３５がＸ方向又はＹ方向に向いているとき、移動装置１０は全方向に移動することはできない。したがって、角度θは、０度及び９０度を除くように設計され、１５度より大きく７５度より小さい角度、望ましくは４５度より大きく７５度より小さい角度、より望ましくは４５度から６０度の間に設計される。角度θが４５度より大きければ、車輪３１、３２、３３、３４の回転による推進力のうちのＸ方向の成分が相対的に大きくなるため、段差を乗り越えやすくなる。

図４に示す移動装置１０では、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれの車軸３５が中心線Ｌｃに対してなす４つの角度θが等しいが、４つの角度θが等しいことは必須ではない。例えば、第１端部１１１の２個の車輪３１、３２についての角度θと、第２端部１１２の２個の車輪３３、３４についての角度θとは異なっていてもよい。ただし、４つの角度θが等しくない場合、移動装置１０を所望の速度及び向きに移動させるための車輪３１、３２、３３、３４の回転速度は数１とは異なる。

ところで、車体１１の第１端部１１１は第２端部１１２よりもＹ方向の幅が狭く、第２端部１１２は窪み１１３を有している。そのため、基台１２において駆動機構３０を取り付けるためのスペースは比較的狭い。また、４つのモータ３６の回転軸は、４個の車輪３１、３２、３３、３４それぞれの車軸３５に沿っている。すなわち、車輪３１、３２、３３、３４とモータ３６との位置及びスペースには制約条件がある。

移動装置１０の姿勢を安定させるには、４個の車輪３１、３２、３３、３４の中心Ｗｃと回転中心Ｒｃとの距離は大きいほうが望ましく、第２端部１１２の車輪３３、３４の中心Ｗｃと中心線Ｌｃとの距離は大きいほうが望ましい。上述したように、Ｙ方向において、第１端部１１１の寸法は第２端部１１２の寸法よりも小さいから、第１端部１１１では、車輪３１、３２とモータ３６とのどちらが中心線Ｌｃ寄りであっても移動装置１０の姿勢の安定性には大きく影響しない。一方、第２端部１１２において回転中心Ｒｃから車輪３３、３４の中心Ｗｃまでの距離を大きくするには、車輪３３、３４よりもモータ３６を中心線Ｌｃ寄りであることが望ましい。

図２に示す移動装置１０では、第１端部１１１において車輪３１、３２がモータ３６よりも中心線Ｌｃ（図４参照）寄りに位置し、第２端部１１２においてモータ３６が車輪３３、３４よりも中心線Ｌｃ寄りに位置している。車輪３１、３２、３３、３４とモータ３６とが、図２に示す位置関係であることにより、基台１２の小型化が可能である。また、基台１２において駆動機構３０及び車輪３１、３２、３３、３４のためのスペースが比較的狭いにもかかわらず、安定した姿勢で移動装置１０を走行させることが可能である。

モータ３６の回転を指示するコントローラは、プログラムに従って動作するプロセッサを備えている。プロセッサは、プログラムの格納及びプログラムの動作に必要なメモリを一体に備えるデバイスと、メモリを別に必要とするデバイスとのどちらを用いてもよい。

また、移動装置１０は、自律的に移動するために、周囲の物体との距離を計測するレーザレンジファインダのような複数個の測域センサ（Laser Range Scanner）１６と、周囲の物体を撮影するためのカメラとを搭載している。本実施形態の移動装置１０は５個の測域センサ１６を備えており、５個の測域センサ１６は、移動装置１０の前方、側方、及び後方における障害物までの距離を監視するように配置されている。図１において、５個の測域センサ１６のうち１個の測域センサ１６は図の背面側に配置されている。カメラは、全方向カメラであり、移動装置１０の全方向の周囲を撮影する。なお、超音波あるいは電波などを用いて周囲の物体との距離を計測する距離センサを、測域センサ１６に代えて用いることも可能である。

コントローラは、測域センサ１６が計測した障害物までの距離に応じて障害物との衝突を回避するように４つのモータ３６の回転速度を制御する。また、コントローラは、バッテリの残容量が所定値より低下すると、バッテリの充電のために、所定の場所に移動するように４つのモータ３６の回転速度を制御する。移動装置１０が移動するために用いる地図情報はコントローラがあらかじめ学習して記憶している。

コントローラは、カメラが撮影した画像に基づいて放置されているカート２０を認識した場合、カート２０を特定場所まで運搬する。ここでの特定場所は、複数のカート２０を並べて置いているカート置き場を想定している。カート２０を運搬する形態は、カート２０の台数に応じて異なる。１台のカート２０を運搬する場合には、移動装置１０は、カート２０の一部に基台１２を差し込んだ状態でカート２０を押すように移動することによりカート２０を運搬する。移動装置１０は、１台のカート２０を運搬するだけではなく、複数台のカート２０を並べた状態で運搬することが可能である。すなわち、複数台のカート２０が施設に散在していれば、移動装置１０はカート２０を見つけるたびに、カート２０を前後に並べて運搬する。カメラが撮影した画像に基づいてカート２０を認識する技術、及び複数台のカート２０を並べた状態で運搬する技術については、要旨ではないから説明を省略する。また、移動装置１０がカート２０を運搬するときにカート２０を押すことは必須ではなく、移動装置１０は、カート２０を引いて運搬するように構成されていてもよい。

コントローラは、複数のプロセッサで構成されていてもよい。例えば、一部のプロセッサが移動装置１０に搭載され、残りのプロセッサが移動装置１０との間で通信を行うコンピュータサーバに搭載されていてもよい。コンピュータサーバは、１台又は複数台のコンピュータで構成される。また、コンピュータサーバが、クラウドコンピューティングシステムで構築されていてもよい。

ところで、複数台の移動装置１０が停止中であるときに、複数台の移動装置１０は、図５、図６に示す状態で並ぶことができる。図５、図６に示す状態では、複数台の移動装置１０は、Ｘ方向において一列に並び、前の移動装置１０の窪み１１３に後の移動装置１０の第１端部１１１の少なくとも一部が収まっている。

ここで、車体１１に窪み１１３がある場合とない場合とについて、Ｘ方向に並ぶ２台の移動装置１０が占めるＸ方向の寸法を比較する。比較のための条件として、車体１１に窪み１１３があるか否かにかかわらず、Ｘ方向における車体１１の寸法が等しく、また車輪３１、３２、３３、３４の位置関係が等しいと仮定する。また、車体１１に窪み１１３がある２台の移動装置１０が並ぶ場合、前の移動装置１０の窪み１１３に後の移動装置１０の第１端部１１１の少なくとも一部が収まった状態を想定する。

図６のように、１台の移動装置１０のＸ方向の寸法がＬｘであり、第１端部１１１のうち窪み１１３に収まるＸ方向の寸法がＬｐであると、車体１１に窪み１１３がなければ、２台の移動装置１０が占める寸法は２Ｌｘより大きい。一方、車体１１に窪み１１３があれば、２台の移動装置１０が占める寸法は、窪み１１３のない２台の車体１１をＸ方向に並べる場合に比べて、第１端部１１１が窪み１１３に収まっている寸法Ｌｐの分だけ小さくなる。ｎ台の移動装置１０がＸ方向に並んでいれば、ｎ台の移動装置１０がＸ方向において占める寸法は、ｎＬｘ−（ｎ−１）Ｌｐ程度である。すなわち、車体１１に窪み１１３があるｎ台の移動装置１０がＸ方向に並ぶときには、窪み１１３がない移動装置が並ぶときに比べて、移動装置１０が占めるＸ方向の寸法は、（ｎ−１）Ｌｐだけ短くなる。

上述のように、複数台の移動装置１０がＸ方向に並ぶとき、窪み１１３があるか否かによって、複数台の移動装置１０が占めるＸ方向の寸法に差が生じ、この差は移動装置１０の台数が多いほど大きくなる。言い換えると、移動装置１０が窪み１１３を備えていることにより、複数台の移動装置１０が省スペースで並ぶ。

上述した移動装置１０は、４個の車輪３１、３２、３３、３４を備えている。車輪３１、３２、３３、３４の中心Ｗｃは等脚台形の頂点に位置することは必須ではなく、台形の頂点に位置していればよい。また、上述した技術は、４個以上の車輪があれば適用可能である。移動装置１０が４個より多くの車輪を備える場合、第１端部１１１と第２端部１１２とに、それぞれ２個以上の車輪が設けられる。また、第１端部１１１における２個以上の車輪における最大の輪距が、第２端部１１２における２個以上の車輪における最大の輪距よりも小さくなるように、車輪が配置される。このような配置でも基台１２の小型化に寄与する。さらに、全方向移動型車輪は、オムニホイールに限らず、メカナムホイールであってもよい。

上述した移動装置１０は、カート２０を回収することを想定した構成であるが、移動装置１０が、運搬、清掃、案内、警備などから選択される目的で使用される場合でも、上述した技術を採用することが可能である。すなわち、上述した技術の適用範囲は、カート２０の回収を目的とする移動装置１０に限定されない。また、他の目的で使用される移動装置１０は、自律的に移動しなくてもよい場合がある。例えば、手荷物の運搬、商品の運搬などの目的であれば、運搬者が車体１１を移動させる際の筋力を補助するために、パワーアシスト制御を行う構成であってもよい。ここでのパワーアシスト制御は、運搬者が車体１１を移動させる外力を車体１１に作用させたときに、コントローラが外力に応じてモータ３６の動作を指示することにより、運搬者の筋力の負担を軽減させるという制御を意味する。

第１の態様に係る移動装置（１０）は、車体（１１）と４個以上の車輪（３１、３２、３３、３４）と４個以上の車輪（３１、３２、３３、３４）それぞれを独立して駆動する駆動源（モータ３６）とを備える。４個以上の車輪（３１、３２、３３、３４）それぞれは互いに交差する複数方向に移動可能な全方向移動型車輪である。移動装置（１０）は、車体（１１）の特定方向（Ｘ方向）における一方の端部である第１端部（１１１）と、他方の端部である第２端部（１１２）とに、それぞれ２個以上の車輪（３１、３２、３３、３４）を備える。第１端部（１１１）の２個以上の車輪（３１、３２）における最大の輪距は、第２端部（１１２）の２個以上の車輪（３３、３４）における最大の輪距よりも小さい。

すなわち、Ｘ方向に交差する方向（Ｙ方向）において、車体（１１）の第１端部（１１１）の寸法は、車体（１１）の第２端部（１１２）の寸法よりも小さくすることが可能である。したがって、４個以上の車輪（３１、３２、３３、３４）を備えながらも、車体（１１）を小型化することが可能である。また、車体（１１）は駆動源（モータ３６）の動力で移動する。そのため、移動装置（１０）は、自律的に移動するロボットの用途、あるいはパワーアシストを行う用途などに用いることが可能である。

第２の態様に係る移動装置（１０）は、第１の態様において、車輪（３１、３２、３３、３４）は４個である。第１端部（１１１）の２個の車輪（３１、３２）それぞれの中心及び第２端部（１１２）の２個の車輪（３３、３４）それぞれの中心は台形の頂点に位置する。

この移動装置（１０）は、４個の車輪（３１、３２、３３、３４）それぞれの中心が台形の頂点に位置するから、４個の車輪の中心が長方形の頂点に位置する構成に比べて車体（１１）の小型化が可能である。

第３の態様に係る移動装置（１０）は、第２の態様において、４個の車輪（３１、３２、３３、３４）を、以下の条件を満たす位置に備える。すなわち、第１端部（１１１）の２個の車輪（３１、３２）それぞれの中心の位置は、特定方向（Ｘ方向）に沿った車体（１１）の中心線（Ｌｃ）を挟んで互いに反対側であって中心線（Ｌｃ）からの距離が等しい位置である。また、第２端部（１１２）の２個の車輪（３３、３４）それぞれの中心の位置は、中心線（Ｌｃ）を挟んで互いに反対側であって中心線（Ｌｃ）からの距離が等しい位置である。

すなわち、４個の車輪（３１、３２、３３、３４）それぞれの中心が中心線（Ｌｃ）に対して対称に位置し、４個の車輪（３１、３２、３３、３４）それぞれの中心は等脚台形の頂点に位置する。したがって、移動装置（１０）の重量をバランスよく車輪（３１、３２、３３、３４）で支持することができる。

第４の態様に係る移動装置（１０）は、第３の態様において、４個の車輪（３１、３２、３３、３４）におけるそれぞれの車軸（３５）の延長線と中心線（Ｌｃ）とが、０度より大きく９０度より小さい所定の角度（θ）で交差する。

このように中心線（Ｌｃ）と車軸（３５）の延長線とが所定の角度（θ）で交差することにより、車体（１１）を小型化しながらも車体（１１）を全方向に移動させることが可能である。また、車軸（３５）の延長線と中心線（Ｌｃ）との交差する角度（θ）が０度より大きく９０度より小さいから、どの方向においても、４個の車輪（３１、３２、３３、３４）のうちの少なくとも１個が回転する。その結果、車体（１１）がどの方向に移動する場合でも段差を乗り越えることが可能である。

第５の態様に係る移動装置（１０）は、第４の態様において、第１端部（１１１）の２個の車輪（３１、３２）それぞれにおける車軸（３５）が、第１端部（１１１）から第２端部（１１２）に向かう向きにおいて中心線（Ｌｃ）との距離を小さくする。また、第２端部（１１２）の２個の車輪（３３、３４）における車軸（３５）が、第２端部（１１２）から第１端部（１１１）に向かう向きにおいて中心線（Ｌｃ）との距離を小さくする。さらに、４個の車輪（３１、３２、３３、３４）すべての車軸（３５）について所定の角度（θ）は等しい。

車輪（３１、３２、３３、３４）が上述の位置関係であると、台形の対角線上の２個ずつの車輪（３１と３４、３２と３３）における車軸（３５）はそれぞれ平行である。したがって、移動装置（１０）の移動時には、台形の対角線上の２個ずつの車輪（３１と３４、３２と３３）がそれぞれ同様に回転する。その結果、移動装置（１０）が安定した姿勢で走行し、また移動装置（１０）がどの方向に移動する場合でも少なくとも２個の車輪（３１、３２、３３、３４）が同様に回転するから、段差を乗り越えやすくなる。

第６の態様に係る移動装置（１０）は、第１〜５のいずれかの態様において、車体（１１）が、第１端部（１１１）から第２端部（１１２）に向かう向きに開いた窪み（１１３）を第２端部（１１２）に備えている。

車体（１１）が上述の窪み（１１３）を備えていると、窪み（１１３）を備えていない場合よりも車体（１１）の軽量化が可能である。

第７の態様に係る移動装置（１０）は、第６の態様において、窪み（１１３）を、第２端部（１１２）の２個の車輪（３３、３４）の間に備えている。

窪み（１１３）が２個の車輪（３３、３４）の間に位置することにより、車体（１１）の重量をよりバランスよく支持することができる。その結果、移動装置（１０）をより安定した姿勢で移動させることが可能である。

第８の態様に係る移動装置（１０）は、第６又は７の態様において、第１端部（１１１）における特定方向（Ｘ方向）に交差する方向（Ｙ方向）の寸法が、第２端部（１１２）の特定方向（Ｘ方向）に交差する方向（Ｙ方向）の寸法よりも小さい寸法である。さらに、第１端部（１１１）における特定方向（Ｘ方向）に交差する方向（Ｙ方向）の寸法は、他の移動装置（１０）における車体（１１）の窪み（１１３）に第１端部（１１１）の少なくとも一部が収まる寸法である。

第１端部（１１１）のＹ方向の寸法が上述の関係を満たす寸法の場合、車体（１１）はＸＹ平面に投影した概形は、三角形状、台形状、又は五角形状などになる。すなわち、車体（１１）をＸＹ平面に投影した概形が長方形状である場合よりも車体（１１）の小型化が可能である。また、複数台の移動装置（１０）をＸ方向に並べるときに、隣り合う２台の移動装置（１０）の一方の窪み（１１３）に他方の第１端部（１１１）を差し入れることができる。その結果、複数台の移動装置（１０）が占めるＸ方向の寸法を、窪み（１１３）がない場合よりも小さくして、省スペース化が可能である。

第９の態様に係る移動装置（１０）は、第１〜８のいずれかの態様において、駆動源（モータ３６）は車体（１１）を自律的に移動させるように制御されることが望ましい。

すなわち、車体（１１）が自律的に移動するように駆動源の動力が制御される。そのため、運搬、清掃、案内、警備などの用途に応じて、車体（１１）の移動を制御することが可能である。

第１０の態様に係る移動装置（１０）は、第１〜９のいずれかの態様において、４個以上の車輪（３１、３２、３３、３４）のそれぞれは、互いに直交する２方向に移動可能なオムニホイールである。

すなわち、全方向移動型車輪として、オムニホイール又はメカナムホイールを用いることにより、既知の技術を修正して駆動源を制御することが可能であって、制御設計の負担が軽減される。

以上説明した実施形態は、本発明の様々な実施形態の一部に過ぎない。また、上述した実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

１０ 移動装置
１１ 車体
２０ カート（搬送対象台車）
３０ 駆動機構
３１、３２、３３、３４ 車輪
３５ 車軸
３６ モータ（駆動源）
１１１ 第１端部
１１２ 第２端部
１１３ 窪み
Ｌｃ 中心線
θ 角度

Claims (11)

1. 車体と４個以上の車輪と前記４個以上の車輪それぞれを独立して駆動する駆動源とを備え、
   前記４個以上の車輪それぞれは互いに交差する複数方向に移動可能な全方向移動型車輪であって、
   前記車体の特定方向における一方の端部である第１端部と、他方の端部である第２端部とに、それぞれ２個以上の車輪を備えており、
   前記第１端部の２個以上の車輪における最大の輪距は、前記第２端部の２個以上の車輪における最大の輪距よりも小さく、
   前記第２端部は、前記第１端部から前記第２端部に向かう向きに開いた窪みを有し、
   前記窪みの寸法は、他の移動装置の前記第１端部の少なくとも一部が収まる寸法である、
   ことを特徴とする移動装置。
2. 前記車輪は４個であって、
   前記第１端部の２個の車輪それぞれの中心及び前記第２端部の２個の車輪それぞれの中心は台形の頂点に位置する
   請求項１記載の移動装置。
3. 前記第１端部の前記２個の車輪それぞれの中心の位置は、前記特定方向に沿った前記車体の中心線を挟んで互いに反対側であって前記中心線からの距離が等しい位置であり、
   前記第２端部の前記２個の車輪それぞれの中心の位置は、前記中心線を挟んで互いに反対側であって前記中心線からの距離が等しい位置である
   請求項２記載の移動装置。
4. 前記４個の車輪におけるそれぞれの車軸の延長線と前記中心線とが、０度より大きく９０度より小さい所定の角度で交差する
   請求項３記載の移動装置。
5. 前記第１端部の前記２個の車輪それぞれにおける車軸は、前記第１端部から前記第２端部に向かう向きにおいて前記中心線との距離を小さくし、
   前記第２端部の前記２個の車輪それぞれにおける車軸は、前記第２端部から前記第１端部に向かう向きにおいて前記中心線との距離を小さくし、
   ４個の車輪すべての車軸について前記所定の角度が等しい
   請求項４記載の移動装置。
6. 前記窪みを、前記第２端部の前記２個の車輪の間に備えている
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動装置。
7. 前記第１端部における前記特定方向に交差する方向の寸法は、
   前記第２端部の前記特定方向に交差する方向の寸法よりも小さい、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の移動装置。
8. 前記駆動源は前記車体を自律的に移動させるように制御される
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の移動装置。
9. 前記４個以上の車輪それぞれは、互いに直交する２方向に移動可能なオムニホイールである
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の移動装置。
10. 前記台形の頂点に位置する車輪のうち対角に位置する車軸はそれぞれ平行である、
    請求項２〜５のいずれか１項に記載の移動装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の移動装置と、
    前記移動装置の前記第１端部が差し込まれる部位を有する搬送対象台車と、を含み、
    前記第１端部を前記部位に差し込んだ状態で、前記移動装置によって前記搬送対象台車を搬送する、
    搬送システム。

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