JP7365619B2 - 台車および乗り物 - Google Patents
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Description
図1は、乗り物500の構成例を示す側面図であり、(a)台車1およびコンテナ2の結合時、(b)台車1およびコンテナ2の分離時を示す。
図2は、台車1とコンテナ2との結合方法を示す図であり、(a)結合中の状態を示す上面図、(b)結合後の状態を示す上面図である。図2を参照して、コンテナ2を台車1の上に載せて結合させる方法について説明する。
次に、上述の乗り物500の内部構成例について説明する。図4は、コンテナ2および台車1の内部構成例を示す図である。コンテナ2は、既に説明した昇降装置21の他に、コンテナ側ECU26と、通信装置27とを備えていてよい。
次に、本開示の台車1および乗り物500の第1の実施形態について説明する。図5は、本開示の第1の実施形態に係る台車1とコンテナ2との結合を示す概念図である。
乗り物500はコンテナ2と台車1とが結合することにより構成される。なお、台車1等が単体で乗り物として走行することも可能である。台車1の上に載せるコンテナ2を交換することにより、乗り物500は種々の用途で用いられることが可能となる。台車1とコンテナ2とは、上下に結合可能であり、台車1の上面11と、コンテナ2の底面28とが、それぞれの結合面となる。
コンテナ2の凹部29は、凹部側面29Aおよび凹部側面29Bを備えている。凹部側面29Aおよび29Bは、凹部29における縁の部分に相当する。この凹部側面29Aおよび凹部側面29Bに、複数の発光部EHが設けられる。発光部EHは、レーザーやLED等の、指向性の高いものを用いる。後述の受光部RHが、近接していない発光部EHからの光を受光して、誤動作することを防止するためである。
コンテナの凹部29は、凹部底面29Cを備えている。凹部底面29Cに、台車1の進入度検出用の発光部EVが、1つ以上設けられる。この進入度検出用の発光部EVは、図示したように複数配置されていてもよく、前述のコンテナ2の中心軸A2に沿って並べて配置される。進入度検出用の発光部EVは、レーザーやLED等の、指向性の高いものを用いる。後述の進入度検出用の受光部RVが、近接していない発光部EVからの光を受光して誤動作することを防止するためである。
図5には、時刻t0から時刻t7までの各時刻における、台車1およびコンテナ2の位置および姿勢が示されている。本例において、台車1は、時刻t0の位置から移動を開始する。また、台車1が操舵角を一定に保ったまま、時速2kmの速度でコンテナ2へと向かって進み、時刻t7の時点でコンテナ2と台車1の姿勢角が一致する(後述の、ずれ角θが0になる)ような車両軌跡を計算し、その操舵角と速度で車両1が移動するものとする。この場合、時刻t0から時刻t7へと時間が進むにつれて、台車1は徐々にコンテナ2の下にもぐりこんで行き、時刻t7において、台車1はコンテナ2の下の、相互に結合可能な位置(結合位置)まで到達する。この地点で台車1は停止する。そして、台車1とコンテナ2とがロックバー等の公知の手段で結合される。このように、台車1がコンテナ2に進入する際に、台車1は、例えば時速10kmや時速2km等の定速で、ゆっくりと進入する。そのため、コンテナ2に対する台車1の相対速度はほぼ一定になる。
上述のように、コンテナ2が発光部EHを、台車1が受光部RHをそれぞれ有することにより、台車1がコンテナ2の下に進入する際の、コンテナ2と台車1との間の姿勢角の差を検出することができる。なお、ここでいう姿勢角の差は、図5に示した、コンテナ2の中心軸A2と台車1の中心軸A1との間のなす角θを意味する。
図7は、本開示の第2の実施形態に係る台車1とコンテナ2との結合を示す概念図である。図7を参照しつつ、本開示の台車1および乗り物500の第2の実施形態について説明する。なお、上述の姿勢角のずれ(ずれ角θ)を自動運転ECU107が算出することができれば、第1の実施形態と同様に、台車1がコンテナ2の下に正しく進入することができる。そのため、第1の実施形態と同様の部分については記載を簡略化または省略し、相違点のみ説明する。
コンテナ2の凹部29は、凹部底面29Cを備えている。凹部底面29Cに、台車1の姿勢角検出用のカメラCAMが1つ以上設けられる。図7の例では、3つのカメラCAM1~CAM3が設けられている。この進入度検出用のカメラCAMは、例えば赤外線カメラであってよい。また、進入度検出用のカメラCAMは、フラッシュを備えた通常のカメラであってもよい。カメラCAMは、コンテナ2の中心軸A2に沿って、前後方向に並んで配置される。
次に、本開示の台車1および乗り物500の第3の実施形態について説明する。
台車1が定速かつ一定の操舵角で後進する場合、第1の位置にある台車1の、後輪軸を延長した延長線P1と、第2の位置にある台車1の、後輪軸を延長した延長線P2とは、定常円Cの中心(旋回中心)で交わる。図8(a)に例示したように、延長線P1および延長線P2の間のなす角φを、進入角度φと定義する。
コンテナ2から離れた所にある台車1が、定常円Cを描くように後進すると、当然ながら、上述の進入角度φの値は小さくなる。図8(a)に例示したように、コンテナ2と後進する台車1とが重なり始める位置を、上述の第1の位置とする。コンテナ2と台車1とが完全に重なった位置(結合位置)を、上述の第2の位置とする。この時の進入角度φを、突入時進入角度φinとする。
ここで、突入時進入角度φinの値があまりにも大きい場合、台車1がそのままの操舵角で後進しても、コンテナ2との間の正しい結合位置まで台車1が移動することはできない。また、突入時進入角度φinの値があまりにも大きい場合、コンテナ2が備える凹部29(図5、図7等参照)と、台車1の凸部12とが衝突するなどして、物理的に干渉してしまう。そこで、適正な台車1の移動を行うために、突入時進入角度φinに上限値を設ける。その上限値を、最大突入時進入角度φin_maxとする。
突入時進入角度φinが最大突入時進入角度φin_maxと等しい場合における、定常円Cの半径(台車1の旋回半径)を、最小旋回半径Rminとする。
ここで、定常円Cを描くように後進する台車1が、正しくコンテナ2との結合位置まで移動するには、以下の2つの進入可能条件を満たす必要がある。
突入時進入角度φin≦最大突入時進入角度φin_max・・・(進入可能条件1)
定常円Cの半径R≧最小旋回半径Rmin・・・(進入可能条件2)
次に、台車1の初期位置決定および自動運転について説明する。台車1がコンテナ2とは離れた位置にある時点で、自動運転ECU107は、台車1が備えるカメラやLIDAR等の測距手段(図示せず)や、台車1およびコンテナ2が備えるGPS装置等の公知の手段を用いて、現在位置にある台車1とコンテナ2との間の相対位置を算出することができる。この相対位置の測定精度は、本開示の第1の実施形態および第2の実施形態における相対位置やずれ角θの測定精度よりも低いものであってもよい。なぜなら、初期位置に位置した台車1は、本開示の第1の実施形態や第2の実施形態に記載された手段によって、ずれ角θを高精度で修正しながら、コンテナ2の下へと進入することができるからである。台車1とコンテナ2との間の相対位置を算出した自動運転ECU107は、台車1の現在位置から移動可能であって、上述の進入可能条件1および進入可能条件2を満たす初期位置を特定する。なお、この時点において、台車1とコンテナ2との間には距離があるので、台車1はある程度自由に移動することができる。また台車1の切り返し動作も許容するならば、台車1の移動の自由度はさらに増す。従って、進入可能条件1および進入可能条件2を満たすような、初期位置の候補となる位置は複数特定され得る。
次に、本開示の台車1および乗り物500の第4の実施形態について説明する。
まず、2つの制御モードの設定値は、自動運転ECU107または車両制御ECU109があらかじめ記憶しておいて良い。台車1の自動運転ECU107は、コンテナ2が台車1に結合されているか否かを、公知の手段で特定し、いずれかの制御モードを選択的に用いる。
以上、フィードバック制御におけるゲインや、偏差の許容値、出力の許容値等などの値を、単独走行モードと結合走行モードとの間で切り替える事について説明した。これとは別の考え方として、センサやアクチュエータの分解能を、モードによって切り替えることも可能である。
11 上面
12 凸部
12A 凸部側面
12B 凸部側面
12C 凸部上面
13 パターン柄
2 コンテナ
21 昇降装置
26 コンテナ側ECU
27 通信装置
28 底面
29 凹部
29A 凹部側面
29B 凹部側面
29C 凹部底面
3 外部情報提供サーバ
106 センサ
107 自動運転ECU
108 通信装置
109 車両制御ECU
110 駆動制御装置
111 操舵制御装置
112 保安機器
113 バッテリ
114 充電器
500 乗り物
CAM1~CAM3 カメラ
W 車輪
Claims (6)
- コンテナと上下に結合可能な台車であって、
制御部を備え、
前記制御部が、前記台車の走行についてのフィードバック制御を、P制御、I制御、およびD制御のうちいずれか1つ以上を用いて行い、
前記制御部は、前記台車が前記コンテナと結合していない時に、単独走行モードによって前記フィードバック制御を行い、前記台車が前記コンテナと結合している時に、結合走行モードによって前記フィードバック制御を行い、
前記単独走行モードと、前記結合走行モードとにおいて、前記フィードバック制御における、少なくとも1つ以上の制御値の値が異なり、
前記台車は、互いに分解能が異なる2つ以上のセンサを更に備え、
前記制御部は、前記単独走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより高いセンサに対して前記フィードバック制御を行い、前記結合走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより低いセンサに対して前記フィードバック制御を行う、
台車。 - コンテナと上下に結合可能な台車であって、
制御部を備え、
前記制御部が、前記台車の走行についてのフィードバック制御を、P制御、I制御、およびD制御のうちいずれか1つ以上を用いて行い、
前記制御部は、前記台車が前記コンテナと結合していない時に、単独走行モードによって前記フィードバック制御を行い、前記台車が前記コンテナと結合している時に、結合走行モードによって前記フィードバック制御を行い、
前記単独走行モードと、前記結合走行モードとにおいて、前記フィードバック制御における、少なくとも1つ以上の制御値の値が異なり、
前記台車は、互いに分解能が異なる2つ以上のアクチュエータを更に備え、
前記制御部は、前記単独走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより高いアクチュエータに対して前記フィードバック制御を行い、前記結合走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより低いアクチュエータに対して前記フィードバック制御を行う、
台車。 - 請求項1又は請求項2に記載の台車であって、
前記結合走行モードにおける、車速制御、ブレーキ協調、およびステアモータ制御のうちいずれか1つ以上におけるPゲインまたはDゲインの値が、
前記単独走行モードにおける、車速制御、ブレーキ協調、およびステアモータ制御のうちいずれか1つ以上におけるPゲインまたはDゲインの値よりも大きい、
台車。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の台車であって、
前記結合走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか1つ以上における偏差の上限値と下限値との間の幅が、
前記単独走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか1つ以上における偏差の上限値と下限値との間の幅よりも広い、
台車。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の台車であって、
前記結合走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか1つ以上における出力の上限値と下限値との間の幅が、
前記単独走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか1つ以上における出力の上限値と下限値との間の幅よりも広い、
台車。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の台車およびコンテナを備えた乗り物。
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