JP7409278B2 - 全方向性ホイール搭載車両 - Google Patents
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Description
本開示は、全方向性ホイール搭載車両に係り、特にオムニホイール（登録商標）に代表される全方向性ホイールを有する車両の安全技術に関する。
特許文献１には、オムニホイール（登録商標）を備える全方向移動台車に関する技術が開示されている。この技術では、オムニホイール（登録商標）によるパワーアシスト機能により、台車を瞬時に全方向にアシストすることとしている。
オムニホイール（登録商標）に代表される全方向性ホイールは、ホイールの回転方向（つまり車両の前後方向）への移動だけでなく、車両の左右方向への移動も可能な車輪である。しかしながら、全方向性ホイールは、その構造上、車両の左右方向への静止安定性に欠けるという一面を持ち合わせている。このため、全方向性ホイールを有する車両においては、傾斜面等の不安定な地面においても車両を確実に停止させ続けることに対して課題がある。
本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、停止中の車両の制動力を高めることのできる全方向性ホイール搭載車両を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、第１の開示は、複数の全方向性ホイールを有し、乗員が希望する出発地と目的地とに基づいて作成された走行計画に従い自動走行を行う全方向性ホイール搭載車両に適用される。全方向性ホイール搭載車両は、地面に接地することで車両を支持する接地部と、接地部を車両の底部から地面に向かって突出させる可動機構と、接地部を地面に接地させるように可動機構を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、自動走行中において車両が停止したことが検知された場合、接地部を地面に接地させるように可動機構を制御するように構成される。さらに、全方向性ホイール搭載車両は、前輪と中輪とを支持するボギーと、後輪を支持するロッカーと、からなる車台を備え、ボギーは、ロッカーに対して揺動自在に支持され、前輪及び後輪は、全方向性ホイールであり、
中輪は、通常輪であり、可動機構は、ロッカーに設置されるように構成される。
中輪は、通常輪であり、可動機構は、ロッカーに設置されるように構成される。
第２の開示は、第１の開示において、更に以下の特徴を備える。
デッキの支柱に取り付けられたタッチパネルを備え、制御装置は、自動走行中において乗員からの作動要求をタッチパネルから受けた場合、接地部を地面に接地させるように可動機構を制御するように構成される。
デッキの支柱に取り付けられたタッチパネルを備え、制御装置は、自動走行中において乗員からの作動要求をタッチパネルから受けた場合、接地部を地面に接地させるように可動機構を制御するように構成される。
第３の開示は、第１又は第２の開示において、更に以下の特徴を備える。
可動機構は、接地部と一体に構成されたジャッキであり、車両の底部に固定されている。
可動機構は、接地部と一体に構成されたジャッキであり、車両の底部に固定されている。
第１の開示によれば、全方向性ホイール搭載車両は、接地部を車両の底部から地面に向かって突出させる可動機構を備えている。このような構成によれば、車両の左右方向に対する停止安定性に課題のある全方向性ホイール搭載車両において、接地部を地面に接地させて制動力を高めることができる。
特に、第１の開示によれば、可動機構は、車両が停止したことを検知した場合に、接地部を地面に接地させるように制御される。これにより、停止した車両が意図せずに動くことを防止することができる。また、第２の開示によれば、乗員の作動要求に応じて、接地部を地面に接地させるように制御することもできる。
第３の開示によれば、可動機構は、接地部と一体に構成されたジャッキとして構成されている。このような構成によれば、簡易な構成によって車両の停車中の制動力を高めることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
実施の形態１．
１－１．自動走行パレットの概略構造
図１は、実施の形態１の自動走行パレットの概略構造を示す図である。本実施の形態に係る自動走行カート２は、パレット型の車体２０を有する自動走行カートである。ゆえに、以下の説明では、本実施の形態に係る自動走行カート２を自動走行パレットと称する。
１－１．自動走行パレットの概略構造
図１は、実施の形態１の自動走行パレットの概略構造を示す図である。本実施の形態に係る自動走行カート２は、パレット型の車体２０を有する自動走行カートである。ゆえに、以下の説明では、本実施の形態に係る自動走行カート２を自動走行パレットと称する。
自動走行パレット２は、車体２０のデッキ２１の高さが地面から３０ｃｍ程度の低床車両である。車体２０の下には、前輪１１、中輪１２、及び後輪１３がそれぞれ左右に設けられている。これらの車輪１１，１２，１３は、自動走行パレット２を、図１において左方向と右方向のどちらの方向にも走行させることができる。ただし、ここでは、図中に矢印で示すように左方向を自動走行パレット２の基本的な進行方向とする。そして、進行方向を自動走行パレット２の前方、その反対方向を自動走行パレット２の後方と定義する。
デッキ２１には、前方と後方の左右それぞれに支柱２２が立てられている。前方の左右の支柱２２，２２の間には梁２３が掛け渡されている。同様に、図１では隠れているが、後方の左右の支柱２２，２２の間にも梁が掛け渡されている。梁２３は、デッキ２１に乗った乗員が腰掛として使用できるようになっている。デッキ２１の中央には、一本の足２４で支えられた小型のテーブル２５が設けられている。
自動走行パレット２は、自律走行のための外部センサを備えている。第１の外部センサは、ライダー（ＬＩＤＡＲ: Laser Imaging Detection and Ranging）３１である。ライダー３１は、自動走行パレット２の前方と後方をそれぞれセンシングするように自動走行パレット２の前面上部と後面上部とに設けられている。図１においては、前面上部のライダー３１のみが見えている。第２の外部センサは、カメラ３２である。カメラ３２は、自動走行パレット２の右前方、左前方、右後方、及び左後方を撮影するように各支柱２２に設けられている。図１においては、左前方と左後方のカメラ３２が見えている。
また、用途については後述するが、支柱２２の一つの外側には、ＨＭＩとしてのタッチパネル３８が取り付けられている。
次に、図２を用いて自動走行パレット２の車体２０及び車台１０の概略構造について説明する。前輪１１、中輪１２、及び後輪１３は、車台１０に取り付けられている。各輪１１，１２，１３はそれぞれが独立したモータ（図示略）によって駆動され、互いに独立した速度及び方向に回転することができる。詳しくは、中輪１２は通常輪であるが、前輪１１と後輪１３は全方向性ホイールとしてのオムニホイール（登録商標）である。つまり、自動走行パレット２は、全方向性ホイール搭載車両である。
車台１０は、ボギー１４とロッカー１５とからなる。前輪１１と中輪１２はボギー１４によって支持されている。詳しくは、前輪１１を駆動するモータと、中輪１２を駆動するモータとがボギー１４に搭載されている。ボギー１４は、ロッカー１５に対して揺動自在に支持されている。ロッカー１５には、後輪１３を駆動するモータが搭載されている。また、図示は省略するが、ロッカー１５にはリチウムイオン電池のような体積エネルギー密度の高い小型のバッテリが搭載されている。
ロッカー１５の上には、スプリング１６とダンパー１７を介して車体２０が搭載されている。つまり、車体２０がばね上構造体に相当し、車台１０がばね下構造体に相当し、そして、スプリング１６とダンパー１７がばね上構造体とばね下構造体の間に連結されたサスペンション装置に相当する。
車体２０は、スプリング１６とダンパー１７の上に載る上板２８を有する。上板２８の上面がデッキ２１であり、支柱２２は上板２８に取り付けられている。
全方向性ホイールである前輪１１及び後輪１３は、通常輪である中輪１２と異なり、特に左右方向に対する確実な制動機能を有していない。そこで、自動走行パレット２には、付加的なブレーキ装置として、車台１０のロッカー１５にジャッキ６０が設置されている。ジャッキ６０は、地面に接地することで自動走行パレット２を支持する接地部６２と、自動走行パレット２の底部から接地部６２を地面に向かって突出させる電動の可動機構６４と、が一体に構成された昇降装置である。ジャッキ６０は、例えば一対の後輪１３の近傍の２か所に設けられる。
図３は、実施の形態１の自動走行パレットにおいて、可動機構が駆動されて接地部が地面に突き当てられた状態を示す図である。図３に示すように、接地部６２が地面に突き当てられると、後輪１３は上方に浮き上がる。これにより、停止中の自動走行パレット２は、一対の中輪１２と一対の接地部６２の計４か所によって停止中の制動力が確保される。
１－２．自動走行パレットの制御系の構成
次に、図４を用いて実施の形態１に係る自動走行パレット２の制御系の構成について説明する。自動走行パレット２には、３種類のＥＣＵ（Electronic Control Unit）、すなわち、自律走行ＥＣＵ４１と走行制御ＥＣＵ４２と安全管理ＥＣＵ４６とが搭載されている。
次に、図４を用いて実施の形態１に係る自動走行パレット２の制御系の構成について説明する。自動走行パレット２には、３種類のＥＣＵ（Electronic Control Unit）、すなわち、自律走行ＥＣＵ４１と走行制御ＥＣＵ４２と安全管理ＥＣＵ４６とが搭載されている。
自律走行ＥＣＵ４１は、自動走行パレット２の自律走行を司るＥＣＵである。自律走行ＥＣＵ４１には、ライダー３１、カメラ３２、ＩＭＵ３４、及び無線受信機３５が接続されている。ライダー３１は、自動走行パレット２の周囲に存在する物体の検知と測距に用いられる。カメラ３２は、自動走行パレット２の周囲に存在する物体の認識に用いられる。ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）３４は、３軸の角速度と加速度の計測に用いられる。無線受信機３５は、９２０ＭＨｚ帯を利用した車車間通信と路車間通信に用いられる。自律走行ＥＣＵ４１にはロッカー１５に搭載されたバッテリ４０から電源が供給される。ライダー３１、カメラ３２、ＩＭＵ３４、及び無線受信機３５に対する電源の供給は自律走行ＥＣＵ４１から行われる。
また、自律走行ＥＣＵ４１は、４Ｇや５Ｇ等の移動体通信によって図示しない管制サーバと通信する機能を有している。自動走行パレット２の利用者は、スマートフォンやタブレットＰＣ等のユーザ端末を用いて管制サーバと通信し、希望する出発地と目的地を管制サーバに送信する。管制サーバは、利用可能な複数の自動走行パレット２の中から適当な自動走行パレット２を選択し、選択した自動走行パレット２に対して出発地と目的地を送信する。自律走行ＥＣＵ４１は、管制サーバ６から受信した出発地と目的地とに基づいて走行計画を作成する。
自律走行ＥＣＵ４１は、走行計画をから計算した目標軌道を走行制御ＥＣＵ４２に入力する。走行制御ＥＣＵ４２は、目標軌道に沿って自動走行パレット２を走行させるためのモータ指令値を生成する。前輪１１と後輪１３はオムニホイール（登録商標）であるので、左右のモータの回転速度の差を制御することによって目標軌道に沿うように進行方向を制御することができる。走行制御ＥＣＵ４２が生成したモータ指令値はモータコントローラ３４に入力される。また、モータコントローラ３４には、バッテリ４０から直接電源が供給されている。モータコントローラ３４は、モータ指令値に従って左右各輪１１，１２，１３のモータ４４に対する電力供給を制御する。
なお、自動走行パレット２は、図示しない照明装置を備えている。照明装置としてはＬＥＤが用いられている。ＬＥＤを点灯させるＬＥＤ回路４５には、走行制御ＥＣＵ４２から電源が供給されている。走行制御ＥＣＵ４２にはバッテリ４０から電源が供給される。ＬＥＤ回路４５は、ＬＥＤを常時点灯させてもよいし、周囲の照度に応じてＬＥＤを点灯させてもよい。
安全管理ＥＣＵ４６は、少なくとも１つのプログラム４６ｃを含むメモリ４６ｂと、メモリ４６ｂと結合されたプロセッサ４６ａとを備える。メモリ４６ｂとプロセッサ４６ａの数はそれぞれ複数であってもよい。プロセッサ４６ａは、プログラム４６ｃの実行により、ジャッキ６０の可動機構６４を制御する。つまり、安全管理ＥＣＵ４６は、実施の形態１に係る自動走行パレット２の制御装置として機能する。ただし、自動走行パレット２の制御装置としての一部の機能は、自律走行ＥＣＵ４１によって担われる。安全管理ＥＣＵ４６には、車速センサ３３、及びタッチパネル３８が接続されている。安全管理ＥＣＵ４６にはバッテリ４０から電源が供給される。車速センサ３３、及びタッチパネル３８に対する電源の供給は安全管理ＥＣＵ４６から行われる。一方、可動機構６４への電源の供給はバッテリ４０から直接行われる。
１－３．制御装置の動作
実施の形態１に係る制御装置の動作について図５を用いて説明する。
実施の形態１に係る制御装置の動作について図５を用いて説明する。
図５は、実施の形態１に係る制御装置において自動走行パレット２の運行中に実施される処理を示すフローチャートである。先ずステップＳ１００では、安全管理ＥＣＵ４６は、車速センサ３３の検出信号に基づいて自動走行パレット２が停止しているかどうかを判定する。その結果、判定が認められない場合には本ルーチンは終了され、判定が認められた場合には、次のステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２では、安全管理ＥＣＵ４６は、ジャッキ６０の可動機構６４を用いた停止制御を実行する。停止制御では、より詳しくは、安全管理ＥＣＵ４６は、可動機構６４を駆動して、後輪１３が浮き上がるまで接地部６２を地面に突き当てる。
以上のような処理によれば、乗員の乗降や信号待ち等、自動走行パレット２を一時的に停車させる状況において、自動走行パレット２を確実に停車させておくことが可能となる。
１－４．変形例
実施の形態１の自動走行パレット２は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
実施の形態１の自動走行パレット２は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
実施の形態１の自動走行パレット２は、自動走行を行う車両に限らず、手動運転を行う車両でもよい。また、自動走行パレット２に採用される全方向性ホイールは、オムニホイール（登録商標）に限られない。例えば、前輪１１及び後輪１３は、メカナムホイール（登録商標）等、他の公知の全方向性ホイールを用いる構成でもよい。なお、前輪１１及び後輪１３がメカナムホイール（登録商標）である場合、通常輪である中輪１２はなくてもよい。
ジャッキ６０の配置及び個数に限定はない。すなわち、例えば１つのジャッキ６０が後輪１３の間に設置される構成でもよい。また、１又は複数のジャッキ６０が前輪１１の周囲に配置される構成でもよい。
停止制御は、接地部６２を地面に突き当てることによって左右方向への制動機能が確保できるのであれば、必ずしも後輪１３を浮き上がらせるまで持ち上げる必要はない。
停止制御は、自動走行パレット２の乗員からの作動要求を受けて実行される構成でもよい。この場合、例えばタッチパネル３８には、停止制御の実行要求のためのボタンが表示されている。安全管理ＥＣＵ４６は、自動走行パレット２の停車中において、乗員が当該ボタンを押したことを受けて、停止制御を実行する。或いは、安全管理ＥＣＵ４６は、自動走行パレット２の走行中において、乗員が当該ボタンを押したことを受けて、自動走行パレット２を停止させた後に停止制御を実行する。このような制御によれば、乗員は、停車中の自動走行パレット２において安心した乗車或いは乗降を行うことができる。なお、この変形例は、後述する他の実施の形態の自動走行パレットについても適用することができる。
また、停止制御のおける自動走行パレット２の停車判定は、車速センサ３３を用いる方法に限られない。すなわち、例えば、左右各輪１１，１２，１３のモータ４４のモータ指令値から自動走行パレット２の停車を判定してもよいし、他のセンサの信号から停車を判定してもよい。なお、この変形例は、後述する他の実施の形態の自動走行パレットについても適用することができる。
実施の形態２．
２－1．実施の形態２の特徴
図６は、実施の形態２の自動走行パレットの概略構造を示す図である。図６において、図１に示す実施の形態１の自動走行パレット２と共通する要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。実施の形態２の自動走行パレット２は、可動機構として車高調整機構６６を備える点に特徴を有している。車高調整機構６６は、ロッカー１５の上に設置され、その上には車体２０が搭載されている。つまり、実施の形態２の自動走行パレット２では、車高調整機構６６とダンパー１７がばね上構造体とばね下構造体の間に連結されたサスペンション装置に相当する。車高調整機構６６は、エアバックと、エアバックに圧縮空気を送り込む電動のコンプレッサと、を含む。車高調整機構６６は、エアバックに送り込む圧縮空気の量を調整することにより、ばね下構造体に対するばね上構造体の上下方向の相対位置を変化させることができる。
２－1．実施の形態２の特徴
図６は、実施の形態２の自動走行パレットの概略構造を示す図である。図６において、図１に示す実施の形態１の自動走行パレット２と共通する要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。実施の形態２の自動走行パレット２は、可動機構として車高調整機構６６を備える点に特徴を有している。車高調整機構６６は、ロッカー１５の上に設置され、その上には車体２０が搭載されている。つまり、実施の形態２の自動走行パレット２では、車高調整機構６６とダンパー１７がばね上構造体とばね下構造体の間に連結されたサスペンション装置に相当する。車高調整機構６６は、エアバックと、エアバックに圧縮空気を送り込む電動のコンプレッサと、を含む。車高調整機構６６は、エアバックに送り込む圧縮空気の量を調整することにより、ばね下構造体に対するばね上構造体の上下方向の相対位置を変化させることができる。
車体２０の上板２８の下面側には、自動走行パレット２の底部から地面に向かって突出するように接地部６８が設けられている。接地部６８は、例えば一対の後輪１３の近傍の２か所に設けられる。車高調整機構６６が駆動されて車体２０が降下すると、それに伴い接地部６８も降下する。接地部６８は、車体２０を降下させた際に地面に接地する長さに設定されている。
図７は、実施の形態２の自動走行パレットにおいて、車体２０を降下させた状態を示す図である。図７に示すように車体２０を降下させると、接地部６８が地面に突き当てられる。これにより、自動走行パレット２は、一対の中輪１２と一対の接地部６８の計４か所によって停止中の制動力が確保される。
２－２．制御装置の動作
実施の形態２に係る制御装置の動作について図８を用いて説明する。
実施の形態２に係る制御装置の動作について図８を用いて説明する。
図８は、実施の形態２に係る制御装置において自動走行パレット２の運行中に実施される処理を示すフローチャートである。先ずステップＳ２００では、安全管理ＥＣＵ４６は、車速センサ３３の検出信号に基づいて自動走行パレット２が停止しているかどうかを判定する。その結果、判定が認められない場合には本ルーチンは終了され、判定が認められた場合には、次のステップＳ２０２に進む。
ステップＳ２０２では、安全管理ＥＣＵ４６は、車高調整機構６６を用いた停止制御を実行する。停止制御では、より詳しくは、安全管理ＥＣＵ４６は、車高調整機構６６を駆動して車体２０を下降させることにより、接地部６８を地面に突き当てる。
以上のような処理によれば、乗員の乗降や信号待ち等、自動走行パレット２を一時的に停車させる状況において、自動走行パレット２を確実に停車させておくことが可能となる。
２－３．変形例
実施の形態２の自動走行パレット２は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
実施の形態２の自動走行パレット２は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
接地部６８は車体２０に固定されていれば、その配置及び個数に限定はない。すなわち、例えば１つの接地部６８が後輪１３の間となる位置に設置される構成でもよい。また、１又は複数の接地部６８が前輪１１の周囲に配置される構成でもよい。
車高調整機構６６は、エアバックを備えたエアサスペンション機構に限らず、他の公知の車高調整機構を採用してもよい。
２ 自動走行パレット（自動走行カート）
６ 管制サーバ
１０ 車台
１１ 前輪（全方向性ホイール）
１２ 中輪
１３ 後輪（全方向性ホイール）
１４ ボギー
１５ ロッカー
１６ スプリング
１７ ダンパー
２０ 車体
２１ デッキ
２２ 支柱
２３ 梁
２８ 上板
３１ ライダー
３２ カメラ
３３ 車速センサ
３４ モータコントローラ
３５ 無線受信機
３８ タッチパネル
４０ バッテリ
４１ 自律走行ＥＣＵ
４２ 走行制御ＥＣＵ
４４ モータ
４６ 安全管理ＥＣＵ
４６ａ プロセッサ
４６ｂ メモリ
４６ｃ プログラム
６０ ジャッキ
６２ 接地部
６４ 可動機構
６６ 車高調整機構（可動機構）
６８ 接地部
６ 管制サーバ
１０ 車台
１１ 前輪（全方向性ホイール）
１２ 中輪
１３ 後輪（全方向性ホイール）
１４ ボギー
１５ ロッカー
１６ スプリング
１７ ダンパー
２０ 車体
２１ デッキ
２２ 支柱
２３ 梁
２８ 上板
３１ ライダー
３２ カメラ
３３ 車速センサ
３４ モータコントローラ
３５ 無線受信機
３８ タッチパネル
４０ バッテリ
４１ 自律走行ＥＣＵ
４２ 走行制御ＥＣＵ
４４ モータ
４６ 安全管理ＥＣＵ
４６ａ プロセッサ
４６ｂ メモリ
４６ｃ プログラム
６０ ジャッキ
６２ 接地部
６４ 可動機構
６６ 車高調整機構（可動機構）
６８ 接地部
Claims (3)
- 複数の全方向性ホイールを有し、乗員が希望する出発地と目的地とに基づいて作成された走行計画に従い自動走行を行う全方向性ホイール搭載車両において、
地面に接地することで前記車両を支持する接地部と、
前記接地部を前記車両の底部から地面に向かって突出させる可動機構と、
前記接地部を地面に接地させるように前記可動機構を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記自動走行中において前記車両が停止したことが検知された場合、前記接地部を地面に接地させるように前記可動機構を制御するように構成され、
前輪と中輪とを支持するボギーと、後輪を支持するロッカーと、からなる車台を備え、
前記ボギーは、前記ロッカーに対して揺動自在に支持され、
前記前輪及び前記後輪は、前記全方向性ホイールであり、
前記中輪は、通常輪であり、
前記可動機構は、前記ロッカーに設置されるように構成されることを特徴とする全方向性ホイール搭載車両。 - デッキの支柱に取り付けられたタッチパネルを備え、
前記制御装置は、前記自動走行中において乗員からの作動要求を前記タッチパネルから受けた場合、前記接地部を地面に接地させるように前記可動機構を制御する
ように構成されることを特徴とする請求項１に記載の全方向性ホイール搭載車両。 - 前記可動機構は、前記接地部と一体に構成されたジャッキであり、前記車両の底部に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の全方向性ホイール搭載車両。
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|---|---|---|---|
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