JPH09164968A - 全方向移動車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の全方向移動車両は機構が複雑なため小
型化が困難であり、しかも操作法が複雑なため用途が限
られていた。 【解決手段】 操舵輪を兼ねた駆動輪１の操舵軸Ｍをそ
の駆動輪１の接地位置から水平方向に距離ｓだけ離間し
た位置で軸受け８により車両本体７に支持し、駆動輪１
および操舵軸Ｍをモータ５，１２によりそれぞれ回転駆
動して、車両本体７を前後、左右の任意の方向に移動す
る。また、車両本体７の位置、姿勢方位および操舵軸Ｍ
の操舵角度をセンサにより検出し、それら検出値と車両
の移動目標軌道とから駆動輪１と操舵軸Ｍの角速度比を
算出して制御駆動することにより、目標軌道上を走行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両本体の方向を
変えることなく任意の方向へ移動することが可能である
とともにそのままの位置で旋回することができる全方向
移動車両およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、全方向移動車両としては、特開平
２−２４９７６９号公報に記載のものや、特開平２−１
５８４６０号公報記載のものが知られている。前者は、
車輪の円周上に車輪の回転方向と直交する方向に従動回
転するフリーローラを複数個配置したものである。後者
は、同じく車輪の円周上に車輪の回転方向と４５度の方
向に従動回転する樽型のフリーローラを複数個配置した
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の全方向移動車両はいずれも、機構が複雑なため容積や
重量が大きくなりすぎて、充分な接地面積が得られな
い。そのため重量負荷の大きい用途には使用できないと
いう制限があった。また、これらは機構上、空気圧式の
タイヤの使用がほとんど不可能であるため、走行ととも
に接地部に発生する振動等がそのまま車両本体に伝えら
れてしまうという不都合があった。また、従来の全方向
移動車両は、車両を支える全部の車輪が操舵可能である
ため、高速走行に対しては不安定であった。さらに、従
来の全方向移動車両を遠隔操縦装置を用いて操縦する場
合、運転者が車両に乗った状態で操縦するときは、車両
の姿勢方位の変動とともに遠隔操縦装置の姿勢方位も変
動する。これに対して、操縦者が車両に乗らない状態で
操縦するときは、遠隔操縦装置の姿勢方位が保持された
ままで車両が走行すると車両の姿勢方位が変動し両者の
姿勢方位はずれてしまうことになる。しかも、操縦中の
運転者が遠隔操縦装置を持ったまま方向を換えると、以
後の操縦はその方向転換分を考慮して操縦しなければ、
目的としない方向に車両が走行してしまうおそれがあっ
た。本発明は上記の課題を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、小型・軽量でありながら
も充分な耐荷重強度を有し、さらには空気圧式タイヤの
装着が可能な全方向移動車両を提供することにある。さ
らに、本発明の他の目的とするところは、全方向移動車
両を高速でも安定して走行させるとともに、遠隔操縦装
置を用いて操作する場合に、操縦者が車両に乗った状態
で、あるいは降りて任意に移動しながらの状態でも常に
同一の操作感覚で安全・確実に操縦することができる全
方向移動車両およびその制御方法を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、操舵輪をかねた駆動輪と、駆動
輪を回転駆動するアクチュエータと、駆動輪の車軸を支
持する操舵軸と、車両本体に形成されて、駆動輪の接地
位置から水平方向に離間した位置で操舵軸を垂直軸まわ
りの回動を自在にして支持する軸受け部と、操舵軸を回
転駆動するアクチュエータとにより構成される駆動ユニ
ットを備えたことを特徴とする。それにより、それぞれ
のアクチュエータが同時に回転すると駆動輪、及び操舵
軸が駆動されて車両本体は様々な方向に移動する。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１の全方向移動
車両において、駆動輪の回転角速度と操舵軸の回転角速
度との比が駆動ユニットの姿勢方位に応じた値となるよ
うにして両アクチュエータを駆動する制御装置を備えた
ことを特徴とする。それにより、車両本体は駆動輪の回
転角速度と操舵軸の回転角速度との比に応じた方向に移
動する。

【０００６】請求項３の発明は、請求項２の全方向移動
車両において、駆動輪、操舵軸、軸受け部、アクチュエ
ータおよび制御装置からなる駆動ユニットを２個以上備
えたことを特徴とする。それにより、複数の駆動ユニッ
トの移動を組み合わせることで、車両本体が並進移動お
よび旋回される。

【０００７】請求項４の発明は、請求項３の全方向移動
車両において、車両本体の位置を検出するセンサと、車
両本体の姿勢方位を検出するセンサと、各操舵軸の操舵
角度を検出するセンサと、各センサに検出された車両位
置、車両姿勢方位および操舵軸角度と車両の移動目標軌
道とから駆動ユニットごとに、駆動輪と操舵軸の角速度
比を算出する演算手段とを備えたことを特徴とする。そ
れにより、車両本体の位置、姿勢方位および操舵軸の操
舵角度がセンサにより検出され、それら検出値と車両の
移動目標軌道とから駆動ユニットごとに、駆動輪と操舵
軸の角速度比が算出されることにより、目標軌道上の走
行が可能になる。

【０００８】請求項５の発明は、請求項３または請求項
４の全方向移動車両において、車両本体に軸支された操
舵軸により旋回自在に支持される従動輪と、この従動輪
の操舵軸をロックする操舵軸ロック手段とを備えたこと
を特徴とする。それにより、従動輪の操舵軸をロックす
ると、車両の横方向への並進移動および旋回は制限され
るものの駆動輪を高速回転させても走行が安定する。

【０００９】請求項６の発明は、請求項３から請求項５
いずれかの全方向移動車両において、操縦者により入力
された前後移動、横移動、旋回の指令を車両本体へ送信
する遠隔操縦装置と、車両本体に搭載されて遠隔操縦装
置からの指令を受信する受信装置とを備えたことを特徴
とする。それにより、操縦者が車両本体から離れた位置
において車両の操縦をすることが可能になる。

【００１０】請求項７の発明は、請求項６の全方向移動
車両において、遠隔操縦装置を車両本体に搭載した状態
で操作する場合と車両本体とは別体の離れた状態で操作
する場合とで制御装置の演算を切り換える切換スイッチ
を備えたことを特徴とする。それにより、操縦者が乗車
あるいは降車したどちらの状態でも、車両を同一の操作
感覚で操縦することが可能になる。

【００１１】請求項８の発明は、請求項６または請求項
７記載の全方向移動車両において、遠隔操縦装置内に設
置されて遠隔操縦装置の水平面上での姿勢方位を検出す
るセンサと、センサが検出した姿勢方位にもとづいて入
力された指令を補正する手段とを備えたことを特徴とす
る。それにより、操縦者の移動により遠隔操作装置がい
ずれの姿勢方位になっても、装置自体の姿勢方位を基準
にして操縦操作が可能になる。

【００１２】請求項９の発明は、請求項５から請求項８
いずれかの全方向移動車両において、従動輪の進行方向
を車両進行方向と一致させた状態で従動輪の操舵軸をロ
ックした後、駆動ユニットの駆動輪の操舵軸の操舵角度
により車両の進行方向を制御し、駆動輪の回転速度によ
り車両速度を制御することを特徴とする。それにより、
車両の走行速度を増しても走行が安定する。

【００１３】請求項１０の発明は、請求項５から請求項
８いずれかの全方向移動車両において、請求項９の全方
向移動車両の制御方法を高速走行制御モードにおける運
転方法とするとともに、ロック手段を解除した状態での
運転を全方向走行制御モードとして、両制御モードを切
り換えながら走行制御することを特徴とする。それによ
り、車両の走行条件に応じて、どちらか適当な制御モー
ドを選択して車両を走行させることができる。

【００１４】請求項１１の発明は、請求項１０の全方向
移動車両の制御方法において、全方向走行制御モードか
ら高速走行制御モードに切り換える際に、全方向走行制
御モードで前方へ直進をさせ駆動輪および従動輪の操舵
角が車両本体に対して一定角度範囲内に達したことを制
御モード切換条件とすることを特徴とする。それによ
り、高速走行制御モードへの切換が確実になる。

【００１５】請求項１２の発明は、互いの車軸が同一直
線上に配設されるとともに、台車に軸支された操舵輪を
かねた一対の駆動輪と、両駆動輪を回転駆動する一対の
アクチュエータと、両駆動輪の車軸を支持する操舵軸
と、車両本体に形成されて両駆動輪の接地位置の中点か
ら水平方向に離間した位置で、操舵軸を垂直軸まわりの
回動を自在にして支持する軸受け部とにより構成される
駆動ユニットを備えたことを特徴とする。それにより、
それぞれのアクチュエータが回転すると両駆動輪が駆動
されて車両本体は様々な方向に移動する。

【００１６】請求項１３の発明は、請求項１２記載の全
方向移動車両において、一対の駆動輪のそれぞれの回転
角速度の比が駆動ユニットの姿勢方位に応じた値となる
ように両アクチュエータを駆動する制御装置を備えたこ
とを特徴とする。それにより、車両本体は一対の駆動輪
の回転角速度の比に応じた方向に移動する。

【００１７】請求項１４の発明は、請求項１３の全方向
移動車両において、一対の駆動輪、操舵軸、軸受け部、
一対のアクチュエータ及び制御装置からなる駆動ユニッ
トを２個以上備えたことを特徴とする。それにより、複
数の駆動ユニットの移動を組み合わせることで、車両本
体の並進移動および旋回が可能になる。

【００１８】請求項１５の発明は、請求項１４の全方向
移動車両において、車両本体の位置を検出するセンサ
と、車両本体の姿勢方位を検出するセンサと、各駆動ユ
ニットの操舵角度を検出するセンサと、各センサに検出
された車両位置、車両姿勢方位および操舵角度と車両の
移動目標軌道とから各駆動ユニットごとに、駆動輪の角
速度比を算出する演算手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１９】請求項１６の発明は、互いの車軸が同一直
線上に配設されるとともに、台車に軸支された操舵輪を
かねた一対の駆動輪と、両駆動輪を回転駆動する２つの
アクチュエータと、両駆動輪の車軸を支持する操舵軸
と、車両本体に形成されて、両駆動輪の接地位置の中点
から水平方向に離間した位置で、操舵軸を垂直軸まわり
の回動を自在にして支持する軸受け部と、操舵軸を回転
駆動するアクチュエータと、により構成される駆動ユニ
ットを備えたことを特徴とする。それにより、それぞれ
のアクチュエータが同時に回転すると両駆動輪、操舵軸
が駆動されて車両本体は様々な方向へ移動し、姿勢が変
化する。

【００２０】請求項１７の発明は、請求項１６の全方向
移動車両において、一対の駆動輪のそれぞれの回転角速
度の比が駆動ユニットの姿勢方位に応じた値となるよう
に、一対の駆動輪用アクチュエータを駆動するととも
に、車両の姿勢方位を変化させるように操舵軸用アクチ
ュエータを駆動する制御装置を備えたことを特徴とす
る。 それにより、車両本体は、一対の駆動輪の回転角
速度の比に応じた方向に移動し、操舵軸の回転の方向に
旋回することが可能になる。

【００２１】請求項１８の発明は、請求項１７の全方向
移動車両において、一対の駆動輪、操舵軸、軸受け部、
３つのアクチュエータ、および制御装置からなる駆動ユ
ニットを１個以上備えたことを特徴とする。それによ
り、複数の駆動ユニットの移動を組み合わせることで、
車両本体の並進移動および旋回が可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は請求項１から請求項４の発明に係
る第１の実施形態の要部を示す縦断面図であり、図２は
図１の一部を破断して示した側面図である。図におい
て、１は操舵輪をかねた駆動輪であり、駆動輪１を支持
固定する車軸２により、操舵軸である脚３に回転自在に
支持されている。なお、駆動輪１には、通常、空気圧式
タイヤが装着される。車軸２は減速機４を介して、アク
チュエータであるモータ５に接続されている。モータ５
の他端にはエンコーダ６が接続されて駆動輪１の回転角
度が検出される。

【００２３】また、脚３は、その上端が、車両本体７に
軸受け８を介して垂直軸まわりの回動を自在にして支持
されている。ここで軸受け８の中心、すなわち脚３の回
転中心は、駆動輪１の接地位置から水平距離ｓだけオフ
セットされた位置とされている。脚３の上面には同軸上
に歯車９が取付けられて、本体７に支持されている歯車
１１と噛合接続される。歯車１１は、アクチュエータで
あるモータ１２の出力軸１３に支持固定されている。モ
ータ１２の他端にはエンコーダ１４が接続されて脚３の
回転角度すなわち操舵角度が検出される。

【００２４】図３は、図１、図２における駆動輪１の動
作原理を示した説明図である。図は、駆動輪１を上方か
らみた平面図であり、説明上、脚３は両持ちのヨーク状
に表してある。図中のＧは駆動輪１の接地点であり、Ｍ
は脚３の回転中心（操舵軸）であり、ＧＭ間がオフセッ
ト距離ｓとなる。ここで、脚３が図中の上方へ移動する
ように、モータ５を駆動して外径Ｄの駆動輪１を角速度
ωで回転駆動させると、操舵軸Ｍには次式に示す移動速
度Ｖ_hが得られる。

【００２５】

【数１】Ｖ_h＝Ｄ／２・ω

【００２６】同様に、脚３に支持された駆動輪１が時計
方向に旋回するように、モータ１２を駆動して脚３を角
速度γで回転駆動させると、脚３により横方向へ移動さ
れようとした駆動輪１は接地面の摩擦抵抗により横方向
の移動が制止され、その反動として脚３はＧ点を中心と
して時計方向に旋回する。このとき操舵軸Ｍには次式に
示す移動速度Ｖ_sが得られる。

【００２７】

【数２】Ｖ_s＝ｓ・γ

【００２８】すなわち、駆動輪１と脚３を同時に駆動す
ると、操舵軸Ｍは、たがいに直交する、２つの速度
Ｖ_h，Ｖ_sが発生する。これらの速度Ｖ_h，Ｖ_sは合成され
て速度Ｖとなり、操舵軸Ｍを移動させる。ここで駆動輪
１の進行方向に対する合成速度Ｖの角度をαとすると、
各速度Ｖ_h，Ｖ_s，Ｖは、次式の関係となる。

【００２９】

【数３】Ｖ_h＝Ｖ・ｃｏｓα

【００３０】

【数４】Ｖ_s＝Ｖ・ｓｉｎα

【００３１】その結果、駆動輪１の角速度ωと脚３の角
速度γを一定の比となるように制御することで、操舵軸
Ｍを所定の方向に移動させることが可能になる。なお、
上記の関係式は、脚３の回転を開始した瞬間に成立する
が、次の瞬間は駆動輪１の方向が変わるため関係式が不
成立となる。しかし、エンコーダ１４で、変化する脚３
の方向を常時検出して、それに応じて角速度ω、角速度
γを補正することで、操舵軸Ｍを所定方向へ連続して移
動させることが可能となる。

【００３２】図４は、図３における操舵軸Ｍを所定の軌
道上を移動させる場合の制御方法を示す説明図である。
図において、Ｋは目標とする軌道であり、軌道Ｋ上の操
舵軸Ｍが位置する点における接線と座標軸Ｘとの角度を
θとし、駆動輪１と座標軸Ｘとの角度をφとするとき、
操舵軸Ｍに目標速度Ｖを発生するための各速度成分
Ｖ _h，Ｖ_sは、次式により求められる。

【００３３】

【数５】Ｖ_h＝Ｖ・ｃｏｓ（φ−θ）

【００３４】

【数６】Ｖ_s＝Ｖ・ｓｉｎ（φ−θ）

【００３５】すなわち、あらかじめ、移動速度Ｖを定め
ておき、移動中の瞬間、瞬間に角度φを検出するととも
に、図示しないセンサにより角度θを検出することで、
各軸ごとの速度成分Ｖ_h，Ｖ_sが求められる。これらの速
度が得られるように、駆動輪１、脚３の角速度ω，γを
制御することで操舵軸Ｍが目標とする軌道Ｋ上を移動す
ることができる。

【００３６】なお、軌道Ｋについての座標データとし
て、Ｘ軸、Ｙ軸の速度成分が時系列的に与えられること
があり、その場合は与えられたＸ軸、Ｙ軸の速度成分Ｖ
_x,Ｖ_yを用いて、次式により各軸ごとの速度成分Ｖ_h，Ｖ
_sを求めることができる。

【００３７】

【数７】 Ｖ_h＝Ｖ・ｃｏｓ（φ−θ） ＝Ｖ・ｃｏｓθ・ｃｏｓφ＋Ｖ・ｓｉｎθ・ｓｉｎφ ＝Ｖ_x・ｃｏｓφ＋Ｖ_y・ｓｉｎφ

【００３８】

【数８】 Ｖ_s＝Ｖ・ｓｉｎ（φ−θ） ＝Ｖ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ−Ｖ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ） ＝Ｖ_x・ｓｉｎφ＋Ｖ_y・ｃｏｓφ

【００３９】図５は、第１の実施形態の車両の全体を示
す斜視図であり、図１、図２に示された、駆動輪１、脚
３、軸受け８、モータ５，１２およびこれらの制御装置
（図示せず）等から構成される駆動ユニットが左右に設
置されている。なお、図中の１５は、従動輪である。

【００４０】図６は、図５に示した車両における制御方
法を示す説明図である。図において、Ｌは目標とする軌
道であり、軌道Ｌ上を車両本体７の中心Ｃが走行するよ
うに制御される。中心Ｃは距離２Ｗを隔てて設置された
両ユニットの操舵軸Ｍ₁とＭ₂の中間の位置とする。ここ
で、中心Ｃの移動速度をＶとし、Ｘ軸、Ｙ軸の速度成分
をＶ_xc,Ｖ_ycとすると、車両本体７が回転をともなわず
並進走行する場合は、操舵軸Ｍ₁のＸ軸、Ｙ軸の速度成
分Ｖ_x1,Ｖ_y1および操舵軸Ｍ₂のＸ軸、Ｙ軸の速度成分Ｖ
_x2,Ｖ_y2はそれぞれ次式のようになる。

【００４１】

【数９】Ｖ_x1＝Ｖ_xc

【００４２】

【数１０】Ｖ_y1＝Ｖ_yc

【００４３】

【数１１】Ｖ_x2＝Ｖ_xc

【００４４】

【数１２】Ｖ_y2＝Ｖ_yc

【００４５】次に、車両本体７が走行しないで角速度ｄ
φ_v／ｄｔで回転する場合、操舵軸Ｍ₁のＸ軸、Ｙ軸の速
度成分Ｖ_x1,Ｖ_y1および操舵軸Ｍ₂のＸ軸、Ｙ軸の速度成
分Ｖ_x2,Ｖ_y2はそれぞれ次式のようになる。

【００４６】

【数１３】Ｖ_x1＝−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓφ_v

【００４７】

【数１４】Ｖ_y1＝−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎφ_v

【００４８】

【数１５】Ｖ_x2＝Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓφ_v

【００４９】

【数１６】Ｖ_y2＝Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎφ_v

【００５０】ただし、φ_vは車両本体７とＸ軸とのなす
角度である。これらのことから、車両本体７が角速度ｄ
φ_v／ｄｔで回転しながら速度Ｖで走行する場合、操舵
軸Ｍ₁のＸ軸、Ｙ軸の速度成分Ｖ_x1,Ｖ_y1および操舵軸Ｍ
₂のＸ軸、Ｙ軸の速度成分Ｖ_x2,Ｖ_y2は、数式９〜数式１
２と数式１３〜数式１６をそれぞれ加算することにより
次式のようになる。

【００５１】

【数１７】Ｖ_x1＝Ｖ_xc−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓφ_v

【００５２】

【数１８】Ｖ_y1＝Ｖ_yc−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎφ_v

【００５３】

【数１９】Ｖ_x2＝Ｖ_xc＋Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓφ_v

【００５４】

【数２０】Ｖ_y2＝Ｖ_yc＋Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎφ_v

【００５５】このようにして求められた速度成分にもと
づき、左右の駆動輪１を回転駆動するとともに操舵する
ことで、車両本体７は軌道Ｌ上を走行する。特に、この
実施形態では、前後、左右方向の並進移動および旋回が
可能であるため、車両本体７の方向を変えることなく全
方向に瞬時に方向転換して移動することが可能となり、
小回りのきく小型車両用として各種産業分野において使
用することができる。

【００５６】また、方向転換の場合、駆動輪１の回転と
操舵軸Ｍの操舵とを組み合わせて駆動するため、操舵が
なめらかにおこなわれる。さらに、この実施形態では、
駆動輪１として、空気圧式タイヤを用いたため、走行中
に接地部に発生する振動等が車両本体７に伝わることが
防止される。なお、この実施形態では、左右一対の駆動
ユニットによる走行を説明したが、３個以上の駆動ユニ
ットを取付けた場合も同様にして、走行の制御が可能で
ある。

【００５７】次に、請求項５から請求項１１の発明に係
る第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実
施形態の全方向移動車両の外観図であり、図８は図７の
底面図である。図において、２１，２２は操舵輪をかね
た駆動輪であり、操舵軸である脚２３，２４に軸支さ
れ、その車軸は脚２３，２４に取り付けられたモータ２
５，２６により回転駆動される。駆動輪２１，２２に
は、空気圧式タイヤが装着されている。脚２３，２４は
車両本体２７の前部に垂直軸回りの回転を自在に支持さ
れるとともに、下部の駆動輪２１，２２の車軸を支持す
る位置が垂直回転軸よりもオフセットされている。

【００５８】脚２３，２４の上端は、歯車を介してモー
タ２８，２９に接続されて操舵される。なお、モータ２
５，２６およびモータ２８，２９には、図示しないがエ
ンコーダが内蔵されている。車両本体２７の後部には、
垂直軸回りの回転を自在に脚３１，３２が支持され、そ
の下端のオフセットされた位置に従動輪３３，３４が軸
支されてキャスタとして機能する。従動輪３３，３４の
操舵軸である脚３１，３２の上端には、操舵軸ロック手
段であるところのブレーキ３５，３６が取り付けられて
いる。ここで、図中の矢印の表示のように、車両の右方
を前方とすると、駆動輪２１，２２が前輪、従動輪３
３，３４が後輪となる。

【００５９】この第２の実施形態の構成は、従動輪３
３，３４にブレーキ３５，３６を設けた点以外は、図５
に示された第１の実施形態と共通であるため、ブレーキ
３５，３６がフリーな状態では、第１の実施形態と同様
な制御により、前後、左右方向の並進移動および旋回が
可能である。また、この実施形態の新たな特徴として、
ブレーキ３５，３６を作動させて従動輪３３，３４をロ
ックした状態で、従来の乗用車のような駆動輪２１，２
２をほぼ同一位相の操舵と回転駆動することで安定した
高速走行が可能になる。

【００６０】すなわち、この実施形態では、並進移動お
よび旋回移動をする全方向移動制御モードと、従動輪の
操舵をロックしての高速走行制御モードとを備え、走行
条件に応じて両制御モードを切り換えながら走行させる
ことを可能にしたものである。なお、この実施形態で
は、従動輪を２個の構成としたが、１個の構成とした場
合も同様に機能する。

【００６１】図９は、上述した車両２７の制御モードの
切換制御を示す説明図である。この車両２７は、最初
に、車庫であるところの壁面３７に形成された凹部３８
に停車している。この位置をＡとして、最初は全方向移
動制御モードにより、車両２７を横方向へ並進移動させ
てＡからＢへ移動する。次いで、そのＢ位置で車両２７
を旋回により反転させて進行方向の右方に向かせる。そ
の結果、駆動輪２１，２２が右側位置に、従動輪３３，
３４が左側位置となる。この状態では、車両２７が全方
向移動制御モードにより移動した後であるため、各車輪
は互いに異なる方向を向いている。

【００６２】次に、進行方向に車両２７を前進させる。
車両２７が直進を開始すると、やがて各車輪が同一方向
にそろう。ここで、車両２７の制御装置（図示せず）に
対して、操縦者から高速走行制御モードへの切り換えの
指令が入力されているものとすると、各車輪の操舵角が
監視され、全車輪の方向が進行方向と一致した時点（Ｃ
位置）で、ブレーキ３５，３６が作動されることによ
り、従動輪３３，３４の操舵軸である脚３１，３２がロ
ックされ、高速走行制御モードに切り換えられる。この
状態では、車両２７が通常の道路を走行する一般車両と
同様の駆動制御が行われる。つまり、後輪の操舵軸が固
定されて前輪のみが操舵輪として機能することにより、
安定した高速走行が可能となる。

【００６３】こうして高速走行制御モードに切り換えら
れた後は、さらに駆動輪２１，２２の回転速度を増して
高速走行をすることが可能になる。高速走行制御モード
において、車両の進路を変更する場合は、次のＤ位置に
示すように、進路を左方向へ変えようとすると、駆動輪
２１，２２の操舵軸である脚２３，２４をモータ２８，
２９により、それぞれ反時計方向に回動させる。このと
き、後輪の車軸の延長線に対する駆動輪２１，２２の車
軸の延長線の交点Ｏが常に一致するように、駆動輪２
１，２２の互いの操舵角が制御される。

【００６４】この車軸の交点Ｏがすなわち車両２７の旋
回中心である。また、高速走行制御モードから低速の全
方向移動制御モードへの切換は、車両２７を減速して所
定の速度以下になった時点で、ブレーキ３５，３６の動
作を解除して行われる。なお、車両２７に対する走行制
御指令の入力は、３自由度の入力が可能なジョイスティ
ック等を備えた操縦装置により行われる。すなわち、全
方向移動制御モードでは、前後方向および左右方向の並
進移動に２自由度、旋回動作に１自由度が割り当てられ
る。高速走行制御モードでは、前後方向の移動に１自由
度が、左右操舵に１自由度が割り当てられる。

【００６５】図１０は、操縦者が車両に乗らない状態
で、地上からリモコンの操縦装置により車両を操縦する
場合を示す説明図である。図では高速走行制御モードに
おいて、地上に置かれた操縦装置４１の操縦棒４２を操
作することにより、操縦装置４１に設置された発信装置
（図示せず）から、車両２７に設置されている受信装置
（図示せず）に操作指令信号が送られ、その指令内容に
基づいて車両走行の制御が行われる。図示例では、車両
２７がＡの位置からＢ，Ｃの位置に右旋回しながら移動
する場合を示し、地上のＸＹ座標系に対して、車両２７
の走行とともに車両２７の姿勢方位が時計方向に回転す
る。

【００６６】つまり、車両２７に対する操縦装置４１の
相対角度が変化することを意味する。そのため、各位置
において操縦棒４２から入力される指令の方向と、車両
２７の進行方向の関係は、第１の実施形態と同様であ
り、数式１７〜数式２０により求められる速度成分にも
とづき、左右の駆動輪２１，２２が回転駆動されるとと
もに操舵されることで、車両２７が操縦装置４１の指令
に応じた走行が行われる。なお、図中で車両２７の中心
位置に表示された操縦装置は、地上の操縦装置４１と車
両２７の相対角度の変化を説明するために便宜的に記入
されたものであり、実際に操縦装置が車両２７上に搭載
されているわけではない。

【００６７】図１１は、操縦装置を車両に搭載しさらに
操縦者が乗車した状態で、車両の操縦する場合を示す説
明図である。図では、車両２７がＡの位置からＢ，Ｃの
位置に右旋回しながら移動する場合に、操縦装置４１も
ともに旋回するため、Ｂ，Ｃの位置では、操縦棒４２か
ら入力される指令の内容が、図１０の場合と異なり、そ
のままでは、指令内容と走行方向に齟齬を起こすことに
なる。そこで、制御モードが設定された段階で、Ｘ座標
軸に対する車両２７の角度φ_v0を読み取り、数式１７〜
数式２０中の変数φ_vを固定値φ_v0に置き換える。その
結果、数式１７〜数式２０はそれぞれ次の数式２１〜数
式２４のようになる。

【００６８】

【数２１】Ｖ_x1＝Ｖ_xc−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓφ_v0

【００６９】

【数２２】Ｖ_y1＝Ｖ_yc−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎφ_v0

【００７０】

【数２３】Ｖ_x2＝Ｖ_xc＋Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓφ_v0

【００７１】

【数２４】Ｖ_y2＝Ｖ_yc＋Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎφ_v0

【００７２】これらの数式より求められた値をそれぞれ
駆動輪２１，２２に対する速度指令値とすることによ
り、操縦者が乗車していても地上にいる場合と同様な感
覚で車両の操縦をすることが可能になる。なお、操縦装
置４１を車両上で使用する場合と地上で使用する場合を
切り換えるための切換スイッチ（図示せず）が操縦装置
４１または車両２７側に設けられており、操縦者は操作
形態を変更する場合にその切換スイッチを操作すること
でその状態に応じた操縦が可能になる。また、システム
の立ち上げ時に、この切換スイッチが操作されて車両上
で操縦することが選択されると、角度φ_v0が０となり、
車両２７の前方向と操縦棒４２のＹ軸指令方向とが一致
する。

【００７３】図１２は、地上にいる操縦者が操縦装置を
携帯しながら車両を操縦する場合を示す説明図である。
ここでは、地上において操縦者が操縦装置４１を携帯し
ながら車両２７を操縦した場合に、操縦者の移動ととも
に操縦装置４１の姿勢方位が変化した場合のその変化量
を検出する角度センサ４３を、操縦装置４１自体に設置
したものである。図では、車両２７が位置Ａから順に
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅと右旋回しながら障害物４５の陰に移動
する場合を示す。この角度センサ４３は、姿勢方位の相
対的な変化量でなく、操縦装置４１の姿勢についての絶
対方位を検出させる構成とすることもできる。

【００７４】なお、操縦者は、初めに位置Ａの近くの位
置Ｆに操縦装置４１を携帯していき操縦を開始するが、
車両２７の移動とともに、障害物４５の陰に車両２７が
隠れるため、途中で、操縦者は操縦装置４１を携帯しな
がら位置Ｇまで移動する。このとき、操縦者の向きも車
両２７の方向に変わるため、操縦装置４１が時計方向に
回転されてしまうが、角度センサ４３がその回転角度φ
_Jを測定して、それを指令とともに車両２７へ送る。車
両２７の制御装置では、送られた回転角度φ_Jを用い
て、数式１７〜数式２０中のφ_vを、それぞれ次の数式
２５〜数式２８のように補正する。

【００７５】

【数２５】 Ｖ_x1＝Ｖ_xc−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓ（φ_v−φ_J）

【００７６】

【数２６】 Ｖ_y1＝Ｖ_yc−Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎ（φ_v−φ_J）

【００７７】

【数２７】 Ｖ_x2＝Ｖ_xc＋Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｃｏｓφ（φ_v−φ_J）

【００７８】

【数２８】 Ｖ_y2＝Ｖ_yc＋Ｗ・ｄφ_v／ｄｔ・ｓｉｎφ（φ_v−φ_J）

【００７９】これらの数式により求められた値をそれぞ
れ駆動輪２１，２２に対する速度指令値とすることによ
り、操縦者の移動により操縦装置４１の姿勢方位が変化
しても、常にその位置における操縦装置４１に対して操
縦棒４２の操作により入力された指令通りに、車両２７
の操縦が行われる。なお、角度センサ４３を備えた操縦
装置４１は、全方向移動車両以外にも、同様な走行機構
を備えた移動ロボットの操縦装置にも適用可能である。

【００８０】次に、請求項１２から請求項１５の発明に
係る第３の実施形態について説明する。図１３は、第３
の実施形態の全方向移動車両を構成する駆動ユニットの
平面図であり、図１４は図１３の一部を破断して示した
側面図である。両図において、５１，５２は操舵輪をか
ねた外径Ｄの駆動輪であり、この車軸５３，５４は互い
に同一直線上となる位置で台車５５に軸支されている。
台車５５にはアクチュエータであるモータ５６，５７が
配設され、歯車６５，６６、歯車６７，６８を介して車
軸５３，５４に接続されている。

【００８１】モータ５６，５７の他端には、それぞれエ
ンコーダ５８，５９が付設されている。台車５５の端部
上面に、垂直な操舵軸６１が立設され、その上端が車両
本体６２に軸受け６３を介して軸支されている。操舵軸
６１は、車軸が同軸上すなわち平行に配設された駆動輪
５１，５２の中間点から車軸と直角方向に距離ｓの位置
に設けられている。これら台車５５に設置された各部品
により駆動ユニットが構成される。操舵軸６１の上端に
はエンコーダ６４が設置され、操舵軸６１の回転角度す
なわち駆動ユニットの操舵角度が検出される。

【００８２】図１５は、図１３，図１４における駆動ユ
ニットの動作原理を示した説明図である。図は、駆動ユ
ニットを上方からみた平面図であり、図中のＧ₁，Ｇ₂は
駆動輪５１，５２の接地点であり、Ｍは操舵軸６１の回
転中心であり、Ｇ₁，Ｇ₂の中点Ｏと回転中心Ｍとの距離
がオフセット距離ｓとなる。ここで、モータ５６，５７
を駆動して、外径Ｄの駆動輪５１，５２を角速度ω₁，
ω₂で回転駆動させると、その接地点Ｇ₁，Ｇ₂の中点Ｏ
には、並進速度と回転角速度が発生する。ここで発生す
る並進速度Ｖ₀および回転角速度ｄψ₀／ｄｔは、二輪速
度差駆動方式車両において公知である次の運動式により
求められる。

【００８３】

【数２９】

【００８４】

【数３０】

【００８５】このとき、操舵軸６１の回転中心Ｍにおい
て、駆動ユニット前方向に速度Ｖ_hが、駆動ユニット横
方向に速度Ｖ_sが発生する。これらはそれぞれ次式によ
り求められる。

【００８６】

【数３１】

【００８７】

【数３２】

【００８８】これら速度Ｖ_h、速度Ｖ_sは、回転中心Ｍに
おいて合成されて、台車５５から操舵軸６１を介して車
両本体６２を移動させる速度Ｖとなり、その方向は駆動
ユニットに対して角度αの方向となる。ここで、速度Ｖ
_h、速度Ｖ_sは、次式により表される。

【００８９】

【数３３】

【００９０】

【数３４】

【００９１】これらのことから、駆動輪５１，５２の角
速度ω₁，ω₂の比が一定となるように、モータ５６，５
７の回転を制御することで、操舵軸Ｍを所定の方向に移
動させることが可能になる。なお、上記の関係式は、台
車５５が回転を開始した瞬間に成立するが、次の瞬間は
駆動輪５１，５２の方向が変わるため関係式が不成立と
なる。しかし、エンコーダ６４で、変化する台車５５の
方向を常時検出して、次の式により、駆動輪５１，５２
の角速度ω₁，ω₂を補正することで、操舵軸Ｍを所定方
向へ連続して移動させることが可能となる。

【００９２】

【数３５】

【００９３】

【数３６】

【００９４】図１６は、図１５における操舵軸Ｍを所定
の軌道上を移動させる場合の制御方法を示す説明図であ
る。図において、Ｋは目標とする軌道であり、軌道Ｋ上
の操舵軸Ｍが位置する点における接線と座標軸Ｘとの角
度をθとし、台車５５と座標軸Ｘとの角度をφとすると
き、操舵軸Ｍに発生する各速度成分Ｖ_h，Ｖ_sは、次式に
より求められる。

【００９５】

【数３７】Ｖ_h＝Ｖ・ｃｏｓ（φ−θ）

【００９６】

【数３８】Ｖ_s＝Ｖ・ｓｉｎ（φ−θ）

【００９７】すなわち、あらかじめ、移動速度Ｖを定め
ておき、移動中の瞬間、瞬間に角度φを検出するととも
に、図示しないセンサにより角度θを検出することで、
各軸ごとの速度成分Ｖ_h，Ｖ_sが求められる。これらの速
度が得られるように、駆動輪５１，５２の角速度ω₁，
ω₂を、数式３５，３６により算出して制御することで
操舵軸Ｍが目標とする軌道Ｋ上を移動することができ
る。なお、軌道Ｋについての座標データとして、Ｘ軸、
Ｙ軸の速度成分が時系列的に与えられると、そのＸ軸、
Ｙ軸の速度成分Ｖ_x，Ｖ_yを用いて、次式により各軸ごと
の速度成分Ｖ_h，Ｖ_sを求めることができる。

【００９８】

【数３９】 Ｖ_h＝Ｖ・ｃｏｓ（φ−θ） ＝Ｖ・ｃｏｓθ・ｃｏｓφ＋Ｖ・ｓｉｎθ・ｓｉｎφ ＝Ｖ_x・ｃｏｓφ＋Ｖ_y・ｓｉｎφ

【００９９】

【数４０】 Ｖ_s＝Ｖ・ｓｉｎ（φ−θ） ＝Ｖ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ−Ｖ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ） ＝Ｖ_x・ｓｉｎφ＋Ｖ_y・ｃｏｓφ

【０１００】図１７は、第３の実施形態の車両全体を示
す斜視図であり、図１３、図１４に示した駆動ユニット
が左右に設置されている。図中の７１，７２は従動輪で
ある。図示例は２個の駆動ユニットにより構成されてい
るが、３個以上の駆動ユニットにより構成することも可
能である。なお、この第３の実施形態についても、第２
の実施形態と同様に従動輪７１，７２にロック手段を設
けて、全方向移動制御モードと高速走行制御モードとを
切り換えて走行させることが可能である。

【０１０１】次に、請求項１６から請求項１８の発明に
係る第４の実施形態について説明する。図１８は、第４
の実施形態の全方向移動車両を構成する駆動ユニットの
平面図であり、図１９は図１８の一部を破断して示した
側面図である。両図において、８１，８２は操舵輪をか
ねた外径Ｄの駆動輪であり、この車軸８３，８４は互い
に同一直線上となる位置で台車８５に軸支されている。
台車８５にはアクチュエータであるモータ８６，８７が
配設され、歯車９５，９６、歯車９７，９８を介して車
軸８３，８４に接続されている。

【０１０２】モータ８６，８７の他端にはそれぞれエン
コーダ８８，８９が付設されている。台車８５の端部上
面に、垂直な操舵軸９１が立設され、その上端が車両本
体９２に軸受け９３を介して軸支されている。車両本体
９２にはアクチュエータであるモータ９４が配設され、
歯車１１１，１１２を介して操舵軸９１に接続されてい
る。モータ９４の他端にはエンコーダ１１３が接続され
て操舵軸９１の回転角度が検出される。操舵軸９１は、
車軸が同軸上すなわち平行に配設された駆動輪８１，８
２の中間点から車軸と直角方向に距離ｓの位置に設けら
れている。これら台車８５に設置された各部品により駆
動ユニットが構成される。

【０１０３】図２０は、図１８、図１９における駆動ユ
ニットの動作原理を示した説明図である。図は、駆動ユ
ニットを上方からみた平面図であり、図中のＧ₁，Ｇ₂は
駆動輪８１，８２の接地点であり、Ｍは操舵軸９１の回
転中心であり、Ｇ₁，Ｇ₂の中点Ｏと回転中心Ｍとの距離
がオフセット距離ｓとなる。ここで、モータ８６，８７
を駆動して、外径Ｄの駆動輪８１，８２を角速度ω₁，
ω₂で回転駆動させると、その接地点Ｇ₁，Ｇ₂の中点Ｏ
には、並進速度と回転角速度が発生する。ここで発生す
る並進速度Ｖ₀および回転角速度ψ₀は、二輪速度差駆動
方式車両において公知である次の式により求められる。

【０１０４】

【数４１】

【０１０５】

【数４２】

【０１０６】このとき、操舵軸９１の回転中心Ｍにおい
て、駆動ユニット前方向に速度Ｖ_hが、駆動ユニット横
方向に速度Ｖ_sが発生する。これらはそれぞれ次式によ
り求められる。

【０１０７】

【数４３】

【０１０８】

【数４４】

【０１０９】これらの速度Ｖ_h，Ｖ_sは、回転中心Ｍにお
いて合成されて、台車８５から操舵軸９１を介して車両
本体９２を移動させる速度Ｖとなり、その方向は、駆動
ユニットに対して角度αの方向となる。ここで、速度Ｖ
_h、速度Ｖ_sは、次式により表される。

【０１１０】

【数４５】

【０１１１】

【数４６】

【０１１２】さらに、モータ９４を駆動して、操舵軸９
１を角速度ω₃で回転駆動させると、車両本体９２は、
操舵軸９１の中心点Ｍを中心として次式に示す角速度ｄ
ψ_v／ｄｔで回転する。

【０１１３】

【数４７】ｄψ_v／ｄｔ＝ω₃＋ｄψ₀／ｄｔ

【０１１４】これらのことから、駆動輪８１，８２の角
速度ω₁，ω₂の比が一定となるように、モータ８６，８
７の回転を制御することで、操舵軸Ｍを所定の方向に移
動させ、台車８５の回転角速度ｄψ₀／ｄｔを補正する
ような操舵軸９１の角速度ω₃を発生するようにモータ
９４の回転を制御することで、車両本体を回転すること
が可能となる。

【０１１５】なお、数式４５、数式４６の関係式は、台
車８５が回転を開始した瞬間に成立するが、次の瞬間は
駆動輪８１，８２の方向が変わるため関係式が不成立と
なる。しかし、エンコーダ１１３で、変化する台車８５
の方向を常時検出して、次の式により、駆動輪８１，８
２の角速度ω₁，ω₂を補正することで操舵軸Ｍを所定の
方向へ連続して移動させることが可能となる。

【０１１６】

【数４８】

【０１１７】

【数４９】

【０１１８】図２１は、図２０における操舵軸Ｍを所定
の軌道上に移動させ、車両本体９２を回転させる場合の
制御方法を示す説明図である。図において、Ｋは目標と
する軌道であり、また、軌道Ｋ上の各点において、車両
本体の目標姿勢φ_vが与えられている。軌道Ｋ上の操舵
軸Ｍが位置する点における接線と座標軸Ｘとの角度を
θ、台車８５と座標軸Ｘとの角度をφとし、ここでの車
両本体９２の目標姿勢をφ_vとするとき、操舵軸Ｍに発
生する各速度成分Ｖ_h，Ｖ_s、車両本体９２の回転角度φ
_vは次式により求められる。

【０１１９】

【数５０】Ｖ_h＝Ｖ・ｃｏｓ（φ−θ）

【０１２０】

【数５１】Ｖ_s＝Ｖ・ｓｉｎ（φ−θ）

【０１２１】

【数５２】ω₃＝ｄ／ｄｔ（φ_v−θ）

【０１２２】すなわち、あらかじめ、移動速度Ｖ、姿勢
方位φ_vを定めておき、移動中の瞬間、瞬間に角度φを
検出するとともに、図示しないセンサにより角度θを検
出することで、各軸ごとの速度成分Ｖ_h，Ｖ_s、回転角速
度ω₃が求められる。Ｖ_h，Ｖ _sの速度が得られるよう
に、駆動輪８１，８２の角速度ω₁，ω₂を、数式４８，
４９により算出して制御することで操舵軸Ｍが目標とす
る軌道Ｋ上を移動することができ、操舵軸の回転角速度
ω₃を制御することで車両本体９２が目標とする姿勢方
位を向くことができる。なお、軌道Ｋについての座標デ
ータとして、Ｘ軸、Ｙ軸の速度成分が時系列的に与えら
れると、そのＸ軸、Ｙ軸の速度成分Ｖ_x，Ｖ_yを用いて、
次式により各軸ごとの速度成分Ｖ_h，Ｖ_sを求めることが
できる。

【０１２３】

【数５３】 Ｖ_h＝Ｖ・ｃｏｓ（φ−θ） ＝Ｖ・ｃｏｓθ・ｃｏｓφ＋Ｖ・ｓｉｎθ・ｓｉｎφ ＝Ｖ_x・ｃｏｓφ＋Ｖ_y・ｓｉｎφ

【０１２４】

【数５４】 Ｖ_s＝Ｖ・ｓｉｎ（φ−θ） ＝Ｖ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ−Ｖ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ） ＝Ｖ_x・ｓｉｎφ＋Ｖ_y・ｃｏｓφ

【０１２５】図２２は、第４の実施形態の車両全体を示
す外観図であり、図２３は図２２の底面図である。図１
８、図１９に示した駆動ユニットが車両本体９２の中央
に１個設置されている。図中の１２１は従動輪である。
図示例は１個の駆動ユニットにより構成されているが、
２個以上の駆動ユニットにより構成することも可能であ
る。なお、この第４の実施形態についても、第２、第３
の実施形態と同様に従動輪１２１のいづれかの２つのロ
ック手段を設けて、全方向移動制御モードと高速走行制
御モードとを切り換えて走行させることが可能である。

【０１２６】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１から請求項
４の発明によれば、操舵輪をかねた駆動輪の操舵軸をそ
の駆動輪の接地位置から水平方向に離間した位置で軸受
け部により車両本体に支持し、駆動輪および操舵軸を各
アクチュエータによりそれぞれ回転駆動して車両を前
後、左右方向の並進移動および旋回する構成としたこと
により、制御駆動部が２個ですみ駆動機構が簡単で小型
・軽量になる。また、車輪として空気圧式タイヤの装着
が可能となるため充分な耐荷重強度が得られ、同時に、
走行中車輪に発生する振動が車両に伝わることが防止さ
れる。

【０１２７】請求項５から請求項１１の発明によれば、
従動輪の操舵軸をロックして走行させることにより高速
走行が安定するとともに、遠隔操縦装置を用いることに
より、操縦者が乗車または降車したどちらの状態でも、
同一の操作感覚で車両を操縦することができる。

【０１２８】請求項１２から請求項１５の発明によれ
ば、互いの車軸が同一直線上に配設されるとともに、台
車に軸支された操舵輪をかねた一対の駆動輪と、両駆動
輪を回転駆動する一対のアクチュエータと、両駆動輪の
車軸を支持する操舵軸と、車両本体に形成されて両駆動
輪の接地位置の中点から水平方向に離間した位置で、操
舵軸を垂直軸まわりの回動を自在にして支持する軸受け
部とから構成された駆動ユニットを車両本体に２個以上
設置して、請求項１から請求項４の発明と同様に、比較
的簡単な構成で車両の前後、左右方向の並進移動および
旋回を可能にする。

【０１２９】請求項１６から請求項１８の発明によれ
ば、互いの車軸が同一直線上に配設されるとともに、台
車に軸支された操舵輪をかねた一対の駆動輪と、両駆動
輪を回転駆動する２つのアクチュエータと、両駆動輪の
車軸を支持する操舵軸と、車両本体に形成されて、両駆
動輪の接地位置の中点から水平方向に離間した位置で、
操舵軸を垂直軸まわりの回動を自在にして支持する軸受
け部と、操舵軸を回転駆動するアクチュエータと、によ
り構成される駆動ユニットを車両本体に１個以上設置し
て、請求項１から請求項４の発明と同様に、車両の前
後、左右方向の並進移動および旋回を可能にしたことに
より、アクチュエータが３個ですみ、駆動機構がより簡
単で小型、軽量になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜４の発明に係る第１の実施形態の要
部を示す縦断面図である。

【図２】図１の一部を破断して示した側面図である。

【図３】第１の実施形態における駆動輪の動作原理を示
す説明図である。

【図４】第１の実施形態における操舵軸の制御方法を示
す説明図である。

【図５】第１の実施形態の車両全体を示す斜視図であ
る。

【図６】第１の実施形態における車両の制御方法を示す
説明図である。

【図７】請求項５〜１１の発明に係る第２の実施形態の
外観図である。

【図８】図７の底面図である。

【図９】第２の実施形態の操縦例を示す説明図である。

【図１０】第２の実施形態の操縦例を示す説明図であ
る。

【図１１】第２の実施形態の操縦例を示す説明図であ
る。

【図１２】第２の実施形態の操縦例を示す説明図であ
る。

【図１３】請求項１２〜１５の発明に係る第３の実施形
態の要部の平面図である。

【図１４】図１３の一部を破断して示した側面図であ
る。

【図１５】第３の実施形態における動作原理を示す説明
図である。

【図１６】第３の実施形態における動作原理を示す説明
図である。

【図１７】第３の実施形態の車両全体を示す斜視図であ
る。

【図１８】請求項１６〜１８の発明に係る第４の実施形
態の要部の平面図である。

【図１９】図１８の一部を破断して示した側面図であ
る。

【図２０】第４の実施形態における動作原理を示す説明
図である。

【図２１】図２０における操舵軸Ｍの制御方法を示す説
明図である。

【図２２】第４の実施形態の車両の全体を示す外観図で
ある。

【図２３】図２２の底面図である。

【符号の説明】

１ 駆動輪 ２ 車軸 ３ 脚 ４ 減速機 ５ モータ ６ エンコーダ ７ 車両本体 ８ 軸受け ９，１１ 歯車 １２ モータ １３ 出力軸 １４ エンコーダ １５ 従動輪 ２１，２２ 駆動輪 ２３，２４ 脚 ２５，２６ モータ ２７ 車両本体 ２８，２９ モータ ３１，３２ 脚 ３３，３４ 従動輪 ３５，３６ ブレーキ ３７ 壁面 ３８ 凹部 ４１ 操縦装置 ４２ 操縦棒 ４３ 角度センサ ４５ 障害物 ５１，５２ 駆動輪 ５３，５４ 車軸 ５５ 台車 ５６，５７ モータ ５８，５９ エンコーダ ６１ 操舵軸 ６２ 車両本体 ６３ 軸受け ６４ エンコーダ ６５〜６８ 歯車 ７１，７２ 従動輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵輪をかねた駆動輪と、 駆動輪を回転駆動するアクチュエータと、 駆動輪の車軸を支持する操舵軸と、 車両本体に形成されて、駆動輪の接地位置から水平方向
   に離間した位置で操舵軸を垂直軸まわりの回動を自在に
   して支持する軸受け部と、 操舵軸を回転駆動するアクチュエータと、 により構成される駆動ユニットを備えたことを特徴とす
   る全方向移動車両。
2. 【請求項２】 請求項１記載の全方向移動車両におい
   て、 駆動輪の回転角速度と操舵軸の回転角速度との比が駆動
   ユニットの姿勢方位に応じた値となるようにして両アク
   チュエータを駆動する制御装置を備えたことを特徴とす
   る全方向移動車両。
3. 【請求項３】 請求項２記載の全方向移動車両におい
   て、 駆動輪、操舵軸、軸受け部、２つのアクチュエータおよ
   び制御装置からなる駆動ユニットを２個以上備えたこと
   を特徴とする全方向移動車両。
4. 【請求項４】 請求項３記載の全方向移動車両におい
   て、 車両本体の位置を検出するセンサと、 車両本体の姿勢方位を検出するセンサと、 各操舵軸の操舵角度を検出するセンサと、 各センサに検出された車両位置、車両姿勢方位および操
   舵軸角度と車両の移動目標軌道とから駆動ユニットごと
   に、駆動輪と操舵軸の角速度比を算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする全方向移動車両。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４記載の全方向移
   動車両において、 車両本体に軸支された操舵軸により旋回自在に支持され
   る従動輪と、 この従動輪の操舵軸をロックする操舵軸ロック手段と、 を備えたことを特徴とする全方向移動車両。
6. 【請求項６】 請求項３から請求項５記載のいずれか１
   項に記載の全方向移動車両において、 操縦者により入力された前後移動、横移動、旋回の指令
   を車両本体へ送信する遠隔操縦装置と、 車両本体に搭載されて遠隔操縦装置からの指令を受信す
   る受信装置と、 を備えたことを特徴とする全方向移動車両。
7. 【請求項７】 請求項６記載の全方向移動車両におい
   て、 遠隔操縦装置を車両本体に搭載した状態で操作する場合
   と車両本体とは別体の離れた状態で操作する場合とで制
   御装置の演算を切り換える切換スイッチを備えたことを
   特徴とする全方向移動車両。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７記載の全方向移
   動車両において、 遠隔操縦装置内に設置されて遠隔操縦装置の水平面上で
   の姿勢方位を検出するセンサと、 センサが検出した姿勢方位にもとづいて入力された指令
   を補正する手段と、 を備えたことを特徴とする全方向移動車両。
9. 【請求項９】 請求項５から請求項８いずれか１項に記
   載の全方向移動車両において、 従動輪の進行方向を車両進行方向と一致させた状態で従
   動輪の操舵軸をロックした後、駆動ユニットの駆動輪の
   操舵軸の操舵角度により車両の進行方向を制御し、駆動
   輪の回転速度により車両速度を制御することを特徴とす
   る全方向移動車両の制御方法。
10. 【請求項１０】 請求項５から請求項８いずれか１項に
    記載の全方向移動車両において、 請求項９記載の全方向移動車両の制御方法を高速走行制
    御モードにおける運転方法とするとともに、ロック手段
    が解除された状態での運転を全方向走行制御モードとし
    て、両制御モードを切り換えながら走行制御することを
    特徴とする全方向移動車両の制御方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の全方向移動車両の制
    御方法において、 全方向走行制御モードから高速走行制御モードに切り換
    える際に、全方向走行制御モードで前方向直進をさせ駆
    動輪および従動輪の操舵角が車両本体に対して一定角度
    範囲内に達したことを制御モード切換条件とすることを
    特徴とする全方向移動車両の制御方法。
12. 【請求項１２】 互いの車軸が同一直線上に配設される
    とともに台車に軸支された操舵輪をかねた一対の駆動輪
    と、両駆動輪を回転駆動する一対のアクチュエータと、
    両駆動輪の車軸を支持する操舵軸と、車両本体に形成さ
    れて、両駆動輪の接地位置の中点から水平方向に離間し
    た位置で操舵軸を垂直軸まわりの回動を自在にして支持
    する軸受け部と、 により構成される駆動ユニットを備えたことを特徴とす
    る全方向移動車両。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の全方向移動車両にお
    いて、 一対の駆動輪のそれぞれの回転角速度の比が駆動ユニッ
    トの姿勢方位に応じた値となるように両アクチュエータ
    を駆動する制御装置を備えたことを特徴とする全方向移
    動車両。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の全方向移動車両にお
    いて、 一対の駆動輪、操舵軸、軸受け部、一対のアクチュエー
    タ及び制御装置からなる駆動ユニットを２個以上備えた
    ことを特徴とする全方向移動車両。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の全方向移動車両にお
    いて、 車両本体の位置を検出するセンサと、 車両本体の姿勢方位を検出するセンサと、 各駆動ユニットの操舵角度を検出するセンサと、 各センサに検出された車両位置、車両姿勢方位および操
    舵角度と車両の移動目標軌道とから各駆動ユニットごと
    に、駆動輪の角速度比を算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする全方向移動車両。
16. 【請求項１６】 互いの車軸が同一直線上に配設される
    とともに、台車に軸支された操舵輪をかねた一対の駆動
    輪と、両駆動輪を回転駆動する２つのアクチュエータ
    と、両駆動輪の車軸を支持する操舵軸と、車両本体に形
    成されて、両駆動輪の接地位置の中点から水平方向に離
    間した位置で、操舵軸を垂直軸まわりの回動を自在にし
    て支持する軸受け部と、操舵軸を回転駆動するアクチュ
    エータと、 により構成される駆動ユニットを備えたことを特徴とす
    る全方向移動車両。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の全方向移動車両にお
    いて、 一対の駆動輪のそれぞれの回転角速度の比が駆動ユニッ
    トの姿勢方位に応じた値となるように、一対の駆動輪用
    アクチュエータを駆動するとともに、車両の姿勢方位を
    変化させるように操舵軸用アクチュエータを駆動する制
    御装置を備えたことを特徴とする全方向移動車両。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の全方向移動車両にお
    いて、 一対の駆動輪、操舵軸、軸受け部、３つのアクチュエー
    タ、および制御装置からなる駆動ユニットを１個以上備
    えたことを特徴とする全方向移動車両。