JPH0920250A - 移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行時の良好な直進性及び追従性を確保しつ
つ、最小旋回半径を小さくしかつ旋回性の向上を図った
移動装置を提供する。 【構成】 操作者２の動きを装置本体へ伝達する伝達部
材３と、伝達部材の左右への操舵角を検出する左右方向
ポテンショメータ１２と、操舵輪を回転させるモータド
ライバー９と、ポテンショメータ１２により検出された
操舵角に応じてモータドライバーを制御するＣＰＵ１４
とを備えた移動装置１において、ＣＰＵ１４は、操舵角
が所定値以下のときには操舵輪が操舵角と同じ角度だけ
回転し、かつ操舵角が所定値より大きいときには操舵輪
が操舵角より大きい角度で回転するように、モータドラ
イバー９を制御する。走行時に移動装置１が蛇行しにく
く、直進性がよいと共に、走行時に移動装置が伝達部材
を介して伝達される操作者の動きになめらかに追従し、
走行時の追従性がよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は操作者に追従して移動
する移動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような移動装置として、特開
平７ー５２６８７号公報に開示されたものがある。この
従来の移動装置は、伝達部材を介して伝達される操作者
の動きに追従して移動装置が移動するもので、伝達部材
を左右に操作すると、その回転角度に比例して操舵輪の
角度が変化し、操舵が行われるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、伝
達部材の左右への回転角度に比例して操舵輪の回転角度
が変化するので、下記の問題が発生するおそれがある。

【０００４】（１）伝達部材の回転可能な角度の最大値
（伝達部材の最大回転角度）と操舵輪の回転可能な角度
の最大値（操舵輪の最大回転角度）とが等しい場合に
は、伝達部材の回転角度（以下、操舵角という）と操舵
輪の回転角度とを等しくすれば、操舵輪をその最大回転
角度まで回転させることができて最小旋回半径を最小限
まで小さくすることができると共に、走行時の直進性及
び追従性がよい。しかし、この場合には、移動装置を大
きな角度で旋回させるときに、伝達部材をその角度と同
じ大きな角度で回転させなければならないので、操作性
が良くない。

【０００５】（２）機構上の理由から、伝達部材の最大
回転角度が操舵輪の最大回転角度より小さくなってしま
う場合に、最小旋回半径を最小限まで小さくすることが
できるように、伝達部材と操舵輪とをある一定の比例係
数により直線的に関係づけると、伝達部材の僅かな角度
変化に対して操舵輪が必要以上に大きく回転してしま
う。その一例として、伝達部材の最大回転角度が±４０
度で、操舵輪の最大回転角度が±８０度である場合を考
えると、伝達部材を１度回転させたときに操舵輪は２度
回転することになる。そのため、走行時に移動装置が蛇
行しやすくなり、走行時の直進性及び追従性が悪くなる
おそれがある。

【０００６】（３）また、伝達部材の最大回転角度が操
舵輪の最大回転角度より小さい場合に、走行時の追従性
をよくするために操舵角と操舵輪の回転角度とを等しく
すると、操舵輪をその最大回転角度まで回転させること
ができない。上記一例の場合を考えると、操舵輪を±４
０度までしか回転させることができない。そのため、最
小旋回半径が大きくなってしまい、旋回性が悪くなるお
それがある。

【０００７】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は走行時の良好な直進性及び追従性
を確保しつつ、最小旋回半径を小さくしかつ旋回性の向
上を図った移動装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の移動装置は、移動体の動きを装
置本体へ伝達する伝達部材と、前記伝達部材の左右方向
への操舵角を検出する角度検出手段と、操舵輪を回転さ
せる駆動手段と、前記検出手段により検出された前記操
舵角に応じて前記駆動手段を制御する制御手段とを備え
た移動装置において、前記制御手段は、前記操舵角が所
定値以下のときには前記操舵輪が前記操舵角と同じ角度
だけ回転し、かつ前記操舵角が所定値より大きいときに
は前記操舵輪が前記操舵角より大きい角度で回転するよ
うに、前記駆動手段を制御する。

【０００９】請求項２記載の発明の移動装置は、前記制
御手段は、前記検出手段により検出された前記操舵角を
所定値と比較し、前記操舵角が所定値以下のときには第
１の出力値を、前記操舵角が所定値より大きいときには
第２の出力値をそれぞれ出力する操舵角判定部と、前記
第１の出力値が入力されたときには前記操舵角と同じ角
度の操舵角制御信号を、前記第２の出力値が入力された
ときには前記操舵角より大きい角度の操舵角制御信号を
前記駆動手段へそれぞれ出力する操舵角演算部とを有す
る。

【００１０】請求項３記載の発明の移動装置は、前記伝
達部材の操舵角の変化量に対する前記操舵輪の回転角度
の変化量の割合は、前記操舵角が所定値から最大値まで
変化する範囲で一定である。

【００１１】

【作用】請求項１記載の移動装置では、伝達部材の操舵
角が所定値以下のときには、操舵輪が操舵角と同じ角度
だけ回転するので、走行時に移動装置が蛇行しにくく、
直進性がよいと共に、走行時に移動装置が操作者の動き
になめらかに追従し、走行時の追従性がよい。

【００１２】伝達部材の操舵角が所定値より大きいとき
には、操舵輪が操舵角より大きい角度で回転するので、
伝達部材の回転可能な角度の最大値が操舵輪の回転可能
な角度の最大値より小さい場合でも、操舵輪がその最大
回転角度まで回転するように、操舵角の変化量に対する
操舵輪の回転角度の変化量の割合を設定することができ
る。

【００１３】また、伝達部材の操舵角が所定値より大き
いときには、操舵輪が操舵角より大きい角度で回転する
ので、旋回性がよい。そのため、移動装置を大きい角度
で回転させる際の操作が楽になると共に、狭い場所での
方向転換や収納操作が楽になる。

【００１４】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１はこの発明の一実施例に係る移動装置
の概略構成を示しており、図２は操作者が移動装置を操
作している様子を示している。

【００１６】図２に示すように、移動装置１は、操作者
２の動きを伝達部材３を介して検出し、この検出結果に
基づき駆動手段４が駆動されることにより、操作者２に
追従して移動するものである。この移動装置１は、例え
ば鉄道駅構内や空港、港湾、工場、工事現場、遊園地、
ゴルフ場等で用いる自走式の物品搬送車として使用可能
である。

【００１７】移動装置１は、図１に示すように、移動装
置本体（図２参照）１ａと、駆動手段４と、操作者２の
動きを伝達部材３を介して検出する検出手段５と、検出
手段５の検出結果に基づき駆動手段４を制御する制御手
段６とを備えている。

【００１８】駆動手段４は、走行機構７、操舵機構８、
モータドライバー９、及びサーボドライバー１０を有す
る。

【００１９】検出手段５は、操作者２と移動装置本体
（以下、単に本体という）１ａとの間の距離の変化を検
出する前後方向ポテンショメータ１１、及び伝達部材３
の左右方向の回転角度（操舵角）を検出する左右方向ポ
テンショメータ１２を有する。各ポテンショメータ１
１、１２からは、検出値に応じた電圧値の電圧信号が出
力される。

【００２０】制御手段６は、Ａ／Ｄ変換器１３、ＣＰＵ
（中央演算処理部）１４、Ｄ／Ａ変換器１５、及びデジ
タル出力器１６を有する。ポテンショメータ１１、１２
からそれぞれ出力される電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器１１
でデジタル値に変換された後ＣＰＵ１３に送られる。Ｃ
ＰＵ１４は速度及び操舵角を演算し、演算された速度値
はＤ／Ａ変換器１５を経由してモータドライバー９へ、
演算された操舵角値はデジタル出力器１６を経由してサ
ーボドライバー１０へそれぞれ制御信号として出力され
る。

【００２１】走行機構７は、図３に示すように、操舵輪
である１つの前輪２１、２つの後輪２２の合計３個の車
輪と、操舵輪２１を駆動するモータ２３とを有する。操
舵輪２１は、操舵機構８の回転支持機構２４を介して本
体１ａに回転可能に支持されていると共に、回転支持機
構２４と一体の車輪支持部材２５に回転可能に支持され
ている。モータ２３は、前記速度値の制御信号により制
御されるモータドライバー９によって駆動され、その回
転が不図示の減速機を介して操舵輪２１に伝達される。
一方、２つの後輪２２は、本体１ａに固定された２つの
車輪支持部材２６にそれぞれ回転可能に支持されてい
る。

【００２２】操舵機構８は、前記回転支持機構２４と、
モータ（図示略）と、このモータの回転を回転支持機構
２４に伝達する不図示の減速機とを有する。そのモータ
は、前記操舵角値の制御信号により制御されるサーボド
ライバー１０によって駆動され、その回転が不図示の減
速機を介して回転支持機構２４に伝達される。これによ
って、操舵輪２１が伝達部材３の回転角度θに応じた回
転角度αだけ回転支持機構２４によって回転される。

【００２３】伝達部材３を本体１ａに左右方向に回転可
能に支持する回転支持機構を図４〜図６に基づいて説明
する。なお、伝達部材３には、その前後方向の移動量を
検出し、その移動量を前後方向ポテンショメータ１１の
回転角に変換する機構（図示略）も設けられているが、
その機構についての説明はここでは省略する。

【００２４】図４に示すように、伝達部材３は、回転支
持機構３０の回転軸３１及びベアリング３２によりベー
ス３３に支持されている。ベース３３は前記本体１ａに
固定されており、伝達部材３は回転軸３１を回転中心と
して同図に示す矢印方向に回転可能になっている。回転
軸３１の一端部には左右方向ポテンショメータ１２の回
転軸が連結されている。ポテンショメータ１２は本体１
ａに固定されており、伝達部材３を回転するとポテンシ
ョメータ１２の回転軸が回転し、その回転角度に応じた
電圧値の電圧信号が出力されるようになっている。伝達
部材３の回転角度（操舵角）θは下記の式１で求められ
る。

【００２５】

【数１】 伝達部材３の端部にはスリットが形成されており、この
スリットの内部にコイルバネ３５がある。コイルバネ３
５の両端部はバネ支持部材３６、３７に引っかけられて
いる（伝達部材３の端部の断面図である図５、図６参
照）。一方のバネ支持部材３６は、伝達部材３の端部に
設けられた切り欠き３８にはまりこんでおり、他方のバ
ネ支持部材３７は切り欠き３９にはまりこんでいる。伝
達部材３が中立位置、すなわち回転角度θが０の位置に
ある状態では、コイルバネ３５がある初張力を持った状
態でバネ支持部材３６、３７をもって伝達部材３の端部
を挟んでいることになる。

【００２６】ここで、図６に示すように、伝達部材３を
同図で示す矢印の方向に回転軸３１を中心にして回転さ
せた場合を考える。このとき、バネ支持部材３７は切り
欠き３９に引っかかっているため、伝達部材３とともに
図中上方に移動する。一方のバネ支持部材３６はベース
３３に固定されたストッパ４０のために、伝達部材３の
切り欠き３８から外れる。その結果、図６に示すよう
に、コイルバネ３５は図５に示す中立位置の状態から延
ばされ、伝達部材３には元の中立位置へ戻ろうとする力
がかかることになる。伝達部材３を図６に示す矢印方向
とは反対方向へ回転させたときも、同様の結果となる。
この場合には、バネ支持部材３７が伝達部材３の切り欠
き３９から外れる。

【００２７】図３において、伝達部材３の回転角度（操
舵角）θと、操舵輪２１の回転角度αとの関係を考え
る。通常、図２に示すようにして操作者２が移動装置１
をある速度で路面上を走行させる場合、急激な旋回操作
をしない限り、操舵輪２１の回転角度αは大きくても±
３０度（直進走行時を０度とする）の範囲内にある。こ
のとき、回転角度θと回転角度αとを等しくするのが、
走行時の直進性や追従性、及び走行中における旋回時の
安全性を考えると最も望ましい。

【００２８】図３に示す操舵輪２１は、旋回半径を最小
にするために、操舵輪２１の回転角度αの最大値（操舵
輪２１の回転可能な角度の最大値で、以下、最大回転角
度という）αｍａｘが±９０度となっている。操舵輪２
１の回転角度αが±９０度のとき、移動装置１は２つの
後輪２２の中間点を回転中心として旋回可能となる。

【００２９】この一実施例では、制御手段６のＣＰＵ１
４は、伝達部材３の回転角度（操舵角）θの変化に対す
る操舵輪２１の回転角度αの変化を、図７に示すように
２段階に切り替えるように構成されている。

【００３０】すなわち、ＣＰＵ１４は、回転角度θが所
定値β以下のときには、操舵輪２１が回転角度θと同じ
角度だけ回転し、かつ回転角度θが所定値βより大きい
ときには、回転角度θの変化に対する回転角度αの変化
の比が１より大きくなるように（操舵輪２１が回転角度
θより大きい角度で回転するように）、前記操舵角値
（操舵輪２１の回転角度α）の演算処理を行ってその演
算値を出力するように構成されている。なお、この一実
施例では、ＣＰＵ１４は、回転角度θの変化量に対する
回転角度αの変化量の比を、回転角度θが所定値βから
最大値θｍａｘまで変化する範囲で一定にしている。

【００３１】具体的には、図８に示すようにＣＰＵ１４
は、操舵角判定部８１と操舵角演算部８２とを有する。
操舵角判定部８１は、左右方向ポテンショメータ１２か
ら出力される電圧信号がＡ／Ｄ変換器１３でデジタル値
に変換された電圧値（伝達部材３の回転角度θに応じた
電圧値）を所定値βと比較し、回転角度θが所定値β以
下のときには第１の出力値を、回転角度θが所定値βよ
り大きいときには第２の出力値をそれぞれ出力するよう
に構成されている。

【００３２】操舵角演算部８２は、前記第１の出力値が
入力されたときには、下記の式２の演算を行うことによ
り回転角度θと同じ角度の操舵角値（回転角度α）を、
前記第２の出力値が入力されたときには、下記の式３の
演算を行うことにより回転角度θより大きい角度の操舵
角値αをそれぞれデジタル出力器１６を経由してサーボ
ドライバー１０へ出力するように構成されている。

【００３３】

【数２】

【００３４】

【数３】 所定値βは、ほぼ２０度から４０度の範囲内の値で、回
転角度θの最大値（伝達部材３の回転可能な角度の最大
値で、以下、最大回転角度という）θｍａｘや操舵輪２
１の最大回転角度αｍａｘを参考にして選ぶようにする
のがよい。すなわち、通常の走行の範囲では、伝達部材
３が回転する範囲は小さくて２０度であり、大きくても
４０度であるため、回転角度θが所定値β以下のときに
は、回転角度θの変化に対する回転角度αの変化の比は
１になっていたほうが、追従性を向上させる点から望ま
しいからである。また、回転角度θが４０度以上の範囲
は通常の走行ではほとんど必要なく、この範囲ではむし
ろ低速度で移動装置１を小回りに旋回させることが重要
である。そのため、回転角度θが４０度以上の範囲で
は、追従性よりも旋回性を重視して、操舵輪２１を回転
角度θの変化に対する回転角度αの変化の比が１より大
きくなるように回転させる。

【００３５】このように、上記一実施例では、伝達部材
３の回転角度（操舵角）θが所定値β以下のときには、
操舵輪２１が回転角度θと同じ角度だけ回転するので、
走行時（特に直進走行時）に移動装置１が蛇行しにく
く、直進性がよい。また、走行時に移動装置１が伝達部
材３を介して伝達される操作者２の動きになめらかに追
従し、走行時の追従性がよいと共に走行時の安全性が確
保される。すなわち、走行中に方向を変えるとき、移動
装置１の向きが伝達部材３の回転角度θより大きく変わ
って人間や物にぶつかったりせず、安全であり、かつ操
作者２が操舵しやすい。

【００３６】また、回転角度θが所定値βより大きいと
きには、操舵輪２１が、回転角度θの変化に対する操舵
輪２１の回転角度αの変化の比が１より大きくなるよう
に回転するので、機構上の理由から伝達部材３の最大回
転角度θｍａｘが操舵輪２１の最大回転角度αｍａｘよ
り小さくなってしまう場合でも、操舵輪２１がその最大
回転角度αｍａｘまで回転するように、回転角度θの変
化量に対する操舵輪２１の回転角度αの変化量の比を設
定することができる。これによって、最小旋回半径を最
小限まで小さくすることができる。

【００３７】また、回転角度θが所定値βより大きいと
きには、操舵輪２１が、回転角度θの変化に対する回転
角度αの変化の比が１より大きくなるように回転するの
で、低速度で移動装置１を小回りに旋回させることがで
き、旋回性がよい。これによって、移動装置１を大きい
角度で回転させる際の操作が楽になると共に、狭い場所
での方向転換や収納操作が楽になる。

【００３８】なお、上記一実施例では、走行機構７を、
操舵輪でありかつ駆動輪でもある１つの前輪２１と、遊
輪である２つの後輪２２とで構成したが、この発明はこ
れに限られない。例えば、図９に示すように、走行機構
７を、遊輪である２つの前輪２２ａと、操舵輪でありか
つ駆動輪でもある１つの後輪２１ａとで構成してもよ
い。ただし、この場合には、伝達部材３の回転方向と操
舵輪２１ａの回転方向都を逆にする必要がある。また、
操舵輪を２つにした場合にもこの発明は適用可能であ
る。要するに、この発明は操舵輪の数や位置に限定され
るものではない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明の移動装置によれば、走行時の良好な直進性及び追従
性を確保しつつ、最小旋回半径を小さくしかつ旋回性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係る移動装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図２】図２は操作者が移動装置を操作している様子を
示す斜視図である。

【図３】図３は移動装置を斜め下方から見た斜視図であ
る。

【図４】図４は伝達部材の回転支持機構を示す斜視図で
ある。

【図５】図５は図４に示す伝達部材の端部の断面図であ
る。

【図６】図６は図５と同様の断面図で、伝達部材を回転
させた状態を示す図である。

【図７】図７は一実施例における伝達部材の回転角度と
操舵輪の回転角度との関係を示すグラフである。

【図８】図８は図１に示す構成の主要部の構成を示すブ
ロック図である。

【図９】図９は一実施例の変形例を示す図で、図３と同
様の斜視図である。

【符号の説明】

１ 移動装置 ２ 操作者 ３ 伝達部材 ９ モータドライバー（駆動手段） １２ 左右方向ポテンショメータ（角度検出手段） １４ ＣＰＵ（制御手段） ２１ 操舵輪 ８１ 操舵角判定部 ８２ 操舵角演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越馬 隆治 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 山城 亮治 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体の動きを装置本体へ伝達する伝達
   部材と、前記伝達部材の左右方向への操舵角を検出する
   角度検出手段と、操舵輪を回転させる駆動手段と、前記
   検出手段により検出された前記操舵角に応じて前記駆動
   手段を制御する制御手段とを備えた移動装置において、 前記制御手段は、前記操舵角が所定値以下のときには前
   記操舵輪が前記操舵角と同じ角度だけ回転し、かつ前記
   操舵角が所定値より大きいときには前記操舵輪が前記操
   舵角より大きい角度で回転するように、前記駆動手段を
   制御することを特徴とする移動装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記検出手段により検
   出された前記操舵角を所定値と比較し、前記操舵角が所
   定値以下のときには第１の出力値を、前記操舵角が所定
   値より大きいときには第２の出力値をそれぞれ出力する
   操舵角判定部と、前記第１の出力値が入力されたときに
   は前記操舵角と同じ角度の操舵角制御信号を、前記第２
   の出力値が入力されたときには前記操舵角より大きい角
   度の操舵角制御信号を前記駆動手段へそれぞれ出力する
   操舵角演算部とを有することを特徴とする請求項１記載
   の移動装置。
3. 【請求項３】 前記伝達部材の操舵角の変化量に対する
   前記操舵輪の回転角度の変化量の割合は、前記操舵角が
   所定値から最大値まで変化する範囲で一定であることを
   特徴とする請求項１又は記載の移動装置。