JPH11198848A - 全方向移動用車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１つの駆動源により複数の車輪又はクローラを
駆動することにより、車両に備えるべき駆動源の数を削
減することができ、コストの低廉化及び装置の小型化を
実現する。 【構成】全方向移動用車両１は、移動平面における基台
２の移動中心回りに４個のクローラ３ａ〜３ｄを軸支し
て構成されている。クローラ３ａ及びクローラ３ｃはモ
ータ４ａから伝達機構８ａを介して直進動作時には基台
２の移動中心回りについて反対方向の駆動力の供給を受
け、回転動作時には基台２の移動中心回りについて同一
方向の駆動力の供給を受ける。また、クローラ３ｂ及び
クローラ３ｄはモータ４ｂから伝達機構８ｂを介して直
進動作時には基台２の移動中心回りについて反対方向の
駆動力の供給を受け、回転動作時には基台２の移動中心
回りについて同一方向の駆動力の供給を受ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、介護用移動器、倉庫
・工場内で床面を移動する搬送機器、又は、駐車場にお
ける車両搬送機器等の移動用車両に関し、特に狭い場所
において全方向に移動できるようにした全方向移動用車
両に関する。

【０００２】

【従来の技術】家庭、倉庫又は工場内等の狭い床面を走
行する移動用車両では、切り返し動作を行うことなく任
意の方向に移動できる運動性能が要求される。そこで、
特開平７−１７４４２号公報には、円筒形状の複数のフ
リーローラを互いの回転軸が常に平行になるように連結
して１個のクローラを構成し、３個以上のクローラを互
いに異なる方向に基体の底面に配置することにより、十
分な接地面を確保しつつ平面内での３自由度の移動を可
能にした移動用車両が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１７４４２号公報に開示された構成では、基体の底
面に配置された３個以上のクローラのそれぞれを駆動す
るために各クローラに個別のモータ等の駆動源が必要と
なり、車両に多数の駆動源を設けなければならず、コス
トの上昇や車両の大型化を招く問題があった。

【０００４】この発明の目的は、１つの駆動源により複
数の車輪又はクローラを駆動することにより、車両に備
えるべき駆動源の数を削減することができ、コストの低
廉化及び装置の小型化を実現できる全方向移動用車両を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、基台に軸支された３個以上の車輪又はクローラに対
して駆動力を供給する単一又は複数の駆動源のうちの少
なくとも１つの駆動源の駆動力を複数の車輪又はクロー
ラのそれぞれに伝達する伝達機構であって、２個以上の
車輪又はクローラのそれぞれに対する駆動力の伝達方向
を移動平面における基台の移動中心回りについての同一
方向又は反対方向に選択的に切り換える伝達機構を設け
たことを特徴とする。

【０００６】請求項１に記載した発明においては、３個
以上の車輪又はクローラのうちの２個以上の車輪又はク
ローラに対し、駆動力が、１つの駆動源から伝達機構を
介して、移動平面における基台の移動中心回りについて
の同一方向又は反対方向に選択的に切り換えて伝達され
る。基台に備えられた３個以上の車輪又はクローラのう
ちの２個以上の車輪又はクローラの駆動方向を移動平面
における基台の移動中心回りについて同一方向又は反対
方向に切り換えると、各車輪又はクローラの駆動方向の
関係により基台が回転または直進する。したがって、基
台に備えられた車輪又はクローラ数より少ない数の駆動
源から駆動力を供給することにより、基台が全方向に移
動する。

【０００７】請求項２に記載した発明は、前記伝達機構
が、基台に軸支された２対の車輪又はクローラの各対の
車輪又はクローラのそれぞれに対する駆動力の伝達方向
を移動平面における基台の移動中心回りについての同一
方向又は反対方向に選択的に切り換える２つの伝達機構
であることを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載した発明においては、２個
の伝達機構のそれぞれにより、２個の車輪又はクローラ
のそれぞれの駆動方向が移動平面における基台の移動中
心回りについての同一方向又は反対方向に切り換えられ
る。基台の移動平面においてそれぞれの駆動方向によっ
て平行四辺形を形成するように４個の車輪又はクローラ
を配置した場合、互いに平行又は平行でない２個の車輪
又はクローラの駆動方向を移動平面における基台の移動
中心回りについての同一方向又は反対方向に切り換える
と、残る２個の車輪又はクローラの移動平面における基
台の移動中心回りについての駆動の有無又は駆動方向と
の関係により基台が回転又は直進する。したがって、基
台に備えられた４個の車輪又はクローラに対して２個の
駆動源から駆動力を供給することにより、基台が全方向
に移動する。

【０００９】請求項３に記載した発明は、前記伝達機構
が、基台に軸支された３個以上の車輪又はクローラのそ
れぞれに対する駆動力の伝達方向を移動平面における基
台の移動中心回りについての同一方向又は反対方向に選
択的に切り換える１つの伝達機構であることを特徴とす
る。

【００１０】請求項３に記載した発明においては、３個
以上の車輪又はクローラのそれぞれに対する駆動力の伝
達方向が１つの伝達機構により、移動平面における基台
の移動中心回りについての同一方向又は反対方向に切り
換えられる。したがって、多方向に移動可能な基台に備
えられる車輪又はクローラに対して単一の駆動源から駆
動力が供給される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態に係
る全方向移動用車両の構成を示す図である。この実施形
態に係る全方向移動用車両１は、移動平面における基台
２の移動中心回りに４個のクローラ３ａ〜３ｄを軸支し
て構成されており、２個のモータ４ａ及び４ｂを備えて
いる。クローラ３ａ及びクローラ３ｃの駆動方向とクロ
ーラ３ｂ及びクローラ３ｄの駆動方向とは、基台２の移
動平面において直交する。この互いに直交する２方向を
それぞれｘ方向及びｙ方向とする。クローラ３ａ及びク
ローラ３ｃはモータ４ａから伝達機構８ａを介して駆動
力の供給を受け、クローラ３ｂ及びクローラ３ｄはモー
タ４ｂから伝達機構８ｂを介して駆動力の供給を受け
る。

【００１２】なお、クローラ３ａ〜３ｄのそれぞれは、
特開平７−１７４４２号公報に開示されている構成と同
様の構成とすることができる。即ち、各クローラは、複
数のフリーローラをその回転軸をクローラの駆動方向に
一致させるとともに、各フリーローラの回転軸が常に移
動平面に平行になるように構成されている。

【００１３】基台２には、操作者による全方向移動用車
両１の移動方向の指示入力を受け付ける方向指示レバー
５が備えられている。この方向指示レバー５は、下端を
支点として３６０度の範囲内の任意の方向に揺動自在に
されており、かつ、上端をレバーの上下方向を軸として
正逆両方向に回転自在にされている。基台２の内部に
は、方向指示レバー５の操作量を検出するセンサ６が設
けられている。このセンサ６は、方向指示レバー５の揺
動方向をｘ方向及びｙ方向に分解した際のそれぞれの変
位量ｘｄ，ｙｄを直進動作の指示量として検出する。ま
た、センサ６は、方向指示レバー５の上端の時計方向を
正、反時計方向を負にとった回転角ωｄを回転動作の指
示量として検出する。

【００１４】センサ６が検出した指示量ｘｄ，ｙｄ，ω
ｄは、モータ速度演算部７に供給される。モータ速度演
算部７は、所定の演算により指示量ｘｄ，ｙｄ，ωｄに
基づいてモータ４ａ及び４ｂの回転速度ｖａ，ｖｂを算
出する。即ち、図２に示すように、それぞれの駆動方向
が互いに直交するように４個のクローラ３ａ〜３ｂを配
置した全方向移動用車両１において、クローラ３ａ〜３
ｄの駆動速度ｖ１〜ｖ４は、全方向移動用車両１の直進
移動のベクトルのｘ方向及びｙ方向の成分となる指示量
をｘｄ，ｙｄとし、回転動作の回転角の指示量をωｄと
して、

【００１５】

【数１】

【００１６】によって求められる。上記第１式における
右辺の第１行列が全方向移動用車両１の移動制御のため
のヤコビ行列であり、このヤコビ行列において第１列及
び第２列が車両の直進成分であり、第３列が車両の回転
成分である。但し、ｒ０は任意の定数である。ここに、
全方向移動用車両１が介護用移動器等の狭所で使用され
る場合を考慮すると、直進しつつ同時に回転を行うこと
は走行安定性の観点から妥当でなく、全方向移動用車両
１において直進動作又は直進動作のいずれか一方のみが
行われることとすると、第１式における右辺の第２行列
においてｘｄ及びｙｄの値が“０”でない場合にはωｄ
の値が“０”になり、ωｄの値が“０”でない場合には
ｘｄ及びｙｄの値が“０”になる。

【００１７】したがって、直進時及び回転時におけるク
ローラ３ａ〜３ｄの駆動速度ｖ１〜ｖ４は、それぞれ第
２式及び第３式によって求められる。

【００１８】

【数２】

【００１９】上記第２式に明らかなように、全方向移動
用車両１の直進時において駆動方向が互いに平行なクロ
ーラ３ａ及びクローラ３ｃの駆動速度ｖ１及びｖ３は大
きさが同じで符号が逆になり、これはクローラ３ｂ及び
クローラ３ｄの駆動速度ｖ２及びｖ４についても同様で
ある。したがって、全方向移動用車両１を直進させる場
合には、クローラ３ａ〜３ｄのうち互いに対向するクロ
ーラに大きさが同じで方向が逆の駆動力を供給すればよ
いことになり、モータ４ａの回転をクローラ３ａ及びク
ローラ３ｃのそれぞれに逆方向に伝達し、モータ４ｂの
回転をクローラ３ｂ及びクローラ３ｄのそれぞれに逆方
向に伝達すればよいことになる。

【００２０】また、上記第３式に明らかなように、全方
向移動用車両１の回転時においてクローラ３ａ〜３ｄの
駆動速度ｖ１〜ｖ４は大きさ符号ともに同一である。し
たがって、全方向移動用車両１を回転させる場合には、
クローラ３ａ〜３ｄのそれぞれに大きさ及び方向が同じ
駆動力を供給すればよいことになり、モータ４ａ及び４
ｂを同一速度で回転せさつつ、モータ４ａの回転をクロ
ーラ３ａ及びクローラ３ｃのそれぞれに同方向に伝達
し、モータ４ｂの回転をクローラ３ｂ及びクローラ３ｄ
のそれぞれに同方向に伝達すればよいことになる。

【００２１】以上のことから、全方向移動用車両１に直
進動作及び回転動作を選択的に行わせるためには、モー
タ４ａの回転とモータ４ｂの回転とをクローラ３ａ及び
クローラ３ｃのそれぞれとクローラ３ｂ及びクローラ３
ｄのそれぞれとに同一方向又は反対方向に選択的に伝達
すればよいことになる。

【００２２】そこで、モータ速度演算部７は、方向指示
レバー５がいずれかの方向に揺動され、全方向移動用車
両１を直進させる場合には、センサ６が検出した指示量
ｘｄ，ｙｄを用いて下記第４式によりモータ４ａ，４ｂ
の回転速度Ｖａ，Ｖｂを算出する。また、モータ速度演
算部７は、方向指示レバー５の上端部が回転され、全方
向移動用車両１を回転させる場合には、センサ６が算出
した指示量ωｄを用いて下記第５式によりモータ４ａ，
４ｂの回転速度Ｖａ，Ｖｂを算出する。これとともに、
全方向移動用車両１は、モータ４ａの回転をクローラ３
ａ及びクローラ３ｃのそれぞれに同一方向又は反対方向
に選択的に伝達する伝達機構８ａと、モータ４ｂの回転
をクローラ３ｂ及びクローラ３ｄのそれぞれに同一方向
又は反対方向に選択的に伝達する伝達機構８ｂと、を備
えている。

【００２３】

【数３】

【００２４】なお、全方向移動用車両１の直進方向は、
ｖａ′（モータ４ａの回転速度ｖａに後述する伝達機構
に固有の減速比を乗算した値であり、クローラ３ａ及び
クローラ３ｃの駆動速度ｖ１及びｖ３のそれぞれに等し
い。）とｖｂ′（モータ４ｂの回転速度ｖｂに後述する
伝達機構に固有の減速比を乗算した値であり、クローラ
３ｂ及びクローラ３ｄの駆動速度ｖ２及びｖ４のそれぞ
れに等しい。）との比によって定まる。

【００２５】図３は上記全方向移動用車両に備えられる
伝達機構の構成を示す図であり、図３（Ａ）は平面図、
図３（Ｂ）は一方の伝達機構の側面図である。モータ４
ａの回転をクローラ３ａ及びクローラ３ｃのそれぞれに
同一方向又は反対方向に選択的に伝達する伝達機構８ａ
は、クローラ３ａの駆動軸１４に固定された傘歯ギア１
３に噛合する傘歯ギア１２を一端に固定した第１出力軸
１１と、クローラ３ｃの駆動軸１８に固定された傘歯ギ
ア１７に噛合する傘歯ギア１６を一端に固定した第２出
力軸１５と、を備えている。第１出力軸１１の他端に
は、モータ４ａの回転軸２１に固定されたギア２０に中
間ギア３１を介して常時噛合するギア１９が固定されて
いる。

【００２６】モータ４ａの回転軸２１には、ギア２０と
ともにギア２２が固定されている。ギア２２は、摺動軸
２３の一端に固定されたギア２４に常時噛合する。ギア
２４は、摺動軸２３とともにギア２２との噛合状態を維
持しつつ摺動軸２３の軸方向に移動し、中間軸２６の一
端に固定されたギア２５、第２出力軸１５に固定された
ギア２９、又は、第２出力軸１５に固定されたギア３０
のいずれかに選択的に噛合する。中間軸２６の他端に
は、第２出力軸の他端に固定されたギア２８に噛合する
ギア２７が固定されている。第１出力軸１１、第２出力
軸１５、回転軸２１、摺動軸２３及び中間軸２６は、互
いに平行に配置されている。

【００２７】以上の構成により、図４（Ａ）に示すよう
に、伝達機構８ａにおいてギア２４が中間軸２６に固定
されたギア２５に噛合している状態では、モータ４ａの
回転は、ギア２０から中間ギア３１及びギア１９を介し
て第１出力軸１１に伝達され、さらに、傘歯ギア１２か
ら傘歯ギア１３を介してクローラ３ａの駆動軸１２に伝
達されるとともに、ギア２２からギア２４及びギア２５
を介して中間軸２６に伝達され、ギア２７からギア２８
を介して第２出力軸１５に伝達され、さらに傘歯ギア１
６から傘歯ギア１７を介してクローラ３ｃの駆動軸１８
に伝達される。このとき、第１出力軸１１と第２出力軸
１５とは互いに逆方向に回転するが、伝達機構８ａを挟
んで配置されたクローラ３ａとクローラ３ｃとは全方向
移動用車両１の移動平面において移動中心回りについて
同一方向に駆動される。

【００２８】一方、図４（Ｂ）に示すように、伝達機構
８ａにおいてギア２４が第２出力軸に固定されたギア２
９に噛合している状態では、モータ４ａの回転は、ギア
２０からギア１９を介して第１出力軸１１に伝達され、
さらに、傘歯ギア１２から傘歯ギア１３を介してクロー
ラ３ａの駆動軸１２に伝達されるとともに、ギア２２か
らギア２４及びギア２９を介して第２出力軸１５に伝達
され、さらに傘歯ギア１６から傘歯ギア１７を介してク
ローラ３ｃの駆動軸１８に伝達される。このとき、第１
出力軸１１と第２出力軸１５とは互いに同方向に回転す
るが、伝達機構８ａを挟んで配置されたクローラ３ａと
クローラ３ｃとは全方向移動用車両１の移動平面におい
て移動中心回りについて反対方向に駆動される。

【００２９】したがって、伝達機構８ａにおいて摺動軸
２３を軸方向に移動させてギア２４をギア２５、ギア２
９又はギア３０のいずれかに選択的に噛合させることに
より、クローラ３ａとクローラ３ｃとを全方向移動用車
両１の移動平面において移動中心回りについて同一方向
又は反対方向に駆動することができる。

【００３０】さらに、摺動軸２３を方向指示レバー５に
係止し、方向指示レバー５が全方向移動用車両１のｘ方
向の移動方向について中立位置にある場合にはギア２４
がギア２５に噛合し、方向指示レバー５が全方向移動用
車両１のｘ方向の移動方向のいずれかに操作された場合
にはギア２４がギア２９又はギア３０に噛合するように
されている。

【００３１】したがって、中立位置にある方向指示レバ
ー５の上端部が回転操作された場合には、伝達機構８ａ
は図４（Ａ）に示した状態にされ、モータ４ａの回転が
伝達機構８ａを介してクローラ３ａ及びクローラ３ｃの
それぞれに全方向移動用車両１の移動平面において移動
中心回りについて同一方向に伝達される。また、方向指
示レバー５がｘ方向に揺動操作された場合には、伝達機
構８ａは図４（Ｂ）に示す状態にされ、モータ４ａの回
転が伝達機構８ａを介してクローラ３ａ及びクローラ３
ｃのそれぞれに全方向移動用車両１の移動平面において
移動中心回りについて反対方向に伝達される。

【００３２】以上の伝達機構８ａの構成及び動作は、モ
ータ４ｂの回転をクローラ３ｂ及びクローラ３ｄのそれ
ぞれに伝達する伝達機構８ｂにおいても同様である。ま
た、中立位置にある方向指示レバー５の上端部が回転操
作された場合にはモータ４ａ及び４ｂは同一の速度で回
転し、方向指示レバー５のｘ方向及びｙ方向のそれぞれ
についての揺動量に応じてモータ４ａ及びモータ４ｂの
回転速度が増減される。

【００３３】上述した伝達機構８ａ及び８ｂを備えたこ
とにより、この実施形態に係る全方向移動用車両１は、
２個のモータ４ａ及び４ｂによって４個のクローラ３ａ
〜３ｄを駆動することにより、任意の方向への直進動
作、又は、回転動作を行うことができ、全方向移動用車
両１が備えるクローラの数よりも少ない数のモータによ
って全方向移動動作を実現することができ、コストの削
減及び装置の小型化を図ることができる。

【００３４】なお、上記の実施形態に係る全方向移動用
車両１が備える伝達機構８ａ，８ｂにおいては、方向指
示レバー５の揺動を摺動軸２３を介して直接的にギア２
４に伝達するようにしたが、方向指示レバー５の揺動を
検出するセンサ６の検出信号に基づいて駆動されるソレ
ノイド等を介してギア２４を移動させるようにしてもよ
い。

【００３５】また、伝達機構８ａ，８ｂとして、単一の
モータの回転を一対のクローラのそれぞれに同一方向又
は反対方向に伝達するクラッチ機構を備えたものを用い
ることもできる。

【００３６】さらに、駆動方向が互いに異なる３個のク
ローラを備えた全方向移動用車両においても、いずれか
２個のクローラに対して単一のモータの回転を同一方向
又は反対方向に伝達する伝達機構を備えることにより、
各クローラにモータを備える場合に比較して、コストの
削減及び装置の小型化を図ることができる。

【００３７】加えて、移動用車両の直進方向を前後方
向、左右方向及びその中間方向の８方向に限定すれば、
２対のクローラの各対について駆動速度を変化させる必
要がなくなることから、４個のクローラを単一のモータ
によって駆動することができる。この場合には、備える
べき伝達機構も１つでよく、例えば、図３に示した構成
において、第１出力軸１１及び第２出力軸１５の回転
を、一方の対のそれぞれのクローラに対して傘歯ギアを
介して伝達するとともに、他方の対のそれぞれのクロー
ラに対して直接伝達する。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、３個
以上の車輪又はクローラのうちの２個以上の車輪又はク
ローラに対し、駆動力を１つの駆動源から伝達機構を介
して、移動平面における基台の移動中心回りについての
同一方向又は反対方向に選択的に切り換えて伝達するこ
とにより、基台に備えられた車輪又はクローラ数より少
ない数の駆動源から駆動力を供給して基台を全方向に移
動させることができ、駆動源の必要数を削減して装置の
小型化及びコストダウンを実現することができる。

【００３９】請求項２に記載した発明によれば、２個の
伝達機構のそれぞれにより、２個の車輪又はクローラの
それぞれの駆動方向を移動平面における基台の移動中心
回りについての同一方向又は反対方向に切り換えること
により、基台に備えられた４個の車輪又はクローラに対
して２個の駆動源から駆動力を供給して基台を全方向に
移動させることができ、駆動源の必要数を削減して装置
の小型化及びコストダウンを実現することができる。

【００４０】請求項３に記載した発明によれば、３個以
上の車輪又はクローラのそれぞれに対する駆動力の伝達
方向を１つの伝達機構により、移動平面における基台の
移動中心回りについての同一方向又は反対方向に切り換
えることにより、多方向に移動可能な基台に備えられる
車輪又はクローラに対して単一の駆動源から駆動力を供
給することができ、駆動源の必要数を削減して装置の小
型化及びコストダウンを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る全方向移動用車両の
構成を示す図である。

【図２】同全方向移動用車両におけるクローラの駆動速
度と移動方向との関係を示す図である。

【図３】同全方向移動用車両に備えられる伝達機構の構
成を示す図である。

【図４】同全方向移動用車両の直進時及び回転時におけ
る伝達機構の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１−全方向移動用車両 ２−基台 ３ａ〜３ｄ−クローラ ４ａ，４ｂ−モータ ５−方向指示レバー ６−センサ ７−モータ速度演算部 ８ａ，８ｂ−伝達機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に軸支された３個以上の車輪又はクロ
   ーラに対して駆動力を供給する単一又は複数の駆動源の
   うちの少なくとも１つの駆動源の駆動力を２個以上の車
   輪又はクローラのそれぞれに伝達する伝達機構であっ
   て、複数の車輪又はクローラのそれぞれに対する駆動力
   の伝達方向を移動平面における基台の移動中心回りにつ
   いての同一方向又は反対方向に選択的に切り換える伝達
   機構を設けたことを特徴とする全方向移動用車両。
2. 【請求項２】前記伝達機構が、基台に軸支された２対の
   車輪又はクローラの各対の車輪又はクローラのそれぞれ
   に対する駆動力の伝達方向を移動平面における基台の移
   動中心回りについての同一方向又は反対方向に選択的に
   切り換える２つの伝達機構である請求項１に記載の全方
   向移動用車両。
3. 【請求項３】前記伝達機構が、基台に軸支された３個以
   上の車輪又はクローラのそれぞれに対する駆動力の伝達
   方向を移動平面における基台の移動中心回りについての
   同一方向又は反対方向に選択的に切り換える１つの伝達
   機構である請求項１に記載の全方向移動用車両。