JPWO2009050986A1

JPWO2009050986A1 - 移動体

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Publication number: JPWO2009050986A1
Application number: JP2009538020A
Authority: JP
Inventors: 研司松熊
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2011-03-03
Also published as: US7861810B2; WO2009050986A1; US20100155155A1

Abstract

車体表面に突起物が無く安全であり、また操作のためのストロークが大きく取れ、これによって微妙な操作が可能な範囲が極めて広く、さらに操作部を小形化可能な移動体を提供する。車体（３）に対し引き出しおよび巻き取りが自在な紐状体（８）と、紐状体（８）の引き出し長さを計測する長さ計測装置（９）と、紐状体（８）の車体（３）に対する角度を計測する角度計測装置（１０）を備え、長さ計測装置（９）および角度計測装置（１０）の計測結果をもとに駆動部（５）を制御する。

Description

本発明は、工場、オフィス、病院や福祉施設等において、搬送用途に使用される移動体に関する。

荷物を積載して運搬する台車は、重量が増えると押すために必要な力も増大するため、操作者にとって負担が大きいという課題がある。これを解決する為、台車をバッテリ等の電源、およびモータ等の駆動部を具備した移動体として構成し、操作部に加えられた操作に基づき前記駆動部を制御して移動する、いわゆるパワーアシスト付運搬車が提案されている。このパワーアシスト付運搬車の操作部にスイッチを用い、スイッチ押下により前進後退・旋回の切替えを行う方法もあるが、これは微妙な操作が困難であって、運転操作に熟練が必要となる問題があった。

これに対し、操作部にジョイスティックを搭載する方法が特許文献１に記載されている。以下、図に基づいて説明する。図１３は、特許文献１の従来例を示す斜視図である。図１３において、１０１は移動体、１０３は移動体１０１の筐体をなす車体、１０４は車体１０３に装備された駆動輪であり、移動体１０１は駆動輪１０４によって床面を走行可能になっている。１０５は駆動輪１０４を回転駆動させる駆動部、１０６は駆動部１０５を制御する制御部である。駆動部１０５および制御部１０６は車体１０３に内蔵されている。１０７は図示しない操作者が移動体１０１を操作するための操作部であり、ジョイスティックが使用されている。ジョイスティックは棒状体をその下端部を支点として揺動自在に取り付けてある装置で、操作者が前記棒状体を所定の方向に所定の角度で倒すことで、指定の操作量を発生させることができる。操作部１０７は車体１０３の表面に装備されている。操作者が操作部１０７に加えた操作量は制御部１０６に送られ、制御部１０６は前記操作量に基づいて駆動輪１０４に発生させるべき回転速度を算出し、駆動部１０５に制御指令を与える。特許文献１の従来例によれば、操作部にスイッチを用いる方法に比べ、走行速度の大小を調整できるため、微妙な操作が可能になるという効果があった。しかし、操作者にとっては、ジョイスティックを横に倒す操作と移動体１０１の旋回動作が感覚的に一致しないという問題点がある。さらに、ジョイスティックによる操作は手首のみによる操作であり、操作者が移動体１０１と並んで歩きながら手首でジョイスティックを一定に倒しつづけるのが難しいという問題点があった。

これに対し、揺動可能なハンドルを引くことで移動体を操作する方法が特許文献２に記載されている。以下、図に基づいて説明する。図１４は、特許文献２の従来例を示す斜視図である。図１４において、２０１は移動体、２０２は移動体２０１を操作する操作者である。２０３は移動体２０１の筐体をなす車体、２０４は車体２０３に装備された駆動輪であり、移動体２０１は駆動輪２０４によって床面を走行可能になっている。２０５は駆動輪２０４を回転駆動させる駆動部、２０６は駆動部２０５を制御する制御部である。駆動部２０５および制御部２０６は車体２０３に内蔵されている。２０７は操作者２０２が移動体２０１を操作するための操作部である。操作部２０７は車体２０３の表面に装備されている。操作者２０２が操作部２０７に加えた操作量は制御部２０６に送られ、制御部２０６は前記操作量に基づいて駆動輪２０４に発生させるべき駆動力を算出し、駆動部２０５に制御指令を与える。特許文献２の従来例における操作部２０７の構成の一例を図１５に示す。図において、２１１は操作者２０２が把持する操作ハンドルである。２１２は車体２０３に対し前後方向及び左右方向に移動自在な可動体である。操作ハンドル２１１の一端は可動体２１２に固定されている。２１３ａおよび２１３ｂは、可動体２１２の前後方向及び左右方向の移動に対して抵抗を加えるバネである。２１４ａおよび２１４ｂは、可動体２１２の前後位置と左右位置を各々検出するポテンショメータである。ここで操作者２０２が操作ハンドル２１１に力を加えれば、可動体２１２がその力の方向に応じて移動するが、この移動はバネ２１３ａ、２１３ｂによって抑制されているために、可動体２１２の前後左右の移動量と、バネ２１３ａ、２１３ｂのバネ係数とから、操作ハンドル２１１に加えられた前後方向の力と左右方向の力とを検出することができる。特許文献２では、この検出した力を操作量として、増幅した駆動力を駆動輪に出力させるように制御している。特許文献２の従来例によれば、操作者にとってはあたかも自分が台車を引いているかのような直感的かつ微妙な操作が可能になるという効果があった。しかし、本従来例では構造上、バネのストロークが大きく取りづらいという問題点がある。仮にバネのストロークを多く取ると、装置が大形化してしまう。逆にバネのストロークが小さいと、台車の追従遅れにより容易にバネの上下死点に到達してしまうため、微妙な操作が可能な範囲が狭いと言う問題点があった。これを解決するために台車の追従を俊敏にしようとすると、挙動が振動的になり実用性に欠けるという問題点があった。

これに対し、水平面内に回動自在に支持された長杆状の操作部を搭載する方法が特許文献３に記載されている。以下、図に基づいて説明する。図１６は、特許文献３の従来例を示す図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）が底面図を示している。図１４と同じ構成要素は、一部説明を割愛している。図１６において、３１５は車体３０３から突出して配置された長杆であり、支軸３１６を中心として水平面内を回動自在に支持されている。長杆３１５の内部には、棒状の手動部材３１７が矢印方向に滑動できるように装着されている。３１８は手動部材３１７の先端に固定された把持具である。長杆３１５に対する手動部材３１７の位置は内蔵されたつる巻きスプリングにより所定の中立点を保つように付勢され、前記中立点からの位置変化は内蔵されたコイルおよびフェライト棒によって誘導電圧として検出される。また支軸３１６を中心とした回転角速度も、円弧状に配置されたコイルおよびフェライト棒によって誘導電圧として検出される。検出した誘導電圧はオペアンプ回路すなわち制御部３０６に入力され、駆動輪の速度指令として駆動部３０５に出力される。上記構成により、操作者が把持具３１８を把持して手動部材３１７を長杆３１５から引き出すと移動体３０１は前進し、逆に手動部材３１７を長杆３１５に押し込むと移動体３０１は後退する。また、長杆３１５の車体３に対する角度に応じて移動体１の走行方向を変更できるように構成されている。特許文献３の従来例によれば、特許文献２の方式と比べて操作のためのストロークが多く取りやすいため、微妙な操作が可能な範囲がある程度広いという効果があった。しかしながら、特許文献３の従来例では、長杆部が突起物になるため、操作時以外には邪魔になると言う問題点があった。特に台車と操作者が突発的に接近した場合には長竿により身体を突く危険性がある。また、装置の小形化は依然達成されないという問題点があった。さらに、操作のためのストロークも依然充分とはいえないという課題があった。

これに対し、一端を移動体に取り付けられた紐状体を操作者が引くことで移動体を操作する方法が特許文献４から６に記載されている。しかし、これらの従来例では万一の緊急時に操作者が紐を強く引いた場合の対応について記載されていない。また、紐状体の中立点を任意に設定することが困難なため、前進動作のみしか使用できず、前進動作と後退動作の両方を使い分けることができず、使い勝手が悪く、さらに本体に取り付けられる機構部分が大きくなるという問題点があった。また、操作者が紐状体を牽引する際の微少な振れがそのまま移動体の動作となって現れてしまい滑らかな動作が困難であること、また移動体から操作者に紐状体を使って情報提供する方法が記載されていないことが課題としてあった。
特開平１１−２６５２１１号公報（図１）特開平８−２８２４９８号公報（図４２、４８）特開平７−１０８８４５号公報（図１、図４）特開平８−２０７８５０（図１、図３）特開２００２−３１５７８７（図１、図３）特開２００７−６２６２２（図１、図４）

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、車体表面に突起物が不要で、移動体と操作者が突発的に接近しても安全であり、また操作のためのストロークが大きく取れ、これによって微妙な操作が可能な範囲が極めて広く、さらに操作部を小形化可能であって、万一操作者が紐を強く引いた場合の安全確保が可能で、紐状体の中立点を任意に設定可能にすることで前進動作と後退動作の両方の動作が使用可能であり、で、操作時の紐状体の微少な揺れを補償可能であり、移動体から操作者に紐状体を使って情報伝達が可能な移動体を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、車体と、前記車体を駆動させる駆動部と、前記車体を操作するための操作部と、前記操作部に加えられた操作量に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを有する移動体において、前記操作部は、前記車体に対し引き出しおよび巻き取りが自在な紐状体と、前記紐状体の引き出し長さを計測する長さ計測装置と、前記紐状体の前記車体に対する角度を計測する角度計測装置とからなることを特徴とするとともに、前記制御部は、前記長さ計測装置および前記角度計測装置の計測結果をもとに前記駆動部を制御することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記操作部は、前記紐状体を巻き取るプーリと、前記プーリを巻き取り方向に付勢するゼンマイバネと、前記プーリの回転量を計測する第１の回転角検出器と、前記回転角検出器を固定する固定具と、前記固定具と前記車体との回転量を計測する第２の回転角検出器とからなることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記制御部は、前記紐状体が所定長さ以上引き出された場合には前記駆動部を非常停止させることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記操作部は、前記紐状体の先端に操作者によって操作可能なスイッチを備え、前記制御部は、前記スイッチが押された時の前記紐状体の長さを車体速度の中立点の長さとして記憶することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記長さ計測装置を、操作者が保持する把持具に収納したことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記紐状体が伸縮性を有することを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記紐状体を巻き取るプーリと、前記プーリを巻き取り方向に付勢するゼンマイバネと、前記プーリの回転量を計測する第１の回転角検出器と、前記回転角検出器を固定するとともに前記車体に固定される固定具と、前記車体に水平方向に揺動自在に固定されて前記紐状体に当接するガイドと、前記車体と前記ガイドとの揺動変位を計測する第２の回転角検出器と、前記第２の回転角検出器の計測値を増幅して前記紐状体の前記車体に対する角度として出力する増幅器とを備えたことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記操作部は、前記プーリを駆動する駆動装置を備え、前記プーリを巻き取り方向に付勢するとともに、前記紐状体に引っ張り力を加えることにより操作者に情報を提示することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記操作部は、前記車体に垂直方向に揺動自在に固定されて前記紐状体に当接する第２のガイドと、前記車体と前記第２のガイドとの上下動の有無を検出する上下動検出器とを備え、前記制御部は、前記上下動検出器が前記第２のガイドの上下動を検出した場合には前記駆動部の制御を停止するとともに、前記紐状体の長さを車体速度の中立点として記憶することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によると、車体表面には突起物が不要であり、移動体と操作者が突発的に接近しても紐状体が弛むだけなので、操作部と衝突することなく安全である。
請求項２に記載の発明によると、プーリに巻く紐状体の長さを多く取ることで、操作のためのストロークをプーリ径およびプーリ幅の範囲内で大きくとることができる。これにより微妙な操作が可能な範囲を極めて広くとることができる。また、紐状体が巻きつけられて収納されることから、操作部を小形化することができる。
請求項３に記載の発明によると、万一の緊急時であっても移動体を操作者によってわかりやすい方法で停止させることができる。
請求項４に記載の発明によると、移動体に対し前進だけでなく後退の操作も行うことができる。
請求項５に記載の発明によると、車体への取り付け部分をさらに小形に構成することができる。
請求項６に記載の発明によると、フィルタを用いることなく高周波成分を除去することができる。
請求項７に記載の発明によると、第１の回転角検出器を車体３に内蔵させることができるので、車体表面の可動部をコンパクトに構成することができる。
請求項８に記載の発明によると、紐状体１２が常に適切な張力を保つようにプーリ１２を巻き取り方向に付勢することができる。また、駆動装置１９を制御することで紐状体８に大きな張力を与え、操作者を車体のほうから引っ張ることができる。これにより操作者に様々な情報を提示することができる。
請求項９に記載の発明によると、把持具１１へのスイッチ装備を要することなく、前進後退の中立点となる紐状体８の引き出し長さを容易に設定することができる。

本発明の第１の実施の形態を示す斜視図本発明の第１の実施における操作部の具体的な構成の一例本発明の第１の実施の形態における移動体への指令速度を示す上面図本発明の第１の実施の形態における移動体の挙動を示す上面図本発明の第１の実施の形態における紐状体の引出し長さと、車体速度との関係を示す図本発明の第２の実施の形態における紐状体の引出し長さと、車体速度との関係を示す図本発明の第３の実施の形態を示す斜視図本発明の第４の実施における操作部７の具体的な構成を示す図操作時の紐状体８の挙動を示す上面図本発明の第５の実施における操作部７の具体的な構成を示す図本発明の第６の実施における操作部７の具体的な構成を示す図本発明の第６の実施における操作を示す側面図特許文献１の従来例を示す斜視図特許文献２の従来例を示す斜視図特許文献２の従来例における操作部の構成の一例特許文献３の従来例を示す図

符号の説明

１、１０１、２０１、３０１移動体
２、２０２操作者
３、１０３、２０３、３０３車体
４、４ａ、４ｂ、１０４、２０４、３０４駆動輪
５、１０５、２０５、３０５駆動部
６、１０６、２０６、３０６制御部
７、１０７、２０７、３０７操作部
８紐状体
９長さ計測装置
１０角度計測装置
１１把持具
１２プーリ
１３ゼンマイバネ
１４第１の回転角検出器
１５固定具
１６第２の回転角検出器
１７ガイド
１８増幅器
１９駆動装置
２０第２のガイド
２１上下動検出器
２１１操作ハンドル
２１２可動体
２１３ａ、２１３ｂバネ
２１４ａ、２１４ｂポテンショメータ
３１５長杆
３１６支軸
３１７手動部材
３１８把持具

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。図１において、１は移動体、２は移動体１を操作する操作者である。３は移動体１の筐体をなす車体、４は車体３に装備された駆動輪であり、移動体１は駆動輪４によって床面を走行可能になっている。５は駆動輪４を回転駆動させる駆動部、６は駆動部５を制御する制御部である。駆動部５および制御部６は車体３に内蔵されている。７は操作者２が移動体１を操作するための操作部である。操作部７は車体３の表面に装備されている。操作者２が操作部７に加えた操作量は制御部６に送られ、制御部６は前記操作量に基づいて駆動輪４に発生させるべき回転速度を算出し、駆動部５に制御指令を与える。本発明が従来の技術と異なるのは、操作部７が、車体３に対し引き出しおよび巻き取りが自在な紐状体８と、前記紐状体８の車体３からの引き出し長さを計測可能な長さ計測装置９と、前記紐状体８の車体３に対する角度を計測可能な角度計測装置１０とから構成されている点である。

図２に、本発明の第１の実施における操作部７の具体的な構成の一例を示す。図２において、紐状体８の一端には把持具１１が固定されている。紐状体８の別の一端はプーリ１２に固定され、紐状体８はプーリ１２に巻き付けられている。プーリ１２はゼンマイバネ１３によって、紐状体８を巻き取る方向に付勢されている。１４はプーリ１２の回転数又は回転角度（回転数と回転角度）を検出する第１の回転角検出器である。以上、プーリ１２、ゼンマイバネ１３、第１の回転角検出器１４によって、紐状体８の引き出し長さを計測する長さ計測装置９を構成している。第１の回転角検出器１４は固定具１５に固定され、固定具１５は車体３の一部に対し水平面内に回転自在に設置されている。１６は固定具１５の車体３に対する回転角検出する第２の回転角検出器１６である。以上、固定具１５、第２の回転角検出器１６によって角度計測装置１０を構成している。
上記の構成により、操作者２が把持具１１を把持して図の矢印方向に引っ張る力を強めれば、プーリ１２はゼンマイバネ１３の付勢力に抗して引出し方向に回転して紐状体８は引き出され、逆に把持具１１を図の矢印方向に引っ張る力を弱めれば、プーリ１２はゼンマイバネ１３の付勢力によって巻き取り方向に回転して紐状体８は巻き取られる。このプーリの回転を第１の回転角検出器１４によって検出することで、紐状体８の引出し長さを計測することができる。また固定具１５の車体３に対する回転角を第２の回転角検出器１６によって検出することで、紐状体８の車体３に対する角度を計測することができる。
紐状体８にはスチールワイヤ、樹脂ワイヤ、織紐など強度に優れ伸縮性の少ない材質であれば種類を問わない。把持具１１には、例えば操作者２の手又は指を通せる大きさの環形状のものである。第１の回転角検出器１４にはエンコーダが好適である。第２の回転角検出器にはエンコーダ、ポテンショメータ等が好適である。なお、図には記載されていないが、固定具１５と車体３の間にゼンマイバネを配して、車体正面付近に中立点を持たせることで、紐状体８が車体３に対し正面方向を向くように付勢させてもよい。

続いて、長さ計測装置９および角度計測装置１０の計測結果と移動体の動作の関係を示す。図３は本発明の第１の実施の形態における移動体１への指令速度を示す上面図である。本実施例では車体３の略中央に２つの駆動輪４ａと駆動輪４ｂを配置した、いわゆる二輪差動型駆動方式を記載している。駆動輪４ａと４ｂを等しい角速度で回転することで移動体１を直進させ、また角速度差をつけることで移動体１を旋回させることができる。図において長さ計測装置９によって計測された紐状体８の引出し長さはＬで表される。また角度計測装置１０によって計測された紐状体８と車体３の角度はθで表される。まず紐状体８の引出し長さＬに応じて車体３への発生速度ベクトルＶの大きさが決定される。発生速度ベクトルＶの方向は角度θと一致する。発生速度ベクトルＶは、車体３の進行方向への速度成分Ｖｃｏｓθと旋回方向への速度成分Ｖｓｉｎθに分解できる。ここで駆動輪の半径をｒとし、さらに車体中心から駆動輪中心までの距離をｓ、車体中心から長さ計測装置９および角度計測装置１０までの距離をｈとする。進行方向への速度成分Ｖｃｏｓθを発生するために駆動輪４ａおよび４ｂに発生すべき回転角速度ωａ１およびωｂ１は式（１）で表される。なお、駆動輪の回転角速度は、移動体１を前進せしめる回転方向（図の矢印方向）を正方向とする。
ωａ１＝Ｖｃｏｓθ ／ｒ
ωｂ１＝Ｖｃｏｓθ ／ｒ・・・（１）
さらに、旋回方向への速度成分Ｖｓｉｎθを発生するために駆動輪４ａおよび４ｂに発生すべき回転角速度ωａ２およびωｂ２は式（２）で表される。
ωａ２＝ −ｓ × Ｖｓｉｎθ ／（ｒｈ）
ωｂ２＝ｓ × Ｖｓｉｎθ ／（ｒｈ）・・・（２）
これらを加算することで、駆動輪４ａおよび４ｂに発生すべき回転角速度ωａおよびωｂが式（３）のように求まる。
ωａ＝ ωａ１＋ωａ２
＝（Ｖｃｏｓθ／ｒ） − （ｓＶｓｉｎθ／（ｒｈ））
ωｂ＝ ωｂ１＋ωｂ２
＝（Ｖｃｏｓθ／ｒ）＋（ｓＶｓｉｎθ／（ｒｈ））・・・（３）

図４は本発明の第１の実施の形態における移動体１の挙動を示す上面図である。上記のように、紐状体８の引出し長さＬに応じた発生速度の大きさＶと、紐状体８と車体３との角度θから、駆動輪４ａおよび４ｂに発生すべき回転角速度を求めて、駆動輪４ａおよび４ｂを制御すると、駆動輪の接地点にはそれぞれｒωａ、ｒωｂの速度が発生し、移動体１はその姿勢を紐状体８に一致させながら前進するという、あたかも紐状体８に引かれているかのような挙動を示す。これにより、操作者２にとっては、特別な知識を要することなく、誰でも直感的に、「台車を紐で引く」ように移動体１を操作することができる。また、車体表面には突起物がなくなり、移動体と操作者が突発的に接近しても紐状体が弛むだけなので、操作部の突起物と衝突することなく安全である。さらに図２のように操作部７を構成すると、プーリに巻く紐状体の長さを多く取ることで、操作のためのストロークをプーリ径およびプーリ幅の範囲内で大きくとることができる。これにより微妙な操作が可能な範囲を極めて広くとることができる。また、紐状体が巻きつけられて収納されることから、操作部を小形化することができる。

図５は本発明の第１の実施の形態における紐状体８の引出し長さと、車体速度との関係を示す図である。横軸は紐状体８の引出し長さＬ、縦軸は車体３への発生速度ベクトルＶの大きさを示している。紐状体８がプーリ１２に完全に巻き取られた状態（Ｌ＝０）においては速度Ｖ＝０であり、移動体１は停止している。操作者２が紐状体８を徐々に引き出し、引きだし長さＬが所定値Ｌ１を超えると速度Ｖが発生し、移動体１は走行を開始する。以降Ｌ１からの引き出し長さが増えれば速度Ｖは加速され、逆に引き出し長さが減れば速度Ｖは減速される。これにより、操作者２が紐状体８を引きながら進むと、引き出し長さＬを一定に保つように移動体１を追従させることができる。引き出し長さが所定値Ｌ２になり、あらかじめ設定された移動体１の最大速度Ｖｍａｘに達すると、以降は速度Ｖｍａｘを保つように走行する。さらに引き出し長さが所定値Ｌ３を超えると、その後は逆に減速し、最大の引き出し長さＬ４に到ると移動体１は停止する。すなわち、操作者は紐状体８を離してゼンマイバネ１３によって長さＬ１まで巻き取らせるか、逆に紐状体を強く引いて長さＬ４まで引き出すか、いずれかの方法で移動体１を停止させることができる。これにより、万一の緊急時であっても移動体１を操作者２によってわかりやすい方法で停止させることができる。

続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、把持具１１にスイッチが取り付けられており、操作者２によって押下可能になっている。スイッチのＯＮ／ＯＦＦ情報は紐状体８に内蔵された１対の電線を介して制御部６に伝えられる。制御部は、スイッチが押されて次に離された時の紐状体８の引き出し長さを、中立長さＬ５として記憶する。操作方法としては、操作者２が把持具１１のスイッチを押しながら紐状体８を引き出し、所望の引き出し長さＬ５に達した状態でスイッチを離すと、引き出し長さＬ５が記憶され、以降はＬ５よりも多く引き出せば前進、Ｌ５よりも逆に巻き取らせることで後退の操作を行うことができる。
図６は、本発明の第２の実施の形態における、紐状体８の引出し長さＬと、車体速度Ｖとの関係を示す図である。引き出し長さＬがＬ５からプラス方向に一定幅の所定値Ｌ６を超えると正方向の速度Ｖが発生し、移動体１は前方に走行を開始する。最大速度Ｖｍａｘに達する所定値Ｌ７以降はＶｍａｘを保ち、所定値Ｌ８以降は減速し所定値Ｌ９で非常停止する。一方、引き出し長さＬがＬ５からマイナス方向に一定幅の所定値Ｌ１０を下回ると負方向の速度−Ｖが発生し、移動体１は後方に走行を開始する。最大速度−Ｖｍａｘに達する所定値Ｌ１１以降は−Ｖｍａｘを保ち、所定値Ｌ１２以降は減速し所定値Ｌ１３で非常停止する。以上の構成により、移動体１に対し前進だけでなく後退の操作も行うことができる。また紐状体８を格納する際には、操作者２が把持具１１をゆるめることにより、紐状体８の引き出し長さLがL13以下となり、移動体は停止する。

図７は、本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。長さ計測装置９は、図７のように、車体３ではなく把持具１１に搭載されていてもよい。長さ計測装置９の計測結果は、紐状体８に内蔵された電線を介して制御部６に伝えられる。この実施例での紐状体８には、長さ計測装置９への電源供給線及び長さ計測装置９からの計測結果伝送線（アナログ信号又は通信による伝達）が含まれている。本実施の形態によれば、操作部７の車体３への取り付け部分は角度計測装置１０だけとなるので、車体３への取り付け部分をさらに小形に構成することができる。

操作者が移動体を引いて操作する際の手先のぶれは、制御部６にフィルタを搭載し、高周波成分を除去することによって補正することができる。フィルタには電気回路あるいはソフトウェアを用いる方法が考えられる。以上述べた実施の形態では、紐状体８には伸縮性の少ない材質を用いたが、逆にゴムひもやバネ状ケーブルなど、伸縮性を有する材質を用いてもよい。この場合には、操作者が移動体を操作する際の手先のぶれを紐状体自体の伸縮性により吸収するので、フィルタを用いることなく高周波成分を除去することができる。

なお、図２に示す構成はあくまで一例であり、これ以外にも例えばプーリ１２の回転軸を９０°傾けた構成や、回転角検出器の配置を変えた構成など、図２以外の構成の場合であっても本発明の効果が同様に得られることは明らかである。本実施例では操作者２が操作部７と同一平面内で紐状体８を引くことを前提としているため、操作者２が紐状体８を操作部７よりも高くあるいは低く把持した場合には、その高低差分だけ紐状体８の引っ張り長さが増加することになる。移動体１の操作には大きな支障はないが、紐状体８の仰角を計測可能な計測装置を追加することで、前記高低差を補償してさらに精度の高い操作ができるようになる。図３および図４では二輪差動型駆動方式を例として説明しているが、これ以外の車輪駆動方式にも適用可能であることは明らかである。さらにいえば、二足歩行や多脚歩行、クローラや飛行など、車輪以外の移動体に対する操作装置としても全く同様に適用可能である。

図８は、本発明の第４の実施における操作部７の具体的な構成を示す図である。図８において、プーリ１２、ゼンマイバネ１３、第１の回転角検出器１４からなる長さ計測装置９については、第１の実施例と同様の構成のため説明を割愛する。第１の回転角検出器１４は固定具１５に固定され、固定具１５は車体３の一部に固定されている。１７は車体３に水平方向に揺動自在に固定されたガイドである。紐状体８と当接する部分は分岐して紐状体８を左右から挟み込み、紐状体８が左右に大きく振れないように押さえる役目を有する。またガイド全体の揺動変位は第２の回転角検出器１６によって計測可能になっている。１８は第２の回転角検出器１６の計測値を増幅して前記紐状体８の前記車体に対する角度として出力する増幅器である。以上、ガイド１７、第２の回転角検出器１６によって角度計測装置１０を構成している。
図９は本発明の第１の実施例と第４の実施例について、操作時の紐状体８の挙動を示す上面図である。図９（ａ）は第１の実施例において把持具１１を真っ直ぐ引っ張った場合、図９（ｂ）は第１の実施例において把持具１１を横向きに引っ張った場合の挙動を示している。図のように、把持具１１を横向きに引っ張った場合には、第１の回転角検出器全体が垂直軸周りに旋回するために、車体外部に大きなスペースを必要とするという問題点があった。これに対し、図９（ｃ）は第４の実施例において把持具１１を真っ直ぐ引っ張った場合、図９（ｄ）は第４の実施例において把持具１１を横向きに引っ張った場合の挙動を示している。ガイド１７を介することで、第１の回転角検出器を旋回させることなく紐状体８を引き出すことができる。第２の回転角検出器で計測可能なガイド１７の揺動量は相対的に少なくなるが、増幅器１８を介することで駆動輪４ａおよび４ｂに発生すべき回転角速度として算出可能である。上記の構成により、第１の回転角検出器を車体３に内蔵させることができるので、車体表面の可動部をコンパクトに構成することができる。

図１０は、本発明の第５の実施における操作部７の具体的な構成を示す図である。図１０において、紐状体８の一端には把持具１１が固定されている。紐状体８の別の一端はプーリ１２に固定され、紐状体８はプーリ１２に巻き付けられている。１９はプーリ１２を回転駆動することで紐状体８の巻き取りおよび引き出しが可能な駆動装置である。１４はプーリ１２の回転数又は回転角度（回転数と回転角度）を検出する第１の回転角検出器である。以上、プーリ１２、駆動装置１９、第１の回転角検出器１４によって、紐状体８の引き出し長さを計測する長さ計測装置９を構成している。固定具１５、第２の回転角検出器１６からなる角度計測装置１０については、第１の実施例と同様の構成のため説明を割愛する。上記の構成により、紐状体１２が常に適切な張力を保つようにプーリ１２を巻き取り方向に付勢することができる。また、駆動装置１９を制御することで紐状体８に大きな張力を与え、操作者を車体のほうから引っ張ることができる。これにより操作者に様々な情報を提示することができる。具体的には、車体が障害物を検知した場合には紐状体８を強く引くことで操作者に注意を喚起したり、バッテリの残量が低下した場合など不具合時には所定のパターンで紐状体８を引くことにより操作者に状況を伝達することができる。

図１１は、本発明の第６の実施における操作部７の具体的な構成を示す図である。図１１において、２０は車体３に垂直方向に揺動自在に固定された第２のガイドである。紐状体８と当接する部分は分岐して紐状体８を上下から挟み込み、紐状体８が上下に大きく振れないように押さえる役目を有する。またガイド全体の上下動は上下動検出器２１によって検出可能になっている。図１２は、本発明の第６の実施における操作を示す側面図である。図１２１（ａ）は紐状体８を車体３に対し上に引き出した状態を示しており、第２のガイド２０に上方向の力が発生し、上下動検出器は上下動を検出する。この状態では制御部６は駆動部５を動作させず、紐状体８の引き出し長さを、中立長さＬ５として記憶する。図１２１（ｂ）は紐状体８を水平上下方向に真っ直ぐに引き出した状態を示しており、第２のガイド２０に上下方向に力は発生せず、上下動検出器は上下動を検出していない。この状態では制御部６は、記憶された引き出し長さＬ５よりも紐状体８の引き出し長さが多ければ前進、少なければ後退するように駆動部５を動作させる。上記の構成により、実施例２にあるような把持具１１へのスイッチ装備を要することなく、前進後退の中立点となる紐状体８の引き出し長さを容易に設定することができる。

本発明は、工場、オフィス、病院や福祉施設等において、搬送用途に使用される移動体に適用することができる。

Claims

車体と、前記車体を駆動させる駆動部と、前記車体を操作するための操作部と、前記操作部に加えられた操作量に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを有する移動体において、
前記操作部は、前記車体に対し引き出しおよび巻き取りが自在な紐状体と、前記紐状体の引き出し長さを計測する長さ計測装置と、前記紐状体の前記車体に対する角度を計測する角度計測装置とからなることを特徴とするとともに、前記制御部は、前記長さ計測装置および前記角度計測装置の計測結果をもとに前記駆動部を制御することを特徴とする移動体。
前記操作部は、前記紐状体を巻き取るプーリと、前記プーリを巻き取り方向に付勢するゼンマイバネと、前記プーリの回転量を計測する第１の回転角検出器と、前記回転角検出器を固定する固定具と、前記固定具と前記車体との回転量を計測する第２の回転角検出器とからなることを特徴とする、請求項１に記載の移動体。
前記制御部は、前記紐状体が所定長さ以上引き出された場合には前記駆動部を非常停止させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の移動体。
前記操作部は、前記紐状体の先端に操作者によって操作可能なスイッチを備え、前記制御部は、前記スイッチが押された時の前記紐状体の長さを車体速度の中立点の長さとして記憶することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の移動体。
前記長さ計測装置を、操作者が保持する把持具に収納したことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の移動体。
前記紐状体が伸縮性を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の移動体。
前記操作部は、前記紐状体を巻き取るプーリと、前記プーリを巻き取り方向に付勢するゼンマイバネと、前記プーリの回転量を計測する第１の回転角検出器と、前記回転角検出器を固定するとともに前記車体に固定される固定具と、前記車体に水平方向に揺動自在に固定されて前記紐状体に当接するガイドと、前記車体と前記ガイドとの揺動変位を計測する第２の回転角検出器と、前記第２の回転角検出器の計測値を増幅して前記紐状体の前記車体に対する角度として出力する増幅器とを備えたことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体。
前記操作部は、前記プーリを駆動する駆動装置を備え、前記プーリを巻き取り方向に付勢するとともに、前記紐状体に引っ張り力を加えることにより操作者に情報を提示することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の移動体。
前記操作部は、前記車体に垂直方向に揺動自在に固定されて前記紐状体に当接する第２のガイドと、前記車体と前記第２のガイドとの上下動の有無を検出する上下動検出器とを備え、前記制御部は、前記上下動検出器が前記第２のガイドの上下動を検出した場合には前記駆動部の制御を停止するとともに、前記紐状体の長さを車体速度の中立点として記憶することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体。