物体移動装置
【課題】無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配がなく、更に、大きさや接地ポイント数の異なる車両等の物体にも装置の種類を増やすことなく対応し得、車両等の物体を確実に且つより安定して移動させることができ、移動経路や保管スペースの削減をも図り得る物体移動装置を提供する。
【解決手段】車両４の一つの車輪４ａをリフトアップし、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車Ａと、
リーダ台車Ａにてリフトアップされる車輪４ａ以外の一つの車輪４ａをリフトアップする複数台のフォロワ台車Ｂとを備え、
各フォロワ台車Ｂがリーダ台車Ａ及び自分以外をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、その動きを推定しつつ追従することにより、協調して車両４を移動させるよう構成する。
【解決手段】車両４の一つの車輪４ａをリフトアップし、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車Ａと、
リーダ台車Ａにてリフトアップされる車輪４ａ以外の一つの車輪４ａをリフトアップする複数台のフォロワ台車Ｂとを備え、
各フォロワ台車Ｂがリーダ台車Ａ及び自分以外をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、その動きを推定しつつ追従することにより、協調して車両４を移動させるよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、任意の位置に停車した車両を駐車施設における所定位置に搬送できるようにした入出車装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１に示される装置は、それぞれ車両支持機構及び走行機構を備える左側搬送台車と右側搬送台車とからなり、該左側搬送台車と右側搬送台車とがそれぞれ独立して移動しつつ、協働して車両を支持し、搬送するようになっている。
【０００４】
前記左側搬送台車と右側搬送台車は、無線通信によってリアルタイムに情報交換を行うことにより、協働している。
【特許文献１】特開２００４−１６９４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の如く、無線通信による台車相互間でのリアルタイムの情報交換に基づいて前記左側搬送台車と右側搬送台車とを協働させるのでは、通信障害で情報が途切れたり遅れたりすることもあり、前記左側搬送台車と右側搬送台車とを協働させるために必要な情報をリアルタイムに安定して得ることが難しかった。又、情報が安定して得られなかった場合、搬送される車両等の物体に必要以上の内力が加わることとなり、最悪の場合、物体を落としたり、傷つけたりする可能性があった。
【０００６】
このため、本発明者等は、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配がなく、複数の台車を協調制御により作動させることで、車両等の物体を確実に且つより安定して移動させ得る物体移動装置を提案している。
【０００７】
前記物体移動装置は、複数の台車を協調制御により作動させるという非常に高度で優れた機能を有するものである反面、移動すべき物体がバス等のホイールベースの長い車両や接地ポイントとしての車輪の数が多い車両であった場合、移動装置自体を大きくしたり、車輪の数に合わせた機構のものを別途用意しなければならず、移動装置の種類が増える一方、移動装置が大型化した場合には、移動経路を広くとり、且つ保管スペースも広く必要になるという欠点を有していた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配がなく、更に、大きさや接地ポイント数の異なる車両等の物体にも装置の種類を増やすことなく対応し得、車両等の物体を確実に且つより安定して移動させることができ、移動経路や保管スペースの削減をも図り得る物体移動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、接地ポイントが複数存在する物体を、該物体の接地ポイントをリフトアップすることによって移動させる物体移動装置であって、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有し、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車と、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の前記リーダ台車にてリフトアップされる接地ポイント以外の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有した複数台のフォロワ台車とを備え、
前記各フォロワ台車のうち任意のフォロワ台車が前記リーダ台車及び他のフォロワ台車をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、該仮想リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車と複数台のフォロワ台車とが協調して物体を移動させるよう構成したことを特徴とする物体移動装置にかかるものである。
【００１０】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１１】
前述の如く構成すると、リーダ台車のリフターと各フォロワ台車のリフターにより車両等の物体の接地ポイントとしての車輪等をリフトアップした状態で、リーダ台車が与えられた目標軌道に沿って移動していくと、各フォロワ台車は、前記リーダ台車及び自分以外のフォロワ台車をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、該仮想リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車と協調して車両等の物体を移動させることが可能となり、無線通信による台車相互間でのリアルタイムの情報交換に基づく制御方法において、通信障害で情報が途切れたり遅れたりすることで、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配もない。
【００１２】
しかも、移動すべき物体がバス等のホイールベースの長い車両や接地ポイントとしての車輪の数が多い車両であったとしても、移動装置自体を大きくしたり、車輪の数に合わせた機構のものを別途用意しなくて済み、移動装置の種類を増やす必要がなくなると共に、移動装置が大型化しない分、移動経路や保管スペースを広くとる必要もない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の物体移動装置によれば、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配がなく、更に、大きさや接地ポイント数の異なる車両等の物体にも装置の種類を増やすことなく対応し得、車両等の物体を確実に且つより安定して移動させることができ、移動経路や保管スペースの削減をも図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１〜図１５は本発明を実施する形態の一例であって、
走行駆動装置１により全方向に自走可能な台車本体２と、該台車本体２に連結機構３を介して取り付けられ且つ物体としての車両４の一つの車輪４ａ（接地ポイント）をリフトアップするリフター５とを有し、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車Ａと、
走行駆動装置１により全方向に自走可能な台車本体２と、該台車本体２に連結機構３を介して取り付けられ且つ前記車両４の前記リーダ台車Ａにてリフトアップされる車輪４ａ以外の一つの車輪４ａ（接地ポイント）をリフトアップするリフター５とを有した複数台（図の例では三台）のフォロワ台車Ｂとを備え、
前記各フォロワ台車Ｂが前記リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめたものを一台の仮想リーダ台車Ａ´（図１５参照）と想定し、該仮想リーダ台車Ａ´の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車Ａと複数台のフォロワ台車Ｂとが協調して車両４を移動させる物体移動装置を構成したものである。
【００１６】
前記台車本体２は、図１〜図５に示す如く、細長い直方体形状に組み立てられた台車フレーム２ａの両端部に、図６〜図８に示す如く、走行駆動装置１として走行車輪６を走行モータ７（走行アクチュエータ）の作動により水平な車軸８を中心に回転可能に且つ操舵モータ９（走行アクチュエータ）の作動により鉛直軸１０を中心に旋回可能に配設してなる構成を有している。尚、前記走行モータ７には、軌道センサとしての走行エンコーダ１１が取り付けられ、前記操舵モータ９には、軌道センサとしての操舵エンコーダ１２が一体に組み込まれ、台車本体２の実際の軌道情報を検出できるようにしてある。
【００１７】
前記連結機構３は、図１及び図９に示す如く、力センサとしての引張圧縮型のロードセル１３の両端にロッド１４を取り付けた連結部材１５を、その一端がユニバーサルジョイント１６により台車本体２側に連結され他端がユニバーサルジョイント１６によりリフター５側に連結されるよう、同一水平面内に複数（図１の例では三個）配設してなるパラレルリンク機構１７によって構成してある。この場合、前記台車本体２に対しリフター５は、図２に示す如く、水平面内におけるＸ−Ｙ方向に移動する方向の２自由度と、該Ｘ−Ｙ方向に対して直交するＺ軸を中心として回転する方向の１自由度とを加えた平面３自由度が拘束され、且つＸ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｙ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｚ軸方向に移動する方向の１自由度とを加えた３自由度がフリーとなるよう、前記パラレルリンク機構１７（図１及び図９参照）を介して配置される形となる。
【００１８】
前記リフター５は、図１〜図５及び図１０に示す如く、前記車両４の接地ポイントとしての各車輪４ａを支持するための車輪浮上支持装置１８を装備し、該車輪浮上支持装置１８は、前記台車本体２に対し連結機構３を介して取り付けられるリフターフレーム５ａ内に、一対のラック用ガイドレール１９を互いに平行に延びるよう固定配置すると共に、該ラック用ガイドレール１９と平行に延びるよう駆動ユニット用ガイドレール２０を固定配置し、一対のラック部材２１を互いにそのラック部の形成面が上下に対向するよう前記ラック用ガイドレール１９に沿ってスライド自在に配設し、エンコーダ等のリフトバー開閉センサ２２が一体に設けられたモータ等のリフトバー開閉アクチュエータ２３を前記駆動ユニット用ガイドレール２０に沿ってスライド自在に配設し、該リフトバー開閉アクチュエータ２３によって回転駆動される駆動ピニオン２４を前記一対のラック部材２１の互いに対向するラック部に対してその両方に噛合させ、外周に車輪支持ローラ２５が回転自在に嵌装され且つ先端部と基端部に接地支持輪２６が取り付けられたリフトバー２７を、前記一対のラック部材２１における一方のラック部材２１の一端並びに他方のラック部材２１の他端からそれぞれ該ラック部材２１と直角な水平方向へ張り出させ、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３を駆動ユニット用ガイドレール２０上の所望位置に保持するための自動調芯位置保持用固定装置２８を配設してなる構成を有し、図１２に示す如く、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８における一対のリフトバー２７を前記車両４の各車輪４ａの前後に配置して互いに近接させることにより、該車両４をリフトアップするよう構成してある。
【００１９】
前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５表面には、ローレット加工、或いは滑り止め塗料の塗装といった滑り止め加工を施すようにしてある。
【００２０】
前記接地支持輪２６には、図１１に示す如く、操舵を必要としない全方向移動車輪２９としてのオムニホイール（登録商標）等のオムニ車輪３０を用い、該オムニ車輪３０は、ホイール本体３０ａの外周部にホイール軸３０ｂに対して直角となる接線方向へ延びる複数（図１１の例では三本）のローラ軸３０ｃを配設し且つ該ローラ軸３０ｃに樽状のローラ３０ｄを回動自在に取り付けたホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ複数列（図１１の例では二列）並設してなる構成を有している。尚、一列目の三個のローラ３０ｄと二列目の三個のローラ３０ｄとは、位相を６０度ずらして並べてあり、これにより、全体のホイール軸３０ｂ方向から見た場合には、六個のローラ３０ｄが配設されているように見え、これら六個のローラ３０ｄの外周を連ねるとほぼ円周が形成されるようになっている。尚、前記接地支持輪２６については、一般的なキャスターによっても代用可能である。
【００２１】
前記自動調芯位置保持用固定装置２８は、図１に示す如く、前記駆動ユニット用ガイドレール２０と平行に延びるようリフトバー開閉アクチュエータ２３と一体に設けたブレーキ板２８ａを、リフターフレーム５ａ内に固定配置したブレーキ用電磁ユニット２８ｂで挟みつけることにより、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３を駆動ユニット用ガイドレール２０上の所望位置に保持できるようにしてある。
【００２２】
一方、図１３はリーダ台車Ａの全体制御系統並びにフォロワ台車Ｂの全体制御系統を示すブロック図であり、前記リーダ台車Ａに搭載されたリーダ制御部３１には、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１と、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２と、前記フォロワ台車Ｂへ制御情報を送信するための無線通信装置３９とを接続し、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３による検出信号と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１による検出信号とに基づいて、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７に駆動信号を出力すると共に、前記無線通信装置３９にてフォロワ台車Ｂへの制御情報を送信しつつ、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２による検出信号に基づいて、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８に駆動信号を出力する一方、
前記フォロワ台車Ｂに搭載されたフォロワ制御部３２には、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１と、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２と、前記リーダ台車Ａからの制御情報を受信するための無線通信装置４０とを接続し、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３による検出信号と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１による検出信号と、前記無線通信装置４０で受信したリーダ台車Ａからの制御情報とに基づいて、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７に駆動信号を出力すると共に、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２による検出信号に基づいて、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８に駆動信号を出力するようにしてある。
【００２３】
前記リーダ台車Ａと複数台（図の例では三台）のフォロワ台車Ｂの協調制御に関するシステムについてより詳しくは、図１４に示す如く、前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介して相互に働く相互作用力を前記リーダ台車Ａの力センサとしてのロードセル１３により力情報として検出し、前記リーダ台車Ａの台車本体２の実際の軌道情報を前記軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１によって検出し、前記リーダ制御部３１において、予め入力される目標軌道情報と、前記リーダ台車Ａの力センサとしてのロードセル１３で検出された力情報と、前記リーダ台車Ａの軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１で検出された実際の軌道情報とに基づき、前記リーダ台車Ａの台車本体２の走行アクチュエータへ電流指令値を出力すると共に、前記無線通信装置３９にて各フォロワ台車Ｂへの制御情報を送信し、前記リーダ台車Ａの台車本体２を目標軌道に沿って移動させる一方、
前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介して相互に働く相互作用力を前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３により力情報として検出し、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の実際の軌道情報を前記軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１によって検出し、前記リーダ台車Ａから無線通信装置３９にて送信される制御情報を無線通信装置４０で受信し、前記フォロワ制御部３２において、前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３で検出された力情報と、前記各フォロワ台車Ｂの軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１で検出された実際の軌道情報と、前記無線通信装置４０で受信したリーダ台車Ａからの制御情報とに基づき、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の走行アクチュエータへ電流指令値を出力し、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２を前記リーダ台車Ａの動きに追従させて移動させるようにしてある。
【００２４】
但し、前記フォロワ台車Ｂが複数台（図の例では三台）となった場合、図１４に示す如く、自分以外の全ての台車からの影響を受けることになるため、ｉ番目のフォロワ台車Ｂはリーダ台車Ａに与えられた目標軌道を推定することができなくなる。そこで、ｉ番目のフォロワ台車Ｂに対して、第一のグループをｉ番目のフォロワ台車Ｂそれ自身とし、第二のグループをリーダ台車Ａ及びｉ番目以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台の仮想リーダ台車Ａ´（これをｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´）とする。即ち、ｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´は、ｉ番目のフォロワ台車Ｂから見ると、図１５に示す如く、一台のリーダのように振舞うと考えられる。この仮想リーダという考え方を用いれば、フォロワ台車Ｂが一台の場合の目標軌道の推定方法を用いて、前記ｉ番目のフォロワ台車Ｂは、リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台のｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´の目標軌道を推定することができる。
【００２５】
尚、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２がリーダ台車Ａの動きに追従して移動するための前記ロードセル１３で検出された力情報に、例えば、地面と前記リフター５の接地支持輪２６との摩擦や慣性力等の外乱要素が影響を与える場合、前記リーダ台車Ａの動きに各フォロワ台車Ｂが追従しようとする動きに対し誤差を増大させてしまうので、より安定した状態で前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとを協調させて車両４を移動させるには、前述の如き誤差を修正するための制御情報が必要となることから、該制御情報を前記リーダ制御部３１より、前記リーダ台車Ａの無線通信装置３９にて送信し各フォロワ台車Ｂの無線通信装置４０で受信し、フォロワ制御部３２で前記誤差を修正する計算を前記制御情報に基づいて行うようにしてある。
【００２６】
ここで、前記力センサとしての引張圧縮型のロードセル１３が介装された連結部材１５を平面３自由度を拘束するパラレルリンク機構１７として図１に示すような配置で三つ取り付けた場合、ロードセル１３による検出値をヤコビ行列で座標変換すると、外力としてリフター５に加わる力を平面３自由度の力情報として得ることができる。
【００２７】
即ち、図１６に示す如く、Ｏbを原点とするＸb−Ｙb軸の座標系Σbを想定した場合、リフター５に加わる力ベクトルＦは、
【数１】
但し、ｘ：Ｘb軸方向に加わる力
ｙ：Ｙb軸方向に加わる力
θ：原点Ｏb周りに加わる回転モーメント
：パラレルリンク機構１７のヤコビアンの逆行列の転置行列
ｆs：連結部材１５に加わる力情報
で表される。尚、前記原点Ｏbは任意の位置に設定可能であるが、図１６に示す例では、計算する上でリーダ台車Ａ（フォロワ台車Ｂ）の平面中心に設定してある。
【００２８】
前記パラレルリンク機構１７のヤコビアンの逆行列の転置行列ＪITと、連結部材１５に加わる力情報ｆsはそれぞれ、
【数２】
で表されるため、［数１］［数２］より
【数３】
となる。
【００２９】
因みに、図１５に示す例の場合、前記パラレルリンク機構１７のヤコビアンの逆行列の転置行列ＪITは、
【数４】
となり、
【数５】
となる。
【００３０】
このように、前記ロードセル１３による検出値に基づいて［数５］の各値を演算し、該演算された［数５］の各値に基づいて、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行車輪６の操舵角度と回転速度を決定し、前記走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７に駆動信号を出力して、仮想リーダ台車Ａ´とフォロワ台車Ｂのそれぞれのリフター５に加わる力ベクトルＦの和が基本的に０となるようにすれば、仮想リーダ台車Ａ´とフォロワ台車Ｂを協調制御しつつ車両４を移動させることが可能となる。
【００３１】
尚、リーダ台車Ａとフォロワ台車Ｂの協調制御の基本的な考え方、並びにフォロワ台車Ｂが複数台となった場合に、仮想リーダという考え方を用いることにより、フォロワ台車Ｂが一台の場合の目標軌道の推定方法と同様に、ｉ番目のフォロワ台車Ｂが、リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台のｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´の目標軌道を推定することができるという点に関しては、小菅一弘、大住智宏、千葉晋彦による「単一物体を操る複数移動ロボットの分散協調制御」、日本ロボット学会誌１６巻１号、ｐｐ．８７〜９５に記載されている。
【００３２】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００３３】
先ず、停車した車両４に対し、リーダ台車Ａを走行させてリフター５の車輪浮上支持装置１８のリフトバー２７を車両４の接地ポイントとしての一つの車輪４ａの前後に配置すると共に、各フォロワ台車Ｂを走行させてリフター５の車輪浮上支持装置１８のリフトバー２７を車両４の残りの接地ポイントとしての各車輪４ａの前後に配置する。
【００３４】
続いて、リーダ制御部３１並びにフォロワ制御部３２からの駆動信号により、自動調芯位置保持用固定装置２８を解除した状態で、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３を所望の方向へ回転駆動すると、図１２（ａ）（ａ１）に示す状態から対を成すリフトバー２７が互いに近接する方向へ移動していき、図１２（ｂ）（ｂ１）に示す如く、リフトバー２７上に車両４の車輪４ａが載置される形となって、該車両４がリフトアップされる。
【００３５】
ここで、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３は駆動ユニット用ガイドレール２０に沿ってスライド自在に配設してあるため、仮に、前記リフトバー２７の近接動作において、図１２（ｂ２）に示す如く、先に車両４前後方向前側（図１２では左側）のリフトバー２７が車輪４ａに接触した場合、後側（図１２では右側）のリフトバー２７が前側へ移行していく一方、逆に図１２（ｂ３）に示す如く、先に車両４前後方向後側のリフトバー２７が車輪４ａに接触した場合、前側のリフトバー２７が後側へ移行していく形となり、車両４の車輪４ａに対するリーダ台車Ａ並びに各フォロワ台車Ｂの停止位置が該車輪４ａの前後方向へ多少ずれていたとしてもそれに影響されずに、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３が必ず車輪４ａの前後方向中心部に位置して自動調芯されることとなる。前記車両４がリフトアップされた後には、リフターフレーム５ａ内に固定配置した自動調芯位置保持用固定装置２８のブレーキ用電磁ユニット２８ｂにより、駆動ユニット用ガイドレール２０と平行に延びるようリフトバー開閉アクチュエータ２３と一体に設けたブレーキ板２８ａを挟みつけることにより、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３が駆動ユニット用ガイドレール２０上の所望位置に保持され、前記リフトバー２７が固定される。
【００３６】
前記リーダ台車Ａのリーダ制御部３１には、図１４に示す如く、目標軌道情報が予め入力されており、前記リーダ台車Ａの台車本体２の走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７へ電流指令値が出力されると共に、前記リーダ台車Ａの無線通信装置３９より各フォロワ台車Ｂへ制御情報が送信されつつ、リーダ台車Ａの台車本体２が目標軌道に沿って移動していく。これと同時に、前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介して相互に働く相互作用力が前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３により力情報として検出され、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の実際の軌道情報が前記軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１によって検出され、前記リーダ台車Ａから無線通信装置３９にて送信される制御情報が各フォロワ台車Ｂの無線通信装置４０で受信され、前記フォロワ制御部３２において、前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３で検出された力情報と、前記各フォロワ台車Ｂの軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１で検出された実際の軌道情報と、前記無線通信装置４０で受信したリーダ台車Ａからの制御情報とに基づき、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の走行アクチュエータへ電流指令値が出力され、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２が前記リーダ台車Ａの動きに追従して移動していく。このため、仮に、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２がリーダ台車Ａの動きに追従して移動するための前記ロードセル１３で検出された力情報に、例えば、地面と前記リフター５の接地支持輪２６との摩擦や慣性力等の外乱要素が影響を与える可能性があったとしても、前記リーダ台車Ａの動きに各フォロワ台車Ｂが追従しようとする動きに対する誤差を修正するために必要となる制御情報が前記リーダ制御部３１より、前記リーダ台車Ａの無線通信装置３９にて送信され各フォロワ台車Ｂの無線通信装置４０で受信され、前記誤差を修正する計算が前記制御情報に基づいてフォロワ制御部３２で行われるため、より安定した状態で前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとを協調させて車両４を移動させることが可能となる。尚、前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとを協調させて車両４を移動させる際には、図１５に示す如く、ｉ番目のフォロワ台車Ｂに対して、第一のグループをｉ番目のフォロワ台車Ｂそれ自身とし、第二のグループをリーダ台車Ａ及びｉ番目以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台の仮想リーダ台車Ａ´（これをｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´）とした場合、ｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´は、ｉ番目のフォロワ台車Ｂから見ると、図１５に示す如く、一台のリーダのように振舞うため、この仮想リーダという考え方を用いることにより、フォロワ台車Ｂが一台の場合の目標軌道の推定方法を用いて、前記ｉ番目のフォロワ台車Ｂは、リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台のｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´の目標軌道を推定するようになっている。
【００３７】
前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂが目標地点に到達した際には、前述の操作と逆に、前記自動調芯位置保持用固定装置２８が解除され、前記リフトバー２７が互いに離反する方向へ駆動され、リフトバー２７上に載置される形となっていた前記車両４が目的地点に下ろされ、前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂが車両４の幅方向両側へ退避していく。
【００３８】
このように、リーダ台車Ａのリフター５と各フォロワ台車Ｂのリフター５により車両４をリフトアップした状態で、リーダ台車Ａが与えられた目標軌道に沿って移動していくと、各フォロワ台車Ｂは、前記リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台の仮想リーダ台車Ａ´の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車Ａと協調して車両４を移動させることが可能となり、無線通信による台車相互間でのリアルタイムの情報交換に基づく制御方法において、通信障害で情報が途切れたり遅れたりすることで、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配もない。
【００３９】
しかも、移動すべき物体がバス等のホイールベースの長い車両４や接地ポイントとしての車輪４ａの数が多い車両４であったとしても、移動装置自体を大きくしたり、車輪４ａの数に合わせた機構のものを別途用意しなくて済み、移動装置の種類を増やす必要がなくなると共に、移動装置が大型化しない分、移動経路や保管スペースを広くとる必要もない。
【００４０】
尚、リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介在させて搬送を行う際に、車両４の重量があまり重くない場合、前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５上で車両４の車輪４ａが滑ってしまい、搬送に支障をきたす虞があるが、前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５表面には、ローレット加工、或いは滑り止め塗料の塗装といった滑り止め加工を施すようにしてあるため、仮に車両４が軽かったとしても、前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５上で車両４の車輪４ａが滑ってしまうことが防止され、搬送に支障をきたす心配がない。
【００４１】
こうして、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両４を落としたり、傷つけたりする心配がなく、更に、大きさや接地ポイント数の異なる車両４にも装置の種類を増やすことなく対応し得、車両４を確実に且つより安定して移動させることができ、移動経路や保管スペースの削減をも図り得る。
【００４２】
一方、図１７は前記走行駆動装置１の他の例を示す図であって、前記台車本体２の走行車輪６を操舵が不要な全方向移動車輪２９とし、該全方向移動車輪２９を、図１７（ａ）に示す如く、ホイール本体３３ａの外周部にホイール軸３３ｂに対して４５度傾斜された複数のローラ軸３３ｃを配設し且つ該ローラ軸３３ｃにローラ３３ｄを回動自在に取り付けてなるメカナムホイール３３とし、該メカナムホイール３３を、図１７（ｂ）に示す如く、台車本体２の台車フレーム２ａの両端部並びに中間部に合計三個配設したものである。
【００４３】
図１７（ｂ）に示す例では、前記台車本体２の台車フレーム２ａの両端部に配設される二個のメカナムホイール３３については、水平方向へ延びるホイール軸３３ｂが互いに９０°位相をずらし且つ台車本体２の長手方向に対してそれぞれ４５°の角度を持つようにしてあり、又、前記台車本体２の台車フレーム２ａの中間部に配設される一個のメカナムホイール３３については、水平方向へ延びるホイール軸３３ｂが台車本体２の長手方向に対して直角となるようにしてある。
【００４４】
このように構成した場合、前記三個のメカナムホイール３３の回転バランスを適宜調整することにより、台車本体２としては、いずれの方向にも移動可能となり、且ついずれの方向にもリフター５を向けることが可能となる。
【００４５】
しかも、走行アクチュエータとして操舵モータ９及び走行モータ７を設けた場合、一台の台車本体２に、モータが二台ずつ計四台必要となる（図１〜図８の例を参照）のに対し、図１７に示す例では、走行アクチュエータとしてはモータが三台で済むメリットもある。
【００４６】
尚、前記全方向移動車輪２９は、メカナムホイール３３の代わりに、図１１に示すものと同様な、ホイール本体３０ａの外周部にホイール軸３０ｂに対して直角となる接線方向へ延びる複数のローラ軸３０ｃを配設し且つ該ローラ軸３０ｃにローラ３０ｄを回動自在に取り付けたホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ複数列並設してなるオムニ車輪３０とすることも可能である。
【００４７】
又、前記連結機構３を構成するパラレルリンク機構１７の連結部材１５は、図１８に示す如く、変位検出機能付きバネ３４及び変位検出機能付きダンパー３５からなる部材によって形成し、該部材の変位を検出し、そのバネ定数と変位検出機能付きダンパー３５の粘性係数から前記リフター５に加わる力情報を演算して前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂの協調制御を行うようにすることができる。尚、前記変位検出機能付きバネ３４の具体例としては、例えば、バネの一端に距離測定ビームセンサを、他端に反射板を付けることで変位を計測する形式のものを採用することができ、同様に、前記変位検出機能付きダンパー３５の具体例としては、例えば、ダンパーの一端に距離測定ビームセンサを、他端に反射板を付けることで変位を計測する形式のものを採用することができる。
【００４８】
図１８に示す例の如く構成すると、前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂと車両４との間に、各部位の強度以上の力（内力）が発生した場合、前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂや車両４を変形させたり破損してしまうことを防止する上で非常に有効となる。
【００４９】
尚、図１８に示す例では、前記パラレルリンク機構１７の連結部材１５を、変位検出機能付きバネ３４及び変位検出機能付きダンパー３５の両方からなる部材によって形成しているが、変位検出機能付きバネ３４のみ、或いは変位検出機能付きダンパー３５のみからなる部材によって形成しても良い。
【００５０】
一方、前記連結機構３は、図１９（ａ）（ｂ）に示す如く、一端がユニバーサルジョイント１６により台車本体２側に連結され他端がユニバーサルジョイント１６によりリフター５側に連結され且つ前記力センサとしての機能を有する複数の連結部材１５（図１９の例では六本の変位検出機能付きダンパー）を立体的に配設してなる空間パラレルリンク機構３６によって構成し、前記台車本体２に対しリフター５を、水平面内におけるＸ−Ｙ方向に移動する方向の２自由度と、該Ｘ−Ｙ方向に対して直交するＺ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｘ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｙ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｚ軸方向に移動する方向の１自由度とを加えた６自由度が拘束されるよう、前記空間パラレルリンク機構３６を介して配置することができる。
【００５１】
前記空間パラレルリンク機構３６は、図１９（ａ）に示す如く、リフター５の中央部において、その上面側に図１９（ｂ）に示す下ベースプレート３７を取り付けると共に、対応する位置における台車本体２の台車フレーム２ａの下面側に上ベースプレート３８を取り付け、該上ベースプレート３８と下ベースプレート３７との間に前記変位検出機能付きダンパーで形成した六本の連結部材１５を介装するようにしてある。
【００５２】
図１９（ａ）（ｂ）に示す例の如く構成すると、前記変位検出機能付きダンパーで形成した六本の連結部材１５により、空間をＸ−Ｙ−Ｚ座標で示したときの各軸方向の力と軸周りのモーメントを導出することができ、地面のうねり等による影響を吸収して外乱を軽減しつつ、より安定化させて前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂの協調制御を行うようにすることができる。
【００５３】
尚、図１９に示す例では、前記空間パラレルリンク機構３６の連結部材１５を、変位検出機能付きダンパーのみからなる部材によって形成しているが、変位検出機能付きバネのみ、或いは変位検出機能付きバネ及び変位検出機能付きダンパーの両方からなる部材によって形成しても良い。
【００５４】
又、前記リフター５の接地支持輪２６や前記台車本体２の走行車輪６を、操舵が不要な全方向移動車輪２９としてのオムニ車輪３０（図１１参照）とした場合、該オムニ車輪３０の構成上、そのホイール軸３０ｂを中心とする回転時には、二列並設されたホイールユニット３０ｅの各々三個ずつのローラ３０ｄが地面に対して交互に接触することに伴い、振動が発生するが、図２０に示す如く、ホイール本体３０ａの外周部にホイール軸３０ｂに対して直角となる接線方向へ延びる複数（図２０の例では三本）のローラ軸３０ｃを配設し且つ該ローラ軸３０ｃに樽状のローラ３０ｄを回動自在に取り付けたホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ複数列（図２０の例では三列）並設してオムニ車輪３０を構成すると、回転時の振動を抑制することが可能となる。そのため、振動が力センサにノイズという形で及ぼす悪影響を抑制できるので、より安定した力制御を行うことができる。
【００５５】
因みに、前記ホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ三列並設して接地点を両端二箇所とした場合、ホイール軸３０ｂ中心での回転動作を行う際の抵抗が、前記ホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ二列配置した場合より大きくなるが、状況としては、タイヤの面接触状態でステアリングを切る事象と同等と考えられるので、この分の摩擦抵抗を加味した動力源（パワー）を走行駆動装置１の走行アクチュエータに加味すれば良い。
【００５６】
一方、前記全方向移動車輪としては、オムニホイール（登録商標）やメカナムホイール以外にも、例えば、特開２００６−１６８５９号公報や実用新案登録第３１３０３２３号公報に示されるような、ホイール本体の外周に、回転軸が可撓性を有する回転体を、その両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材に回転可能に支持されるよう配設してなる形式の車輪、或いは、金沢竜也、山下淳、淺間一、嘉悦早人、遠藤勲、新井民雄、佐藤一省による「段差乗り越え能力を有する全方向移動ロボットの開発」、第１７回日本ロボット学会学術講演会予稿集、ｐｐ．９１３〜９１４、September １９９９に記載されているフリーローラ付き特殊車輪、その他、さまざま形式の車輪を用いてもよいことは言うまでもない。
【００５７】
尚、本発明の物体移動装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、車両は四輪車に限らず、複数の車輪を持つ車両であればどのような車両にも適用可能なこと、又、駐車施設に限らず、駐車違反車両の移動やカーフェリー内での車両の移動等にも適用可能なこと、更に又、車両以外の物体にも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す斜視図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す正面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視相当図である。
【図４】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す側面図であって、図３のＩＶ−ＩＶ矢視相当図である。
【図５】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す背面図であって、図１のＶ−Ｖ矢視相当図である。
【図６】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の走行駆動装置を示す斜視図である。
【図７】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の走行駆動装置を示す正面図である。
【図８】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の走行駆動装置を示す側面図であって、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視相当図である。
【図９】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の連結機構を示す斜視図である。
【図１０】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）のリフターの車輪浮上支持装置を示す斜視図であって、（ａ）は正面側斜視図、（ｂ）は背面側斜視図である。
【図１１】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）のリフターの車輪浮上支持装置の接地支持輪として適用可能なオムニ車輪を示す斜視図である。
【図１２】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車及びフォロワ台車のリフターの車輪浮上支持装置を示す作動状態説明図であって、（ａ）は車両支持前の状態図、（ａ１）はリフトバーが最大に開いた状態図、（ｂ）は車両支持中の状態図、（ｂ１）はリフトバーが最小に閉じた状態図、（ｂ２）はリフトバーが閉じて装置左に寄った状態図、（ｂ３）はリフトバーが閉じて装置右に寄った状態図である。
【図１３】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車の全体制御系統並びにフォロワ台車の全体制御系統を示すブロック図である。
【図１４】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車と各フォロワ台車の協調制御に関するシステム図である。
【図１５】本発明を実施する形態の一例における一台のフォロワ台車に対する仮想リーダ台車のイメージ図である。
【図１６】本発明を実施する形態の一例におけるリフターに加わる力ベクトルを演算する際の座標系を示す平面図である。
【図１７】前記走行駆動装置の他の例を示す図であって、（ａ）は全方向移動車輪としてのメカナムホイールを示す斜視図、（ｂ）はその配置の一例を示す平面図である。
【図１８】前記連結機構の他の例を示す平面図である。
【図１９】前記連結機構の更に他の例を示す図であって、（ａ）は平面配置図、（ｂ）は斜視図である。
【図２０】ホイールユニットをホイール軸方向へ三列並設してなるオムニ車輪を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 走行駆動装置
２ 台車本体
２ａ 台車フレーム
３ 連結機構
４ 車両（物体）
４ａ 車輪
５ リフター
５ａ リフターフレーム
６ 走行車輪
１８ 車輪浮上支持装置
２６ 接地支持輪
２７ リフトバー
２８ 自動調芯位置保持用固定装置
３１ リーダ制御部
３２ フォロワ制御部
３９ 無線通信装置
４０ 無線通信装置
Ａ リーダ台車
Ａ´ 仮想リーダ台車
Ｂ フォロワ台車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、任意の位置に停車した車両を駐車施設における所定位置に搬送できるようにした入出車装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１に示される装置は、それぞれ車両支持機構及び走行機構を備える左側搬送台車と右側搬送台車とからなり、該左側搬送台車と右側搬送台車とがそれぞれ独立して移動しつつ、協働して車両を支持し、搬送するようになっている。
【０００４】
前記左側搬送台車と右側搬送台車は、無線通信によってリアルタイムに情報交換を行うことにより、協働している。
【特許文献１】特開２００４−１６９４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の如く、無線通信による台車相互間でのリアルタイムの情報交換に基づいて前記左側搬送台車と右側搬送台車とを協働させるのでは、通信障害で情報が途切れたり遅れたりすることもあり、前記左側搬送台車と右側搬送台車とを協働させるために必要な情報をリアルタイムに安定して得ることが難しかった。又、情報が安定して得られなかった場合、搬送される車両等の物体に必要以上の内力が加わることとなり、最悪の場合、物体を落としたり、傷つけたりする可能性があった。
【０００６】
このため、本発明者等は、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配がなく、複数の台車を協調制御により作動させることで、車両等の物体を確実に且つより安定して移動させ得る物体移動装置を提案している。
【０００７】
前記物体移動装置は、複数の台車を協調制御により作動させるという非常に高度で優れた機能を有するものである反面、移動すべき物体がバス等のホイールベースの長い車両や接地ポイントとしての車輪の数が多い車両であった場合、移動装置自体を大きくしたり、車輪の数に合わせた機構のものを別途用意しなければならず、移動装置の種類が増える一方、移動装置が大型化した場合には、移動経路を広くとり、且つ保管スペースも広く必要になるという欠点を有していた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配がなく、更に、大きさや接地ポイント数の異なる車両等の物体にも装置の種類を増やすことなく対応し得、車両等の物体を確実に且つより安定して移動させることができ、移動経路や保管スペースの削減をも図り得る物体移動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、接地ポイントが複数存在する物体を、該物体の接地ポイントをリフトアップすることによって移動させる物体移動装置であって、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有し、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車と、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の前記リーダ台車にてリフトアップされる接地ポイント以外の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有した複数台のフォロワ台車とを備え、
前記各フォロワ台車のうち任意のフォロワ台車が前記リーダ台車及び他のフォロワ台車をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、該仮想リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車と複数台のフォロワ台車とが協調して物体を移動させるよう構成したことを特徴とする物体移動装置にかかるものである。
【００１０】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１１】
前述の如く構成すると、リーダ台車のリフターと各フォロワ台車のリフターにより車両等の物体の接地ポイントとしての車輪等をリフトアップした状態で、リーダ台車が与えられた目標軌道に沿って移動していくと、各フォロワ台車は、前記リーダ台車及び自分以外のフォロワ台車をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、該仮想リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車と協調して車両等の物体を移動させることが可能となり、無線通信による台車相互間でのリアルタイムの情報交換に基づく制御方法において、通信障害で情報が途切れたり遅れたりすることで、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配もない。
【００１２】
しかも、移動すべき物体がバス等のホイールベースの長い車両や接地ポイントとしての車輪の数が多い車両であったとしても、移動装置自体を大きくしたり、車輪の数に合わせた機構のものを別途用意しなくて済み、移動装置の種類を増やす必要がなくなると共に、移動装置が大型化しない分、移動経路や保管スペースを広くとる必要もない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の物体移動装置によれば、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配がなく、更に、大きさや接地ポイント数の異なる車両等の物体にも装置の種類を増やすことなく対応し得、車両等の物体を確実に且つより安定して移動させることができ、移動経路や保管スペースの削減をも図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１〜図１５は本発明を実施する形態の一例であって、
走行駆動装置１により全方向に自走可能な台車本体２と、該台車本体２に連結機構３を介して取り付けられ且つ物体としての車両４の一つの車輪４ａ（接地ポイント）をリフトアップするリフター５とを有し、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車Ａと、
走行駆動装置１により全方向に自走可能な台車本体２と、該台車本体２に連結機構３を介して取り付けられ且つ前記車両４の前記リーダ台車Ａにてリフトアップされる車輪４ａ以外の一つの車輪４ａ（接地ポイント）をリフトアップするリフター５とを有した複数台（図の例では三台）のフォロワ台車Ｂとを備え、
前記各フォロワ台車Ｂが前記リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめたものを一台の仮想リーダ台車Ａ´（図１５参照）と想定し、該仮想リーダ台車Ａ´の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車Ａと複数台のフォロワ台車Ｂとが協調して車両４を移動させる物体移動装置を構成したものである。
【００１６】
前記台車本体２は、図１〜図５に示す如く、細長い直方体形状に組み立てられた台車フレーム２ａの両端部に、図６〜図８に示す如く、走行駆動装置１として走行車輪６を走行モータ７（走行アクチュエータ）の作動により水平な車軸８を中心に回転可能に且つ操舵モータ９（走行アクチュエータ）の作動により鉛直軸１０を中心に旋回可能に配設してなる構成を有している。尚、前記走行モータ７には、軌道センサとしての走行エンコーダ１１が取り付けられ、前記操舵モータ９には、軌道センサとしての操舵エンコーダ１２が一体に組み込まれ、台車本体２の実際の軌道情報を検出できるようにしてある。
【００１７】
前記連結機構３は、図１及び図９に示す如く、力センサとしての引張圧縮型のロードセル１３の両端にロッド１４を取り付けた連結部材１５を、その一端がユニバーサルジョイント１６により台車本体２側に連結され他端がユニバーサルジョイント１６によりリフター５側に連結されるよう、同一水平面内に複数（図１の例では三個）配設してなるパラレルリンク機構１７によって構成してある。この場合、前記台車本体２に対しリフター５は、図２に示す如く、水平面内におけるＸ−Ｙ方向に移動する方向の２自由度と、該Ｘ−Ｙ方向に対して直交するＺ軸を中心として回転する方向の１自由度とを加えた平面３自由度が拘束され、且つＸ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｙ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｚ軸方向に移動する方向の１自由度とを加えた３自由度がフリーとなるよう、前記パラレルリンク機構１７（図１及び図９参照）を介して配置される形となる。
【００１８】
前記リフター５は、図１〜図５及び図１０に示す如く、前記車両４の接地ポイントとしての各車輪４ａを支持するための車輪浮上支持装置１８を装備し、該車輪浮上支持装置１８は、前記台車本体２に対し連結機構３を介して取り付けられるリフターフレーム５ａ内に、一対のラック用ガイドレール１９を互いに平行に延びるよう固定配置すると共に、該ラック用ガイドレール１９と平行に延びるよう駆動ユニット用ガイドレール２０を固定配置し、一対のラック部材２１を互いにそのラック部の形成面が上下に対向するよう前記ラック用ガイドレール１９に沿ってスライド自在に配設し、エンコーダ等のリフトバー開閉センサ２２が一体に設けられたモータ等のリフトバー開閉アクチュエータ２３を前記駆動ユニット用ガイドレール２０に沿ってスライド自在に配設し、該リフトバー開閉アクチュエータ２３によって回転駆動される駆動ピニオン２４を前記一対のラック部材２１の互いに対向するラック部に対してその両方に噛合させ、外周に車輪支持ローラ２５が回転自在に嵌装され且つ先端部と基端部に接地支持輪２６が取り付けられたリフトバー２７を、前記一対のラック部材２１における一方のラック部材２１の一端並びに他方のラック部材２１の他端からそれぞれ該ラック部材２１と直角な水平方向へ張り出させ、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３を駆動ユニット用ガイドレール２０上の所望位置に保持するための自動調芯位置保持用固定装置２８を配設してなる構成を有し、図１２に示す如く、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８における一対のリフトバー２７を前記車両４の各車輪４ａの前後に配置して互いに近接させることにより、該車両４をリフトアップするよう構成してある。
【００１９】
前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５表面には、ローレット加工、或いは滑り止め塗料の塗装といった滑り止め加工を施すようにしてある。
【００２０】
前記接地支持輪２６には、図１１に示す如く、操舵を必要としない全方向移動車輪２９としてのオムニホイール（登録商標）等のオムニ車輪３０を用い、該オムニ車輪３０は、ホイール本体３０ａの外周部にホイール軸３０ｂに対して直角となる接線方向へ延びる複数（図１１の例では三本）のローラ軸３０ｃを配設し且つ該ローラ軸３０ｃに樽状のローラ３０ｄを回動自在に取り付けたホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ複数列（図１１の例では二列）並設してなる構成を有している。尚、一列目の三個のローラ３０ｄと二列目の三個のローラ３０ｄとは、位相を６０度ずらして並べてあり、これにより、全体のホイール軸３０ｂ方向から見た場合には、六個のローラ３０ｄが配設されているように見え、これら六個のローラ３０ｄの外周を連ねるとほぼ円周が形成されるようになっている。尚、前記接地支持輪２６については、一般的なキャスターによっても代用可能である。
【００２１】
前記自動調芯位置保持用固定装置２８は、図１に示す如く、前記駆動ユニット用ガイドレール２０と平行に延びるようリフトバー開閉アクチュエータ２３と一体に設けたブレーキ板２８ａを、リフターフレーム５ａ内に固定配置したブレーキ用電磁ユニット２８ｂで挟みつけることにより、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３を駆動ユニット用ガイドレール２０上の所望位置に保持できるようにしてある。
【００２２】
一方、図１３はリーダ台車Ａの全体制御系統並びにフォロワ台車Ｂの全体制御系統を示すブロック図であり、前記リーダ台車Ａに搭載されたリーダ制御部３１には、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１と、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２と、前記フォロワ台車Ｂへ制御情報を送信するための無線通信装置３９とを接続し、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３による検出信号と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１による検出信号とに基づいて、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７に駆動信号を出力すると共に、前記無線通信装置３９にてフォロワ台車Ｂへの制御情報を送信しつつ、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２による検出信号に基づいて、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８に駆動信号を出力する一方、
前記フォロワ台車Ｂに搭載されたフォロワ制御部３２には、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１と、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８と、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２と、前記リーダ台車Ａからの制御情報を受信するための無線通信装置４０とを接続し、前記連結機構３の力センサとしてのロードセル１３による検出信号と、前記台車本体２の走行駆動装置１における軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１による検出信号と、前記無線通信装置４０で受信したリーダ台車Ａからの制御情報とに基づいて、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７に駆動信号を出力すると共に、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉センサ２２による検出信号に基づいて、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３及び自動調芯位置保持用固定装置２８に駆動信号を出力するようにしてある。
【００２３】
前記リーダ台車Ａと複数台（図の例では三台）のフォロワ台車Ｂの協調制御に関するシステムについてより詳しくは、図１４に示す如く、前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介して相互に働く相互作用力を前記リーダ台車Ａの力センサとしてのロードセル１３により力情報として検出し、前記リーダ台車Ａの台車本体２の実際の軌道情報を前記軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１によって検出し、前記リーダ制御部３１において、予め入力される目標軌道情報と、前記リーダ台車Ａの力センサとしてのロードセル１３で検出された力情報と、前記リーダ台車Ａの軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１で検出された実際の軌道情報とに基づき、前記リーダ台車Ａの台車本体２の走行アクチュエータへ電流指令値を出力すると共に、前記無線通信装置３９にて各フォロワ台車Ｂへの制御情報を送信し、前記リーダ台車Ａの台車本体２を目標軌道に沿って移動させる一方、
前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介して相互に働く相互作用力を前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３により力情報として検出し、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の実際の軌道情報を前記軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１によって検出し、前記リーダ台車Ａから無線通信装置３９にて送信される制御情報を無線通信装置４０で受信し、前記フォロワ制御部３２において、前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３で検出された力情報と、前記各フォロワ台車Ｂの軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１で検出された実際の軌道情報と、前記無線通信装置４０で受信したリーダ台車Ａからの制御情報とに基づき、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の走行アクチュエータへ電流指令値を出力し、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２を前記リーダ台車Ａの動きに追従させて移動させるようにしてある。
【００２４】
但し、前記フォロワ台車Ｂが複数台（図の例では三台）となった場合、図１４に示す如く、自分以外の全ての台車からの影響を受けることになるため、ｉ番目のフォロワ台車Ｂはリーダ台車Ａに与えられた目標軌道を推定することができなくなる。そこで、ｉ番目のフォロワ台車Ｂに対して、第一のグループをｉ番目のフォロワ台車Ｂそれ自身とし、第二のグループをリーダ台車Ａ及びｉ番目以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台の仮想リーダ台車Ａ´（これをｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´）とする。即ち、ｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´は、ｉ番目のフォロワ台車Ｂから見ると、図１５に示す如く、一台のリーダのように振舞うと考えられる。この仮想リーダという考え方を用いれば、フォロワ台車Ｂが一台の場合の目標軌道の推定方法を用いて、前記ｉ番目のフォロワ台車Ｂは、リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台のｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´の目標軌道を推定することができる。
【００２５】
尚、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２がリーダ台車Ａの動きに追従して移動するための前記ロードセル１３で検出された力情報に、例えば、地面と前記リフター５の接地支持輪２６との摩擦や慣性力等の外乱要素が影響を与える場合、前記リーダ台車Ａの動きに各フォロワ台車Ｂが追従しようとする動きに対し誤差を増大させてしまうので、より安定した状態で前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとを協調させて車両４を移動させるには、前述の如き誤差を修正するための制御情報が必要となることから、該制御情報を前記リーダ制御部３１より、前記リーダ台車Ａの無線通信装置３９にて送信し各フォロワ台車Ｂの無線通信装置４０で受信し、フォロワ制御部３２で前記誤差を修正する計算を前記制御情報に基づいて行うようにしてある。
【００２６】
ここで、前記力センサとしての引張圧縮型のロードセル１３が介装された連結部材１５を平面３自由度を拘束するパラレルリンク機構１７として図１に示すような配置で三つ取り付けた場合、ロードセル１３による検出値をヤコビ行列で座標変換すると、外力としてリフター５に加わる力を平面３自由度の力情報として得ることができる。
【００２７】
即ち、図１６に示す如く、Ｏbを原点とするＸb−Ｙb軸の座標系Σbを想定した場合、リフター５に加わる力ベクトルＦは、
【数１】
但し、ｘ：Ｘb軸方向に加わる力
ｙ：Ｙb軸方向に加わる力
θ：原点Ｏb周りに加わる回転モーメント
：パラレルリンク機構１７のヤコビアンの逆行列の転置行列
ｆs：連結部材１５に加わる力情報
で表される。尚、前記原点Ｏbは任意の位置に設定可能であるが、図１６に示す例では、計算する上でリーダ台車Ａ（フォロワ台車Ｂ）の平面中心に設定してある。
【００２８】
前記パラレルリンク機構１７のヤコビアンの逆行列の転置行列ＪITと、連結部材１５に加わる力情報ｆsはそれぞれ、
【数２】
で表されるため、［数１］［数２］より
【数３】
となる。
【００２９】
因みに、図１５に示す例の場合、前記パラレルリンク機構１７のヤコビアンの逆行列の転置行列ＪITは、
【数４】
となり、
【数５】
となる。
【００３０】
このように、前記ロードセル１３による検出値に基づいて［数５］の各値を演算し、該演算された［数５］の各値に基づいて、前記台車本体２の走行駆動装置１における走行車輪６の操舵角度と回転速度を決定し、前記走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７に駆動信号を出力して、仮想リーダ台車Ａ´とフォロワ台車Ｂのそれぞれのリフター５に加わる力ベクトルＦの和が基本的に０となるようにすれば、仮想リーダ台車Ａ´とフォロワ台車Ｂを協調制御しつつ車両４を移動させることが可能となる。
【００３１】
尚、リーダ台車Ａとフォロワ台車Ｂの協調制御の基本的な考え方、並びにフォロワ台車Ｂが複数台となった場合に、仮想リーダという考え方を用いることにより、フォロワ台車Ｂが一台の場合の目標軌道の推定方法と同様に、ｉ番目のフォロワ台車Ｂが、リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台のｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´の目標軌道を推定することができるという点に関しては、小菅一弘、大住智宏、千葉晋彦による「単一物体を操る複数移動ロボットの分散協調制御」、日本ロボット学会誌１６巻１号、ｐｐ．８７〜９５に記載されている。
【００３２】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００３３】
先ず、停車した車両４に対し、リーダ台車Ａを走行させてリフター５の車輪浮上支持装置１８のリフトバー２７を車両４の接地ポイントとしての一つの車輪４ａの前後に配置すると共に、各フォロワ台車Ｂを走行させてリフター５の車輪浮上支持装置１８のリフトバー２７を車両４の残りの接地ポイントとしての各車輪４ａの前後に配置する。
【００３４】
続いて、リーダ制御部３１並びにフォロワ制御部３２からの駆動信号により、自動調芯位置保持用固定装置２８を解除した状態で、前記リフター５の車輪浮上支持装置１８におけるリフトバー開閉アクチュエータ２３を所望の方向へ回転駆動すると、図１２（ａ）（ａ１）に示す状態から対を成すリフトバー２７が互いに近接する方向へ移動していき、図１２（ｂ）（ｂ１）に示す如く、リフトバー２７上に車両４の車輪４ａが載置される形となって、該車両４がリフトアップされる。
【００３５】
ここで、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３は駆動ユニット用ガイドレール２０に沿ってスライド自在に配設してあるため、仮に、前記リフトバー２７の近接動作において、図１２（ｂ２）に示す如く、先に車両４前後方向前側（図１２では左側）のリフトバー２７が車輪４ａに接触した場合、後側（図１２では右側）のリフトバー２７が前側へ移行していく一方、逆に図１２（ｂ３）に示す如く、先に車両４前後方向後側のリフトバー２７が車輪４ａに接触した場合、前側のリフトバー２７が後側へ移行していく形となり、車両４の車輪４ａに対するリーダ台車Ａ並びに各フォロワ台車Ｂの停止位置が該車輪４ａの前後方向へ多少ずれていたとしてもそれに影響されずに、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３が必ず車輪４ａの前後方向中心部に位置して自動調芯されることとなる。前記車両４がリフトアップされた後には、リフターフレーム５ａ内に固定配置した自動調芯位置保持用固定装置２８のブレーキ用電磁ユニット２８ｂにより、駆動ユニット用ガイドレール２０と平行に延びるようリフトバー開閉アクチュエータ２３と一体に設けたブレーキ板２８ａを挟みつけることにより、前記リフトバー開閉アクチュエータ２３が駆動ユニット用ガイドレール２０上の所望位置に保持され、前記リフトバー２７が固定される。
【００３６】
前記リーダ台車Ａのリーダ制御部３１には、図１４に示す如く、目標軌道情報が予め入力されており、前記リーダ台車Ａの台車本体２の走行アクチュエータとしての操舵モータ９及び走行モータ７へ電流指令値が出力されると共に、前記リーダ台車Ａの無線通信装置３９より各フォロワ台車Ｂへ制御情報が送信されつつ、リーダ台車Ａの台車本体２が目標軌道に沿って移動していく。これと同時に、前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介して相互に働く相互作用力が前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３により力情報として検出され、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の実際の軌道情報が前記軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１によって検出され、前記リーダ台車Ａから無線通信装置３９にて送信される制御情報が各フォロワ台車Ｂの無線通信装置４０で受信され、前記フォロワ制御部３２において、前記各フォロワ台車Ｂの力センサとしてのロードセル１３で検出された力情報と、前記各フォロワ台車Ｂの軌道センサとしての操舵エンコーダ１２及び走行エンコーダ１１で検出された実際の軌道情報と、前記無線通信装置４０で受信したリーダ台車Ａからの制御情報とに基づき、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２の走行アクチュエータへ電流指令値が出力され、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２が前記リーダ台車Ａの動きに追従して移動していく。このため、仮に、前記各フォロワ台車Ｂの台車本体２がリーダ台車Ａの動きに追従して移動するための前記ロードセル１３で検出された力情報に、例えば、地面と前記リフター５の接地支持輪２６との摩擦や慣性力等の外乱要素が影響を与える可能性があったとしても、前記リーダ台車Ａの動きに各フォロワ台車Ｂが追従しようとする動きに対する誤差を修正するために必要となる制御情報が前記リーダ制御部３１より、前記リーダ台車Ａの無線通信装置３９にて送信され各フォロワ台車Ｂの無線通信装置４０で受信され、前記誤差を修正する計算が前記制御情報に基づいてフォロワ制御部３２で行われるため、より安定した状態で前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとを協調させて車両４を移動させることが可能となる。尚、前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとを協調させて車両４を移動させる際には、図１５に示す如く、ｉ番目のフォロワ台車Ｂに対して、第一のグループをｉ番目のフォロワ台車Ｂそれ自身とし、第二のグループをリーダ台車Ａ及びｉ番目以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台の仮想リーダ台車Ａ´（これをｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´）とした場合、ｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´は、ｉ番目のフォロワ台車Ｂから見ると、図１５に示す如く、一台のリーダのように振舞うため、この仮想リーダという考え方を用いることにより、フォロワ台車Ｂが一台の場合の目標軌道の推定方法を用いて、前記ｉ番目のフォロワ台車Ｂは、リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台のｉ番目の仮想リーダ台車Ａ´の目標軌道を推定するようになっている。
【００３７】
前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂが目標地点に到達した際には、前述の操作と逆に、前記自動調芯位置保持用固定装置２８が解除され、前記リフトバー２７が互いに離反する方向へ駆動され、リフトバー２７上に載置される形となっていた前記車両４が目的地点に下ろされ、前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂが車両４の幅方向両側へ退避していく。
【００３８】
このように、リーダ台車Ａのリフター５と各フォロワ台車Ｂのリフター５により車両４をリフトアップした状態で、リーダ台車Ａが与えられた目標軌道に沿って移動していくと、各フォロワ台車Ｂは、前記リーダ台車Ａ及び自分以外のフォロワ台車Ｂをまとめた一台の仮想リーダ台車Ａ´の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車Ａと協調して車両４を移動させることが可能となり、無線通信による台車相互間でのリアルタイムの情報交換に基づく制御方法において、通信障害で情報が途切れたり遅れたりすることで、車両等の物体を落としたり、傷つけたりする心配もない。
【００３９】
しかも、移動すべき物体がバス等のホイールベースの長い車両４や接地ポイントとしての車輪４ａの数が多い車両４であったとしても、移動装置自体を大きくしたり、車輪４ａの数に合わせた機構のものを別途用意しなくて済み、移動装置の種類を増やす必要がなくなると共に、移動装置が大型化しない分、移動経路や保管スペースを広くとる必要もない。
【００４０】
尚、リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂとの間で車両４を介在させて搬送を行う際に、車両４の重量があまり重くない場合、前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５上で車両４の車輪４ａが滑ってしまい、搬送に支障をきたす虞があるが、前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５表面には、ローレット加工、或いは滑り止め塗料の塗装といった滑り止め加工を施すようにしてあるため、仮に車両４が軽かったとしても、前記リフトバー２７の車輪支持ローラ２５上で車両４の車輪４ａが滑ってしまうことが防止され、搬送に支障をきたす心配がない。
【００４１】
こうして、無線通信のみによる台車相互間でのリアルタイムの情報交換を行うようにした協働搬送とは異なり、車両４を落としたり、傷つけたりする心配がなく、更に、大きさや接地ポイント数の異なる車両４にも装置の種類を増やすことなく対応し得、車両４を確実に且つより安定して移動させることができ、移動経路や保管スペースの削減をも図り得る。
【００４２】
一方、図１７は前記走行駆動装置１の他の例を示す図であって、前記台車本体２の走行車輪６を操舵が不要な全方向移動車輪２９とし、該全方向移動車輪２９を、図１７（ａ）に示す如く、ホイール本体３３ａの外周部にホイール軸３３ｂに対して４５度傾斜された複数のローラ軸３３ｃを配設し且つ該ローラ軸３３ｃにローラ３３ｄを回動自在に取り付けてなるメカナムホイール３３とし、該メカナムホイール３３を、図１７（ｂ）に示す如く、台車本体２の台車フレーム２ａの両端部並びに中間部に合計三個配設したものである。
【００４３】
図１７（ｂ）に示す例では、前記台車本体２の台車フレーム２ａの両端部に配設される二個のメカナムホイール３３については、水平方向へ延びるホイール軸３３ｂが互いに９０°位相をずらし且つ台車本体２の長手方向に対してそれぞれ４５°の角度を持つようにしてあり、又、前記台車本体２の台車フレーム２ａの中間部に配設される一個のメカナムホイール３３については、水平方向へ延びるホイール軸３３ｂが台車本体２の長手方向に対して直角となるようにしてある。
【００４４】
このように構成した場合、前記三個のメカナムホイール３３の回転バランスを適宜調整することにより、台車本体２としては、いずれの方向にも移動可能となり、且ついずれの方向にもリフター５を向けることが可能となる。
【００４５】
しかも、走行アクチュエータとして操舵モータ９及び走行モータ７を設けた場合、一台の台車本体２に、モータが二台ずつ計四台必要となる（図１〜図８の例を参照）のに対し、図１７に示す例では、走行アクチュエータとしてはモータが三台で済むメリットもある。
【００４６】
尚、前記全方向移動車輪２９は、メカナムホイール３３の代わりに、図１１に示すものと同様な、ホイール本体３０ａの外周部にホイール軸３０ｂに対して直角となる接線方向へ延びる複数のローラ軸３０ｃを配設し且つ該ローラ軸３０ｃにローラ３０ｄを回動自在に取り付けたホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ複数列並設してなるオムニ車輪３０とすることも可能である。
【００４７】
又、前記連結機構３を構成するパラレルリンク機構１７の連結部材１５は、図１８に示す如く、変位検出機能付きバネ３４及び変位検出機能付きダンパー３５からなる部材によって形成し、該部材の変位を検出し、そのバネ定数と変位検出機能付きダンパー３５の粘性係数から前記リフター５に加わる力情報を演算して前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂの協調制御を行うようにすることができる。尚、前記変位検出機能付きバネ３４の具体例としては、例えば、バネの一端に距離測定ビームセンサを、他端に反射板を付けることで変位を計測する形式のものを採用することができ、同様に、前記変位検出機能付きダンパー３５の具体例としては、例えば、ダンパーの一端に距離測定ビームセンサを、他端に反射板を付けることで変位を計測する形式のものを採用することができる。
【００４８】
図１８に示す例の如く構成すると、前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂと車両４との間に、各部位の強度以上の力（内力）が発生した場合、前記リーダ台車Ａ及び各フォロワ台車Ｂや車両４を変形させたり破損してしまうことを防止する上で非常に有効となる。
【００４９】
尚、図１８に示す例では、前記パラレルリンク機構１７の連結部材１５を、変位検出機能付きバネ３４及び変位検出機能付きダンパー３５の両方からなる部材によって形成しているが、変位検出機能付きバネ３４のみ、或いは変位検出機能付きダンパー３５のみからなる部材によって形成しても良い。
【００５０】
一方、前記連結機構３は、図１９（ａ）（ｂ）に示す如く、一端がユニバーサルジョイント１６により台車本体２側に連結され他端がユニバーサルジョイント１６によりリフター５側に連結され且つ前記力センサとしての機能を有する複数の連結部材１５（図１９の例では六本の変位検出機能付きダンパー）を立体的に配設してなる空間パラレルリンク機構３６によって構成し、前記台車本体２に対しリフター５を、水平面内におけるＸ−Ｙ方向に移動する方向の２自由度と、該Ｘ−Ｙ方向に対して直交するＺ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｘ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｙ軸を中心として回転する方向の１自由度と、Ｚ軸方向に移動する方向の１自由度とを加えた６自由度が拘束されるよう、前記空間パラレルリンク機構３６を介して配置することができる。
【００５１】
前記空間パラレルリンク機構３６は、図１９（ａ）に示す如く、リフター５の中央部において、その上面側に図１９（ｂ）に示す下ベースプレート３７を取り付けると共に、対応する位置における台車本体２の台車フレーム２ａの下面側に上ベースプレート３８を取り付け、該上ベースプレート３８と下ベースプレート３７との間に前記変位検出機能付きダンパーで形成した六本の連結部材１５を介装するようにしてある。
【００５２】
図１９（ａ）（ｂ）に示す例の如く構成すると、前記変位検出機能付きダンパーで形成した六本の連結部材１５により、空間をＸ−Ｙ−Ｚ座標で示したときの各軸方向の力と軸周りのモーメントを導出することができ、地面のうねり等による影響を吸収して外乱を軽減しつつ、より安定化させて前記リーダ台車Ａと各フォロワ台車Ｂの協調制御を行うようにすることができる。
【００５３】
尚、図１９に示す例では、前記空間パラレルリンク機構３６の連結部材１５を、変位検出機能付きダンパーのみからなる部材によって形成しているが、変位検出機能付きバネのみ、或いは変位検出機能付きバネ及び変位検出機能付きダンパーの両方からなる部材によって形成しても良い。
【００５４】
又、前記リフター５の接地支持輪２６や前記台車本体２の走行車輪６を、操舵が不要な全方向移動車輪２９としてのオムニ車輪３０（図１１参照）とした場合、該オムニ車輪３０の構成上、そのホイール軸３０ｂを中心とする回転時には、二列並設されたホイールユニット３０ｅの各々三個ずつのローラ３０ｄが地面に対して交互に接触することに伴い、振動が発生するが、図２０に示す如く、ホイール本体３０ａの外周部にホイール軸３０ｂに対して直角となる接線方向へ延びる複数（図２０の例では三本）のローラ軸３０ｃを配設し且つ該ローラ軸３０ｃに樽状のローラ３０ｄを回動自在に取り付けたホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ複数列（図２０の例では三列）並設してオムニ車輪３０を構成すると、回転時の振動を抑制することが可能となる。そのため、振動が力センサにノイズという形で及ぼす悪影響を抑制できるので、より安定した力制御を行うことができる。
【００５５】
因みに、前記ホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ三列並設して接地点を両端二箇所とした場合、ホイール軸３０ｂ中心での回転動作を行う際の抵抗が、前記ホイールユニット３０ｅをホイール軸３０ｂ方向へ二列配置した場合より大きくなるが、状況としては、タイヤの面接触状態でステアリングを切る事象と同等と考えられるので、この分の摩擦抵抗を加味した動力源（パワー）を走行駆動装置１の走行アクチュエータに加味すれば良い。
【００５６】
一方、前記全方向移動車輪としては、オムニホイール（登録商標）やメカナムホイール以外にも、例えば、特開２００６−１６８５９号公報や実用新案登録第３１３０３２３号公報に示されるような、ホイール本体の外周に、回転軸が可撓性を有する回転体を、その両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材に回転可能に支持されるよう配設してなる形式の車輪、或いは、金沢竜也、山下淳、淺間一、嘉悦早人、遠藤勲、新井民雄、佐藤一省による「段差乗り越え能力を有する全方向移動ロボットの開発」、第１７回日本ロボット学会学術講演会予稿集、ｐｐ．９１３〜９１４、September １９９９に記載されているフリーローラ付き特殊車輪、その他、さまざま形式の車輪を用いてもよいことは言うまでもない。
【００５７】
尚、本発明の物体移動装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、車両は四輪車に限らず、複数の車輪を持つ車両であればどのような車両にも適用可能なこと、又、駐車施設に限らず、駐車違反車両の移動やカーフェリー内での車両の移動等にも適用可能なこと、更に又、車両以外の物体にも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す斜視図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す正面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視相当図である。
【図４】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す側面図であって、図３のＩＶ−ＩＶ矢視相当図である。
【図５】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を示す背面図であって、図１のＶ−Ｖ矢視相当図である。
【図６】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の走行駆動装置を示す斜視図である。
【図７】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の走行駆動装置を示す正面図である。
【図８】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の走行駆動装置を示す側面図であって、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視相当図である。
【図９】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）の連結機構を示す斜視図である。
【図１０】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）のリフターの車輪浮上支持装置を示す斜視図であって、（ａ）は正面側斜視図、（ｂ）は背面側斜視図である。
【図１１】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車（フォロワ台車）のリフターの車輪浮上支持装置の接地支持輪として適用可能なオムニ車輪を示す斜視図である。
【図１２】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車及びフォロワ台車のリフターの車輪浮上支持装置を示す作動状態説明図であって、（ａ）は車両支持前の状態図、（ａ１）はリフトバーが最大に開いた状態図、（ｂ）は車両支持中の状態図、（ｂ１）はリフトバーが最小に閉じた状態図、（ｂ２）はリフトバーが閉じて装置左に寄った状態図、（ｂ３）はリフトバーが閉じて装置右に寄った状態図である。
【図１３】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車の全体制御系統並びにフォロワ台車の全体制御系統を示すブロック図である。
【図１４】本発明を実施する形態の一例におけるリーダ台車と各フォロワ台車の協調制御に関するシステム図である。
【図１５】本発明を実施する形態の一例における一台のフォロワ台車に対する仮想リーダ台車のイメージ図である。
【図１６】本発明を実施する形態の一例におけるリフターに加わる力ベクトルを演算する際の座標系を示す平面図である。
【図１７】前記走行駆動装置の他の例を示す図であって、（ａ）は全方向移動車輪としてのメカナムホイールを示す斜視図、（ｂ）はその配置の一例を示す平面図である。
【図１８】前記連結機構の他の例を示す平面図である。
【図１９】前記連結機構の更に他の例を示す図であって、（ａ）は平面配置図、（ｂ）は斜視図である。
【図２０】ホイールユニットをホイール軸方向へ三列並設してなるオムニ車輪を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 走行駆動装置
２ 台車本体
２ａ 台車フレーム
３ 連結機構
４ 車両（物体）
４ａ 車輪
５ リフター
５ａ リフターフレーム
６ 走行車輪
１８ 車輪浮上支持装置
２６ 接地支持輪
２７ リフトバー
２８ 自動調芯位置保持用固定装置
３１ リーダ制御部
３２ フォロワ制御部
３９ 無線通信装置
４０ 無線通信装置
Ａ リーダ台車
Ａ´ 仮想リーダ台車
Ｂ フォロワ台車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地ポイントが複数存在する物体を、該物体の接地ポイントをリフトアップすることによって移動させる物体移動装置であって、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有し、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車と、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の前記リーダ台車にてリフトアップされる接地ポイント以外の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有した複数台のフォロワ台車とを備え、
前記各フォロワ台車のうち任意のフォロワ台車が前記リーダ台車及び他のフォロワ台車をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、該仮想リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車と複数台のフォロワ台車とが協調して物体を移動させるよう構成したことを特徴とする物体移動装置。
【請求項１】
接地ポイントが複数存在する物体を、該物体の接地ポイントをリフトアップすることによって移動させる物体移動装置であって、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有し、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車と、
走行駆動装置により全方向に自走可能な台車本体と、該台車本体に連結機構を介して取り付けられ且つ物体の前記リーダ台車にてリフトアップされる接地ポイント以外の一つの接地ポイントをリフトアップするリフターとを有した複数台のフォロワ台車とを備え、
前記各フォロワ台車のうち任意のフォロワ台車が前記リーダ台車及び他のフォロワ台車をまとめたものを一台の仮想リーダ台車と想定し、該仮想リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、前記リーダ台車と複数台のフォロワ台車とが協調して物体を移動させるよう構成したことを特徴とする物体移動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２８６５７０（Ｐ２００９−２８６５７０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４０４３２（Ｐ２００８−１４０４３２）
【出願日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（０００１９８３６３）石川島運搬機械株式会社 (292)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（０００１９８３６３）石川島運搬機械株式会社 (292)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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