物体移動装置
【課題】構造を複雑化させることなく、リーダ台車並びにフォロワ台車の台車本体の幅方向中心位置で物体をリフトアップしてバランス良く支持し得る物体移動装置を提供する。
【解決手段】一対のリフトバー２７を車両４の接地ポイントとしての車輪４ａの両側から互いに近接させる際、一方のリフトバー２７が他方のリフトバー２７より先に車輪４ａに接触した場合、該一方のリフトバー２７が車輪４ａから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体２を移動させつつ前記一対のリフトバー２７を互いに近接させ、前記他方のリフトバー２７が車輪４ａに接触した時点で前記台車本体２を停止させるよう構成してある。
【解決手段】一対のリフトバー２７を車両４の接地ポイントとしての車輪４ａの両側から互いに近接させる際、一方のリフトバー２７が他方のリフトバー２７より先に車輪４ａに接触した場合、該一方のリフトバー２７が車輪４ａから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体２を移動させつつ前記一対のリフトバー２７を互いに近接させ、前記他方のリフトバー２７が車輪４ａに接触した時点で前記台車本体２を停止させるよう構成してある。
【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。
【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。（例えば、特許文献２参照。）
【０００７】
前記特許文献２に開示した物体移動装置は、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】
そこで、本発明者等は、車両等の物体の一つの接地ポイントとしての車輪をリフトアップし、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車と、該リーダ台車にてリフトアップされる車輪以外の一つの車輪をリフトアップする複数台のフォロワ台車とを備えることにより、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案している。（例えば、特許文献３参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１６９４５１号公報
【特許文献２】特開２００９−１０８５４２号公報
【特許文献３】特開２００９−２８６５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記特許文献３に開示した物体移動装置においては、リフターの車輪浮上支持装置における一対のリフトバーを車両の各車輪の前後に配置して互いに近接させることにより、該車両をリフトアップするよう構成してある。
【００１１】
ここで、前記リフトバーを開閉させるためのリフトバー開閉アクチュエータは駆動ユニット用ガイドレールに沿ってスライド自在に配設してあるため、仮に、前記リフトバーの近接動作において、先に車両前後方向前側のリフトバーが車輪に接触した場合、後側のリフトバーが前側へ移行していく一方、逆に、先に車両前後方向後側のリフトバーが車輪に接触した場合、前側のリフトバーが後側へ移行していく形となり、車両の車輪に対するリーダ台車並びに各フォロワ台車の停止位置が該車輪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が必ず車輪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。
【００１２】
しかしながら、前述の如く、車両の車輪に対するリーダ台車並びに各フォロワ台車の停止位置が該車輪の前後方向へ大きくずれていた場合、リーダ台車並びに各フォロワ台車の台車本体の幅方向中心から大きくずれる位置で車両の車輪をリフトアップして支持する形となるため、バランスが悪く、改善の余地が残されていた。
【００１３】
又、前記リフトバー開閉アクチュエータは、駆動ユニット用ガイドレールに沿ってスライド自在に配設すると共に、該リフトバー開閉アクチュエータを駆動ユニット用ガイドレール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を配設する必要があり、構造が複雑化するという問題も有していた。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、構造を複雑化させることなく、リーダ台車並びにフォロワ台車の台車本体の幅方向中心位置で物体をリフトアップしてバランス良く支持し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】
【００１５】
本発明は、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一対のリフトバーを接地ポイントが複数存在する物体の一つの接地ポイントの両側に配置して互いに近接させることにより、該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一対のリフトバーを前記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の両側に配置して互いに近接させることにより、該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、前記リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、該リーダ台車と協調して物体を移動させるフォロワ台車とを備えた物体移動装置において、
前記一対のリフトバーを接地ポイントの両側から互いに近接させる際、一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に接地ポイントに接触した場合、該一方のリフトバーが接地ポイントから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体を移動させつつ前記一対のリフトバーを互いに近接させ、前記他方のリフトバーが接地ポイントに接触した時点で前記台車本体を停止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。
【００１６】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１７】
一対のリフトバーを物体の接地ポイントの両側に配置した際、一方のリフトバーが接地ポイントに近い状態となっていた場合、リフトバーを互いに近接させていくと、一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に接地ポイントに接触するが、一方のリフトバーが接地ポイントから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体が移動しつつ前記一対のリフトバーが互いに近接し、他方のリフトバーが接地ポイントに接触すると、前記台車本体は停止し、前記一対のリフトバーが更に近接していき、接地ポイントが完全に浮いた状態となる。
【００１８】
この結果、前記接地ポイントの持ち上げ開始時にリフトバー間の中心位置と接地ポイントの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー間の中心位置で接地ポイントを持ち上げることが可能となるため、バランスが良くなる一方、前記リフトバーを開閉するためのアクチュエータは、駆動ユニット用ガイドレールに沿ってスライド自在に配設しなくて済むと共に、該リフトバーを開閉するためのアクチュエータを駆動ユニット用ガイドレール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を配設する必要もなくなり、構造が複雑化することを回避可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の物体移動装置によれば、構造を複雑化させることなく、リーダ台車並びにフォロワ台車の台車本体の幅方向中心位置で物体をリフトアップしてバランス良く支持し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の物体移動装置の実施例を示す全体概要斜視図である。
【図２】本発明の物体移動装置の実施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】本発明の物体移動装置の実施例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を底面側から示す斜視図である。
【図４】本発明の物体移動装置の実施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５】本発明の物体移動装置の実施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る。
【図６】本発明の物体移動装置の実施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７】本発明の物体移動装置の実施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８】本発明の物体移動装置の実施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９】本発明の物体移動装置の実施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１０】本発明の物体移動装置の実施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）は一対のリフトバーを車輪の両側に配置した際、一方のリフトバーが車輪に近い状態を示す図、（ｂ）は一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に車輪に接触した状態を示す図、（ｃ）は一方のリフトバーが車輪から受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体を移動させつつ前記一対のリフトバーを互いに近接させる状態を示す図、（ｄ）は他方のリフトバーが車輪に接触した状態を示す図、（ｅ）はリフトバーが閉じて車輪が浮いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１〜図１０は本発明の物体移動装置の実施例であって、該物体移動装置は、
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８参照）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を移動させるよう構成したものである。
【００２３】
前記台車本体２は、図１〜図３に示す如く、直方体の四隅部をカットして細長い八角柱形状に組み立てられた台車フレーム２ａの四隅部に、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）（図６参照）の作動により水平な車軸８を中心に回転可能に配設してなる構成を有している。尚、前記走行車輪６は、操舵を必要としないオムニホイール（登録商標）やメカナムホイール等の全方向移動車輪とし、台車本体２の幅方向（図９の左右方向）に対しそれぞれ４５°の角度を持ち、且つ対角に位置する走行車輪６同士が平行となるようにしてある。又、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（図６参照）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。更に又、前記走行車輪６の全てが常に地面と接触するよう、四個のうち二個の走行車輪６はサスペンション機構６ａを介して台車フレーム２ａに取り付けるようにしてある。
【００２４】
前記連結機構３は、図３及び図４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９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３、図４及び図９参照）を介して配置される形となる。
【００２５】
前記リフター５は、図１〜図３及び図５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に、リニアガイドレール１９を台車本体２の幅方向（図９の左右方向）へ延びるよう固定配置すると共に、該リニアガイドレール１９に対し、リニアガイドブロック１９ａを介して一対のラック部材２１を互いにそのラック部の形成面が対向した状態で前記リニアガイドレール１９に沿ってスライド自在となるよう配設し、前記リフターフレーム５ａの中央部に一体に設けられ両端が開放された中空箱形のベース枠５ｂに、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を取り付け、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前記ベース枠５ｂ内でその両方に噛合させ、前記リニアガイドブロック１９ａから、底面が開放された断面門型のカバーフレーム５ｃを張り出させ、該カバーフレーム５ｃに対し、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、前記ラック部材２１と直角な水平方向へ延び且つ前記リニアガイドレール１９と平行な揺動軸５ｄを中心に揺動自在となるよう取り付けてなる構成を有し、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。尚、前記リフトバー２７の両端に取り付けた接地支持輪２６により車両４の重量全てを支持するため、台車本体２は、車両４の重量を支持できるよう頑丈に設計する必要がなくなるという利点があり、更に、前記リフトバー２７をその開閉方向と平行な揺動軸５ｄを中心に揺動自在となるようにしているため、二本のリフトバー２７に取り付けた四つの接地支持輪２６は常に接地する形となり、好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
前記接地支持輪２６には、一般的なキャスターを用いるようにしてあるが、前記走行車輪６と同様に、操舵を必要としないオムニホイール（登録商標）やメカナムホイール等の全方向移動車輪を用いても良いことは言うまでもない。
【００２８】
一方、図６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に駆動信号を出力するようにしてある。
【００２９】
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７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。
【００３０】
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７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８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。
【００３１】
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。
【００３２】
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９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が、具体的な計算例については、特許文献３に記載されている。
【００３３】
又、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。
【００３４】
そして、本実施例の場合、前記一対のリフトバー２７を車両４の接地ポイントとしての車輪４ａの両側から互いに近接させる際、図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に示す如く、一方（図の例では右側）のリフトバー２７が他方（図の例では左側）のリフトバー２７より先に車輪４ａに接触した場合、該一方のリフトバー２７が車輪４ａから受ける力に基づき、該力の作用する方向（図の例では右方向）へ台車本体２を移動させつつ前記一対のリフトバー２７を互いに近接させ、前記他方のリフトバー２７が車輪４ａに接触した時点で前記台車本体２を停止させるよう構成してある。
【００３５】
即ち、前記車輪４ａの持ち上げ開始時にリフトバー２７間の中心位置と車輪４ａの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー２７間の中心位置で車輪４ａを持ち上げることができるよう、リフター５が車輪４ａから受ける力／モーメントをロードセル１３で検出し、図９に示す如く、MBＯを原点とするMBＸ−MBＹ軸の座標系に変換し、該座標変換して求めた台車本体２に作用する力／モーメントMBＦ＝［MBＦx，MBＦy，MBＮz］T∈Ｒ3のうち、MBＸ軸方向の力MBＦxに対して、［数１］に示す見掛けのインピーダンス特性を持つように台車本体２を制御する。
【数１】
【００３６】
ここで、Ｍx、Ｄx∈Ｒはそれぞれ慣性、粘性係数である。又、台車本体２の実際の軌道ｘ∈Ｒと台車本体２の目標軌道ｘd∈Ｒを用いてΔｘは［数２］のように表される。
［数２］
Δｘ＝ｘ−ｘd
【００３７】
尚、［数１］に示す見掛けのインピーダンス特性を持つように台車本体２を制御する代わりに、Ｍx＝０として力の情報がそのまま速度になる、いわゆるダンピング特性を持つように台車本体２を制御することも可能である。
【００３８】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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、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、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。
【００４１】
ここで、図１０（ａ）に示す如く、一対のリフトバー２７を車輪４ａの両側に配置した際、一方（図の例では右側）のリフトバー２７が車輪４ａに近い状態となっていた場合、リフトバー２７を互いに近接させていくと、図１０（ｂ）に示す如く、一方のリフトバー２７が他方（図の例では左側）のリフトバー２７より先に車輪４ａに接触するが、一方のリフトバー２７が車輪４ａから受ける力に基づき、該力の作用する方向（図の例では右方向）へ台車本体２が、図１０（ｃ）に示す如く、移動しつつ前記一対のリフトバー２７が互いに近接し、図１０（ｄ）に示す如く、他方のリフトバー２７が車輪４ａに接触すると、前記台車本体２は停止し、前記一対のリフトバー２７が更に近接してストロークエンドに達すると、図１０（ｅ）に示す如く、車輪４ａが完全に浮いた状態となる。
【００４２】
この結果、前記車輪４ａの持ち上げ開始時にリフトバー２７間の中心位置と車輪４ａの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー２７間の中心位置で車輪４ａを持ち上げることが可能となるため、バランスが良くなる一方、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に沿ってスライド自在に配設しなくて済むと共に、該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を配設する必要もなくなり、構造が複雑化することを回避可能となる。
【００４３】
前記リーダ台車Ａのリーダ制御部３１には、図７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８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８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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
しかも、本実施例では、前記車輪４ａの持ち上げ開始時にリフトバー２７間の中心位置と車輪４ａの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー２７間の中心位置で車輪４ａを持ち上げることが可能となるため、構造を複雑化させることなく、リーダ台車Ａ並びにフォロワ台車Ｂの台車本体２の幅方向中心位置で車両４をリフトアップしてバランス良く支持し得る。
【００５０】
尚、本発明の物体移動装置は、上述の実施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。
【符号の説明】
【００５１】
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（接地ポイント）
５ リフター
６ 走行車輪
１３ ロードセル
１８ 車輪浮上支持装置
２３ リフトバー開閉アクチュエータ
２６ 接地支持輪
２７ リフトバー
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。
【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。（例えば、特許文献２参照。）
【０００７】
前記特許文献２に開示した物体移動装置は、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】
そこで、本発明者等は、車両等の物体の一つの接地ポイントとしての車輪をリフトアップし、与えられた目標軌道に沿って移動可能なリーダ台車と、該リーダ台車にてリフトアップされる車輪以外の一つの車輪をリフトアップする複数台のフォロワ台車とを備えることにより、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案している。（例えば、特許文献３参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１６９４５１号公報
【特許文献２】特開２００９−１０８５４２号公報
【特許文献３】特開２００９−２８６５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記特許文献３に開示した物体移動装置においては、リフターの車輪浮上支持装置における一対のリフトバーを車両の各車輪の前後に配置して互いに近接させることにより、該車両をリフトアップするよう構成してある。
【００１１】
ここで、前記リフトバーを開閉させるためのリフトバー開閉アクチュエータは駆動ユニット用ガイドレールに沿ってスライド自在に配設してあるため、仮に、前記リフトバーの近接動作において、先に車両前後方向前側のリフトバーが車輪に接触した場合、後側のリフトバーが前側へ移行していく一方、逆に、先に車両前後方向後側のリフトバーが車輪に接触した場合、前側のリフトバーが後側へ移行していく形となり、車両の車輪に対するリーダ台車並びに各フォロワ台車の停止位置が該車輪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が必ず車輪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。
【００１２】
しかしながら、前述の如く、車両の車輪に対するリーダ台車並びに各フォロワ台車の停止位置が該車輪の前後方向へ大きくずれていた場合、リーダ台車並びに各フォロワ台車の台車本体の幅方向中心から大きくずれる位置で車両の車輪をリフトアップして支持する形となるため、バランスが悪く、改善の余地が残されていた。
【００１３】
又、前記リフトバー開閉アクチュエータは、駆動ユニット用ガイドレールに沿ってスライド自在に配設すると共に、該リフトバー開閉アクチュエータを駆動ユニット用ガイドレール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を配設する必要があり、構造が複雑化するという問題も有していた。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、構造を複雑化させることなく、リーダ台車並びにフォロワ台車の台車本体の幅方向中心位置で物体をリフトアップしてバランス良く支持し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】
【００１５】
本発明は、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一対のリフトバーを接地ポイントが複数存在する物体の一つの接地ポイントの両側に配置して互いに近接させることにより、該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一対のリフトバーを前記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の両側に配置して互いに近接させることにより、該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、前記リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、該リーダ台車と協調して物体を移動させるフォロワ台車とを備えた物体移動装置において、
前記一対のリフトバーを接地ポイントの両側から互いに近接させる際、一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に接地ポイントに接触した場合、該一方のリフトバーが接地ポイントから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体を移動させつつ前記一対のリフトバーを互いに近接させ、前記他方のリフトバーが接地ポイントに接触した時点で前記台車本体を停止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。
【００１６】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１７】
一対のリフトバーを物体の接地ポイントの両側に配置した際、一方のリフトバーが接地ポイントに近い状態となっていた場合、リフトバーを互いに近接させていくと、一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に接地ポイントに接触するが、一方のリフトバーが接地ポイントから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体が移動しつつ前記一対のリフトバーが互いに近接し、他方のリフトバーが接地ポイントに接触すると、前記台車本体は停止し、前記一対のリフトバーが更に近接していき、接地ポイントが完全に浮いた状態となる。
【００１８】
この結果、前記接地ポイントの持ち上げ開始時にリフトバー間の中心位置と接地ポイントの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー間の中心位置で接地ポイントを持ち上げることが可能となるため、バランスが良くなる一方、前記リフトバーを開閉するためのアクチュエータは、駆動ユニット用ガイドレールに沿ってスライド自在に配設しなくて済むと共に、該リフトバーを開閉するためのアクチュエータを駆動ユニット用ガイドレール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を配設する必要もなくなり、構造が複雑化することを回避可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の物体移動装置によれば、構造を複雑化させることなく、リーダ台車並びにフォロワ台車の台車本体の幅方向中心位置で物体をリフトアップしてバランス良く支持し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の物体移動装置の実施例を示す全体概要斜視図である。
【図２】本発明の物体移動装置の実施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】本発明の物体移動装置の実施例におけるリーダ台車（フォロワ台車）を底面側から示す斜視図である。
【図４】本発明の物体移動装置の実施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５】本発明の物体移動装置の実施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る。
【図６】本発明の物体移動装置の実施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７】本発明の物体移動装置の実施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８】本発明の物体移動装置の実施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９】本発明の物体移動装置の実施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１０】本発明の物体移動装置の実施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）は一対のリフトバーを車輪の両側に配置した際、一方のリフトバーが車輪に近い状態を示す図、（ｂ）は一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に車輪に接触した状態を示す図、（ｃ）は一方のリフトバーが車輪から受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体を移動させつつ前記一対のリフトバーを互いに近接させる状態を示す図、（ｄ）は他方のリフトバーが車輪に接触した状態を示す図、（ｅ）はリフトバーが閉じて車輪が浮いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１〜図１０は本発明の物体移動装置の実施例であって、該物体移動装置は、
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８参照）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を移動させるよう構成したものである。
【００２３】
前記台車本体２は、図１〜図３に示す如く、直方体の四隅部をカットして細長い八角柱形状に組み立てられた台車フレーム２ａの四隅部に、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）（図６参照）の作動により水平な車軸８を中心に回転可能に配設してなる構成を有している。尚、前記走行車輪６は、操舵を必要としないオムニホイール（登録商標）やメカナムホイール等の全方向移動車輪とし、台車本体２の幅方向（図９の左右方向）に対しそれぞれ４５°の角度を持ち、且つ対角に位置する走行車輪６同士が平行となるようにしてある。又、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（図６参照）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。更に又、前記走行車輪６の全てが常に地面と接触するよう、四個のうち二個の走行車輪６はサスペンション機構６ａを介して台車フレーム２ａに取り付けるようにしてある。
【００２４】
前記連結機構３は、図３及び図４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９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３、図４及び図９参照）を介して配置される形となる。
【００２５】
前記リフター５は、図１〜図３及び図５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に、リニアガイドレール１９を台車本体２の幅方向（図９の左右方向）へ延びるよう固定配置すると共に、該リニアガイドレール１９に対し、リニアガイドブロック１９ａを介して一対のラック部材２１を互いにそのラック部の形成面が対向した状態で前記リニアガイドレール１９に沿ってスライド自在となるよう配設し、前記リフターフレーム５ａの中央部に一体に設けられ両端が開放された中空箱形のベース枠５ｂに、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を取り付け、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前記ベース枠５ｂ内でその両方に噛合させ、前記リニアガイドブロック１９ａから、底面が開放された断面門型のカバーフレーム５ｃを張り出させ、該カバーフレーム５ｃに対し、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、前記ラック部材２１と直角な水平方向へ延び且つ前記リニアガイドレール１９と平行な揺動軸５ｄを中心に揺動自在となるよう取り付けてなる構成を有し、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。尚、前記リフトバー２７の両端に取り付けた接地支持輪２６により車両４の重量全てを支持するため、台車本体２は、車両４の重量を支持できるよう頑丈に設計する必要がなくなるという利点があり、更に、前記リフトバー２７をその開閉方向と平行な揺動軸５ｄを中心に揺動自在となるようにしているため、二本のリフトバー２７に取り付けた四つの接地支持輪２６は常に接地する形となり、好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
前記接地支持輪２６には、一般的なキャスターを用いるようにしてあるが、前記走行車輪６と同様に、操舵を必要としないオムニホイール（登録商標）やメカナムホイール等の全方向移動車輪を用いても良いことは言うまでもない。
【００２８】
一方、図６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に駆動信号を出力するようにしてある。
【００２９】
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７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。
【００３０】
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７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８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。
【００３１】
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。
【００３２】
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９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が、具体的な計算例については、特許文献３に記載されている。
【００３３】
又、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。
【００３４】
そして、本実施例の場合、前記一対のリフトバー２７を車両４の接地ポイントとしての車輪４ａの両側から互いに近接させる際、図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に示す如く、一方（図の例では右側）のリフトバー２７が他方（図の例では左側）のリフトバー２７より先に車輪４ａに接触した場合、該一方のリフトバー２７が車輪４ａから受ける力に基づき、該力の作用する方向（図の例では右方向）へ台車本体２を移動させつつ前記一対のリフトバー２７を互いに近接させ、前記他方のリフトバー２７が車輪４ａに接触した時点で前記台車本体２を停止させるよう構成してある。
【００３５】
即ち、前記車輪４ａの持ち上げ開始時にリフトバー２７間の中心位置と車輪４ａの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー２７間の中心位置で車輪４ａを持ち上げることができるよう、リフター５が車輪４ａから受ける力／モーメントをロードセル１３で検出し、図９に示す如く、MBＯを原点とするMBＸ−MBＹ軸の座標系に変換し、該座標変換して求めた台車本体２に作用する力／モーメントMBＦ＝［MBＦx，MBＦy，MBＮz］T∈Ｒ3のうち、MBＸ軸方向の力MBＦxに対して、［数１］に示す見掛けのインピーダンス特性を持つように台車本体２を制御する。
【数１】
【００３６】
ここで、Ｍx、Ｄx∈Ｒはそれぞれ慣性、粘性係数である。又、台車本体２の実際の軌道ｘ∈Ｒと台車本体２の目標軌道ｘd∈Ｒを用いてΔｘは［数２］のように表される。
［数２］
Δｘ＝ｘ−ｘd
【００３７】
尚、［数１］に示す見掛けのインピーダンス特性を持つように台車本体２を制御する代わりに、Ｍx＝０として力の情報がそのまま速度になる、いわゆるダンピング特性を持つように台車本体２を制御することも可能である。
【００３８】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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、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、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。
【００４１】
ここで、図１０（ａ）に示す如く、一対のリフトバー２７を車輪４ａの両側に配置した際、一方（図の例では右側）のリフトバー２７が車輪４ａに近い状態となっていた場合、リフトバー２７を互いに近接させていくと、図１０（ｂ）に示す如く、一方のリフトバー２７が他方（図の例では左側）のリフトバー２７より先に車輪４ａに接触するが、一方のリフトバー２７が車輪４ａから受ける力に基づき、該力の作用する方向（図の例では右方向）へ台車本体２が、図１０（ｃ）に示す如く、移動しつつ前記一対のリフトバー２７が互いに近接し、図１０（ｄ）に示す如く、他方のリフトバー２７が車輪４ａに接触すると、前記台車本体２は停止し、前記一対のリフトバー２７が更に近接してストロークエンドに達すると、図１０（ｅ）に示す如く、車輪４ａが完全に浮いた状態となる。
【００４２】
この結果、前記車輪４ａの持ち上げ開始時にリフトバー２７間の中心位置と車輪４ａの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー２７間の中心位置で車輪４ａを持ち上げることが可能となるため、バランスが良くなる一方、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に沿ってスライド自在に配設しなくて済むと共に、該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を配設する必要もなくなり、構造が複雑化することを回避可能となる。
【００４３】
前記リーダ台車Ａのリーダ制御部３１には、図７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８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８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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
しかも、本実施例では、前記車輪４ａの持ち上げ開始時にリフトバー２７間の中心位置と車輪４ａの中心位置とが一致していない場合でも、二本のリフトバー２７間の中心位置で車輪４ａを持ち上げることが可能となるため、構造を複雑化させることなく、リーダ台車Ａ並びにフォロワ台車Ｂの台車本体２の幅方向中心位置で車両４をリフトアップしてバランス良く支持し得る。
【００５０】
尚、本発明の物体移動装置は、上述の実施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。
【符号の説明】
【００５１】
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（接地ポイント）
５ リフター
６ 走行車輪
１３ ロードセル
１８ 車輪浮上支持装置
２３ リフトバー開閉アクチュエータ
２６ 接地支持輪
２７ リフトバー
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】
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一対のリフトバーを接地ポイントが複数存在する物体の一つの接地ポイントの両側に配置して互いに近接させることにより、該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一対のリフトバーを前記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の両側に配置して互いに近接させることにより、該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、前記リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、該リーダ台車と協調して物体を移動させるフォロワ台車とを備えた物体移動装置において、
前記一対のリフトバーを接地ポイントの両側から互いに近接させる際、一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に接地ポイントに接触した場合、該一方のリフトバーが接地ポイントから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体を移動させつつ前記一対のリフトバーを互いに近接させ、前記他方のリフトバーが接地ポイントに接触した時点で前記台車本体を停止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】
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一対のリフトバーを接地ポイントが複数存在する物体の一つの接地ポイントの両側に配置して互いに近接させることにより、該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一対のリフトバーを前記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の両側に配置して互いに近接させることにより、該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、前記リーダ台車の動きを推定しつつ追従することにより、該リーダ台車と協調して物体を移動させるフォロワ台車とを備えた物体移動装置において、
前記一対のリフトバーを接地ポイントの両側から互いに近接させる際、一方のリフトバーが他方のリフトバーより先に接地ポイントに接触した場合、該一方のリフトバーが接地ポイントから受ける力に基づき、該力の作用する方向へ台車本体を移動させつつ前記一対のリフトバーを互いに近接させ、前記他方のリフトバーが接地ポイントに接触した時点で前記台車本体を停止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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２１６７７（Ｐ２０１２−１２１６７７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３６９７（Ｐ２０１０−２７３６９７）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００１９８３６３）ＩＨＩ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２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００１９８３６３）ＩＨＩ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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