磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法
【課題】磁性体の路面状況に応じて磁性体移動車の車輪の発生するトルクを制御する磁性体移動車を提供する。
【解決手段】本発明の磁性体移動車は、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、磁性体の路面状況に応じて各車輪駆動部を対となる車輪ごとに独立して制御するトルク制御部と、を備える。
【解決手段】本発明の磁性体移動車は、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、磁性体の路面状況に応じて各車輪駆動部を対となる車輪ごとに独立して制御するトルク制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や火力発電所、化学プラント、各種タンク、船舶等においては、機器の保全状態を検査し、必要に応じて補修作業を行う必要がある。しかしながら、補修作業を行う現場が、例えば凹凸が激しかったり、急傾斜があったり、狭隘であったり、高所であったりする場合には、作業者が近づくことが難しく、効率的な作業を行うことができない。また、作業現場によっては、安全上の観点から作業者が作業現場に近づくことができない場合もある。
【０００３】
そこで、近年では、作業装置を搭載し、磁性体からなる路面に吸着した状態で走行可能な磁性体移動車が提案されている。例えば特許文献１には、車両の進行方向に並設された剛体で５つ以上の車体節、並びに、各車体節を隣接する車体節に対して折り畳み及び展開動作可能に支持する４つの支軸、を備えた車両本体と、車両本体に対して車軸が回転可能に支持された６輪以上で磁力を有する車輪と、から構成される磁性体移動車が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の磁性体移動車の前端の車輪から後端の車輪までの間に配置される４つ以上の支軸は、車軸方向視で、車輪の外側で車輪間に配置される第１の支軸と、車輪の内側に配置される第２の支軸とからなり、第２の支軸は、車軸方向視で、最前部の両輪と最後部の両輪以外の車輪（以下、中輪という）の内側に２つあり、車軸は最前部の車体節、最後部の車体節、同じ車輪の内側に配置される第２の支軸間の車体節に設けられている。このような構成とすることで、磁性体移動車を磁性体に吸着させた状態で、急峻な傾きを有する磁性体表面上または急角度で入隅もしくは出隅となる磁性体表面上において、安定的に走行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の磁性体移動車では、出隅では屈曲機能を事前に発揮させて屈曲した姿勢とした後に出隅部へ侵入させなければ、車体底部が出隅の角部に接触してしまい、磁性体に吸着する車輪が脱落する危険性がある。例えば図１３に示す、支軸１２で屈曲可能に連結された２つの車両節１１ａ、１１ｂと、各車両節１１ａ、１１ｂに車両の進行方向と直交する車軸１６ａ、１６ｂに設けられた車輪１７ａ、１７ｂと、各車輪１７ａ、１７ｂを駆動する車輪駆動部であるギヤードモータ１５ａ、１５ｂとからなる磁性体移動車１０について考える。磁性体移動車１０が出隅部分を走行する際に車両節１１ａ、１１ｂが十分に屈曲していないと、図１３に示すように、車体底部が出隅の角部に接触してしまう。
【０００７】
一方、入隅では、各車輪の速度が同一のままでは車輪のスリップが発生し、磁性体に吸着する車輪が脱落する危険性がある。すなわち、図１４に示すように、車両の進行方向に向かって前方にある車輪１７ａが入隅を乗り越えた状態においては、車輪１７ａと車輪１７ｂとが同一速度で回転していると各車輪１７ａ、１７ｂはスリップし、車輪１７ａは壁を登ることができない。
【０００８】
このため、磁性体移動車の操縦者は、出隅や入隅の前後において各車輪の速度を調整し、積極的に車体が屈曲した状態を形成し、車体の位置に応じて前後輪に速度差を生じさせる必要がある。しかし、この操作は、時々刻々と変化する磁性体移動車と出隅または入隅との位置関係に応じて行う必要があり、操縦者にとっては負担が大きい。また、磁性体移動車を遠隔から操縦する場合には、出隅や入隅における車体位置の把握が困難であり、遠隔操作での操作は難しい。特に凹凸が多く狭隘なエリアにおいては出隅や入隅が見えにくく、操縦者にとっては操作が困難となる。また、遠隔視カメラを用いたとしても、操縦に必要な進行方向前方の状況の撮像が優先し、同時に車体の屈曲状況を操縦者に伝達するのは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、磁性体の路面状況に応じて磁性体移動車の車輪の発生するトルクを制御する、新規かつ改良された磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、磁性体の路面状況に応じて各車輪駆動部を対となる車輪ごとに独立してトルク制御するトルク制御部と、を備えることを特徴とする、磁性体移動車が提供される。
【００１１】
本発明によれば、磁性体移動車が走行する磁性体の路面状況は、例えば立面や出隅、入隅等のように様々な状況がある。本発明の磁性体移動車は、当該車両が走行する磁性体の路面状況に応じて、各車輪駆動部を対となる車輪ごとに独立して制御することで、対となる車輪ごとにそれらが発生するトルクを変化させる。対となる車輪ごとにトルクの大きさが異なることで磁性体移動車の車体を屈曲させることができ、路面状況に応じて適切な車体形態で車両を走行させることができる。
【００１２】
磁性体移動車が重力方向に対して略平行な磁性体の立面を走行するとき、トルク制御部は、車輪駆動部を制御して、進行方向側に配置された車輪ほど大きいトルクを発生させてもよい。これにより、車体が屈曲するのを防止し、車体の直線状態を保持することができる。
【００１３】
また、磁性体移動車が磁性体の出隅を走行するとき、トルク制御部は、磁性体の出隅を通過する車体節を連結する支軸が磁性体から離隔する方向に屈曲するように車輪駆動部を制御してもよい。これにより、出隅を通過する車体と磁性体との接触を防止し、磁性体移動車が磁性体から落下するのを防止することができる。
【００１４】
さらに、磁性体移動車が磁性体の入隅を走行するとき、トルク制御部は、車輪駆動部を制御して、磁性体の入隅を通過する車輪のトルクを、他の車輪のトルクより大きくしてもよい。これにより、磁性体移動車が確実に入隅を乗り上げることができる。
【００１５】
本発明の磁性体移動車は、磁性体移動車の進行方向に路面が存在するか否かを検出する路面検出部と、磁性体移動車の進行方向に路面から鉛直上方に延びる壁面が存在するか否かを検出する壁検出部と、をさらに備えてもよい。このとき、トルク制御部は、路面検出部または壁検出部の検出結果のうち少なくともいずれか１つに基づいて、磁性体移動車が走行予定の磁性体の路面状況を判定してもよい。これにより、磁性体移動車が自律的に走行予定の磁性体の路面状況を認識することができる。
【００１６】
また、本発明の磁性体移動車は、磁性体移動車の車体節の屈曲状態を検出する屈曲検出部をさらに備えてもてよい。このとき、トルク制御部は、屈曲検出部の検出結果に基づいて、各車輪により発生するトルクを決定して車輪駆動部を制御してもよい。
【００１７】
車輪は、環状の永久磁石であるマグネット層と、少なくともマグネット層の磁性体との接触面を被覆する摩擦層とからなるように構成してもよい。これにより、車輪と磁性体との間の摩擦が増す。その結果、磁性体の面と車輪の間の接線力が増し、重力方向に対して略平行な磁性体の立面を走行するときの車重の保持や、車輪のトルクの伝達が、安定かつ確実になる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、車輪のトルクを制御する制御装置であって、磁性体の路面状況に応じて、対となる車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御部と、車輪駆動部に対して算出されたトルクを発生させる車輪駆動制御部と、を備えることを特徴とする、磁性体移動車の制御装置が提供される。
【００１９】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、車輪のトルクを制御する制御方法であって、磁性体の路面状況に応じて、対となる車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御ステップと、車輪駆動部を制御して算出されたトルクを発生させる車輪駆動制御ステップと、を含むことを特徴とする、磁性体移動車の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、磁性体の路面状況に応じて磁性体移動車の車輪の発生するトルクを制御する磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す概略斜視図である。
【図２】同実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す側面図である。
【図３】同実施形態に係る磁性体移動車の車輪方向の構成を示す部分断面斜視図である。
【図４】同実施形態に係る磁性体移動車の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】同実施形態に係る磁性体移動車が重力方向に対して直交する水平面を移動する場合を説明する説明図である。
【図６】同実施形態に係る磁性体移動車が重力方向に対して平行な水平面を移動する場合を説明する説明図である。
【図７】磁性体移動車の出隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。
【図８】磁性体移動車の出隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。
【図９】同実施形態に係る磁性体移動車の出隅走行時の動作を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係る磁性体移動車が磁性体の裏面から裏面へ移動するときの動作を示す説明図である。
【図１１】磁性体移動車の入隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。
【図１２】同実施形態に係る磁性体移動車の入隅走行時の動作を示す説明図である。
【図１３】車輪の速度制御がない場合における、磁性体移動車の出隅での走行状態を説明する説明図である。
【図１４】車輪の速度制御がない場合における、磁性体移動車の入隅での走行状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
＜１．磁性体移動車の構成＞
［１−１．磁性体移動車の概略構成］
まず、図１〜図３に基づいて、本発明の実施形態に係る磁性体移動車の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す側面図である。図３は、本実施形態に係る磁性体移動車の車輪の構成を示す部分断面斜視図である。なお、図１では、車両の進行方向をｙ軸正方向とし、車両の進行方向に向かって左側の前輪および中輪の記載は省略している。
【００２４】
本実施形態に係る磁性体移動車は、永久磁石からなる６つの車輪を有しており、磁性体に吸着しながら磁性体上を走行する車両である。磁性体移動車１００は、図１および図２に示すように、車体節１１０ａ〜１１０ｄと、各車体節１１０ａ〜１１０ｄを連結する支軸１２０ａ〜１２０ｄと、回転制限部材１３０ａ、１３０ｂと、ピン支持部材１４０ａ、１４０ｂと、ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃと、車軸１６０ａ〜１６０ｃと、車輪１７０ａ〜１７０ｃとからなる。
【００２５】
車体節１１０ａ〜１１０ｄは、車両の基台を構成する部材であって、平板形状の剛体である。図１に示すように、車体節１１０ａ〜１１０ｄは、車両が水平面に置かれた状態で各車体節１１０ａ〜１１０ｄの平面が面一となるように、車両の進行方向に並設される。以下の説明では、車両の進行方向を車両の前方として、車体節１１０ａを前車体節、車体節１１０ｂを前中車体節、車体節１１０ｃを後中車体節、車体節１１０ｄを後車体節とも称する。なお、後述するギヤードモータ１５０ｂも、車体節１１０ａ〜１１０ｄと同様に車体節として機能する。
【００２６】
支軸１２０ａ〜１２０ｄは、隣接する車体節１１０ａ〜１１０ｄおよびギヤードモータ１５０ｂを連結し、回転可能に支持する。支軸１２０ａ〜１２０ｄは、車両の進行方向に対して直交する方向に延びるように設けられる。具体的には、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが前支軸１２０ａにより連結され、前中車体節１１０ｂとギヤードモータ１５０ｂとが前中支軸１２０ｂにより連結されている。また、ギヤードモータ１５０ｂと後中車体節１１０ｃとが後中支軸１２０ｃにより連結され、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとが後支軸１２０ｄにより連結されている。支軸１２０ａ〜１２０ｄにより連結された車体節１１０ａ〜１１０ｄおよびギヤードモータ１５０ｂは、支軸回りに相対的に回転させることができる。これにより、磁性体移動車１００は、車体を屈曲させることが可能となる。
【００２７】
回転規制部材１３０ａ、１３０ｂは、支軸１２０ａまたは１２０ｄによって接続された車体節１１０ａ〜１１０ｄ間の相対的な回転範囲を規制する。回転規制部材１３０ａ、１３０ｂ、以下に説明する溝部１３１ａ、１３１ｂ、ピン支持部材１４０ａ、１４０ｂ、ピン１４１ａ、１４１ｂは、図１に示すように対となって構成されており、進行方向に対して直交する方向に配置されている。
【００２８】
回転規制部材１３０ａ、１３０ｂは、具体的には、第１の回転規制部材１３０ａは、前車体節１１０ａの上面１１０ａｔに固定された、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとの間の相対的な回転を規制する部材である。また、第２の回転規制部材１３０ｂは、後中車体節１１０ｃ上面に固定された、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとの間の相対的な回転を規制する部材である。
【００２９】
回転規制部材１３０ａ、１３０ｂには、支軸１２０ａ、１２０ｄを中心とする円弧状の溝部１３１ａ、１３１ｂが形成されている。各溝部１３１ａ、１３１ｂには、図１および図２に示すように、ピン支持部材１４０ａ、１４０ｂから支軸１２０ａ〜１２０ｄの延設方向に突出するピン１４１ａ、１４１ｂが挿通されている。第１のピン支持部材１４０ａは前中車体節１１０ｂに固定されており、第２のピン支持部材１４０ｂは後車体節１１０ｄに固定されている。車両が水平面に置かれた状態では、図２に示すように、ピン１４１ａ、１４１ｂは、溝部１３１ａ、１３１ｂの車両の進行方向側（ｙ軸正方向側）の一端に位置する。
【００３０】
このような構成により、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとは、これらの上面１１０ａｔと上面１１０ｂｔとがなす角度が大きくなるように、支軸１２０ａ回りに回転して車体を屈曲させることができる。このとき、第１のピン１４１ａは第１の溝部１３１ａに案内されて第１の溝部１３１ａの他端まで移動する。そして、第１のピン１４１ａが他端に到達すると、車体節１１０ａ、１１０ｂの回転が規制され、これ以上上面１１０ａｔと上面１１０ｂｔとがなす角度が大きくなる方向には回転できなくなる。同様に、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとは、これらの上面１１０ｃｔと上面１１０ｄｔとがなす角度が大きくなるように、支軸１２０ｄ回りに回転して車体を屈曲させることができる。このとき、第２のピン１４１ｂは第２の溝部１３１ｂに案内されて第２の溝部１３１ｂの他端まで移動する。そして、第２のピン１４１ｂが他端に到達すると、車体節１１０ｃ、１１０ｄの回転が規制され、これ以上上面１１０ｃｔと上面１１０ｄｔとがなす角度が大きくなる方向には回転できなくなる。
【００３１】
溝部１３１ａ、１３１ｂの長さは、車体節１１０ａと１１０ｂ、１１０ｃと１１０ｄの間で許容される回転範囲に応じて設定される。例えば、支軸１２０ａ、１２０ｄと磁性体２との間のｚ方向における距離が距離ｄ１（＞０）となったときに停止し、かつ、ｙ方向における距離が距離ｄ２となったときに停止するように設定される。なお、距離ｄ２は、図２に示すような板厚ｄ３の磁性体２上で磁性体移動車１００を走行させる場合には、隣接する車輪１７０ａと１７０ｂ、１７０ｂと１７０ｃが吸着しないようにｄ２≦ｄ３を満たすように設定する必要がある。
【００３２】
なお、本実施形態では、第１の回転規制部材１３０ａを前車体節１１０ａに固定し、第１のピン支持部材１４０ａを前中車体節１１０ｂに固定したが、本発明はかかる例に限定されず、第１の回転規制部材１３０ａを前中車体節１１０ｂに固定し、第１のピン支持部材１４０ａを前車体節１１０ａに固定してもよい。同様に、第２の回転規制部材１３０ｂを後中車体節１１０ｃに固定し、第２のピン支持部材１４０ｂを後車体節１１０ｄに固定したが、第２の回転規制部材１３０ｂを後車体節１１０ｄに固定し、第２のピン支持部材１４０ｂを後中車体節１１０ｃに固定してもよい。
【００３３】
ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃは、車輪１７０ａ〜１７０ｃを回転駆動するモータおよび駆動力を伝達する伝達ギアを備える駆動機構である。第１のギヤードモータ１５０ａは、前車体節１１０ａの上面１１０ａｔに載置され、第３のギヤードモータ１５０ｃは、後車体節１１０ｄの上面１１０ｄｔに載置される。第２のギヤードモータ１５０ｂは、支軸１２０ｂにより前中車体節１１０ｂと相対的に回転可能に連結されるとともに、支軸１２０ｃにより後中車体節１１０ｃと相対的に回転可能に連結される。すなわち、第２のギヤードモータ１５０ｂは、車体節として機能する。
【００３４】
ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃも、図１に示すように対となって構成されており、進行方向に対して直交する方向に配置されている。したがって、各ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃに連結される車軸１６０ａ〜１６０ｃ、車輪１７０ａ〜１７０ｃも対となって構成されている。すなわち、本実施形態に係る磁性体移動車１００は、３対の車輪、すなわち６つの車輪１７０ａ〜１７０ｃを備える。
【００３５】
車軸１６０ａ〜１６０ｃは、車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転中心となり、伝達ギアにより伝達された駆動力で車輪１７０ａ〜１７０ｃを回転させる。車軸１６０ａ〜１６０ｃは、支軸１２０ａ〜１２０ｄの延設方向に突出し、一端は各ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃに備えられる伝達ギアの最終段に配置される最終ギアと係合している。車軸１６０ａ〜１６０ｃの他端には、車輪１７０ａ〜１７０ｃがそれぞれ取り付けられている。
【００３６】
車輪１７０ａ〜１７０ｃは、磁力を有する車輪である。各車輪１７０ａ〜１７０ｃ（１７０）は、図３に示すように、環状の永久磁石であるマグネット層１７２と、マグネット層１７２の表面を覆う摩擦層１７４とからなる。摩擦層１７０は、例えばゴム等を用いることができ、少なくともマグネット層１７２のうち磁性体２と接触する部分に設けられる。車輪１７０の表面に位置する摩擦層１７４は、車輪１７０と磁性体２との間に摩擦を生じさせるために設けられる。これにより、磁性体２との接触部分において車輪１７０で発生するトルクを十分に伝達することができ、車輪１７０が磁性体２からずり落ちるのを防止できる。車輪１７０と摩擦層１７４との摩擦係数μは、例えば約０．１〜０．５に設定することができる。また、車輪１７０のマグネット層１７２を覆う材料として、ゴム以外にも例えばシリコン樹脂等を用いてもよい。
【００３７】
このような構成の磁性体移動車１００は、後述する制御装置によって各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うことで車体を屈曲させることができる。図４に、本実施形態に係る磁性体移動車１００の制御装置１９０の構成を示す。
【００３８】
［１−２．磁性体移動車の制御装置の構成］
制御装置１９０は、磁性体移動車１００に設けられたセンサ１８０または磁性体移動車１００の操縦者が当該磁性体移動車１００を操作するための操作入力を行う操作入力装置２００からの情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う。すなわち、制御装置１９０は、センサ１８０により検出されたセンサ情報に基づいて、磁性体移動車１００の各ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃにトルクの差を設けて、各車輪１７０ａ〜１７０ｃに微少かつ適切な速度差を与えることができる。その結果、制御装置１９０は、磁性体移動車１００の走行状態を自動的に判断し、適切な形態に車体を屈曲させたり展開させたりすることができる。あるいは、制御装置１９０は、操作入力装置２００からの操作入力情報に基づいて、磁性体移動車１００の車体を屈曲させたり展開させたりすることもできる。したがって、センサ１８０または操作入力装置２００からの入力があれば、制御装置１９０は車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うことができる。
【００３９】
まず、磁性体移動車１００にセンサ１８０を備える場合、図４に示すように、センサ１８０として、路面検出部１８２と、壁検出部１８４と、屈曲検出部１８６とが備えられる。
【００４０】
路面検出部１８２は、磁性体移動車１００の車体節１００ａ〜１００ｄの底面１１０ａｂ〜１１０ｄｂと対向している磁性体２が存在しているか否かを検出する。路面検出部１８２は、例えば赤外線センサ等により構成することができ、前車体節１１０ａの車軸１６０ａよりも進行方向側に設けられる。路面検出部１８２から出射された赤外線は、底面１１０ａｂが磁性体２と対向していれば当該磁性体２の表面で反射して、路面検出部１８２により検出される。一方、底面１１０ａｂが磁性体２と対向していない場合には、路面検出部１８２によって反射された赤外線が検出されないか、あるいは底面１１０ａｂが磁性体２と対向している場合よりも遅れて赤外線を検出することになる。路面検出部１８２の検出結果は、制御装置１９０の受信部１９２へ送信される。
【００４１】
壁検出部１８４は、磁性体移動車１００の進行方向に、車体節１００ａと対向している磁性体２が存在しているか否かを検出する。壁検出部１８４は、路面検出部１８２と同様、例えば赤外線センサ等により構成することができ、前車体節１１０ａから進行方向に向かって赤外線を出射するように設けられる。壁検出部１８４から出射された赤外線は、車両の進行方向に磁性体２があれば当該磁性体２の表面で反射して、壁検出部１８４により検出される。一方、車両の進行方向に磁性体２がない場合には、壁検出部１８４によって反射された赤外線が検出されない。壁検出部１８４の検出結果は、制御装置１９０の受信部１９２へ送信される。
【００４２】
屈曲検出部１８６は、磁性体移動車１００の車体の屈曲状態を検出する。屈曲検出部１８６は、例えばエンコーダを支軸１２０ａ〜１２０ｄに設けて支軸１２０ａ〜１２０の回転角度を検出したり、シートセンサを支軸１２０ａ〜１２０ｄおよびその両隣にある車体節１１０ａ〜１１０ｄまたはギヤードモータ１５０ｂにわたって設けて屈曲に応じた圧力変化を検出したりするように構成される。屈曲検出部１８６の検出結果は、制御装置１９０の受信部１９２へ送信される。
【００４３】
一方、操作入力装置２００は、磁性体移動車１００の操縦者によって送信される操作入力を、制御装置１９０の受信部１９２へ出力する。操縦者は、磁性体移動車１００の走行状態を見て、操作入力部２００を用いて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを調節する入力情報を入力する。情報の入力は、操作入力装置２００に設けられたボタンやレバー、キーボード、タッチパネル等により行うことができる。
【００４４】
なお、操作入力装置２００による操作入力に基づき磁性体移動車１００のトルク制御を行う場合に、磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられているときには、センサ１８０の検出結果を操作入力装置２００に送信して、操縦者に通知するようにしてもよい。これにより、操縦者は、磁性体移動車１００が走行する環境をより正確に認識することができるようになり、適切な操作入力を行うことができるようになる。
【００４５】
センサ１８０または操作入力装置２００からの入力情報に基づいて、制御装置１９０は、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う。制御装置１９０は、図４に示すように、受信部１９２と、トルク制御部１９４と、車輪駆動制御部１９６とからなる。
【００４６】
受信部１９２は、センサ１８０または操作入力装置２００からの入力情報を受信するインタフェースである。受信部１９２は、受信した入力情報をトルク制御部１９４へ出力する。
【００４７】
トルク制御部１９４は、入力情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う。センサ１８０から入力された検出結果に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う場合、トルク制御部１９４は、まず、センサ１８０の検出結果より磁性体移動車１００の走行する環境を認識する。例えば、水平面を走行しているのか、出隅を走行しようとしているのか、あるいは入隅を走行しようとしているのか、といった、磁性体移動車１００が走行する環境を認識する。そして、トルク制御部１９４は、磁性体移動車１００の走行する環境に応じて、安定して車両を走行させるように車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを制御する。トルク制御部１９４による車両１７０ａ〜１７０ｃのトルクを制御する制御情報は、車輪駆動制御部１９６へ出力される。なお、トルク制御部１９４によるトルク制御についての詳細は後述する。
【００４８】
車輪駆動制御部１９６は、トルク制御部１９４により算出された制御情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃを駆動するモータの制御値を算出し、モータへ出力する。車輪駆動制御部１９６は、図４に示すように、３つの車輪１７０ａ〜１７０ｃをそれぞれ独立してトルク制御することができる。車輪駆動制御部１９６は、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクをそれぞれ算出して、ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃ、車軸１６０ａ〜１６０ｃを介して車輪１７０ａ〜１７０ｃへ伝達される。
【００４９】
本実施形態に係る制御装置１９０では、第１の車輪１７０ａ、第２の車輪１７０ｂ、および第３の車輪１７０ｃそれぞれを独立してトルク制御する。これにより、第１の車輪１７０ａ、第２の車輪１７０ｂ、および第３の車輪１７０ｃの回転速度に差が生じ、車体を支軸１２０ａ〜１２０ｄにおいて屈曲させることができる。車体の屈曲の形態は、トルク制御部１９４により認識された磁性体移動車１００の走行する環境に応じて決定される。以下、磁性体移動車１００の走行する環境に応じた車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御について詳細に説明する。
【００５０】
＜２．磁性体移動車の車輪のトルク制御＞
［２−１．平面走行時におけるトルク制御］
まず、図５および図６に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車１００の平面走行時における動作を説明する。なお、図５は、本実施形態に係る磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する水平面を移動する場合を説明する説明図である。図６は、本実施形態に係る磁性体移動車１００が重力方向に対して平行な水平面を移動する場合を説明する説明図である。なお、以下では、車両が進行方向へ進むときの車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転方向を順方向として説明する。図５、図６および後述する図９、図１０、図１２においては、順方向は時計回りの回転方向である。また、図５、図６、図９、図１０、図１２においては、説明を分かり易くするため、図２に示す磁性体移動車１００を簡略化して記載している。この際、支軸１２０ｂおよび１２０ｃは、支軸１２０ｅとしてまとめて記載している。
【００５１】
磁性体移動車１００においては、車両走行時に、前後の車輪１７０ａ〜１７０ｃに対して順方向への回転の反トルクを作用させる。進行方向先頭にある第１の車輪１７０ａには第２の車輪１７０ｂを平面に押し付ける方向に反トルクが付加される。第２の車輪１７０ｂには、第１の車輪１７０ａを平面から離隔させる方向と、第３の車輪１７０ｃを平面に押し付ける方向とに反トルクが付加される。第３の車輪１７０ｃには、第２の車輪１７０ｂを平面から離隔させる方向の反トルクが与えられる。
【００５２】
本実施形態に係る磁性体移動車１００は、上述したように、支軸１２０ａ〜１２０ｄにおいて車体が屈曲可能に構成されている。このため、車輪１７０ａ〜１７０ｃに作用する反トルクによって、その向きによって車体が屈曲する。
【００５３】
例えば、重力方向に対して直交する水平面を磁性体移動車１００が移動する場合を考えると、図５に示すように、第１の車輪１７０ａの順方向への回転により第２の車輪１７０ｂが磁性体２側へ押し付けられる方向の反トルクτ１が付加される。また、第２の車輪１７０ｂについては、第２の車輪１７０ｂの順方向への回転により、第１の車輪１７０ａが磁性体２から離隔する方向の反トルクτ２と、第３の車輪１７０ｃが磁性体２側へ押し付けられる方向の反トルクτ３が付加される。このとき、第２の車輪１７０ｂの反トルクは、反トルクτ２、τ３に半分ずつ分散して車体に作用する。そして、第３の車輪１７０ｃについては、第３の車輪１７０ｃの順方向への回転により、第２の車輪１７０ｂが磁性体２から離隔する方向の反トルクτ４が付加される。
【００５４】
これより、反トルクτ１＞τ２より、支軸１２０ａが磁性体２に近接して、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが伸展するように移動する。また、反トルクτ４＞τ３より、支軸１２０ｄが磁性体２から離隔して、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとが支点１２０ｄにおいて屈曲するように移動する。ここで、図５に示すように、重力方向に対して直交する水平面での走行においては、各車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転により生じる反トルクで車体が屈曲するように移動しても重力の作用によりその屈曲状態への移動は抑制される。したがって、重力方向に対して直交する水平面での走行においては、走行反トルクの保持機能を考慮しなくとも車両は進展した状態で安定して水平走行できる。
【００５５】
これに対して、重力方向に対して平行な水平面（立面）を移動する場合には、重力によって反トルクによる車体の屈曲を抑制することができず、図６に示すように車体が屈曲する。そこで、本実施形態に係る磁性体移動車１００は、トルク制御部１９４によって車輪１７０ａ〜１７０ｃの発生するトルクを制御し、車体の屈曲を抑制する。
【００５６】
より詳細に説明すると、立面走行時においては、トルク制御部１９４は、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを進行方向側に位置するものほど大きくする。例えば、第３の車輪１７０ｃのトルクが通常値であるとき、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂのトルクを通常値より１０％大きくし、第１の車輪１７０ａのトルクを通常値より２０％大きくする。このように、進行方向側に位置する車輪ほどトルクを大きくすることで、車体が進行方向に引っ張られるような状態となり、車体の直線形状を維持することが可能となる。立面走行時においては、車体の重心が磁性体２から離隔してしまうと車体に対して磁性体２から引き剥がされる力が発生して磁性体２から落下しやすくなることからも、車体の直線形状を維持することは望ましい。
【００５７】
［２−２．出隅走行時におけるトルク制御］
次に、図７〜図１０に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車１００の出隅における車体の走行について説明する。なお、図７および図８は、磁性体移動車１００の出隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。図９は、本実施形態に係る磁性体移動車１００の出隅走行時の動作を示す説明図である。図１０は、本実施形態に係る磁性体移動車１００が磁性体２の裏面から裏面へ移動するときの動作を示す説明図である。なお、以下では磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられており、トルク制御部１９４は、当該センサ１８０の検出結果に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うものとする。
【００５８】
磁性体移動車１００が出隅を通過する場合、各車輪１７０ａ〜１７０ｃは出隅での接触を避けるため、支軸１２０ａ、１２０ｄが磁性体２から離隔するように屈曲する。このため、磁性体移動車１００が出隅を通過するときには、車輪１７０ａ〜１７０ｃの磁性体２に対する吸着力が低下する。そこで、出隅を通過する際には、隣接する車輪からの反トルクによって車両が磁性体２から離隔されるのを避けるため、車体は基本的に伸展させて直線状態とするのが望ましい。このように車軸間距離を大きくすることで、接線力を小さくすることができ、車両が磁性体２から離隔させる力を低減することができる。
【００５９】
一方で、出隅通過時には、出隅と車体底部とが接触して車両が磁性体２から脱落するのを防止するため、車体を屈曲させる必要がある。したがって、出隅を通過するときには車体を屈曲させ、それ以外では車体を伸展させるようにする。このような考えに基づき、トルク制御部１９４は磁性体移動車１００のトルク制御を行う。以下、出隅角度が９０°と１８０°との場合について、出隅走行時の車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御について説明する。
【００６０】
（出隅角度９０°の出隅走行時における磁性体移動車の動作）
まず、図９に示す出隅角度９０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について、図７および図８のフローチャートに沿って説明する。図９の状態Ａに示すように、磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する磁性体２の平面を走行している状態では、磁性体移動車１００は上述したような平面走行を行う（Ｓ１００）。平面走行では、各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクは同一である。このとき、路面検出部１８２は路面である磁性体２平面を検出しており、壁検出部１８４による壁面の検出および屈曲検出部１８６による車体の屈曲は検出されていない。平面走行の間、各検出部１８２、１８４、１８６は状況の検出を継続して行っている。
【００６１】
出隅の検出は、路面検出部１８２により行われる（Ｓ１０２）。路面検出部１８２にて路面が検出されない間はステップＳ１００からの処理が繰り返される。ステップＳ１０２にて磁性体移動車１００により路面が検出されると、トルク制御部１９４は、第１の車輪１７０ａのトルクを小さくして当該第１の車輪１７０ａの回転速度を低下させる（Ｓ１０４）。これにより、第２の車輪１７０ｂが、第３の車輪１７０ｃとの間の後中車体節１１０ｃおよび後車体節１１０ｄの直線状態を保持したまま、第１の車輪１７０ａに近接する。したがって、図９の状態Ｂに示すように、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが支軸１２０ａで屈曲した状態となる。
【００６２】
第１の車輪１７０ａの減トルクは、前車体節１１０ａの底面１１０ａｂと前中車体節１１０ｂの底面１１０ｂｂとがなす角度αが所定の角度α１以下（すなわち、α≦α１）となるまで行われる（Ｓ１０６）。なお、前車体節１１０ａおよび前中車体節１１０ｂを合わせて前シャシーともいい、角度αを前シャシーの屈曲角度とも称する。前シャシーの屈曲角度αは、伸展状態で１８０°となり、屈曲するにつれてその角度は小さい値となる。角度α１は、例えば約９０°とすることができる。前シャシーを屈曲させることにより、車両の進行方向側に位置する第１の車輪１７０ａが、出隅通過の際に、磁性体２から外れてしまうのを防止することができる。
【００６３】
トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度α＝α１となるまでは、第１の車輪１７０ａのトルクを低下させ、前シャシーの屈曲角度α≦α１となったとき、各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１０８）。これにより、前シャシーが屈曲した状態を保持しながら車体を走行させることができる。
【００６４】
その後、図９の状態Ｃに示すように、第１の車輪１７０ａが出隅を越えて重力方向に対して平行な磁性体２平面に達する。このとき、トルク検出部１９４は、路面検出部１８２により路面の検知があり、かつ屈曲検出部１８６により第２の車輪１７０ｂに隣接する前中車体節１１０ｂと後中車体節１１０ｃとの屈曲角度βが所定の角度β１以上（すなわち、β≧β１）となったか否かを確認している（Ｓ１１０）。なお、前中車体節１１０ｂおよび後中車体節１１０ｃを合わせて中シャシーともいい、角度βを中シャシーの屈曲角度とも称する。中シャシーの屈曲角度βも、伸展状態で１８０°となり、屈曲するにつれてその角度は小さい値となる。ただし、中シャシーは、磁性体２側に突出するようにも離隔するようにも屈曲することが可能なことから、中シャシーの屈曲角度βは１８０°以上の値をとることも可能である。角度β１は、例えば約２５５°とすることができる。
【００６５】
ステップＳ１１０の条件を満たすまでは、車輪１７０ａ〜１７０ｃは同トルクで前進される。一方、ステップＳ１１０の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１１２）。そして、第２の車輪１７０ｂが出隅の角部２ａに到達すると、トルク制御部１９４は、図８に示すように、第２の車輪１７０ｂを出隅の角部２ａに線接触させた状態で、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃをそれぞれ前進させる。このとき、トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度αが所定の角度α２以上となり、かつ、後シャシーを構成する後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとがなす角γが所定の角度γ１以下となるまでステップＳ１０４の走行状態を維持する（Ｓ１１６）。なお、後シャシーの屈曲角度γは、伸展状態で１８０°となり、屈曲するにつれてその角度は小さい値となる。角度α２は例えば約１７５°とすることができ、角度γ１は例えば約９０°とすることができる。ステップＳ１１６の条件を満たすまではステップＳ１１４の処理が繰り返される。
【００６６】
ステップＳ１１６の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、再び各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１１８）。これにより、第２の車輪１７０ｂも出隅の角部２ａを乗り越えることができる。この間、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったことが屈曲検出部１８６により検出されたか否かを確認し（Ｓ１２０）、中シャシーの屈曲角度βが角度β２より大きい間は車輪１７０ａ〜１７０ｃを同トルクで回転させながら前進させる。これにより、第２の車輪１７０ｂにつられて第３の車輪１７０ｃも出隅の角部２ａを越えることができる。
【００６７】
その後、ステップＳ１２０にて中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったとき、トルク制御部１９４は、第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１２２）。そして、トルク制御部１９４は、後シャシーの屈曲角度γが所定の角度γ２以下となったか否かを判定して、車体が直線状態となったか否かを判定する（Ｓ１２４）。角度γ２は、例えば約１７５°とすることができる。
【００６８】
後シャシーの屈曲角度γが角度γ２より大きい間はまだ車体が直線となっていないため、第３の車輪１７０ｃの減トルク状態を維持する。そして、ステップＳ１２４にて後シャシーの屈曲角度γが角度γ２以下となると、車体全体が重力方向に対して平行な磁性体２の平面に移動したと判定し、トルク制御部１９４は磁性体移動車１００を平面走行させる（Ｓ１２６）。図９に示す例では、車両は磁性体２の立面に移したため、図６に基づき説明したように、トルク制御部１９４は、進行方向側の車輪ほど発生するトルクが大きくなるように各車輪のトルクを制御する。
【００６９】
以上、出隅角度９０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について説明した。
【００７０】
（出隅角度１８０°の出隅走行時における磁性体移動車の動作）
次に、図１０に示す出隅角度１８０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について、図７および図８のフローチャートに沿って説明する。図１０では、磁性体移動車１００は、平板である磁性体２の裏面から表面へ移動する場合を示している。なお、基本的には、図９に示した出隅角度９０°の出隅走行時における動作と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１０の状態Ｄに示すように、磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する磁性体２の裏面を走行している状態では、磁性体移動車１００は各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にして平面走行を行っている（Ｓ１００）。このとき、路面検出部１８２は路面である磁性体２平面を検出しており、壁検出部１８４による壁面の検出および屈曲検出部１８６による車体の屈曲は検出されていない。平面走行の間、各検出部１８２、１８４、１８６は状況の検出を継続して行っている。
【００７２】
出隅の検出は、路面検出部１８２により行われる（Ｓ１０２）。路面検出部１８２にて路面が検出されない間はステップＳ１００からの処理が繰り返される。ステップＳ１０２にて磁性体移動車１００により路面が検出されると、トルク制御部１９４は、第１の車輪１７０ａのトルクを小さくして当該第１の車輪１７０ａの回転速度を低下させる（Ｓ１０４）。これにより、第２の車輪１７０ｂが、第３の車輪１７０ｃとの間の後中車体節１１０ｃおよび後車体節１１０ｄの直線状態を保持したまま、第１の車輪１７０ａに近接する。したがって、図９の状態Ｅに示すように、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが支軸１２０ａで屈曲した状態となる。
【００７３】
第１の車輪１７０ａの減トルクは、前シャシーの屈曲角度αが所定の角度α１以下（すなわち、α≦α１）となるまで行われる（Ｓ１０６）。角度α１は、例えば約９０°とすることができる。前シャシーを屈曲させることにより、車両の進行方向側に位置する第１の車輪１７０ａが、出隅通過の際に、磁性体２から外れてしまうのを防止することができる。トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度α＝α１となるまでは、第１の車輪１７０ａのトルクを低下させ、前シャシーの屈曲角度α≦α１となったとき、各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１０８）。これにより、前シャシーが屈曲した状態を保持しながら車体を走行させることができる。
【００７４】
その後、図１０の状態Ｆに示すように、第１の車輪１７０ａが出隅を越えて磁性体２の表面側に達する。このとき、トルク検出部１９４は、路面検出部１８２により路面の検知があり、かつ屈曲検出部１８６により第２の車輪１７０ｂに隣接する前中車体節１１０ｂと後中車体節１１０ｃとの屈曲角度βが所定の角度β１以上（すなわち、β≧β１）となったか否かを確認している（Ｓ１１０）。なお、角度β１は、例えば約１９５°とすることができる。
【００７５】
ステップＳ１１０の条件を満たすまでは、車輪１７０ａ〜１７０ｃは同トルクで前進される。一方、ステップＳ１１０の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１１２）。そして、第２の車輪１７０ｂが出隅の角部に到達すると、トルク制御部１９４は、図８に示すように、第２の車輪１７０ｂを出隅の角部に線接触させた状態で、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃをそれぞれ前進させる（Ｓ１１４）。このとき、トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度αが所定の角度α２以上となり、かつ、後シャシーの屈曲角度γが所定の角度γ１以下となったか否かを確認している（Ｓ１１６）。角度α２は例えば約１７５°とすることができ、角度γ１は例えば約９０°とすることができる。ステップＳ１１６の条件を満たすまではステップＳ１１４の処理が繰り返される。
【００７６】
ステップＳ１１６の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、再び各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１１８）。これにより、第２の車輪１７０ｂも出隅を乗り越え表面にでることができる。この間、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったことが屈曲検出部１８６により検出されたか否かを確認し（Ｓ１２０）、中シャシーの屈曲角度βが角度β２より大きい間は車輪１７０ａ〜１７０ｃを同トルクで回転させながら前進させる。これにより、第２の車輪１７０ｂにつられて第３の車輪１７０ｃも出隅を越えることができる。
【００７７】
その後、ステップＳ１２０にて中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったとき、トルク制御部１９４は、第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１２２）。そして、トルク制御部１９４は、後シャシーの屈曲角度γが所定の角度γ２以下となったか否かを判定して、車体が直線状態となったか否かを判定する（Ｓ１２４）。角度γ２は、例えば約１７５°とすることができる。
【００７８】
後シャシーの屈曲角度γが角度γ２より大きい間はまだ車体が直線となっていないため、第３の車輪１７０ｃの減トルク状態を維持する。そして、ステップＳ１２４にて後シャシーの屈曲角度γが角度γ２以下となると、車体全体が重力方向に対して平行な磁性体２の表面に移動したと判定し、トルク制御部１９４は磁性体移動車１００を平面走行させる（Ｓ１２６）。図１０に示す例では、磁性体移動車１００は重力方向に対して直交する表面を走行するので、図５に基づき説明したように、トルク制御部１９４は、各車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転速度を同一にするように制御する。
【００７９】
以上、出隅角度１８０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について説明した。
【００８０】
（操縦者からの操作入力に基づく磁性体移動車の制御）
上述の説明では、磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられており、当該センサ１８０の検出結果に基づいて、磁性体移動車１００が走行する路面状態に応じて自動的に各車輪のトルク制御を行い、車両を走行させる場合について説明した。本実施形態に係る磁性体移動車１００は、センサ１８０の検出結果を用いなくとも、操縦者が操作入力装置２００から入力した操作入力に基づいて、車両を走行させることも可能である。
【００８１】
この場合、磁性体２上にある磁性体移動車１００の走行する路面状態が水平面や立面、出隅、入隅等のどのような状態にあるかを操縦者が目視したり、操縦者に通知されたセンサ１８０の検出結果を操縦者が分析したりする。そして、操縦者は、操作入力装置２００から各車輪のトルク制御値を入力して磁性体移動車１００の制御装置１９０へ送信する。トルク制御部１９４は、操作入力装置２００からのトルク制御値を制御情報として車輪駆動制御部１９６へ出力する。車両駆動制御部１９６は、トルク制御部１９４により算出された制御情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃを駆動するモータの制御値を算出し、モータへ出力する。
【００８２】
このように、磁性体移動車１００は、操縦者からの操作入力に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うことができる。
【００８３】
［２−３．入隅走行時におけるトルク制御］
次に、図１１および図１２に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車１００の入隅における車体の走行について説明する。なお、図１１は、磁性体移動車１００の入隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。図１２は、本実施形態に係る磁性体移動車１００の入隅走行時の動作を示す説明図である。なお、以下においても磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられており、トルク制御部１９４は、当該センサ１８０の検出結果に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うものとする。
【００８４】
図１２の状態Ｇに示すように、磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する磁性体２の平面を走行している状態では、磁性体移動車１００は上述したような平面走行を行う（Ｓ２００）。平面走行では、各車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転速度は同一である。このとき、路面検出部１８２は路面である磁性体２平面を検出しており、壁検出部１８４による壁面の検出および屈曲検出部１８６による車体の屈曲は検出されていない。平面走行の間、各検出部１８２、１８４、１８６は状況の検出を継続して行っている。
【００８５】
入隅の検出は、壁検出部１８４により行われる（Ｓ２０２）。壁検出部１８４にて壁面が検出されない間はステップＳ２００からの処理が繰り返される。ステップＳ２０２にて磁性体移動車１００により路面が検出されると（状態Ｈ）、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ２０４）。これにより、状態Ｉのように、第１の車輪１７０ａが磁性体２の壁面に乗り上がることができる。
【００８６】
本実施形態に係る磁性体移動車１００の各車輪１７０ａ〜１７０ｃは、図３にて説明したように、マグネット層１７２を摩擦層１７４で覆い構成されている。摩擦層１７４が磁性体２と接触していることでこれらの間に摩擦力が生じ、車輪１７０ａ〜１７０ｃが生じるトルクをあらゆる法線方向の磁性体２の面へ伝達することができる。ステップＳ１０４で当該車輪１７０ａの回転速度を増加して発生するトルクを大きくすることに加えて、発生したトルクを十分に活用することで、容易に状態Ｉのように第１の車輪１７０ａを磁性体２の壁面に乗り上げることができる。
【００８７】
このとき、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β３以下となったか否かを判定している（Ｓ２０６）。角度β３は、例えば約１３５°とすることができる。中シャシーの屈曲角度βは、第１の車輪１７０ａが磁性体２の壁面に乗り上げるまでは１８０°であり、第１の車輪１７０ａが磁性体２の壁面に乗り上げると次第に小さくなっていく。中シャシーの屈曲角度βが角度β３より大きいときには第１の車輪１７０ａのトルクを他の車輪１７０ｂ、１７０ｃのトルクより大きくしたままステップＳ２０６の処理を繰り返す。そして、中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β３となったとき、トルク制御部１９４は、全ての車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にして車両を前進させる（Ｓ２０８）。これにより、磁性体移動車１００の第１の車輪１７０ａは磁性体２の壁面を乗り上がっていき、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃは壁面に接近していく。
【００８８】
ステップＳ２０８の走行状態は、中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β４となるまで行われる（Ｓ２１０）。角度β４は第２の車輪１７０ｂが磁性体２の壁面に乗り上げるタイミングを計るための値であって、例えば約７５°〜９０°とすることができる。屈曲検出部１８６により中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β４となったことが検知されると（状態Ｊ）、トルク制御部１９４は、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ２１２）。したがって、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃの回転速度は第２の車輪１７０ｂの回転速度より小さくなる。これにより、第１の車輪１７０ａに続いて第２の車輪１７０ｂを磁性体２の壁面に乗り上げることができる。
【００８９】
第２の車輪１７０が磁性体２の壁面に乗り上がった後、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βがβ３より大きくなったか確認する（Ｓ２１４）。トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βがβ３より大きくなるまでステップＳ２１２のトルクの設定状態を維持した後、中シャシーの屈曲角度βがβ３より大きくなると、車輪１７０ａ〜１７０ｃを同トルクにして車両を移動させる（状態Ｋ）。そして、第３の車輪１７０ｃまで磁性体２の壁面に乗り上がり、図６の状態になると、トルク制御部１９４は、磁性体移動車１００を平面走行させる（Ｓ２１６）。図１２に示す例では、車両は磁性体２の立面に移したため、図６に基づき説明したように、トルク制御部１９４は、進行方向側の車輪ほど発生するトルクが大きくなるように各車輪のトルクを制御する。
【００９０】
以上、入隅走行時における磁性体移動車１００の動作について説明した。
【００９１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９２】
例えば、上記実施形態では、３対の車輪、すなわち６つの車輪１７０ａ〜１７０ｃを備える磁性体移動車１００について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、磁性体移動車１００は、４対以上の車輪を車両の進行方向に配置してもよい。この場合、平面走行時、出隅走行時、および入隅走行時の車輪のトルク制御は、上述した処理と同等に行うことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１００ 磁性体移動車
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ 車体節
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ 支軸
１３０ａ、１３０ｂ 回転規制部材
１３１ａ、１３１ｂ 溝部
１４０ａ、１４０ｂ ピン支持部材
１４１ａ、１４１ｂ ピン
１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ ギヤードモータ
１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ 車軸
１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ 車輪
１７２ マグネット層
１７４ 摩擦層
１８０ センサ
１８２ 路面検出部
１８４ 壁検出部
１８６ 屈曲検出部
１９０ 制御装置
１９２ 受信部
１９４ トルク制御部
１９６ 車輪駆動制御部
２００ 操作入力装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や火力発電所、化学プラント、各種タンク、船舶等においては、機器の保全状態を検査し、必要に応じて補修作業を行う必要がある。しかしながら、補修作業を行う現場が、例えば凹凸が激しかったり、急傾斜があったり、狭隘であったり、高所であったりする場合には、作業者が近づくことが難しく、効率的な作業を行うことができない。また、作業現場によっては、安全上の観点から作業者が作業現場に近づくことができない場合もある。
【０００３】
そこで、近年では、作業装置を搭載し、磁性体からなる路面に吸着した状態で走行可能な磁性体移動車が提案されている。例えば特許文献１には、車両の進行方向に並設された剛体で５つ以上の車体節、並びに、各車体節を隣接する車体節に対して折り畳み及び展開動作可能に支持する４つの支軸、を備えた車両本体と、車両本体に対して車軸が回転可能に支持された６輪以上で磁力を有する車輪と、から構成される磁性体移動車が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の磁性体移動車の前端の車輪から後端の車輪までの間に配置される４つ以上の支軸は、車軸方向視で、車輪の外側で車輪間に配置される第１の支軸と、車輪の内側に配置される第２の支軸とからなり、第２の支軸は、車軸方向視で、最前部の両輪と最後部の両輪以外の車輪（以下、中輪という）の内側に２つあり、車軸は最前部の車体節、最後部の車体節、同じ車輪の内側に配置される第２の支軸間の車体節に設けられている。このような構成とすることで、磁性体移動車を磁性体に吸着させた状態で、急峻な傾きを有する磁性体表面上または急角度で入隅もしくは出隅となる磁性体表面上において、安定的に走行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の磁性体移動車では、出隅では屈曲機能を事前に発揮させて屈曲した姿勢とした後に出隅部へ侵入させなければ、車体底部が出隅の角部に接触してしまい、磁性体に吸着する車輪が脱落する危険性がある。例えば図１３に示す、支軸１２で屈曲可能に連結された２つの車両節１１ａ、１１ｂと、各車両節１１ａ、１１ｂに車両の進行方向と直交する車軸１６ａ、１６ｂに設けられた車輪１７ａ、１７ｂと、各車輪１７ａ、１７ｂを駆動する車輪駆動部であるギヤードモータ１５ａ、１５ｂとからなる磁性体移動車１０について考える。磁性体移動車１０が出隅部分を走行する際に車両節１１ａ、１１ｂが十分に屈曲していないと、図１３に示すように、車体底部が出隅の角部に接触してしまう。
【０００７】
一方、入隅では、各車輪の速度が同一のままでは車輪のスリップが発生し、磁性体に吸着する車輪が脱落する危険性がある。すなわち、図１４に示すように、車両の進行方向に向かって前方にある車輪１７ａが入隅を乗り越えた状態においては、車輪１７ａと車輪１７ｂとが同一速度で回転していると各車輪１７ａ、１７ｂはスリップし、車輪１７ａは壁を登ることができない。
【０００８】
このため、磁性体移動車の操縦者は、出隅や入隅の前後において各車輪の速度を調整し、積極的に車体が屈曲した状態を形成し、車体の位置に応じて前後輪に速度差を生じさせる必要がある。しかし、この操作は、時々刻々と変化する磁性体移動車と出隅または入隅との位置関係に応じて行う必要があり、操縦者にとっては負担が大きい。また、磁性体移動車を遠隔から操縦する場合には、出隅や入隅における車体位置の把握が困難であり、遠隔操作での操作は難しい。特に凹凸が多く狭隘なエリアにおいては出隅や入隅が見えにくく、操縦者にとっては操作が困難となる。また、遠隔視カメラを用いたとしても、操縦に必要な進行方向前方の状況の撮像が優先し、同時に車体の屈曲状況を操縦者に伝達するのは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、磁性体の路面状況に応じて磁性体移動車の車輪の発生するトルクを制御する、新規かつ改良された磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、磁性体の路面状況に応じて各車輪駆動部を対となる車輪ごとに独立してトルク制御するトルク制御部と、を備えることを特徴とする、磁性体移動車が提供される。
【００１１】
本発明によれば、磁性体移動車が走行する磁性体の路面状況は、例えば立面や出隅、入隅等のように様々な状況がある。本発明の磁性体移動車は、当該車両が走行する磁性体の路面状況に応じて、各車輪駆動部を対となる車輪ごとに独立して制御することで、対となる車輪ごとにそれらが発生するトルクを変化させる。対となる車輪ごとにトルクの大きさが異なることで磁性体移動車の車体を屈曲させることができ、路面状況に応じて適切な車体形態で車両を走行させることができる。
【００１２】
磁性体移動車が重力方向に対して略平行な磁性体の立面を走行するとき、トルク制御部は、車輪駆動部を制御して、進行方向側に配置された車輪ほど大きいトルクを発生させてもよい。これにより、車体が屈曲するのを防止し、車体の直線状態を保持することができる。
【００１３】
また、磁性体移動車が磁性体の出隅を走行するとき、トルク制御部は、磁性体の出隅を通過する車体節を連結する支軸が磁性体から離隔する方向に屈曲するように車輪駆動部を制御してもよい。これにより、出隅を通過する車体と磁性体との接触を防止し、磁性体移動車が磁性体から落下するのを防止することができる。
【００１４】
さらに、磁性体移動車が磁性体の入隅を走行するとき、トルク制御部は、車輪駆動部を制御して、磁性体の入隅を通過する車輪のトルクを、他の車輪のトルクより大きくしてもよい。これにより、磁性体移動車が確実に入隅を乗り上げることができる。
【００１５】
本発明の磁性体移動車は、磁性体移動車の進行方向に路面が存在するか否かを検出する路面検出部と、磁性体移動車の進行方向に路面から鉛直上方に延びる壁面が存在するか否かを検出する壁検出部と、をさらに備えてもよい。このとき、トルク制御部は、路面検出部または壁検出部の検出結果のうち少なくともいずれか１つに基づいて、磁性体移動車が走行予定の磁性体の路面状況を判定してもよい。これにより、磁性体移動車が自律的に走行予定の磁性体の路面状況を認識することができる。
【００１６】
また、本発明の磁性体移動車は、磁性体移動車の車体節の屈曲状態を検出する屈曲検出部をさらに備えてもてよい。このとき、トルク制御部は、屈曲検出部の検出結果に基づいて、各車輪により発生するトルクを決定して車輪駆動部を制御してもよい。
【００１７】
車輪は、環状の永久磁石であるマグネット層と、少なくともマグネット層の磁性体との接触面を被覆する摩擦層とからなるように構成してもよい。これにより、車輪と磁性体との間の摩擦が増す。その結果、磁性体の面と車輪の間の接線力が増し、重力方向に対して略平行な磁性体の立面を走行するときの車重の保持や、車輪のトルクの伝達が、安定かつ確実になる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、車輪のトルクを制御する制御装置であって、磁性体の路面状況に応じて、対となる車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御部と、車輪駆動部に対して算出されたトルクを発生させる車輪駆動制御部と、を備えることを特徴とする、磁性体移動車の制御装置が提供される。
【００１９】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する４つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、車輪のトルクを制御する制御方法であって、磁性体の路面状況に応じて、対となる車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御ステップと、車輪駆動部を制御して算出されたトルクを発生させる車輪駆動制御ステップと、を含むことを特徴とする、磁性体移動車の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、磁性体の路面状況に応じて磁性体移動車の車輪の発生するトルクを制御する磁性体移動車、磁性体移動車の制御装置および制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す概略斜視図である。
【図２】同実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す側面図である。
【図３】同実施形態に係る磁性体移動車の車輪方向の構成を示す部分断面斜視図である。
【図４】同実施形態に係る磁性体移動車の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】同実施形態に係る磁性体移動車が重力方向に対して直交する水平面を移動する場合を説明する説明図である。
【図６】同実施形態に係る磁性体移動車が重力方向に対して平行な水平面を移動する場合を説明する説明図である。
【図７】磁性体移動車の出隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。
【図８】磁性体移動車の出隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。
【図９】同実施形態に係る磁性体移動車の出隅走行時の動作を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係る磁性体移動車が磁性体の裏面から裏面へ移動するときの動作を示す説明図である。
【図１１】磁性体移動車の入隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。
【図１２】同実施形態に係る磁性体移動車の入隅走行時の動作を示す説明図である。
【図１３】車輪の速度制御がない場合における、磁性体移動車の出隅での走行状態を説明する説明図である。
【図１４】車輪の速度制御がない場合における、磁性体移動車の入隅での走行状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
＜１．磁性体移動車の構成＞
［１−１．磁性体移動車の概略構成］
まず、図１〜図３に基づいて、本発明の実施形態に係る磁性体移動車の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る磁性体移動車の構成を示す側面図である。図３は、本実施形態に係る磁性体移動車の車輪の構成を示す部分断面斜視図である。なお、図１では、車両の進行方向をｙ軸正方向とし、車両の進行方向に向かって左側の前輪および中輪の記載は省略している。
【００２４】
本実施形態に係る磁性体移動車は、永久磁石からなる６つの車輪を有しており、磁性体に吸着しながら磁性体上を走行する車両である。磁性体移動車１００は、図１および図２に示すように、車体節１１０ａ〜１１０ｄと、各車体節１１０ａ〜１１０ｄを連結する支軸１２０ａ〜１２０ｄと、回転制限部材１３０ａ、１３０ｂと、ピン支持部材１４０ａ、１４０ｂと、ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃと、車軸１６０ａ〜１６０ｃと、車輪１７０ａ〜１７０ｃとからなる。
【００２５】
車体節１１０ａ〜１１０ｄは、車両の基台を構成する部材であって、平板形状の剛体である。図１に示すように、車体節１１０ａ〜１１０ｄは、車両が水平面に置かれた状態で各車体節１１０ａ〜１１０ｄの平面が面一となるように、車両の進行方向に並設される。以下の説明では、車両の進行方向を車両の前方として、車体節１１０ａを前車体節、車体節１１０ｂを前中車体節、車体節１１０ｃを後中車体節、車体節１１０ｄを後車体節とも称する。なお、後述するギヤードモータ１５０ｂも、車体節１１０ａ〜１１０ｄと同様に車体節として機能する。
【００２６】
支軸１２０ａ〜１２０ｄは、隣接する車体節１１０ａ〜１１０ｄおよびギヤードモータ１５０ｂを連結し、回転可能に支持する。支軸１２０ａ〜１２０ｄは、車両の進行方向に対して直交する方向に延びるように設けられる。具体的には、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが前支軸１２０ａにより連結され、前中車体節１１０ｂとギヤードモータ１５０ｂとが前中支軸１２０ｂにより連結されている。また、ギヤードモータ１５０ｂと後中車体節１１０ｃとが後中支軸１２０ｃにより連結され、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとが後支軸１２０ｄにより連結されている。支軸１２０ａ〜１２０ｄにより連結された車体節１１０ａ〜１１０ｄおよびギヤードモータ１５０ｂは、支軸回りに相対的に回転させることができる。これにより、磁性体移動車１００は、車体を屈曲させることが可能となる。
【００２７】
回転規制部材１３０ａ、１３０ｂは、支軸１２０ａまたは１２０ｄによって接続された車体節１１０ａ〜１１０ｄ間の相対的な回転範囲を規制する。回転規制部材１３０ａ、１３０ｂ、以下に説明する溝部１３１ａ、１３１ｂ、ピン支持部材１４０ａ、１４０ｂ、ピン１４１ａ、１４１ｂは、図１に示すように対となって構成されており、進行方向に対して直交する方向に配置されている。
【００２８】
回転規制部材１３０ａ、１３０ｂは、具体的には、第１の回転規制部材１３０ａは、前車体節１１０ａの上面１１０ａｔに固定された、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとの間の相対的な回転を規制する部材である。また、第２の回転規制部材１３０ｂは、後中車体節１１０ｃ上面に固定された、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとの間の相対的な回転を規制する部材である。
【００２９】
回転規制部材１３０ａ、１３０ｂには、支軸１２０ａ、１２０ｄを中心とする円弧状の溝部１３１ａ、１３１ｂが形成されている。各溝部１３１ａ、１３１ｂには、図１および図２に示すように、ピン支持部材１４０ａ、１４０ｂから支軸１２０ａ〜１２０ｄの延設方向に突出するピン１４１ａ、１４１ｂが挿通されている。第１のピン支持部材１４０ａは前中車体節１１０ｂに固定されており、第２のピン支持部材１４０ｂは後車体節１１０ｄに固定されている。車両が水平面に置かれた状態では、図２に示すように、ピン１４１ａ、１４１ｂは、溝部１３１ａ、１３１ｂの車両の進行方向側（ｙ軸正方向側）の一端に位置する。
【００３０】
このような構成により、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとは、これらの上面１１０ａｔと上面１１０ｂｔとがなす角度が大きくなるように、支軸１２０ａ回りに回転して車体を屈曲させることができる。このとき、第１のピン１４１ａは第１の溝部１３１ａに案内されて第１の溝部１３１ａの他端まで移動する。そして、第１のピン１４１ａが他端に到達すると、車体節１１０ａ、１１０ｂの回転が規制され、これ以上上面１１０ａｔと上面１１０ｂｔとがなす角度が大きくなる方向には回転できなくなる。同様に、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとは、これらの上面１１０ｃｔと上面１１０ｄｔとがなす角度が大きくなるように、支軸１２０ｄ回りに回転して車体を屈曲させることができる。このとき、第２のピン１４１ｂは第２の溝部１３１ｂに案内されて第２の溝部１３１ｂの他端まで移動する。そして、第２のピン１４１ｂが他端に到達すると、車体節１１０ｃ、１１０ｄの回転が規制され、これ以上上面１１０ｃｔと上面１１０ｄｔとがなす角度が大きくなる方向には回転できなくなる。
【００３１】
溝部１３１ａ、１３１ｂの長さは、車体節１１０ａと１１０ｂ、１１０ｃと１１０ｄの間で許容される回転範囲に応じて設定される。例えば、支軸１２０ａ、１２０ｄと磁性体２との間のｚ方向における距離が距離ｄ１（＞０）となったときに停止し、かつ、ｙ方向における距離が距離ｄ２となったときに停止するように設定される。なお、距離ｄ２は、図２に示すような板厚ｄ３の磁性体２上で磁性体移動車１００を走行させる場合には、隣接する車輪１７０ａと１７０ｂ、１７０ｂと１７０ｃが吸着しないようにｄ２≦ｄ３を満たすように設定する必要がある。
【００３２】
なお、本実施形態では、第１の回転規制部材１３０ａを前車体節１１０ａに固定し、第１のピン支持部材１４０ａを前中車体節１１０ｂに固定したが、本発明はかかる例に限定されず、第１の回転規制部材１３０ａを前中車体節１１０ｂに固定し、第１のピン支持部材１４０ａを前車体節１１０ａに固定してもよい。同様に、第２の回転規制部材１３０ｂを後中車体節１１０ｃに固定し、第２のピン支持部材１４０ｂを後車体節１１０ｄに固定したが、第２の回転規制部材１３０ｂを後車体節１１０ｄに固定し、第２のピン支持部材１４０ｂを後中車体節１１０ｃに固定してもよい。
【００３３】
ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃは、車輪１７０ａ〜１７０ｃを回転駆動するモータおよび駆動力を伝達する伝達ギアを備える駆動機構である。第１のギヤードモータ１５０ａは、前車体節１１０ａの上面１１０ａｔに載置され、第３のギヤードモータ１５０ｃは、後車体節１１０ｄの上面１１０ｄｔに載置される。第２のギヤードモータ１５０ｂは、支軸１２０ｂにより前中車体節１１０ｂと相対的に回転可能に連結されるとともに、支軸１２０ｃにより後中車体節１１０ｃと相対的に回転可能に連結される。すなわち、第２のギヤードモータ１５０ｂは、車体節として機能する。
【００３４】
ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃも、図１に示すように対となって構成されており、進行方向に対して直交する方向に配置されている。したがって、各ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃに連結される車軸１６０ａ〜１６０ｃ、車輪１７０ａ〜１７０ｃも対となって構成されている。すなわち、本実施形態に係る磁性体移動車１００は、３対の車輪、すなわち６つの車輪１７０ａ〜１７０ｃを備える。
【００３５】
車軸１６０ａ〜１６０ｃは、車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転中心となり、伝達ギアにより伝達された駆動力で車輪１７０ａ〜１７０ｃを回転させる。車軸１６０ａ〜１６０ｃは、支軸１２０ａ〜１２０ｄの延設方向に突出し、一端は各ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃに備えられる伝達ギアの最終段に配置される最終ギアと係合している。車軸１６０ａ〜１６０ｃの他端には、車輪１７０ａ〜１７０ｃがそれぞれ取り付けられている。
【００３６】
車輪１７０ａ〜１７０ｃは、磁力を有する車輪である。各車輪１７０ａ〜１７０ｃ（１７０）は、図３に示すように、環状の永久磁石であるマグネット層１７２と、マグネット層１７２の表面を覆う摩擦層１７４とからなる。摩擦層１７０は、例えばゴム等を用いることができ、少なくともマグネット層１７２のうち磁性体２と接触する部分に設けられる。車輪１７０の表面に位置する摩擦層１７４は、車輪１７０と磁性体２との間に摩擦を生じさせるために設けられる。これにより、磁性体２との接触部分において車輪１７０で発生するトルクを十分に伝達することができ、車輪１７０が磁性体２からずり落ちるのを防止できる。車輪１７０と摩擦層１７４との摩擦係数μは、例えば約０．１〜０．５に設定することができる。また、車輪１７０のマグネット層１７２を覆う材料として、ゴム以外にも例えばシリコン樹脂等を用いてもよい。
【００３７】
このような構成の磁性体移動車１００は、後述する制御装置によって各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うことで車体を屈曲させることができる。図４に、本実施形態に係る磁性体移動車１００の制御装置１９０の構成を示す。
【００３８】
［１−２．磁性体移動車の制御装置の構成］
制御装置１９０は、磁性体移動車１００に設けられたセンサ１８０または磁性体移動車１００の操縦者が当該磁性体移動車１００を操作するための操作入力を行う操作入力装置２００からの情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う。すなわち、制御装置１９０は、センサ１８０により検出されたセンサ情報に基づいて、磁性体移動車１００の各ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃにトルクの差を設けて、各車輪１７０ａ〜１７０ｃに微少かつ適切な速度差を与えることができる。その結果、制御装置１９０は、磁性体移動車１００の走行状態を自動的に判断し、適切な形態に車体を屈曲させたり展開させたりすることができる。あるいは、制御装置１９０は、操作入力装置２００からの操作入力情報に基づいて、磁性体移動車１００の車体を屈曲させたり展開させたりすることもできる。したがって、センサ１８０または操作入力装置２００からの入力があれば、制御装置１９０は車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うことができる。
【００３９】
まず、磁性体移動車１００にセンサ１８０を備える場合、図４に示すように、センサ１８０として、路面検出部１８２と、壁検出部１８４と、屈曲検出部１８６とが備えられる。
【００４０】
路面検出部１８２は、磁性体移動車１００の車体節１００ａ〜１００ｄの底面１１０ａｂ〜１１０ｄｂと対向している磁性体２が存在しているか否かを検出する。路面検出部１８２は、例えば赤外線センサ等により構成することができ、前車体節１１０ａの車軸１６０ａよりも進行方向側に設けられる。路面検出部１８２から出射された赤外線は、底面１１０ａｂが磁性体２と対向していれば当該磁性体２の表面で反射して、路面検出部１８２により検出される。一方、底面１１０ａｂが磁性体２と対向していない場合には、路面検出部１８２によって反射された赤外線が検出されないか、あるいは底面１１０ａｂが磁性体２と対向している場合よりも遅れて赤外線を検出することになる。路面検出部１８２の検出結果は、制御装置１９０の受信部１９２へ送信される。
【００４１】
壁検出部１８４は、磁性体移動車１００の進行方向に、車体節１００ａと対向している磁性体２が存在しているか否かを検出する。壁検出部１８４は、路面検出部１８２と同様、例えば赤外線センサ等により構成することができ、前車体節１１０ａから進行方向に向かって赤外線を出射するように設けられる。壁検出部１８４から出射された赤外線は、車両の進行方向に磁性体２があれば当該磁性体２の表面で反射して、壁検出部１８４により検出される。一方、車両の進行方向に磁性体２がない場合には、壁検出部１８４によって反射された赤外線が検出されない。壁検出部１８４の検出結果は、制御装置１９０の受信部１９２へ送信される。
【００４２】
屈曲検出部１８６は、磁性体移動車１００の車体の屈曲状態を検出する。屈曲検出部１８６は、例えばエンコーダを支軸１２０ａ〜１２０ｄに設けて支軸１２０ａ〜１２０の回転角度を検出したり、シートセンサを支軸１２０ａ〜１２０ｄおよびその両隣にある車体節１１０ａ〜１１０ｄまたはギヤードモータ１５０ｂにわたって設けて屈曲に応じた圧力変化を検出したりするように構成される。屈曲検出部１８６の検出結果は、制御装置１９０の受信部１９２へ送信される。
【００４３】
一方、操作入力装置２００は、磁性体移動車１００の操縦者によって送信される操作入力を、制御装置１９０の受信部１９２へ出力する。操縦者は、磁性体移動車１００の走行状態を見て、操作入力部２００を用いて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを調節する入力情報を入力する。情報の入力は、操作入力装置２００に設けられたボタンやレバー、キーボード、タッチパネル等により行うことができる。
【００４４】
なお、操作入力装置２００による操作入力に基づき磁性体移動車１００のトルク制御を行う場合に、磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられているときには、センサ１８０の検出結果を操作入力装置２００に送信して、操縦者に通知するようにしてもよい。これにより、操縦者は、磁性体移動車１００が走行する環境をより正確に認識することができるようになり、適切な操作入力を行うことができるようになる。
【００４５】
センサ１８０または操作入力装置２００からの入力情報に基づいて、制御装置１９０は、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う。制御装置１９０は、図４に示すように、受信部１９２と、トルク制御部１９４と、車輪駆動制御部１９６とからなる。
【００４６】
受信部１９２は、センサ１８０または操作入力装置２００からの入力情報を受信するインタフェースである。受信部１９２は、受信した入力情報をトルク制御部１９４へ出力する。
【００４７】
トルク制御部１９４は、入力情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う。センサ１８０から入力された検出結果に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行う場合、トルク制御部１９４は、まず、センサ１８０の検出結果より磁性体移動車１００の走行する環境を認識する。例えば、水平面を走行しているのか、出隅を走行しようとしているのか、あるいは入隅を走行しようとしているのか、といった、磁性体移動車１００が走行する環境を認識する。そして、トルク制御部１９４は、磁性体移動車１００の走行する環境に応じて、安定して車両を走行させるように車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを制御する。トルク制御部１９４による車両１７０ａ〜１７０ｃのトルクを制御する制御情報は、車輪駆動制御部１９６へ出力される。なお、トルク制御部１９４によるトルク制御についての詳細は後述する。
【００４８】
車輪駆動制御部１９６は、トルク制御部１９４により算出された制御情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃを駆動するモータの制御値を算出し、モータへ出力する。車輪駆動制御部１９６は、図４に示すように、３つの車輪１７０ａ〜１７０ｃをそれぞれ独立してトルク制御することができる。車輪駆動制御部１９６は、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクをそれぞれ算出して、ギヤードモータ１５０ａ〜１５０ｃ、車軸１６０ａ〜１６０ｃを介して車輪１７０ａ〜１７０ｃへ伝達される。
【００４９】
本実施形態に係る制御装置１９０では、第１の車輪１７０ａ、第２の車輪１７０ｂ、および第３の車輪１７０ｃそれぞれを独立してトルク制御する。これにより、第１の車輪１７０ａ、第２の車輪１７０ｂ、および第３の車輪１７０ｃの回転速度に差が生じ、車体を支軸１２０ａ〜１２０ｄにおいて屈曲させることができる。車体の屈曲の形態は、トルク制御部１９４により認識された磁性体移動車１００の走行する環境に応じて決定される。以下、磁性体移動車１００の走行する環境に応じた車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御について詳細に説明する。
【００５０】
＜２．磁性体移動車の車輪のトルク制御＞
［２−１．平面走行時におけるトルク制御］
まず、図５および図６に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車１００の平面走行時における動作を説明する。なお、図５は、本実施形態に係る磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する水平面を移動する場合を説明する説明図である。図６は、本実施形態に係る磁性体移動車１００が重力方向に対して平行な水平面を移動する場合を説明する説明図である。なお、以下では、車両が進行方向へ進むときの車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転方向を順方向として説明する。図５、図６および後述する図９、図１０、図１２においては、順方向は時計回りの回転方向である。また、図５、図６、図９、図１０、図１２においては、説明を分かり易くするため、図２に示す磁性体移動車１００を簡略化して記載している。この際、支軸１２０ｂおよび１２０ｃは、支軸１２０ｅとしてまとめて記載している。
【００５１】
磁性体移動車１００においては、車両走行時に、前後の車輪１７０ａ〜１７０ｃに対して順方向への回転の反トルクを作用させる。進行方向先頭にある第１の車輪１７０ａには第２の車輪１７０ｂを平面に押し付ける方向に反トルクが付加される。第２の車輪１７０ｂには、第１の車輪１７０ａを平面から離隔させる方向と、第３の車輪１７０ｃを平面に押し付ける方向とに反トルクが付加される。第３の車輪１７０ｃには、第２の車輪１７０ｂを平面から離隔させる方向の反トルクが与えられる。
【００５２】
本実施形態に係る磁性体移動車１００は、上述したように、支軸１２０ａ〜１２０ｄにおいて車体が屈曲可能に構成されている。このため、車輪１７０ａ〜１７０ｃに作用する反トルクによって、その向きによって車体が屈曲する。
【００５３】
例えば、重力方向に対して直交する水平面を磁性体移動車１００が移動する場合を考えると、図５に示すように、第１の車輪１７０ａの順方向への回転により第２の車輪１７０ｂが磁性体２側へ押し付けられる方向の反トルクτ１が付加される。また、第２の車輪１７０ｂについては、第２の車輪１７０ｂの順方向への回転により、第１の車輪１７０ａが磁性体２から離隔する方向の反トルクτ２と、第３の車輪１７０ｃが磁性体２側へ押し付けられる方向の反トルクτ３が付加される。このとき、第２の車輪１７０ｂの反トルクは、反トルクτ２、τ３に半分ずつ分散して車体に作用する。そして、第３の車輪１７０ｃについては、第３の車輪１７０ｃの順方向への回転により、第２の車輪１７０ｂが磁性体２から離隔する方向の反トルクτ４が付加される。
【００５４】
これより、反トルクτ１＞τ２より、支軸１２０ａが磁性体２に近接して、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが伸展するように移動する。また、反トルクτ４＞τ３より、支軸１２０ｄが磁性体２から離隔して、後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとが支点１２０ｄにおいて屈曲するように移動する。ここで、図５に示すように、重力方向に対して直交する水平面での走行においては、各車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転により生じる反トルクで車体が屈曲するように移動しても重力の作用によりその屈曲状態への移動は抑制される。したがって、重力方向に対して直交する水平面での走行においては、走行反トルクの保持機能を考慮しなくとも車両は進展した状態で安定して水平走行できる。
【００５５】
これに対して、重力方向に対して平行な水平面（立面）を移動する場合には、重力によって反トルクによる車体の屈曲を抑制することができず、図６に示すように車体が屈曲する。そこで、本実施形態に係る磁性体移動車１００は、トルク制御部１９４によって車輪１７０ａ〜１７０ｃの発生するトルクを制御し、車体の屈曲を抑制する。
【００５６】
より詳細に説明すると、立面走行時においては、トルク制御部１９４は、車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを進行方向側に位置するものほど大きくする。例えば、第３の車輪１７０ｃのトルクが通常値であるとき、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂのトルクを通常値より１０％大きくし、第１の車輪１７０ａのトルクを通常値より２０％大きくする。このように、進行方向側に位置する車輪ほどトルクを大きくすることで、車体が進行方向に引っ張られるような状態となり、車体の直線形状を維持することが可能となる。立面走行時においては、車体の重心が磁性体２から離隔してしまうと車体に対して磁性体２から引き剥がされる力が発生して磁性体２から落下しやすくなることからも、車体の直線形状を維持することは望ましい。
【００５７】
［２−２．出隅走行時におけるトルク制御］
次に、図７〜図１０に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車１００の出隅における車体の走行について説明する。なお、図７および図８は、磁性体移動車１００の出隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。図９は、本実施形態に係る磁性体移動車１００の出隅走行時の動作を示す説明図である。図１０は、本実施形態に係る磁性体移動車１００が磁性体２の裏面から裏面へ移動するときの動作を示す説明図である。なお、以下では磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられており、トルク制御部１９４は、当該センサ１８０の検出結果に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うものとする。
【００５８】
磁性体移動車１００が出隅を通過する場合、各車輪１７０ａ〜１７０ｃは出隅での接触を避けるため、支軸１２０ａ、１２０ｄが磁性体２から離隔するように屈曲する。このため、磁性体移動車１００が出隅を通過するときには、車輪１７０ａ〜１７０ｃの磁性体２に対する吸着力が低下する。そこで、出隅を通過する際には、隣接する車輪からの反トルクによって車両が磁性体２から離隔されるのを避けるため、車体は基本的に伸展させて直線状態とするのが望ましい。このように車軸間距離を大きくすることで、接線力を小さくすることができ、車両が磁性体２から離隔させる力を低減することができる。
【００５９】
一方で、出隅通過時には、出隅と車体底部とが接触して車両が磁性体２から脱落するのを防止するため、車体を屈曲させる必要がある。したがって、出隅を通過するときには車体を屈曲させ、それ以外では車体を伸展させるようにする。このような考えに基づき、トルク制御部１９４は磁性体移動車１００のトルク制御を行う。以下、出隅角度が９０°と１８０°との場合について、出隅走行時の車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御について説明する。
【００６０】
（出隅角度９０°の出隅走行時における磁性体移動車の動作）
まず、図９に示す出隅角度９０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について、図７および図８のフローチャートに沿って説明する。図９の状態Ａに示すように、磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する磁性体２の平面を走行している状態では、磁性体移動車１００は上述したような平面走行を行う（Ｓ１００）。平面走行では、各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクは同一である。このとき、路面検出部１８２は路面である磁性体２平面を検出しており、壁検出部１８４による壁面の検出および屈曲検出部１８６による車体の屈曲は検出されていない。平面走行の間、各検出部１８２、１８４、１８６は状況の検出を継続して行っている。
【００６１】
出隅の検出は、路面検出部１８２により行われる（Ｓ１０２）。路面検出部１８２にて路面が検出されない間はステップＳ１００からの処理が繰り返される。ステップＳ１０２にて磁性体移動車１００により路面が検出されると、トルク制御部１９４は、第１の車輪１７０ａのトルクを小さくして当該第１の車輪１７０ａの回転速度を低下させる（Ｓ１０４）。これにより、第２の車輪１７０ｂが、第３の車輪１７０ｃとの間の後中車体節１１０ｃおよび後車体節１１０ｄの直線状態を保持したまま、第１の車輪１７０ａに近接する。したがって、図９の状態Ｂに示すように、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが支軸１２０ａで屈曲した状態となる。
【００６２】
第１の車輪１７０ａの減トルクは、前車体節１１０ａの底面１１０ａｂと前中車体節１１０ｂの底面１１０ｂｂとがなす角度αが所定の角度α１以下（すなわち、α≦α１）となるまで行われる（Ｓ１０６）。なお、前車体節１１０ａおよび前中車体節１１０ｂを合わせて前シャシーともいい、角度αを前シャシーの屈曲角度とも称する。前シャシーの屈曲角度αは、伸展状態で１８０°となり、屈曲するにつれてその角度は小さい値となる。角度α１は、例えば約９０°とすることができる。前シャシーを屈曲させることにより、車両の進行方向側に位置する第１の車輪１７０ａが、出隅通過の際に、磁性体２から外れてしまうのを防止することができる。
【００６３】
トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度α＝α１となるまでは、第１の車輪１７０ａのトルクを低下させ、前シャシーの屈曲角度α≦α１となったとき、各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１０８）。これにより、前シャシーが屈曲した状態を保持しながら車体を走行させることができる。
【００６４】
その後、図９の状態Ｃに示すように、第１の車輪１７０ａが出隅を越えて重力方向に対して平行な磁性体２平面に達する。このとき、トルク検出部１９４は、路面検出部１８２により路面の検知があり、かつ屈曲検出部１８６により第２の車輪１７０ｂに隣接する前中車体節１１０ｂと後中車体節１１０ｃとの屈曲角度βが所定の角度β１以上（すなわち、β≧β１）となったか否かを確認している（Ｓ１１０）。なお、前中車体節１１０ｂおよび後中車体節１１０ｃを合わせて中シャシーともいい、角度βを中シャシーの屈曲角度とも称する。中シャシーの屈曲角度βも、伸展状態で１８０°となり、屈曲するにつれてその角度は小さい値となる。ただし、中シャシーは、磁性体２側に突出するようにも離隔するようにも屈曲することが可能なことから、中シャシーの屈曲角度βは１８０°以上の値をとることも可能である。角度β１は、例えば約２５５°とすることができる。
【００６５】
ステップＳ１１０の条件を満たすまでは、車輪１７０ａ〜１７０ｃは同トルクで前進される。一方、ステップＳ１１０の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１１２）。そして、第２の車輪１７０ｂが出隅の角部２ａに到達すると、トルク制御部１９４は、図８に示すように、第２の車輪１７０ｂを出隅の角部２ａに線接触させた状態で、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃをそれぞれ前進させる。このとき、トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度αが所定の角度α２以上となり、かつ、後シャシーを構成する後中車体節１１０ｃと後車体節１１０ｄとがなす角γが所定の角度γ１以下となるまでステップＳ１０４の走行状態を維持する（Ｓ１１６）。なお、後シャシーの屈曲角度γは、伸展状態で１８０°となり、屈曲するにつれてその角度は小さい値となる。角度α２は例えば約１７５°とすることができ、角度γ１は例えば約９０°とすることができる。ステップＳ１１６の条件を満たすまではステップＳ１１４の処理が繰り返される。
【００６６】
ステップＳ１１６の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、再び各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１１８）。これにより、第２の車輪１７０ｂも出隅の角部２ａを乗り越えることができる。この間、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったことが屈曲検出部１８６により検出されたか否かを確認し（Ｓ１２０）、中シャシーの屈曲角度βが角度β２より大きい間は車輪１７０ａ〜１７０ｃを同トルクで回転させながら前進させる。これにより、第２の車輪１７０ｂにつられて第３の車輪１７０ｃも出隅の角部２ａを越えることができる。
【００６７】
その後、ステップＳ１２０にて中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったとき、トルク制御部１９４は、第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１２２）。そして、トルク制御部１９４は、後シャシーの屈曲角度γが所定の角度γ２以下となったか否かを判定して、車体が直線状態となったか否かを判定する（Ｓ１２４）。角度γ２は、例えば約１７５°とすることができる。
【００６８】
後シャシーの屈曲角度γが角度γ２より大きい間はまだ車体が直線となっていないため、第３の車輪１７０ｃの減トルク状態を維持する。そして、ステップＳ１２４にて後シャシーの屈曲角度γが角度γ２以下となると、車体全体が重力方向に対して平行な磁性体２の平面に移動したと判定し、トルク制御部１９４は磁性体移動車１００を平面走行させる（Ｓ１２６）。図９に示す例では、車両は磁性体２の立面に移したため、図６に基づき説明したように、トルク制御部１９４は、進行方向側の車輪ほど発生するトルクが大きくなるように各車輪のトルクを制御する。
【００６９】
以上、出隅角度９０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について説明した。
【００７０】
（出隅角度１８０°の出隅走行時における磁性体移動車の動作）
次に、図１０に示す出隅角度１８０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について、図７および図８のフローチャートに沿って説明する。図１０では、磁性体移動車１００は、平板である磁性体２の裏面から表面へ移動する場合を示している。なお、基本的には、図９に示した出隅角度９０°の出隅走行時における動作と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１０の状態Ｄに示すように、磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する磁性体２の裏面を走行している状態では、磁性体移動車１００は各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にして平面走行を行っている（Ｓ１００）。このとき、路面検出部１８２は路面である磁性体２平面を検出しており、壁検出部１８４による壁面の検出および屈曲検出部１８６による車体の屈曲は検出されていない。平面走行の間、各検出部１８２、１８４、１８６は状況の検出を継続して行っている。
【００７２】
出隅の検出は、路面検出部１８２により行われる（Ｓ１０２）。路面検出部１８２にて路面が検出されない間はステップＳ１００からの処理が繰り返される。ステップＳ１０２にて磁性体移動車１００により路面が検出されると、トルク制御部１９４は、第１の車輪１７０ａのトルクを小さくして当該第１の車輪１７０ａの回転速度を低下させる（Ｓ１０４）。これにより、第２の車輪１７０ｂが、第３の車輪１７０ｃとの間の後中車体節１１０ｃおよび後車体節１１０ｄの直線状態を保持したまま、第１の車輪１７０ａに近接する。したがって、図９の状態Ｅに示すように、前車体節１１０ａと前中車体節１１０ｂとが支軸１２０ａで屈曲した状態となる。
【００７３】
第１の車輪１７０ａの減トルクは、前シャシーの屈曲角度αが所定の角度α１以下（すなわち、α≦α１）となるまで行われる（Ｓ１０６）。角度α１は、例えば約９０°とすることができる。前シャシーを屈曲させることにより、車両の進行方向側に位置する第１の車輪１７０ａが、出隅通過の際に、磁性体２から外れてしまうのを防止することができる。トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度α＝α１となるまでは、第１の車輪１７０ａのトルクを低下させ、前シャシーの屈曲角度α≦α１となったとき、各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１０８）。これにより、前シャシーが屈曲した状態を保持しながら車体を走行させることができる。
【００７４】
その後、図１０の状態Ｆに示すように、第１の車輪１７０ａが出隅を越えて磁性体２の表面側に達する。このとき、トルク検出部１９４は、路面検出部１８２により路面の検知があり、かつ屈曲検出部１８６により第２の車輪１７０ｂに隣接する前中車体節１１０ｂと後中車体節１１０ｃとの屈曲角度βが所定の角度β１以上（すなわち、β≧β１）となったか否かを確認している（Ｓ１１０）。なお、角度β１は、例えば約１９５°とすることができる。
【００７５】
ステップＳ１１０の条件を満たすまでは、車輪１７０ａ〜１７０ｃは同トルクで前進される。一方、ステップＳ１１０の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１１２）。そして、第２の車輪１７０ｂが出隅の角部に到達すると、トルク制御部１９４は、図８に示すように、第２の車輪１７０ｂを出隅の角部に線接触させた状態で、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃをそれぞれ前進させる（Ｓ１１４）。このとき、トルク制御部１９４は、前シャシーの屈曲角度αが所定の角度α２以上となり、かつ、後シャシーの屈曲角度γが所定の角度γ１以下となったか否かを確認している（Ｓ１１６）。角度α２は例えば約１７５°とすることができ、角度γ１は例えば約９０°とすることができる。ステップＳ１１６の条件を満たすまではステップＳ１１４の処理が繰り返される。
【００７６】
ステップＳ１１６の条件を満たしたとき、トルク制御部１９４は、再び各車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にする（Ｓ１１８）。これにより、第２の車輪１７０ｂも出隅を乗り越え表面にでることができる。この間、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったことが屈曲検出部１８６により検出されたか否かを確認し（Ｓ１２０）、中シャシーの屈曲角度βが角度β２より大きい間は車輪１７０ａ〜１７０ｃを同トルクで回転させながら前進させる。これにより、第２の車輪１７０ｂにつられて第３の車輪１７０ｃも出隅を越えることができる。
【００７７】
その後、ステップＳ１２０にて中シャシーの屈曲角度βが角度β２以下となったとき、トルク制御部１９４は、第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ１２２）。そして、トルク制御部１９４は、後シャシーの屈曲角度γが所定の角度γ２以下となったか否かを判定して、車体が直線状態となったか否かを判定する（Ｓ１２４）。角度γ２は、例えば約１７５°とすることができる。
【００７８】
後シャシーの屈曲角度γが角度γ２より大きい間はまだ車体が直線となっていないため、第３の車輪１７０ｃの減トルク状態を維持する。そして、ステップＳ１２４にて後シャシーの屈曲角度γが角度γ２以下となると、車体全体が重力方向に対して平行な磁性体２の表面に移動したと判定し、トルク制御部１９４は磁性体移動車１００を平面走行させる（Ｓ１２６）。図１０に示す例では、磁性体移動車１００は重力方向に対して直交する表面を走行するので、図５に基づき説明したように、トルク制御部１９４は、各車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転速度を同一にするように制御する。
【００７９】
以上、出隅角度１８０°の出隅走行時における磁性体移動車１００の動作について説明した。
【００８０】
（操縦者からの操作入力に基づく磁性体移動車の制御）
上述の説明では、磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられており、当該センサ１８０の検出結果に基づいて、磁性体移動車１００が走行する路面状態に応じて自動的に各車輪のトルク制御を行い、車両を走行させる場合について説明した。本実施形態に係る磁性体移動車１００は、センサ１８０の検出結果を用いなくとも、操縦者が操作入力装置２００から入力した操作入力に基づいて、車両を走行させることも可能である。
【００８１】
この場合、磁性体２上にある磁性体移動車１００の走行する路面状態が水平面や立面、出隅、入隅等のどのような状態にあるかを操縦者が目視したり、操縦者に通知されたセンサ１８０の検出結果を操縦者が分析したりする。そして、操縦者は、操作入力装置２００から各車輪のトルク制御値を入力して磁性体移動車１００の制御装置１９０へ送信する。トルク制御部１９４は、操作入力装置２００からのトルク制御値を制御情報として車輪駆動制御部１９６へ出力する。車両駆動制御部１９６は、トルク制御部１９４により算出された制御情報に基づいて、車輪１７０ａ〜１７０ｃを駆動するモータの制御値を算出し、モータへ出力する。
【００８２】
このように、磁性体移動車１００は、操縦者からの操作入力に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うことができる。
【００８３】
［２−３．入隅走行時におけるトルク制御］
次に、図１１および図１２に基づいて、本実施形態に係る磁性体移動車１００の入隅における車体の走行について説明する。なお、図１１は、磁性体移動車１００の入隅における車体の走行制御を説明するフローチャートである。図１２は、本実施形態に係る磁性体移動車１００の入隅走行時の動作を示す説明図である。なお、以下においても磁性体移動車１００にセンサ１８０が設けられており、トルク制御部１９４は、当該センサ１８０の検出結果に基づいて車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルク制御を行うものとする。
【００８４】
図１２の状態Ｇに示すように、磁性体移動車１００が重力方向に対して直交する磁性体２の平面を走行している状態では、磁性体移動車１００は上述したような平面走行を行う（Ｓ２００）。平面走行では、各車輪１７０ａ〜１７０ｃの回転速度は同一である。このとき、路面検出部１８２は路面である磁性体２平面を検出しており、壁検出部１８４による壁面の検出および屈曲検出部１８６による車体の屈曲は検出されていない。平面走行の間、各検出部１８２、１８４、１８６は状況の検出を継続して行っている。
【００８５】
入隅の検出は、壁検出部１８４により行われる（Ｓ２０２）。壁検出部１８４にて壁面が検出されない間はステップＳ２００からの処理が繰り返される。ステップＳ２０２にて磁性体移動車１００により路面が検出されると（状態Ｈ）、トルク制御部１９４は、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ２０４）。これにより、状態Ｉのように、第１の車輪１７０ａが磁性体２の壁面に乗り上がることができる。
【００８６】
本実施形態に係る磁性体移動車１００の各車輪１７０ａ〜１７０ｃは、図３にて説明したように、マグネット層１７２を摩擦層１７４で覆い構成されている。摩擦層１７４が磁性体２と接触していることでこれらの間に摩擦力が生じ、車輪１７０ａ〜１７０ｃが生じるトルクをあらゆる法線方向の磁性体２の面へ伝達することができる。ステップＳ１０４で当該車輪１７０ａの回転速度を増加して発生するトルクを大きくすることに加えて、発生したトルクを十分に活用することで、容易に状態Ｉのように第１の車輪１７０ａを磁性体２の壁面に乗り上げることができる。
【００８７】
このとき、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β３以下となったか否かを判定している（Ｓ２０６）。角度β３は、例えば約１３５°とすることができる。中シャシーの屈曲角度βは、第１の車輪１７０ａが磁性体２の壁面に乗り上げるまでは１８０°であり、第１の車輪１７０ａが磁性体２の壁面に乗り上げると次第に小さくなっていく。中シャシーの屈曲角度βが角度β３より大きいときには第１の車輪１７０ａのトルクを他の車輪１７０ｂ、１７０ｃのトルクより大きくしたままステップＳ２０６の処理を繰り返す。そして、中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β３となったとき、トルク制御部１９４は、全ての車輪１７０ａ〜１７０ｃのトルクを同一にして車両を前進させる（Ｓ２０８）。これにより、磁性体移動車１００の第１の車輪１７０ａは磁性体２の壁面を乗り上がっていき、第２の車輪１７０ｂおよび第３の車輪１７０ｃは壁面に接近していく。
【００８８】
ステップＳ２０８の走行状態は、中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β４となるまで行われる（Ｓ２１０）。角度β４は第２の車輪１７０ｂが磁性体２の壁面に乗り上げるタイミングを計るための値であって、例えば約７５°〜９０°とすることができる。屈曲検出部１８６により中シャシーの屈曲角度βが所定の角度β４となったことが検知されると（状態Ｊ）、トルク制御部１９４は、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃのトルクを低下させる（Ｓ２１２）。したがって、第１の車輪１７０ａおよび第３の車輪１７０ｃの回転速度は第２の車輪１７０ｂの回転速度より小さくなる。これにより、第１の車輪１７０ａに続いて第２の車輪１７０ｂを磁性体２の壁面に乗り上げることができる。
【００８９】
第２の車輪１７０が磁性体２の壁面に乗り上がった後、トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βがβ３より大きくなったか確認する（Ｓ２１４）。トルク制御部１９４は、中シャシーの屈曲角度βがβ３より大きくなるまでステップＳ２１２のトルクの設定状態を維持した後、中シャシーの屈曲角度βがβ３より大きくなると、車輪１７０ａ〜１７０ｃを同トルクにして車両を移動させる（状態Ｋ）。そして、第３の車輪１７０ｃまで磁性体２の壁面に乗り上がり、図６の状態になると、トルク制御部１９４は、磁性体移動車１００を平面走行させる（Ｓ２１６）。図１２に示す例では、車両は磁性体２の立面に移したため、図６に基づき説明したように、トルク制御部１９４は、進行方向側の車輪ほど発生するトルクが大きくなるように各車輪のトルクを制御する。
【００９０】
以上、入隅走行時における磁性体移動車１００の動作について説明した。
【００９１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９２】
例えば、上記実施形態では、３対の車輪、すなわち６つの車輪１７０ａ〜１７０ｃを備える磁性体移動車１００について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、磁性体移動車１００は、４対以上の車輪を車両の進行方向に配置してもよい。この場合、平面走行時、出隅走行時、および入隅走行時の車輪のトルク制御は、上述した処理と同等に行うことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１００ 磁性体移動車
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ 車体節
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ 支軸
１３０ａ、１３０ｂ 回転規制部材
１３１ａ、１３１ｂ 溝部
１４０ａ、１４０ｂ ピン支持部材
１４１ａ、１４１ｂ ピン
１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ ギヤードモータ
１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ 車軸
１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ 車輪
１７２ マグネット層
１７４ 摩擦層
１８０ センサ
１８２ 路面検出部
１８４ 壁検出部
１８６ 屈曲検出部
１９０ 制御装置
１９２ 受信部
１９４ トルク制御部
１９６ 車輪駆動制御部
２００ 操作入力装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、
隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する４つ以上の支軸と、
前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、
前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、
磁性体の路面状況に応じて前記各車輪駆動部を対となる前記車輪ごとに独立してトルク制御するトルク制御部と、
を備えることを特徴とする、磁性体移動車。
【請求項２】
前記磁性体移動車が重力方向に対して略平行な磁性体の立面を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、進行方向側に配置された前記車輪ほど大きいトルクを発生させることを特徴とする、請求項１に記載の磁性体移動車。
【請求項３】
前記磁性体移動車が前記磁性体の出隅を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記磁性体の出隅を通過する前記車体節を連結する前記支軸が前記磁性体から離隔する方向に屈曲するように前記車輪駆動部を制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の磁性体移動車。
【請求項４】
前記磁性体移動車が前記磁性体の入隅を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、前記磁性体の入隅を通過する前記車輪のトルクを、他の前記車輪のトルクより大きくすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項５】
前記磁性体移動車の進行方向に路面が存在するか否かを検出する路面検出部と、
前記磁性体移動車の進行方向に路面から鉛直上方に延びる壁面が存在するか否かを検出する壁検出部と、
をさらに備え、
前記トルク制御部は、前記路面検出部または前記壁検出部の検出結果のうち少なくともいずれか１つに基づいて、前記磁性体移動車が走行予定の前記磁性体の路面状況を判定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項６】
前記磁性体移動車の車体節の屈曲状態を検出する屈曲検出部をさらに備え、
前記トルク制御部は、前記屈曲検出部の検出結果に基づいて、前記各車輪により発生するトルクを決定して前記車輪駆動部を制御することを特徴とする、請求項１〜５にいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項７】
前記車輪は、環状の永久磁石であるマグネット層と、少なくとも前記マグネット層の前記磁性体との接触面を被覆する摩擦層とからなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項８】
車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する４つ以上の支軸と、前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、前記車輪のトルクを制御する制御装置であって、
前記磁性体の路面状況に応じて、対となる前記車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御部と、
前記車輪駆動部に対して前記算出された前記トルクを発生させる車輪駆動制御部と、
を備えることを特徴とする、磁性体移動車の制御装置。
【請求項９】
車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する４つ以上の支軸と、前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、前記車輪のトルクを制御する制御方法であって、
前記磁性体の路面状況に応じて、対となる前記車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御ステップと、
前記車輪駆動部を制御して算出された前記トルクを発生させる車輪駆動制御ステップと、
を含むことを特徴とする、磁性体移動車の制御方法。
【請求項１】
車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、
隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する４つ以上の支軸と、
前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、
前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、
磁性体の路面状況に応じて前記各車輪駆動部を対となる前記車輪ごとに独立してトルク制御するトルク制御部と、
を備えることを特徴とする、磁性体移動車。
【請求項２】
前記磁性体移動車が重力方向に対して略平行な磁性体の立面を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、進行方向側に配置された前記車輪ほど大きいトルクを発生させることを特徴とする、請求項１に記載の磁性体移動車。
【請求項３】
前記磁性体移動車が前記磁性体の出隅を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記磁性体の出隅を通過する前記車体節を連結する前記支軸が前記磁性体から離隔する方向に屈曲するように前記車輪駆動部を制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の磁性体移動車。
【請求項４】
前記磁性体移動車が前記磁性体の入隅を走行するとき、
前記トルク制御部は、前記車輪駆動部を制御して、前記磁性体の入隅を通過する前記車輪のトルクを、他の前記車輪のトルクより大きくすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項５】
前記磁性体移動車の進行方向に路面が存在するか否かを検出する路面検出部と、
前記磁性体移動車の進行方向に路面から鉛直上方に延びる壁面が存在するか否かを検出する壁検出部と、
をさらに備え、
前記トルク制御部は、前記路面検出部または前記壁検出部の検出結果のうち少なくともいずれか１つに基づいて、前記磁性体移動車が走行予定の前記磁性体の路面状況を判定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項６】
前記磁性体移動車の車体節の屈曲状態を検出する屈曲検出部をさらに備え、
前記トルク制御部は、前記屈曲検出部の検出結果に基づいて、前記各車輪により発生するトルクを決定して前記車輪駆動部を制御することを特徴とする、請求項１〜５にいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項７】
前記車輪は、環状の永久磁石であるマグネット層と、少なくとも前記マグネット層の前記磁性体との接触面を被覆する摩擦層とからなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁性体移動車。
【請求項８】
車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する４つ以上の支軸と、前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、前記車輪のトルクを制御する制御装置であって、
前記磁性体の路面状況に応じて、対となる前記車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御部と、
前記車輪駆動部に対して前記算出された前記トルクを発生させる車輪駆動制御部と、
を備えることを特徴とする、磁性体移動車の制御装置。
【請求項９】
車両の進行方向に並設された５つ以上の車体節と、隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する４つ以上の支軸と、前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の永久磁石からなる車輪と、前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備える磁性体上を走行可能な磁性体移動車の、前記車輪のトルクを制御する制御方法であって、
前記磁性体の路面状況に応じて、対となる前記車輪ごとに発生させるトルクを算出するトルク制御ステップと、
前記車輪駆動部を制御して算出された前記トルクを発生させる車輪駆動制御ステップと、
を含むことを特徴とする、磁性体移動車の制御方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−５６６３５（Ｐ２０１３−５６６３５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６６２８（Ｐ２０１１−１９６６２８）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
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