(57)【要約】【課題】個々の操作者を識別することができ、操作者に適した走行条件を設定することが可能なパワーアシスト式動力車を提供する。【解決手段】個々の操作者が所有するＩＣカード４０に、その操作者に適した走行条件、例えばパワーアシスト走行の可否、最高速度、加速度、パワーアシスト量、移動可能方向の制限などを記憶させておき、操作者が所定の通信可能範囲にいるとき、ＩＣカードリーダ２４を介して走行条件を読み込む。駆動制御部２７は、ロードセル２６の出力から操作ハンドル２５に加えられた外力の大きさ及び方向を演算し、演算結果に、さらに走行条件による制限を加えてモータ２２を制御する。【選択図】図２
2010006143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用及び操舵用の駆動輪と、前記駆動輪を駆動するためのモータを含む駆動機構と、操作者によって操作される操作ハンドルと、前記操作ハンドルに加えられた外力の方向及び大きさを検出する外力検出手段と、前記外力の方向及び大きさに応じて前記モータを制御する駆動制御手段を備え、前記外力の大きさに応じた速度で、前記外力の方向に移動されるパワーアシスト式動力車において、
個々の操作者に応じた走行条件を記憶する走行条件記憶手段と、操作者を認識する操作者認識手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、前記外力検出手段により検出された外力の方向及び大きさに、前記操作者認識手段により認識された操作者に応じた走行条件を加えて前記モータを制御し、
それによって、前記操作ハンドルに加えられた外力の方向及び大きさに関わらず、認識された操作者に適した走行条件で移動されることを特徴とするパワーアシスト式動力車。
【請求項２】
前記走行条件は、パワーアシスト走行の許可、最高速度、加速度、パワーアシスト量、移動可能方向から選択された少なくとも１つを制限することを特徴とする請求項１に記載のパワーアシスト式動力車。
【請求項３】
前記走行条件記憶手段は各操作者に割り当てられたＩＣカードであり、前記駆動制御手段は、前記駆動制御手段に接続されたＩＣカードリーダを介して前記ＩＣカードからそれに記憶されている個々の操作者の走行条件を読み出して使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパワーアシスト式動力車。
【請求項４】
前記走行条件記憶手段は、前記駆動制御手段に接続された不揮発性の記憶手段であり、あらかじめ登録された１又は複数の操作者の走行条件を記憶しており、前記駆動制御手段は、前記操作者認識手段により認識された操作者の走行条件を前記記憶手段から読み出して使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパワーアシスト式動力車。
【請求項５】
前記操作者認識手段は、非接触式ＩＣカード及び前記駆動制御手段に接続されたＩＣカードリーダであり、前記ＩＣカードリーダと前記ＩＣカードとの間で通信不能であるとき、前記操作ハンドルの外力が加えられているときであっても、前記駆動制御手段は前記モータの制御を行わないことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のパワーアシスト式動力車。
【請求項６】
前記ＩＣカードリーダが前記ＩＣカードとの間で通信不能であるとき、前記駆動制御手段は前記駆動輪をロックすることを特徴とする請求項５に記載のパワーアシスト式動力車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者による牽引又は推進動作に応じて移動する荷物運搬用台車、配膳車などの動力車であって、操作ハンドルに加えられた力に応じてモータによる動力で移動を行うパワーアシスト式動力車に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されているように、従来からパワーアシスト機能を備えた動力車が提案されている。パワーアシスト制御は、操作者によって操作ハンドルに加えられた外力の方向及び大きさを検出し、検出された外力に応じた速度で、検出された方向に動力車を移動させるようにモータを駆動する。
【０００３】
ところで、パワーアシスト式動力車を取り扱う操作者には、その体格、腕力、熟練度などに応じて様々なレベルの人が存在する。そのため、例えば熟練度の低い操作者が、いきなり操作ハンドルに大きな力を加えたとすると、操作者が予期していない方向に、予期していない速度で動力車が移動を開始する可能性がある。
【０００４】
また、特許文献２は、動力車の移動経路のコーナー部分での操作ミスなどによる速度超過などのトラブルを防止するために、動力車がコーナー部分にさしかかると、自動的に減速又は停止することが可能なパワーアシスト式動力車を開示している。しかしながら、このパワーアシスト式動力車は、個々の操作者の熟練度などを識別することはできず、一律に減速などを行うため、熟練度の高い操作者にとっては、かえって操作性が悪くなる可能性がある。
【特許文献１】特開平８−３３５２５号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、個々の操作者を識別することができ、操作者に適した走行条件を設定することが可能なパワーアシスト式動力車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、走行及び操舵用の駆動輪と、前記駆動輪を駆動するためのモータを含む駆動機構と、操作者によって操作される操作ハンドルと、前記操作ハンドルに加えられた外力の方向及び大きさを検出する外力検出手段と、前記外力の方向及び大きさに応じて前記モータを制御する駆動制御手段を備え、前記外力の大きさに応じた速度で、前記外力の方向に移動されるパワーアシスト式動力車において、
個々の操作者に応じた走行条件を記憶する走行条件記憶手段と、操作者を認識する操作者認識手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、前記外力検出手段により検出された外力の方向及び大きさに、前記操作者認識手段により認識された操作者に応じた走行条件を加えて前記モータを制御し、
それによって、前記操作ハンドルに加えられた外力の方向及び大きさに関わらず、認識された操作者に適した走行条件で移動されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のパワーアシスト式動力車において、前記走行条件は、パワーアシスト走行の許可、最高速度、加速度、パワーアシスト量、移動可能方向から選択された少なくとも１つを制限することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のパワーアシスト式動力車において、前記走行条件記憶手段は各操作者に割り当てられたＩＣカードであり、前記駆動制御手段は、前記駆動制御手段に接続されたＩＣカードリーダを介して前記ＩＣカードからそれに記憶されている個々の操作者の走行条件を読み出して使用することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載のパワーアシスト式動力車において、前記走行条件記憶手段は、前記駆動制御手段に接続された不揮発性の記憶手段であり、あらかじめ登録された１又は複数の操作者の走行条件を記憶しており、前記駆動制御手段は、前記操作者認識手段により認識された操作者の走行条件を前記記憶手段から読み出して使用することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のパワーアシスト式動力車において、前記操作者認識手段は、非接触式ＩＣカード及び前記駆動制御手段に接続されたＩＣカードリーダであり、前記ＩＣカードリーダと前記ＩＣカードとの間で通信不能であるとき、前記操作ハンドルの外力が加えられているときであっても、前記駆動制御手段は前記モータの制御を行わないことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載のパワーアシスト式動力車において、前記ＩＣカードリーダが前記ＩＣカードとの間で通信不能であるとき、前記駆動制御手段は前記駆動輪をロックすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、操作ハンドルに加えられた外力の方向及び大きさに応じて移動されるパワーアシスト式動力車において、実際にパワーアシスト式動力車を操作している操作者を認識し、その操作者に適した走行条件を制限として加えてモータの制御を行うので、操作者の体格、腕力、熟練度などに応じて、操作者に適した走行条件でパワーアシスト式動力車を移動させることができる。なお、走行条件記憶手段は、少なくとも１人分の走行条件を記憶できるものであればよく、ＩＣカードなどの個別の記憶素子であってもよいし、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク装置など、パワーアシスト式動力車に設けられた不揮発性記憶装置などであってもよい。また、操作者認識手段としては、指紋認証や静脈認証などの生体認証、ＩＣカードや暗証番号など、操作者を特定できるものであればよい。
【００１３】
請求項２の発明によれば、走行条件として、パワーアシスト走行の許可、最高速度、加速度、パワーアシスト量、移動可能方向から選択された少なくとも１つを制限するので、操作しようとする人がパワーアシスト式動力車の操作を許可されていない場合、パワーアシストによる走行が禁止される。また、操作者の体格の小さい、腕力が弱い、あるいは熟練度が低い場合、移動時の最高速度の制限、移動開始時の加速度の制限、後進又は推進運転の禁止、全方向移動の禁止など、操作者に適さない条件での移動が禁止される。その結果、パワーアシスト式動力車を安全に移動させることができる。さらに、操作者の腕力や好みに応じて、パワーアシスト量、すなわち実際にパワーアシスト式動力車が移動する際にモータが負担する駆動力の割合を選択することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、走行条件記憶手段は各操作者に割り当てられたＩＣカードであり、駆動制御手段は、それに接続されたＩＣカードリーダを介してＩＣカードからそれに記憶されている個々の操作者の走行条件を読み出して使用するので、ＩＣカードの発行時にその操作者に適した走行条件を書き込むだけでよく、パワーアシスト式動力車の駆動制御手段（制御回路）に接続された記憶装置などにあらかじめ各操作者の走行条件を記憶させておく必要がなくなる。その結果、操作者が頻繁に変わるような職場環境であっても、トラブルなく、パワーアシスト式動力車による作業を継続することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、走行条件記憶手段として、駆動制御手段に接続された不揮発性の記憶手段（記憶装置）を用い、あらかじめ登録された１又は複数の操作者の走行条件を記憶しておくので、駆動制御手段は、操作者認識手段により認識された操作者の走行条件を記憶手段から読み出して使用することができる。その結果、操作者認識手段としてＩＣカード及びＩＣカードリーダ以外の様々な認識装置又は認識方法を用いることができ、パワーアシスト式動力車の設計の重度を高くすることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、ＩＣカードを所有していない人（操作者には限られない）が操作ハンドルを操作しようとしても、パワーアシスト機能は作用せず、通常の手動操作により、動力車は操作ハンドルに加えられた外力のみで移動する。通常、パワーアシスト式動力車は重量物を搬送するために用いられるので、重量物の搬送を意図して操作ハンドルに外力が加えられた場合と、重量物の搬送を意図せずに操作ハンドルに外力が加えられた場合とでは、外力の大きさが明らかに異なる。また、パワーアシスト式動力車の駆動輪にはモータをはじめとした駆動機構が連結されているため、パワーアシスト機能のない台車などに比べて、駆動輪を手動で動かすときの負荷が大きい。従って、後者の場合は、パワーアシスト式動力車は、駆動輪をロックしていなくても、ほとんど動かないと考えられる。その結果、不用意に操作ハンドルが操作されることによる動力車の暴走を防止することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明の効果に加えて、駆動輪がロックされるので、不用意に操作ハンドルが操作されることによる動力車の暴走を完全に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係るパワーアシスト式動力車について説明する。図１は、本発明の一実施形態として、パワーアシスト式動力車を配膳車に応用した例を示す。また、図２は、その配膳車のブロック構成を示す断面図である。
【００１９】
配膳車１は、基本的に、パワーアシスト式動力車２と、パワーアシスト式動力車２の上に搭載された保温装置３で構成されている。パワーアシスト式動力車２は、車体の前後方向の左右両側に設けられた４つの車輪を有しており、少なくとも車体の前方又は後方に設けられた１組の車輪には、それぞれ個別のモータ２２、モータドライバ２０（図４参照）などを含む駆動機構２３が取り付けられており、走行及び操舵用の駆動輪２１として機能する。各モータ２２の回転方向及びトルクを制御することにより、パワーアシスト式動力車２を任意の方向（全方向）に移動させることができる。なお、４つの車輪の全てに個別のモータ２２を含む駆動機構２３を取り付け、４輪駆動としてもよい。
【００２０】
また、パワーアシスト式動力車２の一端、例えば前面には、操作者によって操作される操作ハンドル２５が設けられており、さらに操作ハンドル２５には、操作ハンドル２５に加えられた外力の方向及び大きさを検出するロードセル（外力検出手段）２６が接続されている。駆動制御部（駆動制御手段及び外力検出手段）２７は、例えばＣＰＵなどの演算処理装置２８とＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク装置などの不揮発性の記憶装置２９などで構成されている。また、駆動制御部２７には、非接触式のＩＣカードリーダ２４が接続されている。なお、保温装置３は、それぞれ複数のトレイが収納される保温庫３１と、保温庫３１に設けられた加熱装置３２及び冷却装置３３などで構成されている。
【００２１】
駆動制御部２７は、操作ハンドル２５に加えられた外力の方向及び大きさに応じて各モータ２２を制御し、パワーアシスト式動力車２を外力の大きさに応じた速度で、外力の方向に移動させる。図３は、操作ハンドル２５に外力が加えられた場合の応力分布の一例を示す。また、図４は、パワーアシスト制御を行うための構成を示すブロック図である。
【００２２】
駆動制御部２７は、ロードセル２６からの出力Ｆｒ及びＦｌから、以下の式（１）により操作ハンドル２５に作用するＸ方向の操作力Ｆｈｘ及びＹ方向の操作力Ｆｈｙを求める。なお、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、それぞれ実験などによって求められた係数である。
（Ｆｈｘ，Ｆｈｙ）＝（ａＦｒ＋ｂＦｌ，ｃＦｒ＋ｄＦｌ）    ・・・（１）
【００２３】
次に、この操作力（Ｆｈｘ，Ｆｈｙ）にパワーアシストゲイン（Ｋｘ，Ｋｙ）を掛けて、推進力Ｆｘ及び駆動輪２１の回りのモーメントＭを求める。
Ｆｘ＝Ｋｘ・Ｆｈｘ
Ｍ ＝Ｋｙ・Ｆｈｙ      ・・・（２）
【００２４】
左側モータの前進トルクをＦｌ、右側のモータの前進トルクをＦｒ、左右の駆動輪２１間の幅（トレッド）をＬｔとすると、
Ｆｌ＝Ｆｘ／２＋Ｌｔ・Ｍ／２
Ｆｒ＝Ｆｘ／２−Ｌｔ・Ｍ／２    ・・・（３）
となる。従って、パワーアシスト制御では、原則的にこのような演算処理がなされ、左右のモータ２２のトルク及び回転数制御が行われる。
【００２５】
本実施形態に係るパワーアシスト式動力車２は、上記のように非接触式のＩＣカードリーダ２４を備えており、個々の操作者が所有するＩＣカード４０から、その操作者に関する情報を読み取ることができる。各操作者が所有するＩＣカード４０には、その操作者を特定するための個人特定情報の他に、その操作者に応じた走行条件が記憶されている。すなわち、本実施形態では、ＩＣカード４０が走行条件記憶手段として機能する。また、ＩＣカード４０及びＩＣカードリーダ２４が、操作者を認識するための操作者認識手段として機能する。なお、ＩＣカード４０への走行条件の書き込みについては、パーソナルコンピュータなど公知の手段を用いて書き込みを行うことができるので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
一般的に、操作者がパワーアシスト式動力車２の操作に不慣れな場合、すなわち熟練度が低い場合、いきなり操作ハンドル２５を強い力で押したり又は引いたりする可能性がある。その様なときに、上記のような通常の演算処理を行うと、モータ２２は強いトルク及び高い回転数で駆動され、パワーアシスト式動力車２がいわゆる急発進される。さらに、操作ハンドル２５に対する力の加え方によっては、パワーアシスト式動力車２が予期しない方向に移動を開始する可能性がある。そこで、本実施形態では、個々の操作者の体格、腕力、熟練度などに応じて、その操作者に適する走行条件をあらかじめ設定し、その走行条件をＩＣカード４０に記憶させておく。走行条件としては、例えばパワーアシスト式動力車２の移動時の最高速度、加速度、パワーアシスト量（パワーアシスト式動力車が移動する際にモータが負担する駆動力の割合）などを設定することができる。さらに、ＩＣカード４０は、パワーアシスト式動力車２の操作者（操作を業務としている人）以外の者も所有することがあるので、パワーアシスト式動力車２の操作者以外の人に対しては、パワーアシスト式動力車２のパワーアシスト走行の禁止を設定したり、熟練度の低い操作者に対しては移動方向の制限（例えば、推進運転の禁止）などを設定してもよい。又、祖遊佐者の体格や腕力に応じて、例えば腕力の強い人に対してアシスト量を小さく、すなわち負荷を重くするように設定し、腕力の弱い人に対してアシスト量を大きく、すなわち負荷を軽くするように設定してもよい。この場合は、上記パワーアシストゲイン（Ｋｘ，Ｋｙ）を調整する。
【００２７】
ＩＣカードリーダ２４が起動している状態で、ＩＣカード４０を所有している操作者がアンテナ２４ａから所定の通信可能範囲（図１の破線で示す範囲）に立ち入ったとすると、ＩＣカード４０から、そこに記憶されている走行条件がＩＣカードリーダ２４に送信される。駆動制御部２７は、ＩＣカードリーダ２４が受信した走行条件を読み取り、記憶装置２９などに一時的に記憶させておく。なお、一旦読み取った走行条件は、消去命令が入力されるまで、操作者ＩＤと関連させて記憶装置２９に恒久的に記憶させておいてもよい。
【００２８】
そして、駆動制御部２７は、ロードセル２６の出力から操作ハンドル２５に加えられた外力の方向及び大きさを演算し、演算結果に操作者に応じた走行条件（制限）を加えてモータ２２を制御する。例えば、演算されたトルクや回転数でモータ２２を制御すると、走行条件によって制限されている加速度や最高速度を上回る場合、制限されている加速度や最高速度内に収まるようにトルクや回転数の値を補正してモータ２２の制御を行う。その結果、操作ハンドル２５に加えられた外力の方向及び大きさに関わらず、認識された操作者に適した走行条件でパワーアシスト式動力車２を移動させることができる。
【００２９】
また、操作ハンドル２５に何らかの外力が加えられた場合であっても、ＩＣカードリーダ２４がＩＣカード４０の存在を認識していない場合、すなわちＩＣカード４０を所有していない人が操作ハンドル２５に手を触れた場合、あるいは、ＩＣカード４０の存在を認識しているけれども、走行条件としてパワーアシスト走行の禁止が設定されている場合、駆動制御部２７は、ロードセル２６からの出力を無視し、パワーアシスト制御を行わない。ＩＣカード４０を所有する操作者が上記所定の通信可能範囲から離れ、ＩＣカードの存在が認識されなくなった場合も同様である。さらに、駆動機構２３に車輪ロック機構を設け、ＩＣカードリーダ２４とＩＣカード４０との間で通信不能であるとき、駆動輪２１をロックするように構成してもよい。
【００３０】
ＩＣカードを所有していない人が操作ハンドルを操作しようとしても、パワーアシスト機能は作用せず、通常の手動操作により、パワーアシスト式動力車２は操作ハンドル２５に加えられた外力のみで移動する。通常、パワーアシスト式動力車２は重量物を搬送するために用いられるので、重量物の搬送を意図して操作ハンドル２５に外力が加えられた場合と、重量物の搬送を意図せずに操作ハンドル２５に外力が加えられた場合とでは、外力の大きさが明らかに異なる。また、パワーアシスト式動力車２の駆動輪２１にはモータ２２をはじめとした駆動機構２３が連結されているため、パワーアシスト機能のない台車などに比べて、駆動輪２１を手動で動かすときの負荷が大きい。従って、後者の場合は、パワーアシスト式動力車２は、駆動輪２１をロックしていなくても、ほとんど動かないと考えられる。その結果、不用意に操作ハンドル２５が操作されたとしても、パワーアシスト式動力車２の移動（又は暴走）を防止することができる。また、駆動輪２１をロックする機構を設ければ、不用意に操作ハンドル２５が操作されることによるパワーアシスト式動力車２の移動（又は暴走）を完全に防止することができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、様々な変形が可能である。例えば、走行条件記憶手段はＩＣカード４０に限定されず、駆動制御部２７の記憶装置２９などを用いてもよい。その場合、パーソナルコンピュータのデータベースにあらかじめ登録された１又は複数の操作者の走行条件を、有線又は無線通信、あるいはＵＳＢメモリなどの記憶媒体を介して、記憶装置２９に転送しておく。そして、駆動制御部２７は、ＩＣカードリーダ２４及びＩＣカード４０により認識された操作者の走行条件を記憶装置２９から読み出して使用すればよい。また、操作者認識手段としては、ＩＣカードに限定されず、指紋認証や静脈認証などの生体認証、暗証番号など、操作者を特定できるものであればよい。
【００３２】
さらに、操作ハンドル２５は上記のように固定式のものに限られず、移動方向の制御が可能なように、旋回式のハンドルなどを用いることも可能である。さらに、パワーアシスト式動力車の用途は、上記のような配膳車に限定されず、荷物運搬用の台車、車いす、ゴルフカートなどにも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るパワーアシスト式動力車の一応用例である配膳車の構成を示す斜視図。
【図２】上記配膳車のブロック構成を示す断面図。
【図３】操作ハンドルに外力が加えられた場合の応力分布の一例を示す図。
【図４】パワーアシスト制御を行うための構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３４】
１  配膳車
２  パワーアシスト式動力車
２０  モータドライバ
２１  駆動輪
２２  モータ
２３  駆動装置
２４  ＩＣカードリーダ（操作者認識手段）
２５  操作ハンドル
２６  ロードセル（外力検出手段）
２７  駆動制御部（駆動制御手段、外力検出手段）
２８  演算処理装置（駆動制御手段）
２９  記憶装置（操作条件記憶手段）
４０  ＩＣカード（操作者認識手段、操作条件記憶手段）
【図１】
2010006143.tif 000003
【図２】
2010006143.tif 000004
【図３】
2010006143.tif 000005
【図４】
2010006143.tif 000006