(57)【要約】【課題】制御コンピュータを用いずに走行装置を操作するコントローラを提供する。【解決手段】車輪毎に設けられ基板２２上に取り付けたリニア型のポテンショメータ２３と、各ポテンショメータ２３を可動する操作部２７と、を備え、各ポテンショメータ２３はケース２３Ａとケース２３Ａの長手方向へ移動自在のローラー２３Ｇとを有し、基板２２の前後方向を走行装置の前後方向とした場合に、対応する車輪の向きに長手方向が沿うよう基板上にケース２３Ａを配設してケース２３Ａを各車輪と同じ並びに配置し、操作部２７は各ケースを覆うガイドプレート２５を備え、ガイドプレート２５は各ポテンショメータのローラーの移動を案内する直線状のガイド穴２５Ａを有し、各ガイド穴を、非操作状態で、対応するポテンショメータのケースの中間部でその長手方向と交差する方向へ直線状にガイドプレートに形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車輪と、各車輪を回転する複数のモータと、各モータを駆動する複数のモータドライバーと、を備えた走行装置を操作するためのコントローラであって、
基板と、この基板上に取り付けられていて車輪毎に設けられたリニア型のポテンショメータと、これらのポテンショメータを可動する操作部と、を備え、
各ポテンショメータは、ケースと、このケースの長手方向へ移動自在のローラーとを備えていて、上記基板の前後方向を上記走行装置の前後方向とした場合に、対応する車輪の向きに上記ケースの長手方向が沿うように当該ケースが上記基板上に配設されて、複数のポテンショメータが上記基板上で複数の車輪と同じ並びに配置され、
上記操作部は、各ケースを覆うガイドプレートを備え、
上記ガイドプレートは、各ポテンショメータのローラーの移動を案内する直線状のガイド穴を有し、
各ガイド穴は、非操作状態で、対応するポテンショメータのケースの中間部で上記ケースの長手方向と交差する方向へ直線状にガイドプレートに形成されていて、
上記操作部を操作してガイドプレートを移動させることに伴って各ローラーが移動して各ポテンショメータにおける抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて各ドライバーが各モータを制御することを特徴とする、コントローラ。
【請求項２】
前記ローラーは、前記ケースの両端にそれぞれ一端を接続した戻しバネの他端に接続されていて、ケースの中間部に位置するように付勢されていることを特徴とする、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
前記走行装置が、平面視、２つの前輪をハの字状に配置し、２つの後輪を逆ハの字状に配置していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記走行装置が、平面視、１つの前輪を一の字状に配置し２つの後輪を逆ハの字状に配置した３輪型で成ることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコントローラ。
【請求項５】
前記走行装置が、平面視、２つの前輪と２つの後輪とをハの字状に配置した４輪型で成ることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコントローラ。
【請求項６】
前記走行装置が、平面視、２つの前輪をハの字状に配置し２つの後輪を正転方向が車両前後方向に沿うように配置した４輪型で成ることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向へ移動可能な走行装置（以下、この走行装置を単に車両と称する場合があるが、乗用車や荷物搬送台車等の車両に限ることなく、移動型ロボットその他の移動可能な各種装置、例えば電動車椅子や水陸両用車などを含む。）に係り、特にこの走行装置の移動方向を操作するコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
前後左右又は任意に回転して全方向へ容易に走行可能な装置として、図１３に示す回転体付き車輪１０を備えた走行装置が知られている。この車輪１０は、外周に沿って並んで配置された複数個の回転体１１０と、各回転体１１０に対応してリム１２０に立設していて当該回転体１１０を回転可能に支持するアーム１３０と、を備えている。
【０００３】
この種の車輪１０を４つ備え、さらに各車輪１０をモータ１０１で回転する走行装置１００は、従来、図１４に示すように、平面視で２つの前輪１０をハの字状に配設し２つの後輪１０を逆ハの字状に配設している。さらに、この走行装置１００は、モータ１０１毎に設けたモータドライバー１０２と、これらのモータドライバー１０２を制御する制御コンピュータ１０３と、この制御コンピュータ１０３へ指示信号を送信するジョイスティック１０４と、を備えている。ジョイスティック１０４には、レバーやつまみが設けられており、操作者がレバーやつまみを回すと、その指示値が制御コンピュータ１０３で読み取られ、さらに制御コンピュータ１０３によって各モータ１０１の回転数をマトリックス演算で計算して、制御コンピュータ１０３から各モータドライバー１０２へ速度情報が送られる。そして、各モータドライバー１０２は速度情報に基づいて各モータ１０１を駆動する。これにより走行装置１００は３６０度の全方向に走行する。
図１３に示すような回転体付き車輪を備えた走行装置が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−４７３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１４に示す走行装置１００では、各モータ１０１を制御するにあたり、ジョイスティック１０４の指示値を読み取って各モータ１０１の回転数を計算する制御コンピュータ１０３を必要とし、装置構成も大きくなるばかりかその分費用が嵩んでしまう。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みて、制御コンピュータを用いることなく走行装置を操作するコントローラ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、本発明は、複数の車輪と、各車輪を回転する複数のモータと、各モータを駆動する複数のモータドライバーと、を備えた走行装置を操作するためのコントローラであって、基板と、この基板上に取り付けられていて車輪毎に設けられたリニア型のポテンショメータと、これらのポテンショメータを可動する操作部と、を備え、各ポテンショメータは、ケースと、このケースの長手方向へ移動自在のローラーとを備えていて、上記基板の前後方向を走行装置の前後方向とした場合に、対応する車輪の向きにケースの長手方向が沿うように当該ケースが基板上に配設されて、複数のポテンショメータが基板上で複数の車輪と同じ並びに配置され、操作部は、各ケースを覆うガイドプレートを備え、ガイドプレートは、各ポテンショメータのローラーの移動を案内する直線状のガイド穴を有し、各ガイド穴は、非操作状態で、対応するポテンショメータのケースの中間部でケースの長手方向と交差する方向へ直線状にガイドプレートに形成されていて、操作部を操作してガイドプレートを移動させることに伴って各ローラーが移動して各ポテンショメータにおける抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて各ドライバーが各モータを制御することを特徴としている。
本発明のコントローラにおいて、ローラーはケースの両端にそれぞれ一端を接続した戻しバネの他端に接続されていて、ケースの中間部に位置するように付勢されている。
本発明のコントローラにおいて、走行装置は、例えば平面視、２つの前輪をハの字状に配置し、２つの後輪を逆ハの字状に配置している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、操作部を移動するとガイド溝がローラーを移動させ、ポテンショメータからモータドライバーに対して速度を指示する電圧が出力される。
特に本発明において、マイコンなどの高価な電子機器を用いた制御コンピュータを使う必要なく、リニア型ポテンショメータを車輪の配置と同じ方向に配置し、ポテンショメータに対して相対的に動かす操作部を有し、操作部の移動量に応じてポテンショメータの電圧を可変にさせる。これにより、各車輪を操作するコントローラを安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図中のＦｒは走行装置の前方、ＲＨは走行装置の横幅方向であって右方を示す。
図１は本発明の実施形態に係る走行装置１の構成を示す図である。
本実施形態に係る走行装置１は、４つの回転体付き車輪１０（左前輪に符号１０Ａ、右前輪に符号１０Ｂ，左後輪に符号１０Ｃ、右後輪に符号１０Ｄを付して説明する場合がある。）と、車輪１０毎に設けられ車輪１０を回転するモータ１１と、モータ１１毎に設けられモータドライバー１２と、モータドライバー１２を制御するコントローラ２０と、を備えている。この走行装置１は、
【０００９】
本実施形態の車輪１０は、平面視で２つの前輪１０Ａ，１０Ｂがハの字状に配置され、２つの後輪１０Ｃ，１０Ｄが逆ハの字状に配置されている。これらの車輪１０は、モータドライバー１２によってモータ１１が駆動されて回転する。
【００１０】
このような車輪１０に所望の動作を与えるため、走行装置１の移動方向を操作するためのコントローラ２０は、本実施形態では、以下のように構成されていることを特徴としている。
ここで、図２はコントローラ２０の要部を示す平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿ったコントローラ２０の断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿ったコントローラ２０の断面図である。
【００１１】
図３及び図４に示すように、コントローラ２０は、上方を開放させた筐体本体部２１と、筐体本体部２１の底部２１Ａに第１のスペーサー２１Ｂを介して配設された基板２２（電気基板）と、この基板２２上に取りつけられたポテンショメータ２３と、基板２２上に第２のスペーサー２２Ａを介してポテンショメータ２３を覆うように設けられた中板２４と、この中板２４上で移動自在に設けられたガイドプレート２５と、このガイドプレート２５の上方で上記の筐体本体部２１を閉じるケース上部２６と、ガイドプレート２５の中央部から立設した筒部２５Ａがケース上部２６の中央部に形成された開口２６Ａを介してケース上方へ突出しこの先端部に取り付けられた操作ノブ２７と、を備えている。
【００１２】
ポテンショメータ２３は従来周知の構成であり、本実施形態では『リニア型』を用いる。具体的には、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、細長のケース２３Ａを有し、ケース２３Ａ内に抵抗２３Ｂを配置し、この抵抗２３Ｂの両端に２個の端子２３Ｃ、２３Ｄを接続すると共に、この抵抗２３Ｂに沿って移動する摺動接点２３Ｅに他の端子２３Ｆを配置して構成されている。本実施形態のポテンショメータ２３では、図５（Ｂ）に示すように、摺動接点はローラー２３Ｇに取り付けらており、このローラー２３Ｇがケース長手方向に移動自在に設けられており、ローラー２３Ｇの位置が変わることで、各ポテンショメータ２３における抵抗値が変化してポテンショメータ２３からの出力電圧が可変になっている。後述するように、この抵抗（出力電圧）の変化に基づいて各モータドライバー１２が各モータ１１を制御する。このローラー２３Ｇには、図５（Ｂ）に示すように、ケース２３Ａの両端にそれぞれ一端を接続した戻しバネ２３Ｈ，２３Ｌの他端が接続されており、ローラー２３Ｇは、これらの二つのバネ２３Ｈ，２３Ｌによってケース２３Ａの中間部に位置するように付勢されている。
このように構成されたポテンショメータ２３は、本実施形態において、車輪１０毎に設けられている。
【００１３】
各ポテンショメータ２３は、基板２２の前後方向（図２の矢印α方向）を走行装置１の前後方向とした場合に、対応する車輪１０の向きにケース２３Ａの長手方向が沿うように当該ケース２３Ａが基板２２上に配設されて、複数のポテンショメータ２３が基板２２上で複数の車輪１０と同じ並びに配置されている。
具体的には、図６に示すように、４つの車輪１０の平面視における車輪１０の回転方向（図中のＣ１−Ｃ４で示す正転方向）が車幅方向における右方（図５中のＸ１方向）に成す角度をそれぞれθ１，θ２，θ３，θ４とする。図２に示すように、ポテンショメータ２３のケース２３Ａの長手方向（基端側から先端側への向き；図中のＤ１−Ｄ４）と、基板の幅方向における右方（図２中のＸ２方向）とが成す角度をθ５，θ６，θ７，θ８とする。本実施形態では、角度θ５，θ６，θ７，θ８が対応する車輪１０の角度θ１，θ２，θ３，θ４と一致するように配置される。
【００１４】
また、図６に示すように、各車輪の中心を距離測定のポイントとして、前後の車輪間の距離をＬ１とし、左右の車輪間の距離をＷ１とする。さらに図２に示すようにポテンショメータ２３におけるケース２３Ａの中間部を距離測定のポイントとして、前輪用のポテンショメータ２３と後輪用のポテンショメータ２３との距離をＬ２とし、左側車輪用のポテンショメータ２３と右側車輪用のポテンショメータ２３との距離をＷ２とすると、以下の関係式（１）が成り立つように、各ポテンショメータ２３は基板２２に設けられている。
Ｌ１：Ｗ１＝Ｌ２：Ｗ２        （１）
【００１５】
ガイドプレート２５は、各ポテンショメータ２３のローラー２３Ｇの移動を案内する直線状のガイド穴２５Ｂを有する。各ガイド穴２５Ｂは、図２に示す非操作状態で、対応するポテンショメータ２３のケース２３Ａの中間部でケース２３Ａの長手方向と交差する方向へ直線状にガイドプレート２５に形成されている。
【００１６】
操作ノブ２７には、図３及び図４に示すように、走行スイッチボタン２７Ａが設けられており、この走行スイッチボタン２７Ａはワイヤー２７Ｂを介して基板２２につながっている。
【００１７】
このように構成されたコントローラ２０において、操作ノブ２７を基板２２，ポテンショメータ２３，中板２４に対して相対的に動かすことで、ポテンショメータ２３のローラー２３Ｇが移動する。
ここで、ポテンショメータ２３の出力と車輪１０の回転について、図７を参照して左前輪１０Ａを例に説明する。ポテンショメータ２３のケース２３Ａに対してローラー２３Ｇがケース２３Ａの長手方向中間部にあるとき左前輪１０Ａが回転しないように、モータドライバー１２の出力は調整されている。また、ポテンショメータ２３のローラー２３Ｇがケース２３Ａの中間部よりケース先端Ｆ側へ動かすことで左前輪１０Ａが前進方向へ回転し、また、ローラー２３Ｇがケース２３Ａの中間部よりケース基端Ｂ側へ動かすことで左前輪１０Ａが後進方向へ回転するよう、モータドライバー１２の出力は調整されている。なお、本実施形態における各ポテンショメータ２３は、各ケース２３Ａの先端Ｆ側が基板２２の前側に位置するように配設されている。また、走行スイッチボタン２７Ａがオンになった状態で、各モータドライバー１２がモータを駆動するように構成されている。
【００１８】
このように構成されたコントローラ２０の操作ノブ２７を以下のように操作することで、走行装置１は３６０度任意の方向に走行することができる。
図８（Ａ）に示すように、操作ノブ２７を基板２２，ポテンショメータ２３，中板２４に対して相対的に前方へ動かすことで、各ポテンショメータ２３のローラー２３Ｇが対応するケース２３Ａの先端Ｆ寄りへ移動し、これにより、各車輪１０はモータドライバー１２によってそれぞれ前進方向へ回転する。このようにして走行装置１は、図８（Ｂ）に示すように前方へ走行する。
【００１９】
図８（Ｃ）に示すように、操作ノブ２７を基板２２，ポテンショメータ２３，中板２４に対して相対的に動かさない場合には、各ポテンショメータ２３のローラー２３Ｇが対応するケース２３Ａの中間部に位置することで、各モータドライバー１２はモータ１１を回転させない。これにより、図８（Ｄ）に示すように走行装置１は停止する。
【００２０】
図８（Ｅ）に示すように、操作ノブ２７を基板２２，ポテンショメータ２３，中板２４に対して相対的に右側へ動かすことで、左側の前輪１０Ａと右側の後輪１０Ｄに対応したポテンショメータ２３のローラー２３Ｇがケース先端Ｆ寄りに移動させられることで当該車輪１０Ａ，１０Ｄは前進方向へ回転し、右側の前輪１０Ｂと左側の後輪１０Ｃに対応したポテンショメータ２３のローラー２３Ｇがケース基端Ｂ寄りに移動させられることで当該車輪１０Ｂ，１０Ｃは後進方向へ回転する。これにより、図８（Ｆ）に示すように、走行装置１は車体の向きを変えずに右側へ移動する。
【００２１】
図９（Ａ）に示すように、操作ノブ２７を基板２２，ポテンショメータ２３，中板２４に対して相対的に右斜め前方側へ動かすことで、左側の前輪１０Ａと右側の後輪１０Ｄに対応したポテンショメータ２３のローラー２３Ｇがケース先端Ｆ寄りに移動させられることで当該車輪１０Ａ，１０Ｄは前進方向へ回転し、右側の前輪１０Ｂと左側の後輪１０Ｃに対応したポテンショメータ２３のローラー２３Ｇはケース２３Ａに対し摺動せずケース長手方向の中間部に位置することから当該車輪１０Ｂ，１０Ｃは回転しない。これにより、図９（Ｂ）に示すように、走行装置１は車体の向きを変えずに右斜め前方側へ移動する。
【００２２】
図９（Ｃ）に示すように、操作ノブ２７を基板２２，ポテンショメータ２３，中板２４に対して相対的に右側へ筒部２５Ａまわりに回転させることで、左側の前輪１０Ａ及び後輪１０Ｃに対応したポテンショメータ２３のローラー２３Ｇがケース先端Ｆ寄りに移動させられることで当該車輪１０Ａ，１０Ｃは前進方向へ回転し、右側の前輪１０Ｂ及び後輪１０Ｄに対応したポテンショメータ２３のローラー２３Ｇがケース基端Ｂ寄りに移動させられることで当該車輪１０Ｂ，１０Ｄは後進方向へ回転する。これにより、図９（Ｄ）に示すように、走行装置１は右側へ回転する。この場合、図９（Ｅ）に示すように、基板２２，ポテンショメータ２３，中板２４に対する操作ノブ２７の回転する度合いを図９（Ｃ）よりも小さくすると、走行装置１は、図９（Ｆ）に示すように前方へ走行しつつ右側へ回転する。
【００２３】
このように本実施形態の走行装置１に備えられたコントローラ２０によれば、回転を含む並行に操作ノブ２７を移動するとガイド穴２５Ｂがローラー２３Ｇを移動させ、ポテンショメータ２３からモータドライバー１２に対して速度を指示する電圧が出力される。
よって、本実施形態のコントローラ２０によれば、マイコンなどの高価な電子機器を用いた制御コンピュータを使わずに、ポテンショメータ２３、即ちリニア型ポテンショメータを車輪１０の配置と同じ方向に配置し、当該ポテンショメータ２３に対して相対的に動かす操作ノブ２７と、操作ノブ２７上に走行スイッチボタン２７Ａとを設けて、操作ノブ２７の移動量に応じてポテンショメータ２３の電圧を可変にさせる。これにより、各車輪１０を操作するコントローラ２０を安価に実現できる。
【００２４】
以上詳述したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施をすることができる。
走行装置の車輪１０の数は４輪に限らず、図１０（Ａ）に示すように３輪であってもよい。この場合、二つの前輪は平面視においてハの字状に配置され、１つの後輪は、回転方向が走行装置の幅方向に沿うように配置されている。
【００２５】
また、車輪１０の向きも、前述の説明に限定されるものではなく、図１１（Ａ）に示すように、二つの前輪及び二つの後輪を平面視でハの字状に配設してもよい。また、図１２（Ａ）に示すように、二つの前輪を平面視でハの字状に配設し、二つの後輪を回転方向が走行装置の前後方向に沿うように配置してもよい。
【００２６】
前後の各車輪が図１０（Ａ），図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）に示す向きに配置されている場合、これらの車輪の回転を制御するコントローラは、図１０（Ｂ），図１１（Ｂ）及び図１２（Ｂ）に示すように構成される。具体的には、各ポテンショメータ２３のケース２３Ａは、基板の前後方向を上記走行装置の前後方向とした場合に、対応する車輪の向き、即ち正転方向にケース２３Ａの長手方向が沿うように基板２２上に配設される。ガイドプレート２５の各ガイド穴２５Ｂは、コントローラの非操作状態で、対応するポテンショメータ２３のケース２３Ａの中間部（ケース長手方向の中間部）でケース２３Ａの長手方向と交差する方向へ筋状に延出するようにガイドプレート２５に形成されている。
ポテンショメータ２３におけるローラー２３Ｇは、戻しバネを備えずに構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る走行装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の走行装置のコントローラの要部を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿ったコントローラの断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿ったコントローラの断面図である。
【図５】（Ａ）は図２のコントローラのポテンショメータの回路図であり、（Ｂ）は具体的な構造を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る車輪の配置を示す平面図である。
【図７】ポテンショメータの出力と車輪の回転について説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係るコントローラにおける操作とそれに基づく走行装置の走行について説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態に係るコントローラの操作とそれに基づく走行装置の走行方向を説明する図である。
【図１０】他の実施形態に係る走行装置とその走行装置用のコントローラを示す模式図である。
【図１１】他の実施形態に係る走行装置とその走行装置用のコントローラを示す模式図である。
【図１２】他の実施形態に係る走行装置とその走行装置用のコントローラを示す模式図である。
【図１３】従来の回転体付き車輪を示す斜視図である。
【図１４】従来の走行装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      走行装置
１０    車輪
１１    モータ
１２    モータドライバー
２０    コントローラ
２１    筐体本体部
２１Ａ  底部
２１Ｂ  第１のスペーサー
２２    基板
２２Ａ  第２のスペーサー
２３    ポテンショメータ
２３Ａ  ケース
２３Ｂ  抵抗
２３Ｃ  端子
２３Ｅ  摺動接点
２３Ｆ  端子
２３Ｇ  ローラー
２３Ｈ  バネ
２４    中板
２５    ガイドプレート
２５Ａ  筒部
２５Ｂ  ガイド穴
２６    ケース上部
２６Ａ  開口
２７    操作ノブ
２７Ａ  走行スイッチボタン
２７Ｂ  ワイヤー
１１０  回転体
１２０  リム
１３０  アーム
Ｂ      ケース基端
Ｆ      ケース先端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010030328.tif 000013
【図１２】
2010030328.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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