(57)【要約】【課題】摩擦係数の異なる路面と軌道との間でスリップを生じることなく連続的に移動する移動装置を提供する。【解決手段】制御部１８は、軌道検出部１６、１７で地面１１からレール１２への進入またはレール１２から地面１１への脱出が検出されたとき、前側駆動部２４および後側駆動部３４を制御する。すなわち、制御部１８は、前側駆動部２４による前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３の回転速度と、後側駆動部３４による後側路面走行車輪３２および後側軌道走行車輪３３の回転速度とを、地面１１またはレール１２に接する車輪の径に応じて変更する。【選択図】図１
2018020721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦係数の異なる路面（１１）と軌道（１２）との間を連続的に走行する移動装置（１０）であって、
進行方向の前側に設けられている前側車軸（２１）と、
進行方向の後側に設けられている後側車軸（３１）と、
前記前側車軸（２１）に設けられ、前記路面（１１）の走行時に用いられる前側路面走行車輪（２２）と、
前記後側車軸（３１）に設けられ、前記路面（１１）の走行時に用いられる後側路面走行車輪（３２）と、
前記前側車軸（２１）に設けられ、前記軌道（１２）の走行時に用いられる前側軌道走行車輪（２３）と、
前記後側車軸（３１）に設けられ、前記軌道（１２）の走行時に用いられる後側軌道走行車輪（３３）と、
前記前側車軸（２１）を通して前記前側路面走行車輪（２２）および前記前側軌道走行車輪（２３）を駆動する前側駆動部（２４）と、
前記後側車軸（３１）を通して前記後側路面走行車輪（３２）および前記後側軌道走行車輪（３３）を駆動する後側駆動部（３４）と、
前記路面（１１）から前記軌道（１２）への進入、および前記軌道（１２）から前記路面（１１）への脱出を検出する軌道検出部（１６、１７）と、
前記軌道検出部（１６、１７）で前記路面（１１）から前記軌道（１２）への進入または前記軌道（１２）から前記路面（１１）への脱出が検出されたとき、前記前側駆動部（２４）による前記前側路面走行車輪（２２）および前記前側軌道走行車輪（２３）と前記後側駆動部（３４）による前記後側路面走行車輪（３２）および前記後側軌道走行車輪（３４）との回転速度を制御する制御部（１８）と、
を備える移動装置。
【請求項２】
前記制御部（１８）は、前記前側路面走行車輪（２２）および前記前側軌道走行車輪（２３）の回転速度と、前記後側路面走行車輪（３２）および前記後側軌道走行車輪（３３）の回転速度とが等しくなるように前記前側駆動部（２４）および前記後側駆動部（３４）を制御する請求項１記載の移動装置。
【請求項３】
前記前側車軸（２１）または前記後側車軸（３１）の少なくともいずれか一方に設けられ、前記前側車軸（２１）または前記後側車軸（３１）に加わるトルクを検出するトルク検出部（５１）をさらに備え、
前記前側車軸（２１）または前記後側車軸（３１）のうち前記トルク検出部（５１）が設けられている車軸を検出車軸とし、前記検出車軸を駆動する駆動部を検出車軸駆動部とすると、
前記制御部（１８）は、前記検出車軸駆動部から前記検出車軸に加わるトルクが０となるように前記車軸駆動部の回転数を制御する請求項１記載の移動装置。
【請求項４】
前記軌道検出部（１６）は、進行方向において前記前側軌道走行車輪（２３）の前方に設けられ、
前記軌道検出部（１７）は、進行方向において前記後側軌道走行車輪（３３）の後方に設けられている請求項１から３のいずれか一項記載の移動装置。
【請求項５】
摩擦係数の異なる路面（１１）と軌道（１２）との間を連続的に走行する移動装置（１０）であって、
進行方向の前側に設けられている前側車軸（２１）と、
進行方向の後側に設けられている後側車軸（２２）と、
前記前側車軸（２１）に設けられ、前記路面（１１）の走行時に用いられる前側路面走行車輪（２２）と、
前記後側車軸（３１）に設けられ、前記路面（１１）の走行時に用いられる後側路面走行車輪（３２）と、
前記前側車軸（２１）に設けられ、前記軌道（１２）の走行時に用いられる前側軌道走行車輪（２３）と、
前記後側車軸（３１）に設けられ、前記軌道（１２）の走行時に用いられる後側軌道走行車輪（３３）と、
前記前側車軸（２１）および前記後側車軸（２２）を駆動する少なくとも１つ以上の駆動部（２４、３４、８０）と、
前記駆動部（２４、３４、８０）と前記前側車軸（２１）の間、または前記駆動部（２４、３４、８０）と前記後側車軸（３１）との間の少なくともいずれか一方に設けられ、前記駆動部（２４、３４、８０）から前記前側車軸（２１）または前記後側車軸（３１）への駆動力の伝達を断続する駆動力断続部（６１、８３、８４、８５、８６）と、
前記路面（１１）から前記軌道（１２）への進入、および前記軌道（１２）から前記路面（１１）への脱出を検出する軌道検出部（１６、１７）と、
前記軌道検出部（１６、１７）で前記路面（１１）から前記軌道（１２）への進入または前記軌道（１２）から前記路面（１１）への脱出が検出されたとき、前記駆動力断続部（６１、８３、８４、８５、８６）による前記駆動部（２４、３４、８０）から前記前側車軸（２１）または前記後側車軸（３１）への駆動力の伝達を断続して、前記前側駆動部（２４）による前記前側路面走行車輪（２２）および前記前側軌道走行車輪（２３）と前記後側駆動部（３４）による前記後側路面走行車輪（３２）および前記後側軌道走行車輪（３４）との回転速度を制御する制御部（１８）と、
を備える移動装置。
【請求項６】
摩擦係数の異なる路面（１１）と軌道（１２）との間を連続的に走行する移動装置（１０）であって、
進行方向の前側に設けられている前側車軸（２１）と、
進行方向の後側に設けられている後側車軸（２２）と、
前記前側車軸（２１）に設けられ、前記路面（１１）の走行時に用いられる前側路面走行車輪（２２）と、
前記後側車軸（３１）に設けられ、前記路面（１１）の走行時に用いられる後側路面走行車輪（３２）と、
前記前側車軸（２１）に設けられ、前記軌道（１２）の走行時に用いられる前側軌道走行車輪（２３）と、
前記後側車軸（３１）に設けられ、前記軌道（１２）の走行時に用いられる後側軌道走行車輪（３３）と、
前記前側車軸（２１）および前記後側車軸（２２）を駆動する少なくとも１つ以上の駆動部（２４、３４、９０）と、
前記駆動部（２４、３４、９０）と前記前側車軸（２１）との間、または前記駆動部に設けられ、前記前側路面走行車輪（２２）と前記前側軌道走行車輪（２３）との外径の比に応じて設定された前側変速機（７１、９１）と、
前記駆動部（２４、３４、９０）と前記後側車軸（３１）との間に設けられ、前記後側路面走行車輪（３２）と前記後側軌道走行車輪（３３）との外径の比に応じて設定された後側変速機（７３、９２）と、
を備える移動装置。
【請求項７】
前記前側路面走行車輪（２２）および前記後側路面走行車輪（３２）は、メカナムホイールである請求項１から６のいずれか一項記載の移動装置。
【請求項８】
前記軌道（１２）は、内部を水が循環可能な筒状である請求項１から７のいずれか一項記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物資を運搬する運搬用の移動装置として、路面および軌道の双方を移動する移動装置が知られている（特許文献１参照）。このような移動装置は、主に農業設備などで用いられている。移動装置は、地面などの路面を走行するための路面用車輪とレールなどの軌道を走行するための軌道用車輪とを備えている。これにより、移動装置は、路面および軌道での物資の運搬を可能としている。
【０００３】
しかしながら、地面のような不整な路面とレールのような軌道とでは、車輪と路面または車輪と軌道との間の摩擦係数が大きく異なっている。また、路面を走行するための車輪と軌道を走行するための車輪とは、その径が異なっている。そのため、移動装置が路面から軌道へ進入、または軌道から路面への脱出の際、路面用車輪または軌道用車輪にスリップが生じやすくなる。その結果、移動装置は、路面から軌道、および軌道から路面への連続的な移動が難しいという問題がある。これにより、使用者は、路面と軌道との境界部分において、移動装置を手作業で移動させる必要があり、作業性の低下を招くという問題がある。スリップを制御する技術として、トラクションコントロールのように車両の姿勢維持の観点からスリップを制御することは公知である（特許文献２参照）。また、摩擦係数の異なる路面においてスリップを検知して、このスリップを適切に制御することも公知である（特許文献３）。しかし、これらの文献は、いずれも車両の姿勢を安定させるための制御であり、路面と軌道との間の連続的な移動については考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８０３２６号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１４２７６号公報
【特許文献３】特開２０１６−４０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、摩擦係数の異なる路面と軌道との間でスリップを生じることなく連続的に移動する移動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明では、移動装置は、進行方向の前方に前側路面走行車輪および前側軌道走行車輪を備え、進行方向の後方に後側路面走行車輪および後側軌道走行車輪を備えている。前側路面走行車輪および前側軌道走行車輪は、前側駆動部によって駆動される。また、後側路面走行車輪および後側軌道走行車輪は、後側駆動部によって駆動される。制御部は、軌道検出部を用いて、路面から軌道への進入および軌道から路面への脱出を検出する。そして、制御部は、路面から軌道への進入または軌道から路面への脱出が検出されたとき、前側駆動部および後側駆動部を制御する。すなわち、制御部は、前側駆動部によって駆動される前側路面走行車輪および前側軌道走行車輪の回転速度と、後側駆動部によって駆動される後側路面走行車輪および後側軌道走行車輪の回転速度とを制御する。これにより、路面から軌道へ進入するとき、または軌道から路面へ脱出するとき、進行方向の前方の車輪と後方の車輪とでは異なる回転速度に制御される。その結果、進行方向の前方の車輪と後方の車輪とでは、路面または軌道の摩擦係数に応じた回転速度およびトルクとなり、一方のスリップが低減される。したがって、摩擦係数の異なる路面と軌道との間でスリップを生じることなく連続的に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態による移動装置を示す模式図
【図２】第１実施形態による移動装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た模式図
【図３】第１実施形態による移動装置を示すブロック図
【図４】第２実施形態による移動装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た模式図
【図５】第３実施形態による移動装置を示すブロック図
【図６】第４実施形態による移動装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た模式図
【図７】第４実施形態による移動装置を示すブロック図
【図８】第５実施形態による移動装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た模式図
【図９】第５実施形態による移動装置を示すブロック図
【図１０】第６実施形態による移動装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た模式図
【図１１】第７実施形態による移動装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た模式図
【図１２】第８実施形態による移動装置をレール側から見た模式図
【図１３】第９実施形態による移動装置をレール側から見た模式図
【図１４】第１０実施形態による移動装置をレール側から見た模式図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、移動装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１および図２に示す第１実施形態による移動装置１０は、路面と軌道との間を連続的に走行する。移動装置１０は、主に農業設備に用いられ、肥料や薬剤などの運搬や収穫した農作物の運搬などに用いられる。移動装置１０は、農業設備の従事者に追従して従業者とともに自動的に移動するように制御される。移動装置１０は、路面としての地面１１と、軌道としてのレール１２との間の連続して移動する。地面１１は、例えば農作物が植栽されている畝の間に位置する不整または整備された面である。軌道として用いられるレール１２は、２本で１対であり、１対のレール１２が並列して農業設備のような設備に固定されている。このレール１２は、内部を水などが流動可能な筒状に形成されている。レール１２の中に流す水の温度を調整することにより、農業設備の温度が調整される。また、レール１２の中を流れる水は、散水にも用いてもよい。このように、移動装置１０は、路面である地面１１と軌道であるレール１２との間を相互に行き来する。
【０００９】
移動装置１０は、本体１３、前側ユニット１４、後側ユニット１５、軌道検出部１６、軌道検出部１７および制御部１８を備えている。前側ユニット１４は、前側車軸２１、前側路面走行車輪２２、前側軌道走行車輪２３および前側駆動部２４を有している。前側ユニット１４は、図１の矢印Ｄで示す移動装置１０の進行方向において前方側に設けられている。前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３は、前側車軸２１に設けられている。前側車軸２１は、前側駆動部２４によって駆動される。前側駆動部２４は、例えばモータなどを有しており、前側車軸２１を駆動する駆動力を発生する。これにより、前側ユニット１４を構成する前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３は、前側駆動部２４によって回転駆動される。前側路面走行車輪２２は、例えばゴム製のタイヤなどのように地面１１の走行に適した車輪を有している。一方、前側軌道走行車輪２３は、例えば金属製の車輪などのようにレール１２の走行に適した車輪を有している。
【００１０】
後側ユニット１５は、後側車軸３１、後側路面走行車輪３２、後側軌道走行車輪３３および後側駆動部３４を有している。後側ユニット１５は、移動装置１０の進行方向において後方側に設けられている。後側路面走行車輪３２および後側軌道走行車輪３３は、後側車軸３１に設けられている。後側車軸３１は、後側駆動部３４によって駆動される。後側駆動部３４は、例えばモータなどを有しており、後側車軸３１を駆動する駆動力を発生する。これにより、後側ユニット１５を構成する後側路面走行車輪３２および後側軌道走行車輪３３は、後側駆動部３４によって回転駆動される。後側路面走行車輪３２は、例えばゴム製のタイヤなどのように地面１１の走行に適した車輪を有している。一方、後側軌道走行車輪３３は、例えば金属製の車輪などのようにレール１２の走行に適した車輪を有している。
【００１１】
軌道検出部１６は、移動装置１０の進行方向において前方側に設けられている。一方、軌道検出部１７は、移動装置１０の進行方向において後方側に設けられている。軌道検出部１６および軌道検出部１７は、いずれも移動装置１０が地面１１からレール１２へ進入したか、および移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出したか否かを検出する。具体的には、軌道検出部１６および軌道検出部１７は、レール１２を検出することによって、地面１１からレール１２への進入およびレール１２から地面１１への脱出を検出する。これら軌道検出部１６および軌道検出部１７は、例えば距離センサ、カメラまたは磁気センサなどを有している。
【００１２】
軌道検出部１６および軌道検出部１７に距離センサを用いる場合、図示しない距離センサは、本体１３から地面１１またはレール１２までの距離を検出する。レール１２は、一般に地面１１よりも天地方向の上方に設けられている。そのため、距離センサが検出する距離は、移動装置１０が地面１１を走行しているときには大きく、移動装置１０がレール１２を走行しているときには小さくなる。軌道検出部１６および軌道検出部１７は、この距離センサで検出する距離の差から、地面１１からレール１２への進入およびレール１２から地面１１への脱出を検出する。
【００１３】
また、軌道検出部１６および軌道検出部１７にカメラを用いる場合、図示しないカメラは、本体１３から下方を撮影する。地面１１とレール１２とは、光の反射率、すなわち撮影される画像の性質が異なる。そのため、軌道検出部１６および軌道検出部１７は、カメラで撮影した画像を解析することにより、レール１２の有無を検出する。さらに、軌道検出部１６および軌道検出部１７に磁気センサを用いる場合、図示しない磁気センサは本体１３の周辺の磁界を検出する。地面１１とレール１２とは材質が異なることから、磁気センサで検出される磁界も異なる。これにより、軌道検出部１６および軌道検出部１７は磁気センサによってレール１２の有無を検出する。このように、軌道検出部１６および軌道検出部１７は、レール１２の有無を検出することにより、地面１１からレール１２への進入およびレール１２から地面１１への脱出を検出する。なお、軌道検出部１６および軌道検出部１７は、レール１２の有無を検出可能であれば、上記のような距離センサ、カメラおよび磁気センサに限らず任意に適用することができる。
【００１４】
軌道検出部１６は、図１に示すように移動装置１０の進行方向において、前側軌道走行車輪２３の前方に設けられている。また、軌道検出部１７は、移動装置１０の進行方向において、後側軌道走行車輪３３の後方に設けられている。厳密には、軌道検出部１６は前側軌道走行車輪２３の前縁よりも前方でレール１２の有無を検出し、軌道検出部１７は後側軌道走行車輪３３の後縁よりも後方でレール１２の有無を検出する。
【００１５】
制御部１８は、本体１３に搭載されている。制御部１８は、図３に示すようにマイクロコンピュータ４１を有している。マイクロコンピュータ４１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成されている。制御部１８は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、移動装置１０の全体を制御する。制御部１８は、前側駆動部２４および後側駆動部３４に接続するとともに、軌道検出部１６および軌道検出部１７に接続している。制御部１８は、軌道検出部１６および軌道検出部１７で検出したレール１２の有無に基づいて前側駆動部２４および後側駆動部３４の回転数を制御する。
【００１６】
具体的には、制御部１８は、軌道検出部１６および軌道検出部１７で地面１１からレール１２への進入、またはレール１２から地面１１への脱出が検出されると、前側駆動部２４の回転速度と後側駆動部３４の回転速度とを制御する。これにより、前側駆動部２４で駆動される前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３と、後側駆動部３４で駆動される後側路面走行車輪３２および後側軌道走行車輪３３との間には、回転速度に差が生じる。
【００１７】
ここで、前側路面走行車輪２２および後側路面走行車輪３２の外径はｒ１とし、前側軌道走行車輪２３および後側軌道走行車輪３３の外径はｒ２とする。このとき、制御部１８は、前側駆動部２４の回転数ｗ１および後側駆動部３４の回転数ｗ２を、ｗ１×ｒ１＝ｗ２×ｒ２となるように制御する。例えば、図１に示すように移動装置１０が地面１１からレール１２へ進入するとき、前側ユニット１４の前側軌道走行車輪２３はレール１２上を移動し、後側ユニット１５の後側路面走行車輪３２は地面１１を移動する。このとき、軌道検出部１６はレール１２を検出し、軌道検出部１７はレール１２を検出しない。上述のように前側ユニット１４の前側軌道走行車輪２３の外径はｒ２であり、後側ユニット１５の後側路面走行車輪３２の外径はｒ１であることから、制御部１８はこれらの車輪径の差を考慮して前側駆動部２４の回転数ｗ１および後側駆動部３４の回転数ｗ２を制御する。すなわち、制御部１８は、ｗ１×ｒ１＝ｗ２×ｒ２となるように制御する。これにより、移動装置１０が地面１１からレール１２へ進入するとき、前側ユニット１４の前側軌道走行車輪２３と後側ユニット１５の後側路面走行車輪３２とは、車輪径の差を考慮した回転数で駆動され、スリップが低減される。
【００１８】
一方、移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出するとき、前側ユニット１４の前側路面走行車輪２２は地面１１を移動し、後側ユニット１５の後側軌道走行車輪３３はレール１２上を移動する。このとき、軌道検出部１６はレール１２を検出せず、軌道検出部１７はレール１２を検出する。制御部１８は、上述のように車輪径の差を考慮して前側駆動部２４の回転数ｗ１および後側駆動部の回転数ｗ２を制御する。これにより、移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出するとき、前側ユニット１４の前側路面走行車輪２２と後側ユニット１５の後側軌道走行車輪３３とは、車輪径の差を考慮した回転数で駆動され、スリップが低減される。
【００１９】
以上説明したように、第１実施形態では、制御部１８は、軌道検出部１６および軌道検出部１７を用いて、地面１１からレール１２への進入およびレール１２から地面１１への脱出を検出する。そして、制御部１８は、地面１１からレール１２への進入またはレール１２から地面１１への脱出が検出されたとき、前側駆動部２４および後側駆動部３４を制御する。すなわち、制御部１８は、地面１１からレール１２へ進入するとき、進行方向の前方でレール１２に接する前側軌道走行車輪２３と後方で地面１１に接する後側路面走行車輪３２とを異なる回転速度に制御する。また、制御部１８は、レール１２から地面１１へ脱出するとき、進行方向の前方で地面１１に接する前側路面走行車輪２２と後方でレール１２に接する後側軌道走行車輪３３とを異なる回転速度に制御する。その結果、進行方向の前方の車輪と後方の車輪とでは、地面１１またはレール１２の摩擦係数に応じた回転速度およびトルクとなり、一方のスリップが低減される。したがって、摩擦係数の異なる地面１１とレール１２との間でスリップを生じることなく連続的に移動することができる。
【００２０】
また、第１実施形態では、軌道検出部１６および軌道検出部１７は、前側軌道走行車輪２３の前方または後側軌道走行車輪３３の後方でレール１２を検出する。これにより、移動装置１０が地面１１からレール１２へ進入する場合、軌道検出部１６は、前側軌道走行車輪２３がレール１２へ進入する前からレール１２への進入を確実に検出する。同様に、移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出する場合、軌道検出部１７は、後側軌道走行車輪３３がレール１２から脱出する前からレール１２からの脱出を確実に検出する。そのため、制御部１８は、前側軌道走行車輪２３または後側軌道走行車輪３３のいずれか一方がレール１２に載っている間、前側と後側とを異なる回転速度に確実に制御する。したがって、地面１１からレール１２への進入時、およびレール１２から地面１１への脱出時における姿勢をより安定することができる。
【００２１】
（第２実施形態）
第２実施形態による移動装置を図４に示す。
第２実施形態の場合、移動装置１０は、路面走行用の車輪としてメカナムホイールを有している。すなわち、移動装置１０の前側路面走行車輪２２および後側路面走行車輪３２は、いずれもメカナムホイールで構成されている。また、第２実施形態の移動装置１０は、４組の車輪が個別の駆動部によってそれぞれ駆動される。すなわち、前側ユニット１４の前側駆動部２４は、図４に示すように前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３を駆動する２つのモータ２４１、２４２を有している。モータ２４１、２４２は、それぞれ前側車軸２１を通して一対の前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３を駆動する。図示しない後側ユニット１５についても、２組の後側路面走行車輪３２および後側軌道走行車輪３３は後側駆動部３４の２つのモータで個別に駆動される。
【００２２】
第２実施形態のように前側路面走行車輪２２および後側路面走行車輪３２に用いるメカナムホイールは、第１実施形態のような一般的なタイヤなどと比較して、進行方向に対して垂直な方向へのグリップ性能が低いという特性を有している。そのため、前側路面走行車輪２２または後側路面走行車輪３２のいずれかにスリップが発生すると、移動装置１０の姿勢が乱れやすく、本体１３の中心を旋回軸とする回転を招きやすくなる。
【００２３】
すなわち、第２実施形態のように前側路面走行車輪２２および後側路面走行車輪３２にメカナムホイールを用いる場合、第１実施形態以上にスリップの低減が求められる。第２実施形態では、制御部１８は、移動装置１０が地面１１からレール１２への進入するとき、および移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出するとき、前側ユニット１４と後側ユニット１５との回転数を制御する。これにより、第２実施形態の移動装置１０は、前側路面走行車輪２２または後側路面走行車輪３２のスリップにともなう移動装置１０の回転が低減される。すなわち、制御部１８は、移動装置１０が地面１１からレール１２へ進入するとき、前側ユニット１４の前側軌道走行車輪２３と後側ユニット１５の後側路面走行車輪３２とを車輪径の差を考慮した回転数で駆動する。同様に、制御部１８は、移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出するとき、前側ユニット１４の前側路面走行車輪２２と後側ユニット１５の後側軌道走行車輪３３とを車輪径の差を考慮した回転数で駆動する。その結果、地面１１とレール１２との間の相互の移行時に、スリップにともなう移動装置１０の旋回が低減される。
【００２４】
第２実施形態では、前側路面走行車輪２２および後側路面走行車輪３２に、進行方向に対して垂直な方向へのグリップ性能の低いメカナムホイールを用いている。このようにメカナムホイールを用いる場合でも、路面走行用車輪と軌道走行車輪との車輪径の差を考慮して回転速度を制御することにより、車輪のスリップが低減される。したがって、地面１１からレール１２への進入時、およびレール１２から地面１１への脱出時におけるスリップを低減することができ、スリップにともなう姿勢の不安定化を低減することができる。
【００２５】
また、第２実施形態では、前側路面走行車輪２２および後側路面走行車輪３２としてメカナムホイールを用いている。そして、制御部１８は、前側路面走行車輪２２をモータ２４１、モータ２４２で個別に駆動している。また、制御部１８は、後側路面走行車輪３２についても、図示しない２つのモータで個別に駆動している。すなわち、４つの路面走行車輪は、４つのモータでそれぞれ個別に駆動される。そのため、移動装置１０は、地面１１において前後だけでなく、左右を含めた平面方向へ自由に移動可能となる。したがって、農業設備などのように限られた空間においても、機動性を高めることができる。
【００２６】
（第３実施形態）
第３実施形態による移動装置を図５に示す。
第３実施形態では、制御部１８は、マイクロコンピュータ４１でコンピュータプログラムを実行することにより姿勢制御部４２をソフトウェア的に実現している。なお、姿勢制御部４２は、ハードウェア的、またはソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現してもよい。第３実施形態の場合、制御部１８は、姿勢検出部４３に接続している。姿勢検出部４３は、例えばジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサおよびカメラなどのうち１つ以上を有している。姿勢検出部４３は、これらジャイロセンサ、加速度センサおよび地磁気センサなどから移動装置１０の旋回軸を中心とする回転を検出する。また、姿勢検出部４３のカメラは、撮影した画像から移動装置１０の旋回軸を中心とする回転を検出する。姿勢制御部４２は、姿勢検出部４３で検出した移動装置１０の回転に基づいて、前側駆動部２４および後側駆動部３４を制御する。これにより、前側駆動部２４および後側駆動部３４が発生するトルクが制御される。その結果、姿勢制御部４２は、トルクの不均衡にともなう移動装置１０の姿勢の不安定化すなわち旋回軸を中心とする回転を抑える制御を行なうとともに、発生するトルクを意図的に不均衡にして目標となる進行方向へ旋回する制御を行なう。
【００２７】
第３実施形態では、姿勢制御部４２を備えることにより、移動装置１０は旋回軸を中心とする回転が抑えられるとともに、目標とする進行方向へ迅速かつ正確に旋回する。したがって、地面１１を移動する移動装置１０を固定されたレール１２へ正確に案内することができ、地面１１からレール１２への移行を安定化することができる。
【００２８】
（第４実施形態）
第４実施形態による移動装置を図６および図７に示す。
第４実施形態では、移動装置１０は、トルク検出部５１を備えている。トルク検出部５１は、前側ユニット１４の前側車軸２１または後側ユニット１５の後側車軸３１の少なくともいずれか一方に設けられている。第４実施形態では、トルク検出部５１を前側車軸２１に設ける例について説明する。すなわち、前側車軸２１は検出車軸に相当し、前側駆動部２４は検出車軸駆動部に相当する。トルク検出部５１は、検出したトルクを制御部１８へ出力する。
【００２９】
制御部１８は、トルク検出部５１で検出したトルクｔ１が「０」となるように前側駆動部２４を制御する。すなわち、制御部１８は、トルク検出部５１が設けられている前側車軸２１を駆動する前側駆動部２４を、トルク検出部５１で検出するトルクｔ１が「０」となるように駆動する。このように、トルク検出部５１で検出するトルクｔ１を「０」となるように制御することにより、トルク検出部５１でトルクｔ１を検出する前側車軸２１のスリップは低減される。
【００３０】
（第５実施形態）
第５実施形態による移動装置を図８および図９に示す。
第５実施形態では、移動装置１０は、動力断続部６１を備えている。動力断続部６１は、前側ユニット１４に設けられている。動力断続部６１は、前側車軸２１と前側駆動部２４との間に設けられ、前側駆動部２４から前側車軸２１への力の伝達を断続する。すなわち、動力断続部６１は、前側車軸２１と前側駆動部２４との間の動力伝達を断続するクラッチである。制御部１８は、動力断続部６１に接続している。制御部１８は、動力断続部６１を断続することにより、前側駆動部２４から前側車軸２１への動力の伝達を制御する。
【００３１】
制御部１８は、軌道検出部１６または軌道検出部１７で前側軌道走行車輪２３または後側軌道走行車輪３３のいずれか一方がレール１２上にあることを検出したとき、前側駆動部２４から前側車軸２１への力の伝達を遮断する。一方、制御部１８は、前側軌道走行車輪２３および後側軌道走行車輪３３の双方がレール１２上にあるとき、またはレール１２が検出されない地面１１を走行しているとき、前側駆動部２４から前側車軸２１へ力を伝達する。
【００３２】
このように、第５実施形態では、制御部１８は、前側または後側の一方がレール１２上にあるとき、前側駆動部２４から前側車軸２１への力の伝達を遮断する。そのため、前側ユニット１４の前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３は、前側駆動部２４からの力が伝達されず、無動力状態となる。これにより、移動装置１０は、地面１１からレール１２へ進入するとき、地面１１と接する後側路面走行車輪３２によって進行方向前方へ推進される。また、移動装置１０は、レール１２から地面１１へ脱出するとき、レール１２と接する後側軌道走行車輪３３によって進行方向前方へ推進される。これらの結果、移動装置１０が地面１１からレール１２へ進入するとき、および移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出するとき、前側ユニット１４の車輪と後側ユニット１５の車輪とは回転数が制御される。したがって、摩擦係数の異なる地面１１とレール１２との間でスリップを生じることなく連続的に移動することができる。
【００３３】
第５実施形態では、前側ユニット１４の前側車軸２１と前側駆動部２４との間に動力断続部６１を設ける例について説明した。しかし、動力断続部６１は、後側ユニット１５の後側車軸３１と後側駆動部３４との間に設けてもよい。この場合、移動装置１０は、進行方向の前方に設けられる前側ユニット１４によって牽引される。また、動力断続部６１は、前側ユニット１４および後側ユニット１５の双方に設けてもよい。
【００３４】
（第６実施形態）
第６実施形態による移動装置を図１０に示す。
第６実施形態では、移動装置１０は変速機を備えている。すなわち、移動装置１０は、前側ユニット１４の前側車軸２１と前側駆動部２４との間に前側変速機７１を備えている。前側変速機７１は、前側路面走行車輪２２と前側軌道走行車輪２３との外径の比に応じて変速比が設定されている。第６実施形態の場合、前側車軸２１は、路面用車軸２１１および軌道用車軸２１２を有している。路面用車軸２１１は、前側路面走行車輪２２に接続している。路面用車軸２１１は、前側駆動部２４と直に接続している。これにより、前側路面走行車輪２２は、路面用車軸２１１を通して前側駆動部２４によって駆動される。一方、軌道用車軸２１２は、前側軌道走行車輪２３に接続している。軌道用車軸２１２は、前側変速機７１を挟んで前側駆動部２４と接続している。これにより、前側軌道走行車輪２３は、前側駆動部２４の駆動力が前側変速機７１で変速された後、軌道用車軸２１２を通して駆動される。また、移動装置１０は、後側ユニット１５の後側車軸３１と後側駆動部３４との間に図示しない後側変速機を備えている。後側ユニット１５の構成は、前側ユニット１４と共通している。そして、後側変速機は、後側路面走行車輪３２と後側軌道走行車輪３３との外径の比に応じて変速比が設定されている。
【００３５】
上記の構成により、第６実施形態の移動装置１０は、軌道検出部１６、軌道検出部１７および制御部１８が不要となる。すなわち、第６実施形態の移動装置１０は、前側駆動部２４の回転数が一定であっても、前側変速機７１によって前側路面走行車輪２２と前側軌道走行車輪２３とは回転数が異なる。同様に、移動装置１０は、後側駆動部３４の回転数が一定であっても、図示しない後側変速機によって後側路面走行車輪３２と後側軌道走行車輪３３とは回転数が異なる。これにより、移動装置１０が地面１１からレール１２へ進入するとき、前側駆動部２４および後側駆動部３４の回転数を変更しなくても、前側ユニット１４の前側軌道走行車輪２３と後側ユニット１５の後側路面走行車輪３２とは回転にともなう進行距離が等しくなる。また、移動装置１０がレール１２から地面１１へ脱出するとき、前側駆動部２４および後側駆動部３４の回転数を変更しなくても、前側ユニット１４の前側路面走行車輪２２と後側ユニット１５の後側軌道走行車輪３３とは回転にともなう進行距離が等しくなる。
【００３６】
第６実施形態では、前側駆動部２４が一定の回転数であっても、前側路面走行車輪２２および前側軌道走行車輪２３は外径の比に応じて異なる回転数となる。同様に、後側駆動部３４が一定の回転数であっても、後側路面走行車輪３２および後側軌道走行車輪３３は外径の比に応じて異なる回転数となる。これにより、地面１１からレール１２へ進入するとき、またはレール１２から地面１１へ脱出するとき、地面１１に接する車輪とレール１２に接する車輪とは外径の比に応じて異なる回転速度に制御される。その結果、地面１１に接する車輪およびレール１２に接する車輪は、地面１１またはレール１２の摩擦係数に応じた回転速度およびトルクに機械的に制御され、一方のスリップが低減される。したがって、摩擦係数の異なる地面１１とレール１２との間でスリップを生じることなく連続的に移動することができる。
また、第６実施形態では、レール１２の検出を行なうことなく、前側の車輪または後側の車輪のスリップが低減される。したがって、構成および制御をより簡略化することができる。
【００３７】
（第７実施形態）
第７実施形態による移動装置を図１１に示す。
第７実施形態では、前側変速機７１として遊星歯車７２を用いている。図示しない後側変速機に遊星歯車を用いてもよい。このように前側変速機７１に遊星歯車７２を用いることにより、前側ユニット１４における前側路面走行車輪２２と前側軌道走行車輪２３とは同一の前側車軸２１に設けられる。また、同様に、図示しない後側変速機に遊星歯車を用いることにより、後側ユニット１５における後側路面走行車輪３２と後側軌道走行車輪３３とは同一の後側車軸に設けられる。したがって、前側ユニット１４および後側ユニット１５の小型化を図ることができる。
【００３８】
（第８実施形態）
第８実施形態による移動装置を図１２に示す。
第８実施形態は、第５実施形態の変形例である。第５実施形態では、前側ユニット１４または後側ユニット１５の少なくともいずれか一方に動力断続部６１を設ける例について説明している。すなわち、第５実施形態の場合、前側ユニット１４および後側ユニット１５は、それぞれ前側駆動部２４または後側駆動部３４からそれぞれ駆動力が伝達される構成である。
【００３９】
これに対し、第８実施形態では、移動装置１０は、１つの駆動部８０を備えている。この１つの駆動部８０は、動力伝達部８１を通して前側車軸２１に駆動力を伝達する。また、駆動部８０は、動力伝達部８２を通して後側車軸３１に駆動力を伝達する。このように、第８実施形態では、１つの駆動部８０で前側車軸２１および後側車軸３１をそれぞれ駆動する。動力伝達部８１は、駆動部８０と前側車軸２１とを接続するベルトやチェーンなどを有している。また、動力伝達部８２は、駆動部８０と後側車軸３１とを接続するベルトやチェーンを有している。動力伝達部８１および動力伝達部８２は、ベルトやチェーンに代えて、歯車を組み合わせて構成してもよい。
【００４０】
また、第８実施形態の場合、移動装置１０は、前側車軸２１に動力断続部８３および動力断続部８４、後側車軸３１に動力断続部８５および動力断続部８６をそれぞれ備えている。動力断続部８３〜８６は、いずれも動力の伝達を断続するクラッチである。このように、第８実施形態では、１つの駆動部８０で４輪を駆動するとともに、これらの４輪は動力断続部８３〜８６によって個別に動力の伝達が断続される。すなわち、制御部１８は、４つの動力断続部８３〜８６を個別に制御することにより、各輪の駆動を制御する。
以上説明したように、第８実施形態では、１つの駆動部８０で４つの車輪が独立して制御される。したがって、重量の大きな駆動部８０を低減することができ、軽量化および部品点数の低減を図ることができる。
【００４１】
（第９実施形態）
第９実施形態による移動装置を図１３に示す。
第９実施形態では、第６実施形態と第８実施形態とを組み合わせたものである。すなわち、第９実施形態では、第８実施形態と同様に、１つの駆動部９０で前側車軸２１および後側車軸３１をそれぞれ駆動している。そして、第９実施形態の移動装置１０の前側車軸２１は、前側路面走行車輪２２のための路面用車軸２１１、および前側軌道走行車輪２３のための軌道用車軸２１２を有している。同様に、移動装置１０の後側車軸３１は、後側路面走行車輪３２のための第一後側車軸３１１、および後側軌道走行車輪３３のための第二後側車軸３１２を有している。駆動部９０は、これら前側車軸２１を構成する路面用車軸２１１および軌道用車軸２１２と、後側車軸３１を構成する第一後側車軸３１１および第二後側車軸３１２にそれぞれ駆動力を提供する。
【００４２】
第９実施形態では、移動装置１０は、さらに前側変速機９１および後側変速機９２を備えている。前側変速機９１は、駆動部９０と前側車軸２１との間に設けられている。具体的には、前側変速機９１は、駆動部９０と路面用車軸２１１との間の前側第一変速部９１１、および駆動部９０と軌道用車軸２１２との間の前側第二変速部９１２を有している。これら前側第一変速部９１１と前側第二変速部９１２との減速比は、前側路面走行車輪２２と前側軌道走行車輪２３との外径の比に応じて設定されている。また、後側変速機９２は、駆動部９０と後側車軸３１との間に設けられている。具体的には、後側変速機９２は、駆動部９０と第一後側車軸３１１との間の後側第一変速部９２１、および駆動部９０と第二後側車軸３１２との間の後側第二変速部９２２を有している。これら後側第一変速部９２１と後側第二変速部９２２との減速比は、後側路面走行車輪３２と後側軌道走行車輪３３との外径の比に応じて設定されている。
【００４３】
第９実施形態では、１つの駆動部９０で４つの車軸が独立して駆動されるとともに、各車軸が各車輪の外径の比に応じた回転数で制御される。したがって、重量の大きな駆動部９０を低減することができ、軽量化および部品点数の低減を図ることができる。
【００４４】
（第１０実施形態）
第１０実施形態による移動装置を図１４に示す。
第１０実施形態は、第９実施形態の変形例であり、前側変速機７１として遊星歯車７２を用いており、後側変速機７３に遊星歯車７４を用いている。このように前側変速機７１に遊星歯車７２を用いることにより、前側ユニット１４における前側路面走行車輪２２と前側軌道走行車輪２３とは同一の前側車軸２１に設けられる。また、同様に、後側変速機７３に遊星歯車７４を用いることにより、後側ユニット１５における後側路面走行車輪３２と後側軌道走行車輪３３とは同一の後側車軸３１に設けられる。したがって、前側ユニット１４および後側ユニット１５の小型化を図ることができる。
【００４５】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
上述の複数の実施形態では、前側路面走行車輪２２と後側路面走行車輪３２、および前側軌道走行車輪２３および後側軌道走行車輪３３とは、同一の外径であることを前提に説明した。しかし、前側路面走行車輪２２と後側路面走行車輪３２、および前側軌道走行車輪２３および後側軌道走行車輪３３とは、異なる外径であってもよい。この場合、制御部１８は、前側路面走行車輪２２と後側路面走行車輪３２、および前側軌道走行車輪２３および後側軌道走行車輪３３との外径の差を考慮して前側駆動部２４および後側駆動部３４を制御する。これにより、第１実施形態と同様に、前側の車輪または後側の車輪のスリップを招くことなく連続的に移動することができる。また、第６実施形態の場合も、前側変速機７１および後側変速機は、対象となる車輪の径に応じて変速比を設定することにより、前後の車輪径を任意に変更しても、地面１１とレール１２との間の相互の移行時におけるスリップを低減することができる。
【符号の説明】
【００４６】
図面中、１０は移動装置、１１は地面（路面）、１２はレール（軌道）、１６、１７は軌道検出部、１８は制御部、２１は前側車軸、２２は前側路面走行車輪、２３は前側軌道走行車輪、２４は前側駆動部、３１は後側車軸、３２は後側路面走行車輪、３３は後側軌道走行車輪、３４は後側駆動部、５１はトルク検出部、６１、８３、８４、８５、８６は駆動力断続部、７１、９１は前側変速機、７３、９２は後側変速機、８０、９０は駆動部を示す。
【図１】
2018020721.tif 000003
【図２】
2018020721.tif 000004
【図３】
2018020721.tif 000005
【図４】
2018020721.tif 000006
【図５】
2018020721.tif 000007
【図６】
2018020721.tif 000008
【図７】
2018020721.tif 000009
【図８】
2018020721.tif 000010
【図９】
2018020721.tif 000011
【図１０】
2018020721.tif 000012
【図１１】
2018020721.tif 000013
【図１２】
2018020721.tif 000014
【図１３】
2018020721.tif 000015
【図１４】
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