(57)【要約】【課題】パワーアシスト付運搬車において、操作者の不安感を低減し、かつ容易な操作で安定したパワーアシスト制御を実現する。【解決手段】運搬車１は、車体２と、車体２を直線旋回移動させる駆動輪３と、駆動輪３を駆動する駆動部４と、操作用のハンドル５と、ハンドル５に加えられた外力（操作力）を検出する２軸力センサ（不図示）と、２軸力センサが出力する信号に基づいて操作力に応じて駆動力を発生するように駆動部４をパワーアシスト制御する制御部６とを備えている。ハンドル５は、操作者Ｍの操作位置が車体２の斜め前となるように設けられている。これにより、操作者Ｍは、運搬車１の走行進路から外れた前後の視界の良いところに位置取りして容易に運搬車１を操作することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーアシスト付運搬車であって、
車体と、前記車体を直線移動および旋回移動させる駆動輪と、前記駆動輪を駆動する駆動部と、操作用のハンドルと、前記ハンドルに加えられた外力を少なくとも２軸方向成分で検出する２軸力センサと、前記２軸力センサにより検出された外力に応じて前記駆動部が直線移動用または旋回移動用のアシスト力を発生するようにパワーアシスト制御する制御部と、を備え、
前記ハンドルは、操作者の操作位置が前記車体の斜め前または斜め後ろとなるように設けられていることを特徴とするパワーアシスト付運搬車。
【請求項２】
前記制御部は、前記ハンドルに加えられる外力のうち、該ハンドルが車体の中心から偏っていることに起因して生じる旋回モーメントをキャンセルしてパワーアシスト制御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付運搬車。
【請求項３】
前記ハンドルは、前記車体の前面または後面に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーアシスト付運搬車。
【請求項４】
前記ハンドルは、前記車体の側面に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーアシスト付運搬車。
【請求項５】
前記ハンドルは、前記車体の上面に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーアシスト付運搬車。
【請求項６】
前記ハンドルは、前記車体の左右に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパワーアシスト付運搬車。
【請求項７】
前記制御部は、前記左右のハンドルに加えられた外力の和をパワーアシスト制御に用いることを特徴とする請求項６に記載のパワーアシスト付運搬車。
【請求項８】
前記ハンドルは、操作者が把持したことを検出するタッチセンサを備え、
前記制御部は、前記タッチセンサによって把持が検出されたハンドルに加えられている外力を有効な外力としてパワーアシスト制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーアシスト付運搬車。
【請求項９】
前記ハンドルは、前記車体の前後に設けられており、
前記制御部は、前記前または後のハンドルのいずれか一方のみに加えられた外力を有効とし、前記前後両方のハンドルに同時に加えられた全ての外力を無効とするか、全ての外力を有効とするか、前後のいずれか一方の外力のみを有効としてパワーアシスト制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーアシスト付運搬車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーアシスト付運搬車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１１に示すようなパワーアシスト付運搬車９が知られている（例えば、特許文献１参照）。この運搬車９は、車体９０に、駆動輪９１と、力センシング機能付きのハンドル９３とを備え、操作者Ｍがハンドル９３を操作すると、操作力に応じた駆動力が駆動輪９１に発生する。ハンドル９２は車体９０の前方中央に配置されている。作業者Ｍは、わずかな力で、ハンドル９２を前方から引いたり、車体９０を旋回させる方向のわずかな力をハンドル９２に加えたりすることにより、重い重量の運搬車９を自在に移動させることができ、また、同様にわずかの力で停止させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０３２６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような運搬車９においては、パワーアシスト機能によって操作が軽快ではあるものの、より快適に操作できるように改善すべき課題がある。運搬車９は、実際の車体９０の重量が操作感覚に反して非常に重く、作業者Ｍの死角となる後方位置から作業者Ｍに向かって移動するものであり、作業者Ｍに不安感が発生することがある。例えば、不慮の操作により運搬車９が意図に反して前進すると、操作者Ｍが追突されたり挟まれたりすることがあり得る。不慮の操作は、曲がり角を曲がる際や、運搬車９の後方を確認しようとしてハンドル９２を握った状態で運搬車９の側方に操作者が身を乗り出した際のような、操作者Ｍの姿勢が通常姿勢から変化したときに発生しやすい。例えば、図１２（ａ）に示すように、通常操作状態では、ハンドル９２の力センシング機能によって検出された操作力Ｆｉに応じて、違和感のないアシスト力Ｆａが駆動輪９１に発生する。ところが、図１２（ｂ）の場合、後方確認や不安感などから、操作者Ｍが側方から操作した結果、操作者Ｍのひじが車体９０に接触し、その接触による接触力Ｆｃが車体９０に及ぼされている。操作者Ｍは、操作力Ｆｉが接触力Ｆｃと釣り合った状態では、運搬車９は加減速しないと感じる。ところが、力ＦｉとＦｃが釣り合ったとしても、運搬車９には、ハンドル９３の力センシング機能によって検出された力Ｆｉのみに応じたアシスト力Ｆａが発生する。このため、操作者Ｍの操作意図に反して運搬車９が前方に加速してしまうことがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、操作者の不安感を低減し、かつ容易な操作で安定したパワーアシスト制御を実現できるパワーアシスト付運搬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】
上記課題を達成するために、本発明のパワーアシスト付運搬車は、車体と、車体を直線移動および旋回移動させる駆動輪と、駆動輪を駆動する駆動部と、操作用のハンドルと、ハンドルに加えられた外力を少なくとも２軸方向成分で検出する２軸力センサと、２軸力センサにより検出された外力に応じて駆動部が直線移動用または旋回移動用のアシスト力を発生するようにパワーアシスト制御する制御部と、を備え、ハンドルは、操作者の操作位置が車体の斜め前または斜め後ろとなるように設けられていることを特徴とする。
【０００７】
このパワーアシスト付運搬車において、制御部は、ハンドルに加えられる外力のうち、ハンドルが車体の中心から偏っていることに起因して生じる旋回モーメントをキャンセルしてパワーアシスト制御することが好ましい。
【０００８】
このパワーアシスト付運搬車において、ハンドルは、車体の前面または後面、または車体の側面、または車体の上面に設けられていることが好ましい。
【０００９】
このパワーアシスト付運搬車において、ハンドルは、車体の左右に設けられていることが好ましい。
【００１０】
このパワーアシスト付運搬車において、制御部は、前記左右のハンドルに加えられた外力の和をパワーアシスト制御に用いることが好ましい。
【００１１】
このパワーアシスト付運搬車において、ハンドルは、操作者が把持したことを検出するタッチセンサを備え、制御部は、タッチセンサによって把持が検出されたハンドルに加えられている外力を有効な外力としてパワーアシスト制御することが好ましい。
【００１２】
このパワーアシスト付運搬車において、ハンドルは、車体の前後に設けられており、制御部は、前または後のハンドルのいずれか一方のみに加えられた外力を有効とし、前後両方のハンドルに同時に加えられた全ての外力を無効とするか、全ての外力を有効とするか、前後のいずれか一方の外力のみを有効としてパワーアシスト制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のパワーアシスト付運搬車によれば、操作者は運搬車の走行進路から外れた前後の視界の良いところに位置取りしてハンドル操作を行うことができるので、操作者の不安感が低減されると共に、容易な操作で安定したパワーアシスト制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパワーアシスト付運搬車の平面構成図。
【図２】同運搬車における操作力とパワーアシスト力との関係を示す平面図。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は同運搬車におけるハンドルの配置を示す斜視図。
【図４】（ａ）（ｂ）は同運搬車におけるハンドルの他の配置を示す斜視図。
【図５】第２の実施形態に係るパワーアシスト付運搬車の平面構成図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は同運搬車におけるハンドルの配置を示す斜視図。
【図７】同運搬車における操作力を示す平面図。
【図８】同運搬車の使用状態の例を示す平面図。
【図９】（ａ）は第３の実施形態に係るパワーアシスト付運搬車の斜視図、（ｂ）は同運搬車の平面図。
【図１０】パワーアシスト付運搬車のハンドルの斜視図。
【図１１】従来のパワーアシスト付運搬車の斜視図。
【図１２】（ａ）（ｂ）は同運搬車の使用状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るパワーアシスト付運搬車について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１、図２は第１の実施形態に係るパワーアシスト付運搬車１を示す。パワーアシスト付運搬車１（以下、単に運搬車１）は、図１、図２に示すように、車体２と、駆動輪３と、駆動部４と、ハンドル５と、ハンドル５に加えられた外力である操作力Ｆｘ，Ｆｙを検出して出力する２軸力センサ（不図示）と、制御部６と、を備えている。駆動輪３は、駆動部４によって駆動されて車体２を直線移動および旋回移動させる。ハンドル５は、運搬車１を移動停止させるために操作者Ｍによって操作される。２軸力センサは、ハンドル５に加えられた外力である操作力Ｆｘ，Ｆｙを検出して出力する。制御部６は、２軸力センサが出力する信号に基づいて、操作力Ｆｘ，Ｆｙに応じて直線移動用または旋回移動用のアシスト力Ｆａ，Ｍａとなる駆動力を発生するように各駆動部４を制御する。制御部６によるアシスト力を発生する制御を、パワーアシスト制御と称する。ハンドル５は、操作者Ｍの基本的な操作位置が車体２の斜め前となるように車体２に設けられている。すなわち、ハンドル５は、例えば、車体２における、図１の点線Ａによって囲まれた領域に配置することができる。白抜き矢印ｘは、運搬車１の主たる移動方向（前方方向）を示す。より一般的に述べると、ハンドル５は、車体２の中心から前方を見て、前後方向の中心線から左または右に偏った位置に設ければよい。
【００１６】
運搬車１は、例えば、全方向移動可能な４つの駆動輪３が４つの駆動部によって駆動されて、直進移動および旋回移動する。また、左右１つづつ設けた２つの駆動輪３と補助輪から成る構成として、左右の駆動輪３の回転速度の違いによって直進や旋回をさせてもよい。また、２軸力センサは、例えば、運搬車１が移動する面内における少なくとも異なる２方向におけるハンドル５に加えられた操作力を検知できるものであればよく、電気抵抗の変化を検知する歪みゲージなどを用いて構成できる。また、磁歪膜を用いた歪みゲージや、ねじれ検出ゲージなどを用いることができ、さらに、操作力によるハンドル５の変形や変位を検出する構成や、操作力を圧力変化として検出する圧力センサなどを用いる構成としてもよい。
【００１７】
次に、制御部６のパワーアシスト制御のための動作、すなわち、操作力に基づくアシスト力の設定について説明する。図２に示すように、ハンドル５の取り付け位置が、車体２の旋回中心Ｃから、前方方向ｘに向けて距離Ｌｙ、方向ｘに直交する横方向ｙに向けて距離Ｌｘにあり、この位置に操作力の作用点があるとする。操作力が、方向ｘに沿った操作力Ｆｘと、方向ｙに沿った操作力Ｆｙとの２成分として検出される場合、これらの操作力（Ｆｘ，Ｆｙ）による旋回中心Ｃの回りの力のモーメントＭは、Ｍ＝Ｆｙ×Ｌｙ−Ｆｘ×Ｌｘとなる。そこで、操作力を単純に増幅した力をアシスト力とする場合、その増幅率（アシストゲイン）をｇとすると、直進移動用のアシスト力Ｆａ、および旋回移動用のアシスト力Ｍａは、単純計算の場合、次式で表される。
Ｆａ＝ｇ×Ｆｘ、
Ｍａ＝ｇ×（Ｆｙ×Ｌｙ−Ｆｘ×Ｌｘ）  ・・（単純計算の場合）。
【００１８】
しかしながら、運搬車１を真っ直ぐ前進させるには、Ｍａ＝０とする必要があり、上式において、Ｍａ＝０とするには、ＦｘとＦｙとを同時に巧みに調整しなければならない。これは、ハンドル５を、操作者Ｍの基本的な操作位置が車体２の斜め前となるように設けたこと、言い換えると、ハンドル５が車体の前後方向中心線から偏って配置されていることに起因する距離Ｌｘの存在による。そこで、制御部６は、直進移動方向の操作力Ｆｘに基づく旋回移動用のアシスト力（すなわち、Ｆｘ×Ｌｘに基づくアシスト力）の発生を抑制、またはキャンセルするように駆動部４をパワーアシスト制御する。簡単には、下式のように、Ｌｘ＝０とすることにより、Ｆｘ×Ｌｘに基づくアシスト力をキャンセルして、Ｍａを適正化する計算を行う。
Ｍａ＝ｇ×（Ｆｙ×Ｌｙ）  ・・（適正計算の場合）。
【００１９】
上式の適正化の計算は、ハンドル５の位置（操作力の車体２への作用点の位置）が車体２の前後方向の中心線上にあると想定した計算、または、運搬車１の旋回中心Ｃが操作位置の真後ろにあると想定した計算と考えることができる。このようなアシスト力の設定により、作業者Ｍが余計な旋回力が発生しないように左右方向の操作力Ｆｙを調整するという必要がなくなり、操作者Ｍは、容易に運搬車１を真直ぐ進めることができる。なお、Ｌｘ＝０とせずに、調整可能な旋回アシスト力補正係数ｋ（０≦ｋ≦１）を用いて、下式により、Ｍａを計算してもよい。係数ｋの大きさは、実際の運搬車１の操作に基づいて、操作違和感が減るように設定すればよい。
Ｍａ＝ｇ×（Ｆｙ×Ｌｙ−ｋ×Ｆｘ×Ｌｘ）。
【００２０】
次に図３、図４によって、運搬車１におけるハンドル５の具体的な配置や形状を説明する。運搬車１のハンドル５は、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、車体２の前面、側面、上面、前面と側面の間の稜線部、側面と上面の間の稜線部などの位置に、２点固定のかすがい状のハンドルであり、その把持部を水平または垂直にして設けられている。ハンドル５は、ここに示した配置に限らず、任意の配置や姿勢で車体２に設置することができる。図４（ａ）に示すハンドル５は、車体２の角部に埋め込まれた配置の例であり、図４（ｂ）に示すハンドル５は、１点固定のハンドルの例である。なお、図３、図４において、操作者Ｍの基本的な操作位置が車体２の斜め前に想定され、主な操作方向が、矢印ｘで示す前方方向への引っ張りの方向となるように示されている。ハンドル５の配置は、これらに限らず、操作者Ｍの基本的な操作位置が車体２の斜め後ろとなるように、ハンドル５を設けてもよい。
【００２１】
本実施形態によれば、操作者Ｍは運搬車１の斜め前でハンドル５を操作して運搬車１を引っ張ればよく、前後の視界の良いところに位置取りして運搬車１を操作することができる。従って、通常の操作と異なる無理な姿勢、例えば、身を乗り出して行う操作やそのような操作に起因する運搬車１の不測の動作が起きにくく、操作者の不安感が低減され、かつ安定したパワーアシスト制御を実現できる。また、操作者Ｍが、運搬車１の走行進路から外れた位置で操作できるので、運搬車１からの圧迫感や、追突や挟まれ等に対する不安感を解消でき、操作の安心感を実現できる。ハンドル５の基本的な操作位置は、車体２の斜め前であるが、車体２の真前や真横からも、操作することができる。従って、ハンドル５を、車体２の前面側にはみ出ないように側面や上面に設けることにより、運搬車１の前面を壁際や他の運搬車などに寄せて駐車させることができる。また、同様に、ハンドル５を、車体２の側面側にはみ出ないように前面や上面に設けることにより、運搬車１の側面を壁際や他の運搬車などに寄せた駐車ができ、また、狭い通路の走行や壁際へ寄せた走行が容易になる。ハンドル５は、操作者Ｍの基本的な操作位置が車体２の斜め後ろとなるように車体２に設けてもよい。この場合、操作者Ｍは、押し動作によってハンドル５を操作すればよく、また、車体２の後ろよりの側方に位置してハンドル５を引っ張る操作をしてもよい。
【００２２】
（第２の実施形態）
図５乃至図８は第２の実施形態に係るパワーアシスト付運搬車１を示す。本実施形態の運搬車１は、図５に示すように、第１の実施形態において、ハンドル５を、車体２の左右に左右対称に設けたものであり、ハンドル５の具体的な配置や形状の例が、図６（ａ）〜（ｄ）に示されている。図６（ａ）のように前面内に配置した例や、図６（ｄ）のように上面内に配置した例では、ハンドル５が側面側にはみ出ていないので、壁際などに寄せた駐車、狭い通路や壁際へ寄せた走行が容易である。また、左右にハンドル５が設けられていることにより、操作者Ｍは、利き手に関係なく運搬車１の左右どちらの斜め前からでも操作することができ、使いやすいものとなる。ハンドル５の配置は、左右対称に限らず、車体２に対して、平面視で対角線配置となるように、前後に配置してもよい。
【００２３】
上述のように左右にハンドル５を設けた運搬車１において、制御部６は、左右のハンドルに加えられた操作力の合力に基づいて前記駆動部をパワーアシスト制御することが好ましい。例えば、図７に示す２つのハンドル５の場合、制御部６は、それぞれの車体２に対するｘ、ｙ方向の、押し引きの力Ｆｘ１，Ｆｘ２と、横方向の力Ｆｙ１，Ｆｙ２の和を、Ｆｘ＝Ｆｘ１＋Ｆｘ２，Ｆｙ＝Ｆｙ１＋Ｆｙ２とし、操作力の合力（Ｆｘ，Ｆｙ）を求める。制御部６は、合力（Ｆｘ，Ｆｙ）が、２つのハンドル５の中央位置に作用するものとして、合力（Ｆｘ，Ｆｙ）に基づいて、直線移動用または旋回移動用のアシスト力Ｆａ，Ｍａとなる駆動力を発生するように各駆動部４をパワーアシスト制御する。このような合力を用いる構成によると、図８に示すように、両方のハンドル５を持って操作することにより、運搬車１を、前方から押し方向（前方方向ｘとは逆方向）に、安定した状態で操作して移動させることができる。
【００２４】
（第３の実施形態）
図９（ａ）（ｂ）は第３の実施形態に係るパワーアシスト付運搬車１を示す。本実施形態の運搬車１は、ハンドル５を車体２の前後の左右に１つづつ合計４つ設けたものである。制御部６は、車体２の前または後のいずれか一方のみに加えられた操作力については、その操作力を有効とする。また、制御部６は、車体２の前後両方のハンドル５に同時に加えられている操作力については、所定の設定に従って、全ての操作力を無効とするか、全ての操作力を有効とするか、前または後ろのいずれか一方における操作力のみを有効とする。制御部６は、有効とされた操作力に応じて駆動部４をパワーアシスト制御する。制御の方法をいずれにするか、すなわち、前記「所定の設定」は、運搬車１の使用目的や使用環境に応じて設定すればよく、また、動作状況、例えば、移動中か否かその速度如何に応じて設定を動的に変化させることもできる。例えば、複数の作業者Ｍが、車体２の前後で作業して、運搬車１を使用する場合、安全性や他の事情に悪影響がない限り、より強い操作力の方を有効とすることができる。なお、ハンドル５の個数は４つに限らず、前後に１つづつでもよく、前後にそれぞれ１つまたは複数（例えば、上面、側面、前面、または後面など）でもよい。
【００２５】
本実施形態によれば、前後の複数のハンドル５によって、前後のどちらからでも操作ができるので、障害物にギリギリまで接近させて停止させる場合などに、前面や後面のどちらか操作し易い側を選択して操作でき、使用勝手のよい運搬車を実現できる。また、前後の操作力の有効無効を所定の設定に従って決めておくことにより、不慮の操作による不具合発生を防止でき、便利で安心感のある操作を行える運搬車を実現できる。
【００２６】
（ハンドルの構成）
図１０は第１、第２、第３の実施形態における運搬車１に用いられるハンドル５を示す。このハンドル５は、操作者Ｍが把持したことを検出するタッチセンサ５ａを備えている。制御部６は、タッチセンサ５ａによって把持が検出されたハンドル５に加えられている操作力のみを有効な操作力として駆動部４をパワーアシスト制御する。タッチセンサ５ａは、例えば、反射型光学式近接センサや、光インタラプタなどを用いて構成することができる。これらの光学式センサは、操作者Ｍがハンドル５を把持した手による反射光を検出したり、手によって遮光される状態を検出したりして、把持を検出する。タッチセンサ５ａは、これらに限らず、機械式、電気式、磁気式、これらの複合したもの等、任意のセンサを用いて構成できる。このようなハンドル５と制御部６とを用いる構成によれば、操作されていないハンドルの２軸力センサに発生するノイズ成分を無視することができる。ノイズ成分は、例えば、複数のハンドル５のうちの１つのハンドル５を操作して運搬車１を加速させたとき、把持していないハンドル５には、ハンドル５の質量と加速度とによる慣性力が働き、その慣性力によって２軸力センサに発生する。
【００２７】
なお、本発明は、上記第１、第２、第３の実施形態に示した構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    パワーアシスト付運搬車（運搬車）
２    車体
３    駆動輪
４    駆動部
５    ハンドル
５ａ    タッチセンサ
６    制御部
【図１】
2011245958.tif 000003
【図２】
2011245958.tif 000004
【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】
2011245958.tif 000013
【図１２】
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