(57)【要約】【課題】円滑な移動を可能とする自在輪キャスター、および移動装置を提供すること。【解決手段】自在輪１１は、転動する車輪２と、車輪２を回転自在に支持する車輪保持部３と、車輪保持部３を回動自在に連結し、所定の取付面に取付けられる取付部４と、車輪２の向きを示す角度情報を検出する回転角センサ７とを備え、取付部４の内部に回転角センサ７を有する。【選択図】図３
2019209740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動する車輪と、
前記車輪を回転自在に支持する車輪保持部と、
前記車輪保持部を回動自在に連結し、所定の取付面に取付けられる取付部と、
前記車輪の向きを示す角度情報を検出する回転角センサと、
を備え、
前記取付部内に前記回転角センサを有することを特徴とする自在輪キャスター。
【請求項２】
前記取付部は、
前記取付面に固定される固定部と、当該固定部に連結される筒状軸部と、を備え、
前記回転角センサは、
前記筒状軸部内に配置された磁石と、
前記磁石と対向して配置された回転角センサＩＣと、
を備える、請求項１に記載の自在輪キャスター。
【請求項３】
前記車輪保持部は、
車軸を介して前記車輪を支持するフォーク状の枠部と、
前記筒状軸部の内部に設けられる軸受を介して回転自在な軸体が、前記枠部と連接するプレート部に突設される保持板と、
前記保持板に連結され、前記筒状軸部の周りに回転自在に設けられる周壁部と、
を備え、
前記磁石は、
前記保持板における前記軸体の頂部に設けられて前記筒状軸部内に配置されており、
前記回転角センサＩＣは、
前記磁石と対向するように、前記筒状軸部の端部に設けられた基板に取付けられる、請求項２に記載の自在輪キャスター。
【請求項４】
前記取付部は、
前記筒状軸部に連接される座金部と、
当該座金部に被さる天板部と、を備え、
前記座金部と前記天板部との間に、前記回転角センサから延在する信号線を挿通する配線通路が設けられる、請求項２または３に記載の自在輪キャスター。
【請求項５】
駆動源からの動力を受けて回転する駆動輪と、
前記駆動輪の回転に従動する請求項１から４のいずれか一つに記載の自在輪キャスターと、
前記自在輪キャスターが備える前記回転角センサから取得する信号に基づいて、前記駆動源を制御する制御部と、
を備える、移動装置。
【請求項６】
前記制御部は、
停止時における前記角度情報を前記回転角センサから取得し、
取得した前記角度情報に応じた駆動力を発生させるように前記駆動源を制御する、請求項５に記載の移動装置。
【請求項７】
前記自在輪キャスターおよび前記駆動輪が取付けられる取付面を有する積載部と、
前記積載部と前記自在輪キャスターとの間に配置される第１の重量センサと、
を備え、
前記制御部は、
前記回転角センサから取得した前記角度情報と、前記第１の重量センサから取得した重量情報とに基づいて、前記駆動源を制御する、請求項５または６に記載の移動装置。
【請求項８】
前記積載部と前記駆動輪との間に配置される第２の重量センサをさらに備え、
前記制御部は、
前記回転角センサから取得した前記角度情報と、前記第１の重量センサおよび前記第２の重量センサから取得した重量情報とに基づいて、前記駆動源を制御する、請求項７に記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自在輪キャスター、および移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自在輪と呼ばれる自在輪キャスター（脚輪）は、台車やワゴンなどの様々な移動装置に用いられている。移動装置として、たとえば、一対の自在輪キャスターと一対の駆動輪とを備え、走行中の進行方向に対する自在輪キャスターの角度に基づいて駆動輪を制御して旋回などを行うようにした自律式無人搬送車がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８１２４０号公報
【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、従来技術においては、移動装置が停止した際の自在輪キャスターの向き、換言すれば、進行方向に対する自在輪キャスターの角度については何ら考慮されていない。たとえば、移動装置が発進するために必要となる駆動輪の最適な駆動トルクは、自在輪キャスターの向きが進行方向と同じ場合と、進行方向と異なっている場合とで異なる。したがって、適切なトルクで駆動輪を駆動させなければ、必要なトルクに足りずに円滑な発進ができなかったり、必要以上のトルクによって暴走したりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、円滑な移動を可能とする自在輪キャスター、および移動装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る自在輪キャスターは、転動する車輪と、前記車輪を回転自在に支持する車輪保持部と、前記車輪保持部を回動自在に連結し、所定の取付面に取付けられる取付部と、前記車輪の向きを示す角度情報を検出する回転角センサとを備え、前記取付部内に前記回転角センサを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施形態に係る自在輪キャスターを備えた台車の外観を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、同上の台車の側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態に係る自在輪キャスターの正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図２ＢにおけるＢ部拡大図である。
【図４】図４は、台車が備える走行制御システムの機能的構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、自在輪キャスターの第１の向きを示す台車の底面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、自在輪キャスターの第２の向きを示す台車の底面図である。
【図６】図６は、左右の駆動輪の起動時におけるトルク量の対比表である。
【図７】図７は、制御装置による走行制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、台車が所定の坂道にある状態を示す説明図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、坂道におけるＸＺ平面方向の傾斜角を示す説明図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、台車が所定の坂道にある場合に各駆動輪を駆動するために必要な情報を一覧で示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、荷物が偏って載置された台車が所定の坂道にある状態を示す説明図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、坂道におけるＸＺ平面方向の傾斜角を示す説明図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、台車が所定の坂道にある場合に各駆動輪を駆動するために必要な情報を一覧で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る自在輪キャスター、および移動装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的なものであり、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【０００９】
＜自在輪キャスターを備えた台車の構成＞
図１Ａは、第１の実施形態に係る自在輪キャスターを備えた台車の外観を示す斜視図、図１Ｂは、同上の台車の側面図である。実施形態に係る台車１００は、移動装置の一例であり、所定の積載物を載せて目的地まで運搬することができる。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、台車１００は、荷台１１０と、取っ手１２０と、走行装置１０とを備える。
【００１０】
走行装置１０は、キャスターの中でもいわゆる自在輪キャスターと呼ばれる自在輪１１と、駆動輪１２と、この駆動輪１２の動力源であるモータ１３（図４参照）とを備える。駆動輪１２は、図１Ｂに示すように、ホイール１２１と、ホイール１２１の外周に取付けられたタイヤ１２２とを備えており、ホイール１２１の内部にモータ１３が設けられる。すなわち、１つの駆動輪１２に対して１つのモータ１３が設けられている。なお、タイヤ１２２は、ゴムなどの弾性部材により形成される。なお、自在輪１１は、図１Ａおよび図１ＢにおけるＸ軸方向に向いている場合を基準に自在に旋回するが、その構成については後に詳述する。
【００１１】
かかる走行装置１０を備えることにより、駆動輪１２がモータ１３からの動力を受けて回転駆動すると、この駆動輪１２の回転に自在輪１１が従動して、台車１００は前進あるいは後進することができる。
【００１２】
荷台１１０は、自在輪１１および駆動輪１２が取付けられる取付面を有する積載部の一例であり、所定の厚みを有する板状に形成されており、表面が荷物の載置面となり、裏面が自在輪１１および駆動輪１２を取付ける取付面となっている。
【００１３】
取っ手１２０は、例えば利用者が手動で台車１００を移動する際に把持するために門形に形成された棒状の部材であり、荷台１１０を構成する基台１１１の一端側の上面に取り付けられている。かかる取っ手１２０と上述の荷台１１０により機体が構成される。
【００１４】
走行装置１０は、たとえば、利用者が荷台１１０に荷物を載せて運搬する際の補助用に用いられたり、所定の操作部２００（図４参照）による遠隔操作によって運転操作される場合に用いられたりする。また、台車１００が他の台車に追従して自走する機能を有する場合は、他の台車との間の距離に応じて駆動されたりする。
【００１５】
なお、本実施形態に係る台車１００は、走行装置１０を構成する左右一対の自在輪１１と左右一対の駆動輪１２とを備えている。そして、一対の駆動輪１２をそれぞれ取っ手１２０の側に取付ける一方、一対の自在輪１１をそれぞれ取っ手１２０の位置とは反対側に設けている。なお、自在輪１１を前輪とすれば、駆動輪１２は後輪となるが、自在輪１１を後輪として、駆動輪１２を前輪としても構わない。また、本実施形態のように、走行装置１０を四輪構成とするのではなく、たとえば、前輪と後輪との間に左右一対の転動輪を設けることもできるし、六輪以上の構成とすることもできる。
【００１６】
＜自在輪キャスター（自在輪１１）の構成＞
ここで、本実施形態に係る自在輪キャスターである自在輪１１について、図面を参照しながら詳述する。図２Ａは、第１の実施形態に係る自在輪キャスターである自在輪１１の正面図、図２Ｂは、図２ＡにおけるＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、図２ＢにおけるＢ部拡大図である。
【００１７】
自在輪１１は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、車輪２と、車輪保持部３と、取付部４とを備える。車輪２は、タイヤ２０と、ホイール２１とを備え、車軸２２を中心に回転して転動可能に構成されている。タイヤ２０は、たとえばゴムなど弾力性を有する部材で形成され、ホイール２１は、外周側にタイヤ２０が取り付けられる円筒状の部材により形成されている。また、車輪保持部３は、車輪２を回転自在に支持する部材であり、車軸２２を介して車輪２を支持する枠部３１を備える。また、取付部４は、車輪保持部３を回動自在に連結し、所定の取付面に取付けられる。
【００１８】
すなわち、取付部４は、図３に示すように、台車１００の基台１１１の裏面に取付けられて固定される固定部４１と、この固定部４１に連結される筒状軸部４２と、筒状軸部４２に連結部材４２１を介して連接される座金部４１１と、この座金部４１１に被さる天板部４１２とを備える。座金部４１１と天板部４１２とにより固定部４１が構成され、ボルト（不図示）などにより基台１１１に取付けられる。なお、説明は省略したが、前述の駆動輪１２についても、自在輪１１と略同様な取付態様である。
【００１９】
車輪保持部３は、フォーク状の枠部３１と、軸体３２１を有する保持板３２と、保持板３２に連結され、取付部４の筒状軸部４２の周りに回転自在に設けられる周壁部３３とを備える。より具体的に説明すると、枠部３１は、二股に分岐してフォーク状に形成されており、先端部同士に軸架された車軸２２を介して車輪２を支持している。保持板３２は、筒状軸部４２の内部に設けられる軸受５１を介して回転自在な軸体３２１が、枠部３１の上端部と連接するプレート部３２２に設けられている。また、周壁部３３は、保持板３２のプレート部３２２に固定ピン３４を介して連結された第１周壁３３１と、第１周壁３３１に連結された第２周壁３３２とを備える。
【００２０】
そして、固定部４１に含まれる筒状軸部４２の外面に連接された連結部材４２１の下部と車輪保持部３に含まれる周壁部３３の第１周壁３３１との間に複数の第１の鋼球６１を転動自在に配置して軸受部を構成している。さらに、固定部４１に含まれる座金部４１１と車輪保持部３に含まれる周壁部３３の第２周壁３３２との間に複数の第２の鋼球６２を転動自在に配置して軸受部を構成している。このように、車輪保持部３の保持板３２および周壁部３３は、台車１００に固定される取付部４に対して旋回部を構成している。すなわち、自在輪１１は、車輪保持部３により保持されつつ、取付部４を介して台車１００に首振り自在に接続される。換言すれば、自在輪１１は、基台１１１に対して垂直方向に延びる仮想軸周りに回動自在に台車１００に取付けられている。
【００２１】
上述した構成において、本実施形態に係る自在輪１１は、車輪２の向きを示す角度情報を検出する回転角センサ７を取付部４の内部に収容している。回転角センサ７は、シリコンチップ上に形成されたホール素子および信号処理回路と磁石とから構成されており、図３に示すように、磁石７１と回転角センサＩＣ７２とを備える。磁石７１は、車輪２とともに回転する保持板３２に設けられた軸体３２１の頂部に設けられている。つまり、磁石７１は、取付部４が備える筒状軸部４２の内部に配置されている。一方、回転角センサＩＣ７２は、かかる磁石７１と対向するように、筒状軸部４２の天板部４１２側の端部に設けられた基板８に取付けられている。すなわち、基板８の一側の主面である裏面に取付けられた回転角センサＩＣ７２は、筒状軸部４２の一端に形成された開口面に臨んで磁石７１と対向しており、これも筒状軸部４２の内部に配置されている。
【００２２】
また、図示するように、基板８の他側の主面である表面には、コネクタ８１が設けられており、このコネクタ８１を介して回転角センサＩＣ７２は信号線を含む配線８２と接続している。また、図示するように、取付部４の固定部４１を構成する座金部４１１と天板部４１２との間には配線通路４１３が形成されている。コネクタ８１を介して回転角センサＩＣ７２から延在する配線８２は、かかる配線通路４１３を通って後述の制御装置９（図４参照）や給電部（不図示）に接続される。かかる配線通路４１３を設けたことにより、配線８２を保護しつつ、所望する場所まで延伸させることができる。
【００２３】
このように、回転角センサ７を、取付部４の内部に設けた構成としたため、自在輪１１の大型化を防止することができるとともに、雨水や塵などによる悪影響をできるだけ抑えることができる。また、取付部４の筒状軸部４２内に回転角センサ７を配置する構成としたため、固定部に相当する部分に中空部を有する既存品の自在輪キャスターへの回転角センサ７の取付けも容易になる。
【００２４】
＜制御システムの構成＞
次いで、本実施形態に係る台車１００を走行させる場合に用いられる制御システムについて説明する。図４は、台車１００が備える走行制御システムの機能的構成を示すブロック図である。図示するように、走行制御システムは、操作部２００と、制御装置９と、自在輪１１に設けられた回転角センサ７と、駆動輪１２に設けられたモータ１３とを備える。
【００２５】
制御装置９は、駆動制御部９０と、記憶部９１と、キャスター角度取得部９２と、モータ回転数取得部９３とを備える。駆動制御部９０は、例えばＣＰＵなどを有するマイクロコンピュータで構成される。記憶部９１は、フラッシュメモリ（Flash  Memory）などの半導体メモリ素子で構成される。キャスター角度取得部９２は、回転角センサ７から出力された検出信号を取得する。モータ回転数取得部９３は、駆動輪１２を回動するモータ１３の回転数を取得する。
【００２６】
記憶部９１には各種制御プログラムや、後述する制御テーブルが記憶されており、制御装置９は、所定の制御プログラムを実行することにより、回転角センサ７から出力された検出信号に基づいて、駆動輪１２を駆動するモータ１３を制御することができる。
【００２７】
ところで、回転角センサ７は近接センサであり、前述したように、磁石７１と回転角センサＩＣ７２などを備え、車輪２の旋回に伴う磁石７１の移動による磁束の変化を検出することで、車輪２の向きを検出する。そして、回転角センサ７は、車輪２の向きに応じて検出した検出信号を、制御装置９のキャスター角度取得部９２へ出力する。
【００２８】
操作部２００は、たとえば無線で遠隔操作可能なリモコン装置などであり、オペレータによって、発進および停止、そして走行中の加速・減速や進行方向（左右方向、前後方向）の制御などを行うことができる。なお、操作部２００と制御装置９とは、無線ではなく有線により接続されていてもよい。
【００２９】
上述の台車１００において、たとえば、当該台車１００を遠隔操作する場合、停止時の台車１００の自在輪１１の向きによって、駆動輪１２に付与されるべき最適な駆動トルクは異なる。
【００３０】
すなわち、台車１００の直進方向である進行方向（たとえば、図１Ａおよび図１ＢにおけるＸ軸方向）に対して直交する方向（同Ｙ軸方向）を左右とした場合に、台車１００は、左右の自在輪１１，１１と、左右の駆動輪１２，１２とを備える。かかる構成において、台車１００が発進する際に、左右の駆動輪１２，１２にそれぞれ必要な駆動トルクは、発進時における自在輪１１，１１の向きが進行方向と同じ場合と、進行方向と異なっている場合とで異なるからである。
【００３１】
図５Ａは、自在輪キャスターである自在輪１１の第１の向きを示す台車１００の底面図、図５Ｂは、自在輪１１の第２の向きを示す台車１００の底面図である。また、図６は、左右の駆動輪１２，１２の起動時におけるトルク量の対比表である。なお、図６において「両前」とは、左右の自在輪１１，１１がいずれも台車１００の進行方向と同じ向きであることを示し、「両横」とは、左右の自在輪１１，１１がいずれも台車１００の進行方向に対して直交する向きであることを示す。また、「左右角度違い」とは、左右の自在輪１１，１１の向きを示す角度が相対的に異なる場合を示す。なお、図示するように、台車１００において起動時に必要となる駆動トルクは、前輪駆動時と後輪駆動時とで異なる。
【００３２】
たとえば、左右の自在輪１１の車輪２の向きがいずれも進行方向と同じ向きである場合は、図６の「両前」の欄に示されるように、左右の駆動輪１２，１２に必要なトルクは、前進時においても後退時においても左右で等しい。
【００３３】
また、図５Ｂに示すように、左右の自在輪１１の車輪２の向きが、いずれも進行方向に対して直交する向きである場合は、図６の「両横」の欄に示されるように、左右の駆動輪１２，１２に必要なトルクは、前進時においても後退時においても左右で等しいが、このときの必要なトルクは、「両前」の場合よりも大きい。
【００３４】
また、左右の自在輪１１の車輪２の向きが、互いに異なっている場合、たとえば、図６に示すように、左の車輪２は台車１００の進行方向と同じであるが、右の車輪２が所定角度で回動していた場合、右の駆動輪１２に必要なトルクが左の駆動輪１２に必要なトルクよりも大きくなる。
【００３５】
また、制御装置９の記憶部９１には、駆動輪１２へ付与されるべき駆動トルク指示値が左右の自在輪１１，１１の各角度情報毎に規定された駆動トルク指示テーブル（不図示）が記憶されている。この駆動トルク指示テーブルは、たとえば、図６で示した対比表よりも細かく、左右の自在輪１１，１１の各角度情報の組合せ毎に左右の駆動輪１２，１２に付与されるべきモータ１３の出力値が定められている。
【００３６】
＜制御装置の制御処理＞
ここで、制御装置９における処理手順について、図７用いて説明する。図７は、制御装置９による走行制御の処理手順を示すフローチャートである。図７に示すように、制御装置９の駆動制御部９０は、台車１００の走行装置１０が起動されると、先ず、その時点での自在輪１１の回転角度を示す情報を取得する（ステップＳ１１０）。換言すれば自在輪１１の向きを示す旋回角度の情報を取得する。
【００３７】
次いで、駆動制御部９０は、取得した自在輪１１の回転角度に適した必要負荷トルクを記憶部９１に格納されている駆動トルク指示テーブルから読み出して取得する（ステップＳ１２０）。そして、駆動制御部９０は、左右の駆動輪１２，１２のモータ１３，１３に対し、必要負荷トルクに見合う起動時モータトルクを発生させる指示信号を出力してモータ１３を制御する（ステップＳ１３０）。こうして、制御装置９は、台車１００の自在輪１１，１１の向きに拘わらず、円滑に発進させることができる。
【００３８】
台車１００が走行している間、駆動制御部９０は、駆動時モータ回転数制御を行う（ステップＳ１４０）。すなわち、駆動制御部９０は、台車１００が走行している間は、モータ回転数取得部９３を介してモータ１３，１３の回転数を取得しながら、一定速度を維持するように制御する。また、たとえば、左右の駆動輪１２，１２への駆動力を異ならせるように制御することで、左右方向への旋回走行も可能としている。かかる制御は、操作部２００から停止信号が入力されるまで行われる（ステップＳ１５０：Ｎｏ）。一方、操作部２００から停止信号が入力されると（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）、駆動制御部９０は、モータ１３，１３を停止して（ステップＳ１６０）、この走行制御処理を終える。
【００３９】
上述してきたように、本実施形態に係る台車１００は、自在輪１１と、駆動輪１２と、制御装置９とを備えている。自在輪１１は、転動する車輪２と、車輪２を回転自在に支持する車輪保持部３と、車輪保持部３を回動自在に連結し、荷台１１０に取付けられる取付部４と、取付部４の内部に設けられ、車輪２の向きを示す角度情報を検出する回転角センサ７とを備えている。また、駆動輪１２は、モータ１３からの動力を受けて回転する。そして、制御装置９は、回転角センサ７から取得する信号に基づいて、モータ１３を制御する。
【００４０】
このように、実施形態に係る制御装置９は、台車１００の起動時点における自在輪１１の角度情報を回転角センサ７から取得し、取得した角度情報に応じた駆動力を発生させるように、モータ１３を制御する。
【００４１】
したがって、台車１００は、発進する際の自在輪１１の角度に応じた適切な駆動力で駆動輪１２が回動するため、発進にもたついたり、急発進したりすることなく、円滑に発進することができる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
図８Ａ〜図９Ｃを参照しながら、第２の実施形態について説明する。すなわち、上述した走行制御処理は、台車１００が平地を走行することを前提としていたが、ここでは、坂道を走行する場合について説明する。なお、この第２の実施形態では、台車１００が、水平面（ＸＹ平面）に対し、ＸＺ平面方向に勾配を有する坂を発進する場合について説明する。
【００４３】
図８Ａは、台車１００が所定の坂道Ｒにある状態を示す説明図である。図８Ｂは、坂道ＲにおけるＸＺ平面方向の傾斜角を示す説明図、図８Ｃは、台車１００が所定の坂道にある場合に各駆動輪１２を駆動するために必要な情報を一覧で示す図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については同一の符号を付し、重複した説明は省略するが、図８Ａおよび図８Ｂにおいて、駆動輪１２については左駆動輪１２Ｌ、右駆動輪１２Ｒと区別して示した。
【００４４】
また、第２の実施形態における台車１００は、前述してきた回転角センサ７に加え、路面の傾斜を検出する水準器、荷物Ｗの重量（積載重量）を検出する重量計を備えるとともに（図８Ｃ参照）、荷台１１０には、荷物Ｗが均等に配置されているものとする。
【００４５】
かかる台車１００が、図８Ａに示すように、所定の坂道Ｒで停止しているとする。この坂道Ｒは、図８Ｂに示すように、ＸＺ平面方向の傾斜角θを有する。かかる坂道Ｒで台車１００を発進させる場合、制御装置９は、図８Ｃに示すように、傾斜角（θ）、積載重量、摩擦係数μ、そして自在輪１１，１１の方向を必要情報として取得する。
【００４６】
制御装置９は、傾斜角（θ）については水準器により取得し、積載重量については重量計により取得する。また、摩擦係数μは、台車１００が停止している坂道Ｒの路面の摩擦係数であり、路面の材質に対応して定められた値がテーブル化されて記憶部９１に記憶されている。自在輪１１，１１の方向については、回転角センサ７が検出した角度情報を取得する。
【００４７】
制御装置９の記憶部９１には、図８Ｃに示す項目の情報それぞれに関し、予め複数の異なる値の下における駆動輪１２の必要負荷トルクを学習しており、学習で得られた必要負荷トルクに見合う起動時モータトルクがテーブル化されて記憶されている。
【００４８】
したがって、駆動制御部９０は、図８Ａおよび図８Ｂに示す状態で台車１００を発進させる場合、その時点で図８Ｃに示す項目の情報を取得し、取得した条件に最も近い条件をテーブルから選択して、モータ１３，１３へ指令信号を出力する。
【００４９】
このように、ＸＺ平面方向の傾斜角θを有する坂道Ｒにおいても、台車１００に積載した荷物Ｗが、荷台１１０に均等に載置されている場合、事前に学習して設定したテーブルを利用して走行制御することが可能である。
【００５０】
＜第２の実施形態の変形例＞
しかし、たとえば荷物Ｗが荷台１１０の載置台１１２に偏って載置されている場合、図８Ｃで示した項目の情報だけでは、駆動輪１２，１２に必要な力は求められない。以下、図９Ａ〜図９Ｃを参照しながら、第２の実施形態の変形例について説明する。
【００５１】
図９Ａは、荷物Ｗが偏って載置された台車１００が所定の坂道Ｒにある状態を示す説明図である。図９Ｂは、坂道ＲにおけるＸＺ平面方向の傾斜角を示す説明図、図９Ｃは、台車１００が所定の坂道Ｒにある場合に各駆動輪１２を駆動するために必要な情報を一覧で示す図である。なお、この変形例においても、既に説明した部分と同様の部分については同一の符号を付して重複した説明は省略するとともに、図９Ａおよび図９Ｂにおいては、駆動輪１２を左駆動輪１２Ｌ、右駆動輪１２Ｒと区別して示した。
【００５２】
変形例においては、自在輪１１，１１および駆動輪１２，１２に重量センサ（不図示）が搭載されている。制御装置９は、かかる重量センサから取得した値に基づいて、傾斜角や積載重量を取得する。なお、重量センサは、たとえば、自在輪１１および駆動輪１２の天板部分に設けるか、天板自体をセンサとしてもよい。
【００５３】
図９Ａに示すように、荷物Ｗ１が載置台１１２に偏って載置されている台車１００が、所定の坂道Ｒで停止しているとする。この坂道Ｒは、図９Ｂに示すように、ＸＺ平面方向の傾斜角θを有する。このとき、制御装置９は、坂道ＲのＸＺ平面方向の傾斜角θおよび台車１００における積載重量を取得する。この場合、積載重量は、自在輪１１，１１および駆動輪１２Ｌ，１２Ｒのそれぞれに加わる負荷となる重量の和となる。
【００５４】
かかる坂道Ｒで台車１００を発進させる場合、制御装置９は、図９Ｃに示す項目の情報を取得するに際し、前述したように、水準器や重量計を用いる代わりに、自在輪１１，１１および駆動輪１２Ｌ，１２Ｒに設けた重量センサが検出した値を用いる。
【００５５】
こうして取得した傾斜角（θ）、自在輪１１，１１および駆動輪１２Ｌ，１２Ｒへの各負荷となる重量情報、さらに摩擦係数μ、そして、自在輪１１，１１の方向に基づき、制御装置９は、事前に学習して設定したテーブルを利用して走行制御を行う。ここでも、制御装置９の記憶部９１には、図９Ｃに示す項目の情報それぞれに関し、予め複数の異なる値の下における駆動輪１２の必要負荷トルクを学習しており、学習で得られた必要負荷トルクに見合う起動時モータトルクがテーブル化されて記憶されている。
【００５６】
このように、第２の実施形態においては、ＸＺ平面方向の傾斜角θ（図８Ｂおよび図９Ｂ）を有する坂道Ｒに停止している台車１００であっても、円滑に発進させることができる。
【００５７】
ところで、第２の実施形態では、重量センサを自在輪１１，１１および駆動輪１２Ｌ，１２Ｒの全てに設けたものとしたが、４輪すべてに重量センサを設けなくてもよい。少なくとも、３輪に設けておけば、図８Ａや図９Ａで示した坂道Ｒにおいても適切な走行制御は可能である。また、荷物Ｗの載置状態に偏りがない場合など、載置状態によっては、重量センサを自在輪１１，１１のみに設けることとしてもよい。
【００５８】
また、台車１００の走行制御に関し、第２の実施形態で説明した重量センサと回転角センサ７とを用いる制御は、平地においても適用することができる。
【００５９】
また、自在輪キャスターである自在輪１１を備える移動装置としては、上述した台車１００に代えて、たとえば、運送・搬送用ロボットや、清掃用ロボット等のような、いわゆるサービスロボットの移動装置として用いることもできる。
【００６０】
上述してきた実施形態より、以下の自在輪１１（自在輪キャスター）および台車１００（移動装置）が実現される。
【００６１】
（１）転動する車輪２と、車輪２を回転自在に支持する車輪保持部３と、車輪保持部３を回動自在に連結し、基台１１１の裏面に取付けられる取付部４と、車輪２の向きを示す角度情報を検出する回転角センサ７とを備え、取付部４内に回転角センサ７を有する自在輪１１。
【００６２】
かかる構成により、自在輪１１の大型化を防止することができるとともに、雨水や塵などによる悪影響をできるだけ抑えることができる。また、かかる自在輪１１を、たとえば台車１００などのような移動装置などに用いることにより、自在輪１１の向きを示す角度情報を利用した走行制御が可能となる。
【００６３】
（２）上記（１）において、取付部４は、基台１１１の裏面に固定される固定部４１と、この固定部４１に連結される筒状軸部４２とを備え、回転角センサ７は、筒状軸部４２内に配置された磁石７１と、磁石７１と対向して配置された回転角センサＩＣ７２とを備える自在輪１１。
【００６４】
かかる構成により、回転角センサ７を雨水や塵などから保護し、これらによる悪影響を抑制することができる。
【００６５】
（３）上記（２）において、車輪保持部３は、車軸２２を介して車輪２を支持するフォーク状の枠部３１と、筒状軸部４２の内部に設けられる軸受５１を介して回転自在な軸体３２１が、枠部３１と連接するプレート部３２２に突設される保持板３２と、保持板３２に連結され、筒状軸部４２の周りに回転自在に設けられる周壁部３３とを備え、磁石７１は、保持板３２における軸体３２１の頂部に設けられて筒状軸部４２内に配置されており、回転角センサＩＣ７２は、磁石７１と対向するように、筒状軸部４２の端部に設けられた基板８に取付けられる自在輪１１。
【００６６】
かかる構成により、ホールセンサを自在輪１１の取付部４内に好適に配置することができ、上記（１）や（２）の効果をより高めることができる。
【００６７】
（４）上記（２）または（３）において、取付部４は、筒状軸部４２に連接れる座金部４１１と、この座金部４１１に被さる天板部４１２とを備え、座金部４１１と天板部４１２との間に、回転角センサ７から延在する信号線を含む配線８２を挿通する配線通路４１３が設けられる自在輪１１。
【００６８】
かかる構成により、配線８２を保護しつつ、たとえば、制御装置９やバッテリなどを設けた場所まで配線８２を延伸させることができる。
【００６９】
（５）モータ１３からの動力を受けて回転する駆動輪１２と、駆動輪１２の回転に従動する上記（１）から（４）のいずれかの自在輪１１と、自在輪１１が備える回転角センサ７から取得する信号に基づいて、モータ１３を制御する制御装置９とを備える台車１００。
【００７０】
上記構成により、自在輪１１の向きを示す角度に応じて駆動輪１２を制御するという新しい制御方式により自走することができる台車１００とすることができる。
【００７１】
（６）上記（５）において、制御装置９は、停止時における自在輪１１の角度情報を回転角センサ７から取得し、取得した角度情報に応じた駆動力を発生させるようにモータ１３を制御する台車１００。
【００７２】
上記構成により、発進前の自在輪１１の向きを示す角度に応じて、駆動輪１２に適切な駆動力を付与することができる。
【００７３】
（７）上記（５）または（６）において、自在輪１１および駆動輪１２が取付けられる取付面を有する荷台１１０と、荷台１１０と自在輪１１との間に配置される第１の重量センサと、を備え、制御装置９は、回転角センサ７から取得した角度情報と、第１の重量センサから取得した重量情報とに基づいて、モータ１３を制御する台車１００。
【００７４】
かかる構成により、たとえば積載物の載置状態に偏りがない場合、たとえば、水平面（ＸＹ平面）に対し、ＸＺ平面方向およびＹＺ平面方向の傾斜角を有する坂道に停止されている台車１００であっても、円滑に発進させることが可能となる。
【００７５】
（８）上記（７）において、荷台１１０と駆動輪１２との間に配置される第２の重量センサをさらに備え、制御装置９は、回転角センサ７から取得した角度情報と、第１の重量センサおよび第２の重量センサから取得した重量情報とに基づいて、モータ１３を制御する台車１００。
【００７６】
かかる構成により、たとえば積載物の載置状態に偏りがあったとしても、たとえば、水平面（ＸＹ平面）に対し、ＸＺ平面方向およびＹＺ平面方向の傾斜角を有する坂道に停止されている台車１００を円滑に発進させることが可能となる。
【００７７】
上述の実施形態では、台車１００を発進させる際の駆動輪１２の必要トルクが、自在輪１１の車輪２の向きを示す角度情報に関連付けたテーブルを制御装置９の記憶部９１に記憶しているものとした。しかし、テーブルに代えて、所定の関数を記憶しておき、駆動輪１２の必要トルクについては、取得した必要項目の値からその都度演算するようにしてもよい。
【００７８】
また、上述の実施形態では、台車１００は、操作部２００により遠隔操作される構成としていたが、たとえば、所定の発信器を所持した作業者の後を追従して走行する台車であっても構わない。
【００７９】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
２  車輪、３  車輪保持部、４  取付部、７  回転角センサ、８  基板、９  制御装置（制御部）、１１  自在輪（自在輪キャスター）、１２  駆動輪、１３  モータ（駆動源）、３１  枠部、３２  保持板、３３  周壁部、４１  固定部、４２  筒状軸部、７１  磁石、７２  回転角センサＩＣ、８２  配線、９０  駆動制御部、９１  記憶部、１００  台車、１１０  荷台、３２１  軸体、３２２  プレート部、４１１  座金部、４１２  天板部、４１３  配線通路
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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