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JP2007168602A - Two-wheel traveling carriage - Google Patents

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JP2007168602A
JP2007168602A JP2005368672A JP2005368672A JP2007168602A JP 2007168602 A JP2007168602 A JP 2007168602A JP 2005368672 A JP2005368672 A JP 2005368672A JP 2005368672 A JP2005368672 A JP 2005368672A JP 2007168602 A JP2007168602 A JP 2007168602A
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JP
Japan
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obstacle
wheel
over
driving wheel
driving
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005368672A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Omori
猛司 大森
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Handcart (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ride over an obstacle in a stable posture by posture control in a two-wheel traveling carriage. <P>SOLUTION: In an operation to run over a step, the two-wheel traveling carriage moves a plummet member 20 to the direction of a driving wheel 2a for example, and makes the driving wheel 2b run over the step 100 in advance. After the driving wheel 2b runs over the step 100, the two-wheel traveling carriage moves the plummet member 20 in the direction of the driving wheel 2b, and makes the driving wheel 2b run over the step 100. Since the carriage makes the driving wheels run over the step one by one, torque is applied to each driving wheel 2a, 2b one by one. When one side driving wheel runs over the step, the center of gravity of the vehicle body is moved to the direction of the other driving wheel. Therefore, the driving wheel to run over the obstacle can run over the obstacle with smaller torque. Accordingly, the influence of the reaction caused by the torque applied to the driving wheel becomes small, and the posture of the vehicle body can be avoided from being largely disturbed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車体が姿勢制御された状態で、障害物を乗り越える二輪移動台車に関する。   The present invention relates to a two-wheeled moving carriage overcoming an obstacle in a state in which the vehicle body is posture controlled.

二輪移動台車において、進行方向と直交する同軸上の左右に配置される駆動輪を回転することにより、姿勢制御されるものがある。   In some two-wheeled moving carts, the posture is controlled by rotating drive wheels arranged on the left and right sides on the same axis orthogonal to the traveling direction.

このような二輪移動台車が前方に段差等の障害物を発見し、その障害物を乗り越える場合、車体が姿勢制御された状態で、両輪にトルクが加えられ、両輪が略同時に障害物を乗り越えるように制御されていた。   When such a two-wheeled moving vehicle finds an obstacle such as a step in front of it and gets over the obstacle, torque is applied to both wheels so that both wheels get over the obstacle almost simultaneously with the body controlled. Was controlled.

二輪ではないが、複数の車輪を有する移動台車において、安定して高い段差を乗り越える移動台車が知られている(例えば、特許文献1参照)。当該移動台車は、複数の車輪を備えた台車基台に、当該基台の重心を移動させる重心移動手段を備える。また当該移動台車は、基台の左右に、揺動可能に配備される一対の車輪支持部を有し、一対の車輪が各車輪支持部の前後に配備される。段差を乗り越える際、重心移動手段により、台車の重心が後方に移動される。また、揺動駆動手段により、段差に当たっている前輪を支持する車輪支持部が揺動されて、前側の車輪が上方に持ち上げられる。その後、台車の前進に伴って他方の前輪が段差に当たると、他方の前輪が持ち上げられる。両輪が持ち上げられた後、さらに台車は前進し、両後輪が段差に乗り上げ、台車が段差を乗り越える。   There is known a moving cart that can stably climb over a high step in a moving cart having a plurality of wheels, although it is not a two-wheel vehicle (see, for example, Patent Document 1). The moving carriage includes a center of gravity moving means for moving the center of gravity of the base on a carriage base having a plurality of wheels. Moreover, the said mobile trolley has a pair of wheel support part arrange | positioned so that rocking | fluctuation is possible on the right and left of a base, and a pair of wheel is arrange | positioned before and behind each wheel support part. When going over the step, the center of gravity of the carriage is moved backward by the center of gravity moving means. In addition, the wheel support portion that supports the front wheel that hits the step is swung by the swing driving means, and the front wheel is lifted upward. Thereafter, when the other front wheel hits a step as the carriage advances, the other front wheel is lifted. After both wheels are lifted, the carriage further advances, both rear wheels ride on the steps, and the carriage gets over the steps.

また、段差部を容易に通過させることができる無人搬送車が知られている(例えば、特許文献2参照)。当該無人搬送車の制御装置は、段差エリアに設けられたマークプレートをセンサにより検出し、当該検出により段差エリアへの進入を検出する。このような場合に、当該制御装置の制御部は、操舵用電動機を介して操舵輪を僅かに切り、この状態で固定して段差部に進入することにより、この段差部に対し斜めに無人搬送車が進入するよう制御する。
特開2003−285743号公報 実開平6−30807号公報
In addition, an automatic guided vehicle that can easily pass through a stepped portion is known (see, for example, Patent Document 2). The control device for the automatic guided vehicle detects a mark plate provided in the step area by a sensor, and detects entry into the step area by the detection. In such a case, the control unit of the control device cuts the steering wheel slightly via the steering motor, and fixes it in this state and enters the stepped portion, so that the unmanned conveyance is performed obliquely with respect to the stepped portion. Control the car to enter.
JP 2003-285743 A Japanese Utility Model Publication No. 6-30807

しかしながら、従来の技術では、両輪にトルクを加え、両輪同時に障害物を乗り越えるため、両輪に加えるトルクの反作用により大きな力が車体に加わっていた。この力は、車体の姿勢を大きく乱すことがあった。このため、段差乗り越え時の姿勢制御が難しいものとなっていた。   However, in the prior art, torque is applied to both wheels and the obstacles are overcome at the same time. Therefore, a large force is applied to the vehicle body due to the reaction of the torque applied to both wheels. This force could greatly disturb the posture of the vehicle body. For this reason, posture control when overcoming a step is difficult.

また、特許文献1に記載の技術では、前後に配置された複数の駆動輪により移動する移動台車において、安定して段差を乗り越えることができたが、同軸上の左右に配置された二つの駆動輪により移動される二輪移動台車において、姿勢制御を行いつつ、安定した姿勢で段差を乗り越えることができないことがあった。   Moreover, in the technique described in Patent Document 1, in a moving carriage that is moved by a plurality of driving wheels arranged at the front and back, a step can be stably overcome, but two drives arranged on the left and right on the same axis. In a two-wheeled carriage that is moved by a wheel, there is a case where the step cannot be overcome with a stable posture while performing posture control.

また、特許文献2に記載の技術では、段差部の縁と無人搬送車の車輪とが点接触するようにされ、段差部を容易に通過することができたが、高さの高い段差部を乗り越える際に、姿勢が乱れて転倒する恐れがあった。   Further, in the technique described in Patent Document 2, the edge of the stepped portion and the wheel of the automatic guided vehicle are in point contact, and the stepped portion can be easily passed. When getting over, there was a risk of posture falling and falling.

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、姿勢制御の下、安定した姿勢で障害物を乗り越えることができる二輪移動台車を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional example, and an object of the present invention is to provide a two-wheel moving carriage capable of getting over obstacles in a stable posture under posture control.

上記目的を達成するために請求項1の発明は、同軸上の左右に配置された駆動輪と、前記駆動輪を駆動制御する制御手段と、前記駆動輪の前方にある障害物を検知する検知手段と、を備えた二輪移動台車において、前記検知手段により検知された障害物の高さを測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記障害物の高さが、乗り越え可能な範囲であるか否かを判定する判定手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記判定手段により前記障害物の高さが乗り越え可能な範囲内であると判定されたとき、前記駆動輪に前記障害物を片輪ずつ乗り越えさせるように前記駆動輪を駆動制御するものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to drive wheels arranged on the left and right on the same axis, control means for driving and controlling the drive wheels, and detection for detecting an obstacle ahead of the drive wheels. Means for measuring the height of the obstacle detected by the detection means, and the height of the obstacle measured by the measurement means is within a range that can be overcome. Determination means for determining whether or not there is an obstacle, and when the determination means determines that the height of the obstacle is within a range that can be overcome by the determination means, the obstacle is applied to the drive wheel. The drive wheel is driven and controlled so as to get over the object one wheel at a time.

請求項2の発明は、同軸上の左右に配置された駆動輪と、前記駆動輪を駆動制御する制御手段と、前記駆動輪の前方にある障害物を検知する検知手段と、を備えた二輪移動台車において、前記検知手段により検知された障害物の高さを測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記障害物の高さが、乗り越え可能な範囲であるか否かを判定する判定手段と、前記同軸方向に台車の重心を移動させる重心移動手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記判定手段により前記障害物の高さが乗り越え可能な範囲内であると判定されたとき、前記駆動輪に前記障害物を片輪ずつ乗り越えさせるように前記駆動輪を駆動制御し、前記重心移動手段は、前記制御手段からの信号に基づき、一方の駆動輪が前記障害物を乗り越えるとき、他方の駆動輪の方向に前記重心を移動させるものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a two-wheel vehicle comprising: drive wheels arranged on the left and right on the same axis; control means for driving and controlling the drive wheels; and detection means for detecting an obstacle ahead of the drive wheels. In the mobile carriage, the measuring means for measuring the height of the obstacle detected by the detecting means, and determining whether or not the height of the obstacle measured by the measuring means is within a range that can be overcome. A determining means; and a gravity center moving means for moving the center of gravity of the carriage in the coaxial direction. The control means is determined by the determining means to be within a range in which the height of the obstacle can be overcome. When the driving wheel is controlled to drive the obstacle over the driving wheel one by one, the center-of-gravity movement means is driven by one driving wheel over the obstacle based on a signal from the control means. When the other It is intended to move the center of gravity in the direction of the driving wheels.

請求項1の発明によれば、駆動輪が障害物を片輪ずつ乗り越えるように駆動制御されるので、駆動輪に加えるトルクの反作用により車体の姿勢が乱されることが少ない。このため、安定した姿勢で障害物を乗り越えることが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, since the drive wheels are controlled so that the obstacles get over the obstacles one by one, the posture of the vehicle body is hardly disturbed by the reaction of the torque applied to the drive wheels. For this reason, it is possible to get over obstacles in a stable posture.

請求項2の発明によれば、駆動輪が障害物を片輪ずつ乗り越えるように駆動制御されるので、駆動輪に加えるトルクの反作用により車体の姿勢が乱されることが少ない。このため、安定した姿勢で障害物を乗り越えることが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, since the driving wheel is controlled so that the obstacle gets over the obstacle one by one, the posture of the vehicle body is hardly disturbed by the reaction of the torque applied to the driving wheel. For this reason, it is possible to get over obstacles in a stable posture.

また、一方の駆動輪が障害物を乗り越えるとき、他方の駆動輪の方向に車体の重心が移動されるので、障害物を乗り越える駆動輪をより小さなトルクで駆動して、当該駆動輪に障害物を乗り越えさせることができる。より小さなトルクで駆動輪を駆動するので、トルクの反作用による姿勢の乱れを小さくすることができ、安定した姿勢で障害物を乗り越えることができる。   Also, when one drive wheel gets over an obstacle, the center of gravity of the vehicle body moves in the direction of the other drive wheel, so the drive wheel over the obstacle is driven with a smaller torque, and the obstacle is placed on the drive wheel. Can be overcome. Since the driving wheel is driven with a smaller torque, the disturbance of the posture due to the reaction of the torque can be reduced, and the obstacle can be overcome with a stable posture.

本発明の第一の実施形態に係る二輪移動台車について、図1乃至図7を参照して説明する。図1(a)、(b)、(c)、(d)は、二輪移動台車(以下、移動台車という)の構成を示す。移動台車1は、同軸上の左右に配置された駆動輪2a、2bと、駆動輪2a、2bのそれぞれを駆動するモータ3a、3bと、モータ3a、3bのそれぞれの駆動力を駆動輪2a、2bに伝える回転軸4a、4bとを備える。モータ3a、3bは筐体5内に配置される。駆動輪2a、2bは、同軸上に配置された異なる回転軸4a、4bにそれぞれ取り付けられる。   A two-wheeled carriage according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a), (b), (c), and (d) show the configuration of a two-wheeled moving carriage (hereinafter referred to as a moving carriage). The movable carriage 1 includes drive wheels 2a and 2b arranged on the left and right on the same axis, motors 3a and 3b for driving the drive wheels 2a and 2b, and drive forces of the motors 3a and 3b, respectively. Rotating shafts 4a and 4b transmitted to 2b. The motors 3 a and 3 b are arranged in the housing 5. The drive wheels 2a and 2b are respectively attached to different rotating shafts 4a and 4b arranged on the same axis.

また、移動台車1は、駆動輪2a、2bの前方にある障害物を検知すると共に、検知した障害物の高さを測定する超音波センサ6a、6b(検知手段、測定手段)を有する。超音波センサ6a、6bは、保持部材7a、7bによりそれぞれ保持される。   The movable carriage 1 also includes ultrasonic sensors 6a and 6b (detection means and measurement means) that detect obstacles ahead of the drive wheels 2a and 2b and measure the height of the detected obstacles. The ultrasonic sensors 6a and 6b are held by holding members 7a and 7b, respectively.

図2は、移動台車1の電気的構成を示す。移動台車1は、車体の姿勢を感知するジャイロセンサ10及び加速度センサ11と、車速を計測する速度センサ12と、ユーザが移動台車1を操作するために用いる操作部15と、障害物の存在を検知すると共に、当該障害物の高さを測定する超音波センサ6a、6bとを備える。また、移動台車1は、駆動輪2a、2bを回転させるモータ3a、3bと、モータ3a、3bを駆動制御するモータ駆動部14を有し、さらに上記各センサと各部を制御する制御部13を備える。   FIG. 2 shows an electrical configuration of the mobile carriage 1. The mobile carriage 1 includes a gyro sensor 10 and an acceleration sensor 11 that detect the posture of the vehicle body, a speed sensor 12 that measures the vehicle speed, an operation unit 15 that is used by the user to operate the mobile carriage 1, and the presence of obstacles. Ultrasonic sensors 6a and 6b that detect and measure the height of the obstacle are provided. Moreover, the movable carriage 1 has motors 3a and 3b that rotate the drive wheels 2a and 2b, and a motor drive unit 14 that controls driving of the motors 3a and 3b, and further includes a control unit 13 that controls the sensors and the units. Prepare.

超音波センサ6a、6bは、駆動輪2a、2bの前方にある段差等の障害物の存在を検知すると共に、検知した障害物の高さを測定するための回路である。超音波センサ6a、6bは、障害物の存在を検知した場合、移動台車1を停止させるために当該検知に基づく信号を制御部13に出力する。また、超音波センサ6a、6bは、障害物の高さを測定し、当該測定の結果に基づく信号を制御部13に出力する。   The ultrasonic sensors 6a and 6b are circuits for detecting the presence of an obstacle such as a step in front of the drive wheels 2a and 2b and measuring the height of the detected obstacle. When detecting the presence of an obstacle, the ultrasonic sensors 6 a and 6 b output a signal based on the detection to the control unit 13 in order to stop the moving carriage 1. The ultrasonic sensors 6 a and 6 b measure the height of the obstacle and output a signal based on the measurement result to the control unit 13.

ジャイロセンサ10は、筐体5(車体)が傾く速度、すなわち車体が回転軸4a、4bを中心に回転する角速度を逐次計測するためのセンサである。ジャイロセンサ10は、計測結果に基づく信号を制御部13に逐次出力する。ジャイロセンサ10は、素早い車体の動きに対応することができる。   The gyro sensor 10 is a sensor for sequentially measuring the speed at which the housing 5 (vehicle body) tilts, that is, the angular speed at which the vehicle body rotates about the rotation shafts 4a and 4b. The gyro sensor 10 sequentially outputs a signal based on the measurement result to the control unit 13. The gyro sensor 10 can respond to a quick movement of the vehicle body.

車体の傾斜角を測る場合、ジャイロセンサ10だけを用いて傾斜角を算出することが可能である。ジャイロセンサ10により、変化する角速度を逐次計測し、この計測により得られた角速度を積分することにより傾斜角が求められる。この傾斜角を足し合わせれば、最終的な傾斜角を算出することができる。こうして求められた傾斜角は積分誤差を含む。   When measuring the tilt angle of the vehicle body, it is possible to calculate the tilt angle using only the gyro sensor 10. The gyro sensor 10 sequentially measures the changing angular velocity, and the inclination angle is obtained by integrating the angular velocity obtained by the measurement. If this inclination angle is added, the final inclination angle can be calculated. The inclination angle thus obtained includes an integration error.

加速度センサ11は、傾斜角を正確に求めるためのセンサである。例えば、加速度センサ11が圧電型加速度センサである場合、加速度センサ11は圧電素子を備える。加速度センサ11が水平な状態から傾けられた場合、圧電素子は重力により変形する。この変形に基づいて傾斜角が計測される。傾斜角に基づく信号が加速度センサ11から制御部13に出力される。加速度センサ11は、素早く動かされた場合、その出力が慣性による信号であるのか又は重力による信号であるのかを区別することができない。このため、車体が素早く動いた場合、加速度センサ11は正確な傾斜角を求めることができない。   The acceleration sensor 11 is a sensor for accurately obtaining the tilt angle. For example, when the acceleration sensor 11 is a piezoelectric acceleration sensor, the acceleration sensor 11 includes a piezoelectric element. When the acceleration sensor 11 is tilted from a horizontal state, the piezoelectric element is deformed by gravity. The tilt angle is measured based on this deformation. A signal based on the tilt angle is output from the acceleration sensor 11 to the control unit 13. When the acceleration sensor 11 is moved quickly, it cannot distinguish whether the output is a signal due to inertia or a signal due to gravity. For this reason, when the vehicle body moves quickly, the acceleration sensor 11 cannot obtain an accurate inclination angle.

左右方向の車体の傾斜角(ロール)及び前後方向の傾斜角(ピッチ)を測るためにジャイロセンサ10が2個配置される。そして、前後方向及び左右方向の傾斜角を測るジャイロセンサ10の出力を補正するため、加速度センサ11がジャイロセンサ10と組み合わされて2個配置される。このようにして、車体が素早く動いた場合、制御部13は、ジャイロセンサ10の出力を用いて、加速度センサ11の出力を補正することにより、車体の傾斜角を求めることができる。また、車体がゆっくり動いた場合、制御部13は、加速度センサ11からの出力を用いて、ジャイロセンサ10の出力を補正することにより、車体の正確な角速度を求めることができる。   Two gyro sensors 10 are arranged to measure the inclination angle (roll) of the vehicle body in the left-right direction and the inclination angle (pitch) in the front-rear direction. In order to correct the output of the gyro sensor 10 that measures the tilt angle in the front-rear direction and the left-right direction, two acceleration sensors 11 are arranged in combination with the gyro sensor 10. In this way, when the vehicle body moves quickly, the control unit 13 can determine the inclination angle of the vehicle body by correcting the output of the acceleration sensor 11 using the output of the gyro sensor 10. Further, when the vehicle body moves slowly, the control unit 13 can obtain the accurate angular velocity of the vehicle body by correcting the output of the gyro sensor 10 using the output from the acceleration sensor 11.

速度センサ12は、モータ3a、3bにより回転される駆動輪2a、2bの回転速度を逐次計測する。当該計測に基づき、駆動輪2a、2bの角速度及び車速が算出される。速度センサ12は、計測結果に基づく信号を制御部13に逐次出力する。   The speed sensor 12 sequentially measures the rotational speed of the drive wheels 2a and 2b rotated by the motors 3a and 3b. Based on the measurement, the angular speed and the vehicle speed of the drive wheels 2a and 2b are calculated. The speed sensor 12 sequentially outputs a signal based on the measurement result to the control unit 13.

モータ駆動部14は、モータ駆動回路で構成される。モータ駆動部14は、制御部13からの信号に基づいてモータ3a、3bを駆動する。この駆動により、制御部13から指示された回転速度でモータ3a、3bは回転される。   The motor drive unit 14 includes a motor drive circuit. The motor drive unit 14 drives the motors 3a and 3b based on a signal from the control unit 13. By this driving, the motors 3a and 3b are rotated at the rotation speed instructed from the control unit 13.

操作部15は、ユーザの操作に基づき、移動台車1の各種動作を指示する信号を制御部13に出力するための回路である。例えば、移動台車1が荷物運搬用である場合、操作部15は、ユーザが各種動作を指示するための各種キーを備え、各種キーの操作に基づいて赤外線信号を出射するリモコンと、このリモコンからの赤外線信号を受光する赤外線受光回路で構成される。操作部15により制御部13に指示される移動台車1の動作には、前進、後進、左旋回、右旋回、加速、減速、停止が含まれる。   The operation unit 15 is a circuit for outputting signals instructing various operations of the mobile carriage 1 to the control unit 13 based on user operations. For example, when the mobile carriage 1 is for carrying goods, the operation unit 15 includes various keys for the user to instruct various operations, and a remote controller that emits an infrared signal based on the operation of the various keys, and the remote controller. It is composed of an infrared light receiving circuit that receives the infrared signal. The operation of the movable carriage 1 instructed by the operation unit 15 to the control unit 13 includes forward, reverse, left turn, right turn, acceleration, deceleration, and stop.

制御部13は、CPU等を含む制御回路で構成される。制御部13(制御手段)は、モータ駆動部14に、モータ3a、3bの回転速度を制御するための信号を出力する。モータ3a、3bの回転速度が制御されることにより、駆動輪2a、2bが駆動制御される。このようにして、制御部13は駆動輪2a、2bを駆動制御する。   The control unit 13 includes a control circuit including a CPU. The control unit 13 (control unit) outputs a signal for controlling the rotation speed of the motors 3a and 3b to the motor drive unit 14. The drive wheels 2a and 2b are driven and controlled by controlling the rotation speeds of the motors 3a and 3b. In this way, the control unit 13 controls the drive wheels 2a and 2b.

また、制御部13(判定手段)は、障害物が検知された場合、超音波センサ6a、6bにより測定された障害物の高さが、乗り越え可能な範囲であるか否かを判定する。制御部13は、障害物の高さが乗り越え可能な範囲内であると判定したとき、駆動輪2a、2bに障害物を片輪ずつ乗り越えさせるように駆動輪2a、2bを駆動制御する。制御部13は、さらにROM(Read Only Memory)等の記憶装置を有する。当該記憶装置には、障害物の乗り越えが可能か否かを判定するための判定基準が格納される。   Further, when an obstacle is detected, the control unit 13 (determination means) determines whether or not the height of the obstacle measured by the ultrasonic sensors 6a and 6b is within a range that can be overcome. When the control unit 13 determines that the height of the obstacle is within a range in which the obstacle can be overcome, the controller 13 controls the driving wheels 2a and 2b so that the obstacles are passed over the driving wheels 2a and 2b one by one. The control unit 13 further includes a storage device such as a ROM (Read Only Memory). The storage device stores a criterion for determining whether or not an obstacle can be overcome.

次に、制御部13による駆動輪2a、2bの駆動制御の方法について説明する。当該駆動制御は、駆動輪2a、2bを駆動させる駆動トルクを制御することにより行なわれる。制御部13は、各センサの出力から得られる車体の傾斜角、この傾斜角の角速度、駆動輪2aの角速度、駆動輪2bの角速度、移動台車1の現在の車速、目標車速、車体の現在の進行方向に対する旋回角度、目標旋回角度等を基に、演算によって駆動トルクを算出する。当該演算では、姿勢制御を行なうために、駆動トルクが車体の傾斜角及び傾斜角の角速度を基に求められる。また、姿勢制御及び車速制御を行なうために、駆動トルクが駆動輪2aの角速度、駆動輪2bの角速度、現在の車速、目標車速を基に算出される。なお、目標車速は、ユーザの操作により操作部15から出力される信号や、超音波センサ6a、6bからの信号に基づいて制御部13により設定される。   Next, a method of driving control of the driving wheels 2a and 2b by the control unit 13 will be described. The drive control is performed by controlling the drive torque that drives the drive wheels 2a and 2b. The controller 13 obtains the vehicle body inclination angle obtained from the output of each sensor, the angular velocity of the inclination angle, the angular velocity of the driving wheel 2a, the angular velocity of the driving wheel 2b, the current vehicle speed of the movable carriage 1, the target vehicle speed, the current vehicle body current. Based on the turning angle with respect to the traveling direction, the target turning angle, and the like, the driving torque is calculated by calculation. In this calculation, in order to perform posture control, the driving torque is obtained based on the inclination angle of the vehicle body and the angular velocity of the inclination angle. In addition, in order to perform attitude control and vehicle speed control, the drive torque is calculated based on the angular speed of the drive wheels 2a, the angular speed of the drive wheels 2b, the current vehicle speed, and the target vehicle speed. The target vehicle speed is set by the control unit 13 based on a signal output from the operation unit 15 by a user operation or a signal from the ultrasonic sensors 6a and 6b.

演算後、制御部13は、演算結果に基づく制御信号をモータ駆動部14に出力する。モータ駆動部14は、当該制御信号に基づき、演算により得られた駆動トルクを発生させる回転速度でモータ3a、3bを回転させる。駆動輪2a、2bは、モータ3a、3bの回転速度に応じて駆動される。このように、制御部13は、姿勢制御及び車速制御に必要な変数を基にした演算により、モータ3a、3bの駆動トルク制御を行ない、駆動輪2a、2bを駆動制御する。その結果、車体の前後方向のバランスを保持するための姿勢制御と、車速を目標車速にするための車速制御が同時に行なわれる。   After the calculation, the control unit 13 outputs a control signal based on the calculation result to the motor driving unit 14. The motor drive unit 14 rotates the motors 3a and 3b at a rotation speed that generates drive torque obtained by calculation based on the control signal. The drive wheels 2a and 2b are driven according to the rotational speed of the motors 3a and 3b. As described above, the control unit 13 performs drive torque control of the motors 3a and 3b and performs drive control of the drive wheels 2a and 2b by calculation based on variables necessary for posture control and vehicle speed control. As a result, posture control for maintaining the balance of the vehicle body in the front-rear direction and vehicle speed control for setting the vehicle speed to the target vehicle speed are performed simultaneously.

図3を参照して、制御部13により姿勢制御がなされた場合の移動台車1の姿勢変化について説明する。車体の姿勢制御は、ジャイロセンサ10、加速度センサ11及び速度センサ12からの信号に基づいて行なわれる。   With reference to FIG. 3, the attitude | position change of the mobile trolley 1 when attitude | position control is made by the control part 13 is demonstrated. The posture control of the vehicle body is performed based on signals from the gyro sensor 10, the acceleration sensor 11, and the speed sensor 12.

移動台車1が加速又は一定速度で移動する場合、移動台車1は、車体を起こそうとする力を受ける。そこで、車体が進行方向と反対の方向(後ろ向き)に車体が倒れないようにするため、車体を前傾させるために制御部13により姿勢制御がなされる。具体的には、速度センサ12で測定される現在の車速に応じて、駆動輪2a、2bの回転速度を一旦下げることにより、車体を前向きに傾ける力を発生させる。車体が前傾した後、車速は加速される。このようにして姿勢制御が行なわれる。車体が前傾する角度は、車速が増すにつれて大きくされる。制御部13は、ジャイロセンサ10及び加速度センサ11から逐次出力される信号に基づいて車体の傾斜角を把握し、傾斜角の増減を制御する。   When the moving carriage 1 is accelerated or moves at a constant speed, the moving carriage 1 receives a force for raising the vehicle body. Therefore, in order to prevent the vehicle body from falling in the direction opposite to the traveling direction (backward direction), the posture control is performed by the control unit 13 in order to tilt the vehicle body forward. Specifically, in accordance with the current vehicle speed measured by the speed sensor 12, the rotational speed of the drive wheels 2a and 2b is temporarily reduced to generate a force that tilts the vehicle body forward. After the vehicle body leans forward, the vehicle speed is accelerated. In this way, posture control is performed. The angle at which the vehicle body tilts forward is increased as the vehicle speed increases. The control unit 13 grasps the inclination angle of the vehicle body based on signals sequentially output from the gyro sensor 10 and the acceleration sensor 11 and controls increase / decrease of the inclination angle.

移動台車1が制動により減速する場合、車体は慣性力により進行方向(前向き)に力を受ける。制動は、操作部15又は超音波センサ6a、6bが出力する停止指示信号に基づいて行なわれる。慣性力により転倒することを避けるため、制御部13により車体の姿勢は後ろ向きに傾くように姿勢制御される。具体的には、現在の車速に応じて、駆動輪2a、2bの回転速度を一旦上げることにより、車体を後ろ向きに傾ける力を発生させる。車体が後ろに傾いた後、車速は減速され、車体を転倒させないように姿勢制御が行なわれる。制御部13は、ジャイロセンサ10及び加速度センサ11から逐次出力される信号に基づいて車体の傾斜角を把握し、傾斜角の増減を制御する。車体が停止した場合、車体の姿勢は姿勢制御によって直立した状態となる。停止中、車体の前後方向のバランスを保つために常に姿勢制御が行なわれる。   When the movable carriage 1 is decelerated by braking, the vehicle body receives a force in the traveling direction (forward) by the inertial force. The braking is performed based on a stop instruction signal output from the operation unit 15 or the ultrasonic sensors 6a and 6b. In order to avoid falling due to inertial force, the posture of the vehicle body is controlled by the control unit 13 so as to tilt backward. Specifically, a force that tilts the vehicle body backward is generated by temporarily increasing the rotational speed of the drive wheels 2a and 2b in accordance with the current vehicle speed. After the vehicle body is tilted rearward, the vehicle speed is decelerated and posture control is performed so as not to cause the vehicle body to overturn. The control unit 13 grasps the inclination angle of the vehicle body based on signals sequentially output from the gyro sensor 10 and the acceleration sensor 11 and controls increase / decrease of the inclination angle. When the vehicle body stops, the posture of the vehicle body becomes an upright state by the posture control. While the vehicle is stopped, posture control is always performed in order to maintain a balance in the longitudinal direction of the vehicle body.

このように、移動台車1では、移動中及び停止中を問わず常に車体の姿勢が制御される。例えば、移動台車1が段差等の障害物を発見し、障害物を乗り越える場合であっても、常に姿勢が制御される。   Thus, in the mobile trolley 1, the posture of the vehicle body is always controlled regardless of whether it is moving or stopped. For example, even when the moving carriage 1 finds an obstacle such as a step and gets over the obstacle, the posture is always controlled.

次に、図4乃至図7を参照して、上記姿勢制御の下、移動台車1が段差(障害物)を乗り越える方法について説明する。   Next, with reference to FIG. 4 to FIG. 7, a method will be described in which the movable carriage 1 gets over the step (obstacle) under the above attitude control.

図4(a)、(b)、(c)は、移動台車1が段差を乗り越える前に行なう準備動作を示す。例えば、移動台車1が移動しているときに、保持部材7bに保持された超音波センサ6bが段差100を検知した場合(同図(a)参照)について以下に説明する。   4 (a), 4 (b), and 4 (c) show a preparatory operation performed before the movable carriage 1 gets over the step. For example, the case where the ultrasonic sensor 6b held by the holding member 7b detects the step 100 when the movable carriage 1 is moving (see FIG. 5A) will be described below.

超音波センサ6a、6bのうち1つの超音波センサ、例えば超音波センサ6bが段差100の存在を検知した場合、段差100を乗り越えるにあたり、移動台車1において準備動作がある。当該準備動作において、両輪が段差100に接触するように駆動輪2a、2bが駆動される(図4(b)及び(c)参照)。なお、駆動輪2a、2bが接触しているか否かは、モータ3a、3bのモータ電流に基づいて制御部13が判断する。   When one of the ultrasonic sensors 6a and 6b, for example, the ultrasonic sensor 6b detects the presence of the step 100, there is a preparatory operation in the mobile carriage 1 over the step 100. In the preparation operation, the drive wheels 2a and 2b are driven so that both wheels come into contact with the step 100 (see FIGS. 4B and 4C). Note that the controller 13 determines whether or not the drive wheels 2a and 2b are in contact with each other based on the motor currents of the motors 3a and 3b.

図5は、移動台車1の上記準備動作の手順を示す。超音波センサ6a又は/及び6bが段差100を検知した場合(S101でYes)、段差100を検知した超音波センサは段差100の高さを測定する(S102)。超音波センサ6a、6bが段差の存在を検知しない場合(S101でNo)、移動台車1は待機状態となる。   FIG. 5 shows the procedure of the preparation operation of the mobile carriage 1. When the ultrasonic sensor 6a and / or 6b detects the step 100 (Yes in S101), the ultrasonic sensor that detects the step 100 measures the height of the step 100 (S102). When the ultrasonic sensors 6a and 6b do not detect the presence of a step (No in S101), the movable carriage 1 enters a standby state.

まず、段差100を検知した超音波センサが、超音波センサ6a、6bのうち片方だけ(超音波センサ6a又は6b)である場合(S103でYes)について説明する。このような場合、制御部13は、段差100の高さが駆動輪2a、2bの半径の10%以下かどうかを判定する。判定の結果、段差100の高さが駆動輪半径の10%以下である場合(S104でYes)、車体の向きを変えず、そのままの向きで段差100を乗り越える(S105)。   First, the case where the ultrasonic sensor that detects the step 100 is only one of the ultrasonic sensors 6a and 6b (ultrasonic sensor 6a or 6b) (Yes in S103) will be described. In such a case, the control unit 13 determines whether or not the height of the step 100 is 10% or less of the radius of the drive wheels 2a and 2b. As a result of the determination, if the height of the step 100 is 10% or less of the drive wheel radius (Yes in S104), the vehicle 100 gets over the step 100 in the same direction without changing the direction of the vehicle body (S105).

段差100の高さが駆動輪半径の10%より高い場合(S104でNo)、制御部13はさらに段差100の高さが判定基準以下であるか否かを判定する。当該判定基準は、移動台車1が乗り越えることができる障害物の最大限の高さに基づいて定められ、制御部13が有する記憶装置に記憶される。ここで、判定基準は例えば駆動輪半径の40%であり、段差100の高さがそれ以下である場合(S106でYes)、移動台車1は両輪が段差100と接触する位置まで移動する(S107)。その後、段差乗り越え動作が開始される(S108)。段差乗り越え動作の開始に伴い、その準備動作は終了する。   When the height of the step 100 is higher than 10% of the driving wheel radius (No in S104), the control unit 13 further determines whether or not the height of the step 100 is equal to or less than a criterion. The determination criterion is determined based on the maximum height of an obstacle that the mobile carriage 1 can get over and is stored in a storage device included in the control unit 13. Here, when the criterion is, for example, 40% of the driving wheel radius and the height of the step 100 is equal to or less than that (Yes in S106), the movable carriage 1 moves to a position where both wheels are in contact with the step 100 (S107). ). Thereafter, the step over step is started (S108). With the start of the step overstep operation, the preparatory operation ends.

段差100の高さが駆動輪半径の40%より高い場合(S106でNo)、移動台車1は段差100を乗り越えることができないため、段差乗り越え動作は中止される(S109)。その後、段差乗り越え動作前の準備動作は終了する。   When the height of the step 100 is higher than 40% of the driving wheel radius (No in S106), the moving carriage 1 cannot get over the step 100, so the step over operation is stopped (S109). Thereafter, the preparatory operation before the step-over operation is completed.

超音波センサ6a、6bの両方が段差100を検知した場合(S103でNo)、制御部13は、段差100の高さが駆動輪2a、2bの半径の10%以下かどうかを判定する。判定の結果、段差100の高さが駆動輪半径の10%以下である場合(S110でYes)、車体の向きを変えず、そのままの向きで段差100を乗り越える(S105)。   When both the ultrasonic sensors 6a and 6b detect the step 100 (No in S103), the control unit 13 determines whether the height of the step 100 is 10% or less of the radius of the drive wheels 2a and 2b. As a result of the determination, if the height of the step 100 is 10% or less of the driving wheel radius (Yes in S110), the vehicle goes over the step 100 in the same direction without changing the direction of the vehicle body (S105).

段差100の高さが駆動輪半径の10%より高い場合(S110でNo)であって、制御部13が、段差100の高さが駆動輪半径の40%以下であると判定した場合(S111でYes)、段差乗り越え動作が開始される(S108)。段差乗り越え動作の開始に伴い、準備動作は終了する。   When the height of the step 100 is higher than 10% of the driving wheel radius (No in S110), and the control unit 13 determines that the height of the step 100 is 40% or less of the driving wheel radius (S111). Yes), stepping over the step is started (S108). With the start of the step-over operation, the preparation operation ends.

段差100の高さが駆動輪半径の40%より高い場合(S111でNo)、移動台車1は段差100を乗り越えることができないため、段差乗り越え動作は中止される(S109)。その後、段差乗り越え動作前の準備動作は終了する。   When the height of the step 100 is higher than 40% of the driving wheel radius (No in S111), the moving carriage 1 cannot get over the step 100, so the step over operation is stopped (S109). Thereafter, the preparatory operation before the step-over operation is completed.

図6(a)、(b)、(c)は、上記準備動作後に行なわれる、移動台車1の段差乗り越え動作を示す。段差乗り越え動作において、まず、制御部13は、超音波センサ6a、6bからの信号に基づいて、段差100の高さが乗り越え可能な範囲内である否かを判定する。制御部13は、段差100の高さは乗り越え可能な範囲であると判定したとき、駆動輪2a、2bのうち片輪に、例えば駆動輪2bにトルクを加え、段差100を乗り越えさせる(同図(a)参照)。もちろん、駆動輪2aに先に段差100を乗り越えさせてもよい。   FIGS. 6A, 6B, and 6C show the step-over operation of the mobile carriage 1 that is performed after the preparation operation. In the step overstep operation, first, the control unit 13 determines whether or not the height of the step 100 is within a range where the step 100 can be overcome based on signals from the ultrasonic sensors 6a and 6b. When the control unit 13 determines that the height of the step 100 is within a range that can be overcome, torque is applied to one of the drive wheels 2a and 2b, for example, the drive wheel 2b, so as to get over the step 100 (see FIG. (See (a)). Of course, the driving wheel 2a may be moved over the step 100 first.

駆動輪2bが段差100を先に乗り越えた後、制御部13は、もう一方の駆動輪2bにトルクを掛け、段差100を乗り越えさせる(図5(b)、(c)参照)。このように、制御部13は、段差100の高さが乗り越え可能な範囲内である場合、駆動輪2a、2bに段差100を片輪ずつ乗り越えさせるように駆動輪2a、2bを駆動制御する。   After the drive wheel 2b gets over the step 100 first, the control unit 13 applies torque to the other drive wheel 2b to get over the step 100 (see FIGS. 5B and 5C). In this way, when the height of the step 100 is within a range where the step 100 can be overcome, the control unit 13 controls the drive wheels 2a and 2b so that the drive wheels 2a and 2b get over the step 100 one by one.

このような動作により、段差を乗り越えるために、駆動輪2a、2bの片輪ずつにトルクが加えられる。このため、駆動輪に加えるトルクによる反作用の影響が少なくなり、車体の姿勢が乱されることが少なくなる。その理由について説明する。段差を乗り越える際、同一速度で平坦な路面を走行する場合に比べ、より大きなトルクが必要とされる。駆動輪に段差を略同時に乗り越えさせる場合、駆動輪の両輪に加わるこのトルクの反作用により、車体に力が加わる。その結果、このトルクの反作用により車体の姿勢が大きく乱されることがある。これに対し、本実施形態の移動台車1では、駆動輪2a、2bが段差を片輪ずつ乗り越えるように駆動制御される。このため、姿勢を乱す原因となるトルクの反作用は、片輪からのものだけとなる。すなわち、両輪が略同時に段差を乗り越える場合に比べて、駆動輪に加えるトルクの反作用により車体の姿勢が乱されることが少なくなる。このようにして、安定した姿勢で段差を乗り越えることが可能となる。   By such an operation, torque is applied to each of the driving wheels 2a and 2b in order to overcome the step. For this reason, the influence of the reaction due to the torque applied to the drive wheels is reduced, and the posture of the vehicle body is less disturbed. The reason will be described. When climbing over a step, a larger torque is required than when traveling on a flat road surface at the same speed. When driving wheels are stepped over at the same time, force is applied to the vehicle body due to the reaction of this torque applied to both wheels of the driving wheels. As a result, the posture of the vehicle body may be greatly disturbed by the reaction of this torque. On the other hand, in the mobile trolley 1 of this embodiment, drive control is performed so that the drive wheels 2a and 2b get over the steps one by one. For this reason, the reaction of torque that causes the posture to be disturbed is only from one wheel. That is, the posture of the vehicle body is less disturbed by the reaction of the torque applied to the drive wheels, compared to when both wheels get over the step almost simultaneously. In this way, it is possible to overcome the step with a stable posture.

図7は、図5のS108で開始される、移動台車1の段差乗り越え動作の手順を示す。当該動作では、移動台車1が片輪ずつ段差100を乗り越える。段差乗り越え動作時においても、常に車体の姿勢制御が行なわれる。   FIG. 7 shows the procedure of the step over the step of the mobile carriage 1 that is started in S108 of FIG. In this operation, the movable carriage 1 gets over the step 100 one wheel at a time. Even during step-over operation, the vehicle body posture is always controlled.

駆動輪2a、2bのうち、例えば駆動輪2bが先に段差100を乗り越える場合(S201でYes)、制御部13は、モータ3bを駆動させて駆動輪2bにトルクを加え、先に段差100を乗り越えさせる(S202)。駆動輪2bが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。駆動輪2bが段差100を乗り越えたとき、移動台車1は一時停止する。このとき、駆動輪2aは段差100に接触している。   Of the driving wheels 2a and 2b, for example, when the driving wheel 2b first climbs over the step 100 (Yes in S201), the control unit 13 drives the motor 3b to apply torque to the driving wheel 2b, and the step 100 is stepped first. Get over (S202). The controller 13 determines whether or not the drive wheel 2b has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the drive wheel 2b gets over the step 100, the movable carriage 1 stops temporarily. At this time, the drive wheel 2 a is in contact with the step 100.

駆動輪2bが段差100を乗り越えた後、制御部13は、モータ3aを駆動させて駆動輪2aにトルクを加え、段差100を乗り越えさせる(S203)。駆動輪2aが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。制御部13が、両輪が段差100を乗り越えたと判断した場合、段差乗り越え動作は終了する。   After the driving wheel 2b gets over the step 100, the control unit 13 drives the motor 3a to apply torque to the driving wheel 2a to get over the step 100 (S203). The control unit 13 determines whether or not the driving wheel 2a has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the control unit 13 determines that both wheels have climbed over the step 100, the step climbing operation ends.

駆動輪2bが先に段差100を乗り越えない場合、つまり駆動輪2aが先に段差100を乗り越える場合(S201でNo)、制御部13は、モータ3aを駆動させて駆動輪2aにトルクを加え、先に段差100を乗り越えさせる(S204)。駆動輪2aが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。駆動輪2aが段差100を乗り越えたとき、移動台車1は一時停止する。このとき、駆動輪2bは段差100に接触している。   When the driving wheel 2b does not go over the step 100 first, that is, when the driving wheel 2a goes over the step 100 first (No in S201), the control unit 13 drives the motor 3a to apply torque to the driving wheel 2a, First, the step 100 is overcome (S204). The control unit 13 determines whether or not the driving wheel 2a has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the drive wheel 2a gets over the step 100, the movable carriage 1 stops temporarily. At this time, the drive wheel 2 b is in contact with the step 100.

駆動輪2aが段差100を乗り越えた後、制御部13は、モータ3bを駆動させて駆動輪2bにトルクを加え、段差100を乗り越えさせる(S205)。駆動輪2bが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。制御部13が、両輪が段差100を乗り越えたと判断した場合、段差乗り越え動作は終了する。   After the driving wheel 2a gets over the step 100, the control unit 13 drives the motor 3b to apply torque to the driving wheel 2b to get over the step 100 (S205). The controller 13 determines whether or not the drive wheel 2b has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the control unit 13 determines that both wheels have climbed over the step 100, the step climbing operation ends.

このような動作手順により、駆動輪2a、2bは段差等の段差を片輪ずつ乗り越えるように駆動制御されるため、駆動輪に加えるトルクの反作用により、車体が大きく乱されることがない。このため、安定した姿勢で障害物を乗り越えることが可能となる。   According to such an operation procedure, the drive wheels 2a and 2b are driven and controlled so as to get over the steps such as the steps one by one, so that the vehicle body is not greatly disturbed by the reaction of the torque applied to the drive wheels. For this reason, it is possible to get over obstacles in a stable posture.

次に、本発明の第二の実施形態に係る二輪移動台車について、図8乃至図12を参照して説明する。本実施形態は、第一の実施形態と比較して、移動台車1が、台車の重心を移動させる重心移動部をさらに備える点で異なる。   Next, a two-wheeled carriage according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that the movable carriage 1 further includes a center of gravity moving unit that moves the center of gravity of the carriage.

図8(a)、(b)、(c)、(d)は、移動台車1の構成を示す。本実施形態の移動台車1は、第一の実施形態の移動台車1(図1参照)と比較して、重心移動部(重心移動手段)をさらに有する点で異なる。重心移動部は、錘部材20と、錘部材20を載置する台座21と、台座21を移動自在に設けるための駆動輪22と、台座21を同軸方向に移動させるためのレール23を有する。また重心移動部は、さらに、駆動輪22を回転させるための車軸24と、車軸24を回転させるモータ部25とを有する。   FIGS. 8A, 8 </ b> B, 8 </ b> C, and 8 </ b> D show the configuration of the mobile carriage 1. The moving carriage 1 of this embodiment is different from the moving carriage 1 of the first embodiment (see FIG. 1) in that it further includes a center of gravity moving part (center of gravity moving means). The center-of-gravity moving unit includes a weight member 20, a pedestal 21 on which the weight member 20 is placed, a drive wheel 22 for movably providing the pedestal 21, and a rail 23 for moving the pedestal 21 in the coaxial direction. The center-of-gravity moving unit further includes an axle 24 for rotating the drive wheel 22 and a motor unit 25 for rotating the axle 24.

錘部材20は、移動台車1の重心を移動させるための部材であり、例えば移動台車1の電源であるバッテリーで構成される。台座21は、錘部材20を上面に載置して固定するための板状部材である。台座21は移動自在に設けられ、駆動輪22の回転により、レール23に沿って移動する。レール23は、駆動輪2a、2bの同軸方向(以下、同軸方向と略す)と平行に配置される。駆動輪22は例えば四輪からなり、二本の車軸24により二輪ずつ固定される。2つのモータ部25は、二本の車軸24をそれぞれ回転自在に支持する。また、モータ部25が有するモータ(不図示)により、車軸24はそれぞれ回転される。なお、2つのモータ部25のうち片方だけが、車軸24を回転させるためのモータを有していても、両方がモータを有していてもよい。   The weight member 20 is a member for moving the center of gravity of the movable carriage 1, and is composed of, for example, a battery that is a power source of the movable carriage 1. The pedestal 21 is a plate-like member for mounting and fixing the weight member 20 on the upper surface. The pedestal 21 is movably provided and moves along the rail 23 by the rotation of the drive wheel 22. The rail 23 is disposed in parallel to the coaxial direction (hereinafter abbreviated as the coaxial direction) of the drive wheels 2a and 2b. The drive wheels 22 are composed of, for example, four wheels, and are fixed two by two by two axles 24. The two motor units 25 support the two axles 24 in a rotatable manner. Further, the axles 24 are respectively rotated by a motor (not shown) included in the motor unit 25. Only one of the two motor units 25 may have a motor for rotating the axle 24 or both may have a motor.

上記のように構成されるため、モータ部25のモータが車軸24を回転させると、駆動輪22が回転する。駆動輪22が回転すると、レール23に沿って、台座21が移動する。台座21の移動に伴い、錘部材20が駆動輪2a、2bの同軸方向に移動する。錘部材20が同軸方向へ移動することにより、移動台車1の重心が同軸方向に移動する。   Since it is configured as described above, when the motor of the motor unit 25 rotates the axle 24, the drive wheels 22 rotate. When the drive wheel 22 rotates, the pedestal 21 moves along the rail 23. As the pedestal 21 moves, the weight member 20 moves in the coaxial direction of the drive wheels 2a, 2b. As the weight member 20 moves in the coaxial direction, the center of gravity of the movable carriage 1 moves in the coaxial direction.

錘部材20の移動範囲は、例えば駆動輪2a、2bの幅を含む車幅である。この車幅を確保するため、筐体5は、側面に開口部10を有する。錘部材20は、モータにより開口部10から出し入れされる。   The moving range of the weight member 20 is a vehicle width including the widths of the drive wheels 2a and 2b, for example. In order to ensure this vehicle width, the housing 5 has an opening 10 on the side surface. The weight member 20 is taken in and out from the opening 10 by a motor.

図9は、移動台車1の電気的構成を示す。本実施の移動台車1の電気的構成は、第一の実施形態の移動台車1の電気的構成(図2参照)と比較して、移動台車1の重心を移動させるための重心移動部26をさらに有する点で異なる。   FIG. 9 shows an electrical configuration of the mobile carriage 1. Compared with the electrical configuration of the mobile carriage 1 of the first embodiment (see FIG. 2), the electrical configuration of the mobile carriage 1 of this embodiment includes a center of gravity moving unit 26 for moving the center of gravity of the mobile carriage 1. Furthermore, it differs in having it.

重心移動部26は、制御部13からの信号に基づいて動作する。制御部13が重心移動部26に重心移動を指示した場合、当該指示に基づき、モータ部25のモータは、駆動輪22を回転させる。駆動輪22の回転に伴って錘部材20が同軸方向に移動する。このような構成により、移動台車1の重心は同軸方向に移動される。   The center-of-gravity moving unit 26 operates based on a signal from the control unit 13. When the control unit 13 instructs the center-of-gravity movement unit 26 to move the center of gravity, the motor of the motor unit 25 rotates the drive wheels 22 based on the instruction. As the drive wheel 22 rotates, the weight member 20 moves in the coaxial direction. With such a configuration, the center of gravity of the movable carriage 1 is moved in the coaxial direction.

次に、図10乃至図12を参照して、姿勢制御の下、移動台車1が段差を乗り越える方法、及び、段差乗り越え時の重心移動方法について説明する。   Next, with reference to FIG. 10 to FIG. 12, a method for the moving carriage 1 to get over the step and a method for moving the center of gravity when stepping over the step will be described under posture control.

図10(a)、(b)、(c)は、移動台車1が段差を乗り越える前に行なう準備動作を示す。例えば、移動台車1が移動しているときに、保持部材7bに保持された超音波センサ6bが段差100を検知した場合(同図(a)参照)について以下に説明する。   FIGS. 10A, 10B, and 10C show a preparatory operation performed before the movable carriage 1 gets over the step. For example, the case where the ultrasonic sensor 6b held by the holding member 7b detects the step 100 when the movable carriage 1 is moving (see FIG. 5A) will be described below.

超音波センサ6a、6bのうち1つの超音波センサ、例えば超音波センサ6bが段差100の存在を検知した場合、段差100を乗り越えるにあたり、移動台車1において準備動作がある。当該準備動作において、両輪が段差100に接触するように駆動輪2a、2bが駆動される(図10(b)及び(c)参照)。なお、駆動輪2a、2bが接触しているか否かは、モータ3a、3bのモータ電流に基づいて制御部13が判断する。   When one of the ultrasonic sensors 6a and 6b, for example, the ultrasonic sensor 6b detects the presence of the step 100, there is a preparatory operation in the mobile carriage 1 over the step 100. In the preparation operation, the drive wheels 2a and 2b are driven so that both wheels come into contact with the step 100 (see FIGS. 10B and 10C). Note that the controller 13 determines whether or not the drive wheels 2a and 2b are in contact with each other based on the motor currents of the motors 3a and 3b.

図11(a)、(b)、(c)は、上記準備動作の後に行なわれる、移動台車1の段差乗り越え動作を示す。段差乗り越え動作において、まず、制御部13は、超音波センサ6a、6bからの信号に基づいて、段差100の高さが乗り越え可能な範囲内である否かを判定する。制御部13は、段差100の高さは乗り越え可能な範囲であると判定したとき、駆動輪2a、2bのうち片輪に、例えば駆動輪2bに段差100を乗り越えさせる(同図(a)参照)。もちろん、駆動輪2aに先に段差100を乗り越えさせてもよい。   FIGS. 11A, 11B, and 11C show the step-over operation of the mobile carriage 1 that is performed after the preparation operation. In the step overstep operation, first, the control unit 13 determines whether or not the height of the step 100 is within a range where the step 100 can be overcome based on signals from the ultrasonic sensors 6a and 6b. When the control unit 13 determines that the height of the step 100 is within a range that can be overcome, the control unit 13 causes one of the drive wheels 2a and 2b to get over the step 100, for example, the drive wheel 2b (see FIG. 5A). ). Of course, the driving wheel 2a may be moved over the step 100 first.

駆動輪2bが段差100を乗り越えるとき、制御部13からの指示に基づいてモータ部25のモータが駆動され、錘部材20が駆動輪2aの方向に移動される。筐体5側面の開口部10から錘部材20は外部に進出する。このようにして、移動台車1の重心は、駆動輪2aの方向に移動される。重心移動の後、駆動輪2bはモータ3bにより駆動されて、段差100を乗り越える。なお、錘部材20が筐体5外部にすべり落ちることを防止するために、ストッパが筐体5内に設けられていてもよい。   When the drive wheel 2b gets over the step 100, the motor of the motor unit 25 is driven based on an instruction from the control unit 13, and the weight member 20 is moved in the direction of the drive wheel 2a. The weight member 20 advances to the outside from the opening 10 on the side surface of the housing 5. In this way, the center of gravity of the movable carriage 1 is moved in the direction of the drive wheel 2a. After the movement of the center of gravity, the driving wheel 2b is driven by the motor 3b and gets over the step 100. A stopper may be provided in the housing 5 in order to prevent the weight member 20 from sliding out of the housing 5.

駆動輪2bが段差100を先に乗り越えた後、制御部13は、もう一方の駆動輪2aに段差100を乗り越えさせる(図11(b)参照)。駆動輪2aが段差100を乗り越えるとき、制御部13からの指示に基づいてモータ部25のモータが駆動され、錘部材20が駆動輪2bの方向に移動される。筐体5側面の開口部10から錘部材20は外部に進出する。このようにして、移動台車1の重心は、駆動輪2bの方向に移動される。重心移動の後、駆動輪2aはモータ3aにより駆動されて、段差100を乗り越える。段差乗り越え後、錘部材20はもとの位置に移動される(図11(c)参照)。   After the drive wheel 2b gets over the step 100 first, the control unit 13 makes the other drive wheel 2a get over the step 100 (see FIG. 11B). When the drive wheel 2a gets over the step 100, the motor of the motor unit 25 is driven based on an instruction from the control unit 13, and the weight member 20 is moved in the direction of the drive wheel 2b. The weight member 20 advances to the outside from the opening 10 on the side surface of the housing 5. In this way, the center of gravity of the movable carriage 1 is moved in the direction of the drive wheel 2b. After the movement of the center of gravity, the drive wheel 2a is driven by the motor 3a and gets over the step 100. After overcoming the step, the weight member 20 is moved to the original position (see FIG. 11C).

上記の通り、制御部13は、段差の高さが乗り越え可能な範囲内である場合、駆動輪2a、2bに段差を片輪ずつ乗り越えさせるように駆動輪2a、2bを駆動制御する。このような段差乗り越え方法により、段差を乗り越えるために、駆動輪2a、2bの片輪ずつにトルクが加えられる。このため、駆動輪に加えるトルクによる反作用の影響が少なく、車体の姿勢が大きく乱されることを避けられる。   As described above, when the height of the step is within a range where the step can be overcome, the control unit 13 drives and controls the drive wheels 2a and 2b so that the drive wheels 2a and 2b get over the step one by one. Torque is applied to each of the driving wheels 2a and 2b in order to overcome the step by such a step-over method. For this reason, the influence of the reaction due to the torque applied to the drive wheels is small, and the posture of the vehicle body can be avoided from being greatly disturbed.

また、重心移動部26は、制御部13からの指示に基づき、一方の駆動輪が段差を乗り越えるとき、他方の駆動輪の方向に車体の重心を移動させる。このため、重心がその場に留まる駆動輪の方向へ移動する。従って、障害物を乗り越える駆動輪は、より小さなトルクにより障害物を乗り越えることができる。より小さなトルクで駆動輪を駆動するので、トルクの反作用による姿勢の乱れを小さくすることができ、安定した姿勢で障害物を乗り越えることができる。   Further, based on an instruction from the control unit 13, the center-of-gravity moving unit 26 moves the center of gravity of the vehicle body in the direction of the other driving wheel when one driving wheel gets over the step. For this reason, the center of gravity moves in the direction of the drive wheel that remains in place. Therefore, the drive wheel that gets over the obstacle can get over the obstacle with a smaller torque. Since the driving wheel is driven with a smaller torque, the disturbance of the posture due to the reaction of the torque can be reduced, and the obstacle can be overcome with a stable posture.

図12は、移動台車1の段差乗り越え動作の手順、及び、重心移動の手順を示す。なお、同図は、図5のS108で開始される段差乗り越え動作の手順を示す。当該動作では、移動台車1が片輪ずつ段差100を乗り越える。段差乗り越え動作時においても、常に車体の姿勢制御が行なわれる。   FIG. 12 shows a procedure for moving over the steps of the moving carriage 1 and a procedure for moving the center of gravity. This figure shows the procedure of the step overstep operation started in S108 of FIG. In this operation, the movable carriage 1 gets over the step 100 one wheel at a time. Even during step-over operation, the vehicle body posture is always controlled.

駆動輪2a、2bのうち、駆動輪2bが先に段差100を乗り越える場合(S301でYes)、重心移動部26は、重心の移動を指示する制御部13からの信号に基づき、錘部材20を駆動輪2aの方向に移動させる(S302)。その後、制御部13は、モータ3bを駆動させて駆動輪2bにトルクを加え、先に段差100を乗り越えさせる(S303)。駆動輪2bが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。駆動輪2bが段差100を乗り越えたとき、移動台車1は一時停止する。このとき、駆動輪2aは段差100に接触している。   Of the driving wheels 2a and 2b, when the driving wheel 2b first gets over the step 100 (Yes in S301), the gravity center moving unit 26 moves the weight member 20 based on a signal from the control unit 13 instructing movement of the center of gravity. It is moved in the direction of the drive wheel 2a (S302). Thereafter, the control unit 13 drives the motor 3b to apply torque to the drive wheel 2b, and first gets over the step 100 (S303). The controller 13 determines whether or not the drive wheel 2b has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the drive wheel 2b gets over the step 100, the movable carriage 1 stops temporarily. At this time, the drive wheel 2 a is in contact with the step 100.

駆動輪2bが段差100を乗り越えた後、重心移動部26は、重心の移動を指示する制御部13からの信号に基づき、錘部材20を駆動輪2bの方向に移動させる(S304)。その後、制御部13は、モータ3aを駆動させて駆動輪2aにトルクを加え、段差100を乗り越えさせる(S305)。駆動輪2aが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。制御部13が、両輪が段差100を乗り越えたと判断した場合、段差乗り越え動作は終了する。   After the drive wheel 2b gets over the step 100, the gravity center moving unit 26 moves the weight member 20 in the direction of the drive wheel 2b based on the signal from the control unit 13 instructing the movement of the center of gravity (S304). Thereafter, the control unit 13 drives the motor 3a to apply torque to the driving wheel 2a to get over the step 100 (S305). The control unit 13 determines whether or not the driving wheel 2a has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the control unit 13 determines that both wheels have climbed over the step 100, the step climbing operation ends.

駆動輪2bが先に段差100を乗り越えない場合、つまり駆動輪2aが先に段差100を乗り越える場合(S301でNo)、重心移動部26は、重心の移動を指示する制御部13からの信号に基づき、錘部材20を駆動輪2bの方向に移動させる(S306)。その後、制御部13は、モータ3aを駆動させて駆動輪2aにトルクを加え、先に段差100を乗り越えさせる(S307)。駆動輪2aが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。駆動輪2aが段差100を乗り越えたとき、移動台車1は一時停止する。このとき、駆動輪2bは段差100に接触している。   When the driving wheel 2b does not go over the step 100 first, that is, when the driving wheel 2a goes over the step 100 first (No in S301), the gravity center moving unit 26 receives a signal from the control unit 13 instructing movement of the center of gravity. Based on this, the weight member 20 is moved in the direction of the drive wheel 2b (S306). Thereafter, the control unit 13 drives the motor 3a to apply torque to the drive wheels 2a, and first gets over the step 100 (S307). The control unit 13 determines whether or not the driving wheel 2a has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the drive wheel 2a gets over the step 100, the movable carriage 1 stops temporarily. At this time, the drive wheel 2 b is in contact with the step 100.

駆動輪2aが段差100を乗り越えた後、重心移動部26は、重心の移動を指示する制御部13からの信号に基づき、錘部材20を駆動輪2aの方向に移動させる(S308)。その後、制御部13は、モータ3bを駆動させて駆動輪2bにトルクを加え、段差100を乗り越えさせる(S309)。駆動輪2bが段差100を乗り越えたか否かは、ロールを測定する加速度センサ11からの出力に基づき、制御部13が判断する。制御部13が、両輪が段差100を乗り越えたと判断した場合、段差乗り越え動作は終了する。   After the driving wheel 2a gets over the step 100, the center-of-gravity moving unit 26 moves the weight member 20 in the direction of the driving wheel 2a based on the signal from the control unit 13 instructing the movement of the center of gravity (S308). Thereafter, the control unit 13 drives the motor 3b to apply torque to the drive wheel 2b to get over the step 100 (S309). The controller 13 determines whether or not the drive wheel 2b has overcome the step 100 based on the output from the acceleration sensor 11 that measures the roll. When the control unit 13 determines that both wheels have climbed over the step 100, the step climbing operation ends.

このような動作手順により、駆動輪2a、2bは段差等の段差を片輪ずつ乗り越えるように駆動制御されるため、駆動輪に加えるトルクの反作用により、車体が大きく乱されることがない。このため、安定した姿勢で障害物を乗り越えることが可能となる。   According to such an operation procedure, the drive wheels 2a and 2b are driven and controlled so as to get over the steps such as the steps one by one, so that the vehicle body is not greatly disturbed by the reaction of the torque applied to the drive wheels. For this reason, it is possible to get over obstacles in a stable posture.

また、重心移動部26は、制御部13からの指示に基づき、一方の駆動輪が段差を乗り越えるとき、他方の駆動輪の方向に車体の重心を移動させる。このため、重心がその場に留まる駆動輪の方向へ移動する。従って、障害物を乗り越える駆動輪は、より小さなトルクにより障害物を乗り越えることができる。より小さなトルクで駆動輪を駆動するので、トルクの反作用による姿勢の乱れを小さくすることができ、安定した姿勢で障害物を乗り越えることができる。   Further, based on an instruction from the control unit 13, the center-of-gravity moving unit 26 moves the center of gravity of the vehicle body in the direction of the other driving wheel when one driving wheel gets over the step. For this reason, the center of gravity moves in the direction of the drive wheel that remains in place. Therefore, the drive wheel that gets over the obstacle can get over the obstacle with a smaller torque. Since the driving wheel is driven with a smaller torque, the disturbance of the posture due to the reaction of the torque can be reduced, and the obstacle can be overcome with a stable posture.

以上、本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、制御部13が、段差の乗り越えが可能か否かを判定するための判定基準は、駆動輪半径の40%に限られず、移動台車1が乗り越え可能は範囲で変更可能である。また、重心移動部26において、車軸24に固定されるものは、駆動輪22の代わりにギヤであってもよい。   As mentioned above, although embodiment which applied this invention was described, this invention is not limited to such embodiment, Various deformation | transformation is possible according to a use purpose. For example, the criterion for determining whether or not the step 13 can get over the step is not limited to 40% of the radius of the driving wheel, and can be changed within a range that the moving carriage 1 can get over. Further, in the center of gravity moving unit 26, what is fixed to the axle 24 may be a gear instead of the drive wheel 22.

(a)は本発明の第一の実施形態に係る二輪移動台車の構成を示す正面図、(b)は(a)の左側面図、(c)は(a)の右側面図、(d)は(a)の平面図。(A) is a front view which shows the structure of the two-wheeled moving trolley | bogie which concerns on 1st embodiment of this invention, (b) is the left view of (a), (c) is the right view of (a), (d ) Is a plan view of (a). 上記二輪移動台車の電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electrical constitution of the said two-wheeled moving trolley | bogie. 上記二輪移動台車の移動時の姿勢変化を示す図。The figure which shows the attitude | position change at the time of the movement of the said two-wheeled moving trolley | bogie. (a)は上記二輪移動台車が有する2つの超音波センサのうち1つが段差を検知した様子を示す平面図、(b)は両輪が段差に接触する位置に、上記二輪移動台車が移動した様子を示す平面図、(c)は同図(b)の左側面図。(A) is a plan view showing a state where one of the two ultrasonic sensors of the two-wheel mobile carriage has detected a step, and (b) is a state where the two-wheel mobile carriage has moved to a position where both wheels are in contact with the step. (C) is a left side view of the same figure (b). 上記二輪移動台車の段差乗り越え動作前の準備動作の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the preparation operation | movement before level | step difference operation | movement of the said two-wheeled moving trolley | bogie. (a)は上記二輪移動台車の一方の駆動輪が段差を乗り越える際の様子を示す平面図、(b)は上記二輪移動台車のもう一方の駆動輪が段差を乗り越える際の様子を示す平面図、(c)は上記二輪移動台車の両輪が段差を乗り越えた様子を示す平面図。(A) is a plan view showing a state when one driving wheel of the two-wheeled moving carriage gets over the step, and (b) is a plan view showing a state when the other driving wheel of the two-wheeled moving carriage gets over the step. (C) is a top view which shows a mode that both wheels of the said two-wheeled moving trolley got over the level | step difference. 上記二輪移動台車の段差乗り越え動作の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of level | step difference operation | movement of the said two-wheeled moving trolley | bogie. (a)は本発明の第二の実施形態に係る二輪移動台車の構成を示す正面図、(b)は(a)の左側面図、(c)は(a)の右側面図、(d)は(a)の平面図。(A) is a front view which shows the structure of the two-wheeled moving trolley | bogie which concerns on 2nd embodiment of this invention, (b) is the left view of (a), (c) is the right view of (a), (d ) Is a plan view of (a). 上記二輪移動台車の電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electrical constitution of the said two-wheeled moving trolley | bogie. (a)は上記二輪移動台車が有する2つの超音波センサのうち1つが段差を検知した様子を示す平面図、(b)は両輪が段差に接触する位置に、上記二輪移動台車が移動した様子を示す平面図、(c)は同図(b)の左側面図。(A) is a plan view showing a state where one of the two ultrasonic sensors of the two-wheel mobile carriage has detected a step, and (b) is a state where the two-wheel mobile carriage has moved to a position where both wheels are in contact with the step. (C) is a left side view of the same figure (b). (a)は上記二輪移動台車の一方の駆動輪が段差を乗り越える際の様子を示す平面図、(b)は上記二輪移動台車のもう一方の駆動輪が段差を乗り越える際の様子を示す平面図、(c)は上記二輪移動台車の両輪が段差を乗り越えた様子を示す平面図。(A) is a plan view showing a state when one driving wheel of the two-wheeled moving carriage gets over the step, and (b) is a plan view showing a state when the other driving wheel of the two-wheeled moving carriage gets over the step. (C) is a top view which shows a mode that both wheels of the said two-wheeled moving trolley got over the level | step difference. 上記二輪移動台車の段差乗り越え動作の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of level | step difference operation | movement of the said two-wheeled moving trolley | bogie.

符号の説明Explanation of symbols

1 移動台車
2a、2b 駆動輪
3a、3b モータ
6a、6b 超音波センサ
10 ジャイロセンサ
11 加速度センサ
12 速度センサ
13 制御部
14 モータ駆動部
20 錘部材
21 台座
22 駆動輪
23 レール
24 車軸
25 モータ部
26 重心移動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile trolley 2a, 2b Drive wheel 3a, 3b Motor 6a, 6b Ultrasonic sensor 10 Gyro sensor 11 Acceleration sensor 12 Speed sensor 13 Control part 14 Motor drive part 20 Weight member 21 Base 22 Drive wheel 23 Rail 24 Axle 25 Motor part 26 Center of gravity movement

Claims (2)

同軸上の左右に配置された駆動輪と、
前記駆動輪を駆動制御する制御手段と、
前記駆動輪の前方にある障害物を検知する検知手段と、を備えた二輪移動台車において、
前記検知手段により検知された障害物の高さを測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記障害物の高さが、乗り越え可能な範囲であるか否かを判定する判定手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記判定手段により前記障害物の高さが乗り越え可能な範囲内であると判定されたとき、前記駆動輪に前記障害物を片輪ずつ乗り越えさせるように前記駆動輪を駆動制御することを特徴とする二輪移動台車。
Driving wheels arranged on the left and right on the same axis;
Control means for driving and controlling the drive wheels;
In the two-wheeled mobile carriage provided with detection means for detecting an obstacle in front of the drive wheel,
Measuring means for measuring the height of the obstacle detected by the detecting means;
Determination means for determining whether or not the height of the obstacle measured by the measurement means is within a range that can be overcome, and
The control means controls driving of the driving wheel so that the obstacle gets over the driving wheel one wheel at a time when the judging means determines that the height of the obstacle is within a range that can be overcome. A two-wheeled moving cart characterized by that.
同軸上の左右に配置された駆動輪と、
前記駆動輪を駆動制御する制御手段と、
前記駆動輪の前方にある障害物を検知する検知手段と、を備えた二輪移動台車において、
前記検知手段により検知された障害物の高さを測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記障害物の高さが、乗り越え可能な範囲であるか否かを判定する判定手段と、
前記同軸方向に台車の重心を移動させる重心移動手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記判定手段により前記障害物の高さが乗り越え可能な範囲内であると判定されたとき、前記駆動輪に前記障害物を片輪ずつ乗り越えさせるように前記駆動輪を駆動制御し、
前記重心移動手段は、前記制御手段からの信号に基づき、一方の駆動輪が前記障害物を乗り越えるとき、他方の駆動輪の方向に前記重心を移動させることを特徴とする二輪移動台車。
Driving wheels arranged on the left and right on the same axis;
Control means for driving and controlling the drive wheels;
In the two-wheeled mobile carriage provided with detection means for detecting an obstacle in front of the drive wheel,
Measuring means for measuring the height of the obstacle detected by the detecting means;
Determining means for determining whether or not the height of the obstacle measured by the measuring means is within a range that can be overcome;
A center of gravity moving means for moving the center of gravity of the carriage in the coaxial direction; and
The control means controls driving of the driving wheel so that the obstacle gets over the driving wheel one wheel at a time when the judging means determines that the height of the obstacle is within a range that can be overcome. And
The center-of-gravity moving means moves the center of gravity in the direction of the other drive wheel when one drive wheel gets over the obstacle based on a signal from the control means.
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