特開 2023-10242 駆動制御装置、駆動装置、車輪及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023010242

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】駆動制御装置、駆動装置、車輪及び車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/20 20060101AFI20230113BHJP

   B60B 33/00 20060101ALN20230113BHJP

   B62D 57/02 20060101ALN20230113BHJP

【ＦＩ】

B60L15/20 S

B60B33/00 X

B62D57/02 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021114230

(22)【出願日】2021-07-09

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 智樹

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 紘

(72)【発明者】

【氏名】木島 洸貴

【テーマコード（参考）】

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H125AA11

5H125AB01

5H125BA05

5H125CA01

5H125EE08

(57)【要約】

【課題】複数のモータの間の回転速度の速度差を高精度に維持する。
【解決手段】駆動制御装置は、第１回転対象を回転させる第１モータに対する第１指令値を出力し、第１回転対象とは異なる第２回転対象を回転させる第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、第１指令値と第１指令値に基づいて作動する第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、第２指令値と第２指令値に基づいて作動する第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出する算出部と、第１速度偏差と第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、算出した参照値を用いて第２指令値を補正する補正部とを備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回転対象を回転させる第１モータに対する第１指令値を出力し、前記第１回転対象とは異なる第２回転対象を回転させる第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、
前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部と
を備える駆動制御装置。

【請求項2】

前記第１モータの出力軸は、減速比が第１値である第１減速器を介して前記第１回転対象に接続され、
前記第２モータの出力軸は、減速比が第２値である第２減速器を介して前記第２回転対象に接続され、
前記演算部は、前記第１速度偏差に前記第１値を乗じた値と、前記第２速度偏差に前記第２値を乗じた値との差分を算出し、算出した前記差分を前記第２値で割った値を前記参照値として算出する
請求項１に記載の駆動制御装置。

【請求項3】

前記演算部は、出力された前記第２指令値から前記参照値を差し引くことで前記第２指令値を補正する
請求項２に記載の駆動制御装置。

【請求項4】

第１回転対象を回転させる第１モータと、
前記第１回転対象とは異なる第２回転対象を回転させる第２モータと、
前記第１モータに対する第１指令値を出力し前記第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部と、を有する駆動制御装置と
を備える駆動装置。

【請求項5】

前記第１モータが前記第１回転対象を回転させるためのトルクよりも、前記第２モータが前記第２回転対象を回転させるためのトルクの方が小さい
請求項４に記載の駆動装置。

【請求項6】

第１モータにより車軸周りに回転する車輪本体と、
前記車輪本体に平行なアーム回転軸周りに回動可能となるように前記車輪本体に支持され、前記車輪本体の回転に伴って第２モータにより収容位置と突出位置との間で回動するアームと、
前記第１モータに対する第１指令値を出力し前記第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部と、を有する駆動制御装置と
を備える車輪。

【請求項7】

第１モータ及び第２モータにより車軸周りに回転可能であり、前記第１モータの回転速度と前記第２モータの回転速度との速度差に応じて前記車軸に直交する旋回軸周りに旋回可能に設けられた車輪本体と、
前記第１モータに対する第１指令値を出力し前記第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部と、を有する駆動制御装置と
を備える車輪。

【請求項8】

請求項６又は請求項７に記載の車輪と、
前記車輪を前記車軸周りに回転可能に支持する車体と
を備える車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、駆動制御装置、駆動装置、車輪及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のモータを同期制御する駆動制御装置の構成が知られている。例えば、特許文献１には、複数のモータに対して同一の回転速度の指令値が入力される場合に、各モータにおいて出力値が同一となるように制御する駆動制御装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１７８５１０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、特許文献１に記載の駆動制御装置は、複数のモータに対して異なる回転速度の指令値が入力される場合に、当該回転速度の差を維持するように制御する構成とはなっていない。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のモータの間の回転速度の速度差を高精度に維持可能な駆動制御装置、駆動装置、車輪及び車両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】

本開示の一態様に係る駆動制御装置は、第１回転対象を回転させる第１モータに対する第１指令値を出力し、前記第１回転対象とは異なる第２回転対象を回転させる第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部とを備える。

【0007】

この構成によれば、第１モータにおける回転速度の速度偏差と第２モータにおける回転速度の速度偏差とに基づいて参照値を算出し、算出した参照値に基づいて第２モータの第２指令値が補正される。このため、例えば外乱の影響を受けた場合等においても、外乱に応じて第２指令値が補正されるため、第１モータの第１回転速度と第２モータの第２回転速度との速度差を精度よく維持可能となる。

【0008】

上記の駆動制御装置において、前記第１モータの出力軸は、減速比が第１値である第１減速器を介して前記第１回転対象に接続され、前記第２モータの出力軸は、減速比が第２値である第２減速器を介して前記第２回転対象に接続され、前記算出部は、前記第１速度偏差に前記第１値を乗じた値と、前記第２速度偏差に前記第２値を乗じた値との差分を算出し、算出した前記差分を前記第２値で割った値を前記参照値として算出する。この構成により、第１モータの出力軸、第２モータの出力軸がそれぞれ第１減速器、第２減速器を介して第１回転対象、第２回転対象に接続される場合、第１減速器、第２減速器の各減速比を参照値に反映させることができる。このため、第２指令値を精度よく補正することが可能となる。

【0009】

上記の駆動制御装置において、前記演算部は、前記指令値出力部から出力された前記第２指令値に前記参照値を加えることで前記第２指令値を補正する。この構成により、第２指令値を精度よく補正することが可能となる。

【0010】

本開示の一態様に係る駆動装置は、第１回転対象を回転させる第１モータと、前記第１回転対象とは異なる第２回転対象を回転させる第２モータと、前記第１モータに対する第１指令値を出力し前記第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部と、を有する駆動制御装置とを備える。

【0011】

この構成により、第１モータの第１回転速度と第２モータの第２回転速度との差を高精度に維持可能な駆動装置を提供できる。

【0012】

上記の駆動装置において、前記第１モータが前記第１回転対象を回転させるためのトルクよりも、前記第２モータが前記第２回転対象を回転させるためのトルクの方が小さい。この構成により、発生させるトルクが小さい第２モータの第２指令値を補正することになるため、第１モータを補正する場合に比べて精度よく補正することができる。

【0013】

本開示の一態様に係る車輪は、第１モータにより車軸周りに回転する車輪本体と、前記車輪本体に平行なアーム回転軸周りに回動可能となるように前記車輪本体に支持され、前記車輪本体の回転に伴って第２モータにより収容位置と突出位置との間で回動するアームと、前記第１モータに対する第１指令値を出力し前記第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部と、を有する駆動制御装置とを備える。

【0014】

この構成により、車輪本体及びアームの少なくとも一方が外乱等の影響を受ける場合においても、第１モータと第２モータとの間の回転速度の速度差を高精度に維持可能となるため、回転時の安定性を維持することができる。

【0015】

本開示の一態様に係る車輪は、第１モータ及び第２モータにより車軸周りに回転可能であり、前記第１モータの回転速度と前記第２モータの回転速度との速度差に応じて前記車軸に直交する旋回軸周りに旋回可能に設けられた車輪本体と、前記第１モータに対する第１指令値を出力し前記第２モータに対する第２指令値を出力する指令値出力部と、前記第１指令値と前記第１指令値が入力される場合の前記第１モータの出力軸の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、前記第２指令値と前記第２指令値が入力される場合の前記第２モータの出力軸の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、前記第１速度偏差と前記第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、前記参照値を用いて前記第２モータに入力される前記第２指令値を補正する演算部と、を有する駆動制御装置とを備える。

【0016】

この構成により、車輪本体が外乱等の影響を受ける場合においても、第１モータと第２モータとの間の回転速度の速度差を高精度に維持可能となるため、回転時及び旋回時の安定性を維持することができる。

【0017】

本開示の一態様に係る車両は、上記の車輪と、前記車輪を前記車軸周りに回転可能に支持する車体とを備える。

【0018】

この構成により、回転時の安定性を維持することが可能な車輪を備えるため、安定した走行が可能な車両を提供できる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、複数のモータの間の回転速度の速度差を高精度に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本実施形態に係る駆動装置の一例を示す模式図である。

【図2】図２は、駆動装置における制御内容の一例を示す制御ブロック図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る車輪の一例を示す図である。

【図4】図４は、図３におけるＡ－Ａ断面に沿った構成を示す図である。

【図5】図５は、車輪のアームが突出した状態の一例を示す図である。

【図6】図６は、車輪を搭載する車両の構成例を模式的に示す図である。

【図7】図７は、車両の動作の一例を示す図である。

【図8】図８は、車両の動作の一例を示す図である。

【図9】図９は、車両の動作の一例を示す図である。

【図10】図１０は、車両の動作の一例を示す図である。

【図11】図１１は、車両の動作の一例を示す図である。

【図12】図１２は、車両の動作の一例を示す図である。

【図13】図１３は、他の例に係る車両を示す図である。

【図14】図１４は、駆動輪の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本開示を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0022】

［駆動制御装置及び駆動装置］
図１は、本実施形態に係る駆動装置１００の一例を示す模式図である。図１に示すように、駆動装置１００は、駆動源１０及び駆動制御装置２０を備える。駆動源１０は、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１エンコーダ１３と、第２エンコーダ１４とを有する。

【0023】

第１モータ１１及び第２モータ１２は、例えば同様の構成を有している。本実施形態において、例えば第１モータ１１がマスター側であり、第２モータ１２がスレーブ側として説明するが、これに限定されない。第１モータ１１及び第２モータ１２は、例えば、インナーロータ式のモータである。第１モータ１１及び第２モータ１２は、例えば、ステータと、電力が供給されることによってステータに対して回転するロータと、ロータと共に回転する出力軸１１ａ、１２ａとを含む。第１エンコーダ１３は、第１モータ１１の出力軸１１ａの回転速度である第１回転速度Ｎ１を検出する。第２エンコーダ１４は、第２モータ１２の出力軸１２ａの回転速度である第２回転速度Ｎ２を検出する。

【0024】

第１モータ１１の出力軸１１ａは、第１減速器１５を介して第１回転対象１７に接続される。第１回転対象１７は、第１モータ１１の駆動力により回転又は回動する。第１減速器１５は、例えば複数の歯車を用いて構成される。第１減速器１５は、減速比が第１値Ｇ１である。

【0025】

第２モータ１２の出力軸１２ａは、第２減速器１６を介して第２回転対象１８に接続される。第２回転対象１８は、第２モータ１２の駆動力により回転又は回動する。第２減速器１６は、例えば複数の歯車を用いて構成される。第２減速器１６は、減速比が第２値Ｇ２である。例えば第２値Ｇ２は、第１値Ｇ１よりも小さい値に設定することができるが、これに限定されない。

【0026】

駆動制御装置２０は、駆動源１０を制御する。駆動制御装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理装置と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置を有する。駆動制御装置２０は、指令値出力部２１と、演算部２２とを備える。

【0027】

図２は、駆動装置１００における制御内容の一例を示す制御ブロック図である。指令値出力部２１は、第１出力部２１ａ及び第２出力部２１ｂを有する。第１出力部２１ａは、第１モータ１１に対する第１指令値Ｃ１を設定して出力する。第１出力部２１ａは、第１回転対象１７に所定の第１トルクが付与されるように、第１モータ１１の出力軸１５ａを回転させる値として第１指令値Ｃ１を設定する。第１指令値Ｃ１は、第１モータ１１のドライバ１１ｂに入力される。第１モータ１１は、ドライバ１１ｂに入力された第１指令値Ｃ１に基づいて出力軸１１ａを回転させる。第１エンコーダ１３は、出力軸１１ａの回転速度（第１回転速度Ｎ１）を検出する。

【0028】

第２出力部２１ｂは、第２モータ１２に対する第２指令値Ｃ２を設定して出力する。本実施形態において、第２出力部２１ｂは、第２回転対象１８に第１トルクよりも小さい第２トルクが付与されるように、第２モータ１２の出力軸１６ａを回転させる値として第２指令値Ｃ２を設定することができる。第２指令値Ｃ２は、第２モータ１２のドライバ１２ｂに入力される。第２モータ１２は、ドライバ１２ｂに入力された第２指令値Ｃ２に基づいて出力軸１２ａを回転させる。第２エンコーダ１４は、出力軸１２ａの回転速度（第２回転速度Ｎ２）を検出する。

【0029】

演算部２２は、速度偏差算出部２３、２４と、乗算値算出部２５、２６と、差分算出部２７と、参照値算出部２８と、補正演算部２９とを有する。演算部２２は、第１速度偏差Ｅ１及び第２速度偏差Ｅ２を算出し、第１速度偏差Ｅ１と第２速度偏差Ｅ２とに基づいて参照値ＲＮを算出し、参照値ＲＮを用いて第２モータ１２に入力される第２指令値Ｃ２を補正する。

【0030】

速度偏差算出部２３は、第１指令値Ｃ１と、当該第１指令値Ｃ１が入力される場合の第１モータ１１の第１回転速度Ｎ１とを取得する。速度偏差算出部２３は、第１指令値Ｃ１と第１回転速度Ｎ１との差である第１速度偏差Ｅ１を算出する。速度偏差算出部２４は、第２指令値Ｃ２と、当該第２指令値Ｃ２が入力される場合の第２モータ１２の第２回転速度Ｎ２とを取得する。速度偏差算出部２４は、第２指令値Ｃ２と第２回転速度Ｎ２との差である第２速度偏差Ｅ２を算出する。

【0031】

乗算値算出部２５は、第１速度偏差Ｅ１に第１減速器１５の減速比である第１値Ｇ１を乗じた乗算値（Ｅ１・Ｇ１）を算出する。乗算値算出部２６は、第２速度偏差Ｅ２に第２減速器１６の減速比である第２値Ｇ２を乗じた乗算値（Ｅ２・Ｇ２）を算出する。差分算出部２７は、乗算値（Ｅ１・Ｇ１）と乗算値（Ｅ２・Ｇ２）との差分を求める。参照値算出部２８は、当該差分を第２減速器１６の減速比である第２値Ｇ２で割った値を参照値ＲＮとして求める。つまり、参照値ＲＮは、以下の式で表すことができる。

【0032】

ＲＮ＝（Ｅ１・Ｇ１－Ｅ２・Ｇ２）／Ｇ２
＝Ｅ１・Ｇ１／Ｇ２－Ｅ２

【0033】

補正演算部２９は、第２モータ１２に入力される第２指令値Ｃ２から参照値ＲＮを差し引く。演算部２２は、乗算値算出部２５、乗算値算出部２６、差分算出部２７、参照値算出部２８及び補正演算部２９による各演算を行うことで、第２指令値Ｃ２を補正することができる。第２指令値Ｃ２の補正が行われた場合、補正後の第２指令値（Ｃ２－ＲＮ）が第２モータ１２のドライバ１２ｂに入力される。

【0034】

以上のように、本実施形態に係る駆動制御装置２０は、第１回転対象１７を回転させる第１モータ１１に対する第１指令値Ｃ１を出力し、第１回転対象１７とは異なる第２回転対象１８を回転させる第２モータ１２に対する第２指令値Ｃ２を出力する指令値出力部２１と、第１指令値Ｃ１と第１指令値Ｃ１が入力される場合の第１モータ１１の出力軸１１ａの回転速度である第１回転速度Ｎ１との差である第１速度偏差Ｅ１、及び、第２指令値Ｃ２と第２指令値Ｃ２が入力される場合の第２モータ１２の出力軸１２ａの回転速度である第２回転速度Ｎ２との差である第２速度偏差Ｅ２を算出し、第１速度偏差Ｅ１と第２速度偏差Ｅ２とに基づいて参照値ＲＮを算出し、参照値ＲＮを用いて第２モータ１２に入力される第２指令値Ｃ２を補正する演算部２２とを備える。

【0035】

この構成によれば、第１モータ１１における回転速度の第１速度偏差Ｅ１と第２モータ１２における回転速度の第２速度偏差Ｅ２とに基づいて参照値ＲＮを算出し、算出した参照値ＲＮに基づいて第２モータの第２指令値Ｃ２が補正される。このため、例えば外乱の影響を受けた場合等においても、外乱に応じて第２指令値Ｃ２が補正されるため、第１モータ１１の第１回転速度Ｎ１と第２モータ１２の第２回転速度Ｎ２との速度差を精度よく維持することができる。

【0036】

本実施形態に係る駆動制御装置２０において、第１モータ１１の出力軸１１ａは、減速比が第１値Ｇ１である第１減速器１５を介して第１回転対象１７に接続され、第２モータ１２の出力軸１２ａは、減速比が第２値Ｇ２である第２減速器１６を介して第２回転対象１８に接続され、演算部２２は、第１速度偏差Ｅ１に第１値Ｇ１を乗じた値と、第２速度偏差Ｅ２に第２値Ｇ２を乗じた値との差分を算出し、算出した差分を第２値Ｇ２で割った値を参照値ＲＮとして算出する。この構成により、第１モータ１１の出力軸１１ａ、第２モータ１２の出力軸１２ａがそれぞれ第１減速器１５、第２減速器１６を介して第１回転対象１７、第２回転対象１８に接続される場合、第１減速器１５、第２減速器１６の各減速比を参照値ＲＮに反映させることができる。このため、第２指令値Ｃ２を精度よく補正することが可能となる。

【0037】

本実施形態に係る駆動制御装置２０において、演算部２２は、出力された第２指令値Ｃ２から参照値ＲＮを差し引くことで第２指令値Ｃ２を補正する。この構成により、第２指令値Ｃ２を精度よく補正することが可能となる。

【0038】

本実施形態に係る駆動装置１００は、第１回転対象１７を回転させる第１モータ１１と、第１回転対象１７とは異なる第２回転対象１８を回転させる第２モータ１２と、第１モータ１１に対する第１指令値Ｃ１を出力し、第２モータ１２に対する第２指令値Ｃ２を出力する指令値出力部２１と、第１指令値Ｃ１と第１指令値Ｃ１が入力される場合の第１モータ１１の出力軸１１ａの回転速度である第１回転速度Ｎ１との差である第１速度偏差Ｅ１、及び、第２指令値Ｃ２と第２指令値Ｃ２が入力される場合の第２モータ１２の出力軸１２ａの回転速度である第２回転速度Ｎ２との差である第２速度偏差Ｅ２を算出し、第１速度偏差Ｅ１と第２速度偏差Ｅ２とに基づいて参照値ＲＮを算出し、参照値ＲＮを用いて第２モータ１２に入力される第２指令値Ｃ２を補正する演算部２２とを有する駆動制御装置２０とを備える。この構成により、第１モータ１１の第１回転速度Ｎ１と第２モータ１２の第２回転速度Ｎ２との差を高精度に維持可能な駆動装置１００を提供できる。

【0039】

本実施形態に係る駆動装置１００において、第１モータ１１が第１回転対象１７を回転させるためのトルクよりも、第２モータ１２が第２回転対象を回転させるためのトルクの方が小さい。この構成により、発生させるトルクが小さい第２モータ１２の第２指令値Ｃ２を補正することになるため、第１モータ１１を補正する場合に比べて精度よく補正することができる。

【0040】

［車輪及び車両］
次に、本実施形態に係る車輪及び車両について説明する。図３は、本実施形態に係る車輪２００の一例を示す図である。図４は、図３におけるＡ－Ａ断面に沿った構成を示す図である。図５は、車輪２００のアーム４０が突出した状態の一例を示す図である。以下の説明において、車輪２００が段差を走破する方向へ回転する場合の回転方向を正方向Ｒ１といい、正方向Ｒ１とは反対側の回転方向を逆方向Ｒ２という。車輪２００が正方向Ｒ１に回転する場合の進行方向は、図３において右方向である。正方向Ｒ１は、図３において、時計方向である。逆方向Ｒ２は、図３において、反時計方向である。また、正面とは、車輪２００が正方向Ｒ１へ回転する場合の進行方向側の面を示し、側面とは、車輪２００が自走車に搭載される際における車体の外側又は内側寄りの面を示す。図４において、外側は、左方であり、内側は、右方である。

【0041】

図３から図５に示す車輪２００は、宅配ロボット、無人搬送台車、搬送用カート、電動車いす、掃除ロボット、パートナーロボット等の自走車に搭載される駆動輪である。自走車は、例えば、左右対称に車輪２００が配置される四輪車両（例えば、後述の図６参照）が想定されるが、本開示ではこれに限定されない。車輪２００は、車輪本体３０と、アーム４０と、車輪駆動部５０と、アーム駆動部６０と、支持部７０と、駆動制御装置８０とを備える。

【0042】

車輪本体３０は、車軸部材３１に装着される。車軸部材３１は、軸心が車軸Ａｗに一致する円柱状の軸部材である。車軸部材３１は、後述の支持部７０に対して車軸Ａｗ周りに回動可能に設けられる。車軸部材３１は、支持部７０の第１貫通孔７１に挿通し、軸受Ｂ１を介して支持部７０に対して車軸Ａｗ周りに回動可能に支持される。車軸部材３１は、車軸Ａｗの軸方向の一端が後述のアーム駆動部６０の出力軸６２に連結される。車軸部材３１は、車軸Ａｗの軸方向の他端に歯車３４が固定される。

【0043】

歯車３４は、外周面に歯部３４ａが形成される外歯車である。歯車３４は、軸心が車軸Ａｗに一致するように、車軸部材３１に固定される。歯部３４ａは、後述のアーム４０の基部４１に形成される歯部４１ａと噛み合う。歯車３４及び基部４１は、例えば上記した駆動装置１００の実施形態における第２減速器１６に相当する構成である。

【0044】

車輪本体３０は、車軸Ａｗ周りに車軸部材３１に対して回動可能に設けられる。車輪本体３０は、実施形態において、後述の支持部７０の外側面７０ａ側に隣接して設けられる。車輪本体３０は、上記した駆動装置１００の実施形態における第１回転対象１７に相当する構成である。車輪本体３０は、貫通孔３２と、環状凹部３３と、外輪部３５と、３つのアーム支持軸３６と、３つの規制部３７と、歯車３８と、を含む。

【0045】

貫通孔３２は、車輪本体３０を車軸Ａｗ方向に貫通する。貫通孔３２は、車軸Ａｗ方向の両端が開口する。貫通孔３２には、車軸部材３１が挿通される。車輪本体３０は、貫通孔３２において、軸受Ｂ２を介して、車軸部材３１に対して車軸Ａｗ周りに回動可能に支持される。また、車輪本体３０は、貫通孔３２、軸受Ｂ２、車軸部材３１、及び軸受Ｂ１を介して、後述の支持部７０に対して車軸Ａｗ周りに回動可能に支持される。

【0046】

環状凹部３３は、車輪本体３０のうち支持部７０に対向する第１面３０ａに設けられる。環状凹部３３は、車軸Ａｗ周りに形成される環状の凹部である。環状凹部３３には、後述する歯車３８が配置される。

【0047】

外輪部３５は、軸心が車軸Ａｗに一致する円筒状である。外輪部３５は、車輪本体３０の外周面を構成する。外輪部３５は、周方向に沿って取り付けられる環状のタイヤ部（不図示）を有してもよい。タイヤ部は、例えば、ゴム等で形成され、走行時における接地面から受ける車輪本体３０への衝撃を吸収する。

【0048】

アーム支持軸３６は、軸心がアーム回転軸Ａａに一致する円柱状の軸部材である。アーム回転軸Ａａは、車軸Ａｗと平行である。アーム支持軸３６は、本実施形態において、１つの車輪２００に対して３つ設けられる。それぞれのアーム支持軸３６は、車輪本体３０のうち第１面３０ａに対して裏面側の第２面３０ｂから突出して設けられる。第２面３０ｂは、車輪２００が自走車に搭載される際に車体の外側に面する側面である。アーム支持軸３６は、後述のアーム４０に挿通し、軸受Ｂ３を介してアーム４０をアーム回転軸Ａａ周りに回動可能に支持する。３つのアーム支持軸３６に対応する３つのアーム回転軸Ａａは、車軸Ａｗとの距離が全て等しい。また、３つのアーム回転軸Ａａは、車軸Ａｗ周りに回転対称かつ等間隔に設けられる。アーム支持軸３６は、本実施形態では３つ設けられるが、２つ以下又は４つ以上設けられてもよい。アーム支持軸３６は、後述のアーム４０が設けられる数に対応して、１つのアーム４０に対して１つずつ設けられる。

【0049】

規制部３７は、後述のアーム４０のアーム回転軸Ａａ周りの一方向への回転範囲を規制するストッパ部材である。規制部３７は、アーム４０に接触することによって、アーム４０の一方向への回転範囲を規制する。なお、一方向は、後述する突出方向Ｒｐである。規制部３７は、実施形態において、１つの車輪２００に対して３つ設けられる。３つの規制部３７は、車軸Ａｗ周りに回転対称かつ等間隔に設けられる。すなわち、３つの規制部３７は、対応するアーム４０を、同一の回転角度で規制する。規制部３７は、後述のアーム４０が設けられる数に対応して、１つのアーム４０に対して１つずつ設けられる。

【0050】

歯車３８は、外周面に歯部３８ａが形成される外歯車である。歯車３８は、軸心が車軸Ａｗに一致するように、環状凹部３３の内周面３３ａに固定される。歯部３８ａは、後述の車輪駆動部５０の歯車５３の歯部５３ａと噛み合う。歯車３８は、車軸Ａｗ周りに車輪本体３０と一体で回転する。本実施形態において、歯車３８は、歯車５３と直接噛み合って歯車５３の回転方向と反対方向に回転するが、この構成に限定されない。歯車３８は、歯車５３とは別の歯車を介して回転が伝達されてもよいし、歯車５３の回転方向と同方向に回転するように設けられてもよい。歯車３８及び歯車５３は、上記した駆動装置１００の実施形態における第１減速器１５に相当する構成である。

【0051】

アーム４０は、本実施形態において、１つの車輪２００に対して３つ設けられる。それぞれのアーム４０には、車輪本体３０のアーム支持軸３６が挿通される。それぞれのアーム４０は、車輪本体３０のアーム支持軸３６によって、対応するアーム回転軸Ａａ周りに回動可能に支持される。アーム４０は、図３に示す収容位置と、図５に示す突出位置との間で、アーム回転軸Ａａ周りに回動可能である。アーム４０は、基部４１及び爪部４２を有する。アーム４０は、上記した駆動装置１００の実施形態における第２回転対象１８に相当する構成である。

【0052】

基部４１は、アーム支持軸３６を囲う円筒部分を有し、当該円筒部分の外周面に歯部４１ａを有する。歯部４１ａは、アーム回転軸Ａａ周りに複数設けられる。歯部４１ａは、上記した車軸部材３１に固定される歯車３４の歯部３４ａと噛み合う。基部４１は、歯部４１ａが歯車３４の歯部３４ａと噛み合うことにより、車軸部材３１が回転する場合に当該車軸部材３１の回転方向とは反対方向に回転する。爪部４２は、基部４１から車輪本体３０の径方向の外側に延び出し、車輪本体３０の周方向に沿って屈曲した形状を有する。

【0053】

アーム４０は、突出方向Ｒｐに回転することにより、収容位置から突出位置に車輪本体３０に対して相対的に移動する。突出方向Ｒｐは、アーム回転軸Ａａ周りかつ逆方向Ｒ２と同方向の回転方向である。突出方向Ｒｐは、図３及び図５において、アーム回転軸Ａａを中心とした反時計方向である。アーム４０が突出位置にある場合、爪部４２は、車輪本体３０の外周より径方向外側に突出した状態となる。

【0054】

アーム４０は、収容方向Ｒｓに回転することにより、突出位置から収容位置に車輪本体３０に対して相対的に移動する。収容方向Ｒｓは、アーム回転軸Ａａ周りかつ正方向Ｒ１と同方向の回転方向である。収容方向Ｒｓは、図３及び図５において、アーム回転軸Ａａを中心とした時計方向である。アーム４０が収容位置にある場合、爪部４２は、車輪本体３０の外周より径方向内側に収容される。

【0055】

車輪駆動部５０は、後述の支持部７０に対して車輪本体３０を車軸Ａｗ周りに回動させる。車輪駆動部５０は、第１モータ５１を有する。第１モータ５１は、車輪本体３０の回転駆動源である。第１モータ５１は、上記した駆動装置１００の実施形態における第１モータ１１に相当する構成であり、例えば、インナーロータ式のモータである。第１モータ５１は、例えば、ステータと、電力が供給されることによってステータに対して回転するロータと、ロータと共に回転する出力軸５２とを含む。出力軸５２は、上記した駆動装置１００の実施形態における第１モータ１１の出力軸１１ａに相当する構成である。また、第１モータ５１は、出力軸５２の回転速度を検出する第１エンコーダ５４を有する。

【0056】

出力軸５２は、軸心が車軸Ａｗと平行な回転軸Ａｄに一致する円柱状の軸部材である。出力軸５２は、後述の支持部７０に対して回転軸Ａｄ周りに回動可能に設けられる。出力軸５２は、支持部７０の第２貫通孔７３に挿通し、軸受Ｂ５を介して支持部７０に対して回転軸Ａｄ周りに回動可能に支持される。出力軸５２には、歯車５３が固定される。

【0057】

歯車５３は、外周面に歯部５３ａが形成される外歯車である。歯車５３は、軸心が回転軸Ａｄに一致するように出力軸５２に固定される。歯部５３ａは、車輪本体３０の歯車３８に形成される歯部３８ａと噛み合う。第１モータ５１によるトルクは、出力軸５２、歯車５３及び歯車３８を介して車輪本体３０に伝達される。

【0058】

第１モータ５１は、車輪２００が搭載される自走車の車体側に設けられた電源（不図示）から電力が供給される。第１モータ５１は、電力が供給されることによって、車輪本体３０を回転軸Ａｄ周りに回転させる。第１モータ５１の出力軸５２の回転方向及び回転速度は、後述の駆動制御装置８０によって制御される。

【0059】

アーム駆動部６０は、後述の支持部７０に対して車軸部材３１を車軸Ａｗ周りに回動させる。アーム駆動部６０は、第２モータ６１を含む。第２モータ６１は、車軸部材３１の回転駆動源である。第２モータ６１によるトルクは、車軸部材３１の歯車３４を介してアーム４０に伝達される。

【0060】

第２モータ６１は、上記した駆動装置１００の実施形態における第２モータ１２に相当する構成であり、例えば、インナーロータ式のモータである。第２モータ６１は、例えば、ステータと、電力が供給されることによってステータに対して回転するロータと、ロータと共に回転する出力軸６２と、を含む。出力軸６２は、車軸Ａｗと同軸である。出力軸６２は、車軸部材３１に挿通して固定される。出力軸６２は、上記した駆動装置１００の実施形態における第２モータ１２の出力軸１２ａに相当する構成である。また、第２モータ６１は、出力軸６２の回転速度を検出する第２エンコーダ６４を有する。

【0061】

第２モータ６１は、車輪２００が搭載される自走車の車体側に設けられた電源（不図示）から電力が供給される。第２モータ６１は、電力が供給されることによって、車軸部材３１を車軸Ａｗ周りに回転させる。第２モータ６１の出力軸６２の回転方向及び回転速度は、後述の駆動制御装置８０によって制御される。

【0062】

支持部７０は、車軸部材３１、アーム駆動部６０及び車輪駆動部５０を支持する。支持部７０は、実施形態において、車軸Ａｗ方向に厚みを有する板形状を含む。支持部７０は、実施形態において、車軸部材３１を介して外側面７０ａ側に車輪本体３０を支持する。外側面７０ａは、車輪２００が自走車に搭載される際に車体の外側に面する面である。支持部７０は、第１貫通孔７１と、第１筒状部７２と、第２貫通孔７３と、第２筒状部７４と、を含む。

【0063】

第１貫通孔７１は、軸心が車軸Ａｗと一致するように設けられる。第１貫通孔７１には、車軸部材３１が挿通する。第１貫通孔７１は、軸受Ｂ１を介して車軸部材３１を車軸Ａｗ周りに回動可能であるように支持する。

【0064】

第１筒状部７２は、支持部７０の内側面７０ｂ側に突出するように設けられる。内側面７０ｂは、外側面７０ａと反対側の面であって、車輪２００が自走車に搭載される際に車体の内側寄りに面する側面である。第１筒状部７２の内周面は、第１貫通孔７１に連通する。第１筒状部７２は、第２モータ６１の筐体を支持する。

【0065】

第２貫通孔７３は、軸心が回転軸Ａｄと一致するように設けられる。第２貫通孔７３には、車輪駆動部５０の出力軸５２が挿通する。第２貫通孔７３は、軸受Ｂ５を介して出力軸５２を回転軸Ａｄ周りに回動可能であるように支持する。

【0066】

第２筒状部７４は、支持部７０の内側面７０ｂ側に突出するように設けられる。第２筒状部７４の内周面は、第２貫通孔７３に連通する。第２筒状部７４は、第１モータ５１の筐体を支持する。

【0067】

支持部７０は、例えば、後述の図７に示すように、車輪２００が搭載される自走車（車両３００）の車体２０１に固定される。支持部７０が車体２０１に固定されることによって、車体２０１に対して、車輪２００の車軸Ａｗ及び回転軸Ａｄが固定される。なお、支持部７０は、車体２０１と一体で設けられてもよい。

【0068】

駆動制御装置８０は、車輪本体３０及びアーム４０の回転方向及び回転速度を各々制御する。具体的には、駆動制御装置８０は、本実施形態において、第１モータ５１の出力軸５２及び第２モータ６１の出力軸６２の回転方向及び回転速度を各々制御する。駆動制御装置８０は、例えば、車輪２００が搭載される自走車の車体側に設けられる。駆動制御装置８０は、上記した駆動装置１００の実施形態における駆動制御装置２０に相当する構成であり、駆動制御装置２０と同様の機能を有している。つまり、駆動制御装置８０は、駆動制御装置２０の指令値出力部２１及び演算部２２と同様の機能を有する指令値出力部８１及び演算部８２を有している。

【0069】

駆動制御装置８０において、指令値出力部８１は、例えば、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より大きくなるように指令値（第１指令値、第２指令値）を設定して第１モータ５１及び第２モータ６１へ出力することで、第１モータ５１及び第２モータ６１を制御する。この場合、車軸部材３１が車輪本体３０に対して正方向Ｒ１へ相対回転する。このように、車軸部材３１が車輪本体３０に対して正方向Ｒ１へ相対回転するように駆動制御装置８０が車軸部材３１及び車輪本体３０の回転方向及び回転速度を制御した場合、アーム４０は収容位置から突出位置へ向かう突出方向Ｒｐに回転する。

【0070】

指令値出力部８１は、例えば、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より小さくなるように指令値（第１指令値、第２指令値）を設定して第１モータ５１及び第２モータ６１へ出力することで、第１モータ５１及び第２モータ６１を制御する。この場合、車軸部材３１が車輪本体３０に対して逆方向Ｒ２へ相対回転する。このように、車軸部材３１が車輪本体３０に対して逆方向Ｒ２へ相対回転するように駆動制御装置８０が車軸部材３１及び車輪本体３０の回転方向及び回転速度を制御した場合、アーム４０は突出位置から収容位置へ向かう収容方向Ｒｓに回転する。

【0071】

指令値出力部８１は、例えば、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度と等しくなるように指令値（第１指令値、第２指令値）を設定して第１モータ５１及び第２モータ６１へ出力することで、第１モータ５１及び第２モータ６１を制御する。この場合、車軸部材３１が車輪本体３０に対して相対回動しない。このように、車軸部材３１が車輪本体３０に対して相対回動しないように駆動制御装置８０が車軸部材３１と車輪本体３０とが同回転方向かつ同回転速度で回転させる制御をした場合、アーム４０は、車輪本体３０に対する相対位置を維持する。

【0072】

駆動制御装置８０において、演算部８２は、第１モータ５１における第１速度偏差及び第２モータ６１における第２速度偏差を算出し、算出結果に基づいて参照値を算出し、参照値を用いて第２モータ６１に入力される第２指令値を補正する。第２指令値の補正が行われた場合、補正後の第２指令値が第２モータ６１のドライバ（不図示）に入力される。

【0073】

次に、車輪２００の適用例としての車両３００の構成について、図６を参照して説明する。図６は、車輪２００を搭載する車両３００の構成例を模式的に示す図である。図６において、車輪２００が段差の走破が可能な方向へ回転する場合の車両３００の進行方向が、車両３００の前方である。すなわち、車両３００の前方は、図６において、右方である。また、図６は、車両３００を右方から視た側面図である。

【0074】

適用形態の車両３００は、車体２０１と、４つの車輪２００（左側に配置される車輪２００は不図示）と、を備える台車である。車体２０１には、例えば、第１モータ５１及び第２モータ６１（図３参照）に供給する電力の電源、第１モータ５１及び第２モータ６１の回転方向及び回転速度を制御する駆動制御装置８０、進行方向の段差を検出する検出装置等が搭載される。検出装置は、例えば、段差までの距離を検出する赤外線センサ等のセンサを含んでもよい。検出装置は、例えば、段差を撮像する撮像部を含み、撮像画像に基づいて段差を検出してもよい。

【0075】

４つの車輪２００は、支持部７０を介して車体２０１に固定される。４つの車輪２００は、車体２０１の左右前後に配置される。これにより、車輪２００の車軸Ａｗ及び回転軸Ａｄが車体２０１に固定される。車輪２００は、適用形態において、支持部７０の上端部が、車体２０１の下面に固体される。車両３００は、適用形態において、４つの車輪２００が左右前後に配置されるが、車輪２００を自走車に適用する場合、３つ以上の車輪２００を備えればよい。車両３００の左右方向への旋回は、操舵にステアリング装置を用いるのではなく、右側の車輪２００と左側の車輪２００との回転速度差を用いる。

【0076】

次に、車両３００の動作について説明する。図７から図１２は、車両３００の動作の一例を示す図である。図７に示すように、車両３００は、段差に到達せず、平地走行中である。この場合、車輪２００は、車軸部材３１と車輪本体３０とが同回転方向かつ同回転速度で回転するよう、駆動制御装置８０が第１モータ５１及び第２モータ６１を制御することにより、アーム４０の収容位置を維持させる。

【0077】

車輪２００のアーム４０が図３に示す収容位置にある場合、爪部４２は、車輪本体３０の外周より径方向内側に収容された状態であり、車輪２００の走行面に接して外力を受けることがない。車輪２００は、アーム４０が図１に示す収容位置にある場合、爪部４２が車輪本体３０の外周より径方向外側に突出しないため、円形を保ち、通常の車輪と同様な走行が可能である。

【0078】

車輪本体３０のアーム支持軸３６は、車輪本体３０と共に車軸Ａｗ周りに回動する。車軸部材３１、すなわち歯車３４が車輪本体３０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、アーム４０の歯部４１ａに対して歯車３４が回転しないので、収容位置にあるアーム４０は、収容位置から移動しない。すなわち、平地走行時においては、車軸部材３１と車輪本体３０とが同回転方向かつ同回転速度で回転するように、駆動制御装置８０が第１モータ５１及び第２モータ６１を制御することにより、アーム４０の収容位置を維持させる。

【0079】

図８に示すように、車両３００が段差に接近する場合、車輪２００は、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より大きくなるように、駆動制御装置８０が第１モータ５１及び第２モータ６１を制御する。この制御により、アーム４０が収容位置から突出位置へ移動する。車輪２００は、爪部４２の先端部の接地点Ｐｃを支点として、車輪本体３０が走行面から浮き上がる。

【0080】

この制御において、駆動制御装置８０は、車軸部材３１、すなわち歯車３４の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より大きくなるようにする。この場合、アーム４０の歯部４１ａに対して相対的に歯車３４が正方向Ｒ１に回転する。このため、アーム４０は、アーム回転軸Ａａ周りに突出方向Ｒｐに回転する。この回転により、収容位置にあるアーム４０は突出位置へ移動する。駆動制御装置８０は、アーム４０が突出位置に移動した後、歯車３４が車輪本体３０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）ように制御する。この制御により、車輪２００は、アーム４０が突出位置を維持した状態で回転する。車両３００は、前輪側の車輪２００が段差に到達するまで、爪部４２を突出させた状態で走行を続ける。

【0081】

なお、アーム４０を突出方向Ｒｐに回転させるタイミングは、前輪側の車輪２００が段差に到達してぶつかった時でもよい。すなわち、段差の接近を撮像装置等で検出する場合は、前輪側の車輪２００が段差に到達する前に予めアーム４０を突出方向Ｒｐに回転させてもよいが、例えば、加速度センサ等で段差への衝突を検出する場合は、前輪側の車輪２００が段差に到達してぶつかった時に突出方向Ｒｐに回転させる。

【0082】

図９に示すように、車両３００の前輪側の車輪２００が段差に到達する場合、前輪側の車輪２００の前方側に位置する爪部４２は、先端部が段差の上面に引っ掛かった状態となる。このように爪部４２の先端部を段差に引っ掛けることによって、段差の走破が可能である。なお、爪部４２の車軸Ａｗ周りの回転位置によって、爪部４２が段差に引っ掛からないことがある。このような場合は、爪部４２の１つが、段差の上面に引っ掛かるまで、車輪２００が段差の手前で正方向Ｒ１に空転することによって、逆方向Ｒ２側に隣接する爪部４２が段差に引っ掛かる。

【0083】

図１０に示すように、車輪２００は、さらに正方向Ｒ１に回転する。これにより、前輪側の車輪２００は、段差の上面に接地する爪部４２を支点として段差に乗り上げる。車輪２００は、さらに正方向Ｒ１に回転する。この際、前輪側の車輪２００は、段差の上面を走行し、後輪側の車輪２００は、段差下の走行面を走行する。

【0084】

図１１に示すように、車輪２００は、さらに正方向Ｒ１に回転する。これにより、後輪側の車輪２００は、段差の上面に接地する爪部４２を支点として段差に乗り上げる。車輪２００は、さらに正方向Ｒ１に回転する。これにより、図１２に示すように、前輪側の車輪２００及び後輪側の車輪２００は、段差の上面を走行する。

【0085】

前輪側の車輪２００及び後輪側の車輪２００が段差を走破した後、駆動制御装置８０は、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より小さくなるように、駆動制御装置８０が第１モータ５１及び第２モータ６１を制御する。この制御により、車輪２００は、アーム４０を突出位置から収容位置へ移動させる。

【0086】

アーム４０が収容位置に達した後、駆動制御装置８０は、車軸部材３１と車輪本体３０とが同回転方向かつ同回転速度で回転するように、第１モータ５１及び第２モータ６１を制御する。この制御により、車輪２００は、アーム４０の収容位置を維持した状態で回転する。

【0087】

段差走行時において、駆動制御装置８０は、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より大きくなるように、第１モータ５１及び第２モータ６１を制御する。この制御により、アーム４０が収容位置から突出位置へ移動するように車輪２００が変形する。この際、駆動制御装置８０は、例えば、第２モータ６１の出力軸６２の正方向Ｒ１の回転速度を維持したまま、第１モータ５１の出力軸５２の正方向Ｒ１の回転を停止させる、又は回転速度を落とすことによって、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より大きくなるように制御してもよい。

【0088】

アーム４０が図５に示す突出位置に達した後は、車軸部材３１と車輪本体３０とが同回転方向かつ同回転速度で回転するように、駆動制御装置８０が第１モータ５１及び第２モータ６１を制御することにより、アーム４０の突出位置を維持させる。

【0089】

車軸部材３１、すなわち歯車３４の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より小さい場合、アーム４０の歯部４１ａに対して相対的に歯車３４が逆方向Ｒ２に回転するので、アーム４０は、アーム回転軸Ａａ周りに収容方向Ｒｓに回転し、突出位置にあるアーム４０は、突出位置から収容位置へ移動する。

【0090】

すなわち、段差走行を終えて平地走行に移行する時は、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より小さくなるように、駆動制御装置８０が第１モータ５１及び第２モータ６１を制御することにより、アーム４０を突出位置から収容位置へ移動させて車輪２００を円形に変形させる。この際、駆動制御装置８０は、例えば、第１モータ５１の出力軸５２の正方向Ｒ１の回転速度を維持したまま、第２モータ６１の出力軸６２の正方向Ｒ１の回転を停止させる、又は回転速度を落とすことによって、車軸部材３１の正方向Ｒ１への回転速度が車輪本体３０の正方向Ｒ１への回転速度より小さくなるように制御してもよい。

【0091】

アーム４０が図３に示す収容位置に達した後は、車軸部材３１と車輪本体３０とが同回転方向かつ同回転速度で回転するように、駆動制御装置８０が第１モータ５１及び第２モータ６１を制御することにより、アーム４０の収容位置を維持させる。これにより、車輪２００は、再び円形を保って通常の車輪と同様な走行が可能となる。

【0092】

アーム４０が収容位置にあり、爪部４２が車輪本体３０の外周より径方向内側に配置されている場合、走行面に接触する車輪２００が当該走行面から外力を受ける。また、アーム４０が突出位置にあり、爪部４２が車輪本体３０の外周より径方向外側に突出している場合、走行面に接触するアーム４０が当該走行面から外力を受ける。この外力は、車輪本体３０を回転させる第１モータ５１の回転速度及びアーム４０を回転させる第２モータ６１の回転速度を制御する際の外乱となる場合がある。つまり、車輪本体３０及びアーム４０の少なくとも一方が外力を受ける場合、第１モータ５１の回転速度と第２モータ６１の回転速度との速度差が外力により変化してしまう場合がある。

【0093】

これに対して、駆動制御装置８０は、第１モータ５１における第１速度偏差及び第２モータ６１における第２速度偏差を算出し、算出結果に基づいて参照値を算出し、参照値を用いて第２モータ６１に入力される第２指令値を補正する。第２指令値の補正が行われた場合、補正後の第２指令値が第２モータ６１のドライバ（不図示）に入力される。このため、車輪本体３０及びアーム４０の少なくとも一方が外力を受ける場合であっても、第１モータ５１の回転速度と第２モータ６１の回転速度との速度差の変動を抑制することができる。

【0094】

以上のように、本実施形態に係る車輪２００は、第１モータ５１により車軸周りに回転する車輪本体３０と、車輪本体３０に平行なアーム回転軸Ａａ周りに回動可能となるように車輪本体３０に支持され、車輪本体３０の回転に伴って第２モータ６１により収容位置と突出位置との間で回動するアーム４０と、第１モータ５１に対する第１指令値を出力し、第２モータ６１に対する第２指令値を出力する指令値出力部８１と、第１指令値と第１指令値が入力される場合の第１モータ５１の出力軸５２の回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、第２指令値と第２指令値が入力される場合の第２モータ６１の出力軸６２の回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、第１速度偏差と第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、参照値を用いて第２モータ６１に入力される第２指令値を補正する演算部８２と駆動制御装置８０とを備える。

【0095】

この構成により、車輪本体３０及びアーム４０の少なくとも一方が外乱等の影響を受ける場合においても、第１モータ５１と第２モータ６１との間の回転速度の速度差を高精度に維持可能となるため、回転時の安定性を維持することができる。

【0096】

本実施形態に係る車両３００は、上記の車輪２００と、車輪２００を車軸Ａｗ周りに回転可能に支持する車体２０１とを備える。この構成により、回転時の安定性を維持することが可能な車輪２００を備えるため、安定した走行が可能な車両３００を提供できる。

【0097】

［車輪及び車両の他の例］
次に、車輪及び車両の他の例について説明する。図１３は、他の例に係る車両４００を模式的に示す図である。図１３に示すように、車両４００は、車体４０１と、取手部４０２と、駆動輪（車輪）４０３と、従動輪４０４とを有する。

【0098】

車体４０１は、例えば荷物等を積載可能な荷台等である。車体４０１は、例えば鋼製のフレームである。車両４００の進行方向の前方側において、車体４０１の両側部に従動輪４０４がそれぞれ１つずつ取り付けられている。また、進行方向の後方側において、車体４０１の両側部に駆動輪４０３がそれぞれ１つずつ取り付けられている。また、車体４０１の後方側の端部には、上方に向けて取手部４０２が設けられている。

【0099】

図１４は、駆動輪４０３の例を模式的に示す図である。図１４に示すように、駆動輪４０３は、駆動源４１０及び駆動制御装置４２０を備える駆動装置４０５と、連結機構４３０と、車輪本体４４０とを有する。

【0100】

駆動源４１０は、第１モータ４１１及び第２モータ４１２を有する。第１モータ４１１、第２モータ４１２は、それぞれ上記した駆動装置１００の実施形態における第１モータ１１、第２モータ１２に相当する構成であり、例えば、インナーロータ式のモータである。第１モータ４１１及び第２モータ４１２は、例えば、ステータと、電力が供給されることによってステータに対して回転するロータと、ロータと共に回転する出力軸４１１ａ、４１２ａとを含む。第１モータ４１１は、出力軸４１１ａの回転速度を検出する第１エンコーダ４１３を有する。第２モータ４１２は、出力軸４１２ａの回転速度を検出する第２エンコーダ４１４を有する。

【0101】

駆動制御装置４２０は、駆動輪４０３における車輪本体４４０の回転動作及び旋回動作を制御する。具体的には、駆動制御装置４２０は、本実施形態において、第１モータ４１１の出力軸４１１ａ及び第２モータ４１２の出力軸４１２ａの回転方向及び回転速度を各々制御する。駆動制御装置４２０は、上記した駆動装置１００の実施形態における駆動制御装置２０に相当する構成であり、駆動制御装置２０と同様の機能を有している。つまり、駆動制御装置４２０は、駆動制御装置２０の指令値出力部２１及び演算部２２と同様の機能を有する指令値出力部４２１及び演算部４２２を有している。

【0102】

連結機構４３０は、駆動源４１０と車輪本体４４０とを連結する。連結機構４３０は、第１モータ４１１の回転速度と第２モータ４１２の回転速度との速度差に応じて、駆動源４１０の駆動力により車輪本体４４０が車軸Ａｘ周り方向に回転及び旋回軸Ａｓ周り方向に旋回するように、駆動源４１０の駆動力を車輪本体４４０に伝達する。

【0103】

連結機構４３０は、第１歯車機構４３１と、ベルト機構４３２と、円筒軸４３３と、第２歯車機構４３４と、出力歯車機構４３５と、斜歯歯車機構４３６と、ベルト機構４３７と、操舵アーム４３８と、クランク４３９とを有する。

【0104】

第１歯車機構４３１は、外歯車４３１ａ及び傘歯車４３１ｂを有する。外歯車４３１ａは、第１モータ４１１の出力軸４１１ａに固定される。傘歯車４３１ｂは、外歯車４３１ａ及び後述する出力歯車４３５ａと噛み合う。

【0105】

ベルト機構４３２は、プーリ４３２ａ、４３２ｂ及びベルト４３２ｃを有する。プーリ４３２ａは、第２モータ４１２の出力軸４１２ａに固定される。プーリ４３２ｂは、後述する円筒軸４３３に固定される。ベルト４３２ｃは、プーリ４３２ａとプーリ４３２ｂとの間にかけ渡され、プーリ４３２ａの回転をプーリ４３２ｂに伝達する。

【0106】

円筒軸４３３は、第１モータ４１１の出力軸４１１ａを囲うように配置される。円筒軸４３３は、例えば不図示のベアリング等を介して出力軸４１１ａと軸心を共有し、かつ出力軸４１１ａに対して独立して回転可能となるように配置される。

【0107】

第２歯車機構４３４は、外歯車４３４ａ及び傘歯車４３４ｂを有する。外歯車４３４ａは、円筒軸４３３に固定される。傘歯車４３４ｂは、外歯車４３４ａ及び後述する出力歯車４３５ａと噛み合う。

【0108】

出力歯車機構４３５は、出力歯車４３５ａ及び軸部材４３５ｂを有する。出力歯車４３５ａは、外歯車であり、上記した傘歯車４３１ｂ及び傘歯車４３４ｂと噛み合う。軸部材４３５ｂは、一端に出力歯車４３５ａが固定され、他端に後述する斜歯歯車４３６ａが固定される。軸部材４３５ｂは、クランク４３９に回転可能に支持される。

【0109】

斜歯歯車機構４３６は、斜歯歯車４３６ａ、４３６ｂ及び軸部材４３６ｃを有する。斜歯歯車４３６ａは、出力歯車機構４３５の軸部材４３５ｂと一体で回転する。斜歯歯車４３６ｂは、軸部材４３６ｃに固定され、斜歯歯車４３６ａと噛み合う。軸部材４３６ｃは、出力歯車機構４３５の軸部材４３５ｂと軸心が交差するように配置され、斜歯歯車４３６ｂと一体で回転する。

【0110】

ベルト機構４３７は、プーリ４３７ａ、４３７ｂ及びベルト４３７ｃを有する。プーリ４３７ａは、斜歯歯車機構４３６の軸部材４３６ｃに固定され、当該軸部材４３６ｃと一体で回転する。プーリ４３７ｂは、車輪本体４４０に固定され、車輪本体４４０と一体で車軸Ａｗ周りの方向に回転する。ベルト４３７ｃは、プーリ４３７ａの回転をプーリ４３７ｂに伝達する。

【0111】

操舵アーム４３８は、モータ支持機構４５０に連結される。モータ支持機構４５０は、第１モータ４１１及び第２モータ４１２を支持する。操舵アーム４３８は、不図示の軸受けを介して第１モータ４１１の出力軸４１１ａを回転可能に支持する。操舵アーム４３８は、不図示の軸受を介して円筒軸４３３を回転可能に支持する。旋回軸Ａｓ中心に出力歯車４３５ａが回動すると、出力歯車４３５ａが固定される軸部材４３５ｂを支持する操舵アーム４３８が回動する。操舵アーム４３８が回動すると、当該操舵アーム４３８に支持されるクランク４３９と、クランク４３９に支持される車輪本体４４０とが回動する。

【0112】

クランク４３９は、操舵アーム４３８に保持され、斜歯歯車機構４３６の軸部材４３６ｃを支持する。操舵アーム４３８は、クランク４３９を介して出力歯車機構４３５、斜歯歯車機構４３６及びベルト機構４３７と、車輪本体４４０とを支持する。

【0113】

なお、連結機構４３０の構成は、上記した構成に限定されず、異なる構成であってもよい。例えば、連結機構４３０は、歯車の種類、配置等が上記構成とは異なっていてもよい。

【0114】

車輪本体４４０は、車軸部材４４１と、車輪本体４４２とを有する。車軸部材４４１は、プーリ４３７ｂに固定される。車輪本体４４２は、車軸部材４４１に固定される。車輪本体４４２は、プーリ４３７ｂ及び車軸部材４４１と一体で車軸Ａｘ周り方向に回転する。車輪本体４４０は、クランク４３９を介して操舵アーム４３８に支持される。このため、車輪本体４４０は、旋回軸Ａｓを中心として旋回する。

【0115】

外歯車４３１ａと外歯車４３４ａとが同一の方向にかつ同一の回転速度で回転する場合、両者の間に回転速度の速度差がない。このため、それぞれ傘歯車４３１ｂ及び傘歯車４３４ｂを介して噛み合う出力歯車４３５ａは回転しない。また、この場合、外歯車４３１ａが出力歯車４３５ａを旋回軸Ａｓ周りに旋回させようとする力と、外歯車４３４ａを旋回軸Ａｓ周りに旋回させようとする力とが、互いに同一の方向に作用している。このため、出力歯車４３５ａが回転することなく、旋回軸Ａｓを中心に旋回する。出力歯車４３５ａが旋回軸Ａｓを中心に旋回すると、出力歯車４３５ａと共に操舵アーム４３８が旋回軸Ａｓを中心に旋回する。これにより、車輪本体４４０は、旋回軸Ａｓを中心として旋回し、進行方向が変更される。

【0116】

外歯車４３１ａと外歯車４３４ａとが逆の方向にかつ同一の回転速度で回転する場合、両者の回転速度の絶対値が同一であるが、回転方向は逆となる。この場合、両者の間に回転速度の速度差が生じる。このため、それぞれ傘歯車４３１ｂ及び傘歯車４３４ｂを介して出力歯車４３５ａが回転する。また、この場合、両者の回転速度の絶対値が同一であるため、外歯車４３１ａが出力歯車４３５ａを旋回軸Ａｓ周りに旋回させようとする力と、外歯車４３４ａが出力歯車４３５ａを旋回軸Ａｓ周りに旋回させようとする力とが、互いに打ち消し合ってゼロとなる。この場合、出力歯車４３５ａの旋回軸Ａｓを中心とした回転は生じない。このため、出力歯車４３５ａが旋回することなく、回転軸Ａｂを中心に回転する。出力歯車４３５ａが回転軸Ａｂを中心に回転する場合、その回転がベルト機構４３７を介して車輪本体４４０に伝達され、車輪本体４４０が車軸Ａｗ周りの方向に回転する。

【0117】

外歯車４３１ａが所定の回転速度で一方向に回転し、外歯車４３４ａが回転しない場合、両者の間に回転速度の速度差が生じる。また、出力歯車４３５ａに対しては、旋回軸Ａｓ周りに旋回させようとする力が作用する。このため、出力歯車４３５ａは、回転軸Ａｂを中心に回転し、かつ旋回軸Ａｓを中心に旋回する。この場合、車輪本体４４０は、車軸Ａｗの周りに回転しながら旋回軸Ａｓを中心として旋回する。

【0118】

以上のように、本実施形態に係る駆動輪４０３は、第１モータ４１１及び第２モータ４１２により車軸Ａｗ周りに回転可能であり、第１モータ４１１の回転速度と第２モータ４１２の回転速度との速度差に応じて車軸Ａｗに直交する旋回軸Ａｓ周りに旋回可能に設けられた車輪本体４４０と、第１モータ４１１に対する第１指令値を出力し、第２モータ４１２に対する第２指令値を出力する指令値出力部４２１と、第１指令値と第１指令値が入力される場合の第１モータ４１１の出力軸４１１ａの回転速度である第１回転速度との差である第１速度偏差、及び、第２指令値と第２指令値が入力される場合の第２モータ４１２の出力軸４１２ａの回転速度である第２回転速度との差である第２速度偏差を算出し、第１速度偏差と第２速度偏差とに基づいて参照値を算出し、参照値を用いて第２モータ４１２に入力される第２指令値を補正する演算部４２２とを有する駆動制御装置４２０とを備える。

【0119】

この構成により、車輪本体４４０が外乱等の影響を受ける場合においても、第１モータ４１１と第２モータ４１２との間の回転速度の速度差を高精度に維持可能となるため、回転時及び旋回時の安定性を維持することができる。

【0120】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態において、駆動制御装置２０は、第１モータ１１のトルクが第２モータ１２のトルクよりも大きい場合に、トルクが小さい側の第２モータ１２の回転速度を補正する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。駆動制御装置２０は、トルクが大きい側のモータ又はトルクがほぼ同程度のモータの回転速度を補正するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0121】

１０，４１０ 駆動源
１１，５１，４１１ 第１モータ
１１ａ，１２ａ，１５ａ，１６ａ，５２，６２，４１１ａ，４１２ａ 出力軸
１１ｂ，１２ｂ ドライバ
１２，６１，４１２ 第２モータ
１３，５４，４１３ 第１エンコーダ
１４，６４，４１４ 第２エンコーダ
１５ 第１減速器
１６ 第２減速器
２０，８０，４２０ 駆動制御装置
２１，８１，４２１ 指令値出力部
２２，８２，４２２ 演算部
３０，４４０，４４２ 車輪本体
３１，４４１ 車軸部材
３４，３８，５３ 歯車
３６ アーム支持軸
４０ アーム
４１ 基部
４２ 爪部
５０ 車輪駆動部
６０ アーム駆動部
１００，４０５ 駆動装置
２００ 車輪
２０１，４０１ 車体
３００，４００ 車両
４０３ 駆動輪
４３０ 連結機構
４３１ 第１歯車機構
４３２，４３７ ベルト機構
４３３ 円筒軸
４３４ 第２歯車機構
４３５ 出力歯車機構
４３６ 斜歯歯車機構
４３８ 操舵アーム
４３９ クランク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】