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(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】P2024134591
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】移動台車、移動台車の制御方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
B62D 61/10 20060101AFI20240927BHJP
B25J 5/00 20060101ALI20240927BHJP
B62D 15/00 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
B62D61/10
B25J5/00 A
B62D15/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023044858
(22)【出願日】2023-03-22
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ポスト ５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業／先導研究（委託） ／リアルタイムクラウドロボティクス技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】園浦 隆史
(72)【発明者】
【氏名】山本 大介
(72)【発明者】
【氏名】小川 秀樹
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS01
3C707CS08
3C707HS27
3C707JS02
3C707JU02
3C707MT07
3C707WA16
3C707WL04
(57)【要約】
【課題】機動性および全方向移動機能を有する移動台車、移動台車の制御方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】実施形態の移動台車は、車体部と、複数の車輪部と、前記車輪部に接続され、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を第一回転方向に回転可能な第一駆動部と、前記車体部と前記第一駆動部とを連結し、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を第二回転方向に回転可能な第二駆動部と、前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、を持つ。前記車輪部は、前記第一回転方向と異なる第三回転方向に回転可能な複数の副車輪部を有する。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の移動台車は、車体部と、複数の車輪部と、前記車輪部に接続され、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を第一回転方向に回転可能な第一駆動部と、前記車体部と前記第一駆動部とを連結し、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を第二回転方向に回転可能な第二駆動部と、前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、を持つ。前記車輪部は、前記第一回転方向と異なる第三回転方向に回転可能な複数の副車輪部を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体部と、
複数の車輪部と、
前記車輪部に接続され、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を第一回転方向に回転可能な第一駆動部と、
前記車体部と前記第一駆動部とを連結し、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を第二回転方向に回転可能な第二駆動部と、
前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、
を備え、
前記車輪部は、前記第一回転方向と異なる第三回転方向に回転可能な複数の副車輪部を有する、
移動台車。
複数の車輪部と、
前記車輪部に接続され、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を第一回転方向に回転可能な第一駆動部と、
前記車体部と前記第一駆動部とを連結し、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を第二回転方向に回転可能な第二駆動部と、
前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、
を備え、
前記車輪部は、前記第一回転方向と異なる第三回転方向に回転可能な複数の副車輪部を有する、
移動台車。
【請求項2】
前記制御部は、
前記第一駆動部を制御し、前記車輪部の前記第一回転方向における回転数を変更し、
前記第二駆動部を制御し、前記車輪部の前記第二回転方向における角度である操舵角度を変更する、
請求項１に記載の移動台車。
前記第一駆動部を制御し、前記車輪部の前記第一回転方向における回転数を変更し、
前記第二駆動部を制御し、前記車輪部の前記第二回転方向における角度である操舵角度を変更する、
請求項１に記載の移動台車。
【請求項3】
前記第一回転軸および前記第二回転軸は、前記車輪部の中心で交差する、
請求項２に記載の移動台車。
請求項２に記載の移動台車。
【請求項4】
少なくとも３つの前記車輪部を有し、
全方位に進行方向を有する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の移動台車。
全方位に進行方向を有する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の移動台車。
【請求項5】
前記制御部は、前記進行方向に基づいて前記第二駆動部を制御し、前記車輪部の前記第二回転方向における角度である操舵角度を変更する、
請求項４に記載の移動台車。
請求項４に記載の移動台車。
【請求項6】
前記制御部は、前記進行方向における進行速度に基づいて前記第二駆動部を制御し、前記車輪部の前記操舵角度を変更する、
請求項５に記載の移動台車。
請求項５に記載の移動台車。
【請求項7】
前記制御部は、前記車輪部の前記進行方向に段差があるとき、前記操舵角度が小さくなるように前記第二駆動部を制御する、
請求項５に記載の移動台車。
請求項５に記載の移動台車。
【請求項8】
前記制御部は、前記操舵角度に基づいて前記第一駆動部を制御し、前記車輪部の前記第一回転方向における角速度を変更する、
請求項５に記載の移動台車。
請求項５に記載の移動台車。
【請求項9】
前記制御部は、前記第一駆動部の駆動力によって前記車輪部が進行するべき方向である駆動方向と、前記進行方向とが異なるように前記第二駆動部を制御する、
請求項５に記載の移動台車。
請求項５に記載の移動台車。
【請求項10】
前記制御部は、逆運動学計算に基づいて前記第一駆動部における前記第一回転方向の角速度指令値を算出し、前記角速度指令値が前記第一駆動部における許容速度の範囲外となるとき、前記許容速度の範囲内となるように前記角速度指令値を変更する、
請求項５に記載の移動台車。
請求項５に記載の移動台車。
【請求項11】
前記車輪部に対する前記車体部の鉛直方向における高さを変更可能な第三駆動部を備え、
前記制御部は、前記第三駆動部を制御し、前記車体部の前記高さを変更する、
請求項５に記載の移動台車。
前記制御部は、前記第三駆動部を制御し、前記車体部の前記高さを変更する、
請求項５に記載の移動台車。
【請求項12】
前記車輪部に対する前記車体部の鉛直方向における高さを変更可能な第三駆動部を備え、
前記第三駆動部は、サスペンション機構である、
請求項５に記載の移動台車。
前記第三駆動部は、サスペンション機構である、
請求項５に記載の移動台車。
【請求項13】
車体部と、
複数の車輪部と、前記車輪部に接続され、第一回転軸を回転中心として前記車輪部を第一回転方向に回転可能な第一駆動部と、を有する移動装置と、
前記車体部に設けられた第二駆動部と、
前記第二駆動部と２つ以上の前記移動装置とを連結する伝達部材と、
前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、
を備え、
前記第二駆動部は、前記伝達部材を介して、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を回転中心として２つ以上の前記移動装置を第二回転方向に回転可能であり、
前記車輪部は、前記第一回転方向と異なる第三回転方向に回転可能な複数の副車輪部を有する、
移動台車。
複数の車輪部と、前記車輪部に接続され、第一回転軸を回転中心として前記車輪部を第一回転方向に回転可能な第一駆動部と、を有する移動装置と、
前記車体部に設けられた第二駆動部と、
前記第二駆動部と２つ以上の前記移動装置とを連結する伝達部材と、
前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、
を備え、
前記第二駆動部は、前記伝達部材を介して、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を回転中心として２つ以上の前記移動装置を第二回転方向に回転可能であり、
前記車輪部は、前記第一回転方向と異なる第三回転方向に回転可能な複数の副車輪部を有する、
移動台車。
【請求項14】
複数の車輪部と、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を回転可能な第一駆動部と、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を回転可能な第二駆動部とを備え、全方位に進行方向を有する移動台車の制御方法であって、
前記進行方向に基づいて前記車輪部における前記第二回転軸周りの角度である操舵角度を変更する、
移動台車の制御方法。
前記進行方向に基づいて前記車輪部における前記第二回転軸周りの角度である操舵角度を変更する、
移動台車の制御方法。
【請求項15】
前記進行方向における進行速度に基づいて前記車輪部の前記操舵角度を変更する、
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
【請求項16】
前記車輪部の前記進行方向に段差があるとき、前記操舵角度を小さくする、
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
【請求項17】
前記操舵角度に基づいて前記車輪部における前記第一回転軸周りの角速度を変更する、
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
【請求項18】
前記第一回転軸周りに回転する前記車輪部が進行するべき方向である駆動方向と、前記進行方向とが異なるように前記操舵角度を制御する、
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
【請求項19】
逆運動学計算に基づいて前記第一回転軸周りの角速度指令値を算出し、前記角速度指令値が許容速度の範囲外となるとき、前記許容速度の範囲内となるように前記角速度指令値を変更する、
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
請求項１４に記載の移動台車の制御方法。
【請求項20】
車体部と、
複数の車輪部と、
前記車輪部に接続され、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を回転可能な第一駆動部と、
前記車体部と前記第一駆動部とを連結し、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を回転可能な第二駆動部と、
前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、
を備え、全方位に進行方向を有する移動台車を制御するプログラムであって、
前記制御部に、前記進行方向に基づいて前記車輪部における前記第二回転軸周りの角度である操舵角度を変更させる、
プログラム。
複数の車輪部と、
前記車輪部に接続され、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を回転可能な第一駆動部と、
前記車体部と前記第一駆動部とを連結し、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を回転可能な第二駆動部と、
前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、
を備え、全方位に進行方向を有する移動台車を制御するプログラムであって、
前記制御部に、前記進行方向に基づいて前記車輪部における前記第二回転軸周りの角度である操舵角度を変更させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、移動台車、移動台車の制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、省人化のために人に代わって作業を行うロボットが知られている。例えば、人に代わって移動を伴う作業を行う移動台車ロボットには、移動能力における高機動性が求められ、脚車輪機構による段差乗り越えや、オムニホイール等の特殊車輪を用いた全方向移動等により、床面の段差乗り越えや移動自由度の向上等が図られている。アスファルト等の舗装路面や工場等で使用される縞鋼板のように比較的平坦ではあるが細かな凹凸が繰り返す路面上を走行するとき、移動台車ロボットは、機動性を維持しつつ全方向へ移動することが困難な可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－７６６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、機動性および全方向移動機能を有する移動台車、移動台車の制御方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の移動台車は、車体部と、複数の車輪部と、前記車輪部に接続され、第一回転軸を有し、前記第一回転軸を回転中心として前記車輪部を第一回転方向に回転可能な第一駆動部と、前記車体部と前記第一駆動部とを連結し、前記第一回転軸と異なる方向に延びる第二回転軸を有し、前記第二回転軸を回転中心として前記車輪部および前記第一駆動部を第二回転方向に回転可能な第二駆動部と、前記車体部に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部を制御可能な制御部と、を持つ。前記車輪部は、前記第一回転方向と異なる第三回転方向に回転可能な複数の副車輪部を有する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本実施形態に係る移動台車を模式的に示す底面図。
【図2】同移動台車を模式的に示す正面図。
【図3a】本実施形態に係る移動装置を模式的に示す斜視図。
【図3b】同移動装置を模式的に示す斜視図。
【図4】基準姿勢に対して操舵角度が小さいときの同移動台車を示す平面図。
【図5】基準姿勢に対して操舵角度が大きいときの同移動台車を示す平面図。
【図6a】進行方向に段差があるときの同移動台車を模式的に示す平面図。
【図6b】進行方向に段差があるときの同移動台車を模式的に示す側面図。
【図7】変形例１に係る移動台車を模式的に示す平面図。
【図8】変形例２に係る移動台車を模式的に示す平面図。
【図9】変形例３に係る移動台車を模式的に示す平面図。
【図10】変形例４に係る移動台車を模式的に示す平面図。
【図11a】変形例５に係る移動台車を模式的に示す平面図。
【図11b】同移動台車を模式的に示す正面図。
【図11c】同移動台車を模式的に示す正面図。
【図12】変形例６に係る移動台車を模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態の移動台車、移動台車の制御方法およびプログラムを、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
【0008】
【0009】
本実施形態では、図１および図２に示すように、移動台車１における鉛直方向を「上下方向Ｖ」、鉛直上向きを上下方向Ｖにおける「上方ＵＰ」、鉛直下向きを上下方向Ｖにおける「下方ＬＯ」と定義する。また、上下方向Ｖと垂直な方向、かつ、移動台車１が主に走行する方向を「前後方向Ｄ」、移動台車１が主に進行する向きを前後方向Ｄにおける「前方ＦＲ」、反対向きを前後方向Ｄにおける「後方ＲＲ」と定義する。また、上下方向Ｖおよび前後方向Ｄと垂直な方向を「左右方向Ｈ」、後方ＲＲから見たときの左向きを左右方向Ｈにおける「左方ＬＴ」、反対向きを左右方向Ｈにおける「右方ＲＴ」と定義する。
【0010】
移動台車１は、車体部１０と、移動装置２０と、モータドライバ３０と、バッテリ４０と、制御部５０と、を備える。
車体部１０は、移動台車１の基部となる部位である。車体部１０は、上方ＵＰから見たときに方形をした平板である。車体部１０の形状はこれに限られず、円板形状、箱形状など、任意の形状を採用できる。また、車体部１０には、樹脂や金属等の公知の材質を採用できる。
車体部１０は、移動台車１の基部となる部位である。車体部１０は、上方ＵＰから見たときに方形をした平板である。車体部１０の形状はこれに限られず、円板形状、箱形状など、任意の形状を採用できる。また、車体部１０には、樹脂や金属等の公知の材質を採用できる。
【0011】
移動装置２０は、移動台車１を移動可能にする移動機構を有する部位である。移動台車１は、車体部１０の下方ＬＯに設けられた４つの移動装置２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）を有する。図１に示すように、４つの移動装置２０は、車体部１０の４つの角の近傍にそれぞれ配置されている。移動装置２０の個数および配置はこれに限られず、任意の個数および配置を採用できる。
【0012】
移動装置２０は、車輪部２１と、第一駆動部２２と、第二駆動部２３と、を備える。車体部１０と第一駆動部２２は、第二駆動部２３によって連結されている。また、車輪部２１は、第一駆動部２２に接続されている。
【0013】
図３ａおよび図３ｂは、移動装置２０を模式的に示す斜視図である。図３ａは、車輪部２１に第一駆動部２２が接続されていない方向から見た移動装置２０の斜視図である。図３ｂは、車輪部２１に第一駆動部２２が接続された方向から見た移動装置２０の斜視図である。
【0014】
車輪部２１は、副車輪部２１ｆを有する公知のオムニホイールである。副車輪部２１ｆは、車輪部２１の外周に配置された小径の車輪である。図３ａおよび図３ｂに示すように、車輪部２１は、大小の副車輪部２１ｆを１２個有する。車輪部２１は、移動台車１を全方位に移動（進行）可能にする全方向駆動車輪であればよく、車輪部２１が有する副車輪部２１ｆの個数や形状はこれに限られない。また、車輪部２１はオムニホイールに限られず、車輪部２１としてメカナムホイール等を用いてもよい。
【0015】
第一駆動部２２は、公知の電動モータであり、第一モータ部２２ａと、第一モータシャフト２２ｂと、を備える。図３ａおよび図３ｂに示すように、第一モータシャフト２２ｂは、第一モータ部２２ａから第一回転軸Ｒ１に沿って延びており、第一回転軸Ｒ１を回転中心として第一モータ部２２ａに対して回転可能である。また、車輪部２１は、第一モータシャフト２２ｂに接続され、第一モータシャフト２２ｂとともに第一回転軸Ｒ１を回転中心として、第一モータ部２２ａに対して第一回転方向ＲＤ１に回転可能である。
【0016】
第二駆動部２３は、第二モータ部２３ａと、第二モータシャフト２３ｂと、支持部２３ｃと、接続部２３ｄと、を備える。
第二モータ部２３ａおよび第二モータシャフト２３ｂは、公知の電動モータの本体部分およびシャフト部分である。図３ａおよび図３ｂに示すように、第二モータシャフト２３ｂは、第二モータ部２３ａから第二回転軸Ｒ２に沿って延びており、第二回転軸Ｒ２を回転中心として第二モータ部２３ａに対して第二回転方向ＲＤ２に回転可能である。
第二モータ部２３ａおよび第二モータシャフト２３ｂは、公知の電動モータの本体部分およびシャフト部分である。図３ａおよび図３ｂに示すように、第二モータシャフト２３ｂは、第二モータ部２３ａから第二回転軸Ｒ２に沿って延びており、第二回転軸Ｒ２を回転中心として第二モータ部２３ａに対して第二回転方向ＲＤ２に回転可能である。
【0017】
支持部２３ｃは、第二モータシャフト２３ｂの先端に接続された略Ｕ字形状の部材である。図３ａおよび図３ｂに示すように、車輪部２１は、第一回転軸Ｒ１が延びる方向において支持部２３ｃに挟まれて配置されている。
【0018】
また、支持部２３ｃの先端には第一駆動部２２が接続されている。第二駆動部２３における第二モータシャフト２３ｂが第二回転方向ＲＤ２に回転したとき、支持部２３ｃの先端に接続された第一駆動部２２と、第一駆動部２２に接続された車輪部２１とが、第二回転軸Ｒ２を回転中心として第二回転方向ＲＤ２に回転する。
支持部２３ｃには、樹脂や金属等の公知の材質を採用できる。
支持部２３ｃには、樹脂や金属等の公知の材質を採用できる。
【0019】
接続部２３ｄは、第二モータ部２３ａと、車体部１０とを連結する略Ｕ字形状の部材である。接続部２３ｄの一方の端部には第二モータ部２３ａが接続されている。また、接続部２３ｄの他方の端部には車体部１０が接続されている（不図示）。第二駆動部２３において、第二モータ部２３ａは、接続部２３ｄを介さずに車体部１０に接続されていてもよく、その場合、第二駆動部２３は接続部２３ｄを備えなくてもよい。
接続部２３ｄには、樹脂や金属等の公知の材質を採用できる。
接続部２３ｄには、樹脂や金属等の公知の材質を採用できる。
【0020】
移動装置２０が上述の第一駆動部２２および第二駆動部２３を有するため、車輪部２１および第一駆動部２２は、上下方向Ｖに延びる第二回転軸Ｒ２を回転中心として、車体部１０に対して第二回転方向ＲＤ２に回転可能である。また、車輪部２１は、第二回転軸Ｒ２と垂直な方向に延びる第一回転軸Ｒ１を回転中心として、第一回転方向ＲＤ１に回転可能である。第一回転軸Ｒ１と第二回転軸Ｒ２とは、車輪部２１の中心で交差するのが望ましいが、車輪部２１の中心で交差しなくてもよい。
【0021】
【0022】
移動台車１は、車輪部２１を第一回転方向ＲＤ１に回転させることで、床面（地面）に対する推進力を得ることができ、床面（地面）に対して移動可能である。また、車輪部２１を第二回転方向ＲＤ２に回転させることで、移動台車１は、床面（地面）に対して移動するための推進力の方向を変更し、任意の方向に進行できる。また、車輪部２１は、第一回転方向ＲＤ１と異なる第三回転方向ＲＤ３に回転可能な複数の副車輪部２１ｆを有する全方向駆動車輪（例えば、オムニホイール）であるため、移動台車１は、全方位に進行方向を有する。
【0023】
モータドライバ３０は、図１および図２に示すように、車体部１０の上方ＵＰの面に設けられている。モータドライバ３０は、公知のモータドライバであり、第一駆動部２２および第二駆動部２３における第一モータ部２２ａおよび第二モータ部２３ａに接続され、第一モータ部２２ａおよび第二モータ部２３ａを制御可能である。
【0024】
移動台車１は、８つのモータドライバ３０を備えており、４つの移動装置２０がそれぞれ有する第一駆動部２２又は第二駆動部２３と、各モータドライバ３０とが一対になって接続されている。モータドライバ３０の個数はこれに限られず、移動装置２０の個数やモータドライバ３０の性能によって任意の個数を選択できる。また、モータドライバ３０は、第一駆動部２２および第二駆動部２３に含まれていてもよい。
【0025】
バッテリ４０は、図１および図２に示すように、車体部１０の上方ＵＰの面に設けられている。バッテリ４０は、モータドライバ３０、第一駆動部２２、第二駆動部２３および後述する制御部５０へ給電可能な電源装置である。
【0026】
制御部５０は、図１および図２に示すように、車体部１０の上方ＵＰの面に設けられている。制御部５０は、モータドライバ３０と接続され、モータドライバ３０を制御することで、第一駆動部２２および第二駆動部２３の動作を制御可能である。具体的には、制御部５０は、第一駆動部２２および第二駆動部２３における回転数、回転角速度、回転角度等を算出し、算出したパラメータを制御信号（指令）としてモータドライバ３０へ出力する。
【0027】
制御部５０は、外部と無線接続された通信部（不図示）を備えていてもよい。制御部５０が通信部を備えることで、制御部５０は、通信部を介して外部への信号の送信又は外部からの信号（指令）の受信等を行うことができる。通信部は、制御部５０と一体に設けられてもよいし、制御部５０と接続されて制御部５０の外部に設けられてもよい。例えば、制御部５０は、第一駆動部２２および第二駆動部２３における回転角速度や回転数等のパラメータを外部から受信し、受信したパラメータをモータドライバ３０へ出力してもよい。
【0028】
制御部５０は、例えば、プロセッサとメモリと記憶部等を備えたプログラム実行可能な装置（コンピュータ）である。制御部５０の各機能は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit；グラフィックスプロセッサ）のような１つ以上のプロセッサがプログラムメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。ただし、これら機能の全部又は一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration；大規模集積回路）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のハードウェア（例えば回路部；circuity）により実現されてもよい。また、上記機能の全部又は一部は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。記憶部は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory；読み出し専用メモリ）、又はＲＡＭ（Random Access Memory；読み書き可能なメモリ）等により実現される。
【0029】
制御部５０は、ディスプレイ等の表示装置を備えていてもよい。制御部５０が表示装置を備えることで、使用者は、移動台車１の稼働状況や故障情報等を容易に確認することができ、複数の移動台車１を使用する場合は、機体情報を表示装置に表示することで容易に機体を区別できる。また、制御部５０は、タッチパネルディスプレイ等の入力機能を有する表示装置を備えていてもよい。入力機能を有する表示装置を備えることで、使用者は、移動台車１の外部から通信部を介して制御部５０へ指令を送信しなくても、制御部５０へ指令を直接入力することができる。
【0030】
また、制御部５０は、バッテリ４０を制御可能であってもよい。例えば、バッテリ４０は、制御部５０からの指令により、モータドライバ３０への給電を行う。
【0031】
モータドライバ３０、バッテリ４０および制御部５０の設置場所は、車体部１０の上方ＵＰの面に限られない。モータドライバ３０、バッテリ４０および制御部５０の全部又は一部は、車体部１０の下方ＬＯの面に設けられてもよい。また、車体部１０が平板でなく箱形状の場合、モータドライバ３０、バッテリ４０および制御部５０の全部又は一部は箱形状の内部に設けられてもよい。
【0032】
次に、移動台車１の制御方法の一例について説明する。
図４は、基準姿勢に対して操舵角度α（α１、α２、α３、α４）が小さいときの移動台車１を示す平面図である。図５は、基準姿勢に対して操舵角度α（α１、α２、α３、α４）が大きいときの移動台車１を示す平面図である。ただし、図４および図５における移動台車１の進行方向は前後方向Ｄ（主に前方ＦＲ）とする。
図４は、基準姿勢に対して操舵角度α（α１、α２、α３、α４）が小さいときの移動台車１を示す平面図である。図５は、基準姿勢に対して操舵角度α（α１、α２、α３、α４）が大きいときの移動台車１を示す平面図である。ただし、図４および図５における移動台車１の進行方向は前後方向Ｄ（主に前方ＦＲ）とする。
【0033】
なお、図４以降の平面図（図４－１２）は、車体部１０や移動装置２０などの各構成部品の位置関係を模式的に示すものである。そのため、移動台車１を上方ＵＰから見た平面図において、車体部１０の下方ＬＯに設けられた移動装置２０は本来は見えないが、図４－１２においては、車体部１０を透過して見えるものとして表している。また、モータドライバ３０、バッテリ４０、制御部５０などの一部の構成部品は省略されている。
【0034】
ここで、図４および図５に示すように、操舵角度αとは、第一駆動部２２の駆動力によって車輪部２１が進行するべき方向である駆動方向Ｍ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）と、移動台車１の進行方向（前後方向Ｄ）とがなす角度である。
【0035】
例えば、図４に示す移動台車１において、第一駆動部２２の駆動力によって第一回転軸Ｒ１を回転中心として車輪部２１を第一回転方向ＲＤ１に回転させ、移動台車１を前方ＦＲへ進行させる。このとき、移動台車１の進行方向である前方ＦＲと、第一駆動部２２の駆動力によって車輪部２１が進行するべき方向である駆動方向Ｍは、操舵角度αの角度分ずれている。しかし、車輪部２１は、第一回転方向ＲＤ１と異なる第三回転方向ＲＤ３に回転可能な複数の副車輪部２１ｆを有する全方向駆動車輪であるため、移動台車１は、車輪部２１の第一回転方向ＲＤ１における回転方向や角速度等を制御することで、車輪部２１の駆動方向Ｍと操舵角度αずれた進行方向（前方ＦＲ）へ進行することができる。
【0036】
また、移動台車１は、第二駆動部２３を制御し、車輪部２１の第二回転方向ＲＤ２における角度を変更することで、任意の操舵角度αを選択できる。
【0037】
移動台車１は、操舵角度αが４５度である姿勢を基準姿勢とする。図１には、基準姿勢のときの移動台車１が示されている。移動台車１の進行方向が前方ＦＲであるとき、図４に示す移動台車１は基準姿勢に対して操舵角度αが小さく、図５に示す移動台車１は基準姿勢に対して操舵角度αが大きい。なお、移動台車１の基準姿勢における操舵角度αは４５度に限られず、任意の角度を基準姿勢とすることができる。
【0038】
移動台車１は、全方向駆動車輪である車輪部２１を有するため、基準姿勢（α＝４５度）のままでも前方ＦＲへ進行可能である。また、図４に示す、操舵角度αが４５度よりも小さいときと、図５に示す、操舵角度αが４５度よりも大きいときにおいても、前方ＦＲへ進行可能である。
【0039】
ここで、移動台車１が進行方向へ進行する速度は、操舵角度αによって変わる。例えば、前方ＦＲへ進行する移動台車１において、４つ全ての車輪部２１における駆動方向Ｍと進行方向とが一致し、操舵角度αが０度である場合、第一駆動部２２が出力可能な最大回転速度で車輪部２１を回転させたときに前方ＦＲへ出力可能な移動台車１の最大併進速度をＶｍａｘとする。
【0040】
車輪部２１がオムニホイールである場合、操舵角度αが４５度である基準姿勢のときに前方ＦＲへ出力可能な最大併進速度は約０．７１Ｖｍａｘとなる。また、操舵角度αが１５度のとき、移動台車１における前方ＦＲへ出力可能な最大併進速度は約０．９６Ｖｍａｘである。
【0041】
このように、操舵角度αを小さくすることで、移動台車１の進行方向における最大併進速度を大きくすることができる。このとき、進行方向と異なる方向（例えば、左方ＬＴ）への速度出力は、基準姿勢のときの移動台車１と比較して低くなる。しかし、移動台車１が前方ＦＲへ進行することが明らかな場合は、進行方向と異なる方向へ移動するための速度出力は重要ではないため、操舵角度αを小さくすることで効率よく移動台車１を進行させることができる。
【0042】
例えば、前方ＦＲへ進行する移動台車１が、左方ＬＴ又は右方ＲＴなどの進行方向と異なる方向への移動が必要となる場合として、車輪部２１の滑りやエンコーダーオドメトリの誤差累積等によって移動台車１の位置を補正する場合が挙げられる。また、進行方向に予期せぬ障害物が存在し、進行方向と異なる方向の速度成分をわずかに追加することで障害物を避け、衝突を回避する場合が挙げられる。そのため、進行方向と異なる方向への速度出力は、移動台車１の主動作である進行方向への直進動作に必要な速度出力と比較して、大きく連続的な速度出力を必要としない。
【0043】
また、例えば、工場等の走行可能な空間が限られた屋内を走行する移動台車１において、前方ＦＲへ進行した後、進行方向を左方ＬＴへ変更し、左方ＬＴへ曲がる動作を行う場合がある。このとき、制御部５０は第二駆動部２３を制御し、図４に示す基準姿勢に対して操舵角度αが小さい姿勢から、図５に示す基準姿勢に対して操舵角度αが大きい姿勢へと操舵角度αを変更する。
【0044】
図５に示す移動台車１の姿勢（操舵角度）は、図４に示す移動台車１の姿勢と比較して、前後方向Ｄへの進行に対する速度出力が低い姿勢である。しかし、進行方向が左右方向Ｈである場合、図５に示す移動台車１の姿勢は、進行方向と車輪部２１における駆動方向とがなす角度である操舵角度が小さい姿勢である。すなわち、図５に示す移動台車１の姿勢は、進行方向が左右方向Ｈである場合、進行方向に対して大きな速度出力を有する姿勢である。
【0045】
そのため、移動台車１が図４に示す姿勢で前方ＦＲへ進行した後に左方ＬＴへ曲がる必要がある場合、第二駆動部２３を制御して図５に示す姿勢に変更することで、移動台車１が大きな速度を出力できる方向を左方ＬＴへと変更できる。
【0046】
その結果、移動台車１は、前方ＦＲへ進行した後に左方ＬＴへ曲がる一連の動作を効率よく行うことができる。このとき、車体部１０に対する車輪部２１の向き（操舵角度）を変更しているため、車体部１０の向きは変わらない。
【0047】
従来の全方向移動台車は、基準姿勢（α＝４５度）のままで全方位へ進行する。そのため、従来の全方向移動台車は、進行する見込みの少ない方向に対しても主動作（進行方向への走行）と同程度の余力を持たせることになり、主動作の動作性能を常に抑制してしまう。
【0048】
移動台車１は、車輪部２１の操舵角度αを変更可能な第二駆動部２３を備え、制御部５０が進行方向に基づいて第二駆動部２３を制御し、操舵角度αを変更することで、従来の全方向移動台車と比較して、主となる進行方向への動作性能が低下するのを抑制できる。
【0049】
制御部５０は、移動台車１の進行方向における進行速度に基づいて第二駆動部２３を制御し、操舵角度αを変更してもよい。例えば、移動台車１が進行方向に対して大きい進行速度を必要とする場合は操舵角度αを小さくし、移動台車１が進行方向に対して大きい進行速度を必要としない場合は、進行方向と異なる方向への動作性能の比率を大きくするために操舵角度αを４５度にし、基準姿勢で走行してもよい。
【0050】
図６ａは、進行方向（前方ＦＲ）に段差Ｓがあるときの移動台車１を模式的に示す平面図である。また、図６ｂは、進行方向（前方ＦＲ）に段差Ｓがあるときの移動台車１を模式的に示す側面図である。図６ｂに示すように、段差Ｓは、移動台車１が走行する床面Ｆよりも上方ＵＰに隆起した段差である。
【0051】
制御部５０は、段差Ｓに対する車輪部２１の進入角度βが９０度近傍になるように第二駆動部２３を制御し、操舵角度αを変更する。すなわち、制御部５０は、移動台車１の進行方向（前方ＦＲ）に段差Ｓがあるとき、操舵角度αが小さくなるように第二駆動部２３を制御する。ここで、進入角度βは、図６ａに示す平面図において、駆動方向Ｍと段差Ｓとがなす角である。
【0052】
移動台車１は、進入角度βが９０度以外のとき、車輪部２１における第一回転方向ＲＤ１の回転だけでなく、副車輪部２１ｆにおける第三回転方向ＲＤ３の回転も利用して段差Ｓを乗り越える。進入角度βが９０度から遠ざかるにつれて、移動台車１が段差Ｓを乗り越える際に副車輪部２１ｆにおける第三回転方向ＲＤ３の回転を利用する比率が大きくなる。一方、進入角度βが９０度に近付くにつれ、移動台車１が段差Ｓを乗り越える際に車輪部２１における第一回転方向ＲＤ１の回転を利用する比率が大きくなる。
【0053】
そのため、段差Ｓに対する車輪部２１の進入角度βが９０度に近くなるように操舵角度αを変更することで、移動台車１が段差Ｓを乗り越える際、第一駆動部２２による駆動力を効率よく利用して段差Ｓを乗り越えることができる。また、副車輪部２１ｆは車輪部２１よりも小径であり、回転半径が小さい。そのため、より回転半径が大きい車輪部２１の回転を利用して段差Ｓを乗り越えることで、移動台車１は、安定して段差Ｓを乗り越えることができる。なお、移動台車１が後述する特異姿勢状態になるのを避けるため、進入角度βは９０度ではなく、例えば、８０度など、９０度近傍の角度が望ましい。
【0054】
図６ｂに示す段差Ｓのように車輪部２１の高さ（直径）の半分ほどの高さを有する段差ではなく、縞鋼板等の細やかな凹凸が形成された床面を走行する際も同様に、進行方向に対する操舵角度αが小さくなるようにすることで、移動台車１は、安定して走行できる。
【0055】
次に、第一駆動部２２の回転角速度φおよび第二駆動部２３の操舵角度αを算出する方法の一例を説明する。ここで、回転角速度φは、第一駆動部２２の第一モータシャフト２２ｂが第一回転方向ＲＤ１に回転する角速度である。
【0056】
移動台車１が主に進行する方向である主進行方向（例えば、前方ＦＲ）をｘ方向とする。また、主進行方向と垂直な副進行方向（例えば、左方ＬＴ）をｙ方向とする。また、移動台車１は、主進行方向の速度として、副進行方向の速度の３倍の速度を出力可能であるとする。
【0057】
このとき、主進行方向の最高速度Ｖｘｍａｘと、副進行方向の最高速度Ｖｙｍａｘは、式１および式２を用いて表すことができる。
【0058】
【数1】
【0059】
【数2】
【0060】
主進行方向の速度は、副進行方向の速度の３倍の速度であるため、ＶｘｍａｘとＶｙｍａｘの関係は式３を用いて表すことができる。
【0061】
【数3】
【0062】
式１－３によって、操舵角度αを求めることができる。上述の例（式１－３）の場合、操舵角度αは、約１８.４度であると算出できる。
【0063】
式３において、主進行方向の速度に対する副進行方向の速度の比率（式３は３倍）を可変値Ｎとして、移動台車１の周囲障害物との距離や動きの大きさなどに応じて随時必要な比率が設定されるようにしてもよい。例えば、移動台車１に対して障害物が近くにある場合は可変値Ｎを小さくし、障害物が近くにない場合は可変値Ｎを大きくする。
【0064】
移動台車１の目標併進速度と第一駆動部２２の回転角速度φとの関係は、運動学の観点から式４を用いて表すことができる。
【0065】
【数4】
【0066】
式４において、左辺は、移動台車１における目標併進速度（ＶｘｒｅｆおよびＶｙｒｅｆ）および目標旋回角速度Ｗｒｅｆの３×１列ベクトルである。また、右辺の［φｎ（ｎ＝１～４）］は４×１の列ベクトルである。Ｔｉｎｖ（α）は３×４の順運動学行列であり、車輪部２１の径や設置位置、操舵角度αを含めた車輪部２１の向きなどから幾何的に求まる。
【0067】
操舵角度αが定まれば、式４の逆運動学を解くことで回転角速度φが求まる。制御部５０は式１－４に基づいて各瞬間における操舵角度αおよび回転角速度φを算出し、これらの角度指令値（αおよびφ）を第一駆動部２２および第二駆動部２３へ指示する。また、回転角速度φの算出に使用する操舵角度αは、先に算出した第二駆動部２３への角度指令値αｒｅｆではなく、現時点での実際の操舵角度αｎｏｗを用いてもよい。このとき、現時点での操舵角度αｎｏｗとして、第二駆動部２３が有するエンコーダ等によって検出した角度を使用してもよい。
このように、制御部５０は、操舵角度αに基づいて第一駆動部２２を制御し、車輪部２１の第一回転方向ＲＤ１における角速度（回転角速度φ）を変更する。
このように、制御部５０は、操舵角度αに基づいて第一駆動部２２を制御し、車輪部２１の第一回転方向ＲＤ１における角速度（回転角速度φ）を変更する。
【0068】
操舵角度αを決定する方法は、上述の例に限られず、制御方針に従ってその時々で重要視する項目を反映した評価関数を用意し、その値が最小又は最大となるような最適な操舵角度αを選定するようにしてもよい。
【0069】
例えば、移動台車１が段差Ｓを乗り越える場合、段差Ｓの上下方向Ｖにおける高さに応じた評価関数を用意し、この評価関数を用いて段差Ｓを安定して乗り越えるための操舵角度αＤを求める。このαＤと、式１－３に示した例のように主進行方向の速度と副進行方向の速度との関係から求めた操舵角度であるαＶと、を比較し、より小さい操舵角度を採用してもよい。このように、操舵角度αは、複数の評価関数を組み合わせて決定してもよい。
【0070】
また、複数の移動装置２０を有する移動台車１において、各移動装置２０における操舵角度が異なっていてもよい。例えば、移動台車１の左方ＬＴと右方ＲＴにおける床面（地面）の凹凸状況が異なり、左方ＬＴの凹凸の高さが右方ＲＴの凹凸の高さより高い場合は、左方ＬＴに配置された移動装置２０ａ、２０ｃにおける操舵角度α１、α３が、右方ＲＴに配置された移動装置２０ｂ、２０ｄにおける操舵角度α２、α４よりも小さくなるように各操舵角度を決定してもよい。
【0071】
公知のオムニホイールにおいて、本実施形態の副車輪部２１ｆに該当する小車輪は、フリーローラーなどと呼ばれ、一般的に、受動的に回転する車輪である。本実施形態に係る移動台車１においても、車輪部２１の副車輪部２１ｆは、第一駆動部２２によって回転する車輪部２１と床面（地面）との間に発生する摩擦力等の外力を受けて受動的に回転する。
【0072】
そのため、移動台車１において、４つ全ての車輪部２１における操舵角度αを主進行方向に対して０度にした場合、副進行方向に対して速度の出力ができず、外部から副進行方向へ押す力が加わった場合、踏ん張ることができずに受動的に移動してしまう。このような車輪部２１の姿勢を、特異姿勢状態と呼ぶ。
【0073】
移動台車１は、４つ全ての操舵角度αが±９０度のときにも特異姿勢状態となる。また、移動台車１は、４つの車輪部２１における駆動方向Ｍ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）が全て平行になったときに特異姿勢状態となる。例えば、α１＝１０度、α２＝－１０度、α３＝－１０度、α４＝１０度である組み合わせも特異姿勢状態である。ここで、操舵角度αの正負は、駆動方向Ｍと進行方向（前方ＦＲ）とが一致するときを０度とし、図４に示すα１～α４を正（＋）とし、反対向きを負（－）とする。
【0074】
制御部５０は、特異姿勢状態を回避するように各操舵角度αを変更する。例えば、各車輪部２１に対して特異姿勢状態に近い操舵角度αが選択された場合、制御部５０は、各操舵角度αを強制的に変更し、特異姿勢状態を回避する。このように、制御部５０は、車輪部２１における駆動方向Ｍと、移動台車１の進行方向とが異なるように第二駆動部２３を制御し、操舵角度αを変更する。
【0075】
また、制御部５０は、逆運動学計算時における車輪部２１の目標回転速度の発散傾向などを監視し、一定以上の発散傾向を検出した際には操舵角度αを強制的に変更し、目標値が所定の数値の範囲内に収まるようにしてもよい。
【0076】
また、制御部５０は、特異姿勢状態ではない姿勢であっても、２つ以上の車輪部２１の駆動方向Ｍが平行に近くなることを避けるように第二駆動部２３を制御し、よりロバスト性を維持するように特異姿勢状態を回避してもよい。
【0077】
また、制御部５０は、逆運動学計算に基づいて算出された角速度指令値が第一駆動部２２における許容速度の範囲外となるとき、操舵角度αの大きさを特異姿勢状態から遠ざけるように変更するとともに、移動台車１の目標速度方向を維持しつつ、第一駆動部２２に対する角速度指令値が第一駆動部２２における許容速度の範囲内となるように角速度指令値を変更してもよい。制御部５０が第一駆動部２２における角速度指令値を許容速度の範囲内となるように変更することで、移動台車１は、より安全に特異姿勢状態を回避できる。
【0078】
本実施形態の移動台車１によれば、複数の車輪部２１と、第一回転軸Ｒ１を回転中心として車輪部２１を第一回転方向ＲＤ１に回転可能な第一駆動部２２と、第一回転軸Ｒ１と異なる方向に延びる第二回転軸Ｒ２を有し、第二回転軸Ｒ２を回転中心として車輪部２１および第一駆動部２２を第二回転方向ＲＤ２に回転可能な第二駆動部２３と、第一駆動部２２および第二駆動部２３を制御可能な制御部５０と、を持ち、車輪部２１は、第一回転方向ＲＤ１と異なる第三回転方向ＲＤ３に回転可能な複数の副車輪部２１ｆを有する。
制御部５０が第二駆動部２３を制御し、移動台車１の進行方向に対する車輪部２１の向き（操舵角度α）を変更することで、移動台車１は、機動性を維持しつつ全方向に移動できる。
制御部５０が第二駆動部２３を制御し、移動台車１の進行方向に対する車輪部２１の向き（操舵角度α）を変更することで、移動台車１は、機動性を維持しつつ全方向に移動できる。
【0079】
上記実施形態では、移動台車１は、４つの車輪部２１と、各車輪部２１と対応して各車輪部２１の操舵角度αを変更する４つの第二駆動部２３を有していた。移動台車１は、伝達部材を有し、伝達部材を介して第二駆動部の駆動力を複数の車輪部に伝達させることによって複数の車輪部の操舵角度を変更してもよい。
【0080】
図７は、変形例１に係る移動台車１Ａを模式的に示す平面図である。移動台車１Ａにおける移動装置２０Ａは、第二回転軸Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ、Ｒ２ｄを回転中心として移動装置２０Ａを車体部１０に対して回転可能な回転部材２４Ａを備える。例えば、回転部材２４Ａは、伝達された動力に対して受動的に回転する歯車である。また、移動台車１Ａは、第二駆動部２３Ａと、伝達部材７０Ａとを有する。第二駆動部２３Ａは、移動装置２０Ａにおける第二回転軸Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ、Ｒ２ｄと平行に延びる回転軸Ｒ４ａ、Ｒ４ｂを有する公知の電動モータである。第二駆動部２３Ａの回転軸の先端には、第二駆動部２３Ａの駆動力を伝達させるための歯車が設けられている。また、伝達部材７０Ａは、チェーンやタイミングベルトなど、複数の歯車の間で動力を伝達する部材である。
【0081】
図７に示すように、移動台車１Ａの左方ＬＴにおいて、伝達部材７０Ａａは、第二駆動部２３Ａａと、移動装置２０Ａａにおける回転部材２４Ａと、移動装置２０Ａｃにおける回転部材２４Ａとに８の字に掛けられている。そのため、第二駆動部２３Ａａの駆動力は、伝達部材７０Ａａを介して移動装置２０Ａａおよび移動装置２０Ａｃに伝達される。右方ＲＴも同様に、第二駆動部２３Ａｂの駆動力は、伝達部材７０Ａｂを介して移動装置２０Ａｂおよび移動装置２０Ａｄに伝達される。その結果、移動台車１Ａは、制御部５０によって２つの第二駆動部２３Ａを制御することで、４つの移動装置２０Ａにおける操舵角度αを変更できる。このように、変形例１に係る移動台車１Ａは、１つの第二駆動部２３Ａの駆動力を伝達部材７０Ａを介して２つの移動装置２０Ａに伝達することで、２つの移動装置２０Ａにおける２つの操舵角度αを連動して制御できる。２つの操舵角度αが連動して制御されることで、上記実施形態に係る移動台車１のように１つの第二駆動部２３で１つの操舵角度αを制御する場合と比較して、各操舵角度αの取り方（組み合わせ）には制約が付されるが、操舵角度αの変更に使用するアクチュエータ（第二駆動部）の個数を減らすことができる。
【0082】
図８は、変形例２に係る移動台車１Ｂを模式的に示す平面図である。移動台車１Ｂにおける移動装置２０Ｂは、第二回転軸Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ、Ｒ２ｄを回転中心として移動装置２０Ｂを車体部１０に対して回転可能な回転部材２４Ｂを備える。例えば、回転部材２４Ｂは、伝達された動力に対して受動的に回転する歯車（かさ歯車等）である。また、移動台車１Ｂは、第二駆動部２３Ｂと、伝達部材７０Ｂとを有する。第二駆動部２３Ｂは、移動装置２０Ｂにおける第二回転軸Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ、Ｒ２ｄと垂直に延びる回転軸を有する公知の電動モータである。第二駆動部２３Ｂの回転軸の先端には、第二駆動部２３Ｂの駆動力を伝達させるための歯車であるモータ伝達部６１Ｂ（６１Ｂａ、６１Ｂｂ）が設けられている。また、伝達部材７０Ｂは、第二駆動部２３Ｂの回転軸と平行に延びる棒状の伝達シャフト７４Ｂ（７４Ｂａ、７４Ｂｂ）と、伝達シャフト７４Ｂの一方の端部に接続された第一伝達部７１Ｂ（７１Ｂａ、７１Ｂｂ）と、他方の端部に接続された第二伝達部７２Ｂ（７２Ｂａ、７２Ｂｂ）と、伝達シャフト７４Ｂの中間に設けられた第三伝達部７３Ｂ（７３Ｂａ、７３Ｂｂ）と、を有する。第一伝達部７１Ｂおよび第二伝達部７２Ｂは、回転部材２４Ｂと噛み合った歯車（かさ歯車等）である。第三伝達部７３Ｂは、モータ伝達部６１Ｂと噛み合った歯車である。
【0083】
図８に示すように、移動台車１Ｂの左方ＬＴにおいて、第二駆動部２３Ｂａの駆動力は、モータ伝達部６１Ｂａおよび第三伝達部７３Ｂａを経由して伝達部材７０Ｂａへ伝達される。また、伝達部材７０Ｂａに伝達した第二駆動部２３Ｂａの駆動力は、第一伝達部７１Ｂａおよび第二伝達部７２Ｂａを経由して移動装置２０Ｂａおよび移動装置２０Ｂｃへ伝達される。右方ＲＴも同様に、第二駆動部２３Ｂｂの駆動力は、伝達部材７０Ｂｂを介して移動装置２０Ｂｂおよび移動装置２０Ｂｄに伝達される。その結果、移動台車１Ｂは、制御部５０によって２つの第二駆動部２３Ｂを制御することで、４つの移動装置２０Ｂにおける操舵角度αを変更できる。変形例１に係る移動台車１Ａと同様に、変形例２に係る移動台車１Ｂは、上記実施形態に係る移動台車１のように１つの第二駆動部２３で１つの操舵角度αを制御する場合と比較して、各操舵角度αの取り方（組み合わせ）には制約が付されるが、操舵角度αの変更に使用するアクチュエータ（第二駆動部）の個数を減らすことができる。
【0084】
図９は、変形例３に係る移動台車１Ｃを模式的に示す平面図である。移動台車１Ｃにおける移動装置２０Ｃは、第二回転軸Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ、Ｒ２ｄを回転中心として移動装置２０Ｃを車体部１０に対して回転可能な回転部材２４Ｃを備える。例えば、回転部材２４Ｃは、伝達された動力に対して受動的に回転する歯車である。また、移動台車１Ｃは、第二駆動部２３Ｃと、伝達部材７０Ｃとを有する。第二駆動部２３Ｃは、移動装置２０Ｃにおける第二回転軸Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ、Ｒ２ｄと平行に延びる回転軸Ｒ５を有する公知の電動モータである。第二駆動部２３Ｃの回転軸の先端には、第二駆動部２３Ｃの駆動力を伝達させるための歯車が設けられている。また、伝達部材７０Ｃは、チェーンやタイミングベルトなど、複数の歯車の間で動力を伝達する部材であり、第一伝達部７１Ｃ、第二伝達部７２Ｃおよび第三伝達部７３Ｃを有する。
【0085】
図９に示すように、移動台車１Ｃの左方ＬＴにおいて、第一伝達部７１Ｃは、移動装置２０Ｃａにおける回転部材２４Ｃと、移動装置２０Ｃｃにおける第二駆動部２３Ｃとに８の字に掛けられている。また、移動台車１Ｃの右方ＲＴにおいて、第二伝達部７２Ｃは、移動装置２０Ｃｂにおける回転部材２４Ｃと、移動装置２０Ｃｄにおける回転部材２４Ｃとに８の字に掛けられている。さらに、移動台車１Ｃの前方ＦＲにおいて、第三伝達部７３Ｃは、第二駆動部２３Ｃと、移動装置２０Ｃａにおける回転部材２４Ｃと、移動装置２０Ｃｂにおける回転部材２４Ｃとに８の字に掛けられている。
【0086】
そのため、第二駆動部２３Ｃの駆動力は、伝達部材７０Ｃを介して移動装置２０Ｃａ、移動装置２０Ｃｂ、移動装置２０Ｃｃおよび移動装置２０Ｃｄに伝達される。その結果、移動台車１Ｃは、制御部５０によって１つの第二駆動部２３Ｃを制御することで、４つの移動装置２０Ｃにおける操舵角度αを変更できる。このように、変形例３に係る移動台車１Ｃは、１つの第二駆動部２３Ｃの駆動力を伝達部材７０Ｃを介して４つの移動装置２０Ｃに伝達することで、４つの移動装置２０Ｃにおける４つの操舵角度αを連動して制御できる。４つの操舵角度αが連動して制御されることで、上記実施形態に係る移動台車１のように１つの第二駆動部２３で１つの操舵角度αを制御する場合と比較して、各操舵角度αの取り方（組み合わせ）には制約が付されるが、操舵角度αの変更に使用するアクチュエータ（第二駆動部）の個数を減らすことができる。
【0087】
上記実施形態では、移動台車１は、４つの移動装置２０を有していた。移動台車１は、５つ以上の移動装置２０を有していてもよい。
【0088】
図１０は、変形例４に係る移動台車１Ｄを模式的に示す平面図である。
移動台車１Ｄは、移動装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに加えて、さらに移動装置２０ｅ、２０ｆを備える。図１０に示すように、移動装置２０ｅは、移動装置２０ａおよび移動装置２０ｃに前後方向Ｄに挟まれて配置されている。移動装置２０ｆは、移動装置２０ｂおよび移動装置２０ｄに前後方向Ｄに挟まれて配置されている。
移動台車１Ｄは、移動装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに加えて、さらに移動装置２０ｅ、２０ｆを備える。図１０に示すように、移動装置２０ｅは、移動装置２０ａおよび移動装置２０ｃに前後方向Ｄに挟まれて配置されている。移動装置２０ｆは、移動装置２０ｂおよび移動装置２０ｄに前後方向Ｄに挟まれて配置されている。
【0089】
上記実施形態における移動装置２０と同様に、移動装置２０ｅおよび移動装置２０ｆは、第一回転軸Ｒ１ｅ、Ｒ１ｆおよび第二回転軸Ｒ２ｅ、Ｒ２ｆを有する。上記実施形態において、特異姿勢状態を回避するように移動装置２０の操舵角度αが変更されるが、移動装置２０ｅおよび移動装置２０ｆにおける駆動方向は、移動台車１Ｄの主進行方向と一致するのが望ましい。
【0090】
移動装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにおける操舵角度αが特異姿勢状態を回避するように変更されるため、移動装置２０ｅおよび移動装置２０ｆにおける駆動方向が移動台車１Ｄの主進行方向と一致した場合であっても、移動台車１Ｄは、副進行方向に加わる力に対して踏ん張ることができ、副進行方向に受動的に移動しない。また、移動装置２０ｅおよび移動装置２０ｆにおける駆動方向を移動台車１Ｄの主進行方向と一致させることで、移動装置２０ｅおよび移動装置２０ｆにおける速度出力の全て（又は大部分）を主進行方向への移動に利用できるため、移動台車１Ｄは、より安定して主進行方向へ移動できる。
【0091】
上記実施形態では、移動台車１は、車輪部２１を回転可能な第一駆動部２２と第二駆動部２３とを有していた。移動台車１は、車輪部２１に対する車体部１０の鉛直方向（上下方向Ｖ）における高さを変更可能な第三駆動部を備えていてもよい。
【0092】
図１１ａは、変形例５に係る移動台車１Ｅを模式的に示す平面図である。図１１ｂは、変形例５に係る移動台車１Ｅにおける移動装置２０の近傍を模式的に示す正面図である。
移動台車１Ｅは、変形例４に係る移動台車１Ｄにさらに脚部２５Ｅと第三駆動部２６Ｅとを備えた移動台車である。脚部２５Ｅは、移動装置２０と車体部１０とを連結している。移動台車１Ｅにおける移動装置２０は、脚部２５Ｅによって車体部１０に連結されているため、変形例４に係る移動台車１Ｄにおける移動装置２０と比較して、車体部１０から離れた位置に設けられている。
移動台車１Ｅは、変形例４に係る移動台車１Ｄにさらに脚部２５Ｅと第三駆動部２６Ｅとを備えた移動台車である。脚部２５Ｅは、移動装置２０と車体部１０とを連結している。移動台車１Ｅにおける移動装置２０は、脚部２５Ｅによって車体部１０に連結されているため、変形例４に係る移動台車１Ｄにおける移動装置２０と比較して、車体部１０から離れた位置に設けられている。
【0093】
また、第三駆動部２６Ｅは、上下方向Ｖと垂直な方向に延びる回転軸Ｒ６を回転中心として回転方向ＲＤ６に回転可能である。第三駆動部２６Ｅは、制御部５０によって制御されることで回転方向ＲＤ６に回転する。第三駆動部２６Ｅを回転方向ＲＤ６に回転させることで、車体部１０に対する移動装置２０の位置を変更できる。
【0094】
図１１ｂに示す正面図において、第三駆動部２６Ｅを回転方向ＲＤ６に時計回りに回転させることで、脚部２５Ｅが左右方向Ｈと平行に近づくように傾き、移動装置２０は、車体部１０に対して右方ＲＴに移動し、左右方向Ｈにおいて車体部１０から離れる。また、上下方向Ｖにおいて、移動装置２０は車体部１０に近付く。
第三駆動部２６Ｅを回転方向ＲＤ６に反時計回りに回転させることで、脚部２５Ｅが上下方向Ｖと平行に近づくように傾き、移動装置２０は、図１１ｂに示す位置よりも左方ＬＴに移動し、左右方向Ｈにおいて車体部１０に近づく。また、上下方向Ｖにおいて、移動装置２０は車体部１０から下方ＬＯに離れる。
第三駆動部２６Ｅを回転方向ＲＤ６に反時計回りに回転させることで、脚部２５Ｅが上下方向Ｖと平行に近づくように傾き、移動装置２０は、図１１ｂに示す位置よりも左方ＬＴに移動し、左右方向Ｈにおいて車体部１０に近づく。また、上下方向Ｖにおいて、移動装置２０は車体部１０から下方ＬＯに離れる。
【0095】
移動台車１Ｅを運用する際、移動装置２０の車輪部２１は地面又は床面に接地している。そのため、第三駆動部２６Ｅを回転方向ＲＤ６に回転させることで、車輪部２１に対する車体部１０の上下方向Ｖ（鉛直方向）における高さが変更され、地面又は床面に対する車体部１０の上下方向Ｖにおける高さが変更される。
【0096】
このとき、脚部２５Ｅの回転方向ＲＤ６における角度に関わらず、移動装置２０における第二回転軸Ｒ２が上下方向Ｖと平行になるのが望ましいが、第二回転軸Ｒ２が上下方向Ｖに対して傾いていてもよい。例えば、第三駆動部２６Ｅの回転動作と連動して脚部２５Ｅに対する移動装置２０の角度を変更する構造を脚部２５Ｅと移動装置２０との接続部位に設けてもよいし、移動装置２０の垂直姿勢を維持するために脚部２５Ｅが平行リンク機構等を有していてもよい。
【0097】
また、第三駆動部２６Ｅは、制御部５０によって制御されて能動的に回転するアクチュエータでなく、バネやダンパ等を利用した受動的なサスペンション機構であってもよい。
図１１ｃは、変形例５に係る移動台車１Ｅにおいて、第三駆動部２６Ｅがサスペンション機構である例を模式的に示す正面図である。
図１１ｃは、変形例５に係る移動台車１Ｅにおいて、第三駆動部２６Ｅがサスペンション機構である例を模式的に示す正面図である。
【0098】
図１１ｃに示す例において、車体部１０と脚部２５Ｅとは、サスペンション機構である第三駆動部２６Ｅによって連結されている。図１１ｃに示す脚部２５Ｅは、上下方向Ｖと垂直な方向に延びる回転軸Ｒ６ａを回転中心として車体部１０に対して回転方向ＲＤ６ａに回転可能に、車体部１０に接続されている。また、脚部２５Ｅは、回転軸Ｒ６ａからある程度離れた位置において、第三駆動部２６Ｅを介して車体部１０と接続されている。
【0099】
図１１ｃに示す第三駆動部２６Ｅは、回転軸Ｒ６ｂを回転中心として車体部１０に対して回転方向ＲＤ６ｂに回転可能である。また、回転軸Ｒ６ｃを回転中心として脚部２５Ｅに対して回転方向ＲＤ６ｃに回転可能である。ここで、回転軸Ｒ６ｂおよび回転軸Ｒ６ｃは、回転軸Ｒ６ａと平行に延びているのが望ましいが、平行でなくてもよい。
【0100】
また、第三駆動部２６Ｅは、バネ又はダンパ等を利用したサスペンション機構である。そのため、第三駆動部２６Ｅが伸縮することにより、回転軸Ｒ６ｂから回転軸Ｒ６ｃまでの距離が変更される。すなわち、第三駆動部２６Ｅの伸縮によって、車輪部２１に対する車体部１０の上下方向Ｖにおける高さが変更可能である。
【0101】
図１１ｃに示す例において、例えば、車体部１０の上方ＵＰの面に貨物を載せたとき、貨物の重さによって第三駆動部２６Ｅのバネ等が圧縮され、車体部１０が下方ＬＯへ沈み込む。そのため、貨物を載せた移動台車１Ｅの重心が高くなるのを抑制し、姿勢が不安定になるのを抑制できる。このとき、脚部２５Ｅにおける回転方向ＲＤ６ａの回転および第三駆動部２６Ｅにおける回転方向ＲＤ６ｂ、ＲＤ６ｃの回転によって、地面又は床面に対する車体部１０の角度は変わらないため、車体部１０の上方ＵＰの面に乗せた貨物が落下するのを抑制できる。また、サスペンション機構である第三駆動部２６Ｅを有することで、移動台車１Ｅは、地面又は床面の凹凸による振動等を吸収し、安定して移動できる。
また、図１１ｃに示す例においても、移動装置２０の垂直姿勢を維持するための平行リンク機構等を脚部２５Ｅが有していてもよい。
また、図１１ｃに示す例においても、移動装置２０の垂直姿勢を維持するための平行リンク機構等を脚部２５Ｅが有していてもよい。
【0102】
なお、第三駆動部２６Ｅおよび前述の平行リンク機構は、変形例５に係る移動台車１Ｅのように６つの移動装置２０を有する態様に限られず、上記実施形態に記載の移動台車１のように４つの移動装置２０を有する態様や５つの移動装置２０を有する態様に採用されてもよい。
【0103】
第三駆動部２６Ｅによって車輪部２１に対する車体部１０の高さを変更することで、例えば、移動台車１Ｅは、地面又は床面に置かれた障害物を上下方向Ｖに避けて走行することができる。また、移動装置２０を上下方向Ｖに移動可能な直動アクチュエータを脚部２５Ｅに設けて脚部２５Ｅの角度を変えずに車体部１０の高さを変更してもよい。また、移動台車１Ｅが車体部１０に対する移動装置２０の高さを変更可能な脚部２５Ｅおよび第三駆動部２６Ｅを有することで、移動台車１Ｅが段差を乗り越える際に、移動台車１Ｅは、移動装置２０を段差よりも高い位置に持ち上げて、人が段差を乗り越えるようにして容易に段差を乗り越えることができる。
【0104】
上記実施形態では、移動台車１における第一回転軸Ｒ１と第二回転軸Ｒ２とは、車輪部２１の中心で交差していた。第一回転軸Ｒ１と第二回転軸Ｒ２とは、車輪部２１の中心で交差していなくてもよい。
【0105】
図１２は、変形例６に係る移動台車１Ｆを模式的に示す平面図である。移動台車１Ｆは、変形例５に係る移動台車１Ｅと同様に脚部２５Ｅおよび第三駆動部２６Ｅを備える。また、移動台車１Ｆにおける移動装置２０Ｆ（２０Ｆａ～２０Ｆｆ）は、上記実施形態に係る移動台車１における第二駆動部２３を有さない。移動台車１Ｆにおける第二駆動部２３Ｆは、脚部２５Ｅと車体部１０との接続部位に設けられている。
【0106】
そのため、移動台車１Ｆは、第二駆動部２３Ｆを駆動し、移動装置２０Ｆ、脚部２５Ｅおよび第三駆動部２６Ｅを第二回転軸Ｒ２を回転中心として回転させることで操舵角度を変更できる。
【0107】
このとき、車輪部２１は、第二回転軸Ｒ２を回転中心とした円弧軌道上を振られるため、車輪部２１における第一回転方向ＲＤ１の回転は、その分の抵抗を地面又は床面から受ける。そのため、車輪部２１における第一回転方向ＲＤ１の回転において、第二駆動部２３Ｆの動きと同期した状態で、移動台車１Ｆの移動のための回転成分に加えて、第二駆動部２３Ｆの動きにより車輪部２１の接地点が第二回転軸Ｒ２を回転中心とした円弧軌道上を振られる変動分に相当する回転量を足し合わせた回転量となるように制御することで、第二回転軸Ｒ２を回転中心とした回転によって車輪部２１が地面又は床面から受ける抵抗を抑制できる。
【0108】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、車輪部２１を駆動させる第一駆動部２２が有する第一回転軸Ｒ１と異なる方向に延びる第二回転軸Ｒ２を有する第二駆動部２３を備え、第二駆動部２３によって進行方向に対する車輪部２１の向き（操舵角度α）を変更することで、移動台車１は、機動性を維持しつつ全方向に移動できる。
【0109】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0110】
１…移動台車、１０…車体部、２０…移動装置、２１…車輪部、２１ｆ…副車輪部、２２…第一駆動部、２３…第二駆動部、３０…モータドライバ、４０…バッテリ、５０…制御部、２６Ｅ…第三駆動部、７０Ａ…伝達部材、Ｒ１…第一回転軸、Ｒ２…第二回転軸、Ｒ３…第三回転軸、ＲＤ１…第一回転方向、ＲＤ２…第二回転方向、ＲＤ３…第三回転方向、α…操舵角度、Ｍ…駆動方向、Ｓ…段差
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図12】