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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】P2024143407
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】移動体
(51)【国際特許分類】
B62D 61/00 20060101AFI20241003BHJP
B62B 3/00 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
B62D61/00
B62B3/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023056066
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001379
【氏名又は名称】弁理士法人大島特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】飯村 太紀
(72)【発明者】
【氏名】尾▲崎▼ 司昌
(72)【発明者】
【氏名】岩上 寛
(72)【発明者】
【氏名】小橋 慎一郎
【テーマコード（参考）】
3D050
【Ｆターム（参考）】
3D050AA01
3D050DD03
3D050EE08
3D050EE15
3D050HH07
3D050KK14
(57)【要約】
【課題】 安定した走行が可能な移動体を提供する。
【解決手段】 移動体１であって、車体２と、車体に設けられた左右一対の駆動輪３と、駆動輪のそれぞれを駆動させる駆動ユニット６と、左右一対の自在キャスタ５と、駆動ユニットを制御する制御装置８と、を有し、制御装置は、自在キャスタの接地位置Ｐ１と重心Ｇとの前後距離を推定する推定部６６と、所定の算出条件が満たされたときに、推定部によって推定された前後距離Ｌｆと、駆動輪の接地位置と重心との前後距離Ｌｒと、駆動輪のコーナリングパワーＫｒと、自在キャスタのコーナリングパワーＫｆとに基づいて、安定限界速度Ｖｍａｘを算出する限界速度算出部６８と、限界速度算出部によって安定限界速度が算出されたときには、速度が安定限界速度以下となるように、駆動ユニットを制御する駆動制御部７２とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 移動体１であって、車体２と、車体に設けられた左右一対の駆動輪３と、駆動輪のそれぞれを駆動させる駆動ユニット６と、左右一対の自在キャスタ５と、駆動ユニットを制御する制御装置８と、を有し、制御装置は、自在キャスタの接地位置Ｐ１と重心Ｇとの前後距離を推定する推定部６６と、所定の算出条件が満たされたときに、推定部によって推定された前後距離Ｌｆと、駆動輪の接地位置と重心との前後距離Ｌｒと、駆動輪のコーナリングパワーＫｒと、自在キャスタのコーナリングパワーＫｆとに基づいて、安定限界速度Ｖｍａｘを算出する限界速度算出部６８と、限界速度算出部によって安定限界速度が算出されたときには、速度が安定限界速度以下となるように、駆動ユニットを制御する駆動制御部７２とを備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体であって、
車体と、
前記車体に設けられた左右一対の駆動輪と、
前記駆動輪のそれぞれを駆動させる駆動ユニットと、
前記駆動輪の前方それぞれに設けられ、それぞれ前記車体に上下方向に延びる軸線を中心として旋回可能に支持された左右一対の自在キャスタと、
前記駆動ユニットを制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記自在キャスタの接地位置と重心との前後距離を推定する推定部と、
所定の算出条件が満たされたときに、前記推定部によって推定された前後距離と、前記駆動輪の接地位置と前記重心との前後距離と、前記駆動輪のコーナリングパワーと、前記自在キャスタのコーナリングパワーとに基づいて、安定限界速度を算出する限界速度算出部と、
前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出されたときには、速度が前記安定限界速度以下となるように、前記駆動ユニットを制御する駆動制御部とを備える移動体。
車体と、
前記車体に設けられた左右一対の駆動輪と、
前記駆動輪のそれぞれを駆動させる駆動ユニットと、
前記駆動輪の前方それぞれに設けられ、それぞれ前記車体に上下方向に延びる軸線を中心として旋回可能に支持された左右一対の自在キャスタと、
前記駆動ユニットを制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記自在キャスタの接地位置と重心との前後距離を推定する推定部と、
所定の算出条件が満たされたときに、前記推定部によって推定された前後距離と、前記駆動輪の接地位置と前記重心との前後距離と、前記駆動輪のコーナリングパワーと、前記自在キャスタのコーナリングパワーとに基づいて、安定限界速度を算出する限界速度算出部と、
前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出されたときには、速度が前記安定限界速度以下となるように、前記駆動ユニットを制御する駆動制御部とを備える移動体。
【請求項2】
前記限界速度算出部は、以下の式（Ａ）に基づいて、前記安定限界速度を算出する請求項１に記載の移動体。
ここで、Ｖｍａｘは前記安定限界速度、ｍは前記移動体の質量、Ｋｆは前記自在キャスタのコーナリングパワー、Ｋｒは前記駆動輪のコーナリングパワー、Ｌｆは前記自在キャスタの接地位置から前記重心までの前後距離、Ｌｒは前記駆動輪の接地位置から前記重心までの前後距離である。
【請求項3】
前記駆動輪は左右方向に平行移動可能な全方向車輪である請求項２に記載の移動体。
【請求項4】
前記算出条件は、ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０であることを含む、請求項３に記載の移動体。
【請求項5】
前記車体に設けられ、操作者からの前記移動体の操作に係る操作入力を受け付ける入力センサと、
前記入力センサによって取得された前記操作入力に基づいて、仮の移動速度となる暫定速度とを算出する暫定速度決定部と、
前記暫定速度決定部によって決定された前記暫定速度に基づいて、目標速度を決定する目標速度設定部と、を有し、
前記目標速度設定部は、前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出され、且つ、前記暫定速度決定部によって決定された前記暫定速度の大きさが前記安定限界速度より大きいときには、前記安定限界速度の大きさを前記暫定速度の大きさで割った係数を算出して前記暫定速度に前記係数を掛けることによって前記目標速度を取得し、
前記駆動制御部は前記移動体が前記目標速度で移動するように、前記駆動ユニットを制御する請求項４に記載の移動体。
前記入力センサによって取得された前記操作入力に基づいて、仮の移動速度となる暫定速度とを算出する暫定速度決定部と、
前記暫定速度決定部によって決定された前記暫定速度に基づいて、目標速度を決定する目標速度設定部と、を有し、
前記目標速度設定部は、前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出され、且つ、前記暫定速度決定部によって決定された前記暫定速度の大きさが前記安定限界速度より大きいときには、前記安定限界速度の大きさを前記暫定速度の大きさで割った係数を算出して前記暫定速度に前記係数を掛けることによって前記目標速度を取得し、
前記駆動制御部は前記移動体が前記目標速度で移動するように、前記駆動ユニットを制御する請求項４に記載の移動体。
【請求項6】
前記暫定速度決定部は、前記操作入力に基づいて、仮のヨーレートとなる暫定ヨーレートを算出し、
前記目標速度設定部は、前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出され、且つ、前記暫定速度の大きさが前記安定限界速度より大きいときには、前記暫定ヨーレートに前記係数を掛けることによって目標ヨーレートを取得し、
前記駆動制御部は前記移動体のヨーレートが前記目標ヨーレートとなるように前記駆動ユニットを制御する請求項５に記載の移動体。
前記目標速度設定部は、前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出され、且つ、前記暫定速度の大きさが前記安定限界速度より大きいときには、前記暫定ヨーレートに前記係数を掛けることによって目標ヨーレートを取得し、
前記駆動制御部は前記移動体のヨーレートが前記目標ヨーレートとなるように前記駆動ユニットを制御する請求項５に記載の移動体。
【請求項7】
前記算出条件は、ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０であり、且つ、前記暫定ヨーレートの大きさが所定の閾値以上である請求項６に記載の移動体。
【請求項8】
前記推定部は、前記暫定速度又は前記移動速度の少なくとも一方に基づいて、前記自在キャスタの車輪の方向を推定し、前記自在キャスタの接地位置と前記重心との距離を推定する請求項１～請求項７のいずれか１つの項に記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、一対の回転機構と、４つの車輪と有する台車を開示している。回転機構はそれぞれ、一対の回転機構は、互いに独立して回転して、車体を移動させる。４つの車輪は、車体の移動に伴って回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２１／０３９９１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１と同様の回転機構を駆動輪として用い、左右一対の駆動輪を後輪、左右一対の自在キャスタを前輪としてそれぞれ用いて移動体を構成することが考えられる。しかしながら、発明者らは、そのような移動体において、回転機構の駆動状態や車両の進行方向等によっては、車体がスピンするなど、走行が不安定となることを見出した。
【0005】
本発明は、以上の背景を鑑み、安定した走行が可能な移動体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために本発明のある態様は、移動体（１）であって、車体（２）と、前記車体に設けられた左右一対の駆動輪（３）と、前記駆動輪のそれぞれを駆動させる駆動ユニット（６）と、前記駆動輪の前方それぞれに設けられ、それぞれ前記車体に上下方向に延びる軸線を中心として旋回可能に支持された左右一対の自在キャスタ（５）と、前記駆動ユニットを制御する制御装置（８）と、を有し、前記制御装置は、前記自在キャスタの接地位置（Ｐ１）と重心（Ｇ）との前後距離を推定する推定部（６６）と、所定の算出条件が満たされたときに、前記推定部によって推定された前後距離（Ｌｆ）と、前記駆動輪の接地位置と前記重心との前後距離（Ｌｒ）と、前記駆動輪のコーナリングパワー（Ｋｒ）と、前記自在キャスタのコーナリングパワー（Ｋｆ）とに基づいて、安定限界速度（Ｖｍａｘ）を算出する限界速度算出部（６８）と、前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出されたときには、速度が前記安定限界速度以下となるように、前記駆動ユニットを制御する駆動制御部（７２）とを備える。
【0007】
この態様によれば、安定限界速度が算出されたときに、移動体の速度が安定限界速度以下となるように制御されるため、安定した走行が可能な移動体が提供される。
【0008】
上記の態様において、好ましくは、前記限界速度算出部は、以下の式（Ａ）に基づいて、前記安定限界速度を算出する。
【0009】
【数1】
【0010】
ここで、Ｖｍａｘは前記安定限界速度、ｍは前記移動体の質量、Ｋｆは前記自在キャスタのコーナリングパワー、Ｋｒは前記駆動輪のコーナリングパワー、Ｌｆは前記自在キャスタの接地位置から前記重心までの前後距離、Ｌｒは前記駆動輪の接地位置から前記重心までの前後距離である。
【0011】
この態様によれば、安定限界速度を適切に算出することができる。
【0012】
上記の態様において、好ましくは、前記駆動輪は左右方向に平行移動可能な全方向車輪である。
【0013】
この態様によれば、移動体を全方向に平行移動させることができる。
【0014】
上記の態様において、好ましくは、前記算出条件は、ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０であることを含む。
【0015】
この態様によれば、安定限界速度の算出が必要となる算出条件を適切に取得することができる。
【0016】
上記の態様において、好ましくは、前記車体に設けられ、操作者からの前記移動体の操作に係る操作入力を受け付ける入力センサ（１０）と、前記入力センサによって取得された前記操作入力に基づいて、仮の移動速度となる暫定速度とを算出する暫定速度決定部（６２）と、前記暫定速度決定部によって決定された前記暫定速度に基づいて、目標速度を決定する目標速度設定部（７０）と、を有し、前記目標速度設定部は、前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出され、且つ、前記暫定速度決定部によって決定された前記暫定速度の大きさが前記安定限界速度より大きいときには、前記安定限界速度の大きさを前記暫定速度の大きさで割った係数を算出して前記暫定速度に前記係数を掛けることによって前記目標速度を取得し、前記駆動制御部は前記移動体が前記目標速度で移動するように、前記駆動ユニットを制御する。
【0017】
この態様によれば、移動体の速度を安定な移動が可能な速度域に制限することができる。
【0018】
上記の態様において、好ましくは、前記暫定速度決定部は、前記操作入力に基づいて、仮のヨーレートとなる暫定ヨーレートを算出し、前記目標速度設定部は、前記限界速度算出部によって前記安定限界速度が算出され、且つ、前記暫定速度の大きさが前記安定限界速度より大きいときには、前記暫定ヨーレートに前記係数を掛けることによって目標ヨーレートを取得し、前記駆動制御部は前記移動体のヨーレートが前記目標ヨーレートとなるように前記駆動ユニットを制御する。
【0019】
この態様によれば、移動体の速度を安定な移動が可能な速度域に制限する際に、移動体のヨーレートを適切に設定することができる。
【0020】
上記の態様において、好ましくは、前記算出条件は、ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０であり、且つ、前記暫定ヨーレートの大きさが所定の閾値以上である。
【0021】
この態様によれば、移動体の安定な移動が可能となるように、移動体の速度を制限するべきタイミングを適切に取得することができる。
【0022】
上記の態様において、好ましくは、前記推定部は、前記暫定速度又は前記移動速度の少なくとも一方に基づいて、前記自在キャスタの車輪（４２Ｂ）の方向を推定し、前記自在キャスタの接地位置と前記重心との距離を推定する。
【0023】
この態様によれば、自在キャスタの接地位置が自在キャスタの向きによって変わる場合において、安定限界速度を適切に算出することができる。
【発明の効果】
【0024】
以上の構成によれば、安定した走行が可能な台車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】（Ａ）実施形態に係る台車の斜視図、及び、（Ｂ）自在キャスタ部分の拡大図
【図2】台車の平面図
【図3】全方向車輪の断面図
【図4】主輪の側面図
【図5】台車の機能ブロック図
【図6】制御装置のブロック図
【図7】制御装置が実行する速度制御処理を示すフロー図
【図8】（Ａ）Ｄ（ｓ）のｓ依存性を示すグラフ、及び、（Ｂ）横軸をＬｆ、縦軸をＶ２としたときの安定速度域を示すグラフ
【図9】ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＜０のときの（Ａ）Ｃθ（Ｖ，Ｌｆ）及び（Ｂ）Ｃｗｚ（Ｖ，Ｌｆ）のＶ依存性を示すグラフ
【図10】ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＝０のときの（Ａ）Ｃθ（Ｖ，Ｌｆ）及び（Ｂ）Ｃｗｚ（Ｖ，Ｌｆ）のＶ依存性を示すグラフ
【図11】ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０のときの（Ａ）Ｃθ（Ｖ，Ｌｆ）及び（Ｂ）Ｃｗｚ（Ｖ，Ｌｆ）のＶ依存性を示すグラフ
【図12】自在キャスタの（Ａ）前進時、及び（Ｂ）後退時の姿勢を示す斜視図
【図13】キャリブレーション後の後退時のヨー角の実測値（オドメトリ値）と推定値とを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して、本発明に係る移動体を台車１に適用した実施形態について説明する。但し、本発明に係る移動体は台車１には限定されず、例えば、車両や、車いす等の乗り物や、荷物を運搬することのできるワゴン等にも適用可能である。
【0027】
台車１は荷物をのせて運搬移動するために使用される移動体であって、一端側に操作者が把持するためのハンドルＨを備えている。操作者がハンドルＨを把持して前方に押し出すと、台車１は操作者から入力された荷重に基づいて前方に自走する。
【0028】
以下、図１（Ａ）に示すように、台車１が水平面上に載置された状態を基準とし、ハンドルＨが設けられた側を後側として、台車１の前後左右上下の各方向を定めて説明を行う。但し、この方向の記載は説明の便宜上のものであって、本発明は、この方向の記載には限定されない。なお、必要に応じて、前方向をｘ軸正の方向、左方向をｙ軸正の方向、上方向をｚ軸正の方向に各方向を定めて説明するが、本発明はこの方向の記載にも限定されない。
【0029】
また、以下では、簡単化のため、台車１の重量は、台車１に載置される荷物よりも十分大きいものとし、荷物が積載された台車１の重心の位置は、荷物が積載されていない台車１の重心の位置と概ね同じ位置にあるものとする。
【0030】
次に、台車１の構造について、詳細に説明する。
【0031】
図１（Ａ）及び図２に示すように、台車１は、車体２と、駆動輪となる左右一対の全方向車輪３と、従動輪となる左右一対の自在キャスタ５（図１（Ｂ）も参照）と、全方向車輪３をそれぞれ駆動する駆動ユニット６と、駆動ユニット６を制御する制御装置８と、を有している。
【0032】
車体２は前後方向に延びる略直方体状をなしている。車体２の前部上面は略水平且つ平坦な荷台を構成している。車体２の後部２Ａは前部２Ｂに比べて上方に突出している。ハンドルＨは、その車体２の後部２Ａ上端に設けられている。
【0033】
車体２には更に、操作者からのハンドルＨへの操作入力を検出し、制御装置８に出力する入力センサ１０が設けられている。
【0034】
入力センサ１０はハンドルＨに加わる力やモーメントを検出する力覚センサ１２によって構成されているとよい。力覚センサ１２は、公知の６軸力覚センサであって、ひずみゲージ式・圧電式・光学式・ 静電容量式等のいずれの方式に基づくものであってよい。本実施形態では、力覚センサ１２は、ハンドルＨに加わる前後方向の荷重（以下、前後荷重）と、左右方向の荷重（以下、左右荷重）と、上下軸（ｚ軸）回りのモーメント（ヨーモーメント）とを検出し、制御装置８に出力する。台車１が水平面に載置されているときには、上下軸は鉛直軸に相当する。
【0035】
全方向車輪３は車体２の後部２Ａの下部に設けられている。本実施形態では、一対の全方向車輪３は、車体２の後部２Ａの左下及び右下に配置されている。全方向車輪３は車体２を前後方向や左右方向に平行（並進）移動させ、車体２を旋回（超信地旋回）させるための車輪である。全方向車輪３は、例えば、オムニホイールや、メカナムホイールによって構成されているとよい。
【0036】
本実施形態では、全方向車輪３は、図３に示すように、フレーム１７と、フレーム１７に回転可能に支持された一対のドライブディスク１８と、一対のドライブディスク１８の間に配置された環状の主輪１９とを有する。
【0037】
フレーム１７は、車体２の下部に固定されたフレーム上部１７Ａと、フレーム上部１７Ａの左右両端から下方に延びた一対のフレーム側部１７Ｂとを有する。一対のフレーム側部１７Ｂの下端には、左右に延びる支持軸２１が架け渡されている。一対のドライブディスク１８はそれぞれ、その支持軸２１に回転可能に支持されている。
【0038】
ドライブディスク１８は、環状の主輪１９の両側にそれぞれ配置され、主輪１９に摩擦力を与えて主輪１９を中心軸線回り及び環状の軸線回りに回転させる。ドライブディスク１８は、フレーム１７に回転可能に支持される円盤状のベース１８Ａと、ベース１８Ａの外周部に互いに傾斜して回転可能に支持され、主輪１９に接触する複数のドライブローラ１８Ｂとを有する。ベース１８Ａは、支持軸２１と同軸に配置されている。
【0039】
図４に示すように、主輪１９は、環状をなし、一対のドライブディスク１８の間にドライブディスク１８と同軸に配置され、複数のドライブローラ１８Ｂに接触し、中心軸線回り及び環状の軸線回りに回転可能となっている。主輪１９は、円環状の芯体３１と、芯体３１に回転可能に支持された複数のドリブンローラ３２とを有する。複数のドリブンローラ３２は、芯体３１の円周方向に等間隔で配列されている。各ドリブンローラ３２は、環状の芯体３１の軸線Ａ１（環状の軸線）を中心として回転可能に芯体３１に支持されている。各ドリブンローラ３２は、芯体３１に対するそれぞれの位置において、芯体３１の接線を中心として回転することができる。各ドリブンローラ３２は、外力を受けて芯体３１に対して回転する。
【0040】
主輪１９は、一対のドライブディスク１８の外周部に沿って配置され、各ドライブディスク１８に設けられた複数のドライブローラ１８Ｂと接触している。各ドライブディスク１８のドライブローラ１８Ｂは、主輪１９の内周部に接触し、左右両側から主輪１９を挟持する。また、左右のドライブディスク１８のドライブローラ１８Ｂは、主輪１９の内周部に接触することによって、ドライブディスク１８の軸線Ｙ１を中心とした径方向への変位を規制する。これにより、主輪１９は左右のドライブディスク１８に支持され、主輪１９（芯体３１）の中心軸線は左右のドライブディスク１８の軸線Ｙ１と同軸に配置される。主輪１９は、複数のドリブンローラ３２において、左右のドライブディスク１８の複数のドライブローラ１８Ｂに接触する。
【0041】
駆動ユニット６は車体２に搭載され、対応する全方向車輪３を駆動させるための駆動力を出力する。駆動ユニット６は、全方向車輪３をそれぞれ駆動させる電動モータ３５を含み、制御装置８からの信号に基づいて、台車１に搭載されたバッテリから供給される電力を用いて全方向車輪３をそれぞれ独立に駆動させるとよい。
【0042】
本実施形態では、駆動ユニット６は、車体２の下部に設けられ、全方向車輪３に対応するように設けられている。駆動ユニット６はそれぞれ対応する全方向車輪３を駆動させる。２つの全方向車輪３が設けられているため、図５に示すように、２つの駆動ユニット６が台車１に設けられ、駆動ユニット６それぞれに２つずつの電動モータ３５が設けられている。よって、台車１には合計４つの電動モータ３５が設けられている。
【0043】
駆動ユニット６の出力を対応する全方向車輪３に伝えるため、２つの電動モータ３５と、２つのドライブディスク１８との間にはそれぞれ、動力伝達機構が設けられている。動力伝達機構は、図１に示すように、電動モータ３５の出力軸に設けられたドライブプーリ３６と、ドライブディスク１８の互いに相反する面に同軸をなすように設けられたドリブンプーリ１８Ｃと、ドライブプーリ３６と対応するドリブンプーリ１８Ｃとの間に掛け渡されたベルト２７とによって構成されている。電動モータ３５が互いに独立して回転することによって、ドライブディスク１８が互いに独立して回転する。
【0044】
同一の駆動ユニット６に含まれる一対の電動モータ３５が対応する一対のドライブディスク１８をそれぞれ同一方向に同一の回転速度で回転させた場合には、主輪１９は一対のドライブディスク１８と共に回転する。すなわち、主輪１９は軸線Ｙ１と一致する自身の回転軸線を中心として前転又は後転する。これにより、主輪１９は前後方向への駆動力を発生させる。このとき、ドライブディスク１８のドライブローラ１８Ｂ及び主輪１９のドリブンローラ３２は芯体３１に対して回転しない。
【0045】
同一の駆動ユニット６に含まれる一対の電動モータ３５が対応する一対のドライブディスク１８を回転速度差の差を持たせて回転させた場合には、一対のドライブディスク１８の回転に起因する円周（接線）方向の力に対し、この力に直交する向きの分力が左右のドライブローラ１８Ｂから主輪１９のドリブンローラ３２に作用する。ドライブローラ１８Ｂの軸線がドライブローラ１８Ｂの周方向に対して傾斜しているため、ドライブディスク１８間に回転速度差に起因して分力が生じる。この分力によって、ドライブローラ１８Ｂがベース１８Ａに対して回転すると共に、ドリブンローラ３２が芯体３１に対して回転する。これにより、主輪１９は左右方向への駆動力を発生させる。
【0046】
２つの駆動ユニット６がそれぞれ対応する全方向車輪３を前方に同じ速度で回転させると、台車１は前進（前方に平行移動）する。２つの駆動ユニット６がそれぞれ対応する全方向車輪３を後方に同じ速度で回転させると、台車１は後退（後方に平行移動、又は、後進ともいう）する。
【0047】
２つの駆動ユニット６が回転速度に差を持たせつつ、左右の全方向車輪３を前方（又は後方）に回転させると、台車１は右方又は左方に旋回する。２つの駆動ユニット６が左右の全方向車輪３を逆向きに同じ回転速度で回転させると、台車１はその場で旋回（超信地旋回）する。２つの駆動ユニット６がそれぞれ、対応する全方向車輪３の各主輪１９のドリブンローラ３２を回転させて、同じ左方向（右方向）への駆動力を発揮させると、台車１は左方（右方）に平行移動する。
【0048】
図１に示すように、自在キャスタ５は旋回可能なキャスタであり、車体２の下部に設けられている。自在キャスタ５は車体２に下部にサスペンション４０を介して支持されているとよい。本実施形態では、自在キャスタ５は車体２の前部２Ｂであって、全方向車輪３よりも前側に位置している。
【0049】
本実施形態では、サスペンション４０は、車体２の下方に配置され、左右に延びるアーム４２と、車体２とアーム４２との間に配置されたばね４３（クッションスプリングともいう）及びショックアブソーバ４５（ダンパともいう）とを有する。
【0050】
自在キャスタ５は、アーム４２の左端及び右端の下方に配置されている。自在キャスタ５は、アーム４２に上下に延びる軸線Ｌ１を中心として回転可能に結合されたフォーク４２Ａと、フォーク４２Ａに水平方向に延びる軸線Ｌ２を中心として回転可能に支持された円盤状の車輪４２Ｂとを有する。フォーク４２Ａはアーム４２に対して軸線Ｌ１を中心として自由に回転（旋回）し、車輪４２Ｂはフォーク４２Ａに対して自由に回転する。これにより、車輪４２Ｂは車体２に上下方向に延びる軸線Ｌ１を中心として旋回可能に、且つ、水平方向に延びる軸線Ｌ２を中心として回転可能に支持される。
【0051】
本実施形態では、図１に示すように、軸線Ｌ１と、軸線Ｌ２とは、交差せず、ねじれの位置にある。そのため、フォーク４２Ａの軸線Ｌ１回りの回転によって、自在キャスタ５の接地位置Ｐ１が変化する。
【0052】
一方、全方向車輪３の主輪１９はフレーム１７を介して車体２に支持されている。フレーム１７は車体２に対して固定されているため、全方向車輪３の位置が変化せず、台車１の重心Ｇに対する全方向車輪３の接地位置Ｐ２は変化しない。
【0053】
制御装置８はいわゆる電子制御装置（ＥＣＵ）であって、図６に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）やＭＰＵ等のプロセッサ５０と、不揮発性メモリ５２（ＲＯＭ）、及び、揮発性メモリ５４（ＲＡＭ）等のメモリ５６と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等の記憶装置５８（ストレージともいう）とを備えたコンピュータによって構成されている。制御装置８は車体２に搭載され、駆動ユニット６と、バッテリ（不図示）とにそれぞれ接続されている。
【0054】
制御装置８は１つのハードウェアとして構成されていてもよく、複数のハードウェアからなるユニットとして構成されていてもよい。また、制御装置８の各機能部の少なくとも一部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現されてもよく、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
【0055】
図５に示すように、制御装置８は、メモリ５６や記憶装置５８に格納されたプログラムに沿った演算処理をプロセッサ５０が実行することによって、駆動ユニット６を制御し、台車１の走行を制御する。
【0056】
詳細には、制御装置８は、入力センサ１０の検出結果に基づいて、台車１に求められるｘ方向の速度（以下、暫定前後速度ｖｘ）と、台車１に求められるｙ方向の速度（以下、暫定左右速度ｖｙ）と、台車１に求められる重心Ｇを通るｚ軸回りの角速度（以下、暫定ヨーレートｗｚ）と、を算出する暫定速度設定処理を実行する。
【0057】
暫定速度設定処理が完了すると、制御装置８は、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、及び、暫定ヨーレートｗｚに基づいて、台車１が安定して走行することのできる目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´を設定し、台車１が目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´で移動するように、駆動ユニット６を制御する速度制御処理を実行する。これにより、台車１がスピンすることが防止され、台車１の安定走行が実現される。
【0058】
暫定速度設定処理を実行するため、図５に示すように、制御装置８は機能部として、暫定速度決定部６２と、各種パラメータを記憶する記憶部６４と、を備える。また、速度制御処理を実行するため、制御装置８は機能部として、記憶部６４に加え、自在キャスタ５の接地位置Ｐ１と台車１の重心Ｇとの前後方向の距離を推定する推定部６６と、推定部６６によって推定された距離を用いて、安定限界速度Ｖｍａｘを算出する限界速度算出部６８と、安定限界速度に基づいて、目標速度を算出する目標速度設定部７０と、駆動ユニット６を制御する駆動制御部７２とを備えている。
【0059】
暫定速度決定部６２、推定部６６、限界速度算出部６８、目標速度設定部７０及び駆動制御部７２の各機能部はそれぞれ、プロセッサ５０が所定のプログラムを実行して処理を行うことによって実現される。記憶部６４は、記憶装置５８及び／又はメモリ５６によって構成されている。
【0060】
以下、暫定速度決定部６２、記憶部６４、推定部６６、限界速度算出部６８、目標速度設定部７０及び駆動制御部７２の各部について詳細に説明する。
【0061】
暫定速度決定部６２は、入力センサ１０の検出結果に基づいて、仮の前後及び左右方向の移動速度である暫定左右速度ｖｙ及び暫定前後速度ｖｘと、仮のヨーレートである暫定ヨーレートｗｚと、を算出する。例えば、暫定速度決定部６２は、入力センサ１０によって取得された左右荷重が所定の閾値より大きい場合には、台車１を平行移動させるべく、暫定ヨーレートｗｚを零に設定し、暫定左右速度ｖｙを左右荷重に、暫定前後速度ｖｘを前後荷重にそれぞれ比例するように設定してもよい。このとき、暫定速度決定部６２は、入力センサ１０によって取得された左右荷重が所定の閾値以下である場合には、台車１を旋回させるべく、暫定前後速度ｖｘを前後荷重に、暫定ヨーレートｗｚを左右荷重にそれぞれ比例するように設定してもよい。または、例えば、暫定速度決定部６２は、事前に前後速度と左右速度とヨーレートを設定する基準点を決め、入力センサ１０によって取得された前後荷重、左右荷重、ヨーモーメントを基準点での前後荷重、左右荷重、ヨーモーメントに変換し、基準点での暫定前後速度ｖｘを基準点での前後荷重に、基準点での暫定左右速度ｖｙを基準点での左右荷重に、基準点での暫定ヨーレートｗｚを基準点でのヨーモーメントにそれぞれ比例するように設定してもよい。前記基準点は、例えば重心Ｇに設定してもよい。
【0062】
但し、本発明は、暫定速度決定部６２による、暫定左右速度ｖｙと、暫定前後速度ｖｘと、暫定ヨーレートｗｚとの決定方法には限定されない。暫定速度決定部６２は、台車１を操縦する操作者の端末への入力に基づいて、暫定左右速度ｖｙと、暫定前後速度ｖｘと、暫定ヨーレートｗｚを決定してもよい。また、暫定速度決定部６２が設定された移動経路や、周辺に位置する物体等を検出するセンサ（カメラや、レーダ、ライダ等）の検出結果に基づいて、自律的に、暫定左右速度ｖｙと、暫定前後速度ｖｘと、暫定ヨーレートｗｚとを決定してもよい。
【0063】
記憶部６４は台車１の走行制御に係るデータを記憶している。記憶部６４が記憶するデータには、少なくとも、台車１の質量ｍ、自在キャスタ５のコーナリングパワーＫｆ、全方向車輪３のコーナリングパワーＫｒ、及び、全方向車輪３の接地位置Ｐ２から重心Ｇまでの前後方向の距離Ｌｒ（前後方向の距離を前後距離ともいう）を記憶している。
【0064】
コーナリングパワーは、対応する車輪（全方向車輪３又は自在キャスタ５）の横滑り角に対するコーナリングフォースの立ち上がり勾配を意味する。コーナリングフォースは旋回中に対応する車輪によって生み出される横方向（すなわち、車軸に平行な方向）の力（横力や旋回求心力ともいう）を意味する。
【0065】
本実施形態では、記憶部６４は、更に、重心Ｇの位置から軸線Ｌ１までの前後方向の距離Ｌ０と、軸線Ｌ１と自在キャスタ５の車輪４２Ｂの接地位置Ｐ１までの距離ｄとを記憶している（図２参照）。
【0066】
推定部６６は、自在キャスタ５の接地位置Ｐ１から重心Ｇまでの前後方向の距離（以下、キャスタ距離Ｌｆ）を推定する。推定部６６は、左右の自在キャスタ５の接地位置Ｐ１から重心Ｇまでの前後方向の距離（前後距離）を取得できたときには、左側の自在キャスタ５の接地位置Ｐ１から重心Ｇまでの前後距離と、右側の自在キャスタ５の接地位置Ｐ１から重心Ｇまでの前後距離とを平均することにより、キャスタ距離Ｌｆを推定するとよい。
【0067】
例えば、推定部６６は、以下の式（１）を用いて、キャスタ距離Ｌｆを推定してもよい（但し、式（１）においては、φｆＬとφｆＲとはそれぞれ前方を基準（０°）とする左右の自在キャスタ５の進行方向の角度を表し、Ｌｓは軸線Ｌ１から重心Ｇまでの左右方向の距離を表す）。
【0068】
【数2】
【0069】
限界速度算出部６８は、所定の算出条件が満たされたときに、台車１が安定に走行（移動）できる限界の速度を算出する。限界速度算出部６８は、まず、推定部６６によって推定された自在キャスタ５の接地位置Ｐ１から重心Ｇまでの前後方向のキャスタ距離Ｌｆを取得し、記憶部６４からＫｆ、Ｋｒ、Ｌｒをそれぞれ取得する。
【0070】
次に、限界速度算出部６８は、取得したＫｆ、Ｋｒ、Ｌｆ、Ｌｒを用いて、以下の式（２）を満たすか否かを判定する。
【0071】
【数3】
【0072】
式（２）を満たすときは、限界速度算出部６８は、記憶部６４に記憶された台車１の質量ｍを取得して、以下の式（３）を用いて、安定限界速度Ｖｍａｘを算出する。
【0073】
【数4】
【0074】
安定限界速度Ｖｍａｘは式（２）を満たすときに、台車１が安定に走行することができる限界の速度（速さ）を表す。式（２）は、限界速度算出部６８が安定限界速度Ｖｍａｘの算出を行う算出条件ともいうことができる。
【0075】
限界速度算出部６８によって安定限界速度Ｖｍａｘが算出されなかったとき（即ち、式（２）が満たされなかったとき）には、目標速度設定部７０は、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、及び、暫定ヨーレートｗｚをそれぞれ、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´に設定する。
【0076】
限界速度算出部６８によって安定限界速度Ｖｍａｘが算出されたとき（即ち、式（２）が満たされたとき）には、目標速度設定部７０は、式（４）を用いて、係数Ｒを算出する。
【0077】
【数5】
【0078】
すなわち、暫定左右速度ｖｙの２乗と暫定前後速度ｖｘの２乗との和の平方根（以下、暫定速度の大きさ、式（４）のｖ）が安定限界速度Ｖｍａｘ以下であるときには、係数Ｒは１に設定され、暫定速度の大きさが安定限界速度Ｖｍａｘより大きいときには、係数Ｒは安定限界速度Ｖｍａｘを暫定速度の大きさで割った値（Ｖｍａｘ／ｖ）に設定される。
【0079】
限界速度算出部６８によって安定限界速度Ｖｍａｘが算出されたとき（即ち、式（４）が満たされたとき）には、目標速度設定部７０は、式（５）を用いて、係数Ｒを算出してもよい。
【0080】
【数6】
【0081】
但し、式（５）においてｍｉｎ｛ａ，ｂ｝とは、｛ａ，ｂ｝の最小値（ａとｂとのうち、小さい方の値）を表す。
【0082】
次に、目標速度設定部７０は、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、及び、暫定ヨーレートｗｚにそれぞれ係数Ｒを掛け算して、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´に設定する。すなわち、目標速度設定部７０は、以下の式（６）を用いて、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´を取得する。これにより、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´はそれぞれ、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、及び、暫定ヨーレートｗｚの係数Ｒ倍に設定される。
【0083】
【数7】
【0084】
駆動制御部７２は、目標速度設定部７０によって設定された目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´で台車１が駆動するように、駆動ユニット６を制御する。
【0085】
次に、台車１が走行するときに、制御装置８が実行する処理について説明する。制御装置８（詳細には制御装置８のプロセッサ５０）は、入力センサ１０への入力に基づき、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、暫定ヨーレートｗｚを算出する。暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、暫定ヨーレートｗｚの算出が完了すると、制御装置８は、速度制御処理を実行する。制御装置８は、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、暫定ヨーレートｗｚの算出が行われるごとに、速度制御処理を実行するとよい。
【0086】
以下、制御装置８が実行する速度制御処理の詳細について、図７に示すフローチャートに基づいて、詳細に説明する。
【0087】
制御装置８のプロセッサ５０（推定部６６）は、速度制御処理の最初のステップＳＴ１において、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、及び、暫定ヨーレートｗｚに基づいて、キャスタ距離Ｌｆを推定する。例えば、制御装置８のプロセッサ５０は、式（１）を用いて、キャスタ距離Ｌｆを推定してもよい。推定が完了すると、制御装置８のプロセッサ５０はステップＳＴ２を実行する。
【0088】
プロセッサ５０は、ステップＳＴ２において、記憶装置５８から、自在キャスタ５のコーナリングパワーＫｆと、全方向車輪３の接地位置Ｐ２と重心Ｇとの前後方向の距離Ｌｒと、全方向車輪３のコーナリングパワーＫｒとを取得する。取得が完了すると、プロセッサ５０はステップＳＴ３を実行する。
【0089】
プロセッサ５０（限界速度算出部６８）は、ステップＳＴ３において、ＳＴ１にて取得したＬｆと、ＳＴ２にて取得したＫｆ、Ｋｒ及びＬｒと用いて、以下の式（４）（すなわち、ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０）を満たすか否かを判定する。満たす場合にはプロセッサ５０は、ステップＳＴ４を、満たさない場合には、ステップＳＴ５を実行する。
【0090】
プロセッサ５０（限界速度算出部６８）は、ステップＳＴ４において、式（５）を用いて、安定限界速度Ｖｍａｘを算出する。算出が完了するとステップＳＴ６を実行する。
【0091】
プロセッサ５０（目標速度設定部７０）は、ステップＳＴ５において、暫定左右速度ｖｙを目標左右速度ｖｙ´に設定し、暫定前後速度ｖｘを目標前後速度ｖｘ´に設定し、暫定ヨーレートｗｚを目標ヨーレートｗｚ´に設定する。設定が完了すると、プロセッサ５０は、ステップＳＴ７を実行する。
【0092】
プロセッサ５０（目標速度設定部７０）は、ステップＳＴ６において、暫定速度の大きさｖが安定限界速度Ｖｍａｘ以下であるかを判定する。暫定速度の大きさｖが、安定限界速度Ｖｍａｘ以下であるときには、プロセッサ５０は、ステップＳＴ８を、暫定速度の大きさｖが、安定限界速度Ｖｍａｘより大きいときは、ステップＳＴ９をそれぞれ実行する。
【0093】
プロセッサ５０（駆動制御部７２）は、ステップＳＴ７において、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´で台車１が駆動するように、駆動ユニット６を制御する。制御が完了すると、プロセッサ５０は、速度制限処理を終える。
【0094】
プロセッサ５０（目標速度設定部７０）は、ステップＳＴ８において、係数Ｒを１に設定する。係数Ｒの設定が完了すると、プロセッサ５０はステップＳＴ１０を実行する。
【0095】
プロセッサ５０（目標速度設定部７０）は、ステップＳＴ９において、安定限界速度Ｖｍａｘを暫定速度の大きさｖで割った値に、係数Ｒを設定する。係数Ｒの設定が完了すると、プロセッサ５０はステップＳＴ１０を実行する。
【0096】
プロセッサ５０（目標速度設定部７０）は、ステップＳＴ１０において、式（８）を用いて、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´を設定する。具体的には、プロセッサ５０は、目標左右速度ｖｙ´を暫定左右速度ｖｙにＲを掛けた値に設定し、目標前後速度ｖｘ´を暫定前後速度ｖｘにＲを掛けた値に設定し、目標ヨーレートｗｚ´を暫定ヨーレートｗｚにＲを掛けた値に設定する。
【0097】
目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´の設定が完了すると、プロセッサ５０（目標速度設定部７０）は、ステップＳＴ７を実行し、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´で台車１が駆動するように、駆動ユニット６を制御する。制御が完了すると、プロセッサ５０は、速度制限処理を終える。
【0098】
次に、このように構成した台車１の動作及び効果について説明する。
【0099】
入力センサ１０によって入力が検出されると、制御装置８は、入力センサ１０への入力に基づき、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、暫定ヨーレートｗｚを算出する。その後、制御装置８は速度制御処理を実行する。速度制御処理において、制御装置８は、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´を設定する。このとき、式（４）が満たされるとき（ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０）には、暫定速度の大きさが安定限界速度Ｖｍａｘより大きいときには、係数Ｒが１より小さい値に設定されるため、台車１の速度は安定限界速度以下に制限される。
【0100】
台車１の運動は、以下の式（７）で表される運動方程式で記述することができる。
【0101】
【数8】
【0102】
但し、式（７）において、Ｖｘは台車１の速度のｘ成分、Ｖｙは台車１の速度のｙ成分、Ｗｚは台車１の重心Ｇを通るｚ軸回りの角速度を示し、・は時間微分を表す。また、Ｉｚは台車１の重心Ｇを通るｚ軸回りの慣性モーメントを、ＦｆＬ、ＦｆＲはそれぞれ、左側及び右側の自在キャスタ５に加わる横力を、ＦｒＬ、ＦｒＲはそれぞれ、左側及び右側の全方向車輪３に加わる横力をそれぞれ表している。
【0103】
ここでは、直進定速移動中の台車１において、自在キャスタ５の操舵角がφとなったときを想定する（図２参照）。
【0104】
式（７）において、横力が横滑り角とコーナリングパワーの積で表せることと、横滑り角θが微小であるとすると、ＶｘがそれぞれＶｘの２乗とＶｙの２乗の和の平方根（即ち、速さ）Ｖに近似でき、ＶｙがＶθ（θは横滑り角）に近似できることから、以下の式（８）が得られる。
【0105】
【数9】
【0106】
また、Ｉｚは台車１の重心Ｇを通るｚ軸回りの慣性モーメントを表す。
【0107】
式（８）を変形すると式（９）のように操舵角φを入力とする系になる。
【0108】
【数10】
【0109】
式（９）をラプラス変換することにより、式（１０）が得られる。
【0110】
【数11】
【0111】
Ｇθ（ｓ）及びＧＷ（ｓ）はそれぞれ伝達関数に相当する。但し、式（１０）のＤ（ｓ）は以下の式（１１）で表される。
【0112】
【数12】
【0113】
式（１１）において、伝達関数の極、すなわち、Ｄ（ｓ）が０となるｓの実部が０以下であるときに、台車１の走行は安定する。図８（Ａ）の（ｉ）（ｉｉ）に示すように、Ｄ（ｓ）はｓの二次関数であり、式（１１）のａは常に正であることから、ｂ≧０であるときに、即ち式（１２）を満たすときに、台車１の走行が安定する。
【0114】
【数13】
【0115】
図８（Ｂ）の着色された領域は横軸Ｌｆ、縦軸Ｖ２のグラフ上の、式（１２）を満たす領域、すなわち、台車１の走行が安定する安定速度域を示している。図８（Ｂ）から、前輪（自在キャスタ５）の接地位置Ｐ１が重心Ｇに近いと安定し，ある程度離れると急激に安定速度域が狭まり，さらに離れると安定速度域が広がることが分かる。
【0116】
このようなＤ（ｓ）を用いた台車１の走行の安定性に係る解析を、ここでは、安定性解析と記載する。
【0117】
次に、系のアトラクタ［Θ Ω］Ｔについて考える。式（１０）の勾配ベクトルがゼロとなるのは、以下の式（１３）を満たすときである。
【0118】
【数14】
【0119】
但し、式（１３）は、式（１０）にｓ＝０を代入したθ（０）をΘ、ｗＺ（０）をΩとすることによって得られる。
【0120】
式（１３）に基づくと、アトラクタは操舵角φに比例することが分かる。すなわち、Ｃθ（Ｖ，Ｌｆ）及びＣｗｚ（Ｖ，Ｌｆ）は、横滑り角θと角速度ｗＺとの操舵角φに対する感度を表していると考えることができる。Ｃθ（Ｖ，Ｌｆ）及びＣｗｚ（Ｖ，Ｌｆ）はそれぞれ値が大きいほど、操舵角φの変動時のアトラクタが大きく変動する。
【0121】
台車１の走行安定性は（ｉ）～（ｉｉｉ）の３つのパターンに分類される。
【0122】
（ｉ）ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＜０のとき：図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｃθ、Ｃｗｚともに有界であり、速度Ｖに応じて感度が急激に高まることはない。このとき、系は安定性解析の結果から漸近安定である。
【0123】
（ｉｉ）ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＝０のとき：図１０（Ａ）に示すように、Ｃθは上に有界である。図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｃθ、Ｃｗｚともに、基本的に速度Ｖに応じて感度が高まる。このとき、系は安定性解析の結果から漸近安定である。
【0124】
（ｉｉｉ）ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０のとき：Ｃθは下に有界である。図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｖ２＝Ｖｍａｘ
２（式（３）参照）近傍で急激に感度が高まる。図１１（Ａ）及び（Ｂ）の着色された部分は系の安定領域に対応している。
【0125】
台車１が後退する場合についても、式（７）～式（１３）が成立する。すなわち、前進時及び後退時のいずれの場合においても、式（１２）が成立するとき、台車１の走行は安定する。
【0126】
ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ≦０の場合には、式（１２）は常に成立する。安定限界速度Ｖｍａｘが設定されず、暫定左右速度ｖｙ、暫定前後速度ｖｘ、及び、暫定ヨーレートｗｚがそれぞれ、目標左右速度ｖｙ´、目標前後速度ｖｘ´、及び、目標ヨーレートｗｚ´に設定された場合においても、台車１の走行は安定する。
【0127】
ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０の場合には、台車１の速度Ｖが安定限界速度Ｖｍａｘ以下であるときに、式（１４）が成立する。ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０の場合、プロセッサ５０は、安定限界速度を設定し、目標左右速度ｖｙ´の２乗と、目標前後速度ｖｘ´の２乗との和を安定限界速度以下に制限する。そのため、台車１の速度が安定限界速度以下となり、台車１の安定走行が実現される。
【0128】
特に、自在キャスタ５の接地位置Ｐ１と重心Ｇとの距離が、台車１が前方に移動するとき（図１２（Ａ）参照）に比べて、台車１が後退するとき（図１２（Ｂ）参照）に長くなるため、台車１の走行が不安定になり易い。本発明によって、台車１の速度が安定限界速度以下に制限されるため、台車１が後退するときにも、台車１の安定走行が実現される。
【0129】
図１３には、台車１の全方向車輪３のキャリブレーションを行った場合の例が示されている。ここでいうキャリブレーションとは、駆動ユニット６からの全方向車輪３の駆動量の指令値と、実際の全方向車輪３の駆動量との差を補正するべく、補正係数を取得するためのプロセスを意味する。図１３には、キャリブレーションによって得られた補正係数を用いて、台車１を後退させた場合における、指令値に基づくヨー角の理論値と、オドメトリ手法に基づくヨー角の実測値（オドメトリ値）との差が示されている。図１３から理解できるように、後退時においても、理論値と実測値との差が小さくなり、適切な補正が可能となっていることが理解できる。
【0130】
上記実施形態では、制御装置８は、暫定ヨーレートｗｚの大きさに依らず、速度制御処理を実行するように構成されていたが、別の実施例として、制御装置８は、暫定ヨーレートｗｚの大きさが所定の閾値（以下、ヨーレート閾値）以上であるときに、速度制御処理を実行するように構成されていてもよい。これにより、ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０であり、且つ、暫定ヨーレートの大きさがヨーレート閾値以上であるとき、安定限界速度Ｖｍａｘが設定される。このとき、限界速度算出部６８が安定限界速度Ｖｍａｘの算出を行う算出条件には、ＫｆＬｆ－ＫｒＬｒ＞０と、暫定ヨーレートの大きさがヨーレート閾値以上であることとが含まれる。
【0131】
これにより、台車１の旋回時に、速度が安定限界速度Ｖｍａｘを超えることが防止されるため、スピン防止を図ることができるとともに、平行移動時（並進時）の速度が安定限界速度以下に制限されなくなるため、台車１の移動を迅速に行うことができる。
【0132】
その他、自在キャスタ５にはフォーク４２Ａの回転角度を検出する回転角センサ９０（図１２（Ａ）及び（Ｂ）参照）が設けられていてもよい。その場合には、推定部６６は回転角センサ９０によって検出された回転角度に基づいて、キャスタ距離Ｌｆを算出（推定）してもよい。
【0133】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では、本発明に係る移動体が台車１に適用された例を説明したが、本発明は路面を移動する移動体であれば、いかなる移動体にも適用可能である。本発明は、例えば、車両や、車いす等の乗り物、荷物を運搬することのできるワゴンにも適用することができる。
【符号の説明】
【0134】
１ ：台車（移動体の一例）
２ ：車体
３ ：全方向車輪（駆動輪）
５ ：自在キャスタ
６ ：駆動ユニット
８ ：制御装置
１０ ：入力センサ
６２ ：暫定速度決定部
６６ ：推定部
６８ ：限界速度算出部
７０ ：目標速度設定部
７２ ：駆動制御部
Ｇ ：重心
Ｋｆ ：コーナリングパワー
Ｋｒ ：コーナリングパワー
Ｌｆ ：キャスタ距離
Ｌｒ ：距離
Ｐ１ ：接地位置
Ｖｍａｘ ：安定限界速度
２ ：車体
３ ：全方向車輪（駆動輪）
５ ：自在キャスタ
６ ：駆動ユニット
８ ：制御装置
１０ ：入力センサ
６２ ：暫定速度決定部
６６ ：推定部
６８ ：限界速度算出部
７０ ：目標速度設定部
７２ ：駆動制御部
Ｇ ：重心
Ｋｆ ：コーナリングパワー
Ｋｒ ：コーナリングパワー
Ｌｆ ：キャスタ距離
Ｌｒ ：距離
Ｐ１ ：接地位置
Ｖｍａｘ ：安定限界速度
【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】