特開 2024-6376 振動特性評価装置

(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】P2024006376

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】振動特性評価装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20240110BHJP

   B60B 19/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 Z

B60B19/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022107198

(22)【出願日】2022-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504193837

【氏名又は名称】国立大学法人室蘭工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100129230

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 理恵

(72)【発明者】

【氏名】望月 章志

(72)【発明者】

【氏名】杉山 聡

(72)【発明者】

【氏名】水上 雅人

【テーマコード（参考）】

2G024

【Ｆターム（参考）】

2G024AD18

2G024BA15

2G024CA13

2G024DA08

2G024EA01

2G024FA06

(57)【要約】

【課題】簡易な構造でオムニホイールの振動特性を評価することが可能な振動特性評価装置を提供する。
【解決手段】走行路５１に設置された架台１０１と、ガイド部材３７を備え、架台１０１の上部にてガイド部材３７を走行路５１に平行な方向にスライドさせるスライド機構１０２と、ガイド部材３７に装着され、オムニホイール１０を固定する車輪保持機構１０３と、を備える。車輪保持機構１０３は、オムニホイール１０を軸支する車軸保持部２７と、車軸保持部２７とガイド部材３７との間に設置され、走行路５１の法線方向に向けてスライドするスライダー２４ａ、２４ｂと、オムニホイール１０に生じる加速度を検出するセンサ２８を含む。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行路に設置された架台と、
ガイド部材を備え、前記架台の上部にて前記ガイド部材を前記走行路に平行な方向にスライドさせるスライド機構と、
前記ガイド部材に装着され、全方位車輪を固定する車輪保持機構と、を備え、
前記車輪保持機構は、
前記全方位車輪を軸支する車軸保持部と、
前記車軸保持部と前記ガイド部材との間に設置され、前記走行路の法線方向に向けてスライドするスライダーと、
前記全方位車輪に生じる加速度を検出するセンサと、
を含む振動特性評価装置。

【請求項2】

前記車輪保持機構は、前記ガイド部材よりも前記走行路側に設置される
請求項１に記載の振動特性評価装置。

【請求項3】

前記車輪保持機構は、前記ガイド部材に対して設置する角度を変更可能である
請求項１または２に記載の振動特性評価装置。

【請求項4】

前記センサは、前記車軸保持部の近傍に設置される
請求項１または２に記載の振動特性評価装置。

【請求項5】

前記架台は、互いに対向配置される第１のフレーム部材及び第２のフレーム部材を含み、
前記スライド機構は、前記第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の間に張架して前記ガイド部材に連結されるベルトと、
前記ベルトを前記第１のフレーム部材と第２のフレーム部材との間で移動させる駆動モータと、
を備えた請求項１または２に記載の振動特性評価装置。

【請求項6】

前記スライド機構は、前記ベルトの移動方向、及び移動速度を変更可能である
請求項５に記載の振動特性評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動特性評価装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インフラ設備を点検する場合に、作業者による狭い空間での点検作業は容易ではない。非特許文献１には、オムニホイール（全方位車輪）を用いた移動台車が提案されており、このような移動台車を用いることで狭い空間内を任意の方向に移動しながら点検作業を行うことができる。

【0003】

オムニホイールは、主車輪の外周部に補助ローラを備えているので、補助ローラのつなぎ目に段差が形成され、振動が発生しやすい構造である。

【0004】

また、移動台車が走行する走行路に凹凸や段差があった場合は、オムニホイール自体により生じる振動に加えて走行路からの振動が重畳され、より複雑に移動台車が振動するという問題が発生する。この振動入力を除去するために、振動を抑制する機構を搭載することが必要である。このため、オムニホイールに入力される振動を高精度に測定することが求められる。

【0005】

非特許文献２には、段差などの影響を低減するためにオムニホイール及び本体の揺れを抑制する除振機構を搭載した車両全体で、各部に生じる振動を評価する方法が開示されている。

【0006】

非特許文献３には、オムニホイール単体での振動特性を評価可能な振動特性評価装置が開示されている。非特許文献３では、車軸が上下方向に移動可能とされている車軸保持機構をリニアシャフトにより拘束した状態で、オムニホイールを含む車輪ユニットを駆動し、振動特性を評価している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】K.Tadakuma,R.Tadakuma and J.Berengeres,”Development of Holonomic Omnidirectional Vehicle wiith“Omini-Ball”:Spherical Wheels,Proceedings of the 2007 IEEE/RSJInternational Conference on Intelligent Robotsand Systems, San Diego, CA, USA 2007）．

【非特許文献2】https://www.imv.co.jp/e/products/vibrationtest/general-purpose/kseries/

【非特許文献3】佐藤他，“インフラ点検用移動ロボットの振動抑制に関す検討-振動特性評価装置の構築-”，日本機械学会北海道支部,第57回支部講演会講演論文集，日本機械学会，苫小牧市，2020.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、非特許文献２に開示された技術は、オムニホイールで駆動する移動台車を上回る程度の大規模な加振機を必要とし、振動特性の評価装置が大規模化、高コスト化するという問題がある。

【0009】

非特許文献３に開示された技術は、オムニホイールを駆動する際に車輪ユニットを４本のシャフトで保持しており、車輪ユニットの移動時に車輪ユニットにねじれが発生するため、移動ストロークを長く設定することができない。更に、車軸保持機構全体がリニアシャフトにより保持された状態で、床面の状況に応じて車軸ユニットが上下に移動する構成となっている。このため、車軸保持機構にはリニアシャフトのねじれによる拘束が効きすぎないようにばね要素を付加する必要があり、上記した非特許文献２と同様に振動特性の評価装置が大規模化、高コスト化するという問題がある。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造で、全方位車輪の振動特性を評価することが可能な振動特性評価装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様の振動特性評価装置は、走行路に設置された架台と、ガイド部材を備え、前記架台の上部にて前記ガイド部材を前記走行路に平行な方向にスライドさせるスライド機構と、前記ガイド部材に装着され、全方位車輪を固定する車輪保持機構と、を備え、前記車輪保持機構は、前記全方位車輪を軸支する車軸保持部と、前記車軸保持部と前記ガイド部材との間に設置され、前記走行路の法線方向に向けてスライドするスライダーと、前記全方位車輪に生じる加速度を検出するセンサとを含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、簡易な構造で全方位車輪の振動特性を評価することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係る振動特性評価装置及び評価対象となるオムニホイールの構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、車輪保持機構及び車輪保持機構に連結されたオムニホイールの斜視図である。

【図4】図４は、車輪保持機構の分解斜視図である。

【図5】図５は、ガイド部材に対して車輪保持機構を取付角度０°で取り付ける様子を示す説明図である。

【図6】図６は、ガイド部材に対して車輪保持機構を取付角度４５°で取り付ける様子を示す説明図である。

【図7】図７は、ガイド部材に対して車輪保持機構を取付角度９０°で取り付ける様子を示す説明図である。

【図8】図８は、実施例１に係り取付角度０°としたときにオムニホイールに生じる加速度を示すグラフである。

【図9】図９は、実施例１に係り取付角度９０°としたときにオムニホイールに生じる加速度を示すグラフである。

【図10】図１０は、オムニホイールが、アクリル棒が置かれている走行路を走行する様子を示す説明図である。

【図11】図１１は、実施例２に係りアクリル棒が設置されていない走行路をオムニホイールが走行したときに生じる加速度を示すグラフである。

【図12】図１２は、実施例２に係りアクリル棒が設置されている走行路をオムニホイールが走行したときに生じる加速度を示すグラフである。

【図13】図１３は、本実施形態のハードウェア構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る振動特性評価装置１００、及び評価対象となるオムニホイール１０（全方位車輪）の構成を示す斜視図である。図１に示すように、振動特性評価装置１００は、架台１０１と、スライド機構１０２と、車輪保持機構１０３と、制御装置１０４を備えている。

【0015】

架台１０１は、オムニホイール１０が走行する走行路５１に設置されている。架台１０１は、アルミニウムなどの剛性を有する金属材料で構成するとよい。架台１０１は、走行路５１に立設された４本の支柱３３と、各支柱３３の頂部に設置され矩形状をなす４本のフレーム部材３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂを有している。４本のフレーム部材のうち、フレーム部材３１ａ、３１ｂは、矩形状の長辺を構成する。フレーム部材３２ａ、３２ｂは、矩形状の短辺を構成する。

【0016】

以下では、短辺を構成するフレーム部材３２ａ、３２ａを、それぞれ第１のフレーム部材３２ａ、第２のフレーム部材３２ｂということにする。第１のフレーム部材３２ａと第２のフレーム部材３２ｂは、走行路５１の上方に設置され、互いに対向配置されている。即ち、架台１０１は、オムニホイール１０（全方位車輪）の走行路５１に設置され、互いに対向配置される第１のフレーム部材３２ａ及び第２のフレーム部材３２ｂを含む。

【0017】

スライド機構１０２は、２本のレール３４ａ、３４ｂと、ガイド部材３７と、駆動モータ３８と、主動プーリ３５ａと、従動プーリ３５ｂと、ベルト３６を備えている。

【0018】

２本のレール３４ａ、３４ｂは、第１のフレーム部材３２ａと第２のフレーム部材３２ｂを連結するように配置される。

【0019】

ガイド部材３７は平板形状を有しており、各レール３４ａ、３４ｂに勘合して摺動する摺動部３７ａを有している。即ち、ガイド部材３７は、摺動部３７ａが各レール３４ａ、３４ｂに沿って摺動することにより、第１のフレーム部材３２ａと第２のフレーム部材３２ｂの間をスライド移動可能とされている。

【0020】

ガイド部材３７には、８個の貫通孔ｐが穿設されている。８個の貫通孔ｐは、中心から４５°の間隔で円形状に形成されている。貫通孔ｐは、後述する連結板２９と連結するために使用する。

【0021】

駆動モータ３８は、第１のフレーム部材３２ａに設置されている。駆動モータ３８は、制御装置１０４に接続されており、制御装置１０４の制御下で正転、逆転するように駆動する。即ち、駆動モータ３８は、ベルト３６を第１のフレーム部材３２ａと第２のフレーム部材３２ｂとの間で移動させる。

【0022】

主動プーリ３５ａは、駆動モータ３８の出力軸に連結されている。従動プーリ３５ｂは、第２のフレーム部材３２ｂに軸支されている。

【0023】

ベルト３６は、主動プーリ３５ａと従動プーリ３５ｂとの間に張架されている。ベルト３６は、ガイド部材３７に連結されている。

【0024】

従って、駆動モータ３８を回転駆動させると主動プーリ３５ａが回転し、フレーム部材３１ａ、３１ｂの方向（架台１０１の長手方向）に沿ってベルト３６が移動する。駆動モータ３８を正転、逆転させることにより、ベルト３６に連結されているガイド部材３７を架台１０１の長手方向に沿ってスライド移動させることができる。

【0025】

即ち、スライド機構１０２は、第１のフレーム部材３２ａと第２のフレーム部材３２ｂの間に張架されるベルト３６、及びベルト３６に連結されたガイド部材３７を備え、ガイド部材３７を第１のフレーム部材３２ａと第２のフレーム部材３２ｂとの間で移動させる。

【0026】

図２は、制御装置１０４の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置１０４は、マイコン６１と、コントローラ６２と、表示部６３と、ドライバ６４を備えている。

【0027】

コントローラ６２は、ユーザによる操作入力を受け付ける。コントローラ６２は、ユーザが入力した速度設定値をマイコン６１に出力する。速度設定値は、オムニホイール１０の振動評価試験を実施する際の、オムニホイール１０の走行速度の設定値を含む。コントローラ６２は、例えばオムニホイール１０の移動方向を決めるボタン、走行速度を１０［cm/s］だけ減速するボタン、走行速度を１０［cm/s］だけ上昇させるボタン、動作開始ボタン、緊急停止ボタンを備えている。

【0028】

マイコン６１は、コントローラ６２で設定された速度設定値に基づき、駆動モータ３８を駆動させるためのＰＷＭ信号を出力する。マイコン６１は、後述するセンサ２８で検出された３次元方向の加速度信号を取得し、表示部６３に出力する。

【0029】

ドライバ６４は、マイコン６１より出力されるＰＷＭ信号に基づいて、駆動モータ３８に駆動信号を出力する。これにより、コントローラ６２にて入力された速度となるように、駆動モータ３８を回転させることができる。即ち、図１に示したスライド機構１０２は、ベルト３６の移動方向、及び移動速度を変更可能である。

【0030】

表示部６３は、マイコン６１で取得された加速度信号を画像表示する。

【0031】

図３は、車輪保持機構１０３及び車輪保持機構１０３に連結されたオムニホイール１０の斜視図、図４は同分解斜視図である。車輪保持機構１０３は、図１に示したガイド部材３７の下方に設置されている。即ち、車輪保持機構１０３は、ガイド部材３７よりも走行路５１側に設置されている。

【0032】

図３、図４に示すように、オムニホイール１０は二重の円盤形状をなしており、中央に開口部１１（図４参照）が形成されている。オムニホイール１０は、開口部１１に挿通される車軸２１を中心として回転する。オムニホイール１０の周囲には、補助ローラ１４、１５が設けられている。補助ローラ１４、１５が回転することによりオムニホイール１０を軸方向（車軸２１の長手方向）に移動させることが可能である。なお、図４では一例として直径２５４［ｍｍ］のダブルオムニホイールを示している。

【0033】

図３、図４に示すように、車輪保持機構１０３は、車軸２１と、ベアリング部２２、２６と、固定プレート２３と、固定部材２５ａ、２５ｂと、車軸保持部２７と、２本のスライダー２４ａ、２４ｂと、連結板２９（図４では記載を省略）を備えている。

【0034】

車軸２１は、オムニホイール１０の中心に形成されている開口部１１に貫通して、オムニホイール１０を軸支する。

【0035】

車軸２１は、ベアリング部２２、固定プレート２３の中央、及びベアリング部２６を貫通しており、車軸保持部２７にて軸支されている。即ち、車軸２１は、２つのベアリング部２２、２６に対して回転可能に軸支されている。

【0036】

固定プレート２３とベアリング部２６との間には、２本のスライダー２４ａ、２４ｂと、２個の固定部材２５ａ、２５ｂが設けられている。

【0037】

図３に示すように連結板２９は矩形平板形状をなしており、４個の貫通孔ｑが穿設されている。各貫通孔ｑは、連結板２９の中心から９０°ずつ異なる角度となるように穿設されている。各貫通孔ｑは、前述したガイド部材３７（図１参照）に形成された貫通孔ｐに位置合わせして、ネジで連結することができる。即ち、車輪保持機構１０３は、ガイド部材３７に対して設置する角度を変更可能である。

【0038】

連結板２９をガイド部材３７の下方に配置し、４個の貫通孔ｑを８個の貫通孔ｐのいずれかと連結することにより、連結板２９をガイド部材３７に対して４５°ずつ角度を変化させて連結することが可能になる。即ち、車輪保持機構１０３は、ガイド部材３７に対して設置する角度を変更可能である。また、車輪保持機構１０３は、ガイド部材３７よりも走行路５１側（即ち、下方）に設置される。詳細については、図５～図７を参照して後述する。

【0039】

スライダー２４ａは、２本の棒状部材２４ａ１と２４ａ２をスライド移動可能に連結して構成されている。即ち、スライダー２４ａは、棒状部材２４ａ２に対して棒状部材２４ａ１がスライド移動することにより、上下方向の長さが変化する。

【0040】

スライダー２４ｂについても同様に、２本の棒状部材２４ｂ１と２４ｂ２をスライド移動可能に連結して構成され、棒状部材２４ｂ２に対して棒状部材２４ｂ１がスライド移動することにより、上下方向の長さが変化する。

【0041】

即ち、車輪保持機構１０３は、２本のスライダー２４ａ、２４ｂのスライド移動によって上下方向に変位する。車輪保持機構１０３は、オムニホイール１０が走行路５１を走行する際に生じる上下方向の振動に対して拘束することなく滑らかに上下運動する。

【0042】

車軸保持部２７は、車軸２１を軸支する。車軸保持部２７には三次元方向の加速度を検出するセンサ２８が取り付けられている。即ち、センサ２８は、オムニホイール１０の近傍に設けられている。センサ２８は、オムニホイール１０（全方位車輪）に生じる加速度を検出する機能を備えている。

【0043】

車輪保持機構１０３は、ガイド部材３７との位置関係を変更して取り付けることができる。図５～図７は、車輪保持機構１０３に搭載される連結板２９と、ガイド部材３７との連結状態を示す説明図である。

【0044】

図５は、オムニホイール１０の面の方向が架台１０１の長手方向となっている状態を示す。即ち、連結板２９と、ガイド部材３７とのなす角度が０°の場合を示す。図６は、連結板２９と、ガイド部材３７とのなす角度が４５°の場合を示す。

【0045】

図７は、オムニホイール１０の面の方向が架台１０１の長手方向に対して直角となっている状態を示す。即ち、連結板２９と、ガイド部材３７とのなす角度が９０°の場合を示す。

【0046】

図１に示したように、ガイド部材３７には、４５°間隔で８個の貫通孔ｐが穿設され、図３に示したように、連結板２９には、９０°間隔で４個の貫通孔ｑが穿設されている。従って、図５～図７に示すように各貫通孔ｐ、ｑの位置をずらすことにより、連結板２９とガイド部材３７とのなす角度が０°、４５°、９０°のいずれかに設定することができる。

【0047】

なお、本実施形態では、図１に示したようにガイド部材３７に８個の貫通孔ｐを設ける例について説明したが、８個以上の貫通孔ｐを穿設することにより、３０°、６０°などの取付角度に設定することも可能である。また、円周方向に長尺円弧状のスリットを設けることで連続的に取付角度を設定できるようにしてもよい。更に、ネジ止め以外にもストッパ付きのターンテーブルを用いてもよい。

【0048】

次に、上述のように構成された本実施形態に係る振動特性評価装置１００の動作について説明する。初めに、図３、図４に示したように振動特性の測定対象となるオムニホイール１０の開口部１１に車輪保持機構１０３の車軸２１を挿通する。その結果、オムニホイール１０は、車軸２１により軸支される。

【0049】

この状態で、図３に示した連結板２９を、図１に示したガイド部材３７に対して、所望の角度、即ち図５～図７に示した０°、４５°、９０°のいずれかの角度となるように、ガイド部材３７に形成された貫通孔ｐと連結板２９に形成された貫通孔ｑを合わせて、貫通孔ｐ、ｑにネジを挿通して固定する。その結果、ガイド部材３７に車輪保持機構１０３を連結することができる。

【0050】

車輪保持機構１０３に設けられたスライダー２４ａ、２４ｂは、上下方向にスライド移動が可能とされている。従って、車輪保持機構１０３により軸支されたオムニホイール１０は、走行路５１（図１参照）に接することになる。

【0051】

ユーザが制御装置１０４のコントローラ６２（図２参照）において駆動指令を入力すると、駆動モータ３８が所望の方向に回転する。即ち、図２に示すマイコン６１に駆動指令が入力されると、操作指令信号がドライバ６４に出力される。ドライバ６４は、制御用のＰＷＭ信号をドライバ６４に出力する。ドライバ６４は、駆動モータ３８が設定された方向、設定された速度となるように駆動モータ３８を回転駆動させる。

【0052】

駆動モータ３８が回転すると、図１に示した主動プーリ３５ａが回転し、主動プーリ３５ａと従動プーリ３５ｂの間に張架されたベルト３６が架台１０１の長手方向に沿って移動する。ベルト３６に連結されたガイド部材３７は、ベルトの回転に伴って架台１０１の長手方向に沿って移動し、ひいてはガイド部材３７に連結された車輪保持機構１０３がスライド移動する。即ち、車輪保持機構１０３に連結されているオムニホイール１０が走行路５１上を走行する。

【0053】

図３、図４に示したように、車軸保持部２７にはセンサ２８が設置されている。従って、該センサ２８により、オムニホイール１０が走行路５１上を走行した際に生じる三次元方向の加速度を検出することができる。

【0054】

発明者らは、上述した振動特性評価装置１００を用いて、以下に示す実施例１、実施例２に示す実験を実施した。以下に、各実施例の実験結果について説明する。

【0055】

（実施例１）
本実施形態に係る振動特性評価装置１００を用いて、比較的大型である直径２５４［ｍｍ］のダブルオムニホイールの振動特性を実験により評価した。オムニホイール１０の取付角度を０°（図５に示した状態）、及び９０°（図７に示した状態）とし、移動速度１０［ｃｍ／ｓ］で滑らかな走行路５１を往復移動させた。走行時の上下方向の加速度時間応答をセンサ２８にて測定した。図８は取付角度０°のときの加速度応答を示すグラフ、図９は取付角度９０°のときの加速度応答を示すグラフである。

【0056】

オムニホイール１０に起因する構造特有の振動は、オムニホイール１０に設けられた補助ローラ１４、１５が走行路５１に接地することで起きているものと考えられている。また、補助ローラ１４、１５はオムニホイール１０に対して等間隔で取り付けられているため、発生する振動は等速度の走行であれば周期的に発生すると考えられる。

【0057】

取付角度０°の場合（図８）と取付角度９０°の場合（図９）を比較すると、取付角度９０°の場合では、一つの補助ローラが走行路５１に接するだけなので、振動は小さくなるはずである。図９のグラフからこのような傾向を読み取ることができる。従って、大型のオムニホイール１０の形状に起因する振動特性が測定できていることが証明された。

【0058】

（実施例２）
発明者らは、実施例２として図１０に示すように走行路５１に断面が四角形で長尺状のアクリル棒５２を、走行路５１の走行方向に対して直交する方向に設置し、オムニホイール１０として、実施例１と同様の直径２５４ｍｍのダブルオムニホイールを用いて振動特性を測定した。即ち、走行路５１に疑似的に凹凸を発生させた状況下で、オムニホイール１０の振動特性を測定した。

【0059】

オムニホイール１０の取付角度を９０°（図７の状態）とし、移動速度３０［ｃｍ／ｓ］で走行路５１を矢印Ｙの方向に往復移動させた。図１１は、アクリル棒５２を設置しないときの加速度応答を示すグラフ、図１２は、アクリル棒５２を設置したときの加速度応答を示すグラフである。

【0060】

図１１に示すように取付角度９０°の場合には、オムニホイール１０の補助ローラが１個が地面に接するだけであるので、アクリル棒５２が設置されていない場合、即ち、走行路５１に凹凸がない場合は、振動はほぼ起きていない。

【0061】

これに対して、図１２に示すように、アクリル棒５２が設置されている場合、即ち、走行路５１に凹凸がある場合には、補助ローラが凹凸を乗り越える際に衝撃が発生していることが理解される。凹凸が存在することにより、瞬間的に振幅の大きい振動が発生すると考えられる。

【0062】

即ち、アクリル棒５２を乗り越える際に、加速度応答にピークを有する波形が測定され、路面凹凸を走査した際のオムニホイールが受ける路面に起因する振動を測定できていることが理解される。

【0063】

このように、本実施形態に係る振動特性評価装置１００は、走行路５１に設置された架台１０１と、ガイド部材３７を備え、架台１０１の上部にてガイド部材３７を走行路５１に平行な方向にスライドさせるスライド機構１０２と、ガイド部材３７に装着され、オムニホイール１０（全方位車輪）を固定する車輪保持機構１０３と、を備える。車輪保持機構１０３は、オムニホイール１０を軸支する車軸保持部２７と、車軸保持部２７とガイド部材３７との間に設置され、走行路５１の法線方向に向けてスライドするスライダー２４ａ、２４ｂと、オムニホイール１０に生じる加速度を検出するセンサ２８を含む。

【0064】

本実施形態では、オムニホイール１０をシャフトで固定する構成ではないため、シャフトのねじれにより移動が拘束されるという問題は生じない。このため、オムニホイール１０の移動ストロークを長くすることができ、より高精度に振動特性を評価することが可能になる。

【0065】

本実施形態では、車輪保持機構１０３をガイド部材３７の下方に設置するので、走行路５１上にてオムニホイール１０を走行させた際に、走行路５１に凹凸が存在する場合でも、スライダー２４ａ、２４ｂにより凹凸による振動が吸収され、凹凸の影響を軽減できる。また、ガイド部材３７に錘を載置することにより、オムニホイール１０に搭載される筐体の重量を模擬することが可能になり、より高精度に振動特性を評価することができる。

【0066】

本実施形態では、ガイド部材３７に対する車輪保持機構１０３の設置角度を変更することができる。このため、オムニホイール１０を取付角度０°、４５°、９０°などの任意の角度で走行させることができ、取付角度ごとの振動特性を容易に取得することが可能になる。

【0067】

本実施形態では、センサ２８をオムニホイール１０の近傍に設置するので、オムニホイール１０の構造に起因して生じる三次元方向の加速度を高精度に検出することが可能になる。このため、振動特性の測定精度を向上させることが可能になる。

【0068】

本実施形態では、第１のフレーム部材３２ａと第２のフレーム部材３２ｂの間にベルト３６を張架し、駆動モータ３８を回転駆動させてベルト３６を移動させ、ガイド部材３７を移動させる。このため、車輪保持機構１０３を安定的に移動させることができ、オムニホイール１０の振動特性をより高精度に取得することが可能になる。

【0069】

スライド機構１０２には、２本のレール３４ａ、３４ｂ、及びガイド部材３７を摺動させる摺動部３７ａを設けているので、車輪保持機構１０３を滑らかに移動させることが可能になる。

【0070】

本実施形態では、架台１０１をアルミニウムで構成しているので、振動特性評価装置１００全体を剛性化することができる。装置全体を剛性化することにより、装置の固有振動数は、測定対象となるオムニホイール１０の固有振動数よりも高い周波数領域に現れるため、振動特性の測定精度を向上させることが可能になる。また、剛性化することにより、例えば直径１００［ｍｍ］を超える大型のオムニホイールを評価するために必要な移動ストロークを容易に得ることができる。

【0071】

また、図１に示したガイド部材３７の上面に錘を乗せることにより、オムニホイール１０を備えた移動台車の重量を模擬できるようになり、より高精度な振動特性の評価が可能になる。

【0072】

実施例２に示したように、走行路５１にアクリル棒５２を設置することにより、オムニホイール１０が凹凸面を走行したときの振動特性を容易に取得することが可能になる。また、アクリル棒５２の幅を狭くすることにより、オムニホイール１０に対してインパルス信号を与えたことになり、オムニホイール１０単体の静的な固有振動モードの検出が可能になる。

【0073】

また、アクリル棒５２を幅の広い板状にすることで、オムニホイール１０が段差を乗り越える状況を模擬することができる。この場合には、オムニホイール１０にステップ波を与えたことになり、オムニホイール１０単体の振動特性の検出が可能になる。

【0074】

上記説明した本実施形態の制御装置１０４には、図１３に示すように例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit、プロセッサ）９０１と、メモリ９０２と、ストレージ９０３（ＨＤＤ：Hard Disk Drive、ＳＳＤ：Solid StateDrive）と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６とを備える汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。メモリ９０２およびストレージ９０３は、記憶装置である。このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵ９０１がメモリ９０２上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、制御装置１０４の各機能が実現される。

【0075】

なお、制御装置１０４は、１つのコンピュータで実装されてもよく、あるいは複数のコンピュータで実装されても良い。また、制御装置１０４は、コンピュータに実装される仮想マシンであっても良い。

【0076】

なお、制御装置１０４用のプログラムは、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＣＤ (Compact Disc)、ＤＶＤ (Digital Versatile Disc)などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。

【0077】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0078】

１０ オムニホイール
１１ 開口部
１４、１５ 補助ローラ
２１ 車軸
２２、２６ ベアリング部
２３ 固定プレート
２４ａ、２４ｂ スライダー
２７ 車軸保持部
２８ センサ
２９ 連結板
３２ａ 第１のフレーム部材
３２ｂ 第２のフレーム部材
３３ 支柱
３４ａ、３４ｂ レール
３５ａ 主動プーリ
３５ｂ 従動プーリ
３６ ベルト
３７ ガイド部材
３７ａ 摺動部
３８ 駆動モータ
５１ 走行路
５２ アクリル棒
６１ マイコン
６２ コントローラ
６３ 表示部
６４ ドライバ
１００ 振動特性評価装置
１０１ 架台
１０２ スライド機構
１０３ 車輪保持機構
１０４ 制御装置

【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】