特開 2024-65851 操作装置および台車

(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】P2024065851

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】操作装置および台車

(51)【国際特許分類】

   G05G 5/04 20060101AFI20240508BHJP

   G05G 25/00 20060101ALI20240508BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20240508BHJP

【ＦＩ】

G05G5/04 Z

G05G5/04 A

G05G5/04 B

G05G25/00 Z

B62B3/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022174918

(22)【出願日】2022-10-31

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】田名網 克周

(72)【発明者】

【氏名】林 美由希

【テーマコード（参考）】

3D050

3J070

【Ｆターム（参考）】

3D050AA01

3D050BB02

3D050DD01

3D050KK14

3J070AA03

3J070AA13

3J070BA10

3J070BA51

3J070CB02

3J070CB37

3J070CC12

3J070CC45

3J070CD13

3J070CD15

3J070DA14

3J070EA12

(57)【要約】

【課題】操作者に対して操作している実感を与えられる操作装置を提供する。
【解決手段】操作装置（１０）は、操作対象を移動させるために操作者が行った操作を受け付ける。操作装置は、操作部（１１）と、第１部材（１４、１５）と、第２部材（１２０）と、力覚センサ（１２）とを備える。操作部は、傾動操作および回転操作の一方または両方が可能である。第１部材は、操作部に機械的に連結され、操作部の操作量（θ）に応じて変位する。第２部材は、第１部材を所定の停止位置で停止させる。力覚センサは、第２部材が第１部材を停止させているときに、第２部材に加わる力またはモーメントを検出する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作対象を移動させるために操作者が行った操作を受け付ける操作装置であって、
傾動操作および回転操作の一方または両方が可能な操作部と、
前記操作部に機械的に連結され、前記操作部の操作量に応じて変位する第１部材と、
前記第１部材を所定の停止位置で停止させる第２部材と、
前記第２部材が前記第１部材を停止させているときに、前記第２部材に加わる力またはモーメントを検出する力覚センサと、
を備える操作装置。

【請求項2】

前記第１部材は、ピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛み合うラックギアと、第１端が前記ラックギアに回転可能に連結されるカム部と、を含み、
前記操作部の傾動角に応じて前記ピニオンギアが回転することにより前記ラックギアが変位し、前記ラックギアの変位に応じて前記カム部が傾動し、
前記操作部の前記傾動角が所定角度に達すると、前記第１端と異なる前記カム部の第２端が前記第２部材に当接し、前記ラックギアの変位を停止させ、
前記力覚センサは、前記ラックギアの変位を停止させているときに、前記カム部の前記第２端から前記第２部材に加わるモーメントを検出する、請求項１に記載の操作装置。

【請求項3】

前記ラックギアを前記傾動角の所定の初期値に対応する位置に押し戻す方向に前記カム部を付勢する第１付勢部を更に備える、請求項２に記載の操作装置。

【請求項4】

前記所定角度は、５度以上１５度以下である、請求項２に記載の操作装置。

【請求項5】

前記第１部材は、前記第２部材の上に設置され、前記操作部の回転角に応じて回転する回転部を含み、
前記第２部材は、前記回転部が設置された面から停止部が突出し、
前記操作部の前記回転角が所定角度に達すると、前記回転部が前記停止部に当接し、前記回転部の回転を停止させ、
前記力覚センサは、前記停止部が前記回転部の回転を停止させているときに、前記停止部に加わるモーメントを検出する、請求項１に記載の操作装置。

【請求項6】

前記回転部と前記停止部との間に設けられ、前記操作部の回転角を初期値に戻す方向に前記回転部を付勢する第２付勢部を更に備え、
前記回転部および前記停止部は、前記回転部が前記停止部に当接しているときに前記第２付勢部を収容する凹部を有する、請求項５に記載の操作装置。

【請求項7】

前記所定角度は、１５度以上２５度以下である、請求項５に記載の操作装置。

【請求項8】

前記操作部は、Ｌ字形またはＴ字形のハンドルである、請求項１に記載の操作装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の操作装置と、
載置台と、
駆動部を有し、前記駆動部から供給された駆動力により走行する走行部と、
１または複数のプロセッサを有する制御装置と、を備え、
前記１または複数のプロセッサは、前記力覚センサにより検出された力またはモーメントに応じて前記走行部を制御する処理を実行する台車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操作装置および台車に関する。

【背景技術】

【0002】

力覚センサと一体になった操作レバーにより操作されるパワーアシスト機能付き作業台車が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－７３０８６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、力覚センサを用いた操作装置では、操作力を起歪体で検知する構造上、操作中にハンドルがほとんど動くことがない。そのため、操作者が操作している実感を得難いという問題があった。

【0005】

本発明の一態様は、操作者に対して操作している実感を与えられる操作装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る操作装置は、操作対象を移動させるために操作者が行った操作を受け付ける。操作装置は、操作部と、第１部材と、第２部材と、力覚センサとを備える。操作部は、傾動操作および回転操作の一方または両方が可能である。第１部材は、操作部に機械的に連結され、操作部の操作量に応じて変位する。第２部材は、第１部材を所定の停止位置で停止させる。力覚センサは、第２部材が第１部材を停止させているときに、第２部材に加わる力またはモーメントを検出する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、操作者に対して操作している実感を与えられる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る台車の一構成例を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る台車のシステム構成図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る操作装置の内部構成を示す側面図である。

【図4】図３のラックアンドピニオンの周辺を拡大した斜視図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る操作装置の内部構成を示す側面図であり、操作部が前方に傾動した状態を示す。

【図6】操作部の傾動角を初期値に戻すための付勢部材の一例を示す。

【図7】本発明の一実施形態に係る操作装置の内部構成を示す背面図である。

【図8】図７のＡ－Ａ断面図である。

【図9】図８の断面図から回転部を時計回りに回転させた状態を示す。

【図10】操作部の回転角を初期値に戻すための付勢部材の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

〔本開示の実施形態の概要〕
最初に、本開示の実施形態の概要を説明する。

【0010】

（条項１） 操作対象を移動させるために操作者が行った操作を受け付ける操作装置であって、傾動操作および回転操作の一方または両方が可能な操作部と、前記操作部に機械的に連結され、前記操作部の操作量に応じて変位する第１部材と、前記第１部材を所定の停止位置で停止させる第２部材と、前記第２部材が前記第１部材を停止させているときに、前記第２部材に加わる力またはモーメントを検出する力覚センサと、を備える操作装置。

【0011】

上記構成によれば、操作部が第１部材に機械的に連結されているため、操作内容に対応した操作反力を操作者に感じさせ、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0012】

（条項２） 前記第１部材は、ピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛み合うラックギアと、第１端が前記ラックギアに回転可能に連結されるカム部と、を含み、前記操作部の傾動角に応じて前記ピニオンギアが回転することにより前記ラックギアが変位し、前記ラックギアの変位に応じて前記カム部が傾動し、前記操作部の前記傾動角が所定角度に達すると、前記第１端と異なる前記カム部の第２端が前記第２部材に当接し、前記ラックギアの変位を停止させ、前記力覚センサは、前記ラックギアの変位を停止させているときに、前記カム部の前記第２端から前記第２部材に加わるモーメントを検出する、条項１に記載の操作装置。

【0013】

上記構成によれば、操作部がピニオンギア、ラックギア、カム部に機械的に連結されているため、操作内容に対応した操作反力を操作者に感じさせ、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0014】

（条項３） 前記ラックギアを前記傾動角の所定の初期値に対応する位置に押し戻す方向に前記カム部を付勢する第１付勢部を更に備える、条項２に記載の操作装置。

【0015】

上記構成によれば、操作者が傾動操作を中断したとき、操作部を傾動操作の初期位置に戻すことができる。また、操作角に応じた付勢力を操作者に感じさせることにより、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0016】

（条項４） 前記所定角度は、５度以上１５度以下である、条項２または条項３に記載の操作装置。

【0017】

上記構成によれば、操作部を傾けたことを操作者が実感できる角度まで傾動させたときに、力覚センサにより力のモーメントが検出されるため、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0018】

（条項５） 前記第１部材は、前記第２部材の上に設置され、前記操作部の回転角に応じて回転する回転部を含み、前記第２部材は、前記回転部が設置された面から停止部が突出し、前記操作部の前記回転角が所定角度に達すると、前記回転部が前記停止部に当接し、前記回転部の回転を停止させ、前記力覚センサは、前記停止部が前記回転部の回転を停止させているときに、前記停止部に加わるモーメントを検出する、条項１から条項４のいずれか１項に記載の操作装置。

【0019】

上記構成によれば、操作部が回転部、停止部に機械的に連結されているため、操作内容に対応した操作反力を操作者に感じさせ、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0020】

（条項６） 前記回転部と前記停止部との間に設けられ、前記操作部の回転角を初期値に戻す方向に前記回転部を付勢する第２付勢部を更に備え、前記回転部および前記停止部は、前記回転部が前記停止部に当接しているときに前記付勢部を収容する凹部を有する、条項５に記載の操作装置。

【0021】

上記構成によれば、操作者が回転操作を中断したとき、操作部を回転操作の初期位置に戻すことができる。また、回転角に応じた付勢力を操作者に感じさせることにより、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0022】

（条項７） 前記所定角度は、１５度以上２５度以下である、条項５または条項６に記載の操作装置。

【0023】

上記構成によれば、操作部を回転させたことを操作者が実感できる角度まで回転させたときに、力覚センサにより力のモーメントが検出されるため、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0024】

（条項８） 前記操作部は、Ｌ字形またはＴ字形のハンドルである、条項１から条項７のいずれか１項に記載の操作装置。

【0025】

上記構成によれば、操作者は、操作部を用いて傾動操作および回転操作の両方を容易に実施することができる。

【0026】

（条項９） 条項１から８のいずれか一項に記載の操作装置と、載置台と、駆動部を有し、前記駆動部から供給された駆動力により走行する走行部と、１または複数のプロセッサを有する制御装置と、を備え、前記１または複数のプロセッサは、前記力覚センサにより検出された力またはモーメントに応じて前記走行部を制御する処理を実行する台車。

【0027】

力覚センサを用いた操作装置を備える台車では、力の検知を起歪体の歪み量等で検知する構造上、操作中に操作部がほとんど動くことがない。そのため、操作者は操作している実感を得られず、操作に馴染み難かった。上記構成によれば、操作内容に対応した操作反力を操作者に感じさせ、操作者に操作している実感を与えることができる。

【0028】

（台車の構成）
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る台車の一構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る台車１は、操作装置１０と、載置台２０と、走行部３０と、制御装置４０とを有する。以下、図１の矢印で示されるように、台車１の上下方向、前後方向、及び左右方向を定義する。

【0029】

操作装置１０は、本発明の一実施形態に係る操作装置の一例である。載置台２０の上面には、操作装置１０の操作者と、搬送対象とを載せることができる。操作装置１０は、操作部１１を有し、台車１を移動させるための操作を受け付ける。

【0030】

図１に示す操作部１１は、Ｔ字形のハンドルである。操作部１１は、載置台２０に乗った操作者が操作し易い高さに設けられている。操作者は、操作部１１を前後方向に傾動させる傾動操作と、ステアリングシャフト１１０を中心に操作部１１を回転させる回転操作とを行うことができる。操作装置１０については、後に詳述する。

【0031】

走行部３０は、載置台２０を下方から支持する。走行部３０は、駆動部３１を有し、駆動部３１から供給された駆動力により車輪３２を駆動する。制御装置４０は、操作装置１０により受け付けられた操作に基づいて走行部３０を制御する。

【0032】

図２は、台車１のシステム構成図である。操作装置１０は、力覚センサ１２を有する。力覚センサ１２は、自身に作用する力およびモーメントの方向および大きさを検出する。力覚センサ１２は、互いに直交する３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）の各方向に作用する力の大きさ（ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ）と、各軸回りのモーメントの大きさ（ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）とを検出する６軸力覚センサである。

【0033】

制御装置４０は、プロセッサ４１と、一次メモリ４２と、二次メモリ４３と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）４４とを有する。プロセッサ４１と、一次メモリ４２と、二次メモリ４３と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）４４は、バス４５を介して相互に接続されている。

【0034】

二次メモリ４３には、台車１の動作を制御する処理をプロセッサ４１に実行させるためのプログラムが格納されている。プロセッサ４１は、二次メモリ４３に記憶されているプログラムを一次メモリ４２上に展開する。プロセッサ４１は、一次メモリ４２上に展開されたプログラムに含まれる命令に従って、台車１の動作を制御する処理を実行する。

【0035】

プロセッサ４１として利用可能なデバイスとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせを挙げることができる。プロセッサ４１は、「演算装置」と呼ばれることがある。

【0036】

一次メモリ４２として利用可能なデバイスとしては、例えば、半導体ＲＡＭ（Random Access Memory）を挙げることができる。一次メモリ４２は、「主記憶装置」と呼ばれることがある。

【0037】

二次メモリ４３として利用可能なデバイスとしては、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＯＤＤ（Optical Disk Drive）、又は、これらの組み合わせを挙げることができる。二次メモリ４３は、「補助記憶装置」と呼ばれることがある。

【0038】

（操作装置の構成と受付可能な操作）
図３は、本発明の一実施形態に係る操作装置１０の内部構成を示す側面図である。図３に示すように、操作装置１０は、操作部１１と、力覚センサ１２と、基台１３と、ラックアンドピニオン１４と、カム部１５とを有する。以下、図３の矢印で示されるように、力覚センサ１２にて検出される力とモーメントの軸方向を定義する。

【0039】

操作部１１は、回転軸１１１を中心にして前後方向に傾動させることができる。図３に示す操作部１１は、ステアリングシャフト１１０が上下方向に延在する初期位置にある。このとき、操作部１１の傾動角θは初期値の０度である。

【0040】

図４は、図３に示すラックアンドピニオン１４の周辺を拡大した斜視図である。ラックアンドピニオン１４は、傾動操作に関する第１部材に含まれる。ラックアンドピニオン１４は、ピニオンギア１４１と、ラックギア１４２とを含む。ピニオンギア１４１は、基台１３に設けられた回転軸１１１を中心にして操作部１１の傾動角θに応じて回転する。ラックギア１４２は、ピニオンギア１４１と噛み合い、前後方向に水平移動することができる。ラックギア１４２は、操作部１１が前方へ傾動した場合は後方へ移動し、操作部１１が後方へ傾動した場合は前方へ移動する。

【0041】

図３に示すとおり、ラックギア１４２の前端１４３にはロッドエンドベアリング１４５が設けられている。また、ラックギア１４２の後端１４４にはロッドエンドベアリング１４６が設けられている。

【0042】

ラックギア１４２の前端１４３および後端１４４には、それぞれカム部１５が配置されている。カム部１５は、傾動操作に関する第１部材に含まれる。以下では、ラックギア１４２の前端１４３側のカム部１５をカム部１５ａと称し、ラックギア１４２の後端１４４側のカム部１５をカム部１５ｂと呼ぶことがある。

【0043】

カム部１５ａは、第１端１５１が回転可能に前端１４３側のロッドエンドベアリング１４５に連結されている。一方、カム部１５ｂは、第１端１５１が回転可能に後端１４４側のロッドエンドベアリング１４６に連結されている。

【0044】

カム部１５ａおよび１５ｂは、第１端１５１と対向する位置に第２端１５２を有する。カム部１５ａおよび１５ｂの第２端１５２は、回転軸１３２を中心に回転可能となるように、基台１３のブラケット１３１に連結されている。

【0045】

カム部１５ａおよび１５ｂは、ラックギア１４２の水平移動に応じて傾動する。ラックギア１４２が前方へ水平移動した場合、カム部１５ａおよび１５ｂは前方へ傾動する。ラックギア１４２が後方へ水平移動した場合、カム部１５ａおよび１５ｂは後方へ傾動する。

【0046】

力覚センサ１２は、基台１３の下方に設けられている。力覚センサ１２と基台１３との間には、回転台１２０が設けられている。回転台１２０は、傾動操作に関する第２部材である。回転台１２０は、カム部１５ａおよび１５ｂの第２端１５２に対向する。操作部１１の傾動角θが初期値（０度）であるとき、カム部１５ａおよび１５ｂの第２端１５２は、回転台１２０に当接していない。

【0047】

図５は、操作装置１０の内部構成を示す側面図であり、操作部１１が所定角度前方へ傾動した状態を示す。操作部１１が前方へ傾動したため、ラックギア１４２が後方へ水平移動し、カム部１５ａおよび１５ｂが図３よりも後方へ傾動している。このとき、カム部１５ａの第２端１５２の先端部１５３が回転台１２０に当接する。力覚センサ１２は、カム部１５ａの第２端１５２の先端部１５３から回転台１２０へ加わる力ＦＺおよびモーメントＭＸを検出する。カム部１５ａの第２端１５２の先端部１５３が回転台１２０に当接すると、カム部１５ａがラックギア１４２の後方への水平移動を停止させる。なお、操作者が操作部１１に対して、傾動操作と、回転操作とを同時に行った場合は、力覚センサ１２は、力ＦＺおよびモーメントＭＸの他にモーメントＭＹを更に検出することにしてもよい。

【0048】

一方、図示を省略するが、操作部１１が所定角度後方へ傾動した場合は、ラックギア１４２が前方へ水平移動し、カム部１５ａおよび１５ｂが図３よりも前方へ傾動する。このとき、カム部１５ｂの第２端１５２の先端部１５３が回転台１２０に当接する。力覚センサ１２は、カム部１５ｂの第２端１５２の先端部１５３から回転台１２０へ加わる力ＦＺおよびモーメントＭＸを検出する。カム部１５ｂの第２端１５２の先端部１５３が回転台１２０に当接すると、カム部１５ｂがラックギア１４２の前方への水平移動を停止させる。

【0049】

図２に示す制御装置４０は、カム部１５ａの第２端１５２の先端部１５３から加わるモーメントＭＸが検出されると、そのモーメントＭＸの大きさに応じて走行部３０を制御して台車１を前進させる。他方で、カム部１５ｂの第２端１５２の先端部１５３から加わるモーメントＭＸが検出されると、そのモーメントＭＸの大きさに応じて走行部３０を制御して台車１を後進させる。

【0050】

操作部１１が図３に示す初期位置に戻ると、すなわち、操作部１１の傾動角θが初期値に戻ると、ラックギア１４２の位置が初期位置に戻る。このとき、カム部１５ａおよび１５ｂも、初期位置に戻り、カム部１５ａおよび１５ｂの第２端１５２が回転台１２０に当接していない状態となる。力覚センサ１２が検出するモーメントＭＸの大きさが初期値に戻るため、図２に示す制御装置４０は、走行部３０を制御して台車１を停止させる。

【0051】

図６は、操作部１１の傾動角θを初期値に戻すための第１付勢部の一例を示す。図６に示すように、基台１３のブラケット１３１には、その中央上部に突起部１３３を２つ有し、カム部１５には第１端１５１と第２端１５２との間に突起部１５４を有する。ブラケット１３１の突起部１３３とカム部１５の突起部１５４との間には引っ張りバネ１３４が設けられており、カム部１５がブラケット１３１の突起部１３３に向けて付勢されている。突起部１３３は、ブラケット１３１を基台１３に固定するための締結部でもよく、突起部１３３の一端がその締結部で共締めされることにしてもよい。なお、図６では、カム部１５ｂと、その突起部１５４に設けられる引っ張りバネ１３４の図示が省略されている。

【0052】

例えば、操作者が図５に示す位置まで操作部１１を前方へ傾動させると、ラックギア１５２が後方に水平移動し、カム部１５ｂが後方へ傾動し、カム部１５ｂとブラケット１３１との間の不図示の引っ張りバネ１３４が伸びる。引っ張りバネ１３４は、その伸長量に応じた付勢力により、カム部１５ｂをブラケット１３１の突起部１３３に向けて付勢する。操作者が操作部１１から手を離すと、引っ張りバネ１３４の付勢力によりカム部１５ｂが前方へ傾動し、ラックギア１４２を前方へ押し戻す。このラックギア１４２の水平移動は、ピニオンギア１４１により操作部１１に伝わり、操作部１１が後方へ傾動し、傾動角θが０度に戻り、図３に示す初期位置に復帰する。

【0053】

同様に、操作者が操作部１１を後方へ傾動させると、ラックギア１５２が前方に水平移動し、カム部１５ａが前方へ傾動し、カム部１５ａとブラケット１３１との間の引っ張りバネ１３４が伸びる。引っ張りバネ１３４は、その伸長量に応じた付勢力により、カム部１５ａをブラケット１３１の突起部１３３に向けて付勢する。操作者が操作部１１から手を離すと、引っ張りバネ１３４の付勢力によりカム部１５ａが後方へ傾動し、ラックギア１４２を後方へ押し戻す。このラックギア１４２の水平移動は、ピニオンギア１４１により操作部１１に伝わり、操作部１１が前方へ傾動し、傾動角θが０度に戻り、図３に示す初期位置に復帰する。

【0054】

カム部１５ａまたはカム部１５ｂがラックギア１４２の水平移動を停止させるときの操作部１１の傾動角θの大きさは、約１０度である。より詳細には、カム部１５ａまたはカム部１５ｂがラックギア１４２の水平移動を停止させるときの操作部１１の傾動角θの大きさは、５度以上１５度以下の値であり、８度以上１２度以下の値であることが好ましい。カム部１５の第２端１５２の形状は、操作部１１の傾動角θの絶対値の増加に応じて力覚センサ１２が検出するモーメントＭＸがリニアに増加するように最適化すると、操作者に違和を感じさせない。

【0055】

操作部１１、ラックアンドピニオン１４およびカム部１５は、少なくとも作業者の操作により弾性変形しない程度の剛性を有することが好ましい。操作部１１、ラックアンドピニオン１４およびカム部１５が人力では弾性変形しないことにより、操作部１１を傾動させるために加えられた力と、力覚センサ１２が検出する力およびモーメントとの間の相関関係がリニアなものとなる。

【0056】

操作部１１は、ここまでに説明した傾動操作の他に回転操作を受け付けることができる。図７から図１０を用いて操作部１１の回転操作について説明する。

【0057】

図７は、操作装置１０の内部構成を示す背面図である。図８は、図７のＡ－Ａ断面図である。図８に示すとおり、回転台１２０は、円筒形状を有する。回転台１２０の中心近傍には、回転操作の回転軸１６０を有する。回転軸１６０には、回転台１２０の上に設置された回転部１６１が回転可能に連結されている。回転部１６１の端部は、ブラケット１３１に連結されている。

【0058】

回転部１６１は、回転操作に関する第１部材である。操作者がステアリングシャフト１１０を中心にして操作部１１を回転させると、基台１３と、ラックアンドピニオン１４と、カム部１５とが回転軸１６０を中心にして操作部１１と同一の方向に回転する。回転部１６１は図８に示す位置が初期位置である。回転部１６１が初期位置にあるとき、操作部１１の回転角φは初期値の０度である。

【0059】

回転台１２０は、回転部１６１が設置されている面から停止部１６２が突出している。停止部１６２は、回転操作に関する第２部材である。停止部１６２は、回転台１２０に固定されている。停止部１６２は、第１突出部１６２ａと第２突出部１６２ｂとを有する。操作者が操作部１１を初期位置から時計回りに回転角φ回転させると回転部１６１が時計回りに回転角φ回転する。操作者が操作部１１を初期位置から反時計回りに回転角φ回転させると回転部１６１が反時計回りに回転角φだけ回転する。

【0060】

操作部１１が初期位置から時計回りに所定角度回転すると、図９に示すように回転部１６１が第１突出部１６２ａに当接し、回転部１６１の回転を停止させる。また、操作部１１が初期位置から反時計回りに所定角度回転すると、回転部１６１が第２突出部１６２ｂに当接し、回転部１６１の回転を停止させる。

【0061】

力覚センサ１２は、回転部１６１が第１突出部１６２ａまたは第２突出部１６２ｂに当接したとき、回転台１２０の停止部１６２を介して回転部１６１から加わるモーメントＭＺを検出する。

【0062】

図２に示す制御装置４０は、力覚センサ１２が検出したモーメントＭＺに基づいて、操作部１１の回転方向を判断し、そのモーメントＭＺの大きさに応じて走行部３０を制御して台車１の進行方向を変化させる。力覚センサ１２により回転部１６１から第１突出部１６２ａに加わるモーメントが検出された場合、制御装置４０は、台車１の進行方向を右に曲げるように走行部３０を制御する。力覚センサ１２により回転部１６１から第２突出部１６２ｂに加わるモーメントが検出された場合、制御装置４０は、台車１の進行方向を左に曲げるよう走行部３０を制御する。

【0063】

図１０は、操作部１１の回転角φを初期値に戻すための第２付勢部の一例を示す。図１０に示すように、回転部１６１は、両側面１６４に凹部１６５を有し、凹部１６５の底部に圧縮バネ１６３の一端が固定されている。また、停止部１６２は、回転部１６１の両側面１６４に対向する面１６６に凹部１６７を有し、凹部１６７の底部に圧縮バネ１６３の他端が固定されている。操作部１１の回転操作により回転部１６１が回転し、停止部１６２に当接するとき、凹部１６５と凹部１６７との隙間に圧縮された圧縮バネ１６３が収容される。

【0064】

圧縮バネ１６３は、操作部１１の回転角φを初期値に戻す方向に回転部１６１を付勢する。例えば、操作部１１を初期位置から時計回りに回転する回転操作が行われている場合は、圧縮バネ１６３は、操作部１１を反時計回りに回転させる方向に回転部１６１を付勢する。一方、操作部１１を初期位置から反時計回りに回転する回転操作が行われている場合は、圧縮バネ１６３は、操作部１１を時計回りに回転させる方向に回転部１６１を付勢する。操作者が操作部１１から手を離すと、圧縮バネ１６３の付勢力により回転部１６１が回転し、図８に示す初期位置に戻る。

【0065】

第１突出部１６２ａまたは第２突出部１６２ｂが回転部１６１の回転を停止させるときの操作部１１の回転角φは約２０度である。より詳細には、第１突出部１６２ａまたは第２突出部１６２ｂが回転部１６１の回転を停止させるときの操作部１１の回転角φは１５度以上２５度以下の値であり、１８度以上２２度以下の値であることが好ましい。

【0066】

〔変形例〕
上記実施形態では、操作装置１０を台車１に適用した例を示したが、操作装置１０の操作対象は台車だけに限定されない。例えば、自動車等の移動体の操縦をシミュレートするゲーム装置、ドローン等の操作を行うための操作装置にも適用することができる。

【0067】

上記実施形態に係る操作装置１０では、操作部１１は、Ｔ字形のハンドルとしたが、これだけに限定されない。例えば、操作部１１は、Ｌ字形のハンドルとしてもよい。

【0068】

上記実施形態に係る操作装置１０は、操作部１１を前後方向に傾動させる傾動操作と、ステアリングシャフト１１０を中心に操作部１１を回転させる回転操作とを受け付けることができるものとしたが、これだけに限定されない。例えば、操作装置は、傾動操作および回転操作のいずれか一方のみを受け付けることができるものとしてもよいし、傾動操作および回転操作以外の操作を更に受け付けることにしてもよい。

【0069】

上記実施形態に係る操作装置１０では、操作部１１が回転軸１１１を中心にして前後方向に傾動し、ピニオンギア１４１が同じ回転軸１１１を中心にして回転することにした。しかし、操作部１１の傾動と、ピニオンギア１４１の回転との回転軸は、同じでなくてもよい。例えば、操作部１１の傾動の回転軸１１１と、ピニオンギア１４１の回転の回転軸との間に１つ以上の変速ギアを介在させてもよい。

【0070】

上記実施形態に係る操作装置１０では、操作部１１がステアリングシャフト１１０を中心にして回転角φ回転すると、回転部１６１が時計回りに回転角φ回転することにした。しかし、操作部１１が回転する角度と、回転部１６１が回転する角度とは同じでなくてもよい。例えば、操作部１１の回転が１つ以上の変速ギア等を介在させて回転部１６１に伝わることにしてもよい。

【0071】

上記実施形態に係る操作装置１０では、ブラケット１３１の突起部１３３とカム部１５の突起部１５４との間に引っ張りバネ１３４を設け、カム部１５がブラケット１３１の突起部１３３に向けて付勢されることにした。しかし、ブラケット１３１の突起部１３３とカム部１５の突起部１５４との間に設ける付勢部は、引っ張りバネ１３４だけに限定されない。例えば、ブラケット１３１の突起部１３３とカム部１５の突起部１５４との間に設ける付勢部を、ゴム等の弾性を有する高分子材料等で構成してもよい。

【0072】

また、上記実施形態に係る操作装置１０では、回転部１６１の凹部１６５と、停止部１６２の凹部１６７との間に圧縮バネ１６３とを設けることにした。しかし、回転部１６１の凹部１６５と、停止部１６２の凹部１６７との間に設ける付勢部は、圧縮バネ１６３だけに限定されない。例えば、回転部１６１の凹部１６５と、停止部１６２の凹部１６７との間に設ける付勢部を、ゴム等の弾性を有する高分子材料等で構成してもよい。

【0073】

上記実施形態に係る台車１では、駆動部３１から供給された駆動力により車輪３２を駆動したが、駆動部３１から供給された駆動力により駆動される対象は車輪３２に限定されない。例えば、駆動部３１から供給された駆動力により無限軌道を駆動することにしてもよい。

【0074】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0075】

１ 台車
１０ 操作装置
１１ 操作部
１２ 力覚センサ
１３ 基台
１４ ラックアンドピニオン
１５、１５ａ、１５ｂ カム部
２０ 載置台
３０ 走行部
３１ 駆動部
３２ 車輪
４０ 制御装置
４１ プロセッサ
１２０ 回転台
１３４ 引っ張りバネ
１４１ ピニオンギア
１４２ ラックギア
１６１ 回転部
１６２ 停止部
１６３ 圧縮バネ
１６２ａ 第１突出部
１６２ｂ 第２突出部
θ 傾動角
φ 回転角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】