特許 7365619 台車および乗り物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-12

(45)【発行日】2023-10-20

(54)【発明の名称】台車および乗り物

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20231013BHJP

   G05B 11/36 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 Y

G05B11/36 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019218811

(22)【出願日】2019-12-03

(65)【公開番号】P2021089516

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100138771

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 将明

(72)【発明者】

【氏名】本間 肇

(72)【発明者】

【氏名】日向 睦

(72)【発明者】

【氏名】西尾 剛

(72)【発明者】

【氏名】姉崎 雅弘

【審査官】影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１８５６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０９９１５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／０２

Ｇ０５Ｂ １１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンテナと上下に結合可能な台車であって、
制御部を備え、
前記制御部が、前記台車の走行についてのフィードバック制御を、Ｐ制御、Ｉ制御、およびＤ制御のうちいずれか１つ以上を用いて行い、
前記制御部は、前記台車が前記コンテナと結合していない時に、単独走行モードによって前記フィードバック制御を行い、前記台車が前記コンテナと結合している時に、結合走行モードによって前記フィードバック制御を行い、
前記単独走行モードと、前記結合走行モードとにおいて、前記フィードバック制御における、少なくとも１つ以上の制御値の値が異なり、
前記台車は、互いに分解能が異なる２つ以上のセンサを更に備え、
前記制御部は、前記単独走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより高いセンサに対して前記フィードバック制御を行い、前記結合走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより低いセンサに対して前記フィードバック制御を行う、
台車。

【請求項2】

コンテナと上下に結合可能な台車であって、
制御部を備え、
前記制御部が、前記台車の走行についてのフィードバック制御を、Ｐ制御、Ｉ制御、およびＤ制御のうちいずれか１つ以上を用いて行い、
前記制御部は、前記台車が前記コンテナと結合していない時に、単独走行モードによって前記フィードバック制御を行い、前記台車が前記コンテナと結合している時に、結合走行モードによって前記フィードバック制御を行い、
前記単独走行モードと、前記結合走行モードとにおいて、前記フィードバック制御における、少なくとも１つ以上の制御値の値が異なり、
前記台車は、互いに分解能が異なる２つ以上のアクチュエータを更に備え、
前記制御部は、前記単独走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより高いアクチュエータに対して前記フィードバック制御を行い、前記結合走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより低いアクチュエータに対して前記フィードバック制御を行う、
台車。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の台車であって、
前記結合走行モードにおける、車速制御、ブレーキ協調、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上におけるＰゲインまたはＤゲインの値が、
前記単独走行モードにおける、車速制御、ブレーキ協調、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上におけるＰゲインまたはＤゲインの値よりも大きい、
台車。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の台車であって、
前記結合走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における偏差の上限値と下限値との間の幅が、
前記単独走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における偏差の上限値と下限値との間の幅よりも広い、
台車。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の台車であって、
前記結合走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における出力の上限値と下限値との間の幅が、
前記単独走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における出力の上限値と下限値との間の幅よりも広い、
台車。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の台車およびコンテナを備えた乗り物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、台車および乗り物に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、道路上で自律的に荷物等を収集して輸送する自律車両が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／２６５２９３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、コンテナと上下に結合可能な台車であって、コンテナと結合した状態での走行と、台車単独での走行とが両立できる台車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】

【0005】

本開示は、コンテナと上下に結合可能な台車であって、制御部を備え、前記制御部が、前記台車の走行についてのフィードバック制御を、Ｐ制御、Ｉ制御、およびＤ制御のうちいずれか１つ以上を用いて行い、前記制御部は、前記台車が前記コンテナと結合していない時に、単独走行モードによって前記フィードバック制御を行い、前記台車が前記コンテナと結合している時に、結合走行モードによって前記フィードバック制御を行い、前記単独走行モードと、前記結合走行モードとにおいて、前記フィードバック制御における、少なくとも１つ以上の制御値の値が異なる台車を提供する。

【発明の効果】

【0006】

本開示は、コンテナと上下に結合可能な台車であって、コンテナと結合した状態での走行と、台車単独での走行とが両立できる台車を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】乗り物５００の構成例を示す側面図であり、（ａ）台車１およびコンテナ２の結合時、（ｂ）台車１およびコンテナ２の分離時

【図2】台車１とコンテナ２との結合方法を示す図であり、（ａ）結合中の状態を示す上面図、（ｂ）結合後の状態を示す上面図

【図3】台車１がコンテナ２の下に自動運転で進入する際の、角度ずれの影響を示す概念図であり、（ａ）理想状態、（ｂ）実際の状態

【図4】コンテナ２および台車１の内部構成例を示す図

【図5】本開示の第１の実施形態に係る台車１とコンテナ２との結合を示す概念図

【図6】対になる受光部による受光時間の差の計算例を示す図

【図7】本開示の第２の実施形態に係る台車１とコンテナ２との結合を示す概念図

【図8】台車１の後進動作を示す概念図であり、（ａ）台車１が後進によって描く定常円Ｃを示す概念図、（ｂ）最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の定義を示す概念図

【図9】台車１が進入可能か否かを判定する判定例を示した概念図

【図10】自動運転ＥＣＵ１０７または車両制御ＥＣＵ１０９における、フィードバック制御の制御値を例示する表

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、適宜図面を参照しながら、本開示の実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

【0009】

（乗り物５００の構成例）
図１は、乗り物５００の構成例を示す側面図であり、（ａ）台車１およびコンテナ２の結合時、（ｂ）台車１およびコンテナ２の分離時を示す。

【0010】

ここで、理解を容易とするため、各図に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に対して垂直であり、図１に示した状態に置かれた乗り物５００の高さ方向に延びる。また、各軸の正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。ここで、ｘ軸の正方向を「前側」と表現し、ｘ軸の負方向を「後側」と表現し、ｙ軸の正方向側を「右側」と表現し、ｙ軸の負方向側を「左側」と表現し、ｚ軸の正方向側を「上側」と表現し、ｚ軸の負方向側を「下側」と表現することがある。

【0011】

乗り物５００は、台車１とコンテナ２とを備えており、台車１はその上にコンテナ２を載せて走行する。コンテナ２には乗客が搭乗してよい。ただし、コンテナ２は、乗客が搭乗する以外の用途で用いられてもよい。例えばコンテナ２は、乗客ではなく、荷物を載せてもよい。

【0012】

乗り物５００は、図１（ｂ）に示したように、台車１とコンテナ２とに上下分離可能である。乗り物５００は例えばスワップコンテナ車両であってよく、台車１は、複数のコンテナ２を載せ替えることができる。

【0013】

コンテナ２を台車１上に載せ替え可能にすることにより、例えばある時は乗り物５００によって荷物を運び、ある時は乗り物５００内で英会話教室を開催する等、乗り物５００を様々な用途で使用することができる。すなわち、乗り物５００が多様な用途に対応できるようになるため、乗り物５００の稼働率が向上する。

【0014】

本開示における乗り物５００は、自動運転車両であってよいが、自動運転のレベルは問わない。例えば、乗り物５００は、運転支援（自動運転レベル１、２）により移動してよい。

【0015】

（台車１とコンテナ２との結合時の問題点）
図２は、台車１とコンテナ２との結合方法を示す図であり、（ａ）結合中の状態を示す上面図、（ｂ）結合後の状態を示す上面図である。図２を参照して、コンテナ２を台車１の上に載せて結合させる方法について説明する。

【0016】

図２（ａ）および図２（ｂ）に示したように、コンテナ２は昇降装置２１を備えていてよい。昇降装置２１は伸縮自在の脚であってよく、コンテナ２の地面からの高さを変える。この昇降装置２１を操作して、コンテナ２を持ち上げる。なお、コンテナ２を持ち上げるには、コンテナ２自身が昇降装置を備えていなくともよい。例えば、コンテナ２と結合する台車１を交換する場合は、それまで結合していた台車１がエアサスペンションを上昇させてコンテナ２を持ち上げ、コンテナ２が持ち上がった状態で、コンテナ２が支持脚を地面へと伸ばしたり、天井からワイヤを用いてコンテナ２を吊るす等して、コンテナ２の高さを維持してもよい。いずれにせよ、コンテナ２を持ち上げることにより、コンテナ２の下に台車１が進入しやすいようにする。

【0017】

コンテナ２が持ち上げられたら、コンテナ２の下に、台車１がもぐりこむように進入する。図２（ａ）の矢印は、台車１の進行方向を示している。なお、図２（ａ）においては、台車１は前進しながらコンテナ２の下にもぐりこんでいる。ただし、台車１は後退しながらコンテナ２の下にもぐりこんでもよい。台車１がコンテナ２の下に進入する際、台車１とコンテナ２との間の高さ方向（ｚ軸方向）の位置関係は一定範囲内をキープしているため、台車１がコンテナ２の下にもぐりこむような台車１の移動自体は容易である。しかしながら、台車１がコンテナ２の下に進入する際、後述の問題が生じる。

【0018】

図３は、台車１がコンテナ２の下に自動運転で進入する際の、角度ずれの影響を示す概念図であり、（ａ）理想状態、（ｂ）実際の状態を示している。まず、図３（ａ）と図３（ｂ）に共通する前提条件として、コンテナ２は停止位置に停止しており、台車１は低速（例えば時速１０ｋｍや時速２ｋｍ等）の自動運転により、コンテナ２の下にもぐりこむように進入しようとしている。また、時刻ｔ＝０の時点において、台車１は初期位置（これから結合の為の移動を開始しようとする位置）にある。台車１は、コンテナ２との相対位置が正しく位置合わせされた結合位置まで移動して、そこで停車しようとしている。なお、台車１が結合位置まで移動した後、台車１とコンテナ２は上下に結合される。

【0019】

図３（ａ）に示した理想状態の、時刻ｔ＝０の時点において、コンテナ２の中心軸Ａ２と、台車１の中心軸Ａ１とが一致しており、また、コンテナ２と台車１の姿勢角（コンテナ２および台車１の向き）も一致している。このような理想的な状態になっていれば、台車１は結合位置へ向けて直進するだけで、結合位置（時刻ｔ＝ｘの状態）へと移動できる。

【0020】

しかしながら現実には、図３（ａ）に示したような理想状態になることは極めて稀である。図３（ｂ）に示したように、台車１が初期位置に停車した時点で、台車１とコンテナ２との間で、中心軸および姿勢角を完全に一致させることは困難である。さらには、台車１自体も完全に直進することが困難である。例えば、車両の安全基準として、直進性につき左右に±０．５５度程度のブレが許容されている場合、まったく左右にブレずに直進することは、現実には困難である。すると、台車１が結合位置まで正しく移動するには、台車１の進入、後退して位置合わせ、再度の進入、後退して位置合わせ、というように、何度も試行を繰り返すことで、ようやく結合位置（時刻ｔ＝５Ｘの状態）へと移動できる。この試行の繰り返しには時間がかかるので、台車１が結合位置へと進入するためには、図３（ｂ）に示した実際の状態の方が、図３（ａ）に示した理想状態よりも、より多くの時間を必要とする。

【0021】

本開示においては、上記の問題点を踏まえ、コンテナ２と台車１とが正しく円滑に結合するための、台車１の高精度な移動を可能にする構成を提供する。また、結合の為の高精度な移動と、コンテナ２と結合した後の台車１（すなわち、乗り物５００）が結合走行も可能である乗り物を提供する。以下、かかる乗り物について詳述する。

【0022】

（乗り物５００の内部構成例）
次に、上述の乗り物５００の内部構成例について説明する。図４は、コンテナ２および台車１の内部構成例を示す図である。コンテナ２は、既に説明した昇降装置２１の他に、コンテナ側ＥＣＵ２６と、通信装置２７とを備えていてよい。

【0023】

コンテナ側ＥＣＵ２６は、昇降装置２１や通信装置２７その他の各種装置を制御する制御部として機能し、これらの装置の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、制御対象の装置における各部との間のデータもしくは情報の入出力処理、データの計算処理、およびデータもしくは情報の記憶処理等を実行する。なお、コンテナ側ＥＣＵ２６は、コンテナ２が備える図示した以外の構成要素を制御してもよい。また、複数のＥＣＵや、ＣＰＵ等の情報処理手段を適宜組み合わせて、本例におけるコンテナ側ＥＣＵ２６の機能を実装してもよい。

【0024】

なお、図示は省略するが、コンテナ側ＥＣＵ２６は、昇降装置２１と車載ＬＡＮ等を介して接続されていてよい。コンテナ側ＥＣＵ２６は、昇降装置２１によるコンテナ２の昇降処理を制御してよい。

【0025】

通信装置２７は、外部装置との間の通信を行う装置である。通信装置２７は、車載ＬＡＮ等の接続手段により、コンテナ側ＥＣＵ２６と接続されている。コンテナ側ＥＣＵ２６による制御の下、コンテナ２は台車１等とデータ通信を行うが、このデータ通信は、通信装置２７を介して行われる。通信装置２７を介したデータ通信は、コンテナ２と台車１との間で直接行われてもよく、外部情報を保持する外部情報提供サーバ３を経由してコンテナ２と台車１との間で行われてもよい。

【0026】

なお、図示は省略するが、コンテナ２は上記した以外の構成要素を備えていてよい。例えばコンテナ２は記憶装置を備えていてよい。記憶装置は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等であってよく、記憶装置にはコンテナ側ＥＣＵ２６を動作させるプログラムが記憶されていてよい。

【0027】

引き続き、図４を参照しつつ台車１の内部構成例を説明する。台車１は、センサ１０６と、自動運転ＥＣＵ１０７と、通信装置１０８とを備えており、これらが車載ＬＡＮ等を介して接続されている。また、台車１は車両制御ＥＣＵ１０９を備えており、自動運転ＥＣＵ１０７と車両制御ＥＣＵ１０９とが、ＣＡＮ等を介して接続されている。なお、台車１における各種情報処理を制御する制御部は、自動運転ＥＣＵ１０７であってよい。また、自動運転ＥＣＵ１０７と車両制御ＥＣＵ１０９とを組み合わせたものを制御部としてもよい。これら２つのＥＣＵ１０７およびＥＣＵ１０９が、単一のＥＣＵ内に実装されてもよい。

【0028】

台車１は、駆動制御装置１１０、操舵制御装置１１１、保安機器１１２、バッテリ１１３、充電器１１４等をさらに備えていてよく、これらの構成要素は、ＣＡＮ等を介して車両制御ＥＣＵ１０９と接続されている。

【0029】

センサ１０６は、例えば撮像装置や距離センサ等であってよいが、これらには限られない。センサ１０６は、光、画像、音声、電波、振動、熱、ＧＰＳ位置情報、ビーコン等の、各種のセンサ情報を取得する装置である。センサ１０６は単一の機器として実装されていても、複数の機器として実装されていてもよい。センサ１０６は、後述の受光部ＲＨおよび受光部ＲＶ等であってよい。

【0030】

自動運転ＥＣＵ１０７は、台車１の自動運転を制御する。この自動運転制御は、センサ１０６から入力されたセンサ情報（画像、音声等）、通信装置１０８経由で外部から取得したデータ、車両制御ＥＣＵ１０９から取得したデータ等に基づいて行われてよい。

【0031】

通信装置１０８は、外部装置との間の通信を行う装置である。通信装置１０８を介したデータ通信は、台車１とコンテナ２との間で直接行われてもよく、外部情報を保持する外部情報提供サーバ３を経由して台車１とコンテナ２との間で行われてもよい。

【0032】

自動運転ＥＣＵ１０７による制御の下、台車１自体の制御を車両制御ＥＣＵ１０９が行う。車両制御ＥＣＵ１０９は、台車１の構成要素である、駆動制御装置１１０、操舵制御装置１１１、保安機器１１２、バッテリ１１３、充電器１１４等を制御する。また、駆動制御装置１１０は、ウインチなどの引き込み手段１０１を制御してよい。

【0033】

駆動制御装置１１０は、台車１が有する車輪Ｗの駆動を制御する。保安機器１１２は、台車１の安全な走行を確保するための各種機器である。バッテリ１１３は台車１が走行等で用いる電力を蓄積する機器である。充電器１１４はバッテリ１１３を充電するための機器である。

【0034】

＜第１の実施形態＞
次に、本開示の台車１および乗り物５００の第１の実施形態について説明する。図５は、本開示の第１の実施形態に係る台車１とコンテナ２との結合を示す概念図である。

【0035】

（全体構成）
乗り物５００はコンテナ２と台車１とが結合することにより構成される。なお、台車１等が単体で乗り物として走行することも可能である。台車１の上に載せるコンテナ２を交換することにより、乗り物５００は種々の用途で用いられることが可能となる。台車１とコンテナ２とは、上下に結合可能であり、台車１の上面１１と、コンテナ２の底面２８とが、それぞれの結合面となる。

【0036】

台車１およびコンテナ２は、それぞれの結合面に、凸部および凹部を備える。図示した例においては、台車１がその上面１１に凸部１２を備え、コンテナ２がその底面２８に凹部２９を備えている。ただし、これとは逆に、台車１がその結合面に凹部を備え、コンテナ２がその結合面に凸部を備える構成であってもよい。以後、説明を容易にするために、台車１には凸部１２が、コンテナ２には凹部２９がそれぞれ設けられているという前提で説明する。

【0037】

台車１がコンテナ２の下にもぐりこむように進入する際、凸部１２は凹部２９に受け入れられる。ここで凹部２９は、コンテナ２の端部（前端および後端）からコンテナ２の中央部へ向かってテーパ状となっている。すなわち凹部２９の幅ｄ１が、コンテナ２の端部からコンテナ２の中央部へ向かって徐々に減少する。このような形状とすることにより、コンテナ２の端部付近においては凹部２９の幅が広いので、凸部１２を備えた台車１がコンテナ２の下に進入しやすい。一方、凹部２９の幅ｄ１がコンテナ２の中央部へ向かって徐々に減少することにより、台車１がコンテナ２の中央部に向かって進行するにつれて、徐々に所定の位置、所定の姿勢角となることを強いられる。すなわち、凹部２９と凸部１２とが協働することにより、台車１がコンテナ２に対する結合位置へと導かれる。凹部２９はこのように、トンネル状の形状を有しており、台車１を結合位置へと導く（ステアリングする）ので、ステアリングトンネルとも呼ばれる。

【0038】

なお、図示した凹部２９および凸部１２の形状は一例であり、他の形状を呈していてもよい。例えば、コンテナ２が備える凹部２９は、コンテナ２の一端（例えばコンテナ２の後端）から、コンテナ２の反対側の端（例えばコンテナ２の前端）へと向けて、幅ｄ１が徐々に減少するテーパ状に形成されていてもよい。

【0039】

（姿勢角検出用の発光部および受光部）
コンテナ２の凹部２９は、凹部側面２９Ａおよび凹部側面２９Ｂを備えている。凹部側面２９Ａおよび２９Ｂは、凹部２９における縁の部分に相当する。この凹部側面２９Ａおよび凹部側面２９Ｂに、複数の発光部ＥＨが設けられる。発光部ＥＨは、レーザーやＬＥＤ等の、指向性の高いものを用いる。後述の受光部ＲＨが、近接していない発光部ＥＨからの光を受光して、誤動作することを防止するためである。

【0040】

発光部ＥＨの配置は、コンテナ２の前後方向に沿った中心軸Ａ２に対してほぼ線対称となるように、左右が対になって配置される。図示した例においては、発光部ＥＨ１Ａと発光部ＥＨ１Ｂとが対になって配置されており、コンテナ２の中心軸Ａ２に対してほぼ線対称となる位置にある。これを言い換えると、コンテナ２の前端から前後方向に沿った距離を前方距離とした場合、前方距離がほぼ同じになる位置に、発光部ＥＨ１ＡとＥＨ１Ｂとが配置される。その他の対になっている発光部ＥＨ２ＡおよびＥＨ２Ｂ、ＥＨ３ＡおよびＥＨ３Ｂ等についても同様である。このように、左右対称に発光部ＥＨを配置することにより、後述のように、進入する台車１の姿勢角を精確に検出することができる。

【0041】

一方、台車１の凸部１２は、凸部側面１２Ａおよび凸部側面１２Ｂを備えている。凸部側面１２Ａおよび凸部側面１２Ｂは、凸部１２における縁の部分に相当する。この凸部側面１２Ａおよび凸部側面１２Ｂに、複数の受光部ＲＨが設けられる。受光部ＲＨは、発光部ＥＨが発した光を受光する受光センサ等であってよい。

【0042】

受光部ＲＨの配置は、台車１の前後方向に沿った中心軸Ａ１に対してほぼ線対称となるように、左右が対になって配置される。図示した例においては、受光部ＲＨ１Ａと受光部ＲＨ１Ｂとが対になって配置されており、台車１の中心軸Ａ１に対してほぼ線対称となる位置にある。これを言い換えると、台車１の前端から前後方向に沿った距離を前方距離とした場合、前方距離がほぼ同じになる位置に、受光部ＲＨ１ＡとＲＨ１Ｂとが配置される。その他の対になっている受光部ＲＨ２ＡおよびＲＨ２Ｂ、ＲＨ３ＡおよびＲＨ３Ｂ等についても同様である。このように、左右対称に受光部ＲＨを配置することにより、後述のように、進入する台車１の姿勢角を精確に検出することができる。

【0043】

（進入度検出用の発光部および受光部）
コンテナの凹部２９は、凹部底面２９Ｃを備えている。凹部底面２９Ｃに、台車１の進入度検出用の発光部ＥＶが、１つ以上設けられる。この進入度検出用の発光部ＥＶは、図示したように複数配置されていてもよく、前述のコンテナ２の中心軸Ａ２に沿って並べて配置される。進入度検出用の発光部ＥＶは、レーザーやＬＥＤ等の、指向性の高いものを用いる。後述の進入度検出用の受光部ＲＶが、近接していない発光部ＥＶからの光を受光して誤動作することを防止するためである。

【0044】

また、台車１の凸部１２は、凸部上面１２Ｃを備えている。凸部上面１２Ｃに、台車１の進入度検出用の受光部ＲＶが、１つ以上設けられる。この進入度検出用の受光部ＲＶは、図示したように複数配置されていてよく、台車１の中心軸Ａ１に沿って並べて配置される。進入度検出用の受光部ＲＶは、発光部ＥＶが発した光を受光する受光センサ等であってよい。

【0045】

（台車１の相対位置の検出）
図５には、時刻ｔ０から時刻ｔ７までの各時刻における、台車１およびコンテナ２の位置および姿勢が示されている。本例において、台車１は、時刻ｔ０の位置から移動を開始する。また、台車１が操舵角を一定に保ったまま、時速２ｋｍの速度でコンテナ２へと向かって進み、時刻ｔ７の時点でコンテナ２と台車１の姿勢角が一致する（後述の、ずれ角θが０になる）ような車両軌跡を計算し、その操舵角と速度で車両１が移動するものとする。この場合、時刻ｔ０から時刻ｔ７へと時間が進むにつれて、台車１は徐々にコンテナ２の下にもぐりこんで行き、時刻ｔ７において、台車１はコンテナ２の下の、相互に結合可能な位置（結合位置）まで到達する。この地点で台車１は停止する。そして、台車１とコンテナ２とがロックバー等の公知の手段で結合される。このように、台車１がコンテナ２に進入する際に、台車１は、例えば時速１０ｋｍや時速２ｋｍ等の定速で、ゆっくりと進入する。そのため、コンテナ２に対する台車１の相対速度はほぼ一定になる。

【0046】

ここで、コンテナ２に対する台車１の相対位置は、進入度検出用の発光部ＥＶおよび受光部ＲＶにより検出することができる。時刻ｔ０から時刻ｔ７と時間が進むにつれて、台車１とコンテナ２との間の間隔（相対距離）は縮まっていく。発光部ＥＶ４による発光を受光部ＲＶ１が受光した場合、台車１の自動運転ＥＣＵ１０７は、この受光した時刻をセンサ１０６（受光部ＲＶが含まれる）から取得することができる。発光部ＥＶ３による発光を受光部ＲＶ１が受光した場合、発光部ＥＶ２による発光を受光部ＲＶ１が受光した場合、発光部ＥＶ１による発光を受光部ＲＶ１が受光した場合もそれぞれ同様であり、これらの受光時刻を、台車１の自動運転ＥＣＵ１０７が取得することができる。また、受光部ＲＶ２～ＲＶ４についても同様であり、各受光部が各発光部による発光を受光した時刻を、台車１の自動運転ＥＣＵ１０７が取得することができる。すなわち、自動運転ＥＣＵ１０７は、どの時刻に台車１がどの位置（コンテナ２との間の相対位置）に存在するかを検出することができる。

【0047】

（台車１とコンテナ２との間の姿勢角の差の検出）
上述のように、コンテナ２が発光部ＥＨを、台車１が受光部ＲＨをそれぞれ有することにより、台車１がコンテナ２の下に進入する際の、コンテナ２と台車１との間の姿勢角の差を検出することができる。なお、ここでいう姿勢角の差は、図５に示した、コンテナ２の中心軸Ａ２と台車１の中心軸Ａ１との間のなす角θを意味する。

【0048】

図５には、時刻ｔ０から時刻ｔ７までの各時刻における、台車１およびコンテナ２の位置および姿勢が示されている。図示されているように、時刻ｔ０の時点における台車１の姿勢角とコンテナ２の姿勢角との間にはずれがある。すなわち、ずれ角θが０度ではない。時刻ｔ０から時刻ｔ７へと時間が進むにつれて、台車１は徐々にコンテナ２の下にもぐりこんで行き、ずれ角θの値が徐々に小さくなっていく。時刻ｔ７の時点において、台車１はコンテナ２の下の結合位置にあり、ずれ角θは０度になっている。この地点で台車１は停止する。その後、台車１とコンテナ２とが結合される。

【0049】

上記のずれ角θの算出は、対になる左右の発光部ＥＨの発光を、対になる左右の受光部ＲＨが受光した時間の差（対になる受光部ＲＨによる受光時間の差）を用いて、自動運転ＥＣＵ１０７が算出することができる。なお、受光部ＲＨは図４におけるセンサ１０６に含まれるので、受光部ＲＨによる受光時刻を自動運転ＥＣＵ１０７が取得することができる。

【0050】

図６は、対になる受光部による受光時間の差の計算例を示す図である。例えば、車両１はほぼ直進していると近似した上で、対になる左右の発光部ＥＨ３ＡおよびＥＨ３Ｂが発する光を、対になる左右の受光部ＲＨ１ＡおよびＲＨ１Ｂによって受光する場合の、時間差について例示する。コンテナ２の発光部ＥＨ３Ａによる発光を、台車１の受光部ＲＨ１Ａで受光する時刻が、図５における時刻ｔ１になる。また、コンテナ２の発光部ＥＨ３Ｂによる発光を、台車１の受光部ＲＨ１Ｂで受光する時刻が、図５における時刻ｔ２になる。すなわち、台車１とコンテナ２とが図５および図６に示したような位置関係にある場合、対になる受光部ＲＨ１Ａと、ＲＨ１Ｂとでは、受光部ＲＨ１Ａの方がより早く、発光部が発する光を受光する。この時刻ｔ２と時刻ｔ１との間の時間差（ｔ２－ｔ１）を、自動運転ＥＣＵ１０７は計算により取得することができる。

【0051】

ここで、図６に示した直角三角形Ｔを考える。直角三角形Ｔを規定する３つの点のうち、２つの点は、台車１の凸部１２に配置された受光部ＲＨ１Ａおよび受光部ＲＨ１Ｂである。受光部ＲＨ１Ａと受光部ＲＨ１Ｂとを結んで形成される直線状の線分を線分Ｌ１とする。この線分Ｌ１と直交する直線状の線分Ｌ２は、受光部ＲＨ１Ａを通る線である。また、受光部ＲＨ１Ｂと交わる、発光部ＥＨ３Ａと発光部ＥＨ３Ｂとを結んだ直線状の線分を線分Ｌ３する。これら３つの線分Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３が規定する直角三角形を、直角三角形Ｔとする。

【0052】

この時、線分Ｌ１の長さは、台車１に設けられた凸部１２の幅に相当するから、台車１（自動運転ＥＣＵ１０７）にとって既知の値である。また、線分Ｌ２の長さは、台車１の進行速度（例えば時速１０ｋｍや時速２ｋｍ等の定速）と、上述の時間差（ｔ２－ｔ１）とを乗算することにより、算出可能である。従って、自動運転ＥＣＵ１０７は、直角三角形Ｔにおける直角を挟む２辺である、線分Ｌ１および線分Ｌ２の長さを取得することが可能である。従って、逆三角関数（ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ）を用いて、ずれ角θの値を求めることができる。図６の右側に示した表は、台車１の進行速度が上述の時速２ｋｍである場合の、時間差（ｔ２－ｔ１）と、ずれ角θの値との関係を示している。

【0053】

自動運転ＥＣＵ１０７は、例えば上述のようにして、ずれ角θの値を算出する。そして、ずれ角θの値を０にするように、台車１の自動運転を制御する。例えば、定速のまま、台車１が左に曲がる舵角を調整しつつ、車両制御ＥＣＵ１０９（図４参照）へと指令を送信する、等である。この指令を受信した車両制御ＥＣＵ１０９は、操舵制御装置１１１を制御して、台車１は左に曲がりながら、コンテナ２のさらに奥へと進入する。このような自動運転制御は、例えば、コンテナ２に３対設けられた発光部ＥＨ１～ＥＨ３のそれぞれの付近を、対となる受光部が通過する際に行われてよい。その結果、台車１は数度、方向を変えながら、正しい結合位置（図５の時刻ｔ７の状態）へと移動する。

【0054】

上述のように、対になった発光部ＥＨと、対になった受光部ＲＨとによって、台車１の姿勢角とコンテナ２の姿勢角との間のずれ（ずれ角θ）を算出する。このようにすれば、ずれ角θを算出することができる。また、このずれ角θに基づいて台車１が走行ルートを定めて、自動走行することができる。従って、コンテナ２と台車１との間に姿勢角のずれがある場合であっても、台車１がコンテナ２の下に正しく進入することができ、また、台車１の進入のやり直しも行う必要がなくなるため、より円滑に短時間で、台車１とコンテナ２との結合を行うことができる。

【0055】

＜第２の実施形態＞
図７は、本開示の第２の実施形態に係る台車１とコンテナ２との結合を示す概念図である。図７を参照しつつ、本開示の台車１および乗り物５００の第２の実施形態について説明する。なお、上述の姿勢角のずれ（ずれ角θ）を自動運転ＥＣＵ１０７が算出することができれば、第１の実施形態と同様に、台車１がコンテナ２の下に正しく進入することができる。そのため、第１の実施形態と同様の部分については記載を簡略化または省略し、相違点のみ説明する。

【0056】

（姿勢角検出用のカメラおよびパターン柄）
コンテナ２の凹部２９は、凹部底面２９Ｃを備えている。凹部底面２９Ｃに、台車１の姿勢角検出用のカメラＣＡＭが１つ以上設けられる。図７の例では、３つのカメラＣＡＭ１～ＣＡＭ３が設けられている。この進入度検出用のカメラＣＡＭは、例えば赤外線カメラであってよい。また、進入度検出用のカメラＣＡＭは、フラッシュを備えた通常のカメラであってもよい。カメラＣＡＭは、コンテナ２の中心軸Ａ２に沿って、前後方向に並んで配置される。

【0057】

また、台車１の上面１１にはパターン柄１３が描かれている。このパターン柄１３は、図７に示したように、格子状のパターンであってよい。また、パターン柄１３は、その他のパターン柄であってもよく、カメラＣＡＭが撮像した画像によって、台車１とコンテナ２との間の姿勢角のずれ（ずれ角θ）を認識しやすい模様であればよい。

【0058】

パターン柄１３は、上面１１の全体に渡って設けられていてもよく、コンテナ２が備えるカメラＣＡＭの撮像範囲のみに設けられていてもよい。また、パターン柄１３は、カメラＣＡＭが赤外線カメラである場合には、赤外線を反射する赤外線反射シートで構成されていてよい。コンテナ２と台車１とは上下に重なるので、カメラＣＡＭの撮像領域には外部からの光が入らず、暗くなる。しかし、赤外線カメラと赤外線反射シートを用いれば、暗所においてもパターン柄１３を明確に撮像することができる。

【0059】

台車１がコンテナ２の下に進入してきた場合、コンテナ２が備えるカメラＣＡＭ１～ＣＡＭ３が撮像を行う。撮像された画像には、台車１の上面１１に描かれたパターン柄１３写る。この画像に含まれるパターン柄１３から、台車１の進入度合い、および姿勢角のずれ（ずれ角θ）を算出することができる。例えば図７の例では、カメラＣＡＭ１およびカメラＣＡＭ２が撮像した画像にはパターン柄１３が含まれておらず、カメラＣＡＭ３が撮像した画像にはパターン柄１３が含まれている。よって自動運転ＥＣＵ１０７は、台車１はコンテナ２のカメラＣＡＭ３の付近までしかまだ進入していないこと（台車１の相対位置）を検出することができる。また、パターン柄１３に含まれる線分Ｌ４と、撮像された画像における上下方向との間のなす角が、ずれ角θに相当する。従って自動運転ＥＣＵ１０７は、撮像された画像に基づいて、ずれ角θを算出することができる。

【0060】

ここで、台車１の位置の特定、およびずれ角θの値の算出は、カメラＣＡＭを備えるコンテナ２側で行われてもよい。図４の構成例においては、コンテナ側ＥＣＵ２６が、台車１の相対位置およびずれ角θの値を上述と同様にして算出し、台車１の相対位置情報およびずれ各θの値情報を、通信装置２７経由で台車１へと送信する。台車１の通信装置１０８は、台車１の相対位置情報およびずれ角θの値情報を受信し、これらの情報を自動運転ＥＣＵ１０７が取得する。このようにして、自動運転ＥＣＵ１０７は、台車１の相対位置情報およびずれ角θの値を取得することができる。

【0061】

また、カメラＣＡＭが撮像した画像そのものを、コンテナ２から台車１へと送信してもよい。すなわち、カメラＣＡＭが撮像した画像を、コンテナ２側の通信装置２７、および台車１側の通信装置１０８を経由して、自動運転ＥＣＵ１０７が取得する。自動運転ＥＣＵ１０７は、取得した画像に含まれるパターン柄１３に基づいて、台車１の相対位置およびずれ角θの値を上述と同様にして算出する。

【0062】

ずれ角θの値を取得した自動運転ＥＣＵ１０７は、ずれ角θの値を０にするように、台車１の自動運転を制御する。例えば、定速のまま、台車１が左に曲がる舵角を調整しつつ、車両制御ＥＣＵ１０９（図４参照）へと指令を送信する、等である。この指令を受信した車両制御ＥＣＵ１０９は、操舵制御装置１１１を制御して、台車１は左に曲がりながら、コンテナ２のさらに奥へと進入する。このような自動運転制御は、例えば、カメラＣＡＭ１～ＣＡＭ３が所定の時間間隔で撮像を行う都度、行われてよい。また、上述の自動運転制御は、中心軸Ａ２に沿って並べられた複数のカメラＣＡＭ１～ＣＡＭ３のそれぞれが、撮像された画像内にパターン柄１３の存在を検出したタイミングで行われてもよい。その結果、台車１は数度、方向を変えながら、正しい結合位置（図７の時刻ｔ３の状態）へと移動する。

【0063】

なお、カメラＣＡＭとパターン柄１３の配置は逆でもよい。すなわち、台車１がその上面１１に複数のカメラを有し、コンテナ２の底面２８にパターン柄が描かれていてもよい。この場合、カメラが撮像した画像情報を、自動運転ＥＣＵ１０７が直接取り込むことができる。その結果、画像データやずれ角θの値情報等をコンテナ２から台車１へと送信する必要が無くなり、好適である。

【0064】

上述のように、台車１およびコンテナ２のうちの一方が備えるカメラと、台車１およびコンテナ２のうちの他方が備えるパターン柄とによって、姿勢角のずれ（ずれ角θ）を算出する。このようにすれば、ずれ角θを精確に算出することができる。また、このずれ角θに基づいて台車１が走行ルートを定めて、自動走行する。これにより、コンテナ２と台車１との間に姿勢角のずれがある場合であっても、台車１がコンテナ２の下に正しく進入することができ、また、台車１の進入のやり直しも行う必要がなくなるため、より円滑に短時間で、台車１とコンテナ２との結合を行うことができる。

【0065】

＜第３の実施形態＞
次に、本開示の台車１および乗り物５００の第３の実施形態について説明する。

【0066】

既に説明した、本開示の第１および第２の実施形態においては、台車１がコンテナ２に進入する前の初期位置から、台車１とコンテナ２が結合する結合位置へと台車１を精確に移動させるための構成が示されている。なお、初期位置は、図５および図７における時刻ｔ０の状態に相当する。また、結合位置は、図５における時刻ｔ７の状態および図７における時刻ｔ３の状態に相当する。台車１の進入は、台車１が前進して行われても、台車１が後進して行われても良いものであった。

【0067】

一方、以下に説明する本開示の第３の実施形態は、台車１が後進して、初期位置まで正しく移動する為の構成に関する。

【0068】

図８は、台車１の後進動作を示す概念図であり、（ａ）台車１が後進によって描く定常円Ｃを示す概念図、（ｂ）最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の定義を示す概念図である。

【0069】

図８（ａ）に示したように、第３の実施形態において台車１は、後進しながら移動する。台車１の後進は、時速１０ｋｍや時速２ｋｍ等の定速で、旋回中心を中心とした定常円Ｃを描くように行われる。この定常円Ｃの半径をＲとする。この半径Ｒは、台車１の旋回半径である。

【0070】

（進入角度φ）
台車１が定速かつ一定の操舵角で後進する場合、第１の位置にある台車１の、後輪軸を延長した延長線Ｐ１と、第２の位置にある台車１の、後輪軸を延長した延長線Ｐ２とは、定常円Ｃの中心（旋回中心）で交わる。図８（ａ）に例示したように、延長線Ｐ１および延長線Ｐ２の間のなす角φを、進入角度φと定義する。

【0071】

（突入時進入角度φ_ｉｎ）
コンテナ２から離れた所にある台車１が、定常円Ｃを描くように後進すると、当然ながら、上述の進入角度φの値は小さくなる。図８（ａ）に例示したように、コンテナ２と後進する台車１とが重なり始める位置を、上述の第１の位置とする。コンテナ２と台車１とが完全に重なった位置（結合位置）を、上述の第２の位置とする。この時の進入角度φを、突入時進入角度φ_ｉｎとする。

【0072】

（最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}）
ここで、突入時進入角度φ_ｉｎの値があまりにも大きい場合、台車１がそのままの操舵角で後進しても、コンテナ２との間の正しい結合位置まで台車１が移動することはできない。また、突入時進入角度φ_ｉｎの値があまりにも大きい場合、コンテナ２が備える凹部２９（図５、図７等参照）と、台車１の凸部１２とが衝突するなどして、物理的に干渉してしまう。そこで、適正な台車１の移動を行うために、突入時進入角度φ_ｉｎに上限値を設ける。その上限値を、最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}とする。

【0073】

最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の値は、コンテナ２および台車１の構造に応じて、自動運転ＥＣＵ１０７が適宜決定することができ、その値を記憶手段に記憶しておくことも可能である。最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の値の例は、以下の通りである。図８（ｂ）に示したように、台車１の後輪軸に相当する線分Ｌ５と、台車１が進入してきた方向（台車１の前進方向）における、定常円Ｃに沿った台車１の旋回の内側（図の例では左側）の角に相当する点Ｊとで形成される三角形を、三角形Ｔ２とする。この三角形Ｔ２における、線分Ｌ５以外の２辺の間のなす角を、最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}としてよい。上記の三角形Ｔ２の大きさや形状は、台車１の設計時には既に決まっているので、自動運転ＥＣＵ１０７は、初めから設定値として、最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の値を保持しておくことが可能である。

【0074】

なお、コンテナ２の形状（特に、図５等に示した凹部２９が備えるテーパの角度等）や大きさ等によって最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の値が変動する場合、自動運転ＥＣＵ１０７は、コンテナ２の大きさや形状、型番等を含んだコンテナ２の特性情報を取得し、この特性情報に基づいて最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の値を決定してもよい。なお、図４を併せて参照すると、自動運転ＥＣＵ１０７は、コンテナ２の特性情報を、コンテナ２から通信装置１０８を介して取得してよい。また、自動運転ＥＣＵ１０７は、コンテナ２の型番等に応じたコンテナ２の特性情報を複数パターン、予め保持しておいてもよい。台車１は、センサ１０６に含まれるカメラ（図示せず）によってコンテナ２の壁面等に表示されたバーコードを撮像し、そのバーコードによって、コンテナ２の特性情報を特定することもできる。さらに、自動運転ＥＣＵ１０７は、ユーザによる台車１への明示的なデータ入力（台車１に接続されたコントローラ等による）によって、コンテナ２の特性情報を取得してもよい。

【0075】

（最小旋回半径Ｒ_ｍｉｎ）
突入時進入角度φ_ｉｎが最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}と等しい場合における、定常円Ｃの半径（台車１の旋回半径）を、最小旋回半径Ｒ_ｍｉｎとする。

【0076】

（台車１が進入可能な条件）
ここで、定常円Ｃを描くように後進する台車１が、正しくコンテナ２との結合位置まで移動するには、以下の２つの進入可能条件を満たす必要がある。
突入時進入角度φ_ｉｎ≦最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}・・・（進入可能条件１）
定常円Ｃの半径Ｒ≧最小旋回半径Ｒ_ｍｉｎ・・・（進入可能条件２）

【0077】

図９は、台車１が進入可能か否かを判定する判定例を示した概念図である。図９（ａ）に示した定常円Ｃにおいては、定常円Ｃの半径Ｒ（旋回半径）が小さく、Ｒ＜Ｒ_ｍｉｎとなっている。また、突入時進入角度φ_ｉｎ＞最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}となっているので、台車１の進入は不可と判定される。

【0078】

図９（ｂ）に示した定常円Ｃにおいては、定常円Ｃの半径Ｒ（旋回半径）がちょうど、最小旋回半径Ｒ_ｍｉｎと等しくなっている。また、突入時進入角度φ_ｉｎ＝最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}となっているので、台車１の進入は可能と判定される。

【0079】

図９（ｃ）に示した定常円Ｃにおいては、定常円Ｃの半径Ｒ（旋回半径）が最小旋回半径Ｒ_ｍｉｎよりも大きい。また、突入時進入角度φ_ｉｎ＜最大突入時進入角度φ_{ｉｎ＿ｍａｘ}となっているので、台車１の進入は可能と判定される。

【0080】

（台車１の初期位置決定および自動運転）
次に、台車１の初期位置決定および自動運転について説明する。台車１がコンテナ２とは離れた位置にある時点で、自動運転ＥＣＵ１０７は、台車１が備えるカメラやＬＩＤＡＲ等の測距手段（図示せず）や、台車１およびコンテナ２が備えるＧＰＳ装置等の公知の手段を用いて、現在位置にある台車１とコンテナ２との間の相対位置を算出することができる。この相対位置の測定精度は、本開示の第１の実施形態および第２の実施形態における相対位置やずれ角θの測定精度よりも低いものであってもよい。なぜなら、初期位置に位置した台車１は、本開示の第１の実施形態や第２の実施形態に記載された手段によって、ずれ角θを高精度で修正しながら、コンテナ２の下へと進入することができるからである。台車１とコンテナ２との間の相対位置を算出した自動運転ＥＣＵ１０７は、台車１の現在位置から移動可能であって、上述の進入可能条件１および進入可能条件２を満たす初期位置を特定する。なお、この時点において、台車１とコンテナ２との間には距離があるので、台車１はある程度自由に移動することができる。また台車１の切り返し動作も許容するならば、台車１の移動の自由度はさらに増す。従って、進入可能条件１および進入可能条件２を満たすような、初期位置の候補となる位置は複数特定され得る。

【0081】

台車１の初期位置の候補となる位置（候補位置）が複数ある場合、結合位置までの移動距離がより少なくなる候補位置や、進入角度φがより小さくなる候補位置を、初期位置と特定するのが好適である。なぜなら、移動距離や進入角度が大きいと、自動運転ＥＣＵ１０７の自動制御による計算上の台車１の移動と、実際の台車１の移動との間で、誤差がより大きくなるからである。

【0082】

自動運転ＥＣＵ１０７が上述のように特定した初期位置は、設定値として自動運転ＥＣＵ１０７が予め保持してもよく、また、台車１がコンテナ２と結合する都度、計算して求めてもよい。

【0083】

上述のようにして台車１の初期位置が特定された後、自動運転ＥＣＵ１０７は、台車１を初期位置へと移動させる。現在位置と、目標位置（初期位置）とが既に特定されているので、この自動運転制御は、公知の制御方法を用いて行ってよい。

【0084】

以上のように、自動運転ＥＣＵ１０７が、所定の進入可能条件を満たす初期位置を特定し、その初期位置まで台車１が移動するように、自動運転を制御する。これにより、台車１を、コンテナ２に正しく結合可能な初期位置まで導くことができる。

【0085】

＜第４の実施形態＞
次に、本開示の台車１および乗り物５００の第４の実施形態について説明する。

【0086】

既に説明した、本開示の第１および第２の実施形態においては、台車１がコンテナ２に進入する前の初期位置から、台車１とコンテナ２が結合する結合位置へと台車１を精確に移動させるための構成が示されている。本開示の第３の実施形態においては、台車１が一定の操舵角で後進する場合に、台車１を初期位置へと導くための構成が示されている。

【0087】

ここで、台車１は上述のように、結合位置まで自動運転により移動し、コンテナ２と結合される。台車１は単体でも走行可能であり、コンテナ２と結合した状態でも走行可能である。しかしながら、コンテナ２との結合の前後で、台車１にかかる重量などの負荷は変動する。

【0088】

そこで、本開示の第４の実施形態においては、台車１にかかる負荷の変動に応じて、適切な自走の制御を行う。

【0089】

図１０は、自動運転ＥＣＵ１０７または車両制御ＥＣＵ１０９（図４参照）における、フィードバック制御の制御値を例示する表である。以下、図１０と図４とを併せて参照して、第４の実施形態を説明する。

【0090】

フィードバック制御の一例としてＰＩＤ制御がある。ＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）は、モータ等を制御する時に、入力値の制御を、出力値と目標値との偏差（Ｐ制御）、その積分（Ｉ制御）、および微分（Ｄ制御）の３つの要素の組み合わせによって行う方法のことであり、一般的に用いられている。

【0091】

ここで上述のように、台車１は、単独で走行する単独走行と、コンテナ２と結合して走行する結合走行との、２つの形態で走行する。単独走行と結合走行とでは、台車１にかかる重量等の負荷が異なるため、別々の設定値（制御モード）を用いてＰＩＤ制御を行うのが好適である。そこで、図１０に示されているように、単独走行モードと結合走行モードの２つの制御モードを設ける。そして、台車１がコンテナ２と結合しているか否かによって、別々の制御モードを用いる。以下、これら２つの制御モードについて詳述する。

【0092】

（ＰＩＤ制御の設定値の切り替え）
まず、２つの制御モードの設定値は、自動運転ＥＣＵ１０７または車両制御ＥＣＵ１０９があらかじめ記憶しておいて良い。台車１の自動運転ＥＣＵ１０７は、コンテナ２が台車１に結合されているか否かを、公知の手段で特定し、いずれかの制御モードを選択的に用いる。

【0093】

単独走行モードは、台車１がコンテナ２と結合されていない場合に用いられる制御モードである。単独走行モードは、主に、台車１をコンテナ２に結合させる際、あるいは台車１をコンテナ２から分離する際の移動時に用いられる。そのため、走行時間は比較的短い。一方、単独走行モードは、台車１とコンテナ２とを正しく結合／分離させるため、高い精度が求められることがある。なお、重量（負荷）の変動が少ない、軽量のコンテナ２を結合した台車１が移動する際の制御モードとしても、この単独走行モードを用いてよい。

【0094】

結合走行モードは、台車１がコンテナ２と結合されている場合に用いられる。結合走行モードは、台車１とコンテナ２とを備える乗り物５００が、市街地等を走行する際に用いられる制御モードである。そのため、走行時間は比較的長くなる。一方、台車１とコンテナ２とを結合させる時ほどには、高い精度は必要とはされない。

【0095】

以上のように、フィードバック制御における２つの制御モードは、それぞれ制御の目的や、制御時間、制御の精度が異なる。これらの相違を反映して、各制御モードにおける制御値は、例えば図１０の表に示したような値になっている。

【0096】

図１０に示した表は、以下の事項を前提条件としている。第１に、図１０に示している数値は、地面走行時とタイヤを浮かせた時とにおける、ある車両についての設定値である。すなわち、実際の設定値は、車両により異なるものであり、図１０は例示にすぎない。第２に、図１０に示している数値は、単独走行と結合走行とにおいて、車両動作における加速度（単位時間当たりの速度の変化量）および角加速度（単位時間当たりの角速度の変化量）を同じにした場合の設定値である。

【0097】

台車１が備えるモータについて考えると、単独走行の時よりも、結合走行の時の方が、負荷が大きくなる。コンテナ２が上に載った分、重量が大きく増加するからである。つまり、単独走行モードと同じゲインでは、フィードバック制御がうまくいかない。

【0098】

そこで、結合走行モードにおいて、一部のゲインの値を、単独走行モードの時の値よりも大きくする。例えば車速制御のＰゲインは、単独走行モードでは２であるのに対し、結合走行モードでは４となる。ブレーキ協調（回生ブレーキーと油圧ブレーキの協調動作）におけるＰゲインおよびＤゲイン、ステアモータ制御におけるＰゲインおよびＤゲインについても同様に、単独走行モードの時の値よりも、結合走行モードの時の値の方が大きい。

【0099】

なお、単独走行モードにおいては、台車１は人を乗せずに、コンテナ２との結合、あるいはコンテナ２からの分離を行うものである。すなわち、台車１の単独走行時には乗り心地を考慮する必要がないので、上述の加速度や角加速度は大きくなっても問題が生じない。そのため、上述とは反対に、単独走行モードにおけるＰゲインを、結合走行モードにおけるＰゲインより大きくした上で、車両制御が安定するＤゲインおよびＩゲインの値を設定してもよい。

【0100】

ここで、図１０の表を参照すると、車速制御のＩゲインについては、結合走行モードのＩゲインよりも、単独走行モードのＩゲインの方が大きくなっている。上述のように、単独走行モードにおいては、台車１はコンテナ２との結合を行うので、位置合わせを精密に行わなければならない。そのため、偏差をより迅速に解消できるように単独走行モードのＩゲインをより大きく設定することができる。ただし、車速制御のＩゲインをどの程度の値にすればよいかは、実際の車両の反応特性によって異なる。

【0101】

また、フィードバック制御の偏差については、結合走行モードの場合に、偏差の上限と下限との間の幅をより大きく持つように設定する。図１０においても、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御について、結合走行モードの方が、単独走行モードよりも、偏差の上限と下限との間の幅が大きくなっている。実際、結合走行モードの際は重量が重くなるため、偏差も大きくなりがちである。そのため、許容値に大きく幅を取る。

【0102】

また、単独走行時の安全性を高めるために、モータ出力の上下限も、モードによって異なる値にしてよい。図１０においても、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御における出力の許容値が、結合走行モードの方が単独走行モードよりも大きな幅を持つように設定されている。

【0103】

（センサやアクチュエータそのものの切り替え）
以上、フィードバック制御におけるゲインや、偏差の許容値、出力の許容値等などの値を、単独走行モードと結合走行モードとの間で切り替える事について説明した。これとは別の考え方として、センサやアクチュエータの分解能を、モードによって切り替えることも可能である。

【0104】

一般に、安全要求の高い部品であるセンサやアクチュエータは、冗長化（２重化）されることがある。そこで、台車１が、分解能の高いセンサやアクチュエータと、分解能の低いセンサやアクチュエータとを備えてよい。これにより、分解能の差はあるものの、センサやアクチュエータが冗長化される。そして、単独走行モードの時に、分解能のより高いセンサやアクチュエータを用いてフィードバック制御を行う。結合走行モードの時には、分解能のより低いセンサやアクチュエータを用いて、フィードバック制御を行う。

【0105】

上述のように、制御モードに応じて部品の分解能の高さを切り替える理由として、以下の２つがある。第１に、分解能が高いと、ＥＣＵにおける演算負荷も大きくなる。結合走行モードは市街地等を走行する際に用いられる制御モードであるから、ＥＣＵにおける演算負荷が高い状態が、長時間続くこととなり、これは好適ではない。一方、単独走行モードは主に、台車１とコンテナ２とを結合あるいは分離する際に用いられる制御モードであるから、短時間の制御で済むのでＥＣＵへの負荷が比較的軽くて済む。第２に、単独モードは、台車１をコンテナ２に正確に結合させる際に用いられるので、精度が低いと台車１の進入時にずれが生じて、正しくコンテナ２と結合できない恐れが生じる。そこで、単独モードにおいては、より分解能の高いセンサやアクチュエータを用いてフィードバック制御をするのが好適である。

【0106】

なお、センサの分解能に応じて、ゲインの値をさらに変更してもよい。

【0107】

以上のように、前記結合走行モードにおける、車速制御、ブレーキ協調、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上におけるＰゲインまたはＤゲインの値が、前記単独走行モードにおける、車速制御、ブレーキ協調、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上におけるＰゲインまたはＤゲインの値よりも大きい。これにより、重量などの負荷の大きい結合走行モードにおいても、適切にフィードバック制御を行うことができる。

【0108】

前記結合走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における偏差の上限値と下限値との間の幅が、前記単独走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における偏差の上限値と下限値との間の幅よりも広い。これにより、結合走行モードの際は重量が重くなるため、偏差も大きくなりがちであるところ、許容値に大きく幅を取ることができる。

【0109】

前記結合走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における出力の上限値と下限値との間の幅が、前記単独走行モードにおける、車速制御、駆動モータ制御、およびステアモータ制御のうちいずれか１つ以上における出力の上限値と下限値との間の幅よりも広い。これにより、単独走行時の安全性を高めるために、モータ出力の上下限を、モードによって異なる値にすることができる。

【0110】

前記台車が、互いに分解能が異なる２つ以上のセンサを備え、前記制御部は、前記単独走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより高いセンサに対して前記フィードバック制御を行い、前記結合走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより低いセンサに対して前記フィードバック制御を行う。また、前記台車が、互いに分解能が異なる２つ以上のアクチュエータを備え、前記制御部は、前記単独走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより高いアクチュエータに対して前記フィードバック制御を行い、前記結合走行モードによって前記フィードバック制御を行う場合には、分解能のより低いアクチュエータに対して前記フィードバック制御を行う。これにより、安全要求の高い部品であるセンサやアクチュエータを冗長化しつつ、走行モードに応じて適切な分解能を有するセンサやアクチュエータを用いてフィードバック制御を行うことができる。

【0111】

乗り物は、上述の台車およびコンテナを備える。これにより、乗り物が、上述の各種の利点を備えることができる。

【0112】

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0113】

本開示は、自走可能な台車と、前記台車と上下に結合可能なコンテナとを備える乗り物において、前記台車と前記コンテナとを円滑に結合させる際に有用である。

【符号の説明】

【0114】

１ 台車
１１ 上面
１２ 凸部
１２Ａ 凸部側面
１２Ｂ 凸部側面
１２Ｃ 凸部上面
１３ パターン柄
２ コンテナ
２１ 昇降装置
２６ コンテナ側ＥＣＵ
２７ 通信装置
２８ 底面
２９ 凹部
２９Ａ 凹部側面
２９Ｂ 凹部側面
２９Ｃ 凹部底面
３ 外部情報提供サーバ
１０６ センサ
１０７ 自動運転ＥＣＵ
１０８ 通信装置
１０９ 車両制御ＥＣＵ
１１０ 駆動制御装置
１１１ 操舵制御装置
１１２ 保安機器
１１３ バッテリ
１１４ 充電器
５００ 乗り物
ＣＡＭ１～ＣＡＭ３ カメラ
Ｗ 車輪

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】