JP7119367B2

JP7119367B2 - 無人搬送車の駆動操舵装置

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Publication number: JP7119367B2
Application number: JP2017244210A
Authority: JP
Inventors: 洋宍道; 昌克野村
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP2019109864A

Description

本発明は、無人搬送車の駆動操舵装置に関する。

製品を製造する製造工場や製品を保管したり管理したりする倉庫等では、部品や箱等の搬送対象物を、人手を介さずに自動で搬送する無人搬送車が用いられている。無人搬送車は、搬送対象物が載置される荷台と、この荷台を磁気テープやマーカ等によって床面に指定された軌跡に沿って移動させる駆動操舵装置と、を備える。駆動操舵装置は、駆動操舵輪を備える少なくとも２つの全方位駆動ユニットと、これら全方位駆動ユニットを制御する制御装置と、を備える。

特許文献１には、このような無人搬送車の荷台の下部に設けられた２台の全方位駆動ユニットの各駆動操舵輪の駆動操舵方法が示されている。特許文献１の駆動操舵方法では、前側駆動操舵輪に対する前輪操舵角指令と荷台の中心点に対する速度指令とを外部指令として取得し、これら前輪操舵角指令及び速度指令に基づいて、旋回中心の座標位置、後輪操舵角指令、中心点の旋回半径、前側駆動操舵輪の旋回半径、及び後側駆動操舵輪の旋回半径を算出し、これら指令が実現するように前側及び後側の全方位駆動ユニットを制御する。

特開２０１０－２５６９４１号公報

ところで搬送対象物が大きなものである場合や重いものである場合、荷台には、３つ以上の全方位駆動ユニットを取り付けることが望まれる場合がある。しかしながら従来では、大きな駆動力が得られるように３つの全方位駆動ユニットを協調して制御する方法については十分に検討されていない。

本発明は、少ない電力で大きな駆動力が得られるように３以上の複数の駆動ユニットを協調して制御する無人搬送車の駆動操舵装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る駆動操舵装置（例えば、後述の駆動操舵装置３）は、台部（例えば、後述の荷台部２１）に取り付けられた３以上の複数の駆動ユニット（例えば、後述の前輪駆動ユニット４Ｆ、後輪駆動ユニット４Ｒ、副駆動ユニット７）を用いて走行する無人搬送車（例えば、後述の無人搬送車１）を駆動操舵するものであって、前記複数の駆動ユニットのうちの２つを第１主駆動ユニット（例えば、後述の前輪駆動ユニット４Ｆ）及び第２主駆動ユニット（例えば、後述の後輪駆動ユニット４Ｒ）とし、当該第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令（ｖ_Ｆ ^＊，ｖ_Ｒ ^＊）及び主操舵角指令（Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊）を生成する主制御装置（例えば、後述の主制御部６２）と、前記複数の駆動ユニットのうち前記第１及び第２主駆動ユニット以外を副駆動ユニット（例えば、後述の副駆動ユニット７）とし、当該副駆動ユニットに対する副速度指令（ｖ_Ｓ ^＊）及び副操舵角指令（Δθ_Ｓ ^＊）を生成する副制御装置（例えば、後述の副制御部６８）と、を備え、前記副制御装置は、前記副駆動ユニットの副操舵軸（例えば、後述の副駆動輪操舵軸７３）と前記第１主駆動ユニットの操舵軸（例えば、後述の前輪操舵軸４３Ｆ）とを通過する軸を第１取付軸（例えば、後述の前輪取付軸Ｏ_ＦＳ）と定義し、前記副操舵軸と前記第２主駆動ユニットの操舵軸（例えば、後述の後輪操舵軸４３Ｒ）とを通過する軸を第２取付軸（例えば、後述の後輪取付軸Ｏ_ＲＳ）と定義し、前記第１取付軸に沿った前記副駆動ユニットの速度成分と前記第１主駆動ユニットの速度成分とが等しくなりかつ前記第２取付軸に沿った前記副駆動ユニットの速度成分と前記第２主駆動ユニットの速度成分とが等しくなるように、前記副速度指令及び前記副操舵角指令を生成することを特徴とする。

（２）この場合、前記複数の駆動ユニットのうち、前記台部の平面視で最も離れている２つを前記第１主駆動ユニット及び前記第２主駆動ユニットとすることが好ましい。

（３）この場合、前記副制御装置は、前記第１取付軸に沿った前記第１主駆動ユニットの速度成分、及び前記第２取付軸に沿った前記第２主駆動ユニットの速度成分を、前記主制御装置によって生成された前記第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令及び主操舵角指令に基づいて算出することが好ましい。

（４）この場合、前記駆動操舵装置は、前記台部の位置及び姿勢を検出し、検出位置と外部位置指令との間の位置ずれ（例えば、後述の走行誤差Δｙ）及び検出姿勢と外部姿勢指令との間の姿勢ずれ（例えば、後述の姿勢誤差Δψ）を出力するずれ検出器（例えば、後述のずれ検出器６１）をさらに備え、前記主制御装置は、前記第１主駆動ユニットの操舵軸（例えば、後述の前輪操舵軸４３Ｆ）と前記第２主駆動ユニットの操舵軸（例えば、後述の後輪操舵軸４３Ｒ）とを通過する軸を主取付軸（例えば、後述の主取付軸Ｏ_ＰＷＳ）と定義し、前記第１主駆動ユニットの前記主取付軸に沿った微小移動距離（ｄｌ_Ｆｃｏｓρ_Ｆ）と前記第２主駆動ユニットの前記主取付軸に沿った微小移動距離（ｄｌ_Ｒｃｏｓρ_Ｒ）とが等しくなりかつ前記位置ずれ及び前記姿勢ずれが無くなるように前記第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令及び主操舵角指令を生成することが好ましい。

（１）本発明では、台部に取り付けられた３以上の複数の駆動ユニットのうちの２つを第１及び第２主駆動ユニットとし、これら第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令及び主操舵角指令を主制御装置によって生成し、また複数の駆動ユニットのうち第１及び第２主駆動ユニット以外を副駆動ユニットとし、この（又はこれら）副駆動ユニットに対する副速度指令及び副操舵角指令を副制御装置によって生成する。特に本発明では、副制御装置は、副駆動ユニットの副操舵軸と第１主駆動ユニットの操舵軸とを通過する第１取付軸に沿った副駆動ユニットの速度成分と第１主駆動ユニットの速度成分とが等しくなり、かつ副駆動ユニットの副操舵軸と第２主駆動ユニットの操舵軸とを通過する第２取付軸に沿った副駆動ユニットの速度成分と第２主駆動ユニットの速度成分とが等しくなるように副速度指令及び副操舵角指令を生成する。これにより、副駆動ユニットと第１主駆動ユニットとの間及び副駆動ユニットと第２主駆動ユニットとの間に、力が作用しないように副駆動ユニットの速度及び操舵角を制御できる。換言すれば、本発明によれば、第１主駆動ユニット及び第２主駆動ユニットで発生した駆動力の一部が副駆動ユニットで発生した駆動力によって打ち消されないように副駆動ユニットの速度及び操舵角を制御できる。よって本発明によれば、少ない電力で大きな駆動力が得られるように３以上の複数の駆動ユニットを協調して制御できる。

（２）本発明では、副駆動ユニットの速度や操舵角は、第１及び第２主駆動ユニットの速度や操舵角によって一意的に決定されるため、台部の位置及び姿勢は第１及び第２主駆動ユニットの速度及び操舵角によって定まる。また、第１及び第２主駆動ユニットの位置が近くなると、主制御装置による第１及び第２主駆動ユニットの速度及び操舵角の制御の精度が悪化し、ひいては副制御装置による副駆動ユニットの速度及び操舵角の制御の精度も悪化するおそれがある。そこで本発明では、台部に取り付けられた３以上の複数の駆動ユニットのうち、台部の平面視で最も離れている２つを第１主駆動ユニット及び第２主駆動ユニットとする。これにより、全ての駆動ユニットの速度及び操舵角を精度よく制御できる。

（３）本発明では、副制御装置は、第１取付軸に沿った第１主駆動ユニットの速度成分及び第２取付軸に沿った第２主駆動ユニットの速度成分を、主制御装置によって生成された第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令及び主操舵角指令に基づいて算出する。これにより、副制御装置では、簡易な演算で副駆動ユニットの速度及び操舵角を制御できる。

（４）本発明では、ずれ検出器によって台部の検出位置と外部位置指令との間の位置ずれ及び検出姿勢と外部姿勢指令との間の姿勢ずれを検出する。また主制御装置では、第１主駆動ユニットの主取付軸に沿った微小移動距離と第２主駆動ユニットの主取付軸に沿った微小移動距離とが等しくなり、かつずれ検出器によって検出された位置ずれ及び姿勢ずれが無くなるように第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令及び主操舵角指令を生成する。これにより、３以上の複数の駆動ユニットを合せて大きな駆動力を発生させつつ、第１及び第２主駆動ユニットの間で無理な力が作用するのを防止しながら、台部を外部姿勢指令に応じた姿勢にて、外部位置指令に応じた経路に沿って走行させることができる。

本発明の一実施形態に係る無人搬送車及び駆動操舵装置を示す図である。制御装置の制御回路の構成を示す図である。台車の平面図であり、制御装置において規定される各種パラメータの定義を説明するための図である。位置・姿勢ずれ検出制御の手順を説明するための図である。台車の平面図であり、主制御部における主駆動操舵制御の具体的な手順を説明するための図である。主制御部のブロック図である。台車の平面図であり、副制御部において規定される各種パラメータの定義を説明するための図である。前輪操舵軸、後輪操舵軸、及び副駆動輪操舵軸の位置ベクトルを示す図である。副制御部のブロック図である。５つの駆動ユニットを取り付けた場合における荷台部の平面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る無人搬送車１及びその駆動操舵装置３の構成を示す斜視図である。

無人搬送車１は、台車２と、この台車２に取り付けられ、床面Ｆに予め配設された線状の誘導ラインＬに沿って台車２を走行させる駆動操舵装置３と、を組み合わせて構成される。

台車２は、長方形の板状である荷台部２１と、この荷台部２１の床面Ｆ側の四隅に設けられたキャスタ２２と、荷台部２１のうち短辺縁部２４ＲＲに立設された枠状のハンドル２３と、を備える。なお以下では、説明の便宜上、荷台部２１のうちハンドル２３が設けられている短辺縁部２４ＲＲ側を台車２の後方側といい、ハンドル２３が設けられていない短辺縁部２４ＦＦ側を台車２の前方側という。なおこれら台車２の前方及び後方の定義は説明の便宜上のものであり、台車２の進行方向をこの向きに限定するものではない。また以下では、荷台部２１に搬送対象物（図示せず）を搭載し、この無人搬送車１単独で自走させる場合について説明するが、本発明はこれに限らない。無人搬送車１は、例えば搬送対象物が搭載されたパレット（図示せず）と台車２とを連結することにより、パレットの牽引車として用いることもできる。

駆動操舵装置３は、回転駆動及び操舵の両方が可能な駆動操舵輪である前輪４１Ｆを備える前輪駆動ユニット４Ｆと、回転駆動及び操舵の両方が可能な駆動操舵輪である後輪４１Ｒを備える後輪駆動ユニット４Ｒと、回転駆動及び操舵の両方が可能な駆動操舵輪である副駆動輪７１を備える副駆動ユニット７と、荷台部２１の床面Ｆに対する位置及び姿勢を検出するための前側センサ５Ｆ及び後側センサ５Ｒと、各駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７に電力を供給するバッテリＢと、各センサ５Ｆ，５Ｒの検出信号を用いて各駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７を制御する制御装置６と、を備える。

前輪駆動ユニット４Ｆは、荷台部２１の床面Ｆ側のうち前方側、より具体的には短辺縁部２４ＦＦ側でありかつ長辺縁部２５Ｌ寄りの位置に取り付けられる。前輪駆動ユニット４Ｆは、床面Ｆに接する前輪４１Ｆと、制御装置６から送信される後述の前輪速度指令信号及び前輪操舵角指令信号に応じて前輪４１Ｆを駆動操舵する駆動部４２Ｆと、を備える。駆動部４２Ｆは、前輪速度指令信号及び前輪操舵角指令信号が入力されると、これら指令が実現されるように、前輪４１Ｆを回転駆動したり、前輪４１Ｆを荷台部２１に対し垂直な前輪操舵軸４３Ｆを中心として操舵駆動したりする。なお以下では、前輪４１Ｆの回転速度を前輪速度ともいい、前輪４１Ｆの前輪操舵軸４３Ｆ周りでの角度を前輪操舵角ともいう。

また前輪駆動ユニット４Ｆには、前輪速度を検出し、検出値に応じた前輪速度検出信号を制御装置６に送信する前輪速度センサ４６Ｆ（後述の図２参照）や、前輪操舵角を検出し、検出値に応じた前輪操舵角検出信号を制御装置６に送信する前輪操舵角センサ４７Ｆ（後述の図２参照）とが設けられている。

後輪駆動ユニット４Ｒは、荷台部２１の床面Ｆ側のうち前輪駆動ユニット４Ｆよりも後方側、より具体的には短辺縁部２４ＲＲ側でありかつ長辺縁部２５Ｒ寄りの位置に取り付けられる。後輪駆動ユニット４Ｒは、床面Ｆに接する後輪４１Ｒと、制御装置６から送信される後述の後輪速度指令信号及び後輪操舵角指令信号に応じて後輪４１Ｒを駆動操舵する駆動部４２Ｒと、を備える。駆動部４２Ｒは、後輪速度指令信号及び後輪操舵角指令信号が入力されると、これら指令が実現されるように、後輪４１Ｒを回転駆動したり、後輪４１Ｒを荷台部２１に対し垂直な後輪操舵軸４３Ｒを中心として操舵駆動したりする。なお以下では、後輪４１Ｒの回転速度を後輪速度ともいい、後輪４１Ｒの後輪操舵軸４３Ｒ周りでの角度を後輪操舵角ともいう。

また後輪駆動ユニット４Ｒには、後輪速度を検出し、検出値に応じた後輪速度検出信号を制御装置６に送信する後輪速度センサ４６Ｒ（後述の図２参照）や、後輪操舵角を検出し、検出値に応じた後輪操舵角検出信号を制御装置６に送信する後輪操舵角センサ４７Ｒ（後述の図２参照）とが設けられている。

副駆動ユニット７は、荷台部２１の床面Ｆ側のうち前輪駆動ユニット４Ｆと後輪駆動ユニット４Ｒとの間の位置に取り付けられる。副駆動ユニット７は、床面Ｆに接する副駆動輪７１と、制御装置６から送信される後述の副駆動輪速度指令信号及び副駆動輪操舵角指令信号に応じて副駆動輪７１を駆動操舵する駆動部７２と、を備える。駆動部７２は、副駆動輪速度指令信号及び副駆動輪操舵角指令信号が入力されると、これら指令が実現されるように、副駆動輪７１を回転駆動したり、副駆動輪７１を荷台部２１に対し垂直な副駆動輪操舵軸７３を中心として操舵駆動したりする。なお以下では、副駆動輪７１の回転速度を副駆動輪速度ともいい、副駆動輪７１の副駆動輪操舵軸７３周りでの角度を副駆動輪操舵角ともいう。

前側センサ５Ｆは、荷台部２１の床面Ｆ側のうち前方側に取り付けられる。より具体的には、前側センサ５Ｆは、平面視では後述の主軸Ｏ_ＡＧＶ上であって中心点Ｐ_ＡＧＶよりも前方側に設けられる（後述の図２参照）。前側センサ５Ｆには、例えば、床面Ｆを撮影するカメラが用いられる。前側センサ５Ｆは、床面Ｆのうち誘導ラインＬを含む画像を撮影し、画像信号を制御装置６へ送信する。

後側センサ５Ｒは、荷台部２１の床面Ｆ側のうち、前側センサ５Ｆよりも後方側に取り付けられる。より具体的には、後側センサ５Ｒは、平面視では後述の主軸Ｏ_ＡＧＶ上であって中心点Ｐ_ＡＧＶよりも後方側に設けられる（後述の図２参照）。後側センサ５Ｒには、例えば、床面Ｆを撮影するカメラが用いられる。後側センサ５Ｒは、床面Ｆのうち誘導ラインＬを含む画像を撮影し、画像信号を制御装置６へ送信する。荷台部２１の誘導ラインＬに対する位置及び姿勢は、これら前側センサ５Ｆ及び後側センサ５Ｒによって得られた画像信号に基づく後述のずれ検出器６１における演算によって特定される。

バッテリＢは、例えば、荷台部２１のうちハンドル２３側に取り付けられる。また制御装置６は、例えば、台車２のうちハンドル２３に取り付けられる。

図２は、制御装置６の制御回路の構成を示す図である。制御装置６は、台車２の位置及び姿勢のずれを検出するずれ検出器６１と、前輪駆動ユニット４Ｆ及び後輪駆動ユニット４Ｒを制御する主制御部６２と、副駆動ユニット７を制御する副制御部６８と、を備える。

次に、図３の台車２の平面図を参照しながら、台車２の位置及び姿勢を把握するために制御装置６において規定される各種パラメータ及び座標系の定義について説明する。なお図３には、説明を容易にするため副駆動ユニット７の図示を省略する。

上述のように、前輪４１Ｆの前輪操舵軸４３Ｆ及び後輪４１Ｒの後輪操舵軸４３Ｒは、台車２の荷台部２１に対し平面視で対角状に設けられる。以下では、前輪操舵軸４３Ｆ及び後輪操舵軸４３Ｒを通過する軸を主取付軸Ｏ_ＰＷＳという。またこの主取付軸Ｏ_ＰＷＳ上であって、前輪操舵軸４３Ｆと後輪操舵軸４３Ｒとの間の中間点を台車２の中心点Ｐ_ＡＧＶという。また以下では、前輪操舵軸４３Ｆと後輪操舵軸４３Ｒとの間の主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った距離を前後輪距離Ｈ_ＡＧＶという。

また以下では、荷台部２１の長辺縁部２５Ｌ，２５Ｒと平行でありかつ中心点Ｐ_ＡＧＶを通過する軸を台車２の主軸Ｏ_ＡＧＶという。また以下では、主取付軸Ｏ_ＰＷＳと主軸Ｏ_ＡＧＶとの成す角を取付角φ_ＡＧＶという。

前輪４１Ｆは、荷台部２１に対し平行な前輪回転軸４５Ｆを中心軸として回転自在に設けられている。以下では、前輪４１Ｆの前輪回転軸４５Ｆ周りでの回転速度を前輪速度ｖ_Ｆという。この前輪速度ｖ_Ｆは、前輪駆動ユニット４Ｆに設けられている前輪速度センサ４６Ｆ（図２参照）によって検出される。

また前輪４１Ｆは、荷台部２１に対し垂直な前輪操舵軸４３Ｆを中心として回転自在に設けられている。以下では、前輪４１Ｆの進行方向と主軸Ｏ_ＡＧＶとの成す角を前輪操舵角Δθ_Ｆという。この前輪操舵角Δθ_Ｆは、前輪駆動ユニット４Ｆに設けられている前輪操舵角センサ４７Ｆ（図２参照）によって検出される。また以下では、前輪４１Ｆの進行方向と主取付軸Ｏ_ＰＷＳとの成す角、すなわち前輪操舵角Δθ_Ｆから取付角φ_ＡＧＶを減じて得られる角も前輪操舵角ρ_Ｆという。

後輪４１Ｒは、荷台部２１に対し平行な後輪回転軸４５Ｒを中心軸として回転自在に設けられている。以下では、後輪４１Ｒの後輪回転軸４５Ｒ周りでの回転速度を後輪速度ｖ_Ｒという。この後輪速度ｖ_Ｒは、後輪駆動ユニット４Ｒに設けられている後輪速度センサ４６Ｒ（図２参照）によって検出される。

また後輪４１Ｒは、荷台部２１に対し垂直な後輪操舵軸４３Ｒを中心として回転自在に設けられている。以下では、後輪４１Ｒの進行方向と主軸Ｏ_ＡＧＶとの成す角を後輪操舵角Δθ_Ｒという。この後輪操舵角Δθ_Ｒは、後輪駆動ユニット４Ｒに設けられている後輪操舵角センサ４７Ｒ（後述の図２参照）によって検出される。また以下では、後輪４１Ｒの進行方向と主取付軸Ｏ_ＰＷＳとの成す角、すなわち後輪操舵角Δθ_Ｒから取付角φ_ＡＧＶを減じて得られる角も後輪操舵角ρ_Ｒという。

また以下では、台車２の中心点Ｐ_ＡＧＶが進行する方向を台車２の進行方向という。またこの進行方向と平行でありかつ中心点Ｐ_ＡＧＶを通過する軸を進行軸Ｏ_Δという。また以下では、進行軸Ｏ_Δと主取付軸Ｏ_ＰＷＳとの成す角を進行角λという。

制御装置６では、台車２の中心点Ｐ_ＡＧＶの位置を、進行軸座標系（図３中、実線矢印参照）と主取付軸座標系（図３中、破線矢印参照）との２つのデカルト座標系で把握する。

主取付軸座標系とは、そのＸ軸と主取付軸Ｏ_ＰＷＳとが平行になり、かつ主取付軸Ｏ_ＰＷＳの前輪４１Ｆ側をＸ軸の正側とした座標系である。以下では、主取付軸座標系における中心点Ｐ_ＡＧＶの位置ベクトルを、Ｐ_ＡＧＶ ^ＰＷＳ＝［ｘ_ＡＧＶ ^ＰＷＳ，ｙ_ＡＧＶ ^ＰＷＳ］と表記する。

進行軸座標系とは、そのＸ軸と台車２の進行軸Ｏ_Δと進行方向とが平行になり、かつ台車２の進行方向を正側とした座標系である。以下では、進行軸座標系における中心点Ｐ_ＡＧＶの位置ベクトルを、Ｐ_ＡＧＶ ^Δ＝［ｘ_ＡＧＶ ^Δ，ｙ_ＡＧＶ ^Δ］と表記する。なお、主取付軸座標系の位置ベクトルと進行軸座標系の位置ベクトルとは、下記式（３）に示す変換行列Ｑ_Δによって相互に変換可能である。

また制御装置６では、台車２の姿勢を、その主軸Ｏ_ＡＧＶと所定の基準軸Ｏ_ＢＳとの成す角である車体角ψによって把握する。本実施形態では、この基準軸Ｏ_ＢＳは、後に図４を参照して説明するように誘導ラインＬの基準接線Ｏ_Ｌとするが、本発明はこれに限るものではない。

図２に戻り、ずれ検出器６１は、台車２に設けられた前側センサ５Ｆ及び後側センサ５Ｒから送信される画像信号と、外部位置指令信号と、外部姿勢指令信号と、に基づいて以下で説明する位置・姿勢ずれ検出制御を行うことにより、位置誤差信号及び姿勢ずれ信号を生成し、主制御部６２へ送信する。

図４は、台車２の平面図であり、ずれ検出器６１における位置・姿勢ずれ検出制御の手順を説明するための図である。なお図４には、床面Ｆに配設された誘導ラインＬと、台車２のうち、台車２の床面Ｆに対する位置を特定する際の基準となる中心点Ｐ_ＡＧＶと、台車２の床面Ｆに対する姿勢を特定する際の基準となる進行軸Ｏ_Δとを図示する。

先ず、ずれ検出器６１では、前側センサ５Ｆ及び後側センサ５Ｒから送信される画像信号に基づいて、誘導ラインＬの位置及び形状に関する情報を取得する。次にずれ検出器６１では、取得した情報に基づいて、進行軸座標系における中心点Ｐ_ＡＧＶの位置と、中心点Ｐ_ＡＧＶを通過しかつ進行軸Ｏ_Δに対し垂直な線と誘導ラインＬとの交点である基準点Ｐ_Ｌの位置とを算出する。なお以下では、進行軸座標系の原点の位置を基準点Ｐ_Ｌに設定する。これにより、台車２の中心点Ｐ_ＡＧＶの位置は、基準点Ｐ_Ｌから中心点Ｐ_ＡＧＶまでの距離ｙ_ＡＧＶ ^Δで表される。以下では、中心点Ｐ_ＡＧＶと基準点Ｐ_Ｌとの間の距離を台車２の検出走行位置ｙ_ＡＧＶ ^Δという。またずれ検出器６１では、取得した情報に基づいて、誘導ラインＬの基準点Ｐ_Ｌにおける接線である基準接線Ｏ_Ｌの向きを算出し、さらに主軸Ｏ_ＡＧＶと基準接線Ｏ_Ｌとの成す角ψを算出する。以下では、主軸Ｏ_ＡＧＶと基準接線Ｏ_Ｌとの成す角を検出車体角ψという。

ずれ検出器６１では、図示しない無線通信手段を利用することにより、上記検出走行位置ｙ_ＡＧＶ ^Δに対する指令値に相当する位置指令値ｙ^＊に応じた外部位置指令信号と、上記検出車体角ψに対する指令値に相当する姿勢指令値ψ^＊に応じた外部姿勢指令信号と、を取得する。次にずれ検出器６１では、位置指令値ｙ^＊から検出走行位置ｙ_ＡＧＶ ^Δを減算することによって走行誤差Δｙ（＝ｙ^＊－ｙ_ＡＧＶ ^Δ）を算出し、さらに姿勢指令値ψ^＊から検出姿勢ψを減算することによって姿勢誤差Δψを算出するとともに、走行誤差Δｙに応じた位置誤差信号と姿勢誤差Δψに応じた姿勢ずれ信号とを主制御部６２へ出力する。

以上のように、制御装置６では、外部位置指令信号及び外部姿勢指令信号を用いることにより、台車２の中心点Ｐ_ＡＧＶと誘導ラインＬとの間の距離や、台車２の主軸Ｏ_ＡＧＶの誘導ラインＬの接線に対する角度を自由に指定することができる。すなわち、台車２を、その中心点Ｐ_ＡＧＶが誘導ラインＬの直上をトレースするように走行させたい場合には、外部位置指令信号の位置指令値ｙ^＊を０とすればよく、台車２を、その主軸Ｏ_ＡＧＶが誘導ラインＬの接線と常に平行になるように走行させたい場合には、外部姿勢指令信号の姿勢指令値ψ^＊を０とすればよい。

図２に戻り、主制御部６２は、ずれ検出器６１によって検出された走行誤差Δｙ及び姿勢誤差Δψと、台車２の速度に対する指令値ｖ^＊に応じた外部速度指令信号と、各駆動ユニット４Ｆ，４Ｒに設けられた操舵角センサ４７Ｆ，４７Ｒによって検出された両輪の操舵角Δθ_Ｆ，Δθ_Ｒと、に基づいて、以下で説明する主駆動操舵制御を実行することにより、走行誤差Δｙ及び姿勢誤差Δψが０になりかつ指令値ｖ^＊が実現されるように、前輪速度ｖ_Ｆに対する指令値ｖ_Ｆ ^＊に応じた前輪速度指令信号と、後輪速度ｖ_Ｒに対する指令値ｖ_Ｒ ^＊に応じた後輪速度指令信号と、前輪操舵角Δθ_Ｆに対する指令値Δθ_Ｆ ^＊に応じた前輪操舵角指令信号と、後輪操舵角Δθ_Ｒに対する指令値Δθ_Ｒ ^＊に応じた後輪操舵角指令信号と、を生成し、これら指令信号を各駆動ユニット４Ｆ，４Ｒに入力する。

以下では主制御部６２における主駆動操舵制御の具体的な手順を説明する前に、台車２に対し成立する運動方程式について、図５を参照しながら説明する。なお主制御部６２における主駆動操舵制御では、副駆動ユニット７の存在を無視して前輪及び後輪速度指令信号並びに前輪及び後輪操舵角指令信号を生成する。

先ず、前輪４１Ｆ及び後輪４１Ｒは、台車２に対し前輪操舵軸４３Ｆ及び後輪操舵軸４３Ｒに固定されているため、前後輪距離Ｈ_ＡＧＶは常に一定である。このため、図５に示すように、台車２の主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った微小移動距離ｄｌと、前輪４１Ｆの微小移動距離ｄｌ_Ｆと、後輪４１Ｒの微小移動距離ｄｌ_Ｒと、の間には下記式（２）が成立する。なお、図５では、理解を容易にするため、微小移動距離ｄｌを誇張して図示する。

また前輪４１Ｆ及び後輪４１Ｒがそれぞれ空転せずに移動する場合、両輪４１Ｆ，４１Ｒはそれぞれ仮想的な旋回中心点Ｒ_ＡＧＶを中心とした円周上を移動する。またこの旋回中心点Ｒ_ＡＧＶの位置は、図５に示すように、荷台部２１の中心点Ｐ_ＡＧＶの位置と、前輪操舵角ρ_Ｆと、後輪操舵角ρ_Ｒと、によって定まる。また後輪４１Ｒと旋回中心点Ｒ_ＡＧＶとの間の距離である後輪旋回半径Ｒ_Ｒ及び前輪４１Ｆと旋回中心点Ｒ_ＡＧＶとの間の距離である前輪旋回半径Ｒ_Ｆは、それぞれ各操舵角ρ_Ｆ，ρ_Ｒを用いて下記式（３－１）及び（３－２）のように算出される。

また上記前輪旋回半径Ｒ_Ｆ及び微小移動距離ｄｌ_Ｆを用いると、荷台部２１の車体角ψの微小変化量ｄψに対し、下記式（４－１）及び（４－２）が導出される。したがって下記式（４－２）が台車２の車体角ψに対する運動方程式となる。

図５に示すように、主取付軸座標系における前輪４１Ｆの位置ベクトルＰ_Ｆ ^ＰＷＳの微小変化量ｄＰ_Ｆ ^ＰＷＳ及び後輪４１Ｒの位置ベクトルＰ_Ｒ ^ＰＷＳの微小変化量ｄＰ_Ｒ ^ＰＷＳは、それぞれ下記式（５－１）及び（５－２）のようになる。

従って、前輪４１Ｆと後輪４１Ｒの中間点である荷台部２１の中心点Ｐ_ＡＧＶの主取付軸座標系における位置ベクトルＰ_ＡＧＶ ^ＰＷＳの微小変化量ｄＰ_ＡＧＶ ^ＰＷＳに対し、下記式（６－１）及び（６－２）が導出される。したがって下記式（６－２）が、主取付軸座標系における位置ベクトルＰ_ＡＧＶ ^ＰＷＳ＝［ｘ_ＡＧＶ ^ＰＷＳ，ｙ_ＡＧＶ ^ＰＷＳ］の運動方程式となる。

なお、上記式（６－２）に示す運動方程式は、主取付軸Ｏ_ＰＷＳを基準とした主取付軸座標系における位置ベクトルＰ_ＡＧＶ ^ＰＷＳに対する運動方程式である。従って進行軸Ｏ_Δを基準とした進行軸座標系における位置ベクトルＰ_ＡＧＶ ^Δ＝［ｘ_ＡＧＶ ^Δ，ｙ_ＡＧＶ ^Δ］に対する運動方程式は、式（６－２）に対し、上記式（１）に示す変換行列Ｑ_Δを乗算することにより、下記式（７）のように導出される。

また３つのパラメータ（α，β，γ）を導入することにより、上記式（４－２）及び（７）に示す台車２の位置及び姿勢に対する運動方程式は、下記式（８－１）及び（８－２）に示すように書き換えられる。

ここでパラメータγは、上記式（８－１）より、下記式（９）に示すように表される。

また上記式（８－１）及び（８－２）より、前輪操舵角Δθ_Ｆ及び後輪操舵角Δθ_Ｒは、パラメータ（α，β，γ）を用いて下記式（１０－１）及び（１０－２）のように表すことができる。これはすなわち、パラメータαを走行誤差Δｙを入力としたフィードバックコントローラの出力とし、パラメータβを姿勢誤差Δψを入力としたフィードバックコントローラの出力とした場合、これらフィードバックコントローラの出力であるパラメータα，βに基づいて下記式（１０－１）及び（１０－２）に示す非干渉化演算によって前輪操舵角Δθ_Ｆ及び後輪操舵角Δθ_Ｒを決定すると、走行誤差Δｙと姿勢誤差Δψとをそれぞれ独立して制御できることを意味する。

次に、図６のブロック図を参照しながら、主制御部６２における主駆動操舵制御の具体的な手順、すなわち主制御部６２において前輪速度指令信号、後輪速度指令信号、前輪操舵角指令信号、及び後輪操舵角指令信号を生成する具体的な手順を説明する。

主制御部６２は、上記式（９）によって定義される角度パラメータγの値を算出する角度パラメータ演算部６３と、台車２の主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った微小移動距離ｄｌの値を算出する微小移動距離演算部６４と、進行角λの値を算出する進行角演算部６７と、前輪速度指令値ｖ_Ｆ ^＊及び後輪速度指令値ｖ_Ｒ ^＊を算出する速度制御部６５と、前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊を算出する操舵角制御部６６と、を備える。

進行角演算部６７は、進行軸ＯＡと取付軸Ｏ_ＰＷＳとの成す角である進行角λの値を算出する（図９参照）。より具体的には、進行角演算部６７は、車体角ψ（基準軸Ｏ_ＢＳ（すなわち、誘導ラインＬの基準接線Ｏ_Ｌ）と主軸Ｏ_ＡＧＶとの成す角）に対する指令値である姿勢指令値ψ^＊と、主軸Ｏ_ＡＧＶと取付軸Ｏ_ＰＷＳとの成す角である取付角φ_ＡＧＶとを用いることにより、下記式（１１）に従って進行角λの値を算出する。

角度パラメータ演算部６３は、前輪操舵角センサ４７Ｆによって検出された前輪操舵角Δθ_Ｆと、後輪操舵角センサ４７Ｒによって検出された後輪操舵角Δθ_Ｒと、を用いて、上記式（９）に示す演算を行うことによって角度パラメータγの値を算出する。

速度制御部６５は、外部速度指令値ｖ^＊と、前輪操舵角センサ４７Ｆによって検出された前輪操舵角Δθ_Ｆと、後輪操舵角センサ４７Ｒによって検出された後輪操舵角Δθ_Ｒと、を用いることにより、前輪４１Ｆの主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った微小移動距離ｄｌ_Ｆｃｏｓρ_Ｆと、後輪４１Ｒの主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った微小移動距離ｄｌ_Ｒｃｏｓρ_Ｒと、が等しくなるように、すなわち上記式（２）が成立するように、前輪速度指令値ｖ_Ｆ ^＊及び後輪速度指令値ｖ_Ｒ ^＊を算出する。また速度制御部６５は、算出した前輪速度指令値ｖ_Ｆ ^＊に応じた前輪速度指令信号及び後輪速度指令値ｖ_Ｒ ^＊に応じた後輪速度指令信号を生成し、これら指令信号を各駆動ユニット４Ｆ，４Ｒへ入力する。

より具体的には、速度制御部６５では、外部速度指令値ｖ^＊と、検出された操舵角ρ_Ｆ，ρ_Ｒと、に基づいて下記式（１２）に示す演算を行うことによって前輪速度指令値ｖ_Ｆ ^＊及び後輪速度指令値ｖ_Ｒ ^＊を算出する。

微小移動距離演算部６４は、角度パラメータ演算部６３によって算出された角度パラメータγの値と、前輪操舵角センサ４７Ｆによって検出された前輪操舵角Δθ_Ｆと、後輪操舵角センサ４７Ｒによって検出された後輪操舵角Δθ_Ｒと、前輪速度センサ４６Ｆによって検出された前輪速度ｖ_Ｆと、後輪速度センサ４６Ｒによって検出された後輪速度ｖ_Ｒと、に基づいて、微小時間ｄｔにわたる台車２の中心点Ｐ_ＡＧＶの主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った微小移動距離ｄｌの値を算出する。より具体的には、微小移動距離演算部６４は、下記式（１３）に従って演算を行うことにより、微小移動距離ｄｌの値を算出する。

操舵角制御部６６は、微小移動距離演算部６４によって算出された微小移動距離ｄｌの値と、ずれ検出器６１によって算出された走行誤差Δｙ及び姿勢誤差Δψと、を用いることにより、走行誤差Δｙ及び姿勢誤差Δψが何れも０になるように、前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊を算出する。また操舵角制御部６６は、算出した前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊に応じた前輪操舵角指令信号及び後輪操舵角指令信号を生成し、これら指令信号を各駆動ユニット４Ｆ，４Ｒへ入力する。

より具体的には、操舵角制御部６６は、走行誤差フィードバックコントローラ６６１と、姿勢誤差フィードバックコントローラ６６２と、非干渉コントローラ６６３と、を備え、これらを用いることによって走行誤差Δｙ及び姿勢誤差Δψが何れも０になるような指令値Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊を算出する。

走行誤差フィードバックコントローラ６６１は、ずれ検出器６１によって検出された走行誤差Δｙに基づいて既知のフィードバック制御則に従った演算を行うことにより、走行誤差Δｙを０にするような第１制御入力αを生成し、この第１制御入力αを非干渉コントローラ６６３に入力する。

より具体的には、走行誤差フィードバックコントローラ６６１は、下記式（１４）に示すように、微小移動距離演算部６４によって算出された微小移動距離ｄｌを変数としたＰＩＤ制御則に従って第１制御入力αを生成する。ここで下記式（１４）において、係数Ｋ_Ｐｙ，Ｋ_Ｄｙ，Ｋ_Ｉｙは、ＰＩＤ制御係数である。

姿勢誤差フィードバックコントローラ６６２は、ずれ検出器６１によって検出された姿勢誤差Δψに基づいて既知のフィードバック制御則に従った演算を行うことにより、姿勢誤差Δψを０にするような第２制御入力βを生成し、この第２制御入力βを非干渉コントローラ６６３に入力する。

より具体的には、姿勢誤差フィードバックコントローラ６６２は、下記式（１５）に示すように、微小移動距離演算部６４によって算出された微小移動距離ｄｌを変数としたＰＩＤ制御則に従って第２制御入力βを生成する。ここで下記式（１５）において、係数Ｋ_Ｐψ，Ｋ_Ｄψ，Ｋ_Ｉψは、ＰＩＤ制御係数である。

非干渉コントローラ６６３は、走行誤差Δｙと姿勢誤差Δψとが干渉しないように、第１制御入力αと、第２制御入力βと、予め定められた取付角φ_ＡＧＶと、角度パラメータ演算部６３によって算出された角度パラメータγの値と、進行角演算部６７によって算出された進行角λの値と、に基づいて、前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊を算出する。より具体的には、非干渉コントローラ６６３は、上記式（１０－１）及び（１０－２）を用いて導出される下記式（１６－１）及び（１６－２）に従って演算を行うことによって、前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊を算出する。

ところで、利用者による利便性を考慮すると、走行誤差Δｙ及び姿勢誤差Δψが何れも０である場合、各フィードバックコントローラ６６１，６６２の出力である制御入力α，βは何れも０となり、さらに非干渉コントローラ６６３によって算出される前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊は、所定の基準軸（例えば、台車２の進行軸Ｏ_Δ）に対し平行になっていることが好ましい。そこで非干渉コントローラ６６３は、上記式（１６－１）及び（１６－２）の代わりに、下記式（１７－１）及び（１７－２）に従って前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊を算出してもよい。

上記式（１７－１）及び（１７－２）において、α_０は、上記式（８－１）及び（８－２）における積分定数であり、進行角λ及び角度パラメータγを用いて下記式（１８－１）によって表される。これにより、上記式（１７－１）及び（１７－２）は、下記式（１８－２）及び（１８－３）で書き換えられる。非干渉コントローラ６６３では、下記式（１８－２）及び（１８－３）に従って前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊及び後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊を算出することにより、フィードバックコントローラ６６１，６６２の制御入力α，βが０であるときには、前輪４１Ｆ及び後輪４１Ｒを進行軸Ｏ_Δと平行にすることができる。

なお上記式（１８－２）及び（１８－３）は、下記式（１９－１）及び（１９－２）によって定義される角度δ_Ｆ，δ_Ｒを用いて、下記式（１９－３）及び（１９－４）に示すように書き換えることもできる。

図２に戻り、副制御部６８は、上述のような主制御部６２における主駆動操舵制御によって前輪駆動ユニット４Ｆ及び後輪駆動ユニット４Ｒで発生する駆動力の一部が副駆動ユニット７で発生する駆動力によって打ち消されないように副駆動ユニット７の速度及び操舵角を制御する。より具体的には、副制御部６８は、主制御部６２において算出された前輪速度指令値ｖ_Ｆ ^＊と、後輪速度指令値ｖ_Ｒ ^＊と、前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊と、後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊と、に基づいて、以下で説明する副駆動操舵制御を実行することにより、副駆動輪速度ｖ_Ｓに対する指令値ｖ_Ｓ ^＊に応じた副駆動輪速度指令信号と、副駆動輪操舵角Δθ_Ｓに対する指令値Δθ_Ｓ ^＊に応じた副駆動輪操舵角指令信号と、を生成し、これら指令信号を副駆動ユニット７に入力する。

図７は、台車２の平面図であり、副制御部６８における副駆動操舵制御の概念を説明するための図である。

上述のように副駆動輪７１の副駆動輪操舵軸７３は、台車２の荷台部２１に対し平面視で前輪操舵軸４３Ｆと後輪操舵軸４３Ｒとの間に設けられる。以下では、副駆動輪操舵軸７３及び前輪操舵軸４３Ｆを通過する軸を前輪取付軸Ｏ_ＦＳという。また副駆動輪操舵軸７３及び後輪操舵軸４３Ｒを通過する軸を後輪取付軸Ｏ_ＲＳという。

副駆動輪７１は、荷台部２１に対し平行な副駆動輪回転軸７５を中心軸として回転自在に設けられている。以下では、副駆動輪７１の副駆動輪回転軸７５周りでの回転速度を副駆動輪速度ｖ_Ｓという。

また副駆動輪７１は、荷台部２１に対し垂直な副駆動輪操舵軸７３を中心として回転自在に設けられている。以下では、副駆動輪７１の進行方向と主軸Ｏ_ＡＧＶとの成す角を副駆動輪操舵角Δθ_Ｓという。

副制御部６８では、台車２に設けられている副駆動輪操舵軸７３や前輪操舵軸４３Ｆ等の位置を主軸座標系（図７中、実線矢印参照）で把握する。主軸座標系とは、そのＸ軸と主軸Ｏ_ＡＧＶとが平行になり、かつ主軸Ｏ_ＡＧＶの前輪４１Ｆ側をＸ軸の正側とした座標系である。

図８は、前輪操舵軸４３Ｆ、後輪操舵軸４３Ｒ、及び副駆動輪操舵軸７３の位置ベクトルを示す図である。

以下では、主軸座標系における前輪操舵軸４３Ｆの位置ベクトルＰ_Ｆ、後輪操舵軸４３Ｒの位置ベクトルＰ_Ｒ、副駆動輪操舵軸７３の位置ベクトルＰ_Ｓを、それぞれ下記式（２０）のように表記する。

主軸座標系における前輪４１Ｆの速度ベクトルＶ_Ｆ、後輪４１Ｒの速度ベクトルＶ_Ｒ、副駆動輪７１の速度ベクトルＶ_Ｓを、それぞれ下記式（２１）のように表記する。

また前輪４１Ｆの速度ベクトルｖ_Ｆ及び後輪４１Ｒの速度ベクトルＶ_Ｒの各成分は、前輪速度ｖ_Ｆ、後輪速度ｖ_Ｒ、前輪操舵角Δθ_Ｆ、及び後輪操舵角Δθ_Ｒを用いると、下記式（２２）のように表される。

また主軸座標系において、副駆動輪操舵軸７３から前輪操舵軸４３Ｆへ前輪取付軸Ｏ_ＦＳに沿って延びる差分ベクトルΔＰ_ＦＳ、及び副駆動輪操舵軸７３から後輪操舵軸４３Ｒへ後輪取付軸Ｏ_ＲＳに沿って延びる差分ベクトルΔＰ_ＲＳは、上記式（２０）に示す位置ベクトルを用いて、下記式（２３－１）及び（２３－２）のように表される。

上述のように、前輪駆動ユニット４Ｆ、後輪駆動ユニット４Ｒ、及び副駆動ユニット７は、それぞれ同一の荷台部２１に取り付けられている。このため、前輪駆動ユニット４Ｆで発生する駆動力の一部が副駆動ユニット７で発生する駆動力によって打ち消されないようにし、かつ後輪駆動ユニット４Ｒで発生する駆動力の一部が副駆動ユニット７で発生する駆動力によって打ち消されないようにするためには、下記式（２４－１）及び（２４－２）に示すように、差分ベクトルΔＰ_ＦＳと速度ベクトルｖ_Ｓとの内積を差分ベクトルΔＰ_ＦＳと速度ベクトルｖ_Ｆとの内積と等しくし、かつ差分ベクトルΔＰ_ＲＳと速度ベクトルｖ_Ｓとの内積を差分ベクトルΔＰ_ＲＳと速度ベクトルｖ_Ｒとの内積と等しくする必要がある。換言すれば、副駆動輪７１の前輪取付軸Ｏ_ＦＳに沿った速度成分を前輪４１Ｆの前輪取付軸Ｏ_ＦＳに沿った速度成分と等しくし、かつ副駆動輪７１の後輪取付軸Ｏ_ＲＳに沿った速度成分を後輪４１Ｒの後輪取付軸Ｏ_ＲＳに沿った速度成分と等しくする必要がある。

従って上記式（２４－１）及び（２４－２）を用いると、副駆動輪７１の速度ベクトルＶ_Ｓの各成分は、差分ベクトルΔＰ_ＦＳ，ΔＰ_ＲＳ及び速度ベクトルＶ_Ｆ，Ｖ_Ｒを用いて下記式（２５）のように表される。

また上記式（２５）によって算出された速度ベクトルＶ_Ｓの各成分の値を用いると、副駆動輪７１の副駆動輪操舵角Δθ_Ｓ及び副駆動輪速度ｖ_Ｓは、下記式（２６）のように算出される。よって、副制御部６８では、これら式（２５）及び（２６）に基づいて副駆動輪操舵角指令信号及び副駆動輪速度指令信号を生成することにより、前輪駆動ユニット４Ｆ及び後輪駆動ユニット４Ｒで発生した駆動力の一部が打ち消されないように副駆動ユニット７を制御する。

次に、図９のブロック図を参照しながら、副制御部６８における副駆動操舵制御の具体的な手順、すなわち副制御部６８において副駆動輪速度指令信号及び副駆動輪操舵角指令信号を生成する具体的な手順を説明する。

副制御部６８は、前後輪速度指令ベクトル演算部６８１と、副駆動輪速度指令ベクトル演算部６８２と、指令値演算部６８３と、を備える。

前後輪速度指令ベクトル演算部６８１は、主制御部６２において算出された前輪速度指令値ｖ_Ｆ ^＊と、後輪速度指令値ｖ_Ｒ ^＊と、前輪操舵角指令値Δθ_Ｆ ^＊と、後輪操舵角指令値Δθ_Ｒ ^＊とを用いることにより、指令値に基づく前輪４１Ｆの速度指令ベクトルＶ_Ｆ ^＊及び後輪４１Ｒの速度指令ベクトルＶ_Ｒ ^＊の主軸座標系における各成分の値を算出する。より具体的には、主制御部６２において算出された４つの指令値（ｖ_Ｆ ^＊，ｖ_Ｒ ^＊，Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊）を、上記式（２２）から導出される下記式（２７）に入力することによって、速度指令ベクトルＶ_Ｆ ^＊，Ｖ_Ｒ ^＊の各成分の値を算出する。

副駆動輪速度指令ベクトル演算部６８２は、前後輪速度指令ベクトル演算部６８１において算出された速度指令ベクトルＶ_Ｆ ^＊，Ｖ_Ｒ ^＊を用いて、副駆動輪７１の速度ベクトルＶ_Ｓに対する指令値に相当する速度指令ベクトルＶ_Ｓ ^＊の各成分の値を算出する。より具体的には、速度指令ベクトルＶ_Ｆ ^＊，Ｖ_Ｒ ^＊の各成分の値（ｖ_Ｆｘ ^＊，ｖ_Ｆｙ ^＊，ｖ_Ｒｘ ^＊，ｖ_Ｒｙ ^＊）と、予め定められた差分ベクトルΔＰ_ＦＳ，ΔＰ_ＲＳの各成分の値（ΔＰ_ＦＳｘ ^＊，ΔＰ_ＦＳｙ ^＊，ΔＰ_ＲＳｘ ^＊，ΔＰ_ＲＳｙ ^＊）とを、上記式（２５）から導出される下記式（２８）に入力することによって、速度指令ベクトルＶ_Ｓ ^＊の各成分の値を算出する。

指令値演算部６８３は、副駆動輪速度指令ベクトル演算部６８２によって算出された速度指令ベクトルＶ_Ｓ ^＊の各成分の値（ｖ_Ｓｘ ^＊，ｖ_Ｓｙ ^＊）を、上記式（２６）から導出される下記式（２９）に入力することによって、副駆動輪操舵角指令値Δθ_Ｓ ^＊及び副駆動輪速度指令値ｖ_Ｓ ^＊を算出する。また副制御部６８は、以上のようにして算出した副駆動輪操舵角指令値Δθ_Ｓ ^＊に応じた副駆動操舵角指令信号及び副駆動輪速度指令値ｖ_Ｓ ^＊に応じた副駆動輪速度指令信号を生成し、これら指令信号を副駆動ユニット７に入力する。

本実施形態に係る無人搬送車１の駆動操舵装置３によれば、以下の効果を奏する。
（１）駆動操舵装置３では、荷台部２１に取り付けられた３つの駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７のうちの２つを前輪駆動ユニット４Ｆ及び後輪駆動ユニット４Ｒとし、これら前輪び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒに対する速度指令信号（ｖ_Ｆ ^＊，ｖ_Ｒ ^＊）及び操舵角指令信号（Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊）を主制御部６２によって生成し、また３つのうちの残りである副駆動ユニット７に対する速度指令信号（ｖ_Ｓ ^＊）及び操舵角指令信号（Δθ_Ｓ ^＊）を副制御部６８によって生成する。特に駆動操舵装置３では、副制御部６８は、副駆動ユニット７の副駆動輪操舵軸７３と前輪操舵軸４３Ｆとを通過する前輪取付軸Ｏ_ＦＳに沿った副駆動ユニット７の速度成分と前輪駆動ユニット４Ｆの速度成分とが等しくなり、かつ副駆動輪操舵軸７３と後輪駆動ユニット４Ｒの後輪操舵軸４３Ｒとを通過する後輪取付軸Ｏ_ＲＳに沿った副駆動ユニット７の速度成分と後輪駆動ユニット４Ｒの速度成分とが等しくなるように速度指令信号（ｖ_Ｓ ^＊）及び操舵角指令信号（Δθ_Ｓ ^＊）を生成する。これにより、副駆動ユニット７と前輪駆動ユニット４Ｆとの間及び副駆動ユニット７と後輪駆動ユニット４Ｒとの間に、力が作用しないように副駆動ユニット７の速度及び操舵角を制御できる。換言すれば、駆動操舵装置３によれば、前輪駆動ユニット４Ｆ及び後輪駆動ユニット４Ｒで発生した駆動力の一部が副駆動ユニット７で発生した駆動力によって打ち消されないように副駆動ユニット７の速度及び操舵角を制御できる。よって駆動操舵装置３によれば、少ない電力で大きな駆動力が得られるように３つの駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７を協調して制御できる。

（２）本実施形態の駆動操舵装置３では、副駆動ユニット７の速度指令値ｖ_Ｓ ^＊や操舵角指令値Δθ_Ｓ ^＊は、前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒの速度指令値（ｖ_Ｆ ^＊，ｖ_Ｒ ^＊）や操舵角指令値（Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊）によって一意的に決定されるため、台車２の位置及び姿勢は前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒの速度指令値及び操舵角指令値によって定まる。また、前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒの位置が近くなると、主制御部６２による前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒの速度及び操舵角の制御の精度が悪化し、ひいては副制御部６８による副駆動ユニット７の速度及び操舵角の制御の精度も悪化するおそれがある。そこで本実施形態の駆動操舵装置３では、荷台部２１に取り付けられた３つの複数の駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７のうち、平面視で最も離れている２つである前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒを主とし、これら主の駆動ユニット４Ｆ，４Ｒを主制御部６２で制御し、残りの１つである副駆動ユニット７を副とし、この副の駆動ユニット７を副制御部６８によって制御する。これにより、全ての駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７の速度及び操舵角を精度よく制御できる。

（３）駆動操舵装置３では、副制御部６８は、前輪取付軸Ｏ_ＦＳに沿った前輪駆動ユニット４Ｆの速度成分及び後輪取付軸Ｏ_ＲＳに沿った後輪駆動ユニット４Ｒの速度成分を、主制御部６２によって生成された前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒに対する速度指令信号（ｖ_Ｆ ^＊，ｖ_Ｒ ^＊）及び操舵角指令信号（Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊）に基づいて算出する。これにより、副制御部６８では、簡易な演算で副駆動ユニット７の速度及び操舵角を制御できる。

（４）駆動操舵装置３では、ずれ検出器６１によって台車２の検出位置と外部位置指令との間の走行誤差Δｙ及び検出姿勢と外部姿勢指令との間の姿勢誤差Δψを検出する。また主制御部６２では、前輪駆動ユニット４Ｆの主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った微小移動距離（ｄｌ_Ｆｃｏｓρ_Ｆ）と後輪駆動ユニット４Ｒの主取付軸Ｏ_ＰＷＳに沿った微小移動距離（ｄｌ_Ｒｃｏｓρ_Ｒ）とが等しくなり、かつずれ検出器６１によって検出された走行誤差Δｙ及び姿勢誤差Δψが無くなるように前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒに対する速度指令信号（ｖ_Ｆ ^＊，ｖ_Ｒ ^＊）及び操舵角指令信号（Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊）を生成する。これにより、３つの駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７を合せて大きな駆動力を発生させつつ、前輪及び後輪駆動ユニット４Ｆ，４Ｒの間で無理な力が作用するのを防止しながら、台車２を外部姿勢指令に応じた姿勢にて、外部位置指令に応じた経路に沿って走行させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

例えば、上記実施形態では、荷台部２１に設けた３つの駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７のうち、平面視で最も離れた２つの前輪駆動ユニット４Ｆ及び後輪駆動ユニット４Ｒを主とし、これら主の駆動ユニット４Ｆ，４Ｒを主制御部６２で制御し、残りの１つの副駆動ユニット７を副とし、この副の駆動ユニット７を副制御部６８で制御した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。主制御部６２で制御する２つの主の駆動ユニットは、駆動ユニット４Ｆ，７としてもよいし、駆動ユニット４Ｒ，７としてもよい。

また上記実施形態では、荷台部２１に３つの駆動ユニット４Ｆ，４Ｒ，７を取り付けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。荷台部２１には、４つ以上の駆動ユニットを取り付けてもよい。

図１０には、荷台部２１に５つの駆動ユニット８１，８２，８３，８４，８５を取り付けた場合における荷台部２１の平面図である。この場合、平面視で最も離れている２つの駆動ユニット８１，８５を主の駆動ユニットとして選択し、これら２つの主の駆動ユニット８１，８５を主制御部６２で制御し、残りの駆動ユニット８２，８３，８４を副の駆動ユニットとして選択し、これら３つの副の駆動ユニットを、それぞれ副制御部６８で制御することが好ましい。

１…無人搬送車
２…台車
２１…荷台部（台部）
３…駆動操舵装置
４Ｆ…前輪駆動ユニット（第１主駆動ユニット）
４１Ｆ…前輪
４３Ｆ…前輪操舵軸（操舵軸）
４Ｒ…後輪駆動ユニット（第２主駆動ユニット）
４１Ｒ…後輪
４３Ｒ…後輪操舵軸（操舵軸）
７…副駆動ユニット
７１…副駆動輪
７３…副駆動輪操舵軸
６…制御装置
６１…ずれ検出器
６２…主制御部（主制御装置）
６８…副制御部（副制御装置）
６８１…前後輪速度指令ベクトル演算部
６８２…副駆動輪速度指令ベクトル演算部
６８３…指令値演算部

Claims

台部に取り付けられた３以上の複数の駆動ユニットを用いて走行する無人搬送車の駆動操舵装置であって、
前記複数の駆動ユニットのうちの２つを第１主駆動ユニット及び第２主駆動ユニットとし、当該第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令及び主操舵角指令を生成する主制御装置と、
前記複数の駆動ユニットのうち前記第１及び第２主駆動ユニット以外を副駆動ユニットとし、当該副駆動ユニットに対する副速度指令及び副操舵角指令を生成する副制御装置と、を備え、
前記副制御装置は、
前記主速度指令及び前記主操舵角指令に基づいて前記第１主駆動ユニットの第１主速度指令ベクトル及び前記第２主駆動ユニットの第２主速度指令ベクトルを算出する主速度指令ベクトル演算部と、
前記副駆動ユニットの副操舵軸から前記第１主駆動ユニットの操舵軸へ延びる第１差分ベクトル、前記副操舵軸から前記第２主駆動ユニットの操舵軸へ延びる第２差分ベクトル、前記第１主速度指令ベクトル、及び前記第２主速度指令ベクトルに基づいて、前記第１差分ベクトル及び前記副駆動ユニットの副速度指令ベクトルの内積と前記第１差分ベクトル及び前記第１主速度指令ベクトルの内積とが等しくなりかつ前記第２差分ベクトル及び前記副速度指令ベクトルの内積と前記第２差分ベクトル及び前記第２主速度指令ベクトルの内積とが等しくなるように、前記副速度指令ベクトルを算出する副速度指令ベクトル演算部と、
前記副速度指令ベクトルに基づいて前記副速度指令及び前記副操舵角指令を生成する副指令演算部と、を備えることを特徴とする無人搬送車の駆動操舵装置。
前記複数の駆動ユニットのうち、前記台部の平面視で最も離れている２つを前記第１主駆動ユニット及び前記第２主駆動ユニットとすることを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車の駆動操舵装置。
前記副指令演算部は、前記副制御装置は、下記式（１）に基づいて前記副速度指令ｖ_ｓ ^＊及び前記副操舵角指令Δθ_ｓ ^＊を生成し、
前記副速度指令ベクトル演算部は、下記式（２）及び（３）に基づいて前記副速度指令ベクトルを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の無人搬送車の駆動操舵装置。
ただし下記式（３）において、（ｖ_Ｆ ^＊，ｖ_Ｒ ^＊）は、それぞれ前記第１及び第２主速度指令ベクトルの長さであり、（Δθ_Ｆ ^＊，Δθ_Ｒ ^＊）は、それぞれ前記第１及び第２主速度指令ベクトルと前記台部に対して定義される主軸との成す角であり、
下記式（２）において、（ΔＰ_ＦＳｘ，ΔＰ_ＦＳｙ）及び（ΔＰ_ＲＳｘ，ΔＰ_ＲＳｙ）は、それぞれ前記第１差分ベクトル及び前記第２差分ベクトルの、前記主軸と並行なＸ軸を有する主軸座標系におけるＸ軸成分及びＹ軸成分である。
前記台部の位置及び姿勢を検出し、検出位置と外部位置指令との間の位置ずれ及び検出姿勢と外部姿勢指令との間の姿勢ずれを出力するずれ検出器をさらに備え、
前記主制御装置は、前記第１主駆動ユニットの操舵軸と前記第２主駆動ユニットの操舵軸とを通過する軸を主取付軸と定義し、前記第１主駆動ユニットの前記主取付軸に沿った微小移動距離と前記第２主駆動ユニットの前記主取付軸に沿った微小移動距離とが等しくなりかつ前記位置ずれ及び前記姿勢ずれが無くなるように前記第１及び第２主駆動ユニットに対する主速度指令及び主操舵角指令を生成することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の無人搬送車の駆動操舵装置。