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公開番号2024101196
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-29
出願番号2023005020
出願日2023-01-17
発明の名称移動体、設計支援装置及び設計支援方法
出願人株式会社ダイヘン,国立大学法人宇都宮大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B62D 15/00 20060101AFI20240722BHJP(鉄道以外の路面車両)
要約【課題】複数の全方向移動車輪を非対称に配置した場合であっても、直進性を向上させることができる移動体を提供する。
【解決手段】移動体は、3個以上の全方向移動車輪11を備える移動体であって、全方向移動車輪11のうち、少なくとも2個の全方向移動車輪11の推力方向が異なるように配置され、移動体の基準点を原点とするxy直交座標系において、移動体の移動により全方向移動車輪11の各々に生ずる速度ベクトルと、当該速度ベクトルを基準にして求まる移動体の旋回中心までの距離との積により表される速度モーメントの総和がゼロとなるように全方向移動車輪11が配置されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
３個以上の全方向移動車輪を備える移動体であって、
前記全方向移動車輪のうち、少なくとも２個の全方向移動車輪の推力方向が異なるように配置され、
前記移動体の基準点を原点とするｘｙ直交座標系において、前記移動体の移動により前記全方向移動車輪の各々に生ずる速度ベクトルと、当該速度ベクトルを基準にして求まる前記移動体の旋回中心までの距離との積により表される速度モーメントの総和がゼロとなるように前記全方向移動車輪が配置されている、
移動体。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
ｎ（ｎは３以上の整数）個の全方向移動車輪の各々の代表点のｘ座標をｘ
i
（ｉ：１～ｎまでの整数）、前記代表点のｙ座標をｙ
i
とし、ｎ個の全方向移動車輪の各々の回転面方向の速度ベクトルをＶ
i
とし、前記各々の回転面方向とＸ軸とのなす角度をθ
i
とし、前記移動体の旋回中心から前記速度ベクトルＶ
i
の各々により形成される直線に引いた垂線の長さをｌ'
i
とし、前記移動体の速度のｘ方向成分をＶ
x
、前記移動体の速度のｙ方向成分をＶ
y
とした場合に、以下の式（１）及び式（２）を満たすように、３個以上の全方向移動車輪が配置されている、
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2024101196000017.tif
10
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2024101196000018.tif
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請求項１記載の移動体。
【請求項３】
３個以上の全方向移動車輪のうち、少なくとも２個の全方向移動車輪の推力方向が異なるように前記全方向移動車輪を移動体に配置する際における、配置場所の設計を支援する設計支援装置であって、
前記全方向移動車輪を前記移動体に配置する際に、前記全方向移動車輪のうち最後に配置する全方向移動車輪の配置場所を算出する算出部を備え、
前記算出部は、前記移動体の基準点を原点とするｘｙ直交座標系における以下の式（３）及び式（４）を用いて、前記最後に配置する全方向移動車輪の回転面方向とｘ軸とのなす角度θ
n
、及び前記最後に配置する全方向移動車輪の代表点の座標（ｘ
n
、ｙ
n
）を定める直線を算出する、
TIFF
2024101196000019.tif
19
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2024101196000020.tif
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（ここで、ｎ：全方向移動車輪の個数、ｉ：１～ｎまでの整数、ｘ
i
：全方向移動車輪の各々の代表点のｘ座標、ｙ
i
：全方向移動車輪の各々の代表点のｙ座標、θ
i
：全方向移動車輪の各々の回転面方向とｘ軸とのなす角度、とし、Ａ及びＢは左辺のｎ－１個分の総和を便宜上置き換えるために用いるものである）
設計支援装置。
【請求項４】
前記算出部は、式（３）及び式（４）から導出される以下の式（５）を用いて、前記最後に配置する全方向移動車輪の回転面方向とｘ軸とのなす角度θ
n
を算出し、
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2024101196000021.tif
8
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式（３）及び式（４）から導出される以下の式（６）を用いて、前記最後に配置する全方向移動車輪の代表点の座標（ｘ
n
、ｙ
n
）を定める直線を算出する、
TIFF
2024101196000022.tif
9
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請求項３記載の設計支援装置。
【請求項５】
３個以上の全方向移動車輪のうち、少なくとも２個の全方向移動車輪の推力方向が異なるように前記全方向移動車輪を移動体に配置する際における、配置位置の設計を支援する装置において実行される方法であって、
前記全方向移動車輪を前記移動体に配置する際に、前記全方向移動車輪のうち最後に配置する全方向移動車輪の配置場所を算出するステップを含み、
前記算出するステップは、前記移動体の基準点を原点とするｘｙ直交座標系における以下の式（７）及び式（８）を用いて、前記最後に配置する全方向移動車輪の回転面方向とｘ軸とのなす角度θ
n
、及び前記最後に配置する全方向移動車輪の代表点の座標（ｘ
n
、ｙ
n
）を定める直線を算出する、
TIFF
2024101196000023.tif
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2024101196000024.tif
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（ここで、ｎ：全方向移動車輪の個数、ｉ：１～ｎまでの整数、ｘ
i
：全方向移動車輪の各々の代表点のｘ座標、ｙ
i
：全方向移動車輪の各々の代表点のｙ座標、θ
i
：全方向移動車輪の各々の回転面方向とｘ軸とのなす角度、とし、Ａ及びＢは左辺のｎ－１個分の総和を便宜上置き換えるために用いるものである）
設計支援方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向移動車輪を備える移動体、設計支援装置及び設計支援方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、全方向に移動できる移動体として、複数の全方向移動車輪（例えば、オムニホイール）を備える移動体が開発されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－０４７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の４輪駆動式の移動体は、前輪同士や後輪同士が並行ではなくハの字形に配置されていて、各車輪が非対称に配置された状態になっている。各車輪が非対称に配置されると、各車輪の回転方向（推力方向）が一致しない状態となるため、移動体を安定して直進させることが難しくなる。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の全方向移動車輪を非対称に配置した場合であっても、直進性を向上させることができる移動体、設計支援装置及び設計支援方法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】
【０００６】
本発明の一態様に係る移動体は、３個以上の全方向移動車輪を備える移動体であって、全方向移動車輪のうち、少なくとも２個の全方向移動車輪の推力方向が異なるように配置され、移動体の基準点を原点とするｘｙ直交座標系において、移動体の移動により全方向移動車輪の各々に生ずる速度ベクトルと、当該速度ベクトルを基準にして求まる移動体の旋回中心までの距離との積により表される速度モーメントの総和がゼロとなるように全方向移動車輪が配置されている。
【０００７】
この態様によれば、３個以上の全方向移動車輪を非対称に配置させる場合であっても、全方向移動車輪の各々に生ずる速度ベクトルと移動体の旋回中心までの距離との積により表される速度モーメントの総和がゼロになるように、それぞれの全方向移動車輪を配置することができるため、移動体の直進性を向上させることが可能となる。
【０００８】
上記態様において、ｎ（ｎは３以上の整数）個の全方向移動車輪の各々の代表点のｘ座標をｘ
i
（ｉ：１～ｎまでの整数）、代表点のｙ座標をｙ
i
とし、ｎ個の全方向移動車輪の各々の回転面方向の速度ベクトルをＶ
i
とし、各々の回転面方向とＸ軸とのなす角度をθ
i
とし、移動体の旋回中心から速度ベクトルＶ
i
の各々により形成される直線に引いた垂線の長さをｌ'
i
とし、移動体の速度のｘ方向成分をＶ
x
、移動体の速度のｙ方向成分をＶ
y
とした場合に、以下の式（１）及び式（２）を満たすように、３個以上の全方向移動車輪が配置されていてもよい。
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10
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【０００９】
この態様によれば、３個以上の全方向移動車輪を、式（１）及び式（２）を満たすように配置することで、全方向移動車輪の各々に生ずる速度モーメントのｘ方向成分の総和及びｙ方向成分の総和をそれぞれゼロにすることができる。
【００１０】
本発明の他の態様に係る設計支援装置は、３個以上の全方向移動車輪のうち、少なくとも２個の全方向移動車輪の推力方向が異なるように全方向移動車輪を移動体に配置する際における、配置場所の設計を支援する設計支援装置であって、全方向移動車輪を移動体に配置する際に、全方向移動車輪のうち最後に配置する全方向移動車輪の配置場所を算出する算出部を備え、算出部は、移動体の基準点を原点とするｘｙ直交座標系における以下の式（３）及び式（４）を用いて、最後に配置する全方向移動車輪の回転面方向とｘ軸とのなす角度θ
n
、及び最後に配置する全方向移動車輪の代表点の座標（ｘ
n
、ｙ
n
）を定める直線を算出する。
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（ここで、ｎ：全方向移動車輪の個数、ｉ：１～ｎまでの整数、ｘ
i
：全方向移動車輪の各々の代表点のｘ座標、ｙ
i
：全方向移動車輪の各々の代表点のｙ座標、θ
i
：全方向移動車輪の各々の回転面方向とｘ軸とのなす角度、とし、Ａ及びＢは左辺のｎ－１個分の総和を便宜上置き換えるために用いるものである）
（【００１１】以降は省略されています）

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