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JP7805328B2 - Transport Auxiliary Equipment - Google Patents
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JP7805328B2 - Transport Auxiliary Equipment - Google Patents

Transport Auxiliary Equipment

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JP7805328B2
JP7805328B2 JP2023045892A JP2023045892A JP7805328B2 JP 7805328 B2 JP7805328 B2 JP 7805328B2 JP 2023045892 A JP2023045892 A JP 2023045892A JP 2023045892 A JP2023045892 A JP 2023045892A JP 7805328 B2 JP7805328 B2 JP 7805328B2
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Description

本開示は、搬送補助装置に関する。 This disclosure relates to a transport assistance device.

例えば特許文献1には、駆動部にメカナムホイールを用いた補助推進システムが開示されている。この補助推進システムは、シャーシに連結される一対のメカナムホイール(Mecanum車輪)と、各メカナムホイールを駆動するモータと、各モータの回転速度の変化を感知する制御システムと、を備えている。 For example, Patent Document 1 discloses an auxiliary propulsion system that uses Mecanum wheels in the drive section. This auxiliary propulsion system includes a pair of Mecanum wheels connected to a chassis, a motor that drives each Mecanum wheel, and a control system that detects changes in the rotational speed of each motor.

前記特許文献1によると、シャーシが所定方向に移動する場合、それと同じ方向への力が操作者によって印加される。印加された力によって各メカナムホイールが回転すると、それに伴う回転速度の変化が制御システムに報告される。その報告に基づいて、制御システムがモータの電動回転を始動させる。この電動回転によって、シャーシの移動がアシストされる。 According to Patent Document 1, when the chassis moves in a specific direction, the operator applies a force in the same direction. When the applied force causes each Mecanum wheel to rotate, the resulting change in rotation speed is reported to the control system. Based on this report, the control system initiates the electric rotation of the motor. This electric rotation assists the movement of the chassis.

特表2016-525977号公報Special Publication No. 2016-525977

ところで、前記特許文献1に記載の構成をキャスタ付きベッドに適用した場合において、該ベッドをコーナリングさせるような状況を考える。この場合、ベッドは旋回しつつも前後に押されることになるから、該ベッドを前後方向にアシストすることが考えられる。 Now, consider a situation where the configuration described in Patent Document 1 is applied to a bed with casters and the bed is being cornered. In this case, the bed will be pushed forward and backward while turning, so it would be possible to assist the bed in the forward and backward directions.

しかしながら、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、コーナリングに際して前後方向にアシストするだけでは、コーナリング半径が過度に小さくなってしまい、ベッドの前端又は後端部と、十字路、T字路等の通路の角部とが干渉し得ることに気付いた。そうした干渉は、コーナリングをアシストする上で不都合である。 However, after extensive research, the inventors realized that simply providing assistance in the fore-and-aft direction when cornering would result in an excessively small cornering radius, which could cause interference between the front or rear end of the bed and the corners of passageways such as crossroads or T-junctions. Such interference is inconvenient when it comes to cornering assistance.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、キャスタ付きベッドのコーナリングを適切にアシストすることにある。 The technology disclosed here was developed in light of these issues, and its purpose is to provide appropriate assistance for cornering of caster-equipped beds.

本開示の第1の態様は、キャスタ付きベッドの手押移動をアシストするための搬送補助装置に係る。この搬送補助装置は、前記ベッドの下部に取り付けられ、該ベッドの搬送面に接する第1及び第2メカナムホイールと、前記第1及び第2メカナムホイールのそれぞれに駆動連結された第1及び第2モータと、前記第1及び第2メカナムホイールの回転状態に対応した信号を検出する状態センサと、前記搬送面に垂直な回転軸まわりにおける前記ベッドの旋回を検出する旋回センサと、前記第1及び第2モータを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記状態センサ及び前記旋回センサの検出信号に基づいて、前記ベッドが前進又は後退しているか否かの判定と、前記ベッドが旋回しているか否かの判定と、をそれぞれ実行し、前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定した場合には、前記手押移動を前後方向にアシストするように、前記第1及び第2モータを介して前記第1及び第2メカナムホイールを駆動する一方、前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合には、前記前後方向と、該前後方向に直交しかつ前記搬送面に沿って延びる横方向と、の双方に前記手押移動をアシストするように、前記第1及び第2モータを介して前記第1及び第2メカナムホイールを駆動する。 A first aspect of the present disclosure relates to a transport assist device for assisting manual pushing of a caster-equipped bed. This transport assist device comprises first and second Mecanum wheels attached to the underside of the bed and in contact with the bed's transport surface, first and second motors drivingly connected to the first and second Mecanum wheels, respectively, a status sensor that detects signals corresponding to the rotational states of the first and second Mecanum wheels, a rotation sensor that detects rotation of the bed around a rotation axis perpendicular to the transport surface, and a controller that controls the first and second motors. The controller determines whether the bed is moving forward or backward based on the detection signals of the status sensor and the rotation sensor, and and determining whether the bed is rotating. If the controller determines that the bed is moving forward or backward but not rotating, it drives the first and second Mecanum wheels via the first and second motors to assist the manual movement in the forward and backward direction. On the other hand, if the controller determines that the bed is rotating while moving forward or backward, it drives the first and second Mecanum wheels via the first and second motors to assist the manual movement in both the forward and backward direction and a lateral direction perpendicular to the forward and backward direction and extending along the conveying surface.

前記第1の態様によると、コントローラは、前後方向に加えて、横方向についても手押移動をアシストする。ベッドのコーナリングに際しては、コーナリングの半径方向、すなわちベッドの横方向にも力が加わると考えられる。したがって、そうした横方向の力をアシストすることで、コーナリング時に、ベッドを横方向にスライドさせることができる。これにより、コーナリング半径を大きくし、ベッドの前端又は後端部と、通路の角部との干渉を抑制することができる。これにより、キャスタ付きベッドのコーナリングを適切にアシストすることが可能になる。 According to the first aspect, the controller assists manual push movement not only in the forward and backward directions but also in the lateral direction. When cornering a bed, it is thought that force is also applied in the radial direction of the corner, i.e., in the lateral direction of the bed. Therefore, by assisting with this lateral force, the bed can be slid laterally when cornering. This increases the cornering radius and reduces interference between the front or rear end of the bed and the corners of the aisle. This makes it possible to appropriately assist cornering of a caster-equipped bed.

また、本開示の第2の態様によれば、前記状態センサは、前記第1及び第2メカナムホイールそれぞれの回転に際して前記第1及び第2モータに流れる誘導電流を検出する第1及び第2電流センサによって構成され、前記コントローラは、前記第1及び第2電流センサの検出信号に基づいて、前記前後方向における前記第1及び第2メカナムホイールの加速度を示す縦加速度と、前記横方向における前記第1及び第2メカナムホイールの加速度を示す横加速度と、をそれぞれ推定し、前記縦加速度及び前記横加速度の少なくとも一方に基づいて、前記手押移動に追従させるように前記第1及び第2モータの指令回転数を設定する第1制御を実行し、前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合、前記前後方向については、前記縦加速度に基づいて前記第1制御を実行する一方、前記横方向については、前記横加速度を、0を上回る所定比率で減少させるように調整の上、該調整後の横加速度に基づいて前記第1制御を実行する、としてもよい。 Furthermore, according to a second aspect of the present disclosure, the status sensor may be configured with first and second current sensors that detect induced currents flowing through the first and second motors as the first and second Mecanum wheels rotate, respectively. The controller may estimate a vertical acceleration indicating the acceleration of the first and second Mecanum wheels in the fore-and-aft direction and a lateral acceleration indicating the acceleration of the first and second Mecanum wheels in the lateral direction based on the detection signals of the first and second current sensors, respectively, and execute first control to set command rotation speeds for the first and second motors to follow the manual push movement based on at least one of the vertical acceleration and the lateral acceleration. When the controller determines that the bed is rotating while moving forward or backward, it may execute the first control based on the vertical acceleration for the fore-and-aft direction, while adjusting the lateral acceleration for the lateral direction so that it decreases by a predetermined ratio greater than zero, and execute the first control based on the adjusted lateral acceleration.

前記第2の態様によると、誘導電流を検出することで、その誘導電流が生じる起因となったトルク(メカナムホイールを回転させようとするトルク)、ひいては、そのトルクに対応した加速度を推定することができる。各ホイールの加速度を推定することで、外力が作用した方向を推定することが可能になる。 According to the second aspect, by detecting the induced current, it is possible to estimate the torque that caused the induced current (the torque that tries to rotate the Mecanum wheel), and ultimately the acceleration corresponding to that torque. By estimating the acceleration of each wheel, it is possible to estimate the direction in which an external force is acting.

そして、前後方向については手押移動に追従させるようなアシストを実行する一方、横方向については、同方向における加速度を減少させた上、その加速度に基づいた第1制御を行う。横方向における加速度を減少させることは、同方向に作用する外力を、実際に作用する外力よりも小さく見積もることに等しい。外力を小さく見積もることで、横方向については、手押移動に追従させるには及ばないようなアシストが実行される。その結果、横方向における過度のスライド(搬送者が意図した以上のスライド)を抑制し、コーナリング半径を、適切な範囲内に収めることができる。これにより、キャスタ付きベッドのコーナリングを適切にアシストする上で有利になる。 The system then provides assistance in the forward and backward directions to allow the bed to follow the manual push movement, while reducing the acceleration in the lateral direction and performing a first control based on that acceleration. Reducing the acceleration in the lateral direction is equivalent to underestimating the external force acting in that direction compared to the actual external force. By underestimating the external force, assistance is provided in the lateral direction that is not sufficient to allow the bed to follow the manual push movement. As a result, excessive sliding in the lateral direction (sliding more than intended by the carrier) is suppressed, and the cornering radius can be kept within an appropriate range. This is advantageous in providing appropriate assistance for cornering of a caster-equipped bed.

また、本開示の第3の態様によれば、前記所定比率は、前記ベッドの旋回中心を、前記第1及び第2メカナムホイールの中央位置から前記ベッドの前端側にシフトさせるように設定されている、としてもよい。 Furthermore, according to a third aspect of the present disclosure, the predetermined ratio may be set to shift the rotation center of the bed from the center position of the first and second Mecanum wheels toward the front end of the bed.

前記第3の態様によると、ベッドの旋回中心を前端側にシフトさせることで、ベッドのコーナリングに際し、前端側よりも後端側を大きく旋回させるような動作を実現することができる。後端側を大きく旋回させることで、その後端側の部位と、通路の角部との干渉を抑制することができる。これにより、キャスタ付きベッドのコーナリングを適切にアシストする上で有利になる。 According to the third aspect, by shifting the bed's swivel center toward the front end, it is possible to achieve a motion in which the rear end of the bed swivels more than the front end when cornering. By swiveling the rear end more, it is possible to reduce interference between the rear end and the corners of the aisle. This is advantageous in providing appropriate assistance when cornering a caster-equipped bed.

また、本開示の第4の態様によれば、前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定した場合には、前記縦加速度に基づいて前記第1制御を実行するとともに、前記指令回転数を増加させる第2制御を実行し、前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合には、前記前後方向については、前記縦加速度に基づいて前記第1制御及び前記第2制御を順番に実行し、前記横方向については、前記調整後の横加速度に基づいて前記第1制御を実行の上、前記第2制御を未実行とする、としてもよい。 Furthermore, according to a fourth aspect of the present disclosure, when the controller determines that the bed is moving forward or backward and not rotating, it may execute the first control based on the longitudinal acceleration and execute the second control to increase the command rotation speed; and when the controller determines that the bed is rotating while moving forward or backward, it may execute the first control and the second control in sequence based on the longitudinal acceleration for the forward-backward direction, and execute the first control based on the adjusted lateral acceleration for the lateral direction, and not execute the second control.

前記第4の態様によると、前後方向については第2制御を行うことで、単に手押移動に追従させるばかりでなく、指令回転数を増加させた分だけ搬送者の負荷を軽減することができる。これにより、前後方向におけるベッドの押し心地を向上し、適度な“アシスト感”を搬送者に与えることができる。一方、横方向については、第2制御を意図的に未実行とする。これにより、横方向における過度のスライド(搬送者が意図した以上のスライド)を抑制し、コーナリング半径を、適切な範囲内に収めることができる。これにより、キャスタ付きベッドのコーナリングを適切にアシストする上で有利になる。 According to the fourth aspect, by performing the second control in the forward/backward direction, the bed not only follows the manual push movement but also reduces the burden on the carrier by the amount of the increased commanded rotation speed. This improves the comfort of pushing the bed in the forward/backward direction, providing the carrier with an appropriate "sense of assistance." On the other hand, the second control is intentionally not performed in the lateral direction. This prevents excessive sliding in the lateral direction (sliding more than the carrier intended) and keeps the cornering radius within an appropriate range. This is advantageous for appropriately assisting the cornering of a caster-equipped bed.

また、本開示の第5の態様によれば、前記第1及び第2メカナムホイールは、前記横方向に並ぶように配置され、前記第1及び第2メカナムホイールは、それぞれ、前記横方向に延びる回転軸まわりに回転するホイール本体と、前記ホイール本体の外周に沿って配置され、それぞれ前記前後方向及び前記横方向の双方に対して傾斜した傾斜軸まわりに回転する複数の樽型ローラと、を有し、前記第1メカナムホイールの傾斜軸は、前記第2メカナムホイールの傾斜軸に対し、前記前後方向を基準とした線対称となるように傾斜している、としてもよい。 Furthermore, according to a fifth aspect of the present disclosure, the first and second Mecanum wheels may be arranged side by side in the horizontal direction, each having a wheel body that rotates around a rotation axis extending in the horizontal direction, and a plurality of barrel-shaped rollers arranged along the outer periphery of the wheel body, each rotating around an inclined axis inclined with respect to both the front-to-rear direction and the horizontal direction, and the inclined axis of the first Mecanum wheel may be inclined symmetrically with respect to the inclined axis of the second Mecanum wheel with respect to the front-to-rear direction.

前記第5の態様のように構成することで、第1メカナムホイールと第2メカナムホイールとを反対方向に回転させたときに、ベッドを旋回動作させるような推力を発揮させることができる。このように構成することは、キャスタ付きベッドのコーナリングを適切にアシストする上で有効である。 By configuring it as in the fifth aspect, when the first Mecanum wheel and the second Mecanum wheel are rotated in opposite directions, a thrust force can be generated that causes the bed to turn. This configuration is effective in appropriately assisting the cornering of a caster-equipped bed.

また、本開示の第6の態様によれば、前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定した場合には、前記第1及び第2メカナムホイールを双方とも前転又は後転させるようにそれぞれの指令回転数を設定するとともに、当該設定に際し、前記第1メカナムホイールと前記第2メカナムホイールとで前記指令回転数の絶対値を等しくし、前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合には、前記第1メカナムホイールと前記第2メカナムホイールとで異なる絶対値となるように、前記指令回転数を設定する、としてもよい。 Furthermore, according to a sixth aspect of the present disclosure, when the controller determines that the bed is moving forward or backward and not rotating, it may set the command rotation speeds for both the first and second Mecanum wheels so that they rotate forward or backward, and when setting the command rotation speeds, it may set the absolute values of the command rotation speeds for the first Mecanum wheel and the second Mecanum wheel to be equal, and when it determines that the bed is rotating while moving forward or backward, it may set the command rotation speeds for the first Mecanum wheel and the second Mecanum wheel to have different absolute values.

前記第6の態様によると、前後移動に際しては指令回転数の絶対値を等しくすることで、キャスタの向きにかかわらず、より安定した前後移動を実現することができる。一方、コーナリングに際しては意図的に絶対値を異ならせることで、所望の軌道に沿ったコーナリングを実現することができる。 According to the sixth aspect, by making the absolute value of the commanded rotation speed equal during forward and backward movement, more stable forward and backward movement can be achieved regardless of the direction of the caster. On the other hand, by intentionally making the absolute value different during cornering, cornering along the desired trajectory can be achieved.

以上説明したように、本開示によれば、キャスタ付きベッドのコーナリングを適切にアシストすることができる。 As described above, the present disclosure can provide appropriate assistance for cornering of a caster-equipped bed.

搬送補助装置及びキャスタ付きベッドの全体構成を例示する側面図である。1 is a side view illustrating an example of the overall configuration of a transport assist device and a bed with casters. FIG. 搬送補助装置及びキャスタ付きベッドの全体構成を例示する底面図である。1 is a bottom view illustrating an example of the overall configuration of a transport assist device and a bed with casters. FIG. 搬送補助装置の構成を例示する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating the configuration of a transport assist device. 搬送補助装置の構成を例示する平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating the configuration of a transport assist device. 搬送補助装置の構成を例示する側面図である。FIG. 2 is a side view illustrating the configuration of a transport assist device. 搬送補助装置の制御系の構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a control system of the transport assist device. 第1及び第2メカナムホイールの動作について説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining the operation of the first and second Mecanum wheels. 6軸センサの検出対象について説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a detection target of a six-axis sensor. コントローラが行う主要な処理を例示するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating main processing performed by a controller. 移動方向の判定に関する処理を例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a process related to determination of a movement direction. コンプライアンス制御の構成を模式化した制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram illustrating a configuration of compliance control. コンプライアンス制御の基本概念について説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the basic concept of compliance control. 回転数に対する速度増加量の変化を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a change in speed increase amount relative to the rotation speed. 速度増加制御によって得られる指令回転数を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a command rotation speed obtained by speed increase control. コンプライアンス制御及び速度増加制御を例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating compliance control and speed increase control. コーナリングに関する制御を例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a control relating to cornering. コーナリング時のベッドの軌跡を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a trajectory of a bed during cornering. 安全制限制御を例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a safety limit control. ベッドの軌跡の従来例を示す図17対応図である。FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 17 and shows a conventional example of a bed trajectory.

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

図1は搬送補助装置1及びキャスタ付きベッド10の全体構成を例示する側面図であり、図2は搬送補助装置1及びキャスタ付きベッド10の全体構成を例示する底面図である。 Figure 1 is a side view illustrating the overall configuration of the transport assistance device 1 and caster bed 10, and Figure 2 is a bottom view illustrating the overall configuration of the transport assistance device 1 and caster bed 10.

また、図3は搬送補助装置1の構成を例示する斜視図であり、図4は搬送補助装置1の構成を例示する平面図であり、図5は搬送補助装置1の構成を例示する側面図である。 Furthermore, Figure 3 is a perspective view illustrating the configuration of the transport assistance device 1, Figure 4 is a plan view illustrating the configuration of the transport assistance device 1, and Figure 5 is a side view illustrating the configuration of the transport assistance device 1.

また、図6は、搬送補助装置1の制御系の構成を例示するブロック図であり、図7は第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの動作について説明するための図である。そして、図8は、6軸センサSW5の検出対象について説明するための図である。 Furthermore, Figure 6 is a block diagram illustrating the configuration of the control system of the transport assist device 1, Figure 7 is a diagram explaining the operation of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L, and Figure 8 is a diagram explaining the detection target of the 6-axis sensor SW5.

図1及び図2に示すように、本実施形態に係る搬送補助装置1は、キャスタ付きベッド(以下、単に「ベッド」という)10に取り付けられている。このベッド10は、前輪14F及び後輪14Bを含んだ複数のキャスタ14を備えており、例えば医療用ベッドとして用いられるようになっている。搬送補助装置1は、そうしたベッド10の手押移動をアシストするための装置である。 As shown in Figures 1 and 2, the transport assistance device 1 according to this embodiment is attached to a bed with casters (hereinafter simply referred to as "bed") 10. This bed 10 is equipped with multiple casters 14, including front wheels 14F and rear wheels 14B, and is intended for use, for example, as a medical bed. The transport assistance device 1 is a device that assists in manually moving such a bed 10.

以下、ベッド10の長手方向、つまりベッド10上で人が横たわる方向を「前後方向」又は「縦方向」とし、その前後方向に沿って足先に向かう方向を「前」とし、枕元に向かう方向を「後」とする。 Hereinafter, the longitudinal direction of the bed 10, i.e., the direction in which a person lies on the bed 10, will be referred to as the "front-to-back direction" or "longitudinal direction," the direction toward the feet along the front-to-back direction will be referred to as the "front," and the direction toward the pillow will be referred to as the "rear."

同様に、ベッド10の短手方向、つまり水平面上で前後方向に直交する方向を「左右方向」又は「横方向」とし、その左右方向に沿って図1の紙面奥行側に向かう方向を「右」とし、図1の紙面手前側に向かう方向を「左」とする(詳細は、図2を参照)。なお、ここでいう「左右方向」とは、後側から前側に向かって見たときの左右方向をいう。以下の記載における「横移動」とは、この左右方向に沿った移動をいう。また、左右方向(横方向)とは、前後方向に直交しかつ搬送面(ベッド10が走行する床面)Fに沿って延びる方向であると定義することもできる。 Similarly, the shorter direction of the bed 10, that is, the direction perpendicular to the front-to-rear direction on a horizontal plane, is referred to as the "left-to-right direction" or "lateral direction," and the direction along this left-to-right direction toward the depth of the paper in Figure 1 is referred to as the "right," and the direction along the front of the paper in Figure 1 is referred to as the "left" (see Figure 2 for details). Note that the "left-to-right direction" here refers to the left-to-right direction when viewed from the rear to the front. In the following description, "lateral movement" refers to movement along this left-to-right direction. The left-to-right direction (lateral direction) can also be defined as the direction perpendicular to the front-to-rear direction and extending along the transport surface F (the floor surface along which the bed 10 travels).

ベッド10は、搬送者100によって支持される。図例では、ベッド10は、その前後方向の一端側(例えば後端側)が支持されるようになっている。搬送補助装置1は、搬送者100によって支持されたベッド10の手押移動をアシストするように動作する。 The bed 10 is supported by the carrier 100. In the illustrated example, the bed 10 is supported at one end (e.g., the rear end) in the front-to-rear direction. The transport assistance device 1 operates to assist the carrier 100 in manually pushing and moving the bed 10.

図1に示すように、ベッド10は、不図示のマットレスが載置されるベッド本体11と、ベッド本体11を下方から支持するフレーム12と、フレーム12に対してベッド本体11を昇降させる昇降部13と、ベッド10の下面に配置された複数(図例では4つ)のキャスタ14と、を備えている。医療用ベッドとして用いられる場合、ベッド10は、例えば60kg以上300kg以下となる。 As shown in FIG. 1, the bed 10 comprises a bed body 11 on which a mattress (not shown) is placed, a frame 12 that supports the bed body 11 from below, a lifting unit 13 that raises and lowers the bed body 11 relative to the frame 12, and multiple casters 14 (four in the illustrated example) arranged on the underside of the bed 10. When used as a medical bed, the bed 10 weighs, for example, between 60 kg and 300 kg.

ここで、ベッド本体11は、ベッド10の後端側に配置されるヘッドボード11hと、前後方向において前記後端側の反対に位置する前端側に配置されるフットボード11fと、ベッド10の左右両側に配置されるサイドレール11sと、を有している。 Here, the bed body 11 has a headboard 11h located at the rear end of the bed 10, a footboard 11f located at the front end opposite the rear end in the front-to-rear direction, and side rails 11s located on both the left and right sides of the bed 10.

このうち、ヘッドボード11hは、ベッド10を手押し移動させるべく、搬送者100によって後側から支持される。ヘッドボード11hは、その搬送者100によって力が加えられる支持部として機能する。ハンドル、グリップ等の部材をヘッドボード11hに取り付けたり、ヘッドボード11hと一体化させたりすることで、それらの部材を支持部としてもよい。フットボード11f、サイドレール11s等が支持されてもよい。 Of these, the headboard 11h is supported from the rear by the carrier 100 when manually pushing the bed 10. The headboard 11h functions as a support part to which the carrier 100 applies force. By attaching handles, grips, or other components to the headboard 11h or integrating them with the headboard 11h, these components may also serve as a support part. The footboard 11f, side rails 11s, etc. may also be supported.

また、フレーム12は、図2に示すように矩形枠状に構成されており、前フレーム12F、右フレーム12R、左フレーム12L及び後フレーム12Bによって四辺が構成されている。 As shown in Figure 2, the frame 12 is rectangular, with its four sides made up of a front frame 12F, a right frame 12R, a left frame 12L, and a rear frame 12B.

ここで、前フレーム12Fは、ベッド10の前側に配置されており、左右方向に沿って延びている。右フレーム12Rは、ベッド10の右側に配置されており、前後方向に沿って延びている。左フレーム12Lは、ベッド10の左側に配置されており、前後方向に沿って延びている。後フレーム12Bは、ベッド10の後側に配置されており、左右方向に沿って延びている。 Here, the front frame 12F is located at the front of the bed 10 and extends in the left-right direction. The right frame 12R is located on the right side of the bed 10 and extends in the front-to-back direction. The left frame 12L is located on the left side of the bed 10 and extends in the front-to-back direction. The rear frame 12B is located at the rear of the bed 10 and extends in the left-to-right direction.

また、図1及び図2に示すように、複数のキャスタ14を構成する前輪14F及び後輪14Bは、ベッド10の下面の4隅に配置されている。前輪14F及び後輪14Bは、左右方向に沿って2つずつ設けられている。複数のキャスタ14は、搬送面Fに対してフレーム12、昇降部13及びベッド本体11を支持している。 As shown in Figures 1 and 2, the front wheels 14F and rear wheels 14B that make up the multiple casters 14 are located at the four corners of the underside of the bed 10. Two front wheels 14F and two rear wheels 14B are provided along the left-right direction. The multiple casters 14 support the frame 12, lifting section 13, and bed body 11 relative to the transport surface F.

各キャスタ14は、いわゆるフリーキャスタであって、ベッド10の下面に固定される取付部14aと、この取付部14aに対して旋回軸Ocまわりに旋回可能なフォーク部14bと、フォーク部14bによって回転可能に支持された車輪14cと、を有している。各フォーク部14bの旋回軸Ocは、上下方向(ベッド10の高さ方向)に沿って延びている。各車輪14cの回転軸は、水平面に沿って延びている。この回転軸は、取付部14aに対してフォーク部14bが旋回することで、左右方向に対して傾斜するようになっている。 Each caster 14 is a so-called free caster and has an attachment part 14a fixed to the underside of the bed 10, a fork part 14b that can rotate around a rotation axis Oc relative to the attachment part 14a, and a wheel 14c that is rotatably supported by the fork part 14b. The rotation axis Oc of each fork part 14b extends in the vertical direction (the height direction of the bed 10). The rotation axis of each wheel 14c extends along the horizontal plane. This rotation axis can be tilted left and right as the fork part 14b rotates relative to the attachment part 14a.

そして、搬送補助装置1は、前述の右フレーム12Rにおける前後方向の中途の部位と、左フレームLにおける前後方向の中途の部位と、を架け渡すように配置されている。搬送補助装置1は、前後方向においては前輪14Fと後輪14Bとの間に配置され、左右方向においてはベッド10の中央に配置されている。 The transport assistance device 1 is positioned so as to bridge the midpoint of the right frame 12R in the fore-and-aft direction and the midpoint of the left frame L in the fore-and-aft direction. The transport assistance device 1 is positioned between the front wheels 14F and rear wheels 14B in the fore-and-aft direction, and in the center of the bed 10 in the left-and-right direction.

図1~図6に示すように、搬送補助装置1は、収容ボックス6と、取付具7と、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lと、第1及び第2モータ22R,22Lと、コントローラ4と、状態センサとしての第1及び第2電流センサSW1,SW2と、第1及び第2回転センサSW3,SW4と、旋回センサとしての6軸センサSW5と、を備えている(第1及び第2モータ22R,22L、並びに各センサSW1~SW5は、図6にのみ図示)。以下、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lのうち、第1メカナムホイール21Rが右側に位置するものとし、第2メカナムホイール21Lが左側に位置するものとする。 As shown in Figures 1 to 6, the transport assistance device 1 includes a storage box 6, a mounting fixture 7, first and second Mecanum wheels 21R, 21L, first and second motors 22R, 22L, a controller 4, first and second current sensors SW1, SW2 as status sensors, first and second rotation sensors SW3, SW4, and a six-axis sensor SW5 as a rotation sensor (the first and second motors 22R, 22L and sensors SW1-SW5 are only shown in Figure 6). Hereinafter, of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L, the first Mecanum wheel 21R is assumed to be located on the right side, and the second Mecanum wheel 21L is assumed to be located on the left side.

これらの要素のうち、コントローラ4及び6軸センサSW5は収容ボックス6に収容されており、取付具7、第1及び第2メカナムホイール21R,21L、第1及び第2モータ22R,22L、第1及び第2電流センサSW1,SW2、並びに第1及び第2回転センサSW3,SW4は、収容ボックス6外に配置されている。 Of these elements, the controller 4 and 6-axis sensor SW5 are housed in the housing box 6, while the mounting fixture 7, first and second Mecanum wheels 21R, 21L, first and second motors 22R, 22L, first and second current sensors SW1, SW2, and first and second rotation sensors SW3, SW4 are located outside the housing box 6.

収容ボックス6は、前述のようにコントローラ4を収容している。収容ボックス6は、左右方向において、第1メカナムホイール21Rと第2メカナムホイール21Lの間に配置されている。 As described above, the storage box 6 houses the controller 4. The storage box 6 is positioned between the first Mecanum wheel 21R and the second Mecanum wheel 21L in the left-right direction.

収容ボックス6は、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lと共に取付具7に組み付けられており、この取付具7を介してベッド10の下部に取り付けられている。取付具7は、ベッド10の下部に対して着脱可能である。すなわち、本実施形態に係る搬送補助装置1は、ベッド10に対して後付可能であって、必要に応じて取り外し可能とされている。 The storage box 6, together with the first and second Mecanum wheels 21R, 21L, is attached to the mounting fixture 7, which is then attached to the bottom of the bed 10 via the mounting fixture 7. The mounting fixture 7 is detachable from the bottom of the bed 10. In other words, the transport assistance device 1 according to this embodiment can be retrofitted to the bed 10 and can be removed as needed.

詳しくは、本実施形態に係る取付具7は、図2~図5に示すように、前側レール部材71f及び後側レール部材71bと、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lをそれぞれ回転可能に支持する第1及び第2アーム部材72R,72Lと、を有している。 More specifically, as shown in Figures 2 to 5, the mounting fixture 7 according to this embodiment includes a front rail member 71f, a rear rail member 71b, and first and second arm members 72R and 72L that rotatably support the first and second Mecanum wheels 21R and 21L, respectively.

ここで、前側レール部材71fと後側レール部材71bは、前後方向に間隔を空けて配置されており、それぞれ、右フレーム12Rの前後方向中央部と、左フレーム12Lの前後方向中央部と、を架け渡している。前側レール部材71fと後側レール部材71bは、右フレーム12R及び左フレーム12Lに対して着脱可能である。第1及び第2メカナムホイール21R,21Lと収容ボックス6は、前後方向において、前側レール部材71fと後側レール部材71bの間に配置されるようになっている。 Here, the front rail member 71f and the rear rail member 71b are spaced apart in the front-to-rear direction and span the front-to-rear center of the right frame 12R and the front-to-rear center of the left frame 12L, respectively. The front rail member 71f and the rear rail member 71b are detachable from the right frame 12R and the left frame 12L. The first and second Mecanum wheels 21R, 21L and the storage box 6 are arranged between the front rail member 71f and the rear rail member 71b in the front-to-rear direction.

一方、図3及び図4において右側に位置する第1アーム部材72Rは、後側レール部材71bによって揺動可能に支持されている。第1アーム部材72Rの前端部は、第1メカナムホイール21Rを回転可能に支持している。また、第1アーム部材72Rは、左右方向において、第1メカナムホイール21Rと収容ボックス6との間に配置されるようになっている。 On the other hand, the first arm member 72R, located on the right side in Figures 3 and 4, is swingably supported by the rear rail member 71b. The front end of the first arm member 72R rotatably supports the first Mecanum wheel 21R. Furthermore, the first arm member 72R is positioned between the first Mecanum wheel 21R and the storage box 6 in the left-right direction.

また、第1アーム部材72Rの上端部には、第1引張バネ75Rの一端部が係止されている。この第1引張バネ75Rの他端部は、前側レール部材71fに固定された第1ブラケット76Rに係止されている。 In addition, one end of a first tension spring 75R is attached to the upper end of the first arm member 72R. The other end of this first tension spring 75R is attached to a first bracket 76R fixed to the front rail member 71f.

そして、図3及び図4において左側に位置する第2アーム部材72Lは、第1アーム部材72Rと同様に、後側レール部材71bによって揺動可能に支持されている。第2アーム部材72Lの前端部は、第2メカナムホイール21Lを回転可能に支持している。また、第2アーム部材72Lは、左右方向において、第2メカナムホイール21Lと収容ボックス6との間に配置されるようになっている。 The second arm member 72L, located on the left side in Figures 3 and 4, is supported by the rear rail member 71b so that it can swing, just like the first arm member 72R. The front end of the second arm member 72L rotatably supports the second Mecanum wheel 21L. The second arm member 72L is positioned between the second Mecanum wheel 21L and the storage box 6 in the left-right direction.

また、第2アーム部材72Lの上端部には、第2引張バネ75Lの一端部が係止されている。この第2引張バネ75Lの他端部は、前側レール部材71fに固定された第2ブラケット76Lに係止されている(図5も参照)。 In addition, one end of a second tension spring 75L is attached to the upper end of the second arm member 72L. The other end of this second tension spring 75L is attached to a second bracket 76L fixed to the front rail member 71f (see also Figure 5).

第1及び第2メカナムホイール21R,21Lは、図1~図2に示すように、ベッド10の下部(底部)に取り付けられている。第1及び第2メカナムホイール21R,21Lは、ベッド10の搬送面Fに接している。搬送面Fは、図1にのみ示す。また、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lは、前輪14Fの後側かつ後輪14Bの前側に配置されている。本実施形態の場合、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lは、図2に示すように、短手方向としての左右方向に並ぶように配置されている。 As shown in Figures 1 and 2, the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are attached to the lower part (bottom) of the bed 10. The first and second Mecanum wheels 21R, 21L are in contact with the conveying surface F of the bed 10. The conveying surface F is only shown in Figure 1. The first and second Mecanum wheels 21R, 21L are also positioned behind the front wheels 14F and in front of the rear wheels 14B. In this embodiment, the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are aligned in the left-right direction, which is the short side direction, as shown in Figure 2.

詳しくは、図3~図5に示すように、第1メカナムホイール21Rは、第1回転軸Oy1まわりに回転する第1ホイール本体211Rと、第1ホイール本体211Rの外周に沿って配置され、それぞれ第1回転軸Oy1に対して傾斜した第1傾斜軸Orまわりに回転する複数の第1樽型ローラ212Rと、を有している。 More specifically, as shown in Figures 3 to 5, the first Mecanum wheel 21R has a first wheel body 211R that rotates around a first rotation axis Oy1, and a plurality of first barrel-shaped rollers 212R that are arranged along the outer periphery of the first wheel body 211R and each rotate around a first inclined axis Or that is inclined relative to the first rotation axis Oy1.

一方、第2メカナムホイール21Lは、第2回転軸Oy2まわりに回転する第2ホイール本体211Lと、第2ホイール本体211Lの外周に沿って配置され、それぞれ第2回転軸Oy2に対して第1傾斜軸Orとは異なる方向に傾斜した第2傾斜軸Olまわりに回転する複数の第2樽型ローラ212Lと、を有している。 On the other hand, the second Mecanum wheel 21L has a second wheel body 211L that rotates around a second rotation axis Oy2, and multiple second barrel-shaped rollers 212L that are arranged along the outer periphery of the second wheel body 211L and each rotate around a second inclined axis Ol that is inclined in a direction different from the first inclined axis Or relative to the second rotation axis Oy2.

ここで、第1及び第2回転軸Oy1,Oy2は、双方とも、左右方向に延びている。そして、第1傾斜軸Orは、第2傾斜軸Olに対し、前後方向を基準(図4の対称軸Osを参照)とした線対称となるように傾斜している。言い換えると、第1傾斜軸Orと第2傾斜軸Olは、上下方向及び前後方向に延びる平面を鏡映面とすると、その鏡映面に関して鏡映対称となるように延びている。 Here, the first and second rotation axes Oy1, Oy2 both extend in the left-right direction. The first tilt axis Or is tilted with respect to the second tilt axis Ol so as to be symmetrical with respect to the front-to-back direction (see the axis of symmetry Os in Figure 4). In other words, if a plane extending in the up-down and front-to-back directions is taken as the mirror plane, the first tilt axis Or and the second tilt axis Ol extend so as to be mirror-symmetrical with respect to that mirror plane.

さらに、図4のように上方から見た場合(平面視した場合)、第1及び第2傾斜軸Or,Olは、それぞれ、前後方向に沿って後側から前側に向かうに従って、左右方向の内側から外側(左右方向の中央部から右側又は左側)に向かって延びている。 Furthermore, when viewed from above (in a plan view) as shown in Figure 4, the first and second tilt axes Or and Ol each extend from the rear to the front along the front-to-rear direction, and from the inside to the outside in the left-to-right direction (from the center in the left-to-right direction to the right or left).

詳しくは、第1傾斜軸Orは、前後方向に沿って後側から前側に向かうに従って、左右方向の中央部から右側に向かって延びている。一方、第2傾斜軸Olは、前後方向に沿って後側から前側に向かうに従って、左右方向の中央部から左側に向かって延びている。 Specifically, the first tilt axis Or extends from the center in the left-right direction toward the right as it moves from the rear to the front along the front-to-rear direction. On the other hand, the second tilt axis Ol extends from the center in the left-right direction toward the left as it moves from the rear to the front along the front-to-rear direction.

さらに詳しくは、第1回転軸Oy1に対する第1傾斜軸Orの傾斜角θrは、平面視で45°に設定されている。同様に、第2回転軸Oy2に対する第2傾斜軸Olの傾斜角θlは、同じく平面視で45°に設定されている。なお、各樽型ローラ212R,212Lの傾斜方向及び傾斜角度は、これらの例には限定されない。例えば、搬送補助装置1全体を、図2に例示した状態から、上下方向に延びるz軸回りに所定角度回転させた状態に配置変更してもよい。 More specifically, the tilt angle θr of the first tilt axis Or relative to the first rotation axis Oy1 is set to 45° in plan view. Similarly, the tilt angle θl of the second tilt axis Ol relative to the second rotation axis Oy2 is also set to 45° in plan view. Note that the tilt direction and tilt angle of each barrel-shaped roller 212R, 212L are not limited to these examples. For example, the entire transport assist device 1 may be repositioned from the state illustrated in Figure 2 to a state rotated a predetermined angle around the z-axis extending in the vertical direction.

また、前述のように、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lは、図3等に示した前側レール部材71f及び後側レール部材71bを介して相互に連結されている。したがって、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lは、前後方向及び左右方向に一体的に移動したり、水平面に垂直な旋回軸まわりに一体的に旋回したりする。 As mentioned above, the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are interconnected via the front rail member 71f and rear rail member 71b shown in Figure 3, etc. Therefore, the first and second Mecanum wheels 21R, 21L move integrally in the front-to-rear and left-to-right directions, and rotate integrally around a pivot axis perpendicular to the horizontal plane.

第1及び第2モータ22R,22Lは、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lのそれぞれに駆動連結されている。具体的に、第1及び第2モータ22R,22Lは、それぞれ、いわゆる3相のDCブラシレスモータとして構成されている。第1及び第2モータ22R,22Lは、双方ともコントローラ4と電気的に接続されており、このコントローラ4によって制御されるようになっている。 The first and second motors 22R, 22L are drivingly connected to the first and second Mecanum wheels 21R, 21L, respectively. Specifically, the first and second motors 22R, 22L are each configured as a so-called three-phase DC brushless motor. Both the first and second motors 22R, 22L are electrically connected to the controller 4 and are controlled by this controller 4.

第1及び第2モータ22R,22Lには、それぞれの回転に際し、トルク負荷に対応したモータ電流が供給される。モータ電流を通じて、第1及び第2モータ22R,22Lの回転数と、正転及び逆転とを切り替えることができる。 When the first and second motors 22R, 22L rotate, a motor current corresponding to the torque load is supplied. The motor current can be used to switch the rotation speed of the first and second motors 22R, 22L and their forward and reverse rotation.

そして、第1モータ22Rは、第1メカナムホイール21Rに対し、駆動力(トルク)を伝達できるように連結されている。第2モータ22Lは、第2メカナムホイール21Lに対し、駆動力(トルク)を伝達できるように連結されている。 The first motor 22R is connected to the first Mecanum wheel 21R so as to transmit driving force (torque). The second motor 22L is connected to the second Mecanum wheel 21L so as to transmit driving force (torque).

第1モータ22Rが回転することで、その駆動力が伝達されて第1メカナムホイール21Rが回転する。同様に、第2モータ22Lが回転することで、その駆動力が伝達されて第2メカナムホイール21Lが回転する。 When the first motor 22R rotates, its driving force is transmitted, causing the first Mecanum wheel 21R to rotate. Similarly, when the second motor 22L rotates, its driving force is transmitted, causing the second Mecanum wheel 21L to rotate.

本実施形態では、第1モータ22Rを正転させることで第1メカナムホイール21Rが前転し、第1モータ22Rを逆転させることで第1メカナムホイール21Rが後転するように構成されている。同様に、本実施形態では、第2モータ22Lを正転させることで第2メカナムホイール21Lが前転し、第2モータ22Lを逆転させることで第2メカナムホイール21Lが後転するように構成されている。 In this embodiment, the first Mecanum wheel 21R is configured to rotate forward when the first motor 22R is rotated in the forward direction, and the first Mecanum wheel 21R is configured to rotate backward when the first motor 22R is rotated in the reverse direction. Similarly, in this embodiment, the second Mecanum wheel 21L is configured to rotate forward when the second motor 22L is rotated in the forward direction, and the second Mecanum wheel 21L is configured to rotate backward when the second motor 22L is rotated in the reverse direction.

なお、第1モータ22Rは第1メカナムホイール21Rに内蔵されており、第2モータ22Lは第2メカナムホイール21Lに内蔵されている。このように第1及び第2モータ22R,22Lを内蔵させることで、搬送補助装置1全体の簡素化及びコンパクト化を図ることができる。 The first motor 22R is built into the first Mecanum wheel 21R, and the second motor 22L is built into the second Mecanum wheel 21L. By building the first and second motors 22R and 22L in this way, the entire transport assist device 1 can be simplified and made more compact.

また、状態センサとしての第1及び第2電流センサSW1,SW2は、第1及び第2メカナムホイール22R,22Lの回転状態に対応した信号を検出する。 In addition, the first and second current sensors SW1 and SW2, which serve as status sensors, detect signals corresponding to the rotational status of the first and second Mecanum wheels 22R and 22L.

具体的に、第1電流センサSW1は、第1メカナムホイール21Rの回転に際して第1モータ22Rに流れる誘導電流を検出する。つまり、外力を受けて第1メカナムホイール21Rが回転すると、第1モータ22Rにおいてロータとステータとが相対的に回転し、誘導電流が発生する。第1電流センサSW1によって検出される誘導電流は、q軸電流に相当する。 Specifically, the first current sensor SW1 detects the induced current flowing through the first motor 22R when the first Mecanum wheel 21R rotates. In other words, when the first Mecanum wheel 21R rotates due to an external force, the rotor and stator of the first motor 22R rotate relative to each other, generating an induced current. The induced current detected by the first current sensor SW1 corresponds to the q-axis current.

ここで、誘導電流の大きさは、外力を受けて第1メカナムホイール21Rが回転したときに、その第1メカナムホイール21Rに作用したトルクに比例する。このトルクの大きさは、ベッド10が受けた外力の大きさ、ひいては、外力に起因したベッド10の速度変化量と関連している。また、誘導電流の符号は、外力を受けて第1メカナムホイール21Rが回転したときの、第1メカナムホイール21Rの回転方向と関連している。誘導電流の符号は、第1モータ22Rの駆動時に流れることになるモータ電流に対し、逆符号となる。 Here, the magnitude of the induced current is proportional to the torque acting on the first Mecanum wheel 21R when it rotates in response to an external force. The magnitude of this torque is related to the magnitude of the external force received by the bed 10, and ultimately to the amount of change in speed of the bed 10 due to the external force. The sign of the induced current is related to the direction of rotation of the first Mecanum wheel 21R when it rotates in response to an external force. The sign of the induced current is opposite to the motor current that flows when the first motor 22R is driven.

第2電流センサSW2は、第2メカナムホイール21Lの回転に際して第2モータ22Lに流れる誘導電流を検出する。つまり、外力を受けて第2メカナムホイール21Lが回転すると、第2モータ22Lにおいてロータとステータとが相対的に回転し、誘導電流が発生する。第2電流センサSW2によって検出される誘導電流は、q軸電流に相当する。 The second current sensor SW2 detects the induced current flowing through the second motor 22L when the second Mecanum wheel 21L rotates. In other words, when the second Mecanum wheel 21L rotates due to an external force, the rotor and stator of the second motor 22L rotate relative to each other, generating an induced current. The induced current detected by the second current sensor SW2 corresponds to the q-axis current.

ここで、誘導電流の大きさは、外力を受けて第2メカナムホイール21Lが回転したときに、その第2メカナムホイール21Lに作用したトルクに比例する。このトルクの大きさは、ベッド10が受けた外力の大きさ、ひいては、外力に起因したベッド10の速度変化量と関連している。また、誘導電流の符号は、外力を受けて第2メカナムホイール21Lが回転したときの、第2メカナムホイール21Lの回転方向と関連している。誘導電流の符号は、第2モータ22Lの駆動時に流れることになるモータ電流に対し、逆符号となる。 Here, the magnitude of the induced current is proportional to the torque acting on the second Mecanum wheel 21L when it rotates in response to an external force. The magnitude of this torque is related to the magnitude of the external force received by the bed 10, and ultimately to the amount of change in speed of the bed 10 due to the external force. The sign of the induced current is related to the direction of rotation of the second Mecanum wheel 21L when it rotates in response to an external force. The sign of the induced current is opposite to the motor current that flows when the second motor 22L is driven.

例えば、外力を受けて第1メカナムホイール21Rが前転すると同時に、第2メカナムホイール21Lが後転した場合、第1電流センサSW1は、第1モータ22Rを逆転させるときと同符号の誘導電流を検出することになる。第2電流センサSW2は、第2モータ22Lを正転させるときと同符号の誘導電流を検出することになる。 For example, if an external force causes the first Mecanum wheel 21R to rotate forward and the second Mecanum wheel 21L to rotate backward at the same time, the first current sensor SW1 will detect an induced current with the same sign as when the first motor 22R is rotated in the reverse direction. The second current sensor SW2 will detect an induced current with the same sign as when the second motor 22L is rotated in the forward direction.

以下に詳述するように、本実施形態に係るコントローラ4は、誘導電流に係るトルクをフィードバックする(より詳細には、トルクに対応した指令回転数で第1及び第2モータ22R,22Lを回転させる)ことで、順方向つまり外力の作用方向へのアシストを実行するように構成されている。 As described in detail below, the controller 4 according to this embodiment is configured to provide assistance in the forward direction, i.e., the direction of action of the external force, by feeding back the torque related to the induced current (more specifically, by rotating the first and second motors 22R, 22L at a command rotation speed corresponding to the torque).

また、第1及び第2回転センサSW3,SW4は、それぞれ、第1及び第2モータ22R、22Lの回転数を検出する。具体的に、本実施形態に係る第1及び第2回転センサSW3,SW4は、それぞれエンコーダによって構成されている。エンコーダとしての第1回転センサSW3は、第1モータ22Rの回転数及び回転角度を検出し、同じくエンコーダとしての第2回転センサSW4は、第2モータ22Lの回転数及び回転角度を検出する。 Furthermore, the first and second rotation sensors SW3 and SW4 detect the rotation speeds of the first and second motors 22R and 22L, respectively. Specifically, in this embodiment, the first and second rotation sensors SW3 and SW4 are each configured as encoders. The first rotation sensor SW3, which functions as an encoder, detects the rotation speed and rotation angle of the first motor 22R, and the second rotation sensor SW4, which also functions as an encoder, detects the rotation speed and rotation angle of the second motor 22L.

また、図8に示すように、旋回センサとしての6軸センサSW5は、搬送面Fに垂直な回転軸(図8におけるz軸)まわりにおけるベッド10の旋回を検出する。詳しくは、この6軸センサSW5は、少なくとも、上下方向に沿ったz軸まわりの回転角(いわゆるヨー角ψ)の角速度を検出可能に構成されている。 Also, as shown in Figure 8, the six-axis sensor SW5, which serves as a rotation sensor, detects the rotation of the bed 10 around a rotation axis (z-axis in Figure 8) perpendicular to the conveying surface F. More specifically, this six-axis sensor SW5 is configured to be able to detect at least the angular velocity of the rotation angle (the so-called yaw angle ψ) around the z-axis along the vertical direction.

さらに詳しくは、本実施形態に係る6軸センサSW5は、ヨー角ψの角速度に加え、前後方向に延びるx軸、左右方向に延びるy軸、及び上下方向に延びるz軸それぞれに沿った3方向の加速度と、x軸まわりの回転角(いわゆるロール角φ)の角速度と、y軸まわりの回転角(いわゆるピッチ角θ)の角速度と、を検出することができる。6軸センサSW5の検出信号は、コントローラ4に入力される。 More specifically, the six-axis sensor SW5 according to this embodiment can detect not only the angular velocity of the yaw angle ψ, but also acceleration in three directions along the x-axis extending in the forward/backward direction, the y-axis extending in the left/right direction, and the z-axis extending in the up/down direction, the angular velocity of the rotation angle around the x-axis (the so-called roll angle φ), and the angular velocity of the rotation angle around the y-axis (the so-called pitch angle θ). The detection signals of the six-axis sensor SW5 are input to the controller 4.

コントローラ4は、各種センサSW1~SW5から入力された電気信号に基づいて、第1及び第2モータ22R,22Lを制御する。このコントローラ4は、CPU、メモリ及び入出力バスを有しており、例えば制御基板によって構成されている。 The controller 4 controls the first and second motors 22R, 22L based on electrical signals input from the various sensors SW1 to SW5. This controller 4 has a CPU, memory, and an input/output bus, and is configured, for example, by a control board.

具体的に、本実施形態に係るコントローラ4は、各種センサSW1~SW5から入力された検出信号に基づいて、第1及び第2モータ22R,22Lそれぞれの指令回転数を設定する。コントローラ4は、設定された指令回転数に対応したモータ電流を、第1及び第2モータ22R,22Lに入力する。これにより、第1及び第2モータ22R,22Lは、それぞれ、コントローラ4が設定した指令回転数で回転することになる。 Specifically, the controller 4 according to this embodiment sets the command rotation speeds for the first and second motors 22R, 22L based on the detection signals input from the various sensors SW1 to SW5. The controller 4 inputs motor currents corresponding to the set command rotation speeds to the first and second motors 22R, 22L. As a result, the first and second motors 22R, 22L each rotate at the command rotation speeds set by the controller 4.

その際、第1メカナムホイール21Rは、第1モータ22Rと同じ回転数で回転し、第2メカナムホイール21Lは、第2モータ22Lと同じ回転数で回転する。すなわち、第1及び第2モータ22R,22Lそれぞれの指令回転数を設定することは、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lそれぞれの指令回転数を設定することに等しい。 At this time, the first Mecanum wheel 21R rotates at the same rotation speed as the first motor 22R, and the second Mecanum wheel 21L rotates at the same rotation speed as the second motor 22L. In other words, setting the command rotation speeds for the first and second motors 22R and 22L is equivalent to setting the command rotation speeds for the first and second Mecanum wheels 21R and 21L.

また、各指令回転数の符号を変更することで、第1モータ22R及び第2モータ22Lの回転方向を個別に変更することができる。各モータ22R,22Lの回転方向を変更することで、対応するメカナムホイール21R,21Lを前転と後転とに切り替えることができる。 In addition, by changing the sign of each command rotation speed, the rotation direction of the first motor 22R and the second motor 22L can be changed individually. By changing the rotation direction of each motor 22R, 22L, the corresponding Mecanum wheels 21R, 21L can be switched between forward and backward rotation.

本実施形態では、右側に位置する第1メカナムホイール21Rを前転させると、搬送補助装置1及びベッド10に対し、左斜め前方へと推力を付与することができる(図7の矢印A11を参照)。一方、左側に位置する第2メカナムホイール21Lを前転させると、搬送補助装置1は、ベッド10に対して右斜め前方へと推力を付与することができる(図7の矢印A12を参照)。 In this embodiment, when the first Mecanum wheel 21R located on the right side is rotated forward, a thrust force can be applied diagonally forward to the left to the transport assistance device 1 and the bed 10 (see arrow A11 in FIG. 7). On the other hand, when the second Mecanum wheel 21L located on the left side is rotated forward, the transport assistance device 1 can apply a thrust force diagonally forward to the right to the bed 10 (see arrow A12 in FIG. 7).

したがって、例えば図7の左上に示すように、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lを双方とも前転させると、第1メカナムホイール21Rを前転させることで付与される左方への推力と、第2メカナムホイール21Lを前転させることで付与される右方への推力とを相殺し、搬送補助装置1全体では前方へと推力を付与することができる。この推力によって、ベッド10の前方への移動をアシストすることができる。 Therefore, for example, as shown in the upper left of Figure 7, when both the first and second Mecanum wheels 21R and 21L are rotated forward, the leftward thrust applied by rotating the first Mecanum wheel 21R forward and the rightward thrust applied by rotating the second Mecanum wheel 21L forward cancel each other out, and the transport assistance device 1 as a whole can apply a forward thrust. This thrust can assist the forward movement of the bed 10.

同様に、右側に位置する第1メカナムホイール21Rを後転させると、搬送補助装置1及びベッド10に対し、右斜め後方へと推力を付与することができる(図7の矢印A21を参照)。一方、左側に位置する第2メカナムホイール21Lを後転させると、搬送補助装置1は、ベッド10に対して左斜め後方へと推力を付与することができる(図7の矢印A22を参照)。 Similarly, when the first Mecanum wheel 21R located on the right side is rotated backward, a thrust force can be applied to the transport assist device 1 and the bed 10 in a diagonally rearward right direction (see arrow A21 in FIG. 7). On the other hand, when the second Mecanum wheel 21L located on the left side is rotated backward, the transport assist device 1 can apply a thrust force to the bed 10 in a diagonally rearward left direction (see arrow A22 in FIG. 7).

したがって、例えば図7の右上に示すように、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lを双方とも後転させると、第1メカナムホイール21Rを後転させることで付与される右方への推力と、第2メカナムホイール21Lを後転させることで付与される左方への推力とを相殺し、搬送補助装置1全体では後方へと推力を付与することができる。この推力によって、ベッド10の後方への移動をアシストすることができる。 Therefore, for example, as shown in the upper right of Figure 7, when both the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are rotated backward, the rightward thrust applied by rotating the first Mecanum wheel 21R backward and the leftward thrust applied by rotating the second Mecanum wheel 21L backward cancel each other out, and the transport assistance device 1 as a whole can apply a backward thrust. This thrust can assist in the backward movement of the bed 10.

一方、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lのうちの一方を前転させ、他方を後転させると、搬送補助装置1は、ベッド10に対して左右方向への推力を付与する。 On the other hand, when one of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L is rotated forward and the other is rotated backward, the transport assistance device 1 applies a thrust force in the left-right direction to the bed 10.

図7の左下に示す例では、第1メカナムホイール21Rを後転させるとともに第2メカナムホイール21Lを前転させることで、ベッド10には、右方向への推力が付与される。 In the example shown in the lower left of Figure 7, by rotating the first Mecanum wheel 21R backward and the second Mecanum wheel 21L forward, a thrust force in the right direction is applied to the bed 10.

また、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lのうちの一方のみを前転又は後転させると、搬送補助装置1は、ベッド10に対して斜め方向への推力を付与する。 Furthermore, when only one of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L is rotated forward or backward, the transport assistance device 1 applies a diagonal thrust to the bed 10.

図7の右下に示す例では、第2メカナムホイール21Lのみを前転させたことで、右斜め前方へとベッド10を推進させることができる。一方、第1のメカナムホイール21Rのみを前転させると、左斜め前方へとベッド10の移動をアシストすることができる(図示省略)。 In the example shown in the lower right of Figure 7, by rotating only the second Mecanum wheel 21L forward, the bed 10 can be propelled diagonally forward to the right. On the other hand, by rotating only the first Mecanum wheel 21R forward, the bed 10 can be assisted in moving diagonally forward to the left (not shown).

そして、搬送補助装置1は、各種センサSW1~SW5の検出信号に基づいて第1及び第2モータ22R,22Lを作動させることで、前述のように付与される推力を通じて、搬送者100によるベッド10の搬送をアシストするように構成されている。 The transport assistance device 1 is configured to operate the first and second motors 22R, 22L based on the detection signals of the various sensors SW1 to SW5, thereby assisting the transporter 100 in transporting the bed 10 through the thrust applied as described above.

そうしたアシストを実現すべく、本実施形態に係るコントローラ4は、各種センサSW1~SW5の検出信号に基づいて、外力が作用する方向(以下、単に「作用方向」ともいう)を判定し、その作用方向に沿って推力を発揮するように第1及び第2モータ22R,22Lを作動させる。 To achieve this assistance, the controller 4 according to this embodiment determines the direction in which the external force is acting (hereinafter simply referred to as the "direction of action") based on the detection signals of the various sensors SW1 to SW5, and operates the first and second motors 22R, 22L to exert a thrust along that direction of action.

例えば、ヘッドボード11hが後方から前方に押された結果、後側から前方に向かって外力が作用していると判定された場合、コントローラ4は、第1及び第2モータ22R,22Lを双方とも正転させることで、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lを双方とも前転させる。これにより、図7の左上に例示したようにベッド10の前進をアシストすることが可能になる。 For example, if it is determined that an external force is acting from the rear toward the front as a result of the headboard 11h being pushed forward from the rear, the controller 4 rotates both the first and second motors 22R, 22L forward, thereby rotating both the first and second Mecanum wheels 21R, 21L forward. This makes it possible to assist the bed 10 in moving forward, as shown in the upper left of Figure 7.

また、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lは、対応するモータ22R,22Lを駆動していない場合も前転および後転が許容される。これにより、ベッド10を手押移動する際のふらつきを抑制し、ベッド10の搬送を安定させることができる。 In addition, the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are allowed to rotate forward and backward even when the corresponding motors 22R, 22L are not driven. This reduces wobbling when the bed 10 is pushed by hand, allowing for stable transport of the bed 10.

以下、コントローラ4によるアシストに関し、図9等を用いて詳細に説明する。 The assistance provided by the controller 4 will be explained in detail below, using Figure 9 and other figures.

ここで、図9は、コントローラ4が行う主要な処理を例示するフローチャートである。図10は、移動方向の判定に関する処理を例示するフローチャートである。図11は、コンプライアンス制御の構成を模式化した制御ブロック図である。図12は、コンプライアンス制御の基本概念について説明するための概念図である。図13は、回転数に対する速度増加量の変化を例示する図である。図14は、速度増加制御によって得られる指令回転数を例示する図である。図15は、コンプライアンス制御及び速度増加制御を例示するフローチャートである。 Here, Figure 9 is a flowchart illustrating the main processing performed by the controller 4. Figure 10 is a flowchart illustrating processing related to determining the direction of movement. Figure 11 is a control block diagram that schematically illustrates the configuration of compliance control. Figure 12 is a conceptual diagram for explaining the basic concept of compliance control. Figure 13 is a diagram illustrating changes in the speed increase amount relative to the rotation speed. Figure 14 is a diagram illustrating an example of a command rotation speed obtained by speed increase control. Figure 15 is a flowchart illustrating compliance control and speed increase control.

また、図16は、コーナリングに関する制御を例示するフローチャートである。図17は、コーナリング時のベッド10の軌跡を例示する図である。図18は、安全制限制御を例示するフローチャートである。 Furthermore, Figure 16 is a flowchart illustrating cornering control. Figure 17 is a diagram illustrating the trajectory of the bed 10 when cornering. Figure 18 is a flowchart illustrating safety limit control.

まず、図9のステップS1において、コントローラ4は、前述した5つのセンサSW1~SW5の検出信号を読み込む。 First, in step S1 of Figure 9, the controller 4 reads the detection signals from the five sensors SW1 to SW5 mentioned above.

続くステップS2において、コントローラ4は、第1及び第2電流センサSW1,SW2の検出信号に基づいて、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lそれぞれの加速度を個別に推定する。 In the following step S2, the controller 4 individually estimates the acceleration of each of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L based on the detection signals of the first and second current sensors SW1, SW2.

以下、第1メカナムホイール21Rの加速度を「第1加速度」と呼称し、第2メカナムホイール21Rの加速度を「第2加速度」と呼称する。第1及び第2加速度は、双方とも、並進速度の時間微分、つまり、いわゆる接線加速度である。 Hereinafter, the acceleration of the first Mecanum wheel 21R will be referred to as the "first acceleration," and the acceleration of the second Mecanum wheel 21R will be referred to as the "second acceleration." Both the first and second accelerations are the time derivatives of the translational velocity, i.e., so-called tangential accelerations.

第1及び第2電流センサSW1,SW2それぞれによって検出された誘導電流の大きさは、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの回転時に、それらのホイールに作用したトルク(特に、反力に起因したトルク)に比例する。コントローラ4は、そうした比例関係に基づいて、第1メカナムホイール21Rに作用した第1トルクと、第2メカナムホイール21Lに作用した第2トルクと、を個別に推定する。その際、誘導電流からトルクに変換するための比例係数は、コントローラ4に事前に記憶させたものを用いることができる。 The magnitude of the induced current detected by the first and second current sensors SW1 and SW2 is proportional to the torque (particularly the torque caused by the reaction force) acting on the first and second Mecanum wheels 21R and 21L as they rotate. Based on this proportional relationship, the controller 4 separately estimates the first torque acting on the first Mecanum wheel 21R and the second torque acting on the second Mecanum wheel 21L. In this case, the proportionality coefficient used to convert the induced current to torque can be a value previously stored in the controller 4.

本実施形態に係るコントローラ4は、第1及び第2トルクに対応した反力に逆らうように第1及び第2モータ22R、22Lを駆動することで、ベッド10の移動をアシストする。 The controller 4 according to this embodiment assists the movement of the bed 10 by driving the first and second motors 22R, 22L against the reaction forces corresponding to the first and second torques.

そうしたアシストを実現するために、コントローラ4は、下式(1)及び(2)に基づいて、第1トルクに対応した第1加速度と、第2トルクに対応した第2加速度とを推定する。 To achieve this assistance, the controller 4 estimates a first acceleration corresponding to the first torque and a second acceleration corresponding to the second torque based on the following equations (1) and (2):

=(-1)・T/(R・m) …(1)
=(-1)・T/(R・m) …(2)
上式(1)及び(2)において、T[Nm]は第1トルクであり、T[Nm]は第2トルクである。また、a[m/s]は、第1トルクに対応した第1加速度であり、a[m/s]は、第2トルクに対応した第2加速度である。
a r = (-1)・T r /(R・m) …(1)
a l =(-1)・T l /(R・m)…(2)
In the above equations (1) and (2), T r [Nm] is the first torque, T l [Nm] is the second torque, a r [m/s 2 ] is the first acceleration corresponding to the first torque, and a l [m/s 2 ] is the second acceleration corresponding to the second torque.

その他、R[m]は第1及び第2メカナムホイール21R,21Lそれぞれのタイヤ半径であり、m[kg]は第1及び第2メカナムホイール21R,21Lそれぞれの質量である。本実施形態におけるタイヤ半径及び質量の大きさは、第1メカナムホイール21Rと第2メカナムホイール21Lとで同一である。 In addition, R [m] is the tire radius of each of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L, and m [kg] is the mass of each of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L. In this embodiment, the tire radius and mass are the same for the first Mecanum wheel 21R and the second Mecanum wheel 21L.

続くステップS3において、コントローラ4は、第1及び第2電流センサSW1,SW2の検出信号に基づいて、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの並進加速度を推定する。 In the following step S3, the controller 4 estimates the translational acceleration of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L based on the detection signals of the first and second current sensors SW1, SW2.

詳細には、コントローラ4は、第1及び第2電流センサSW1,SW2の検出信号に基づいて推定した第1及び第2加速度a,aを用いて、前後方向における第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの並進加速度を示す縦加速度と、横方向における第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの並進加速度を示す横加速度と、をそれぞれ推定する。 In detail, the controller 4 uses the first and second accelerations a r and a l estimated based on the detection signals of the first and second current sensors SW1 and SW2 to estimate a vertical acceleration indicating the translational acceleration of the first and second mecanum wheels 21R and 21L in the front-to-rear direction and a lateral acceleration indicating the translational acceleration of the first and second mecanum wheels 21R and 21L in the lateral direction, respectively.

さらに詳しくは、図3~図5のように第1及び第2メカナムホイール21R,21Lを構成した場合、コントローラ4は、第1加速度aと第2加速度aとを加算することで縦加速度を推定し、第1加速度aと第2加速度aとの差分を演算することで横加速度を推定する。これらの演算の詳細は、下式(3)及び(4)に示す通りである。 More specifically, when the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are configured as shown in Figures 3 to 5, the controller 4 estimates the vertical acceleration by adding the first acceleration a r and the second acceleration a 1 , and estimates the lateral acceleration by calculating the difference between the first acceleration a r and the second acceleration a 1. Details of these calculations are shown in the following equations (3) and (4).

=(a+a)/2 …(3)
=(a-a)/2 …(4)
上式(3)及び(4)において、a[m/s]が縦加速度であり、a[m/s]が横加速度である。式(3)の符号は、前方を正とし、後方を負とするように規定されている。前方と後方とで符号の正負を反転してもよい。同様に、式(4)の符号は、左方を正とし、右方を負とするように規定されている。左方と右方とで符号の正負を反転してもよい。
a x = (a r + a l )/2...(3)
a y = (a r - a l )/2...(4)
In the above equations (3) and (4), a x [m/s 2 ] is the longitudinal acceleration, and a y [m/s 2 ] is the lateral acceleration. The sign of equation (3) is defined so that the front is positive and the rear is negative. The sign may be reversed between the front and rear. Similarly, the sign of equation (4) is defined so that the left is positive and the right is negative. The sign may be reversed between the left and right.

なお、式(3)及び(4)の如き関係式は、第1及び第2モータ22R,22Lそれぞれの回転数(つまり、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lそれぞれの回転数)についても成立する。 Note that the relationship between equations (3) and (4) also holds true for the rotation speeds of the first and second motors 22R and 22L (i.e., the rotation speeds of the first and second Mecanum wheels 21R and 21L).

ここで、r[rpm]を前後方向における第1モータ22Rの回転数(以下、「第1回転数」ともいう)とし、r[rpm]を前後方向における第2モータ22Lの回転数(以下、「第2回転数」ともいう)とする。これらの回転数のうち、第1回転数rは第1回転センサSW3によって検出される回転数であり、第2回転数rは第2回転センサSW4によって検出される回転数である。 Here, r r [rpm] is the rotation speed of the first motor 22R in the front-rear direction (hereinafter also referred to as the "first rotation speed"), and r l [rpm] is the rotation speed of the second motor 22L in the front-rear direction (hereinafter also referred to as the "second rotation speed"). Of these rotation speeds, the first rotation speed r r is the rotation speed detected by the first rotation sensor SW3, and the second rotation speed r l is the rotation speed detected by the second rotation sensor SW4.

そして、r[rpm]を前後方向における第1及び第2モータ22R,22L全体の回転数(以下、これを「縦回転数」ともいう)とし、r[rpm]を左右方向における第1及び第2モータ22R,22L全体の回転数(以下、これを「横回転数」ともいう)とする。本実施形態のように第1及び第2メカナムホイール21R,21Lを構成及び配置した場合、下式(5)及び(6)が成立する。 Let r x [rpm] be the total rotation speed of the first and second motors 22R, 22L in the front-to-rear direction (hereinafter also referred to as the "vertical rotation speed"), and let ry [rpm] be the total rotation speed of the first and second motors 22R, 22L in the left-to-right direction (hereinafter also referred to as the "horizontal rotation speed"). When the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are configured and arranged as in this embodiment, the following equations (5) and (6) hold.

=(r+r)/2 …(5)
=(r-r)/2 …(6)
上式(5)及び(6)は、下式(7)及び(8)のように変形可能である。下式(7)及び(8)に示すように、rとrを設定することで、rとrを一意に決定することができる。
r x = (r r + r l )/2...(5)
r y = (r r - r l )/2...(6)
The above equations (5) and (6) can be transformed into the following equations (7) and (8): As shown in the following equations (7) and (8), by setting rx and ry , rr and rl can be uniquely determined.

=r+r …(7)
=r-r …(8)
また、上式(7)及び(8)それぞれの両辺に、タイヤ半径R及び円周率等に依存した定数(=πR/30)を乗算することで、速度について同様の関係式を得ることもできる。つまり、v[m/s]を前後方向における第1メカナムホイール21Rの速度とし、v[m/s]を前後方向における第2メカナムホイール21Lの速度とする。そして、v[m/s]を前後方向における第1及び第2メカナムホイール21R,21L全体の速度(以下、これを「縦速度」ともいう)とし、v[m/s]を左右方向における第1及び第2メカナムホイール21R,21L全体の速度(以下、これを「横速度」ともいう)とする。そして、本実施形態のように第1及び第2メカナムホイール21R,21Lを構成及び配置した場合、下式(9)及び(10)が成立する。
r r = r x + r y …(7)
r l = r x - r y (8)
Furthermore, by multiplying both sides of each of the above equations (7) and (8) by a constant (=πR/30) that depends on the tire radius R, pi, etc., a similar relationship can be obtained for the speed. That is, let vr [m/s] be the speed of the first Mecanum wheel 21R in the longitudinal direction, and vl [m/s] be the speed of the second Mecanum wheel 21L in the longitudinal direction. Then, let vx [m/s] be the overall speed of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L in the longitudinal direction (hereinafter also referred to as the "longitudinal speed"), and vy [m/s] be the overall speed of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L in the lateral direction (hereinafter also referred to as the "lateral speed"). When the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are configured and arranged as in this embodiment, the following equations (9) and (10) hold true.

なお、この場合の「速度」とは、角運動する物体の並進速度(接線速度)を示す。 In this case, "velocity" refers to the translational velocity (tangential velocity) of an object undergoing angular motion.

=(v+v)/2 …(9)
=(v-v)/2 …(10)
上式(9)及び(10)は、下式(11)及び(12)のように変形可能である。下式(11)及び(12)に示すように、vとvを設定することで、vとvを一意に設定することができる。
v x = (v r + v l )/2...(9)
v y = (v r - v l )/2 (10)
The above equations (9) and (10) can be transformed into the following equations (11) and (12): As shown in the following equations (11) and (12), by setting vx and vy, vr and vl can be uniquely set.

=v+v …(11)
=v-v …(12)
また、式同士の関係を利用することで、例えば、縦速度v及び/又は横速度vの指令値を決定したときに、それら指令値の実現に要する縦回転数rと横回転数rを一意に決定したり、縦回転数r及び/又は横回転数rに対応した第1回転数rと第2回転数rを決定したりすることができる。
v r = v x + v y (11)
v l = v xv y (12)
Furthermore, by utilizing the relationship between the equations, for example, when command values for the longitudinal speed vx and/or the lateral speed vy are determined, it is possible to uniquely determine the longitudinal rotation speed rr and the lateral rotation speed rl required to realize these command values, or to determine the first rotation speed rr and the second rotation speed rl corresponding to the longitudinal rotation speed rr and/or the lateral rotation speed rl .

続いて、コントローラ4は、第1及び第2回転センサSW3,SW4の検出信号に基づいて、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの回転数が所定(第1閾値)以上になったことを条件に、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの駆動を許容する。 Next, the controller 4 allows the first and second Mecanum wheels 21R, 21L to be driven, provided that the rotation speed of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L reaches or exceeds a predetermined value (first threshold) based on the detection signals of the first and second rotation sensors SW3, SW4.

具体的に、ステップS3から続くステップS4において、コントローラ4は、以下の関係式(13)及び(14)のいずれか一方が満足されているか否かを判定する。この判定を通じて、実際にベッド10が搬送されているか否か(実際にベッド10が移動しているか否か)を確認することができる。 Specifically, in step S4, which follows step S3, the controller 4 determines whether either one of the following relational expressions (13) and (14) is satisfied. Through this determination, it is possible to confirm whether the bed 10 is actually being transported (whether the bed 10 is actually moving).

≧T1 …(13)
≧T1 …(14)
上式(13)及び(14)において、T1[1/s]は第1閾値である。第1閾値の大きさは、コントローラ4のメモリ等に事前に記憶されており、上式(13)と(14)とで等しくなるように設定されている。
r x ≧T1 (13)
r y ≧T1 (14)
In the above formulas (13) and (14), T1 [1/s] is a first threshold value. The magnitude of the first threshold value is stored in advance in the memory of the controller 4 or the like, and is set to be equal in the above formulas (13) and (14).

ここで、上式(13)及び(14)が双方とも満足されていない場合、コントローラ4は、ベッド10が搬送されていないと判定し、第1及び第2モータ22R,22Lそれぞれの駆動を許容しない(ステップS4:NO)。この場合、制御プロセスはステップS5に進む。このステップS5において、コントローラ4は、第1及び第2モータ22R,22Lそれぞれの指令回転数をゼロにする。 Here, if both of the above equations (13) and (14) are not satisfied, the controller 4 determines that the bed 10 is not being transported and does not allow the first and second motors 22R, 22L to be driven (step S4: NO). In this case, the control process proceeds to step S5. In this step S5, the controller 4 sets the command rotation speeds of the first and second motors 22R, 22L to zero.

ステップS5に進んだ場合、それ以降のステップS7~S9において、第1及び第2モータ22R、22Lの指令回転数(より詳細には、後述のアシスト速度)はゼロのまま維持される(ステップS7~S9の詳細は後述)。この場合、コントローラ4は、第1及び第2モータ22R,22Lを駆動することなく、図9に示すフローを終了する。 If the process proceeds to step S5, the command rotation speeds (more specifically, the assist speeds described below) of the first and second motors 22R, 22L are maintained at zero in the subsequent steps S7 to S9 (steps S7 to S9 are described in detail below). In this case, the controller 4 ends the flow shown in FIG. 9 without driving the first and second motors 22R, 22L.

一方、上式(13)及び(14)のうちの少なくとも一方が満足されている場合、コントローラ4は、外力によって実際にベッド10が搬送されていると判定し、第1及び第2モータ22R、22Lそれぞれの駆動を許容する(ステップS4:YES)。この場合、制御プロセスはステップS6に進む。このステップS6において、コントローラ4は、外力による手押移動をアシストすべく、第1及び第2モータ22R,22Lそれぞれの指令回転数(アシスト回転数)を設定する。このアシスト回転数は、前述の縦回転数r及び横回転数rの指令値に相当する。 On the other hand, if at least one of the above formulas (13) and (14) is satisfied, the controller 4 determines that the bed 10 is actually being transported by an external force and allows the first and second motors 22R and 22L to be driven (step S4: YES). In this case, the control process proceeds to step S6. In step S6, the controller 4 sets command rotation speeds (assist rotation speeds) for the first and second motors 22R and 22L to assist the manual movement caused by the external force. These assist rotation speeds correspond to the command values for the vertical rotation speed rx and the horizontal rotation speed ry described above.

図10のステップS11~S15は、それぞれ、図9のステップS6で実行される処理を例示している。つまり、制御プロセスがステップS6に進むと、コントローラ4は、図10のステップS11を開始する。 Steps S11 to S15 in Figure 10 each illustrate the processing executed in step S6 in Figure 9. In other words, when the control process proceeds to step S6, the controller 4 starts step S11 in Figure 10.

このステップS11において、コントローラ4は、図9のステップS3で推定した縦加速度a及び横加速度aに基づいて、ベッド10の移動方向を判定する。詳しくは、本実施形態に係るコントローラ4は、縦加速度a及び横加速度aに基づいて、ベッド10の移動方向が前後方向であるか(ベッド10が前進又は後退しているか)、或いは、左右方向であるかを判定する。 In step S11, the controller 4 determines the movement direction of the bed 10 based on the vertical acceleration ax and lateral acceleration ay estimated in step S3 of Fig. 9. In detail, the controller 4 according to this embodiment determines whether the movement direction of the bed 10 is the front-to-rear direction (whether the bed 10 is moving forward or backward) or the left-to-right direction based on the vertical acceleration ax and lateral acceleration ay .

さらに詳しくは、ステップS11において、コントローラ4は、以下の関係式(15)が満足されているか否かを判定する。 More specifically, in step S11, the controller 4 determines whether the following relational expression (15) is satisfied.

|a|<T2 …(15)
上式(15)において、T2[m/s]は第2閾値である。第2閾値の大きさは、コントローラ4のメモリ等に事前に記憶されており、必要に応じて適宜読み出されるようになっている。
|a y |<T2...(15)
In the above formula (15), T2 [m/s 2 ] is the second threshold value. The magnitude of the second threshold value is stored in advance in the memory of the controller 4, and is read out as needed.

ここで、上式(15)が満足されていない場合、コントローラ4は、ベッド10の移動方向が左右方向であると判定し、制御プロセスをステップS12に進める(ステップS11:NO)。ステップS12に進んだ場合の処理の詳細は、後述する。 Here, if the above formula (15) is not satisfied, the controller 4 determines that the movement direction of the bed 10 is the left-right direction, and proceeds to step S12 (step S11: NO). Details of the processing when proceeding to step S12 will be described later.

一方、上式(15)が満足されている場合、コントローラ4は、ベッド10の移動方向が前後方向であると判定し、制御プロセスをステップS13に進める(ステップS11:YES)。 On the other hand, if the above formula (15) is satisfied, the controller 4 determines that the movement direction of the bed 10 is the forward/backward direction, and proceeds to step S13 (step S11: YES).

ステップS13において、コントローラ4は、6軸センサSW5の検出信号に基づいて、図8に示したz軸まわりにベッド10が旋回しているか否かを判定する。詳しくは、このステップS13において、コントローラ4は、以下の関係式(16)が満足されているか否かを判定する。 In step S13, the controller 4 determines whether the bed 10 is rotating around the z-axis shown in Figure 8 based on the detection signal of the six-axis sensor SW5. More specifically, in step S13, the controller 4 determines whether the following relational expression (16) is satisfied:

|aψ|≧T3 …(16)
上式(16)において、aψ[1/s]はヨー角の角加速度であり、T3[1/s]は第3閾値である。第3閾値の大きさは、コントローラ4のメモリ等に事前に記憶されており、必要に応じて適宜読み出されるようになっている。
|a ψ |≧T3 …(16)
In the above equation (16), a ψ [1/s 2 ] is the angular acceleration of the yaw angle, and T3 [1/s 2 ] is the third threshold value. The magnitude of the third threshold value is stored in advance in the memory of the controller 4, and is read out as needed.

ここで、上式(16)が満足されていない場合、コントローラ4は、ベッド10が非旋回中(旋回していない)と判定し、制御プロセスをステップS14に進める。 Here, if the above formula (16) is not satisfied, the controller 4 determines that the bed 10 is not rotating (is not rotating) and proceeds to step S14.

ステップS14に進んだ場合とは、ベッド10が前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定された場合に相当する。この場合、コントローラ4は、これ以降の各ステップを行うことで、第1及び第2電流センサSW1,SW2によって得られた縦加速度a及び横加速度aに基づいて、第1制御としてのコンプライアンス制御と、第2制御としての速度増加制御とを双方とも実行する。 The case where the process proceeds to step S14 corresponds to the case where it is determined that the bed 10 is moving forward or backward and not rotating. In this case, the controller 4 performs the subsequent steps to execute both compliance control as the first control and speed increase control as the second control based on the longitudinal acceleration ax and lateral acceleration ay obtained by the first and second current sensors SW1 and SW2.

一方、上式(16)が満足されている場合、コントローラ4は、ベッド10が旋回中(旋回している)と判定し、制御プロセスをステップS15に進める。 On the other hand, if the above formula (16) is satisfied, the controller 4 determines that the bed 10 is rotating (is rotating) and advances the control process to step S15.

ステップS15に進んだ場合とは、ベッド10が前進又は後退しながら旋回していると判定された場合(つまり、ベッド10がコーナリングしている場合)に相当する。この場合、コントローラ4は、コーナリングに最適化された制御であって、前後方向と左右方向との双方に手押移動をアシストする制御を実行する。 Proceeding to step S15 corresponds to a case where it is determined that the bed 10 is turning while moving forward or backward (i.e., the bed 10 is cornering). In this case, the controller 4 executes control optimized for cornering, which assists manual movement in both the forward/backward and left/right directions.

以下、ステップS12及びステップS14で行われる処理と、ステップS15で行われる処理とについて順番に説明する。これらのステップに進んだ場合、コントローラ4は、前述のステップS11で判定された移動方向に基づいて、その移動方向に沿ったベッド10の移動をアシストするように、第1及び第2モータ22R,22Lを介して第1及び第2メカナムホイール21R,21Lを駆動することになる。その途中、本実施形態に係るコントローラ4は、第1制御としてのコンプライアンス制御を実行したり、第2制御としての速度増加制御を実行したりする。 The processing performed in steps S12 and S14, and the processing performed in step S15 will be described below in order. When proceeding to these steps, the controller 4 will drive the first and second Mecanum wheels 21R, 21L via the first and second motors 22R, 22L to assist the movement of the bed 10 along the movement direction determined in step S11 above. During this process, the controller 4 in this embodiment will execute compliance control as a first control, and speed increase control as a second control.

コンプライアンス制御とは、コントローラ4が、前記ステップS3で推定した加速度(つまり、縦加速度a及び横加速度aの少なくとも一方)に基づいて実行するものである。このコンプライアンス制御において、コントローラ4は、ベッド10の手押移動に追従させるように、前後方向又は左右方向における速度指令、つまり、縦速度v及び横速度vの指令値を設定する。 Compliance control is performed by the controller 4 based on the acceleration estimated in step S3 (i.e., at least one of the vertical acceleration ax and the lateral acceleration ay ). In this compliance control, the controller 4 sets speed commands in the front-rear or left-right direction, i.e., command values for the vertical velocity vx and the lateral velocity vy , so that the speed commands follow the manual pushing movement of the bed 10.

式(9)-(12)に関して説明したように、縦速度v及び横速度vの指令値を設定することで、前記第1回転数r及び第2回転数rの指令値が一意に定まる。 As explained with regard to the equations (9) to (12), by setting the command values of the longitudinal velocity v_x and the lateral velocity v_y , the command values of the first rotation speed r_r and the second rotation speed r_l are uniquely determined.

以下、縦速度v及び横速度vの指令値をそれぞれ縦速度指令V及び横速度指令Vと呼称する。また、各モータ22R,22Lにおける第1回転数r及び第2回転数rの指令値を、それぞれ第1指令回転数R及び第2指令回転数Rと呼称する。 Hereinafter, the command values of the longitudinal velocity vx and the lateral velocity vy will be referred to as the longitudinal velocity command Vx and the lateral velocity command Vy , respectively. Also, the command values of the first rotation speed rr and the second rotation speed rl of each motor 22R, 22L will be referred to as the first command rotation speed Rr and the second command rotation speed Rl, respectively.

本実施形態のようにコンプライアンス制御によって縦速度指令V及び横速度指令Vを設定することは、それぞれ、ベッド10の移動に追従させるように第1指令回転数R及び第2指令回転数Rを設定することに等しい。 Setting the longitudinal velocity command Vx and the lateral velocity command Vy by compliance control as in this embodiment is equivalent to setting the first command rotation speed Rr and the second command rotation speed Rl, respectively, so as to follow the movement of the bed 10.

一方、速度増加制御とは、コントローラ4が、前記ステップS3で推定した加速度と、コンプライアンス制御で設定された指令回転数と、に基づいて実行するものである。この速度増加制御において、コントローラ4は、コンプライアンス制御で参照された加速度の絶対値が所定値(後述の第4閾値T4)以上の場合に、そのコンプライアンス制御で設定した縦速度指令V及び横速度指令V(特に、各速度指令V,Vの絶対値)を増加させる。 On the other hand, the speed increase control is executed by the controller 4 based on the acceleration estimated in step S3 and the command rotation speed set in the compliance control. In this speed increase control, when the absolute value of the acceleration referenced in the compliance control is equal to or greater than a predetermined value (a fourth threshold T4 described later), the controller 4 increases the longitudinal speed command Vx and the lateral speed command Vy (particularly the absolute values of the speed commands Vx and Vy ) set in the compliance control.

本実施形態のように速度増加制御によって縦速度指令V及び横速度指令Vを増加させることは、それぞれ、第1指令回転数R及び第2指令回転数R(特に、各指令回転数R,Rの絶対値)を増加させることに等しい。 Increasing the longitudinal speed command Vx and the lateral speed command Vy by speed increase control as in this embodiment is equivalent to increasing the first command rotation speed Rr and the second command rotation speed Rl (particularly, the absolute values of each command rotation speed Rr , Rl ), respectively.

まず、制御プロセスがステップS12又はステップS14へ進んだ場合について説明する。ここで、図15のステップS31~S36は、それぞれ、図10のステップS12又はS14で実行される処理を例示している。つまり、制御プロセスがステップS12又はS14に進むと、コントローラ4は、図15のステップS31から順番に各ステップを実行する。 First, we will explain what happens when the control process proceeds to step S12 or step S14. Here, steps S31 to S36 in Figure 15 exemplify the processing executed in step S12 or S14 in Figure 10, respectively. In other words, when the control process proceeds to step S12 or S14, the controller 4 executes each step in order, starting with step S31 in Figure 15.

例えば、ステップS12から図15のフローに進んだ場合、つまり、「移動方向=左右方向」と判定された場合、コントローラ4は、横加速度aに基づいてコンプライアンス制御を実行するとともに、そのコンプライアンス制御を通じて得られた横速度指令Vに基づいた速度増加制御を実行する。 For example, when the process proceeds from step S12 to the flow of FIG. 15, that is, when it is determined that the "movement direction = left/right direction", the controller 4 executes compliance control based on the lateral acceleration ay , and also executes speed increase control based on the lateral speed command Vy obtained through the compliance control.

一方、ステップS14から図15のフローに進んだ場合、つまり、「移動方向=前後方向」と判定された場合、コントローラ4は、縦加速度aに基づいてコンプライアンス制御を実行するとともに、そのコンプライアンス制御を通じて得られた縦速度指令Vに基づいた速度増加制御を実行する。 On the other hand, when the process proceeds from step S14 to the flow of FIG. 15, that is, when it is determined that the "movement direction = longitudinal direction", the controller 4 executes compliance control based on the longitudinal acceleration ax , and also executes speed increase control based on the longitudinal speed command Vx obtained through the compliance control.

以下、ステップS14から図15のフローに進んだ場合について詳細に説明する。図15のフローにおいて、ステップS31がコンプライアンス制御に関係し、ステップS32~ステップS34が速度増加制御に関係している。 The following describes in detail what happens when the process proceeds from step S14 to the flow in Figure 15. In the flow in Figure 15, step S31 relates to compliance control, and steps S32 to S34 relate to speed increase control.

まず、ステップS31において、コントローラ4は、図11に例示した制御ブロックに縦加速度aを入力して縦速度vの指令値を演算する。入力となる縦加速度aは、第1及び第2電流センサSW1,SW2の検出信号に基づいて推定されたものであり、縦加速度aの推定値(実測値)に相当する。 First, in step S31, the controller 4 inputs the vertical acceleration ax to the control block illustrated in Fig. 11 to calculate a command value for the vertical velocity vx . The input vertical acceleration ax is estimated based on the detection signals of the first and second current sensors SW1 and SW2, and corresponds to the estimated value (actual measured value) of the vertical acceleration ax .

この制御ブロックにおいて、sはラプラス演算子であり、Mはベッド10及び搬送補助装置1の慣性を示している。また、Dは、搬送者100によるベッド10の支持位置(例えばヘッドボード11h)と、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lとの間の減衰係数であり、Kは、前記支持位置と、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lとの間のバネ乗数である。M、D及びKの値は、事前に設定されており、コントローラ4に記憶されている。 In this control block, s is the Laplace operator, and M represents the inertia of the bed 10 and the transport assistance device 1. Furthermore, D is the damping coefficient between the support position of the bed 10 by the transporter 100 (e.g., the headboard 11h) and the first and second Mecanum wheels 21R, 21L, and K is the spring multiplier between the support position and the first and second Mecanum wheels 21R, 21L. The values of M, D, and K are set in advance and stored in the controller 4.

ところで、仮に、搬送補助装置1、ベッド10及び搬送者100を剛体とみなした場合、外力の付与によって第1及び第2メカナムホイール21R,21Lが回転したときに生じる縦速度vは、前後方向におけるベッド10及び搬送者100の移動速度と同期して変化するとともに、その大きさも互いに一致することになる。この場合、縦加速度aの実測値を時間積分することで、ベッド10の手押移動に追従するような縦速度指令Vが得られることになる。 If the transport assist device 1, the bed 10, and the transporter 100 are considered to be rigid bodies, the vertical velocity vx generated when the first and second Mecanum wheels 21R, 21L rotate due to the application of an external force will change in synchronization with the forward and backward moving speeds of the bed 10 and the transporter 100, and the magnitudes of these speeds will also match. In this case, by integrating the measured value of the vertical acceleration ax over time, a vertical velocity command Vx that follows the manual pushing movement of the bed 10 can be obtained.

しかし、実際のところ、ベッド10の支持位置と第1及び第2メカナムホイール21R,21Lとの間には、ベッド10のフレーム12、搬送補助装置1の取付具7等が介在している。フレーム12の撓み等に起因して、実際の縦速度vは、ベッド10及び搬送者100の移動速度から遅れて変化したり、その移動速度との間に値のずれが生じたりすることになる。 However, in reality, the frame 12 of the bed 10 and the mounting fixture 7 of the transport assist device 1 are interposed between the support position of the bed 10 and the first and second Mecanum wheels 21R, 21L. Due to bending of the frame 12, etc., the actual vertical speed vx may change with a delay from the moving speed of the bed 10 and the transported person 100, or a deviation may occur between the actual vertical speed vx and the moving speed.

こうした遅れ、ずれ等の影響をモデル化したものが、図11に例示した制御ブロックである。この制御ブロックは、力に対応した物理量(縦加速度a,横加速度a)を入力とし、速度指令(縦速度指令V,横速度指令V)を出力とするコンプライアンス制御を意味している。 The influence of such delays and deviations is modeled in the control block shown in Fig. 11. This control block represents compliance control in which physical quantities corresponding to forces (longitudinal acceleration ax , lateral acceleration ay ) are input and velocity commands (longitudinal velocity command Vx , lateral velocity command Vy ) are output.

図11においては、まず、縦加速度aの実測値が、減算器P2を通過した後に第1ブロックB1に入力される。この第1ブロックにおいて、縦加速度aの実測値が時間積分される。第1ブロックB1の出力は、縦加速度aの大きさに対応した、縦速度指令Vの修正分(速度指令値の修正量)ΔVを示している。コントローラ4は、現在の縦速度指令Vにその修正分ΔVを加算したり、その修正分ΔVを積算したりすることで、縦速度指令Vを設定する。 In Fig. 11, first, the actual measured value of the longitudinal acceleration ax passes through a subtractor P2 and is then input to a first block B1. In this first block, the actual measured value of the longitudinal acceleration ax is time-integrated. The output of the first block B1 indicates a correction amount ΔV of the longitudinal velocity command Vx (amount of correction of the velocity command value) corresponding to the magnitude of the longitudinal acceleration ax . The controller 4 sets the longitudinal velocity command Vx by adding the correction amount ΔV to the current longitudinal velocity command Vx or by integrating the correction amount ΔV.

また、ブロックB1からの出力は、第2ブロックB2においてD/Mが乗算された後、加算器P1を介して減算器P2に入力される。減算器P2に入力された乗算値は、縦加速度aの実測値から減算される。このフィードバックは、縦速度指令Vに比例した減衰(特に、ベッド10の支持位置と第1及び第2メカナムホイール21R,21Lとの間に生じる減衰)を取り入れるためのものである。 Furthermore, the output from block B1 is multiplied by D/M in second block B2, and then input to subtractor P2 via adder P1. The multiplied value input to subtractor P2 is subtracted from the actual measured value of vertical acceleration ax . This feedback is intended to incorporate damping proportional to the vertical velocity command Vx (particularly, damping occurring between the support position of the bed 10 and the first and second Mecanum wheels 21R, 21L).

また、ブロックB1からの出力は、第3ブロックB3にも入力される。この第3ブロックB3において、前記修正分ΔVがさらに時間積分される。第3ブロックB3の出力は、第4ブロックB4においてK/Mが乗算された後、前記加算器P1を介して減算器P2に入力される。減算器P2に入力された乗算値は、第2ブロックB2を介した乗算値と同様に、縦加速度aの実測値から減算される。このフィードバックは、変位量に比例した復元力(特に、ベッド10の支持位置と第1及び第2メカナムホイール21R,21Lとの間の撓みに起因した復元力)を取り入れるためのものである。 The output from block B1 is also input to the third block B3. In this third block B3, the correction amount ΔV is further integrated over time. The output from the third block B3 is multiplied by K/M in the fourth block B4, and then input to the subtractor P2 via the adder P1. The multiplied value input to the subtractor P2 is subtracted from the actual measured value of the vertical acceleration ax , similar to the multiplied value via the second block B2. This feedback is intended to incorporate a restoring force proportional to the amount of displacement (in particular, a restoring force caused by the deflection between the support position of the bed 10 and the first and second Mecanum wheels 21R, 21L).

縦加速度aに2つのフィードバックを反映させることで、撓み、減衰等が考慮されたベッド10の加速度(特に、搬送者100の支持位置での加速度)が推定されることになる。その加速度を第1ブロックB1で時間積分したものが、ベッド10の移動に追従するような速度となる。 By reflecting the two feedbacks in the vertical acceleration ax , the acceleration of the bed 10 (particularly the acceleration at the support position of the person being transported 100) is estimated, taking into account deflection, damping, etc. The acceleration is integrated over time in the first block B1 to obtain a speed that follows the movement of the bed 10.

また、加算器P1から減算器P2に至る途中で、フィードバックに伴う時間のずれを埋め合わせるような信号処理(例えば、遅延演算子を用いた処理)を行ってもよい。 Furthermore, signal processing (e.g., processing using a delay operator) may be performed on the way from adder P1 to subtractor P2 to compensate for the time lag associated with feedback.

例えば、図12の上図に示すように、搬送補助装置1とベッド10及び搬送者100とが等速で移動している場合、第1及び第2電流センサSW1,SW2で推定される加速度はゼロとなる。この場合、図11の制御ブロックに入力される縦加速度aはゼロとなり、その制御ブロックから出力される修正分ΔVもゼロとなる。この場合、搬送補助装置1は加減速しない。 For example, as shown in the upper diagram of Fig. 12, when the transport assist device 1, the bed 10, and the transporter 100 are moving at a constant speed, the acceleration estimated by the first and second current sensors SW1 and SW2 is zero. In this case, the vertical acceleration ax input to the control block in Fig. 11 is zero, and the correction amount ΔV output from the control block is also zero. In this case, the transport assist device 1 does not accelerate or decelerate.

一方、図12の中央図に示すように、搬送補助装置1よりも搬送者100が速く移動している場合、第1及び第2電流センサSW1,SW2で推定される加速度は正となる。この場合、ベッド10には、これを押し込むような外力が付与されていることになる(矢印F1を参照)。この場合、図11の制御ブロックに入力される縦加速度aは正となり、その制御ブロックから出力される修正分ΔVも正となる。その際、前記第4ブロックB4に係る復元力は、修正分ΔVを増加させる方向に作用する(矢印F3を参照)。これにより、搬送補助装置1は、ベッド10及び搬送者100と等速になるように、外力の付与から遅れて加速することになる。 On the other hand, as shown in the center diagram of Figure 12, when the person 100 is moving faster than the transport assistance device 1, the acceleration estimated by the first and second current sensors SW1 and SW2 is positive. In this case, an external force pushing the bed 10 is being applied (see arrow F1). In this case, the longitudinal acceleration ax input to the control block in Figure 11 is positive, and the correction amount ΔV output from that control block is also positive. In this case, the restoring force related to the fourth block B4 acts in a direction that increases the correction amount ΔV (see arrow F3). As a result, the transport assistance device 1 accelerates with a delay after the application of the external force so as to be at the same speed as the bed 10 and the person 100.

一方、図12の下図に示すように、搬送補助装置1よりも搬送者100が遅れて移動している場合、第1及び第2電流センサSW1,SW2で推定される加速度は負となる。この場合、ベッド10には、これを引き込むような外力が付与されていることになる(矢印F2を参照)。この場合、図11の制御ブロックに入力される縦加速度aは負となり、その制御ブロックから出力される修正分ΔVも負となる。その際、前記第4ブロックB4に係る復元力は、修正分ΔVを減少させる方向に作用する(矢印F4を参照)。これにより、搬送補助装置1は、ベッド10及び搬送者100と等速になるように、外力の付与から遅れて減速することになる。 On the other hand, as shown in the lower diagram of Figure 12, if the person 100 is moving slower than the transport assistance device 1, the acceleration estimated by the first and second current sensors SW1 and SW2 will be negative. In this case, an external force that pulls the bed 10 is being applied (see arrow F2). In this case, the vertical acceleration ax input to the control block in Figure 11 will be negative, and the correction amount ΔV output from that control block will also be negative. In this case, the restoring force related to the fourth block B4 acts in a direction that reduces the correction amount ΔV (see arrow F4). As a result, the transport assistance device 1 will decelerate with a delay from the application of the external force so as to be at the same speed as the bed 10 and the person 100.

続くステップS32~ステップS34において、コントローラ4は、前述の速度増加制御を実行する。コントローラ4は、この速度増加制御を実行する場合、第1及び第2回転センサSW3,SW4によって検出された回転数が大きくなる程、速度指令値を大きく増加させる(図13を参照)。 In the following steps S32 to S34, the controller 4 executes the aforementioned speed increase control. When executing this speed increase control, the controller 4 increases the speed command value by a larger amount as the rotation speed detected by the first and second rotation sensors SW3 and SW4 increases (see Figure 13).

具体的に、ステップS32において、コントローラ4は、縦速度vが大きくなる程大きくなるように、速度増加量voffを設定する。縦速度vの代わりに、縦回転数rが大きくなる程大きくなるように、速度増加量voffを設定してもよい。 Specifically, in step S32, the controller 4 sets the speed increase amount v_off so that it increases as the longitudinal speed v_x increases. Instead of the longitudinal speed v_x , the speed increase amount v_off may be set so that it increases as the longitudinal rotation speed r_x increases.

また、ステップS12から図15のフローに進んだ場合は、縦速度vの代わりに横速度vが判定対象となる。つまり、コントローラ4は、図10のステップS11で判定された移動方向に基づいて、速度増加量voffの設定を行うようになっている。 15 from step S12, the lateral velocity v y is determined instead of the longitudinal velocity v x . In other words, the controller 4 sets the velocity increase amount v off based on the movement direction determined in step S11 of FIG.

続くステップS33において、コントローラ4は、以下の関係式(17)が満足されているか否かを判定する。ステップS33は、縦加速度aの絶対値が所定値以上であるか否かを判定するものである。この判定を通じて、移動方向に沿ってベッド10が押されているか否かを検出することができる(押し力を検出)。 In the following step S33, the controller 4 determines whether the following relational expression (17) is satisfied. Step S33 determines whether the absolute value of the vertical acceleration ax is equal to or greater than a predetermined value. Through this determination, it is possible to detect whether the bed 10 is being pushed in the direction of movement (detecting the pushing force).

|a|≧T4 …(17)
上式(17)において、T4[m/s]は第4閾値(所定値)である。所定値としての第4閾値T4の大きさは、コントローラ4のメモリ等に事前に記憶されており、必要に応じて適宜読み出されるようになっている。
|a x |≧T4…(17)
In the above formula (17), T4 [m/s 2 ] is a fourth threshold (predetermined value). The magnitude of the fourth threshold T4 as a predetermined value is stored in advance in the memory of the controller 4, and is read out as needed.

なお、ステップS12から図15のフローに進んだ場合は、縦加速度aの代わりに横加速度aが比較対象となる。つまり、コントローラ4は、図10のステップS11で判定された移動方向における加速度について、第4閾値T4以上であるか否かの判定を行うようになっている。 15 from step S12, the lateral acceleration ay is compared instead of the vertical acceleration ax . That is, the controller 4 determines whether the acceleration in the movement direction determined in step S11 of FIG. 10 is equal to or greater than a fourth threshold value T4.

ここで、上式(17)が満足されている場合(つまり、縦加速度aの絶対値が所定値以上の場合)、コントローラ4は、ベッド10が押されていると判定し、制御プロセスをステップS34に進める(ステップS33:YES)。 Here, if the above formula (17) is satisfied (i.e., if the absolute value of the vertical acceleration ax is equal to or greater than a predetermined value), the controller 4 determines that the bed 10 is being pushed, and proceeds to step S34 (step S33: YES).

ステップS34において、コントローラ4は、ステップS31で算出した速度指令(縦速度指令V)に速度増加量voffを加算する。コントローラ4は、そうして得られた加算値を、最終的な速度指令(アシスト速度)とする(ステップS36)。前後方向におけるアシスト速度は、前述の縦速度指令Vである。左右方向におけるアシスト速度は、前述の横速度指令Vである。 In step S34, the controller 4 adds the speed increase amount voff to the speed command (longitudinal speed command Vx ) calculated in step S31. The controller 4 sets the added value thus obtained as the final speed command (assist speed) (step S36). The assist speed in the longitudinal direction is the aforementioned longitudinal speed command Vx . The assist speed in the lateral direction is the aforementioned lateral speed command Vx .

なお、速度増加量voffを算出して速度指令に加算する代わりに、第1及び第2回転センサSW3,SW4によって検出された回転数が大きくなるほど大きくなるような増加倍率(>1)を算出し、その増加倍率を速度指令に乗算することで速度増加制御を行ってもよい。 It should be noted that instead of calculating the speed increase amount voff and adding it to the speed command, it is also possible to calculate an increase magnification (>1) that increases as the rotation speed detected by the first and second rotation sensors SW3, SW4 increases, and multiply the speed command by this increase magnification to perform speed increase control.

一方、上式(17)が満足されていない場合(つまり、縦加速度aの絶対値が所定値を下回った場合)、コントローラ4は、ベッド10が押されていないと判定し、制御プロセスをステップS35に進める(ステップS33:NO)。 On the other hand, if the above formula (17) is not satisfied (i.e., if the absolute value of the vertical acceleration ax is lower than the predetermined value), the controller 4 determines that the bed 10 is not being pushed, and proceeds to step S35 (step S33: NO).

ステップS35において、コントローラ4は、第2制御後の速度指令を低下させる第3制御を実行する。 In step S35, the controller 4 executes a third control to reduce the speed command after the second control.

具体的に、ステップS35において、コントローラ4は、速度増加量voffを、その時点の値からΔv2だけ減算した上で、制御プロセスをステップS34に進める。なお、速度増加量voffの減算量Δv2は、一定にしてもよい。減算量Δv2を一定に設定した場合、ベッド10が押されていない状態が繰り返されると、速度増加量voffは徐々に減少していくことになる。また、この減算に際し、速度増加量voffはゼロ未満にならないように構成されている。これにより、ベッド10の移動に追従させる程度のアシスト速度は確保される。 Specifically, in step S35, the controller 4 subtracts Δv2 from the speed increase voff at that time, and then advances the control process to step S34. The subtraction amount Δv2 from the speed increase voff may be constant. If the subtraction amount Δv2 is set constant, the speed increase voff will gradually decrease as the bed 10 is repeatedly placed in an unpushed state. Furthermore, during this subtraction, the speed increase voff is configured not to become less than zero. This ensures an assist speed that can follow the movement of the bed 10.

例えば、n回目のループでステップS33からステップS34に進んだ場合、縦速度指令Vは、縦速度vに応じた速度増加量voffの分だけ増加することになる。その後、n+1回目のループでステップS33からステップS35に進んだ場合、速度増加量voffは、n回目のループ時の値から減算されることになる。その後、ステップS33からステップS35に進むような状況が繰り返されると、縦速度指令Vは、ステップS31で算出された値に向かって低下することになる。 For example, when the process proceeds from step S33 to step S34 in the nth loop, the longitudinal speed command Vx is increased by the speed increase amount voff corresponding to the longitudinal speed vx . Thereafter, when the process proceeds from step S33 to step S35 in the (n+1)th loop, the speed increase amount voff is subtracted from the value at the time of the nth loop. Thereafter, when the process proceeds from step S33 to step S35 is repeated, the longitudinal speed command Vx decreases toward the value calculated in step S31.

図14は、コンプライアンス制御を実行し、速度増加制御を未実行とした場合におけるアシスト回転数(破線)と、コンプライアンス制御及び速度増加制御を双方とも実行とした場合におけるアシスト回転数(実線)とを比較した図である。図14における丸印は、それぞれ、ベッド10が押されたと判定されたタイミング(ステップS33の判定がYESとなったタイミング)を示している。 Figure 14 is a graph comparing the assist rotation speed (dashed line) when compliance control is performed but speed increase control is not performed, with the assist rotation speed (solid line) when both compliance control and speed increase control are performed. The circles in Figure 14 indicate the timing at which it was determined that the bed 10 had been pressed (the timing at which the determination in step S33 was YES).

コンプライアンス制御のみを実行した場合、アシスト回転数は、ベッド10の移動から遅れて立ち上がった後、その移動に追従するような値で推移する。 When compliance control alone is performed, the assist rotation speed rises with a delay after the bed 10 moves, and then fluctuates at a value that follows that movement.

一方、コンプライアンス制御と速度増加制御を両方とも実行とした場合、ベッド10が押されたと判定される度に、アシスト回転数が急峻に立ち上がる(例えば、t=t1,t2,t3を参照)。一方、ベッド10が押されていないと判定された期間が続くと、立ち上がった後のアシスト回転数が、時間経過に伴って徐々に減少していくことになる(例えば、t1<t<t2,t2<t<t3を参照)。 On the other hand, if both compliance control and speed increase control are executed, the assist rotation speed will rise sharply each time it is determined that the bed 10 has been pushed (see, for example, t = t1, t2, t3). On the other hand, if a period of time continues during which it is determined that the bed 10 has not been pushed, the assist rotation speed after standing up will gradually decrease over time (see, for example, t1 < t < t2, t2 < t < t3).

そして、ステップS36に係る処理が完了すると、制御プロセスは、図10及び図15のフローを終了し、図9のステップS7に進む。 When the processing of step S36 is completed, the control process ends the flows of Figures 10 and 15 and proceeds to step S7 of Figure 9.

なお、図15に関する説明は、ステップS12から図15のフローに進んだ場合についても同様である。その場合、前述の説明において、「縦」なる語を「横」なる語に置き換えるとともに、「前後」なる語を「左右」なる語に置き換えればよい。各種数式においても同様である。その際、第4閾値T4等の所定値は、前後方向と左右方向で同一としてもよいし、異ならせてもよい。 The explanation regarding Figure 15 also applies when proceeding from step S12 to the flow of Figure 15. In that case, in the above explanation, the word "vertical" should be replaced with the word "horizontal" and the word "front-rear" should be replaced with the word "left-right". The same applies to various mathematical formulas. In this case, the predetermined values such as the fourth threshold T4 may be the same or different in the front-rear direction and the left-right direction.

一方、ステップS13からステップS15に進んだ場合、コントローラ4は、ベッド10のコーナリングをアシストすべく、コーナリング用に縦横両方向におけるアシスト回転数を設定する。 On the other hand, if the process proceeds from step S13 to step S15, the controller 4 sets the assist rotation speeds in both the vertical and horizontal directions for cornering to assist the bed 10 in cornering.

ここで、図16のステップS41~S44は、それぞれ、図10のステップS15で実行される処理を例示している。つまり、制御プロセスがステップS15に進むと、コントローラ4は、図16のステップS41から順番に各ステップを実行する。 Here, steps S41 to S44 in Fig. 16 each exemplify the processing executed in step S15 in Fig. 10. That is, when the control process proceeds to step S15, the controller 4 executes each step in order from step S41 in Fig. 16 .

まずステップS41において、コントローラ4は、図9のステップS3で推定した横加速度aを、0を上回る所定比率で減少させるように調整する。具体的に、コントローラ4は、縦加速度aについては前記ステップS3で推定した値を維持する一方、横加速度aについては下式(18)のように変換する。 First, in step S41, the controller 4 adjusts the lateral acceleration ay estimated in step S3 of Fig. 9 so as to decrease it at a predetermined rate greater than 0. Specifically, the controller 4 maintains the value of the vertical acceleration ax estimated in step S3, while converting the lateral acceleration ay as shown in the following equation (18).

’=c*a …(18)
上式(18)において、所定比率を示すcは、ベッド10及び搬送補助装置1の寸法・重量・構成等に応じて事前に設定されており、コントローラ4に記憶されている。所定比率cは、詳細には1未満(0<c<1)、さらに詳細には0.5未満(0<c<0.5)に設定される。
ay '= cy * ay ...(18)
In the above formula (18), c y indicating the predetermined ratio is set in advance according to the dimensions, weight, configuration, etc. of the bed 10 and the transport assist device 1, and is stored in the controller 4. Specifically, the predetermined ratio c y is set to less than 1 (0<c y <1), and even more specifically, to less than 0.5 (0<c y <0.5).

この所定比率cは、ベッド10の旋回中心Otを、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの中央位置Pcからベッド10の前端側にシフトさせるように設定されている(図17を参照)。 This predetermined ratio c y is set so as to shift the rotation center Ot of the bed 10 from the center position Pc of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L toward the front end of the bed 10 (see Figure 17).

なお、ここでいう中央位置Pcは、図4に示すように、左右方向における第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの中央位置であって、前後方向においいては、第1及び第2回転軸Oy1,Oy2と交わる位置としてもよい。 Note that the central position Pc here refers to the central position of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L in the left-right direction, as shown in Figure 4, and may also be the position where the first and second rotation axes Oy1, Oy2 intersect in the front-rear direction.

続くステップS42において、コントローラ4は、前後方向について、ステップS3で推定した縦加速度aに基づいて、第1制御としてのコンプライアンス制御を実行する。 In the following step S42, the controller 4 executes compliance control as a first control in the longitudinal direction based on the longitudinal acceleration ax estimated in step S3.

特に、本実施形態に係るコントローラ4は、前後方向については、ステップS3で推定した縦加速度aに基づいて、コンプライアンス制御と、第2制御としての速度増加制御との双方を順番に実行する。前後方向におけるコンプライアンス制御及び速度増加制御の詳細は、図15を参照して説明した通りである。ステップS42を実行することで、コントローラ4は、前述のように、前後方向における速度指令を設定する。 In particular, the controller 4 according to this embodiment sequentially executes both compliance control and speed increase control as a second control in the longitudinal direction based on the longitudinal acceleration ax estimated in step S3 . Details of the compliance control and speed increase control in the longitudinal direction are as described with reference to Fig. 15. By executing step S42, the controller 4 sets a speed command in the longitudinal direction as described above.

つまり、前後方向については、ベッド10の前後移動に追従するような速度指令(ひいては、第1及び第2モータ22R,22Lの指令回転数)を算出の上、ベッド10が押されたことに同期して速度指令(指令回転数)を底上げするような制御が実行されることになる。 In other words, in the forward and backward directions, a speed command (and thus the command rotation speeds of the first and second motors 22R, 22L) is calculated to follow the forward and backward movement of the bed 10, and control is executed to raise the speed command (command rotation speeds) in synchronization with the bed 10 being pushed.

続くステップS43において、コントローラ4は、左右方向(横方向)について、前記ステップS41によって調整後の横加速度a’に基づいて、第1制御としてのコンプライアンス制御を実行する。 In the following step S43, the controller 4 executes compliance control as a first control in the left-right direction (lateral direction) based on the lateral acceleration a y ' adjusted in step S41.

特に、本実施形態に係るコントローラ4は、横方向については、調整後の横加速度a’に基づいてコンプライアンス制御を実行の上、第2制御としての速度増加制御を未実行とする。この場合、コントローラ4は、図15においてステップS32~ステップS35以外の処理を実行し、左右方向における速度指令を設定する。 In particular, the controller 4 according to this embodiment executes compliance control for the lateral direction based on the adjusted lateral acceleration a y ', and does not execute the speed increase control as the second control. In this case, the controller 4 executes the processes other than steps S32 to S35 in FIG. 15 to set a speed command in the left-right direction.

つまり、左右方向については、ベッド10の横移動に若干追従するような速度指令(ひいては、第1及び第2モータ22R,22Lの指令回転数)を算出する制御こそ実行するものの、ベッド10が押されたことに同期して速度指令(指令回転数)を底上げするような制御については意図的に未実行とされる。 In other words, in the left-right direction, control is executed to calculate a speed command (and thus the command rotation speeds of the first and second motors 22R, 22L) that slightly follows the lateral movement of the bed 10, but control to raise the speed command (command rotation speeds) in synchronization with the bed 10 being pushed is intentionally not executed.

続くステップS44において、コントローラ4は、ステップS42で設定した速度指令を、前後方向におけるアシスト速度とし、ステップS43で設定した指令回転数を、横方向におけるアシスト速度とする。 In the following step S44, the controller 4 sets the speed command set in step S42 as the assist speed in the longitudinal direction, and sets the command rotation speed set in step S43 as the assist speed in the lateral direction.

図10のステップS12、ステップS14及びステップS15に係るフローが完了すると、制御プロセスは、図9のステップS7に進む。このステップS7において、コントローラ4は、アシスト回転数として設定された縦速度指令V又は横速度指令Vを、それぞれ、上式(5)及び(6)と同様に定めた下式(19)及び(20)を通じて第1指令回転数Rと第2指令回転数Rとに変換する。 When the flows relating to steps S12, S14, and S15 in Fig. 10 are completed, the control process proceeds to step S7 in Fig. 9. In step S7, the controller 4 converts the longitudinal velocity command Vx or the lateral velocity command Vy set as the assist rotation speed into a first command rotation speed Rr and a second command rotation speed Rl, respectively, through the following equations (19) and (20) which are determined similarly to the above equations (5 ) and (6).

=60*(V+V)/(2π・R) …(19)
=60*(V-V)/(2π・R) …(20)
上式(19)及び(20)における“R”は、前述のタイヤ半径である。本実施形態の場合、前後方向へのアシストに際してはV≠0かつV=0となり、左右方向へのアシストに際してはV=0かつV≠0となり、コーナリングのアシストに際してはV≠0かつV≠0となる。
R r =60*(V x +V y )/(2π・R)…(19)
R l =60*(V x −V y )/(2π・R)…(20)
In the above equations (19) and (20), "R" is the tire radius. In this embodiment, when assisting in the longitudinal direction, Vx 0 and Vy =0, when assisting in the lateral direction, Vx =0 and Vy ≠0, and when assisting in cornering, Vx 0 and Vy ≠0.

例えば、コントローラ4は、ベッド10の移動方向が前後方向であると判定した場合(ステップS14を経由した場合)、図7の左上及び右上に例示したように、第1及び第2メカナムホイール21R、21Lを双方とも前転又は後転させるように、第1及び第2指令回転数R,Rを設定するとともに、当該設定に際し、第1メカナムホイール21Rと第2メカナムホイール21Lとで指令回転数の絶対値を等しくする(R=R)。 For example, if the controller 4 determines that the movement direction of the bed 10 is the forward/backward direction (if the process has gone through step S14), it sets the first and second command rotation speeds Rr and Rl so that both the first and second Mecanum wheels 21R and 21L rotate forward or backward, as illustrated in the upper left and upper right of FIG. 7, and during this setting, the absolute values of the command rotation speeds for the first Mecanum wheel 21R and the second Mecanum wheel 21L are made equal ( Rr = Rl ).

第1及び第2指令回転数R,Rの絶対値を等しくすることで、各キャスタ14の向きに関わらず、前後方向に沿った移動を安定させることができる。 By making the absolute values of the first and second command rotation speeds R r and R l equal, movement along the front-rear direction can be stabilized regardless of the orientation of each caster 14 .

また、コントローラ4は、ベッド10の移動方向が左右方向であると判定した場合(ステップS12を経由した場合)には、図7の左下に例示したように、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lのうちの一方を前転させるとともに、他方を後転させるように第1及び第2指令回転数R,Rを設定するとともに、当該設定に際しても、第1メカナムホイール21Rと第2メカナムホイール21Lとで指令回転数の絶対値を等しくする(R=-R)。 Furthermore, when the controller 4 determines that the movement direction of the bed 10 is the left-right direction (when the process has gone through step S12), it sets the first and second command rotation speeds Rr and Rl so that one of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L rotates forward and the other rotates backward, as illustrated in the lower left of FIG. 7, and in this setting, the absolute values of the command rotation speeds of the first Mecanum wheel 21R and the second Mecanum wheel 21L are made equal ( Rr = -Rl ).

また、コントローラ4は、ベッド10がコーナリング中であると判定した場合(ステップS12を経由した場合)には、図7の右下に例示したように、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lのうちの少なくとも一方を回転させるように第1及び第2指令回転数R,Rを設定する。その設定に際しては、図17に例示した位置に旋回中心Otが位置するように、第1メカナムホイール21Rと第2メカナムホイール21Lとで異なる絶対値とする(|R|≠|R|)。 Furthermore, when the controller 4 determines that the bed 10 is cornering (when the process has gone through step S12), it sets the first and second command rotation speeds Rr , Rl so as to rotate at least one of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L, as illustrated in the lower right of Fig. 7. When setting these command rotation speeds, different absolute values are set for the first Mecanum wheel 21R and the second Mecanum wheel 21L (| Rr | ≠ | Rl |) so that the turning center Ot is located at the position illustrated in Fig. 17.

その後、ステップS7から続くステップS8において、コントローラ4は安全制御処理を実行する。この処理の詳細は、図18のステップS51及びステップS52に示す通りである。 Then, in step S8, which follows step S7, the controller 4 executes safety control processing. Details of this processing are shown in steps S51 and S52 of Figure 18.

まず、ステップS51において、コントローラ4は、図9のフローを通じて設定された各指令回転数R,Rの絶対値が、所定の第5閾値T5以上か否かを判定する。ここで、第5閾値T5の大きさは、コントローラ4のメモリ等に事前に記憶されており、必要に応じて適宜読み出されるようになっている。 First, in step S51, the controller 4 determines whether the absolute values of the command rotational speeds Rr and Rl set through the flow of Fig. 9 are equal to or greater than a predetermined fifth threshold value T5. Here, the magnitude of the fifth threshold value T5 is stored in advance in the memory of the controller 4, and is read out as needed.

ステップS51の判定がYESの場合、コントローラ4は、制御プロセスをステップS52に進める。このステップS52において、コントローラ4は、各指令回転数R,Rを第5閾値T5に変更する。 If the determination in step S51 is YES, the controller 4 advances the control process to step S52. In step S52, the controller 4 changes the command rotational speeds R r and R l to a fifth threshold value T5.

一方、ステップS51の判定がNOの場合、コントローラ4は、ステップS52をスキップしてリターンする。この場合、各指令回転数R,Rの大きさは、第5閾値T5未満のまま維持される。 On the other hand, if the determination in step S51 is NO, the controller 4 skips step S52 and returns to the main routine. In this case, the magnitudes of the command rotational speeds R r and R l are maintained below the fifth threshold value T5.

このように、本実施形態に係るコントローラ4は、第2制御としての速度増加制御後に、第1及び第2指令回転数R,Rが所定の閾値(第5閾値T5)未満の場合(ステップS51:NO)には、該第1及び第2指令回転数R,Rの値を維持し、第1及び第2指令回転数R,Rが第5閾値T5以上の場合(ステップS51:YES)には、第1及び第2指令回転数R,Rを第5閾値T5に変更するように構成されている。 In this way, the controller 4 according to this embodiment is configured to maintain the values of the first and second command rotational speeds Rr , Rl when the first and second command rotational speeds Rr , Rl are less than the predetermined threshold value (fifth threshold value T5) (step S51: NO) after the speed increase control as the second control, and to change the first and second command rotational speeds Rr , Rl to the fifth threshold value T5 when the first and second command rotational speeds Rr , Rl are equal to or greater than the fifth threshold value T5 (step S51: YES).

そして、図9のステップS8から続くステップS9において、コントローラ4は、移動方向に沿ったベッド10の移動をアシストするように、第1及び第2モータ22R,22Lを介して第1及び第2メカナムホイール21R,21Lをそれぞれ駆動する。その際、前述のステップS5、ステップS6及びステップS7を通じて決定された指令回転数R,Rを実現するように、第1及び第2モータ22R,22Lがそれぞれ駆動される。 9, the controller 4 drives the first and second Mecanum wheels 21R and 21L via the first and second motors 22R and 22L, respectively, to assist the movement of the bed 10 along the movement direction. At this time, the first and second motors 22R and 22L are driven to realize the command rotation speeds Rr and Rl determined through the above-mentioned steps S5, S6, and S7.

これにより、前後方向又は左右方向への手押移動に際しては、その移動方向に沿ったアシストが実行される一方、前後方向に移動しながらの旋回つまり、ベッド10のコーナリングに際しては、前後方向と左右方向との双方に手押移動がアシストされるように、第1及び第2モータ22R,22Lを介して第1及び第2メカナムホイール21R,21Lが駆動される。 As a result, when the bed 10 is pushed forward or backward or left and right, assistance is provided in that direction of movement, while when the bed 10 is turning while moving forward or backward, i.e., when cornering, the first and second Mecanum wheels 21R, 21L are driven via the first and second motors 22R, 22L so that the bed 10 is pushed forward and assisted in both the forward and backward directions.

これにより、前後方向のみにアシストしたときのような中央位置Pcまわりの旋回ではなく、横方向へとベッド10をスライドさせながらの旋回が実現される。例えば、図17のような右折時には、ベッド10を前方に押し込む外力に加えて、該ベッド10を左方(旋回方向の逆方向)にスライドさせるような外力が作用するから、その外力をフィードバックしてアシストすることで、ベッド10を左方にスライド(いわばドリフト)させるようなコーナリングが実現される。 This allows the bed 10 to turn while sliding sideways, rather than turning around the center position Pc as occurs when assistance is provided only in the forward/backward direction. For example, when turning right as shown in Figure 17, in addition to an external force that pushes the bed 10 forward, an external force that slides the bed 10 to the left (the opposite direction of the turning direction) acts, so by feeding back and assisting this external force, cornering is achieved in which the bed 10 slides to the left (a drift, so to speak).

これにより、図17に示したように、旋回中心Otをベッド10の前端側にシフトさせたコーナリングが実現されて、同図に示すような軌道でベッド10を旋回させることができるようになる。 As a result, cornering is achieved with the turning center Ot shifted toward the front end of the bed 10, as shown in Figure 17, making it possible to turn the bed 10 along the trajectory shown in the same figure.

仮に、横方向へのアシストを行わなかった場合、図19の従来例に示すように、第1及び第2メカナムホイール21R,21Lの中央位置Pcを旋回中心Otとした軌道となる。そうした軌道は、コーナリング半径が小さいものとなり、通路の角等とベッド10とが干渉するおそれがあり不都合である。 If lateral assistance were not provided, the trajectory would be such that the center position Pc of the first and second Mecanum wheels 21R, 21L would be the turning center Ot, as shown in the conventional example in Figure 19. Such a trajectory would have a small cornering radius, which could cause interference between the bed 10 and corners of the aisle, etc., which is inconvenient.

また、図示は省略するが、左折時には、ベッド10を前方に押し込む外力に加えて、該ベッド10を右方(旋回方向の逆方向)にスライドさせるような外力が作用するから、その外力をフィードバックしてアシストすることで、ベッド10を右方にスライドさせるようなコーナリングが実現される。この場合も、図17に示したようなスムースな軌道を実現することが可能になる。 Also, although not shown in the figures, when turning left, in addition to an external force that pushes the bed 10 forward, an external force that slides the bed 10 to the right (the opposite direction to the turning direction) acts, and by providing feedback and assisting this external force, cornering that slides the bed 10 to the right is achieved. In this case too, it is possible to achieve a smooth trajectory such as that shown in Figure 17.

以上説明したように、本実施形態によれば、コントローラ4は、前後方向に加えて、横方向についても手押移動をアシストする(図16のステップS43及びステップS44を参照)。ベッド10のコーナリングに際しては、コーナリングの半径方向、すなわちベッドの横方向にも力が加わると考えられる。したがって、そうした横方向の力をアシストすることで、コーナリング時に、ベッド10を横方向にスライドさせることができる。これにより、コーナリング半径を大きくし、ベッド10の前端又は後端部と、通路の角部との干渉を抑制することができる。これにより、ベッド10のコーナリングを適切にアシストすることが可能になる。 As described above, according to this embodiment, the controller 4 assists manual push movement not only in the forward and backward directions but also in the lateral directions (see steps S43 and S44 in Figure 16). When cornering the bed 10, it is thought that force is also applied in the radial direction of the cornering, i.e., in the lateral direction of the bed. Therefore, by assisting with such lateral forces, the bed 10 can be slid laterally when cornering. This increases the cornering radius and reduces interference between the front or rear end of the bed 10 and the corners of the aisle. This makes it possible to appropriately assist the bed 10 in cornering.

また、図9のステップS2及びステップS3に例示したように、誘導電流を検出することで、その誘導電流が生じる起因となったトルク(第1及びメカナムホイール21R,21Lを回転させようとするトルク)、ひいては、そのトルクに対応した加速度を推定することができる。各メカナムホイール21R、21Lの加速度を推定することで、外力が作用した方向を推定することが可能になる。 Furthermore, as illustrated in steps S2 and S3 of Figure 9, by detecting the induced current, it is possible to estimate the torque that caused the induced current (the torque that tends to rotate the first and second Mecanum wheels 21R, 21L), and ultimately the acceleration corresponding to that torque. By estimating the acceleration of each Mecanum wheel 21R, 21L, it is possible to estimate the direction in which the external force is acting.

そして、前後方向については手押移動に追従させるようなアシストを実行する一方、横方向については、図16のステップS41に例示したように、同方向における加速度を減少させた上、その加速度に基づいたコンプライアンス制御を行う。横方向における加速度を減少させることは、同方向に作用する外力を、実際に作用する外力よりも小さく見積もることに等しい。外力を小さく見積もることで、横方向については、手押移動に追従させるには及ばないようなアシストが実行される。その結果、横方向における過度のスライド(搬送者100が意図した以上のスライド)を抑制し、コーナリング半径を、適切な範囲内に収めることができる。これにより、ベッド10のコーナリングを適切にアシストする上で有利になる。 Then, assistance is provided in the forward and backward directions to allow the bed 10 to follow the manual pushing movement, while in the lateral direction, as shown in step S41 of Figure 16, the acceleration in that direction is reduced and compliance control is performed based on that acceleration. Reducing the acceleration in the lateral direction is equivalent to estimating the external force acting in that direction to be smaller than the external force that actually acts. By underestimating the external force, assistance is provided in the lateral direction that is not sufficient to allow the bed 10 to follow the manual pushing movement. As a result, excessive sliding in the lateral direction (sliding more than intended by the transporter 100) is suppressed, and the cornering radius can be kept within an appropriate range. This is advantageous in providing appropriate assistance for cornering of the bed 10.

また、図17を用いて説明したように、ベッド10の旋回中心Otを前端側にシフトさせることで、ベッド10のコーナリングに際し、前端側よりも後端側を大きく旋回させるような動作を実現することができる。後端側を大きく旋回させることで、その後端側の部位と、通路の角部との干渉を抑制することができる。これにより、ベッド10のコーナリングを適切にアシストする上で有利になる。 Furthermore, as explained using Figure 17, by shifting the rotation center Ot of the bed 10 toward the front end, it is possible to achieve an operation in which the rear end of the bed 10 rotates more than the front end when cornering. By rotating the rear end more, it is possible to reduce interference between the rear end portion and the corners of the aisle. This is advantageous in appropriately assisting the cornering of the bed 10.

また、図16のステップS42に例示したように、前後方向については速度増加制御を行うことで、単に手押移動に追従させるばかりでなく、指令回転数を増加させた分だけ搬送者100の負荷を軽減することができる。これにより、前後方向におけるベッド10の押し心地を向上し、適度な“アシスト感”を搬送者100に与えることができる。一方、横方向については、図16のステップS43に例示したように、速度増加制御を意図的に未実行とする。これにより、横方向における過度のスライド(搬送者100が意図した以上のスライド)を抑制し、コーナリング半径を、適切な範囲内に収めることができる。これにより、ベッド10のコーナリングを適切にアシストする上で有利になる。 Furthermore, as shown in step S42 of Figure 16, by performing speed increase control in the forward/backward direction, the bed 10 not only follows the manual push movement but also reduces the load on the transporter 100 by the amount of the increased commanded rotation speed. This improves the comfort of pushing the bed 10 in the forward/backward direction and provides the transporter 100 with an appropriate "sense of assistance." On the other hand, as shown in step S43 of Figure 16, speed increase control is intentionally not performed in the lateral direction. This prevents excessive sliding in the lateral direction (sliding more than intended by the transporter 100) and keeps the cornering radius within an appropriate range. This is advantageous in providing appropriate assistance to the cornering of the bed 10.

また、図3~図5及び図7に例示したように第1及び第2メカナムホイール21R、21Lを構成及び配置したことで、第1メカナムホイール21Rと第2メカナムホイール21Lとを反対方向に回転させたときに、ベッド10を旋回動作させるような推力を発揮させることができる。このように構成することは、ベッド10のコーナリングを適切にアシストする上で有効である。 Furthermore, by configuring and arranging the first and second Mecanum wheels 21R, 21L as illustrated in Figures 3 to 5 and 7, when the first Mecanum wheel 21R and the second Mecanum wheel 21L are rotated in opposite directions, a thrust force can be generated that causes the bed 10 to turn. This configuration is effective in appropriately assisting the cornering of the bed 10.

また、前後移動に際しては指令回転数の絶対値を等しくすることで、キャスタ14の向きにかかわらず、より安定した前後移動を実現することができる。一方、コーナリングに際しては意図的に絶対値を異ならせることで、所望の軌道に沿ったコーナリングを実現することができる。 Furthermore, by making the absolute value of the commanded rotation speed equal when moving forward or backward, more stable forward or backward movement can be achieved regardless of the orientation of the caster 14. On the other hand, by intentionally making the absolute value different when cornering, cornering along the desired trajectory can be achieved.

<他の実施形態>
前記実施形態では、ベッド10の前進又は後退を判定するための状態センサとして、第1及び第2電流センサSW1,SW2を用いるように構成されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。例えば、状態センサに、第1及び第2回転センサSW3,SW4を用いてもよいし、6軸センサSW5を用いてもよい。
<Other Embodiments>
In the above embodiment, the first and second current sensors SW1 and SW2 are used as status sensors for determining whether the bed 10 is moving forward or backward, but the present disclosure is not limited to such a configuration. For example, the first and second rotation sensors SW3 and SW4 or the six-axis sensor SW5 may be used as the status sensors.

また、前記実施形態では、速度増加制御によって速度指令(並進速度の指令値)が増加されるように構成されていたが、そうした構成は必須ではない。 Furthermore, in the above embodiment, the speed command (translational speed command value) was increased by speed increase control, but such a configuration is not essential.

例えば、ステップS32~S34において、速度指令に係る処理の代わりに指令回転数を増加させるような処理を実行してもよい。その場合、ステップS31とステップS32との間に、速度指令を指令回転数に変換するような処理が設けられることになる。 For example, in steps S32 to S34, processing to increase the commanded rotation speed may be performed instead of processing related to the speed command. In this case, processing to convert the speed command into a commanded rotation speed would be provided between steps S31 and S32.

1 搬送補助装置
4 コントローラ
10 ベッド(キャスタ付きベッド)
14 キャスタ
14F 前輪
14B 後輪
21R 第1メカナムホイール
211R 第1ホイール本体(ホイール本体)
212R 第1樽型ローラ(樽型ローラ)
21L 第2メカナムホイール
211L 第2ホイール本体(ホイール本体)
212L 第2樽型ローラ(樽型ローラ)
22R 第1モータ
22L 第2モータ
所定比率
F 搬送面
Ot 旋回中心
Pc 中央位置
Oy1 第1回転軸(回転軸)
Oy2 第2回転軸(回転軸)
Or 第1傾斜軸(傾斜軸)
Ol 第2傾斜軸(傾斜軸)
SW1 第1電流センサ(状態センサ)
SW2 第2電流センサ(状態センサ)
SW5 6軸センサ(旋回センサ)
1 Transport auxiliary device 4 Controller 10 Bed (bed with casters)
14 Caster 14F Front wheel 14B Rear wheel 21R First Mecanum wheel 211R First wheel body (wheel body)
212R No. 1 barrel roller (barrel roller)
21L Second Mecanum Wheel 211L Second Wheel Body (Wheel Body)
212L No. 2 barrel roller (barrel roller)
22R First motor 22L Second motor c y Predetermined ratio F Conveying surface Ot Turning center Pc Central position Oy1 First rotation axis (rotation axis)
Oy2 Second rotation axis (rotation axis)
Or First tilt axis (tilt axis)
Ol 2nd tilt axis (tilt axis)
SW1 First current sensor (status sensor)
SW2 Second current sensor (status sensor)
SW5 6-axis sensor (rotation sensor)

Claims (4)

キャスタ付きベッドの手押移動をアシストするための搬送補助装置において、
前記ベッドの下部に取り付けられ、該ベッドの搬送面に接する第1及び第2メカナムホイールと、
前記第1及び第2メカナムホイールのそれぞれに駆動連結された第1及び第2モータと、
前記第1及び第2メカナムホイールの回転状態に対応した信号を検出する状態センサと、
前記搬送面に垂直な回転軸まわりにおける前記ベッドの旋回を検出する旋回センサと、
前記第1及び第2モータを制御するコントローラと、を備え、
前記状態センサは、前記第1及び第2メカナムホイールそれぞれの回転に際して前記第1及び第2モータに流れる誘導電流を検出する第1及び第2電流センサによって構成され、
前記コントローラは、前記状態センサ及び前記旋回センサの検出信号に基づいて、前記ベッドが前進又は後退しているか否かの判定と、前記ベッドが旋回しているか否かの判定と、をそれぞれ実行し、
前記コントローラは、
前記ベッドが前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定した場合には、前記手押移動を前後方向にアシストするように、前記第1及び第2モータを介して前記第1及び第2メカナムホイールを駆動する一方、
前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合には、前記前後方向と、該前後方向に直交しかつ前記搬送面に沿って延びる横方向と、の双方に前記手押移動をアシストするように、前記第1及び第2モータを介して前記第1及び第2メカナムホイールを駆動し、
前記コントローラはさらに、
前記第1及び第2電流センサの検出信号に基づいて、前記前後方向における前記第1及び第2メカナムホイールの加速度を示す縦加速度と、前記横方向における前記第1及び第2メカナムホイールの加速度を示す横加速度と、をそれぞれ推定し、
前記縦加速度及び前記横加速度の少なくとも一方に基づいて、前記手押移動に追従させるように前記第1及び第2モータの指令回転数を設定する第1制御を実行し、
前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合、
前記前後方向については、前記縦加速度に基づいて前記第1制御を実行する一方、
前記横方向については、前記横加速度を、0を上回る所定比率で減少させるように調整の上、該調整後の横加速度に基づいて前記第1制御を実行する
ことを特徴とする搬送補助装置。
A transport assist device for assisting manual movement of a bed with casters,
First and second Mecanum wheels attached to a lower portion of the bed and in contact with a conveying surface of the bed;
first and second motors drivingly connected to the first and second Mecanum wheels, respectively;
a state sensor that detects a signal corresponding to the rotation state of the first and second Mecanum wheels;
a rotation sensor that detects rotation of the bed around a rotation axis perpendicular to the conveying surface;
a controller that controls the first and second motors,
The state sensor includes first and second current sensors that detect induced currents flowing through the first and second motors when the first and second Mecanum wheels rotate, respectively;
The controller determines whether the bed is moving forward or backward and whether the bed is turning based on the detection signals of the state sensor and the turning sensor,
The controller
When it is determined that the bed is moving forward or backward and not rotating, the first and second Mecanum wheels are driven via the first and second motors so as to assist the manual movement in the forward and backward directions;
When it is determined that the bed is rotating while moving forward or backward, the first and second Mecanum wheels are driven via the first and second motors so as to assist the manual movement in both the front-to-rear direction and a lateral direction perpendicular to the front-to-rear direction and extending along the conveying surface ,
The controller further comprises:
Based on the detection signals of the first and second current sensors, a longitudinal acceleration indicating the acceleration of the first and second Mecanum wheels in the longitudinal direction and a lateral acceleration indicating the acceleration of the first and second Mecanum wheels in the lateral direction are estimated, respectively;
executes a first control for setting command rotation speeds of the first and second motors so as to follow the hand-pushing movement based on at least one of the vertical acceleration and the lateral acceleration;
When the controller determines that the bed is rotating while moving forward or backward,
With respect to the longitudinal direction, the first control is executed based on the longitudinal acceleration,
With respect to the lateral direction, the lateral acceleration is adjusted so as to be reduced at a predetermined rate exceeding 0, and the first control is executed based on the adjusted lateral acceleration.
A transport auxiliary device characterized by:
請求項に記載された搬送補助装置において、
前記所定比率は、前記ベッドの旋回中心を、前記第1及び第2メカナムホイールの中央位置から前記ベッドの前端側にシフトさせるように設定されている
ことを特徴とする搬送補助装置。
2. The transport assist device according to claim 1 ,
The predetermined ratio is set so as to shift the rotation center of the bed from the center position of the first and second Mecanum wheels toward the front end of the bed.
請求項に記載された搬送補助装置において、
前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定した場合には、前記縦加速度に基づいて前記第1制御を実行するとともに、前記指令回転数を増加させる第2制御を実行し、
前記コントローラは、前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合には、
前記前後方向については、前記縦加速度に基づいて前記第1制御及び前記第2制御を順番に実行し、
前記横方向については、前記調整後の横加速度に基づいて前記第1制御を実行の上、前記第2制御を未実行とする
ことを特徴とする搬送補助装置。
2. The transport assist device according to claim 1 ,
When the controller determines that the bed is moving forward or backward and not turning, the controller executes the first control based on the vertical acceleration and executes the second control of increasing the command rotation speed,
When the controller determines that the bed is rotating while moving forward or backward,
With respect to the longitudinal direction, the first control and the second control are executed in sequence based on the longitudinal acceleration;
The transport assist device is characterized in that, with respect to the lateral direction, the first control is executed based on the adjusted lateral acceleration, and the second control is not executed.
キャスタ付きベッドの手押移動をアシストするための搬送補助装置において、
前記ベッドの下部に取り付けられ、該ベッドの搬送面に接する第1及び第2メカナムホイールと、
前記第1及び第2メカナムホイールのそれぞれに駆動連結された第1及び第2モータと、
前記第1及び第2メカナムホイールの回転状態に対応した信号を検出する状態センサと、
前記搬送面に垂直な回転軸まわりにおける前記ベッドの旋回を検出する旋回センサと、
前記第1及び第2モータを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記ベッドが前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定した場合には、前記手押移動を前後方向にアシストするように、前記第1及び第2モータを介して前記第1及び第2メカナムホイールを駆動する一方、
前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合には、前記前後方向と、該前後方向に直交しかつ前記搬送面に沿って延びる横方向と、の双方に前記手押移動をアシストするように、前記第1及び第2モータを介して前記第1及び第2メカナムホイールを駆動し、
前記第1及び第2メカナムホイールは、前記横方向に並ぶように配置され、
前記第1及び第2メカナムホイールは、それぞれ、
前記横方向に延びる回転軸まわりに回転するホイール本体と、
前記ホイール本体の外周に沿って配置され、それぞれ前記前後方向及び前記横方向の双方に対して傾斜した傾斜軸まわりに回転する複数の樽型ローラと、を有し
前記第1メカナムホイールの傾斜軸は、前記第2メカナムホイールの傾斜軸に対し、前記前後方向を基準とした線対称となるように傾斜し、
前記コントローラは、前記状態センサ及び前記旋回センサの検出信号に基づいて、前記ベッドが前進又は後退しているか否かの判定と、前記ベッドが旋回しているか否かの判定と、をそれぞれ実行し、
前記コントローラはさらに、
前記ベッドが前進又は後退中であってかつ非旋回中であると判定した場合には、前記第1及び第2メカナムホイールを双方とも前転又は後転させるようにそれぞれの指令回転数を設定するとともに、当該設定に際し、前記第1メカナムホイールと前記第2メカナムホイールとで前記指令回転数の絶対値を等しくし、
前記ベッドが前進又は後退しながら旋回していると判定した場合には、前記第1メカナムホイールと前記第2メカナムホイールとで異なる絶対値となるように、前記指令回転数を設定する
ことを特徴とする搬送補助装置。
A transport assist device for assisting manual movement of a bed with casters,
First and second Mecanum wheels attached to a lower portion of the bed and in contact with a conveying surface of the bed;
first and second motors drivingly connected to the first and second Mecanum wheels, respectively;
a state sensor that detects a signal corresponding to the rotation state of the first and second Mecanum wheels;
a rotation sensor that detects rotation of the bed around a rotation axis perpendicular to the conveying surface;
a controller that controls the first and second motors,
The controller
When it is determined that the bed is moving forward or backward and not rotating, the first and second Mecanum wheels are driven via the first and second motors so as to assist the manual movement in the forward and backward directions;
When it is determined that the bed is rotating while moving forward or backward, the first and second Mecanum wheels are driven via the first and second motors so as to assist the manual movement in both the front-to-rear direction and a lateral direction perpendicular to the front-to-rear direction and extending along the conveying surface,
The first and second Mecanum wheels are arranged side by side in the lateral direction,
The first and second Mecanum wheels each include:
a wheel body that rotates about a rotation axis extending in the lateral direction;
a plurality of barrel-shaped rollers arranged along the outer periphery of the wheel body, each of which rotates around an inclined axis inclined with respect to both the longitudinal direction and the lateral direction;
The tilt axis of the first Mecanum wheel is tilted so as to be line-symmetrical with respect to the tilt axis of the second Mecanum wheel with respect to the front-rear direction,
The controller determines whether the bed is moving forward or backward and whether the bed is turning based on the detection signals of the state sensor and the turning sensor,
The controller further comprises:
When it is determined that the bed is moving forward or backward and not rotating, a command rotation speed is set so that both the first and second Mecanum wheels are rotated forward or backward, and in this setting, the absolute values of the command rotation speeds of the first Mecanum wheel and the second Mecanum wheel are made equal;
When it is determined that the bed is rotating while moving forward or backward, the command rotation speed is set so that the absolute values of the first Mecanum wheel and the second Mecanum wheel are different.
A transport auxiliary device characterized by:
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