CN102481222A - 床以及合体方法 - Google Patents

Abstract

与固定部合体来形成床的移动部具备：接触传感器(50)、能够向全方位移动的车轮(44)、驱动车轮(44)的车体驱动部(31)、按照接触传感器(50)的检测结果来生成回避指令的回避指令部(51)、设定回避指令的旋转中心Q2的旋转中心设定部(52)、将回避指令以及旋转中心Q2变换为移动指令的回避指令变换部(54)、以及用于检测与收容区域(20)的位置关系的位置检测部(34)，按照位置检测部(34)检测出的位置关系，设定旋转中心设定部(52)的旋转中心。

Description

床以及合体方法

技术领域

本发明涉及具备固定部、和能够与该固定部离合的移动部(轮椅)的床以及合体方法。

背景技术

在医院或看护设施，患者或被看护者等从躺卧在病房等的床上的状态移动到其他的场所的情况，一天内会出现多次。为了进行这样的移动，将患者或被看护者等从床移载到轮椅上的工作时由护士或看护者等人手来进行的，像这样的工作给护士或看护者等带来了很大的肉体负担。

为了减轻这种成为肉体上的沉重负担的移载工作，提出了一种床，这种床能够在床部的一部分载乘着患者或被看护者的状态下，将该床部的一部分分离出来，分离出来的部分能够作为轮椅来使用。

并且，作为电动轮椅还有通过利用操纵杆，从而利用者能够按照自己所希望的那样来操作该电动轮椅。而且，还有被设置有接触传感器的电动轮椅，在该电动轮椅碰撞到其他的物体时，则接触传感器会感应到，从而使电动轮椅自动地回避其他的物体。

在此，在使电动轮椅进入到窄的通路的情况下，会出现该电动轮椅不能回避与墙壁等接触的情况，从而考虑到同时利用多个接触传感器才会达到效果。

在这种情况下，通过对与各个接触传感器相关的电动轮椅的运动特性(控制项由(数式1)示出)分别进行恰当地设定，从而能够使电动轮椅平滑地顺利移动。

(数式1)

$F=M\stackrel{\·\·}{X}+D\stackrel{\·}{X}$ …(式1)

M∈R^3×3：轮椅的估计到的质量特性

D∈R^3×3：轮椅的估计到的粘滞特性

轮椅的指令动作速度

在此所述的平滑地顺利移动是指，在电动轮椅接触到其他物体时(接触传感器感应到时)，电动轮椅在回避与其他的物体接触的同时进行姿势校正(接触回避动作以及姿势校正动作)。并且，该平滑地顺利移动还包括在接触传感器感应到时，通过使电动轮椅迅速移动，来缓解对电动轮椅的碰撞的情况。

像这样的平滑地顺利移动(接触回避动作以及姿势校正动作)是通过按照接触传感器所检测到的接触状态，来对电动轮椅的动作(x轴方向的平移、y轴方向的平移、围绕z轴的旋转、这三种状况)进行恰当地变更来实现的。具体而言，在电动轮椅与其他的物体接触时，通过使(数式1)所示的作为轮椅的运动特性的估计到的质量特性M以及估计到的粘滞特性D减小，从而实现了平滑地顺利移动。

并且，虽然不是电动轮椅，还有图14所示的清扫机器人(例如参照专利文献1)。该清扫机器人5具备：激光传感器1、超声波传感器2、以及接触传感器3，该清扫机器人5在掌握了与其他的物体的位置关系后，驱动车轮4来主动行走。像这样的清扫机器人5被安装有用于发现路径上的障碍物的超声波传感器2、以及用于检测与障碍物的接触状态的接触传感器3，在利用这些传感器进行检测后，在通过控制装置回避障碍物的状态下进行清扫。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1日本特开昭62-167527号公报

发明概要

发明要解决的问题

如以上所述，为了使电动轮椅平滑地顺利移动，而需要按照由接触传感器检测的电动轮椅与其他的物体的接触状态，来对电动轮椅的动作(x轴方向的平移、y轴方向的平移、围绕z轴的旋转，这三个状态)进行恰当地设定。而且，在电动轮椅接触到其他的物体时，将(数式1)所示的电动轮椅的运动特性的估计到的质量特性M以及估计到的粘滞特性D减小来实现平滑地顺利移动，另外，在接触状态消失时，将估计到的质量特性M调整为增大(返回原状)。通过进行这样的调整，能够向操作者提供方便的动作。

但是，存在的问题是，在按照接触状态，来使x轴方向的平移、y轴方向的平移、以及围绕z轴旋转这三个动作相关联并进行恰当地调整时，参数调整变得复杂。

例如，在检测到某一个方向上的接触力fa(∈R)的情况下，则根据该fa并按照(数式2)来进行回避动作和姿势校正动作。

(数式2)

$f_a=\left[\begin{array}{ccc}{M}_a^x& M_a^y& M_a^{\mathrm{\θ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{v}}_a^x\\ {\stackrel{\·}{v}}_a^y\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_a\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{D}_a^x& D_a^y& D_a^{\mathrm{\θ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a^x\\ v_a^y\\ {\mathrm{\ω}}_a\end{array}\right]$ …(式2)

在这种情况下，根据接触力fa，由于对x轴方向、y轴方向以及围绕z轴的动作建立了关联，因此估计到的质量特性M与估计到的粘滞特性D成为1×3矩阵。

因此，为了进行根据接触力fa的回避动作和姿势校正动作，需要调整相互关联的6个参数，从而造成控制变得复杂。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够以较少的参数调整来进行平滑地顺利移动动作的床以及合体方法。

用于解决问题的手段

为了达成该目的，本发明的床具备固定部和移动部，该移动部被收容在凹状的收容区域，该凹状的收容区域被设在所述固定部，所述移动部包括：接触传感器，检测在与其他的物体接触时所产生的接触力；回避指令部，按照从所述接触传感器得到的接触力，生成回避指令，该回避指令是与所述移动部的旋转有关的信息；位置检测部，检测所述移动部相对于所述收容区域的位置关系；旋转中心设定部，按照所述位置检测部所检测出的位置关系，来设定所述回避指令部所生成的回避指令的旋转中心；以及控制部，使所述移动部围绕由所述旋转中心设定部设定的旋转中心移动。

并且，为了达成该目的，本发明的合体方法用于具备固定部、被设在所述固定部的凹状的收容区域、以及被收容在所述收容区域的移动部的床，通过使所述移动部收容到所述收容区域从而使所述固定部与所述移动部合体，通过所述移动部所具备的接触传感器，来检测所述移动部与其他的物体接触时所产生的接触力；按照从所述接触传感器得到的接触力，生成回避指令，该回避指令是与所述移动部的旋转有关的信息；检测所述移动部相对于所述收容区域的位置关系；按照被检测出的所述位置关系，设定旋转中心；围绕被设定的所述旋转中心进行回避动作。

本发明能够提供一种以较少的参数调整就进行平滑地顺利移动动作的床以及合体方法。

附图说明

图1是本发明的实施例1中的床的斜视图。

图2是本实施例1中的分离时的固定部和移动部的斜视图。

图3是本实施例1中的移动部的方框图。

图4是本实施例1中的移动部和固定部的足部的俯视图。

图5是本实施例1中的基准点距离Ls为F1以上的情况下的移动部和固定部的足部的俯视图。

图6是本实施例1中的旋转中心设定部的流程图。

图7示出了本实施例1中的旋转中心的设定条件的表。

图8是本实施例1中的基准点距离Ls为F2以上且小于F1的情况下的移动部和固定部的足部的俯视图。

图9是本实施例1中的回避指令部的流程图。

图10是本实施例1中的移动部接触到足部的左侧的侧面壁时的俯视图。

图11是本实施例1中的移动部接触到足部的右侧的侧面壁时的俯视图。

图12是本实施例1中的移动部接触到收容区域的左侧的侧面壁时的俯视图。

图13是本实施例1中的移动部接触到收容区域的左侧的侧面壁时的俯视图。

图14是以往的清扫机器人的剖面图。

具体实施方式

本发明所涉及的床，具备固定部和移动部，该移动部被收容在凹状的收容区域，该凹状的收容区域被设在所述固定部，所述移动部包括：接触传感器，检测在与其他的物体接触时所产生的接触力；回避指令部，按照从所述接触传感器得到的接触力，生成回避指令，该回避指令是与所述移动部的旋转有关的信息；位置检测部，检测所述移动部相对于所述收容区域的位置关系；旋转中心设定部，按照所述位置检测部所检测出的位置关系，来设定所述回避指令部所生成的回避指令的旋转中心；以及控制部，使所述移动部围绕由所述旋转中心设定部设定的旋转中心移动。

据此，能够根据在使床合体时的固定部与移动部的位置关系，来设定恰当的旋转中心，从而能够实现顺利地固定部与移动部的合体。

并且，也可以是，所述位置检测部，获得基准点距离Ls，该基准点距离Ls是所述移动部到所述收容区域的基准点的距离；所述旋转中心设定部按照基准点距离Ls来设定所述旋转中心。

据此，能够在一维上对固定部与移动部的位置关系进行判断，从而能够实现迅速地且顺利地固定部与移动部的合体。

并且，也可以是，该床具备分别与不同的旋转中心建立了对应关系的多个接触传感器。

据此，由于能够精确详细地检测到与其他的物体的接触，从而能够更顺利地对固定部与移动部进行合体。

本发明所涉及的合体方法，用于具备固定部、被设在所述固定部的凹状的收容区域、以及被收容在所述收容区域的移动部的床，通过使所述移动部收容到所述收容区域从而使所述固定部与所述移动部合体，通过所述移动部所具备的接触传感器，来检测所述移动部与其他的物体接触时所产生的接触力；按照从所述接触传感器得到的接触力，生成回避指令，该回避指令是与所述移动部的旋转有关的信息；检测所述移动部相对于所述收容区域的位置关系；按照被检测出的所述位置关系，设定旋转中心；围绕被设定的所述旋转中心进行回避动作。

据此，能够根据在使床合体时的固定部与移动部的位置关系，来恰当地设定旋转中心，从而能够进行顺利的固定部与移动部的合体。

而且，也可以是，获得基准点距离Ls，以作为所述位置关系，所述基准点距离Ls是所述移动部到所述收容区域的基准点的距离。

据此，能够在一维上对固定部与移动部的位置关系进行判断，从而能够迅速且顺利地进行固定部与移动部的合体。

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。并且，在以下的说明中，对于相同的构成赋予相同的符号并相应地省略说明。

(实施例1)

图1是本发明的实施例1中的床10的斜视图。图2是床10被分离时的固定部11和作为移动部12的行驶车(轮椅)的斜视图。

本实施例1所涉及的床10具备固定部11和移动部12，尤其移动部12的特点是，按照需要将用于对移动部12进行驱动控制的成为基准的旋转中心的位置设定在恰当的位置。

首先，对具备移动部12和固定部11的床10的构成进行说明。

并且，为了便于理解，移动部12如图2所示那样被设定有坐标系，该坐标系具有彼此成正交的x轴、y轴、z轴。由x轴和y轴构成的平面为与地面平行的水平面，x轴朝向移动部12的前方(坐在移动部12上的人朝向前方的方向)，z轴是在铅垂的方向上朝上的方向。并且，该坐标系被设定在基台部18(待后述)的中心。

如图1以及图2所示，本实施例1的床10具备：具有收容区域20的固定部11、以及作为移动体的移动部12。

固定部11具备：床基础部14a、在该床基础部14a的下方用来支撑的足部14b、以及固定部侧床部15。

移动部12是能够与固定部11进行分离与合体的装置。并且，移动部12能够从卧床姿势变形为坐位姿势，并且能够作为以坐位姿势的状态来移动的电动轮椅发挥功能。而且，移动部12具备：座部16、肘放置部17以及基台部18。在移动部12与固定部11合体而构成床10时，移动部12的座部16以及肘放置部17成为床10的床部13。并且，固定部11具有在中央部从一方向侧面凹下的凹状的凹陷，通过将移动部12收容在该凹陷(收容区域20)中，来使固定部11与移动部12合体。

固定部11与移动部12合体后的状态的床10(参照图1)的构成为，由固定部侧床部15、座部16以及肘放置部17构成床部13。

并且，在肘放置部17被设置有操作面板19，该操作面板19能够控制床10(固定部11和移动部12双方)的动作(参照图1、图2)。操作面板19是能够对固定部11和移动部12进行远程控制的面板。并且，操作面板19在固定部11与移动部12为合体的状态下(图1的状态)被设置在床部13的侧方，移动部12在作为电动轮椅来发挥功能的状态下(图2的状态)被设置在肘放置部17的上方。这样，操作面板19能够与肘放置部17一起移动。

操作面板19具备：操纵杆32、自动引导开始开关38、以及分离开关43。通过利用操作面板19，患者或被看护者等能够容易地操作床10。

床10由于采用了这样的构成，不仅能够使卧床的患者或被看护者等保持倚坐或使腿抬高的放松姿势，而且还能够在保持这种状态的同时，安心并且迅速地将移动部12从床10的固定部11分离或与床10的固定部11合体。因此，不仅能够使患者或被看护者等舒适地躺卧在床10上，而且还能够安全且快速地将移动部12变形为电动轮椅以便移动。因此，能够实现看护者的负担较少的床10。

而且，在床10的状态下，由于与电动轮椅(移动部12)成为一体，因此在使用床(床10)时就不需要电动轮椅(移动部12)的保管场所。该电动轮椅(移动部12)具有驱动部，并且还能够进行通过操作操作面板19的操纵杆32的手动行驶。

并且，移动部12也是从图2所示的从固定部11分离出来的状态自主地移动到向固定部11合体后的图1的状态的自动行驶车。移动部12所具备的激光距离传感器测定到固定部11的收容区域20的相对极坐标数据，移动部12一边自主地进行进入位置校正和姿势校正，一边自主地进入收容区域20。

在此，在移动部12所具备的接触传感器碰撞到收容区域20的壁面时，移动部12进行回避动作。

接着，对移动部12所进行的进入位置校正、姿势校正、回避动作进行详细说明。

图3是示出移动部12的机构部与功能部双方的方框图。

移动部12具备能够使移动部12向全方位移动的移动机构。在此，“全方位移动”是指，对使xy平面内的移动部12移动以及围绕z轴的移动部12的旋转进行独立控制，以使移动部12移动。即，移动机构能够在维持移动部12中的x轴以及y轴、与移动部12所移动的地面上被假设固定的x轴以及y轴的关系的情况下，变更地面上的移动部12的位置。在本实施例1的情况下，移动机构由四个车轮44和车体驱动部31构成。

移动部12具备：具有向全方位移动的功能的四个车轮44；由四个车轮44支撑的基台部18；分别独立地向四个车轮44施加驱动力的车体驱动部31；直接向车体驱动部31发出停止、行进、以及移动方向等指示的操纵杆32；进行进入位置校正以及姿势校正的自动引导控制部33。

并且，移动部12具备：激光距离传感器34、收容点检测部36、以及基准点检测部35，所述收容点检测部36根据由激光距离传感器34检测出的极坐标数据来检测收容点，所述基准点检测部35根据由收容点检测部36检测出的收容点的极坐标数据，来算出收容区域20的基准点Ps的基准点距离Ls(参照图4)。激光距离传感器34每隔规定的角度就对检测区域进行激光扫描，测量被检测物的相对极坐标数据，该被检测物的相对极坐标数据是指，移动部12与被检测物的一部分之间的距离，以及在以移动部12为中心的情况下的被检测物的一部分在xy平面上的角度。并且，在本实施例1的情况下，激光距离传感器34与基准点检测部35作为位置检测部来发挥作用，该位置检测部检测针对收容区域20的移动部12的位置关系。

在此，在收容点检测部36被检测出的收容点是指，如图4所示的五个点，即：点A、点B、点C、点D以及中心点H，所述点A是位于在正角度中移动部12与固定部11之间的距离成为最短的部分的点，所述点B是位于负角度中的最短距离的点，所述点C是位于点A与点B之间的夹角范围内的正角度的最长距离的点，所述点D是位于点A与点B之间的夹角范围内所存在的负角度的最长距离的点，中心点H是位于极坐标数据的角度成为0度的固定部11的部分的点。

在此，正角度是指，在以存在于移动部12为静止状态时的y轴上的激光距离传感器34的位置为中心，以y轴为基准，在图4中向逆时针方向旋转时的0度至180度的角度范围。另外，负角度是指，与正角度相同情况下的180度至360度的角度范围，或0度至-180度的角度范围。

并且，激光距离传感器34被设置在基台部18的左侧面(坐在移动部12时的操作者的左侧)的中央。将激光距离传感器34设置在基台部18的左侧面的理由是，移动部12被设计成向左侧滑动来进入收容区域20。在此，在进行相反设计，即在移动部12向坐在移动部12的人(操作者)的右方向移动来进入收容区域20的情况下，则最好是将激光距离传感器34设置在基台部18的右侧。并且，在这种情况下，激光距离传感器34被设置在基台部18的右侧面的中央。

而且，移动部12具有收容区域识别部37和自动引导开始开关38，所述收容区域识别部37识别由收容点检测部36检测出的点A、点B、点C以及点D构成的四角形的四个边是否为收容区域20的四个边，所述自动引导开始开关38，在由收容区域识别部37识别到被检测物是收容区域20时，该自动引导开始开关38点亮并等待操作者的指示。该自动引导开始开关38被设置在操作面板19。

并且，移动部12具备位置决定传感器40，该位置决定传感器40判断移动部12与固定部11的合体结束。并且，移动部12具备床变形驱动部41和分离开关43，该分离开关43发出指示，以使固定部11与移动部12从合体状态分离为分离的状态。该分离开关43被设置在操作面板19。床变形驱动部41具有：使移动部12从卧床姿势变形到坐位姿势的功能，以及从坐位姿势变形到卧床姿势的功能。

并且，移动部12具备：接触传感器50a，在与其他的物体接触了的情况下，检测接触力；回避指令部51，按照接触传感器50a的检测结果，在进行姿势校正的同时，生成回避其他的物体的回避指令；旋转中心设定部52，根据基准点距离Ls，来设定回避指令的旋转中心；以及回避指令变换部54，将回避指令变换为移动指令。

另外，虽然在图3中仅记载了一个接触传感器50a，但是实际上如图4所示，接触传感器为四个(50a、50b、50c、50d)，被设置在成为正方形的移动部12的四个角(角部)。

这样，通过将接触传感器50设置在四个角(角部)，因此在移动部12碰撞到墙壁等情况时，最初碰撞的部分成为四个角(角部)的某一个的可能性增高。在移动部12碰撞到墙壁等的情况下，最初碰撞的部分若为四个角(角部)的某一个，则能够以高的概率来检测出接触。

并且，接触传感器50最好能够检测出x轴方向、y轴方向上的至少一方的接触力。

并且，上述的墙壁可以考虑为是一般的墙壁，在本实施例1的情况下，是收容区域20的侧面壁20a、20b、20d、20e(参照图4)。

并且，在移动部12进入到收容区域20时，移动部12大多是以稍微倾斜一些的角度进入到收容区域20的。此时碰撞到侧面壁20a、20b、20c、20d的部分大多是设置了接触传感器50a、50b的基台部18的角落(角部)。

并且，在本实施例1中，按每个接触传感器50预先设定了不同的旋转中心。并且，由旋转中心设定部52设定与有反应的接触传感器50相对应的旋转中心，产生围绕被设定的旋转中心的旋转动作速度，从而回避动作被执行。

在此，在有一个接触传感器有反应的情况下，在与该接触传感器相对应的旋转中心的周围产生旋转动作速度，从而回避动作被执行。并且，在同一时期有两个接触传感器有反应的情况下，在分别与接触传感器相对应的旋转中心的周围产生旋转动作速度，可以通过分别合成旋转动作速度，来生成移动部12的回避动作速度。并且，“同一时期”有同时或者几乎同时这两个意思。

接着，对移动部12在哪个情况下能够通过自动引导来与固定部11实现合体进行说明。

图4是移动部12的基台部18与足部的俯视图。另外，图5所示的旋转动作速度ω表示，在以点Q2为旋转中心来旋转的情况下的角速度。并且，图8所示的旋转动作速度ω表示，在以点Q3为旋转中心来旋转的情况下的角速度。

首先，为了使固定部11与移动部12从分离的状态成为合体的状态，操作者操作操纵杆32，使移动部接近收容区域20。此时，使移动部12(基台部18)的激光距离传感器34朝向收容区域20。并且，激光距离传感器34由于被安装在基台部18的y轴方向的左侧部，因此成为乘坐移动部12的操作者朝向左侧来操作操纵杆32。

在此，操纵杆32具备手柄(图中未示出)，在空档时沿着z轴而被设置，至少通过使所述手柄向x轴方向和y轴方向倾斜，从而能够输出与倾斜的角度和方向有关的信息。并且，通过以手柄的轴为中心来使手柄旋转，从而能够输出与旋转的朝向(正旋转或逆旋转)和旋转量(角度)有关的信息。

并且，通过操作操纵杆32来生成移动指令，根据该移动指令，使车体驱动部31驱动车轮44。另外，车轮44是能够向全方位移动的车轮，具体而言采用全向轮。

在此所谓的移动指令是指与向车体驱动部31的指令动作速度有关的指令，由x轴方向、y轴方向、以及围绕z轴的指令动作速度构成。并且，根据将操纵杆32向x轴方向倾斜的角度，能够改变x轴方向的指令动作速度。并且，根据将操纵杆32向y轴方向倾斜的角度，能够改变y轴方向的指令动作速度。并且，根据操纵杆被旋转了多少，从而能够改变围绕z轴的指令动作速度。此时，旋转中心为z轴，在图4中将该旋转中心表示为点Q1。点Q1是基台部18的中心，坐标为(0，0)。

并且，自动引导控制部33也将移动指令发送给车体驱动部31，并控制移动部12的运动。

并且，被安装在基台部18的侧面18a的激光距离传感器34采用检测区域为扫描角度的±60度(将y轴方向作为基准角0度)、有效距离为4m、角分解度为1度的激光距离传感器。检测区域是指该激光距离传感器能够检测的范围，所述的激光距离传感器34测量与足部14b的距离和角度。

并且，为了检测足部14b的凹处(收容区域20)，从由激光距离传感器34测量的极坐标数据中检测足部14b的点A、点B、点C以及点D。另外，在此所谓的足部14b的凹处虽然指的是收容区域20，不过在该阶段，移动部12还没有将足部14b的凹处识别为收容区域20，因此将收容区域20记作足部14b的凹处。

但是，点C和点D被限制为存在于点A和点B的夹角内。这是为了检测足部14b的凹处。

并且，收容区域识别部37识别由收容点检测部36检测出的四个点所形成的四角形是否为收容区域20。

另外，在收容区域识别部37的识别中，对由激光距离传感器34所检测出的四点的极坐标数据算出的四个边的尺寸与事前注册的收容区域20进行比较。即，由激光距离传感器34所检测出的点A、点B、点C以及点D所形成四角形是否为应该与移动部12进行合体的收容区域20的判断，由收容区域识别部37来进行。

另外，收容区域20的四个边的尺寸为，AB＝CD＝0.80m，AC＝BD＝0.85m，移动部12是一边为0.75m的正方形。

并且，在收容区域识别部37，每当激光距离传感器34扫描检测区域时，如以上所述那样进行是否为能够进行自动引导的状态的判断。在此，能够进行自动引导的状态是指，由激光距离传感器34检测出的点A、点B、点C以及点D所形成的四角形若为应该与移动部12合体的收容区域20，则收容区域识别部37所判断的状态为能够进行自动引导的状态。

并且，在能够进行自动引导的状态，自动引导开始开关38点亮。通过自动引导开始开关38的点亮，操作者能够知道目前的状态为移动部12能够自动与固定部11合体的状态。并且，操作者若需要与移动部12的合体而按下自动引导开始开关38时，床变形驱动部41开始动作，座部16的下方部(脚侧)由床基础部14a抬起。并且，座部16的下方部(脚侧)若成为不与床基础部14a碰撞的状态，则自动引导控制部33将动作指令发送给车体驱动部31。并且，若车体驱动部31接收了动作指令，则移动部12一边进行向y轴方向的进入位置校正以及姿势校正，一边进行与固定部11的合体。此时，乘坐移动部12的操作者成为向正侧方移动的状态。

接着，对移动部12自动进入固定部11的收容区域20的方法进行说明。移动部12为了顺利地进入收容区域20，根据移动部12与收容区域的位置关系，来变更移动部12的进入位置校正和姿势校正的控制项。

因此，自动引导控制部33获得在基准点检测部35获得的基准点距离Ls。另外，基准点距离Ls是指，如图4所示，从收容区域20的侧面壁20c向激光距离传感器34引垂线，该垂线的长度为基准距离Ls。并且，该垂线与侧面壁20c的交点为收容区域20的基准点Ps。

并且，根据基准点距离Ls的距离，自动引导控制部33对移动部12的进入位置校正以及姿势校正的控制项进行变更，从而能够顺利地进入收容区域20。

首先，自动引导控制部33获得在基准点检测部35获得的基准点距离Ls。另外，基准点检测部35利用点A、点B的极坐标数据以及中心点H的距离LH来计算。但是，基准点检测部35的基准点距离Ls的获得并非受此所限，也可以利用点C、点D的极坐标数据以及中心点的距离LH来计算，通过进行姿势校正，利用中心线(通过中心点H和激光距离传感器34以及基台部18的中心的直线)几乎与收容区域20的侧面壁20c垂直这一特点，而将中心线距离LH作为基准点距离Ls来计算。

这样，移动部12通过自动引导而进入到固定部11的收容区域20，移动部12与固定部11合体而成为床10的构成部件。此时，移动部12一边参照点C、点D，一边进行进入位置校正和姿势校正。

但是，在激光距离传感器34的精确度低的情况下或测量数据出现误差的情况下，被设置在基台部18的四个角(角部)的接触传感器50a、50b、50c、50d的某一个会碰撞到侧面壁20a、20b。

在这种情况下，接触传感器50a、50b、50c、50d检测与其他的物体的接触力，根据基于该接触力的回避指令部51的回避指令，移动部12进行回避动作。此时，参照因移动部12与收容区域的位置关系而改变的旋转中心，来进行移动部12的回避动作。一般而言，通过改变旋转中心，从而能够知道运动特性发生了大的改变。

图5所示的点Q2(0，1.5)是，在移动部12通过自动引导而进入收容区域20的状态下，接触传感器50a检测出接触力时的移动部12的回避动作的旋转中心。并且，点Q2是二维的坐标数据，该二维的坐标数据示出点Q2在x轴方向上与点Q1相距0m，在y轴方向上与点Q1相距1.5m。

点Q1在不是自动引导状态的情况下(通常情况)，是接触传感器50a检测出接触力时的移动部12的回避动作的旋转中心(点Q1与操纵杆32的旋转中心相同)。

接着，利用图7所示的旋转中心的变更条件的表52b来说明关于旋转中心的设定动作以及变更动作的图6所示的流程图。

首先，在按下自动引导开始开关38时，移动部12通过自动引导而朝向收容区域20，与此同时，旋转中心设定部52获得接触传感器50a、50b、50c、50d的回避动作的旋转中心。在本实施例的情况下，旋转中心与接触传感器50a、50b、50c、50d相对应被设定为四个。并且，该四个点事先由移动部12存储。

在此将要说明的是，接触传感器50a接触其他的物体，旋转中心设定部52设定与接触传感器50a相对应的旋转中心的情况。

作为用于检测收容区域20与移动部12的位置关系的位置关系检测部，利用获得基准点距离Ls的基准点检测部，该基准点距离Ls是到收容区域20的基准点的距离。作为位置检测部而发挥功能的基准点检测部35由收容点检测部36和基准点检测部35构成。

并且，收容点检测部36根据在激光距离传感器34检测到的极坐标数据来检测作为极坐标的角度为0度的中心点H，根据在收容点检测部36检测到的极坐标数据，基准点检测部35算出收容区域20的基准点Ps的基准点距离Ls。

旋转中心设定部52从基准点检测部35获得基准点距离Ls(步骤S11)。并且，判断基准点距离Ls是否在距离F1(0.7m)以上，该距离F1(0.7m)表示移动部12的一部分进入到了收容区域20的内部(步骤S12)。在此，在表示移动部12进入到了收容区域20的距离F1为，移动部12的前端到达了收容区域20的AC方向的长度的约20％的位置的状态。

在基准点距离Ls为距离F1以上时，旋转中心设定部52将与接触传感器50a对应的旋转中心设定在图5所示的移动部12的进入方向的前方(步骤S13)。

并且，进入方向是指，移动部12接近收容区域20时，移动部12的行进方向。在本实施例1中，由于移动部12的侧面18a与收容区域20的侧面壁20c是相对来合体的，因此移动部12的进入方向是垂直于侧面18a的方向。该方向是与移动部12的y轴方向相同的方向。

另外，在基准点距离Ls比距离F1小时，旋转中心设定部52判断是否在尽头距离F2(0.1m)以上，该尽头距离表示收容区域20的尽头附近(侧面壁20c附近)(步骤S14)。

在此，在本实施例的情况下，由于在与连接点C和点D的线重合的收容区域20的尽头设定了基准点Ps，因此能够通过对基准点距离Ls与尽头距离F2进行直接比较来进行判断。另外，在基准点Ps被设定在上述以外的位置的情况下，也可以将第二基准点Ps2设定在与连接点C和点D的直线重合的收容区域20的尽头，对距离Ls2与尽头距离F2进行比较。

基准点距离Ls若为尽头距离F2以上，则旋转中心设定部52将与接触传感器50a相对应的旋转中心，设定在图8所示的与移动部12的进入方向相反的点Q3(0，-1.5)(步骤S15)。

另外，若基准点距离Ls比尽头距离F2小，则旋转中心设定部52将与接触传感器50a对应的旋转中心设定在与移动部12的进入方向相反的无穷地点的Q4(0，-∞)(图中未示出)。另外，在此旋转中心也可以被设定在移动部12的进入方向的无穷地点。此时，围绕旋转中心的移动部12的动作看上去成为与x轴方向平行的动作(步骤S16)。

旋转中心设定部52按照图7的旋转中心的设定条件的表52b所示，根据基准点距离Ls来设定旋转中心。

另外，激光距离传感器34扫描检测区域，每当基准距离Ls被算出时，就在旋转中心设定部52进行旋转中心的设定。

接着，利用图9的流程图对回避指令部51的工作进行说明。并且，虽然是根据接触传感器50a、50b、50c、50d的各自的反应来发送回避指令的，在此以根据接触传感器50a的反应来进行回避指令部51的回避指令为例进行说明。

首先，回避指令部51在接触传感器50a检测出与其他的物体接触的情况下，监视从接触传感器50a发送来的接触信号(步骤S21)。另外，若没有接收到接触信号则继续进行接触传感器50a的监视。

并且，在接收到接触信号时(步骤S22)，根据接触力f_a来生成回避指令。回避指令是根据接触传感器50a的接触力f_a，按照(数式3)所示的运动特性，在旋转中心的周围被生成的(步骤S23)。

(数式3)

$f_a=M_a^{\mathrm{\θ}}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_a+D_a^{\mathrm{\θ}}{\mathrm{\ω}}_a$ …(式3)

但是，M_aθ∈R是估计到的质量特性，D_aθ∈R是估计到的粘滞特性，ω_a∈R是围绕旋转中心Q2的旋转动作速度。

(数式3)能够像(数式4)那样变形。

(数式4)

${\mathrm{\ω}}_a=L^{-1}\left[\frac{1}{M_a^{\mathrm{\θ}}s+D_a^{\mathrm{\θ}}}L\right[f_a\left]\right]$ …(式4)

但是，L[·]表示拉普拉斯变换，L^-1[·]表示拉普拉斯逆变换。因此，在回避指令部51，以接触力f_a作为输入，按照(数式4)来算出与接触传感器50a相对应的围绕旋转中心Q2的旋转动作速度ω_a。

在此所生成的回避指令仅为旋转动作速度ω_a，而没有生成针对x轴方向、y轴方向的工作的指令。

并且，由旋转中心设定部52来抽出与接触传感器50a相对应的旋转中心(x2，y2)(步骤S24)。此时的旋转中心是指，Q2是表示从作为移动部12的中心点的Q1向x轴方向、y轴方向偏离了多少的二维坐标数据。

并且，将与接触传感器50a相对应的旋转中心和回避指令被发送到移动指令变换部54(步骤S25)。

之后，回避指令变换部54接收从回避指令部51发送来的旋转中心和回避指令。并且，回避指令变换部54将接触传感器50a的回避指令和旋转中心变换为移动指令，并使车体驱动部31进行驱动。

在回避指令变换部54，将作为由回避指令部51生成的回避指令的围绕旋转中心Q2的旋转动作速度，变换为作为移动指令的围绕Q1的动作速度。在此，将旋转中心Q2中的动作速度设为V_a＝[0、0、ω_a]^T∈R³，将旋转中心Q1中的动作速度设为V_b＝[v_b ^x、v_b ^y、ω_b]^T∈R³。

目前可以考虑成，旋转中心Q2的位置为(x₂，y₂)，旋转中心Q1与旋转中心Q2的位置关系为图5所示的情况。此时，在旋转中心Q2中的动作速度V_a与旋转中心Q1中的动作速度V_b之间，(数式5)的关系成立。

(数式5)

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^x\\ v_a^y\\ {\mathrm{\ω}}_a\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& l_2\cos {\mathrm{\θ}}_2\\ 0& 0& -l_2\sin {\mathrm{\θ}}_2\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ {\mathrm{\ω}}_a\end{array}\right]$ …(式5)

不过，具有(数式6)、(数式7)的关系。

(数式6)

$l_2=\sqrt{x_2^2+y_2^2}$ …(式6)

(数式7)

θ₂＝atan 2(y₂，x₂)    …(式7)

并且，在回避指令变换部54，按照(数式5)、(数式6)、(数式7)，将在回避指令部51算出的围绕旋转中心Q2的旋转动作速度V_a，变换为旋转中心Q1中的动作速度V_b。

通过进行这样的控制，固定部11与移动部12顺利地合体所需要的动作能够仅由围绕旋转中心的动作来实现，从而能够容易地进行参数调整。并且，估计到的质量特性M以及估计到的粘滞特性D由于仅成为与围绕旋转中心有关的参数，因此能够容易地进行与运动特性有关的参数调整。

即，通过恰当地设定旋转中心，从而能够进行基于接触力fa的围绕旋转中心的回避动作和姿势校正动作。在这种情况下，如(数式3)所示，可以仅进行彼此相关的两个参数Maθ、Daθ的调整即可。因此，能够容易地进行参数调整。

例如，也可以考虑到在基准点距离Ls为F1以上的情况下，以旋转中心为点Q1的状态来进行回避指令的调整，但由于这样的参数调整需要花费的时间过多，因此是不希望的。理由是，在基准点距离Ls为F1以上的情况下，以旋转中心为点Q1的状态，在接触传感器50a有反应时，在移动部12一边进行回避一边进行姿势校正时，则需要进行x轴方向、y轴方向、z轴方向的调整，因此需要花费大量的参数调整时间。

另外，如本实施例1所示，通过根据收容区域20与移动部12的位置关系来恰当地设定旋转中心，从而能够仅以围绕该旋转中心的运动(z轴旋转)，就能够使收容区域20与移动部12的接触部位的回避与姿势校正同时进行，因此参数调整变得容易。

另外，在基准点距离Ls在F1以上的情况下，将旋转中心设定为行进方向的点(例如Q2)的理由是，如图10和图11所示，在进入到收容区域20之前，在接触到足部14b的进入一侧的侧面壁20d和20e的情况下，能够仅以围绕旋转中心的动作来一边回避接触，一边进行姿势校正。图10示出了接触传感器50a接触到进入方向的左侧的侧面壁20d时的接触回避动作以及姿势校正动作，图11示出了接触传感器50b在接触到进入方向的右侧的侧面壁20e时的接触回避动作以及姿势校正动作。

如图12、图13所示，在进入到收容区域20的过程中接触到侧面壁20a和20b的情况下，由于一边回避接触一边进行姿势校正，因此在基准点距离Ls在F2以上且小于F1的情况下，最好是将旋转中心设定为行进方向的相反方向上的点(例如Q3)。图12示出了接触传感器50a在进入到收容区域20的过程中接触到左侧的侧面壁20a的情况下的接触回避动作以及姿势校正动作，图14示出了接触传感器50b在进入到收容区域20的过程中接触到右侧的侧面壁20b的情况下的接触回避动作以及姿势校正动作。

并且，在此阶段姿势校正几乎处于结束状态(不需要姿势校正)，因为仅进行接触的回避即可，因此在基准点距离Ls小于F2的情况下，最好是将旋转中心设定在进入方向或进入方向的相反方向的无穷(∞)远点。

另外，虽然是按照接触传感器50a、50b、50c、50d来分别设定旋转中心的，不过50b-50d也可以与50a进行同样的设定。具体是，通常状态的移动部12的旋转中心被设定在Q1，基准点距离Ls在F1以上的情况下的旋转中心被设定在Q2。

并且，在基准点距离Ls为小于F1且在F2以上的情况下，旋转中心被设定在点Q3。并且，在基准点距离Ls为小于F2的情况下，旋转中心被设定在进入方向或进入方向的相反方向的∞远点(无穷远点)。

另外，在被设置在进入方向的相反一侧的接触传感器50c、50d，在基准点距离Ls在F2以上时检测出接触的情况下，将旋转中心设定在进入方向，在基准点距离Ls小于F2的情况下，将旋转中心设定在进入方向或进入方向的相反方向的无穷远点的Q4。

基准点距离Ls在F2以上的情况下，将旋转中心设定在进入方向的理由是，在进入到收容区域20的过程中，在接触到边AC和边BD的情况下，一边回避接触一边进行姿势校正的缘故。

在基准点距离Ls小于F2的情况下，将旋转中心设定在进入方向或进入方向的相反方向的无穷远点的理由是，在这一阶段姿势校正几乎结束(不需要姿势校正)，仅进行接触的回避即可的缘故。

在本实施例1中，接触传感器50a、50b、50c、50d是检测接触力的传感器。该传感器例如可以与弹簧等弹性体和电位器并用，并且利用根据变位来检测接触的传感器。

并且，根据(数式5)，随着旋转中心Q1与旋转中心Q2的距离l2的逐渐增大，基台部18的速度V_b增大。在基台部18的速度V_b增大的情况下，随着距离l₂的逐渐增大，如(数式8)所示，可以将围绕Q1的旋转动作速度ω_b校正为ω_b#。

(数式8)

${\mathrm{\ω}}_{b\_}=\frac{1}{l_2}{\mathrm{\ω}}_b$ …(式8)

不过，ω_b#∈R是围绕旋转中心Q2的旋转动作速度ω_b的校正后的旋转动作速度。并且，作为防止基台部中心的速度V_b增大的方法，可以是使接触力f_a减小，或者使估计到的质量特性Mθ和估计到的粘滞特性Dθ增大。据此，即使距离l₂增大，也能够使基台部18的中心的速度V_b保持一定。

产业上的可利用性

本发明具有能够以少的参数调整来进行顺利流畅地动作的移动部，可以作为移动部和固定部合体后的床来发挥作用。

符号说明

10床

11固定部

12移动部

13床部

14a床基础部

14b足部

15固定部侧床部

16座部

17肘放置部

18基台部

18a侧面

19操作面板

20收容区域

20a侧面壁

20c侧面壁

31车体驱动部

32操纵杆

33自动引导控制部

34激光距离传感器

35基准点检测部

36收容点检测部

37收容区域识别部

38自动引导开始开关

40传感器

41床变形驱动部

43分离开关

44车轮

50接触传感器

50a接触传感器

51回避指令部

52旋转中心设定部

54回避指令变换部

Claims (11)

1.一种床，具备固定部和移动部，该移动部被收容在凹状的收容区域，该凹状的收容区域被设在所述固定部，

所述移动部包括：

接触传感器，检测在与其他的物体接触时所产生的接触力；

回避指令部，按照从所述接触传感器得到的接触力，生成回避指令，该回避指令是与所述移动部的旋转有关的信息；

位置检测部，检测所述移动部相对于所述收容区域的位置关系；

旋转中心设定部，按照所述位置检测部所检测出的位置关系，来设定所述回避指令部所生成的回避指令的旋转中心；以及

控制部，使所述移动部围绕由所述旋转中心设定部设定的旋转中心移动。

2.如权利要求1所述的床，

所述位置检测部，获得基准点距离Ls，该基准点距离Ls是到所述收容区域的基准点的距离；

所述旋转中心设定部按照基准点距离Ls来设定所述旋转中心。

3.如权利要求1或2所述的床，

该床具备分别与不同的旋转中心建立了对应关系的多个接触传感器。

4.一种合体方法，用于具备固定部、被设在所述固定部的凹状的收容区域、以及被收容在所述收容区域的移动部的床，通过使所述移动部收容到所述收容区域从而使所述固定部与所述移动部合体，

通过所述移动部所具备的接触传感器，来检测所述移动部与其他的物体接触时所产生的接触力；

按照从所述接触传感器得到的接触力，生成回避指令，该回避指令是与所述移动部的旋转有关的信息；

检测所述移动部相对于所述收容区域的位置关系；

按照被检测出的所述位置关系，设定所述回避指令的旋转中心；

围绕被设定的所述旋转中心进行回避动作。

5.如权利要求4所述的合体方法，

获得基准点距离Ls，以作为所述位置关系，所述基准点距离Ls是所述移动部到所述收容区域的基准点的距离。

6.如权利要求5所述的合体方法，

在所述基准点距离Ls为表示所述移动部进入所述收容区域之前的状态的距离F1以上时，将所述旋转中心设定在所述移动部的进入方向的前方。

7.如权利要求5或6所述的合体方法，

在所述基准点距离Ls小于表示所述移动部进入到所述收容区域之后的状态的距离F1时，将所述旋转中心设定在所述移动部的进入方向的后方。

8.如权利要求5至7的任一项所述的合体方法，

在所述基准点距离Ls小于尽头距离F2时，将所述旋转中心设定在所述移动部的进入方向的前方或进入方向的后方的无穷远点，该尽头距离F2表示，所述移动部位于所述收容区域的尽头附近。

9.如权利要求4至8的任一项所述的合体方法，

在将所述接触传感器所检测出的接触力作为接触力fa，

将所述移动部的估计到的重量特性作为Maθ∈R，

将所述移动部的估计到的粘滞特性作为Daθ∈R时，

以以下的数式4所算出的旋转动作速度ωa∈R来使所述移动部移动。

(数式4)

${\mathrm{\ω}}_a=L^{-1}\left[\frac{1}{M_a^{\mathrm{\θ}}s+D_a^{\mathrm{\θ}}}L\right[f_a\left]\right]$ …(式4)

10.如权利要求4至9的任一项所述的合体方法，

具备多个接触传感器，按照检测出接触的接触传感器的每一个，设定不同的旋转中心。

11.如权利要求10所述的合体方法，

在至少两个接触传感器在同一时期检测出接触的情况下，对围绕按照每个接触传感器而被设定的旋转中心的多个旋转动作速度进行合成，以合成的旋转动作速度使所述移动部移动。

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