CN109531586B

CN109531586B - 移动体

Info

Publication number: CN109531586B
Application number: CN201811080016.2A
Authority: CN
Inventors: 今冈纪章; 安藤健
Original assignee: Panasonic Holdings Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2038-09-17
Also published as: US20190084159A1; CN109531586A

Abstract

一种移动体，能抑制重量或成本的增加及可靠性降低。在可回转移动的移动体(100)中，右手部(105)及左手部(106)为渐开线形状，其渐开线形状的基础圆的中心点穿过回转移动的中心轴中的至少一个轴。

Description

移动体

技术领域

本发明涉及一种自主型的移动体。

背景技术

目前，自主型的机器人(移动体的一例)以不与人接触的方式决定路径，同时进行移动。但是，在机器人在人群中移动的情况下，机器人与人接触的可能性高。因此，有可能机器人不能有效地执行自己的任务。

于是，在非专利文献1中记载有通过机器人积极地与人接触，实施请其让路的动作，在人群中也可以有效地执行任务的方法。

在非专利文献1中，利用双臂搭载2自由度的机器人手臂，在没有不与人接触而能移动的路径的情况下，通过使自己的单臂与人接触，进行请其让路的动作。这样，通过机器人与人接触，机器人可移动的路径增加，机器人利用该路径，能够进行任务执行的效率化。

现有技术文献

非专利文献1：Moondeep C.Shretha et al.,“Using Contact-based Inducementfor Efficient Navigation in a Congested Environment”,Robot and HumanInteractive Communication,Aug31-Sep4.2015

非专利文献1公开的机器人为了实施请人让路的动作，需要控制接触方向，因此，利用双臂搭载2自由度的机器人手臂。但是，将2自由度的双臂机器人手臂搭载到机器人的情况下，可能发生重量或成本的增加及零件数量的增加导致可靠性的降低。

发明内容

为了解决上述现有的课题，本发明的目的在于，提供一种能够抑制重量或成本的增加及可靠性的降低的移动体。

为了实现上述目的，本发明的移动体采用以下的结构，在可回转移动的移动体中，在所述移动体的外侧表面具备渐开线形状，所述渐开线形状的基础圆的中心点穿过所述回转移动的中心轴中至少一个轴。

根据本发明，能够抑制重量或成本的增加及可靠性的降低。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的移动体的构成概要的外观立体图；

图2是示意性表示从正上方观察本实施方式的移动体的状态，表示移动体的接触方法的一例说明图；

图3是示意性表示从正上方观察本实施方式的移动体的状态，表示移动体的接触方法的一例的说明图；

图4是有关本实施方式的移动体的动作的流程图；

图5是有关本实施方式的移动体的开始动作方法的流程图。

附图标记说明

100 移动体

101 躯体

102 右驱动部

103 左驱动部

104 臂部

105 右手部

106 左手部

107 肩部

110 周边物识别部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各附图中，在相同构成要素中添加相同符号。另外，为了容易理解，将各个构成要素作为主体示意性表示各附图。

图1是表示本实施方式的移动体100的构成概要的外观立体图。

移动体100是自主型的移动体。如图1所示，移动体100具备：躯体101；右驱动部102及左驱动部103，其使躯体101移动；臂部104，其从移动体100的宽度方向的左右位置向前方方向延伸出；右手部105及左手部106，其配置于臂部104的前方方向；肩部107(右肩部108、左肩部109)，其可使臂部104(例如，右手部105及左手部106)上升或下降；周边物识别部110。

躯体101是移动体100的主体，可使用右驱动部102及左驱动部103进行移动。右驱动部102及左驱动部103是分别通过同轴(图1所示的y轴)能独立进行旋转的车轮。通过电动机(图示略)使这两个车轮(右驱动部102及左驱动部103)旋转，由此，移动体100进行直线前进或者回转的同时进行移动。此外，图1所示的y轴是与移动体100的宽度方向平行的直线。

臂部104形成从躯体101的宽度方向的左右位置(肩部107)向前方方向延伸出的形状，在其前方方向的前端，通过右手部105和左手部106在移动体100的宽度方向的中央被结合。

右手部105及左手部106的外侧的形状成为中心点穿过右驱动部102及左驱动部103的旋转轴且处于垂直于地面的平面上的渐开线形状。使用图1进行具体地说明，在将右驱动部102及左驱动部103的旋转轴设为y轴，将在该y轴上穿过右驱动部102和左驱动部103的中间位置垂直于地面立起的直线设为z轴的情况下，右手部105及左手部106具备在yz平面上有中心点的渐开线形状。

右手部105及左手部106使用设置于臂部104的根部的肩部107调节前后方向及高度方向(上下方向)的位置。肩部107具备右肩部108和左肩部109。

右肩部108及左肩部109和躯体101经由与移动体100宽度方向平行的旋转轴(图1所示的A轴)结合。该旋转轴A与电动机(图示略)的输出轴连接。右肩部108及左肩部109利用电动机的驱动，以该旋转轴为中心进行旋转。因此，与右肩部108及左肩部109连接的臂部104在上方向或下方向进行动作，进行使右手部105及左手部106上升(举起、抬起)的动作或下降(放下)的动作。

周边物识别部110可测量周边物的位置及形状。作为周边物识别部110，例如，可以使用距离图像传感器，但不限定于此，也可以使用单眼摄像机、立体摄像机、或激光扫描传感器。在使用单眼摄像机、立体摄像机、或激光扫描传感器的情况下，能够得到成本降低及识别精度提高等的效果。

使用图2对渐开线形状的详细及移动体100的接触方法进行说明。

图2是示意性表示从正上方观察移动体100的状态，表示移动体100的接触方法的一例的说明图。

右手部105及左手部106分别具备不同的中心点的渐开线形状，但在下面，使用图2仅表示右手部105，对该右手部105的渐开线形状的详细及接触方法进行说明(图3也同样)。

如图2所示，在从正上方观察移动体100的情况下，右手部105的渐开线中心点O(渐开线形状的基础圆C中心点O)存在于右驱动部102及左驱动部103的旋转轴y上。进而，以右手部105的渐开线形状的基础圆C的半径为r的情况下，当移动体100使用右驱动部102及左驱动部103，以中心点O为中心进行回转时(以穿过中心点O垂直于地面的轴为中心轴进行回转时)，如图2所示，对存在于从右驱动部102及左驱动部103的旋转轴y离开距离r的位置的接触对象P(例如，人)，可在正侧面(正旁面)上(箭头D所示的方向)产生接触力。

假设在图2中，右手部105不是渐开线形状的情况下，由于移动体100回转推压接触对象P，接触对象P移动时，接触力的发生方向回转方向变化。与此相对，在本实施方式中，通过将右手部105设为渐开线形状，即使接触对象P在接触力的发生方向上移动，也可以总是在相同的方向上产生接触力。因此，能够在相同方向上推压接触对象P。

作为决定上述渐开线形状的参数，可列举出基础圆C的半径r和中心点O的位置这两个参数。

期望将接触对象P与移动体100的距离隔出一定距离，根据本申请发明者的反复试验的实验结果，基础圆C的半径r期望根据从移动体100的前部起以30～50cm与接触对象P接触的方式设定。

另外，中心点O的位置也成为移动体100的回转中心位置，因此，以与接触对象P的接触时的移动体100的动作不会增大的方式，优选尽可能靠近移动体100的中心位置，期望设为至少比移动体100小的回转半径。因此，期望右手部105的渐开线形状的中心点O在从移动体100的中心至右驱动部102之间。另外，期望左手部106的渐开线形状的中心点O在从移动体100的中心至左驱动部103之间。

此外，在本实施方式中，渐开线形状不仅在正侧面(正旁面)，还可以在所有方向上发生接触力。使用图3对该具体例进行说明。

图3与图2相同，示意性表示从正上方观察本实施方式的移动体100的状态，表示移动体100的接触方法的一例的说明图。

使用图3，下面对移动体100与相对于移动体100的正侧面(正旁面)(宽度方向)倾斜角度θ的接触对象P接触的情况进行说明。此外，图3所示的角度θ为零时，成为图2的状态。

首先，如图3所示，作为坐标系，将右驱动部102及左驱动部103的旋转轴(图1、图2所示的y轴)设定为α轴，将穿过右手部105的渐开线中心点O且垂直于α轴的线设定为β轴。

另外，渐开线曲线是通过以渐开线中心点O为中心进行旋转，将在渐开线曲线的基础圆C上的任意点上从该点引出的切线设为作用线的曲线。

因此，为了相对于接触对象P在角度θ的方向上产生接触力，只要接触对象P存在于穿过在臂部104右侧的渐开线形状的基础圆C上相对于β轴倾斜角度θ的接点E的切线F上即可。具体而言，通过移动体100移动以使接触对象P存在于满足β＝tanθ×α+r/cosθ的坐标(α，β)上，在角度θ的方向上可以总是持续接触(切线F的方向成为接触力发生方向)。

此外，图3作为一例，表示接触对象P存在于移动体100的右侧的情况，在接触对象P存在于移动体100的左侧的情况下，使用左手部106进行接触。

右手部105及左手部106的渐开线形状成为向移动体100的前方延伸出的形状，因此，在与移动体100周边的接触对象接触的情况下没有问题，但在使移动体100回转的情况下，需要较大的空间，以使其不与移动体100周边的物体接触。

于是，使用肩部107，使右手部105及左手部106的渐开线形状朝向下方向或上方向的同时，将右手部105及左手部106拉向移动体100的跟前方向，由此，在移动体100周边不存在接触对象的情况下，可以不需要较大的空间而进行回转。使用图4的流程图对具体的移动体100的动作进行说明。

图4所示的流程例如通过在移动体100内或移动体100外所具备的控制装置(图示略)的控制来实现。控制装置控制右手部105及左手部106的上下动作及移动体的100的自主移动(例如，直线移动或回转移动等)。

首先，移动体100在使右手部105及左手部106下降(放下)的状态下，开始向指定的目的地移动(步骤S101)。

接着，移动体100使用可检测接触对象的传感器(例如红外线传感器)等确认在其周边是否存在接触对象(步骤S102)。

在不存在接触对象的情况下(步骤S102：否)，流程进入后述的步骤S105。

另一方面，在存在接触对象的情况下(步骤S102：是)，移动体100通过使右手部105及左手部106上升，对接触对象实施开始动作(步骤S103)。

在此，对接触对象的开始动作方法的详细内容，使用图5的流程图在下面进行说明。

首先，移动体100使用周边物识别部110测量接触对象的接触位置(步骤S106)。

接着，移动体100以测量的接触位置存在于满足预定的条件(例如，β＝tanθ×α+r/cosθ)的坐标(α，β)上的方式进行移动(步骤S107)。这时，θ是向接触对象的接触方向，并作为对应使接触对象移动的方向而被决定。

之后，移动体100使右手部105及左手部106上升(步骤S108)，以接触的右手部105或左手部106的渐开线形状的中心点为旋转中心进行回转移动(步骤S109)。

接着，移动体100使用周边物识别部110测量接触对象的位置，基于该测量结果判断接触对象是否移动一定距离以上(换言之，是否隔出移动体100可移动的间隙)(步骤S110)。

在接触对象没有移动一定距离以上的情况下(步骤S110：否)，流程返回到步骤S109。该情况下，移动体100继续回转移动。另一方面，在接触对象移动一定距离以上的情况下(步骤S110：是)，移动体100完成开始动作。

以上，对接触对象的开始动作方法的详细进行了说明。以下，返回图4的说明。

接着，移动体100使右手部105及左手部106下降(放下)之后，再次开始向目的地的移动(步骤S104)。

接着，判断移动体100是否到达目的地(步骤S105)。

在未到达目的地的情况下(步骤S105：否)，流程返回到步骤S101。该情况下，移动体100在使右手部105及左手部106下降(放下)的状态下进行向目的地的移动。

在到达目的地的情况下(步骤S105：是)，移动体100结束移动。即，图4的流程结束。

此外，在步骤S101及步骤S104中，移动体100也可以在举起右手部105及左手部106的状态下进行移动。该情况下，与在使右手部105及左手部106下降(放下)的状态下进行移动的情况相比，由于移动体100的高度因提高举起右手部105及左手部106而相应地变高，因此，容易将移动体100的存在传达给周边的人(接触对象)，成为人可更容易识别移动体100的状态。此外，该情况下，在步骤S103中，通过使右手部105及左手部106下降，对接触对象实施开始动作。

如以上说明，根据本实施方式的移动体100，其特征在于，在移动体100的表面具备渐开线形状，该渐开线形状的中心点穿过回转移动的中心轴中的至少一个轴。由此，为了进行向接触对象(例如，人)的接触的开始动作，可以尽量减少通过追加而搭载的零件，能够抑制移动体100的重量及成本的增加，且也能够将可靠性的降低抑制到最小限度。

本发明不限定于上述实施方式的说明，在不脱离其宗旨的范围内，可以进行各种变形。以下，对各变形例进行说明。

[变形例1]

右驱动部102及左驱动部103也可以不是车轮，而是使用履带。另外，作为移动体100(躯体101)的移动方法，也可以不是右驱动部102及左驱动部103，而是使用腿机构进行移动。该情况下，与在右驱动部102及左驱动部103使用车轮的情况相比，能够容易地进行在凹凸面等不整齐地面的移动。

[变形例2]

作为移动体100(躯体101)的移动方法，也可以不是右驱动部102及左驱动部103，而是使用利用全向轮(万向轮)的全方向(万向)移动机构进行移动。该情况下，与在右驱动部102及左驱动部103使用车轮的情况相比，可移动的自由度增加，因此，能够使移动性能提高。

[变形例3]

右手部105和左手部106只要仅具备任一方即可。该情况下，成为仅单侧方向的接触，但可以减少构成零件。

[变形例4]

肩部107也可以使右肩部108和左肩部109独立动作。例如，也可以通过仅旋转右肩部108，进行仅右手部105的动作(例如，上升动作或下降动作)。同样地，例如，也可以通过仅旋转左肩部109，进行仅左手部106的动作(例如，上升动作或下降动作)。

该情况下，在图4的步骤S103及步骤S104中，接触对象存在于移动体100的右方向时，也可以通过仅右肩部108的旋转进行仅右手部105的动作，在接触对象存在于移动体100的左方向时，也可以通过仅左肩部109的旋转，进行仅左手部106的动作。由此，即使是难以使右手部105及左手部106两方同时动作的狭小的空间，也能够实现与接触对象的动作。

(本发明公开的总结)

本本发明公开的移动体在可进行回转移动的移动体中，在上述移动体的外侧表面具备渐开线形状，上述渐开线形状的基础圆的中心点穿过上述回转移动的中心轴中的至少一个轴。

此外，在本发明公开的移动体中，具备通过相同的旋转轴进行独立旋转，实施上述回转移动的多个驱动部，上述渐开线形状的基础圆的中心点也可以穿过上述驱动部的上述旋转轴，且处于垂直于地面的平面上。

另外，在本发明公开的移动体中，具备从上述移动体的宽度方向的左右位置向前方方向延伸出的臂部，上述臂部通过在上述臂部的前方方向具备的手部在上述移动体的宽度方向的中央被结合，上述手部的外侧也可以是上述渐开线形状。

另外，在本发明公开的移动体中，具备使上述臂部通过与上述移动体的宽度方向平行的旋转轴旋转的肩部，也可以通过上述肩部调节上述手部的前后方向及高度方向的位置。

产业上的可利用性

本发明的移动体在需要自己进行接触的状况下是有用的。例如，能够使用在拥挤环境下进行自主移动时或者推压周边物的同时移动时等。

Claims

1.一种移动体，可进行回转移动，其中，

在所述移动体的外侧表面具备渐开线形状，

所述渐开线形状的基础圆的中心点位于所述回转移动的中心轴中的至少一个轴上。

2.如权利要求1所述的移动体，其中，

具备多个驱动部，

所述多个驱动部在同一轴上具有各自的旋转轴，通过分别独立地旋转而能够进行所述回转移动，

所述渐开线形状的基础圆的中心点位于与地面垂直且穿过所述驱动部的所述旋转轴的平面上。

3.如权利要求1或2所述的移动体，其中，

具备臂部，其从所述移动体的宽度方向的左右位置向前方方向延伸出，

所述臂部通过在所述臂部的前方方向所具备的手部在所述移动体的宽度方向的中央被结合，

所述手部的外侧为所述渐开线形状。

4.如权利要求3所述的移动体，其中，

具备肩部，其使所述臂部通过在与所述移动体的宽度方向平行的旋转轴旋转，

通过所述肩部调节所述手部的前后方向及高度方向的位置。