JP2000219020A - 走行車の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自律走行車の姿勢を安定に維持しつつ、駆動
輪と走行面との接触を確実に保ちスムーズな走行を可能
とすること。 【解決手段】 補助輪１７０は、サスペンション回転軸
１３３を中心に回転可能なサスペンションアーム１４０
を介して車台１０１に取付けられている。サスペンショ
ンアーム１４０はサスペンションばね１４３ａ，１４３
ｂにより補助輪１７０を走行面に押しつける方向に回転
する力を受けている。車台１０１が回転して固定補助輪
１８０の軸と車台後部１０２との距離が所定の距離より
大きくなると、マイクロスイッチ１８７で検知され、付
勢板１６０が付勢ばね１６５を圧縮する方向に回転す
る。付勢ばね１６５の圧縮力はサスペンションアーム１
４０に加えられ、補助輪１７０を走行面に押す力が強く
なるとともに、車台１０１が元の状態に戻るように回転
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は走行車の姿勢制御
装置に関し、特に補助輪と車体との間にサスペンション
機能を備えた走行車の姿勢制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、平坦な空間を移動可能な自律
走行車が知られている。この自律走行車には、部屋と廊
下との敷居部分等の段差の乗り越えをスムーズに行なう
ために、補助輪と車体との間に緩衝機としてサスペンシ
ョンを設けた自律走行車がある。サスペンションを設け
ることにより、段差を乗り越える際に、自律走行車の姿
勢を安定した状態に保つことができるので、段差をスム
ーズに乗り越えることができる。また、サスペンション
に接続された補助輪が段差に乗り上げた場合であって
も、駆動輪が走行面との接触を保つことができるので、
駆動輪がスリップする等の支障を少なくすることができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自律走行車が乗り越え
ようとする段差が大きければ大きいほど、自律走行車を
駆動する駆動モータのトルクを向上させる必要があり、
また、車高を高くする必要がある。さらに自律走行車の
車高を高くするに伴い、サスペンションのストロークを
増大させることが必要となる。

【０００４】しかしながら、車高を高くすると、自律走
行車がスロープを昇降する際に、自律走行車の重心が移
動する量が大きくなる。重心の移動により、サスペンシ
ョンに接続された補助輪側に自律走行車の荷重が偏る
と、サスペンションが沈み込んでしまう。サスペンショ
ンのストロークを増大させると、サスペンションの沈み
込み量が大きくなり、その結果自律走行車の姿勢が崩れ
てしまうという弊害が生じる。

【０００５】一方、サスペンションの弾性力を強くする
ことにより上記弊害を防止することができるが、サスペ
ンションの弾性力を強くすると駆動輪を浮き上がらせる
方向に力が働き、走行面との摩擦力が減少して駆動輪が
スリップしてしまうという問題が発生する。

【０００６】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたもので、自律走行車の姿勢を安定に維持しつ
つ、駆動輪と走行面との摩擦力を確実に保つことができ
る走行車の姿勢制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めにこの発明のある局面による走行車の姿勢制御装置
は、車台と、車台を駆動するための駆動輪と、車台を支
持するための第１の補助輪と、車台と第１の補助輪との
間に設けられ、第１の補助輪を車台に対して上下方向に
移動可能なサスペンション機構と、車台の走行面に対す
る変位を検知する検知手段と、検知手段の出力に応じて
サスペンション機構の弾性力を変化させる制御手段とを
備える。

【０００８】好ましくは走行車の姿勢制御装置の検知手
段は、車台の走行面からの距離の変化を検知することに
より車台の走行面に対する変位を検知することを特徴と
する。

【０００９】さらに好ましくは走行車の姿勢制御装置
は、車台に取付けられた第２の補助輪をさらに備え、検
知手段は、第２の補助輪の走行面からの浮きを検知する
ことにより車台の走行面に対する変位を検知することを
特徴とする。

【００１０】さらに好ましくは走行車の姿勢制御装置の
制御手段は、サスペンション機構に弾性力を付加する付
加手段を含み、検知手段で車台の走行面に対する変位を
検知している間、付加手段を能動化することを特徴とす
る。

【００１１】さらに好ましくは走行車の姿勢制御装置の
制御手段は、サスペンション機構に弾性力を付加する付
加手段を含み、検知手段で車台の走行面に対する変位を
検知してから検知しなくなった後所定の時間が経過する
まで、付加手段を能動化することを特徴とする。

【００１２】さらに好ましくは走行車の姿勢制御装置
は、駆動輪に懸かる荷重を計測するセンサをさらに備
え、制御手段は、サスペンション機構に弾性力を付加す
る付加手段を含み、検知手段で車台の走行面に対する変
位を検知してからセンサで計測した荷重が所定の値にな
るまで、付加手段を能動化することを特徴とする。

【００１３】これらの発明に従うと、自律走行車の姿勢
を安定に維持しつつ、駆動輪と走行面との摩擦力を確実
に保つことが可能な走行車の姿勢制御装置を提供するこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態の１つにお
ける自律走行車について図面を参照して説明する。な
お、図中同一符号は同一または相当する部材を示す。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態の１つにおけ
る自律走行車の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線
断面図である。図１および図２を参照して、自律走行車
１００は、自律走行車１００の基台となる車台１０１
と、車台１０１に取付けられ自律走行車を駆動するため
の右側駆動輪１１０ａおよび左側駆動輪１１０ｂと、サ
スペンションアーム１４０およびサスペンションばね１
４３ａ，１４３ｂとにより構成されるサスペンション機
構と、サスペンション機構により前記車台と接続される
補助輪１７０と、車台１０１の後部にあたる車台後部１
０２の下方に取付けられた走行面と平行な面で回転可能
な固定補助輪１８０とを含む。

【００１６】車台１０１は、その左右の両側に駆動輪１
１０ａ，１１０ｂを支持するための右側壁１０２ａと左
側壁１０２ｂと、後部に固定補助輪１８０を取付けるた
めの車台後部１０２と、サスペンション回転軸１３３を
支持するための支持台１５０ａ，１５０ｂとを含む。サ
スペンション回転軸１３３は、サスペンションアーム１
４０を回転可能に支持するための軸である。

【００１７】駆動輪１１０ａ，１１０ｂは、駆動軸１１
４の一端に取付けられ、駆動軸１１４の他端はプーリ１
１５に接続されている。また、駆動軸１１４は、側壁１
０２ａ，１０２ｂに取付けられた軸受１１８で支持され
ている。軸受１１８は、ベアリングであり、駆動軸１１
４に加わる荷重を測るための圧力センサが取付けられて
いる。この圧力センサをセンシングすることにより、軸
受１１４にかかる荷重をリアルタイムに測ることができ
る。

【００１８】プーリ１１５は、ベルト１１７で駆動プー
リ１１６と接続されており、駆動プーリ１１６はギア部
１１３を介して駆動モータ１１２ａ，１１２ｂと接続さ
れている。

【００１９】したがって、右駆動モータ１１２ａは右駆
動輪１１０ａを回転駆動することができ、左駆動モータ
１１２ｂは左駆動輪１１０ｂを回転駆動することができ
る。このように、右駆動輪１１０ａと左駆動輪１１０ｂ
とはそれぞれ専用の駆動モータによって独立して回転駆
動される。これにより、自律走行車１００は前進、後
退、カーブ走行、その場回転等の動作を行なうことがで
きる。

【００２０】サスペンションアーム１４０は、補助輪１
７０と車台１０１とを接続するための部材である。サス
ペンションアーム１４０の一端の補助輪取付部１４２の
下方に取付けられた回転軸１８９ａを介して回転機構１
７１が取付けられ、回転機構１７１は、車体前部に対し
て走行面と平行な面内で自由に回転することができる。
また、回転機構１７１は、補助輪１７０を挟むように保
持する。そしてサスペンションアーム１４０の他端に
は、フック１４６がナット１４４で取付けられており、
フック１４６にはサスペンションばね１４３ａ，１４３
ｂが掛けられている。サスペンションばね１４３ａの他
端は、車台１０１に固定されたフック１４５に掛けられ
ている。

【００２１】またサスペンションアーム１４０は、サス
ペンション回転軸１３３に回転可能に支持されている。
サスペンション回転軸１３３は、車台１０１に取付けら
れた支持台１５０ａ，１５０ｂに回転可能に支持されて
いる。したがって、サスペンションアーム１４０は、サ
スペンション回転軸１３３を中心に回転することができ
る。これにより、補助輪１７０は、車台１０１に対して
上下方向に移動することが可能となる。補助輪１７０が
車台１０１に対して上方向に移動する場合には、サスペ
ンションアーム１４０はサスペンション回転軸１３３を
中心にして図２で時計回りに回転する。逆に、補助輪１
７０が車台１０１に対して下方に移動する場合には、サ
スペンションアーム１４０はサスペンション回転軸１３
３を中心にして図２で時計と反対回りに回転する。

【００２２】サスペンションアーム１４０は、サスペン
ションばね１４３ａ，１４３ｂの引張り力により、図２
で時計と反対回りの方向に回転する力を受ける。この回
転力により、補助輪１７０を走行面に対して押しつける
力を得る。これにより、駆動輪１１０ａ，１１０ｂと補
助輪１７０とがそれぞれ接触する走行面に高低差がある
場合であっても、駆動輪１１０ａ，１１０ｂと補助輪１
７０とが走行面に接触した状態を保つことができる。換
言すれば、サスペンションばね１４３ａ，１４３ｂによ
りサスペンションアーム１４０が受ける回転力と補助輪
１７０が走行面より受ける反力とが釣り合うことによ
り、サスペンション機能が働く。

【００２３】補助輪１７０を走行面に押しつける力は、
車体１０１に取付けられたフック１４６に反力として働
き、車台１０１を上方に持ち上げる力と釣り合う。

【００２４】サスペンション回転軸１３３は、摩擦式の
電磁クラッチ１３０の摩擦板１３１ａと接続されてい
る。電磁クラッチ１３０のＯＮにより、摩擦板１３１ａ
とクラッチギア１３２と結合した摩擦板１３１ｂとが摩
擦による接触を保ち、同じ方向に同じ回転速度で回転す
る。電磁クラッチ１３０がＯＦＦすることにより、摩擦
板１３１ａと摩擦板１３１ｂとは摩擦による接触から解
放され、摩擦板１３１ｂの回転力は摩擦板１３１ａに伝
達されない。

【００２５】クラッチギア１３２は、ギア１２２と噛み
合い、ギア１２２は変速部１２１を介してモータ１２０
に接続されている。

【００２６】また、サスペンション回転軸１３３には、
付勢板１６０が取付けられている。付勢板１６０のサス
ペンション回転軸１３３から所定の距離だけ離れた位置
に、付勢ばね１６５が取付具１６３で取付けられてい
る。付勢ばね１６５の他端は、サスペンションアーム１
４０のサスペンション回転軸１３３から所定の距離だけ
離れた位置に取付具１６３で取付けられている。

【００２７】付勢板１６０は、サスペンション回転軸１
３３の回転に伴いサスペンション回転軸１３３を中心に
回転することができる。付勢板１６０が回転することに
より、付勢ばね１６５を介してサスペンションアーム１
４０をサスペンション回転軸１３３を中心に回転運動さ
せる力が与えられる。

【００２８】すなわち、付勢板１６０が図２で時計と反
対回りにサスペンション回転軸１３３を中心に回転する
ことにより、付勢ばね１６５を介してサスペンションア
ーム１４０にサスペンション回転軸１３３を中心に時計
と反対回りに回転する力を与える。これにより、補助輪
１７０を走行面に押しつける力が働く。

【００２９】固定補助輪１８０は、車台１０１の車台後
部１０２の下方に回転機構１８１を介して取付けられて
いる。回転機構１８１の回転軸１８９ｂは、車台後部１
０２の下方に取付けられている。回転機構１８１は、車
台後部に対して走行面と平行な面内で自由に回転するこ
とができる。また、回転機構１８１は固定補助輪１８０
の軸を支持している。そして、固定補助輪１８０が走行
面から浮いた状態を検知するためのマイクロスイッチ１
８７を備えている。この回転機構の構成については後で
詳しく説明する。

【００３０】図３は、電磁クラッチ１３０の動作を説明
するための模式図である。図を参照して、モータ１２０
の回転力は、変速部１２１を介してギア１２２に伝達さ
れる。変速部１２１は、モータ１２０の回転速度を変換
するための複数のギアを内蔵しており、モータ１２０の
回転速度を減速するとともに回転力を増加させる。ギア
１２２とクラッチギア１３２とは噛合しており、ギア１
２２の回転力は回転方向が反対となってクラッチギア１
３２に伝達される。クラッチギア１３２は摩擦板１３１
ｂと結合しており、サスペンション回転軸１３３を中心
に空転する。電磁クラッチ１３０がＯＮすることによ
り、クラッチギア１３２がギア１２２と噛合しつつサス
ペンション回転軸１３３上を摩擦板１３１ｂが摩擦板１
３１ａ方向にスライドする。これにより、摩擦板１３１
ｂは摩擦板１３１ａと接触し、摩擦力により同じ方向に
回転する。摩擦板１３１ａの回転は、サスペンション回
転軸１３３にそのまま伝達される。

【００３１】したがって、モータ１２０のトルクとサス
ペンション回転軸１３３を回転させるトルクとが比例す
ることになるので、モータ１２０のトルクを制御するこ
とにより、サスペンション回転軸１３３のトルクを変化
させることが可能となる。これにより、サスペンション
アーム１４０に付加する弾性力を制御することができ
る。

【００３２】一方、付勢板１６０は、付勢ばね１６５か
らサスペンション回転軸１３３より受ける回転力と反対
方向に回転する力を受ける。上述の通りサスペンション
回転軸１３３を回転させるためのトルクは摩擦板１３１
ａと摩擦板１３１ｂとの接触による摩擦力により生じる
ものである。したがって、サスペンション回転軸１３３
を回転させることができるトルクの最大値は、摩擦板１
３１ａと摩擦板１３１ｂとの接触による摩擦力の最大値
により決まる。これより大きなトルクがサスペンション
回転軸１３３に付勢ばね１６５から加わる場合には、摩
擦板１３１ａと摩擦板１３１ｂとの間で滑りが生じる。

【００３３】このことを利用して、モータ１２０のトル
クによる制御を行なうことなく、摩擦板１３１ａと摩擦
板１３１ｂとが滑る状態で接触して生じる摩擦力を、サ
スペンション回転軸１３３を回転させるためのトルクと
することができる。この場合には、サスペンション回転
軸１３３には一定のトルクが加わることになるが、モー
タ１２０のトルクを制御する必要がないので簡単な構成
とすることができる。

【００３４】一方、電磁クラッチ１３０がＯＦＦの場合
には、摩擦板１３１ｂは、サスペンション回転軸１３３
上を摩擦板１３１ａと離れる方向にスライドする。これ
により、摩擦板１３１ａと摩擦板１３１ｂとは接触しな
いので、摩擦板１３１ｂの回転力は摩擦板１３１ａに伝
達されることはない。したがって、摩擦板１３１ｂに取
付けられたクラッチギア１３２は空転することになる。

【００３５】図４は、電磁クラッチ１３０をＯＮするこ
とにより補助輪１７０を走行面に押しつける力の変化を
説明するための図である。図を参照して、サスペンショ
ンアーム１４０は、サスペンションばね１４３ａ，１４
３ｂにより矢印Ｄ方向に力を受ける。これにより、サス
ペンションアーム１４０がサスペンション回転軸１３３
を中心にして図中で時計と反対回りに回転する。これに
より、補助輪１７０は、矢印Ｅ方向にサスペンションば
ね１４３の引張り力に応じた力で走行面に押しつけられ
る。モータ１２０によりギア１２２が矢印Ａ方向に所定
の速度で回転すると、クラッチギア１３２は矢印Ｂ方向
に回転する。ギア１２２とクラッチギア１３２との歯数
が同じであれば、クラッチギア１３２とギア１２２との
回転数は同じとなる。電磁クラッチ１３０がＯＮする
と、上述した摩擦板１３１ａと摩擦板１３１ｂとの摩擦
によりサスペンション回転軸１３３が矢印Ｂ方向に摩擦
板１３１ｂと同じ回転速度で回転しようとする。

【００３６】したがって、サスペンション回転軸１３３
に取付けられた付勢板１６０がサスペンション回転軸１
３３を中心に矢印Ｃ方向に回転しようとする。これによ
り、付勢板１６０とサスペンションアーム１４０との間
に設けられた付勢ばね１６５が圧縮される。付勢ばね１
６５に加わる圧縮力は、サスペンションアーム１４０の
付勢ばね１６５との接合部分に加わる。これにより、サ
スペンションアーム１４０が矢印Ｆ方向に回転しようと
する。サスペンションアーム１４０が矢印Ｆ方向に回転
しようとする力は、補助輪１７０を走行面に対して矢印
Ｅ方向に押しつける力の反力とつり合う。このように、
電磁クラッチ１３０をＯＮすることにより、付勢ばね１
６５が圧縮されてサスペンションアーム１４０に矢印Ｆ
方向に回転する力が加わり、補助輪１７０が走行面に押
しつけられる。したがって、サスペンションばね１４３
でサスペンションアーム１４０を常にサスペンション回
転軸１３３を中心に矢印Ｆ方向に回転させようとする力
に加えて、付勢ばね１６５の弾性力によりサスペンショ
ンアーム１４０を矢印Ｆ方向に回転させようとする力を
付加することができる。

【００３７】図５は、固定補助輪１８０を支持する回転
機構１８１を説明するための断面図である。図を参照し
て、回転機構１８１は、回転機構の本体となる回転部１
８２と、固定補助輪１８０の軸を支持するとともに回転
部１８２に対して走行面と垂直な面内で回転可能に支持
された可動部１８３と、可動部１８３と回転部１８２と
に掛けられたばね１８６と、マイクロスイッチ１８７と
を含む。

【００３８】回転部１８２は、回転軸１８９ｂで車体１
０１の車体後部１０２の下方に接続されている。そし
て、回転部１８２は、回転軸１８９ｂを軸として走行面
と平行な面内で回転可能となっている。

【００３９】固定補助輪１８０はその軸を可動部１８３
の軸受１８５で支持されており、可動部１８３の軸受１
８５とは反対側に設けられた固定軸受１８４で回転部１
８２に取付けられている。したがって、固定補助輪１８
０の軸は、固定軸受１８４を中心にして回転移動するこ
とができる。これにより、固定補助輪１８０は、回転部
１８２が上下に移動した場合であっても、所定の距離内
であれば走行面との接触を保つことができる。このと
き、固定補助輪１８０を走行面に対して押しつける力を
与えるために、可動部１８３の固定軸受１８４に対して
軸受１８５と反対側の端にばね１８６の一端が掛けられ
ており、ばね１８６の他端は回転部１８２に掛けられて
いる。これにより、ばね１８６が縮む方向の力が可動部
１８３に加えられる。したがって、可動部１８３は常に
固定軸受１８４を中心にして図５（Ａ）で時計回りに回
転する力が加えられる。

【００４０】固定補助輪１８０には、自律走行車１００
の荷重の一部が加わる。その荷重を支えるために、可動
部１８３は、軸受１８５が固定軸受１８４よりも上方に
こないように図示しないストッパで止められる。図５
（Ａ）に示す可動部１８３の位置が自律走行車１００が
通常の走行を行なっている場合にストッパで動きが制限
された位置となる。

【００４１】マイクロスイッチ１８７は、回転部１８２
の上面下方に取付けられており、マイクロスイッチ１８
７から延びる検出レバー１８８が固定補助輪１８０の軸
に接触するようになっている。

【００４２】図５（Ｂ）は、自律走行車１００の走行姿
勢が崩れて、車体１０１の車台後部１０２が上方に移動
した場合の回転機構１８１を説明するための断面図であ
る。図を参照して、車台後部１０２の上方移動に伴って
回転部１８２も上方に移動する。これにより、可動部１
８３がばね１８６の引張り力により軸受１８５が固定軸
受１８４よりも下方にくるように回転移動する。その移
動量は、回転部１８２の移動量に応じた距離となる。こ
のとき、固定補助輪１８０は走行面との接触を保つ。回
転部１８２が所定の距離だけ上方に移動すると、回転部
１８２の上面と固定補助輪１８０の軸との距離が大きく
なる。回転部１８２の上面と固定補助輪１８０の軸との
距離が所定の大きさになるとマイクロスイッチ１８７が
ＯＮとなる。これにより、車台後部１０２が走行面に対
して所定の距離以上上方に移動したことを検知すること
ができる。車台後部１０２が走行面に対して上方に移動
した場合には、所定の距離までは固定補助輪１８０が走
行面との接触を保った状態ではあるが、固定補助輪１８
０では自律走行車１００の荷重を全く支えていない状態
であり、この状態を固定補助輪１８０が走行面から浮い
た状態といえる。

【００４３】図６は、本実施の形態における自律走行車
１００の制御部の概略構成を示すブロック図である。制
御部は、自律走行車１００全体を制御するＣＰＵ（中央
演算装置）３００を含む。ＣＰＵ３００は、右駆動モー
タ１１２ａおよび左駆動モータ１１２ｂを制御すること
により、自律走行車１００を前進、後退、カーブ走行、
その場回転等のさまざまな走行動作を行なうことができ
る。ＣＰＵ３００は、右駆動輪エンコーダ３０１ａおよ
び左駆動輪エンコーダ３０１ｂと接続されている。右駆
動輪エンコーダ３０１ａは、右駆動輪１１０ａに接続さ
れて右駆動輪１１０ａの回転方向および回転量をＣＰＵ
３００に送信する。同様に、左駆動輪エンコーダ３０１
ｂは、左駆動輪１１０ｂに接続されて左駆動輪１１０ｂ
の回転方向および回転量をＣＰＵ３００に送信する。Ｃ
ＰＵ３００では、右駆動輪エンコーダ３０１ａと左駆動
輪エンコーダ３０１ｂの出力をもとに、自律走行車１０
０が移動した方向および距離を算出し、自律走行車１０
０が走行した軌跡を演算することにより、現在の位置を
把握する。

【００４４】ＣＰＵ３００は、電磁クラッチ１３０とモ
ータ１２０と接続されている。モータ１２０は、ＣＰＵ
３００の指示により、ＯＮ／ＯＦＦの制御がされる。ま
た、本実施の形態においてはモータ１２０は一定の回転
数で回転するモータとしたが、ＣＰＵ３００でモータ１
２０の回転数を制御するようにしてもよい。これによ
り、付勢ばね１６５でサスペンションアーム１４０に付
勢する弾性力をきめ細かく変えることができる。電磁ク
ラッチ１３０は、ＣＰＵ３００からの指示により、クラ
ッチがＯＮ／ＯＦＦされる。さらに、ＣＰＵ３００は、
マイクロスイッチ１８７と接続されており、マイクロス
イッチ１８７で固定補助輪１８０の軸が下方に移動した
ことを検知した信号を受信する。

【００４５】ＣＰＵ３００に接続される圧力センサ３０
２は、右駆動輪１１０ａの駆動軸１１４にかかる自律走
行車１００の荷重と、左駆動輪１１０ｂの駆動軸１１４
にかかる荷重とを検知するためのセンサである。圧力セ
ンサ３０２は、左右の軸受１１８に設けられている。

【００４６】また、ここでは説明しないが、ＣＰＵ３０
０には種々のセンサ、たとえばＣＣＤセンサ、測距セン
サ、接触センサなどが接続されており、自律走行車１０
０の周囲の環境を検知することができる。自律走行車の
周囲の環境とは、自律走行車が置かれている部屋の形状
や大きさ等を表わす地図情報や、自律走行車のまわりに
置かれている障害物の形状やその障害物までの距離など
である。

【００４７】図７は、制御部で行なわれる姿勢制御処理
の流れを示すフロー図である。図を参照して姿勢制御処
理ではまず、固定補助輪１８０の浮き上がりを検出した
か否かが判断される（ステップＳ０１）。固定補助輪１
８０の浮き上がりの検出は、マイクロスイッチ１８７が
ＯＮしたか否かにより検出される。マイクロスイッチ１
８７がＯＮになる場合とは、固定補助輪１８０の軸と回
転部１８２の上板との距離が所定の値よりも大きくなっ
た場合にＯＮする。

【００４８】そして、固定補助輪１８０の浮き上がりが
検出された場合には、電磁クラッチ１３０をＯＮする
（ステップＳ０２）。これにより、摩擦板１３１ａと摩
擦板１３１ｂとが摩擦による接触をし、クラッチギア１
３２の回転力が摩擦板１３１ａ，１３１ｂを介してサス
ペンション回転軸１３３に伝わる。サスペンション回転
軸１３３が回転することにより、付勢板１６０がサスペ
ンション回転軸１３３を中心に回転し、付勢ばね１６５
を下方に圧縮する。付勢ばね１６５が下方に圧縮される
と、サスペンションアーム１４０がサスペンション回転
軸１３３を中心に回転する力を受ける。これにより、補
助輪１７０が走行面に対して押しつけられる。

【００４９】サスペンション回転軸１３３を回転させる
力の反力により、車台１０１が元の姿勢に戻る方向に力
を受ける。これにより、固定補助輪１８０の軸と回転部
１８２の上板との距離が元の距離に戻るようになる。

【００５０】そして、再度固定補助輪１８０の走行面か
らの浮き上がりが検出されているか否かが判断される
（ステップＳ０３）。そして、固定補助輪１８０が走行
面に対して浮き上がっていることを検出している間待機
状態となる。この間、電磁クラッチ１３０はＯＮの状態
となる。したがって、サスペンションアーム１４０に加
わる弾性力は、付加された状態となっている。

【００５１】次に、固定補助輪１８０が走行面から浮き
上がっていないことを検出してから０．３秒たったか否
かが判断される（ステップＳ０４）。すなわち、マイク
ロスイッチ１８７がＯＦＦとなってから０．３秒経過す
るまで待機状態となる。これは、固定補助輪１８０の軸
と回転部１８２の上板との距離が所定の大きさとなった
後においても、０．３秒の間電磁クラッチ１３０をＯＮ
した状態、すなわちサスペンションアーム１４０に付加
される弾性力を増加した状態を維持することを示す。こ
れにより、自律走行車１００が姿勢を崩した後に、電磁
クラッチ１３０をＯＮして姿勢を元の姿勢に戻した後、
再度姿勢を崩すという一連の流れが発振により周期的に
連続するという不具合を防止することができる。

【００５２】そして、マイクロスイッチ１８７がＯＦＦ
してから０．３秒経過した後に電磁クラッチ１３０をＯ
ＦＦする（ステップＳ０５）。これにより、サスペンシ
ョンアーム１４０に対して加えられる弾性力は、サスペ
ンションばね１４３ａ，１４３ｂにより加えられる弾性
力だけとなる。

【００５３】以上説明したとおり、本実施の形態におけ
る自律走行車は、マイクロスイッチ１８７により、固定
補助輪１８０の軸が回転部１８２の上板と所定の距離だ
け離れたときに、すなわち、固定補助輪１８０の走行面
に対する浮きを検知している間とマイクロスイッチ１８
７で浮きを検知しなくなってから０．３秒経過するまで
の間、サスペンションアーム１４０にサスペンションば
ね１４３ａ，１４３ｂにより加えられる弾性力に加え
て、付勢ばね１６５の弾性力が付勢される。これによ
り、自律走行車１００の姿勢が崩れた場合に直ちに元の
姿勢に戻すことができ、安定な走行を可能とする。

【００５４】また、付勢ばね１６５によりサスペンショ
ンアーム１４０に加える弾性力を、マイクロスイッチ１
８７で固定補助輪１８０が走行面からの浮きを検知して
いる間だけでなく、検知しなくなってから０．３秒経過
するまで弾性力を付勢するようにしたので、自律走行車
１００の姿勢が崩れて姿勢を元の位置に戻した後、さら
に姿勢が崩れるという周期が繰返される発振を防止する
ことができる。

【００５５】さらに、固定補助輪１８０の走行面に対す
る浮きを検知している間とマイクロスイッチ１８７で浮
きを検知しなくなってから０．３秒経過するまでの間だ
け、電磁クラッチ１３０をＯＮすることにより、サスペ
ンションアーム１４０に弾性力を付加するようにしたの
で、固定補助輪１８０が走行面から浮かないときは、電
力を消費しないので省電力である。特に電池を電源とし
て用いる自律走行車には有効である。

【００５６】なお、本実施の形態においては、固定補助
輪１８０の走行面からの浮きを検知することにより、車
台１０１の走行面に対する変位を検知するようにした
が、車台にジャイロセンサや加速度センサなどを装着し
て、車台の走行面に対する変位を検知するようにしても
よい。 ［姿勢制御処理の変形例］次に、姿勢制御処理の変形例
を説明する。図８は、変形された姿勢制御処理の流れを
示すフロー図である。変形された姿勢制御処理では、マ
イクロスイッチ１８７で固定補助輪１８０の走行面から
の浮き上がりを検出したか否かが判断される（ステップ
Ｓ１１）。固定補助輪１８０の走行面からの浮き上がり
は、マイクロスイッチ１８７がＯＮとなることにより検
出される。ステップＳ１１では、マイクロスイッチ１８
７がＯＦＦの間待機状態となり、マイクロスイッチ１８
７がＯＮとなった時点でステップＳ１２に進む。そし
て、ステップＳ１２では、電磁クラッチ１３０をＯＮす
る。これにより、サスペンションアーム１４０にサスペ
ンションばね１４３ａ，１４３ｂによる弾性力に加えて
付勢ばね１６５による弾性力が加えられる。そして補助
輪１７０を走行面に押しつける力が増加することによ
り、固定補助輪１８０の走行面からの浮きがなくなるよ
うに姿勢が元の状態に戻される。

【００５７】次に、駆動輪１１０ａ，１１０ｂのそれぞ
れの駆動軸１１４にかかる荷重を圧力センサ３０２で検
出する。検出された荷重Ｍが所定の荷重Ｍ０と比較され
る（ステップＳ１３）。検出された荷重Ｍが所定の荷重
Ｍ０よりも大きい間は待機状態となり、等しいか小さく
なった場合にステップＳ１４に進む。ステップＳ１４で
は、電磁クラッチ１３０をＯＦＦする。そして処理を終
了する。

【００５８】以上説明したとおり、変形された制御処理
では、固定補助輪１８０の走行面からの浮きを検出した
ときから駆動軸１１４にかかる荷重Ｍが所定の荷重Ｍ０
よりも大きい間、電磁クラッチ１３０がＯＮする。これ
により、上述の姿勢制御処理における効果に加えて、駆
動輪１１０ａ，１１０ｂにかかる荷重が所定の荷重Ｍ０
よりも小さくなることがないので、補助輪１７０を走行
面に押しつける力が増加することにより駆動輪１１０
ａ，１１０ｂがスリップするという不具合を防止するこ
とができる。

【００５９】図９は、本実施の形態における自律走行車
の姿勢制御動作を説明するための図である。図９（Ａ）
は、通常の走行状態における自律走行車の模式的断面図
である。この状態では、サスペンションアーム１４０
は、サスペンションばね１４３ａ，１４３ｂとにより弾
性力が加えられ、補助輪１７０は、一定の力で走行面に
押しつけられている。

【００６０】図９（Ｂ）は、固定補助輪１８０が走行面
から浮いた状態を示す図である。自律走行車１００の重
心が前方に移動するなどした場合に車台１０１が傾いて
固定補助輪１８０が走行面から浮いた状態となる。この
場合、サスペンションばね１４３ａ，１４３ｂが延びる
ことにより補助輪１７０を走行面に押しつける力は増大
するけれども、サスペンションばね１４３ａ，１４３ｂ
の弾性力だけでは車台１０１を元の状態に維持しておく
ことができない力が加わったときに車台１０１が傾く。

【００６１】図９（Ｃ）は、電磁クラッチ１３０がＯＮ
したときの状態を示す図である。電磁クラッチ１３０が
ＯＮすると、付勢板１６０がサスペンション回転軸１３
３を中心にして図面で時計と反対回りに回転することに
より、付勢ばね１６５に弾性力を発生させる。発生した
付勢ばね１６５の弾性力は、サスペンションアーム１４
０を図中で時計と反対回りにサスペンション回転軸１３
３を中心に回転させる力が発生させる。これにより、補
助輪１７０を走行面に押しつける力が増加する。サスペ
ンション回転軸１３３を回転させる力の反力が、車台１
０１をサスペンション回転軸１３３を中心にして図面で
時計回りに回転させる力となって働く。その結果、車台
１０１が図９（Ａ）に示す元の位置に戻ることになる。

【００６２】図１０は、自律走行車がスロープを下降し
始めてから下降し終わるまでの状態を示す図である。駆
動輪がスロープの始まりに達したとき（図１０
（Ａ））、補助輪１７０は既にスロープを下降している
が、補助輪１７０と駆動輪１１０と固定補助輪１８０と
も走行面との接触を保っている。これは、サスペンショ
ンアーム１４０が回転して補助輪１７０の回転軸を下方
に移動させることにより可能となるものである。補助輪
１７０を下方に移動させるための力は、サスペンション
ばね１４３によりサスペンションアーム１４０に付勢さ
れる。これにより、固定補助輪１８０が走行面より浮き
上がることをある程度防止することができる。

【００６３】補助輪１７０と、駆動輪１１０ａ，１１０
ｂと、固定補助輪１８０とがすべてスロープ上にあると
き（図１０（Ｂ））、自律走行車１００の重心は、前方
（補助輪１７０側）に移動する。これにより、車台１０
１がサスペンション回転軸１３３を中心に時計と反対回
りに回転しようとする力が働き、固定補助輪１８０が走
行面から浮くことになる。マイクロスイッチ１８７で固
定補助輪１８０の走行面からの浮きを検知して電磁クラ
ッチ１３０をＯＮしてサスペンションアーム１４０に付
勢する弾性力を増加することにより、固定補助輪１８０
が走行面から浮かないように車台１０１を時計回りに回
転させる。

【００６４】これにより、自律走行車の補助輪１７０と
駆動輪１１０ａ，１１０ｂと、固定補助輪１８０とがス
ロープである走行面に接触した状態を保ちながらスロー
プを下降することができる。

【００６５】駆動輪１１０ａ，１１０ｂがスロープの終
端に達したとき（図１０（Ｃ））、補助輪１７０の回転
軸を上方に移動させることにより、補助輪１７０と駆動
輪１１０ａ，１１０ｂと固定補助輪１８０とが走行面に
接触した状態を維持することができる。この状態におい
ても、自律走行車１００の重心は前方に偏っているの
で、サスペンションアーム１４０に付勢される弾性力を
増加させることにより、固定補助輪１８０が走行面から
浮くことを防止することができる。

【００６６】以上説明したとおり、本実施の形態におけ
る自律走行車は、走行面の状態によって変化する自律走
行車の重心の移動により生じる姿勢の変化を、固定補助
輪１８０の走行面からの浮きを検知することにより把握
し、元の姿勢に戻すために補助輪１７０と車台１０１と
の間に設けられたサスペンション機構の弾性力を所定の
間増加させるようにした。これにより、走行面の形状に
よらず補助輪１７０と駆動輪１１０ａ，１１０ｂと、固
定補助輪１８０とがそれぞれ走行面に接触した状態を保
ちつつスムーズな走行が可能となる。また、サスペンシ
ョン機構の弾性力を増加することにより生ずる駆動輪１
１０ａ，１１０ｂがスリップするという弊害を、サスペ
ンション機構の弾性力を自律走行車の姿勢の変化に合わ
せて動的に変化させることにより、防止することができ
る。

【００６７】なお、今回開示された実施の形態は全ての
点で例示であって、制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１つにおける自律走行車
の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】電磁クラッチ１３０の動作を説明するための模
式図である。

【図４】電磁クラッチ１３０をＯＮすることにより補助
輪１７０を走行面に押しつける力の変化を説明するため
の図である。

【図５】固定補助輪１８０を支持する回転機構１８１を
説明するための断面図である。

【図６】本実施の形態における自律走行車１００の制御
部の概略構成を示すブロック図である。

【図７】姿勢制御処理の流れを示すフロー図である。

【図８】変形された姿勢制御処理の流れを示すフロー図
である。

【図９】本実施の形態における自律走行車の姿勢制御動
作を説明するための図である。

【図１０】本実施の形態における自律走行車がスロープ
を下降する場合の状態を説明するための図である。

【符号の説明】

１００ 自律走行車 １０１ 車台 １１０ａ，１１０ｂ 駆動輪 １３０ 電磁クラッチ １３１ａ，１３１ｂ 摩擦板 １３２ クラッチギア １３３ サスペンション回転軸 １４０ サスペンションアーム １６０ 付勢板 １６５ 付勢ばね １４３ａ，１４３ｂ サスペンションばね １５０ａ，１５０ｂ 支持台 １７０ 補助輪 １８０ 固定補助輪 １８７ マイクロスイッチ １８１ 回転機構

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車台と、 前記車台を駆動するための駆動輪と、 前記車台を支持するための第１の補助輪と、 前記車台と前記第１の補助輪との間に設けられ、前記第
   １の補助輪を前記車台に対して上下方向に移動可能なサ
   スペンション機構と、 前記車台の走行面に対する変位を検知する検知手段と、 前記検知手段の出力に応じて前記サスペンション機構の
   弾性力を変化させる制御手段とを備えた、走行車の姿勢
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記車台の走行面からの距離の変化を検
   知することにより前記車台の走行面に対する変位を検知
   することを特徴とする、請求項１に記載の走行車の姿勢
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記車台に取付けられた第２の補助輪を
   さらに備え、 前記検知手段は、前記第２の補助輪の走行面からの浮き
   を検知することにより前記車台の走行面に対する変位を
   検知することを特徴とする、請求項１に記載の走行車の
   姿勢制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記サスペンション機
   構に弾性力を付加する付加手段を含み、前記検知手段で
   前記車台の走行面に対する変位を検知している間、前記
   付加手段を能動化することを特徴とする、請求項１また
   は２に記載の走行車の姿勢制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記サスペンション機
   構に弾性力を付加する付加手段を含み、前記検知手段で
   前記車台の走行面に対する変位を検知してから検知しな
   くなった後所定の時間が経過するまで、前記付加手段を
   能動化することを特徴とする、請求項１または２に記載
   の走行車の姿勢制御装置。
6. 【請求項６】 前記駆動輪に懸かる荷重を計測するセン
   サをさらに備え、 前記制御手段は、前記サスペンション機構に弾性力を付
   加する付加手段を含み、前記検知手段で前記車台の走行
   面に対する変位を検知してから前記センサで計測した荷
   重が所定の値になるまで、前記付加手段を能動化するこ
   とを特徴とする、請求項１または２に記載の走行車の姿
   勢制御装置。