JP2005295734A - 衝突検知装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体が安定的に障害物への衝突を検知しつつ走行できるようにする。
【解決手段】移動体の走行中にＤＣモータの回転速度を検出し、その出力信号と回転速度指令信号とを比較して比例・積分特性を付与し、その出力信号をＰＷＭ信号に変換し、当該ＰＷＭ信号により異常状態かどうかを判別し、正常であればＰＷＭ信号をＤＣモータへ与えるとともに所定時間待機し、異常であれば異常状態が継続した時間を計測してその出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、比較結果の出力信号が異常であればＤＣモータを停止させる。
【選択図】図４

Description

本発明はＤＣモータにＰＷＭ制御を用いることで駆動される移動体における衝突検知装置および方法に関するものである。

移動体が移動中に障害物に衝突したこと自らが知るには、様々なセンサが使われてきた。これらのセンサが何らかの信号を送信し、これを解析もしくは検知することで移動体は自身が障害物に衝突したと判断していた。

しかし、移動体が衝突したことを自ら知るためにセンサを用いているので、用いられるセンサの信頼性に依存するシステムとなっていた。
特開平７−１６５００９号公報

上記従来のセンサ等を用いる衝突検知方法および装置では、コスト高となり、非経済的な方法および装置となってしまう。また、衝突検知の信頼性もセンサやセンサが働く基板等の物理的な要素に依存することとなってしまう。

したがって、環境によって誤動作を起こす可能性を大きく抑えるまでには至らなかった。

そこで、本発明は、センサを用いることなく、移動体が安定的に障害物への衝突を検知しながら走行することのできる衝突検知装置および方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の衝突検知装置は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である１つのＤＣモータと、上記ＤＣモータにより回転される１個以上の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知装置であって、上記移動体の走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、上記モータ回転速度検出手段の出力信号と回転速度指令信号とを比較する第１の比較手段と、上記第１の比較手段の出力信号に対して比例・積分特性を付与する補償手段と、上記補償手段の出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換してこれを上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ出力変換手段と、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号に基づいて異常状態かどうかの判別を行う第１の異常状態判別手段と、上記第１の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する異常継続時間計測手段と、上記異常継続時間計測手段の出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第２の比較手段と、上記第２の比較手段の出力信号に対してその出力信号が異常状態かどうかの判別を行う第２の異常状態判別手段と、上記第２の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば、上記ＤＣモータを停止させる停止手段と、上記一連の処理を所定の間隔おきに実行させるサイクリック処理手段とを有する構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出
力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、上記異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記停止手段により停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記動作パターンは、上記停止手段により停止した後、停止する直前に回転していた上記駆動輪の回転方向と逆方向へ上記駆動輪が回転して上記移動体が移動するパターンである。

この課題を解決するために、本発明の衝突検知装置は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である複数のＤＣモータと、上記ＤＣモータによりそれぞれ回転される複数の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知装置であって、上記移動体の走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、上記モータ回転速度検出手段の出力信号と回転速度指令信号とを比較する第１の比較手段と、上記第１の比較手段の出力信号に対して比例・積分特性を付与する補償手段と、上記補償手段の出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換してこれを上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ出力変換手段と、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号に基づいて異常状態かどうかの判別を行う第１の異常状態判別手段と、上記第１の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する異常継続時間計測手段と、上記異常継続時間計測手段の出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第２の比較手段と、上記第２の比較手段の出力信号に対してその出力信号が異常状態かどうかの判別を行う第２の異常状態判別手段と、上記第２の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば、全ての上記ＤＣモータを停止させる停止手段と、上記一連の処理を所定の間隔おきに実行させるサイクリック処理手段とを有する構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間
に、上記異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした場合に異常状態であると判別する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記停止手段により停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記動作パターンは、最初に衝突を検知した上記駆動輪が設置されている場所の近傍に障害物が存在したと予測し、何れの上記駆動輪が衝突を検知したのかという情報に基づいて決定される。

本発明のさらに好ましい形態において、上記動作パターンは、障害物に衝突し上記停止手段により停止した後、停止する直前に回転していたそれぞれの上記駆動輪の回転方向と逆方向へそれぞれの上記駆動輪が回転して上記移動体が移動する第１の動作と、上記第１の動作が完了した後、障害物が存在したと予測した場所を避ける方向へと上記移動体の進行方向を変える第２の動作とである。

この課題を解決するために、本発明の衝突検知方法は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である１つのＤＣモータと、上記ＤＣモータにより回転される１個以上の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知方法であって、上記移動体の走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出する第１のステップと、上記第１のステップで得た出力信号と回転速度指令信号とを比較する第２のステップと、上記第２のステップで得た出力信号に対して比例・積分特性を付与する第３のステップと、上記第３のステップで得た出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換する第４のステップと、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ信号により、予め定めた異常状態判別基準に基づいて、異常状態かどうかの判別を行う第５のステップと、上記第５のステップの判別結果が正常であれば上記ＰＷＭ信号を上記ＤＣモータへ与える第６のステップと、上記第５のステップの判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する第７のステップと、上記第７のステップで得た出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第８のステップと、上記第８のステップで得た出力信号に対してその出力信号が異常であれば、上記ＤＣモータを停止させる第９のステップと、上記第６のステップの後、所定時間待機する第１０のステップと、上記第１〜第１０のステップをサイクリックに処理する第１１のステップとを有するものである。

本発明の好ましい形態において、上記異常状態は、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータへ与えるＰＷＭ信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その
閾値を超えた状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記衝突検知では、上記第９のステップにより移動体が停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記動作パターンは、上記移動体が停止した後、停止する直前に回転していた上記駆動輪の回転方向と逆方向へ上記駆動輪が回転して上記移動体が移動する。

この課題を解決するために、本発明の衝突検知方法は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である複数のＤＣモータと、上記ＤＣモータによりそれぞれ回転される複数の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知方法であって、上記移動体が走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出する第１のステップと、上記第１のステップで得た出力信号と回転速度指令信号とを比較する第２のステップと、上記第２のステップで得た出力信号に対して比例・積分特性を付与する第３のステップと、上記第３のステップで得た出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換する第４のステップと、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ信号により、予め定めた異常状態判別基準に基づいて、異常状態かどうかの判別を行う第５のステップと、上記第５のステップの判別結果が正常であれば上記ＰＷＭ信号を上記ＤＣモータへ与える第６のステップと、上記第５のステップの判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する第７のステップと、上記第７のステップで得た出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第８のステップと、上記第８のステップで得た出力信号に対してその出力信号が異常であれば、すべての上記ＤＣモータを停止させる第９のステップと、上記第６のステップの後、一定時間待機する第１０のステップと、上記第１〜第１０のステップをサイクリックに処理する第１１のステップとを有するものである。

本発明の好ましい形態において、上記異常状態は、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータへ与えるＰＷＭ信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰ
ＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記異常状態判別基準は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記異常状態判別基準は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした状態である。

本発明のさらに好ましい形態において、上記衝突検知では、上記第９のステップにより移動体が停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する。

本発明のさらに好ましい形態において、上記動作パターンは、最初に衝突を検知した上記駆動輪が設置されている場所の近傍に障害物が存在したと予測し、何れの上記駆動輪が衝突を検知したのかという情報に基づいて決定される。

本発明のさらに好ましい形態において、上記動作パターンは、上記第９のステップにより移動体が停止した後、停止する直前に回転していた上記駆動輪の回転方向と逆方向へ上記駆動輪が回転して上記移動体が移動する第１の動作と、上記第１の動作が完了した後、障害物が存在したと予測した場所を避ける方向へと上記移動体の進行方向を変える第２の動作とである。

本発明によれば、ＤＣモータにＰＷＭ制御を行い、そのデューティ比の変化で障害物に衝突したかどうかを判別するようにしているので、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという有効な効果が得られる。

また、本発明によれば、システム全体としても誤動作を起こす可能性を大きく抑えることが可能になるという有効な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である１つのＤＣモータと、上記ＤＣモータにより回転される１個以上の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知装置であって、上記移動体の走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、上記モータ回転速度検出手段の出力信号と回転速度指令信号とを比較する第１の比較手段と、上記第１の比較手段の出力信号に対して比例・積分特性を付与する補償手段と、上記補償手段の出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換してこれを上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ出力変換手段と、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号に基づいて異常状態かどうかの判別を
行う第１の異常状態判別手段と、上記第１の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する異常継続時間計測手段と、上記異常継続時間計測手段の出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第２の比較手段と、上記第２の比較手段の出力信号に対してその出力信号が異常状態かどうかの判別を行う第２の異常状態判別手段と、上記第２の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば、上記ＤＣモータを停止させる停止手段と、上記一連の処理を所定の間隔おきに実行させるサイクリック処理手段とを有する衝突検知装置であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、上記異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記停止手段により停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する衝突検知装置であり、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物があった方向以外の方向へそれまでの進行方向を修正することができるという作用を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、上記動作パターンは、上記停止手段により停止した後、停止する直前に回転していた上記駆動輪の回転方向と逆方向へ上記駆動輪が回転して上記移動体が移動するパターンである衝突検知装置であり、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物に衝突する前に走行していた所定の位置へと戻り、その後検知した障害物がない方向へと進行方向を修正することができるという作用を有する。

本発明の請求項８に記載の発明は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である複数のＤＣモータと、上記ＤＣモータによりそれぞれ回転される複数の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知装置であって、上記移動体の走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、上記モータ回転速度検出手段の出力信号と回転速度指令信号とを比較する第１の比較手段と、上記第１の比較手段の出力信号に対して比例・積分特性を付与する補償手段と、上記補償手段の出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換してこれを上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ出力変換手段と、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号に基づいて異常状態かどうかの判別を行う第１の異常状態判別手段と、上記第１の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する異常継続時間計測手段と、上記異常継続時間計測手段の出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第２の比較手段と、上記第２の比較手段の出力信号に対してその出力信号が異常状態かどうかの判別を行う第２の異常状態判別手段と、上記第２の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば、全ての上記ＤＣモータを停止させる停止手段と、上記一連の処理を所定の間隔おきに実行させるサイクリック処理手段とを有する衝突検知装置であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、上記異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することが
できるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、上記第１の異常状態判別手段は、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした場合に異常状態であると判別する衝突検知装置であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、上記停止手段により停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する衝突検知装置であり、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物があった方向以外の方向へそれまでの進行方向を修正することができるという作用を有する。

本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、上記動作パターンは、最初に衝突を検知した上記駆動輪が設置されている場所の近傍に障害物が存在したと予測し、何れの上記駆動輪が衝突を検知したのかという情報に基づいて決定される衝突検知装置であり、移動体は走行中に障害物に衝突したことを検知した場合、どの駆動源が衝突を検知したかを知ることができ、その情報と停止する直前に走行していた進行方向を考慮することで障害物と移動体自身との相対位置を知ることができ、また、その情報により障害物に衝突したことを検知して停止した後の動作において、障害物を回避するための最適な進行方向とその移動動作を決定することができるという作用を有する。

本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の発明において、上記動作パターンは、障害物に衝突し上記停止手段により停止した後、停止する直前に回転していたそれぞれの上記駆動輪の回転方向と逆方向へそれぞれの上記駆動輪が回転して上記移動体が移動する第１の動作と、上記第１の動作が完了した後、障害物が存在したと予測した場所を避ける方向へと上記移動体の進行方向を変える第２の動作とである衝突検知装置であり
、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物に衝突する前に走行していた所定の位置へと戻り、その後、検知した障害物と移動体自身との相対位置情報に基づいて、検知した障害物を避けるよう第２の動作を行い、検知した障害物がない方向へと進行方向を修正することができるという作用を有する。

本発明の請求項１６に記載の発明は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である１つのＤＣモータと、上記ＤＣモータにより回転される１個以上の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知方法であって、上記移動体の走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出する第１のステップと、上記第１のステップで得た出力信号と回転速度指令信号とを比較する第２のステップと、上記第２のステップで得た出力信号に対して比例・積分特性を付与する第３のステップと、上記第３のステップで得た出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換する第４のステップと、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ信号により、予め定めた異常状態判別基準に基づいて、異常状態かどうかの判別を行う第５のステップと、上記第５のステップの判別結果が正常であれば上記ＰＷＭ信号を上記ＤＣモータへ与える第６のステップと、上記第５のステップの判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する第７のステップと、上記第７のステップで得た出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第８のステップと、上記第８のステップで得た出力信号に対してその出力信号が異常であれば、上記ＤＣモータを停止させる第９のステップと、上記第６のステップの後、所定時間待機する第１０のステップと、上記第１〜第１０のステップをサイクリックに処理する第１１のステップとを有する衝突検知方法であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。

本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、上記異常状態は、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータへ与えるＰＷＭ信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた状態である衝突検知方法であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。

本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない状態である衝突検知方法であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態である衝突検知方法であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした状態である衝突検知方法であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２１に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、上記衝突検知では、上記第９のステップにより移動体が停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する衝突検知方法であり、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物があった方向以外の方向へそれまでの進行方向を修正することができるという作用を有する。

本発明の請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の発明において、上記動作パターンは、上記移動体が停止した後、停止する直前に回転していた上記駆動輪の回転方向と逆方向へ上記駆動輪が回転して上記移動体が移動する衝突検知方法であり、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物に衝突する前に走行していた所定の位置へと戻り、その後検知した障害物がない方向へと進行方向を修正することができるという作用を有する。

本発明の請求項２３に記載の衝突検知方法は、ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である複数のＤＣモータと、上記ＤＣモータによりそれぞれ回転される複数の駆動輪と、上記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知方法であって、上記移動体が走行中に上記ＤＣモータの回転速度を検出する第１のステップと、上記第１のステップで得た出力信号と回転速度指令信号とを比較する第２のステップと、上記第２のステップで得た出力信号に対して比例・積分特性を付与する第３のステップと、上記第３のステップで得た出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換する第４のステップと、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータに与えるＰＷＭ信号により、予め定めた異常状態判別基準に基づいて、異常状態かどうかの判別を行う第５のステップと、上記第５のステップの判別結果が正常であれば上記ＰＷＭ信号を上記ＤＣモータへ与える第６のステップと、上記第５のステップの判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する第７のステップと、上記第７のステップで得た出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第８のステップと、上記第８のステップで得た出力信号に対してその出力信号が異常であれば、すべての上記ＤＣモータを停止させる第９のステップと、上記第６のステップの後、一定時間待機する第１０のステップと、上記第１〜第１０のステップをサイクリックに処理する第１１のステップとを有する衝突検知方法であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載の発明において、上記異常状態は、上記第４のステップで得た上記ＤＣモータへ与えるＰＷＭ信号と異常状態検出のため
予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた状態である衝突検知方法であり、移動体の走行において周囲の環境によって誤動作を起こすことなく確実に障害物への衝突を検知することが可能となり、センサを用いることなく、安定的に衝突を検知しながら走行することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の発明において、上記異常状態は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない状態である衝突検知方法であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２６に記載の発明は、請求項２４に記載の発明において、上記異常状態判別基準は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態である衝突検知方法であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２７に記載の発明は、請求項２４に記載の発明において、上記異常状態判別基準は、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、上記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から上記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした状態である衝突検知方法であり、移動体が坂道を登っている時などに障害物に衝突したと誤検知する可能性を抑えることができ、走行中に障害物に衝突した場合に衝突したと検知し、また障害物に衝突するとすべての駆動輪が同時に回転速度を落とすことで衝突後のトラブルを抑え、安全に停止することができるという作用を有する。また、どの駆動源が検知したかを知り、その情報を停止後の動作に反映することができ、さらに、何れか一つの駆動源でも衝突を検知すると停止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２８に記載の発明は、請求項２３に記載の発明において、上記衝突検知では、上記第９のステップにより移動体が停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開する衝突検知方法であり、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物があった方向以外の方向へそれまでの進行方向を修正することができるという作用を有する。

本発明の請求項２９に記載の発明は、請求項２８に記載の発明において、上記動作パターンは、最初に衝突を検知した上記駆動輪が設置されている場所の近傍に障害物が存在したと予測し、何れの上記駆動輪が衝突を検知したのかという情報に基づいて決定される衝突検知方法であり、移動体は走行中に障害物に衝突したことを検知した場合、どの駆動源が衝突を検知したかを知ることができ、その情報と停止する直前に走行していた進行方向を考慮することで障害物と移動体自身との相対位置を知ることができ、また、その情報により障害物に衝突したことを検知して停止した後の動作において、障害物を回避するための最適な進行方向とその移動動作を決定することができるという作用を有する。

本発明の請求項３０に記載の発明は、請求項２９に記載の発明において、上記動作パターンは、上記第９のステップにより移動体が停止した後、停止する直前に回転していた上記駆動輪の回転方向と逆方向へ上記駆動輪が回転して上記移動体が移動する第１の動作と、上記第１の動作が完了した後、障害物が存在したと予測した場所を避ける方向へと上記移動体の進行方向を変える第２の動作とである衝突検知方法であり、移動体は走行中に障害物に衝突して停止した後、障害物に衝突する前に走行していた所定の位置へと戻り、その後、検知した障害物と移動体自身との相対位置情報に基づいて、検知した障害物を避けるよう第２の動作を行い、検知した障害物がない方向へと進行方向を修正することができるという作用を有する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１において衝突検知方法を実現する移動体としての衝突検知装置を示す斜視図、図２は図１の衝突検知装置の平面図、図３は図１の衝突検知装置の内部構成を示すブロック図、図４は図１の衝突検知装置が衝突を検知するプロセスを示すフローチャート、図５は移動体が異常を検知するためのデューティ比の閾値と異常状態が継続した場合に移動体が衝突を検知するための閾値を示す説明図であり、（ａ）は通常走行時のデューティ比を示す説明図、（ｂ）は衝突を検知するための異常継続時間を示す説明図、（ｃ）は異常を検知するためのＰＷＭ信号のデューティ比と閾値の関係を示す説明図、図６は異常状態判別手段における判別処理を示すフローチャート、図７はＰＷＭ信号のデューティ比とその異常度のレベルの関係を示す説明図、図８は異常状態判別手段において予め設定された第１の閾値とそれを超えるまでに遷移した異常レベルの段階数に基づいて判別を行うプロセスを示すフローチャート、図９は異常状態判別手段において予め設けた第１の閾値とそれを超えるまでに所定の異常レベル数を飛び越えて遷移したかどうかという情報に基づいて判別を行うプロセスを示すフローチャート、図１０は異常状態判別手段において予め設けた所定の閾値と、その閾値を超えるまでに遷移した異常レベルの段階数と、閾値を超えるまでに所定の異常レベル数を飛び越えて遷移したかどうかという情報に基づいて判別を行うプロセスを示すフローチャートである。

衝突検知装置である移動体は、図１に示すように、胴体部１１の左右にそれぞれ駆動輪１２が配置されている。また、胴体部１１の姿勢安定と進行方向決定のために設けられて駆動輪１２に従って回転する従動輪１３が、駆動輪１２の２カ所の接地点を結ぶ直線上とは異なる位置が接地点となるように配置されている。なお、図１において、駆動源に対し駆動輪１２が後方に２個直結されており、前方に１個の進行方向決定のための従動輪１３があるが、これは１個以上の駆動輪と１個以上の従動輪が移動体のバランスを保つために、合計３個以上配置されていればよく、後方の駆動輪の個数を２個、前方の従動輪の個数を１個に限定したものではない。また、駆動輪を前方に、従動輪を後方にそれぞれ配置し
てもよい。

図２に示すように、胴体部１１内には、１つの駆動源であるＤＣモータ３１が、その出力軸に固定された歯車２２と駆動輪１２に直結された回転軸２３に固定された歯車２４とが噛み合うことで、駆動輪１２に駆動力を伝達するよう構成されている。

また、図３に示すように、胴体部１１内にはＣＰＵ３３が配設されており、当該ＣＰＵ３３は、エンコーダ（モータ回転速度検出手段）３２から供給されるＤＣモータ３１の回転速度情報が含まれた回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいてＤＣモータ３１へ与えるＰＷＭ信号Ｓｉｇ２を決定し、その決定したＰＷＭ信号Ｓｉｇ２を駆動源であるＤＣモータ３１へ与え、移動体を走行させる。

ＣＰＵ３３の内部では、ＤＣモータ３１へ与えるＰＷＭ信号が異常信号であれば、サイクリック処理において何回異常信号をＤＣモータ３１へ与えたかを記憶し、その回数、すなわち異常が続いた時間を計測し、予め設定した閾値と比較することで障害物に衝突したかどうかを判別する。そして、その判別結果が正常、すなわち障害物には衝突していないと判別されれば、ＰＷＭ信号Ｓｉｇ２をそのままＤＣモータ３１へ与える。一方、判別結果が異常、すなわち障害物に衝突したと判別されれば、駆動源であるＤＣモータ３１を急停止させる。なお、以下に説明する実施の形態を含め、移動体の停止態様は急停止ではなくてもよいが、できるだけ速やかな停止であるのが望ましい。

次に、エンコーダ３２から供給される回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいて移動体が障害物に衝突したと検知するプロセスについて図４のフローチャートを用いて説明する。

図４において、移動体が走行を開始した後、移動体の駆動源であるＤＣモータ３１の回転速度をエンコーダ３２から出力される回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいて算出し（ＳＴ１）、目標回転速度と比較して差分を算出し（ＳＴ２）、その差分に対して比例・積分特性を付与する（ＳＴ３）。その後、比例・積分特性が付与された差分をＤＣモータ３１に与えるためのＰＷＭ信号へ変換し（ＳＴ４）、そのＰＷＭ信号のデューティ比が正常であるかどうかを異常状態判別手段を用いて判別する（ＳＴ５）。

正常でなければ、つまり異常であれば、異常値が続く時間を累積する（ＳＴ７）。そして、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値以上になった場合（ＳＴ８）、移動体は障害物に衝突した（異常）と判断し、駆動源であるＤＣモータ３１を急停止させる（ＳＴ９）。

また、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値よりも短い場合には（ＳＴ８）、またはＰＷＭ信号のデューティ比が正常と判断されれば（ＳＴ５）、先に決定したＰＷＭ信号をＤＣモータ３１へ与える信号Ｓｉｇ２とし、駆動源であるＤＣモータ３１へ与える（ＳＴ６）。そして、所定時間待機し（ＳＴ１０）、その後再び、移動体の駆動源であるＤＣモータ３１の回転速度をエンコーダから出力される回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいて算出し（ＳＴ１）、このループを繰り返す。

このようにすることで、移動体は障害物に衝突した場合にこれを確実に検知し、急停止するようになる。

ここで、ＳＴ５における異常状態判別手段について、図５を用いて説明する。ここでは、異常なデューティ比を検知するための異常状態判別手段で第１の閾値を設ける場合について説明する。

通常走行時のデューティ比（図５（ａ））と異常を検知するためのＰＷＭ信号のデューティ比と閾値の関係（図５（ｃ））に示すように、通常走行時（走行開始時を除く）のＰＷＭ信号のデューティ比が６５〜７５％の間で変動するのであれば、移動体が走行するにはあり得ないデューティ比（例えば９０％）を第１の閾値に設定する。

ここで、図６に示すように、異常状態判別手段では、ＰＷＭ信号のデューティ比とこのように設けた第１の閾値とを比較し（ＳＴ５．１）、デューティ比が第１の閾値を超えていれば異常状態であると判別する（ＳＴ５．３）。また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の閾値以下であれば正常状態であると判別する（ＳＴ５．２）。

このようにすることで、デューティ比が第１の閾値を超えるのは、移動体が停止した状態から走行を開始する最初の数ｍｓに限定することができる。

次に、第１の閾値を超えたという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、所定の割合の段階数以上を経由していないという条件を異常状態判別手段に設ける場合について説明する。

図７において、ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す閾値までの３段階の領域６２を、走行開始時や走行終了時を除いた通常走行時におけるＰＷＭ信号の振れ領域６１とＰＷＭ信号のデューティ比が閾値６５を超えた異常領域６３との間に設ける。上記３段階の領域６２の各段階をＰＷＭ信号の振れ領域６１に近い方から第１の異常レベル（１）、第２の異常レベル（２）、第３の異常レベル（３）とする。

ここで、図８に示すように、まず、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当するかどうかを判別し（ＳＴ５．１）、該当した場合には変数ｍに０をセットし（ＳＴ５．２）、配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）に該当した場合（ＳＴ５．３）、変数ｍに１をセットし（ＳＴ５．４）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）に該当した場合（ＳＴ５．５）、変数ｍに２をセットし（ＳＴ５．６）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

そして、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値以下であれば、配列Ｌ（ ）のすべての要素に０をセットし（ＳＴ５．１０）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値よりも大きければ、配列Ｌ（０）
＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）と１とを比較する（ＳＴ５．１１）。その結果、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）が１より大きければ、ＰＷＭ信号は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）が１以下であれば、ＰＷＭ信号のデューティ比は異常状態であると判別する（ＳＴ５．１２）。

このようにすることで、坂道等の影響でＰＷＭ信号が徐々に第１の閾値に近づいていった場合を知ることができ、仮に第１の閾値を超えた場合でも障害物に衝突したと誤検知する可能性を大きく減らすことができる。

なお、ここでの説明では異常度のレベルを３段階としたが、３段階以上あればよく３段階に限定するものではない。

次に、第１の閾値を超えたという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、異常度が低いレベルから第１の閾値に近いレベルの異常度が高いレベルに遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移したという条件を異常状態判別手段に設ける場合について説明する。

図７において、ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す閾値までの３段階の領域６２を、走行開始時や走行終了時を除いた通常走行時におけるＰＷＭ信号の振れ領域６１とＰＷＭ信号のデューティ比が閾値６５を超えた異常領域６３との間に設ける。上記３段階の領域６２の各段階を上記ＰＷＭ信号の振れ領域６１に近い方から第１の異常レベル（１）、第２の異常レベル（２）、第３の異常レベル（３）とする。

ここで、図９に示すように、まず、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当するかどうかを判別し（ＳＴ５．１）、該当した場合には変数ｍに０をセットし（ＳＴ５．２）、配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）に該当した場合（ＳＴ５．３）、変数ｍに１をセットし（ＳＴ５．４）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）に該当した場合（ＳＴ５．５）、変数ｍに２をセットし（ＳＴ５．６）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

そして、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値以下であれば、配列Ｌ（ ）のすべての要素に０をセットし（ＳＴ５．１０）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値よりも大きければ、配列Ｌ（１）
の値と１とを比較し、配列Ｌ（１）の値が１であれば（ＳＴ５．１１）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（１）の値が１でなければ（ＳＴ５．１１）、次に、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値と２とを比較する（ＳＴ５．１２）。配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２であれば、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、さらに、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２でなければ、ＰＷＭ信号のデューティ比は異常状態であると判別する（ＳＴ５．１３）。

このようにすることで、坂道等の影響でＰＷＭ信号が徐々に第１の閾値に近づいていった場合を知ることができ、仮に第１の閾値を超えた場合でも障害物に衝突したと誤検知する可能性を大きく減らすことができる。

なお、ここでの説明では異常度のレベルを３段階としたが、３段階以上あればよく３段階に限定するものではない。

次に、第１の閾値を超えたという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、所定の割合の段階数以上を経由していないという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、異常度が低いレベルから第１の閾値に近いレベルの異常度が高いレベルに遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移したという条件を異常状態判別手段に設ける場合について説明する。

図７において、ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す閾値までの３段階の領域６２を、走行開始時や走行終了時を除いた通常走行時におけるＰＷＭ信号の振れ領域６１とＰＷＭ信号のデューティ比が閾値６５を超えた異常領域６３との間に設ける。上記３段階の領域６２の各段階を上記ＰＷＭ信号の振れ領域６１に近い方から第１の異常レベル（１）、第２の異常レベル（２）、第３の異常レベル（３）とする。

ここで、図１０に示すように、まず、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当するかどうかを判別し（ＳＴ５．１）、該当した場合には変数ｍに０をセットし（ＳＴ５．２）、配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）に該当した場合（ＳＴ５．３）、変数ｍに１をセットし（ＳＴ５．４）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）に該当した場合（ＳＴ５．５）、変数ｍに２をセットし（ＳＴ５．６）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

そして、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値以下であれば、配列Ｌ（ ）のすべての要素に０をセットし（ＳＴ５．１０）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値よりも大きければ、配列Ｌ（１）の値と１とを比較し配列Ｌ（１）の値が１であれば（ＳＴ５．１１）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（１）の値が１でなければ（ＳＴ５．１１）、次に、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値と２とを比較する（ＳＴ５．１２）。そして、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２であれば、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２でなければ、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）の値と１とを比較する（ＳＴ５．１３）。配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）の値が１より大きければ、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）の値が１以下であれば、異常状態であると判別する（ＳＴ５．１４）。

このようにすることで、坂道等の影響でＰＷＭ信号が徐々に第１の閾値に近づいていった場合を知ることができ、仮に第１の閾値を超えた場合でも障害物に衝突したと誤検知する可能性をより大きく減らすことができる。

なお、ここでの説明では異常度のレベルを３段階としたが、３段階以上あればよく３段階に限定するものではない。

次に、移動体が障害物に衝突したことを検知するための判別基準について説明する。

衝突を検知するための異常継続時間を示す図（図５（ｂ））と異常を検知するためのＰＷＭ信号のデューティ比と閾値の関係（図５（ｃ））に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比が異常状態判別手段で異常なデューティ比と判断された場合、次に、障害物に衝突したのかどうかの判別を行う。その判別のために用いる第２の閾値として、サイクリック処理において上記の異常ＰＷＭ信号のＤＣモータ３１への送出を連続して行った期間［ｍｓ］もしくは連続して異常なデューティ比であると判別する回数に第２の閾値を設ける。

この期間と回数との関係は、（サイクリック処理待ち時間＋処理の実行間隔［ｍｓ］）×（回数）がすなわち期間［ｍｓ］に相当する。例えば、サイクリック処理の待ち時間＋処理の実行時間が１０［ｍｓ］で、３回連続して異常のデューティ比がＤＣモータ３１へ与えられていれば、３０［ｍｓ］の期間異常のデューティ比のＰＷＭ信号が続いたと判断する。移動体が停止した状態から走行を開始する走行開始時に、異常なデューティ比のＰＷＭ信号が、連続して１０〜４０［ｍｓ］ＤＣモータ３１へ与えられるのであれば、第２の閾値はあり得ない値、例えば１００［ｍｓ］に設定する。

このようにすることで、ＰＷＭ信号の異常なデューティ比が連続して駆動源であるＤＣモータ３１へ与えられる時間が第２の閾値を超えるのは、移動体が障害物に衝突した場合に限定することができる。

なお、本実施の形態の衝突を検知するための異常継続時間を示す図（図５（ｂ））において、第２の閾値が上記回数で３回に設定してあるが、これはあり得ない設定であればよく、３回に限定するものではない。また、第２の閾値は上記のように回数と期間は互いに変換できるので、サイクリック処理において連続してＰＷＭ信号のデューティ比が異常と判別された回数でも、ＰＷＭ信号のデューティ比の異常が継続した時間でもどちらでもよく、第２の閾値は回数に限定されるものではない。

このように、サイクリックにフィードバック制御を行うシステムの中で、移動体を移動
させるために駆動源であるＤＣモータ３１へ与える操作量に相当するＰＷＭ信号のデューティ比の異常とその異常が継続する時間に着目することで、障害物に衝突した場合に確実に駆動を速やかに停止させることができる。

（実施の形態２）
図１は本発明の実施の形態２において衝突検知方法を実現する移動体としての衝突検知装置を示す斜視図、図２は図１の衝突検知装置の平面図、図３は図１の衝突検知装置の内部構成を示すブロック図、図４は図１の衝突検知装置が衝突を検知するプロセスを示すフローチャート、図１１は実施の形態２において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示す説明図、図１２は実施の形態２において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示すフローチャートである。

衝突検知装置である移動体は、図１に示すように、胴体部１１の左右にそれぞれ駆動輪（走行手段）１２が配置されている。また、胴体部１１の姿勢安定と進行方向決定のための従動輪１３が、駆動輪１２の２カ所の接地点を結ぶ直線上とは異なる位置が接地点となるように配置されている。なお、図１において、駆動源に対し駆動輪１２が後方に２個直結されており、前方に１個の進行方向決定のための従動輪１３があるが、これは１個以上の駆動輪と１個以上の従動輪が移動体のバランスを保つために、合計３個以上配置されていればよく、後方の駆動輪の個数を２個、前方の従動輪の個数を１個に限定したものではない。また、駆動輪を前方に、従動輪を後方にそれぞれ配置してもよい。

図２に示すように、胴体部１１内には、１つの駆動源であるＤＣモータ３１が、その出力軸に固定された歯車２２と駆動輪１２に直結された回転軸２３に固定された歯車２４とが噛み合うことで、駆動輪１２に駆動力を伝達するよう構成されている。

また、図３に示すように、胴体部１１内にはＣＰＵ３３が配設されており、当該ＣＰＵ３３は、エンコーダ（モータ回転速度検出手段）３２から供給されるＤＣモータ３１の回転速度情報が含まれた回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいてＤＣモータ３１へ与えるＰＷＭ信号Ｓｉｇ２を決定し、その決定したＰＷＭ信号Ｓｉｇ２を駆動源であるＤＣモータ３１へ与え、移動体を走行させる。

ＣＰＵ３３の内部では、ＤＣモータ３１へ与えるＰＷＭ信号が異常信号であれば、サイクリック処理において何回異常信号をＤＣモータ３１へ与えたかを記憶し、その回数、すなわち異常が続いた時間を計測し、予め設定した閾値と比較することで障害物に衝突したかどうかを判別する。そして、その判別結果が正常、すなわち障害物には衝突していないと判別されれば、ＰＷＭ信号Ｓｉｇ２をそのままＤＣモータ３１へ与える。一方、判別結果が異常、すなわち障害物に衝突したと判別されれば、駆動源であるＤＣモータ３１を急停止させる。

次に、エンコーダ３２から供給される回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいて移動体が障害物に衝突したと検知するプロセスについて図４のフローチャートを用いて説明する。

図４において、移動体が走行を開始した後、移動体の駆動源であるＤＣモータ３１の回転速度をエンコーダ３２から出力される回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいて算出し（ＳＴ１）、目標回転速度と比較して差分を算出し（ＳＴ２）、その差分に対して比例・積分特性を付与する（ＳＴ３）。その後、比例・積分特性が付与された差分をＤＣモータ３１に与えるためのＰＷＭ信号へ変換し（ＳＴ４）、そのＰＷＭ信号のデューティ比が正常であるかどうかを異常状態判別手段を用いて判別する（ＳＴ５）。

正常でなければ、つまり異常であれば、異常値が続く時間を累積する（ＳＴ７）。そし
て、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値以上になった場合（ＳＴ８）、移動体は障害物に衝突した（異常）と判断し、駆動源であるＤＣモータ３１を急停止させる（ＳＴ９）。

また、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値よりも短い場合には（ＳＴ８）、またはＰＷＭ信号のデューティ比が正常と判断されれば（ＳＴ５）、先に決定したＰＷＭ信号をＤＣモータ３１へ与える信号Ｓｉｇ２とし、駆動源であるＤＣモータ３１へ与える（ＳＴ６）。そして、所定時間待機し（ＳＴ１０）、その後再び、移動体の駆動源であるＤＣモータ３１の回転速度をエンコーダから出力される回転速度信号Ｓｉｇ１に基づいて算出し（ＳＴ１）、このループを繰り返す。

このようにすることで、移動体は障害物に衝突した場合にこれを確実に検知し、急停止するようになる。

ここで、移動体が上述したようにして障害物への衝突を検知して急停止した後の動作について、図１１を用いて説明する。

図１１に示すように、障害物１１１に向かって（矢印１１２）進行している移動体１１３は、障害物１１１に衝突すると、一旦急停止し、その後障害物１１１に衝突する直前に回転していた駆動輪の回転方向と逆方向に駆動輪を回転させて走行を再開し（矢印１１４）、予め設定した所定の距離だけ走行すると、走行を停止する。符号１１５はそのときの移動体の位置を示している。

このようにすることで、障害物１１１に衝突した後、障害物１１１に衝突する前の状態の位置に戻ることができ、結果として障害物１１１に衝突した後に障害物から予め定めた所定の距離だけ遠ざかるようになされている。

具体的な処理としては、図１２に示すように、移動体が走行を急停止すると、駆動輪を障害物に衝突する直前に回転していた駆動輪の回転方向とは逆方向へと回転させ、再び走行を開始させる（ＳＴ１）。その後、移動体が所定の距離走行したかどうか判別を行い（ＳＴ２）、所定の距離走行していれば駆動輪の回転を停止させる（ＳＴ３）。また、所定の距離走行していなければ、再び駆動輪を障害物に衝突する直前に回転していた駆動輪の回転方向とは逆方向へと回転させ（ＳＴ１）、このループを繰り返す。

このようにすることで、移動体は障害物に衝突した後、一旦それまでとは逆方向へ予め定めた所定の距離だけ移動するので、障害物に衝突した後予め定めた所定の距離だけ障害物と距離をおくことができる。

（実施の形態３）
図１は本発明の実施の形態３において衝突検知方法を実現する移動体としての衝突検知装置を示す斜視図、図１３は図１の衝突検知装置の平面図、図１４は図１の衝突検知装置の内部構成を示すブロック図、図１５はエンコーダから供給される回転速度信号に基づいて移動体が障害物に衝突したと検知するプロセスを示すフローチャートである。

衝突検知装置である移動体は、図１に示すように、胴体部１１の左右にそれぞれ駆動輪（走行手段）１２が配置されている。また、胴体部１１の姿勢安定と進行方向決定のための従動輪１３が、駆動輪１２の２カ所の接地点を結ぶ直線上とは異なる位置が接地点となるように配置されている。なお、図１において、駆動源に対し駆動輪１２が後方に２個直結されており、前方に１個の進行方向決定のための従動輪１３があるが、これは１個以上の駆動輪と１個以上の従動輪が移動体のバランスを保つために、合計３個以上配置されて
いればよく、後方の駆動輪の個数を２個、前方の従動輪の個数を１個に限定したものではない。また、駆動輪を前方に、従動輪を後方にそれぞれ配置してもよい。

図１３に示すように、胴体部１１内には、２つの駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４が、その出力軸にそれぞれ固定された歯車１３２と駆動輪１２に直結された回転軸１３３にそれぞれ固定された歯車１３４とが噛み合うことで、駆動輪１２に駆動力を伝達するよう構成されている。

また、図１４に示すように、胴体部１１内にはＣＰＵ１４３が配設されており、当該ＣＰＵ１４３は、エンコーダ（モータ回転速度検出手段）１４２，１４５から供給されるＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４の回転速度情報がそれぞれ含まれた回転速度信号Ｓｉｇ１とＳｉｇ３に基づいてＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４へそれぞれ与えるＰＷＭ信号Ｓｉｇ２とＳｉｇ４を決定し、その決定したＰＷＭ信号Ｓｉｇ２とＳｉｇ４をそれぞれ駆動源であるＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４へ与えることで、２つの独立した駆動源を駆動する。

このようにすることで移動体は走行を開始し、２つのＤＣモータ１４１，１４４が同じ回転速度で回転することによって直進走行し、異なる回転速度で回転することによって旋回・回転走行を行うようになされている。

ＣＰＵ３３の内部では、ＤＣモータ１４１またはＤＣモータ１４４へ与えるＰＷＭ信号のうちいずれかが異常信号であれば、サイクリック処理において何回異常信号をそのＤＣモータへ与えたかを記憶し、その回数、すなわち異常が続いた時間を計測し、予め設定した閾値と比較することで障害物に衝突したかどうかを判別する。そして、その判別結果が正常、すなわち障害物には衝突していないと判別されれば、ＰＷＭ信号Ｓｉｇ２とＳｉｇ４をそれぞれそのままＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４へ与える。一方、判別結果が異常、すなわち障害物に衝突したと判別されれば、駆動源であるＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４を急停止させる。

次に、エンコーダ１４２，１４５から供給される回転速度信号Ｓｉｇ１とＳｉｇ３に基づいて移動体が障害物に衝突したと検知するプロセスについて図１５のフローチャートを用いて説明する。

図１５において、移動体が走行を開始した後、移動体の駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４の回転速度をエンコーダ１４２，１４５から出力される回転速度信号Ｓｉｇ１もしくはＳｉｇ３に基づいて算出し（ＳＴ１）、目標回転速度と比較して差分を算出し（ＳＴ２）、その差分に対して比例・積分特性を付与する（ＳＴ３）。その後、比例・積分特性が付与された差分をＤＣモータ１４１，１４４に与えるためのＰＷＭ信号へ変換し（ＳＴ４）、そのＰＷＭ信号のデューティ比が異常であるかどうかを異常状態判別手段を用いて判別する（ＳＴ５）。

正常でなければ、つまり異常であれば、異常値が続く時間を累積する（ＳＴ７）。そして、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値以上になった場合（ＳＴ８）、移動体は障害物に衝突した（異常）と判断し、すべての駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４を急停止させる（ＳＴ９）。

また、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値よりも短い場合には（ＳＴ８）、またはＰＷＭ信号のデューティ比が正常と判断されれば（ＳＴ５）、先に決定したＰＷＭ信号をＤＣモータ１４１，１４４へ与える（ＳＴ６）。そして、所定時間待機し（ＳＴ１０）、その後再び、移動体の駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４の回転速度をエ
ンコーダから出力される回転速度信号Ｓｉｇ１もしくはＳｉｇ３に基づいて算出し（ＳＴ１）、このループを繰り返す。

このようにすることで、すべての駆動源の内のどれか１つの駆動源でも障害物に衝突したと検知された場合、移動体は急停止するようになる。

ここで、ＳＴ５における異常状態判別手段について、図５を用いて説明する。ここでは、異常なデューティ比を検知するための異常状態判別手段で第１の閾値を設ける場合について説明する。

通常走行時のデューティ比（図５（ａ））と異常を検知するためのＰＷＭ信号のデューティ比と閾値の関係（図５（ｃ））に示すように、通常走行時（走行開始時を除く）のＰＷＭ信号のデューティ比が６５〜７５％の間で変動するのであれば、移動体が走行するにはあり得ないデューティ比（例えば９０％）を第１の閾値に設定する。

ここで、図６に示すように、異常状態判別手段では、ＰＷＭ信号のデューティ比とこのように設けた第１の閾値とを比較し（ＳＴ５．１）、デューティ比が第１の閾値を超えていれば異常状態であると判別する（ＳＴ５．３）。また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の閾値以下であれば正常状態であると判別する（ＳＴ５．２）。

このようにすることで、デューティ比が第１の閾値を超えるのは、移動体が停止した状態から走行を開始する最初の数ｍｓに限定することができる。

次に、第１の閾値を超えたという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、所定の割合の段階数以上を経由していないという条件を異常状態判別手段に設ける場合について説明する。

図７において、ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す閾値までの３段階の領域６２を、走行開始時や走行終了時を除いた通常走行時におけるＰＷＭ信号の振れ領域６１とＰＷＭ信号のデューティ比が閾値６５を超えた異常領域６３との間に設ける。上記３段階の領域６２の各段階をＰＷＭ信号の振れ領域６１に近い方から第１の異常レベル（１）、第２の異常レベル（２）、第３の異常レベル（３）とする。

ここで、図８に示すように、まず、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当するかどうかを判別し（ＳＴ５．１）、該当した場合には変数ｍに０をセットし（ＳＴ５．２）、配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）に該当した場合（ＳＴ５．３）、変数ｍに１をセットし（ＳＴ５．４）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）に該当した場合（ＳＴ５．５）、変数ｍに２をセットし（ＳＴ５．６）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

そして、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１
）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値以下であれば、配列Ｌ（ ）のすべての要素に０をセットし（ＳＴ５．１０）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値よりも大きければ、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）と１とを比較する（ＳＴ５．１１）。その結果、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）が１より大きければ、ＰＷＭ信号は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）が１以下であれば、ＰＷＭ信号のデューティ比は異常状態であると判別する（ＳＴ５．１２）。

このようにすることで、坂道等の影響でＰＷＭ信号が徐々に第１の閾値に近づいていった場合を知ることができ、仮に第１の閾値を超えた場合でも障害物に衝突したと誤検知する可能性を大きく減らすことができる。

なお、ここでの説明では異常度のレベルを３段階としたが、３段階以上あればよく３段階に限定するものではない。

次に、第１の閾値を超えたという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、異常度が低いレベルから第１の閾値に近いレベルの異常度が高いレベルに遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移したという条件を異常状態判別手段に設ける場合について説明する。

図７において、ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す閾値までの３段階の領域６２を、走行開始時や走行終了時を除いた通常走行時におけるＰＷＭ信号の振れ領域６１とＰＷＭ信号のデューティ比が閾値６５を超えた異常領域６３との間に設ける。上記３段階の領域６２の各段階を上記ＰＷＭ信号の振れ領域６１に近い方から第１の異常レベル（１）、第２の異常レベル（２）、第３の異常レベル（３）とする。

ここで、図９に示すように、まず、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当するかどうかを判別し（ＳＴ５．１）、該当した場合には変数ｍに０をセットし（ＳＴ５．２）、配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）に該当した場合（ＳＴ５．３）、変数ｍに１をセットし（ＳＴ５．４）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）に該当した場合（ＳＴ５．５）、変数ｍに２をセットし（ＳＴ５．６）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

そして、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１
）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値以下であれば、配列Ｌ（ ）のすべての要素に０をセットし（ＳＴ５．１０）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値よりも大きければ、配列Ｌ（１）の値と１とを比較し、配列Ｌ（１）の値が１であれば（ＳＴ５．１１）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（１）の値が１でなければ（ＳＴ５．１１）、次に、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値と２とを比較する（ＳＴ５．１２）。配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２であれば、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、さらに、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２でなければ、ＰＷＭ信号のデューティ比は異常状態であると判別する（ＳＴ５．１３）。

このようにすることで、坂道等の影響でＰＷＭ信号が徐々に第１の閾値に近づいていった場合を知ることができ、仮に第１の閾値を超えた場合でも障害物に衝突したと誤検知する可能性を大きく減らすことができる。

なお、ここでの説明では異常度のレベルを３段階としたが、３段階以上あればよく３段階に限定するものではない。

次に、第１の閾値を超えたという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、所定の割合の段階数以上を経由していないという条件と、第１の閾値を超えるまでの過程で予め設定したＰＷＭ信号の異常度のレベルの内、異常度が低いレベルから第１の閾値に近いレベルの異常度が高いレベルに遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移したという条件を異常状態判別手段に設ける場合について説明する。

図７において、ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す閾値までの３段階の領域６２を、走行開始時や走行終了時を除いた通常走行時におけるＰＷＭ信号の振れ領域６１とＰＷＭ信号のデューティ比が閾値６５を超えた異常領域６３との間に設ける。上記３段階の領域６２の各段階を上記ＰＷＭ信号の振れ領域６１に近い方から第１の異常レベル（１）、第２の異常レベル（２）、第３の異常レベル（３）とする。

ここで、図１０に示すように、まず、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当するかどうかを判別し（ＳＴ５．１）、該当した場合には変数ｍに０をセットし（ＳＴ５．２）、配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）に該当した場合（ＳＴ５．３）、変数ｍに１をセットし（ＳＴ５．４）、同じく配列Ｌ（ｍ）に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）に該当した場合（ＳＴ５．５）、変数ｍに２をセットし（ＳＴ５．６）、同じく配列Ｌ（ｍ）
に１をセットし（ＳＴ５．７）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

そして、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値以下であれば、配列Ｌ（ ）のすべての要素に０をセットし（ＳＴ５．１０）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別する（ＳＴ５．８）。

また、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の異常レベル（１）に該当せず（ＳＴ５．１）、第２の異常レベル（２）にも該当せず（ＳＴ５．３）、第３の異常レベル（３）にも該当しなかった場合（ＳＴ５．５）、デューティ比と予め設定した第１の閾値と比較を行い（ＳＴ５．９）、その結果、デューティ比が第１の閾値よりも大きければ、配列Ｌ（１）の値と１とを比較し配列Ｌ（１）の値が１であれば（ＳＴ５．１１）、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（１）の値が１でなければ（ＳＴ５．１１）、次に、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値と２とを比較する（ＳＴ５．１２）。そして、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２であれば、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、また、配列Ｌ（０）＋Ｌ（２）の値が２でなければ、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）の値と１とを比較する（ＳＴ５．１３）。配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）の値が１より大きければ、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常状態であると判別し（ＳＴ５．８）、配列Ｌ（０）＋Ｌ（１）＋Ｌ（２）の値が１以下であれば、異常状態であると判別する（ＳＴ５．１４）。

このようにすることで、坂道等の影響でＰＷＭ信号が徐々に第１の閾値に近づいていった場合を知ることができ、仮に第１の閾値を超えた場合でも障害物に衝突したと誤検知する可能性をより大きく減らすことができる。

なお、ここでの説明では異常度のレベルを３段階としたが、３段階以上あればよく３段階に限定するものではない。

次に、移動体が障害物に衝突したことを検知するための判別基準について説明する。

衝突を検知するための異常継続時間を示す図（図５（ｂ））と異常を検知するためのＰＷＭ信号のデューティ比と閾値の関係（図５（ｃ））に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比が異常状態判別手段で異常なデューティ比と判断された場合、次に、障害物に衝突したのかどうかの判別を行う。その判別のために用いる第２の閾値として、サイクリック処理において上記の異常ＰＷＭ信号のＤＣモータ３１への送出を連続して行った期間［ｍｓ］もしくは連続して異常なデューティ比であると判別する回数に第２の閾値を設ける。

この期間と回数との関係は、（サイクリック処理待ち時間＋処理の実行間隔［ｍｓ］）×（回数）がすなわち期間［ｍｓ］に相当する。例えば、サイクリック処理の待ち時間＋処理の実行時間が１０［ｍｓ］で、３回連続して異常のデューティ比がＤＣモータ３１へ与えられていれば、３０［ｍｓ］の期間異常のデューティ比のＰＷＭ信号が続いたと判断する。移動体が停止した状態から走行を開始する走行開始時に、異常なデューティ比のＰＷＭ信号が、連続して１０〜４０［ｍｓ］ＤＣモータ３１へ与えられるのであれば、第２の閾値はあり得ない値、例えば１００［ｍｓ］に設定する。

このようにすることで、ＰＷＭ信号の異常なデューティ比が連続して駆動源であるＤＣモータ３１へ与えられる時間が第２の閾値を超えるのは、移動体が障害物に衝突した場合
に限定することができる。

なお、本実施の形態の衝突を検知するための異常継続時間を示す図（図５（ｂ））において、第２の閾値が上記回数で３回に設定してあるが、これはあり得ない設定であればよく、３回に限定するものではない。また、第２の閾値は上記のように回数と期間は互いに変換できるので、サイクリック処理において連続してＰＷＭ信号のデューティ比が異常と判別された回数でも、ＰＷＭ信号のデューティ比の異常が継続した時間でもどちらでもよく、第２の閾値は回数に限定されるものではない。

このように、サイクリックにフィードバック制御を行うシステムの中で、移動体を移動させるために駆動源であるＤＣモータ３１へ与える操作量に相当するＰＷＭ信号のデューティ比の異常とその異常が継続する時間に着目することで、障害物に衝突した場合に確実に駆動を速やかに停止させることができる。

（実施の形態４）
図１は本発明の実施の形態４において衝突検知方法を実現する移動体としての衝突検知装置を示す斜視図、図１３は図１の衝突検知装置の平面図、図１４は図１の衝突検知装置の内部構成を示すブロック図、図１５はエンコーダから供給される回転速度信号に基づいて移動体が障害物に衝突したと検知するプロセスを示すフローチャート、図１６は実施の形態４において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示す説明図、図１７は実施の形態４において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示すフローチャートである。

衝突検知装置である移動体は、図１に示すように、胴体部１１の左右にそれぞれ駆動輪（走行手段）１２が配置されている。また、胴体部１１の姿勢安定と進行方向決定のための従動輪１３が、駆動輪１２の２カ所の接地点を結ぶ直線上とは異なる位置が接地点となるように配置されている。なお、図１において、駆動源に対し駆動輪１２が後方に２個直結されており、前方に１個の進行方向決定のための従動輪１３があるが、これは１個以上の駆動輪と１個以上の従動輪が移動体のバランスを保つために、合計３個以上配置されていればよく、後方の駆動輪の個数を２個、前方の従動輪の個数を１個に限定したものではない。また、駆動輪を前方に、従動輪を後方にそれぞれ配置してもよい。

図１３に示すように、胴体部１１内には、２つの駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４が、その出力軸にそれぞれ固定された歯車１３２と駆動輪１２に直結された回転軸１３３にそれぞれ固定された歯車１３４とが噛み合うことで、駆動輪１２に駆動力を伝達するよう構成されている。

また、図１４に示すように、胴体部１１内にはＣＰＵ１４３が配設されており、当該ＣＰＵ１４３は、エンコーダ（モータ回転速度検出手段）１４２，１４５から供給されるＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４の回転速度情報がそれぞれ含まれた回転速度信号Ｓｉｇ１とＳｉｇ３に基づいてＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４へそれぞれ与えるＰＷＭ信号Ｓｉｇ２とＳｉｇ４を決定し、その決定したＰＷＭ信号Ｓｉｇ２とＳｉｇ４をそれぞれ駆動源であるＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４へ与えることで、２つの独立した駆動源を駆動する。

このようにすることで移動体は走行を開始し、２つのＤＣモータ１４１，１４４が同じ回転速度で回転することによって直進走行し、異なる回転速度で回転することによって旋回・回転走行を行うようになされている。

ＣＰＵ３３の内部では、ＤＣモータ１４１またはＤＣモータ１４４へ与えるＰＷＭ信号のうちいずれかが異常信号であれば、サイクリック処理において何回異常信号をそのＤＣ
モータへ与えたかを記憶し、その回数、すなわち異常が続いた時間を計測し、予め設定した閾値と比較することで障害物に衝突したかどうかを判別する。そして、その判別結果が正常、すなわち障害物には衝突していないと判別されれば、ＰＷＭ信号Ｓｉｇ２とＳｉｇ４をそれぞれそのままＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４へ与える。一方、判別結果が異常、すなわち障害物に衝突したと判別されれば、駆動源であるＤＣモータ１４１とＤＣモータ１４４を急停止させる。

次に、エンコーダ１４２，１４５から供給される回転速度信号Ｓｉｇ１とＳｉｇ３に基づいて移動体が障害物に衝突したと検知するプロセスについて図１５のフローチャートを用いて説明する。

図１５において、移動体が走行を開始した後、移動体の駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４の回転速度をエンコーダ１４２，１４５から出力される回転速度信号Ｓｉｇ１もしくはＳｉｇ３に基づいて算出し（ＳＴ１）、目標回転速度と比較して差分を算出し（ＳＴ２）、その差分に対して比例・積分特性を付与する（ＳＴ３）。その後、比例・積分特性が付与された差分をＤＣモータ１４１，１４４に与えるためのＰＷＭ信号へ変換し（ＳＴ４）、そのＰＷＭ信号のデューティ比が異常であるかどうかを異常状態判別手段を用いて判別する（ＳＴ５）。

正常でなければ、つまり異常であれば、異常値が続く時間を累積する（ＳＴ７）。そして、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値以上になった場合（ＳＴ８）、移動体は障害物に衝突した（異常）と判断し、すべての駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４を急停止させる（ＳＴ９）。

また、異常値が続く累積した時間が予め定めた所定の閾値よりも短い場合には（ＳＴ８）、またはＰＷＭ信号のデューティ比が正常と判断されれば（ＳＴ５）、先に決定したＰＷＭ信号をＤＣモータ１４１，１４４へ与える（ＳＴ６）。そして、所定時間待機し（ＳＴ１０）、その後再び、移動体の駆動源であるＤＣモータ１４１，１４４の回転速度をエンコーダから出力される回転速度信号Ｓｉｇ１もしくはＳｉｇ３に基づいて算出し（ＳＴ１）、このループを繰り返す。

このようにすることで、すべての駆動源の内のどれか１つの駆動源でも障害物に衝突したと検知された場合、移動体は急停止するようになる。

ここで、移動体が上述したようにして障害物への衝突を検知して急停止した後の動作について、図１６を用いて説明する。

図１６に示すように、障害物１６１に向かって（矢印１６２）進行している移動体１６３は、障害物１６１に衝突すると、一旦急停止し、その後、第１の動作として、障害物１６１に衝突する直前に回転していた駆動輪の回転方向と逆方向に駆動輪を回転させて走行を再開し（矢印１６４）、予め設定した所定の距離だけ走行すると、走行を停止する。符号１６５はそのときの移動体の位置を示している。

その後、第２の動作として、衝突を検知した駆動源はどれかという情報に基づいて第２の動作を決定し、障害物から遠ざかる方向もしくは障害物をかわす方向（矢印１６６）へと走行を開始する。符号１６７はそのときの移動体の位置を示している。

このようにすることで、障害物１６１に衝突した後、障害物１６１に衝突する前の状態の位置に戻ることができ、その後、検知した障害物１６１がない方向へと進むようになされている。

具体的な処理としては、図１７に示すように、移動体が走行を急停止すると、駆動輪を障害物に衝突する直前に回転していた駆動輪の回転方向とは逆方向へと回転させ、再び走行を開始させる（ＳＴ１）。その後、上記移動体が所定の距離走行したかどうか判別を行い（ＳＴ２）、所定の距離走行していれば駆動輪の回転を停止させる（ＳＴ３）。また、所定の距離走行していなければ、再び駆動輪を障害物に衝突する直前に回転していた駆動輪の回転方向とは逆方向へと回転させ（ＳＴ１）、このループを繰り返す。

上記のＳＴ３にて第１の動作を完了した後、衝突を検知した駆動輪が左車輪であれば（ＳＴ４）、移動体を右へ旋回させ（ＳＴ５）、予め定めた所定の距離走行したかどうかの判別を行う（ＳＴ８）。そして、所定の距離進んでいれば駆動輪の回転を停止し（ＳＴ１０）、第２の動作を完了させる。また、所定の距離進んでいなければ、再び駆動輪を右へ旋回するよう回転させ（ＳＴ５）、このループを繰り返す。

また、衝突を検知した駆動輪が右車輪であれば（ＳＴ４）、移動体を左へ旋回させ（ＳＴ６）、予め定めた所定の距離走行したかどうかの判別を行う（ＳＴ９）。そして、所定の距離進んでいれば駆動輪の回転を停止し（ＳＴ１０）、第２の動作を完了させる。また、所定の距離進んでいなければ、再び駆動輪を左へ旋回するよう回転させ（ＳＴ６）、このループを繰り返す。

さらに、衝突を検知した駆動輪が両車輪であれば（ＳＴ４）、移動体を１８０°反転させ（ＳＴ７）、第２の動作を完了させる。

このようにすることで、移動体は障害物に衝突した後、一旦それまでとは逆方向へ予め定めた所定の距離移動し検知した障害物から遠ざかり、その後、検知した障害物に背を向ける方向、もしくは検知した障害物をかわす方向へと走行を開始する。

なお、ここでは、障害物に衝突した後の第２の動作について、右へ旋回するパターンと、左へ旋回するパターンと、その場で１８０°反転するパターンについて示したが、第３の動作のために検知した障害物を避ける方向へと進行方向を変えていればよく、上記第２の動作として右へ旋回する動作や、左へ旋回する動作や、その場で反転する動作に限定するものではない。

ＤＣモータにＰＷＭ制御を行うことで走行する移動体における衝突検知技術に広く適用することができ、たとえば手で持ち上げることができる程度の小型の移動体のみならず、人間や重量物を運搬する大型の移動体にも適用することができる。

本発明の実施の形態１、２、３、４において衝突検知方法を実現する移動体としての衝突検知装置を示す斜視図 図１の衝突検知装置の平面図 図１の衝突検知装置の内部構成を示すブロック図 図１の衝突検知装置が衝突を検知するプロセスを示すフローチャート 移動体が異常を検知するためのデューティ比の閾値と異常状態が継続した場合に移動体が衝突を検知するための閾値を示す説明図 異常状態判別手段における判別処理を示すフローチャート ＰＷＭ信号のデューティ比とその異常度のレベルの関係を示す説明図 異常状態判別手段において予め設定された第１の閾値とそれを超えるまでに遷移した異常レベルの段階数に基づいて判別を行うプロセスを示すフローチャート 異常状態判別手段において予め設けた第１の閾値とそれを超えるまでに所定の異常レベル数を飛び越えて遷移したかどうかという情報に基づいて判別を行うプロセスを示すフローチャート 異常状態判別手段において予め設けた所定の閾値と、その閾値を超えるまでに遷移した異常レベルの段階数と、閾値を超えるまでに所定の異常レベル数を飛び越えて遷移したかどうかという情報に基づいて判別を行うプロセスを示すフローチャート 実施の形態２において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示す説明図 実施の形態２において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示すフローチャート 実施の形態３、４における衝突検知装置の平面図 実施の形態３、４における衝突検知装置の内部構成を示すブロック図 エンコーダから供給される回転速度信号に基づいて移動体が障害物に衝突したと検知するプロセスを示すフローチャート 実施の形態４において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示す説明図 実施の形態４において移動体が障害物に衝突した後に取る動作を示すフローチャート

符号の説明

１１ 胴体部
１２ 駆動輪
１３ 従動輪
２２ 歯車
２３ 回転軸
２４ 歯車
３１ ＤＣモータ（駆動源）
３２ エンコーダ
３３ ＣＰＵ
５１ 通常走行時のＰＷＭ信号の振れ幅
５２ 異常状態かどうかを判別するための第１の閾値
６１ 走行開始時や走行終了時を除いた通常走行時におけるＰＷＭ信号の振れ領域
６２ ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す閾値までの３段階の領域
６３ ＰＷＭ信号のデューティ比が閾値を超えた異常領域
６４ ＰＷＭ信号の異常度のレベルを示す３段階の値
６５ ＰＷＭ信号のデューティ比の閾値
１１１ 障害物
１１２ 移動体の進行方向
１１３ 移動体
１１４ 移動体の進行方向
１１５ 移動体
１３１ 駆動源
１３２ 歯車
１３３ 回転軸
１３４ 歯車
１４１ ＤＣモータ
１４２ エンコーダ
１４３ ＣＰＵ
１４４ ＤＣモータ
１４５ エンコーダ
１６１ 障害物
１６２ 移動体の進行方向
１６３ 移動体
１６４ 移動体の進行方向
１６５ 移動体
１６６ 移動体の進行方向
１６７ 移動体の位置

Claims (30)

1. ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である１つのＤＣモータと、前記ＤＣモータにより回転される１個以上の駆動輪と、前記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知装置であって、
   前記移動体の走行中に前記ＤＣモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
   前記モータ回転速度検出手段の出力信号と回転速度指令信号とを比較する第１の比較手段と、
   前記第１の比較手段の出力信号に対して比例・積分特性を付与する補償手段と、
   前記補償手段の出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換してこれを前記ＤＣモータに与えるＰＷＭ出力変換手段と、
   前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号に基づいて異常状態かどうかの判別を行う第１の異常状態判別手段と、
   前記第１の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する異常継続時間計測手段と、
   前記異常継続時間計測手段の出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第２の比較手段と、
   前記第２の比較手段の出力信号に対してその出力信号が異常状態かどうかの判別を行う第２の異常状態判別手段と、
   前記第２の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば、前記ＤＣモータを停止させる停止手段と、
   前記一連の処理を所定の間隔おきに実行させるサイクリック処理手段とを有することを特徴とする衝突検知装置。
2. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項１に記載の衝突検知装置。
3. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、前記異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項２に記載の衝突検知装置。
4. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項２に記載の衝突検知装置。
5. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項２に記載の衝突検知装置。
6. 前記停止手段により停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開することを特徴とする請求項１に記載の衝突検知装置。
7. 前記動作パターンは、前記停止手段により停止した後、停止する直前に回転していた前記駆動輪の回転方向と逆方向へ前記駆動輪が回転して前記移動体が移動するパターンであることを特徴とする請求項６に記載の衝突検知装置。
8. ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である複数のＤＣモータと、前記ＤＣモータによりそれぞれ回転される複数の駆動輪と、前記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知装置であって、
   前記移動体の走行中に前記ＤＣモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
   前記モータ回転速度検出手段の出力信号と回転速度指令信号とを比較する第１の比較手段と、
   前記第１の比較手段の出力信号に対して比例・積分特性を付与する補償手段と、
   前記補償手段の出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換してこれを前記ＤＣモータに与えるＰＷＭ出力変換手段と、
   前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号に基づいて異常状態かどうかの判別を行う第１の異常状態判別手段と、
   前記第１の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する異常継続時間計測手段と、
   前記異常継続時間計測手段の出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第２の比較手段と、
   前記第２の比較手段の出力信号に対してその出力信号が異常状態かどうかの判別を行う第２の異常状態判別手段と、
   前記第２の異常状態判別手段の判別結果が異常であれば、全ての前記ＤＣモータを停止させる停止手段と、
   前記一連の処理を所定の間隔おきに実行させるサイクリック処理手段とを有することを特徴とする衝突検知装置。
9. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項８に記載の衝突検知装置。
10. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、前記異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項９に記載の衝突検知装置。
11. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項９に記載の衝突検知装置。
12. 前記第１の異常状態判別手段は、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記ＰＷＭ出力変換手段の出力信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所
    定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした場合に異常状態であると判別することを特徴とする請求項９に記載の衝突検知装置。
13. 前記停止手段により停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開することを特徴とする請求項８に記載の衝突検知装置。
14. 前記動作パターンは、最初に衝突を検知した前記駆動輪が設置されている場所の近傍に障害物が存在したと予測し、何れの前記駆動輪が衝突を検知したのかという情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１３に記載の衝突検知装置。
15. 前記動作パターンは、障害物に衝突し前記停止手段により停止した後、停止する直前に回転していたそれぞれの前記駆動輪の回転方向と逆方向へそれぞれの前記駆動輪が回転して前記移動体が移動する第１の動作と、前記第１の動作が完了した後、障害物が存在したと予測した場所を避ける方向へと前記移動体の進行方向を変える第２の動作とであることを特徴とする請求項１４に記載の衝突検知装置。
16. ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である１つのＤＣモータと、前記ＤＣモータにより回転される１個以上の駆動輪と、前記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知方法であって、
    前記移動体の走行中に前記ＤＣモータの回転速度を検出する第１のステップと、
    前記第１のステップで得た出力信号と回転速度指令信号とを比較する第２のステップと、
    前記第２のステップで得た出力信号に対して比例・積分特性を付与する第３のステップと、
    前記第３のステップで得た出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換する第４のステップと、
    前記第４のステップで得た前記ＤＣモータに与えるＰＷＭ信号により、予め定めた異常状態判別基準に基づいて、異常状態かどうかの判別を行う第５のステップと、
    前記第５のステップの判別結果が正常であれば前記ＰＷＭ信号を前記ＤＣモータへ与える第６のステップと、
    前記第５のステップの判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する第７のステップと、
    前記第７のステップで得た出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第８のステップと、
    前記第８のステップで得た出力信号に対してその出力信号が異常であれば、前記ＤＣモータを停止させる第９のステップと、
    前記第６のステップの後、所定時間待機する第１０のステップと、
    前記第１〜第１０のステップをサイクリックに処理する第１１のステップとを有することを特徴とする衝突検知方法。
17. 前記異常状態は、前記第４のステップで得た前記ＤＣモータへ与えるＰＷＭ信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた状態であることを特徴とする請求項１６に記載の衝突検知方法。
18. 前記異常状態は、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない状態であることを特徴とする請求項１７に記載の衝突検知方
    法。
19. 前記異常状態は、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態であることを特徴とする請求項１７に記載の衝突検知方法。
20. 前記異常状態は、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした状態であることを特徴とする請求項１７に記載の衝突検知方法。
21. 前記衝突検知では、前記第９のステップにより移動体が停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開することを特徴とする請求項１６に記載の衝突検知方法。
22. 前記動作パターンは、前記移動体が停止した後、停止する直前に回転していた前記駆動輪の回転方向と逆方向へ前記駆動輪が回転して前記移動体が移動することを特徴とする請求項２１に記載の衝突検知方法。
23. ＰＷＭ制御で回転駆動される駆動源である複数のＤＣモータと、前記ＤＣモータによりそれぞれ回転される複数の駆動輪と、前記駆動輪に従って回転する１個以上の従動輪とを備えた移動体の衝突検知方法であって、
    前記移動体が走行中に前記ＤＣモータの回転速度を検出する第１のステップと、
    前記第１のステップで得た出力信号と回転速度指令信号とを比較する第２のステップと、
    前記第２のステップで得た出力信号に対して比例・積分特性を付与する第３のステップと、
    前記第３のステップで得た出力信号を所定の関数に基づいてＰＷＭ信号に変換する第４のステップと、
    前記第４のステップで得た前記ＤＣモータに与えるＰＷＭ信号により、予め定めた異常状態判別基準に基づいて、異常状態かどうかの判別を行う第５のステップと、
    前記第５のステップの判別結果が正常であれば前記ＰＷＭ信号を前記ＤＣモータへ与える第６のステップと、
    前記第５のステップの判別結果が異常であれば異常状態が継続した時間を計測する第７のステップと、
    前記第７のステップで得た出力信号と異常検出のため予め定めた所定の閾値とを比較する第８のステップと、
    前記第８のステップで得た出力信号に対してその出力信号が異常であれば、すべての前記ＤＣモータを停止させる第９のステップと、
    前記第６のステップの後、一定時間待機する第１０のステップと、
    前記第１〜第１０のステップをサイクリックに処理する第１１のステップとを有することを特徴とする衝突検知方法。
24. 前記異常状態は、前記第４のステップで得た前記ＤＣモータへ与えるＰＷＭ信号と異常状態検出のため予め定めた所定の閾値とを比較し、その閾値を超えた状態であることを特徴とする請求項２３に記載の衝突検知方法。
25. 前記異常状態は、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の段階数以上を経由していない状態であることを特徴とする請求項２４に記載の衝突検知方法。
26. 前記異常状態判別基準は、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態であることを特徴とする請求項２４に記載の衝突検知方法。
27. 前記異常状態判別基準は、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号を予め定めた３段階以上の多段階の異常レベルに分類し、前記第４のステップで得たＰＷＭ信号が異常状態検出のため予め定めた所定の閾値を超えるまでの間に、異常レベルの各段階の内予め定めた所定の割合の異常レベルの段階数以上を経由していない第１の条件と、異常レベルの段階が異常度が低い段階から前記閾値に近いレベルの異常度が高い段階に遷移するまで予め定めた所定の段階数以上飛び越えて遷移した状態になった第２の条件とを満たした状態であることを特徴とする請求項２４に記載の衝突検知方法。
28. 前記衝突検知では、前記第９のステップにより移動体が停止した後、予め定めた動作パターンに基づいて走行を再開することを特徴とする請求項２３に記載の衝突検知方法。
29. 前記動作パターンは、最初に衝突を検知した前記駆動輪が設置されている場所の近傍に障害物が存在したと予測し、何れの前記駆動輪が衝突を検知したのかという情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項２８に記載の衝突検知方法。
30. 前記動作パターンは、前記第９のステップにより移動体が停止した後、停止する直前に回転していた前記駆動輪の回転方向と逆方向へ前記駆動輪が回転して前記移動体が移動する第１の動作と、前記第１の動作が完了した後、障害物が存在したと予測した場所を避ける方向へと前記移動体の進行方向を変える第２の動作とであることを特徴とする請求項２９に記載の衝突検知方法。

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