JP2006146552A

JP2006146552A - 移動機器

Info

Publication number: JP2006146552A
Application number: JP2004335637A
Authority: JP
Inventors: Shuji Hachitani; 修二蜂谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: JP4325543B2

Abstract

【課題】不特定多数の人が存在する空間において、機敏に動作可能であり、搬送対象物を容易に積載可能であり、かつ自律性を高めて安全に移動する。
【解決手段】移動台車の両側部に駆動車輪を設け、移動機器の揺動角を検知するジャイロセンサーからの信号により駆動車輪の回転制御を行うことにより移動機器の移動面に対する２次元的な移動および移動機器のピッチング方向の揺動角を制御し、かつ移動台車の上部に設けた門型フレームと、該門型フレームと移動台車との間に設けた搬送対象物を積載するの積載部と、該門型フレームの上部に外部環境を検知するための超音波センサーとを設置する構成により、移動台車の寸法を小さくでき移動時の操舵性を向上させ、積載部のスペースを大きく確保でき搬送対象物の積載が容易になり、移動機器の最上部にセンサーを配置することで人物の検出の死角を少なくでき自律性を高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送対象物を目的地まで自律的に搬送する移動機器に関するものである。特に、ショッピングセンター、ホテル、空港、公共機関等の不特定多数の人がいるスペースにおいて、特定の人物の後方を追随または前方を先導して搬送対象物を積載しながら移動する自律移動ロボットに関するものである。

従来の移動機器としては、医療施設内等での自律動作を可能としている搬送ロボットシステムがあった（例えば、特許文献１参照）。図５は、前記特許文献1に記載された従来の搬送ロボットシステムの実施例である食事搬送ロボットシステムの斜視図を示すものである。

図５において、食事搬送ロボット１０１は搬送対象物を格納できる格納部１１５と、視覚センサー１１６および１１７と、視覚センサー１１６および１１７による走行用環境計測認識装置１１８と、その計測認識結果からロボット動作経路生成手段と、その生成経路と障害物センサー１１９を用いた走行制御装置１２０に従った走行指令から自律移動できる移動機構１０８と、操作者等とコミュニケーションを行うインタフェース手段１２１および１２２を有する。
特開平９−２６７２７６号公報（第７−１１頁、図１）

しかしながら、前記従来の構成では、移動機構が２つの駆動輪および旋回自在な複数個の被動車輪から構成されており、移動機構の構成が複雑かつ形状もかなりおおきなものとなり、旋回するためには大きなスペースが必要となり、機敏な移動動作が困難であるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ショッピングセンター、ホテル、空港、公共機関等の不特定多数の人が存在する空間において、旋回に必要とするスペースが小さく、加速減速がすみやかに実施でき、高速かつ機敏に移動面を自律的に移動でき、かつ搬送対象物を容易に積載搬送可能である移動機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の移動機器は、一個以上の駆動回転体で移動する移動台車と、移動台車の揺動角を検知する揺動角検知手段と、移動台車の揺動角を制御する制御手段と、移動台車の上部に設けられた搬送対象物を積載するための積載部と、積載部の上部に設置された外部環境を検知するための外部環境検知手段とを有している。

本構成によって、移動台車の移動面に対する揺動を制御し、移動面を二次元的に自律移動することができ、かつ搬送対象物を積載搬送することが可能となる。

以上のように、本発明の移動機器によれば、ショッピングセンター、ホテル、空港、公共機関等の不特定多数の人が存在する空間において、旋回に必要とするスペースが小さく、加速減速がすみやかに実施でき、高速かつ機敏に移動面を自律的に移動でき、かつ搬送対象物を容易に積載搬送可能である移動機器を提供することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における移動機器の斜視図である。

図１において、１は移動機器であり、後述する移動台車と、移動台車の上部に設けた門型フレームと、該門型フレームと移動台車との間に設けた搬送対象物を積載するための荷台と、該門型フレームの上部に設けた外部環境を検知するための外部環境検知手段とを備えている。

２は移動台車であり、移動面を移動するための各種構成要素を保持している。３、４は移動台車２における互いに対向する両側部に配置され、かつ互いに同軸上に位置する駆動車輪であり、該駆動車輪３、４は移動台車２に設置されたそれぞれ独立したモータ５および６により駆動制御される。被動輪等を有しないこれらの構成により、移動台車２は移動面上を小さな旋回半径で回転することができ加減速性に優れた機敏な移動が可能になる。
７は移動台車２の上部にほぼ水平の姿勢で固定的に設置された積載部である。積載部７は後述する門型フレーム９と移動台車２との間に形成され、搬送対象物を積載することができる。この積載部７の上部はオープンなスペースになっているので手荷物等の搬送対象物を容易に積み下ろしすることが可能である。

門型フレーム９は、下端部を移動台車２の両側部の前後方向におけるほぼ中央の位置に固定された一対の側面支柱部材９１、９２と前記側面支柱部材９１と９２の上端を橋渡し的に連結する上面連結部材９３より形成される。１０は門型フレーム９の側面支柱部材９１または９２の少なくとも一方の下方かつ積載部７の上面すぐ上に設けられて積載部７の上部の積載物の有無を検知する光電センサーである。１１は特定の人物が発信源を保持し、その発信源が発信するする超音波を検知することにより特定の人物の存在する位置の方向および距離を検知する超音波センサーであり、門型フレーム９上部の上面連結部財９３上に固定的に設置された支持部材１２にベアリング１３を介して回動自在に保持されたブラケット１４に固定されている。ブラケット１４はモータ１５により水平方向の回動駆動が可能なように構成されているのでブラケット１４に固定された超音波センサー１１も水平方向の回転駆動が可能である。このような構成により、移動機器１全体の重心位置が、移動機器１の姿勢がピッチング方向の揺動角の中心にあるときに、移動台車２の両側部に設けられた２つの駆動車輪３、４の共通の回転軸線の概略上方にあるという条件を保持しながら、剛性の高いフレーム９を移動台車２の上部に構成し、超音波センサー１１を死角の少ない移動機器１の最上部に安定的に保持することが可能で、かつフレーム９を門型にしたことにより移動台車２の上部に搬送対象物を積載するための大きなスペースを確保することが可能となった。

１６は移動機器の状態を表示するＬＥＤ、１７は操作者の音声等を認識する音声認識部、１８は操作者等に情報等を音声で伝達するための音声発生部であり、前記ブラケット１４に超音波センサー１１と同様に固定されているので水平方向の回動が可能となっている。１９は門型フレーム９の上面連結部材９３上、または側面支柱部材９１または９２の少なくとも一方の上部に設置された光電センサーであり、非接触で操作が可能となっている。これら１６から１９の構成要素は操作者等とコミュニケーションをとるインタフェース手段を構成しており操作者が違和感無くコミュニケーションをとれる高さに配置されている。

２０は、移動機器の揺動角を検知するジャイロセンサーである。２１は、移動台車２の前方中央付近に設置され障害物を検知する赤外線スキャニングセンサーである。２２は、移動台車下部の前面、両側面および後方に設置されて移動面上の障害物を検出する超音波センサーである。２３は、移動台車２下部の前方および後方のバンパー部２４に設置された接触検知センサーである。２５は前記各種センサーからの入力信号、音声認識部１７からの入力信号または操作スイッチ１９からの入力信号等により移動台車２の動作および移動経路を演算しモータ駆動回路２６等の駆動手段への指令信号およびＬＥＤ１６、音声発生部１８等のインタフェース手段への指令信号を出力する制御装置である。

かかる構成によれば、２個の駆動輪３、４と移動面との間の摩擦力により移動面に対してピッチング方向に揺動可能な状態で移動する移動台車２と、移動機器の揺動角を検知するジャイロセンサー２０と、制御装置２５およびモータ駆動回路２６と、該移動台車２の上部に設けられた搬送対象物を積載するための積載部７と、積載部７の上部に設置された超音波センサー１１とを有することにより、移動機器１の移動面に対するピッチング方向の揺動を制御し、かつ移動機器１に搬送対象物を積載して移動面を二次元的に自律移動することができるので、不特定多数の人が存在する空間において、小回りがきき、加減速性に優れかつ高速な移動が自律的にでき、かつ搬送対象物を容易に積載搬送することが可能な移動機器を提供することが可能となる。

なお、本実施の形態において、駆動回転体として移動台車２における互いに対向する両側部に配置され、かつ互いに同軸上に位置する２個の駆動車輪３、４を設けたが、移動台車２の中央部に概略球形状の駆動回転体を設けてもよい。積載部７は荷物を積載するための平板形状で構成したが、椅子形状に構成し人を積載するようにしてもよい。一対の側面支柱部材９１、９２は移動台車２の両側部の前後方向におけるほぼ中央の位置に固定されているが移動台車の前後部の左右方向におけるほぼ中央の位置に固定し門型フレーム９が図１に対して９０度回転した姿勢で配置されていてもよい。１０の光電センサーは、荷台７に設置された重量センサー、マイクロスイッチ等の検知器でも良い。１１の超音波センサーはステレオカメラ、全方位カメラ等の画像処理装置または光電センサー等のセンサーでであってもよい。ブラケット１４はモータ１５により水平方向の回動駆動が可能なように構成されているが、垂直方向あるいはその他の方向に回動駆動可能に構成してもよい。１９は非接触の光電センサーで示したが、接触式のスイッチでもよい。移動機器の揺動角を検知するセンサーはジャイロセンサー２０のみを示しているが、加速度センサー、エンコーダ、ポテンショ等のセンサーでもよく、またはそれらを組み合わせて使用してもよい。また、移動機器１は各種センサーの検知信号により自律移動可能な構成としたが、遠隔操縦による移動または移動機器に搭乗した人間の操縦により移動する構成でもよい。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の移動機器の斜視図である。図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図２において、９１１および９２１は門型フレーム９の側面支柱部材９１および９２の下部に設けた回動部材であり、移動台車２に固定した回転支持軸９４の回りに門型フレーム９が回動可能なように構成している。また２７は門型フレーム９を回転支持軸９４の周りに回転させるためのアクチュエータであり、回動を保持するためのブレーキ機構もアクチュエータ２７内部に組み込まれている。

かかる構成によれば、積載物を積み込みまたは積み下ろし時に門型フレーム９を支持軸９４の回りに回動させることにより荷台７の上方を開放させ、積載物を積み込みまたは積み下ろしを容易にすることができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３の移動機器の斜視図である。図３において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図３において９１２および９２２は門型フレーム９の側面支柱部材９１および９２の下部に設けた直線運動ガイド部材であり、移動台車２に固定したレール９５の回りに門型フレーム９が直線運動可能なように構成している。また２８は門型フレーム９を直動レール９５に沿ってさせるためのアクチュエータであり、直動運動を固定するためのブレーキ機構もアクチュエータ２８内部に組み込まれている。

かかる構成によれば、積載物を積み込みまたは積み下ろし時に門型フレーム９をガイドレール９１２および９２２に沿って伸長させることにより積載部７の上方の開口スペースを拡大させ、積載物を積み込みまたは積み下ろしを容易にすることができる。また、門型フレーム９をガイドレール９１２および９２２に沿って伸長させることにより、門型フレーム９上に設置された１６から１８の操作者等とコミュニケーションをとるインタフェース手段も同時に上下するので操作者の目線の高さ等に応じて高さを変更することも可能となる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４の移動機器の斜視図である。図４において、図１、図２および図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図４において７１は移動台車の上部に固定的に設置された直動用ガイドレール、７２は積載部７に固定されガイドレール７１に沿って直動運動を行う保持部材である。

かかる構成によれば、積載物を積み込みまたは積み下ろし時に積載部７をガイドレール７１に沿って移動させることにより積載部７の上方の開口スペースを拡大させ、積載物を積み込みまたは積み下ろしを容易にすることができる

本発明の移動機器においては、不特定多数の人が存在する空間において、搬送対象物を積載可能であり、かつ旋回に必要とするスペースが小さく、加速減速がすみやかに実施でき、高速に移動面を移動することが可能となる、という効果を有することにより、ショッピングセンター、ホテル、空港、公共機関等において日常生活の支援をする人追随または人先導の自律搬送ロボット、電動車椅子等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における移動機器の斜視図本発明の実施の形態２における移動機器の斜視図本発明の実施の形態２における移動機器の斜視図本発明の実施の形態２における移動機器の斜視図従来の食事搬送ロボットシステムの斜視図

符号の説明

１移動機器
２移動台車
３、４駆動輪
５、６車輪駆動用モータ
７積載部
９門型フレーム
１０光電センサー
１１超音波センサー
１５モータ
２０ジャイロセンサー
２５制御装置
２６モータ駆動回路

Claims

１個以上の駆動回転体で移動する移動台車と、
前記移動台車の揺動角を検知する揺動角検知手段と、
前記移動台車の揺動角を制御する制御手段と、
前記移動台車の上部に設けられた搬送対象物を積載するための積載部と、
前記積載部の上部に設置された外部環境を検知するための外部環境検知手段とを備えたことを特徴とする移動機器。
移動台車の上部に設けた門型フレームと、
前記門型フレームと移動台車との間に設けた搬送対象物を積載するための積載部と、
前記門型フレームの上部に設けた外部環境を検知するための外部環境検知手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の移動機器。
前記外部環境検知手段により特定の人物の存在する方向と距離を検知し、移動機器が前記人物と一定の距離および角度を保ちながら移動するよう移動台車を駆動する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の移動機器。
前記外部環境検知手段を移動機器に対して可動的に配置し、かつ前記外部環境検知手段を前記可動軸方向に駆動するためのアクチュエータを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の移動機器。
移動台車の両側部にそれぞれ駆動車輪を設け、これらの駆動車輪の回転制御により移動機器の移動面に対する２次元的な移動および移動機器のピッチング方向の揺動角を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の移動機器。
移動台車、門型フレーム、積載部および外部環境検知手段を含む移動機器全体の重心位置が、移動機器の姿勢がピッチング方向の揺動角の中心にあるときに、移動台車の両側部に設けられた２つの駆動車輪の共通の回転軸線の概略上方にあることを特徴とする請求項５記載の移動機器。
移動機器の上部に、移動機器の状態表示部、音声認識部、音声発生部の少なくともいずれかを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動機器。
前記門型フレームの上部に移動機器に対する操作を行うための操作部を備えたことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか記載の移動機器。
前記積載部付近に搬送対象物の有無を検知する検知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の移動機器。
前記門型フレームを、積載部の上部の空間が広がるように屈曲可能な構成にしたことを特徴とする請求項２記載の移動機器。
前記門型フレームを、上下方向に伸縮可能な構成にしたことを特徴とする請求項２記載の移動機器。
前記積載部を移動機器の概略水平方向に可動できる構成にしたことを特徴とする請求項１記載の移動機器。