JP2007249385A

JP2007249385A - 自走式移動車

Info

Publication number: JP2007249385A
Application number: JP2006069404A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Okazaki; 昭広岡崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】簡単な構成で衝突物の方位を広範囲に検出すること。
【解決手段】駆動源を備えて床面を走行可能な本体部と、本体部を覆う外装部と、本体部に設けられ外装部を本体部に対して床面に平行な任意の方向に変位可能に支持する支持部材と、外装部が本体部に対して変位するとき外装部に接触可能に本体部に設けられた複数の接触センサと、外装部が障害物との当接により変位して少なくとも１つの接触センサが作動するとき、接触センサの出力に基づいて障害物の本体部に対する方位を検出する検出部を備える自走式移動車。
【選択図】図６

Description

この発明は、障害物に対する衝突を検知することを目的とした検知手段を備えた自走式移動車に関する。

接触検知手段により障害物を検知する自走式移動車は既に知られ、また、バンパを衝突センサとして利用したり、バンパに接触センサを内蔵したりして衝突を検知する移動車やロボットなども知られている（例えば、特許文献１又は２参照）。
特開昭６２−２９３３２０公報特表平１１−５１０９３５公報

移動車本体の前面にバンパ型の接触検知手段を備える従来の自走式移動車（以下、自走車という）において、前面でのすべての衝突を検知するには、進行方向から見た自走車の投影面積をカバーするように接触検知手段を設ける必要がある。

バンパを進行方向から見た自走車の投影面積より小さくした場合、バンパが障害物に衝突せずに本体が衝突する可能性があるため、すべての衝突を検知することは難しい。

一方、バンパを進行方向から見た自走車の投影面積に等しいサイズとした場合、外観デザインが制約され、また、センサ類の配置も容易ではない。

この発明は、駆動源を備えて床面を走行可能な本体部と、本体部を覆う外装部と、本体部に設けられ外装部を本体部に対して床面に平行な任意の方向に変位可能に支持する支持部材と、外装部が本体部に対して変位するとき外装部に接触可能に本体部に設けられた複数の接触センサと、外装部が障害物との当接により変位して少なくとも１つの接触センサが作動するとき、接触センサの出力に基づいて障害物の本体部に対する方位を検出する検出部を備える自走式移動車を提供するものである。

本体部は、変位した外装部を本体部の所定位置に復帰させるように作用する複数の弾性部材を備えてもよい。
各弾性部材はコイルバネであり、そのコイルバネの一端が本体部に固定され、他端が外装部に接触可能な自由端であってもよい。
検出部は、複数の接触センサの出力のタイミングに基づいて障害物の本体部に対する方位を検出するようにしてもよい。
支持部材は、スライド部材と回転軸とを有するリンク機構を備えてもよい。

この発明によれば、外装部が本体部に対して変位して複数の接触センサのいずれか作動することにより障害物の方位が検出されるので、自走車の全範囲に対する衝突の検出をバンパを設けることなく簡単な構成で容易に行うことができる。

図１は、この発明の自走式移動車（以下、自走車という）の外観斜視図、図２は、自走車の側面図、図３は、自走車の内部構成を示す斜視図、図４は、本体部と外装部の配置関係を説明する斜視図、図５は、外装部と本体部の構成をそれぞれ説明する斜視図、図６は、自走車のマイクロスイッチの配置を示す上面図、図７と図８は、図６の要部詳細図、図９は、この発明の変形例を示す説明図である。
図１と図２に外観を示す自走車１は、大きく分けて外装部７（図５（ａ））と、内部の本体部１７（図５（ｂ））とに分けられる。

図３に示すように、本体部１７は駆動輪３と４、駆動輪３と４の駆動モータ（図示しない）、および内部に制御装置５を備える。制御装置５は各種センサ類の情報処理、駆動輪３，４の駆動モータの制御を行っている。自走車１は、制御装置５により、接触センサを含む各種センサ類の情報をもとに自律的に走行することが可能である。

図４に示すように、自走車１は駆動電源として蓄電池６を有する。外装部７と本体部１７（図５）とは、前方でフロントアーム１３により、後方でリアアーム１４により接続されている。アーム１３、１４はそれぞれリンク機構１５、１６を介して本体１７につながっている。リンク機構１５、１６は本体部１７側と外装部７側との接続部に回転軸１５ａ、１６ａと水平方向へのスライド機構１５ｂ、１６ｂをそれぞれ有する。これにより、外装部７は床面に平行に、かつ、本体部１７に対し任意の方向、つまり、前後左右斜めに移動可能となる。

図６に示すように、前方に設置されたフロントアーム１３は進行方向２に対して左右の２箇所に突起９、１１を、正面の１箇所に突起１０を有する。各突起の内側にはそれぞれマイクロスイッチ（以下、スイッチという）２３〜２５が接触センサとして配置され、どのスイッチがオンしたかによって衝突が起こった方位を見極めることができるようになっている。

外装部７と本体部１７の間には５つのバネ（コイルスプリング）１８〜２２が外装部位置保持機構として設置されており、これらによって外装部７は本体部１７に対して所定位置に弾性的に保持されている。これらのバネ１８〜２２は一端が本体部１７に固定され、かつ、一定長L以上には伸張しないよう伸張限度で規定されている。また、外装部７がフリーな状態においては、各バネは一定長Lまで伸び切った状態でも外装部７との間にわずかの空隙ｄが生じるように他端が開放され自由端となっている。なお、この実施形態ではｄ＝０に設定されている。

これにより、自走車１が障害物に衝突し、外装部７が変位した時、スイッチをオンさせるのに必要な力をバネ定数の調整により任意に設計できると同時に、各バネの一端が自由端であるため、前後左右のバネが互いに反対方向へ力の影響を抑制する。

スイッチ２４は外装部７の正面、つまり進行方向２からの障害物の衝突を検知する目的のものである。スイッチ２３と２５は、進行方向２に対して斜め前からの衝突と、真横からの衝突に対応するため、検知面を真横から進行方向に３０度傾けて配置している。また、この配置により外装部７が本体部１７に対して回転した場合もスイッチ２３か２５のどちらかが突起９又は１０に押されるため、障害物との衝突が検出可能となる。

スイッチ２４は、図７に示すように、真正面から障害物が衝突した場合、真っ先にオンするよう、進行方向から見て他のスイッチより突起までの距離が短くなっている。進行方向に対するスイッチ２４と突起１０の間の距離をｄ_f、スイッチ２３、２５と対応する突起９、１１の進行方向に対する距離をｄ_sとするとき、ｄ_fは２ｍｍ、ｄ_sは３.５ｍｍに設定されている。

図６に示すように、スイッチ２３〜２５はレバー付のものであり、このレバーが２ｍｍ押し込まれた場合にスイッチが確実にオンする。従って、外装部７が後方向に動けばスイッチ２４はオンし、進行方向に対して左方向に動けばスイッチ２３が、右方向に動けばスイッチ２５がそれぞれオン状態になる。

斜め前方向から衝突があった場合、リンク機構の構造上、図６に示す本体部１７の中心２７周りに外装部７はわずかに回転する。この際、横のスイッチ２３又は２５も入ることになり、タイミング的にはスイッチ２４のオンの後、又はほぼ同時にスイッチ２３又は２５がオンする。

このような構成における衝突方位検出動作の一例を図８と図１０とを用いて説明する。制御装置５は、スイッチ２４がオンした後も時間ｔの間、自走車１を停止させずにスイッチ２３と２５を監視する。ｔ≦２００ｍｓでスイッチ２３ないし２５がオンした場合はその時間ｔをもとに、衝突の位置が中心部だったのか外側寄りだったのか判断する。ｔ＞２００ｍｓでもスイッチ２３、２５がオンしない場合、自走車１の全幅に対し中心部から±２０％の範囲２８（図８）で起こった衝突と判断する。１００ｍｓ＜t＜２００ｍｓの場合は、中心から見て±２０％より外側、±３５％より内側の位置２９で衝突したと判断する。t＜１００ｍｓの場合は、±３５％より外側の範囲３０で起こった衝突と判断する。

以上の構成により、この発明では自走車１において、従来のようなバンパを設置することなく障害物を検知できる。なお、この実施形態においては、前方からの衝突検知に重点を置き、接触センサを前方に集中して配し、後方に配置していないため、接触検知手段として有効に作用する範囲は主に図６の範囲２６内である。

なお、図９のように後方にも接触センサを配した場合、後方の接触検知も同一の方法で可能である。図９はこの発明の自走車の変形例を示し、外装部７ａに覆われた本体部１７ａを備え、本体部１７ａは四隅に接触センサとしてのスイッチ２３ａ〜２６ａを備えると共に、隣接する２つのスイッチ間にバネ１８ａ〜２１ａを備え、外装部７ａはスイッチ２３ａ〜２６ａにそれぞれ対向する突起９ａ〜１２ａを備える。つまり、進行方向２に対して前方にスイッチ２４ａ，２５ａが、後方にスイッチ２３ａ、２６ａが配置されている。

この発明の実施形態の自走車の外観斜視図である。図１に示す自走車の側面図である。図１に示す自走車の内部構成を示す斜視図である。図１に示す自走車の本体部と外装部の配置関係を説明する斜視図である。図１に示す自走車の外装部と本体部の構成をそれぞれ説明する斜視図である。図１に示す自走車のマイクロスイッチの配置を示す上面図である。図６の要部詳細図である。図６の要部詳細図である。この発明の実施形態の変形例を示す説明図である。図１に示す自走車の衝突検出動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１自走式移動車
２進行方向
３駆動輪
４駆動輪
５制御装置
６充電池
７外装部
９突起
１０突起
１１突起
１２マイクロスイッチ（接触センサ）
１３フロントアーム
１４リアアーム
１５リンク機構
１６リンク機構
１７本体部
１８バネ
１９バネ
２０バネ
２１バネ
２２バネ
２３スイッチ
２４スイッチ
２５スイッチ

Claims

駆動源を備えて床面を走行可能な本体部と、本体部を覆う外装部と、本体部に設けられ外装部を本体部に対して床面に平行な任意の方向に変位可能に支持する支持部材と、外装部が本体部に対して変位するとき外装部に接触可能に本体部に設けられた複数の接触センサと、外装部が障害物との当接により変位して少なくとも１つの接触センサが作動するとき、接触センサの出力に基づいて障害物の本体部に対する方位を検出する検出部を備える自走式移動車。
本体部は、変位した外装部を本体部の所定位置に復帰させるように作用する複数の弾性部材を備える請求項１記載の自走式移動車。
各弾性部材がコイルバネであり、そのコイルバネの一端が本体部に固定され、他端が外装部に接触可能な自由端である請求項２記載の自走式移動車。
検出部は、複数の接触センサの出力のタイミングに基づいて障害物の本体部に対する方位を検出する請求項１記載の自走式移動車。
支持部材が、スライド部材と回転軸とを有するリンク機構を備える請求項１記載の自走式移動車。