JP2011183032A

JP2011183032A - 移動体

Info

Publication number: JP2011183032A
Application number: JP2010052929A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shirai; 靖士白井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】高さを抑えつつ、移動体の３６０°全球域の情報をほぼ取得することができ、しかも意匠性に優れた移動体を提供する。
【解決手段】本発明の移動体１００は、左右の駆動輪１１Ｌ、１１Ｒと、移動体の周辺の情報を検出する周辺情報検出手段１６と、周辺情報検出手段１６が検出した、移動体１００の周辺情報に基づいて左右の駆動輪１１Ｌ、１１Ｒを制御する制御手段１８と、シート１４０ａと、シートバック１４０ｂと、ヘッドレスト１４０ｃと、を有する搭乗席１４と、を備える。周辺情報検出手段１６は、ヘッドレスト１４０ｃの上端部における左右両端近傍に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体に関し、特に搭乗者が着座姿勢で移動する車椅子型の移動体に関する。

搭乗者が着座姿勢で移動する車椅子型の移動体は、種々開発されている。当該移動体は、例えば目標物に向かって自律移動したり、ジョイスティック等の搭乗者の操作に基づいて移動したりする構成とされている。このような移動体は、種々のセンサを備え、当該センサが取得した情報に基づいて制御される（特許文献１〜５）。

例えば、特許文献１〜３に開示された移動体は、人や障害物と接触しないように、周辺の情報をセンサで取得し、取得した周辺情報に基づいて、制御される構成とされている。このとき、当該センサによって移動体の３６０°全球域の情報を取得できることが好ましい。

しかし、特許文献１及び２に開示された移動体は、手摺部やフットレストの前方端部にセンサが設けられているため、移動体の３６０°全球域の情報を取得することはできない。そこで、特許文献３に開示された移動体は、シャシーを成すフロントパイプに地上高１２０ｃｍ〜１４０ｃｍのポールを立設し、当該ポールの上端部にビデオカメラが設けられている。

特開２００４−３２１７２２号公報特開２００１−１６１７５６号公報特開２００７−１４３８５９号公報特開２００６−１０２０７４号公報特開２００７−９８５５３号公報

車椅子型の移動体は、例えば福祉車両にスロープ装置を用いて載せられる場合がある。このような場合、できる限り移動体の高さが抑えられていることが好ましい。しかし、特許文献３に開示された移動体は、ポールが突出しており、高さを抑えた構成とされていない。しかも、意匠性に優れていない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、高さを抑えつつ、移動体の３６０°全球域の情報をほぼ取得することができ、しかも意匠性に優れた移動体を提供することを目的とするものである。

本発明にかかる移動体は、左右の駆動輪と、移動体の周辺の情報を検出する周辺情報検出手段と、前記周辺情報検出手段が検出した、前記移動体の周辺情報に基づいて前記左右の駆動輪を制御する制御手段と、シートと、シートバックと、ヘッドレストと、を有する搭乗席と、を備え、前記周辺情報検出手段は、前記ヘッドレストの上端部における左右両端近傍に配置されている。これにより、少なくとも２個の周辺情報検出手段で周辺情報を検出することができ、ハード面及びソフト面で簡素化を図ることができ、コストの削減に寄与できる。しかも、ヘッドレストに頭部を支持させた際に、デッドスペースとなる、ヘッドレストの上端部における左右両端近傍に周辺情報検出手段を配置するので、移動体の高さを抑えつつ、優れた意匠性を実現できる。

前記周辺情報検出手段は、前記移動体の周辺に出射される検出体が拡散性を有する周辺情報検出センサを備えること、が好ましい。

前記周辺情報検出手段は、前記移動体の周辺に出射される検出体が直線性の周辺情報検出センサと、前記周辺情報検出センサを上下左右に回転させる駆動ユニットと、を備えること、が好ましい。

以上、説明したように、本発明によると、高さを抑えつつ、移動体の３６０°全球域の情報をほぼ取得することができ、しかも意匠性に優れた移動体を提供することができる。

本発明に係る第１の実施の形態の移動体に搭乗者が着座した様子を模式的に示す正面図である。本発明に係る第１の実施の形態の移動体に搭乗者が着座した様子を模式的に示す平面図である。本発明に係る第１の実施の形態の移動体に搭乗者が着座した様子を模式的に示す側面図である。本発明に係る第１の実施の形態の移動体の制御系を示すブロック図である。周辺情報検出センサの周辺情報の検出可能範囲を説明する図である。本発明に係る第２の実施の形態の移動体におけるヘッドレストの上部周辺を模式的に示す正面図である。本発明に係る第２の実施の形態の移動体の制御系を示すブロック図である。比較例の移動体に搭乗者が着座した様子を模式的に示す正面図である。比較例の移動体に搭乗者が着座した様子を模式的に示す平面図である。比較例の移動体に搭乗者が着座した様子を模式的に示す側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に係る移動体は、倒立振子制御によって移動する車椅子型移動体である。移動体は、地面に接地した車輪を駆動することによって、所定の位置まで移動する。さらに、ジャイロセンサ等からの出力に応じて車輪を駆動することによって、倒立状態を維持することができる。また、移動体は、倒立状態を維持したまま、目標物まで自律移動したり、搭乗者の操作モジュールの操作に応じて移動したりする。

移動体１００は、図１〜図４に示すように、左右の駆動輪１１（１１Ｌ、１１Ｒ）、左右の駆動手段１２（１２Ｌ、１２Ｒ）、車台１３、ボディー１４、姿勢検出手段１５、周辺情報検出手段１６、操作モジュール１７、制御手段１８などを備える。

左右の駆動輪１１Ｌ、１１Ｒは、同軸上に配置されている。左右の駆動輪１１Ｌ、１１Ｒは、それぞれ左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒに連結されている。左右の駆動輪１１Ｌ、１１Ｒは、それぞれ左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒから駆動力が与えられる。

左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒは、車台１３に設けられている。左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれ制御手段１８からの制御信号に基づいて制御される。左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒは、例えば電動モータと減速ギアなどを備えている。

車台１３は、移動体１００のシャシーを成す。車台１３には、左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒ、制御手段１８などが搭載されている。さらに車台１３には、ボディー１４が搭載されている。

ボディー１４は、椅子形状の搭乗席１４０、フットステップ１４１を備えている。搭乗席１４０は、シート１４０ａ、シートバック１４０ｂ、ヘッドレスト１４０ｃを備えている。シート１４０ａは、搭乗者が座る座面となるため、ほぼ水平に配置されている。シートバック１４０ｂは、斜め後ろ方向に延びるように形成され、搭乗者の背中を支える背もたれ部となる。ヘッドレスト１４０ｃは、シートバック１４０ｂから上方に延びるように形成され、搭乗者の頭部を支える。

フットステップ１４１は、搭乗者の足が載置される。フットステップ１４１は、搭乗席１４０の下側に配置されている。また、フットステップ１４１は、搭乗席１４０の前方に延びている。

姿勢検出手段１５は、移動体１００、しいては車台１３の前後方向への傾動角度、角速度、加速度等を検出する。姿勢検出手段１５は、検出信号を制御手段１８に出力する。姿勢検出手段１５は、例えばジャイロセンサや加速度センサ等を備えている。

周辺情報検出手段１６は、移動体１００の周辺の情報を検出する。周辺情報検出手段１６は、検出信号を制御手段１８に出力する。周辺情報は、移動体１００の周辺に存在する人や障害物の形状、位置、大きさなどが、例えば三次元の座標系に表された情報である。ここで、上述したように、周辺情報検出手段１６によって、移動体の３６０°全球域の情報をほぼ検出することが好ましいので、例えば図８〜図１０に示すように、周辺情報検出手段１６をボディー１４の前後左右に配置することが想定できる。しかし、このような周辺情報検出手段１６の配置関係では、周辺情報検出手段１６が少なくとも４個必要になり、ハード面及び当該周辺情報検出手段１６を制御するために処理演算するソフト面の両方で大掛かりになり、特にコストが嵩む。

そこで、本発明では周辺情報検出手段１６をヘッドレスト１４０ｃの上端部における左右両端近傍に配置したことを特徴とする。周辺情報検出手段１６は、測距センサやサーマルセンサ、撮像装置等の周辺情報検出センサを備えている。本実施形態の周辺情報検出センサとしては、移動体１００の周辺に出射される検出体である超音波が拡散性を有する超音波センサ（以下、周辺情報検出手段と同一の符号を付する。）を適用している。このとき、超音波センサ１６の周辺は超音波の出射を遮る障害物が少なく、図５の一点鎖線で示すように、超音波センサ１６を中心とした球体内のほぼ全領域で周辺情報を検出可能になる。つまり、少なくとも２個の超音波センサ１６で周辺情報を検出することができ、ハード面及びソフト面で簡素化を図ることができ、コストの削減に寄与できる。しかも、ヘッドレスト１４０ｃに頭部を支持させた際に、デッドスペースとなる、ヘッドレスト１４０ｃの上端部における左右両端近傍に超音波センサ１６を配置するので、移動体１００の高さを抑えつつ、優れた意匠性を実現できる。
但し、実際には、搭乗者やボディー１４に超音波が干渉し、非検出領域が存在するが、移動体１００の制御に必要な周辺情報を検出するのに弊害が生じない程度である。

操作モジュール１７は、移動体１００を移動させるべく、搭乗者に操作される。操作モジュール１７は、例えばジョイスティック等を備えている。すなわち、搭乗者が、当該ジョイスティックを握って、移動体１００を移動させたい方向に傾動させると、傾動量に基づいた操作信号が制御手段１８に出力される。操作モジュール１７は、図示を省略するが、例えばボディー１４に形成された手摺部の先端部に配置される。

制御手段１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインターフェースなどを有し、移動体１００の各種動作を制御する。そして、制御手段１８は、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムに従って各種の制御を実行する。

具体的に云うと、制御手段１８は、操作モードと、自律モードとを備えている。制御手段１８は、操作モードにおいて、操作モジュール１７から入力される操作信号に基づいて、所望の加速度、及び目標速度になるように、また、移動体１００が倒立を維持するように、左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒを制御する。これにより、移動体１００が、操作モジュール１７の操作に基づいて加減速しながら走行する。このとき、制御手段１８は、超音波センサ１６から入力される周辺情報に基づいて、移動体１００の近くに人や障害物が存在すると、当該人や障害物を避けるように、左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒを制御したり、移動体１００が停止するように左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒを制御したりする。

一方、制御手段１８は、自律モードにおいて、例えばグローバル座標上に定義された目標物に対して、予め定められたルートに沿って移動するように、また、移動体１００が倒立を維持するように、左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒを制御する。これにより、移動体１００は、自律制御に基づいて略一定速度で走行する。このとき、制御手段１８は、超音波センサ１６から入力される周辺情報に基づいて、移動体１００の近くに人や障害物が存在すると、当該人や障害物を避けるようにルートを作成し直し、作成し直したルートに沿って移動するように、左右の駆動手段１２Ｌ、１２Ｒを制御する。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態の移動体１００は、周辺情報検出センサとして超音波センサを用いたが、この限りでない。

すなわち、図６及び図７に示すように、周辺情報検出手段１６０が、移動体の周辺に出射される検出体（レーザー）が直進性を有するレーザーセンサ１６１を周辺情報検出センサとして備えていても良い。この場合、移動体の３６０°全球域の情報をほぼ検出することができるように、周辺情報検出手段１６０は、レーザーセンサ１６１を上下左右に回転させる駆動ユニット１６２を備えている。駆動ユニット１６２は、レーザーセンサ１６１を左右方向に回転させる第１のアクチュエータ１６２ａ、第１のアクチュエータ１６２ａを上下方向に回転させる第２のアクチュエータ１６２ｂを備えている。

第１のアクチュエータ１６２ａとしては、電動モータ等を適用することができる。第１のアクチュエータ１６２ａの回転軸は、略鉛直方向に配置されている。当該回転軸の先端部にレーザーセンサ１６１が設けられている。これにより、レーザーセンサ１６１は、移動体の左右方向に３６０°回転可能になる。

第２のアクチュエータ１６２ｂとしても、電動モータ等を適用することができる。第２のアクチュエータ１６２ｂは、ボディー１４のヘッドレスト１４０ｃに設けられている。第２のアクチュエータ１６２ｂの回転軸は、略水平方向（移動体の左右方向）に配置されている。当該回転軸の先端部に、第１のアクチュエータ１６２ａのケーシングが連結されている。これにより、第１のアクチュエータ１６２ａが上下方向に、しいてはレーザーセンサ１６１が上下方向に３６０°回転可能になる。

その結果、レーザーセンサ１６１は、上下左右方向に３６０°回転可能になる。このとき、第１及び第２のアクチュエータ１６２ａ、１６２ｂは、制御手段１８の制御信号に基づいて制御される。すなわち、制御手段１８は、レーザーセンサ１６１から出射されるレーザーの左右方向への回転が、上方から下方に向かって連続するように、第１及び第２のアクチュエータ１６２ａ、１６２ｂを制御する。

このような構成により、第１の実施の形態と同様に、高さを抑えつつ、移動体の３６０°全球域の情報をほぼ取得することができ、しかも意匠性に優れた構成とすることができる。

以上、本発明に係る移動体の実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
上記実施の形態では、倒立振子制御によって移動する車椅子型移動体を例に説明したが、複数輪が走行時に接地する移動体であっても、同様の作用効果を得ることができる。
上記実施の形態では、出射される検出体が拡散性を有する周辺情報検出センサとして超音波センサを用いたが、出射される検出体が拡散性を有する周辺情報検出センサであれば、特に限定されない。
上記実施の形態では、出射される検出体が直進性の周辺情報検出センサとしてレーザーセンサを用いたが、出射される検出体が直進性の周辺情報検出センサであれば、特に限定されない。

１１（１１Ｌ、１１Ｒ）駆動輪
１２（１２Ｌ、１２Ｒ）駆動手段
１３車台
１４ボディー
１５姿勢検出手段
１６周辺情報検出手段
１７操作モジュール
１８制御手段
１００移動体
１４０搭乗席、１４０ａシート、１４０ｂシートバック、１４０ｃヘッドレスト
１４１フットステップ
１６０周辺情報検出手段
１６１レーザーセンサ
１６２駆動ユニット
１６２ａ第１のアクチュエータ
１６２ｂ第２のアクチュエータ

Claims

左右の駆動輪と、
移動体の周辺の情報を検出する周辺情報検出手段と、
前記周辺情報検出手段が検出した、前記移動体の周辺情報に基づいて前記左右の駆動輪を制御する制御手段と、
シートと、シートバックと、ヘッドレストと、を有する搭乗席と、を備え、
前記周辺情報検出手段は、前記ヘッドレストの上端部における左右両端近傍に配置されていることを特徴とする移動体。
前記周辺情報検出手段は、前記移動体の周辺に出射される検出体が拡散性を有する周辺情報検出センサを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体。
前記周辺情報検出手段は、前記移動体の周辺に出射される検出体が直線性の周辺情報検出センサと、前記周辺情報検出センサを上下左右に回転させる駆動ユニットと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体。