JP2018073188A

JP2018073188A - 自律走行車両

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Publication number: JP2018073188A
Application number: JP2016213434A
Authority: JP
Inventors: 松本　拓也; Takuya Matsumoto; 拓也松本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-10-31
Also published as: JP6373930B2; US20180116109A1; EP3315000A1; EP3315000B1; US10499564B2

Abstract

【課題】シャシに取り付けられるカバー用のサスペンションの樹脂材からなる軸体の強度を拡径することなく上げるようにした自律走行車両を提供する。
【解決手段】シャシ１２ａとカバー１２ｂの間に重力軸方向に延びるように配置され、一端でカバー１２ｂに取り付けられると共に、他端でシャシ１２ｂに取り付けられる少なくとも１個の樹脂材からなる軸体８０と、軸体８０に設けられて軸体８０に作用する力を重力軸方向に直交する水平方向への移動に変換する変換具８２とからなるカバー用サスペンション７６を備えた自律走行車両１０において、カバー用サスペンション７６は軸体８０の軸芯に剛性を有する補強部材９４を挿入されてなると共に、補強部材９４は重力軸方向において一方の端部９４ａが前記変換具８２の取り付け位置より下方に突出するように構成する。
【選択図】図４

Description

この発明は自律走行車両に関し、より詳しくはシャシに取り付けられるカバーのサスペンションを備えた自律走行車両に関する。

この種の自律走行車両はシャシに取り付けられるカバーのサスペンション（カバー用サスペンション）を備えており、本出願人も先に特許文献１においてその構造を提案している。

特許文献１記載のカバー用サスペンションは、シャシとカバーの間に重力軸方向に延びるように配置されてカバーとシャシに取り付けられる樹脂材からなる軸体と、それに設けられて軸体に作用する力を重力軸方向に直交する水平方向への移動に変換する変換具を備えるように構成している。

国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／８５９５６号

この種の自律走行車両のカバー用サスペンションは、軸体に曲げモーメントなどの力が作用するため、樹脂材から製作する場合、軸体の強度を上げるには軸径を大きくせざるを得ず、その結果、他の構成部品のサイズの変更が必要になるなどの不都合を生じるおそれがあった。

従って、この発明の課題は上記した不都合を解消し、シャシに取り付けられるカバー用のサスペンションの樹脂材からなる軸体の強度を拡径することなく上げるようにした自律走行車両を提供することにある。

上記した課題を解決するため、この発明は、シャシと前記シャシに取り付けられるカバーとを備え、前記シャシに取り付けられた駆動輪で自律走行すると共に、前記シャシとカバーの間に重力軸方向に延びるように配置され、一端で前記カバーに取り付けられると共に、他端で前記シャシに取り付けられる少なくとも１個の樹脂材からなる軸体と、前記軸体に設けられて前記軸体に作用する力を前記重力軸方向に直交する水平方向への移動に変換する変換具とからなるカバー用サスペンションを備えた自律走行車両において、前記カバー用サスペンションは前記軸体の軸芯に剛性を有する補強部材を挿入されてなると共に、前記補強部材は前記重力軸方向において一方の端部が前記変換具の取り付け位置より下方に突出するように構成した。

この発明にあっては、軸体と、軸体に設けられて軸体に作用する力を前記重力軸方向に直交する水平方向への移動に変換する変換具とからなるカバー用サスペンションを備えた自律走行車両において、カバー用サスペンションは軸体の軸芯に剛性を有する補強部材を挿入されてなると共に、補強部材は、重力軸方向において一方の端部が変換具の設置位置より下方に突出するように構成したので、補強部材を軸体の軸芯に挿入することで、拡径することなく、軸体の強度を上げることができる。

また、補強部材の一方の端部が変換具の設置位置より下方に突出するように構成することで、曲げモーメントが集中する変換具の設置位置の強度も確保することができる。

この発明の実施形態に係る自律走行車両を全体的に示す概念図である。図１の自律走行車両の上面図である。図１の自律走行車両の作業エリアなどの説明図である。図１の自律走行車両のカバー用サスペンションの説明断面図である。図４のカバー用サスペンションの模式的側面図である。特許文献１記載のカバー用サスペンションの模式的側面図である。

図１はこの発明の実施形態に係る自律走行車両を全体的に示す概念図、図２は図１の自律走行車両の上面図、図３は図１の自律走行車両が自律走行する作業エリアの平面図、図４は自律走行車両のシャシとプレートの平面図、図５はその側面図である。

図１などにおいて符号１０は自律走行車両（以下「車両」という）を示す。車両１０は具体的には芝刈り機からなる。車両１０の車体１２はシャシ（車体フレーム）１２ａとシャシ１２ａに変位可能に取り付けられるカバー１２ｂとからなる。

車両１０は、前後方向においてシャシ１２ａの前側にステー１２ｃを介して固定される比較的小径の左右２個の前輪１４を備えると共に、後側にシャシ１２ａに直接取り付けられる比較的大径の左右の後輪１６を備える。

車両１０のシャシ１２ａの中央位置付近には芝刈り作業用のブレード（作業機、具体的にはロータリブレード）２０が取り付けられると共に、その上部には電動モータ（原動機。以下「作業モータ」という）２２が配置される。ブレード２０は作業モータ２２に接続され、作業モータ２２によって回転駆動される。

ブレード２０にはユーザの手動操作自在なブレード高さ調節機構２４が連結される。ブレード高さ調節機構２４はユーザの操作可能なハンドルを備え、ユーザがそのハンドルを手で廻すことでブレード２０の接地面ＧＲからの上下方向の高さが調節可能に構成される。

車両１０のシャシ１２ａには、ブレード２０の後端側で２個の電動モータ（原動機。以下「走行モータ」という）２６Ｌ，２６Ｒが取り付けられる。走行モータ２６Ｌ，２６Ｒは左右の後輪１６に接続され、前輪１４を従動輪、後輪１６を駆動輪として左右独立に正転（前進方向への回転）あるいは逆転（後進方向への回転）させる。ブレード２０と作業モータ２２と走行モータ２６などはカバー１２ｂで被覆される。

この実施形態において、車両１０はユーザが運搬可能な重量と寸法を有し、例えば全長（前後方向長さ）７１ｃｍ程度、全幅５５ｃｍ程度、高さ３０ｃｍ程度の寸法を有する。

車両１０の後部には搭載充電ユニット３０とそれに接続される搭載電池（バッテリ）３２とが格納されると共に、シャシ１２ａには一対の電池充電端子３４が前端位置の前方に突出するように取り付けられる。電池充電端子３４は搭載充電ユニット３０に接続される。作業モータ２２と走行モータ２６も搭載電池３２に接続され、搭載電池３２から通電される。

車両１０において車体１２の前側には左右２個の磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒが配置されると共に、後側には１個の磁気センサ３６Ｃが配置され、それぞれ磁界の大きさ（磁界強度）を示す信号を出力する。

また、車体１２には、車両１０が障害物や異物との接触によるシャシ１２ａとカバー１２ｂの間の変位を検出する接触センサ４０が取り付けられる。接触センサ４０の詳細は後述する。

シャシ１２ａの中央位置付近には収納ボックスが設けられると共に、その内部に収納された回路基板４２上にはＣＰＵと、Ｉ／Ｏと、メモリ（ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭ）などを備えたマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。制御装置。以下「ＥＣＵ」という）４４が搭載される。

また、回路基板４２上には、ＥＣＵ４４に近接して車両１０の重心位置のｚ軸（重力軸）回りの角速度（ヨーレート）を示す出力を生じる角速度センサ４６と、車両１０に作用するｘ，ｙ，ｚ軸の直交３軸方向の加速度を示す出力を生じる加速度センサ５０と、地磁気に応じた絶対方位を示す出力を生じる方位センサ５２と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して車両１０の現在位置を示す出力を生じるＧＰＳセンサ５４が設けられる。

また、車両１０の左右の後輪１６の付近には左右の後輪１６の車輪速を示す出力を生じる車輪速センサ５６が配置されると共に、シャシ１２ａとカバー１２ｂの間にはユーザなどによってカバー１２ｂがシャシ１２ａからリフトされた（持ち上げられた）ことを検出するリフトセンサ６０が配置される。搭載電池３２には搭載電池３２の消費電流を示す出力を生じる電流センサ６２が配置される。

また、車両１０には、作業の動作開始などを指令するメインスイッチ６４と非常停止を指令する非常停止スイッチ６６がユーザの操作自在に設けられる。さらに、カバー１２ｂは上面で大きく切り欠かれてそこにユーザの指令などの入力のためのキーボードやタッチパネルなどの入力機器６８が設けられると共に、それに隣接してディスプレイ７０が設けられる。入力機器６８とディスプレイ７０はＥＣＵ４４に接続され、ディスプレイ７０にはＥＣＵ４４の指令に応じて作業モードなどの各種の情報が表示される。

磁気センサ３６、接触センサ４０、角速度センサ４６などのセンサ類の出力とメインスイッチ６４などのスイッチ類の出力はＥＣＵ４４に送られる。ＥＣＵ４４は、それらの出力に基づき、搭載電池３２から走行モータ２６に通電すると共に、制御値を出力して走行モータ２６の動作を制御することで車両１０の走行を制御する。

また、ＥＣＵ４４は磁気センサ３６の出力から作業エリア（作業領域）ＡＲを検出（認識）し、それに基づいて作業モータ２２に通電して作業エリアＡＲで作業する。

図３に示す如く、作業エリアＡＲは、その周縁の配置されるエリアワイヤ（電線）７２によって区画される。作業エリアＡＲには車両１０の搭載電池３２を充電するための充電ステーション７４が配置される（図３では車両１０などの大きさを誇張して示す）。

この発明の特徴は上記した構成を備えた車両１０のカバー用サスペンションの構造にあるので、以下それについて図４以降を参照して説明する。

図４は図１に示す車両１０のカバー用サスペンション（符号７６で示す）の説明断面図である。

図示の如く、この実施形態に係るカバー用サスペンション７６は、軸体（軸）８０と変換具８２（と検出部８４）を備える。

軸体８０は、シャシ１２ａとカバー１２ｂの間に重力軸方向に延びるように配置され、一端でカバー１２ｂに取り付けられると共に、他端でシャシ１２ａに取り付けられる。

より詳しくは、軸体８０は、取り外し可能な係止部１２ｂ１を介してカバー１２ｂに取り付けられる。軸体８０には圧縮コイルばね８０ａが弾装され、係止部１２ｂ１を下方に付勢することで係止部１２ｂ１を介しての取り付けを安定にしている。

尚、この明細書において「重力軸方向」は、図１に示す如く、車両１０が接地面ＧＲ上に置かれたときの直交座標系における重力軸方向（鉛直軸方向。ｚ軸方向）を意味する。

軸体８０は樹脂材からなる。尚、カバー１２ｂとシャシ１２ａも樹脂材からなる。

軸体８０と変換具８２（と検出部８４）からなるカバー用サスペンション７６は、図示は省略するが、車両１０の前輪１４の上方に１個と、後輪１６の上方の左右位置に２個の計３個が設けられる。図４に示すカバー用サスペンション７６は前輪１４の上方に配置されるセンサである。

変換具８２は、軸体８０に設けられて軸体８０に作用する力（力とモーメント）、特に曲げモーメントを重力軸方向に直交する水平方向（ｘ，ｙ軸方向）への移動に変換する。

変換具８２は図示のように軸体８０に設けられる板体、具体的には円板からなり、中央が穿孔されると共に、そこに挿通されて軸体８０が取り付けられる。尚、軸体８０と変換具８２は一体的に製作しても良い。

変換具８２の上下には、２枚のガイド８６，９０がシャシ１２ａに取り付けられ、変換具８２はガイド８６，９０で形成される空間をスライドするように配置され、よって軸体８０に作用する力とモーメントを重力軸方向に直交する水平方向の移動に変換する。変換具８２と２枚のガイド８６，９０も樹脂材からなる。

図示の如く、この実施形態に係るカバー用サスペンション７６は、軸体８０と変換具８２に加え、検出部８４を備える。検出部８４は、変換具８２による軸体８０の水平方向への移動に基づいてカバー１２ｂとシャシ１２ａとの間の変位を検知して建造物、敷石、動物、人間などの障害物との接触の有無を検出する。

ガイド９０の下方には、軸体８０を中立位置（図示の直立位置）に付勢する復帰機構９２が配置される。復帰機構９２は、詳細な図示は省略するが、平面視において大略環状を呈すると共に、軸体８０をその中央孔に挿通させる部材９２ａと、部材９２ａの内側の３箇所において軸体８０との間に架橋される３個の引張りコイル９２ｂとからなる。

軸体８０は復帰機構９２の３個の引張りコイル９２ｂによって三方から引っ張られることで常時中立位置に付勢され、力が作用したときも、中立位置に復帰するように構成される。

上記した検出部８４は復帰機構９２の付近には配置される。検出部８４は軸体８０の下端に収納された永久磁石などの強磁性の磁性体８４ａと、磁性体８４ａの付近に所定距離離間した位置にケースに収納されて配置される、ホール効果素子などの磁気感応素子を備えた検出回路８４ｂとからなる。

図５はこの実施形態に係るカバー用サスペンション７６の模式的側面図、図６は特許文献１記載のカバー用サスペンションの模式的側面図である。

図５と図６を参照してこの実施形態に係るカバー用サスペンション７６について説明すると、先に述べた如く、軸体８０には曲げモーメントなどの力が作用するため、軸体８０を樹脂材から製作する場合、軸体８０の強度を上げるには軸径を大きくせざるを得ないが、そうすると、他の構成部品のサイズの変更になるなどの不都合が生じる。

そこで、この実施形態に係るカバー用サスペンション７６においては、図５に示す如く、軸体８０の軸芯に剛性を有する補強部材９４を挿入すると共に、補強部材９４は、重力軸方向において一方の端部９４ａが変換具８２の設置位置より下方に突出すると共に、他方の端部９４ｂが軸体８０の一端（上端）より上方に突出するように構成した。

また、この曲げモーメントによる荷重は、図６に破線ａで示す如く、特に板体で構成される変換具８２の取り付け位置、より詳しくはその板体の上面８２ａの延長線の付近に集中する。

そこで、補強部材９４は、変換具８２の取り付け位置にフランジ９４ｃが形成、具体的には変換具８２を構成する板体の上面８２ａより重力軸方向において下方にフランジ９４ｃが形成、より具体的には板体の上面８２ａの延長線ｂより重力方向において所定距離だけ下方にフランジ９４ｃが形成されるように構成した。

これにより、符号ｃで示す領域において十分な肉厚を保つことができ、樹脂材からなる軸体８０の強度を、軸体８０を拡径（軸径を大きく）することなく、上げることができ、他の構成部品のサイズの変更になるなどの不都合が生じることがない。

上記した如く、この実施形態にあっては、シャシ１２ａと前記シャシ１２ａに取り付けられるカバー１２ｂとを備え、前記シャシ１２ａに取り付けられた駆動輪（走行モータ２６で駆動される後輪１６）で自律走行すると共に、前記シャシ１２ａとカバー１２ｂの間に重力軸方向に延びるように配置され、一端で前記カバー１２ｂに取り付けられると共に、他端で前記シャシ１２ａに取り付けられる少なくとも１個の樹脂材からなる軸体８０と、前記軸体８０に設けられて前記軸体８０に作用する力を前記重力軸方向に直交する水平方向への移動に変換する変換具８２とからなるカバー用サスペンション７６を備えた自律走行車両１０において、前記カバー用サスペンション７６は前記軸体８０の軸芯に剛性を有する補強部材９４を挿入されてなると共に、前記補強部材９４は前記重力軸方向において一方の端部９４ａが前記変換具８２の取り付け位置より下方に突出するように構成したので、補強部材９４を軸体８０の軸芯に挿入することで、拡径することなく、軸体８０の強度を上げることができる。

また、補強部材９４の一方の端部９４ａが変換具８２の設置位置より下方に突出するように構成することで、曲げモーメントが集中する変換具８２の取り付け位置の強度も確保することができる。

また、前記補強部材９４は、前記重力軸方向において他方の端部９４ｂが前記軸体８０の一端より突出するように構成したので、カバー１２ｂに例えば適宜な係止部１２ｂ１とナットを介して取り付けるとき、確実に取り付けることができる。

また、前記補強部材９４は、前記変換具８２の位置にフランジ９４ｃが形成されてなる如く構成したので、上記した効果に加え、変換具８２の取り付け位置に集中する、軸体８０に作用される曲げモーメントに対して十分な強度を得ることができる。

また、前記変換具８２が前記軸体８０に取り付けられる板体からなると共に、前記フランジ９４ｃが前記板体の上面８２ａより前記重力軸方向において下方に形成される如く構成したので、上記した効果に加え、変換具８２の取り付け位置に集中する、軸体８０に作用される曲げモーメントに対して一層十分な強度を得ることができる。

また、前記カバー用サスペンション７６は、前記軸体８０の付近に配置され、前記軸体８０の前記水平方向への移動に基づいて前記カバー１２ｂと前記シャシ１２ａの間の変位を検知して障害物との接触を検出する検出部８４を備える如く構成したので、上記した効果に加え、検出部８４を適切な位置に配置することができる。

また、前記変換具８２は樹脂材からなると共に、樹脂材からなる複数個のガイド８６，９０で形成される空間をスライドするように配置される如く構成したので、同じく樹脂材からなるガイド８６，９０との摺動性が良くなり、結果として耐久性を向上させることができる。

尚、上記において、車両１０として作業エリアＡＲの周縁に配置されるエリアワイヤ７２の磁界を検出しながら自律走行する自律走行車両を例示したが、車両１０は、その種の自律走行車両に限られるものではない。

また、車両１０を芝刈り車両に適用したが、この発明はそれに限られるものではなく、他の自律走行可能な自律走行車両に適用可能である。

また、検出部８４の検出回路８４ｂの検出素子として磁電変換素子、例えばホール効果素子を用いたが、それに限られるものではなく、磁性体８４ａとの物理的な変位を検出できるものであれば、どのようなものであっても良い。

１０自律走行車両（車両）、１２車体、１２ａシャシ、１２ｂカバー、１４前輪、１６後輪、２０ブレード、２２電動モータ（作業モータ）、２４ブレード高さ調節機構、２６電動モータ（走行モータ）、３０搭載充電ユニット、３２搭載電池、３４電池充電端子、３６磁気センサ、４０接触センサ、４４電子制御ユニット（ＥＣＵ）、４６角速度センサ、５０加速度センサ、５２方位センサ、５４ＧＰＳセンサ、５６車輪速センサ、６０リフトセンサ、６２電流センサ、６８入力機器、７０ディスプレイ、７２エリアワイヤ、７４充電ステーション、７６カバー用サスペンション、８０軸体、８２変換具、８２ａ上面、８４検出部、８６，９０ガイド、９２復帰機構、９４補強部材、９４ａ一方の端部、９４ｂ他方の端部、９４ｃフランジ、ＡＲ作業エリア

Claims

シャシと前記シャシに取り付けられるカバーとを備え、前記シャシに取り付けられた駆動輪で自律走行すると共に、
前記シャシとカバーの間に重力軸方向に延びるように配置され、一端で前記カバーに取り付けられると共に、他端で前記シャシに取り付けられる少なくとも１個の樹脂材からなる軸体と、
前記軸体に設けられて前記軸体に作用する力を前記重力軸方向に直交する水平方向への移動に変換する変換具と、
からなるカバー用サスペンションを備えた自律走行車両において、
前記カバー用サスペンションは前記軸体の軸芯に剛性を有する補強部材を挿入されてなると共に、前記補強部材は前記重力軸方向において一方の端部が前記変換具の取り付け位置より下方に突出するように構成されることを特徴とする自律走行車両。
前記補強部材は、前記重力軸方向において他方の端部が前記軸体の一端より突出するように構成されることを特徴とする請求項１記載の自律走行車両。
前記補強部材は、前記変換具の取り付け位置にフランジが形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の自律走行車両。
前記変換具が前記軸体に取り付けられる板体からなると共に、前記フランジが前記板体の上面より前記重力軸方向において下方に形成されることを特徴とする請求項３記載の自律走行車両。
前記カバー用サスペンションは、前記軸体の付近に配置され、前記軸体の前記水平方向への移動に基づいて前記カバーと前記シャシの間の変位を検知して障害物との接触を検出する検出部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の自律走行車両。
前記変換具は樹脂材からなると共に、樹脂材からなる複数個のガイドで形成される空間をスライドするように配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の自律走行車両。