JP2022173637A - ロボット制御装置、及びこれを使用した移動ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ブレーキ機構を装備しなくても、移動ロボットが坂道で停止しても移動ロボットが後退することを防止するロボット制御装置を提供する。
【解決手段】駆動輪２４の他に移動ロボットの接地側面に独立して駆動される一対の操舵輪２５を設け、制動動作が必要な状態では移動ロボットの進行方向に対して一対の操舵輪２５の夫々を異なった方向に操舵する。これによれば、一対の操舵輪２５の夫々が異なった方向に操舵されるので、操舵輪２５によって制動力が発生する。したがって、電磁ブレーキ機構を装備せずに、移動ロボットが坂道で停止したとしても移動ロボットが後退することを防止することができる。
【選択図】図６Ｅ

Description

本発明は自律的に移動するロボットを制御するロボット制御装置に係り、特に車輪を利用して移動するロボットのロボット制御装置、及びこれを使用した移動ロボットに関する。

近年、荷物を搬送する搬送用ロボット、建物内の経路に沿って訪問者を案内する案内用ロボット、及び建物周辺や所定の敷地内の状況を監視する監視用ロボットなど、自律的に移動するロボットが利用されている。

このような移動ロボットは、走行すべき領域の地図情報や移動経路情報等を予め記憶しており、外部のロボット管理サーバから通信を介して指示を受けたり、スイッチ、レバー、及びボタン等の操作手段を介して操作者から動作開始の指示を受けたりすると、その指示に応答してカメラ、障害物センサ、ＧＰＳセンサ等（以下単にセンサとして表記する）から取得した各種センサ情報を利用し、駆動輪を制御して障害物を避けながら、所定の経路を自律的に移動する。

ところで、このような車輪を利用して移動する移動ロボットにおいては、往々にして坂道等の傾斜した経路を走行することがある。このため、何らかの理由で移動ロボットを坂道登坂時等に停止させる場合、坂道の勾配が大きいと移動ロボットの停車状態を維持できず、坂道を後退する恐れがある。このような現象を対策するために、例えば特開２０１7－２０５００２号公報（特許文献１）においては、電磁ブレーキ機構を備えるようにした移動ロボットが示されている。

特開２０１７－２０５００２号公報

特許文献１に示された移動ロボットの構成によれば、坂道で停止する場合には電磁ブレーキ機構を動作させて、移動ロボットが坂道を後退するという現象を防ぐことができる。

しかしながら、このような移動ロボットにおいては、新たに電磁ブレーキ機構が必要となり、移動ロボットの重量が増加する、製造コストが高くなる等の新たな課題が発生する。このため、電磁ブレーキ機構等の新たな機構類を必要としなく、移動ロボットが坂道で停止された場合でも、移動ロボットが後退することを防止できるロボット制御装置が要請されている。

本発明の目的は、電磁ブレーキ機構を装備しなくても、移動ロボットが坂道で停止して坂道を下るのを防止することができるロボット制御装置、及びこれを使用した移動ロボットを提供することにある。

本発明の特徴は、駆動輪の他に移動ロボットの接地側面に独立して駆動される一対の操舵輪を設け、制動動作が必要な状態では移動ロボットの進行方向に対して、一対の操舵輪の夫々を、制動力を生じるように異なった方向に操舵する、ところにある。

これによれば、一対の操舵輪の夫々が異なった方向に操舵されるので、操舵輪によって制動力が発生する。したがって、電磁ブレーキ機構を装備せずに、移動ロボットが坂道で停止したとしても、移動ロボットが坂道を下ることを防止することができる。

本発明が適用されるロボット制御システムの概略図である。 図１に示すロボットの制御装置の構成図である。 本発明が適用される案内用ロボットの前面側斜視図である。 図３Ａに示す案内用ロボットの後面側斜視図である。 案内用ロボットの駆動輪と操舵輪の構成を示す外観図である。 操舵輪の駆動機構の操舵動作を説明するための構成図である。 案内用ロボットの「直進モード」での駆動輪と操舵輪の関係を説明する説明図である。 案内用ロボットの「旋回モード」での駆動輪と操舵輪の関係を説明する説明図である。 案内用ロボットの「信地旋回モード」での駆動輪と操舵輪の関係を説明する説明図である。 案内用ロボットの「制動モードＡ」での駆動輪と操舵輪の関係を説明する説明図である。 案内用ロボットの「制動モードＢ」での駆動輪と操舵輪の関係を説明する説明図である。 夫々の動作モードを実行するための制御フローを示すフローチャートである。 停止スイッチが押されたときの制御フローを示すフローチャートである。 案内用ロボットが持ち上げられたときの制御フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

図１は、ロボット制御システムの構成を示しており、ネットワーク１０を介してロボット制御サーバ１１に制御指令/応答指令等が送受信されている。ロボット制御サーバ１１は、受信した制御指令等に基づいてロボット（ここでは案内用ロボット）１２の操作指令を生成し、無線によってロボット制御装置１２に操作指令を送信する。この操作指令を受けたロボット制御装置１２は、操作指令に基づいて所定の動作（案内動作）をロボットに実行させる。このようなロボット制御システムは、よく知られているので、これ以上の説明は省略する。

図２は、ロボット制御装置１２の構成を示している。ロボット制御装置１２は、ＣＰＵ（演算装置）１３、記憶装置１４、入出力装置１５、通信インターフェース１６から構成されている。記憶装置１４は、各種の制御プログラムが格納されており、制御プログラムによってＣＰＵ１３に所定の制御機能を実行させる。このため、制御プログラムは機能ブロックと捉えることができる。

そして、記憶装置１４は、ロボットの移動を制御する移動制御部１４１、入力情報/出力情報を制御する入出力部１４２、ロボットの持ち上げを検出する持ち上げ検知部１４３、ロボットの姿勢を制御する姿勢制御部１４４、ロボットの駆動輪を制御し、また操舵輪を制御する駆動/操舵制御部１４５等を備えている。

また、入出装置１５は、坂道の傾斜を検出する傾斜センサであるジャイロセンサ１５１、スピーカ１５２、緊急停止スイッチ１５３、移動制御機構１５４、姿勢制御機構１５５、駆動/操舵輪制御機構１５６等を備えている。尚、これ以外にも、操作者にロボットが持ち上げられたことを検出する対地接触センサ等の信号が入力される。

次にロボットの構成や駆動/操舵輪制御機構１５６の構成について簡単に説明する。図３Ａ、図３Ｂは本発明が適用される案内用ロボットの外観を示し、おおまかに、頭部ＨＰ，胴部/腕部ＢＰ，脚部ＬＰとから構成されている。

図３Ａにおいて、頭部ＨＰの前側には、頭部カメラ１７、状態応答表示部１８が設けられている。胴部/腕部ＢＰには、スピーカ１９、前側マイク２０Ｆ、後側マイク２０Ｂ、前側胴部カメラ２１、前側胴部状態検出センサ２２Ｆ、脚部ＬＰには、前側脚部状態検出センサ２３Ｆ、駆動輪２４、操舵輪２５が設けられている。

同様に図３Ｂにおいて、胴部/腕部ＢＰの背面には、背面リング２６、後側胴部状態検出センサ２２Ｂ、給電部２７、後側脚部状態検出センサ２３Ｂ、緊急停止スイッチ２８が設けられている。背面リング２６は、操作者等によって案内用ロボットを持ち上げて移動させるときの把持機構である。

ここで、案内用ロボットの進行方向で前側に位置する一対の駆動輪２４は、独立駆動に構成されており、夫々の専用の電動モータで駆動される。そして、直進する場合は一対の駆動輪は同じ回転数に制御され、旋回する場合は、夫々の駆動輪の回転数を個別に制御（旋回内側に比べて旋回外側の回転数を高くする）して旋回を容易にしている。

また、案内用ロボットの進行方向で後側に位置する一対の操舵輪２５も独立して構成されており、夫々の専用の電動モータで対応する操舵輪２５の操舵角が制御、駆動される。そして、直進や旋回を行う場合は、夫々の操舵輪２５の操舵方向を制御して、直進や旋回を容易にしている。

図４は、脚部ＬＰの下部に設けた駆動/操舵輪制御機構１５６の外観を示している。この図は、一対の駆動輪２４と一対の操舵輪２５の、片側の駆動輪２４、及び操舵輪２５を示している。駆動/操舵輪制御機構１５６の前側には駆動輪２４が配置されており、この駆動輪２４は、駆動用電動モータ（図示せず）によって駆動される。駆動用電動モータは、駆動用電動モータ収納箱２９に収納されている。駆動用電動モータの回転はタイミングベルト（図示せず）によって駆動輪２４に伝達されている。駆動輪２４は安全のためにカバー３０によってガードされている。もう一方の駆動輪も同様の構成である。

また、駆動/操舵輪制御機構１５６の後側には操舵輪２５が配置されており、この操舵輪２５は、操舵用電動モータ（図示せず）によって操舵される。尚、この操舵輪２５は駆動力を発生しない従動輪であるが、駆動輪として用いることもできる。操舵用電動モータは、操舵用電動モータ収納箱３１に収納されている。尚、駆動輪として用いる場合は、操舵輪の内部に電動モータを収納して構成することができる。

操舵用電動モータの回転は、モータ側ギアプーリ３２からタイミングベルト３３によって操舵側ギアプーリ３４、操舵輪２５に伝達されている。同様に、もう一方の操舵輪２５も同様である。操舵輪２５は、両側から板状のフォーク３５によって挟まれており、このフォーク３５によって軸支されている。

図５は、操舵輪２５の操舵動作を説明するもので、操舵用電動モータの出力軸３６の端部にはモータ側ギアプーリ３２が固定されている。また、操舵輪２５を操舵するフォーク３５（図４参照）には操舵軸３７が固定されており、その先端に操舵側ギアプーリ３４が固定されている。モータ側ギアプーリ３２と操舵側ギアプーリ３４の間には、タイミングベルト３３が介在されており、モータ側ギアプーリ３２の回転は、タイミングベルト３３によって減速されて、操舵側ギアプーリ３４に伝達される。操舵側ギアプーリ３４が回転されると操舵軸３７が回転され、更にフォーク３５が回転して操舵を行うことができる。もう一方の操舵輪２５も同様の構成である。

したがって、案内用ロボットは、独立した一対の駆動輪２４を回転することによって移動することができ、また一対の操舵輪２５の操舵方向を変えることによって、所定の経路を移動することができる。

ここで、一対の駆動輪２４の夫々は、その回転状態を独立して制御され、一対の操舵輪２５の夫々は、その操舵方向を独立して制御される。尚、一対の駆動倫２４は、進行方向軸線に沿った固定の操舵角に設定されており、操舵角が変わることはない。

尚、進行方向軸線とは、図６Ａに示すように、一対の駆動輪２４の回転中心を結んだ回転中心軸線の中点に直交する方向を意味している。

次に、案内用ロボットの各種の動作モードにおける一対の駆動輪２４と、一対の操舵輪２５の動作について説明する。

図６Ａは「直進モード」を示している。この直進モードにおいては、一対の駆動輪２４は同じ回転数で正転方向に駆動される。尚、正転方向は案内用ロボットを進行方向に進める回転方向である。また、一対の操舵輪２５も進行方向に沿って駆動輪２４と同じ操舵角に制御されている。したがって、直進モードでは案内用ロボットは直進しながら移動することができる。

図６Ｂは「旋回モード」（この場合は左旋回）を示している。この旋回モードにおいては、左側の駆動輪２４の正転方向の回転数に比べて、右側の駆動輪２４の正転方向の回転数が高く制御されている。また、一対の操舵輪２５の操舵角は、進行方向軸線に対して右側に「θｂ」だけ傾けた操舵角に制御されている。したがって、旋回モードでは案内用ロボットは左旋回しながら移動することができる。尚、右旋回の場合は上述した動作の逆となる。

図６Ｃは「信地旋回モード」（この場合は移動しないで、その場で左回転）を示している。この信地旋回モードにおいては、一対の駆動輪２４の左側の駆動輪２４の回転を停止、或いは逆転方向に回転させ、右側の駆動輪２４を正転方向に回転させる。

また、左側の操舵輪２５の操舵角は、進行側が進行方向軸線に対して開くように左側に「θｃ」だけ傾けた操舵角に制御され、右側の操舵輪２５の操舵角は、進行側が進行方向軸線に対して開くように右側に「、θｃ」だけ傾けた操舵角に制御（いわゆる、逆「ハ」字状）されている。したがって、信地旋回モードでは案内用ロボットはその場で左回転することができる。尚、右回転の場合は、駆動輪２４の回転が上述した動作の逆となる。

図６Ｄは「ブレーキモードＡ」を示している。このブレーキモードＡは、案内用ロボットが下り坂で停止された場合のモードである。ブレーキモードＡにおいては、一対の駆動輪２４は、その回転を停止される。

また、左側の操舵輪２５の操舵角は、進行方向側が進行方向軸線に対して遠ざかり開くように左側に「θｄ」だけ傾けた操舵角に制御され、右側の操舵輪２５の操舵角は、進行方向側が進行方向軸線に対して遠ざかり開くように右側に「θｄ」だけ傾けた操舵角に制御（いわゆる、逆「ハ」字状）されている。したがって、ブレーキモードＡでは操舵輪２５によって下り坂に対して制動力が発生することになる。

図６Ｅは「ブレーキモードＢ」を示している。このブレーキモードＢは、案内用ロボットが上り坂で停止された場合のモードである。ブレーキモードＢにおいても、一対の駆動輪２４は、その回転を停止される。

また、左側の操舵輪２５の操舵角は、進行方向側が進行方向軸線に対して近づいて閉じるように右側に「θｅ」だけ傾けた操舵角に制御され、右側の操舵輪２５の操舵角は、進行方向側が進行方向軸線に対して近づいて閉じるように左側に「θｅ」だけ傾けた操舵角に制御（いわゆる、「ハ」字状）されている。したがって、ブレーキモードでは操舵輪２５によって上り坂に対して制動力が発生することになる。

ブレーキモードＡ、ブレーキモードＢにおいては、坂道の傾斜角に応じて操舵角「θｄ」、「θｅ」の角度を変えることもできる。例えば、傾斜角度と操舵角を対応付けたテーブルを記憶させておき、傾斜角度が大きくなるほど操舵角を大きくするようにすれば良い。

また、ブレーキモードＡ、ブレーキモードＢは、案内用ロボットが下り坂、或いは上り坂で停止されたときに選択されるものである。案内用ロボットが下り坂で停止された場合は、ブーキモードＡを使用し、案内用ロボットが上り坂で停止された場合は、ブレーキモードＢを使用すると、制動力を有効に利用することができる。

尚、ブレーキモードＡ、ブレーキモードＢは、案内用ロボットが下り坂、或いは上り坂で停止されたときにおいても、十分な制動力が得られる場合は、どちらか一方を使用することもできる。

また、上記した実施形態では、駆動輪２４は一対の駆動輪を使用して、操舵輪２５と併せて四輪としているが、駆駆動輪２４を一個だけにして、三輪とすることもできる。この場合においても、操舵輪２５の動作は上述の動作を実行するものである。

次に、図７に基づいて上述した各種のモードを実行する制御フローについて説明する。この制御フローはＣＰＵ１３で実行されるものである。

≪ステップＳ１０≫
ステップＳ１０においては、速度指令が「０」かどうかを判断している。つまり、案内用ロボットを前進させるための速度指令があるかどうかを判定している。そして、速度指令がある場合は、案内用ロボットを移動させる状態と判断し、速度指令がない場合は、案内用ロボットを停止させる状態と判断する。速度指令が「０」でないとステップＳ１１に移行し、速度指令が「０」であるとステップＳ１４に移行する。

≪ステップＳ１１≫
ステップＳ１０で速度指令が「０」でないと判断されているので、ステップＳ１１においては、旋回角度指令が「０」かどうかを判断している。これは、旋回動作を行うか、直進動作を行うかを判定している。そして、旋回角度指令がある場合は、案内用ロボットを旋回させる状態と判断し、旋回角度指令がない場合は、案内用ロボットを直進させる状態と判断する。旋回角度指令が「０」でないとステップＳ１２に移行し、旋回角度指令が「０」であるとステップＳ１３に移行する。

≪ステップＳ１２≫
ステップＳ１２においては、旋回モードを実行する。この旋回モードにおいては、図６Ｂにあるように、一方の駆動輪２４の正転方向の回転数に比べて、他方の駆動輪２４の正転方向の回転数を高く制御して旋回を実行する。同時に、旋回方向に向けて一対の操舵輪２５が、旋回方向に対応した操舵角に制御される。これによって、旋回モードでは案内用ロボットは旋回しながら移動することができる。

≪ステップＳ１３≫
ステップＳ１３においては、直進モードを実行する。この直進モードにおいては、図６Ａにあるように、一対の駆動輪２４は同じ回転数で正転方向に駆動される。また、一対の操舵輪２５も進行方向に沿って駆動輪２４と同じ操舵角に制御されている。これによって、直進モードでは案内用ロボットは直進しながら移動することができる。

≪ステップＳ１４≫
ステップＳ１０で速度指令がない状態と判断されているので、ステップＳ１４においては、旋回角度指令が「０」かどうかを判断している。これは、信地旋回動作を行うかどうかを判定している。そして、旋回角度指令がある場合は、案内用ロボットが信地旋回を行う状態と判断し、旋回角度指令がない場合は、信地旋回を行わない状態と判断する。旋回角度指令が「０」でないとステップＳ１５に移行し、旋回角度指令が「０」であるとステップＳ１６に移行する。

≪ステップＳ１５≫
ステップＳ１５においては、信地旋回モードを実行する。この信地旋回モードにおいては、図６Ｃにあるように、一方の駆動輪２４の回転を停止（或いは逆転方向に回転）させ、他方の駆動輪２４を正転方向に回転させる。また、一方の操舵輪２５と他方の駆動輪２４は、進行方向軸線を境にして、案内用ロボットが回転できる操舵角に制御される。これによって、信地旋回モードでは案内用ロボットはその場で回転することができる。
≪ステップＳ１６≫
ステップＳ１４で旋回角度指令がない状態と判断されているので、ステップＳ１６においては、案内用ロボットの実際の速度が「０」かどうかを判断している。これは、案内用ロボットが操作者等によって人為的に押されて移動されているかどうかを判断している。尚、実際の速度は、駆動輪２４、或いは操舵輪２５の回転をエンコーダで測定することで求められる。そして、実際の速度が「０」でない、すなわち人為的に案内用ロボットが移動されている場合は、ステップＳ１７に移行し、実際の速度が「０」（停止状態）であると、ステップＳ１８に移行する。

≪ステップＳ１７≫
ステップＳ１７においては、案内用ロボットの移動を円滑にするため、直進モードを実行する。ただ、この場合の直進モードにおいては、一対の駆動輪２４の回転は制御されず、自由に回転できる状態である。また、一対の操舵輪２５は進行方向に沿って駆動輪２４と同じ操舵角に制御されている。これによって、この直進モードでは案内用ロボットは人為的に押されて直進しながら移動させることができる。

≪ステップＳ１８≫
ステップＳ１６で実際の速度が「０」（停止状態）と判断されているので、ステップＳ１７においては、案内用ロボットが坂道で停止しているかどうかを判断している。この場合は、ジャイロセンサ１５１で検出されたピッチ角度（実傾斜角度）が、所定の閾値（傾斜角度）より大きいかどうかを判断している。そして、所定の閾値（傾斜角度）よりピッチ角度が小さいとステップＳ１７に移行し、所定の閾値（傾斜角度）よりピッチ角度が大きいと、坂道で停止していると判定してステップＳ１９に移行する。尚、ステップＳ１７は既に説明した通りである。

≪ステップＳ１９≫
ステップＳ１９においては、下り坂、或いは上り坂に対応して、ブレーキモードＡ、或いはブレーキモードＢを実行する。本実施形態ではブレーキモードＢを実行している。このブレーキモードＢにおいては、図６Ｅにあるように、一対の駆動輪２４は、その回転を停止されている。また、操舵輪２５の操舵角は、進行側が進行方向軸線に向けて閉じるように傾けた操舵角(θｅ)に制御される。これによって、ブレーキモードＢでは、操舵輪２５によって制動力が発生することになる。尚、ブレーキモードＡを実行する場合は、操舵輪２５の操舵角は、図６Ｄにあるように、進行側が進行方向軸線に向けて開くように傾けた操舵角(θｄ)に制御される。

このように、本実施形態では、駆動輪２４の他に案内用ロボットの接地側面に独立して駆動される一対の操舵輪２４を設け、制動動作が必要な状態では案内用ロボットの進行方向に対して、一対の操舵輪２５の夫々を制動力が発生する異なった方向に操舵している。

これによれば、一対の操舵輪２５の夫々が異なった方向に操舵されるので、操舵輪２５によって制動力が発生する。したがって、電磁ブレーキ機構を装備せずに、案内用ロボットが坂道で停止したとしても、案内用ロボットが坂道を下ることを防止することができる。

以上の説明は、案内用ロボットが坂道に停止したときに、一対の操舵輪２５の操舵角を制御して制動力を得ることを説明したが、これ以外の動作環境で制動力を得る場合の動作について説明する。

図８は、図７のステップＳ１２の旋回モード、或いはステップＳ１３の直進モードを実行している状態で、緊急停止スイッチ２８が押されたときの制御フローを示している。この制御フローは、緊急停止スイッチ２８の投入によって起動される割込み処理である。

≪ステップＳ２０≫
案内用ロボットの移動を停止しなければならないような状態が発生すると、安全を確保するため、操作者によって緊急停止スイッチ２８が押される。そして、ステップＳ２０においては、この緊急停止スイッチ２８がオンかどうかを判断している。緊急停止スイッチ２８がオンされていなければ、現在の動作状態を継続する。一方、緊急停止スイッチ２８がオンされていれば、ステップＳ２１に移行する。尚この場合は、緊急停止スイッチ２８が押されているので、案内用ロボットの移動（駆動輪２４の作動）は強制的に停止される。

≪ステップＳ２１≫
ステップＳ２１においては、緊急停止スイッチ２８が押された場所が坂道であるかどうかを判断している。この場合は、ジャイロセンサ１５１で検出されたピッチ角度（実傾斜角度）が、所定の閾値（傾斜角度）より大きいかどうかを判断している。そして、所定の閾値（傾斜角度）よりピッチ角度が小さいとステップＳ２２に移行し、所定の閾値（傾斜角度）よりピッチ角度が大きいと、坂道で停止していると判定してステップＳ２３に移行する。

≪ステップＳ２２≫
ステップＳ２２においては、操作者によって人為的に案内用ロボットを円滑に移動するため、直進モードを実行する。ただ、この場合の直進モードにおいては、一対の駆動輪２４の回転は、制御されず自由に回転ができる状態である。また、一対の操舵輪２５は進行方向に沿って駆動輪２４と同じ操舵角に制御されている。これによって、この直進モードでは案内用ロボットは人為的に押されて直進しながら移動させることができる。

≪ステップＳ２３≫
ステップＳ２３においては、ブレーキモードＡ、或いはブレーキモードＢを実行する。本実施形態ではブレーキモードＢを実行している。このブレーキモードＢにおいては、図６Ｅにあるように、一対の駆動輪２４は、その回転を停止される。また、操舵輪２５の操舵角は、進行側が進行方向軸線に向けて閉じるように傾けた操舵角（θｅ）に制御される。これによって、ブレーキモードＢでは、操舵輪２５によって制動力が発生することになる。尚、ブレーキモードＡを実行する場合は、図６Ｄにあるように、操舵輪２５の操舵角は、進行側が進行方向軸線に向けて開くように傾けた操舵角（θｄ）に制御される。

このように、本実施形態では、緊急停止スイッチ２８が押された場所が坂道であった場合、駆動輪２４の作動が停止され、且つ制動動作が必要な状態となるので、案内用ロボットの進行方向に対して一対の操舵輪２５の夫々を制動力が発生するように異なった方向に操舵している。

これによれば、一対の操舵輪２５の夫々が異なった方向に操舵されるので、操舵輪２５によって制動力が発生する。したがって、電磁ブレーキ機構を装備せずに、案内用ロボットが坂道で停止したとしても、案内用ロボットが坂道を後退することを防止することができる。

図９は、図７のステップＳ１３の直進モードを実行している状態で、操作者が案内用ロボットを持ち上げて、他の場所（経路）に移動させるときの制御フローを示している。この制御フローは、持ち上げ検知スイッチの投入によって起動される割込み処理である。持ち上げ検知スイッチは、対地接触センサ、背面リング２６に設けた持ち上げ検知レバーに連動したスイッチ等を使用することができる。

≪ステップＳ３０≫
ステップＳ３０においては、持ち上げ検知スイッチがオンかどうかを判断している。持ち上げ検知スイッチがオンされていなければ、ステップＳ３１に移行する。一方、持ち上げスイッチがオンされていれば、ステップＳ３２に移行する。

≪ステップＳ３１≫
ステップＳ３１においては、現時点で実行している直進モードを継続する。

≪ステップＳ３２≫
ステップＳ３２においては、ブレーキモードＡ、或いはブレーキモードＢを実行する。本実施形態ではブレーキモードＢが選択されている。このブレーキモードＢにおいては、一対の駆動輪２４は、その回転を停止される。ブレーキモードＢでは、持ち上げた状態では操舵輪２５の操舵角は、図６Ｅに示す進行方向軸線に対して制動力を発生する操舵角に制御されている。この状態でステップＳ３３に移行する。

≪ステップＳ３３≫
ステップＳ３３においては、持ち上げ検知スイッチがオフに変化したかどうかを判断している。持ち上げ検知スイッチがオンのままだとステップＳ３２に戻り、ステップＳ３２のブレーキモードを継続する。一方、持ち上げスイッチがオフされていれば、ステップＳ３４に移行する。

≪ステップＳ３４≫
ステップＳ３４においては、案内用ロボットが経路に戻された場所が坂道であるかどうかを判断している。この場合は、ジャイロセンサ１５１で検出されたピッチ角度（実傾斜角度）が、所定の閾値（傾斜角度）より大きいかどうかを判断している。

そして、所定の閾値（傾斜角度）よりピッチ角度が小さいとステップＳ３１に移行して、操作者によって戻された経路を移動するため、ブレーキモードＢから直進モードに変更されて直進モードを実行する。一方、所定の閾値（傾斜角度）よりピッチ角度が大きいと、坂道(上り坂)で戻されたと判定してステップＳ３５に移行する。

≪ステップＳ３５≫
ステップＳ３５においては、ブレーキモードＢを継続して実行する。このブレーキモードＢにおいては、図６Ｅにあるように、一対の駆動輪２４は、その回転を停止される。また、操舵輪２５の操舵角は、進行側が進行方向軸線に向けて閉じるように傾けた操舵角（θｅ）に制御される。これによって、ブレーキモードＢでは、操舵輪２５によって制動力が発生することになる。尚、下り坂に戻された判定された場合は、ブレーキモードＢからブレーキモードＡに変更されて、ブレーキモードＡを実行する。

このように、本実施形態では、案内用ロボットが戻された場所が坂道であった場合、駆動輪２４の作動が停止され、且つ制動動作が必要な状態となるので、案内用ロボットの進行方向に対して一対の操舵輪２５の夫々を制動力が発生する異なった方向に操舵している。

これによれば、一対の操舵輪２５の夫々が異なった方向に操舵されるので、操舵輪２５によって制動力が発生する。したがって、電磁ブレーキ機構を装備せずに、案内用ロボットが坂道で停止したとしても、案内用ロボットが坂道を後退することを防止することができる。

以上述べたように、本発明によれば、駆動輪の他に移動ロボットの接地側面に独立して駆動される一対の操舵輪を設け、制動動作が必要な状態では移動ロボットの進行方向に対して、一対の操舵輪の夫々を、制動力を生じるように異なった方向に操舵する構成としている。

これによれば、一対の操舵輪の夫々が異なった方向に操舵されるので、操舵輪によって制動力が発生する。したがって、電磁ブレーキ機構を装備せずに、移動ロボットが坂道で停止したとしても、移動ロボットが坂道を下ることを防止することができる。

尚、本発明は上記したいくつかの実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

１０…ネットワーク、１１…ロボット制御サーバ、１２…ロボット制御装置、１３…ＣＰＵ、１４…記憶装置、１５…入出力装置、１６…通信インターフェース、２４…駆動輪、２５…操舵輪、３２…モータ側ギアプーリ、３３…タイミングベルト、３４…操舵側ギアプーリ、３５…フォーク、１５３…駆動/操舵制御機構。

Claims (11)

1. 自律的に移動可能で、少なくとも１個の駆動輪と、一対の独立に操舵角が制御可能な操舵輪を備えた移動ロボットに使用され、前記駆動輪の回転数を制御する回転数制御部と、一対の前記操舵輪の操舵角を制御する操舵角制御部を備えたロボット制御装置において、
   前記操舵角制御部は、制動動作が必要な状態では前記移動ロボットの進行方向に対して、一対の前記操舵輪の夫々を、制動力を生じるように異なった方向に操舵する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
2. 請求項１に記載のロボット制御装置において、
   前記制動動作が必要な状態とは、前記移動ロボットが坂道で停止され、前記坂道の傾斜を測定する傾斜センサによって、所定の閾値を超えて前記坂道が傾斜していると判断されたときある
   ことを特徴とするロボット制御装置。
3. 請求項２に記載のロボット制御装置において、
   前記駆動輪は一対の前記駆動輪からなり、前記駆動輪は、前記移動ロボットの進行方向に沿った固定の操舵角に設定されている
   ことを特徴とするロボット制御装置。
4. 請求項３に記載のロボット制御装置において、
   一対の前記駆動輪は、前記移動ロボットの進行方向で前側に配置され、一対の前記操舵輪は、前記移動ロボットの進行方向で後側に配置されている
   ことを特徴とするロボット制御装置。
5. 請求項４に記載のロボット制御装置において、
   一対の前記駆動輪の回転中心を結ぶ回転中心軸線の中点に直交する進行方向軸線を仮定したとき、
   前記操舵角制御部は、夫々の前記操舵輪を前記進行方向軸線に対して異なった方向の斜め方向に操舵する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
6. 請求項５に記載のロボット制御装置において、
   前記移動ロボットが下り坂の前記坂道で停止された場合では、
   前記操舵角制御部は、夫々の前記操舵輪の進行方向側が前記進行方向軸線に対して遠ざかる方向の斜め方向に操舵角を設定する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
7. 請求項５に記載のロボット制御装置において、
   前記移動ロボットが上り坂の前記坂道で停止された場合では、
   前記操舵角制御部は、夫々の前記操舵輪の進行方向側が前記進行方向軸線に対して近づく方向の斜め方向に操舵角を設定する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
8. 請求項４に記載のロボット制御装置において、
   前記移動ロボットを人為的に移動させる場合では、
   前記操舵角制御部は、一対の前記操舵輪の操舵角を前記駆動輪の操舵角に設定する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
9. 請求項４に記載のロボット制御装置において、
   前記移動ロボットを人為的に持ち上げる場合では、
   前記操舵角制御部は、一対の前記操舵輪の操舵角を、前記移動ロボットの進行方向に対して、制動力を生じる操舵角に設定する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
10. 請求項９に記載のロボット制御装置において、
    前記移動ロボットが人為的に持ち上げられた後の接地された状態で、
    前記操舵角制御部は、
    前記移動ロボットが前記坂道にいると判断されると、一対の前記操舵輪の操舵角を、前記移動ロボットの進行方向に対して、制動力を生じる操舵角に設定し、
    前記移動ロボットが前記坂道にいないと判断されると、一対の前記操舵輪の操舵角を前記駆動輪の操舵角に設定する
    ことを特徴とするロボット制御装置。
11. 自律的に移動可能で、一対の独立して回転数が制御可能な駆動輪と、一対の独立して操舵角が制御可能な操舵輪と、一対の前記駆動輪の回転数を制御する回転数制御部、及び一対の前記操舵輪の操舵角を制御する操舵角制御部を備えたロボット制御装置とを備えた移動ロボットであって、
    前記ロボット制御装置は、請求項1乃至請求項１０のいずれか１つに記載の前記ロボット制御装置である
    ことを特徴とする移動ロボット。

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