JP2730520B2 - 電動移動体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動移動体に関し、
特に電動移動体における衝突の対策と、粉塵等による走
行障害の対策とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動移動体においては、機体に設
けられた障害物検知センサによって検知可能なエリア以
外には、障害物が侵入してこないという前提のもとに、
障害物の検知を行なうように構成されていた。そこで、
機体の外周に装着された障害物検知センサによって、障
害物が検知されたときのみ、障害物回避制御が起動され
るようになっていた。

【０００３】例えば、特開平２−２７６４０２号公報に
開示された技術においては、電動式車椅子等の小型電動
車の機体に、前方の障害物までの距離を検知する非接触
式距離センサを備えて、検出された距離が設定値以下に
なったとき、走行用の減速装置を所定の低速状態に減速
するように制御することが記載されている。

【０００４】また、特開平３−１３１９１０号公報にお
いては、所定の走行経路上を運行する無人車に、他の無
人車を検知するセンサを設け、２つの走行経路の合流ゾ
ーンにおいて、一方の走行経路上の無人車を低速とし
て、センサによって他方の走行経路上の無人車の有無を
調べて、検出時は無人車を停止させ、不検出時は、合流
ゾーンを通過させることが記載されている。

【０００５】さらに、特開平３−２１９３１０号公報に
おいては、走行路上を列をなして走行する複数の無人車
のそれぞれに、停止時に後進車に停止信号を送出する手
段と、先行車の停止信号を受信する手段と、先行車の停
止信号を受信したとき、ブレーキを制御して制動動作さ
せる制御手段とを設けることが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動移動体で
は、機体の外周に装着した障害物検知センサによって障
害物が検知されたときのみ、障害物回避制御が起動され
るようになっていた。そのため、障害物検知センサが感
知できない機体の死角において障害物との衝突が発生し
た場合は、移動体は障害物を認識しないまま、障害から
の脱出処理を行わないので、障害状態がさらに悪化する
危険性があった。

【０００７】また車輪の回転機構にごみがつまった等の
原因で、車輪の回転異常が生じた場合、そのまま走行を
長時間継続すると、車輪等がロックしてしまい走行不良
となるおそれがあるが、当該車輪の回転機構の状態を検
知する手法がなかった、という問題点があった。

【０００８】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、電動移動体において、走
行モータの回転状態を監視する機能を設けることによっ
て、障害物検知センサが検出できない、機体の死角にお
ける障害物との衝突を検知して、回避動作を行なうこと
ができ、また、モータ回転状態による衝突の検知が繰り
返し発生した場合に、警報を行なうとともに制動操作を
行なうことによって、車輪のロック状態の発生を防止
し、さらに走行路に応じて回避動作を変更すること目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

(1) 機体の推進力を発生する走行モータと、前記機体の
外周に設けられ障害物を検知する障害物検知センサと、
前記機体の進行方向を転換する方向転換機構と、前記障
害物センサ出力に応じて前記走行モータ及び方向転換機
構の駆動を制御する制御部とを備えている。しかも、走
行モータに、当該走行モータの回転角度および回転方向
を検知するモータ回転量センサを併設し、制御部が、前
記障害物検知センサによって障害物が検知されない場合
に前記モータ回転量センサによって前記走行モータの回
転速度の低下または回転の停止が検知されたときに予め
定められた障害物回避動作手順に従って前記方向転換機
構及び走行モータの駆動を制御する回避制御機能を備え
た。この移動体は、一般には、モータ駆動の駆動輪によ
って走行するため、走行モータは、この駆動輪に回転力
を伝達する。

【００１０】従って、障害物が機体の外周のうち、障害
物検知センサが検知できない死角に衝突した場合でも、
これを検知して、制御部の操作に基づいて、電動移動体
に、所定の障害物回避動作を行なわせることができる。

【００１１】(2) (1) の場合に、制御部が、モータ回転
量センサによる走行モータの回転速度の低下または回転
の停止を繰り返し検出した場合であって、障害物検知セ
ンサが障害物を検知しないときにアラームの表示を制御
するアラーム表示制御機能と、前記走行モータを所定の
低速または停止状態に減速制御するロック防止機能を備
えた。

【００１２】従って、電動移動体の移動手段である車輪
の駆動機構にごみがたまって、移動困難になったような
場合でも、車輪の回転がロックしてしまうことを、未然
に防止することができる。

【００１３】(3) (1) の場合に、制御部が、外部入力さ
れた障害物回避動作手順に基づいて前記方向転換機構及
び走行モータの駆動を制御する動作手順読み出し機能を
備えた。

【００１４】ホストコンピュータ等へのインタフェース
機能を付加することにより、電動移動体の機構を変えず
に、制御部９の制御プログラムを変更することができる
ので、走行路とうの状態に応じて電動移動車の機能を変
更することができるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図５に基づい
て、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本
発明の一実施形態を示す、電動移動体の実装図であっ
て、本発明を適用した電動移動体の全体構成を示してい
る。

【００１６】機体１の前面には、非接触型物体検知セン
サからなる、前中央検知センサ２ａと、左前検知センサ
２ｂと、右前検知センサ２ｃとが設けられていて、それ
ぞれ機体の前方向と、左前方向と、右前方向における障
害物を検知する（以下、センサ２ａ〜２ｃをまとめて障
害物検知センサ２とする）。

【００１７】機体１は、方向転換機構４と、後輪５，６
の回転によって移動する。後輪５，６は、それぞれの車
軸に設けられたモータ７ａ，７ｂによって駆動される
（以下、モータ７ａ，７ｂをまとめて走行モータ７とす
る）。

【００１８】ここでは、方向転換機構４として、垂直軸
３を中心にして方向転換可能な前輪４を用いている。必
要に応じて、後輪の左右別々に駆動することで機体の進
行方向を変更する構成としても良い。

【００１９】走行モータ７には、その回転角度や回転方
向を電気的信号に置換するための、モータ回転量検知セ
ンサ８ａ，８ｂが取り付けられている（以下、センサ８
ａ，８ｂをまとめて回転量検知センサ８とする）。

【００２０】図２は、本発明の一実施形態を示す、電動
移動体の電気的ブロック構成図であって、図１に示され
た実装図に対応する電気的構成を示している。

【００２１】制御部９は、障害物検知センサ２およびモ
ータ回転量検知センサ８の信号を取り込む一方で、走行
モータ７を駆動するモータ駆動部１０に指令を出力す
る。制御部９は、演算機能とタイマ機能を司る処理装置
であるＣＰＵ９ａと、ＣＰＵ９ａの制御プログラムや必
要なデータを記憶するメモリ部９ｂと、障害物検知セン
サ２，回転量検知センサ８と、走行モータ７とのインタ
フェースをとるインタフェース部９ｃとから構成されて
いる。さらに、これら各電気的機構の電源として、電池
１１を搭載している。

【００２２】以下、電動移動体に対する制御手順を、図
３乃至図５のフローチャートによって説明する。図３と
図５は本発明の電動移動体が走行しているときのＣＰＵ
９ａの処理の流れであり、図３と図５の処理は並列に進
行する。

【００２３】図３は、走行中の障害物検出および回避，
脱出の処理をフローチャートによって示したものであ
る。この処理は、次の順序で行なわれる。

【００２４】〈１〉障害物検知センサ２が、ＯＮ（障害
物検出）であるか否かをチェックする。（ステップ１）

【００２５】〈２〉ステップ１でセンサ２がＯＦＦなら
ば、後述する図５の処理で算出するモータ回転量を読み
込み（ステップ５）、走行モータ７の回転が停止してい
ないか、または走行モータ７が逆方向に回転していない
かをチェックし（ステップ６）、走行モータ７が停止ま
たは逆回転している場合には、障害物に衝突していると
判断して、数センチ、低速で後退するよう走行モータ７
を駆動し（ステップ７）、機体１を方向転換（ステップ
３）した後、前進を再開して（ステップ４）、ステップ
１に戻る。ステップ６で、走行モータ７が正常に回転を
していれば、ステップ１へ戻る。

【００２６】〈３〉ステップ２でセンサ２がＯＮのと
き、それが前面中央２ａならばステップ７へ進み、左前
２ｂまたは右前２ｃならば、機体１を方向転換（ステッ
プ３）した後、前進を再開して（ステップ４）、ステッ
プ１に戻る。

【００２７】図４は、図３の方向転換処理（ステップ
３）の詳細を、フローチャートによって示したものであ
る。

【００２８】〈４〉ステップ２で前面中央センサ２ａが
ＯＮの場合、またはステップ６でモータが回転停止ある
いは逆回転している場合には、走行モータ７の左右の回
転速度や回転方向を変えることによって、機体１を右
（あるいは左）に旋回を開始する（ステップ１０２）。

【００２９】ステップ２で左前センサ２ｂがＯＮであっ
た場合は、左前センサ２ｂの機能を一時的に無効（２
ａ、２ｃは有効）にし（ステップ１０７）、ステップ１
０２と同様に右旋回を開始する（ステップ１０８）。ま
た、ステップ２で右前センサ２ｃがＯＮであった場合
は、右前センサ２ｃの機能を一時的に無効（２ａ、２ｂ
は有効）にし（ステップ１０７）、左旋回を開始する
（ステップ１０８）。

【００３０】〈５〉障害物検知センサ２の状態をチェッ
クする（ステップ１０３）。

【００３１】〈６〉ステップ１０３で、センサ２が障害
物を検知しない時は、旋回が終了しているか否かをチェ
ックする（ステップ１０６）。旋回終了ならば方向転換
を終了する。

【００３２】〈７〉ステップ１０３でセンサ２がＯＮの
とき、それが前面中央２ａならば数センチ低速後進した
（ステップ１０５）のち、ステップ１０１に戻り、再び
機体１の方向転換を開始し、左前２ｂまたは右前２ｃが
ＯＮならば、ステップ１０１に戻り再び、機体１の方向
転換を開始する。

【００３３】図５は、走行中のモータ回転速度算出の処
理をフローチャートによって示したものである。

【００３４】〈８〉まず、走行モータ７が停止したこと
を判定するための、基準時間を設定する（ステップ２０
１）。

【００３５】〈９〉次に、ＣＰＵ９ａに内蔵するタイマ
をクリアした後、カウントを開始する（ステップ２０
２）。

【００３６】〈１０〉次に、モータ回転量検出センサ８
の状態をチェックする（ステップ２０３）。

【００３７】〈１１〉ステップ２０３で、センサ８か
ら、所定の角度の回転および方向を示す出力が得られた
場合には、その時点でのタイマのカウント値をもとに、
モータ回転速度を算出した（ステップ２０４）のち、走
行モータ７が逆回転していないかをチェックする（ステ
ップ２０５）。路面に多少の凹凸があることを考慮し
て、逆方向の回転が、前述の所定の角度の数倍の基準値
になったとき（ステップ２０７および２０８でチェッ
ク）のみ、衝突などの外圧によって、走行モータ７が逆
方向へ回転したものと判定して、その判定情報をメモリ
９ｂに格納する。

【００３８】〈１２〉ステップ２０３で、センサ８から
まだ走行モータ７の所定の角度の回転が認められない場
合、タイマがカウントを終了しているか否かをチェック
し（ステップ２０９）、カウントが終了していれば、該
当する走行モータ（７ａまたは７ｂ）が停止していると
判定して（ステップ２１０）、その判定情報をメモリ９
ｂに格納する。

【００３９】なお、この発明は上述の実施形態に拘束さ
れるものではなく、任意の変更を行なうことができる。
例えば、障害物検出センサ２の数量や搭載位置を変えた
り、走行モータ７と車輪との対応を、後輪の両方を一つ
のモータで駆動し、他方のモータで前輪の操舵を行うよ
うにしたり、または、障害物検出センサ２やモータ回転
量検知センサ８による、障害物検知後の障害物回避手順
を変えたりする等、この発明の趣旨から逸脱しない限り
において、各事項については置き換え可能な部材で任意
の変更を行なうことが可能である。

【００４０】図６は、アラーム表示を行う例を示し、そ
の電気的構成をブロック図によって示している。図中、
１２はアラーム表示部を示し、１４は、図１に示された
制御部９に、アラーム表示部１２に対する制御機能を付
加した構成を示す。

【００４１】図１に示された衝突物検出センサ２が障害
物を検知しない間に、モータ回転量センサ８による衝突
物の検知が、数回繰り返して発生した場合、制御部１４
は、走行環境が悪条件であると判断して、アラーム表示
部１２における表示灯を点灯させて、運転者に対して注
意を促すとともに、走行モータ７を所定の低速あるいは
停止状態に減速操作する。

【００４２】このような、電動移動体の制御プログラム
を、例えばホストコンピュータから制御部１４にロード
することによって、所要の動作を実行することができる
ようになる。

【００４３】図７は、外部から入力された障害物回避動
作手順に基づいて回避動作を行う例を示し、その電気的
構成をブロック図によって示している。図中、１３はホ
ストインタフェース部を示し、１５は、図１に示された
制御部９に、ホストインタフェース部１３に対する制御
機能を付加した構成を示す。

【００４４】制御部１５のホストインタフェース機能
は、他の機能と並列に処理を行なっている。ホストイン
タフェース部１３が、ホストコンピュータから移動体の
制御プログラムを送信する旨のコマンドを受信すると、
制御部１５はホストインタフェース部１３を通じて、移
動体の制御プログラムを取り込み、メモリ９ｂに格納す
る。制御部１５は以後、メモリ９ｂに格納された制御プ
ログラムに従って、移動体の制御を開始する。

【００４５】ここで、ホストコンピュータからの制御プ
ログラムの読み込みのタイミングと、そのプログラムの
動作開始のタイミング等は、上述の実施形態の場合と異
なるものであってもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動移動体において、車輪を駆動するモータの回転の角度
と方向を監視する機能を付加して、衝突によるモータの
回転速度の低下または停止を検知できるようにしたの
で、障害物検知用のセンサが検知できない、機体の死角
に障害物が衝突した場合でも、衝突を検知することがで
きるともに、障害物を回避して脱出することができる。

【００４７】また、モータ回転速度の低下または停止に
よる、障害物の検知が繰り返し発生した場合、これを運
転者に対して表示するアラーム機能を付加したので、車
輪の駆動機構にごみがたまった場合等に、車輪の回転が
ロックしてしまうことを未然に防止することができる。

【００４８】さらに、電動移動体の行なう障害物回避動
作の制御プログラムを、ホストコンピュータからロード
することができるようにしたので、電動移動体の機能を
拡張することが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す、電動移動体の実装
図である。

【図２】本発明の一実施形態を示す、電動移動体の電気
的ブロック構成図である。

【図３】走行中の障害物検出および回避，脱出の処理を
示すフローチャートである。

【図４】方向転換処理の詳細を示すフローチャートであ
る。

【図５】走行中のモータ回転速度等算出処理フローチャ
ート。

【図６】本発明の一実施例を示す電気的構成のブロック
図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す電気的構成のブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 機体 ２ 障害検知センサ ４ 方向転換機構（前輪） ７ 走行モータ ８ モータ回転量検知センサ ９ 制御部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体の推進力を発生する走行モータと、
   前記機体の外周に設けられ障害物を検知する障害物検知
   センサと、前記機体の進行方向を転換する方向転換機構
   と、前記障害物検知センサ出力に応じて前記走行モータ
   及び方向転換機構の駆動を制御する制御部とを備えた電
   動移動体において、 前記走行モータに、当該走行モータの回転角度および回
   転方向を検知するモータ回転量センサを併設し、 前記制御部が、前記障害物検知センサによって障害物が
   検知されない場合に前記モータ回転量センサによって前
   記走行モータの回転速度の低下または回転の停止が検知
   されたときに予め定められた障害物回避動作手順に従っ
   て前記方向転換機構及び走行モータの駆動を制御する回
   避制御機能を備えたことを特徴とする電動移動体。
2. 【請求項２】 前記制御部が、前記モータ回転量センサ
   による走行モータの回転速度の低下または回転の停止を
   繰り返し検出した場合であって、前記障害物検知センサ
   が障害物を検知しないときにアラームの表示を制御する
   アラーム表示制御機能と、前記走行モータを所定の低速
   または停止状態に減速制御するロック防止機能を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の電動移動体。
3. 【請求項３】 前記制御部が、外部入力された障害物回
   避動作手順に基づいて前記方向転換機構及び走行モータ
   の駆動を制御する動作手順読み出し機能を備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の電動移動体。