JP6633877B2

JP6633877B2 - 移動車両

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Publication number: JP6633877B2
Application number: JP2015188274A
Authority: JP
Inventors: 松山　和弘; 和弘松山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: US20170090033A1; US9995827B2; JP2017062702A

Description

本発明は、移動車両に関し、詳しくは、障害物までの距離を検出する距離検出部を備えた移動車両に関する。

今日、荷物を搬送する搬送用ロボットや、建物内およ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、自律的に移動する移動車両が利用されている。また、地震、津波、土砂崩れ等の被災地での被災者の探索、あるいは事故が発生した工場、発電所などの内部の情報収集といった危険地域における活動にも、カメラ、各種センサ、アーム、ブーム等が搭載された自律走行型車両が利用される場合がある（例えば、特許文献１参照）。

このような従来の自律走行型車両は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め記憶し、カメラ、距離検出装置、ＧＰＳ（Global Positioning System）から取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を安全に走行する必要がある。

特開２００５−１１１５９５号公報

自律走行型車両の周囲の障害物を認識する方法としては、例えば、所定の距離測定領域内の２次元空間または３次元空間に、レーザーを出射し、前記距離測定領域内の複数の測点における距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging：ライダー）を用いる方法がある。
しかしながら、ＬＩＤＡＲの走査範囲内に自律走行型車両の一部が突出していると障害物認識の必要な範囲に死角が生じるため、確実な障害物認識ができない場合があった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、進行方向に死角を生じず確実に障害物を認識できる移動車両を提供することを目的とする。

かくして、本発明によれば、走行可能な車輪を有する電動車台部と、この電動車台部上に設けられた距離検出部および突起状構造部とを備え、
前記距離検出部は、電動車台部の周囲における所定の中心角度の範囲に水平に光を出射し、前記所定の中心角度の範囲内に存在する物体までの距離を検出可能に構成され、
前記突起状構造部として、アンテナ、警告灯、撮像装置および昇降機構部のうちの１つ以上が含まれ、
前記突起状構造部は、前記電動車台部上における前記所定の中心角度の範囲内から逸脱する位置に配置されている移動車両が提供される。

前記構成を備えた本発明の移動車両によれば、アンテナ、警告灯、撮像装置および昇降機構部といった突起状構造部は前記距離検出部の走査範囲である前記所定の中心角度の範囲内から逸脱する位置に配置されている。この結果、移動車両の周囲における前記所定の中心角度の範囲において走査の邪魔となる突起構造部がなくなるため、確実に障害物を認識することができる。

本発明の移動車両の実施形態１を示す左側面図である。図１の移動車両の平面図である。実施形態１の移動車両における電動車台部の概略構成を説明する右側面図である。図３（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。実施形態１の移動車両における距離検出部のレーザー照射領域を上方向から見た概略説明図である。実施形態１の移動車両における撮像部上昇状態を示す左側面図である。図５の移動車両における撮像部上昇状態を示す平面図である。

本発明の移動車両は、走行可能な車輪を有する電動車台部と、この電動車台部上に設けられた距離検出部および突起状構造部とを備え、
前記距離検出部は、電動車台部の周囲における所定の中心角度の範囲に水平に光を出射し、前記所定の中心角度の範囲内に存在する物体までの距離を検出可能に構成され、
前記突起状構造部として、アンテナ、警告灯、撮像装置および昇降機構部のうちの１つ以上が含まれ、
前記突起状構造部は、前記電動車台部上における前記所定の中心角度の範囲内から逸脱する位置に配置されている。

本発明の移動車両は、次のように構成されてもよく、それらが適宜組み合わされてもよい。

（１）前記所定の中心角度の範囲は、前記電動車台部の前方から左右側方に亘る１８０°〜３３０°の範囲であってもよい。
このようにすれば、移動車両の前進方向、右旋回方向および左旋回方向である進行方向に存在する障害物を距離検出部にて確実に検出することができ、障害物に衝突することなく回避しながら進行することができる。

（２）前記距離検出部は、所定の距離測定領域内の少なくとも２次元空間に、レーザーを出射し、前記所定の中心角度範囲内の複数の測点における距離を測定するＬＩＤＡＲを用いてもよい。
このようにすれば、レーザーを用いて暗闇の空間においても高精度な測距が可能となる。

（３）前記突起状構造部として前記アンテナおよび前記昇降機構部を備え、
前記アンテナとしてＧＰＳアンテナを含み、
前記ＧＰＳアンテナが前記昇降機構部上に昇降可能に配置されてもよい。
このようにすれば、昇降機構部にて上昇したＧＰＳアンテナにて衛星からの現在位置情報の信号を高感度で受信することができる。

（４）前記突起状構造部として前記撮像装置をさらに備え、
前記撮像装置として監視カメラを含み、
前記監視カメラが前記昇降機構部上に配置されてもよい。
このようにすれば、昇降機構部にて上昇した監視カメラにて高い位置から周囲の広範囲を撮影し監視することができる。

（５）前記突起状構造部として前記撮像装置をさらに備え、
前記撮像装置として小型カメラを含み、
前記小型カメラが電動車台部の後端部に設けられてもよい。
このようにすれば、距離検出部の走査範囲外を補完するよう小型カメラにて後方の障害物を認識することができる。

（６）前記突起状構造部として前記アンテナをさらに備え、
前記アンテナとして双方向通信用アンテナを含んでもよい。
このようにすれば、移動車両と管理サーバとの間でネットワークを介して各種情報を双方向通信することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の移動車両の実施形態について詳説する。なお、後述の実施形態では自律走行型移動車両の場合を例示するが、本発明の移動車両は自律走行型に限定されるものではなく、無線または有線による遠隔操作型、オペレータ搭乗型等の移動車両に適用可能である。

（実施形態１）
図１は本発明の移動車両の実施形態１を示す左側面図であり、図２は図１の移動車両の平面図である。また、図３（Ａ）は実施形態１の移動車両における電動車台部の概略構成を説明する右側面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。また、図４は実施形態１の移動車両における距離検出部のレーザー照射領域を上方向から見た概略説明図である。

実施形態１の移動車両１（以下、車両とも呼ぶ）は、主として、電動車台部１０と、電動車台部１０上の前端部に設けられた距離検出部１２と、電動車台部１０上における距離検出部１２の上方から後方に亘って設けられた昇降機構部５０と、昇降機構部５０の先端部に設けられた監視カメラ６０を備える。なお、実施形態１では、移動車両として、距離検出部１２および監視カメラ６０を備える自律走行型監視車両の場合を例示する。

さらに詳しくは、電動車台部１０の後端部上には双方向通信用アンテナとしてのＷｉ‐Ｆｉアンテナ７１および警告灯７２が設けられ、電動車台部１０の左右側面および後端面には小型ＣＣＤカメラ７３が埋設され、昇降機構部５０の先端部における監視カメラ６０の後方位置にはＧＰＳアンテナ７４が設けられている。

以下、昇降機構部５０、監視カメラ６０、ＧＰＳアンテナ７４、Ｗｉ‐Ｆｉアンテナ７１および警告灯７２は、距離検出部１２が進行方向の空間に存在する物体までの距離を測定する（測距する）際の突起状の障害物となるものであり、これらを「突起状構造部」と言う場合がある。なお、電動車台部１０の外装は、距離検出部１２の測距の障害物となるような突起部を有していない。

この車両１は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め記憶し、監視カメラ６０、距離検出部１２およびＧＰＳ（Global Positioning System）から取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を走行するよう構成されている。

この際、車両１は、特に、監視カメラ６０や距離検出部１２等を利用して、指示者の姿勢を認識して、その姿勢に予め対応づけられた指示に基づいて、電動車台部１０の進行方向前方の状態を確認しながら自走する。例えば、前方に、障害物や段差等が存在することを検出した場合には、障害物に衝突することなどを防止するために、静止、回転、後退、前進等の動作を行って進路を変更し、指示に対応する機能を実行する。

次に、図３（Ａ）および（Ｂ）を参照しながら移動車両１の走行に関係する構成を説明する。なお、図３（Ａ）において右側の前輪２１および後輪２２を２点差線で示し、図３（Ｂ）において後述するスプロケット２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂを点線で示している。

＜電動車台部の説明＞

電動車台部１０は、車台本体１１と、車台本体１１の前後左右に設けられた４つの車輪と、４つの車輪のうち少なくとも前後一方側の左右一対の車輪を個別に回転駆動する２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌと、２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌに電力を供給するバッテリ４０と、距離検出部１２と、図示しない制御ユニットとを備える。

実施形態１の場合、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、電動車台部１０は矢印Ａ方向に前進するため、矢印Ａ側の左右の車輪が前輪２１、３１であり、残りの左右の車輪が後輪２２、３２であり、左右の前輪２１、３１が２つの電動モータ４ＲＬ、４３Ｌにて個別に駆動制御される。
なお、図３（Ａ）および（Ｂ）では単に電動車台部を構成する各構成部およびそれらの配置を説明するものであるため、図３（Ａ）および（Ｂ）で示された電動車台部の各構成部の大きさや間隔等は図１および図２に示された電動車台部と必ずしも一致するものではない。

車台本体１１において、前面１３と後面１４にはバンパー１７ｆ、１７ｒが取り付けられると共に、右側面１２Ｒと左側面１２Ｌには帯状のサイドバンパーの機能を有するセンサー１８が設置され、車台本体１１の前後方向に沿って延びている。センサー１８の下側には、前輪２１、３１および後輪２２、３２をそれぞれ回転支持する車軸２１ａ、３１ａおよび車軸２２ａ、３２ａが設けられている。前輪２１、３１の車軸２１ａ、３１ａは同一の第１軸心Ｐ₁上に配置されると共に、後輪２２、３２の車軸２２ａ、３２ａは同一の第２軸心Ｐ₂上に配置されている。
なお、各車軸２１ａ、３１ａ、２２ａ、３２ａは、動力伝達部材によって結合されない場合は、独立して回転可能となっている。

右および左のそれぞれ一対の前輪２１、３１と後輪２２、３２は、動力伝達部材であるベルト２３、３３によって連動する。具体的には、右側の前輪２１の車軸２１ａにはプーリ２１ｂが設けられ、後輪２２の車軸２２ａにはプーリ２２ｂが設けられる。また、前輪２１のプーリ２１ｂと後輪２２のプーリ２２ｂとの間には、例えばプーリ２１ｂ、２２ｂの外周面に設けられた複数の溝と歯合する突起を内面側に設けたベルト２３が巻架されている。同様に、左側の前輪３１の車軸３１ａにはプーリ３１ｂが設けられると共に、後輪３２の車軸３２ａにはプーリ３２ｂが設けられており、前輪３１のプーリ３１ｂと後輪３２のプーリ３２ｂとの間には、ベルト２３と同様の構造を持つベルト３３が巻架されている。

したがって、右と左の前輪と後輪（２１と２２、３１と３２）は、ベルト（２３、３３）によって連結駆動されるので、一方の車輪を駆動すればよい。実施形態１では、前輪２１、３１を駆動する場合を例示している。一方の車輪を駆動輪とした場合に、他方の車輪は、動力伝達部材であるベルトによってスリップすることなく駆動される従動輪として機能する。
前輪と後輪とを連結駆動する動力伝達部材としては、プーリとこのプーリに歯合する突起を設けたベルトを用いるほか、例えば、スプロケットとこのスプロケットに歯合するチェーンを用いてもよい。さらに、スリップが許容できる場合は、摩擦の大きなプーリーとベルトを動力伝達部材として用いてもよい。ただし、駆動輪と従動輪の回転数が同じとなるように動力伝達部材を構成する。
図３（Ａ）と（Ｂ）では、前輪（２１、３１）が駆動輪に相当し、後輪（２２、３２）が従動輪に相当する。

車台本体１１の底面１５の前輪側には、右側の前後輪２１、２２を駆動するための電動モータ４１Ｒと、左側の前後輪３１、３２を駆動するための電動モータ４１Ｌの２つのモータが設けられている。右側の電動モータ４１Ｒのモータ軸４２Ｒと右側の前輪２１の車軸２１ａとの間には、動力伝達機構としてギアボックス４３Ｒが設けられている。同様に、左側の電動モータ４１Ｌのモータ軸４２Ｌと左側の前輪３１の車軸３１ａとの間には、動力伝達機構としてギアボックス４３Ｌが設けられている。ここでは、２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌは車台本体１１の進行方向（矢印Ａ方向）の中心線ＣＬに対して左右対称となるように並列配置されており、ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌもそれぞれ電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの左右外側に配設されている。

ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌは、複数の歯車や軸などから構成され、電動モータからの動力をトルクや回転数、回転方向を変えて出力軸である車軸に伝達する組立部品であり、動力の伝達と遮断を切替えるクラッチを含んでいてもよい。なお、一対の後輪２２、３２はそれぞれ軸受４４Ｒ、４４Ｌによって軸支されており、軸受４４Ｒ、４４Ｌはそれぞれ車台本体１１の底面１５の右側面１２Ｒ、左側面１２Ｌに近接させて配設されている。

以上の構成により、進行方向右側の前後輪２１、２２と、左側の前後輪３１、３２とは、独立して駆動することが可能となる。すなわち、右側の電動モータ４１Ｒの動力はモータ軸４２Ｒを介してギアボックス４３Ｒに伝わり、ギアボックス４３Ｒによって回転数、トルクあるいは回転方向が変更されて車軸２１ａに伝達される。そして、車軸２１ａの回転によって前輪２１が回転するとともに、車軸２１ａの回転は、プーリ２１ｂ、ベルト２３、および、プーリ２２ｂを介して後軸２２ｂに伝わり、後輪２２を回転させることになる。左側の電動モータ４１Ｌからの前輪３１および後輪３２への動力の伝達については上記した右側の動作と同様である。

右と左の電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの回転数が同じである場合、各ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌのギア比（減速比）を同じにすれば、車両１は前進あるいは後進を行うことになる。車両１の速度を変更する場合は、各ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌのギア比を同じ値に維持しつつ変化させればよい。

また、進行方向を変える場合は、各ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌのギア比を変更して、右側の前輪２１および後輪２２の回転数と左側の前輪３１および後輪３２の回転数とに、回転差を持たせればよい。さらに、各ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌからの出力の回転方向を変えることにより、右と左の車輪の回転方向を反対にかつ回転速度を同じにすることで、一対の前輪２１、３１および一対の後輪２２、３２の４つの接地中心点Ｇ₂₁、Ｇ₃₁、Ｇ₂₂、Ｇ₃₂で囲まれた矩形エリアの中心点ＣＰを中心とした定置旋回が可能になる。なお、実施形態１の場合、車台本体１１の中央部が前記中心点ＣＰとほぼ一致するように設定される。

移動車両１を定置旋回させる場合は、前後の車輪の角度を可変にするステアリング機構が設けられていないため、前後の車輪の間隔（ホイールベース）が大きいほど、車輪にかかる抵抗が大きくなり、旋回のために大きな駆動トルクが必要となる。しかし、各ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌ内のギア比は可変にしているので、旋回時の車輪の回転数を下げるだけで車輪に大きなトルクを与えることができる。

例えば、ギアボックス４３Ｒ内のギア比として、モータ軸４２Ｒ側のギアの歯数を１０、中間ギアの歯数を２０、車軸２１ｂ側のギアの歯数を４０とした場合、車軸２１ｂの回転数はモータ軸４２Ｒの１／４の回転数となるが、４倍のトルクが得られる。そして、更に回転数が小さくなるようなギア比を選択することによって、より大きなトルクを得ることができるため、不整地や砂地などの車輪に係る抵抗が大きな路面であっても旋回が可能となる。

ここで、車輪としては、特に限定されるものではなく、実施形態１の場合、各前後輪２１、２２、３１、３２は同じものが使用される。すなわち、図１に示すように、前輪３１および後輪３２は、車輪本体３１Ｗａ、３２Ｗａと、車輪本体３１Ｗａ、３２Ｗａの外周部に取り付けられて空気を充填されたタイヤ３１Ｗｂ、３２Ｗｂとを有してなる。右側の前後輪２１、２２も同様である。

また、この移動車両１は、モータ軸４２Ｒ、４２Ｌと車軸２１ａ、３１ａとの間にギアボックス４３Ｒ、４３Ｌを設けているため、前輪２１、３１からの振動が直接モータ軸に伝わることがない。さらに、ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌに動力の伝達と切り離し（遮断）を行うクラッチを設けておき、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの非通電時には、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌ側と駆動軸となる車軸２１ａ、３１ａとの間の動力伝達を遮断しておくことが望ましい。これにより、仮に停止時に車台本体１１に力が加わり車輪が回転しても、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌには回転が伝わらないため、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌに逆起電力が発生することはなく、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの回路を損傷するおそれもない。

このように、右と左それぞれの前輪と後輪を動力伝達部材で連結し、前輪側に配置した２つの電動モータで駆動可能するようにして４輪を駆動しているので、後輪専用の電動モータ、さらに、この電動モータと後輪との間に必要な後輪専用のギアボックスを設ける必要がなく、後輪専用の電動モータやギアボックスのための設置スペースを削減することができる。

上記したように、車台本体１１の底面１５の前輪２１、３１側には２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌを進行方向右側と左側に配置し、さらに各電動モータ４１Ｒ、４１Ｌのそれぞれの右側と左側にギアボックス４３Ｒ、４３Ｌを配置しているが、底面１５の後輪２２、３２側には軸受４４Ｒ、４４Ｌを配置しているだけであるため、車台本体１１の底面１５には、その中央位置から例えば車体の後端までに亘って、広い収容スペース１６を確保できる。

各電動モータ４１Ｒ，４１Ｌは、例えばリチウムイオン電池などのバッテリ（充電池）４０を動力源とし、バッテリ４０を収容スペース１６に設置する。具体的には、バッテリ４０は、例えば直方体の外形をなし、図３（Ｂ）に示すように、底面１５の略中央位置に載置することが可能である。また、車台本体１１の後面１４は例えば上面あるいは底面１５に対して開閉可能に構成し、収容スペース１６へのバッテリ４０の出し入れを容易にすることが望ましい。これにより、長時間走行を実現させるための大容量のバッテリ４０を車台本体１１の収容スペース１６に搭載可能になり、また、バッテリ４０の交換、充電、点検などの作業は、後面１４から容易に実施可能になる。さらに、バッテリ４０を底面１５に配置することができるため、車台本体１１の重心が低く、安定した走行が可能な電動車両を得ることができる。

＜距離検出部の説明＞

図４は実施形態１の移動車両における距離検出部のレーザー照射領域を上方向から見た概略説明図である。
距離検出部１２は、移動する前方領域や路面の状態を確認する機能を有し、光を出射する発光部と、光を受光する受光部と、前記前方空間の所定の複数の測点に向けて前記光が出射されるように、光の出射方向を走査させる走査制御部とを備える。
出射される光としては、レーザー、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを用いることができるが、夜間でも測距が充分可能でなければならないため、レーザーを用いることが好ましい。

距離検出部１２としては、所定の距離測定領域内の２次元空間または３次元空間に、レーザーを出射し、前記距離測定領域内の複数の測点における距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging：ライダー）を用いることができる。

ＬＩＤＡＲは、発光部からレーザーを出射した後、物体によって反射された反射光を受光部で検出し、例えば、出射時刻と受光時刻との時間差から、受光距離を算出する。
走査制御部は、走行方向の前方空間の所定の複数の測点に向けて光が出射されるように、光の出射方向を走査させる部分であり、レーザーの出射方向を一定時間ごとに少しずつ変化させる。

ＬＩＤＡＲでは、水平方向の所定の２次元空間の範囲内で、レーザーの出射方向を所定の走査ピッチずつ変化させて、物体までの距離を算出する（水平方向の２次元走査）。また、３次元的に距離を算出する場合は、垂直方向に、所定の走査ピッチだけレーザーの出射方向を変化させて、さらに上記の水平方向の２次元走査を行って距離を算出する。

例えば、距離検出部１２の発光部から出るレーザーの出射方向を、水平方向に所定の走査ピッチだけ右方向に移動するように変化させると、レーザーは、水平方向の右方向に走査ピッチだけずれた隣の位置（測点：レーザーが当たった位置）の垂直平面に当たる。
もし、この垂直平面の位置に物体が存在したとすると、各測点において反射されたレーザーの反射光の一部分が、受光部に受光される。

このように順次、水平方向に、所定の走査ピッチずつ、レーザーの照射方向をずらしていくと、所定数の測点に対してレーザーが照射される。このように、複数の測点ごとに、反射光の受光の有無を確認して受光距離Ｌ０を算出する。
そして、複数の測点に向けて出射された光（レーザー）が物体に反射された場合に、物体に反射された反射光が受光部に受光されたことが確認され距離が検出された測点の位置に物体の一部分が存在すると判定される。

距離検出部１２の受光部にレーザーが入射されると、そのレーザーの受光強度に対応した電気信号が出力される。
電動車台部１０は距離検出部１２からの前記電気信号を受信する制御部１０Ｃを備える。
この制御部１０Ｃは、受光部から出力される電気信号を確認し、例えば、所定のしきい値以上の強度を有する電気信号が検出された場合に、レーザーを受光したと判断する。
なお、発光部には、従来から用いられているレーザー発光素子が用いられ、受光部には、レーザーを検出するレーザー受光素子が用いられる。

また、制御部１０Ｃは、発光部から出射されたレーザーの出射時刻と、受光部に反射光が受光されたことを確認された受光時刻との時間差を利用して、発光部と複数の測点との間の距離である受光距離Ｌ０を算出する。
制御部１０Ｃが、例えば、タイマーを利用して現在時刻を取得し、レーザーの出射時刻と、レーザーの受光が確認された受光時刻との時間差を算出し、この両時刻の時間差と、レーザーの速度とを利用して、受光距離Ｌ０を算出する。

距離検出部１２によって水平方向の２次元走査を行う場合、電動車台部１０の周囲における所定の中心角度θの範囲にレーザーを出射する。このとき、距離検出部１２のレーザー出射中心点Ｐから出射されたレーザーが物体に当たって反射して受光部にて受光される最長の受光距離Ｌ０までが距離測定領域とされる。
実施形態１の場合、所定の中心角度θとしては、例えば１８０°〜３３０°（具体例として２７０°）であり、最長の受光距離Ｌ０としては、例えば２５ｍ〜３０ｍである。

＜突起状構造部の説明＞
図５は実施形態１の移動車両における撮像部上昇状態を示す左側面図であり、図６は図５の移動車両における撮像部上昇状態を示す平面図である。
図１、図２、図５および図６に示すように、実施形態１の場合、昇降機構部５０は、撮像部である監視カメラ６０を電動車台部１０に対して上下および前後方向に移動させるよう構成されている。

さらに詳しく説明すると、昇降機構部５０としては、上下および前後方向に揺動するブーム５２を有するリンク機構、具体的には、平行リンク機構が用いられている。
すなわち、この昇降機構部５０は、車台本体１１上に固定される前後方向に延びる台枠５１と、台枠５１の後端部に左右軸心廻りに揺動可能に設けられた前記ブーム５２と、ブーム５２の先端に設けられた平衡部５３と、台枠５１内に設けられてブーム５２を上下に揺動させる図示しない伸縮シリンダとを備える。

台枠５１は、前端部上に下降したブーム５２を支持する支持部５１ａを有すると共に、後端部にブーム５２の基端部を枢支する枢着部５１ｂを有している。
ブーム５２は、主枠５２ａと、主枠５２ａに沿って設けられた平衡部支持ロッド５２ｂとを有する。

主枠５２ａの基端部は、台枠５１の枢着部５１ｂに回転可能に枢着された第１基端軸ｆ₁₁に固定されると共に、主枠５２ａの先端部は平衡部５３に第１先端軸ｆ₁₂を介して枢着されている。
平衡部支持ロッド５２ｂの基端部は、台枠５１の枢着部５１ｂに枢着された第２基端軸ｆ₂₁に固定されると共に、平衡部支持ロッド５２ｂの先端部は平衡部５３に第２先端軸ｆ₂₂を介して枢着されている。

図示しない伸縮シリンダとしては、電動式、油圧式あるいは空気圧式シリンダを用いることができる。
伸縮シリンダの基端部は台枠５１または車台本体１１に上下揺動可能に枢着され、伸縮シリンダの先端部は図示しないアームを介して第１基端軸ｆ₁₁に連結されている。このとき、伸縮シリンダの先端部はアームの一端に枢着され、アームの他端は第１基端軸ｆ₁₁に固定されている。

平衡部５３は、ブーム５２が上下方向に揺動しても監視カメラ６０およびＧＰＳアンテナ７４の正常な姿勢を安定的に保つ平衡装置である。
監視カメラ６０は、主として、車両の走行方向の前方空間の画像を撮影する部分であり、撮影する画像は、静止画でも、動画でもよい。撮影された画像は、入力画像データとして、電動車台部１０内に設けられた記憶部に記憶され、必要に応じて、ネットワークを介して管理サーバに転送される。

監視カメラ６０は、特に限定されるものではなく、例えば、ドーム型カメラ（パンチルトズーム（ＰＴＺ）カメラを含む）、ボックス型カメラ、ハウジングカメラ、赤外線暗視カメラ、望遠カメラ等を用いることができ、電動車台部１０の前方および左右の空間領域を撮影できるよう平衡部６０上に設置されている。なお、車両１を屋外で使用する場合は監視カメラ６０に防水機能が付加される。

さらにドーム型カメラとしては、水平および垂直方向のレンズ画角が広いタイプ（例えば、水平１８０°程度、垂直９０°程度）、高解像度タイプ（例えば、3840×2160ピクセル）、カラー撮影可能なタイプ、人を検知した場合にのみ撮影するタイプ、人を検知し顔をクローズアップして追跡するタイプ、暗闇での撮影が可能な赤外線暗視タイプ等を使用してもよい。

次に、昇降機後部５０の動作について説明する。
図１および図２では昇降機構部５０が下降した状態が示されており、このとき、伸縮シリンダは伸長している。昇降機構部５０を上昇させる場合、伸縮シリンダを短縮させる。これにより、伸縮シリンダの先端部と枢着したアームが前方へ引き寄せられると共に、アームと第１基端軸ｆ₁₁と主枠５２ａとが上方（矢印Ｅ方向）へ一体的に揺動する。また、主枠５２ａが上方へ揺動することにより、平衡部５３を介して主枠５２ａの先端部と連結した平衡部支持ロッド５２ｂが上方（矢印Ｅ方向）へ持ち上げられる。

このとき、主枠５２ａに対して平衡部支持ロッド５２ｂが平行のまま位置ずれすることによって平衡部５３の第２先端軸ｆ₂₂が平衡部支持ロッド５２ｂの方へ引き寄せられるため、平衡部５３およびその上に設置された監視カメラ６０およびＧＰＳアンテナ７４の正常姿勢が下降位置から上昇位置まで保たれる。
なお、伸縮シリンダを伸長していくと、ブーム５２は前記と逆に動作して図４の上昇状態から図１の下降状態となる。

図２、図４および図６に示すように、昇降機構部５０、監視カメラ６０、ＧＰＳアンテナ７４、Ｗｉ‐Ｆｉアンテナ７１および警告灯７２を含むこれらの突起状構造部は、電動車台部１０上における前記所定の中心角度θの範囲内から逸脱する位置に配置されている。すなわち、電動車台部１０上における距離検出部１２の後方の死角に配置されている。
この結果、移動車両１の周囲における所定の中心角度θの範囲においては距離検出部１２による走査の邪魔となる突起構造部がなくなるため、車両１の前方および左右側方の障害物を確実に認識することができる。

また、電動車台部１０上における距離検出部１２が水平方向に走査しない狭い範囲（中心角度０°〜１０°の範囲）に設置可能であり、かつ監視カメラ６０およびＧＰＳアンテナ７４を高い位置（例えば、昇降差７０ｃｍ以上）まで上昇させる昇降機構部５０として、パンタグラフ機構は好適である。さらに、監視カメラ６０をできるだけ前方へ配置するために昇降機構部５０の平衡部５３は所定の中心角度θの範囲内に配置されているが、パンタグラフ機構であれば距離検出部１２の走査に干渉しない真上位置に平衡部５３を配置させることができる。

（実施形態２）
図２で説明した実施形態１では、ＧＰＳアンテナ７４を昇降機構部５０上に配置した場合を例示したが、ＧＰＳアンテナ７４を電動車台部１０上における前記所定の中心角度θの範囲から逸脱する位置であって、昇降機構部５０に干渉しない位置に配置してもよい。
例えば、図２の場合、左側のＷｉ−Ｆｉアンテナ７１の後方に警告灯７２が設けられているが、右側のＷｉ−Ｆｉアンテナ７１の後方には空きスペースがあるため、その空きスペースに立てたポール上にＧＰＳアンテナ７４を取り付けてもよい。
このようにすれば、常に高い位置でＧＰＳアンテナ７４が衛星からの現在位置情報の信号を高感度で受信することができる。

（実施形態３）
実施形態１では、昇降機構部５０として１本のブームを昇降させる平行リンク機構が用いられた場合を例示したが、上下二段のブームを有するシングルアーム形のパンタグラフ機構、あるいは、枠交差形のパンタグラフ機構等を用いてもよい。
これらの場合も、昇降機構部は前記所定の中心角度θの範囲から逸脱する位置に設けられる。

（他の実施形態）
実施形態１〜３の移動車両において、昇降機構を省略し、監視カメラ６０を直接あるいは設置台を介して車台本体１１上に設置してもよい。また、設置台を介して監視カメラ６０を距離検出部１２の真上に配置してもよい。

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１移動車両
１０電動車台部
１０Ｃ制御部
１１車台本体
１２距離検出部
２１、３１前輪
２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂプーリ（動力伝達機構）
２２、３２後輪
２３、３３ベルト（動力伝達機構）
３１ａ、３２ａ車輪本体
３１ｂ、３２ｂタイヤ
４０バッテリ
４１Ｒ、４１Ｌ電動モータ
５０昇降機構部
６０監視カメラ（撮像装置）
ＣＬ中心線
ＣＰ中心点
Ｌ０受光距離
Ｐ₁ 第１軸心
Ｐ₂ 第２軸心
θ 所定の中心角度

Claims

走行可能な車輪を有する電動車台部と、この電動車台部上の前端部に設けられた距離検出部および突起状構造部とを備え、
前記距離検出部は、電動車台部の周囲における所定の中心角度の範囲に水平に光を出射し、前記所定の中心角度の範囲内に存在する物体までの距離を検出可能に構成され、
前記突起状構造部は、前後方向に延びるアーム形の昇降機構部を含み、
前記昇降機構部は、前記電動車台部上の後端部における前記所定の中心角度の範囲内から逸脱する位置に、左右軸心廻りに揺動可能に連結された基端部を有し、
前記昇降機構部の前記基端部とは反対側の先端部は、前記左右軸心廻りに上下方向および前後方向に所定の移動範囲で移動可能であり、かつ、前記移動範囲において前記距離検出部の前記光を遮らない位置に配置され、
前記突起状構造部として撮像装置を備え、
前記撮像装置として監視カメラおよび障害物認識カメラを含み、
前記監視カメラが、前記昇降機構部における前記先端部上に配置され、
前記障害物認識カメラが、前記電動車台部の後端部における前記昇降機構部の前記基端部よりもさらに後方の位置に、前記距離検出部の走査範囲外を補完して後方の障害物を認識するように設けられていることを特徴とする移動車両。
前記所定の中心角度の範囲は、前記電動車台部の前方から左右側方に亘る１８０°〜３３０°の範囲である請求項１に記載の移動車両。
前記距離検出部は、所定の距離測定領域内の少なくとも２次元空間に、レーザーを出射し、前記所定の中心角度範囲内の複数の測点における距離を測定するＬＩＤＡＲを用いる請求項１または２に記載の移動車両。
前記突起状構造部としてアンテナをさらに備え、
前記アンテナとしてＧＰＳアンテナを含み、
前記ＧＰＳアンテナが前記昇降機構部上に昇降可能に配置されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の移動車両。
前記突起状構造部としてアンテナをさらに備え、
前記アンテナとして通信用アンテナを含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の移動車両。
自律走行型移動車両である請求項１〜５のいずれか１つに記載の移動車両。