JP6706072B2 - 走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行装置に関し、詳しくは、走行速度を監視して、故障等の不具合を検知したときに安全に減速または停止させる機能を有する走行装置に関する。

今日、走行装置として、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、自律的に移動する自律走行型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）。

このような自律走行型車両において、従来、モータや駆動輪の回転速度を計測することによって、自律走行型車両の走行速度や走行距離を制御する技術が知られている。
また、車輪の回転センサにより検出された回転数に基づいて、モータ回転センサにより検出される回転数を求め、この求められた回転数とモータ回転センサにより実際に検出された回転数をと比較し、両者の差が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合に、モータ回転センサが故障していると判断する回転センサ故障診断システムの発明が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１１１５９５号公報 特開２００４−１１２９８２号公報

しかしながら、故障の可能性が生じた場合、どの部品が故障したかによって対応が異なるため、人間が自律走行型車両を実際に検査してどの部品が故障したのか判明するまで自律走行型車両を停止するしかなかった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、モータやエンジン等の動力部の速度センサにより計測された回転速度と、車輪等の可動部の速度センサにより計測された回転速度との間の差分（速度差）が予め定められた閾値を超えた場合、故障の有無および故障箇所を推定し、当該推定結果に応じた適切な動作をとることにより、安全を確保する走行装置を提供することを目的とする。

かくして、本発明によれば、筐体と、前記筐体に設けられた車輪と、前記車輪の少なくとも一部の車輪を駆動輪として回転駆動する駆動部と、前記駆動輪の回転速度を計測する第１速度センサと、前記駆動部の回転速度を計測する第２速度センサと、前記駆動輪を減速または停止させる減速停止部と、前記駆動輪および前記駆動部の回転速度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１速度センサにより計測された第１速度と、前記第２速度センサにより計測された第２速度とを比較し、前記第１速度および前記第２速度の速度差が予め定められた閾値よりも大きいとき、故障が生じた可能性があるものと判断して前記筐体を停止させ、前記筐体の停止後に前記駆動輪または前記駆動部を停止させたときの前記第１速度および前記第２速度の計測結果に基づき、故障の有無および故障箇所を推定し、推定結果に応じて予め定められた安全を確保するための動作を行うことを特徴とする走行装置が提供される。

本発明の走行装置は、速度センサにより計測された回転速度と、車輪等の可動部の速度センサにより計測された回転速度との間の差分（速度差）が予め定められた閾値を超えた場合、故障の有無および故障箇所を推定し、当該推定結果に応じた適切な動作をとることにより、安全を確保する走行装置を提供する。

本発明の自律走行型車両の実施形態１を示す左側面図である。 図１の自律走行型車両の平面図である。 実施形態１の自律走行型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。 従来の自律走行型車両の概略構成を示すブロック図である。 実施形態１の自律走行型車両の概略構成を示すブロック図である。 実施形態２の自律走行型車両の概略構成を示すブロック図である。 実施形態３の自律走行型車両の概略構成を示すブロック図である。 実施形態４の自律走行型車両の概略構成を示すブロック図である。 実施形態５の自律走行型車両の概略構成を示すブロック図である。

本発明の走行装置は、筐体と、前記筐体に設けられた車輪と、前記車輪の少なくとも一部の車輪を駆動輪として回転駆動する駆動部と、前記駆動輪の回転速度を計測する第１速度センサと、前記駆動部の回転速度を計測する第２速度センサと、前記駆動輪を減速または停止させる減速停止部と、前記駆動輪および前記駆動部の回転速度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１速度センサにより計測された第１速度と、前記第２速度センサにより計測された第２速度とを比較し、前記第１速度および前記第２速度の速度差が予め定められた閾値よりも大きいとき、故障が生じた可能性があるものと判断して前記筐体を停止させ、前記筐体の停止後に前記駆動輪または前記駆動部を停止させたときの前記第１速度および前記第２速度の計測結果に基づき、故障の有無および故障箇所を推定し、推定結果に応じて予め定められた安全を確保するための動作を行うことを特徴とする。

「駆動部」は、電動モータやエンジンなど、駆動輪を回転駆動させる部分である。
「減速停止部」は、ブレーキなど、駆動輪を減速または停止させる部分である。
「速度差が予め定められた閾値よりも大きいとき」は、速度差が一致しない場合（すなわち、閾値が０の場合）も含まれる。
「推定結果に応じて予め定められた安全を確保するための動作」は、例えば、駆動部が故障したと推定された場合は、走行装置を停止させた上で、無線や表示等でユーザーに故障が生じた旨と故障箇所を知らせる。また、車軸が故障したと推定された場合は、走行装置をゆっくり走行させて最寄りのステーションまで移動させるなどの動作が挙げられる。

また、本発明の走行装置は、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）前記制御部は、前記駆動部のみを停止させた場合において、第２速度がゼロでないとき、第２速度センサに故障が生じたものと推定し、一方、第１速度がゼロでなく、かつ、第２速度がゼロのとき、第１速度センサに故障が生じたか、または前記駆動輪および前記駆動部を連結する部品に故障が生じたものと推定するものであってもよい。
このようにすれば、走行停止時に駆動部を停止させることにより、具体的な故障箇所を絞り込むことができる。

（２）前記制御部は、前記駆動輪のみを停止させた場合において、第１速度がゼロでないとき、第１速度センサに故障が生じたものと推定し、一方、第１速度がゼロであり、かつ、第２速度がゼロでないとき、第２速度センサに故障が生じたか、または前記駆動輪および前記駆動部を連結する部品に故障が生じたものと推定するものであってもよい。
このようにすれば、走行停止時に駆動輪を停止させることにより、具体的な故障箇所を絞り込むことができる。

（３）前記制御部は、故障箇所を推定した場合において、前記故障箇所が駆動部と推定されたときは、前記筐体を停止させたままにし、前記故障箇所が前記車輪の車軸と推定されたときは、前記筐体を予め定められた地点に予め定められた速度で走行させるものであってもよい。
このようにすれば、故障内容に応じて適切な動作を行うことにより、安全を図ることができる。

「予め定められた地点」は、例えば、走行装置を停止させて充電させる最寄りのステーションなどである。

（４）ユーザーに情報を報知する報知部をさらに備え、前記制御部は、前記故障箇所を推定したとき、故障が生じた旨および前記故障箇所を前記報知部に報知させるものであってもよい。
このようにすれば、故障が生じた際、ただちに適切な処理をとれるよう、故障が生じた旨および故障箇所をユーザーに報知することができる。

（５）予め定められた時間ごとに前記速度差を保持する記憶部およびユーザーに情報を報知する報知部をさらに備え、前記制御部は、前記速度差が時間とともに大きくなるとき、保守点検が必要であることを前記報知部に報知させるものであってもよい。
このようにすれば、速度差を記憶部に蓄積することで機構系部品の経年変化をとらえることができ、故障が発生する前に保守点検すべきことをユーザーに通知することが可能となる。

（６）前記駆動輪の駆動軸は、前記駆動部のモータ軸と減速ギアを介して連結され、前記制御部は、前記減速ギアの減速ギア比を考慮して、前記第１速度と前記第２速度とを比較するものであってもよい。
このようにすれば、減速ギア比を考慮した的確な速度差の比較が可能となる。

（７）前記駆動部によって駆動されない前記車輪は、前記車輪と前記駆動輪との間に巻き渡されたベルトを介して前記駆動輪に駆動され、前記制御部は、前記ベルトのプーリーおよび前記ベルトの滑りを考慮して、前記第１速度と前記第２速度とを比較するものであってもよい。
このようにすれば、ベルトを介して駆動輪で他の車輪を駆動する場合において、ベルトのプーリーおよびベルトの滑りを考慮した的確な速度差の比較が可能となる。

（８）前記第１速度センサは、前記第２速度センサとは異なる種類の検知方式を有するものであってもよい。
このようにすれば、同一の原因によって２つの速度センサが故障する可能性が低くなるため、信頼性の高い速度計測を実現できる。

（９）前記第１速度センサは、前記第２速度センサとは異なる種類の検知方式を有するものであってもよい。
このようにすれば、第１速度センサおよび第２速度センサが同一の原因によって故障する可能性が低くなるため、信頼性の高い速度の計測を実現できる。

（１０）前記第１速度センサおよび前記第２速度センサはホール素子により前記駆動輪および前記駆動部の回転速度をそれぞれ計測し、前記制御部は、前記第１速度および前記第２速度の速度差が予め定められた閾値よりも大きいとき、前記駆動輪および前記駆動部の回転速度を減速させ、前記駆動輪の回転速度の減速に応じて前記第１速度が減速しないとき、前記第１速度センサに故障が生じた可能性があるものと推定し、また、前記駆動部の回転速度の減速に応じて前記第２速度が減速しないとき、前記第２速度センサに故障が生じた可能性があるものと推定し、当該推定結果に基づき、前記駆動輪および前記駆動部の回転速度をさらに減速または停止させるべきか否かを決定するものであってもよい。
このようにすれば、速度センサにより計測された回転速度と、車輪等の可動部の速度センサにより計測された回転速度との間の差分（速度差）が予め定められた閾値を超えた場合、その原因が速度センサの故障によるものか否かを判断し、当該判断結果に応じた適切な動作をとることにより、安全を確保することが可能になる。

「前記第１速度センサおよび第２速度センサの両方に故障が生じた可能性があると判断した」場合、信頼できる速度センサが全くない状態であるため、このような状態をそのまま放置すれば、大きな事故につながる可能性が高いものと考えられる。それゆえ、走行装置を減速または停止させることにより、安全を図ることができる。
また、「第１速度センサおよび第２速度センサのいずれにも故障が生じた可能性があるものと判断できなかった」場合、いずれの速度センサにも異常がないのに、速度差が生じているため、動力部および可動部を連結する減速ギアやベルト等の故障による可能性が高いものと考えられる。それゆえ、走行装置を減速または停止させることにより、安全を図ることができる。

（１１）前記制御部は、前記第１速度センサおよび第２速度センサの両方に故障が生じた可能性があるものと判断したとき、または、前記第１速度センサおよび第２速度センサのいずれにも故障が生じた可能性があるものと判断できなかったとき、前記駆動輪および前記駆動部の回転速度をさらに減速または停止させるものであってもよい。
このようにすれば、故障していないほうの速度センサを参照して、適切な走行の制御を行うことが可能となる。

（１２）前記制御部は、前記第１速度センサおよび第２速度センサのいずれか一方に故障が生じた可能性があるものと判断したとき、もう一方の速度センサを参照して走行の制御を行うものであってもよい。
このようにすれば、故障していないほうの速度センサを参照して、適切な走行の制御を行うことが可能となる。

（１３）前記駆動部の回転を制御する駆動制御部または前記駆動部の減速停止部をさらに備え、前記第１速度および前記第２速度の計測結果に基づき、前記駆動制御部または前記減速停止部により前記駆動部を減速または停止させるべきか否かを決定するものであってもよい。
このようにすれば、駆動制御部または駆動部の減速停止部のみで駆動部の制動を行うことが可能となる。特に、駆動輪の減速停止部を省略する場合、減速停止部が駆動部に内蔵されるため、可動部の構成が簡略化できる。

以下、図面を参照しながら本発明の走行装置の一例としての自律走行型車両１の実施形態について詳説する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は本発明の自律走行型車両の実施形態１を示す左側面図であり、図２は図１の自律走行型車両１の平面図である。また、図３（Ａ）は実施形態１の自律走行型車両１における電動車台部１０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。

実施形態１の自律走行型車両１は、主として、電動車台部１０と、電動車台部１０上に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撮像部としての監視カメラ６０を備える。

さらに詳しくは、電動車台部１０の前端部上には距離検出部１２が設けられ、電動車台部１０の後端部上には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ＣＣＤカメラ７３が設けられ、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。

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。
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。

制御ユニット１００は、この自律走行型車両１の有する走行機能や監視機能などを実行する部分であり、例えば制御部、人検知部、指示認識部、通信部、指示実行部、記憶部などから構成される。

この自律走行型車両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、自律走行型車両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）を参照しながら自律走行型車両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点鎖線で示し、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１０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、制御ユニット１００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４１Ｒ、４１Ｌ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１０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１０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１０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には帯状のカバー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。カバー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にはスプロケット２１ｂが設けられ、後輪２２の車軸２２ａにはスプロケット２２ｂが設けられる。また、前輪２１のスプロケット２１ｂと後輪２２のスプロケット２２ｂとの間には、例えばスプロケット２１ｂ、２２ｂ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にはスプロケット３１ｂが設けられると共に、後輪３２の車軸３２ａにはスプロケット３２ｂが設けられており、前輪３１のスプロケット３１ｂと後輪３２のスプロケット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２１、３１を駆動輪とした場合に、他方の車輪２２、３２は、動力伝達部材であるベルト２３、３３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、スプロケット２１ｂ、３１ｂとこのスプロケット２１ｂ、３１ｂに歯合する突起を設けたベルト２３、３３を用いるほか、例えば、スプロケット２１ｂ、３１ｂとこのスプロケット２１ｂ、３１ｂ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２３、３３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４１Ｒ、４１Ｌ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２１ａ、３１ａ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、スプロケット２１ｂ、ベルト２３、および、スプロケット２２ｂを介して後方の車軸２２ａ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。

＜従来の自律走行型車両１の速度監視の説明＞
次に、図４に基づき、従来の自律走行型車両１の速度監視について説明する。

動力部１０２は、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌ等により構成され、ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌやベルト２３、３３を介して、車輪（前輪２１、３１および後輪２２、３２）等により構成される可動部１０４と連結されている。

動力部１０２に速度センサ１０１を設置し、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの回転速度を計測する。

制御ユニット１００は、車輪の直径および電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの減速ギア比に基づき、動力部１０２の速度情報（電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの回転速度）を可動部１０４の速度情報（車輪の回転速度および車輪の回転速度から見積もられる自律走行型車両１の走行速度）に変換し、動力制御やブレーキ制御によって自律走行型車両１の走行を制御する。

ここで、速度センサ１０１は、動力部１０２の速度情報（電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの回転速度）を計測しているが、可動部１０４の速度情報（車輪の回転速度）を直接計測しているわけではない。

可動部１０４の速度情報は、動力部１０２と可動部１０４とを連結する減速ギアやベルト２３、３３といった機構部品のパラメータ（減速ギア比など）を利用して間接的に算出されている。

しかしながら、これらの機構部品に不具合が発生した場合、動力部１０２の回転速度と可動部１０４の速度の関係が崩れてしまうため、不適切な制御が生じることがある。
例えば、次の（１）（２）のような不具合が生じることがある。

（１）ベルト２３、３３が切れたため動かなくなったが、動力部１０２を動かし続けて無駄な電力を消費する。
（２）ベルト２３、３３がスリップして動力部１０２の回転数の割に自律走行型車両１が走行せず、方向転換で意図しない方向に走ってしまう。

また、速度センサ１０１が故障した場合、誤った速度情報に基づいて走行制御してしまう問題もある。

それゆえ、従来の自律走行型車両１においては、上記の不適切な制御により、自律走行型車両１が正常に動作せず、周辺に危害を与えてしまう可能性がある。

＜実施形態１に係る自律走行型車両１の速度監視の説明＞
次に、図５に基づき、実施形態１に係る自律走行型車両１の速度監視方法について説明する。

実施形態１の自律走行型車両１においては、図５に示すように、可動部１０４の速度情報１を第１速度センサ１０１ａで計測し、動力部１０２の速度情報２を第２速度センサ１０１ｂで計測する。

具体的には、モータ軸４２Ｒ、４２Ｌに第２速度センサ１０１ｂを設置し、車軸２１ａ、３１ａ、２２ａ、３２ａに第１速度センサ１０１ａを設置する。
第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂとして、レゾルバ、光学式エンコーダーのような回転軸に設置するセンサを使用することができる。

なお、従動輪が２輪よりも多い場合、全ての従動輪に第１速度センサ１０１ａを設ける必要はない。例えば、６輪車において２輪の駆動輪の後ろに４輪の従動輪が設けられている場合、すなわち、従動輪が左右一対の前従動輪および左右一対の後従動輪からなる場合、これら二対の従動輪のうち、いずれか一対の従動輪（２輪の前従動輪または２輪の後従動輪）に第１速度センサ１０１ａを設けてもよい。
また、第１速度センサ１０１ａを駆動輪から最も離れた後従動輪に設けることにより、第１速度センサ１０１ａを設けていない前従動輪の故障も検出することが可能となる。

制御ユニット１００は、第１速度センサ１０１ａからの速度情報１と、第２速度センサ１０１ｂからの速度情報２とを比較する。
ここで、動力部１０２および可動部１０４が減速ギアを介して連結される場合、速度情報１および２は減速ギア比と同じ速度比となる。それゆえ、速度情報を比較する際、減速ギア比を考慮して正確な速度情報を算出する。
また、ベルト２３、３３が介在する場合、ベルトプーリーの直径比とベルト２３、３３の滑りによる速度差を考慮して、速度情報１および２を比較する。

なお、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌおよび前輪２１、３１の関係のように、ベルト２３、３３を介さず、ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌのみを介する場合は、ベルトプーリーの直径比とベルト２３、３３の滑りを考慮する必要はない。

制御ユニット１００は、速度情報１および２の差分（速度差）が予め定められた閾値を超えた場合、第１速度センサ１０１ａ、第２速度センサ１０１ｂまたは、動力部１０２および可動部１０４を連結する減速ギアやベルト２３、３３等のいずれかに不具合が発生した可能性があるものと判断し、自律走行型車両１を減速・停止させて、不具合が速度センサの故障によるものか、動力部１０２および可動部１０４を連結する減速ギアやベルト２３、３３等の故障によるものかを判断する。

ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌやベルト２３、３３等の機構部品の故障などの不具合の発生を検知した場合、そのまま放置しておくと大きな事故につながる可能性が高い。それゆえ、制御ユニット１００は、自律走行型車両１を直ちに減速または停止させることにより、自律走行型車両１の安全を図ることができる。

また、第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂの設置場所をそれぞれ可動部１０４および動力部１０２に分けることで、第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂの故障や、モータ軸４２Ｒ、４２Ｌと車輪軸とを接続するギアボックス４３Ｒ、４３Ｌ等の機構部品の故障を検出することができる。

＜停止制御による故障箇所の推定方法＞
次に、表１および表２に基づき、停止制御によって故障箇所を推定する方法について説明する。

自律走行型車両１の走行停止時に動力制御によって動力部１０２のみを停止させる。このとき、速度情報１および２の変化から故障箇所を推定することができる。

表１は、動力制御によって、動力部１０２のみを停止させたときの速度情報１および２と、推定される故障内容との関係を示す表である。

表１のケース１においては、動力部１０２の電動モータ４１Ｒおよび４１Ｌを停止させたのにもかかわらず、速度情報２の速度は０でない。そのため、第２速度センサ１０１ｂが故障している可能性が推定される。

また、ケース２においては、速度情報１の速度は０でないが、速度情報２の速度は０である。これは、動力部１０２の電動モータ４１Ｒおよび４１Ｌを停止させたのにもかかわらず、車輪が停止せずに回転し続けていることを示す。
この場合、考えられる可能性としては、第１速度センサ１０１ａが故障しているか、あるいは、ギアまたはベルト２３、３３の故障により、車輪が空回りしている可能性が推定される。

表２は、ブレーキ制御によって、可動部１０４のみを停止させたときの速度情報１および２と、推定される故障内容との関係を示す表である。

表２のケース３においては、可動部１０４の車輪を停止させたのにもかかわらず、速度情報１の速度は０でない。そのため、第１速度センサ１０１ａが故障している可能性が推定される。

また、ケース４においては、速度情報１の速度は０であるが、速度情報２の速度は０でない。これは、可動部１０４の車輪を停止させたのにもかかわらず、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌが回転し続けていることを示す。
それゆえ、考えられる可能性としては、第２速度センサ１０１ｂが故障しているか、あるいは、ギアまたはベルト２３、３３の故障により、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌのモータ軸４２Ｒ、４２Ｌが回転し続けている可能性が推定される。

このように、走行停止時に動力部１０２もしくは可動部１０４の一方のみを停止することで、故障箇所を絞り込むことが可能になる。

（実施形態２）
次に、図６に基づき、実施形態２に係る自律走行型車両１の速度監視方法について説明する。

図６は、実施形態２の自律走行型車両１の概略構成を示すブロック図である。
図５との違いは、第２速度センサ１０１ｂを備えず、動力部１０２として電動モータ４１Ｒ、４１Ｌではなく、ブラシレスＤＣモータおよびモータドライバ１０５を備える点である。
なお、図６において、図５中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。

図６に示されるように、動力部１０２にブラシレスＤＣモータを採用した場合、ブラシレスＤＣモータを駆動するためにマイコン等で構成されたモータドライバ１０５が設けられる。

ブラシレスＤＣモータは、内部にローターの回転位置を検出するためのホール素子を備える。そこで、このホール素子を利用することにより、ブラシレスＤＣモータの回転速度を計測できるため、第２速度センサ１０１ｂが不要となり、その分コストを削減することができる。

（実施形態３）
次に、図７に基づき、実施形態３に係る自律走行型車両１の速度監視方法について説明する。

図７は、実施形態３の自律走行型車両１の概略構成を示すブロック図である。
図５との違いは、第２速度センサ１０１ｂを備えず、代わりに電流センサ１０６を備える点である。
なお、図７において、図５中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。

図７に示されるように、実施形態３においては、動力部１０２の第２速度センサ１０１ｂに代わり、電流センサ１０６を利用する。電流センサ１０６は、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌのトルク制御のために設けられ、モータコイルに流す電流を測定する。

また、ＤＣモータの場合、モータ電流と電動モータ４１Ｒ、４１Ｌのトルクとが比例するため、電流によって速度制御が行われる。すなわち、電流値を増加させることによってモータを加速し、電流値を減らすことによってモータを減速する。それゆえ、電流値を速度情報の代わりに使用することができる。

電流センサ１０６によって電流の増加が検出できているのに、第１速度センサ１０１ａによる速度情報が増加しない場合、以下の４つの可能性が推測される。
（１）電流センサ１０６の故障
（２）第１速度センサ１０１ａの故障
（３）減速ギア・ベルト２３、３３の故障
（４）車輪が溝にはまったり、障害物に引っかかったりして動けない

上の（１）〜（４）の場合のいずれであっても、自律走行型車両１の動きが不適切になる可能性がある。それゆえ、制御ユニット１００は、電流センサ１０６による電流の増加が、第１速度センサ１０１ａによる速度情報の速度に反映されていない場合、自律走行型車両１の走行をただちに減速または停止させることにより、不具合を事前に防ぐことができる。

（実施形態４）
次に、図８に基づき、実施形態４に係る自律走行型車両１の速度監視方法について説明する。

図８は、実施形態４の自律走行型車両１の概略構成を示すブロック図である。
図５との違いは、ブレーキ１０３は可動部１０４の側ではなく、動力部１０２の側に設けられる点である。
なお、図８において、図５中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。

図８に示されるように、実施形態４においては、ブレーキ付モータを使用する。すなわち、可動部１０４の側のブレーキ１０３を省略して、動力部１０２の側のブレーキ１０３のみで制動を行う。

このようにすることで、ブレーキ１０３が電動モータ４１Ｒ、４１Ｌに内蔵されるため、可動部１０４の構成を簡略化することができる。

（実施形態５）
次に、図９に基づき、実施形態５に係る自律走行型車両１の速度監視方法について説明する。

図９は、実施形態５の自律走行型車両１の概略構成を示すブロック図である。
図５との違いは、記憶装置１０７および表示装置１０８をさらに備えている点である。
なお、図９において、図５中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。

図９に示されるように、第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂによって計測した２つの速度の速度差情報を記憶装置１０７に保存する。
ここで、記憶装置１０７としては、例えば、ＨＤＤ、不揮発性メモリを使用することができる。

過去に蓄積された速度差情報から、速度差の増加傾向をとらえることができる。制御ユニット１００は、速度差が増加していることが判別できた場合には、表示装置１０８を介してユーザーに保守・点検が必要なことを報知する。

このように速度情報の差を蓄積することで、例えば、時間の経過によるベルト２３、３３のゆるみやスリップの度合い、ギアのがたつきなど、機構系部品の経年変化をとらえることができ、故障が発生する前に保守情報をユーザーに通知することができる。

（実施形態６）
次に、実施形態６に係る自律走行型車両１の速度監視方法について説明する。

実施形態６において、制御ユニット１００は、速度情報１および２の差分（速度差）が予め定められた閾値を超えた場合、第１速度センサ１０１ａ、第２速度センサ１０１ｂまたは、動力部１０２および可動部１０４を連結する減速ギアやベルト２３、３３等のいずれかに不具合が発生した可能性があるものと判断し、不具合が速度センサの故障によるものか、動力部１０２および可動部１０４を連結する減速ギアやベルト２３、３３等の故障によるものかを判断する。

具体的な判断方法としては、第１速度センサ１０１ａ、第２速度センサ１０１ｂとしてホール素子を用い、速度情報１および２の差分（速度差）が予め定められた閾値を超えた場合、制御ユニット１００は、ブレーキ制御により車輪を減速させ、速度情報１の変化をモニターする。ブレーキ制御により車輪を減速させたのにもかかわらず、速度情報１の速度が減速しない場合、第１速度センサ１０１ａが故障しているものと推定される。

また、制御ユニット１００は、動力制御により電動モータ４１Ｒ、４２Ｌを減速させ、速度情報２の変化をモニターする。動力制御により電動モータ４１Ｒ、４２Ｌを減速させたのにもかかわらず、速度情報２の速度が減速しない場合、第２速度センサ１０１ｂが故障しているものと推定される。

モニターの結果、第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂの両方が故障しているものと推定される場合、そのまま放置しておくと大きな事故につながる可能性が高いため、制御ユニット１００は、自律走行型車両１をさらに減速または停止させることにより、安全を図ることができる。

また、第１速度センサ１０１ａ（または第２速度センサ１０１ｂ）のいずれか一方のみが故障しているものと推定される場合、制御ユニット１００は、故障していないほうの第１速度センサ１０１ａ（または第２速度センサ１０１ｂ）を参照して、適切な走行制御を行うことが可能となる。

また、第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂのいずれの故障も判断できなかった場合は、第１速度センサ１０１ａまたは第２速度センサ１０１ｂではなく、ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌやベルト２３、３３等の機構部品に不具合が生じた可能性が高いものと推定される。このような不具合をそのまま放置しておくと、大きな事故につながる可能性が高いため、制御ユニット１００は、自律走行型車両１をさらに減速または停止させることにより、安全を図ることができる。

このように、速度情報１および２の差分（速度差）が予め定められた閾値を超えた場合、制御ユニット１００は、第１速度センサ１０１ａまたは第２速度センサ１０１ｂのいずれが故障しているのかを判断し、その判断結果に応じた適切な走行動作をとることが可能となる。

（その他の実施形態）
１．実施形態１〜６において、第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂに同一の検知方式の速度センサを用いる必要はなく、異なる検知方式の速度センサを用いてもよい。（実施形態７）

例えば、第１速度センサ１０１ａにレゾルバを設け、第２速度センサ１０１ｂに光学式エンコーダーを設けることなどが考えられる。

このようにすることで、２つの第１速度センサ１０１ａおよび第２速度センサ１０１ｂが同一の原因によって故障する可能性が低くなるため、信頼性の高い速度の計測を実現できる。

２．実施形態１において、表１のケース１および２と表２のケース３および４とを適宜組み合わせて故障箇所の推定をおこなってもよい。（実施形態８）

このように複合的なチェックをおこなうことで、故障箇所の特定がより的確になる。

例えば、ケース２において、第１速度センサ１０１ａが故障しているか、ギアまたはベルト２３、３３の故障により、車輪が空回りしている可能性が推定される場合において、さらにケース３のチェックを行うことにより、速度情報１の速度が０でないことが判明したとき、第１速度センサ１０１ａの故障の可能性が高いことが分かる。

３．実施形態２において、モータコイルに発生する逆起電力やモータコイルに流れる電流量を測定することで、ホール素子なしにモータ駆動を行うセンサレス制御を用いてもよい。（実施形態９）

このようにすれば、ブラシレスＤＣモータの回転速度の情報は、モータドライバ１０５内のマイコンの演算により求められるため、ホール素子が不要となり、さらなるコスト削減が実現する。

４．実施形態５において、本体の表示装置１０８ではなく、無線または有線通信を介して外部の制御端末に情報を表示するようにしてもよい。（実施形態１０）

このようにすれば、自律走行型車両１がユーザーから離れた位置に存在する場合であっても、制御端末を通じてユーザーは、自律走行型車両１の走行動作に不具合が生じたか否かをすぐに知ることが可能となる。

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：自律走行型車両、 １０：電動車台部、 １１：車台本体、 １２：距離検出部、 １２Ｒ：右側面、 １２Ｌ：左側面、 １３：前面、 １４：後面、 １５：底面、 １７ｆ，１７ｒ：バンパー、 １８：カバー、 ２１，３１：前輪、 ２１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａ：車軸、 ２１ｂ，２２ｂ，３１ｂ，３２ｂ：スプロケット、 ２２，３２：後輪、 ２３，３３：ベルト、 ４０：バッテリ、 ４１Ｒ，４１Ｌ：電動モータ、 ４２Ｒ，４２Ｌ：モータ軸、 ４３Ｒ，４３Ｌ：ギアボックス、 ４４Ｒ，４４Ｌ：軸受、 ５０：昇降機構部、 ６０：監視カメラ、 ７１：Ｗｉ‐Ｆｉアンテナ、 ７２：警告灯、 ７３：ＣＣＤカメラ、 ７４：ＧＰＳアンテナ、 １００：制御ユニット、 １０１：速度センサ、 １０１ａ：第１速度センサ、 １０１ｂ：第２速度センサ、 １０２：動力部、 １０３：ブレーキ、 １０４：可動部、 １０５：モータドライバ、 １０６：電流センサ、 １０７：記憶装置、 １０８：表示装置、 Ａ：矢印、 ＣＬ：中心線、 Ｐ₁：第１軸心、 Ｐ₂：第２軸心

Claims (2)

1. 筐体と、前記筐体に設けられた車輪と、前記車輪の少なくとも一部の車輪を駆動輪として回転駆動する駆動部と、前記駆動輪の回転速度を計測する第１速度センサと、前記駆動部の回転速度を計測する第２速度センサと、前記駆動輪を減速または停止させる減速停止部と、前記駆動輪および前記駆動部の回転速度を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記第１速度センサにより計測された第１速度と、前記第２速度センサにより計測された第２速度とを比較し、前記第１速度および前記第２速度の速度差が予め定められた閾値よりも大きいとき、故障が生じた可能性があるものと判断して前記筐体を停止させ、
   前記筐体の停止後に前記駆動輪または前記駆動部を停止させたときの前記第１速度および前記第２速度の計測結果に基づき、故障の有無および故障箇所を推定し、推定結果に応じて予め定められた安全を確保するための動作を行い、
   予め定められた時間ごとに前記速度差を保持する記憶部およびユーザーに情報を報知する報知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記速度差が時間とともに大きくなるとき、保守点検が必要であることを前記報知部に報知させることを特徴とする走行装置。
2. 筐体と、前記筐体に設けられた車輪と、前記車輪の少なくとも一部の車輪を駆動輪として回転駆動する駆動部と、前記駆動輪の回転速度を計測する第１速度センサと、前記駆動部の回転速度を計測する第２速度センサと、前記駆動輪を減速または停止させる減速停止部と、前記駆動輪および前記駆動部の回転速度を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記第１速度センサにより計測された第１速度と、前記第２速度センサにより計測された第２速度とを比較し、前記第１速度および前記第２速度の速度差が予め定められた閾値よりも大きいとき、故障が生じた可能性があるものと判断して前記筐体を停止させ、
   前記筐体の停止後に前記駆動輪または前記駆動部を停止させたときの前記第１速度および前記第２速度の計測結果に基づき、故障の有無および故障箇所を推定し、推定結果に応じて予め定められた安全を確保するための動作を行い、
   前記駆動部によって駆動されない前記車輪は、前記車輪と前記駆動輪との間に巻き渡されたベルトを介して前記駆動輪に駆動され、
   前記制御部は、前記ベルトのプーリーおよび前記ベルトの滑りを考慮して、前記第１速度と前記第２速度とを比較することを特徴とする走行装置。

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