JP6876016B2 - 制御ロボット - Google Patents

Description

本発明は、自動車のブレーキペダルを自動操作する制御ロボットに関する。

近年、自動車の自動制御や、試験運転にあたって、ロボットによる運転技術が開発されている。特許文献１には、自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを押圧することで、自動車の駆動とブレーキングを制御するペダル操作装置が開示されている。当該ペダル操作装置には、緊急時に備えて、ユーザによる押下を受けて動作し、ペダル操作装置を停止させる緊急停止スイッチが備えられており、安全性の面においても配慮がされている。

特開２０１７−２２０１１７号公報

ところで、上記特許文献１のペダル操作装置の緊急停止スイッチは、ユーザ操作によるものであるため、緊急時に、何らかの理由によりユーザが即座に対応できずに、緊急停止スイッチを押下できず、ペダル操作装置を停止させることができない可能性があるという問題がある。また、緊急停止スイッチは電力駆動であるため、電力の供給がない場合には、動作しないという問題もある。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、車両のブレーキペダルを自動操作する制御ロボットであって、緊急時にユーザに依ることなく、また、電力を用いずに車両を緊急停止させることができる制御ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御ロボットは、車両のブレーキペダルを操作する制御ロボットであって、回動軸と、長尺状であって、一端が回動軸に対して回動自在に接続され、他端側でブレーキペダルを押圧可能な操作ペダルと、バッテリーと、バッテリーからの電力の供給を受けて駆動するモータと、モータの駆動により操作ペダルがブレーキペダルを押圧する方向の運動を制御する駆動部と、回動軸を回動させる回転型エアモータと、回転型エアモータに対して供給するエアが封入されたタンクと、タンクと回転型エアモータとの間の流路上に挿入され、バッテリーから電力が供給されていないことを検出して、流路を開放する電磁バルブと、回動軸に取り付けられ、当該回動軸の回動とともに回動し、操作ペダルが車両のブレーキペダルを押圧する方向に操作ペダルを押圧する緊急停止ペダルと、を備える。

また、上記制御ロボットにおいて、回転型エアモータは、長尺状であって、回動軸に対して並行に配置され、回転型エアモータには第１の歯車が設けられ、回動軸には、第２の歯車が設けられ、第１の歯車と第２の歯車は互いに咬合するように配置されており、回転型エアモータの回動に伴って第１の歯車が回動し、第１の歯車の回動に伴って第２の歯車が回動し、第２の歯車の回動に伴って回動軸が回動することとしてもよい。

また、上記制御ロボットにおいて、第１の歯車の逆回転防止のためのラチェットを更に備えることとしてもよい。

また、上記制御ロボットにおいて、駆動部と操作ペダルとを接続するアームを更に備え、駆動部は、方向に移動し、駆動部の移動に伴ってアームが移動し、アームの移動に伴って操作ペダルが操作されることとしてもよい。

本発明の一態様に係る制御ロボットによれば、制御ロボットの動作中に、電磁バルブが制御ロボットを駆動するための電力が途絶えたという緊急事態を検出して、流路上にタンクからエアを回転型エアモータに供給し、緊急停止ペダルを動作させて、車両のブレーキペダルを押圧することができる。従って、制御ロボットは、なんらかの原因により、電力の供給が受けられず動作できなくなった場合に、電力に依らずに緊急停止ペダルを動作させることができ、より安全性の高い制御ロボットを提供することができる。

制御ロボットの構成例を示すブロック図である。 制御ロボットを自動車に搭載した様子を示す図である。 制御ロボットの緊急停止ブレーキ周辺の拡大斜視図である。 制御ロボットの緊急停止ブレーキ周辺の側面図である。 制御ロボットの緊急停止に係る動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る制御ロボットの一実施態様について図面を参照しながら説明する。

＜実施の形態＞
＜構成＞
図１は、本発明に係る制御ロボット１の斜視図である。また、図２は、制御ロボット１の使用形態を示す図であり、図３は、制御ロボット１のブレーキペダルを押圧する第１ペダル１０２ａ周辺の拡大斜視図であり、図４は、第１ペダル１０２ａ周辺の拡大側面図である。

制御ロボット１は、自動車に設けられ、外部からの通信信号によってアクセルペダルまたはブレーキペダルを押圧し、自動車を走行又は停止させる制御を行う搭載しているバッテリーからの電力の供給を受けて駆動するロボットである。

図１に示すように、制御ロボット１は、第１ペダル１０２ａと、第２ペダル１０２ｂと、第１アーム１０３ａと、第２アーム１０３ｂと、第１駆動部１０１ａと、第２駆動部１０１ｂと、第１レール１０６ａと、第２レール１０６ｂと、を備える。

第１レール１０６ａは、第１駆動部１０１ａがその上を滑動するように設けられた線路である。第１駆動部１０１ａは、矢印１０４ａ又は矢印１０４ｂに示す方向に滑動する。第１レール１０６ａは、例えば、Iの字形状のレールであり、第１駆動部１０１ａの底部には、コの字型の部材により第１レール１０６ａの突出部分の両側から挟み込むように構成して、第１駆動部１０１ａが第１レール１０６ａ上を滑動する構造を実現する。第１駆動部１０１ａの底部には、滑動しやすくするために車輪を設けてもよい。第１駆動部１０１ａの滑動に伴い第１駆動部１０１ａに取り付けられている第１アーム１０３ａも連動して同方向に動く。したがって、第１駆動部１０１ａが第１アーム１０３ａの先端側に取り付けられた第１ペダル１０２ａを矢印１０９ａまたは矢印１０９ｂに示す方向に動作させることができる。第１駆動部１０１ａは、図３に示すようにバッテリー３８０からの電力の供給を受けて駆動するモータによって動作する。なお、図示していないが、第１駆動部１０１ａは、モータ３８１の駆動により動作すればどのような態様で動作してもよい。第１駆動部１０１ａは、例えば、モータ３８１の回転が第１駆動部１０１ａに備えられた車輪を回転させることで動作するものであってもよいし、あるいは、第１駆動部１０１ａ自体は第１レール１０６ａに対して滑動するようにのみ構成され、モータ３８１の回転によりピニオンギヤを回転させ、当該回転により第１駆動部１０１ａに設けた矢印１０４ａ、１０４ｂ方向に延伸するラックにより第１駆動部１０１ａを動作させるものであってもよい。

第１ペダル１０２ａは、自動車の操作ペダル（ブレーキペダル）を押圧するためのものであり、図示するように長尺状の板であって、その一端が、当該第１ペダル１０２ａの一端を貫通する回動軸１１２ａを介して、制御ロボット１に取り付けられている。第１ペダル１０２ａは、回動軸１１２ａに対して回動自在に取り付けられていることから、回動軸１１２ａが回動しても、第１ペダル１０２ａは、動作しない。回動軸１１２ａは、図３にも示されるように、制御ロボット１に設けられている側壁３３３、３３４を貫通して支持されており、回動するように構成されている。そして、第１ペダル１０２ａは、制御ロボット１に取り付けられていない他端側で、矢印１０８ａで示される方向に動作する場合に、ブレーキペダルを押圧する。

一方で、第２レール１０６ｂは、第２駆動部１０１ｂがその上を滑動するように設けられた線路である。第２駆動部１０１ｂは、第１駆動部１０１ａと同様に、矢印１０４ｂ又は矢印１０４ｂに示す方向に滑動する。第２レール１０６ｂ及び第２駆動部１０１ｂは、第１レール１０６ａ及び第１駆動部１０１ａと同様の構成を有し、同様の構成により第２駆動部１０１ｂは、第２レール１０６ｂ上を滑動する。第２駆動部１０１ｂは、図３に示すようにバッテリー３８０からの電力の供給を受けて駆動するモータによって動作する。なお、図示していないが、第２駆動部１０１ｂは、モータ３８１の駆動により動作すればどのような態様で動作してもよい。第２駆動部１０１ｂは、例えば、モータ３８１の回転が第２駆動部１０１ｂに備えられた車輪を回転させることで動作するものであってもよいし、あるいは、第２駆動部１０１ｂ自体は第１レール１０６ａに対して滑動するようにのみ構成され、モータ３８１の回転によりピニオンギヤを回転させ、当該回転により第２駆動部１０１ｂに設けた矢印１０４ａ、１０４ｂ方向に延伸するラックにより第２駆動部１０１ｂを動作させるものであってもよい。

第１駆動部１０１ａ、第２駆動部１０１ｂは、制御ロボット１に備えられた制御装置により、その駆動量が決定されて、動作する。ここでは、当該制御動作の詳細については、説明を省略する。

第２ペダル１０２ｂは、自動車の操作ペダル（アクセルペダル）を押圧するためのものであり、第１ペダル１０２ａと同様に、その一端が、当該第２ペダル１０２ｂの一端を貫通する軸（図示せず）によって回動するように制御ロボット１に取り付けられている。そして、第２ペダル１０２ｂは、制御ロボット１に取り付けられていない他端側で、矢印１０９ａで示される方向に動作する場合に、アクセルペダルを押圧する。

次に、制御ロボット１の緊急停止機構について説明する。緊急停止機構については、図３、図４を用いて説明する。緊急停止機構は、エアタンク３６０と、回転型エアモータ３５０と、エアタンク３６０と回転型エアモータ３５０とを接続する流路３９１、３９２と、当該流路上に設けられた電磁バルブ３７０と、回転型エアモータ３５０の回転に伴って回転する回動軸１１２ａと、回動軸１１２ａの回転に伴って回動する緊急停止ペダル３１１と、緊急停止ペダル３１１の回動により緊急ブレーキ受付部３０１が押圧されることで車両２００のブレーキペダルを押圧する第１ペダル１０２ａにより実現される。なお、図３、図４においては、第１ペダル１０２ａに接続する第１アーム１０３ａ等は図面の見やすさを考慮して、省略している。以下、具体的に説明する。

エアタンク３６０には、回転型エアモータ３５０を回転させるためのエアが封入されている。エアタンク３６０内のエアは、電磁バルブ３７０が開放されることで、流路が形成される、即ち、流路３９１と流路３９２とが接続されて、回転型エアモータ３５０に供給される。

回転型エアモータ３５０は、エアタンク３６０からのエアの供給を受けて回転するモータであり、一方回転専用のモータを用いる。回転型エアモータ３５０のエアモータ軸３２１は、図４の矢印４０１に示す方向に回転する。回転型エアモータ３５０のエアモータ軸３２１には、図４に示すように、第１歯車３２０が設けられる。第１歯車３２０は、回転型エアモータ３５０のエアモータ軸３２１の回転に伴って、矢印４０１に示される方向に回転する。

回転型エアモータ３５０とエアタンク３６０とを接続する流路（流路３９１、３９２）の途中には、電磁バルブ３７０が挿入されている。流路３９１、３９２は、エアを通過する流路になればよく、密閉されていれば、どのような素材で形成されてもよく、例えば、プラスチックパイプや樹脂製のチューブなどにより実現されてよい。

電磁バルブ３７０は、バッテリー３８０から電力が出力されているか否かを検出し、電力が出力されている場合に、バルブを閉じた状態に維持する。電磁バルブ３７０は、バッテリー３８０から電力が出力されていない場合に、バルブを開放し、流路３９１と流路３９２とを接続して、エアタンク３６０から回転型エアモータ３５０にエアを供給する。

第１歯車３２０は、その歯が、第２歯車３２４の歯と咬合するように構成されている。第２歯車３２４は、回動軸１１２ａに固定されており、第２歯車３２４の回転に伴って、第２歯車３２４が設けられている回動軸１１２ａも回転する。回動軸１１２ａは、側壁３３４、側壁３３３、第１ペダル１０２ａに対して回動自在に、側壁３３４、側壁３３３、第１ペダル１０２ａを貫通し、その両端が抜け落ちないようにナット止めされる。第１歯車３２０には、第１ペダル１０２ａと側壁３３３との間に、緊急停止ペダル３１１が固定されている。緊急停止ペダル３１１は、回動軸１１２ａの矢印４０２で示される方向への回転に伴って、矢印３４０で示される方向に回転する。なお、図３、図４には図示していないが、側壁３３４と側壁３３３は、図１に示されるように、その底面が制御ロボット１の底板に接続されている。

第１ペダル１０２ａには、緊急ブレーキ受付部３０１が接続されている。緊急ブレーキ受付部３０１は、第１ペダル１０２ａの緊急停止ペダル３１１が回転したときに接触可能な位置に設けられている。したがって、回動軸１１２ａが回転することによって、緊急停止ペダル３１１は、矢印３４０に示す方向に回転し、緊急ブレーキ受付部３０１に接触し、緊急ブレーキ受付部３０１を押圧する。

緊急ブレーキ受付部３０１は、緊急停止ペダル３１１の回転力を受け止めるための部材である。緊急ブレーキ受付部３０１は、緊急停止ペダル３１１を、その回転力をなるべく逃がすことなく受け止める部材であれば、図３に示すような形状でなくともよい。緊急ブレーキ受付部３０１は、第１ペダル１０２ａに接続されていることから、緊急停止ペダル３１１による緊急ブレーキ受付部３０１の押圧は、第１ペダル１０２ａも押圧することを意味する。したがって、緊急停止ペダル３１１の回転は、第１ペダル１０２ａを押圧し、その結果、第１ペダル１０２ａが接触する車両２００のブレーキペダルを押圧することとなる。以上に説明した構成によって、緊急停止機構は、緊急時、即ち、バッテリー３８０から電力が制御ロボット１に供給されないときに、電力に依らない緊急ブレーキとして機能することができる。

緊急停止機構には、更に、第１歯車３２０が逆回転（矢印４０１とは逆方向の回転）しないように、ラチェット３２２が、軸３２７を介して、側壁３３４に設けられている。ラチェット３２２の爪３２８は、第１歯車３２０が矢印４０１に示す方向に回転するとその歯車により、跳ね上げられて、矢印４０１に示す方向への回転を許容する。その一方で、第１歯車３２０が逆回転（矢印４０１とは逆方向の回転）しようとすると、ラチェット３２２の爪３２８が第１歯車３２０の歯と咬合するため、逆回転を許容しない。当該構成によって、緊急停止ペダル３１１が矢印３４０とは逆方向に動作するのを防止することができる。なお、側壁３３４には、ラチェット３２２が第１歯車３２０の回転により、爪３２８が所定以上はねないように、跳ね上がり防止部３２６が設けられている。以上が制御ロボット１の構成である。

＜制御ロボットの使用形態＞
制御ロボット１は、図２に示すように、ペダル１０２（第１ペダル１０２ａ及び第２ペダル１０２ｂ）が、操作ペダル（ブレーキペダル及びアクセルペダル）２２０に対向して接触可能に、車両（自動車）２００の運転席に載置（固定）されて、用いられる。ペダル１０２が図１における矢印１０４ａ（１０８ａ、１０９ａ）の方向に移動することで、操作ペダル２２０が押圧されて、アクセル又はブレーキが稼働することになり、ペダル１０２が図１における矢印１０４ｂ（１０８ｂ、１０９ｂ）の方向に移動することで、アクセル又はブレーキが解除される。

＜動作＞
図５は、制御ロボット１の動作を示すフローチャートであって、車両を緊急停止させる動作を示すための動作を示すフローチャートである。図５に示す動作は、制御ロボット１が動作しているときの動作である。

図５に示すように、電磁バルブ３７０は、バッテリー３８０から制御ロボット１の各部に電力が供給されているか否かを検出する（ステップＳ５０１）。電力が供給されている場合には（ステップＳ５０１のＹＥＳ）、ステップＳ５０１に戻る。

バッテリー３８０から電力が供給されていないことを検出した場合に（ステップＳ５０１のＮＯ）、電磁バルブ３７０は、バルブを開放して、流路を開放（流路３９１と流路３９２とを接続）する。これにより、エアタンク３６０からエアが回転型エアモータ３５０に供給される。

エアの供給を受けて、回転型エアモータ３５０が回転する（ステップＳ５０３）。そして、回転型エアモータ３５０が回転することにより、エアモータ軸３２１が回転し、併せて第１歯車３２０が回転する。第１歯車３２０が回転すると、第１歯車３２０に咬合する第２歯車３２４が回転し、これに伴って回動軸１１２ａが回転する（ステップＳ５０４）。

そして、回動軸１１２ａの回動に伴い、緊急停止ペダル３１１が回動し、第１ペダル１０２ａに設けられている緊急ブレーキ受付部３０１に接触する。緊急停止ペダル３１１が緊急ブレーキ受付部３０１を押圧することにより、第１ペダル１０２ａも押圧されることになり、第１ペダル１０２ａは、図１の矢印１０４ａの方向に動作する。これにより、緊急ブレーキが作動することになる（ステップＳ５０５）。

以上が、制御ロボット１の動作の説明である。

＜まとめ＞
上記実施の形態に係る制御ロボット１によれば、制御ロボット１を駆動する動力源たるバッテリー３８０からの電力の供給が滞った場合に、緊急事態であると想定できるので、そのような場合に、電力に依ることなく、ブレーキペダルを押圧できる。したがって、制御ロボット１の動作中において電力の供給がないという緊急事態において、制御ロボット１は、電力に依ることなく、また、ユーザの手を煩わせることなく、車両を停止させることができるので、制御ロボット１において安全性の向上を図ることができる。

＜補足＞
本発明に係る制御ロボットは、上記実施の形態において説明した態様に限定されるものではなく、他の手法により実現されてもよい。以下、その他の構成例について説明する。

（１） 上記実施の形態においては、第１ペダル１０２ａが自動車のブレーキペダルを、第２ペダル１０２ｂが自動車のアクセルペダルを押圧する例を示したが、制御ロボット１が搭載される自動車が、アクセルペダルとブレーキペダルとの配置が逆の自動車である場合には、第１ペダル１０２ａはアクセルペダルを、第２ペダル１０２ｂはブレーキペダルを押圧することになることに留意されたい。また、この場合、第１ペダル１０２ａ側に備えた緊急停止機構は、第２ペダル１０２ｂ側に設けられる。

（２） 上記実施の形態においては、回転型エアモータ３５０の配置位置を考慮して、二つの歯車を回転させて、回動軸１１２ａを回転させることとしたが、回転型エアモータ３５０の配置スペースを確保できるのであれば、直接回転型エアモータ３５０により回動軸１１２ａを回転させるように構成することとしてもよい。

（３） 上記実施の形態において、電磁バルブ３７０は、バッテリー３８０と直接接続されている例を説明したが、これはその限りではない。電磁バルブ３７０は、制御ロボット１の電力ラインのいずれかと接続して電力を検知できるようになっていればよい。また、電磁バルブ３７０は、複数個所の電力ラインそれぞれを検知し、いずれかの電力が検知できなくなった場合に、流路を開放（流路３９１と流路３９２とを接続）するように構成してもよい。

（４） 上記実施の形態において、電磁バルブ３７０とエアタンク３６０の配置位置については、明示していないが、これは、制御ロボット１上に配置されてもよいし、流路を延伸して、制御ロボット１外の車両２００のどこかに配されることとしてもよい。なお、緊急性を考慮すると、流路３９１と流路３９２とは短い方が好ましい。

（５）上記実施の形態及び各補足に示した構成は、適宜組み合わせることとしてもよい。

１ 制御ロボット， １０１ａ 第１駆動部， １０１ｂ 第２駆動部， １０２ａ 第１ペダル， １０２ｂ 第２ペダル， １０３ａ 第１アーム， １０３ｂ 第２アーム， １０６ａ 第１レール， １０６ｂ 第２レール， １１２ａ 回動軸， ３０１ 緊急ブレーキ受付部， ３１１ 緊急停止ペダル， ３２０ 第１歯車， ３２１ エアモータ軸， ３２２ ラチェット， ３２４ 第２歯車， ３３３ 側壁， ３３４ 側壁， ３５０ 回転型エアモータ， ３６０ エアタンク， ３７０ 電磁バルブ， ３８０ バッテリー，３８１ モータ， ３９１、３９２ 流路

Claims (4)

1. 車両のブレーキペダルを操作する制御ロボットであって、
   回動軸と、
   長尺状であって、一端が前記回動軸に対して回動自在に接続され、他端側で前記ブレーキペダルを押圧可能な操作ペダルと、
   バッテリーと、
   前記バッテリーからの電力の供給を受けて駆動するモータと、
   前記モータの駆動により前記操作ペダルが前記ブレーキペダルを押圧する方向の運動を制御する駆動部と、
   前記回動軸を回動させる回転型エアモータと、
   前記回転型エアモータに対して供給するエアが封入されたタンクと
   前記タンクと前記回転型エアモータとの間の流路上に挿入され、前記バッテリーから電力が供給されていないことを検出して、前記流路を開放する電磁バルブと、
   前記回動軸に取り付けられ、当該回動軸の回動とともに回動し、前記操作ペダルが前記車両のブレーキペダルを押圧する方向に前記操作ペダルを押圧する緊急停止ペダルと、を備える制御ロボット。
2. 前記回転型エアモータは、長尺状であって、前記回動軸に対して並行に配置され、
   前記回転型エアモータには第１の歯車が設けられ、
   前記回動軸には、第２の歯車が設けられ、
   前記第１の歯車と前記第２の歯車は互いに咬合するように配置されており、
   前記回転型エアモータの回動に伴って前記第１の歯車が回動し、
   前記第１の歯車の回動に伴って前記第２の歯車が回動し、
   前記第２の歯車の回動に伴って前記回動軸が回動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御ロボット。
3. 前記第１の歯車の逆回転防止のためのラチェットを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の制御ロボット。
4. 前記駆動部と前記操作ペダルとを接続するアームを更に備え、
   前記駆動部は、前記方向に移動し、
   前記駆動部の移動に伴って前記アームが移動し、
   前記アームの移動に伴って前記操作ペダルが操作される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御ロボット。

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