JPH01300313A - 衝突緩衝機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ビ）　産業上の利用分野 本発明は自走式の清掃ロボット等に用いられる移動車の
衝突緩衝機構に関する。

（ロ）従来の技術 無人で所定領域内の床面を清掃する床面清掃車等におい
て、領域内を自走する移動車の研究が種々為されている
。

たとえば、ＴＲＩＧＧＥＲ１９８７年５月号第５０頁乃
至第５月号第５０ ボットや特願昭６１−３０４４３２号の自立型移動車で
は、まず壁に沿って内部を一周して部屋の形状と広さを
認識した後、前進・反転を繰返して作業を行っている。

一方、特願昭６３−２７４０号の移動ロボットでは、走
行を行うのと並行して部屋の形状と広さを認識しながら
作業を行っている、また、日経メカニカル１９８７年１
１月１６日発行第７５頁乃至第８１頁に記載されている
無人搬送車では、走行する経路をあらかじめ設定し、そ
の経路上にマークや誘導線を設置して該無人搬送車本体
に設けられたセンサによって、そのマークや誘導線を検
知して設定された経路上を走行する。これらの無人移動
車では、本体に取付けられた超音波センサや光センサや
カメラを利用した視覚センサなどの距離センサを用いて
走行中に前方の障害物を検知して、障害物に衝突する前
に停止したり、障害物を回避して走行を継続することに
よって障害物に衝突することを防止している。

しかしながら、これらの距離センサは距離センサによっ
て得られた物理量を電子回路によって障害物までの距離
情報に変換するため走行する領域の中に電磁波などの外
乱がある場合は誤動作が起り正確に距離情報を得られな
い場合がある。こうしたときには無人移動車は障害物に
衝突する慣れがあるため無人移動車の周囲にバンパース
イッチを設は無人移動車が障害物に衝突したときにはバ
ンパースイッチがＯＮＬ、無人移動車は停止するように
構成されている。

こうした、従来の無人移動車のバンパ〜による停止機能
を第６図を用いて説明する。同図において、（１）は自
走機能を有した移動車本体である。（２）は駆動輪、（
３）は駆動用モータ、（４）はエンコーダで駆動輪の回
転数を検知するためのものである。（５）はバンパーで
無人移動車（１）が障害物に衝突したときｌこ衝突を検
知するためのセンサーで衝突のときの圧力によって動作
する。（６）は制御回路部で前進・後退・回転・停止な
どの搬送車（１）の動きをセンサからの外部情報や所定
のプログラムにより制御するためのものである。また（
８）はキャスタで回転自在であるーこのような無人移動
車（１）が障害物に衝突したときには、バンパー（５）
がＯＮして衝突した情報を制御回路部（６）に送り、制
御回路部（６）から駆動モータ（３）に停止命送を送り
無人移動車（１）を停止させる。このときに無人移動車
（１）と障害物の間に働く時間ｔでの力Ｆ　（ｔ）は で表される。ここで、 ＷＯは無人移動車（１）の重量 ｇは重力加速度 ｖｌｔ）は時刻ｔにおける微小速反変化率Δｔは微小時
間 である。１虞尊瀧；＝しこうした移動車の場合は停止信
号が駆動モータ（３）に送られてから無人移動車（１）
が停止するまでの時間は無限小でしたがってΔｔは無限
小、Ｆ　（ｔｌは無限大となり、障害物及び無人移動車
（υにかかる力は大きくなる。

このような衝撃を柔らげる目的で第７図に示すような衝
突停止機構を有した移動車も考えられている。この無人
移動車の構成は第６図の無人移動車とほぼ同様であるが
、無人移動車（υが障害物と衝突したときの衝撃を柔げ
るためにバンパー（５）を無人移動車（１）から分離し
、その間にバネ（７）を設置している。この場合に、無
人移動車（１）が障害物と衝突したときの無人移動車（
１）と障害物の間に働く時刻ｔでの力Ｆ　ｌｔｌは である。ここで ＷＯはバンパー（５）の重量 にはバネ（７）のバネ定数 ４ｇバネ（７）の時刻ｔからｔ＋Δｔまでの変位しＯは
バネ（７）の変位限界長さ である。■■から無人移動車（１）が停止指令が出てか
ら停止するまでの間に走行する距離がバネ（７）の変位
限界長さＬＯ以下になるように十分バネ（７）を長くす
れば無人移動車（ｌｊが障害物に衝突したときに両者−
こかかる力は０式のＦ　（ｔ）よりもかなり少なくなる
が、バネ（７）の変位による力が付加的に加わり無人移
動車（１）が停止してからも残存する。この様子を第８
図に示す。同図において時刻ｔｏ、ｔｅｎｄはそれぞれ
バンパー（５）が障害物に接触し、制御回路部（６）か
ら駆動モータ（３）に停止指令が出された時刻、無人移
動車（１）が実際に停止した時刻である。

また破線は無人移動車（υの減速によって発生するして
いる）、−点鎖線はバネ（７）の変位ζζよる力ｋＩΔ
ｌｄｔ、実線は無人移動車（１）と障害物間で実際に発
生する力である。

？ｉ　　発明が解決しようとする課題 本発明は　このようなバネ（７）の変位による力もなく
し、障害物に加わる力を極力抑えようとするものである
。

に）課題を解決するための手段 本発明は、このような点ξこ鑑みて為されたものであっ
て、移動車周囲部ζζ設けられたバンパー手段と、この
バンパー手段を移動車本体に所定間隔を介して固定する
固定手段と、バンパー手段に設けられた衝突検知スイッ
チと、から成り、この衝突検知スイッチで検知が為され
たとき、移動車に停止をかけるとともに、上記固定手段
によるバンパー手段の固定を解除している。

（ホ）作用 障害物への衝突時移動車本体の慣性力が障害物に加わる
ことがなく、バンパー手段の慣性力のみが障害物に加わ
る。

（へ）実施例 第１図は本発明衝突緩衝機構を有した移動車の概念図で
ある。（１）乃至（６）及び（８）は第６図、第７図で
説明した従来の無人移動車の構成要素と同様である。（
９）はロッドで無人移動車（１）とバンパー（５）を接
続する。（１Ｇは緩衝装置で本発明が提供する機構の中
心となるものである。無人移動車（１）が経路からはず
れ障害物に衝突したとき、障害物は最初にバンパー（５
）に接触し、バンパー（５；のスイッチがＯＮし衝突し
たという情報を制御回路部（６）に伝える。

制御回路部（６）はこの衝突情報を緩衝装置００に伝え
るとともに駆動モータ（３）に停止命令を出し、無人移
動車（１１は減速し停止する。緩衝装置ααは無人移動
車（ＩＪが通常に走行しているときは、バンパー（５）
が無人移動車（１）の本体より一定距離前方にあるよう
にバンパー（５１をロッド（９）によって保持固定して
いる。しかし、制御回路部（６）から障害物に衝突した
という信号を受けると、バンパー（５）をロッド（４）
によって固定している機能を解除し、バンパー（５１は
前後に並進自在となる。無人移動車（１）の停止距離は
バンパー（５１と無人移動車（υ本体との間の距離ＬＯ
以内となるように無人移動車（１）の制動停止を制御す
る。

緩衝装置叫の具体的機構構成について以下説明を行う。

第２図はこうした緩衝装置（１■の実施例の要部断面図
である。緩衝装置α■の内部にはピストンαυが設定さ
れ、ピストンαυはロッド（９）によってバンパー（５
）と接続されている。緩衝装置ααの外部には緩衝装置
α■内部にゲージ圧を与えるためのコンプレッサー圏、
コンプレッサー■から送られる空気の流れを制御する三
方電磁弁α急が設置されている。またα４）は、緩衝装
置ααの内圧を検知するための圧力センサである。Ｑ５
１は接触センサから成る衝突検知スイッチである。以上
の構成からなる緩衝装置ααでは、無人移動車（１）が
通常に走行しているときは、バンパー（５１が無人移動
車は）から一定距離ＬＯ離れて保持されるようにコンプ
レッサー（２）から空気を送り緩衝装置（１αにゲージ
圧をかける。

圧力センサーＩはその内圧を測定して所定の圧力より大
きいときは、三方電磁弁（至）を閉じコンプレッサー＠
を停止させる。また、所定の圧力より小さいときは三方
電磁弁α急をコンプレッサー＠と緩衝装置ααの間で開
きコンプレッサー■を動作させ所定圧まで上げる。また
、第２図で示した一ｍように圧カセンサ圓で緩衝装置α
αの内圧を制御するのではなく無人移動車（１）とバン
パー（５）の距離を直接測定して制御してもさしつかえ
ない。

第２図の構成の緩衝装置ααを持つ無人移動車＋１１が
障害物に衝突すると、衝突検知スイッチ（５）がＯＮし
制御回路部（６）はコンプレッサーはを停止させるとと
もに三方電磁弁（２）をＩＩＩ衝装置α０）と外部の間
で開くようにする。このようにすることによってバンパ
ー（５１、ロッド（９）、ピストンαυ、　衝突検知ス
イッチ（至）からなる系は前後方向に並進自在となる。

このとき無人移動車（１）はバンパー（５１に接近して
いき停止し衝突による衝撃は十分に緩和され、上述の０
式の第１項だけの力が障害物と無人移動車にかかること
番どなる。この力を図で示すと第５図のようになり、第
８図の従来の場合に比較して軽減されていることがわか
る。

第３図は緩衝装置の他の実施例を示す要部断面図である
。この緩衝装置αυでは直線状ラチＩット（１Ｑ１ラチ
エツト爪α力、ソレノイドから構成されている。無人移
動車＋１１が通常に走行しているときは、ソレノイド０
秒は開放状態にありラチＩツト爪αηは下に落ち、直線
状ラチＩット（１６）に引っかかることによってバンパ
ー（５）、衝突検知用スイッチ０９をロッド（９）を通
して保持している。無人移動車（１）が障害物に衝突し
たときには衝突検知用スイッチ叩がＯＮし、ソレノイド
回をＯＮさせ、ラチェット爪状ラチェツ）＜１６）から
なる系は無人移動車（１）の前進方向に対し後ろ方向に
移動自在となり、第２図の実施例と同様の効果を発揮す
る。

上述した第１図乃至第３図は本発明がバンパー機能のみ
接続したときの説明のための図であるが、本発明はバン
パー機能の他に作業機能を付加したものに接続すること
が可能である。例えば、掃除作業をしながら移動する無
人移動車では掃除機能とバンパー機能を合せたものに本
発明の緩衝装置を接続することができる。第４図はその
場合の実施例の概念図である。弱は作業部で図では掃除
作業を行うための吸引口、■は作業動力部で図ではを想
定したものであるから作業部α印と作業動力部ンパー（
５１が作業部α９に置き換るだけで本発明の動作は同様
である。

ｌト１　　発明の効果 以上述べた如く、本発明衝突緩衝機構は衝突時に移動車
に停止をかけるとともにバンパー手段の固定を解除して
いるので、障害物に大きな力が加わることがなく障害物
が貴重品である場合でも破壊されたり、傷が付いたりす
ることが無くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明衝突緩衝機構を備えた移動車の概略模式
図、第２図、第３図は夫々異なる実施例の緩衝装置の要
部断面図、第４図は清掃機構を備えたバンパーを有した
移動車の概略模式図、第５図は本発明機構を用いたとき
の衝突時に発生する力の特性図、第６図、第７図は従来
の移動車の概略模式図、第８図は従来の移動車における
衝突時に発生する力の特性図である。 （１）・・・移動車、（２Ｈ２１・・・駆動輪、（３）
＋３１・・・駆動モータ、（４１（４１・・・エンコー
ダ、（５１・・・バンパー、＋６＋・・・制御回路、（
７）・・・バネ、（８）・・・キャスタ、（９）・・・
ロッド、α■・・・衝突緩衝装置、αＢ・・・ピストン
、■・・・コンプレッサ、（至）・・・三方電磁弁、圓
・・・圧力センサ、（２）・・・衝突検知スイッチ、０
口・・・ラチェット、αη・・・ラチェツト爪、α沸・
・・ソレノイド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定領域内をセンサ情報や予め決められたプログ
   ラムに従つて自走する移動車において、移動車周囲部に
   設けられたバンパー手段と、このバンパー手段を移動車
   本体に所定間隔を介して固定する固定手段と、バンパー
   手段に設けられた衝突検知スイッチと、から成り、この
   衝突検知スイッチで検知が為されたとき、移動車に停止
   をかけるとともに上記固定手段によるバンパー手段の固
   定を解除することを特徴とした衝突緩衝機構。