WO2001031414A1 - Dispositif de detection et dispositif mobile - Google Patents

Description

明 細 書

検出装置及び移動装置 技術分野

本願発明は、 障害物を検出する検出装置と、 この検出装置を備えた移 動装置に関するものである。 背景技術

従来、 障害物を検出する検出装置は、 実開平 5 - 8 4 3 9 7号公報に 開示さているように、 押圧式スィツチと、 押圧式スィツチを 0 Nする接 触部材とからなる。 押圧式スィツチは、 駆動モータによって移動する移 動装置に取り付けられ、 駆動モータの回転方向を切り換えるようになつ ている。 接触部材は、 移動装置の所定位置に取り付けられ、 移動装置が 駆動モータによって移動中、 壁等の障害物に接触すると、 押圧式スィッ チを O N し、 駆動モータを逆回転させて、 移動装置を後退させるように なっている。

上記従来の検出装置は、 移動装置の所定位置に取り付けられているの で、 その位置の障害物しか検出できず、 接地面、 壁面、 天井面等の障害 物に合わせて、 自由に調節することができないという問題点があった。 本願発明は、上記問題点に鑑み案出したものであって、接地面、壁面、 天井面等の障害物に合わせて、 自由に調節することができる検出装置を 提供することを第 1 の目的とする。 また、 その検出装置を備えた移動装 置を提供することを第 2の目的とする。 発明の開示

請求項 1記載の検出装置は、 上記第 1 の目的を達成するため、 下記の 手段を有する。

(ィ） 切換スィ ツチと、 切換スィツチに設けられた接触部材とからなる

(□ ) 切換スィ ツチは、 駆動モータによって移動する移動装置に取り付 【ナられ、 駆動モータの回転方向を切り換えるようになつていること。

(ハ） 接触部材は、 折曲可能であって、 折曲された状態が保持できるよ うに形成されていること。

請求項 2記載の検出装置は、 切換スィ ツチがレバ一を備えており、 こ のレバーに接触部材が着脱自在に取り付けられるようになつている。 請求項 3記載の移動装置は、 上記第 2の目的を達成するため、 下記の 手段を有する。

(ィ） 装置本体を有すること。

(口） 装置本体の左右には、 脚部又は車輪等の移動部が少なく とも 2個 ずつ設けられていること。

(ハ） 装置本体には、 移動部を駆動する駆動モータが設けられているこ と。

(二） 装置本体の一側には、 請求項 1 又は 2記載の検出装置が設けられ ていること。

請求項 4記載の移動装置は、 上記第 2の目的を達成するため、 下記の 手段を有する。

(ィ） 装置本体を有すること。

(□ ) 装置本体の左右には、 脚部又は車輪等の移動部が少な〈 とも 2個 ずつ設けられていること。

(ハ） 装置本体には、 左側の移動部を駆動する左駆動モータと、 右側の 移動部を駆動する右駆動モータと、 左駆動モータと右駆動モータの駆動 を制御する制御手段が設けられていること。 (二） 装置本体の左右には、 請求項 1 又は 2記載の検出装置が設けられ ていること。

(ホ） 左検出装置と右検出装置は、 制御手段に接続され、 左駆動モー夕 と右駆動モータの回転方向を切り換えるようになつていること。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本願発明に係る移動装置の一つの実施の形態を示す全体分解 斜視図である。

図 2は、 本願発明に係る検出装置の分解斜視図である。

図 3は、 図 2の断面側面図である。

図 4は、 本願発明に係る移動装置の他の実施の形態を示す全体斜視図 図 5は、 図 4の分解斜視図である。

図 6は、 図 4の要部斜視図である。

図 7は、 図 6の下方から視た斜視図である。

図 8は、 移動装置の使用状態を説明する側面図である。 発明を実施するための最良の形態

本願発明の実施の形態を図 1乃至図 3に基づいて説明する。 図 1 は、 本願発明に係る移動装置の全体分解斜視図である。 図 2は、 本願発明に 係る検出装置の分解斜視図である。 図 3は、 図 2の断面側面図である。 検出装置 1 は、 図 2 , 3に示すように、 切換スイッチ 2と、 切換スィ ツチ 2に設けられた接触部材 5とからなる。 切換スィツチ 2は、 駆動モ —夕 2 3によって移動する移動装置 1 1 に取り付けられ、 駆動モータ 2 3の回転方向を切り換えるようになつている。 接触部材 5は、 折曲可能 であって、 折曲された状態が保持できるように形成されている。 切換ス イッチ 2は、 レバ一 3を備えており、 このレバ一 3に接触部材 5が着脱 自在に取り付けられるようになつている。

切換スィッチ 2は、 器体 4と、 器体 4に揺動自在に設けられたレバー 3とからなり、 レバ一 3が器体 4と略直角となるように図示しない弾性 部材によって付勢されている。 レバ一 3は、 全方向に向かって揺動でき るように器体 4に取り付けられており、 揺動後は弾性部材によって元の 状態、に復帰する。

接触部材 5は、 両端に先端キヤップ 7と連結片 8が取り付けられてい る。接触部材 5は、折曲可能であって、折曲した状態を保持できる素材、 例えば針金、 プラスチックワイヤ一等で形成され、 後端部 5 aが略 U字 状に折曲されている。 先端キャップ 7は、 ゴム等の摩擦抵抗の大きい素 材で有底筒状に形成され、 後端面 7 bに形成された円孔 7 aが接触部材 5の先端に嵌着されて取り付けられている。

連結片 8は、 ゴム等の摩擦抵抗の大きい素材で矩形体状に形成され、 前端面 8 cに矩形状の矩形穴 8 aが形成され、 後端面 8 dに円形の差込 穴 8 bが形成されている。 接触部材 5は、 略 U字状に折曲された後端部 5 aが連結片 8の矩形孔 8 aに回動不能に嵌着されて、 連結片 8に取り 付けられている。 接触部材 5は、 これの連結片 8の差込穴 8 bを切換ス イッチ 2のレバ一 3に差し込むようにして、 レバ一 3に着脱自在に取り 付けられる。

移動装置 1 1 は、 装置本体 1 2を有する。 装置本体 1 2の左右には、 脚部又は車輪等の移動部 1 3 , 2 0が少な〈とも 2個ずつ設けられてい る。 装置本体 1 2には、 移動部 1 3 , 2 0を駆動する駆動モータ 2 3が 設けられている。 装置本体 1 2の一側には、 検出装置 1 が設けられてい る。

移動装置 1 1 について、 図 1 に基づいて、 具体的に説明する。 装置本 体 1 2の前部には、 一対の前輪 1 3 , 1 3を回動自在に取り付けた操向 枠 1 5が支軸 1 6により旋回自在に取り付けられている。操行枠 1 5は、 一対のガイ ド突起 1 7 , 1 8によって旋回範囲が規制され、 装置本体 1 2が前方に移動するとき旋回せず、 装置本体 1 2が後方に移動するとき 旋回する。 そのため、 移動装置 1 1 は、 前進時は直進し、 後進時は曲が る。

装置本体 1 2の後部には、 一対の後輪 2 0 , 2 0を取り付けた駆動軸 2 1 が回動自在に取り付けられている。 駆動軸 2 1 には、 クラウン歯車 2 2が固着されている。 クラウン歯車 2 2は、 駆動モータ 2 3の駆動歯 車 2 5と嚙み合っている。 装置本体 1 2には、 図示しないメイ ンスイ ツ チと電池が設けられ、 さらに駆動モータ 2 3の回転方向を制御する制御 基板 2 6がボス 2 7を介して取り付けられている。

装置本体 1 2の前部左右には、 検出装置 1 , 1 が設けられている。 即 ち、 装置本体 1 2の前部左右には、 切換スィ ツチ 2 , 2が固定して取り 付けられ、 この切換スィ ッチ 2 , 2のレバ一 3に接触部材 5、 5が着脱 自在に取り付けられている。 切換スィツチ 2 , 2は、 制御基板 2 6に電 気コ一 ドによって接続されている。 なお、 装置本体 1 2には、 二点鎖線 で示すボディ 2 9が取り付けられる。

移動装置 1 1 は、 図示しないメイ ンスィッチを 0 Nにすると、 駆動モ —タ 2 3が正回転し、 メイ ンスィッチを O F Fにすると、 駆動モータ 2 3が停止する。 駆動モータ 2 3が正回転すると、 駆動齒車 2 5， クラウ ン歯車 2 2 , 駆動軸 2 1 を介して一対の後輪 2 0 , 2 0が正回転し、 移 動装置 1 1 は直進走行する。

走行中、 どちらか一方の接触部材 5が障害物に接触すると、 切換スィ ツチ 2のレバ一 3が摇動し、 切換スイッチ 2が O Nとなって、 制御基板 2 6が駆動モータ 2 3を一定時間逆回転させる。 移動装置 1 1 は、 曲が りながら後進する。 制御基板 2 6は、 駆動モータ 2 3を一定時間逆回転 させた後、 正回転させるので、 移動装置 1 1 は向きを変えて直進走行す る。 このように、 移動装置 1 1 は、 障害物をさけながら、 走行すること ができる。 なお、 接触部材 5は、 自由に折曲し、 折曲状態が保持できる ので、 走行面のみならず、 天井面等のあらゆる障害物に折曲して対応さ せることができる。

以下、 本発明に係る移動装置の他の形態を図 4乃至図 8に基づいて説 明する。図 4は、本願発明に係る移動装置の全体斜視図である。図 5は、 図 4の分解斜視図である。 図 6は、 図 4の要部斜視図である。 図 7は、 図 6の下方から視た斜視図である。 図 8は、 移動装置の使用状態を説明 する側面図である。

移動装置 3 1 は、 装置本体 3 2を有する。 装置本体 3 2の左右には、 脚部又は車輪等の移動部 9 3〜9 5が少なくとも 2個ずつ設けられてい る。 装置本体 3 2には、 左側の移動部 9 3〜9 5を駆動する左駆動モー 夕 5 3と、 右側の移動部 9 3〜 9 5を駆動する右駆動モータ 5 3と、 左 駆動モータ 5 3と右駆動モータ 5 3の駆動を制御する制御手段 3 9が設 けられている。 装置本体 3 2の左右には、 検出装置 1 , 1 が設けられて いる。 左検出装置 1 と右検出装置 1 は、 制御手段 3 9に接続され、 左駆 動モ一夕 5 3と右駆動モ一夕 5 3の回転方向を切り換えるようになって いる。

さらに、 移動装置 3 1 について具体的に説明する。 装置本体 3 2は、 図 5に示すように、 基枠 3 3と、 基枠 3 3の両側に設けられた一対の脚 部取付枠 3 5 , 3 5と、 一対の脚部取付枠 3 5 , 3 5を基枠 3 3に固定 するネジ 3 4 , 3 4とからなる。 基枠 3 3は、 平板 3 6と、 平板 3 6の 前後下部に形成された軸受板 3 7 , 3 7とで構成されている。

平板 3 6の上面には、 取付ボス 3 8 ■ ' · が突設され、 この取付ボス 3 8 · · · に制御基板 3 9がネジ 4 0によって固定されている。 制御基 板 3 9には、 図示しない制御回路、 電池 4 1 、 検出装置 1 , 1 、 メイ ン スィッチ 4 2、 サブスィッチ 4 3が設けられている。

基枠 3 3には、 制御基板 3 9を覆う虫型形状のカバ—体 4 5が着脱自 在に取り付けられている。 脚部取付枠 3 5は、 図 6 , 7に示すように、 前壁 4 8と後壁 4 9の下部に支軸 5 0 , 5 0が突設され、 上部にネジ 3 4を螺着する雌ネジ部 5 1 , 5 1 が形成されている。 一対の脚部取付枠 3 5 , 3 5は、 基枠 3 3の前後に形成された軸受板 3 7 , 3 7に対称的 に配置され、支軸 5 0が軸受板 3 7に形成された軸受孔 4 6に軸支され、 ネジ 3 4によって基枠 3 3に固定されている。

脚部取付枠 3 5内には、 図 7に示すように、 駆動モータ 5 3と伝達軸 5 5が設けられている。 駆動モータ 5 3の駆動軸には、 駆動歯車 5 6が 固定して取り付けられている。 前記駆動歯車 5 6は、 平歯車 5 7と嚙み 合い、 この平歯車 5 7は、 小歯車 5 9と一体的に形成されている。 この 小歯車 5 9は、 伝達軸 5 5の平歯車 6 0と嚙み合うようになっている。 伝達軸 5 5は、 前部の所定位置に第 1のウォーム歯車 6 1 が固定して取 り付けられ、 後部の平歯車 6 0寄りに第 2のウォーム歯車 6 2が固定し て取り付けられ、 後部の所定位置に第 3のウォーム歯車 6 3が固定して 取り付けられている。

脚部取付枠 3 5の前部には、 第 1 の回転軸 6 5が回動自在に設けられ ている。 第 1 の回転軸 6 5には、 第 1のウォーム歯車 6 1 と嚙み合う第 1 の大歯車 6 6と、 第 1 の大歯車 6 6と一体の第 1の小齒車 6 7が設け られている。 脚部取付枠 3 5の中央部には、 第 2の回転軸 6 9が回動自 在に設けられている。

第 2の回転軸 6 9には、 第 2のウォーム歯車 6 2と嚙み合う第 2の大 歯車 7 0と、 第 2の大歯車 7 0と一体の第 2の小歯車 7 1 が設けられて いる。 脚部取付枠 3 5の後部には、 第 3の回転軸 7 3が回動自在に設け られている。 第 3の回転軸 7 3には、 第 3のウォーム歯車 6 3と嚙み合 う第 3の大歯車 7 5と、 第 3の大歯車 7 5と一体の第 3の小歯車 7 6が 設けられている。

又、 脚部取付枠 3 5の前部には、 第 1 の脚部取付軸 7 9が回動自在に 設けられている。 この第 1 の脚部取付軸 7 9には、 前記第 1の小歯車 6 7と嚙み合う第 1の従動歯車 8 0が一体的に形成されている。

第 1 の脚部取付軸 7 9の後端には、 スィッチ 8 1 を O N— O F Fする 押圧カム 8 2が設けられている。 第 1の脚部取付軸 7 9の先端には、 略 矩形状の取付孔 8 3が同一軸心上に形成されている。

脚部取付枠 3 5の中央部には、 第 2の脚部取付軸 8 5が回動自在に設 けられている。 この第 2の脚部取付軸 8 5には、 前記第 2の小歯車 7 1 と嚙み合う第 2の従動歯車 8 6がー体的に形成されている。 第 2の脚部 取付軸 8 5の先端には、 略矩形状の取付孔 8 7が同一軸心上に形成され ている。

脚部取付枠 3 5の後部には、 第 3の脚部取付軸 8 9が回動自在に設け られている。 この第 3の脚部取付軸 8 9には、 前記第 3の小歯車 7 6と 嚙み合う第 3の従動歯車 9 0がー体的に形成され'ている。 第 3の脚部取 付軸 8 9の先端には、 略矩形状の取付孔 9 1 が同一軸心上に形成されて いる。

各第 1 ， 第 2 , 第 3の脚部取付軸 7 9 , 8 5 , 8 9の取付孔 8 3 , 8 7 , 9 1 には、 図 6に示すように、 断面矩形状の脚軸 9 3， 9 4 , 9 5 の後端が回動不能に差し込まれて取り付けられている。 脚軸 9 3 ~ 9 5 は、 折曲可能であって、 折曲した状態を保持できる素材、 例えば針金、 プラスチックワイヤー等で形成されている。 また、 脚軸 9 3， 9 4 , 9 5は、 先端にゴム等の摩擦抵抗の大きい素材で形成された球体状の足部 材 9 6 , 9 7， 9 9が嵌め込んで取り付けられている。

—対の脚部取付枠 3 5 , 3 5内の駆動モータ 5 3 , 5 3、 スィッチ 8 1 , 8 1 と、 制御基板 3 9に設けられた制御回路、 電池 4 1 、 検出装置 1 , 1 、 メインスィッチ 4 2、 サブスイッチ 4 3は、 電気的に接続され ている。

移動装置 3 1 は、 上記構成を有し、 メインスィッチ 4 2を O Nにする と、 制御基板 3 9を介して駆動モータ 5 3が駆動し、 メインスイッチ 4 2又はサブスイッチ 4 3を 0 F Fにすると駆動モータ 5 3が停止する。 歩行面に接触する脚軸 9 3〜9 5の先部を緩やかに折り曲げておく。 メ インスイッチ 4 2を O Nにし、 駆動モ一夕 5 3を駆動すると、 駆動歯車 5 6が回転する。 駆動歯車 5 6の回転は、 平歯車 5 7、 小歯車 5 9、 平 歯車 6 0、 伝達軸 5 5に伝えられ、 第 1 のウォーム歯車 6 1 、 第 2のゥ オーム歯車 6 2、 第 3のウォーム歯車 6 3が回転する。

第 1 のウォーム歯車 6 1 の回転は、 第 1の大歯車 6 6、 第 1 の小歯車 6 7、 第 1 の従動歯車 8 0、 第 1の脚部取付軸 7 9を介して脚軸 9 3に 伝えられ、 脚軸 9 3が軸線回りの方向に回転し、 先端の足部材 9 6が上 下方向に旋回する。

第 2のウォーム歯車 6 2の回転は、 第 2の大歯車 7 0、 第 2の小齒車 7 1 、 第 2の従動歯車 8 6、 第 2の脚部取付軸 8 5を介して脚軸 9 4に 伝えられ、 脚軸 9 4が軸線回りの方向に回転し、 先端の足部材 9 7が上 下方向に旋回する。

第 3のウォーム歯車 6 3の回転は、 第 3の大齒車 7 5、 第 3の小齒車 7 6、 第 3の従動歯車 9 0、 第 3の脚部取付軸 8 9を介して脚軸 9 5に 伝えられ、 脚軸 9 5が軸線回りの方向に回転し、 先端の足部材 9 9が上 下方向に旋回する。

このようにして、 駆動モータ 5 3を正転させて、 脚軸 9 3〜9 5を軸 線回りの方向に前回転させると、 足部材 9 6〜 9 9が上下方向に前旋回 し、 移動装置 3 1 は前進する。 また、 駆動モータ 5 3を逆転させると、 移動装置 3 1 は後進する。

左右の駆動モータ 5 3 , 5 3の回転方向、 回転数は、 制御基板 3 9に よって変更される。 駆動モータ 5 3の回転が第 1 の脚部取付軸 7 9に伝 達されると、 押圧力厶 8 2がスィッチ 8 1 を押圧し、 その押圧回数が制 御基板 3 9に送られて、 制御基板 3 9が脚軸 9 3 - 9 5の回転数を認識 することができる。 この結果、 制御基板 3 9が左右の駆動モータ 5 3 , 5 3の回転数を制御することができる。

歩行中、 左右どちらか一方の接触部材 5が障害物に接触すると、 一方 の切換スイッチ 2のレバ一 3が揺動し、 一方の切換スイッチ 2が 0 Nと なって、 制御基板 3 9が左右の脚部取付枠 3 5の駆動モータ 5 3 , 5 3 を逆回転させる。 制御基板 3 9は、 接触した側の一方 （例えば左側） の 駆動モータ 5 3を約 1回転逆転させた後正回転に戻し、 また接触しなか つた側の他方 （例えば右側） の駆動モータ 5 3を約 3回転逆転させた後 正回転に戻す。

従って、 移動装置 3 1 は、 前進中に一方の検出装置 1 が障害物を検出 すると、 一旦後退してから、 他方に向きを変え、 又前進する。 駆動モ一 夕 5 3の回転数は、 上記したように、 押圧カム 8 2がスィツチ 8 1 を押 圧し、 その押圧回数が制御基板 3 9に送られて、 制御基板 3 9が認識す o

このように、 移動装置 3 1 は、 障害物をさけながら、 歩行することが できる。 接触部材 5は、 自由に折曲し、 折曲状態が保持できるので、 歩 行面のみならず、 天井面等のあらゆる障害物に折曲して対応させること ができる。 例えば、 図 8に示すように、 一方の接触部材 5を下方に折り 曲げて、 歩行面の障害物 Aを検出できるように設定し、 他方の接触部材 5を上方に折り曲げて、 天井面の障害物 Bを検出できるように設定する ことができる。

(発明の効果）

以上説明してきたように、 請求項 1 記載の検出装置は、 切換スィ ツチ と、 切換スィ ッチに設けられた接触部材とからなり、 接触部材は、 折曲 可能であって、折曲された状態が保持できるように形成されているので、 移動装置の所定位置に取り付けられても、接触部材を折曲して、接地面、 壁面、 天井面等の障害物に合わせて、 自由に調節することができるとい う効果がある。

請求項 2記載の検出装置は、 上記効果に加えて、 切換スィッチのレバ 一に接触部材が着脱自在に取り付けられるようになっているので、長さ、 形状の異なる接触部材を簡単に交換することができるという効果があ る o

請求項 3記載の移動装置は、 上記効果を有する検出装置を備え、 その 検出装置の検出結果に基づいて、 脚部又は車輪等の移動部を駆動する駆 動モータの回転方向を変えることができ、 多種多様な障害物を避けなが ら移動することができるという効果がある。

請求項 4記載の移動装置は、 上記効果に加えて、 装置本体の左右に上 記検出装置を備え、 その検出装置の検出結果に基づいて、 制御手段が左 右両側の駆動モータの回転方向を変えることができるので、 より複雑な 動きをさせることができるという効果がある。また、移動部を脚部とし、 装置本体を虫形状にすると、 検出装置がワイャ状の接触部材を備えてい るので、その接触部材が触角となり、あたかも触角が障害物を検知して、 その障害物を避けながら動く本物の虫のようにリアルに動かすことがで きるという効果がある。 産業上の利用可能性

本願発明は、 障害物を検出する検出装置と、 この検出装置を備えた移 動装置に利用可能な技術である。

Claims

請求の範囲

1 . 下記の要件を備えたことを特徴とする検出装置。

(ィ） 切換スィ ッチと、 切換スィ ツチに設けられた接触部材とからなる t_ ο

(□ ) 切換スィ ツチは、 駆動モータによって移動する移動装置に取り付 けられ、 駆動モータの回転方向を切り換えるようになつていること。 (ハ） 接触部材は、 折曲可能であって、 折曲された状態が保持できるよ うに形成されていること。

2 . 切換スィ ッチは、 レバ一を備えており、 このレバ一に接触部材が着 脱自在に取り付けられるようになつていることを特徴とする請求項 1 記 載の検出装置。

3 . 下記の要件を備えたことを特徴とする移動装置。

(ィ） 装置本体を有すること。

(口） 装置本体の左右には、 脚部又は車輪等の移動部が少なく とも 2個 ずつ設けられていること。

(ハ） 装置本体には、 移動部を駆動する駆動モータが設けられているこ と。

(二） 装置本体の一側には、 請求項 1 又は 2記載の検出装置が設けられ ていること。

4 . 下記の要件を備えたことを特徴とする移動装置。

(ィ） 装置本体を有すること。

(□ ) 装置本体の左右には、 脚部又は車輪等の移動部が少なく とも 2個 ずつ設けられていること。

(ハ） 装置本体には、 左側の移動部を駆動する左駆動モータと、 右側の 移動部を駆動する右駆動モータと、 左駆動モータと右駆動モータの駆動 を制御する制御手段が設けられていること。 (二） 装置本体の左右には、 請求項 1 又は 2記載の検出装置が設けられ ていること。

(ホ） 左検出装置と右検出装置は、 制御手段に接続され、 左駆動モータ と右駆動モータの回転方向を切り換えるようになつていること。