WO2010058498A1 - 自律移動装置 - Google Patents

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WO2010058498A1
WO2010058498A1 PCT/JP2009/003957 JP2009003957W WO2010058498A1 WO 2010058498 A1 WO2010058498 A1 WO 2010058498A1 JP 2009003957 W JP2009003957 W JP 2009003957W WO 2010058498 A1 WO2010058498 A1 WO 2010058498A1
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WO
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cover
carriage
cart
displacement
transported
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/003957
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English (en)
French (fr)
Inventor
岡田卓也
村山貴彦
Original Assignee
村田機械株式会社
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Application filed by 村田機械株式会社 filed Critical 村田機械株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0227—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using mechanical sensing means, e.g. for sensing treated area
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device

Definitions

  • the present invention relates to an autonomous mobile device to which a transported portion is connected, and more particularly to an autonomous mobile device that moves while detecting contact with an obstacle or the like.
  • Patent Document 1 discloses an unmanned carrier (autonomous movement device) provided with the following detection means. As shown in FIGS. 23 and 24 of Patent Document 1, a unit to which a tape switch, an ultrasonic sensor, and the like are attached is fixed on the side of a truck (a transported portion) to be pulled. In addition, an infrared transmitting and receiving unit for transmitting the output results of these sensors to the unmanned transfer vehicle main body is attached to the towed side. When the tape switch detects a contact with an obstacle or the like, the detection result is transmitted to the infrared transmitting and receiving unit, and the infrared transmitting and receiving unit transmits the infrared ray to the unmanned transport vehicle.
  • the collision of an obstacle with the transported portion can be directly detected by the tape switch (detection means) disposed on the transported portion side.
  • the tape switch detection means
  • the configuration on the transported portion side is complicated.
  • the configuration for transmitting and receiving such infrared rays is added, the maintainability and the reliability are easily deteriorated, and there is room for improvement from this point.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in an autonomous mobile device capable of connecting a transported portion, without providing detection means such as a sensor in the transported portion, an obstacle or the like to the transported portion
  • An object of the present invention is to provide an autonomous mobile device capable of detecting a touch.
  • an autonomous mobile device configured as follows. That is, the autonomous mobile device includes the carriage, the cover, the detection means, and the connecting portion.
  • the carriage is provided with drive means.
  • the cover covers all or part of the side and upper and lower surfaces of the carriage, and is attached to the carriage so as to be relatively displaceable with respect to the carriage.
  • the detection means detects relative displacement of the cover with respect to the carriage.
  • the connecting portion can connect the transported portion to the carriage so as to move along with the movement of the carriage. Then, a transported portion cover that covers all or a part of the side surface and the upper and lower surfaces of the transported portion is attached to the transported portion so as to be capable of relative displacement with respect to the transported portion.
  • a displacement transmission mechanism that mechanically transmits the relative displacement of the transported portion cover to the cover and displaces the cover relative to the carriage is attached to the transported portion cover.
  • the cover on the carriage side is displaced relative to the carriage by the displacement transmission mechanism.
  • the relative displacement of the transported portion cover is mechanically transmitted to the cover on the carriage side by the displacement transfer mechanism, there is no need to arrange a configuration for exchanging signals between the carriage and the transported portion.
  • the configuration for detecting the contact of an obstacle or the like with the transported portion can be simplified.
  • the autonomous mobile device is configured as follows. That is, the cover and the transported portion cover are independently attached to the carriage and the transported portion.
  • the displacement transmission mechanism has a transmission portion that is relatively displaced integrally with the relative displacement of the transported portion cover. In the cover, a transferred portion that is relatively displaced integrally with the relative displacement of the cover is disposed.
  • the transmission unit is configured to transmit a displacement in a predetermined direction to the transmission target and not to transmit a displacement in a direction different from that.
  • a control unit is provided for restricting the transferred portion cover from moving upward with respect to the transferred portion.
  • the transported portion be disposed in the vicinity of the carriage.
  • the displacement transmission mechanism can be simply configured.
  • the transported portion is connected so as not to swing to the left and right with respect to the carriage.
  • the autonomous mobile device is configured as follows.
  • the cover and the transported portion cover are independently attached to the carriage and the transported portion.
  • the displacement transmission mechanism has a transmission portion that is relatively displaced integrally with the relative displacement of the transported portion cover.
  • a transferred portion that is relatively displaced integrally with the relative displacement of the cover is disposed.
  • the transmission unit is configured to transmit a displacement in a predetermined direction to the transmission target and not to transmit a displacement in a direction different from that.
  • the control unit is provided with a control unit for restricting the transferred portion cover from moving upward with respect to the transferred portion.
  • the transferred portion cover is going to move upward in an oblique direction due to the contact of an obstacle or the like from the obliquely lower side, the relief to the upper side is restricted by the restricting means, so the horizontal direction of the transferred portion cover Enough to secure the displacement amount of Therefore, by transmitting the displacement in the horizontal direction to the cover on the carriage side, it is possible to improve the detection accuracy of the contact of the obstacle or the like to the transported portion.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. It is the enlarged side view which showed the appearance of the cart lower part. It is the graph which showed the mode of control when a robot detects an impact for every intensity and direction of an impact.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing the overall configuration of a robot 1 and a cart 19 as an autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the robot 1 and the cart 19 of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a side view schematically showing a part of the electrical configuration of the robot 1.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged side view showing the lower part of the cart 19.
  • the same elements will be denoted by the same reference symbols and redundant description will be omitted.
  • the robot (autonomous moving device) 1 detects, for example, a contact or collision with an obstacle or the like, and, when a contact or the like with an obstacle is detected, for example, performs an avoidance operation such as temporary stop. , Has the ability to move autonomously.
  • the robot 1 includes a main body 16, a laser range finder (detection unit) 17, a carriage 40, a cover 41, a proximity switch 71, and an electronic control unit 32.
  • the robot 1 further includes a connecting portion 18 for connecting a cart 19 as a transported portion such as a wagon.
  • the cart 19 is connected and fixed to the rear of the robot 1 main body via the connecting portion 18, and the robot 1 can move to a predetermined destination while pulling the cart 19 as a traction vehicle. It has become.
  • the configuration of each part will be specifically described below.
  • the main body portion 16 is elongated in the vertical direction, and incorporates control means for controlling each portion of the robot 1 and the like.
  • the laser range finder 17 is a visual means of the robot 1 that measures the distance to an object, etc., and is disposed at the front of the main body 16. The laser range finder 17 enables detection of surrounding terrain, obstacles and the like.
  • a driving means for traveling is disposed on the carriage 40, and the body portion 16 is supported by the carriage 40.
  • This drive means has an electric motor 12, an omni wheel 13 and the like as main components.
  • a cover 41 covering the side surface portion is attached to the carriage 40 so as to be relatively displaceable with respect to the carriage 40. The detailed configurations of the carriage 40 and the cover 41 will be described later.
  • the proximity switch 71 outputs a detection signal that is turned on / off according to the relative displacement between the carriage 40 and the cover 41, and detects that the robot 1 has touched an obstacle or the like.
  • the proximity switch 71 according to this embodiment is a sensor that detects the presence or absence of a detection target without contact, and the presence or absence of a detection target (a detection body) based on a change in capacitance generated between a detection body (dog) and the sensor.
  • the capacitance type is used to detect
  • the proximity switch 71 is electrically connected to the electronic control unit 32.
  • the electronic control unit 32 controls the robot 1 and is incorporated in the main body 16.
  • the electronic control unit 32 includes a microprocessor, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like.
  • the microprocessor is for performing various operations
  • the ROM is for storing programs and the like for causing the microprocessor to execute each processing.
  • the RAM temporarily stores various data such as calculation results, and the backup RAM holds the stored contents by the battery.
  • the electronic control unit 32 further includes an interface circuit for electrically connecting the proximity switch 71 and the microprocessor, and a driver circuit for driving the electric motor 12 of the driving means.
  • the electronic control unit 32 detects a contact with an obstacle or the like, and for example, sets a target position previously set based on the stored environmental map and the own machine position recognized by the laser range finder 17 or the like. Control is performed so that the robot 1 moves autonomously.
  • the electronic control unit 32 determines the presence or absence of contact with an obstacle or the like based on the detection result of the proximity switch 71, and controls the electric motor 12 based on the determination result. That is, when there is no contact with an obstacle or the like, the electronic control unit 32 drives the electric motor 12 to continue the autonomous movement, and when there is a contact, the driving of the electric motor 12 is temporarily stopped or urgently stopped. Control is performed to stop the robot 1.
  • the connecting portion 18 is disposed on the rear side of the carriage 40.
  • the cart 19 is provided with a connector 28 projecting to the front side.
  • the cart 28 is connected to the robot 1 by connecting the connector 28 so as not to come off the connector 18. It is connected.
  • a cart cover 29 which covers the lower side (peripheral) of the cart 19 and is displaceable relative to the cart 19 is attached to the cart 19. Further, on the cart cover 29, a transmission shaft 80 for mechanically transmitting the relative displacement of the cart cover 29 to the cover 41 on the carriage 40 side is disposed.
  • the detailed configurations of the cart 19 and the cart cover 29 will be described later.
  • the carriage 40 has, as main components, a bottom plate frame 42 for supporting the main body portion 16 and drive means composed of the electric motor 12 and the omni wheel 13 and the like.
  • the bottom plate frame 42 is configured in a flat plate shape having a substantially square shape in which four corners are rounded in an arc shape.
  • the main body portion 16 is supported on the upper surface side of the bottom plate frame 42, and the drive means is disposed on the lower surface side of the bottom plate frame 42.
  • the four electric motors 12 of the drive means are arranged in a cross shape so as to overlap with the diagonal of the bottom plate frame 42.
  • An omni wheel 13 as a wheel is mounted on a drive shaft of each of the four electric motors 12. That is, the four omni wheels 13 are attached to the lower portion of the carriage 40 so as to be spaced at 90 ° intervals along the circumferential direction on the same circumference and to correspond to the four corners of the bottom plate frame 42 There is.
  • the omni wheel 13 is provided with two wheels 14 rotating around the drive shaft of the electric motor 12 and 6 rotatably provided on the outer circumference of each wheel 14 around an axis orthogonal to the drive shaft of the electric motor 12 And a plurality of free rollers 15.
  • the two wheels 14 are mounted with a phase shift of 30 °.
  • the six free rollers 15 rotate integrally with the wheel 14.
  • the omni wheel 13 can also move in a direction parallel to the rotation axis of the wheel 14. Therefore, by controlling the four electric motors 12 independently and adjusting the rotational direction and rotational speed of each of the four omni wheels 13 individually, planar movement or turning movement of the robot 1 in any direction (all directions) It can be done.
  • the cover 41 is configured as a frame-like exterior cover whose front and rear, left and right have a substantially symmetrical shape when viewed from the center of the bogie by metal, resin or the like, and covers the front, rear, left and right sides of the bogie 40 lower part .
  • the cover 41 is supported from the inside by four cover frames 51 arranged to surround the front, rear, left and right of the drive means at the lower part of the carriage 40.
  • the cover frame 51 is configured by bending one end of the plate-like member at a right angle so that a part of the flat surface faces the lower surface of the bottom plate frame 42 and the remaining part of the flat surface faces in the horizontal direction (side direction). Is located in Among the four cover frames 51, the front cover frame 51 and the rear cover frame 51 are connected by a plate-like frame connection member 52 (not shown in FIG. 2). The upper surface of the frame connecting member 52 is opposed to the lower surface side of the bottom plate frame 42. The frame connecting member 52 is disposed to pass through the center of the carriage 40, and a part of the configuration of the proximity switch 71 is disposed in the middle of the frame linking member 52.
  • the cover frame 51 of the present embodiment is supported on the lower surface side of the bottom plate frame 42 via a so-called gel bush 61. More specifically, on the upper surface of the front cover frame 51 and the upper surface of the rear cover frame 51, two gel bushes 61 arranged side by side are respectively arranged. On the other hand, one gel bush 61 is disposed on the upper surface of the left cover frame 51 and the upper surface of the right cover frame 51 so as to be located slightly in front of the center of the bottom plate frame 42. As shown in FIG. 3, in a state in which the gel bushes 61 are sandwiched between the lower surface of the bottom plate frame 42 and the upper surface of the cover frame 51, the bottom plate frame 42 and the cover frame 51 are gel bushes by bolts, washers and the like. It is fixed to 61.
  • the gel bush 61 is made of a gel material, and functions as a support member configured to be elastically deformable.
  • the number of the gel bushes 61 may be changed as appropriate.
  • two gel bushes 61 may be disposed on the upper surfaces of the left and right cover frames 51, and the cover frame 51 may be supported by a total of eight gel bushes 61. .
  • the cover 41 is fixed to the side surface of each of the cover frames 51 disposed in the front, rear, left and right by a fixing tool such as a screw.
  • a fixing tool such as a screw.
  • the cover 41 is held by the carriage 40 via the support member (gel bush 61) in such a state that most of the cover 41 is suspended relative to the bottom plate frame 42.
  • the gel bush 61 is configured to be elastically deformable, the cover 41 can change its position vertically and horizontally with respect to the bottom plate frame 42. Thereby, when an obstacle or the like contacts the cover 41 of the robot 1 and a pressing force is applied to the cover 41, the gel bush 61 is deformed according to the external force, and the cover 41 is displaced relative to the carriage 40 It will be done.
  • the support member disposed between the bottom plate frame 42 and the cover frame 51 is not limited to the gel bush 61.
  • an insulator, a damper, or the like can be appropriately changed.
  • a ball plunger 62 for restricting the upward movement of the cover 41 is provided on the bottom plate frame 42 via a bracket 63.
  • one ball plunger 62 (four in total) is disposed in the front and rear and left and right, and on the lower surface side of the bottom plate frame 42 so that the tip portion of each ball plunger 62 faces the upper surface of the cover frame 51 It is attached.
  • the ball plunger 62 utilizes a vertical gap formed between the bottom plate frame 42 and the cover frame 51 in a state where the shaft portion is held by the bracket 63 bent in the S-shape. Are arranged.
  • the ball plunger 62 is held by the bracket 63 such that the tip end portion on which the ball is disposed is in contact with the upper surface of the cover frame 51, thereby preventing the cover frame 51 from floating.
  • the cover 41 receives an external force such as floating in the diagonally upward direction by coming into contact with an obstacle or the like, the movement of the cover 41 in the upward direction is restricted by the ball plunger 62 and moves horizontally. . Therefore, with this configuration, the approaching direction (upward direction) of the axial direction (vertical direction) detection components of the proximity switch is removed, so that the horizontal direction detection of the obstacle or the like of the robot 1 (autonomous moving device) is detected.
  • the components can be detected with high accuracy. Since the direction in which the proximity switch turns off (downward direction) in the axial direction detection component of the proximity switch is the direction in which the proximity switch is turned off, it is on the safety side where the robot 1 (autonomous movement device) stops. Displacement does not have to be regulated.
  • a ball plunger 62 is disposed as a restricting means for restricting the upward movement of the cover 41.
  • the connecting portion 18 is disposed on the rear surface of the carriage 40 as described above. More specifically, an insertion hole for inserting the connecting portion 18 is formed in the cover 41, and the connecting portion 18 is disposed such that the connecting portion 18 is inserted into the insertion hole. As a result, the connecting portion 18 is fixed to the carriage 40 main body in such a manner that a portion thereof is exposed to the rear surface side of the carriage 40.
  • the connecting tool 28 on the cart 19 side is held inside the connecting portion 18 so that it can not swing from side to side with respect to the carriage 40 (robot 1).
  • the cart 19 does not tilt to the left or right with respect to the robot 1 in plan view.
  • the holding by the connecting portion 18 does not restrict movement (swinging) of the connecting tool 28 in the vertical direction with respect to the robot 1.
  • the connecting portion 18 is configured such that the cart 19 can swing vertically with respect to the robot 1 within a predetermined range.
  • the connection and release of the cart 19 by the connection unit 18 may be configured to be autonomously performed by the robot 1 or may be configured to be manually connected and released by the user.
  • the gap between the robot 1 and the cart 19 is preferably as small as possible.
  • a receiving portion 85 for receiving a pressing force of the transmission shaft 80 disposed on the cart 19 side is disposed. More specifically, in the plan view shown in FIG. 2, two receiving parts 85 are disposed on the left and right sides of the connecting part 18. In each of the receiving portions 85, a concave groove whose rear surface side is opened is formed in the vertical direction.
  • the cart 19 includes a cart body 25, a cart frame 26, wheels 27, and a connector 28. Each part of the cart 19 will be described below.
  • the cart body 25 is configured in a rectangular shape elongated in the longitudinal direction.
  • a space is formed in the inside of the cart body 25 and is configured such that the user can store an object that the robot 1 wants to transport in the space.
  • the cart frame 26 is configured in a frame shape, and holds the cart body 25.
  • Four wheels (caster wheels) 27 are attached to the lower portion of the cart frame 26 so as to be capable of turning 360 degrees in a plan view.
  • the cart cover 29 is attached slightly above the wheels 27 and has a frame-like shape that covers a part of the lower side surface of the cart 19. As shown in FIGS. 2 and 4, the cart cover 29 includes a right side cover 91, a left side cover 92, a back cover 93, a corner cover 94, a cover connecting member 95, and a transmission shaft 80. It is equipped as the main configuration.
  • the right side cover 91 and the left side cover 92 are both formed of a plate-like member bent at one end at a right angle, and a part thereof faces upward to face the lower surface of the cart frame 26, and the remaining part Are arranged so as to face the horizontal direction (side surface).
  • the rear cover 93 is also formed of a plate-like member whose one end is bent at a right angle, a part of which faces upward and faces the lower surface of the cart frame 26, and the remaining part is in the horizontal direction It is arranged to face the back).
  • the corner covers 94 are substantially L-shaped in plan view, and four corner covers 94 are disposed at respective end portions of the right side cover 91, the left side cover 92, and the rear cover 93 so as to protect the four corners of the cart 19.
  • the cover connecting member 95 is configured in a substantially T shape in plan view, and connects the right side cover 91, the left side cover 92, and the rear cover 93.
  • the connector 28 is provided on the main body of the cart 19 via a bracket 86 in a state of projecting forward, and is fixed at the front center of the cart 19. As described above, the front end of the connector 28 is connected in the connecting portion 18 so that the cart 19 can move integrally with the robot 1.
  • the transmission shaft 80 is formed in a round bar shape, and is fixed to the cover connecting member 95 with its longitudinal direction facing forward and backward.
  • two transmission shafts 80 are disposed so as to project in parallel from the left and right sides of the connector 28 in the front side.
  • the front end of the transmission shaft 80 is in a state of being sandwiched by the concave portion of the transmission portion 85. Therefore, when the transmission shaft 80 moves in the forward direction, the tip end surface pushes the receiver 85 from the rear, and when the transmission shaft 80 moves to one side in the left-right direction, the concave portion of the receiver 85 The inside of is pushed to one side.
  • the receiving portion 85 is integrally fixed to the rear surface of the cover 41 on the carriage 40 side, the force when the transmission shaft 80 moves in the forward direction and in the lateral direction is the cover 41 via the receiving portion 85. It will be transmitted to. However, the force when the transmission shaft 80 moves rearward is not transmitted to the cover 41 on the carriage 40 side.
  • the cart cover 29 is supported by the cart frame 26 via a so-called gel bush 81. More specifically, two gel bushes 81 (two in total) are arranged on the upper surfaces of the right side cover 91, the left side cover 92, and the rear side cover 93. As shown in FIG. 5, with the gel bushes 81 sandwiched between the lower surface of the cart frame 26 and the upper surface of the right side cover 91 (cart cover 29), the cart frame 26 and the cart cover 29 are bolted. , And fixed to the gel bush 61 by a washer or the like.
  • the gel bush 81 is made of a gel material, and functions as a support member configured to be elastically deformable. The number of the gel bushes 81 may be changed as appropriate.
  • the cart cover 29 is held by the cart 19 via the support member (gel bush 81) in a state of being suspended with respect to the cart frame 26.
  • the gel bush 81 is configured to be elastically deformable, the cart cover 29 is in a state capable of slightly changing the position of the cart cover 29 vertically and horizontally with respect to the cart frame 26.
  • the support member disposed between the cart frame 26 and the cart cover 29 is not limited to the gel bush 81.
  • an insulator, a damper or the like can be appropriately changed.
  • a ball plunger 82 for restricting the upward movement of the cart cover 29 is provided on the cart frame 26 via a bracket 83.
  • the ball plungers 82 are disposed one by one (total three pieces) so as to face the upper surfaces of the right side surface cover 91, the left side surface cover 92 and the rear surface cover 93.
  • the ball plunger 82 is vertically formed between the cart frame 26 and the right side cover 91 (cart cover 29) with the shaft portion held by the bracket 83 bent in an S-shape. It is arranged using a gap in the direction.
  • the ball plunger 82 is held by the bracket 83 such that the tip end portion where the ball is disposed contacts the upper surface of the right side cover 91 (cart cover 29).
  • the ball plungers 82 prevent the cart cover 29 from rising upward.
  • the cover 41 which receives the pressing force via the receiving portion 85 is displaced forward relative to the carriage 40 (the bottom plate frame 42) as in the case where an obstacle or the like directly contacts the cover 41.
  • the electronic control unit 32 performs various controls such as temporarily stopping the electric motor 12 based on the detection result of the proximity switch 71.
  • FIG. 6 Shown on the left side of the drawing of FIG. 6 is a graph showing the strength of the impact when the robot 1 is temporarily stopped for each direction in which the obstacle contacts.
  • the right side of the drawing in FIG. 6 is a model showing the position where the obstacle contacts the robot 1 and the cart 19 corresponding to the graph, and the direction of the arrow shown in the model is shown in the graph. And correspond.
  • the robot 1 performs control to stop temporarily when the robot 1 itself contacts an obstacle and receives an impact, and also temporarily stops when an obstacle or the like contacts the cart 19 Control to stop is performed. That is, it is possible to detect contact of an obstacle or the like from all directions with respect to the moving body including the cart 19 and the robot 1.
  • the quantitative evaluation shown in FIG. 6 allows the contact of an obstacle or the like to the cart 19 side to be properly applied in all directions without arranging a detection means including a sensor or the like on the cart 19 side. It indicates that it can be detected.
  • the robot 1 of the present embodiment is configured as follows. That is, the robot 1 includes the carriage 40, the cover 41, the proximity switch 71, and the connection portion 18.
  • the carriage 40 is provided with a driving means configured of the electric motor 12 and the omni wheel 13 and the like.
  • the cover 41 covers a part of the side surface of the carriage 40 and is attached to the carriage 40 so as to be displaceable relative to the carriage 40.
  • the proximity switch 71 detects the relative displacement of the cover 41 with respect to the carriage 40.
  • the connecting portion 18 enables the cart 19 to be connected to the carriage 40 so as to move along with the movement of the carriage 40.
  • a cart cover 29 covering a part of the side surface of the cart 19 is attached to the cart 19 so as to be displaceable relative to the cart 19.
  • a displacement transmission mechanism (transmission shaft 80) for mechanically transmitting the relative displacement of the cart cover 29 to the cover 41 on the carriage 40 side and causing the cover 41 to be displaced relative to the carriage 40 is attached to the cart cover 29. ing.
  • the cover 41 on the carriage 40 side is displaced relative to the carriage 40 by the displacement transmission mechanism.
  • the relative displacement of the cart 19 is mechanically transmitted to the cover 41 on the bogie 40 side by the transmission shaft 80, a configuration for exchanging signals between the cart 40 and the cart 19 (for example, electric wire, wireless device, etc.) , And the configuration for detecting contact of an obstacle or the like of the cart 19 can be simplified.
  • the robot 1 of this embodiment is comprised as follows. That is, the cover 41 and the cart cover 29 are attached to the cart 40 and the cart 19 independently of each other.
  • the displacement transmission mechanism has a transmission shaft 80 which is integrally displaced relative to the relative displacement of the cart cover 29. In the cover 41, a transmitted portion 85 relatively displaced integrally with the relative displacement of the cover 41 is disposed.
  • the transmission shaft 80 is configured to transmit the displacement from the left and right direction and the rear to the receiving portion 85 and not to transmit the displacement in the vertical direction.
  • the transmission shaft 80 only moves in the vertical groove of the receiving portion 85, and the displacement is not transmitted to the receiving portion 85. Therefore, even if the cart 19 is displaced up and down with respect to the robot 1, it can be prevented from being erroneously detected as a touch of an obstacle. In addition, when the cart 19 is rapidly displaced up and down with respect to the robot 1, an excessive pressing force is transmitted from the transmission shaft 80 to the cover 41, and the transmission shaft 80, the cover 41, the carriage 40, etc. are damaged. It can prevent.
  • the robot 1 of the present embodiment is provided with a ball plunger 82 for restricting the cart cover 29 from moving upward with respect to the cart 19.
  • the cart 19 is disposed in the vicinity of the carriage 40.
  • the cart 19 is connected to the carriage 40 so as not to swing to the left and right.
  • the cover 41 of the cart 19 which is swung outward, for example, at the time of pivotal movement of the carriage 40 without contact of obstacles or the like displaces the cover on the carriage 40 side via the transmission shaft 80 Erroneous detection as contact can be prevented.
  • only one proximity switch 71 as a detection means for detecting the relative displacement of the cover 41 is provided on the carriage 40.
  • a plurality of proximity switches 71 are disposed to set the relative displacement of the cover 41 It can also be configured to detect in stages.
  • the cart 19 is disposed behind the robot 1 and the cart 19 is pulled by the robot 1 in the above embodiment, the position of the cart 19 with respect to the robot 1 can be changed as appropriate.
  • the cart can be connected to the front side of the robot, and the robot can be moved to push the cart.
  • the configuration of the robot 1 as the autonomous mobile device of the above embodiment can be appropriately changed according to the circumstances.
  • the cover attached to the carriage can be modified to cover the top and sides of the carriage.
  • Robot autonomous movement device
  • Cart Transported Unit
  • Cart cover Transfer target cover
  • Electronic control unit control means
  • dolly 41 cover
  • proximity switch detection means
  • Transmission shaft displacement transmission mechanism

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Abstract

　被搬送部を接続可能な自律移動装置において、被搬送部にセンサ等の検出手段を設けることなく、被搬送部への障害物等の接触の検出が可能な自律移動装置を提供する。 　ロボット（１）は、台車（４０）と、カバー（４１）と、近接スイッチ（７１）と、連結部（１８）と、を備える。カバー（４１）は、台車（４０）の側面の一部を覆い、かつ、台車（４０）に対して相対変位可能に該台車（４０）に取り付けられる。近接スイッチ（７１）は、台車（４０）に対するカバー（４１）の相対変位を検出する。連結部（１８）を介して接続されるカート（１９）には、カート（１９）の側面の一部を覆うカートカバー（２９）が、カート（１９）に対して相対変位可能に取り付けられる。当該カートカバー（２９）の相対変位をカバー（４１）に機械的に伝達し、カバー（４１）を前記台車（４０）に対して相対変位させる変位伝達機構が、カートカバー（２９）に取り付けられている。

Description

自律移動装置
　本発明は、被搬送部が連結される自律移動装置に関し、特に、障害物等との接触を検知しつつ移動する自律移動装置に関する。
　近年、ワゴン等の被牽引部（被搬送部）を牽引しながら自律して走行するロボット等の自律移動装置（無人搬送車）の研究・開発が進められている。例えば、病院等でカルテ、薬品及び配膳品等を搬送する作業をこの種のロボットに担わせることによって、人的負担の軽減に寄与することができる。このような自律移動型のロボットは人が操作するわけではないため、走行経路中の障害物に対処する必要がある。そこで、障害物との衝突をセンサ等の検出手段によって検出し、この検出結果に基づいて自律移動装置の停止又は障害物の回避作業等を行うように当該自律移動装置を制御する技術が従来から知られている。この種の検出手段を備える自律移動装置を開示したものに例えば特許文献１がある。
　特許文献１は、以下のような検知手段を備えた無人搬送車（自律移動装置）を開示している。特許文献１の図２３及び図２４に示されるように、牽引される台車（被搬送部）側に、テープスイッチ及び超音波センサ等を取り付けたユニットが固定されている。また、これらのセンサの出力結果を無人搬送車本体に送信するための赤外線送受信ユニットが牽引される台車側に取り付けられている。テープスイッチによって障害物等との接触を検知した場合は、検出結果を赤外線送受信ユニットに送信し、この赤外線送受信ユニットを介して無人搬送車に赤外線で送信する。
特開平１１－２４７４９号公報
　特許文献１の構成は被搬送部側に配置されるテープスイッチ（検出手段）によって、被搬送部への障害物の衝突を直接的に検出することができる。しかし、テープスイッチ等のセンサの出力を赤外線送受信ユニットまで伝送するための配線を行う必要があるため、被搬送部側の構成が複雑化してしまう。また、特許文献１の構成では、接触の検出の有無を示す信号を無人搬送車側に送信するための高価な赤外線送受信ユニットを備える必要もある。また、このような赤外線の送受信のための構成を追加した場合、メンテナンス性及び信頼性が低下し易く、この点から改善の余地があった。
　本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、被搬送部を接続可能な自律移動装置において、被搬送部にセンサ等の検出手段を設けることなく、被搬送部への障害物等の接触の検出が可能な自律移動装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の観点によれば、以下のように構成される自律移動装置が提供される。即ち、自律移動装置は、台車と、カバーと、検出手段と、連結部と、を備える。前記台車には、駆動手段が設けられている。前記カバーは、前記台車の側面及び上下面の全て又は一部を覆い、かつ、前記台車に対して相対変位可能に該台車に取り付けられる。前記検出手段は、前記台車に対する前記カバーの相対変位を検出する。前記連結部は、前記台車の移動に伴って移動するように被搬送部を当該台車に接続することが可能である。そして、前記被搬送部には、前記被搬送部の側面及び上下面の全て又は一部を覆う被搬送部カバーが、前記被搬送部に対して相対変位可能に取り付けられる。また、前記被搬送部カバーの相対変位を前記カバーに機械的に伝達し、前記カバーを前記台車に対して相対変位させる変位伝達機構が、前記被搬送部カバーに取り付けられている。
　これにより、被搬送部が障害物等に衝突して被搬送部カバーが相対変位した場合、変位伝達機構によって、台車側のカバーが台車に対して相対変位することになる。これによって、台車側のカバーの相対変位を検出することで、被搬送部への障害物等の接触を検出することが可能となる。また、被搬送部カバーの相対変位は変位伝達機構によって機械的に台車側のカバーへ伝達されるので、台車と被搬送部との間で信号をやり取りするための構成を配置する必要がなく、被搬送部に対する障害物等の接触を検知するための構成を簡素化できる。
　前記の自律移動装置においては、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記カバーと前記被搬送部カバーとはそれぞれ独立して前記台車及び前記被搬送部に取り付けられている。前記変位伝達機構は、前記被搬送部カバーの相対変位と一体的に相対変位する伝達部を有する。前記カバーには、前記カバーの相対変位と一体的に相対変位する被伝達部が配置される。前記伝達部は、所定の方向の変位を前記被伝達部に伝達し、それとは異なる方向の変位を伝達しないように構成される。
　これにより、被搬送部の被搬送部カバーの相対変位のうち、必要な方向の成分だけを台車側のカバーに伝達することができるので、被搬送部への障害物等の接触を検出する構成をシンプルにでき、製造コストを低減できる。また、台車側のカバーに余計な方向の変位が伝達されないように構成できるので、台車側のカバーに無理な力が加わって破損すること等を防止できる。
　前記の自律移動装置においては、被搬送部カバーが前記被搬送部に対して上方向に移動することを規制するための規制手段を備えることが好ましい。
　これにより、斜め下側からの障害物等の接触によって被搬送部カバーが斜め上方向に移動しようとした場合でも、その上側への逃げが規制手段によって規制されるので、被搬送部カバーの水平方向の変位量を十分に確保できる。従って、この水平方向の変位が台車側のカバーに伝達されることで、被搬送部への障害物等の接触の検出精度を向上させることができる。
　前記の自律移動装置においては、前記台車の近傍に前記被搬送部が配置されることが好ましい。
　これにより、台車と被搬送部との間に障害物等が入り込みにくくなるので、台車側から障害物が当該被搬送部に衝突する可能性を殆ど無くすことができる。従って、台車から遠ざかる方向の被搬送部カバーの変位を台車側に伝達するための機構を省略できるので、変位伝達機構をシンプルに構成することができる。
　前記の自律移動装置においては、前記被搬送部は、前記台車に対して左右に揺動しないように接続されることが好ましい。
　これにより、台車に対して被搬送部が左右に傾くような動きを防止できる。従って、障害物等の接触が無いのに、例えば台車の旋回移動時等において外側に振られる被搬送部のカバーが台車側のカバーを変位伝達機構を介して変位させ、衝突等として誤検出されることを防止できる。
　前記の自律移動装置においては、以下のように構成されることが好ましい。前記カバーと前記被搬送部カバーとはそれぞれ独立して前記台車及び前記被搬送部に取り付けられている。前記変位伝達機構は、前記被搬送部カバーの相対変位と一体的に相対変位する伝達部を有する。前記カバーには、前記カバーの相対変位と一体的に相対変位する被伝達部が配置される。前記伝達部は、所定の方向の変位を前記被伝達部に伝達し、それとは異なる方向の変位を伝達しないように構成される。また、この自律移動装置においては、前記被搬送部カバーが前記被搬送部に対して上方向に移動することを規制するための規制手段を備える。
　これにより、被搬送部の被搬送部カバーの相対変位のうち、必要な方向の成分だけを台車側のカバーに伝達することができるので、被搬送部への障害物等の接触を検出する構成をシンプルにでき、製造コストを低減できる。また、台車側のカバーに余計な方向の変位が伝達されないように構成できるので、台車側のカバーに無理な力が加わって破損すること等を防止できる。また、斜め下側からの障害物等の接触によって被搬送部カバーが斜め上方向に移動しようとした場合でも、その上側への逃げが規制手段によって規制されるので、被搬送部カバーの水平方向の変位量を十分に確保できる。従って、この水平方向の変位が台車側のカバーに伝達されることで、被搬送部への障害物等の接触の検出精度を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係るロボット及びカートの全体的な構成を模式的に示した側面図である。 ロボット及びカートの平面図である。 ロボットの電気的構成の一部を模式的に示した側面図である。 図１のＡ－Ａ線断面矢視図である。 カート下部の様子を示した拡大側面図である。 ロボットが衝撃を検出したときの制御の様子を衝撃の強さと方向ごとに示したグラフである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る自律移動装置としてのロボット１及びカート１９の全体的な構成を模式的に示した側面図である。図２は、本実施形態のロボット１及びカート１９の平面図である。図３は、ロボット１の電気的構成の一部を模式的に示した側面図である。図４は、図１のＡ－Ａ線断面矢視図である。図５は、カート１９の下部の様子を示した拡大側面図である。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
　本実施形態のロボット（自律移動装置）１は、例えば障害物等との接触又は衝突を検知するとともに、障害物との接触等が検知された場合に、例えば一時停止等の回避動作をとりつつ、自律して移動する機能を有するものである。図１に示すように、このロボット１は、本体部１６と、レーザレンジファインダ（検知部）１７と、台車４０と、カバー４１と、近接スイッチ７１と、電子制御装置３２と、を備える。また、ロボット１は、ワゴン等の被搬送部としてのカート１９を連結するための連結部１８を備えている。本実施形態では、ロボット１本体の後方に連結部１８を介してカート１９が連結固定されており、ロボット１は、牽引車として当該カート１９を牽引しながら所定の目的地まで移動することが可能となっている。以下、各部の構成について具体的に説明する。
　本体部１６は、縦方向に細長く形成されており、ロボット１の各部を制御するための制御手段等が内蔵されている。レーザレンジファインダ１７は、物体までの距離の測定等を行うロボット１の視覚手段であり、前記本体部１６の前部に配置されている。このレーザレンジファインダ１７によって、周囲の地形や障害物等の検知が可能となっている。
　台車４０には走行するための駆動手段が配置されるとともに、当該台車４０に前記本体部１６が支持されている。この駆動手段は電動モータ１２及びオムニホイール１３等を主要な構成として有している。また、台車４０には、側面部分を覆うカバー４１が、当該台車４０対して相対変位可能に取り付けられている。なお、台車４０及びカバー４１の詳細な構成については後述する。
　近接スイッチ７１は、台車４０とカバー４１との相対変位に応じてオン／オフする検出信号を出力し、ロボット１が障害物等に接触したことを検出するためのものである。本実施形態の近接スイッチ７１としては、検出対象の有無を非接触で検出するセンサであり、検出体（ドグ）とセンサとの間に生じる静電容量の変化から検出対象（検出体）の有無を検出する静電容量式のものが用いられている。この近接スイッチ７１は電子制御装置３２に電気的に接続されている。
　電子制御装置３２は、ロボット１の制御を司るものであり、前記本体部１６に内蔵されている。電子制御装置３２は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ等を備えている。マイクロプロセッサは各種の演算を行うためのものであり、ＲＯＭはマイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するためのものである。ＲＡＭは演算結果などの各種データを一時的に記憶し、バックアップＲＡＭはバッテリによってその記憶内容を保持する。また、電子制御装置３２は、前記近接スイッチ７１とマイクロプロセッサとを電気的に接続するインタフェース回路、及び、駆動手段が有する電動モータ１２を駆動するドライバ回路等を更に備えている。
　電子制御装置３２は、障害物等との接触を検知しつつ、例えば、記憶されている環境地図とレーザレンジファインダ１７等によって認識された自機位置とに基づいて、予め設定されている目標位置までロボット１が自律して移動するように制御を行う。自律移動を行うときは、電子制御装置３２は近接スイッチ７１の検出結果に基づいて障害物等との接触の有無を判定し、その判定結果に基づいて電動モータ１２を制御する。即ち、電子制御装置３２は、障害物等との接触が無い場合には電動モータ１２を駆動して自律移動を継続し、接触があったときには電動モータ１２の駆動を一時停止又は緊急停止してロボット１を停止させるように制御する。
　連結部１８は、台車４０の後面側に配置されている。図２に示すように、カート１９には前側に突出する連結具２８が配置されており、この連結具２８が連結部１８に抜けないように連結されることでロボット１に対してカート１９が連結される。このカート１９には、カート１９の下部側面（周囲）を覆うとともに、該カート１９に対して相対変位可能なカートカバー２９が取り付けられている。また、このカートカバー２９には、カートカバー２９の相対変位を台車４０側のカバー４１に機械的に伝達するための伝達軸８０が配置されている。なお、カート１９及びカートカバー２９の詳細な構成については後述する。
　次に、台車４０及びカバー４１の構成について説明する。台車４０は、本体部１６を支持するための底板フレーム４２と、電動モータ１２及びオムニホイール１３等から構成される駆動手段と、を主要な構成として有している。底板フレーム４２は、四隅が円弧状に丸められた略正方形状となる平板状に構成されている。底板フレーム４２の上面側には前記本体部１６が支持されるとともに、底板フレーム４２の下面側には前記駆動手段が配置されている。
　図２に示すように、駆動手段が有する４つの電動モータ１２は、底板フレーム４２の対角線と重なるように十字状に配置されている。この４つの電動モータ１２それぞれの駆動軸には、車輪としてのオムニホイール１３が装着されている。即ち、４つのオムニホイール１３は、同一円周上に周方向に沿って９０°ずつ間隔をあけるようにして、かつ、底板フレーム４２の四隅に対応するようにして、台車４０下部に取り付けられている。
　オムニホイール１３は、電動モータ１２の駆動軸を中心にして回転する２枚のホイール１４と、各ホイール１４の外周に電動モータ１２の駆動軸と直交する軸を中心として回転可能に設けられた６個のフリーローラ１５と、を有する。なお、２枚のホイール１４は位相を３０°ズラして取り付けられている。このような構成を有するため、電動モータ１２が駆動されてホイール１４が回転すると、６個のフリーローラ１５はホイール１４と一体となって回転する。一方、接地しているフリーローラ１５が回転することにより、オムニホイール１３は、そのホイール１４の回転軸に平行な方向にも移動することができる。そのため、４つの電動モータ１２を独立して制御し、４つのオムニホイール１３それぞれの回転方向及び回転速度を個別に調節することにより、ロボット１を任意の方向（全方向）に平面移動又は旋回動作させることができる。
　カバー４１は、金属や樹脂等により、台車の中心部から見たときに前後左右が略対称形状となる枠組み状の外装カバーとして構成されており、台車４０下部の前後左右の側面を覆っている。このカバー４１は、台車４０下部の駆動手段の前後左右を囲うように配置される４個のカバーフレーム５１によって内側から支持されている。
　カバーフレーム５１は、板状部材の一端を直角に折り曲げて構成されており、一部の平面が底板フレーム４２の下面に対面するとともに残りの一部の平面が水平方向（側面方向）を向くように配置されている。４個のカバーフレーム５１のうち、前側のカバーフレーム５１と後側のカバーフレーム５１とが、板状のフレーム連結部材５２（図２では図示略）によって連結されている。このフレーム連結部材５２の上面は、底板フレーム４２の下面側と対向している。このフレーム連結部材５２は台車４０の中心部を通るように配置されており、その中途部には近接スイッチ７１の構成の一部が配置されている。
　本実施形態のカバーフレーム５１は、底板フレーム４２の下面側でいわゆるゲルブッシュ６１を介して支持されている。より具体的には、前側のカバーフレーム５１の上面及び後側のカバーフレーム５１上面には、左右に並んだ状態の２個のゲルブッシュ６１がそれぞれ配置されている。一方、左側のカバーフレーム５１の上面及び右側のカバーフレーム５１の上面には、１個のゲルブッシュ６１が底板フレーム４２の中心より若干前側に位置するようにそれぞれ配置されている。図３に示すように、底板フレーム４２の下面と、カバーフレーム５１の上面との間にこれらのゲルブッシュ６１を挟み込んだ状態で、当該底板フレーム４２及びカバーフレーム５１がボルト、ワッシャ等によってゲルブッシュ６１に固定される。なお、ゲルブッシュ６１はゲル材料製のものであり、弾性変形が可能に構成された支持部材として機能している。
　なお、ゲルブッシュ６１が配置される数は適宜変更することができる。例えば、前後のカバーフレーム５１と同様に左右のカバーフレーム５１の上面にゲルブッシュ６１を２個ずつ配置し、計８個のゲルブッシュ６１によってカバーフレーム５１を支持する構成等に変更することができる。
　このカバーフレーム５１が底板フレーム４２に取り付けられた状態で、カバー４１は、前後左右に配置されるそれぞれのカバーフレーム５１の側面に図略のネジ等の固定具によって固定される。これによって、カバー４１は例えば図３に示すように、その大部分が底板フレーム４２に対して吊り下げられるような状態で、支持部材（ゲルブッシュ６１）を介して前記台車４０に保持される。また、ゲルブッシュ６１は弾性変形可能に構成されているので、底板フレーム４２に対して、カバー４１が上下左右で寡少の位置変化が可能な状態となっている。これによって、障害物等がロボット１のカバー４１に接触し、カバー４１に押圧力が加えられた場合は、その外力に応じてゲルブッシュ６１が変形し、カバー４１が台車４０に対して相対変位することになる。
　なお、底板フレーム４２とカバーフレーム５１の間に配置される支持部材は、ゲルブッシュ６１に限られない。例えば、本実施形態のゲルブッシュ６１に代えてインシュレータやダンパ等に適宜変更することもできる。
　また、底板フレーム４２には、カバー４１の上方向の動きを規制するためのボールプランジャ６２がブラケット６３を介して設けられている。本実施形態ではボールプランジャ６２は前後左右に１つずつ（計４個）配置されており、それぞれのボールプランジャ６２の先端部分がカバーフレーム５１の上面に対向するように底板フレーム４２の下面側に取り付けられている。図３に示すように、ボールプランジャ６２は、Ｓ字に折り曲げられたブラケット６３に軸部分が保持された状態で、底板フレーム４２とカバーフレーム５１の間に形成される上下方向の隙間を利用して配置されている。このボールプランジャ６２は、ボールが配置される先端部分がカバーフレーム５１の上面に接触するようにブラケット６３に保持されており、これによりカバーフレーム５１の浮き上がりを防止している。
　これによって、カバー４１が障害物等に接触して斜め上方向に浮き上がるような外力を受けたときでも、カバー４１はボールプランジャ６２によって上方向の移動を規制され、水平方向に移動することになる。従って、この構成であれば、上記近接スイッチの軸方向（上下方向）検出成分のうち近づく方向（上方向）が取り除かれるため、ロボット１（自律移動装置）の障害物等の接触における水平方向検出成分を精度良く検出することができる。なお、近接スイッチの軸方向検出成分のうち遠ざかる方向（下方向）は、近接スイッチがオフする方向であるから、ロボット１（自律移動装置）が停止する安全側になり、特にカバー４１の下方向への変位は規制する必要がない。
　この構成で、ロボット１の前後左右何れの方向から外力が加えられたとしても、台車４０の下面（底板フレーム４２）と、該下面に対向するフレーム連結部材５２（カバー４１）との間には水平方向の相対変位が生じる。この相対変位を近接スイッチ７１によって検出することで、ロボット１の全方位に対する障害物等との接触を均等に検出することができる。
　また、本実施形態では、カバー４１の上方向への動きを規制するための規制手段として、ボールプランジャ６２が配置されている。これによって、ロボット１が障害物等に接触することによってカバー４１を斜め上に押し上げるような力を受けた場合でも、ボールプランジャ６２によってカバー４１の上方向の相対変位を規制することができる。この結果、カバー４１は水平方向にのみ移動することになるので、近接スイッチ７１によってカバー４１の水平成分の動きを検出することで衝撃の程度を正確に検出することができる。
　連結部１８は、上述したように台車４０後面に配置されている。より具体的には、カバー４１には連結部１８を挿通させるための挿通孔が形成されており、連結部１８は、この挿通孔に連結部１８を挿通させるようにして配置される。この結果、連結部１８は、その一部が台車４０の後面側に露出する形で台車４０本体側に固定されている。
　本実施形態では、カート１９側の連結具２８が台車４０（ロボット１）に対して左右に揺動できないように、連結部１８内部で保持されている。これによって、例えばロボット１の旋回時等において、左右に振られるような力がカート１９に作用した場合でも、平面視でカート１９がロボット１に対して左右に傾斜することがない。なお、この連結部１８による保持は、ロボット１に対して連結具２８が上下方向に移動（揺動）することまでを規制するものではない。本実施形態では、カート１９がロボット１に対して所定範囲内で上下方向に揺動できるように連結部１８が構成されている。更に、連結部１８によるカート１９の連結及び解除は、ロボット１が自律して行うことができるように構成してもよいし、ユーザによって手動で連結及び解除が行われる構成としてもよい。
　また、本実施形態では、カート１９の前面側とロボット１の後面側が近接するように配置されているので、カート１９の前面側からの障害物等の接触が生じにくくなっている。このように、ロボット１とカート１９の隙間はできるだけ小さいことが好ましい。
　更に、カバー４１後面には、カート１９側に配置される伝達軸８０の押圧力を受けるための被伝達部８５が配置されている。より具体的には、図２に示す平面視において、２個の被伝達部８５が前記連結部１８の左右両側に配置されている。それぞれの被伝達部８５には、後面側が開放された凹状の溝が上下方向に形成されている。
　次に、カート１９の構成の詳細について説明する。本実施形態のカート１９は、カート本体部２５と、カートフレーム２６と、車輪２７と、連結具２８と、を備えている。以下にカート１９の各部について説明する。
　図１等に示すように、カート本体部２５は縦方向に細長い直方体状に構成されている。このカート本体部２５の内部には空間が形成されており、ユーザがロボット１に搬送させたい物を当該空間に収容させることができるように構成されている。カートフレーム２６は、枠組み状に構成されており、前記カート本体部２５を保持している。このカートフレーム２６の下部には、４つの車輪（キャスター輪）２７が、平面視において３６０度旋回可能に取り付けられている。
　カートカバー２９は、車輪２７より若干上側に取り付けられており、カート１９下部側面の一部を覆う枠組み状に構成されている。このカートカバー２９は、図２及び図４に示すように、右側面カバー９１と、左側面カバー９２と、後面カバー９３と、コーナーカバー９４と、カバー連結部材９５と、伝達軸８０と、を主要な構成として備えている。
　右側面カバー９１及び左側面カバー９２は、ともに、一端が直角に折り曲げられた板状部材で構成されており、一部が上側を向いてカートフレーム２６の下面に対面するとともに、残りの一部が水平方向（側面）を向くように配置されている。同様に、後面カバー９３についても、一端が直角に折り曲げられた板状部材で構成されており、一部が上側を向いてカートフレーム２６の下面に対面するとともに、残りの一部が水平方向（後面）を向くように配置されている。
　コーナーカバー９４は平面視略Ｌ字状に構成されており、右側面カバー９１、左側面カバー９２及び後面カバー９３のそれぞれの端部に、カート１９の四隅を保護するように４個配置されている。カバー連結部材９５は平面視略Ｔ字状に構成されており、右側面カバー９１、左側面カバー９２及び後面カバー９３を連結している。また、連結具２８は、前側に突出した状態でカート１９本体にブラケット８６を介して設けられており、カート１９の前部中央で固定されている。上述したように、この連結具２８の前側端部が前記連結部１８内で連結されることによって、カート１９がロボット１と一体的に移動することが可能になっている。
　伝達軸８０は丸棒状に構成されるとともに、その長手方向を前後に向けてカバー連結部材９５に固定されている。本実施形態では、２本の伝達軸８０が前記連結具２８の左右両側から前側に平行に突出するように配置されている。この伝達軸８０の前側端部は、台車４０とカート１９が連結されている状態では、被伝達部８５の凹状部分に挟み込まれる状態となっている。従って、伝達軸８０が前方向に移動した場合は、その先端面によって被伝達部８５が後方から押され、伝達軸８０が左右方向の一側に移動した場合は、被伝達部８５の凹状部分の内側が一側に押される形となる。前記被伝達部８５は台車４０側のカバー４１の後面に一体的に固定されているので、伝達軸８０が前方向及び左右方向へ移動するときの力は、被伝達部８５を介してカバー４１へと伝達されることになる。ただし、伝達軸８０が後方へ移動するときの力は、台車４０側のカバー４１に伝達されない。
　カートカバー２９は、カートフレーム２６に対していわゆるゲルブッシュ８１を介して支持されている。より具体的には、ゲルブッシュ８１は、右側面カバー９１、左側面カバー９２及び後面カバー９３の上面に２つずつ（計６個）配置されている。図５に示すように、カートフレーム２６の下面と、右側面カバー９１（カートカバー２９）の上面との間にこれらのゲルブッシュ８１を挟み込んだ状態で、当該カートフレーム２６及びカートカバー２９がボルト、ワッシャ等によってゲルブッシュ６１に固定される。前記ゲルブッシュ８１はゲル材料製のものであり、弾性変形が可能に構成された支持部材として機能している。なお、ゲルブッシュ８１が配置される数は適宜変更することができる。
　これによって、カートカバー２９は、カートフレーム２６に対して吊り下げられるような状態で、支持部材（ゲルブッシュ８１）を介してカート１９に保持されることになる。また、ゲルブッシュ８１は弾性変形可能に構成されているので、カートフレーム２６に対してカートカバー２９が上下左右で寡少の位置変化が可能な状態となっている。これによって、障害物等がカートカバー２９に接触した場合は、その外力に応じてゲルブッシュ８１が変形し、カートカバー２９がカート１９本体に対して相対変位することになる。
　なお、カートフレーム２６とカートカバー２９の間に配置される支持部材は、ゲルブッシュ８１に限られない。例えば、本実施形態のゲルブッシュ８１に代えてインシュレータやダンパ等に適宜変更することもできる。
　また、カートフレーム２６には、カートカバー２９の上方向の動きを規制するためのボールプランジャ８２がブラケット８３を介して設けられている。ボールプランジャ８２は図４に示すように、右側面カバー９１、左側面カバー９２及び後面カバー９３の上面に対向するように１つずつ（計３個）配置されている。図５に示すように、ボールプランジャ８２は、Ｓ字に折り曲げられたブラケット８３に軸部分が保持された状態で、カートフレーム２６と右側面カバー９１（カートカバー２９）の間に形成される上下方向の隙間を利用して配置されている。このボールプランジャ８２は、ボールが配置される先端部分が右側面カバー９１（カートカバー２９）の上面に接触するようにブラケット８３に保持されている。これらのボールプランジャ８２によって、カートカバー２９が上側に浮き上がることを防止している。
　この構成で、カート１９の側面及び後面部分を覆うカートカバー２９に例えば後方から障害物等が接触した場合、このとき生じる外力によって、カートカバー２９はカート本体部２５に対して前側に相対変位する。このとき、斜め下側から障害物等が接触することによってカートカバー２９が斜め上方向の力を受けていたとしても、上方向の相対変位はボールプランジャ８２によって規制されるので、カートカバー２９は水平方向にのみ相対変位することになる。この相対変位によって、該カートカバー２９に一体的に固定されている伝達軸８０が、被伝達部８５を前方へ水平に押す。被伝達部８５を介して押圧力を受けたカバー４１は、障害物等がカバー４１に直接接触したときと同様に、台車４０（底板フレーム４２）に対して前側に相対変位する。この相対変位を前記近接スイッチ７１が検出することによって、カート１９への障害物等の接触を検出することができる。電子制御装置３２は、近接スイッチ７１の検出結果に基づいて、電動モータ１２を一時停止する等の各種の制御を行う。
　また、カートカバー２９に左右方向から障害物等が接触した場合でも同様である。即ち、この場合は、障害物等のカートカバー２９への接触に伴って左右方向に相対変位する伝達軸８０の先端が、被伝達部８５の内壁を左右方向に押す。この伝達軸８０の押圧力によってカバー４１が台車４０に対して左右方向に相対変位し、この相対変位が近接スイッチ７１によって検出される。
　次に、図６を参照して、本実施形態のロボット１が障害物に接触したときの近接スイッチ７１の検出結果の定量評価について説明する。図６の図面左側に示しているのが、ロボット１が一時停止したときの衝撃の強さを障害物が接触した方向ごとに示したグラフである。図６の図面右側に示しているのがグラフに対応するロボット１及びカート１９に障害物が接触した位置を示したモデル図であり、このモデル図に示した矢印の方向がグラフに示した方向と対応している。
　図６のグラフに示すように、ロボット１は、ロボット１自体が障害物に接触して衝撃を受けた場合に一時停止を行う制御を行うとともに、カート１９に障害物等が接触した場合も一時停止を行う制御を行っている。即ち、カート１９及びロボット１を含んだ移動体に対する全方位からの障害物等の接触の検出が可能となっている。図６に示す定量評価は、本実施形態の構成によって、カート１９側にセンサ等から構成される検出手段を配置しなくても、カート１９側への障害物等の接触を全方位にわたって適切に検出できることを示している。
　以上に示したように、本実施形態のロボット１は以下のように構成される。即ち、ロボット１は、台車４０と、カバー４１と、近接スイッチ７１と、連結部１８と、を備える。台車４０には、電動モータ１２及びオムニホイール１３等から構成される駆動手段が設けられている。カバー４１は、台車４０の側面の一部を覆い、かつ、台車４０に対して相対変位可能に該台車４０に取り付けられる。近接スイッチ７１は、台車４０に対するカバー４１の相対変位を検出する。連結部１８は、台車４０の移動に伴って移動するようにカート１９を当該台車４０に接続可能にする。そして、カート１９には、カート１９の側面の一部を覆うカートカバー２９が、当該カート１９に対して相対変位可能に取り付けられる。また、カートカバー２９の相対変位を台車４０側のカバー４１に機械的に伝達し、カバー４１を前記台車４０に対して相対変位させる変位伝達機構（伝達軸８０）が、カートカバー２９に取り付けられている。
　これにより、カート１９が障害物等に衝突してカートカバー２９が相対変位した場合、変位伝達機構によって、台車４０側のカバー４１が台車４０に対して相対変位することになる。これによって、台車４０側のカバー４１の相対変位を検出することで、カート１９への障害物等の接触を検出することが可能となる。また、カート１９の相対変位は伝達軸８０によって機械的に台車４０側のカバー４１へ伝達されるので、台車４０とカート１９との間で信号をやり取りするための構成（例えば電線、無線装置等）を配置する必要がなく、カート１９の障害物等の接触を検知するための構成を簡素化できる。
　また、本実施形態のロボット１は、以下のように構成される。即ち、カバー４１とカートカバー２９とはそれぞれ独立して台車４０及びカート１９に取り付けられている。変位伝達機構は、カートカバー２９の相対変位と一体的に相対変位する伝達軸８０を有する。カバー４１には、カバー４１の相対変位と一体的に相対変位する被伝達部８５が配置される。伝達軸８０は、左右方向及び後方からの変位を被伝達部８５に伝達し、上下方向の変位を伝達しないように構成されている。
　これにより、カート１９のカートカバー２９の相対変位のうち、必要な方向の成分だけを台車４０側のカバー４１に伝達することができる。従って、カート１９への障害物等の接触を検出する構成をシンプルにでき、製造コストを低減できる。また、台車４０側のカバー４１に余計な方向の変位が伝達されないようにカートカバー２９の変位を逃がすことができるので、台車４０側のカバー４１に無理な力が加わって破損することを防止できる。より具体的には、例えばロボット１が段差部分に乗り上げたような場合、カート１９がロボット１に対して上下に変位し、それに伴って伝達軸８０が上下に移動することになる。しかしながら、伝達軸８０は被伝達部８５の上下方向の溝内で移動するだけであり、その変位は被伝達部８５に伝達されない。従って、カート１９がロボット１に対して上下に変位したとしても、それが障害物の接触として誤検出されることを防止できる。また、カート１９がロボット１に対して急激に上下に変位することによって、伝達軸８０から無理な押圧力がカバー４１に伝達されて、伝達軸８０、カバー４１及び台車４０等が損傷することを防止できる。
　また、本実施形態のロボット１においては、カートカバー２９がカート１９に対して上方向に移動することを規制するためのボールプランジャ８２を備える。
　これにより、斜め下側からの障害物等の接触によってカートカバー２９が斜め上方向に移動しようとした場合でも、当該カートカバー２９の上側への逃げがボールプランジャ８２によって規制されるので、カートカバー２９の水平方向の変位量を十分に確保できる。従って、この水平方向の変位が台車４０側のカバー４１に伝達されることで、カート１９への障害物等の接触の検出精度を向上させることができる。
　また、本実施形態のロボット１においては、前記台車４０の近傍にカート１９が配置される。
　これにより、台車４０とカート１９との間に障害物等が入り込むようにしてカート１９に衝突する可能性を排除することができるので、そのような衝突を検出しなかった場合でも悪影響は殆ど無いということができる。従って、台車４０から遠ざかる方向のカートカバー２９の変位（本実施形態では、後方への変位）を台車４０側に伝達するための機構を省略できるので、変位伝達機構をシンプルに構成することができる。
　また、本実施形態においては、カート１９は、台車４０に対して左右に揺動しないように接続される。
　これにより、カート１９が台車４０に対して平面視で左右に傾くような動きを防止できる。従って、障害物等の接触が無いのに、例えば台車４０の旋回移動時等において外側に振られるカート１９のカバー４１が台車４０側のカバーを伝達軸８０を介して変位させ、障害物等の接触として誤検出されることを防止できる。
　以上に本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
　上記実施形態では、カバー４１の相対変位を検出するための検出手段としての近接スイッチ７１が台車４０に１つのみ備えられる構成であるが、近接スイッチ７１を複数配置し、カバー４１の相対変位を段階的に検出する構成とすることもできる。
　上記実施形態では、ロボット１の後方にカート１９を配置して、該カート１９をロボット１によって牽引する構成であるが、ロボット１に対するカート１９の配置位置は適宜変更することができる。例えば、ロボットの前側にカートを連結し、ロボットがカートを押すようにして移動する構成に変更できる。
　上記実施形態の自律移動装置としてのロボット１の構成は、事情に応じて適宜変更することができる。例えば、台車に取り付けられるカバーを台車の上面及び側面を覆うような構成に変更することができる。
　１　ロボット（自律移動装置）
　１９　カート（被搬送部）
　２９　カートカバー（被搬送部カバー）
　３２　電子制御装置（制御手段）
　４０　台車
　４１　カバー
　７１　近接スイッチ（検出手段）
　８０　伝達軸（変位伝達機構）
　８５　被伝達部

Claims (6)

  1. 　駆動手段が設けられた台車と、
    　前記台車の側面及び上下面の全て又は一部を覆い、かつ、前記台車に対して相対変位可能に該台車に取り付けられるカバーと、
    　前記台車に対する前記カバーの相対変位を検出するための検出手段と、
    　前記台車の移動に伴って移動するように被搬送部を当該台車に接続可能な連結部と、
    を備え、
    　前記被搬送部には、前記被搬送部の側面及び上下面の全て又は一部を覆う被搬送部カバーが、前記被搬送部に対して相対変位可能に取り付けられ、
    　前記被搬送部カバーの相対変位を前記カバーに機械的に伝達し、前記カバーを前記台車に対して相対変位させる変位伝達機構が、前記被搬送部カバーに取り付けられることを特徴とする自律移動装置。
  2. 　請求項１に記載の自律移動装置であって、
    　前記カバーと前記被搬送部カバーとはそれぞれ独立して前記台車及び前記被搬送部に取り付けられており、
    　前記変位伝達機構は、前記被搬送部カバーの相対変位と一体的に相対変位する伝達部を有し、
    　前記カバーには、前記カバーの相対変位と一体的に相対変位する被伝達部が配置され、
    　前記伝達部は、所定の方向の変位を前記被伝達部に伝達し、それとは異なる方向の変位を伝達しないように構成されることを特徴とする自律移動装置。
  3. 　請求項１に記載の自律移動装置であって、
    　被搬送部カバーが前記被搬送部に対して上方向に移動することを規制するための規制手段を備えることを特徴とする自律移動装置。
  4. 　請求項１に記載の自律移動装置であって、
    　前記台車の近傍に前記被搬送部が配置されることを特徴とする自律移動装置。
  5. 　請求項１に記載の自律移動装置であって、
    　前記被搬送部は、前記台車に対して左右に揺動しないように接続されることを特徴とする自律移動装置。
  6. 　請求項１に記載の自律移動装置であって、
    　前記カバーと前記被搬送部カバーとはそれぞれ独立して前記台車及び前記被搬送部に取り付けられており、
    　前記変位伝達機構は、前記被搬送部カバーの相対変位と一体的に相対変位する伝達部を有し、
    　前記カバーには、前記カバーの相対変位と一体的に相対変位する被伝達部が配置され、
    　前記伝達部は、所定の方向の変位を前記被伝達部に伝達し、それとは異なる方向の変位を伝達しないように構成され、
    　前記被搬送部カバーが前記被搬送部に対して上方向に移動することを規制するための規制手段を備えることを特徴とする自律移動装置。
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