(57)【要約】【課題】重心が高い位置にもかかわらず急発進または急停止した場合に転倒することを防止する。【解決手段】移動ロボットが、自装置を移動させるための駆動を行う移動機構部と、移動機構部との間の平面上の方向にリニアガイドにより移動可能に移動機構部と連接されている筐体部と、移動機構部と筐体部の間に設けられ、リニアガイドにより案内される平面上の方向における、移動制御により生じる慣性力または外力を吸収する緩衝器と、を備えた。【選択図】        図１
2006150537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置を移動させるための駆動を行う移動機構部と、
前記移動機構部との間の平面上の方向に移動可能に前記移動機構部と連接されている筐体部と、
前記移動機構部と前記筐体部の間に設けられ、前記平面上の方向における、移動制御により生じる慣性力または外力を吸収する緩衝部材と、
を備えたことを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
前記移動機構部と前記筐体部を連接し、前記平面上に存在して互いに直交する２軸方向への移動を案内する案内部と、をさらに備え、
前記緩衝部材は、前記移動機構部と前記筐体部の間に前記２軸方向に設けられ、前記平面上の方向における、移動制御により生じる慣性力または外力を吸収することを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記平面上の方向において前記移動機構部に対する前記筐体部の移動量を検出する移動量検出部と、
前記移動量検出部により予め定められた移動量を検出した場合に、前記移動機構部の駆動を制御する駆動制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の移動ロボット。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記移動機構部により移動している際に、前記移動量検出部が予め定められた移動量を検出した場合に、前記移動機構部の駆動を停止制御することを特徴とする請求項３に記載の移動ロボット。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記移動機構部による移動が停止している際に、前記移動量検出部が予め定められた移動量を検出した場合に、前記移動量を検出した方向へ移動させる前記移動機構部の駆動制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の移動ロボット。
【請求項６】
自装置を移動させるための駆動を行う移動機構部と、
前記移動機構部との間の平面上の揺動軸を介して前記移動機構部と連接されている筐体部と、
前記移動機構部と前記筐体部の間に設けられ、前記揺動軸による揺動方向の、移動制御により生じる慣性力または外力を吸収する緩衝部材と、
を備えたことを特徴とする移動ロボット。
【請求項７】
前記移動機構部と前記筐体部を連接し、前記平面上に存在する互いに直交する２軸方向の揺動軸を有する中間回転支持部と、をさらに備え、
前記緩衝部材は、前記移動機構部と前記筐体部の間に、前記２軸方向に有する前記揺動軸による揺動方向の慣性力または外力を吸収することを特徴とする請求項６に記載の移動ロボット。
【請求項８】
前記移動機構部と前記筐体部の間の前記揺動軸の揺動量を検出する揺動量検出部と、
前記揺動量検出部により予め定められた揺動量を検出した場合に、前記移動機構部の駆動を制御する駆動制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の移動ロボット。
【請求項９】
前記駆動制御部は、前記移動機構部により移動している際に、前記揺動量検出部が予め定められた揺動量を検出した場合に、前記移動機構部の駆動を停止制御することを特徴とする請求項８に記載の移動ロボット。
【請求項１０】
前記駆動制御部は、前記移動機構部による移動が停止している際に、前記揺動量検出部が予め定められた移動量を検出した場合に、前記揺動量を検出した方向へ移動させる前記移動機構部の駆動制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットに関する技術であり、移動を制御する際の慣性力または外力による転倒を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間と活動空間を共有するロボットが各種発表されている。人間と活動空間を共有するにあたり、人間と同程度の高さを有するロボットが多数提案されている。この場合、ロボットの重心が高い位置になると転倒する可能性がある。
【０００３】
そこで転倒を防止するために、例えばスカート状にしたロボットの下部に機材を積み込むことで重心の位置を下げ、転倒を防止することが考えられている（例えば非特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】川内  直人、外４名、「ホームユースロボット"wakamaru"」、三菱重工技報、三菱重工業株式会社、2003年9月、第40巻、5号、P.270-273
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１に記載された技術では、ロボットの下部が広いため人間と活動空間を共有する場合に移動が制限されることになる。そこでロボットの下部を適切な広さとした場合、重心が高い位置となり、急発進または急停止した場合に転倒するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、重心が高い位置にあるにもかかわらず急発進または急停止した場合に転倒することを防止する移動ロボットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、自装置を移動させるための駆動を行う移動機構部と、前記移動機構部との間の平面上の方向に移動可能に前記移動機構部と連接されている筐体部と、前記移動機構部と前記筐体部の間に設けられ、前記平面上の方向における、移動制御により生じる慣性力または外力を吸収する緩衝部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、自装置を移動させるための駆動を行う移動機構部と、前記移動機構部との間の平面上の揺動軸を介して前記移動機構部と連接されている筐体部と、前記移動機構部と前記筐体部の間に設けられ、前記揺動軸による揺動方向の、移動制御により生じる慣性力または外力を吸収する緩衝部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、急発進または急停止した場合に、移動機構部に連接された筐体部が、移動機構部との間の平面上の方向に移動し、この筐体部を移動させている慣性力を緩衝部材が吸収することで、転倒することを防止するという効果を奏する。
【００１０】
また、本発明によれば、急発進または急停止した場合に、移動機構部に連接された筐体部が、移動機構部との間に設けられた揺動軸により揺動し、この筐体部を揺動させている慣性力を緩衝部材が吸収することで、転倒することを防止するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる移動ロボットの最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる移動ロボット１００の側面からの構造を示した透視図である。本図に示すように移動ロボット１００は、筐体部１２１と、移動機構部１２２とに別れ、リニアガイド１０８により連接されている。筐体部１２１は、移動機構以外の移動ロボット１００に必要な構成を有している。また、筐体部１２１上の１５１は移動ロボット１００の重心の位置を示すものとする。一方、移動機構部１２２は、移動するために必要な構成を有している。そして筐体部１２１及び移動機構部１２２をリニアガイド１０８で連接しているため、筐体部１２１は、リニアガイド１０８のレールにより案内される直線方向に、移動機構部１２２と独立して移動することを可能とする。
【００１３】
また、筐体部１２１は、視覚モジュール部１０１と、頭部制御部１０２と、腕部制御部１０３と、アーム１０４と、制御部１０５と、緩衝器１０６と、移動量検出部１０７と、筐体ベース板１１４から構成されている。
【００１４】
視覚モジュール部１０１は、前方カメラを備えており、このカメラにより撮影された画像データを制御部１０５に出力する。この出力された画像データに対して後述する制御部１０５が所定の処理を行うことで、移動先にある物体の認識や、人物を認識することが可能となる。
【００１５】
頭部制御部１０２は、頭部の回転移動を制御する。これにより視覚モジュール部１０１の撮影先を変更することが可能となる。
【００１６】
腕部制御部１０３は、後述するアーム１０４を駆動する制御を行う。腕部制御部１０３が、アーム１０４の駆動を制御することで、アーム１０４で物を持つなどの処理が可能となる。また、腕部制御部１０３は、移動するための駆動の制御または障害物にぶつかった際にアーム１０４を用いてバランスを保持することも可能とする。例えば急停止をする際に、バランスを保持するためにアーム１０４を移動していた方向に伸ばす等が考えられる。
【００１７】
アーム１０４は、腕部制御部１０３により駆動を制御されることで、予め設定された処理などを実行することが可能となる。また、予め設定された処理とは、例えば物を持つ等の処理が考えられる。
【００１８】
制御部１０５は、視覚モジュール部１０１及び後述する移動量検出部１０７から入力された信号から状況を判断し、適切な制御を行う信号を頭部制御部１０２、腕部制御部１０３、または後述する駆動制御部１０９に出力する。
【００１９】
緩衝器１０６は、後述する筐体ベース板１１４に固定されており、緩衝器１０６が有するピストンロッドが後述する移動機構部１２２の支持板１１６を支持することで、筐体部１２１と移動機構部１２２との間で生じた慣性力または外力を吸収する。本実施の形態において緩衝器１０６は、リニアガイド１０８により移動可能である直線方向の力を吸収する。また、緩衝器１０６は、駆動制御により生じる慣性力または外力を吸収する部材であれば良く、例えば本実施の形態においてピストンロッドを備え、かつオリフィス構造を内部に有して油圧により力を吸収するものを用いる。これにより本実施の形態の緩衝器１０６は速度の２乗抵抗として作用することが可能となる。
【００２０】
本実施の形態において、緩衝器１０６は、ピストンロッドが１５mm移動することが可能なものを用い、停止状態かつ外力が掛かっていない状態でピストンロッドが３mm引っ込んでいる状態で備えつけることとする。
【００２１】
移動量検出部１０７は、後述する筐体ベース板１１４に固定されており、固定された状態で下方向に存在する移動機構部１２２に対する移動量を検出して、制御部１０５に出力する。これにより制御部１０５は、移動機構部１２２に対する筐体部１２１の移動量を認識することが可能となる。また本実施の形態において移動量検出部１０７が検出する移動量はリニアガイド１０８が案内する直線方向の移動量のみとする。
【００２２】
筐体ベース板１１４は、筐体部１２１のベースとなる板であり、下面はリニアガイド１０８に接続されている。そして、リニアガイド１０８のレールにより案内される直線方向に筐体ベース板１１４の移動が可能となる。さらに、筐体ベース板１１４の上面に、緩衝器１０６が固定され、下面に移動量検出部１０７が固定されている。
【００２３】
また、移動機構部１２２は、移動機構ベース板１１５と、支持板１１６と、駆動制御部１０９と、駆動ベルト１１０と、車輪１１１と、バンパー１１２と、補助輪１１３と、から構成されている。
【００２４】
移動機構ベース板１１５は、移動機構部１２２のベースとなる板であり、移動ロボット１００の移動する平面と平行に備えられている。移動機構ベース板１１５の上面にリニアガイド１０８のレールが固定されている。このリニアガイド１０８上を筐体ベース板１１４が移動することで、移動機構部１２２と独立して筐体部１２１の移動が可能となる。また、移動機構ベース板１１５の上面に移動量検出部１０７が移動量を検出するために用いられる測定板が備えられている。
【００２５】
また、移動機構ベース板１１５が移動ロボット１００の移動する平面と平行に備えられているため、筐体ベース板１１４も移動する平面と平行に移動することになる。これにより急発進時または急停止時に慣性力のみ緩衝器１０６が吸収することを可能とする。
【００２６】
支持板１１６は、移動機構ベース板１１５の上面に固定されており、筐体部１２１に固定された緩衝器１０６のピストンロッドを支持する。
【００２７】
駆動制御部１０９はモータ等の駆動に必要な機構を備え、制御部１０５から入力される信号により移動するために必要な駆動を制御する。制御部１０５から入力される信号に応じて急発進または急加速等に必要な駆動を制御することが可能である。
【００２８】
駆動ベルト１１０は、駆動制御部１０９から車輪１１１に駆動を伝達するために用いられるベルトである。
【００２９】
車輪１１１は、駆動ベルト１１０により駆動が伝達されることで回転する。これにより移動ロボット１００が移動することが可能となる。
【００３０】
バンパー１１２は、移動ロボット１００の移動方向に備えられ、移動ロボット１００が障害物と衝突した際に衝撃を吸収する。またバンパー１１２には衝突を検知するセンサー（図示しない）が備えられており、衝突を検知した場合に、衝突した旨を制御部１０５に出力する。衝突した旨が入力された制御部１０５は、停止する旨を駆動制御部１０９に出力する。これにより移動ロボット１００の移動機構部１２２が衝突した際に移動を停止することを可能とする。
【００３１】
補助輪１１３は、移動ロボット１００の移動機構ベース板１１５の下面に固定され、移動平面と接触することで、移動ロボット１００の直立を補助する。本実施の形態においては移動ロボット１００の前後に一個ずつ備えることとする。なお、移動ロボット１００を安定した直立を可能とするのであれば、補助輪１１３をどのように備えても良い。
【００３２】
上述した構成を有する移動ロボット１００は、筐体部１２１が移動機構部１２２に対して独立して移動することを可能とし、さらには筐体部１２１と移動機構部１２２に緩衝器１０６を設けたことで、急発進または急加速により生じた慣性力を吸収することを可能とする。
【００３３】
図２は、筐体部１２１と移動機構部１２２を連接している部分の構造を上面から示した透視図である。本図で示すように、リニアガイド１０８と緩衝器１０６はそれぞれ４個ずつ備えられている。また、全てのリニアガイド１０８がレールに沿って矢印で示した方向に移動する機構を有しているため、リニアガイド１０８により下面で固定されている筐体ベース板１１４も矢印方向に移動することが可能となる。そして筐体ベース板１１４が移動すると、筐体ベース板１１４に固定されている緩衝器１０６のピストンロッドが、支持板１１６に押下され、緩衝作用が生じる。
【００３４】
また、移動量検出部１０７も筐体ベース板１１４の下面に固定されているため、筐体ベース板１１４と共に移動する。これにより移動量検出部１０７は、移動機構部１２２に対する筐体部１２１の移動量を検出する。
【００３５】
図３は、移動ロボット１００が移動している際に、正面から障害物に衝突した場合における筐体部１２１と移動機構部１２２を連接した部分の状態を示した説明図である。本図で示したように、移動ロボット１００が、白矢印方向に移動している際に、正面に存在していた障害物と衝突し、黒矢印方向の衝撃力が筐体部１２１に加わった。そして筐体部１２１は、衝撃力が加えられると、リニアガイド１０８のレールにより案内される直線方向にスライド移動する。この時に、筐体部１２１の移動先の方向に備えられていた緩衝器１０６のピストンロッドが支持板１１６により押下され、衝撃力を吸収する。さらには移動量検出部１０７が、筐体部１２１の移動機構部１２２に対する移動量を検出して、制御部１０５に出力する。
【００３６】
そして、制御部１０５は予め定められた移動量以上の移動量を検出すると、障害物に衝突したと判断する。本実施の形態において、予め定められた移動量を５mmと設定する。そして制御部１０５は、移動中に５mm以上の移動量を検出した場合に、障害物に衝突したと判断し、駆動制御部１０９に対して駆動の停止制御を行う信号を出力する。
【００３７】
このように、筐体部１２１に障害物等に衝突により生じた衝撃力などの外力を加えられた場合、筐体部１２１がスライド移動して、緩衝器１０６が外力を吸収することで、衝突による移動ロボット１００の転倒を防止する。さらに筐体部１２１が独立してスライド移動することで衝突による衝撃を和らげる。また、移動中に障害物に衝突した際に、移動を停止する。
【００３８】
図４は、第１の実施の形態にかかる移動ロボット１００の機能を示したブロック図である。本図に示すように移動ロボット１００は、頭部制御部１０２と、腕部制御部１０３と、制御部１０５と、移動量検出部１０７と、駆動制御部１０９を備え、移動中に移動量検出部１０７が５mm以上の移動量を検出した場合に、障害物に衝突したと判断して、緊急停止するための制御を行う。
【００３９】
図４で示したように、移動ロボット１００が移動している際に、移動量検出部１０７が移動量を検出すると、その旨を制御部１０５に出力する。そして制御部１０５は、入力された移動量が５mm以上の場合、駆動制御部１０９や、腕部制御部１０３または頭部制御部１０２に対して転倒を防止するために適切な制御を行う信号を出力する。
【００４０】
また、転倒を防止するために適切な制御として、制御部１０５は駆動制御部１０９に対して移動の停止制御を行う信号を出力する。他にも例えば、制御部１０５は、腕部制御部１０３に対して、バランスを保持することを目的としてアーム１０４を伸ばす等の制御を行う信号を出力することも考えられる。さらに、制御部１０５は、頭部制御部１０２に対して、視覚モジュール部１０１で障害物を確認するために回転する制御を行う信号の出力等を行っても良い。
【００４１】
また、移動量検出部１０７は、急加速、急減速または非常停止した場合でも移動量を検出して、制御部１０５に出力している。これにより制御部１０５が障害物に衝突したと判断する可能性もあると考えられるが、制御部１０５が駆動制御部１０９に対して制御するための信号を出力しているため、制御部１０５は加速、減速による移動量と、接触等により生じた移動量とを区別できる。
【００４２】
これにより接触等により５mm以上の移動量を検出した場合には制御部１０５からの信号による停止制御を行い、急加速または急減速により５mm以上の移動量を検出した場合には制御部１０５は特別な制御を行わないことを可能とする。
【００４３】
図５は、移動ロボット１００が障害物に衝突した時の状態及び衝突場所と、制御の対応関係の表を示した図である。本図に示すように、衝突場所が筐体部１２１または移動機構部１２２により、または移動ロボット１００が移動中または停止中により、行う制御が異なることとなる。
【００４４】
図５に示すように、移動ロボット１００が移動中に、筐体部１２１が障害物に衝突した場合、制御部１０５は駆動制御部１０９に対して停止制御を行う信号を出力する。また、移動ロボット１００が停止中に、筐体部１２１が障害物に衝突した場合、転倒を防止するために、制御部１０５は駆動制御部１０９に対して衝突により筐体部１２１がスライド移動した方向に移動する駆動制御を行う信号を出力する。
【００４５】
また、移動ロボット１００が移動中に、移動機構部１２２に障害物が衝突し、バンパー１１２に備えられたセンサが衝突を検知した場合、センサは衝突した旨を制御部１０５に出力する。そして制御部１０５は、センサから衝突した旨が入力された場合、移動量検出部１０７の移動量を検出した結果に係わらず、駆動制御部１０９に対して停止制御を行う信号を出力する。
【００４６】
また、移動ロボット１００が停止中に、移動機構部１２２に障害物が衝突し、バンパー１１２に備えられたセンサが衝突を検知した場合、センサは衝突した旨を制御部１０５に出力する。そして制御部１０５は、センサから衝突した旨が入力された場合、停止しているのであれば、特に制御は行わない。
【００４７】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる移動ロボット１００において移動を開始してから障害物に衝突し、停止する制御を行うまでの処理について説明する。図６は、本実施の形態にかかる移動ロボット１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、制御部１０５からの信号により、駆動制御部１０９は、移動を開始するために駆動を開始する制御を行う（ステップＳ６０１）。そして、移動ロボット１００の筐体部１２１で、障害物への衝突が発生する。
【００４９】
次に、筐体部１２１が障害物に衝突したことで、移動量検出部１０７は、予め定められた移動量である５mm以上の移動量を検出し、検出した移動量を制御部１０５に出力する（ステップＳ６０２）。
【００５０】
そして、制御部１０５は、入力された移動量が５mm以上の場合に、障害物と衝突したと判断し、駆動制御部１０９に駆動の停止制御を行う信号を出力する（ステップＳ６０３）。なお、制御部１０５は、入力された移動量が５mm以下の場合には、特別の制御を行わず、そのまま移動を続けることとする。
【００５１】
次に、制御部１０５から信号が入力された場合、駆動制御部１０９は、駆動の停止制御を行う（ステップＳ６０４）。
【００５２】
上述した処理手順により、筐体部１２１に障害物が衝突した場合に、停止する制御を行うことが可能となり、安全性が向上する。
【００５３】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる移動ロボット１００において停止している状態において障害物に衝突し、移動する制御を行うまでの処理について説明する。図７は、本実施の形態にかかる移動ロボット１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００５４】
まず、制御部１０５から信号がない限り、移動ロボット１００は停止した状態のまま、駆動制御部１０９は特に制御を行わない（ステップＳ７０１）。そして、移動ロボット１００の筐体部１２１で、障害物への衝突が発生する。
【００５５】
次に、筐体部１２１が障害物に衝突したことで、移動量検出部１０７は、予め定められた移動量である５mm以上の移動量を検出し、検出した移動量を制御部１０５に出力する（ステップＳ７０２）。
【００５６】
そして、制御部１０５は、入力された移動量が５mm以上の場合に、障害物と衝突したと判断し、駆動制御部１０９に駆動制御を行う信号を出力する（ステップＳ７０３）。なお、制御部１０５は、入力された移動量が５mm以下の場合には、特別の制御を行わず、そのまま移動を続けることとする。
【００５７】
次に、制御部１０５から信号が入力された場合、駆動制御部１０９は、移動ロボット１００が移動するための駆動制御を開始する（ステップＳ７０４）。
【００５８】
つまり、移動ロボット１００が停止した状態で筐体部１２１に一定以上の外力が加えられ、移動平面上から移動ロボット１００が一定の角度以上傾くと、転倒する。しかし、上述した処理手順により、外力が加えられた方向に移動ロボット１００が移動することで、一定以上の角度以上傾くことがなくなり、転倒を防止する。
【００５９】
上述した本実施の形態における移動ロボット１００のように、緩衝器１０６を筐体部１２１内部に備えることに制限するものではなく、例えば、移動機構部１２２の移動機構ベース板１１５の下面に緩衝器を備え、筐体部に固定された支持板との間で慣性力または外力を吸収しても良い。
【００６０】
また、本実施の形態では、障害物に衝突したと判断するための移動量を５mmとした。しかし、予め定められた移動量を５mmに制限するものではなく、実際には緩衝器の最大抵抗値や移動ロボットの重量など条件に応じて最適な移動量を設定する。
【００６１】
また、本実施の形態において筐体部１２１と移動機構部１２２を連接するためにリニアガイド１０８を用いたが、筐体部１２１と移動機構部１２２を連接し、移動機構部１２２に対して筐体部１２１が上述した平面上で移動可能な連接方法であれば、どのような方法を用いても良い。
【００６２】
また、本実施の形態に掛かる移動ロボット１００は、急発進または急加速により生じた慣性力、及び筐体部１２１に掛かった外力を吸収することで、重心が高い位置にある場合でも転倒を防止することを可能とする。
【００６３】
さらには移動ロボット１００の筐体部１２１を移動機構部１２２と独立してスライド移動することを可能としたため、衝突による衝撃を和らげることになり、安全性が向上する。
【００６４】
例えば、人の近くで移動や作業を行う場合、アーム１０４をはじめとする筐体部１２１と不意な接触が起こる可能性がある。そして接触した場合、緩衝器１０６が衝突した時の力を吸収することで安全性が向上する。
【００６５】
また移動ロボット１００が上述した機構を備えることで、重心が高い位置に存在しても転倒を防止することが可能となったため、車輪の間隔を長く取ることで転倒を防止する必要が無くなる。つまり本実施の形態の移動ロボット１００は設置するために要する面積が狭くなる。これにより移動ロボット１００の小回り等の移動を可能とすると同時に、移動経路が狭い場合であっても移動することが可能となる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態にかかる移動ロボット１００においてリニアガイド１０８は移動ロボット１００が直進する方向に備えられているのみであり、側面から障害物と衝突した場合には筐体部１２１をスライド移動することができず、衝撃を吸収することが出来なかった。そこで第２の実施の形態に係る移動ロボットはリニアガイドの代わりに直交リニアガイドを備えて、側面から障害物と衝突した場合でもスライド移動を可能としたものとする。
【００６７】
図８は、第２の実施の形態にかかる移動ロボット８００の筐体部８２１と移動機構部８２２の連接された部分について側面からの構造を示した透視図である。以下の説明では、上述した実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００６８】
筐体部８２１と移動機構部８２２を直交リニアガイド８０４で連接されているため、筐体部８２１は、直交リニアガイド８０４のレールにより案内される平面上を、移動機構部８２２と独立して移動することを可能とする。なお、直交リニアガイド８０４の詳細な形状については後述する。
【００６９】
制御部８０１は、第１の実施の形態の制御部１０５とは、検出する方向が異なる二つの移動量検出部８０３ａ及び移動量検出部８０３ｂから入力された信号から状況を判断し、適切な制御を行う信号を頭部制御部１０２、腕部制御部１０３、または後述する駆動制御部１０９に出力する点で異なる。
【００７０】
緩衝器８０２は、後述する筐体ベース板８０５に固定されており、緩衝器８０２が有するピストンロッドが後述する移動機構部８２２の支持板１１６を支持することで、筐体部８２１と移動機構部８２２との間で生じた慣性力または外力を吸収する。また、緩衝器８０２は、筐体ベース板８０５上に合計８箇所設けられている。また、緩衝器８０２は、ピストンロッドの先端の形状が半球形となっており、これにより支持板１１６との間で摩擦が減少する。また、緩衝器８０２は、ピストンロッドの先端の形状以外は、第１の実施の形態で示した緩衝器１０６と同様の構造を備えているものとする。
【００７１】
移動量検出部８０３ａ及び移動量検出部８０３ｂは、後述する筐体ベース板８０５に固定されている。そして移動量検出部８０３ａは、移動ロボット８００が直進する方向の、移動機構部８２２に対する移動量を検出して、制御部８０１に出力する。一方、移動量検出部８０３ｂは、移動量検出部８０３ａと直交する方向の、移動機構部８２２に対する移動量を検出して、制御部８０１に出力する。
【００７２】
筐体ベース板８０５は、筐体部８２１のベースとなる板であり、下面は直交リニアガイド８０４に接続されている。そして、直交リニアガイド８０４上を移動することで、移動機構ベース板８０６と平行な平面上を移動することが可能となる。さらに、筐体ベース板８０５の上面に、緩衝器８０２が固定され、下面に移動量検出部８０３ａ及び移動量検出部８０３ｂが固定されている。
【００７３】
また、移動機構部８２２は、第１の実施の形態の移動機構部１２２とは、移動機構ベース板１１５と上面に配置された構成が異なる移動機構ベース板８０６に変更された構成を有している点で異なる。
【００７４】
移動機構ベース板８０６は、上面に直交リニアガイド８０４のレールが固定されている。また、移動機構ベース板８０６の上面に移動量検出部８０３ａ及び移動量検出部８０３ｂが移動量を検出するために用いられる測定板が備えられている。また、移動機構ベース板８０６の上面に支持板１１６は合計８箇所に備えられている。
【００７５】
上述した構成を有する移動ロボット８００は、筐体部８２１が移動機構ベース板８０６と平行する平面上を、移動機構部８２２と独立して移動することを可能とする。
【００７６】
図９は、筐体部８２１と移動機構部８２２を連接している部分の構造を上面から示した透視図である。本図で示すように、移動ロボット８００は、直交リニアガイド８０４を２個、そして緩衝器８０２を８個備えている。
【００７７】
直交リニアガイド８０４は、下レールの上にブロックが下レールにより案内される方向に移動可能に設置され、さらにブロックの上に上レールが設置されている。上レールは下レールが案内する方向と直交する方向に移動可能となる。そして下レールを移動機構ベース板８０６に接続し、上レールを筐体ベース板８０５に接続することで、筐体ベース板８０５が、移動機構ベース板８０６と平行な平面上を移動することが可能となる。
【００７８】
そして、筐体ベース板８０５の各辺に緩衝器８０２を２箇所ずつ固定することで、筐体ベース板８０５が移動機構ベース板８０６と平行な平面上を移動した際に、緩衝作用を生じることを可能とする。
【００７９】
また、移動量検出部８０３ａ及び移動量検出部８０３ｂも筐体ベース板８０５の下面に固定され、筐体ベース板８０５と共に移動する。そして移動量検出部８０３ａ及び移動量検出部８０３ｂは、移動機構部８２２に対する筐体部８２１の、互いに直交する方向についての移動量を検出する。
【００８０】
図１０は、筐体部８２１に側面から衝撃を受けた際に、筐体ベース板８０５が移動した状態を示した説明図である。本図に示すように、移動ロボット８００の側面から外力が加わった場合に、筐体ベース板８０５は直交リニアガイド８０４に接続されているため、衝撃を受けた方向に移動する。そして衝撃力の方向と平行する線上に備えられた緩衝器８０２について、筐体ベース板８０５の移動先に備えられている緩衝器８０２はピストンロッドが押し下げられ（図示しない）、これらと反対側に備えられている緩衝器８０２はピストンロッドが伸びることとなる。さらに衝撃力の方向と直交する線上に備えられている緩衝器８０２はピストンロッドの先が半球形の形状をしており、支持板１１６上を滑るため、筐体ベース板８０５と共に移動することが可能となる。このような構成を備えることで、筐体部８２１及び移動機構部８２２の間に緩衝器８０２を備えているにもかかわらず、筐体部８２１は、移動機構ベース板８０６と平行な平面上を移動することが可能となる。
【００８１】
上述したように、本実施の形態では、第１の実施の形態で示した移動ロボット１００と同様の効果を得るだけでなく、移動機構部８２２に対して筐体部８２１が直進する方向と直交する方向について移動することを可能とし、さらには外力を吸収すること可能となったため、さらに障害物と接触した場合の安全性が向上する。
【００８２】
（第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態にかかる移動ロボットでは、移動機構ベース板と平行方向に筐体部が移動することとしたが、筐体部が移動機構部と独立して移動し、且つ移動する際に力を吸収するものであればよい。そこで第３の実施の形態に係る移動ロボットはリニアガイド及び直交リニアガイドの代わりに揺動軸を介して筐体部と移動機構部を連接したものとする。
【００８３】
図１１は、第３の実施の形態にかかる移動ロボット１１００の筐体部１１２１と移動機構部１１２２の連接された部分について側面からの構造を示した透視図である。以下の説明では、上述した実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００８４】
筐体部１１２１と移動機構部１１２２は揺動軸１１０５を介して連接されているため、筐体部１１２１は、移動機構部１１２２と独立して揺動することを可能とする。
【００８５】
筐体部１１２１は、第１の実施の形態にかかる筐体部１２１の構成と異なる点として、処理が異なる制御部１１０３、緩衝する方向が異なる緩衝器１１０２、筐体ベース板１１０４、筐体側支持部１１０６、揺動量検出部１２０１を備えている。なお、揺動量検出部１２０１は側面方向から参照できないため後述する。
【００８６】
制御部１１０３は、視覚モジュール部１０１及び後述する揺動量検出部１２０１から入力された信号から状況を判断し、適切な制御を行う信号を頭部制御部１０２、腕部制御部１０３、駆動制御部１０９に出力する。
【００８７】
また、制御部１１０３は予め定められた揺動量以上の揺動量を検出すると、障害物に衝突したと判断する。本実施の形態において、予め定められた揺動量を５度と設定する。そして制御部１１０３は、移動中に５度以上の揺動量を検出した場合に、障害物に衝突したと判断し、駆動制御部１０９に対して駆動の停止制御を行う信号を出力する。
【００８８】
筐体ベース板１１０４は、筐体部１１２１のベースとなる板であり、下面は筐体側支持部１１０６を固定している。そして筐体側支持部１１０６に、後述する緩衝器１１０２が固定され、揺動軸１１０５を支持している。そして、筐体側支持部１１０６と揺動軸１１０５の間にはボールベアリング等を備えることとし、揺動軸１１０５が揺動可能に連接されている。さらに筐体ベース板１１０４は、下面に揺動量検出部１２０１を固定する。
【００８９】
緩衝器１１０２は、後述する筐体側支持部１１０６に固定され、移動機構部１１２２上の支持板１１０８にピストンロッドの先端を伸ばすこととする。これにより筐体部１１２１が揺動した場合に、緩衝器１１０２のピストンロッドが縮むため、移動制御により生じた慣性力または外力を吸収する。また、緩衝器１１０２は、筐体側支持部１１０６に合計４箇所設けられている。また、緩衝器１１０２は、ピストンロッドの先端の形状が半球形となっており、これにより支持板１１０８との間で摩擦が減少する。なお、緩衝器１１０２は、第２の実施の形態で示した緩衝器８０２と同様の構造を備えており、その説明を省略する。
【００９０】
移動機構部１１２２は、第１の実施の形態にかかる移動機構部１１２２の構成と異なる点として、移動機構側支持部１１０１、支持板１１０８、移動機構ベース板１１０９を備えている。支持板１１０８は、移動機構ベース板１１０９上に固定され、緩衝器１１０２のピストンロッドの先端を支持する。
【００９１】
移動機構側支持部１１０１は、揺動軸１１０５を支持且つ固定し、移動機構部１１２２に対する揺動を防止する。これにより筐体部１１２１に備えられた揺動量検出部１２０１が、移動機構部１１２２に対する筐体部１１２１の揺動量を検出することが可能となる。また移動機構側支持部１１０１は、移動機構ベース板１１０９上に固定される。
【００９２】
上述した構成を有する移動ロボット１１００は、筐体部１１２１が移動機構部１１２２に対して独立して揺動することを可能とし、さらには筐体部１１２１と移動機構部１１２２に緩衝器１１０２を設けたことで、急発進または急加速により生じた慣性力または筐体部１１２１に加えられた外力を吸収することを可能とする。
【００９３】
図１２は、第３の実施の形態にかかる移動ロボット１１００の筐体部１１２１と移動機構部１１２２の連接された部分について正面からの構造を示した透視図である。以下の説明では、上述した実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００９４】
揺動軸１１０５は、カップリング１２０２により揺動量を検出する揺動量検出部１２０１の軸と固定されている。そして、揺動量検出部１２０１の本体は筐体ベース板１１０４に固定されているため揺動量を検出することが可能となる。
【００９５】
図１３は、揺動量検出部１２０１の外観図である。本図に示したように、揺動量検出部１２０１本体と、軸が独立して揺動することが可能であるため、本体を筐体部１１２１に固定し、軸を移動機構部１１２２に固定されている揺動軸１１０５と固定することで揺動量を検出することが可能となる。なお、本実施の形態においては揺動量検出部１２０１として上記に示した構造を有するパルスメータとするが、他にも可変抵抗からなるボリューム等を用いても良い。
【００９６】
上述したように、本実施の形態では、障害物に衝突したと判断するための揺動量を５度とした。しかし、予め定められた揺動量を５度に制限するものではなく、実際には緩衝器の最大抵抗値や移動ロボットの重量など条件に応じて最適な揺動量を設定する。
【００９７】
また、本実施の形態では、第１の実施の形態で示した移動ロボット１００のように移動構造部に対して筐体部をスライド移動させる代わりに揺動可能とした場合でも、第１の実施の形態で示した効果と同様の効果を得ることが出来る。
【００９８】
（第４の実施の形態）
第３の実施の形態にかかる移動ロボット１１００では、揺動軸１１０５により移動ロボット１１００が直進する方向への揺動を可能としたが、揺動を直進する方向に制限するものではない。そこで第４の実施の形態に係る移動ロボットは互いに直交する２軸の揺動軸を介して筐体部と移動機構部を連接するものとする。
【００９９】
図１４は、第４の実施の形態にかかる移動ロボット１４００の筐体部１４２１と移動機構部１４２２の連接された部分について側面からの構造を示した透視図である。以下の説明では、上述した実施の形態３と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【０１００】
筐体部１４２１と移動機構部１４２２は揺動軸１４０６を備える中間回転支持板１４０２を介して連接されているため、筐体部１４２１は、移動機構部１４２２と独立して揺動することを可能とする。なお、中間回転支持板１４０２の詳細な構造は後述する。
【０１０１】
筐体部１４２１は、第３の実施の形態にかかる筐体部１１２１の構成と異なる点として、処理が異なる制御部１４０１、筐体ベース板１４０４、筐体側揺動軸支持部１５０１、揺動量検出部１４０３を備えている。なお、筐体側揺動軸支持部１５０１は側面方向から参照できないため後述する。
【０１０２】
制御部１４０１は、視覚モジュール部１０１及び後述する揺動量検出部１４０３及び揺動量検出部１５０２から入力された信号から状況を判断し、適切な制御を行う信号を頭部制御部１０２、腕部制御部１０３、駆動制御部１０９に出力する。なお、制御部１４０１は、移動中に揺動量検出部１４０３及び揺動量検出部１５０２のどちらか一方が５度以上の揺動量を検出した場合に、障害物に衝突したと判断し、駆動制御部１０９に対して駆動の停止制御を行う信号を出力する。
【０１０３】
筐体ベース板１４０４は、筐体部１４２１のベースとなる板であり、四隅で緩衝器１１０２を固定し、筐体側揺動軸支持部１５０１を下面に固定する。そして、筐体側揺動軸支持部１５０１と揺動軸１４０６の間にはボールベアリング等が備えることとし、揺動軸１４０６が揺動可能に連接されている。さらに筐体ベース板１４０４は、下面に揺動量検出部１４０３を固定する。
【０１０４】
揺動量検出部１４０３は、筐体ベース板１４０４の下面に固定され、揺動量検出部１４０３が備える軸をカップリング１４０７により揺動軸１４０６と固定する。これにより移動ロボット１４００が直進可能な方向と直交する方向についての中間回転支持板１４０２に対する筐体ベース板１４０４の揺動量、つまり直進可能な方向と直交する方向についての移動機構ベース板１４０５に対する筐体ベース板１４０４の揺動量を検出することが可能となる。なお、揺動量検出部１４０３の構造は、第３の実施の形態の揺動量検出部１２０１と同様とし、その説明を省略する。なお、検出された揺動量は１４０７に出力される（経路は図示しない）。
【０１０５】
移動機構部１４２２は、第３の実施の形態にかかる移動機構部１１２２の構成と異なる点として、移動機構ベース板１４０５、移動機構側支持部１４０８、さらに揺動量検出部１５０２が追加されている。なお、揺動量検出部１５０２は側面方向から参照できないため後述する。
【０１０６】
移動機構側支持部１４０８は、移動機構ベース板１４０５上に固定されている。そして揺動軸１４０６との間にベアリングが挟まれ、移動機構側支持部１４０８が中間回転支持板１４０２を揺動可能に支持する。
【０１０７】
上述した構成を有する移動ロボット１４００は、筐体部１４２１が移動機構部１４２２に対して互いに直交する２軸方向に独立して揺動することを可能とし、さらには筐体部１４２１と移動機構部１４２２に緩衝器１１０２を設けたことで、急発進または急加速により生じた慣性力または筐体部１４２１に加えられた外力を吸収することを可能とする。特に移動ロボット１４００は、移動方向のみならず側面方向からの外力も吸収する。
【０１０８】
図１５は、第４の実施の形態にかかる移動ロボット１４００の筐体部１４２１と移動機構部１４２２の連接された部分について正面からの構造を示した透視図である。
【０１０９】
筐体側揺動軸支持部１５０１は、筐体ベース板１４０４の下面で固定されている。そして揺動軸１４０６との間にベアリングが挟まれ、筐体側揺動軸支持部１５０１が中間回転支持板１４０２を揺動可能に支持する。
【０１１０】
揺動量検出部１５０２は、移動機構ベース板１４０５上に固定され、揺動量検出部１５０２が備える軸をカップリング１５０３により中間回転支持板１４０２が備えた揺動軸１４０６と接続する。これにより移動ロボット１４００が直進可能な方向についての中間回転支持板１４０２に対する移動機構ベース板１４０５の揺動量、つまりが直進可能な方向についての筐体ベース板１４０４に対する移動機構ベース板１４０５の揺動量を検出することが可能となる。なお、揺動量検出部１４０３の構造は、第３の実施の形態の揺動量検出部１２０１と同様とし、その説明を省略する。なお、検出された揺動量は制御部１４０１に出力される（経路は図示しない）。
【０１１１】
揺動量検出部１４０３及び揺動量検出部１５０２を備えたことで、移動機構部１４２２に対する筐体部１４２１の揺動量を互いに直交する２軸について検出することが可能となる。
【０１１２】
図１６は、筐体部１４２１と移動機構部１４２２を連接している部分の構造を上面から示した透視図である。本図で示すように、揺動軸１４０６は４個備えられている。そして、中間回転支持板１４０２は、各辺から一本ずつ揺動軸１４０６を備え、対向する２本については筐体側揺動軸支持部１５０１を介して筐体ベース板１４０４に固定され、他の対向する２本については移動機構側支持部１４０８を介して移動機構ベース板１４０５に固定されている。
【０１１３】
図１７は、中間回転支持板１４０２の形状を示す全体図である。本図に示すように、中間回転支持板１４０２は、４本の揺動軸１４０６を備え、そのうち２本については揺動量検出部１４０３及び揺動量検出部１５０２と接続可能にする揺動検出用軸１７０１を備えた構造となる。さらに中間回転支持板１４０２の板部は中空となり、軽量化されている。
【０１１４】
上述したように、本実施の形態では、第２の実施の形態で示した移動ロボット８００のように移動構造部に対して筐体部をスライド移動させる代わりに揺動可能とした場合でも、第２の実施の形態で示した効果と同様の効果を得ることが出来る。
【０１１５】
（変形例）
また、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【０１１６】
（変形例１）
上述した実施の形態において、移動ロボットは側面に２個の車輪を、前後に補助輪を１個ずつ備えた構成としたが、これに制限するものではない。そこで本変形例では、２個の車輪１８０１と１個の補助輪１８０２を備えた移動ロボット１８００とする。
【０１１７】
図１８は、本変形例の移動ロボット１８００が備えた車輪１８０１及び補助輪１８０２の配置を示した配置図である。本図に示したように、移動ロボット１８００は、２個の車輪１８０１と１個の補助輪１８０２により移動平面上を移動することを可能とする。また移動ロボット１８００は制御部から補助輪１８０２の回転を制御することで、方向の転換等を行うことを可能とする。また、車輪１８０１は、駆動制御部と接続され、駆動が伝達されることで移動することが可能となる。
【０１１８】
（変形例２）
本変形例では、４個の車輪を備えた移動ロボット１９００とする。図１９は、本変形例の移動ロボット１９００が備えた車輪の配置を示した配置図である。本図で示したように、移動ロボット１９００は、２個の前輪１９０２を矢印方向に回転することで、移動ロボット１９００の方向の転換等を行うことを可能とする。また、後輪１９０１は、駆動制御部と接続され、駆動が伝達されることで移動することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明にかかる移動ロボットは、重心の位置が高い場合でも急発進または急停止した際に転倒を防止する技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１の実施の形態にかかる移動ロボットの側面からの構造を示した透視図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部を連接している部分の構造を上面から示した透視図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる移動ロボットが移動している際に、正面から障害物に衝突した場合における筐体部と移動機構部を連接した部分の状態を示した説明図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる移動ロボットの機能を示したブロック図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる移動ロボットが障害物に衝突した時の状態及び衝突場所と、制御の対応関係の表を示した図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる移動ロボットにおける移動を開始してから障害物に衝突し、停止する制御を行うまでの処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態にかかる移動ロボットにおける停止している状態において障害物に衝突し、移動する制御を行うまでの処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部の連接された部分について側面からの構造を示した透視図である。
【図９】第２の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部を連接している部分の構造を上面から示した透視図である。
【図１０】第２の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部に側面から衝撃を受けた際に、筐体ベース板が移動した状態を示した説明図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部の連接された部分について側面からの構造を示した透視図である。
【図１２】第３の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部の連接された部分について正面からの構造を示した透視図である。
【図１３】揺動量検出部の外観図である。
【図１４】第４の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部の連接された部分について側面からの構造を示した透視図である。
【図１５】第４の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部の連接された部分について正面からの構造を示した透視図である。
【図１６】第４の実施の形態にかかる移動ロボットの筐体部と移動機構部を連接している部分の構造を上面から示した透視図である。
【図１７】第４の実施の形態にかかる移動ロボットの中間回転支持板の形状を示す全体図である。
【図１８】変形例１の移動ロボットが備えた車輪及び補助輪の配置を示した配置図である。
【図１９】変形例２の移動ロボットが備えた車輪の配置を示した配置図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００、８００、１１００、１４００、１８００、１９００  移動ロボット
１０１  視覚モジュール部
１０２  頭部制御部
１０３  腕部制御部
１０４  アーム
１０５、８０１、１１０３、１４０１  制御部
１０６、８０２  緩衝器
１０７、８０３ａ、８０３ｂ  移動量検出部
１０８  リニアガイド
１０９  駆動制御部
１１０  駆動ベルト
１１１、１８０１  車輪
１１２  バンパー
１１３、１８０２  補助輪
１１４、８０５、１１０４、１４０４  筐体ベース板
１１５、８０６、１１０９、１４０５  移動機構ベース板
１１６、１１０８  支持板
１２１、８２１、１１２１、１４２１  筐体部
１２２、８２２、１１２２、１４２２  移動機構部
８０４  直交リニアガイド
１１０１、１４０８  移動機構側支持部
１１０２  緩衝器
１１０５、１４０６  揺動軸
１１０６  筐体側支持部
１２０１、１４０３、１５０２  揺動量検出部
１２０２、１４０７、１５０３  カップリング
１４０２  中間回転支持板
１５０１  筐体側揺動軸支持部
１７０１  揺動検出用軸
１９０１  後輪
１９０２  前輪
【図１】
2006150537.tif 000003
【図２】
2006150537.tif 000004
【図３】
2006150537.tif 000005
【図４】
2006150537.tif 000006
【図５】
2006150537.tif 000007
【図６】
2006150537.tif 000008
【図７】
2006150537.tif 000009
【図８】
2006150537.tif 000010
【図９】
2006150537.tif 000011
【図１０】
2006150537.tif 000012
【図１１】
2006150537.tif 000013
【図１２】
2006150537.tif 000014
【図１３】
2006150537.tif 000015
【図１４】
2006150537.tif 000016
【図１５】
2006150537.tif 000017
【図１６】
2006150537.tif 000018
【図１７】
2006150537.tif 000019
【図１８】
2006150537.tif 000020
【図１９】
2006150537.tif 000021