(57)【要約】【課題】衝突検知センサの高さを路面に追従させることができ、自律移動装置が硬質な路面から柔軟な路面に、もしくは柔軟な路面から硬質な路面に移動するときでも安定的に自律移動を継続できるとともに、使用者の負担を軽減する自律移動装置を提供すること。【解決手段】自律移動装置１０が、本体部１００と、本体部１００を移動させる駆動部２００と、駆動部２００に対し鉛直方向にスライド可能に保持された衝突検知スライド部材３２０と、衝突検知スライド部材３２０に固定され障害物と衝突したことを検知する衝突検知センサ３０１とを備える。【選択図】図６
2019003258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
前記本体部を移動させる駆動部と、
前記駆動部に対し鉛直方向にスライド可能に保持された衝突検知スライド部材と、
前記衝突検知スライド部材に固定され、障害物と衝突したことを検知する衝突検知センサと、
を備える自律移動装置。
【請求項２】
前記衝突検知センサが路面から一定の距離に保持されるよう、前記衝突検知センサを路面の変化に追従させる衝突検知センサ補助輪を備える請求項１に記載の自律移動装置。
【請求項３】
前記衝突検知センサの位置を路面方向に押し下げるスプリングをさらに備える請求項１または２に記載の自律移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、周囲の環境を検知するセンサを有し、センサで検知した障害物を自律的に回避しながら、指示された目的地まで自動で移動する自律移動装置が開発されている。
【０００３】
そのような自律移動装置の用途が多様化し、自律移動装置を硬質な材料（例えばＰタイルやフローリングなど）で形成された路面上だけでなく、柔軟な材料（例えば絨毯など）で形成された路面上を走行させる機会が増えてきている。
【０００４】
自律移動装置の外周部には衝突検知センサが配置されているが、自律移動装置が人の足などに乗り上げて人に怪我を負わせたり、規定以上の段差に乗り上げて転倒したりすることを防止するという安全上の理由から、衝突検知センサと路面との隙間は大きく設定することができない。一方で、自律移動装置は、衝突検知センサと路面との隙間より長い毛足の絨毯の上でも移動可能でなければならない。
【０００５】
従来技術として、掃除機の吸い込み口が絨毯に沈み込む際に、吸い込み口を上昇させる機構がある（例えば特許文献１参照）。図１１は、特許文献１に記載された掃除機において、吸い込み口を手動で上下させる従来の機構を示す図である。
【０００６】
図１１において、吸入具１のレバー１２を矢印１３ａの方向（前方）に手動で移動させると、これに伴って作動子９が前方に移動し、カム９ａが押圧具１０ａの上面に沿って前方にスライドする。
【０００７】
従って、スプリング１１ａと１１ｂが下方に押下され、前輪６と押圧片５は吸入具１の底面から下方に突出するので、前輪６と押圧片５によって吸入具１が持ち上げられ、吸入口４と床面Ａの間に隙間が生じる。
【０００８】
特許文献１の掃除機では、このようにして吸入具１と路面との隙間を調整することにより、絨毯上でも移動可能な構成を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２８０５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の技術を自律移動装置に採用しようとすると、自律移動装置が硬質な路面から柔軟な路面に、もしくは柔軟な路面から硬質な路面に移動するときに、手動で衝突検知センサを路面から最適な高さになるよう切り替えることが必要になる。
【００１１】
そうすると、使用者が自律移動装置に付き添うか、もしくは路面の切り替わり位置で自律移動装置を一度停止させて、使用者が衝突検知センサの高さの切り替えを行うため、自律移動装置が安定的に自律移動を継続できないとともに、使用者に負担を強いるという課題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するものであり、衝突検知センサの高さを路面に追従させることができ、自律移動装置が硬質な路面から柔軟な路面に、もしくは柔軟な路面から硬質な路面に移動するときでも安定的に自律移動を継続できるとともに、使用者の負担を軽減すること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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の自律移動装置は、本体部と、前記本体部を移動させる駆動部と、前記駆動部に対し鉛直方向にスライド可能に保持された衝突検知スライド部材と、前記衝突検知スライド部材に固定され、障害物と衝突したことを検知する衝突検知センサとを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、衝突検知センサの高さを路面に追従させることができ、自律移動装置が硬質な路面から柔軟な路面に、もしくは柔軟な路面から硬質な路面に移動するときでも安定的に自律移動を継続できるとともに、使用者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態における自律移動装置の一例を示す正面図
【図２】本実施の形態における自律移動装置の本体部の一例を示す正面図
【図３】本実施の形態における自律移動装置の駆動部の一例を示す縦断面図
【図４】本実施の形態における自律移動装置の衝突検知部の一例を示す側面図
【図５】本実施の形態における自律移動装置の一例を示す横断面図
【図６】本実施の形態における自律移動装置が硬質な路面上にある場合の自律移動装置および路面の一例を示す縦断面図
【図７】本実施の形態における自律移動装置が硬質な路面上にあり、衝突検知センサが柔軟な路面上にある場合の自律移動装置および路面の一例を示す縦断面図
【図８】本実施の形態における自律移動装置が柔軟な路面上にある場合の自律移動装置および路面の一例を示す縦断面図
【図９】衝突検知部を固定した場合の自律移動装置の横断面図
【図１０】衝突検知部を固定した場合の自律移動装置の縦断面図
【図１１】特許文献１における吸い込み口を手動で上下させる従来の機構を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態における自律移動装置１０の一例を示す正面図である。自律移動装置１０は、本体部１００と、本体部１００の内部に格納された駆動部２００と、駆動部２００に取り付けられた衝突検知部３００とを備える。
【００１８】
図２は、本実施の形態における本体部１００の一例を示す正面図である。本体部１００は、胴部１０１と、側面検知センサ１１０と、前方検知センサ１１１と、頭部１０２とを有する。側面検知センサ１１０は、胴部１０１の対向する２つの側面に設けられ、前方検知センサ１１１は胴部１０１の前面に設けられ、頭部１０２は胴部１０１の上方に設けられている。
【００１９】
自律移動装置１０は、側面検知センサ１１０と前方検知センサ１１１で障害物を検知した際に回避・停止動作をする。人の飛び出しによる足の挟みこみや予期せぬ障害物に対しては、側面検知センサ１１０や前方検知センサ１１１ではなく、衝突検知部３００が衝突を検知して自律移動装置を停止させることで安全性を確保する。
【００２０】
頭部１０２には、自律移動装置１０の状態を表示できる表示パネル１０３が取り付けられている。表示パネル１０３は、例えばタッチパネルであり、情報の表示だけでなく人が自律移動装置１０に対して移動先などの指令を与えることができるユーザーインターフェイスを備えるものである。
【００２１】
続いて、駆動部２００の構成を説明する。図３は、駆動部２００の一例を示す縦断面図である。駆動部２００は、機構部２０１と、機構部２０１に取り付けられた駆動モータ２１０と、駆動モータ２１０に連結された駆動輪２１１と、機構部２０１の底面に固定され、駆動輪２１１と共に自律移動装置１０の自重を支える駆動補助輪２１２と、機構部２０１に固定されたスライド保持部材２０２とを有する。
【００２２】
次に、衝突検知部３００の構成を説明する。図４は、衝突検知部３００の一例を示す側面図である。衝突検知部３００は、衝突検知センサ３０１と、衝突検知センサ３０１の背面側に固定された衝突検知センサ保持部材３２１と、衝突検知センサ保持部材３２１の上方に固定された衝突検知センサスライド部材３２０と、衝突検知センサ保持部材３２１の下方に取り付けられた衝突検知センサ補助輪３１０と、衝突検知センサスライド部材３２０の上端部に固定されたセンサ落下防止部材３２２から構成される。
【００２３】
衝突検知センサ３０１は、衝突検知センサ底面３０２と、衝突検知面３０３とを有する。衝突検知面３０３は、衝突検知センサ３０１の前面を構成する。また、衝突検知センサ補助輪３１０は、衝突検知センサ保持部材３２１に対して水平面内において回動自在に取り付けられており、路面に接触する部材である。
【００２４】
なお、衝突検知センサ補助輪３１０は、衝突検知センサスライド部材３２０と一体化され、路面との摺動負荷が小さくなる形状であればよい。また、衝突検知センサ保持部材３２１は、衝突検知センサスライド部材３２０と一体化されていてもよい。
【００２５】
衝突検知センサ３０１は、自律移動の際、衝突検知面３０３に物や人等の障害物が接触したことを検知する。衝突検知センサ３０１によって接触が検知されると、自律移動装置１０に設けられた制御部は、自律移動装置１０を停止させたり、または、障害物を回避させたりする制御などを行って接触時の安全性を確保する。
【００２６】
ここで、衝突検知センサ底面３０２と路面との隙間について説明する。硬質な路面４０１と衝突検知センサ底面３０２との隙間を下記２条件に基づいて設定した。
【００２７】
第１の条件は、ＩＥＣ−Ｊ６０９５０−１で規定されている外径φ１２ｍｍのテストフィンガーが入らないよう、硬質な路面４０１と衝突検知センサ底面３０２との間の隙間を１２ｍｍ以下で出来るだけ小さくするという条件である。
【００２８】
第２の条件は、移動に際して斜度１０度の坂を登る時に衝突検知センサ底面３０２が路面に当たらない高さである８．８ｍｍ以上の隙間を路面４０１と衝突検知センサ底面３０２との間に設けるという条件である。これら２条件に基づいて、衝突検知センサ底面３０２と路面との隙間の標準設定値を１０ｍｍとした。
【００２９】
図５は、本実施の形態における自律移動装置１０の一例を示す横断面図である。図６は、本実施の形態における自律移動装置１０が硬質な路面上にある場合の自律移動装置１０および路面４０１の一例を示す縦断面図である。
【００３０】
衝突検知部３００は、衝突検知センサスライド部材３２０がスライド保持部材２０２に対して鉛直方向にスライド可能に取り付けられることによって、機構部２０１と接続されている。また、衝突検知センサスライド部材３２０の外周部には、衝突検知センサ補助輪スプリング３２３が配置され、衝突検知センサ補助輪３１０を路面に対して一定の負荷で押しつけることができる。
【００３１】
ここで、硬質な路面４０１上での自律移動装置１０の状態を説明する。図６に示すとおり、衝突検知部３００は硬質な路面４０１に対して沈み込まない。すなわち、硬質な路面４０１に対し、駆動輪２１１と衝突検知センサ補助輪３１０は同じ高さになるため、硬質な路面４０１と衝突検知センサ底面３０２との隙間の標準設定値は確保される。
【００３２】
続いて、自律移動装置１０が硬質な路面４０１から軟質な路面４０２に移動したときの現象を説明する。図７は、本実施の形態における自律移動装置１０が硬質な路面４０１上にあり、衝突検知センサ３０１が柔軟な路面４０２上にある場合の自律移動装置１０および路面４０１、４０２の一例を示す縦断面図である。
【００３３】
図７には、自律移動装置１０が硬質な路面４０１から軟質な路面４０２へ移動する場合において、衝突検知部３００の衝突検知センサ補助輪３１０が軟質な路面４０２に到達する前の状態が示されている。
【００３４】
図７の状態では、衝突検知センサ３０１の衝突検知センサ底面３０２と衝突検知面３０３とが軟質な路面４０２に接触している。この場合、自律移動装置１０は、障害物に接触したものと判定し、自律移動装置１０は緊急停止してしまう。
【００３５】
自律移動装置１０が緊急停止した場合、特別な復帰作業をしない限り、衝突検知面３０３が軟質な路面４０２に接触した状態が維持され、障害物に接触したものと誤検知した誤検知状態が継続し、自律移動装置１０は動作できなくなってしまう。
【００３６】
この誤検知を回避する為、本実施の形態における自律移動装置１０の制御部は、障害物検知機能を一定時間無効化して、この時間内に衝突検知センサ補助輪３１０が軟質な路面４０２に到達するようにしている。
【００３７】
図８は、本実施の形態における自律移動装置１０が柔軟な路面４０２上にある場合の自律移動装置１０および路面４０２の一例を示す縦断面図である。上述した無効化した時間内に、図８に示されるように、衝突検知部３００は、軟質な路面４０２上に乗り上げた状態となり、自律移動装置１０が停止したままとなることが無いようにしている。
【００３８】
ここで、障害物検知機能を無効化する無効化時間の設定について説明する。例えば、本実施の形態の自律移動装置１０における、衝突検知面３０３と衝突検知センサ補助輪３１０の距離３５０は５０ｍｍであり、自律移動装置１０の移動速度は１ｍ／ｓである。したがって、衝突検知面３０３が毛足の長い柔軟な路面に反応してから０．０５秒で衝突検知センサ補助輪３１０が柔軟な路面に到達する。
【００３９】
ここからさらに、０．０５秒の間衝突検知センサ３０１を無効化し、０．０５秒後にまだ衝突検知センサ３０１が障害物を検知したままの状態を継続している場合、制御部が駆動モータ２１０を緊急停止させるように無効化時間が設定される。
【００４０】
上記の設定方法は一例であり、無効化時間として所定の固定値を設定するだけでなく、自律移動装置１０の移動速度から無効化時間を算出し、移動速度に応じて変動する無効化時間を設定するようにしてもよい。
【００４１】
また、衝突検知センサ３０１が障害物を検知してから衝突検知センサ３０１を無効化している間、制御部が自律移動装置１０の移動速度を減速させると、より安全性を高めることが出来る。
【００４２】
また、衝突検知面３０３と衝突検知センサ補助輪３１０の距離をより短くすると衝突検知センサ３０１を無効化する無効化時間を短く設定できるため、安全性をさらに高めることが出来る。
【００４３】
本実施の形態では、図８に示されるように自律移動装置１０が軟質な路面４０２上を移動している状態において、本体部１００と駆動部２００との重量の和（Ｔ）が約１００ｋｇ超であり、衝突検知部３００の重量（ｔ）が約１．０ｋｇ以下とされる。
【００４４】
さらに、本体部１００と駆動部２００との重量の和Ｔが、
Ｔ  ≧  １００  ×  ｔ      ・・・（１）
となるように設定されている。
【００４５】
本実施の形態では、衝突検知センサ補助輪スプリング３２３がないとした場合、衝突検知部３００の重さが柔軟な路面４０２の反発力よりも小さく設定されると、機構部２０１に結合されたスライド保持部材２０２に沿って、衝突検知部３００が上方に持ち上げられる。その結果、衝突検知面３０３が柔軟な路面と接触することなく移動を継続することができる。
【００４６】
ここで、本発明の有効性の検証のために実験で使用した柔軟な路面４０２、および、衝突検知センサ補助輪スプリング３２３について説明する。実験では、軟質な路面４０２として、パイル長さ１２ｍｍの絨毯を使用した。その絨毯の上に自律移動装置１０を載せると約１２ｍｍほぼすべてがつぶれてしまい、衝突検知部３００のみを載せると約５ｍｍ沈んだ。
【００４７】
そのため、自律移動装置１０が軟質な路面４０２上を移動している時には、衝突検知センサ底面３０２と軟質な路面との間に約５ｍｍの隙間を確保することができる。
【００４８】
しかしながら、前述のテストフィンガーで軟質な路面４０２をたわませながら衝突センサ底面３０２に押し込むと、衝突検知センサ３０１によって衝突が検知されない状態で自律移動装置１０が移動できる可能性がある。
【００４９】
このような可能性を低くするため、本実施の形態では、衝突検知センサ補助輪スプリング３２３で衝突検知部３００を軟質な路面４０２に押し付ける（衝突検知センサ３０１の位置を路面４０２方向に押し下げる）ことにより、軟質な路面４０２と衝突検知センサ底面３０２との隙間を少なくできるようにしている。
【００５０】
この場合、軟質な路面４０２の反発力が変わってもスプリングの加重を変更して最適な隙間に調整できる。また、硬質な路面４０１や軟質な路面４０２の段差や凹凸を乗り越えるときに、衝突検知部３００の路面への追従性を向上させることが出来る。
【００５１】
参考までに、衝突検知部を駆動部に固定した場合について説明する。図９は、衝突検知部を固定した場合の自律移動装置を示す横断面図である。また、図１０に衝突検知部を固定した場合の自律移動装置を示す縦断面図である。
【００５２】
この自律移動装置の衝突検知センサ３０１は衝突検知センサ固定部材３３０により機構部２０１に直接取り付けられており、路面に対して上下動できない。このため、軟質な路面４０２が衝突検知面３０３に接触した後、障害物に接触したものと誤検知したままとなり、自律移動装置１０は動作できなくなってしまう。
【００５３】
以上のように、本実施の形態の自律移動装置１０は、衝突検知部３００を垂直方向にスライド可能とすることで、柔軟な路面上でも自律移動が可能となる。
【００５４】
具体的には、自律移動装置１０は、硬質な路面４０１から柔軟な路面４０２に、もしくは柔軟な路面４０２から硬質な路面４０１に移動するときに、使用者に負担を強いることなく、また停止することなく、安全に自律走行を継続することができる。また、自律移動装置１０は、移動ロボット等の移動体であれば産業用、家庭用にかかわらずあらゆる移動体について利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、自律的に移動する自律移動装置に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００５６】
１  吸入具
４  吸入口
５  押圧片
９  作動子
９ａ  カム
１０ａ  押圧具
１１ａ、１１ｂ  スプリング
１２  レバー
１３ａ  矢印
Ａ  床面
１０  自律移動装置
１００  本体部
１０１  胴部
１０２  頭部
１０３  表示パネル
１１０  側面検知センサ
１１１  前方検知センサ
２００  駆動部
２０１  機構部
２０２  スライド保持部材
２１０  駆動モータ
２１１  駆動輪
２１２  駆動補助輪
３００  衝突検知部
３０１  衝突検知センサ
３０２  衝突検知センサ底面
３０３  衝突検知面
３１０  衝突検知センサ補助輪
３２０  衝突検知センサスライド部材
３２１  衝突検知センサ保持部材
３２２  センサ落下防止部材
３２３  衝突検知センサ補助輪スプリング
３３０  衝突検知センサ固定部材
３５０  衝突検知面と衝突検知センサ補助輪の距離
４０１  硬質な路面
４０２  軟質な路面
【図１】
2019003258.tif 000003
【図２】
2019003258.tif 000004
【図３】
2019003258.tif 000005
【図４】
2019003258.tif 000006
【図５】
2019003258.tif 000007
【図６】
2019003258.tif 000008
【図７】
2019003258.tif 000009
【図８】
2019003258.tif 000010
【図９】
2019003258.tif 000011
【図１０】
2019003258.tif 000012
【図１１】
2019003258.tif 000013