(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下体と、該下体の上部に設けられた上体と、前記下体に対する前記上体の角度または位置を変える重心位置調整手段と、前記下体の下部に設けられた駆動車輪および従動車輪と、を有する移動装置において、
前記駆動車輪が前方となり前記従動車輪が後方となる方向への移動中に、
前記重心位置調整手段は、
前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、安定走行できる第一の重心位置範囲に重心が収まる範囲内で前記上体の角度または位置を制御し、
前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記第一の重心位置範囲より前方に広がる第二の重心位置範囲に重心が収まる範囲内で前記上体の角度または位置を制御するものであり、
さらに、上下方向に移動可能な補助車輪を前記下体の前側に有しており、前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、前記補助車輪が接地せず、前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記補助車輪が接地することを特徴する移動装置。
【請求項２】
下体と、該下体の上部に設けられた上体と、前記下体に対する前記上体の角度または位置を変える重心位置調整手段と、前記下体の下部に設けられた駆動車輪および従動車輪と、を有する移動装置において、
前記駆動車輪が前方となり前記従動車輪が後方となる方向への移動中に、
前記重心位置調整手段は、
前記従動車輪が段差を乗り越えるときに、前記上体を前方に傾けるか、前方に移動させ、
前記従動車輪が前記段差を乗り越えた後に、前記上体を元の角度または位置に向けて移動させるものであり、
さらに、上下方向に移動可能な補助車輪を前記下体の前側に有しており、前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、前記補助車輪が接地せず、前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記補助車輪が接地することを特徴とする移動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の移動装置において、
前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときに、前記従動車輪が浮いており、
前記従動車輪が前記段差を乗り越えた後に、前記従動車輪が接地することを特徴とする移動装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の移動装置において、
さらに、前記駆動車輪が受けた衝撃を検出する衝撃検出手段、前記従動車輪の進行方向にある段差を検出する段差検出手段、または、段差位置を記録した地図データを記憶した地図データ記憶手段を有しており、
前記重心位置調整手段は、前記衝撃検出手段が衝撃を検出した後、前記段差検出手段が段差を検出した後、または、前記地図データに記録された段差位置に到達する前に、前記上体を前方に傾けるか、前方に移動させることを特徴とする移動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の移動装置において、
前記衝撃検出手段は、
走行速度指令と実走行速度の差、
前記駆動車輪を駆動する駆動手段の電流指令と実電流の差、または、
前記下体の傾斜角度、
の何れかが所定の閾値を超えたときに、衝撃を検出することを特徴とする移動装置。
【請求項６】
段差位置を記録した地図データを有する管理装置と、
該管理装置から受信した地図データに基づき移動する移動装置と、
からなる移送装置管理システムにおいて、
前記移動装置は、下体と、該下体の上部に設けられた上体と、前記下体に対する前記上体の角度または位置を変える重心位置調整手段と、前記下体の下部に設けられた駆動車輪および従動車輪と、前記管理装置との通信に用いるアンテナと、を有し、前記駆動車輪が前方となり前記従動車輪が後方となる方向への移動中に、前記重心位置調整手段は、前記従動車輪が段差を乗り越えるときに、前記上体を前方に傾けるか、前方に移動させ、前記従動車輪が前記段差を乗り越えた後に、前記上体を元の角度または位置に向けて移動させるものであり、
さらに、上下方向に移動可能な補助車輪を前記下体の前側に有しており、前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、前記補助車輪が接地せず、前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記補助車輪が接地することを特徴とする移動装置管理システム。
【請求項７】
請求項６に記載の移動装置管理システムにおいて、
前記移動装置は、第一の移動装置と、第二の移動装置であり、
前記地図データには、前記第一の移動装置が検出した段差の位置に関する段差位置情報が記録されており、
前記第二の移動装置は、当該地図データを参照して走行経路を決定することを特徴とする移動装置管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動車輪と従動車輪を持った移動装置、および、移動装置を制御する移動装置制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動車輪と従動車輪を持った移動装置は良く知られている。例えば、駆動車輪が左右に配置され、左右の駆動車輪の回転軸よりも前方、もしくは後方に、または両方に従動車輪が配置される構成は単純でありながら、移動時の安定性を確保できる。この移動装置の場合、左右の駆動車輪の回転速度を一致させることで直進移動でき、左右の駆動車輪の回転速度を異ならせることで旋回移動できる。従動車輪は駆動車輪により定まる走行方向に受動的に従うことができるような回転自由度をもって設置されている。【０００３】
このような移動装置は、段差や凹凸があるような環境下でも自由に移動できることが求められており、段差や障害を踏破する様々な手段が提案されている。【０００４】
例えば、特許文献１に記載の移動装置では、同文献の図８、図９等に示されるように、移動装置と段差の各状態に応じてエアシリンダを制御し操舵輪を振り上げ、または、振り下げるとともに、上体部移動装置を用いた前後方向の重心移動を組み合わせることで段差を乗り越えている。【０００５】
また、特許文献２に記載の移動装置は、同文献の要約書などに記載されるように、駆動輪が段差を乗り越える際に侵入角度、段差高さ、侵入速度に応じて走行方向に対して左右方向に重心移動することで、段差乗り越え時の衝突による横転もしくは横方向振動による進行方向の経路外れの防止を実現している。【０００６】
さらに、特許文献３に記載の移動装置は、同文献の図８等に示されるように、駆動車輪に設置された上下方向移動機構により従動輪の高さを相対的に変化させ、人の手によって重心を移動させながら段差（階段）を昇降している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６３６４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２０３８３号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２４２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、操舵輪を上下方向に動作できる移動機構（エアシリンダ）を用いることで段差乗り越えを実現しており、移動装置に用いるすべての操舵輪に対して移動機構（エアシリンダ）が必要となるため構造が複雑になる。【０００９】
また、特許文献２に記載の技術は駆動輪が段差を乗り越える際に移動装置の走行安定化を実現する技術であり、受動輪が段差を乗り越える際の走行安定化を実現する技術は記載されていない。【００１０】
特許文献３に記載の技術は、駆動輪を上下方向に動作できる移動機構を用いることで相対的に従動輪の高さを変え、人の手を借りながら段差乗り越えるものであり、自動走行や自立走行への応用ができないものである。【００１１】
本発明の目的は、簡易な構成で、移動装置の従動車輪が段差や凹凸があるような環境下で移動不可能となることを防ぐことができる移動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の移動装置は、下体と、該下体の上部に設けられた上体と、前記下体に対する前記上体の角度または位置を変える重心位置調整手段と、前記下体の下部に設けられた駆動車輪および従動車輪と、を有し、前記駆動車輪が前方となり前記従動車輪が後方となる方向への移動中に、前記重心位置調整手段は、前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、安定走行できる第一の重心位置範囲に重心が収まる範囲内で前記上体の角度または位置を制御し、前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記第一の重心位置範囲より前方に広がる第二の重心位置範囲に重心が収まる範囲内で前記上体の角度または位置を制御するものであり、さらに、上下方向に移動可能な補助車輪を前記下体の前側に有しており、前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、前記補助車輪が接地せず、前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記補助車輪が接地するものとした。
【００１３】
また、下体と、該下体の上部に設けられた上体と、前記下体に対する前記上体の角度または位置を変える重心位置調整手段と、前記下体の下部に設けられた駆動車輪および従動車輪と、を有し、前記駆動車輪が前方となり前記従動車輪が後方となる方向への移動中に、前記重心位置調整手段は、前記従動車輪が段差を乗り越えるときに、前記上体を前方に傾けるか、前方に移動させ、前記従動車輪が前記段差を乗り越えた後に、前記上体を元の角度または位置に向けて移動させるものであり、さらに、上下方向に移動可能な補助車輪を前記下体の前側に有しており、前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、前記補助車輪が接地せず、前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記補助車輪が接地するものとした。
【００１４】
さらに、本発明の移送装置管理システムは、段差位置を記録した地図データを有する管理装置と、該管理装置から受信した地図データに基づき移動する移動装置と、からなり、前記移動装置は、下体と、該下体の上部に設けられた上体と、前記下体に対する前記上体の角度または位置を変える重心位置調整手段と、前記下体の下部に設けられた駆動車輪および従動車輪と、前記管理装置との通信に用いるアンテナと、を有し、前記駆動車輪が前方となり前記従動車輪が後方となる方向への移動中に、前記重心位置調整手段は、前記従動車輪が段差を乗り越えるときに、前記上体を前方に傾けるか、前方に移動させ、前記従動車輪が前記段差を乗り越えた後に、前記上体を元の角度または位置に向けて移動させるものであり、さらに、上下方向に移動可能な補助車輪を前記下体の前側に有しており、前記従動車輪が段差を乗り越える前、および、乗り越えた後は、前記補助車輪が接地せず、前記従動車輪が前記段差を乗り越えるときは、前記補助車輪が接地するものとした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、移動装置移動装置移動装置移動装置の駆動車輪が段差や凹凸を乗り越えた後に、従動車輪がその段差や凹凸に引っかかり移動不能となる状況を回避することができる。したがって、段差や障害が存在する環境下でも移動可能な移動制御手法を提供できる。また、その移動制御手法を備えた移動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る移動装置１の外観図。
【図２】重心位置調整機構７による下体２に対する上体８外観図。
【図３】走行制御システム１００の概略図
【図４】実施例１に係る段差乗り越え時の各状態図。
【図５】実施例１に係る移動制御フローチャート。
【図６】実施例１に係る重心位置制御領域。
【図７】実施例２に係る移動装置１の外観図。
【図８】実施例３に係る移動装置１の外観図。
【図９】実施例３に係る段差乗り越え時の各状態図。
【図１０】実施例３に係る移動制御フローチャート。
【図１１】実施例３に係る重心位置制御領域。
【図１２】実施例４に係る移動装置管理システム。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１から図６を用いて、実施例１に係る移動装置１を説明する。まず、移動装置１の外観を図１に示す。側面図に示すように、移動装置１は上体８と下体２を重心位置調整機構７で連結し、上体８を前後に傾斜できるようにしたものである。【００１９】
また、正面図に示すように、下体２には左右に駆動車輪３ａと３ｂを配置し、それぞれに車輪駆動機構４ａ、４ｂを設置している。車輪駆動機構４ａ、４ｂはモータを備えており、モータの回転軸と駆動車輪３ａ、３ｂの回転軸を接続した状態でモータを回転させることで駆動車輪３ａ、３ｂを駆動し、移動装置１を移動させる。上面図または側面図に示すように、駆動車輪３ａと３ｂの後方には従動車輪５が設置されており、移動装置１が移動することで受動的に回転する。この従動車輪５は、駆動車輪３ａ、３ｂと同じ回転方向だけでなく、上面図に示した矢印方向にも回転できるように下体２に保持されている。すなわち、駆動車輪３ａ、３ｂにより定まる走行方向に受動的に従うように回転可能である。また、下体２には、姿勢角度や角速度を検出可能な姿勢角度検出器６が設置されている。【００２０】
側面図、上面図に示すように、上体８は下体２と重心位置調整機構７を介して接続されている。重心位置調整機構７はモータを備えており、モータを回転させることで下体２に対して上体８を矢印方向（ピッチ方向）に傾斜させることができる（例えば、図２に示すように、前傾や後傾の姿勢が可能である。）。【００２１】
また、上体８には、図示しない環境カメラやセンサ等の検出結果を基に走行経路を算出し、移動装置１への移動指令や移動装置１の位置などを算出する電子演算処理器２０を備えている。【００２２】
この電子演算処理器２０を中心とした移動装置１の走行制御システム１００の概略を図３に示す。このシステムは、主に、電子演算処理器２０、駆動車輪３ａ、３ｂ、車輪駆動機構４ａ、４ｂ、従動車輪５、姿勢角度検出器６、重心位置調整機構７で構成される。【００２３】
電子演算処理器２０は、走行経路算出部１０１と走行制御部１０２で構成される。車輪駆動機構４ａ、４ｂはそれぞれ駆動車輪制御部１０３ａ、１０３ｂ、駆動モータ１０４ａ、１０４ｂおよび位置センサ１０５ａ、１０５ｂで構成される。【００２４】
走行経路算出部１０１では、移動装置１のいる位置や環境カメラやセンサ等の検出結果を基に走行経路が検出され、走行速度指令vrefと走行方向指令ψrefが算出されて、走行制御部１０２に出力される。走行制御部１０２では、走行速度指令vrefと、位置センサ１０５ａ、１０５ｂの検出結果を用いて算出した実走行速度vを基に駆動車輪制御部１０３ａ、１０３ｂに出力する電流指令I0_refを算出する。また、走行方向指令ψrefと、位置センサ１０５ａ、１０５ｂの検出結果を用いて算出した実走行方向ψを基に左右の駆動車輪制御部１０３ａ、１０３ｂに出力する電流指令の偏差指令Id_refを算出する。移動装置１は左右に駆動車輪３ａ、３ｂがあるため、左右の駆動車輪３ａ、３ｂの回転速度や回転角度に差を生じさせることで回転角度が少ない駆動車輪の方に旋回移動可能である。すなわち、左旋回移動する場合は、駆動車輪制御部１０３ａに電流指令IL_ref（＝I0_ref-Id_ref）、駆動車輪制御部１０３ｂに電流指令IR_ref（＝I0_ref＋Id_ref）を出力する。駆動車輪制御部は１０３ａ、１０３ｂはそれぞれ電流指令IL_ref、IR_refに対応する電圧を駆動モータ１０４ａ、１０４ｂに印加して、モータを回転することで駆動車輪３ａ、３ｂが回転する。【００２５】
駆動モータ１０４ａ、１０４ｂの回転角度は位置センサ１０５ａ、１０５ｂで検出され、駆動車輪制御部１０３ａ、１０３ｂを介して走行制御部１０２で移動装置１の実走行速度vと実走行方向ψが算出される。また、実走行速度vと実走行方向ψは走行経路算出部１０１に出力されて、移動装置１の位置が算出される。【００２６】
重心位置調整機構７は上体姿勢制御部１０３ｃ、駆動モータ１０４ｃ、位置センサ１０５ｃで構成されている。走行制御部１０２では移動装置１の重心位置が算出されており、移動装置１が安定に走行できるような第一の重心位置範囲３１内（例えば、２個の駆動車輪３ａ、３ｂと１個の従動車輪５の地面との接触点で囲まれた矩形の範囲内）に常に移動装置１の重心位置が存在するように、移動装置１の加減速などに応じて、下体２に対する上体８の傾斜角度指令φrefが算出される。算出された傾斜角度指令φrefは上体姿勢制御部１０３ｃに出力され、傾斜角度指令φrefと実傾斜角度φを基に必要な駆動電圧が算出されて駆動モータ１０４ｃに印加される。駆動モータ１０４ｃの回転角度が位置センサ１０５ｃにより検出されて、上体姿勢制御部１０３ｃを介して走行制御部１０２に出力される。姿勢角度検出器６は下体２に設置されているため、下体２に対する上体８の傾斜角度φは検出せずに、走行面に対する下体２の姿勢角度のみを検出する。【００２７】
移動装置１が段差や障害を乗り越える際の各状態を図４に、また、段差乗り越え時に走行制御部１０２内で実施されている制御フローを図５に示す。【００２８】
図５に示すように、フロー２０１では、移動装置１が段差や障害物に接触したかどうかを判断している。【００２９】
段差や障害との接触を検出する方法としては、走行速度指令vrefと実走行速度vの差である偏差速度が生じているかを基準に判断する方法がある。移動装置１が段差や障害に接触すると駆動車輪３ａ、３ｂに走行を阻害する衝撃が加わり、実走行速度vが走行速度指令vrefに対して瞬間的に遅くなる。そのため、走行速度指令vrefと実走行速度vの偏差速度が通常走行では生じないような所定の閾値を超過するかどうかで検出可能であり、超過した際に駆動車輪３ａ、３ｂが段差に接触したと判断することができる。【００３０】
また、別の検出手段として、駆動モータ１０４ａ、１０４ｂに流れる電流IL、IRを用いても良い。駆動車輪３ａ、３ｂに生じる負荷に対応するため、加速度指令に対する駆動モータ１０４ａ、１０４ｂに流れる電流IL、IRが増大する。電流の増大量が増加すると駆動車輪３ａ、３ｂが段差に接触したと判断する。さらに、別の検出手段として、姿勢角度検出器６で検出されるピッチ方向の角度θおよび角速度ｄθを用いても良い。駆動車輪３ａ、３ｂに生じる負荷により移動装置１は減速状態になり、慣性により走行方向側に重心移動が生じて、下体２の姿勢が変化する。下体のピッチ方向における角度θや角速度ｄθが通常走行では生じないような所定の閾値を超過するかどうかで検出可能である。なお、上記の段差検出手段は、別々に用いて良いし、組み合わせて用いてもよい。【００３１】
移動装置１が段差などに接触し図４（ａ）の状態にある場合には、フロー２０２へ遷移して、接触していない場合は、段差などとの接触に備え、フロー２０１の判断を繰り返す。【００３２】
フロー２０２では、従動車輪５が段差や障害を乗り越えたかどうかを判断する。駆動車輪３ａ、３ｂと従動車輪５の距離Ｌはあらかじめ分かっているため、駆動車輪３ａ、３ｂの接触時の実走行速度vから従動車輪５が段差や障害に接触する想定時間t1＝L/vを予測可能である。時間t1後に従動車輪５が乗り越えている場合は、従動車輪５と段差や障害の接触により、走行速度指令vrefに対する実走行速度vの偏差速度が一時的に生じるが、実走行速度は０ではない。一方、従動車輪５が段差や障害を乗り越えずに引っかかっている場合、移動装置は走行できない状態であるため走行速度指令vrefが０より大きくても、実走行速度が０になる。すなわち、時間ｔ１後に走行速度指令vref  ＞  ０かつ実走行速度v  ＞  ０を満たすかどうかを判断する。なお、想定時間は、実走行速度vの誤差分を考慮してt1−t_offからt1＋t_offのように時間範囲で判断してもよい。また、実走行速度vに関しては、例えば、０．５  m/s以下は０とみなすという判断を実施してもよい。【００３３】
上述の不等式を満たす場合は、従動車輪が段差を乗り越えたと判断できるため、次の段差に備え、フロー２０１の判断を繰り返す。一方、この式を満たさない場合は、従動車輪５が段差に引っかかった図４（ｂ）の状態にあると判断できるため、フロー２０３に遷移する。【００３４】
フロー２０３では、重心位置調整範囲を第一の重心位置範囲３１から第二の重心位置範囲３２に変更してフロー２０４に遷移する。フロー２０３前の通常走行時にも、移動装置１の加減速に応じて下体２に対する上体８の傾斜角度φを調整することがあるが、安定走行のため、移動装置１の重心位置は常に駆動車輪３ａ、３ｂと従動車輪５で境界を形成した第一の重心位置範囲３１に収まるように重心位置調整機構７を制御している（例えば、図６（ａ））。これに対し、フロー２０３後の段差乗り越え制御中は、駆動車輪３ａ、３ｂよりも前側の範囲、すなわち移動装置１として不安定な範囲も含む第二の重心位置範囲３２（例えば、図６（ｂ））内に移動装置１の重心位置が収まるように制御され、上体８を通常より前側に前傾させることができるようになる。【００３５】
フロー２０４では、移動装置１の重心位置が第二の重心位置範囲３２に収まる範囲内で傾斜角度指令φrefを前傾方向に変更してフロー２０５に遷移する。【００３６】
フロー２０５では、上体８をより前傾させた結果、図４（ｃ）に示すように、従動車輪５が段差や障害を乗り越えるために地面から浮いた状態になっているかどうかを判断する。従動車輪５が浮いているかは、姿勢角度検出器６で検出された下体２のピッチ方向における姿勢角度θを基に判断する。例えば、下体２の姿勢角度θが、従動車輪５が段差や障害物に引っかかったと判断された時点での姿勢角度よりも大きい（前傾を表す）場合は、浮いている状態と判断してフロー２０６に遷移する。変化がない場合は、浮いていない状態と判断してフロー２０４に遷移して、傾斜角度指令φrefをさらに大きくする。【００３７】
フロー２０６では、フロー２０２と同様に、走行速度指令vref  ＞  ０かつ実走行速度v  ＞  ０を満たすかどうか、すなわち、従動車輪５が段差を乗り越えたかを判断する。
両式を満たす場合は、段差を乗り越えたと判断してフロー２０７に遷移し、満たさない場合は段差を乗り越えていないと判断してフロー２０４に遷移し、傾斜角度指令φrefをさらに大きくする。【００３８】
フロー２０７では、段差乗り越え制御から通常走行制御へ切り替える。すなわち、重心位置調整範囲を、第二の重心位置範囲３２から第一の重心位置範囲３１に戻してフロー２０８に遷移する。【００３９】
フロー２０８では、図４（ｄ）に示すように、傾斜角度指令φrefを、移動装置１の重心位置が第一の重心位置範囲３１に収まるような、通常時の傾斜角度指令に戻して、次の段差に備えた段差検出制御を継続する。【００４０】
以上のように、走行制御部１０２において、駆動車輪３ａ、３ｂと段差や障害との接触を検出してさらに、従動車輪５がその段差や障害を乗り越えたかを検出する。引っかかりを検出した際は移動装置１の第一の重心位置範囲３１から第二の重心位置範囲３２へと変更し、下体２に対する上体８の傾斜角度指令φrefを変更して、従動車輪５を地面から浮いた状態で走行することで段差や障害を乗り越え可能となる。乗り越え後は、重心位置範囲と傾斜角度指令φrefは接触検出前の状態に戻す。したがって、本実施例の移動制御手段を用いることで移動装置が段差や障害で移動不可能になることを防ぐことができる。【００４１】
なお、本実施例では、下体２に対して上体８を回転させて前傾、後傾することで重心位置調整を実施したが、走行方向において前後方向に移動させて重心位置調整を実施しても同じ効果が得られる。また、以上の実施例では、２個の駆動車輪と１個の従動車輪を持った移動装置１を例に説明したが、それらの車輪の数が限定されているものではない。
【実施例２】
【００４２】
次に実施例２の移動装置１を図７を用いて説明する。なお、実施例１の移動装置１と共通する点は説明を省略する。【００４３】
本実施例の移動装置１の下体２には、駆動車輪３ａ、３ｂと従動車輪５の間に、走行面と下体２の距離を計測可能な距離センサ１１が設置されている。距離センサ１１は超音波センサや光学センサなどにより実現される。本実施例における移動制御フローは図５と同じであるが、フロー２０２、２０６における段差と障害の乗り越え判断が異なる。他のフローは、実施例と同じであるため説明を省略する。【００４４】
本実施例では、図５のフロー２０２において、従動車輪５が段差や障害を乗り越えたかどうかを判断するために、距離センサ１１の出力を用いる。従動車輪５が段差や障害に接触する想定時間後において、距離センサ１１の出力が通常走行時の距離センサ１１の出力と同じである場合は、乗り越えたと判断して終了する。一方、通常走行時の距離センサの出力に対して距離が短いことを表す出力の場合、下体２の下に段差や障害がある、すなわち、引っかかっていると判断して、フロー２０３に遷移する。フロー２０６でもフロー２０２と同様に距離センサ１１の出力を用いる。【００４５】
以上のように、本実施例では、駆動車輪３ａ、３ｂと従動車輪５の間に設置された距離センサ１１を用いて従動車輪５が段差や障害を乗り越えたかを検出するため、実施例１の構成に比べ、より正確に従動車輪５の引っかかりを検出することができ、より適切な対応をとるｋとができる。なお、本実施例では、距離センサ１１のみを用いた乗り越え判断を例示したが、実施例１で述べた乗り越え判断手段と組み合わせて用いても良い。
【実施例３】
【００４６】
次に実施例３の移動装置１を図８から図１１を用いて説明する。なお、上述した実施例の移動装置１と共通する点は説明を省略する。【００４７】
図８に示すように、本実施例の移動装置１の下体２の前面には、出し入れ可能な補助車輪１２が設置されている。この補助車輪１２は、従動車輪５が段差や障害物に引っかかった場合などに、下体２から突出するものであり、補助車輪１２を出し入れする駆動機構が備わっている。【００４８】
移動体１が段差や障害物を乗り越える際の各状態を図９に、また、段差乗り越え時に走行制御部１０２内で実施されている制御フローを図１０に示す。【００４９】
図１０に示すフロー２０１、２０２は実施例１と同じである。従って、図９（ａ）（ｂ）に示す移動装置１の状態も、図４（ａ）（ｂ）に示した状態と同等である。【００５０】
フロー２０２で従動車輪５が段差に引っかかったと判断されたときには、フロー２１０に遷移する。フロー２１０では、補助車輪１２が下体２より突出され、フロー２１１に遷移する。【００５１】
フロー２１１では、重心位置調整範囲を第一の重心位置範囲３１から第三の重心位置範囲３３に変更してフロー２１２に遷移する。第三の重心位置範囲３３は、図１１に示すように、駆動車輪３ａ、３ｂと補助車輪１２の接地点で囲まれた矩形の範囲であり、重心がこの範囲内にあるとき、補助車輪１２が接地した状態の移動装置１は安定走行することができる。フロー２１２では、移動装置１の重心位置が第三の重心位置範囲３３内に存在するように、下体２に対する上体８の傾斜角度指令φrefを変更して、フロー２１３に遷移する。フロー２１３では、図９（ｃ）に示すように、上体８を前傾させて、補助車輪１２を走行面に接地させる。接地の判断は、駆動車輪３ａ、３ｂの位置と補助車輪１２の位置が既知であるため、姿勢角度検出器６で検出されるピッチ方向における下体２の傾斜角度θで判断可能である。接地したと判断すると、駆動車輪３ａ、３ｂを所定量駆動させ、フロー２０６に遷移する。【００５２】
フロー２０６における従動車輪５の段差乗り越え判断は実施例１と同じであり、乗り越えている場合はフロー２１５に遷移し、乗り越えていない場合はフロー２１４に遷移する。【００５３】
従動車輪５が段差を乗り越えていない場合は、フロー２１４において、補助車輪１２の位置を上体８側に変更して、すなわち、従動車輪５がより高く浮き上がる位置に補助車輪１２を移動させてから、フロー２１６に遷移する。フロー２１６では、重心位置調整範囲が移動後の補助車輪１２によって規定される新たな第三の重心位置範囲３３に変更され、フロー２１７に遷移する。フロー２１７では、移動装置１の重心位置が第三の重心位置範囲３３内に存在するように傾斜角度指令φrefを変更して、上体８をより大きく前傾させてから、フロー２０６に遷移する。【００５４】
一方、従動車輪５が段差を乗り越えた場合は、フロー２１５において、図９（ｄ）に示すように、補助車輪１２を収納した後、実施例１と同様に、フロー２０７、２０８を実行し、次の段差に備えて、フロー２０１の判断を繰り返す。【００５５】
以上のように、本実施例の移動装置１によれば、下体２に取り付けた補助車輪１２を用いることで、実施例１と同等の効果に加え、より安定した段差乗り越えを実現することができる。【００５６】
なお、本実施例では、補助車輪１２は普段は収納されている構成としたが、上下方向に移動できるように制御できるものであれば、あらかじめ突出していても良い。また、補助車輪１２が走行面に接地することを確認したが、実施例１と同様に接地を確認する前に走行して判断しても同等の効果が得られる。また、補助車輪１２としたが、先端が滑りやすい材料で製作された支持棒のようなものでも良い。
【実施例４】
【００５７】
次に、図１２を用いて、実施例４に係る移動装置管理システムを説明する。この移動装置管理システムは、移動装置１Ａ、１Ｂ、および、これらを管理する管理装置１２０からなる。なお、移動装置１Ａ等は、管理装置１２０との通信用のアンテナと、受信したデータを記憶するメモリを持つ以外は、上述した実施例の移動装置１と同等であるため、重複する説明は省略する。【００５８】
図１２に示すように、管理装置１２０は、ＣＰＵなどの制御装置１２０ａと、ＨＤＤなどの記憶媒体１２０ｂと、外部装置とのインターフェース１２０ｃと、無線通信を行うためのアンテナ１２０ｄとから構成されている。記憶媒体１２０ｂには、移動装置１Ａ、１Ｂが走行するエリアの形状や地形に関する地図データ１２０ｂ１が記録されている。この地図データ１２０ｂ１には、エリア形状等に関する情報に加え、当該エリア内に存在する、移動装置１が乗り越えることができる段差の位置に関する段差位置情報と、移動装置１が乗り越えることができない障害物の位置に関する障害物位置情報が含まれている。【００５９】
移動装置１Ａ、１Ｂは、無線通信を介して、管理装置１２０が持つ地図データ１２０ｂ１を取り込み、それを参照した自律走行、または、遠隔制御走行を行うことができる。すなわち、走行予定経路上の段差を予め把握できたときには、実施例１から実施例３の何れかの段差乗り越え制御を、段差に到着する前から開始することで、より短い時間で段差を乗り越えることができる。また、走行予定経路上の障害物を予め把握できたときには、それを回避した走行経路に切り替えることができる。【００６０】
また、移動装置１Ａ、１Ｂがエリア上の新たな段差や障害物を検出したときには、それに関する段差位置情報または障害物位置情報を、管理装置１２０に送信し、地図データ１２０ｂ１を更新しても良い。これにより、例えば、移動装置１Ａが発見し地図データ１２０ｂ１に反映された新たな段差や障害を踏まえて、移動装置１Ｂの走行経路を決定できるため、移動装置管理システム全体としての走行効率向上を図ることができる。【００６１】
なお、ここでは、二台の移動装置１Ａ、１Ｂを管理する移動装置管理システムを例に説明したが、管理対象の移動装置１は単数であっても良いし、三台以上でも良い。管理対象となる移動装置１が単数である場合には、管理装置１２０の構成を移動装置１に組み込んだ構成、すなわち、移動装置１内の記憶媒体１２０ｂに地図データ１２０ｂ１を記録した構成としても良い。【００６２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。【００６３】
また、制御線や情報戦は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１、１Ａ、１Ｂ  移動装置、２  下体、３ａ、３ｂ  駆動車輪、４ａ、４ｂ  車輪駆動機構、５  従動車輪、６  姿勢角度検出器、７  重心位置調整機構、８  上体、１１  距離センサ、１２  補助車輪、２０  電子演算処理器、３１  第一の重心位置範囲、３２  第二の重心位置範囲、３３  第三の重心位置範囲、１００  走行制御システム、１０１  走行経路算出部、１０２  走行制御部、１０３ａ、１０３ｂ  駆動車輪制御部、１０３ｃ  上体姿勢制御部、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  駆動モータ、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ  位置センサ、１２０  管理装置、１２０ａ  制御装置、１２０ｂ  記憶媒体、１２０ｂ１  地図データ、１２０ｃ  インターフェース１２０ｄ  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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