(57)【要約】【課題】  従来、不整地環境を移動する移動体の移動方式において、主推進力発生部により走行するのみならず、可動腕３を用いて走行することで、走破性を向上させる方式が採られている。しかしながら、走破性が向上する反面、遠隔操作が困難になるという問題があった。【解決手段】  本発明における不整地移動体は、主推進力発生部、可動腕部、測距装置を有する。測距装置を用いることで、地形に応じて可動腕を動かし、なお且つ転倒安定性を考慮に入れながら、移動体が半自律的に移動することにより、操縦者は移動体の移動方向を指示するのみで、移動体がその方向の不整地に応じた不整地移動機構の安全な動作を自律的に生成することが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の主推進力発生部、移動体本体、可動腕、測距装置を有する不整地移動体の半自律走行法
（イ）走行面に接触することにより推進力を移動体本体に持たせる主推進力発生部
（ロ）上記主推進力発生部を搭載した移動体本体
（ハ）上記主推進力発生部を搭載した可動腕
（ニ）上記移動体本体に搭載された測距装置
上記可動腕の動作範囲内における、可動腕の動作中心と測距点を結ぶ線分が地面とのなす角度を最大とする測距点に、可動腕が接触する角度を目標角として、可動腕の角度制御を行う半自律走行法
【請求項２】
移動体の転倒の安定性を考慮に入れることを特徴とする請求項１記載の半自律走行法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、不整地移動体の半自律走行に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、不整地を移動する移動体において、その不整地走行能力を高めるために、可動腕を搭載したものが存在した。しかしながら、走行性を高めた反面、移動体の遠隔操作が非常に困難になるという問題があった。【０００３】  上記問題を解決するために、不整地移動体に事前に動作計画を行わせる方法が報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。【０００４】上記問題を解決するために、可動腕と地面との接触から動作を決定していく半自律不整地走行の研究が報告されている（例えば、非特許文献２参照。）。また、非特許文献３では、不整地移動体用の半自律走行法において正規化エネルギー安定余裕が示されている。
【非特許文献１】高井優介，藤村甫，奥川雅之，橋本周司  著，“サブクローラを有するレスキューロボットの自律的段差踏破制御”，ロボティクス・メカトロニクス講演会’０７講演論文集，ｐａｇｅｓ  ２Ｐ１−Ｊ０４（１）−（２），２００７．
【非特許文献２】Ｋａｚｕｎｏｒｉ  Ｏｈｎｏ，  Ｓｈｏｕｉｃｈ  Ｍｏｒｉｍｕｒａ，  Ｓａｔｏｓｈｉ  Ｔａｄｏｋｏｒｏ  著，  “Ｅｉｊｉ  Ｋｏｙａｎａｇｉ，  ａｎｄ  Ｔｏｍｏａｋｉ  Ｙｏｓｈｉｄａ．  “Ｓｅｍｉ−ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  ｒｅｓｃｕｅ  ｃｒａｗｌｅｒｒｏｂｏｔ  ｈａｖｉｎｇ  ｆｌｉｐｐｅｒｓ  ｆｏｒ  ｇｅｔｔｉｎｇ  ｏｖｅｒ  ｕｎｋｎｏｗｎｓｔｅｐｓ”，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２００７  ＩＥＥＥ／ＲＳＪ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｒｏｂｏｔｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  ｐａｇｅｓ  ３０１２−３０１８，２００７．
【非特許文献３】広瀬茂男，塚越秀行，米田完  著．不整地における歩行機械の静的安定性評価基準．日本ロボット学会誌，１６（８）：４８−５４，１９９８．
【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、上述した従来の不整地移動体に事前に動作計画を行わせる方法では、状況の変化に柔軟に対応できない可能性があるという問題がある。【０００６】  本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、測距装置を用いて、非接触で地形情報を獲得し、簡単な規則により不整地走行動作を実現させる方法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】
【０００７】    本発明の不整地移動体用の半自律走行法は、測距装置により非接触で地形情報を獲得し、可動腕の動作範囲内における、可動腕の動作中心と測距点を結ぶ線分が地面とのなす角度を最大とする測距点に、可動腕が接触する角度を目標角として、可動腕の角度制御を行うものである。【０００８】  すなわち、本発明の半自律走行法は、主推進力発生部、移動体本体、可動腕、測距装置を有する不整地移動体であって、前記主推進力発生部は、走行面に接触することにより推進力を移動体本体に持たせ、前記移動体本体は、当該主推進力発生部を搭載して、可動腕は、上記主推進力発生部を搭載して、測距装置は、上記移動体本体に搭載され、上記可動腕の動作範囲内における、可動腕の動作中心と測距点を結ぶ線分が地面とのなす角度を最大とする測距点に、可動腕が接触する角度を目標角として、可動腕の角度制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の不整地移動体用の半自律走行法によれば、下記非特許文献３において提案されている正規化エネルギー安定余裕を考慮に入れることにより、移動体の安定性も考慮に入れ不整地走行を実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、不整地移動体の半自律走行法にかかる（第１の）発明を実施するための最良の形態について説明する。【００１１】図１は本発明の不整地移動体の半自律走行法にかかわる不整地移動体の不整地走行動作を示す側面図である。
図１において、不整地移動体は、主推進力発生部１、移動体本体２、可動腕３、測距装置４により構成される。【００１２】主推進力発生装置１について説明する。主推進力発生装置は、走行面との接触により、移動体本体に推進力を発生するものである。例えば車輪、無限軌道機構、脚機構などがあるがこれに限定されるものではない。移動体本体２、および可動腕３に搭載することができる。【００１３】移動体本体２について説明する。移動体本体は、不整地移動体の本体をなすものであり、その構造は例として軽金属製の箱型構造などがあるが、材質、構造ともにこれに限定されるものではない。【００１４】可動腕３について説明する。可動体３は移動体本体に対して相対的に稼動する腕上の構造である。  例として、その構造は例として軽金属製の箱型構造などがあるが、材質、構造ともにこれに限定されるものではない。また、その運動も移動体本体に対して、回転運動などがあるが、これに限定されるものではなく、並進運動を組み合わせたものも可能である。【００１５】測距装置４について説明する。測距装置４は、移動体本体２に対して、走査面が地面と垂直になるように設置されている。設置位置から、前方の障害物までの距離計測を行う。例としてレーザーなどの光学式のものがあるが、これに限定されるものではない。【００１６】図２は本発明の不整地移動体の半自律走行法にかかわる不整地移動体の段差踏破時の幾何学的側面図である。次に、不整地移動体が段差を乗り越えるための条件について説明する。該条件は、不整地移動体の重心の底面高ｈ（重心位置から鉛直下向きに伸ばした直線上の、移動体の底面と地面との間の距離、図２を参照）が、乗り越え対象となる段差高さＨに対して、ｈ＞Ｈを満たすことである。この条件を満たすとき重心が主推進力発生装置１と段差の接触点を越えることができるため、接触点において右回りのモーメントが発生し、段差を登ることができる。このｈは、幾何学的に移動体本体が接地する場合（図２上段）と、後可動腕３が接地する場合（図２下段）の２つの場合が存在する。
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ここで、（１）式は、移動体本体が接地する場合、（２）式は、後可動腕３が接地する場合である。なお、各パラメータは、図２内で定義されるものとする。仮に（１）式において、段差踏破が不可能となっても、後可動腕３を制御することで（２）式に移行することが可能となるため、段差踏破の議論は、（２）式のみに注目すればよい。（２）式の第３項を最大とするのは、θｂ−θｒ＝９０［ｄｅｇ］となるときであり、これは、後可動腕３が地面と垂直となる場合である。このθｂ＝θｍａｘとなるときが、ｈを最大とする条件であるため、θｍａｘが定まると、不整地移動体の踏破可能な段差の高さが計算可能となる。【００１７】図３は本発明の不整地移動体の半自律走行法にかかわる正規化エネルギー安定余裕の一例を示す図である。不整地移動体は、前後の可動腕３の角度を制御することが可能であるため、後可動腕３の角度θｒと本体のピッチ角θｂの二変数による正規化エネルギー安定余裕が計算できる。その計算結果をグラフにしたものが図３である。縦軸は、本体のピッチ角θｂ、横軸が後可動腕３の角度θｒ、各色が正規化エネルギー安定余裕を表しており、黄色に近いほど安定余裕が大きくなる。後可動腕３が地面に接地しない場合と、地面に接地する場合とでｈの計算式が異なるため（式（４）、式（５）参照）、正規化エネルギー安定余裕にも不連続面が生ずる。本例では、移動体本体２のピッチ角の上限角をθｍａｘ＝３０［ｄｅｇ］と設定したので、θｂ＝３０［ｄｅｇ］となる軸上で下に行くほど、（つまり後可動腕３が垂直に近くなるほど）、正規化エネルギー安定余裕が小さくなる。例えば、平地における正規化エネルギー安定余裕に対し、３０パーセントの余裕を考慮することを考えると、正規化エネルギー安定余裕は０．１５［ｍ］となるため、このグラフより、後可動腕３の角度θｒは、−２０［ｄｅｇ］程度に抑えることが望ましい。
以上のことから、本発明を実施するための最良の形態によれば、その時々の地形を把握しながら、移動体が走行するため、半自律的に不整地移動体を走行させることができる。【００１８】  なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】不整地移動体の半自律走行法にかかわる不整地移動体の不整地走行動作を示す側面図である。
【図２】不整地移動体の半自律走行法にかかわる不整地移動体の段差踏破時の幾何学的側面図である。
【図３】不整地移動体の半自律走行法にかかわる正規化エネルギー安定余裕の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】１‥‥主推進力発生部、２‥‥移動体本体、３‥‥可動腕、４‥‥光学式測距装置、５‥‥走行面、６‥‥測距点、７‥‥段差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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