JP2009118995A - 自律走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】段差検知機構による床面の段差検知後においても自走装置本体の移動が可能な自律走行装置を提供することを目的とする。
【解決手段】自走装置本体４に設けた段差検知機構７を床面Ａの段差部Ｂの検知後に自走装置本体４の底部より突出した状態から自走装置本体４の底部に設けた機構収納部６へと収納可能としたものである。これによって、段差検知機構７による床面Ａの段差部Ｂの検知後においても段差検知機構７が段差部Ｂに引掛かることがなく、段差部Ｂを回避して自走装置本体４の移動が可能となり、作業がスムーズに行える。
【選択図】図１

Description

本発明は、段差部のある床面上を自律して走行する自律走行装置に関するものである。

従来、この種の自律走行装置として、自走装置本体の底部の前方に略平面状の床面では床面に支えられ収納されており床面の段差部で支えがなくなると下方向に動作して自走装置本体底部から突出するよう構成された段差検知機構を設けることにより、床面の段差部を検知し自走装置本体を停止させるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

これは、図５に示すように、自走装置本体１の底部に駆動部２が設けられており、自走装置本体１底部の駆動部２より前方に段差検知機構３が設けられている。この段差検知機構３は上下動が可能で略平面状の床面上では床面Ａに支えられているが、床面の段差部にくると支えがなくなり、下方向（矢印方向）に動作して自走装置本体１底面から突出する。この段差検知機構３が突出したことでスイッチ３ａが動作することで床面の段差部を検知し自走装置本体１を停止させるものである。
特開平８−８０２７７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、段差検知機構３による床面Ａの段差部検知後、自走装置本体１が床面Ａの段差部を回避しようとして後進すると、段差検知機構３が段差部検知で突出したままであるので、段差部に段差検知機構３が引掛かり移動できなくなることがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、段差検知機構による床面の段差部検知後においても自走装置本体の移動が可能な自律走行装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自律走行装置は、自走装置本体に設けた段差検知機構を床面の段差部検知後に自走装置本体の底部より突出した状態から自走装置本体の底部に設けた機構収納部へと収納可能としたものである。

これによって、段差検知機構による床面の段差部検知後においても段差検知機構が段差部に引掛かることがなく、段差部を回避して自走装置本体の移動が可能となり、作業がスムーズに行える。

本発明の自律走行装置は、床面の段差部検知後においても段差部を回避して自走装置本体の移動が可能となり、作業がスムーズに行える。

第１の発明は、自走装置本体と、自走装置本体の底部に配置され自走装置本体を移動させる駆動部と、自走装置本体の底部に駆動部より前方に設けた機構収納部と、機構収納部に配置され床面では床面に支えられて機構収納部に収納されており床面の段差部で支えがなくなった場合には下方向に動作して自走装置本体の底部から突出する段差検知機構と、段差検知機構の上下動作を検知する段差検知スイッチとを備え、前記段差検知機構は床面の段差部検知後に自走装置本体の底部より突出した状態から機構収納部へと収納可能とした自律走行装置とする。これによって、段差検知機構による床面の段差部検知後においても段差検知機構が段差部に引掛かることがなく、段差部を回避して自走装置本体の移動が可能となり、作業がスムーズに行える。

第２の発明は、特に、第１の発明において、段差検知機構は自走装置本体が後進した際に突出した状態から自動的に機構収納部に収納される構成としたことにより、自走装置本体が後進し確実に床面の段差部から離れる動作に移ってから段差検知機構を収納することになるため、より確実に段差部を回避し移動することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、段差検知機構は自走装置本体が前進した際に突出した状態から自動的に機構収納部に収納される構成としたことにより、段差検知機構が突出した状態では段差検知機構が床面の段差部に引掛かる方向へと進むことがないため、確実に段差部を回避し移動することができる。また、この構成の場合は、床面の溝状の段差部を乗り越え移動することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、段差検知機構は段差部検知により自走装置本体が停止中に突出した状態から自動的に機構収納部に収納される構成としたことにより、自走装置本体が移動する前に時間をかけて段差検知機構を確実に収納できるため、確実に段差部を回避し移動することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、段差検知機構は自走装置本体の移動時に床面の段差部に押されて機構収納部に収納される構成としたことにより、新たな動力源を設けることなく段差検知機構を自動的に収納することができる。

第６の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、段差検知機構は機構駆動源によって動作され機構収納部に収納される構成としたことにより、段差検知機構を確実に収納することができる。

第７の発明は、特に、第６の発明において、段差検知機構は突出した状態でのみ機構駆動源に接続される構成としたことにより、段差検知機構が突出した状態なのか収納された状態なのかを検知して機構駆動源を動作させる必要がなくなる。

第８の発明は、特に、第６または第７の発明において、機構駆動源は駆動部と連動して動作する構成としたことにより、新たに動力源を設けることなく段差検知機構を自動的に収納することができる。

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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における自律走行装置を示すものである。

図１（ａ）において、自走装置本体４の底部には車輪などの駆動部５が設けられている。自走装置本体４底部の駆動部５より前方には内側に窪んだ形状の凹部からなる機構収納部６が設けられている。機構収納部６には通常使用時に球状をした接触端部７ａが床面Ａに接する段差検知機構７と、段差検知機構７の操作端部７ｂにより動作する段差検知スイッチ８が設けられている。また、段差検知機構７は途中が回転軸９により回動自在になっており、通常使用時には接触端部７ａが床面Ａに支えられて機構収納部６に収納されている。

自走装置本体４は略平面状の床面Ａ上にあり、床面Ａに対し駆動部５と段差検知機構７が接している。段差検知機構７は回転軸９を中心に回動自在で、床面Ａに接する接触端部７ａが上下に動作できる。段差検知機構７は機構収納部６に収納された状態では操作端部７ｂが段差検知スイッチ８に接しておらず、段差検知スイッチ８は動作していない。

図１（ｂ）において、自走装置本体４は床面Ａの段差部Ｂに位置している。駆動部５は床面Ａに接しているが、段差検知機構７の接触端部７ａは床面Ａと接していない。段差検知機構７の接触端部７ａは回転軸９を中心に自重で回転して下方向へ移動し自走装置本体４の底部から突出している。この状態では段差検知機構７の操作端部７ｂは段差検知スイッチ８に接しており、段差検知スイッチ８は押し込まれた状態になって、段差部Ｂを検知している。

以上のように構成された自律走行装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、自律走行装置を起動すると、駆動部５が駆動される。駆動部５によって自律走行装置は略平面状の床面Ａ上を移動する（図１（ａ））。

自律走行装置が移動し床面Ａの段差部Ｂに達すると、段差検知機構７は駆動部５より前方にある機構収納部６に収納されているため駆動部５よりも早く段差部Ｂに到達し床面Ａから離れる。段差検知機構７の接触端部７ａは床面Ａに支えられることで機構収納部６に収納されているため、床面Ａから離れることで回転軸９を中心に回転し下方向へと移動する（図１（ｂ））。

回転に伴いこれまで接していなかった段差検知機構７の操作端部７ｂと段差検知スイッチ８が接触し、段差検知スイッチ８が押し込まれて床面Ａに段差部Ｂがあることが検知される。段差部Ｂを検知すると駆動部５は停止し、自走装置本体４が段差部Ｂに落下するのを防ぐ。

自走装置本体４は停止後に駆動部５によって段差部Ｂから離れるように移動し始める。段差検知機構７の接触端部７ａは自走装置本体４の底部から突出した状態であるため、移動に伴って段差検知機構７は段差部Ｂに当たる。段差検知機構７の接触端部７ａが段差部Ｂに接触した状態で、さらに駆動部５は自走装置本体４を後ろ方向に移動させようとする。それによって段差検知機構７は接触している段差部Ｂから力を受ける。段差検知機構７は回転軸９を中心に回動可能な構成であるため、段差部Ｂから受けた力で回転動作し機構収納部６へと収納される（図１（ａ））。

また、床面Ａの段差部Ｂが溝状であった場合には自律走行装置はそのまま前進する。この場合も後退した場合と同様に、自走装置本体４から突出している段差検知機構７が段差部Ｂに接触する。段差検知機構７は後退した場合とは逆方向の力を受けるため、後退時とは逆方向に回転動作し機構収納部６へと収納されることになる。

前進した場合と後退した場合で、段差検知機構７の機構収納部６への収納のされ方が異なる。しかし機構収納部６全体が駆動部５よりも前方に配置しているため、収納のされ方に関わらず段差検知機構７の方が駆動部５よりも床面Ａの段差部Ｂに到達し、床面の段差部Ｂを検知することができる。

このように、本実施の形態では、床面の段差部Ｂを検知後に段差検知機構７が段差部に引掛からないよう機構収納部６に収納されるため移動できなくなることがなく、自律走行装置は引き続き移動することができ、作業がスムーズに行える。

なお、本実施の形態において、段差検知機構７は前進した場合と後退した場合で機構収納部６への収納のされ方が異なる構成としたが、図２に示すように、段差検知機構７の接触端部７ａを回転軸９に関して軸対象に構成し、前進した場合と後退した場合で機構収納部６への収納のされ方が異ならない構成としてもよい。この場合は、段差部Ｂにおいては接触端部７ａのいずれかが段差検知スイッチ８と接触することとなる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における自律走行装置を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図３（ａ）において、機構収納部６の段差検知機構７は、接触端部７ａと操作端部７ｂを有し、上下に移動可能としている。そして、操作端部７ｂ側には突出補助バネ１０が設けられていて、接触端部７ａが常に床面Ａに接触するように付勢している。また、段差検知機構７を動作させる機構駆動源１１は段差検知機構７と接続された状態で設けられている。この機構駆動源１１は、モータ、ギアなどからなり、段差検知機構７に設けたラック７ｃとかみ合っていて、段差検知機構７を機構収納部６に戻す際に動作するものである。

図３（ａ）の状態では、自走装置本体４は略平面状の床面Ａ上にある。床面Ａに対し駆動部５と段差検知機構７が接している。段差検知機構７は床面Ａに支えられて機構収納部６に収納された状態になっている。突出補助バネ１０は段差検知機構７が機構収納部６に収納された状態では縮められた状態にあり、段差検知機構７を下に押し出すように力を加えている。また、機構駆動源１１は動作しておらず、段差検知機構７は段差検知スイッチ８に接していない。

図３（ｂ）において、自走装置本体４は床面の段差部Ｂに位置している。駆動部５は床面Ａに接しているが、段差検知機構７の接触端部７ａは床面Ａと接していない。突出補助バネ１０は伸びた状態で段差検知機構７は自走装置本体４の底部から突出している。また段差検知機構７の操作端部７ｂは段差検知スイッチ８に接しており、段差検知スイッチ８は押し込まれた状態になっている。

以上のように構成された自律走行装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、自律走行装置を起動すると、駆動部５によって自律走行装置は略平面状の床面Ａ上を移動する（図３（ａ））。

自律走行装置が移動し床面の段差部Ｂに達すると、段差検知機構７は床面Ａから離れる。段差検知機構７は機構駆動源１１と接続されており、機構駆動源１１が動作していない状況でも抵抗を受けるため下方向に移動しにくいが、突出補助バネ１０によって下方向に力を受けているため下方向へと動作する（図３（ｂ））。

下方向への動作に伴い段差検知機構７の操作端部７ｂが段差検知スイッチ８を押し込み床面に段差部Ｂがあることが検知される。床面の段差部Ｂを検知すると駆動部５は停止し自走装置本体４が床面の段差部Ｂから落下するのを防ぐ。

自走装置本体４は停止後に機構駆動源１１を動作させる。機構駆動源１１は突出補助バネ１０を縮めつつ段差検知機構７を機構収納部６へと収納し、その状態を維持する（図３（ａ））。

自走装置本体４は床面の段差部Ｂを検知後に段差検知機構７が段差部Ｂに引掛からないよう機構収納部６収納されるため移動できなくなることがなく、引き続き移動することができる。自走装置本体４は段差検知機構７の収納後に駆動部５によって床面の段差部Ｂから離れるように移動し始める。床面の段差部Ｂから離れると機構駆動源１１は停止され、再び床面の段差部Ｂでは段差検知機構７が下方向へ移動可能になる。

このように、本実施の形態では、段差検知機構７は機構駆動源１１によって動作され機構収納部６に収納される構成としたことにより、段差検知機構７を確実に収納することができる。

なお、段差検知機構７は突出した状態でのみ機構駆動源１１に接続される構成とすることにより、段差検知機構７が突出した状態なのか収納された状態なのかを検知して機構駆動源１１を動作させる必要がなくなる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における自律走行装置を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図４（ａ）において、機構収納部６の段差検知機構７は、接触端部７ａと操作端部７ｂとひさし状に伸びた被操作端部７ｃとを有し、上下に移動可能としている。また段差検知機構７を動作させる機構駆動源１１として、ある半径方向に凸な形状を有する駆動カム１２が設けられている。駆動カム１２は駆動部５とベルトで接続された状態であり、駆動部５の動作に連動して動作するが段差検知機構７の被操作端部７ｃとは接続されていないものである。

図４（ａ）の状態では、自走装置本体４は略平面状の床面Ａ上にある。床面Ａに対し駆動部５と段差検知機構７が接している。段差検知機構７は床面Ａに支えられて機構収納部６に収納された状態になっている。また、段差検知機構７は段差検知スイッチ８に接しない状態にある。

図４（ｂ）において、自走装置本体４は床面Ａの段差部Ｂに位置している。駆動部５は床面Ａに接しているが、段差検知機構７の接触端部７ａは床面Ａと接しておらず自走装置本体４の底部から突出している。また段差検知機構７の操作端部７ｂは段差検知スイッチ８に接しており、段差検知スイッチ８は押し込まれた状態になっている。段差検知機構７の被操作端部７ｃは駆動カム１２と接している。ただし、駆動カム１２の凸部が上方向に向いていない。

以上のように構成された自律走行装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、自律走行装置を起動すると、駆動部５によって自律走行装置は略平面状の床面Ａ上を移動する（図４（ａ））。また駆動カム１２も駆動部５と連動して回転し始める。段差検知機構７は床面Ａによって支えられており、段差検知機構７と駆動カム１２は接続されていない。駆動カム１２の回転により、駆動カム１２の凸部が真上に来た場合のみ駆動カム１２と段差検知機構７は接触するが、段差検知機構７が移動することはない。

自律走行装置が移動し床面の段差部Ｂに達すると、段差検知機構７の接触端部７ａは床面Ａから離れる。段差検知機構７は支えを失うことで自走装置本体４底部から突出するよう下方向に移動し、その動作によって段差検知機構７の被操作端部７ｃが駆動カム１２と接続される（図４（ｂ））。

駆動カム１２が動作して凸部の方向が変わると、段差検知機構７は被操作端部７ｃを介して上下に動作する。段差検知機構７が最も下まで移動すると、段差検知機構７が段差検知スイッチ８を押し込み床面に段差部Ｂがあることが検知される。床面の段差部Ｂを検知すると駆動部５は停止し、自走装置本体４が床面の段差部Ｂから落下するのを防ぐ。

自走装置本体４は停止後に駆動部５によって床面の段差部Ｂから離れるように移動し始める。駆動部５が動作するため駆動カム１２が動作され段差検知機構７が再び上下動作を始める。段差検知機構７が上がった時点で床面の段差部Ｂから離れることで、段差検知機構７が段差部Ｂに引っ掛かることはなく、自律走行装置は引き続き移動することができる。

このように、本実施の形態では、機構駆動源１１は駆動部５と連動して動作する構成としたことにより、新たに動力源を設けることなく段差検知機構７を自動的に収納することができる。

なお、上記した各実施の形態１〜３における構成は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することができるものであり、各実施の形態そのものの構成に限られるものではない。

以上のように、本発明にかかる自律走行装置は、床面の段差検知後においても段差部を回避して自走装置本体の移動が可能となり、作業がスムーズに行えるので、掃除ロボット、監視ロボット、その他の作業ロボットなど自律走行する装置全般に適用することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１における自律走行装置の床面上での使用状態を示す断面図（ｂ）同床面の段差部での使用状態を示す断面図 同自律走行装置の他の構成を示す断面図 （ａ）本発明の実施の形態２における自走式掃除機の床面上での使用状態を示す断面図（ｂ）同床面の段差部での使用状態を示す断面図 （ａ）本発明の実施の形態３における自律走行装置の床面上での使用状態を示す断面図（ｂ）同床面の段差部での使用状態を示す断面図 従来の自走式掃除機の断面図

符号の説明

４ 自走装置本体
５ 駆動部
６ 機構収納部
７ 段差検知機構
８ 段差検知スイッチ
１１ 機構駆動源
Ａ 床面
Ｂ 段差部

Claims (8)

1. 自走装置本体と、自走装置本体の底部に配置され自走装置本体を移動させる駆動部と、自走装置本体の底部に駆動部より前方に設けた機構収納部と、機構収納部に配置され床面では床面に支えられて機構収納部に収納されており床面の段差部で支えがなくなった場合には下方向に動作して自走装置本体の底部から突出する段差検知機構と、段差検知機構の上下動作を検知する段差検知スイッチとを備え、前記段差検知機構は床面の段差部検知後に自走装置本体の底部より突出した状態から機構収納部へと収納可能とした自律走行装置。
2. 段差検知機構は自走装置本体が後進した際に突出した状態から自動的に機構収納部に収納される構成とした請求項１に記載の自律走行装置。
3. 段差検知機構は自走装置本体が前進した際に突出した状態から自動的に機構収納部に収納される構成とした請求項１または２に記載の自律走行装置。
4. 段差検知機構は段差部検知により自走装置本体が停止中に突出した状態から自動的に機構収納部に収納される構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の自律走行装置。
5. 段差検知機構は自走装置本体の移動時に床面の段差部に押されて機構収納部に収納される構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
6. 段差検知機構は機構駆動源によって動作され機構収納部に収納される構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
7. 段差検知機構は突出した状態でのみ機構駆動源に接続される構成とした請求項６に記載の自律走行装置。
8. 機構駆動源は駆動部と連動して動作する構成とした請求項６または７に記載の自律走行装置。

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