JP2005235048A - Mobile device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inexpensive and high-precision mobile device capable of being moved by remote control, wherein problems of conventional mobile device are resolved. <P>SOLUTION: The mobile device is provided with; a main body part 1 having driving wheels 3 and 6 attached thereto; an elastic member 12 fixed to a side surface of the main body part 1; a bumper part 11 which is attached to the main body part 1 through the elastic member 12 and has a shape covering a bottom and the side surface of the main body part 1 as one body and projecting from the side surface of the main body part and can be displaced in the horizontal direction by bending of the elastic member 12; a reflective optical sensor 10 which is attached to the main body part 1 and detects displacement in the horizontal direction of the bumper part 11; and a drive control part 9 which analyzes a value detected by the reflective optical sensor 10 to detect a collision with an obstacle, in response to displacement in the horizontal direction of the bumper part 11 and sends a command to a motor 2 for driving the driving wheels 3 and 6 so as to move the mobile device away from the obstacle. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、遠隔操作で移動可能な移動体装置に関する。   The present invention relates to a mobile device that can be moved remotely.

従来の遠隔操作で移動可能な移動体装置においては、一度移動体装置本体を障害物に衝突させることで、移動体装置本体側面に複数個配置された感圧センサが押圧され、これにより障害物の有無と方向とを検出して障害物を回避して進行していた。   In a conventional mobile device that can be moved by remote operation, once the mobile device body collides with an obstacle, a plurality of pressure-sensitive sensors arranged on the side surface of the mobile device body are pressed, thereby obstructing the obstacle. It was progressing while avoiding obstacles by detecting the presence and absence and direction.

なお、移動体装置の検出技術については、たとえば特開昭５９−９１５１３号公報に記載されている。
特開昭５９−９１５１３号公報 Note that the detection technique of the mobile device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-91513.
JP 59-91513 A

このように、従来の移動体装置では、光センサ等と比較すると高価な感圧センサを複数個用いているために、移動体装置のそのものが高価になるという問題を有していた。   As described above, the conventional mobile device has a problem that the mobile device itself is expensive because a plurality of expensive pressure-sensitive sensors are used as compared with an optical sensor or the like.

また、感圧センサは、ある一定以上の重量と速度あるいは加速度で生じる押圧力が作用したときに検出する設計であるために、移動体装置が小型軽量の場合には、正確な検出が困難になるといった問題を有していた。   In addition, since the pressure sensor is designed to detect when a pressing force generated by a certain weight and speed or acceleration is applied, accurate detection is difficult when the mobile device is small and light. Had the problem of becoming.

そこで、本発明は、廉価で高精度の移動体装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive and highly accurate mobile device.

この課題を解決するために、本発明の移動体装置は、走行手段が取り付けられた本体部と、本体部の側面に固定された弾性部材と、弾性部材を介して本体部に取り付けられ、本体部の底面および側面の少なくとも一部を一体形状で覆って本体部の側面から突出した形状を有し、弾性部材の撓みにより水平方向に変位可能とされたバンパ部と、本体部に取り付けられ、バンパ部の水平方向の変位を検出する光学センサと、バンパ部が水平方向に変位したときに光学センサが検出した値を解析して障害物との衝突を検出し、走行手段を駆動する駆動部に対して障害物から離れる方向に移動するよう指示を出す駆動制御部とを備えた構成としたものである。   In order to solve this problem, a mobile device according to the present invention includes a main body portion to which traveling means is attached, an elastic member fixed to a side surface of the main body portion, and attached to the main body portion via the elastic member. A bumper part that covers at least a part of the bottom surface and side surface of the part in an integral shape and protrudes from the side surface of the main body part, and can be displaced in the horizontal direction by bending of the elastic member; An optical sensor for detecting the horizontal displacement of the bumper unit, and a drive unit for driving the traveling means by detecting a collision with an obstacle by analyzing a value detected by the optical sensor when the bumper unit is displaced in the horizontal direction And a drive control unit for instructing to move in a direction away from the obstacle.

本発明の好ましい形態において、光学センサは、バンパ部に形成されたバンパ開口部が移動することにより発光部から照射された光が受光部に受光されるか否かでバンパ部の変位を検出する反射型光センサである。   In a preferred embodiment of the present invention, the optical sensor detects the displacement of the bumper unit based on whether or not the light irradiated from the light emitting unit is received by the movement of the bumper opening formed in the bumper unit. It is a reflection type optical sensor.

また、本発明の好ましい形態において、光学センサは、バンパ部に設けられた認識パターンが移動することによる光の反射率の変化でバンパ部の変位を検出する光学式パターン認識センサである。   In a preferred embodiment of the present invention, the optical sensor is an optical pattern recognition sensor that detects the displacement of the bumper part by a change in the reflectance of light caused by the movement of the recognition pattern provided in the bumper part.

本発明のさらに好ましい形態において、光学式パターン認識センサの認識パターンは、バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる円形状パターンである。   In a further preferred embodiment of the present invention, the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a circular pattern that is provided in the bumper portion and has a different light reflectance from other portions.

本発明のさらに好ましい形態において、光学式パターン認識センサの認識パターンは、バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる縞状パターンである。   In a further preferred embodiment of the present invention, the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a striped pattern that is provided in the bumper portion and has a different light reflectance from other portions.

本発明のさらに好ましい形態において、光学式パターン認識センサの認識パターンは、バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる複数のドットの集合からなるドット状パターンである。   In a further preferred embodiment of the present invention, the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a dot-like pattern comprising a set of a plurality of dots provided in the bumper portion and having a light reflectance different from that of other portions.

本発明のさらに好ましい形態において、光学式パターン認識センサの認識パターンは、バンパ部に設けられ、当該光学式パターン認識センサから照射される光が当たる範囲の全面にわたって光の反射率が変化する模様である。   In a further preferred embodiment of the present invention, the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is provided on the bumper portion, and the light reflectance changes over the entire surface in the range where the light irradiated from the optical pattern recognition sensor hits. is there.

本発明のさらに好ましい形態において、認識パターンは、シートに印刷されてバンパ部に貼着されている。   In a further preferred embodiment of the present invention, the recognition pattern is printed on a sheet and attached to the bumper part.

本発明のさらに好ましい形態において、認識パターンは、バンパ部に直接形成されている。   In a further preferred embodiment of the present invention, the recognition pattern is formed directly on the bumper part.

本発明によれば、障害物に衝突したときにバンパ部が変位するようにし、その変位を光学センサで検出しているので、高価な感圧センサが不要になり、廉価な移動体装置を得ることができるという有効な効果が得られる。   According to the present invention, when the bumper collides with an obstacle, the bumper portion is displaced, and the displacement is detected by the optical sensor. Therefore, an expensive pressure-sensitive sensor becomes unnecessary, and an inexpensive mobile device is obtained. An effective effect is obtained.

また、本発明によれば、検出感度を移動体装置のサイズや重量に合わせて自由に設定できるので、感圧センサでは検出が難しかった小型軽量の移動体装置においても、高精度の検出を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。   In addition, according to the present invention, the detection sensitivity can be freely set according to the size and weight of the mobile device, so that even a small and light mobile device that is difficult to detect with a pressure-sensitive sensor performs high-precision detection. The effective effect that it becomes possible is acquired.

さらに、本発明によれば、移動体装置の移動方向から障害物の方向も精度良く検出することができるという有効な効果が得られる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to obtain an effective effect that the direction of the obstacle can be accurately detected from the moving direction of the mobile device.

本発明の請求項１に記載の発明は、走行手段が取り付けられた本体部と、本体部の側面に固定された弾性部材と、弾性部材を介して本体部に取り付けられ、本体部の底面および側面の少なくとも一部を一体形状で覆って本体部の側面から突出した形状を有し、弾性部材の撓みにより水平方向に変位可能とされたバンパ部と、本体部に取り付けられ、バンパ部の水平方向の変位を検出する光学センサと、バンパ部が水平方向に変位したときに光学センサが検出した値を解析して障害物との衝突を検出し、走行手段を駆動する駆動部に対して障害物から離れる方向に移動するよう指示を出す駆動制御部とを備えた移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   The invention according to claim 1 of the present invention includes a main body portion to which traveling means is attached, an elastic member fixed to a side surface of the main body portion, and attached to the main body portion via the elastic member. A bumper part that covers at least a part of the side surface in an integral shape and protrudes from the side surface of the main body part, and that can be displaced in the horizontal direction by bending of the elastic member; An optical sensor that detects the displacement in the direction and detects the collision with the obstacle by analyzing the value detected by the optical sensor when the bumper part is displaced in the horizontal direction, and the obstacle to the drive part that drives the traveling means It is a mobile device equipped with a drive control unit that gives an instruction to move away from the object, and the displacement of the bumper unit when it collides with an obstacle is detected by an optical sensor, so it is inexpensive and highly accurate Getting mobile device It has the effect that it can be.

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、光学センサは、バンパ部に形成されたバンパ開口部が移動することにより発光部から照射された光が受光部に受光されるか否かでバンパ部の変位を検出する反射型光センサである移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   According to a second aspect of the present invention, in the optical sensor according to the first aspect, the light emitted from the light emitting portion is received by the light receiving portion when the bumper opening formed in the bumper portion moves. It is a mobile device that is a reflection type optical sensor that detects the displacement of the bumper part depending on whether it is applied or not, and the displacement of the bumper part when it collides with an obstacle is detected by the optical sensor, so it is inexpensive and highly accurate A mobile device can be obtained.

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、光学センサは、バンパ部に設けられた認識パターンが移動することによる光の反射率の変化でバンパ部の変位を検出する光学式パターン認識センサである移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the optical sensor detects the displacement of the bumper part by a change in the reflectance of light caused by the movement of the recognition pattern provided in the bumper part. Since the optical sensor detects the displacement of the bumper portion when it collides with an obstacle, it is possible to obtain an inexpensive and highly accurate mobile device. Have

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、光学式パターン認識
センサの認識パターンは、バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる円形状パターンである移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。 The invention according to claim 4 of the present invention is the invention according to claim 3, wherein the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a circular pattern provided in the bumper portion and having a light reflectance different from that of other portions. Since the displacement of the bumper portion when it collides with an obstacle is detected by the optical sensor, it is possible to obtain an inexpensive and highly accurate mobile device.

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３記載の発明において、光学式パターン認識センサの認識パターンは、バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる縞状パターンである移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   The invention according to claim 5 of the present invention is the striped pattern according to claim 3, wherein the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is provided in the bumper portion and has a light reflectance different from that of other portions. Since the displacement of the bumper portion when it collides with an obstacle is detected by the optical sensor, it is possible to obtain an inexpensive and highly accurate mobile device.

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項３記載の発明において、光学式パターン認識センサの認識パターンは、バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる複数のドットの集合からなるドット状パターンである移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   The invention according to claim 6 of the present invention is the invention according to claim 3, wherein the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a plurality of dots provided in the bumper portion and having a light reflectance different from that of other portions. It is a mobile device that is a dot-like pattern consisting of a set of the above, and since the displacement of the bumper part when it collides with an obstacle is detected by an optical sensor, an inexpensive and highly accurate mobile device can be obtained. Has an effect.

本発明の請求項７に記載の発明は、請求項３記載の発明において、光学式パターン認識センサの認識パターンは、バンパ部に設けられ、当該光学式パターン認識センサから照射される光が当たる範囲の全面にわたって光の反射率が変化する模様である移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   According to a seventh aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is provided in the bumper portion, and the range irradiated with the light irradiated from the optical pattern recognition sensor. This is a mobile device whose light reflectance changes over the entire surface, and the displacement of the bumper part when it collides with an obstacle is detected by an optical sensor, so that an inexpensive and highly accurate mobile device is obtained. It has the effect of being able to.

本発明の請求項８に記載の発明は、請求項４〜７の何れか一項に記載の発明において、認識パターンは、シートに印刷されてバンパ部に貼着されている移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   The invention according to claim 8 of the present invention is the mobile device according to any one of claims 4 to 7, wherein the recognition pattern is printed on a sheet and adhered to a bumper part. Since the displacement of the bumper portion when it collides with an obstacle is detected by the optical sensor, it has an effect that an inexpensive and highly accurate mobile device can be obtained.

本発明の請求項９に記載の発明は、請求項４〜７の何れか一項に記載の発明において、認識パターンは、バンパ部に直接形成されている移動体装置であり、障害物に衝突したときのバンパ部の変位を光学センサで検出しているので、廉価で高精度な移動体装置を得ることができるという作用を有する。   The invention according to claim 9 of the present invention is the mobile device according to any one of claims 4 to 7, wherein the recognition pattern is a mobile device formed directly on the bumper portion and collides with an obstacle. Since the displacement of the bumper portion at this time is detected by the optical sensor, there is an effect that an inexpensive and highly accurate moving body device can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In addition, since description here is the best form by which this invention is implemented, this invention is not limited to the said form.

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における移動体装置を正面から示す部分断面図、図２は図１の移動体装置が障害物に衝突したときの状態を示す部分断面図、図３は図１の移動体装置における反射型光センサの電気的信号の伝達経路を示すブロック図である。 (Embodiment 1)
1 is a partial cross-sectional view showing a mobile device according to Embodiment 1 of the present invention from the front, FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a state when the mobile device of FIG. 1 collides with an obstacle, and FIG. It is a block diagram which shows the transmission path | route of the electrical signal of the reflection type optical sensor in 1 moving body apparatus.

図１に示すように、移動体装置は、本体部１の右側に、右車軸４と一体構造になった右駆動輪（走行手段）３が、左側に左車軸７と一体構造になった左駆動輪（走行手段）６が、それぞれ右車軸４および左車軸７を回転中心にして回転可能に取り付けられている。また、本体部１内にはモータ（駆動部）２が内蔵されている。そして、右駆動輪３には右駆動力伝達部５を経由して、また左駆動輪６には左駆動力伝達部８を経由して、モータ２からの駆動力が伝達されるようになっており、これにより右駆動輪３および左駆動輪６が回転駆動されて移動体装置が床面１７上を走行する。   As shown in FIG. 1, the mobile device has a right drive wheel (running means) 3 integrated with the right axle 4 on the right side of the main body 1, and a left side integrated with the left axle 7 on the left side. Drive wheels (traveling means) 6 are attached to be rotatable about the right axle 4 and the left axle 7 respectively. A motor (drive unit) 2 is built in the main body 1. The driving force from the motor 2 is transmitted to the right driving wheel 3 via the right driving force transmission unit 5 and to the left driving wheel 6 via the left driving force transmission unit 8. Thus, the right driving wheel 3 and the left driving wheel 6 are rotationally driven, and the mobile device travels on the floor surface 17.

モータ２は駆動用ケーブル２０により駆動制御部９と電気的に接続されており、この駆動制御部９により回転が制御されるている。   The motor 2 is electrically connected to the drive control unit 9 by a drive cable 20, and the rotation is controlled by the drive control unit 9.

本体部１の側面には嵌合部１３が陥没形成されており、この嵌合部１３に嵌り込むようにして弾性部材１２が固定されている。なお、弾性部材１２は本体部１の側面全周にわたって設けられているのが望ましいが、一部だけに設けられていてもよい。   A fitting portion 13 is formed in a recessed manner on the side surface of the main body portion 1, and the elastic member 12 is fixed so as to fit into the fitting portion 13. The elastic member 12 is preferably provided over the entire side surface of the main body 1, but may be provided only in part.

このような弾性部材１２を介して、本体部１の底面および側面を一体形状で覆うバンパ部１１が、本体部１の側面から突出した形状で取り付けられている。そして、バンパ部１１と本体部１との間には水平方向に隙間１８が形成されており、バンパ部１１は弾性部材１２が撓むことにより水平方向に変位するようになっている。なお、本実施の形態では、バンパ部１１は本体部１の底面および側面を一体形状で覆っているが、これらの一部を覆うようにしてもよい。   A bumper portion 11 that covers the bottom surface and the side surface of the main body portion 1 in an integrated shape is attached via the elastic member 12 so as to protrude from the side surface of the main body portion 1. A gap 18 is formed in the horizontal direction between the bumper portion 11 and the main body portion 1, and the bumper portion 11 is displaced in the horizontal direction when the elastic member 12 is bent. In the present embodiment, the bumper unit 11 covers the bottom surface and the side surface of the main body unit 1 in an integrated shape, but may cover a part of them.

本体部１の内部底面には、センサケーブル１９により駆動制御部９と電気的に接続された反射型光センサ（光学センサ）１０が取り付けられている。この反射型光センサ１０は同一面に発光部および受光部が設けられている。このような反射型光センサ１０では、発光部から所定の角度で光が照射され、物体がある特定の距離に位置していた場合にこの物体で反射した光が受光部で受光され、これによって物体が認識される（符号１６にて示す光の経路を参照）。   A reflection type optical sensor (optical sensor) 10 that is electrically connected to the drive control unit 9 by a sensor cable 19 is attached to the inner bottom surface of the main body unit 1. The reflective optical sensor 10 has a light emitting part and a light receiving part on the same surface. In such a reflective optical sensor 10, light is emitted from the light emitting unit at a predetermined angle, and when the object is located at a certain distance, the light reflected by the object is received by the light receiving unit. An object is recognized (see the light path indicated by reference numeral 16).

本体部１の底面における反射型光センサ１０の取り付けられた位置には本体開口部１４が形成され、さらに定位置にあるバンパ部１１における本体開口部１４に対応した箇所には、バンパ開口部１５が形成されている。そして、前述した反射型光センサ１０は発光面および受光面を下向きにして設置されており、本体開口部１４およびバンパ開口部１５は、バンパ部１１の定位置においては反射型光センサ１０からの照射光が床面１７まで到達でき、その反射光が反射型光センサ１０に戻らず、且つバンパ部１１が水平方向に変位した場合には反射型光センサ１０からの照射光がバンパ部１１で反射して反射型光センサ１０に戻る光路１６上に形成されている。したがって、反射型光センサ１０が反射光を受光することによって、バンパ部１１の水平方向の変位が検出されることになる。   A main body opening 14 is formed at a position where the reflective optical sensor 10 is attached on the bottom surface of the main body 1, and a bumper opening 15 is provided at a position corresponding to the main body opening 14 in the bumper 11 at a fixed position. Is formed. The reflective optical sensor 10 described above is installed with the light emitting surface and the light receiving surface facing downward, and the main body opening 14 and the bumper opening 15 are separated from the reflective optical sensor 10 at a fixed position of the bumper portion 11. When the irradiation light can reach the floor surface 17 and the reflected light does not return to the reflection type optical sensor 10 and the bumper unit 11 is displaced in the horizontal direction, the irradiation light from the reflection type optical sensor 10 is emitted from the bumper unit 11. It is formed on an optical path 16 that reflects and returns to the reflective optical sensor 10. Therefore, when the reflective optical sensor 10 receives the reflected light, the horizontal displacement of the bumper unit 11 is detected.

次に、以上のように構成された移動体装置の動作について、図１、図２および図３を用いて説明する。   Next, the operation of the mobile device configured as described above will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG.

障害物がない場所では、右駆動輪３および左駆動輪６の一方あるいは双方が回転することで移動体装置は移動を行っている。この移動は、右駆動輪３の回転については、駆動制御部９から出される回転を指示する信号が駆動用ケーブル２０を経由してモータ２に伝達され、右駆動力伝達部５を回転させることで行われている。同様に、左駆動輪６の回転については、駆動制御部９から出される回転を指示する信号が駆動用ケーブル２０を経由してモータ２に伝達され、左駆動力伝達部８を回転させることで行われている。   In a place where there is no obstacle, the mobile device moves by rotating one or both of the right drive wheel 3 and the left drive wheel 6. With respect to the rotation of the right drive wheel 3, a signal instructing the rotation output from the drive control unit 9 is transmitted to the motor 2 via the drive cable 20 to rotate the right drive force transmission unit 5. It is done in Similarly, with respect to the rotation of the left driving wheel 6, a signal instructing rotation output from the drive control unit 9 is transmitted to the motor 2 via the driving cable 20, and the left driving force transmission unit 8 is rotated. Has been done.

このとき、本体部１の内部底面に固定されている反射型光センサ１０から照射された光は、図１に示すように、本体開口部１４およびバンパ開口部１５を通過し、床面１７まで到達している。そして、到達した光の反射光はバンパ部１１の底面に到達するため、反射型光センサ１０の受光部には到達しない。   At this time, the light emitted from the reflective optical sensor 10 fixed to the inner bottom surface of the main body 1 passes through the main body opening 14 and the bumper opening 15 and reaches the floor surface 17 as shown in FIG. Has reached. Then, since the reflected light of the reached light reaches the bottom surface of the bumper portion 11, it does not reach the light receiving portion of the reflective photosensor 10.

この状態での反射型光センサ１０からの電気的信号の伝達経路を図３を用いて説明する。   The transmission path of the electrical signal from the reflective optical sensor 10 in this state will be described with reference to FIG.

反射型光センサ１０から発せられた電気的信号は、センサケーブル１９を通って駆動制
御部９に伝えられ、ここで衝突無しという電気的信号に解析されて右駆動輪３あるいは左駆動輪６の回転を指示する電気的信号に変換される。この電気的信号は、駆動用ケーブル２０を通ってモータ２に伝えられ、これにより右駆動力伝達部５あるいは左駆動力伝達部８が回転することで右駆動輪３あるいは左駆動輪６が回転して移動を続ける。 The electrical signal emitted from the reflective optical sensor 10 is transmitted to the drive control unit 9 through the sensor cable 19, where it is analyzed into an electrical signal indicating no collision, and the right drive wheel 3 or the left drive wheel 6 is analyzed. It is converted into an electrical signal indicating rotation. This electrical signal is transmitted to the motor 2 through the drive cable 20, whereby the right driving wheel 3 or the left driving wheel 6 is rotated by the rotation of the right driving force transmission unit 5 or the left driving force transmission unit 8. And keep moving.

次に、移動体装置が障害物に衝突して、図２に示すように、バンパ部１１に符号２１で示す矢印の方向に荷重がかかった場合には、弾性部材１２が撓んでバンパ部１１が本体部１に対して水平方向に変位する。このためバンパ開口部１５は本体開口部１４に対し水平に移動し、本体部１の内部底面に固定されている反射型光センサ１０から照射された光は、本体開口部１４を透過した後、バンパ部１１の本体部１側の底面に到達して反射光となり、反射型光センサ１０の受光部に到達する。   Next, when the mobile device collides with an obstacle and a load is applied to the bumper portion 11 in the direction of the arrow 21 as shown in FIG. 2, the elastic member 12 is bent and the bumper portion 11 is bent. Is displaced in the horizontal direction with respect to the main body 1. For this reason, the bumper opening 15 moves horizontally with respect to the main body opening 14, and the light emitted from the reflective optical sensor 10 fixed to the inner bottom surface of the main body 1 passes through the main body opening 14. It reaches the bottom surface of the bumper portion 11 on the main body portion 1 side, becomes reflected light, and reaches the light receiving portion of the reflective optical sensor 10.

この状態での反射型光センサ１０からの電気的信号の伝達経路を図３を用いて説明する。   The transmission path of the electrical signal from the reflective optical sensor 10 in this state will be described with reference to FIG.

反射型光センサ１０から発せられた電気的信号は、センサケーブル１９を通って駆動制御部９に伝えられ、ここで衝突有りという電気的信号に解析されて右駆動輪３あるいは左駆動輪６の逆回転を指示する、つまり障害物から離れることを指示する電気的信号に変換される。この電気的信号は、駆動用ケーブル２０を通ってモータ２に伝えられ、これにより右駆動力伝達部５あるいは左駆動力伝達部８が逆回転することで右駆動輪３あるいは左駆動輪６が逆回転し、移動体装置は障害物から離れる方向に移動を開始する。これにより、移動体装置は障害物を回避することが可能になる。   The electrical signal emitted from the reflection type optical sensor 10 is transmitted to the drive control unit 9 through the sensor cable 19, where it is analyzed into an electrical signal that there is a collision, and the right drive wheel 3 or the left drive wheel 6. It is converted into an electrical signal that indicates reverse rotation, that is, that it is instructed to leave the obstacle. This electric signal is transmitted to the motor 2 through the drive cable 20, and the right driving wheel 3 or the left driving wheel 6 is rotated by the reverse rotation of the right driving force transmission unit 5 or the left driving force transmission unit 8. Reversely rotating, the mobile device starts moving away from the obstacle. This allows the mobile device to avoid obstacles.

このように、本実施の形態によれば、障害物に衝突したときにバンパ部１１が変位するようにし、その変位を光学センサである反射型光センサ１０で検出しているので、高価な感圧センサが不要になり、廉価な移動体装置を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the bumper unit 11 is displaced when it collides with an obstacle, and the displacement is detected by the reflective optical sensor 10 that is an optical sensor. A pressure sensor becomes unnecessary, and an inexpensive mobile device can be obtained.

また、検出感度を移動体装置のサイズや重量に合わせて自由に設定できるので、従来用いられていた感圧センサでは検出が難しかった小型軽量の移動体装置においても、高精度の検出を行うことが可能になる。   In addition, since the detection sensitivity can be freely set according to the size and weight of the mobile device, high-precision detection can be performed even in a small and lightweight mobile device that was difficult to detect with a conventional pressure-sensitive sensor. Is possible.

さらに、移動体装置の移動方向から障害物の方向も精度良く検出することができる。   Furthermore, the direction of the obstacle can be detected with high accuracy from the moving direction of the mobile device.

なお、本実施の形態では、バンパ開口部１５が移動したときに発光部から照射された光が受光部に受光されるようになっているが、発光部と受光部との距離を調整することで、逆にバンパ部１１が定位置のときには反射光が戻り、バンパ部１１が水平方向に変位してバンパ開口部１５が移動した場合には戻らないようにし、発光部から照射された光が受光部に受光されなくなった状態を障害物との衝突としてもよい。   In the present embodiment, the light emitted from the light emitting part is received by the light receiving part when the bumper opening 15 moves, but the distance between the light emitting part and the light receiving part is adjusted. On the other hand, the reflected light returns when the bumper unit 11 is in a fixed position, and does not return when the bumper unit 11 is displaced in the horizontal direction and the bumper opening 15 is moved. A state in which the light receiving unit stops receiving light may be a collision with an obstacle.

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における移動体装置を正面から示す部分断面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿った平面図、図６は図４の移動体装置が障害物に衝突したときの状態を示す部分断面図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿った平面図、図８は図４の移動体装置における光学式パターン認識センサの電気的信号の伝達経路を示すブロック図である。 (Embodiment 2)
4 is a partial cross-sectional view showing a mobile device according to a second embodiment of the present invention from the front, FIG. 5 is a plan view taken along line AA in FIG. 4, and FIG. 6 is an obstacle in FIG. FIG. 7 is a plan view taken along the line BB in FIG. 6, and FIG. 8 is an electrical signal transmission path of the optical pattern recognition sensor in the mobile device of FIG. FIG.

本実施の形態では、本体部１の内部底面には、光学式パターン認識センサ（光学センサ）２２が取り付けられている。この光学式パターン認識センサ２２は同一面に発光部および受光部が設けられ、発光面および受光面が下向きにして設置されている。このような光学式パターン認識センサ２２では、発光部から所定の角度で照射されて物体で反射した光が受光部で受光されており、その物体に設けられた認識パターンが移動することによる反
射光の反射率の変化で物体の変位が認識される。 In the present embodiment, an optical pattern recognition sensor (optical sensor) 22 is attached to the inner bottom surface of the main body 1. The optical pattern recognition sensor 22 is provided with a light emitting portion and a light receiving portion on the same surface, and is installed with the light emitting surface and the light receiving surface facing downward. In such an optical pattern recognition sensor 22, the light irradiated from the light emitting unit at a predetermined angle and reflected by the object is received by the light receiving unit, and the reflected light generated by the movement of the recognition pattern provided on the object. The displacement of the object is recognized by the change in reflectance.

また、定位置にあるバンパ部１１における本体開口部１４に対応した箇所には、図５および図７に示すように、光の反射率が他の箇所とは異なる円形状の認識パターン２３が設けられている。したがって、光学式パターン認識センサ２２が反射光の反射率の変化を検出することによって、バンパ部１１の水平方向の変位が検出されることになる。なお、本実施の形態では、実施の形態１における図１および図２で示すようなバンパ開口部１５は形成されていない。   Further, as shown in FIG. 5 and FIG. 7, a circular recognition pattern 23 having a different light reflectivity from that of other portions is provided at a location corresponding to the main body opening 14 in the bumper portion 11 at a fixed position. It has been. Therefore, when the optical pattern recognition sensor 22 detects the change in the reflectance of the reflected light, the horizontal displacement of the bumper unit 11 is detected. In the present embodiment, the bumper opening 15 as shown in FIGS. 1 and 2 in the first embodiment is not formed.

次に、以上のように構成された移動体装置の動作について、図４、図５、図６、図７および図８を用いて説明する。   Next, the operation of the mobile device configured as described above will be described with reference to FIGS. 4, 5, 6, 7 and 8.

障害物がない場所では、右駆動輪３および左駆動輪６の一方あるいは双方が回転することで移動体装置は移動を行っている。この移動は、右駆動輪３の回転については、駆動制御部９から出される回転を指示する信号が駆動用ケーブル２０を経由してモータ２に伝達され、右駆動力伝達部５を回転させることで行われている。同様に、左駆動輪６の回転については、駆動制御部９から出される回転を指示する信号が駆動用ケーブル２０を経由してモータ２に伝達され、左駆動力伝達部８を回転させることで行われている。   In a place where there is no obstacle, the mobile device moves by rotating one or both of the right drive wheel 3 and the left drive wheel 6. With respect to the rotation of the right drive wheel 3, a signal instructing the rotation output from the drive control unit 9 is transmitted to the motor 2 via the drive cable 20 to rotate the right drive force transmission unit 5. It is done in Similarly, with respect to the rotation of the left driving wheel 6, a signal instructing rotation output from the drive control unit 9 is transmitted to the motor 2 via the driving cable 20, and the left driving force transmission unit 8 is rotated. Has been done.

このとき、本体部１の内部底面に固定されている光学式パターン認識センサ２２から照射された光は、図４に示すように、本体開口部１４を通過してバンパ部１１における本体部１側の底面に到達し、反射光となって光学式パターン認識センサ２２の受光部に入射する。   At this time, the light emitted from the optical pattern recognition sensor 22 fixed to the inner bottom surface of the main body 1 passes through the main body opening 14 and the main body 1 side of the bumper 11 as shown in FIG. And enters the light receiving portion of the optical pattern recognition sensor 22 as reflected light.

この状態での光学式パターン認識センサ２２からの電気的信号の伝達経路を図８を用いて説明する。   The transmission path of the electrical signal from the optical pattern recognition sensor 22 in this state will be described with reference to FIG.

光学式パターン認識センサ２２から発せられた電気的信号は、センサケーブル１９を通って駆動制御部９に伝えられ、ここで衝突無しという電気的信号に解析されて右駆動輪３あるいは左駆動輪６の回転を指示する電気的信号に変換される。この電気的信号は、駆動用ケーブル２０を通ってモータ２に伝えられ、これにより右駆動力伝達部５あるいは左駆動力伝達部８が回転することで右駆動輪３あるいは左駆動輪６が回転して移動を続ける。   The electrical signal emitted from the optical pattern recognition sensor 22 is transmitted to the drive control unit 9 through the sensor cable 19, where it is analyzed into an electrical signal that there is no collision, and the right drive wheel 3 or the left drive wheel 6. Is converted into an electrical signal instructing the rotation of the motor. This electrical signal is transmitted to the motor 2 through the drive cable 20, whereby the right driving wheel 3 or the left driving wheel 6 is rotated by the rotation of the right driving force transmission unit 5 or the left driving force transmission unit 8. And keep moving.

次に、移動体装置が障害物に衝突して、図６に示すように、バンパ部１１に符号２１で示す矢印の方向に荷重がかかった場合には、弾性部材１２が撓んでバンパ部１１が本体部１に対して水平方向に変位する。このため認識パターン２３は本体開口部１４に対し水平に移動し、本体部１の内部底面に固定されている光学式パターン認識センサ２２から照射された光は、本体開口部１４を透過した後、バンパ部１１の本体部１側の底面に到達して反射光となり、光学式パターン認識センサ２２の受光部に到達する。   Next, when the mobile device collides with an obstacle and, as shown in FIG. 6, a load is applied to the bumper portion 11 in the direction of the arrow indicated by reference numeral 21, the elastic member 12 is bent and the bumper portion 11 is bent. Is displaced in the horizontal direction with respect to the main body 1. For this reason, the recognition pattern 23 moves horizontally with respect to the main body opening 14, and the light emitted from the optical pattern recognition sensor 22 fixed to the inner bottom surface of the main body 1 passes through the main body opening 14. It reaches the bottom surface of the bumper portion 11 on the main body portion 1 side, becomes reflected light, and reaches the light receiving portion of the optical pattern recognition sensor 22.

この状態での光学式パターン認識センサ２２からの電気的信号の伝達経路を図８を用いて説明する。   The transmission path of the electrical signal from the optical pattern recognition sensor 22 in this state will be described with reference to FIG.

光学式パターン認識センサ２２から発せられた電気的信号は、センサケーブル１９を通って駆動制御部９に伝えられ、ここで衝突有りという電気的信号に解析されて右駆動輪３あるいは左駆動輪６の逆回転を指示する、つまり障害物から離れることを指示する電気的信号に変換される。この電気的信号は、駆動用ケーブル２０を通ってモータ２に伝えられ、これにより右駆動力伝達部５あるいは左駆動力伝達部８が逆回転することで右駆動輪３あるいは左駆動輪６が逆回転し、移動体装置は障害物から離れる方向に移動を開始する。これにより、移動体装置は障害物より回避することが可能になる。   The electrical signal emitted from the optical pattern recognition sensor 22 is transmitted to the drive control unit 9 through the sensor cable 19, where it is analyzed into an electrical signal that there is a collision, and the right driving wheel 3 or the left driving wheel 6. Is converted into an electrical signal instructing reverse rotation of the motor, that is, instructing to move away from the obstacle. This electrical signal is transmitted to the motor 2 through the drive cable 20, whereby the right drive wheel 3 or the left drive wheel 6 is rotated by the reverse rotation of the right drive force transmission unit 5 or the left drive force transmission unit 8. Reversely rotating, the mobile device starts moving away from the obstacle. As a result, the mobile device can be avoided from the obstacle.

このように、本実施の形態によれば、障害物に衝突したときにバンパ部１１が変位するようにし、その変位を光学センサである光学式パターン認識センサ２２で検出しているので、高価な感圧センサが不要になり、廉価な移動体装置を得ることができる。   Thus, according to the present embodiment, the bumper unit 11 is displaced when it collides with an obstacle, and the displacement is detected by the optical pattern recognition sensor 22 that is an optical sensor. A pressure-sensitive sensor becomes unnecessary, and an inexpensive mobile device can be obtained.

また、検出感度を移動体装置のサイズや重量に合わせて自由に設定できるので、従来用いられていた感圧センサでは検出が難しかった小型軽量の移動体装置においても、高精度の検出を行うことが可能になる。   In addition, since the detection sensitivity can be freely set according to the size and weight of the mobile device, high-precision detection can be performed even in a small and lightweight mobile device that was difficult to detect with a conventional pressure-sensitive sensor. Is possible.

さらに、移動体装置の移動方向から障害物の方向も精度良く検出することができる。   Furthermore, the direction of the obstacle can be detected with high accuracy from the moving direction of the mobile device.

ここで、本実施の形態においては、認識パターン２３の一例としてバンパ部１１の本体部１側の底面上には直接印刷した円形状模様が採用されているが、パターンの形成された領域における光の反射率が他の箇所とは異なっていればよく、円形状模様に限定されるものではない。たとえば、縞状パターン、複数のドットの集合からなるドット状パターン、光学式パターン認識センサ２２から照射される光が当たる範囲の全面にわたって光の反射率が変化する模様などを採用することができる。   Here, in the present embodiment, as an example of the recognition pattern 23, a circular pattern printed directly on the bottom surface of the bumper unit 11 on the main body unit 1 side is employed. However, the light in the region where the pattern is formed As long as the reflectance of the film is different from that of the other portions, it is not limited to the circular pattern. For example, a stripe pattern, a dot pattern composed of a set of a plurality of dots, a pattern in which the reflectance of light changes over the entire surface in the range where light irradiated from the optical pattern recognition sensor 22 hits, or the like can be adopted.

また、これらの認識パターンは、シートに印刷してバンパ部１１に貼着してもよく、成型加工や機械加工、あるいはエッチング等の薬品処理により、バンパ部１１に直接形成してもよい。   These recognition patterns may be printed on a sheet and adhered to the bumper unit 11 or may be directly formed on the bumper unit 11 by chemical processing such as molding, machining, or etching.

本発明は、移動型のロボット等の障害物との衝突の検出に関するものであり、高価な感圧センサを用いることなく、光センサ方式を用いることにより、廉価な移動体装置を提供する。   The present invention relates to detection of a collision with an obstacle such as a mobile robot, and provides an inexpensive mobile device by using an optical sensor system without using an expensive pressure sensor.

本発明の実施の形態１における移動体装置を正面から示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the mobile body apparatus in Embodiment 1 of this invention from the front 図１の移動体装置が障害物に衝突したときの状態を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows a state when the mobile body apparatus of FIG. 1 collides with an obstacle. 図１の移動体装置における反射型光センサの電気的信号の伝達経路を示すブロック図The block diagram which shows the transmission path | route of the electrical signal of the reflection type optical sensor in the mobile body apparatus of FIG. 本発明の実施の形態２における移動体装置を正面から示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the mobile body apparatus in Embodiment 2 of this invention from the front 図４のＡ−Ａ線に沿った平面図Plan view along line AA in FIG. 図４の移動体装置が障害物に衝突したときの状態を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows a state when the mobile body apparatus of FIG. 4 collides with an obstacle. 図６のＢ−Ｂ線に沿った平面図Plan view along the line BB in FIG. 図４の移動体装置における光学式パターン認識センサの電気的信号の伝達経路を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing an electrical signal transmission path of the optical pattern recognition sensor in the mobile device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 本体部
２ モータ（駆動部）
３ 右駆動輪（走行手段）
４ 右車軸
５ 右駆動力伝達部
６ 左駆動輪（走行手段）
７ 左車軸
８ 左駆動力伝達部
９ 駆動制御部
１０ 反射型光センサ（光学センサ）
１１ バンパ部
１２ 弾性部材
１３ 嵌合部
１４ 本体開口部
１５ バンパ開口部
１６ 光路
１７ 床面
１８ 隙間
１９ センサケーブル
２０ 駆動用ケーブル
２２ 光学式パターン認識センサ（光学センサ）
２３ 認識パターン 1 Body 2 Motor (Driver)
3 Right drive wheel (traveling means)
4 Right axle 5 Right drive force transmission 6 Left drive wheel (traveling means)
7 Left axle 8 Left drive force transmission unit 9 Drive control unit 10 Reflective optical sensor (optical sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Bumper part 12 Elastic member 13 Fitting part 14 Main part opening part 15 Bumper opening part 16 Optical path 17 Floor surface 18 Crevice 19 Sensor cable 20 Drive cable 22 Optical pattern recognition sensor (optical sensor)
23 Recognition pattern

Claims (9)

走行手段が取り付けられた本体部と、
前記本体部の側面に固定された弾性部材と、
前記弾性部材を介して前記本体部に取り付けられ、前記本体部の底面および側面の少なくとも一部を一体形状で覆って前記本体部の側面から突出した形状を有し、前記弾性部材の撓みにより水平方向に変位可能とされたバンパ部と、
前記本体部に取り付けられ、前記バンパ部の水平方向の変位を検出する光学センサと、
前記バンパ部が水平方向に変位したときに前記光学センサが検出した値を解析して障害物との衝突を検出し、前記走行手段を駆動する駆動部に対して前記障害物から離れる方向に移動するよう指示を出す駆動制御部と、
を備えたことを特徴とする移動体装置。 A main body to which a traveling means is attached;
An elastic member fixed to a side surface of the main body,
It is attached to the main body via the elastic member, has a shape that covers at least part of the bottom and side surfaces of the main body with a single shape and protrudes from the side of the main body, and is horizontal due to the bending of the elastic member. A bumper part that is displaceable in the direction,
An optical sensor attached to the main body portion for detecting a horizontal displacement of the bumper portion;
Analyzes the value detected by the optical sensor when the bumper part is displaced in the horizontal direction, detects a collision with an obstacle, and moves in a direction away from the obstacle with respect to the drive unit that drives the traveling means A drive control unit that issues an instruction to
A mobile device characterized by comprising: 前記光学センサは、前記バンパ部に形成されたバンパ開口部が移動することにより発光部から照射された光が受光部に受光されるか否かで前記バンパ部の変位を検出する反射型光センサであることを特徴とする請求項１記載の移動体装置。 The optical sensor is a reflective optical sensor that detects the displacement of the bumper part based on whether or not the light emitted from the light emitting part is received by the light receiving part as the bumper opening formed in the bumper part moves. The mobile device according to claim 1, wherein: 前記光学センサは、前記バンパ部に設けられた認識パターンが移動することによる光の反射率の変化で前記バンパ部の変位を検出する光学式パターン認識センサであることを特徴とする請求項１記載の移動体装置。 2. The optical sensor according to claim 1, wherein the optical sensor is an optical pattern recognition sensor that detects a displacement of the bumper part by a change in reflectance of light caused by a movement of a recognition pattern provided in the bumper part. Mobile device. 前記光学式パターン認識センサの認識パターンは、前記バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる円形状パターンであることを特徴とする請求項３記載の移動体装置。 4. The mobile apparatus according to claim 3, wherein the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a circular pattern provided in the bumper portion and having a light reflectance different from that of other portions. 前記光学式パターン認識センサの認識パターンは、前記バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる縞状パターンであることを特徴とする請求項３記載の移動体装置。 4. The mobile apparatus according to claim 3, wherein the recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a striped pattern provided in the bumper portion and having a light reflectance different from that of other portions. 前記光学式パターン認識センサの認識パターンは、前記バンパ部に設けられて光の反射率が他の箇所とは異なる複数のドットの集合からなるドット状パターンであることを特徴とする請求項３記載の移動体装置。 4. The recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is a dot-like pattern formed of a set of a plurality of dots provided in the bumper portion and having a light reflectance different from that of other portions. Mobile device. 前記光学式パターン認識センサの認識パターンは、前記バンパ部に設けられ、当該光学式パターン認識センサから照射される光が当たる範囲の全面にわたって光の反射率が変化する模様であることを特徴とする請求項３記載の移動体装置。 The recognition pattern of the optical pattern recognition sensor is provided on the bumper portion, and is characterized in that the reflectance of light changes over the entire range in which light irradiated from the optical pattern recognition sensor is irradiated. The mobile device according to claim 3. 前記認識パターンは、シートに印刷されて前記バンパ部に貼着されていることを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の移動体装置。 The mobile device according to claim 4, wherein the recognition pattern is printed on a sheet and attached to the bumper unit. 前記認識パターンは、前記バンパ部に直接形成されていることを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の移動体装置。 The mobile device according to claim 4, wherein the recognition pattern is directly formed on the bumper unit.

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