JP2013101593A - Wheel type robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪型ロボットに関し、特に、目的地の場所を認識していない被案内者を目的地へ案内したり、目の見えない人の移動をサポートする車輪型ロボットに関する。 The present invention relates to a wheel-type robot, and more particularly to a wheel-type robot that guides a person who has not recognized the location of the destination to the destination or supports the movement of an invisible person.
従来から、例えば、目的地を初めて訪問する人等、目的地の場所を明確に認識しておらず、目的地までの移動が困難な被案内者を目的地へ案内するための車輪型ロボットとして、例えば、特許文献１に記載の車輪型ロボットがある。
特許文献１に記載の車輪型ロボットは、基体を移動させるために駆動輪を駆動させる走行用モータと、走行用モータの駆動状態を制御するモータ制御部と、基体へ取り付けられた把持部と、被案内者による把持部への入力を検出する入力値検出部を備えている。
そして、特許文献１に記載の車輪型ロボットでは、モータ制御部が、入力値検出部が検出した入力に応じて基体の目標速度を算出し、この算出した目標速度で基体が移動するように、走行用モータの駆動状態を制御する。
Conventionally, for example, as a wheel-type robot for guiding a guided person who does not clearly recognize the location of the destination, such as a person who visits the destination for the first time, and is difficult to move to the destination, to the destination For example, there is a wheel type robot described in
The wheel-type robot described in
In the wheel type robot described in
しかしながら、特許文献１に記載の車輪型ロボットでは、斜面の走行時に、基体が大きく傾斜して不安定になり、被案内者が把持部を把持することが困難となるという問題が発生するおそれがある。
また、特許文献１に記載の車輪型ロボットでは、センサが故障したり、センサが反応しない段差等があった場合に、車輪が走行路から脱輪したり、それに伴い、基体が転倒するという問題が発生するおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、斜面の走行時における基体の傾斜や、車輪の脱輪及びそれに伴う基体の転倒を抑制することが可能な、車輪型ロボットを提供することを課題とする。
However, in the wheel type robot described in
Further, in the wheel type robot described in
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and is a wheel type robot capable of suppressing the inclination of the base body when the vehicle runs on a slope, the wheel derailment and the base body overturn accompanying the inclination. It is an issue to provide.
〔発明１〕 上記課題を解決するために、発明１の車輪型ロボットは、被案内者が把持する把持部を取り付けた基体と、
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体を移動させる移動部と、
水平面に対する前記基体の傾斜角度を検出する基体傾斜角検出部と、
前記基体と前記移動部とを、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動可能に連結するロールピッチ機構と、
前記ロールピッチ機構を駆動させるロールピッチ機構駆動部と、
前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御するロールピッチ機構駆動制御部と、を備え、
前記ロールピッチ機構駆動制御部は、前記基体傾斜角検出部が検出した傾斜角度が減少するように、前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、水平面に対して基体が傾斜していても、基体と移動部とを、水平面に対する基体の傾斜角度が減少するように、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動させることが可能となる。
[Invention 1] In order to solve the above-described problem, the wheel type robot of
A moving unit that moves the base in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A base body tilt angle detection unit for detecting a tilt angle of the base body with respect to a horizontal plane;
A roll pitch mechanism that couples the base body and the moving part so as to be relatively movable in directions around two axes orthogonal to each other in plan view;
A roll pitch mechanism drive unit for driving the roll pitch mechanism;
A roll pitch mechanism drive control unit for controlling the drive state of the roll pitch mechanism drive unit,
The roll pitch mechanism drive control unit controls the drive state of the roll pitch mechanism drive unit so that the tilt angle detected by the base body tilt angle detection unit decreases.
With such a configuration, even if the base body is inclined with respect to the horizontal plane, the base body and the moving portion are moved in directions around two axes orthogonal to each other in plan view so that the inclination angle of the base body with respect to the horizontal plane is reduced. It becomes possible to make relative movement.
〔発明２〕 発明２の車輪型ロボットは、被案内者が把持する把持部を取り付けた基体と、
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体を移動させる移動部と、
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体が移動するように、前記移動部が備える駆動輪を駆動させる走行用モータと、
前記走行用モータの駆動状態を制御する走行用モータ駆動制御部と、
前記駆動輪が走行する走行路の路面と前記基体との距離である路車間距離を検出する路車間距離検出部と、を備え、
前記走行用モータ駆動制御部は、前記路車間距離検出部が検出した路車間距離が予め設定した許容距離を超えていると判定すると、前記駆動輪が停止するように前記走行用モータの駆動状態を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、車輪型ロボットの進行方向に段差等が存在していても、段差等に対して検出した路車間距離が予め設定した許容距離を超えていると判定すると、駆動輪が停止するように、走行用モータの駆動状態を制御することが可能となる。
[Invention 2] The wheel type robot of Invention 2 includes a base on which a gripping part to be gripped by a guided person is attached;
A moving unit that moves the base in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A traveling motor that drives the driving wheels of the moving unit so that the base body moves in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A travel motor drive controller for controlling the drive state of the travel motor;
A road-to-vehicle distance detection unit that detects a road-to-vehicle distance that is a distance between a road surface of a traveling road on which the driving wheel travels and the base body;
When the driving motor drive control unit determines that the road-to-vehicle distance detected by the road-to-vehicle distance detection unit exceeds a preset allowable distance, the driving state of the driving motor is stopped so that the driving wheel stops. It is characterized by controlling.
With such a configuration, even if there is a step or the like in the traveling direction of the wheel type robot, if it is determined that the road-to-vehicle distance detected for the step or the like exceeds a preset allowable distance, It is possible to control the driving state of the traveling motor so that the motor stops.
〔発明３〕 発明３の車輪型ロボットは、被案内者が把持する把持部を取り付けた基体と、
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体を移動させる移動部と、
水平面に対する前記基体の傾斜角度を検出する基体傾斜角検出部と、
前記基体と前記移動部とを、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動可能に連結するロールピッチ機構と、
前記ロールピッチ機構を駆動させるロールピッチ機構駆動部と、
前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御するロールピッチ機構駆動制御部と、
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体が移動するように、前記移動部が備える駆動輪を駆動させる走行用モータと、
前記走行用モータの駆動状態を制御する走行用モータ駆動制御部と、
前記駆動輪が走行する走行路の路面と前記基体との距離である路車間距離を検出する路車間距離検出部と、を備え、
前記ロールピッチ機構駆動制御部は、前記基体傾斜角検出部が検出した傾斜角度が減少するように、前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御し、
前記走行用モータ駆動制御部は、前記路車間距離検出部が検出した路車間距離が予め設定した許容距離を超えていると判定すると、前記駆動輪が停止するように前記走行用モータの駆動状態を制御することを特徴とする。
[Invention 3] The wheel type robot of Invention 3 includes a base body to which a gripping part to be held by a guided person is attached,
A moving unit that moves the base in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A base body tilt angle detection unit for detecting a tilt angle of the base body with respect to a horizontal plane;
A roll pitch mechanism that couples the base body and the moving part so as to be relatively movable in directions around two axes orthogonal to each other in plan view;
A roll pitch mechanism drive unit for driving the roll pitch mechanism;
A roll pitch mechanism drive control unit for controlling a drive state of the roll pitch mechanism drive unit;
A traveling motor that drives the driving wheels of the moving unit so that the base body moves in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A travel motor drive controller for controlling the drive state of the travel motor;
A road-to-vehicle distance detection unit that detects a road-to-vehicle distance that is a distance between a road surface of a traveling road on which the driving wheel travels and the base body;
The roll pitch mechanism drive control unit controls the drive state of the roll pitch mechanism drive unit so that the tilt angle detected by the base body tilt angle detection unit decreases,
When the driving motor drive control unit determines that the road-to-vehicle distance detected by the road-to-vehicle distance detection unit exceeds a preset allowable distance, the driving state of the driving motor is stopped so that the driving wheel stops. It is characterized by controlling.
このような構成であれば、水平面に対して基体が傾斜していても、基体と移動部とを、水平面に対する基体の傾斜角度が減少するように、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動させることが可能となる。これに加え、車輪型ロボットの進行方向に段差等が存在していても、段差等に対して検出した路車間距離が予め設定した許容距離を超えていると判定すると、駆動輪が停止するように、走行用モータの駆動状態を制御することが可能となる。 With such a configuration, even if the base body is inclined with respect to the horizontal plane, the base body and the moving portion are moved in directions around two axes orthogonal to each other in plan view so that the inclination angle of the base body with respect to the horizontal plane is reduced. It becomes possible to make relative movement. In addition, even if there is a step or the like in the traveling direction of the wheel type robot, if it is determined that the road-to-vehicle distance detected with respect to the step or the like exceeds a preset allowable distance, the driving wheel stops. In addition, the driving state of the traveling motor can be controlled.
〔発明４〕 発明４の車輪型ロボットは、発明１または発明３の車輪型ロボットにおいて、前記ロールピッチ機構は、前記基体と前記移動部とを、平面視で直交する二つの軸回り方向へ曲線軌道に沿って相対移動可能に連結することを特徴とする。
このような構成であれば、水平面に対して基体が傾斜していても、基体と移動部とを、車輪型ロボットの重心の変位を抑制するとともに、水平面に対する基体の傾斜角度が減少するように、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動させることが可能となる。
[Invention 4] The wheel type robot of the
With such a configuration, even if the base body is inclined with respect to the horizontal plane, the base body and the moving unit are suppressed from displacement of the center of gravity of the wheel robot, and the inclination angle of the base body with respect to the horizontal plane is reduced. It becomes possible to make relative movement in the directions around two axes orthogonal to each other in plan view.
〔発明５〕 発明５の車輪型ロボットは、発明２または発明３の車輪型ロボットにおいて、前記路車間距離検出部が前記路車間距離を検出する検出方向を、前記路車間距離検出部から前方へ水平に延在する線から下方へ４５［°］傾斜させた方向としたことを特徴とする。
このような構成であれば、駆動輪が脱落せずに走行可能な溝等が、車輪型ロボットの進行方向に存在している場合に、走行用モータ駆動制御部が、路車間距離が許容距離を超えていると誤判定することを、防止することが可能となる。
[Invention 5] The wheel robot according to Invention 5 is the wheel robot according to
With such a configuration, when there is a groove or the like in which the drive wheel can travel without dropping off in the traveling direction of the wheel type robot, the travel motor drive control unit is configured such that the road-to-vehicle distance is an allowable distance. It is possible to prevent erroneous determination that the value exceeds the value.
〔発明６〕 発明６の車輪型ロボットは、発明１から発明５のうちいずれかの車輪型ロボットにおいて、前記車輪型ロボットを支持する複数の車輪と、
前記複数の車輪が前記路面に接地している状態で、前記路面よりも上方に配置されている滑落抑制部と、を備え、
前記滑落抑制部は、前記複数の車輪のうち少なくとも一つを除く車輪が前記路面から脱輪した状態で、前記路面と接触することを特徴とする。
このような構成であれば、複数の車輪のうち少なくとも一つを除く車輪が路面から脱輪した場合であっても、滑落抑制部を路面と接触させることが可能となる。
[Invention 6] The wheel type robot of the
In a state where the plurality of wheels are in contact with the road surface, a slip-down suppressing unit disposed above the road surface, and
The slippage-suppressing portion is in contact with the road surface in a state where wheels other than at least one of the plurality of wheels are removed from the road surface.
With such a configuration, even if wheels other than at least one of the plurality of wheels are derailed from the road surface, it is possible to bring the slip-down suppressing portion into contact with the road surface.
〔発明７〕 発明７の車輪型ロボットは、発明１から発明６のうちいずれかの車輪型ロボットにおいて、前記移動部に対して前記把持部の位置を変化させる把持部位置変化機構と、
前記被案内者が前記把持部を把持していない状態で、前記把持部に対する前記被案内者の手の位置を検出する手掌位置検出部と、
前記把持部位置変化機構を駆動させる把持部位置変化機構駆動部と、
前記把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御する把持部位置変化機構駆動制御部と、を備え、
前記把持部位置変化機構駆動制御部は、前記手掌位置検出部が位置を検出した前記被案内者の手の下方へ前記把持部が移動するように、前記把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、被案内者の手が把持部から離れていても、被案内者が把持部に手を近づけると、移動部の位置を変化させず、被案内者の手の下方へ把持部が移動するように、移動部に対して把持部の位置を変化させることが可能となる。
[Invention 7] The wheel type robot of the invention 7 is the wheel type robot according to any one of the
A palm position detector that detects a position of the guided person's hand relative to the gripper in a state where the guided person is not gripping the gripper;
A gripper position change mechanism drive unit for driving the gripper position change mechanism;
A gripper position change mechanism drive control unit that controls the drive state of the gripper position change mechanism drive unit,
The gripper position change mechanism drive control unit is configured to drive the gripper position change mechanism drive unit so that the gripper moves below the hand of the guided person whose position is detected by the palm position detector. It is characterized by controlling.
With such a configuration, even if the guided person's hand is away from the gripping part, if the guided person brings his hand close to the gripping part, the position of the moving part is not changed, and the lower part of the guided person's hand It is possible to change the position of the gripping part with respect to the moving part so that the gripping part moves.
〔発明８〕 発明８の車輪型ロボットは、発明７の車輪型ロボットにおいて、前記手掌位置検出部は、
互いに並列に接続された複数の第１光センサ素子を有し、且つ複数の前記第１光センサ素子が円環状に配置される第１リング状センサと、
互いに並列に接続された複数の第２光センサ素子を有し、且つ複数の前記第２光センサ素子が円環状に配置される第２リング状センサと、
前記第１リング状センサと前記第２リング状センサとを、前記第１光センサ素子と前記第２光センサ素子とが互いに９０度の角度をなし、且つ前記第１光センサ素子が前記第２光センサ素子よりも上に位置するように固定する基台と、
前記基台に固定された状態の前記第１リング状センサ及び前記第２リング状センサから出力された電圧を演算処理し、方位角及び仰角のうち少なくとも一方に基づいて前記被案内者の手の位置を検知する検知処理部と、を備える近接覚センサを有することを特徴とする。
このような構成であれば、二つのリング状センサに対する被案内者の手の位置を、二つのリング状センサを基準とした方位角及び仰角のうち少なくとも一方に基づいて検知することが可能となるため、把持部に対する被案内者の手の位置を検出することが可能となる。
[Invention 8] The wheel type robot of the invention 8 is the wheel type robot of the invention 7, wherein the palm position detection unit includes:
A first ring sensor having a plurality of first photosensor elements connected in parallel to each other, wherein the plurality of first photosensor elements are arranged in an annular shape;
A second ring sensor having a plurality of second photosensor elements connected in parallel to each other, wherein the plurality of second photosensor elements are arranged in an annular shape;
In the first ring sensor and the second ring sensor, the first photosensor element and the second photosensor element form an angle of 90 degrees with each other, and the first photosensor element is the second photosensor element. A base to be fixed so as to be located above the optical sensor element;
The voltage output from the first ring sensor and the second ring sensor fixed to the base is calculated and processed based on at least one of the azimuth angle and the elevation angle. And a proximity sensor that includes a detection processing unit that detects a position.
With such a configuration, it is possible to detect the position of the guided person's hand with respect to the two ring-shaped sensors based on at least one of the azimuth angle and the elevation angle with reference to the two ring-shaped sensors. Therefore, it is possible to detect the position of the guided person's hand with respect to the grip portion.
以上説明したように、発明１の車輪型ロボットによれば、斜面の走行時において、水平面に対して基体が傾斜していても、基体と移動部とを、水平面に対する基体の傾斜角度が減少するように相対移動させることが可能となるため、基体の傾斜を抑制することが可能となる。
また、発明２の車輪型ロボットによれば、車輪型ロボットの進行方向に段差等が存在していても、駆動輪が停止するように、走行用モータの駆動状態を制御することが可能となるため、車輪の脱輪を抑制することが可能となる。
As described above, according to the wheel type robot of the first aspect, even when the base body is inclined with respect to the horizontal plane during the running on the slope, the inclination angle of the base body with respect to the horizontal plane is reduced between the base body and the moving part. Since the relative movement is possible, the inclination of the base can be suppressed.
Moreover, according to the wheel type robot of the
また、発明３の車輪型ロボットによれば、斜面の走行時において、水平面に対して基体が傾斜していても、基体と移動部とを、水平面に対する基体の傾斜角度が減少するように相対移動させることが可能となるため、基体の傾斜を抑制することが可能となる。これに加え、車輪型ロボットの進行方向に段差等が存在していても、駆動輪が停止するように、走行用モータの駆動状態を制御することが可能となるため、車輪の脱輪及びそれに伴う基体の転倒を抑制することが可能となる。 Further, according to the wheel type robot of aspect 3, even when the base body is inclined with respect to the horizontal plane during traveling on the slope, the base body and the moving part are relatively moved so that the inclination angle of the base body with respect to the horizontal plane is reduced. Therefore, the inclination of the base can be suppressed. In addition, even if there is a step in the traveling direction of the wheel type robot, it is possible to control the driving state of the traveling motor so that the driving wheel stops. It becomes possible to suppress the accompanying fall of the base.
また、発明４の車輪型ロボットによれば、斜面の走行時において、水平面に対して基体が傾斜していても、基体と移動部とを、車輪型ロボットの重心の変位を抑制するとともに、基体の傾斜を抑制することが可能となる。
また、発明５の車輪型ロボットによれば、走行用モータ駆動制御部が、路車間距離が許容距離を超えていると誤判定することを、防止することが可能となるため、車輪型ロボットの誤動作発生を抑制することが可能となる。
また、発明６の車輪型ロボットによれば、複数の車輪のうち少なくとも一つを除く車輪が路面から脱輪した場合であっても、滑落抑制部を路面と接触させることが可能となるため、車輪型ロボットのうち、少なくとも滑落抑制部を除く部分の損傷を防止することが可能となる。
Further, according to the wheel type robot of the
Further, according to the wheel type robot of the fifth aspect, the traveling motor drive control unit can prevent erroneous determination that the road-to-vehicle distance exceeds the allowable distance. It is possible to suppress the occurrence of malfunction.
Further, according to the wheel type robot of the sixth aspect of the present invention, even if the wheels excluding at least one of the plurality of wheels are removed from the road surface, it is possible to bring the slip-down suppressing portion into contact with the road surface. It is possible to prevent damage to at least a portion of the wheeled robot excluding the sliding-down suppressing unit.
また、発明７の車輪型ロボットによれば、被案内者の手が把持部から離れていても、移動部の位置を変化させず、被案内者の手の下方へ把持部が移動するように、移動部に対して把持部の位置を変化させることが可能となるため、被案内者が把持部を把持するために手を移動させる距離を短縮することが可能となる。
また、発明８の車輪型ロボットによれば、二つのリング状センサを基準とした方位角及び仰角のうち少なくとも一方に基づいて、把持部に対する被案内者の手の位置を検出することが可能となるため、被案内者の手の下方へ把持部を移動させる際に行なう制御の精度を向上させることが可能となる。
In addition, according to the wheeled robot of the seventh aspect of the invention, even when the guided person's hand is away from the gripping part, the gripping part moves below the guided person's hand without changing the position of the moving part. Since the position of the grip portion can be changed with respect to the moving portion, it is possible to reduce the distance that the guided person moves the hand to grip the grip portion.
Further, according to the wheel type robot of the invention 8, it is possible to detect the position of the guided person's hand with respect to the grasping portion based on at least one of the azimuth angle and the elevation angle based on the two ring sensors. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the control performed when moving the gripping part below the hand of the guided person.
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
まず、図１から図１７を用いて、本実施形態の車輪型ロボット１の構成を説明する。
図１は、本実施形態の車輪型ロボット１の構成を示す図であり、車輪型ロボット１の側面図である。
図１中に示すように、本実施形態の車輪型ロボット１は、基体２と、移動部４を備えている。また、車輪型ロボット１は、後述するロールピッチ機構６（図２参照）を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
First, the structure of the
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
As shown in FIG. 1, the
（基体２の構成）
以下、図１を参照しつつ、図２から図５を用いて、基体２の構成を説明する。
基体２は、基体ベース部８と、基体タワー部１０を備えている。
（基体ベース部８の構成）
基体ベース部８は、ベースカバー部材１２を備えている。
ベースカバー部材１２は、上面視で略五角形をなしており、上面及び下面が開口した筒状体により形成されている。なお、ベースカバー部材１２の形状は、これに限定するものではなく、例えば、上面視で、円形や、五角形以外の多角形をなす形状に形成してもよい。
(Structure of the base 2)
Hereinafter, the configuration of the
The
(Configuration of the base body portion 8)
The base body portion 8 includes a
The
また、ベースカバー部材１２の内部には、図２及び図３中に示すように、ベース部上側プレート１４と、ベース部下側プレート１６が配置されている。なお、図２は、車輪型ロボット１から、ベースカバー部材１２及び後述するタワーカバー部材１８を外した状態を示す図であり、車輪型ロボット１の側面図である。また、図３は、図２のＩＩＩ線矢視図であり、車輪型ロボット１の正面図である。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a base part
ベース部上側プレート１４は、ベースカバー部材１２の上面を閉塞する板状部材であり、その下面（図１中における下側の面）には、第一距離センサ２０が取り付けられている。
第一距離センサ２０の取り付け位置は、具体的に、ベース部上側プレート１４の下面のうち、車輪型ロボット１の幅方向（図３中における左右方向）の中心付近であるとともに、ベース部上側プレート１４の先端側（図１中では、左側の端部側）である。
The base part
Specifically, the mounting position of the
第一距離センサ２０は、例えば、レーザレンジセンサを用いて形成されており、車輪型ロボット１の前進方向（図１中では、左方向）に対し、第一距離センサ２０と対象物（障害物等）との距離を検出可能なセンサである。また、第一距離センサ２０は、第一距離センサ２０と対象物との距離を検出すると、この検出した距離を含む情報信号を、後述する動作制御部２２へ出力する。なお、第一距離センサ２０が対象物との距離を検出可能な範囲は、例えば、車輪型ロボット１の上面視において、第一距離センサ２０から前方へ延在する線を基準として、左右へ約１３５［°］の範囲である。
The
ベース部下側プレート１６は、ベースカバー部材１２の内部において、ベース部上側プレート１４の下方に配置されており、上下方向に延在する柱状のプレート連結部材２４を複数個用いて、ベース部上側プレート１４と連結されている。なお、ベース部下側プレート１６とベース部上側プレート１４は、対向する面同士が平行となっている。
また、ベース部下側プレート１６の上面（ベース部上側プレート１４と対向する面）には、三軸角度検出部２６と、動作制御部２２が取り付けられている。
The base portion
A
三軸角度検出部２６は、三軸角度検出部２６を交点として互いに直交する三軸の軸回りの加速度（と磁力）を検出可能な三軸センサを用いて形成されており、図４中に示すように、ベース部下側プレート１６のうち、車輪型ロボット１の幅方向の中心付近に配置されている。また、三軸角度検出部２６は、三軸のうち少なくとも一軸の軸回りの加速度（と磁力）を検出すると、この検出した加速度（と磁力）を含む情報信号を、動作制御部２２へ出力する。なお、図４は、基体ベース部８及び移動部４からベースカバー部材１２を外した状態を上面から見た斜視図である。
The
本実施形態では、三軸角度検出部２６が軸回りの加速度（と磁力）を検出可能な三軸を、車輪型ロボット１の前後方向（図１中における左右方向）に延在する軸（以降の説明では、「ｘ軸」と記載する場合がある）と、車輪型ロボット１の幅方向に延在する軸（以降の説明では、「ｙ軸」と記載する場合がある）と、車輪型ロボット１の上下方向（図１中における上下方向）に延在する軸（以降の説明では、「ｚ軸」と記載する場合がある）とする場合を説明する。
動作制御部２２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を用いて形成されており、ベース部下側プレート１６のうち、車輪型ロボット１の幅方向の中心付近において、三軸角度検出部２６よりも右（図３中における左方向）に配置されている。なお、動作制御部２２の詳細な構成は、後述する。
In the present embodiment, three axes in which the triaxial
The
（基体タワー部１０の構成）
基体タワー部１０は、タワーカバー部材１８を備えている。
タワーカバー部材１８は、柱状部１８ａと、水平部１８ｂを備えている。
柱状部１８ａは、中空の角柱状に形成されており、その下端側は、ベース部上側プレート１４の上面（図１中における上側の面）において、車輪型ロボット１の前進方向（図１中では、左方向）へオフセットして取り付けられている。また、柱状部１８ａの軸方向（長手方向）は、鉛直線に対して、車輪型ロボット１の後退方向（図１中では、右方向）へ傾斜している。
(Configuration of the base tower 10)
The
The
The
水平部１８ｂは、柱状部１８ａの上端側と連続しており、柱状部１８ａと同様、中空の角柱状に形成されている。また、水平部１８ｂの軸方向（長手方向）は、ベース部下側プレート１６及びベース部上側プレート１４の面と平行または略平行となっている。
また、タワーカバー部材１８の内部には、図２及び図３中に示すように、タワーフレーム部２８と、グリップ支持部３０が配置されている。
The
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a
タワーフレーム部２８は、柱状部１８ａの内部に配置されており、ベース部上側プレート１４の上面に取り付けられているタワー部ブラケット２８ａと、このタワー部ブラケット２８ａに取り付けられている複数本のタワー部支柱２８ｂを備えている。
タワー部ブラケット２８ａの下部には、情報提供部３８が配置されている。
情報提供部３８は、例えば、音声を出力可能なスピーカを用いて形成されており、車輪型ロボット１を使用する被案内者に対して、案内に必要な音声情報等を提供する。なお、情報提供部３８が出力する音声は、例えば、車輪型ロボット１の使用状況等に応じて、動作制御部２２により設定される。
The
An
The
また、タワーフレーム部２８の上端側には、第二距離センサ３２と、前方撮影用カメラ３４が取り付けられている。
第二距離センサ３２は、例えば、レーザレンジセンサを用いて形成されており、柱状部１８ａから車輪型ロボット１の後退方向へ突出している。
また、第二距離センサ３２は、下方に対し、第二距離センサ３２と車輪型ロボット１の走行面（路面）との距離（上下方向の距離）を検出可能なセンサである。そして、第二距離センサ３２は、第二距離センサ３２と障害物等との距離を検出すると、この検出した距離を含む情報信号を、動作制御部２２へ出力する。なお、第二距離センサ３２が走行面との距離を検出可能な範囲は、例えば、車輪型ロボット１を前後方向から見て、第二距離センサ３２から鉛直方向下方へ延在する線を基準として、左右へ約１２０［°］の範囲である。
A
The
The
前方撮影用カメラ３４は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを用いて形成されており、鉛直線に対し、柱状部１８ａの傾斜度合いと略平行に傾斜した状態で、柱状部１８ａから車輪型ロボット１の前進方向へ突出している。
また、前方撮影用カメラ３４は、車輪型ロボット１の前方を撮像可能なカメラである。そして、前方撮影用カメラ３４は、車輪型ロボット１の前方の映像を撮像すると、この検出した撮像を含む情報信号を、動作制御部２２へ出力する。なお、前方撮影用カメラ３４が撮像可能な範囲は、例えば、前方撮影用カメラ３４の撮像方向の中心線から約６０［°］の円形の範囲である。
The
The
グリップ支持部３０は、水平部１８ｂの内部に配置された板状部材であり、タワーフレーム部２８の上端側に取り付けられている取り付け部３０ａと、この取り付け部から車輪型ロボット１の後退方向へ延在する延在部３０ｂを備えている。
取り付け部３０ａの上面には、第三距離センサ３６が取り付けられている。
第三距離センサ３６は、例えば、レーザレンジセンサを用いて形成されており、車輪型ロボット１の前進方向（図１中では、左方向）に対し、第三距離センサ３６と対象物（障害物等）との距離を検出可能なセンサである。また、第三距離センサ３６は、第三距離センサ３６と対象物との距離を検出すると、この検出した距離を含む情報信号を、後述する動作制御部２２へ出力する。なお、第三距離センサ３６が対象物との距離を検出可能な範囲は、例えば、車輪型ロボット１の上面視において、第三距離センサ３６から前方へ延在する線を基準として、左右へ約１３５［°］の範囲であるとともに、車輪型ロボット１の側面視において、第三距離センサ３６から前方へ延在する線を基準として上へ約１５［°］、下へ約６０［°］の範囲である。
The
A
The
なお、第三距離センサ３６は、レーザレンジセンサに限定するものではなく、例えば、赤外線センサや超音波センサ等を用いて形成してもよい。これは、第一距離センサ２０及び第二距離センサ３２に関しても、同様である。
延在部３０ｂは、側面視でベース部上側プレート１４と平行となっている。
延在部３０ｂの上面には、把持部４０が配置されている。
The
The extending
A gripping
（把持部４０の構成）
把持部４０は、車輪型ロボット１を使用する被案内者が、車輪型ロボット１の使用時に手で把持する部分であり、入力値検出部４２を介して、延在部３０ｂの上面に取り付けられている。すなわち、把持部４０は、基体２に取り付けられている。
また、把持部４０は、上面視で、直径が１００［ｍｍ］程度の略円形であるとともに、側面視で、厚さが３０［ｍｍ］程度の略楕円形に形成されている。把持部４０の下面側には、図示しない突起部分が形成されており、この突起部分を介して、把持部４０は入力値検出部４２に取り付けられている。
(Configuration of gripping portion 40)
The
In addition, the gripping
また、把持部４０の外径面のうち、車輪型ロボット１の前進方向及び側方には、図５中に示すように、把持部４０の上面から下面へ連続する凹部４４が、複数個所設けられている。なお、図５は、図１のＶ線矢視図であり、把持部４０を上方から見た斜視図である。
凹部４４は、片手の指よりも多く設ける。本実施形態では、一例として、凹部４４を１０箇所設ける場合を説明する。
凹部４４の深さは、例えば、６［ｍｍ］程度に設定されている。また、隣り合う凹部４４同士の間隔は、例えば、２２［ｍｍ］程度に設定されている。これらの値は、被案内者の指の太さに応じて、被案内者の指のうち、第一関節及びその周辺が凹部４４に合致しやすい値として設定する。
Further, among the outer diameter surfaces of the gripping
More recesses 44 are provided than fingers of one hand. In the present embodiment, as an example, a case where ten
The depth of the
なお、本実施形態では、一例として、把持部４０に、図示しない移動モード切り換え操作部が設けられている場合を説明する。
移動モード切り換え操作部は、例えば、ボタンにより形成する。そして、被案内者によるボタン操作により、車輪型ロボット１を目的地まで移動させる案内移動モードと、車輪型ロボット１を把持部４０への入力に応じた方向へ移動させる自由移動モードに切り換える。
In the present embodiment, as an example, a case where the gripping
The movement mode switching operation unit is formed by a button, for example. Then, by a button operation by the guided person, the mode is switched between a guide movement mode in which the
（入力値検出部４２の構成）
入力値検出部４２は、延在部３０ｂの上面のうち、情報提供部３８よりも車輪型ロボット１の後退方向側に取り付けられている。
また、入力値検出部４２は、例えば、入力値検出部４２を交点として互いに直交する三軸の軸方向に付与される力と、三軸の軸回りのモーメントを検出可能な六軸力センサを用いて形成されている。また、入力値検出部４２は、三軸のうち少なくとも一軸の軸方向に付与される力や、三軸のうち少なくとも一軸の軸回りのモーメントを検出すると、この検出した力やモーメントを含む情報信号を、動作制御部２２へ出力する。
本実施形態では、入力値検出部４２が軸方向に付与される力及び軸回りのモーメントを検出可能な三軸を、上述した「ｘ軸」、「ｙ軸」及び「ｚ軸」とする場合を説明する。
(Configuration of Input Value Detection Unit 42)
The input
The input
In the present embodiment, the three axes that can detect the force applied to the input
（移動部４の構成）
以下、図１から図５を参照しつつ、図６及び図７を用いて、移動部４の詳細な構成を説明する。
移動部４は、基体２の下方に配置されて基体２を下方から支持しており、被案内者による把持部４０への入力に応じて、基体２を移動させる。
また、移動部４は、移動部プレート４６と、駆動輪４８と、従動輪５０と、走行用モータ５２と、路車間距離検出部５４と、滑落抑制部５６を備えている。
(Configuration of moving unit 4)
Hereinafter, the detailed configuration of the moving
The moving
The moving
（移動部プレート４６の構成）
移動部プレート４６は、上面視でベースカバー部材１２と重なる板状部材であり、ベースカバー部材１２の内部において、ベース部下側プレート１６の下方に配置されている。
また、移動部プレート４６とベース部上側プレート１４は、製造時等、車輪型ロボット１を水平面上に配置した状態で、対向する面同士が平行となっている。
(Configuration of moving part plate 46)
The moving
Moreover, the moving
（駆動輪４８の構成）
駆動輪４８は、走行用モータ５２が発生する駆動力により回転して基体２を移動させる車輪であり、駆動輪用ブラケット５８を介して、移動部プレート４６よりも下方へ突出した状態で、移動部プレート４６に取り付けられている。
また、駆動輪４８は、車輪型ロボット１を前後方向から見て、移動部プレート４６の中心よりも左側に配置された左側駆動輪４８Ｌと、移動部プレート４６の中心よりも右側に配置された右側駆動輪４８Ｒから形成されている。
(Configuration of drive wheel 48)
The
Further, the
（従動輪５０の構成）
従動輪５０は、キャスタ等、上述した「ｚ軸」回りに回動可能な回動部材６０を介して、移動部プレート４６よりも下方へ突出した状態で、移動部プレート４６の下面（図１中における下方向の面）に取り付けられている。なお、従動輪５０の外径（タイヤ径）は、駆動輪４８の外径と同一または略同一とする。
また、従動輪５０は、移動部プレート４６の下面において、車輪型ロボット１の幅方向の中心付近であるとともに、駆動輪４８よりも車輪型ロボット１の前進方向側に配置されている。
(Configuration of driven wheel 50)
The driven
The driven
なお、移動部プレート４６のうち、下面に回動部材６０を取り付けている部分は、駆動輪用ブラケット５８を取り付けている部分よりも、基体２に近接している。そして、移動部プレート４６のうち下面に回動部材６０を取り付けている部分は、上下方向に延在する部分を介して、駆動輪用ブラケット５８を取り付けている部分と連続して形成されている。
以上により、車輪型ロボット１は、車輪型ロボット１を支持する複数の車輪（左側駆動輪４８Ｌ、右側駆動輪４８、従動輪５０）を備えている。
In the moving
As described above, the
（走行用モータ５２の構成）
走行用モータ５２は、駆動輪４８を回転駆動可能なモータで形成されており、動作制御部２２が出力する指令信号に基づいて駆動して、被案内者による把持部４０への入力に応じて基体２が移動するように、駆動輪４８を駆動させる。また、走行用モータ５２が発生させた駆動力は、図示しない駆動用プーリ等を介して、駆動輪４８に伝達される。
また、走行用モータ５２は、左側駆動輪４８Ｌと右側駆動輪４８Ｒに対し、それぞれ、個別に設けられている。すなわち、本実施形態の車輪型ロボット１は、二つの走行用モータ５２を備えている。
(Configuration of traveling motor 52)
The traveling
The traveling
また、走行用モータ５２は、無励磁作動型ブレーキの作動機構を有している。
無励磁作動型ブレーキは、後述するＰＳＤセンサの検出値によって、電流（界磁電流）の供給を停止する回路により作動する機構であり、作動状態において、駆動輪４８へ制動力を付与する機構である。このため、動作制御部２２に不具合があった場合でも、走行用モータ５２を停止させて、輪型案内用ロボット１の移動を止めることが可能である。
The traveling
The non-excitation actuating brake is a mechanism that operates by a circuit that stops supplying current (field current) according to a detection value of a PSD sensor, which will be described later, and that applies a braking force to the
（路車間距離検出部５４の構成）
路車間距離検出部５４は、例えば、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサを用いて形成されており、移動部プレート４６の下面に取り付けられている。
また、路車間距離検出部５４は、予め設定した方向に対し、駆動輪４８が走行する走行路の路面と路車間距離検出部５４との距離を検出して、駆動輪４８が走行する走行路の路面と基体２との距離である路車間距離を検出可能なセンサである。また、路車間距離検出部５４は、路車間距離を検出すると、この検出した路車間距離を含む情報信号を、ＰＳＤセンサ用回路（図示せず）へ出力する。
(Configuration of road-to-vehicle distance detector 54)
The road-to-vehicle
The road-to-vehicle
路車間距離検出部５４が、路車間距離を検出する方向は、図６中に示すように、車輪型ロボット１の側面視において、路車間距離検出部５４から前方へ水平に延在する線から下方へ４５［°］傾斜させた方向とする。なお、図６は、移動部４の側面図であり、ベースカバー部材１２を取り外した状態を示す図である。
すなわち、本実施形態では、路車間距離検出部５４は、車輪型ロボット１の前方のみに対し、路車間距離を検出する。これは、一般的に、車輪型ロボット１は、後退走行の割合が前進走行と比較して非常に少なく、また、後退走行を行う際には、前進走行を行った経路を戻るため、車輪型ロボット１の後方に対して、路車間距離を検出する必要性が少ないためである。
The direction in which the road-to-vehicle
That is, in the present embodiment, the road-to-vehicle
また、路車間距離検出部５４は、図７中に示すように、移動部プレート４６の下面において、複数個所に取り付けられている。なお、図７は、図１のＶＩＩ線矢視図であり、移動部プレート４６の下面を示す図である。
本実施形態では、一例として、移動部プレート４６の下面において、五箇所に路車間距離検出部５４を取り付けた場合を説明する。したがって、本実施形態の車輪型ロボット１は、五個の路車間距離検出部５４を備えている。
In addition, as shown in FIG. 7, the road-to-vehicle
In the present embodiment, as an example, a case will be described in which road-to-vehicle
五個の路車間距離検出部５４のうち一つは、従動輪５０よりも車輪型ロボット１の前方に配置されている。なお、図７中及び以降の説明では、従動輪５０よりも車輪型ロボット１の前方に配置されている路車間距離検出部５４を、「路車間距離検出部５４ａ」と記載する。
また、五個の路車間距離検出部５４のうち二つは、車輪型ロボット１を後方から見て、従動輪５０の左側及び右側に配置されている。なお、図７中及び以降の説明では、従動輪５０の左側に配置されている路車間距離検出部５４を、「路車間距離検出部５４ｂ」と記載し、従動輪５０の右側に配置されている路車間距離検出部５４を、「路車間距離検出部５４ｃ」と記載する。
One of the five road-to-vehicle
Two of the five road-to-
また、五個の路車間距離検出部５４のうち残りの二つは、左側駆動輪４８Ｌ及び右側駆動輪４８Ｒよりも車輪型ロボット１の前方に配置されている。なお、図７中及び以降の説明では、左側駆動輪４８Ｌよりも車輪型ロボット１の前方に配置されている路車間距離検出部５４を、「路車間距離検出部５４ｄ」と記載し、右側駆動輪４８Ｒよりも車輪型ロボット１の前方に配置されている路車間距離検出部５４を、「路車間距離検出部５４ｅ」と記載する。
Further, the remaining two of the five road-to-
以下、図１から図７を参照しつつ、図８を用いて、五個の路車間距離検出部５４ａ〜５４ｅが、路車間距離を検出する状態（ａ〜ｇ）について説明する。なお、図８は、路車間距離検出部５４が、路車間距離を検出する状態を示す概略図であり、車輪型ロボット１を上方から俯瞰で見た図である。
ａ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、前方に段差が存在している場合、図８（ａ）中に示すように、路車間距離検出部５４ａが、車輪型ロボット１の前方に存在している段差に対し、路車間距離を検出する。
Hereinafter, a state (a to g) in which the five road-to-vehicle
a. When there is a step in front of the wheel-
ｂ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、左側駆動輪４８Ｌの前方に段差が存在している場合、図８（ｂ）中に示すように、路車間距離検出部５４ｄが、左側駆動輪４８Ｌの前方に存在している段差に対し、路車間距離を検出する。
ｃ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、右側駆動輪４８Ｒの前方に段差が存在している場合、図８（ｃ）中に示すように、路車間距離検出部５４ｅが、右側駆動輪４８Ｒの前方に存在している段差に対し、路車間距離を検出する。
b. When a step is present in front of the
c. When a step is present in front of the
ｄ．車輪型ロボット１の左旋回走行中に、左側に段差が存在している場合、図８（ｄ）中に示すように、路車間距離検出部５４ｂが、車輪型ロボット１の左側に存在している段差に対し、路車間距離を検出する。
ｅ．車輪型ロボット１の右旋回走行中に、右側に段差が存在している場合、図８（ｅ）中に示すように、路車間距離検出部５４ｃが、車輪型ロボット１の右側に存在している段差に対し、路車間距離を検出する。
d. When there is a step on the left side during the left turn of the
e. When there is a step on the right side during the right turn of the
ｆ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、前方に駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅であり、車輪型ロボット１の前進走行に対して垂直または略垂直に延在する溝６２が存在している場合、図８（ｆ）中に示すように、路車間距離検出部５４ａが、車輪型ロボット１の前方に存在している段差に対し、路車間距離を検出する。
ｇ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、前方に駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅であり、車輪型ロボット１の前進走行に対して傾斜して延在する溝６２が存在している場合、図８（ｇ）中に示すように、路車間距離検出部５４ａが、車輪型ロボット１の前方に存在している段差に対し、路車間距離を検出する。
f. During the forward traveling (straight forward) of the
g. During the forward traveling (straight forward) of the
（滑落抑制部５６の構成）
滑落抑制部５６は、滑落抑制板６４と、抑制板取付け部６６を備えており、移動部プレート４６の下面に取り付けられている。
滑落抑制板６４は、板状部材であり、移動部プレート４６の下方に配置されている。なお、滑落抑制板６４と移動部プレート４６は、対向する面同士が平行となっている。
(Configuration of the sliding-down suppressing portion 56)
The sliding-
The sliding-down suppressing
また、滑落抑制板６４の下面（移動部プレート４６と対向する面と反対側の面）には、ゴム等の弾性材料を用いて形成された板状の滑り止め部材６８が、接着剤等を用いて取り付けられている。なお、滑り止め部材６８の表面（移動部プレート４６と対向する面と反対側の面）には、例えば、格子状に複数本の溝を形成してもよい。
抑制板取付け部６６は、移動部プレート４６の下面から下方へ向けて延在する柱状部材であり、移動部プレート４６の下面と滑落抑制板６４の上面とを連結して、滑落抑制板６４を移動部プレート４６に連結している。
Further, a plate-
The restraining
抑制板取付け部６６の長さは、滑落抑制板６４の、移動部プレート４６の下面からの突出度合いが、駆動輪４８及び従動輪５０の、移動部プレート４６の下面からの突出度合い未満となる長さに設定する。
したがって、滑落抑制部５６は、移動部プレート４６の下面から突出した状態で、移動部プレート４６の下面に取り付けられている。また、滑落抑制部５６は、複数の車輪（左側駆動輪４８Ｌ、右側駆動輪４８、従動輪５０）が路面に接地している状態で、路面よりも上方に配置されている。
The length of the restraining
Therefore, the sliding-down suppressing
また、滑落抑制部５６は、図７中に示すように、移動部プレート４６の下面において、複数個所に取り付けられている。
本実施形態では、一例として、移動部プレート４６の下面において、七箇所に滑落抑制部５６を取り付けた場合を説明する。したがって、本実施形態の車輪型ロボット１は、七個の滑落抑制部５６を備えている。
Further, as shown in FIG. 7, the sliding-down suppressing
In the present embodiment, as an example, a case will be described in which the sliding-down suppressing
七個の滑落抑制部５６のうち二つは、車輪型ロボット１を後方から見て、従動輪５０の左側及び右側に配置されている。なお、図７中及び以降の説明では、従動輪５０の左側に配置されている滑落抑制部５６を、「滑落抑制部５６ａ」と記載し、従動輪５０の右側に配置されている滑落抑制部５６を、「滑落抑制部５６ｂ」と記載する。
また、七個の滑落抑制部５６のうち一つは、従動輪５０よりも車輪型ロボット１の後方に配置されている。なお、図７中及び以降の説明では、従動輪５０よりも車輪型ロボット１の後方に配置されている滑落抑制部５６を、「滑落抑制部５６ｃ」と記載する。
Two of the seven sliding-down suppressing
In addition, one of the seven slip-down suppressing
また、七個の滑落抑制部５６のうち二つは、左側駆動輪４８Ｌ及び右側駆動輪４８Ｒよりも車輪型ロボット１の前方に配置されている。なお、図７中及び以降の説明では、左側駆動輪４８Ｌよりも車輪型ロボット１の前方に配置されている滑落抑制部５６を、「滑落抑制部５６ｄ」と記載し、右側駆動輪４８Ｒよりも車輪型ロボット１の前方に配置されている滑落抑制部５６を、「滑落抑制部５６ｅ」と記載する。
また、七個の滑落抑制部５６のうち残りの二つは、左側駆動輪４８Ｌ及び右側駆動輪４８Ｒよりも車輪型ロボット１の中心側に配置されている。なお、図７中及び以降の説明では、左側駆動輪４８Ｌよりも車輪型ロボット１の中心側に配置されている滑落抑制部５６を、「滑落抑制部５６ｆ」と記載し、右側駆動輪４８Ｒよりも車輪型ロボット１の中心側に配置されている滑落抑制部５６を、「滑落抑制部５６ｇ」と記載する。
In addition, two of the seven sliding-down suppressing
Further, the remaining two of the seven sliding-down suppressing
以下、図１から図７を参照しつつ、図９を用いて、七個の滑落抑制部５６ａ〜５６ｇと従動輪５０及び駆動輪４８により、段差が存在している面で脱輪した車輪型ロボット１の滑落を抑制する状態（ａ〜ｋ）について説明する。なお、図９は、車輪型ロボット１の走行時において、従動輪５０または駆動輪４８が脱輪した状態を示す概略図であり、車輪型ロボット１を上方から俯瞰で見た図である。
Hereinafter, referring to FIG. 1 to FIG. 7, using FIG. 9, the wheel type is removed on the surface where the step exists by the seven slip-down suppressing
ａ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、前方に存在している段差（図８（ａ）参照、以下の説明でも同様）に従動輪５０が脱輪した場合、図９（ａ）中に示すように、滑落抑制部５６ｃが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｃと、左側駆動輪４８Ｌ及び右側駆動輪４８Ｒが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
ｂ．車輪型ロボット１の右旋回走行中に、右側に存在している段差に従動輪５０が脱輪した場合、車輪型ロボット１の走行面から左側駆動輪４８Ｌが離れた状態で、図９（ｂ）中に示すように、滑落抑制部５６ａ及び滑落抑制部５６ｅが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ａ及び滑落抑制部５６ｅと、右側駆動輪４８Ｒが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
a. When the driven
b. When the driven
ｃ．車輪型ロボット１の左旋回走行中に、左側に存在している段差に従動輪５０が脱輪した場合、車輪型ロボット１の走行面から右側駆動輪４８Ｒが離れた状態で、図９（ｃ）中に示すように、滑落抑制部５６ｂ及び滑落抑制部５６ｄが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｂ及び滑落抑制部５６ｄと、左側駆動輪４８Ｌが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
ｄ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、右側に存在している段差に右側駆動輪４８Ｒが脱輪した場合、図９（ｄ）中に示すように、滑落抑制部５６ｇが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｇと、従動輪５０及び左側駆動輪４８Ｌが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
c. When the driven
d. When the
ｅ．車輪型ロボット１の前進走行（直進）中に、左側に存在している段差に左側駆動輪４８Ｌが脱輪した場合、図９（ｅ）中に示すように、滑落抑制部５６ｆが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｆと、従動輪５０及び右側駆動輪４８Ｒが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
ｆ．車輪型ロボット１の後退走行（直進）中に、右側に存在している段差に右側駆動輪４８Ｒが脱輪した場合、図９（ｆ）中に示すように、滑落抑制部５６ｅが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｅと、従動輪５０及び左側駆動輪４８Ｌが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
e. When the
f. When the
ｇ．車輪型ロボット１の後退走行（直進）中に、左側に存在している段差に左側駆動輪４８Ｌが脱輪した場合、図９（ｇ）中に示すように、滑落抑制部５６ｄが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｄと、従動輪５０及び右側駆動輪４８Ｒが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
ｈ．車輪型ロボット１の右旋回走行中に、左側に存在している段差に左側駆動輪４８Ｌが脱輪した場合、図９（ｈ）中に示すように、滑落抑制部５６ｆが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｆと、従動輪５０及び右側駆動輪４８Ｒが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
g. When the
h. When the
ｉ．車輪型ロボット１の右旋回走行中に、右側に存在している段差に右側駆動輪４８Ｒが脱輪した場合、図９（ｉ）中に示すように、滑落抑制部５６ｇが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｇと、従動輪５０及び左側駆動輪４８Ｌが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
ｊ．車輪型ロボット１の左旋回走行中に、右側に存在している段差に右側駆動輪４８Ｒが脱輪した場合、図９（ｊ）中に示すように、滑落抑制部５６ｇが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｇと、従動輪５０及び左側駆動輪４８Ｌが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
i. When the
j. When the
ｋ．車輪型ロボット１の左旋回走行中に、左側に存在している段差に左側駆動輪４８Ｌが脱輪した場合、図９（ｋ）中に示すように、滑落抑制部５６ｆが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。これにより、滑落抑制部５６ｆと、従動輪５０及び右側駆動輪４８Ｒが、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
以上により、移動部プレート４６の下面において、七個の滑落抑制部５６ａ〜５６ｇを取り付ける位置は、車輪型ロボット１の形状・重心や、従動輪５０及び駆動輪４８の位置・形状等に応じて、上述したように、脱輪した車輪型ロボット１の滑落を抑制可能な位置に設定する。
k. When the
As described above, on the lower surface of the moving
同様に、滑落抑制板６４の、移動部プレート４６の下面からの突出度合いは、車輪型ロボット１の形状・重心や、従動輪５０及び駆動輪４８の位置・形状等に応じて、上述したように、脱輪した車輪型ロボット１の滑落を抑制可能な位置に設定する。
したがって、滑落抑制部５６は、複数の車輪（左側駆動輪４８Ｌ、右側駆動輪４８、従動輪５０）のうち少なくとも一つを除く車輪が路面から脱輪した状態で、路面と接触する位置・形状に設定する。
Similarly, the degree of protrusion of the slip-down suppressing
Therefore, the slip-down suppressing
（ロールピッチ機構６の構成）
以下、図１から図９を参照しつつ、図１０から図１３を用いて、ロールピッチ機構６の詳細な構成を説明する。
ロールピッチ機構６は、基体２と移動部４との間に配置されており、基体２と移動部４とを、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動可能に連結している。
ここで、ロールピッチ機構６が基体２と移動部４とを相対移動可能に連結する二つの軸は、上述した「ｘ軸」と「ｙ軸」である。
(Configuration of roll pitch mechanism 6)
Hereinafter, the detailed configuration of the
The
Here, the two axes by which the
また、本実施形態では、ロールピッチ機構６の構成を、一例として、基体２と移動部４とを、「ｘ軸」及び「ｙ軸」の軸回り方向へ曲線軌道に沿って相対移動可能に連結する構成とした場合を説明する。なお、基体２と移動部４とを、「ｘ軸」及び「ｙ軸」の軸回り方向へ曲線軌道に沿って相対移動可能に連結する構成としては、例えば、（株）日本ベアリング製の「ゴニオウェイ」を二つ用いる。
具体的には、ロールピッチ機構６は、図１０中に示すように、ロール側案内機構７０と、ピッチ側案内機構７２を備えている。なお、図１０は、ロールピッチ機構６の構成を示す図であり、図１０（ａ）は、ロールピッチ機構６の上面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ線矢視図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＣ線矢視図、図１０（ｄ）は、ロールピッチ機構６を上方から見た斜視図である。
Further, in the present embodiment, as an example of the configuration of the
Specifically, the
（ロール側案内機構７０の構成）
ロール側案内機構７０は、ロール側ベース軌道台７４と、ロール側テーブル軌道台７６を備えており、ロール側駆動部７８が発生させる駆動力により駆動する。なお、ロール側駆動部７８の説明は、後述する。
ロール側ベース軌道台７４は、断面が凹部状となるように形成されており、その底面が、図示しないボルト等を用いて、移動部プレート４６の上面（図１中における上方向の面）に取り付けられている。
(Configuration of roll side guide mechanism 70)
The roll
The roll-
また、ロール側ベース軌道台７４のうち、底面を挟む二つの壁を形成する部分には、それぞれ、車輪型ロボット１の幅方向に沿って連続するとともに、互いに対向するロール側ベース転走面８０が形成されている。
ロール側ベース転走面８０は、側面視で、長さ方向の中心部が最も基体２側（上方）に近く、端部へ向かうにつれて基体２から離れるように傾斜する曲線状に形成されている。また、ロール側ベース転走面８０は、ロール側ベース転走面８０の長さ方向から見たＶ溝で形成されている。
In addition, the roll-
The roll-side
ロール側テーブル軌道台７６は、断面が下方へ突出する凸部状となるように形成されており、突出部分がロール側ベース軌道台７４と嵌合した状態で、ロール側ベース軌道台７４の上方（基体２側）に配置されている。
また、ロール側テーブル軌道台７６の突出部分には、ロール側ベース転走面８０と対向するロール側テーブル転走面８２が形成されている。また、ロール側テーブル転走面８２は、ロール側ベース転走面８０と同様、ロール側テーブル転走面８２の長さ方向から見たＶ溝で形成されている。
The roll
In addition, a roll-side
また、ロール側テーブル軌道台７６のうち、車輪型ロボット１を前進方向から見た右側の面には、後述するロール側接続環８４内に挿通させるロール側接続ピン８６が取り付けられている。
ロール側接続ピン８６は、円柱状に形成されており、ロール側テーブル軌道台７６から、車輪型ロボット１を前進方向から見た右側へ突出している。
ロール側ベース転走面８０とロール側テーブル転走面８２との間には、図示しない複数の転動体（ボール）と、隣り合う転動体間の距離を維持する保持器（図示せず）が介装されている。
A roll-
The roll-
Between the roll-side
（ピッチ側案内機構７２の構成）
ピッチ側案内機構７２は、ピッチ側ベース軌道台８８と、ピッチ側テーブル軌道台９０を備えており、ピッチ側駆動部９２が発生させる駆動力により駆動する。なお、ピッチ側駆動部９２の説明は、後述する。
ピッチ側ベース軌道台８８は、ロール側ベース軌道台７４と同様、断面が凹部状となるように形成されており、その底面が、図示しないボルト等を用いて、ロール側テーブル軌道台７６の上面（図１中における上方向の面）に取り付けられている。
(Configuration of pitch side guide mechanism 72)
The pitch
The pitch-
また、ピッチ側ベース軌道台８８のうち、底面を挟む二つの壁を形成する部分には、それぞれ、車輪型ロボット１の前後方向に沿って連続するとともに、互いに対向するピッチ側ベース転走面９４が形成されている。
ピッチ側ベース転走面９４は、側面視で、長さ方向の中心部が最も基体２側（上方）に近く、端部へ向かうにつれて基体２から離れるように傾斜する曲線状に形成されている。また、ピッチ側ベース転走面９４は、ピッチ側ベース転走面９４の長さ方向から見たＶ溝で形成されている。なお、ピッチ側ベース転走面９４の曲率は、ロール側ベース転走面８０の曲率と同一に設定する。
Further, portions of the pitch-
The pitch-side
また、ピッチ側ベース軌道台８８のうち、車輪型ロボット１を前進方向から見た左側の面には、後述するピッチ側接続環内に挿通させるピッチ側接続ピン９６が取り付けられている。
ピッチ側接続ピン９６は、円柱状に形成されており、ピッチ側テーブル軌道台９０から、車輪型ロボット１を前進方向から見た左側において、下方へ突出している。
ピッチ側テーブル軌道台９０は、ロール側テーブル軌道台７６と同様、断面が下方へ突出する凸部状となるように形成されており、突出部分がピッチ側ベース軌道台８８と嵌合した状態で、ピッチ側ベース軌道台８８の上方（基体２側）に配置されている。
A pitch-
The pitch
The pitch
また、ピッチ側テーブル軌道台９０の突出部分には、ピッチ側ベース転走面９４と対向するピッチ側テーブル転走面９８が形成されている。また、ピッチ側テーブル転走面９８は、ピッチ側ベース転走面９４と同様、ピッチ側テーブル転走面９８の長さ方向から見たＶ溝で形成されている。
ピッチ側ベース転走面９４とピッチ側テーブル転走面９８との間には、図示しない複数の転動体（ボール）と、隣り合う転動体間の距離を維持する保持器（図示せず）が介装されている。
In addition, a pitch-side
Between the pitch-side
（ロール側駆動部７８の構成）
ロール側駆動部７８は、図１１中に示すように、ロール側駆動モータ１００と、ロール側直動案内機構１０２を備えている。なお、図１１は、ロール側駆動部７８の構成を示す図であり、図１１（ａ）は、図２のＸＩ矢視図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ線矢視図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＣ線矢視図である。
ロール側駆動モータ１００は、ロール側直動案内機構１０２を回転駆動可能なモータで形成されており、動作制御部２２が出力する指令信号に基づいて駆動する。
(Configuration of the roll side drive unit 78)
As shown in FIG. 11, the roll
The roll
また、ロール側駆動モータ１００は、ベース部下側プレート１６の下面とピッチ側テーブル軌道台９０の上面とを連結する連結フレーム１０４に取り付けられている。なお、連結フレーム１０４は、上面視で略Ｙ字型に形成されており、その一辺は、車輪型ロボット１の前後方向に向いている。
ロール側直動案内機構１０２は、例えば、ボールねじ等の直動案内装置を用いて形成されており、連結フレーム１０４に取り付けられている。本実施形態では、ロール側直動案内機構１０２を、ねじ軸とナットを備えたボールねじを用いて形成した場合を説明する。
The roll-
The roll side linear
ロール側直動案内機構１０２が備えるねじ軸は、その軸方向を、車輪型ロボット１の幅方向に向けており、ロール側駆動モータ１００が駆動力を発生させると、この駆動力がプーリ及びベルトを介して伝達されて回転する。また、ねじ軸の外径面には、螺旋状に形成されたねじ軸側転走溝が形成されている。
また、ロール側直動案内機構１０２が備えるナットは、その内径面が、ねじ軸の外径面と対向している。なお、以降の説明では、ねじ軸の径方向から見て、ナットの中心がねじ軸の中心と重なっている状態を、中立状態と記載する場合がある。
The screw shaft included in the roll side linear
Moreover, the inner diameter surface of the nut provided in the roll side linear
ナットの内径面には、ねじ軸側転走溝と対向するナット側転走溝が形成されており、ナットの外径面には、ロール側接続ロッド１０６の一端が取り付けられている。
ロール側接続ロッド１０６は、柱状部材であり、その他端には、円環状に形成されたロール側接続環８４が固定されている。
そして、ねじ軸側転走溝とナット側転走溝との間に形成される転動体転走路には、複数の転動体が配置されており、ねじ軸が回転すると、複数の転動体の転動を介して、ナットがねじ軸の軸方向へ移動する。
A nut side rolling groove facing the screw shaft side rolling groove is formed on the inner diameter surface of the nut, and one end of a roll
The roll
A plurality of rolling elements are arranged in the rolling element rolling path formed between the screw shaft side rolling groove and the nut side rolling groove, and when the screw shaft rotates, the rolling elements roll. The nut moves in the axial direction of the screw shaft through the movement.
ここで、ロール側直動案内機構１０２は、ナットの移動方向（ねじ軸の軸方向）を、車輪型ロボット１の幅方向に向けている。また、上述したように、ロール側接続環８４内には、ロール側接続ピン８６が挿通されている。
また、上述したように、ロール側ベース転走面８０及びロール側テーブル転走面８２は、車輪型ロボット１の幅方向に沿って連続している。
Here, the roll side
Further, as described above, the roll-side
したがって、ロール側駆動部７８が作動して、ロール側直動案内機構１０２が備えるナットが車輪型ロボット１の幅方向へ移動すると、ロール側ベース軌道台７４とロール側テーブル軌道台７６は、複数の転動体の転動を介して、図１２中に示すように、上述した「ｘ軸」の軸回り方向へ、ロール側ベース転走面８０及びロール側テーブル転走面８２が形成する曲線軌道に沿って相対移動する。なお、図１２は、ロール側駆動部７８の作動時における、ロール側案内機構７０の動作状態を示す図であり、図１２（ａ）は、中立状態におけるロール側案内機構７０の動作状態を示す図、図１２（ｂ）は、ナットが、中立状態から左側駆動輪４８Ｌ側へ移動した状態における、ロール側案内機構７０の動作状態を示す図、図１２（ｃ）は、ナットが、中立状態から右側駆動輪４８Ｒ側へ移動した状態における、ロール側案内機構７０の動作状態を示す図である。
Therefore, when the roll-
（ピッチ側駆動部９２の構成）
ピッチ側駆動部９２は、ピッチ側駆動モータ（図示せず）と、ピッチ側直動案内機構（図示せず）を備えている。
なお、ピッチ側駆動部９２の構成は、ピッチ側駆動モータ及びピッチ側直動案内機構が、移動部プレート４６の上面に取り付けられている点と、ピッチ側直動案内機構が備えるねじ軸の軸方向及びナットの移動方向を、車輪型ロボット１の前後方向に向けている点を除き、上述したロール側駆動部７８と同様であるため、その説明を省略する。
(Configuration of pitch side drive unit 92)
The pitch
The pitch
したがって、ピッチ側駆動モータが作動して、ピッチ側直動案内機構が備えるねじ軸が回転すると、複数の転動体の転動を介して、ピッチ側直動案内機構が備えるナットが、車輪型ロボット１の前後方向に移動する。
ここで、上述したように、ピッチ側ベース転走面９４及びピッチ側テーブル転走面９８は、車輪型ロボット１の前後方向に沿って連続している。また、ピッチ側接続環（図示せず）内には、ピッチ側接続ピン９６が挿通されている。なお、ピッチ側接続環の構成は、ロール側接続環８４と同様である。
Therefore, when the pitch-side drive motor operates and the screw shaft included in the pitch-side linear motion guide mechanism rotates, the nut included in the pitch-side linear motion guide mechanism becomes the wheel type robot via the rolling of the plurality of rolling elements. Move in the front-back direction of 1.
Here, as described above, the pitch-side
したがって、ピッチ側駆動部９２が作動して、ピッチ側直動案内機構が備えるナットが車輪型ロボット１の前後方向へ移動すると、ピッチ側ベース軌道台８８とピッチ側テーブル軌道台９０は、複数の転動体の転動を介して、図１３中に示すように、上述した「ｙ軸」の軸回り方向へ、ピッチ側ベース転走面９４及びピッチ側テーブル転走面９８が形成する曲線軌道に沿って相対移動する。なお、図１３は、ピッチ側駆動部９２の作動時における、ピッチ側案内機構７２の動作状態を示す図であり、図１３（ａ）は、中立状態におけるピッチ側案内機構７２の動作状態を示す図、図１３（ｂ）は、ナットが、中立状態から車輪型ロボット１の前進方向へ移動した状態における、ピッチ側案内機構７２の動作状態を示す図、図１３（ｃ）は、ナットが、中立状態から車輪型ロボット１の後退方向へ移動した状態における、ピッチ側案内機構７２の動作状態を示す図である。
Therefore, when the pitch-
（動作制御部２２の詳細な構成）
以下、図１から図１３を参照しつつ、図１４から図１７を用いて、動作制御部２２の詳細な構成を説明する。
動作制御部２２は、図１４中に示すように、提供情報生成部１０８と、走行用モータ駆動制御部１１０と、基体傾斜角検出部１１２と、ロールピッチ機構駆動制御部１１４を備えている。なお、図１４は、動作制御部２２の詳細な構成を示すブロック図である。
(Detailed configuration of the operation control unit 22)
Hereinafter, a detailed configuration of the
As shown in FIG. 14, the
・提供情報生成部１０８の構成
提供情報生成部１０８は、第一距離センサ２０と、第二距離センサ３２と、前方撮影用カメラ３４と、第三距離センサ３６と、入力値検出部４２と、移動モード切り換え操作部から、情報信号の入力を受け、情報提供部３８へ出力する指令信号を生成する。
情報提供部３８へ出力する指令信号は、例えば、車輪型ロボット１の進行方向や周辺に障害物等が存在している内容を示す音声や、車輪型ロボット１を後退させる内容を示す音声や、従動輪５０または駆動輪４８が脱輪した内容を示す音声を出力するための指令信号である。また、車輪型ロボット１の移動モードが案内移動モードである場合では、車輪型ロボット１の移動を開始する内容を示す音声や、目的地へ到着した内容を示す音声や、左右へ大きく旋回する内容を示す音声である。
なお、車輪型ロボット１の進行方向や周辺に障害物等が存在している状態は、例えば、第一距離センサ２０、第二距離センサ３２、前方撮影用カメラ３４、第三距離センサ３６から入力された情報信号に基づいて検出する。
Configuration of Provided
The command signal to be output to the
It should be noted that the state in which an obstacle or the like is present in the traveling direction of the wheel-
・走行用モータ駆動制御部１１０の構成
走行用モータ駆動制御部１１０は、第一距離センサ２０と、第二距離センサ３２と、前方撮影用カメラ３４と、第三距離センサ３６と、入力値検出部４２と、路車間距離検出部５４から、情報信号の入力を受け、走行用モータ５２へ出力する指令信号を生成する。
走行用モータ５２へ出力する指令信号は、入力値検出部４２が検出した、被案内者による把持部４０への入力に応じて、車輪型ロボット１の移動方向（前進・後退・左右への旋回）や、移動速度の変化等を指示するための指令信号である。
Configuration of Traveling Motor
The command signal to be output to the traveling
具体的には、被案内者が把持部４０を前方へ傾斜させる動作を行った場合、入力値検出部４２が検出した入力の大きさに応じて、走行用モータ５２の回転数を変化させる。また、被案内者が把持部４０を右側または左側へ傾斜させる動作を行った場合、入力値検出部４２が検出した入力の大きさに応じて、左側駆動輪４８Ｌを駆動させる走行用モータ５２と、右側駆動輪４８Ｒを駆動させる走行用モータ５２の回転数や回転方向を、個別に変化させる。
Specifically, when the guided person performs an operation of tilting the
また、車輪型ロボット１の進行方向や周辺に障害物等が存在している状態を検出すると、検出した障害物等との接触を回避するように、走行用モータ５２の回転数や回転方向を変化させる。
また、走行用モータ駆動制御部１１０は、路車間距離検出部５４から入力された情報信号に含まれている路車間距離を参照し、路車間距離検出部５４が検出した路車間距離が、予め設定した許容距離を超えているか否かを判定する。そして、路車間距離検出部５４が検出した路車間距離が、予め設定した許容距離を超えていると判定すると、走行用モータ５２の動作を停止させる指令信号を、走行用モータ５２へ出力する。なお、許容距離Ａｒは、予め設定し、走行用モータ駆動制御部１１０に記憶させておく。
Further, when the traveling direction of the
The travel motor
以上により、走行用モータ駆動制御部１１０は、路車間距離検出部５４が検出した路車間距離が、予め設定した許容距離を超えていると判定すると、駆動輪４８が停止するように、走行用モータ５２の駆動状態を制御する。
また、上述した無励磁作動型ブレーキも、同様の方法で、動作制御部２２から独立した回路により、制御される。
As described above, the traveling motor
Further, the above-described non-excitation actuated brake is also controlled by a circuit independent from the
・許容距離の設定
以下、図１から図１４を参照しつつ、図１５及び図１６を用いて、許容距離の設定について説明する。なお、図１５及び図１６は、路車間距離検出部５４と路面との位置関係を示す図である。
許容距離は、駆動輪４８及び従動輪５０の外径等に基づき、駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅の溝が路面に存在している状態に応じて算出した増加距離に基づいて設定する。
Setting Allowable Distance Hereinafter, setting the allowable distance will be described with reference to FIGS. 1 to 14 and FIGS. 15 and 16. 15 and 16 are diagrams showing the positional relationship between the road-to-
The permissible distance is set based on the increased distance calculated based on the condition that there is a groove on the road surface where the
具体的には、図１５中に示す、路面に、駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅の溝６２が存在する場合における、路車間距離検出部５４と溝６２の内壁面との距離を、許容距離Ａｒとして設定する。
これにより、例えば、図１６（ａ）中に示すように、路面が、車輪型ロボット１が走行面と同一面である場合、路車間距離検出部５４は、許容距離Ａｒを超えていない路車間距離を検出する。
また、例えば、図１６（ｂ）中に示すように、車輪型ロボット１の周辺に段差等が存在して、路面が、車輪型ロボット１が走行している面よりも低い場合、路車間距離検出部５４は、許容距離Ａｒを超えている路車間距離を検出する。
Specifically, the distance between the road-to-
Thereby, for example, as shown in FIG. 16A, when the road surface is the same surface as the traveling surface of the
Further, for example, as shown in FIG. 16B, when there is a step or the like around the
次に、図１から図１６を参照しつつ、図１７を用いて、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する方向を、車輪型ロボット１の側面視において、路車間距離検出部５４から前方へ水平に延在する線から下方へ４５［°］傾斜させた方向とした理由を説明する。なお、図１７は、路車間距離検出部５４と路面との位置関係を示す図である。
図１７中に示すように、路面に、駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅の溝６２が存在する場合、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する方向を真下に設定、すなわち、車輪型ロボット１の側面視において、路車間距離検出部５４から前方へ水平に延在する線から下方へ９０［°］傾斜させた方向と設定すると、路車間距離検出部５４は、溝６２の底面を、路面として認識することとなる。このため、走行用モータ駆動制御部１１０は、駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅の溝６２が存在している場合であっても、路車間距離検出部５４と溝６２の底面との距離ｆｒが許容距離Ａｒを超えていると判定することとなる。なお、図１７中に示す溝６２は、例えば、エレベータの乗降口に形成されている溝であり、駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅の溝である。
Next, referring to FIG. 1 to FIG. 16, the road-to-vehicle
As shown in FIG. 17, when the road surface has a
これに対し、本実施形態のように、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する方向を、上記の方向（４５［°］傾斜させた方向）と設定することにより、駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅の溝６２が存在している場合であっても、走行用モータ駆動制御部１１０が、路車間距離が許容距離Ａｒを超えていると誤判定することを、防止することが可能となる。
On the other hand, as in the present embodiment, the direction in which the road-to-vehicle
・基体傾斜角検出部１１２の構成
基体傾斜角検出部１１２は、予め、車輪型ロボット１を水平面上に載置した状態であり、ベース部下側プレート１６と水平面が平行、すなわち、水平面に対するベース部下側プレート１６の傾斜角度が「０［°］」である状態の、「ｘ軸」の軸回りのモーメントと「ｙ軸」の軸回りのモーメントを記憶させてある。
また、基体傾斜角検出部１１２は、三軸角度検出部２６から情報信号の入力を受け、水平面を基準とした「ｘ軸」の軸回りのモーメントを検出し、この検出した水平面に対する「ｘ軸」の軸回りのモーメントの変化量を含む情報信号を、ロールピッチ機構駆動制御部１１４へ出力する。
Structure of the base body tilt
Further, the base body inclination
同様に、基体傾斜角検出部１１２は、三軸角度検出部２６から情報信号の入力を受け、水平面を基準とした「ｙ軸」の軸回りのモーメントを検出し、この検出した水平面に対する「ｙ軸」の軸回りのモーメントの変化量を含む情報信号を、ロールピッチ機構駆動制御部１１４へ出力する。
以上により、基体傾斜角検出部１１２は、水平面に対する基体２の傾斜角度を検出する。
Similarly, the base body tilt
As described above, the base body tilt
・ロールピッチ機構駆動制御部１１４の構成
ロールピッチ機構駆動制御部１１４は、基体傾斜角検出部１１２から情報信号の入力を受け、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０へ出力する指令信号を生成する。
ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０へ出力する指令信号は、基体傾斜角検出部１１２から入力された情報信号に基づき、水平面に対するベース部下側プレート１６の傾斜角度を検出して生成する。
Configuration of Roll Pitch Mechanism
The command signal output to the roll
具体的には、基体傾斜角検出部１１２から入力された情報信号に基づき、水平面に対する「ｘ軸」及び「ｙ軸」の軸回りのモーメントを検出して、水平面に対するベース部下側プレート１６の傾斜角度を算出する。そして、算出したベース部下側プレート１６の傾斜角度を、水平面に対する基体２の傾斜角度として参照し、水平面に対する基体２の傾斜角度が減少して、ベース部下側プレート１６が水平面と平行になるような、ロール側直動案内機構１０２及びピッチ側直動案内機構１１２のうち少なくとも一方の動作状態（ナットの移動量）を算出する。
Specifically, based on the information signal input from the base body tilt
さらに、ロール側直動案内機構１０２及びピッチ側直動案内機構１１２のうち少なくとも一方の動作状態を、ベース部下側プレート１６が水平面と平行になるような動作状態とするために、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０のうち少なくとも一方の駆動状態を算出する。そして、この算出した駆動状態を実施させるための指令信号を生成し、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０のうち、該当するモータへ出力する。
以上により、ロールピッチ機構駆動制御部１１４は、基体傾斜角検出部１１２が検出した傾斜角度が減少するように、ロール側駆動部７８とピッチ側駆動部９２の駆動状態を制御する。
Furthermore, in order to set the operation state of at least one of the roll side linear
As described above, the roll pitch mechanism
（動作）
以下、図１から図１７を参照しつつ、図１８から図２２を用いて、本実施形態の車輪型ロボット１が行う動作について説明する。
車輪型ロボット１の使用時には、被案内者が、車輪型ロボット１の移動モードを、案内移動モードまたは自由移動モードに切り換え、把持部４０を把持する。
このとき、走行用モータ駆動制御部１１０は、車輪型ロボット１の移動方向や移動速度が、被案内者による把持部４０への入力に応じた値となるように、二つの走行用モータ５２の回転数や回転方向を変化させる指令信号を生成して、走行用モータ５２へ出力する。これにより、車輪型ロボット１は、被案内者による把持部４０への入力に応じて走行（移動）する。
(Operation)
Hereinafter, the operations performed by the
When the
At this time, the traveling motor
・傾斜した路面の走行における動作
車輪型ロボット１が走行する路面（走行路）が傾斜した路面である場合、ロールピッチ機構駆動制御部１１４は、基体傾斜角検出部１１２から入力された情報信号に基づき、ベース部下側プレート１６を水平面と平行にするための、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０のうち少なくとも一方の駆動状態を算出する。さらに、この算出した駆動状態を実施させるための指令信号を生成し、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０のうち、該当するモータへ出力する。
-Operation in traveling on an inclined road surface When the road surface (traveling road) on which the
車輪型ロボット１が走行する路面が、上り勾配で傾斜した路面である場合、ロールピッチ機構駆動制御部１１４は、ピッチ側駆動モータ１１０を駆動させて、ピッチ側直動案内機構１１２が備えるナットを、中立状態から車輪型ロボット１の前進方向へ移動させる（図１３（ｂ）参照）。
ピッチ側直動案内機構１１２が備えるナットを、中立状態から車輪型ロボット１の前進方向へ移動させると、ピッチ側ベース軌道台８８とピッチ側テーブル軌道台９０は、複数の転動体の転動を介して、上述した「ｙ軸」の軸回り方向へ、ピッチ側ベース転走面９４及びピッチ側テーブル転走面９８が形成する曲線軌道に沿って相対移動する。
When the road surface on which the
When the nut included in the pitch side
これにより、ピッチ側テーブル軌道台９０に連結されている連結フレーム１０４を介して、ベース部下側プレート１６が、ピッチ側ベース転走面９４及びピッチ側テーブル転走面９８が形成する曲線軌道に沿って移動し、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少する。
そして、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少し、水平面と平行になると、図１８中に示すように、基体２が水平面と平行になり、把持部４０が水平となる。すなわち、車輪型ロボット１が走行する路面が、上り勾配で傾斜した路面である場合であっても、被案内者が把持する把持部４０を、水平に維持することが可能となる。なお、図１８は、上り勾配で傾斜した路面を走行する車輪型ロボット１の状態を示す図である。
As a result, the base
When the inclination angle of the base
一方、車輪型ロボット１が走行する路面が、下り勾配で傾斜した路面である場合、ロールピッチ機構駆動制御部１１４は、ピッチ側駆動モータ１１０を駆動させて、ピッチ側直動案内機構１１２が備えるナットを、中立状態から車輪型ロボット１の後退方向へ移動させる（図１３（ｃ）参照）。
ピッチ側直動案内機構１１２が備えるナットを、中立状態から車輪型ロボット１の後退方向へ移動させると、ピッチ側ベース軌道台８８とピッチ側テーブル軌道台９０が、ピッチ側ベース転走面９４及びピッチ側テーブル転走面９８が形成する曲線軌道に沿って相対移動する。これにより、ベース部下側プレート１６が、ピッチ側ベース転走面９４及びピッチ側テーブル転走面９８が形成する曲線軌道に沿って移動して、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少する。
On the other hand, when the road surface on which the wheel-
When the nut included in the pitch side
そして、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少し、水平面と平行になると、図１９中に示すように、基体２が水平面と平行になり、把持部４０が水平となる。すなわち、車輪型ロボット１が走行する路面が、下り勾配で傾斜した路面である場合であっても、被案内者が把持する把持部４０を、水平に維持することが可能となる。なお、図１９は、下り勾配で傾斜した路面を走行する車輪型ロボット１の状態を示す図である。
When the inclination angle of the base portion
また、車輪型ロボット１が走行する路面が、車輪型ロボット１の左側から右側への上り勾配で傾斜した路面である場合、ロールピッチ機構駆動制御部１１４は、ロール側駆動モータ１００を駆動させて、ロール側直動案内機構１０２が備えるナットを、中立状態から左側駆動輪４８Ｌ側へ移動させる（図１２（ｂ）参照）。
ロール側直動案内機構１０２が備えるナットを、中立状態から左側駆動輪４８Ｌ側へ移動させると、ロール側ベース軌道台７４とロール側テーブル軌道台７６は、複数の転動体の転動を介して、上述した「ｘ軸」の軸回り方向へ、ロール側ベース転走面８０及びロール側テーブル転走面８２が形成する曲線軌道に沿って相対移動する。
When the road surface on which the
When the nut included in the roll side linear
これにより、ロール側テーブル軌道台７６に連結されている連結フレーム１０４を介して、ベース部下側プレート１６が、ロール側ベース転走面８０及びロール側テーブル転走面８２が形成する曲線軌道に沿って移動し、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少する。
そして、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少し、水平面と平行になると、図２０中に示すように、基体２が水平面と平行になり、把持部４０が水平となる。すなわち、車輪型ロボット１が走行する路面が、車輪型ロボット１の左側から右側への上り勾配で傾斜した路面である場合であっても、被案内者が把持する把持部４０を、水平に維持することが可能となる。なお、図２０は、車輪型ロボット１の左側から右側への上り勾配で傾斜した路面を走行する車輪型ロボット１の状態を示す図である。
Thereby, the base part
When the inclination angle of the base portion
一方、車輪型ロボット１が走行する路面が、車輪型ロボット１の左側から右側への下り勾配で傾斜した路面である場合、ロールピッチ機構駆動制御部１１４は、ロール側駆動モータ１００を駆動させて、ロール側直動案内機構１０２が備えるナットを、中立状態から右側駆動輪４８Ｒ側へ移動させる（図１２（ｃ）参照）。
ロール側直動案内機構１０２が備えるナットを、中立状態から右側駆動輪４８Ｒ側へ移動させると、ロール側ベース軌道台７４とロール側テーブル軌道台７６が、ロール側ベース転走面８０及びロール側テーブル転走面８２が形成する曲線軌道に沿って相対移動する。これにより、ベース部下側プレート１６が、ロール側ベース転走面８０及びロール側テーブル転走面８２が形成する曲線軌道に沿って移動して、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少する。
On the other hand, when the road surface on which the
When the nut included in the roll side
そして、ベース部下側プレート１６の水平面に対する傾斜角度が減少し、水平面と平行になると、図２１中に示すように、基体２が水平面と平行になり、把持部４０が水平となる。すなわち、車輪型ロボット１が走行する路面が、車輪型ロボット１の左側から右側への下り勾配で傾斜した路面である場合であっても、被案内者が把持する把持部４０を、水平に維持することが可能となる。なお、図２１は、車輪型ロボット１の左側から右側への下り勾配で傾斜した路面を走行する車輪型ロボット１の状態を示す図である。
When the inclination angle of the base portion
・脱輪を防止する動作
車輪型ロボット１の走行中（移動中）には、走行用モータ駆動制御部１１０が、路車間距離検出部５４が検出した路車間距離が許容距離Ａｒを超えているか否かの判定を行う。そして、路車間距離が許容距離Ａｒを超えていると判定すると、走行用モータ駆動制御部１１０は、走行用モータ５２の動作を停止させる指令信号を生成し、走行用モータ５２へ出力する。
動作を停止させる指令信号の入力を受けた走行用モータ５２は、無励磁作動型ブレーキを作動させて、駆動輪４８へ制動力を付与する。これにより、車輪型ロボット１の走行（移動）を停止させて、従動輪５０や駆動輪４８の脱輪を防止する。
-Operation for preventing wheel removal Whether or not the road-to-vehicle distance detected by the road-to-vehicle
Receiving the command signal for stopping the operation, the traveling
・脱輪時の動作
車輪型ロボット１の走行中に、従動輪５０または駆動輪４８が脱輪した場合、脱輪した車輪以外の車輪と滑落抑制部５６により、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
なお、車輪型ロボット１の走行中に、従動輪５０または駆動輪４８が脱輪する状況とは、例えば、路車間距離検出部５４の故障等により、路車間距離の検出が誤っている状況、走行用モータ５２の故障等により、走行用モータ５２の無励磁作動型ブレーキが正常に作動しなかった状況、走行用モータ５２の無励磁作動型ブレーキが正常に作動したが、被案内者が車輪型ロボット１を押した状況等である。
-Operation at the time of wheel removal When the driven
The situation in which the driven
例えば、車輪型ロボット１の左旋回走行中に、左側に存在している段差に従動輪５０が脱輪した場合、図２２中に示すように、車輪型ロボット１の走行面から右側駆動輪４８Ｒが離れた状態で、滑落抑制部５６ｂ及び滑落抑制部５６ｄが、車輪型ロボット１の走行面と接触する。なお、図２２は、車輪型ロボット１の走行時において、従動輪５０が脱輪した後に滑落を抑制する状態を示す概略図であり、図２２（ａ）は、車輪型ロボット１を上方から見た図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＢ線矢視図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＣ線矢視図である。
For example, when the driven
これにより、移動部プレート４６が走行面に接触していない状態で、左側駆動輪４８Ｌと滑落抑制部５６ｂ及び滑落抑制部５６ｄが走行面に接触することなり、車輪型ロボット１のうち、左側駆動輪４８Ｌと滑落抑制部５６ｂ及び滑落抑制部５６ｄを除く部分の損傷を防止するとともに、車輪型ロボット１を支持して、滑落を抑制する。
また、滑落抑制部５６が備える滑落抑制板６４の下面には、弾性材料を用いて形成された板状の滑り止め部材６８が取り付けられているため、滑落抑制部５６が走行面に接触すると、滑り止め部材６８により、車輪型ロボット１の移動が抑制されて、滑落が抑制される。
なお、ロール側駆動部７８とピッチ側駆動部９２は、ロールピッチ機構６を駆動させるロールピッチ機構駆動部に対応している。
As a result, the
In addition, since a plate-
The roll
（第一実施形態の効果）
以下、本実施形態の効果を列挙する。
（１）本実施形態の車輪型ロボット１では、ロールピッチ機構駆動制御部１１４が、基体傾斜角検出部１１２が検出した傾斜角度が減少するように、ロール側駆動部７８及びピッチ側駆動部９２の駆動状態を制御する。
このため、水平面に対して基体２が傾斜していても、基体２と移動部４とを、水平面に対する基体２の傾斜角度が減少するように、平面視で直交する二つの軸回り方向である、「ｘ軸」及び「ｙ軸」の軸回り方向へ相対移動させることが可能となる。
その結果、斜面の走行時において、基体２の傾斜を抑制することが可能となるため、被案内者が把持部４０を把持することが困難な状況の発生を抑制することが可能となり、車輪型ロボット１の操作性を向上させることが可能となる。
(Effects of the first embodiment)
The effects of this embodiment are listed below.
(1) In the
For this reason, even if the
As a result, since it is possible to suppress the inclination of the
（２）本実施形態の車輪型ロボット１では、走行用モータ駆動制御部１１０が、路車間距離検出部５４が検出した路車間距離が、予め設定した許容距離Ａｒを超えていると判定すると、駆動輪４８が停止するように走行用モータ５２の駆動状態を制御する。
このため、車輪型ロボット１の進行方向に段差等が存在していても、段差等に対して検出した路車間距離が予め設定した許容距離Ａｒを超えていると判定すると、駆動輪４８が停止するように、走行用モータ５２の駆動状態を制御することが可能となる。
その結果、車輪型ロボット１の進行方向に段差等が存在していても、車輪の脱輪時における基体２の転倒を抑制することが可能となるため、車輪型ロボット１の使用時における安全性を向上させることが可能となる。
(2) In the
For this reason, even if there is a step or the like in the traveling direction of the
As a result, even if there is a step or the like in the traveling direction of the wheel-
（３）本実施形態の車輪型ロボット１では、ロールピッチ機構駆動制御部１１４が、基体傾斜角検出部１１２が検出した傾斜角度が減少するように、ロール側駆動部７８及びピッチ側駆動部９２の駆動状態を制御する。これに加え、走行用モータ駆動制御部１１０が、路車間距離検出部５４が検出した路車間距離が、予め設定した許容距離Ａｒを超えていると判定すると、駆動輪４８が停止するように走行用モータ５２の駆動状態を制御する。
このため、水平面に対して基体２が傾斜していても、基体２と移動部４とを、水平面に対する基体２の傾斜角度が減少するように、「ｘ軸」及び「ｙ軸」の軸回り方向へ相対移動させることが可能となる。これに加え、車輪型ロボット１の進行方向に存在する段差等に対して検出した路車間距離が、予め設定した許容距離Ａｒを超えていると判定すると、駆動輪４８が停止するように、走行用モータ５２の駆動状態を制御することが可能となる。
(3) In the
For this reason, even if the
その結果、斜面の走行時において、基体２の傾斜を抑制することが可能となるため、被案内者が把持部４０を把持することが困難な状況の発生を抑制することが可能となる。これに加え、車輪型ロボット１の進行方向に段差等が存在していても、車輪の脱輪時における基体２の転倒を抑制することが可能となる
これにより、車輪型ロボット１の操作性を向上させることが可能となるとともに、車輪型ロボット１の使用時における安全性を向上させることが可能となる。
As a result, it is possible to suppress the inclination of the
（４）本実施形態の車輪型ロボット１では、ロールピッチ機構６が、基体２と移動部４とを、平面視で直交する二つの軸回り方向へ曲線軌道に沿って、相対移動可能に連結する。
このため、水平面に対して基体２が傾斜していても、基体２と移動部４とを、車輪型ロボット１の重心の変位を抑制するとともに、水平面に対する基体２の傾斜角度が減少するように、「ｘ軸」及び「ｙ軸」の軸回り方向へ相対移動させることが可能となる。
その結果、斜面の走行時における、車輪型ロボット１の安定性を向上させることが可能となるため、斜面の走行時における車輪型ロボット１の安全性を向上させることが可能となる。
(4) In the
For this reason, even if the
As a result, it is possible to improve the stability of the
（５）本実施形態の車輪型ロボット１では、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する検出方向を、路車間距離検出部５４から前方へ水平に延在する線から下方へ４５［°］傾斜させた方向とする。
このため、車輪が脱落せずに走行可能な溝等が、車輪型ロボット１の進行方向に存在している場合に、走行用モータ駆動制御部１１０が、路車間距離が許容距離Ａｒを超えていると誤判定することを、防止することが可能となる。
その結果、車輪が脱落せずに走行可能な溝等が、車輪型ロボット１の進行方向に存在している場合において、車輪型ロボット１の誤動作発生を抑制することが可能となるため、車輪型ロボット１の安定性を向上させることが可能となる。
(5) In the
For this reason, when the groove | channel etc. which can drive | work without a wheel dropping off exist in the advancing direction of the
As a result, it is possible to suppress the occurrence of malfunction of the
（６）本実施形態の車輪型ロボット１では、滑落抑制部５６が、複数の車輪（左側駆動輪４８Ｌ、右側駆動輪４８、従動輪５０）のうち少なくとも一つを除く車輪が路面から脱輪した状態で、路面と接触する。
このため、複数の車輪のうち少なくとも一つを除く車輪が路面から脱輪した場合であっても、滑落抑制部５６を路面と接触させることが可能となる。
その結果、複数の車輪のうち少なくとも一つを除く車輪が路面から脱輪した場合であっても、車輪型ロボット１のうち、少なくとも滑落抑制部５６を除く部分の損傷を防止することが可能となる。
(6) In the
For this reason, even if it is a case where the wheel except at least one among several wheels deviates from a road surface, it becomes possible to make the sliding-
As a result, even if wheels other than at least one of the plurality of wheels are derailed from the road surface, it is possible to prevent damage to at least a portion of the wheel-
（変形例）
以下、本実施形態の変形例を列挙する。
（１）本実施形態の車輪型ロボット１では、ロールピッチ機構６の構成を、基体２と移動部４とを、「ｘ軸」及び「ｙ軸」の軸回り方向へ曲線軌道に沿って相対移動可能に連結する構成としたが、ロールピッチ機構６の構成は、これに限定するものではない。すなわち、ロールピッチ機構６の構成を、例えば、ナットの移動方向を「ｘ軸」に向けたボールねじと、ナットの移動方向を「ｙ軸」に向けたボールねじと、ナットの移動方向を「ｚ軸」に向けたボールねじを備える構成としてもよい。
(Modification)
Hereinafter, modifications of the present embodiment will be listed.
(1) In the
（２）本実施形態の車輪型ロボット１では、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する方向を、路車間距離検出部５４から前方へ水平に延在する線から下方へ４５［°］傾斜させた方向としたが、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する方向は、これに限定するものではない。すなわち、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する方向を、例えば、路車間距離検出部５４から前方へ水平に延在する線から下方へ６０［°］から１５［°］までの範囲内で任意に傾斜させた方向としてもよい。要は、路車間距離検出部５４が路車間距離を検出する方向は、駆動輪４８及び従動輪５０が脱落しない幅の溝６２が存在している場合であっても、走行用モータ駆動制御部１１０が、路車間距離が許容距離Ａｒを超えていると誤判定することを、防止することが可能な方向であればよい。
(2) In the
（３）本実施形態の車輪型ロボット１では、移動部プレート４６の下面に、七個の滑落抑制部５６ａ〜５６ｇを取り付けたが、脱輪した車輪型ロボット１の滑落が抑制可能であれば、滑落抑制部５６の個数・形状は限定するものではない。
（４）本実施形態の車輪型ロボット１では、路車間距離検出部５４が、車輪型ロボット１の前方のみに対し、路車間距離を検出するが、路車間距離検出部５４の構成は、これに限定するものではない。すなわち、路車間距離検出部５４が、路車間距離を検出する方向は、車輪型ロボット１の前方に加え、車輪型ロボット１の後方や側方としてもよい。
（５）本実施形態の車輪型ロボット１では、三軸角度検出部２６を、ベース部下側プレート１６に取り付けたが、これに限定するものではなく、三軸角度検出部２６を、移動部プレート４６に取り付けてもよい。
(3) In the
(4) In the
(5) In the
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
まず、図１から図２２を参照しつつ、図２３から図２８を用いて、本実施形態の車輪型ロボット１の構成を説明する。なお、図中及び以降の説明では、上述した第一実施形態と同様の構成について、同一の符合を付して示す。
本実施形態の車輪型ロボット１の構成は、動作制御部２２と、把持部４０の構成を除き、上述した第一実施形態と同様であるため、以降の説明は、動作制御部２２及び把持部４０を中心に行なう。また、以降の説明では、上述した第一実施形態と同様の構成について、説明を省略する場合がある。
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
First, the configuration of the
The configuration of the
（把持部４０の構成）
図２３は、本実施形態の車輪型ロボット１が備える把持部４０の構成を示す図であり、把持部４０を上方から見た斜視図である。
本実施形態の把持部４０は、上述した第一実施形態と同様、車輪型ロボット１を使用する被案内者が、車輪型ロボット１の使用時に手で把持する部分であり、入力値検出部４２を介して、延在部３０ｂの上面に取り付けられている。
また、把持部４０は、近接覚センサ１２０と、把持部カバー１２２を備えている。
(Configuration of gripping portion 40)
FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration of the gripping
As in the first embodiment described above, the gripping
In addition, the
近接覚センサ１２０は、被案内者が把持部４０を把持していない状態で、把持部４０に対する被案内者の手の位置を検出する。そして、近接覚センサ１２０は、被案内者が把持部４０を把持していない状態で、把持部４０に対する被案内者の手の位置を検出すると、この検出した位置を含む情報信号を、動作制御部２２へ出力する。
また、近接覚センサ１２０は、複数のリング状センサと、基台１２４と、検知処理部（図示せず）を備えている。なお、本実施形態では、一例として、近接覚センサ１２０が、二つのリング状センサ（以降の説明及び図中では、第１リング状センサＲＳ１、第２リング状センサＲＳ２と記載する場合がある）を備えている場合を説明する。
The
The
第１リング状センサＲＳ１は、互いに並列に接続されており、等間隔で円環状に配置された複数の第１光センサ素子ＯＳＥ１を有している。なお、本実施形態では、一例として、第１リング状センサＲＳ１が、１２個の第１光センサ素子ＯＳＥ１を有している場合を説明する。
各第１光センサ素子ＯＳＥ１は、フォトリフレクタセンサを用いて形成されている。フォトリフレクタセンサは、フォトリフレクタセンサ自身から出力される赤外線の反射光を読み取るセンサであり、フォトリフレクタセンサによって読みとられた反射光の強度は、アナログ値、または、デジタル値として出力される。そして、フォトリフレクタセンサから出射された赤外線が被案内者の手等で反射すると、その反射光は、フォトリフレクタセンサで受光される。
The first ring-shaped sensor RS1 is connected in parallel to each other, and has a plurality of first photosensor elements OSE1 arranged in an annular shape at equal intervals. In the present embodiment, as an example, the case where the first ring sensor RS1 includes twelve first photosensor elements OSE1 will be described.
Each first photosensor element OSE1 is formed using a photo reflector sensor. The photo reflector sensor is a sensor that reads infrared reflected light output from the photo reflector sensor itself, and the intensity of the reflected light read by the photo reflector sensor is output as an analog value or a digital value. When the infrared light emitted from the photoreflector sensor is reflected by the guided person's hand or the like, the reflected light is received by the photoreflector sensor.
第２リング状センサＲＳ２は、第１リング状センサＲＳ１と同様、互いに並列に接続されており、等間隔で円環状に配置された複数の第２光センサ素子ＯＳＥ２を有している。なお、本実施形態では、一例として、第１リング状センサＲＳ１と同様、第２リング状センサＲＳ２が、１２個の第２光センサ素子ＯＳＥ２を有している場合を説明する。
また、円環状に配置された複数の第２光センサ素子ＯＳＥ２で形成される円の外径は、円環状に配置された複数の第１光センサ素子ＯＳＥ１で形成される円の外径よりも大きい。
Similar to the first ring sensor RS1, the second ring sensor RS2 includes a plurality of second photosensor elements OSE2 that are connected in parallel to each other and arranged in an annular shape at equal intervals. In the present embodiment, as an example, a case where the second ring sensor RS2 has twelve second photosensor elements OSE2 will be described as in the case of the first ring sensor RS1.
Further, the outer diameter of the circle formed by the plurality of second photosensor elements OSE2 arranged in an annular shape is larger than the outer diameter of the circle formed by the plurality of first photosensor elements OSE1 arranged in an annular shape. large.
また、第２リング状センサＲＳ２は、一つの第１光センサ素子ＯＳＥ１の下方に一つの第２光センサ素子ＯＳＥ２を配置した状態で、第１リング状センサＲＳ１の下方に配置されている。さらに、第２リング状センサＲＳ２は、複数の第２光センサ素子ＯＳＥ２で形成される円の中心軸と複数の第１光センサ素子ＯＳＥ１で形成される円の中心軸とを同軸として、第１リング状センサＲＳ１の下方に配置されている。 Further, the second ring sensor RS2 is arranged below the first ring sensor RS1 in a state where one second photosensor element OSE2 is arranged below one first photosensor element OSE1. Further, the second ring-shaped sensor RS2 is configured so that the center axis of a circle formed by the plurality of second photosensor elements OSE2 and the center axis of the circle formed by the plurality of first photosensor elements OSE1 are coaxial. It is disposed below the ring sensor RS1.
基台１２４は、円板状に形成されており、上側の面に、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２が取り付けられている。
また、基台１２４の下側の面には、図示しない突起部分が形成されており、この突起部分を介して、把持部４０は入力値検出部４２に取り付けられている。
検知処理部の説明は、後述する。
The
Further, a projection portion (not shown) is formed on the lower surface of the
The detection processing unit will be described later.
把持部カバー１２２は、上面視で略円形であるとともに、側面視で略楕円形に形成されている。
また、把持部カバー１２２は、基台１２４の上側の面に取り付けられた状態の第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２を、上方及び側方から覆うように、基台１２４に取り付けられている。
The
In addition, the
また、把持部カバー１２２の外径面のうち、車輪型ロボット１の前進方向及び側方には、上述した第一実施形態と同様、複数個所の凹部４４が設けられている。
凹部４４は、片手の指よりも多く設ける。本実施形態では、一例として、凹部４４を７箇所設ける場合を説明する。
また、把持部カバー１２２には、複数の孔部１２６が形成されている。
In addition, in the forward direction and the side of the
More recesses 44 are provided than fingers of one hand. In the present embodiment, as an example, a case where seven
The
各孔部１２６は、フォトリフレクタセンサから出射された赤外線が出射可能であるとともに、出射されて被案内者の手等で反射した反射光が入射可能な形状及び位置に配置されている。したがって、本実施形態では、把持部カバー１２２に２４箇所の孔部１２６を形成した場合を説明する。
また、把持部カバー１２２の上面には、予め設定した案内用ロボット１の移動方向を示す位置に形状に形成した方向指示用突起部１２８が設けられている。
Each
Further, on the upper surface of the
本実施形態では、一例として、予め設定した案内用ロボット１の移動方向を、案内用ロボット１の前進方向とした場合を説明する。
具体的には、方向指示用突起部１２８は、把持部カバー１２２の上面において、案内用ロボット１の後退方向から前進方向へ向けて二等辺間の幅が縮小する二等辺三角形の形状に形成されている。
In the present embodiment, as an example, a case will be described in which the preset moving direction of the guiding
Specifically, the
［近接覚センサ１２０の作動原理］
以下、図１から図２３を参照しつつ、図２４を用いて、近接覚センサ１２０の作動原理を説明する。
図２４は、図２３中に示した近接覚センサ１２０が被案内者の手を検知する際の座標と、この座標が求められる原理とを説明するための図である。具体的には、図２４（ａ）は、図２３に示した近接覚センサ１２０が被案内者の手Ｈを検知する際の座標を説明するための図であり、図２４（ｂ）は、上記の座標が第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２によって検知できることを説明するための図である。
[Operation Principle of Proximity Sensor 120]
Hereinafter, the operation principle of the
FIG. 24 is a diagram for explaining the coordinates when the
なお、図２４（ａ）、（ｂ）中に示した「ｏ」は、いずれも第１リング状センサＲＳ１によって形成される円環の中心点、第２リング状センサＲＳ２によって形成される円環の中心点を示す。また、中心点ｏは、第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２とで一致しているため、近接覚センサ１２０によって検出される座標は、この中心点ｏを中心にして定められる。
Note that “o” shown in FIGS. 24A and 24B is the center point of the ring formed by the first ring sensor RS1 and the ring formed by the second ring sensor RS2. The center point of. Since the center point o coincides with the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2, the coordinates detected by the
図２４（ａ）中に示すように、近接覚センサ１は、被案内者の手Ｈからの反射光量の重心を、角度（以下、方位角と記す）「φ」、角度（以下、仰角と記す）「θ」、反射光強度「Ｐ」の三つの要素で表し、被案内者の手Ｈの位置を示す。なお、以降の説明及び図中では、３つの要素を、（φ、θ、Ｐ）と記載する場合がある。また、以降の説明では、上記のような座標を、「球座標」と記載する場合がある。
また、図２４（ａ）中では、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２は、それぞれがｘ軸を有している。
As shown in FIG. 24A, the
In FIG. 24A, each of the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 has an x axis.
ｘ軸には、第１リング状センサＲＳ１のｘ軸１と、第２リング状センサＲＳ２のｘ軸２とがあり、ｘ軸１とｘ軸２とが９０度の角度をなしているのは、第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２とが、その方位角φが９０度の角度をなすように、基台１２４に取り付けられているためである。このような第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２との配置を、以降の説明では、「リング状センサの位相が９０度ずれている」と記載する場合がある。 The x-axis, the x-axis of the first ring-shaped sensor RS1, there is the x-axis of the second ring-shaped sensor RS2, the the x-axis 1 and the x axis 2 has an angle of 90 degrees This is because the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 are attached to the base 124 so that the azimuth angle φ forms an angle of 90 degrees. In the following description, the arrangement of the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 may be described as “the phase of the ring sensor is shifted by 90 degrees”.
また、図２４（ｂ）中に示すように、高さが異なるように基台１２４に取り付けられている第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２は、その赤外線の出射、入射の仰角θの範囲が相違する。
なお、図２４（ｂ）中では、第１光センサ素子ＯＳＥ１の出射、入射の仰角範囲を範囲Ｂで示し、第２光センサ素子ＯＳＥ２の出射、入射の仰角範囲を範囲Ｃで示している。図また、２４（ｂ）中に示した範囲Ｄは、範囲Ｂと範囲Ｃとが重なる部分であり、近接覚センサ１が被案内者の手Ｈを検知可能な範囲である。
第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２は、赤外線の出射、入射の範囲の相違により、被案内者の手Ｈに対する仰角θが相違する。このため、第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２の取り付け位置、または、取り付け角度の相違によって、被案内者の手Ｈの方位角φ、仰角θを検知することが可能である。
Further, as shown in FIG. 24B, the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 that are attached to the base 124 so as to have different heights are the elevation angles of emission and incidence of infrared rays. The range of θ is different.
In FIG. 24B, the range of elevation angles of emission and incidence of the first photosensor element OSE1 is indicated by a range B, and the range of elevation angles of emission and incidence of the second photosensor element OSE2 is indicated by a range C. The range D shown in FIG. 24B is a portion where the range B and the range C overlap, and the
The first ring-shaped sensor RS1 and the second ring-shaped sensor RS2 have different elevation angles θ relative to the guided person's hand H due to differences in the range of emission and incidence of infrared rays. For this reason, it is possible to detect the azimuth angle φ and the elevation angle θ of the guided person's hand H based on the attachment position of the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 or the difference in the attachment angle.
[リング状センサ（第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２）の回路構成]
以下、図１から図２４を参照しつつ、図２５を用いて、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２の回路構成を説明する。
図２５は、第１リング状センサＲＳ１の回路構成を説明するための図である。なお、第２リング状センサＲＳ２の構成は、第１リング状センサＲＳ１と同様であるため、第２リング状センサＲＳ２は、その回路構成の図示及び説明を省略する。
[Circuit configuration of ring-shaped sensors (first ring-shaped sensor RS1 and second ring-shaped sensor RS2)]
Hereinafter, the circuit configuration of the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 will be described with reference to FIGS. 1 to 24 and FIG.
FIG. 25 is a diagram for explaining a circuit configuration of the first ring-shaped sensor RS1. Since the configuration of the second ring sensor RS2 is the same as that of the first ring sensor RS1, the illustration and description of the circuit configuration of the second ring sensor RS2 are omitted.
なお、図２５中に示した第１リング状センサＲＳ１は、ｍ×ｎ個のセンサ素子が２次元に分布する既存のセンサの、ｍまたはｎを１個としたものと等価である。このため、近接覚センサ１２０は、１次元の近接覚センサということができる。これにより、本実施形態の近接覚センサ１２０は、１次元の近接覚センサを用いて構成されることとなるため、比較的簡易な演算処理によって、被案内者の手Ｈの位置を極座標で表すことが可能となる。
Note that the first ring sensor RS1 shown in FIG. 25 is equivalent to an existing sensor in which m × n sensor elements are two-dimensionally distributed with m or n as one. For this reason, the
第１リング状センサＲＳ１は、複数の第１光センサ素子によって構成されている。なお、図２５中では、説明のために、第１光センサ素子ＯＳＥ１を、第１光センサ素子３１１〜３１６と示す。
すなわち、第１リング状センサＲＳ１は、第１光センサ素子３１１ａ〜３１６ａと、３１１ｂ〜３１６ｂ（以降の説明では、第１光センサ素子３１１ａ、３１１ｂ〜３１６ａ、３１６ｂと記載する場合がある。）を備えている。
The first ring sensor RS1 includes a plurality of first photosensor elements. In FIG. 25, the first photosensor element OSE1 is shown as first photosensor elements 311 to 316 for explanation.
That is, the first ring-shaped sensor RS1 includes the first
上述したように、第１光センサ素子３１１ａ、３１１ｂ〜３１６ａ、３１６ｂは、いずれもフォトリフレクタセンサを用いて形成されており、フォトリフレクタセンサは、その抵抗値が反射光の強度によって変化する可変抵抗素子である。また、本実施形態では、可変抵抗素子としてフォトトランジスタを使用する。フォトトランジスタでは、反射光の強度によってエミッタ、コレクタ間の抵抗値が変化する。
As described above, each of the first
また、第１リング状センサＲＳ１においては、第１光センサ素子３１６ｂと第１光センサ素子３１１ａとの間に、抵抗値が一定の抵抗素子３２１ａが接続されている。また、第１光センサ素子３１１ｂと第１光センサ素子３１２ａとの間に抵抗素子３２１ｂが、第１光センサ素子３１２ｂと第１光センサ素子３１３ａとの間に抵抗素子３２１ｃが、第１光センサ素子３１３ｂと第１光センサ素子３１４ａとの間に抵抗素子３２１ｄが、第１光センサ素子３１４ｂと第１光センサ素子３１５ａとの間に抵抗素子３２１ｅが、第１光センサ素子３１５ｂと第１光センサ素子３１６ａとの間に抵抗素子３２１ｆがそれぞれ接続されている。
In the first ring sensor RS1, a
さらに、抵抗素子３２１ｇは第１光センサ素子３１６ｂと直列に接続され、抵抗素子３２１ｈは第１光センサ素子３１６ａと直列に接続される。以上の第１光センサ素子３１１ａ、３１６ａ〜３１１ｂ、３１６ｂと、抵抗素子３２１ａ〜３２１ｈとは、図示しない電源の電源端子３３１と基準電圧（ＧＮＤ）端子３３２との間に接続されている。
また、直列に接続される抵抗素子３２１ａ〜３２１ｆの一端を第１リング状センサＲＳ１の一方の端子３０１とし、他方の一端を端子３０２とする。さらに、端子３０１から出力される電圧の電圧値をＶ１とし、端子３０２から出力される電圧の電圧値をＶ２とする。
Furthermore, the
One end of the
［検知処理部の構成］
以下、図１から図２５を参照しつつ、図２６及び図２７を用いて、検知処理部３４０の構成を説明する。
検知処理部３４０は、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２に接続されており、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２から入力された電圧値Ｖ１及び電圧値Ｖ２に基づき、被案内者の手Ｈの座標を算出する処理を行う。
検知処理部３４０が被案内者の手Ｈの座標を算出する処理では、方位角φ及び仰角θのうち少なくとも一方を用いる。これに加え、検知処理部３４０が被案内者の手Ｈの座標を算出する処理では、反射光強度Ｐを用いる場合もある。
[Configuration of detection processing unit]
Hereinafter, the configuration of the
The
In the process in which the
以下、方位角φ、仰角θ及び反射光強度Ｐを算出する処理について説明する。
すなわち、検知処理部３４０は、基台１２４に固定された状態の第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２から出力された電圧を演算処理し、方位角φ及び仰角θのうち少なくとも一方に基づいて、被案内者の手Ｈの位置を検知する。
Hereinafter, processing for calculating the azimuth angle φ, the elevation angle θ, and the reflected light intensity P will be described.
That is, the
・方位角φを算出する処理
図２５中に示した、第１リング状センサＲＳ１を流れる全電流Ｉａｌｌ１は、以下の式（１）によって求められる。
Ｉａｌｌ１＝ａ（Ｖ１＋Ｖ２） … （１）
また、全電流Ｉａｌｌ１の分布のｘ軸まわりの一次モーメントＩｘ１は、以下の式（２）によって求められる。
Ｉｘ１＝ｂ（Ｖ１−Ｖ２） … （２）
なお、上記の式（１）及び（２）中における「ａ」と「ｂ」は、近接覚センサ１２０の特性等に応じて適宜設定される定数である。
Processing for calculating the azimuth angle φ The total current I all1 flowing through the first ring sensor RS1 shown in FIG. 25 is obtained by the following equation (1).
I all1 = a (V1 + V2) (1)
Further, the primary moment I x1 around the x-axis of the distribution of the total current I all1 is obtained by the following equation (2).
I x1 = b (V1−V2) (2)
Note that “a” and “b” in the above formulas (1) and (2) are constants that are appropriately set according to the characteristics of the
上記の式（１）、（２）から、第１リング状センサＲＳ１の各第１光センサ素子３１１ａ〜３１６ａ、３１１ｂ〜３１６ｂに流れる電流の分布の中心位置を示す座標ｘｃ１が、以下の式（３）によって求められる。なお、電流分布の中心を示す座標がｘ座標だけで表されるのは、上述したように、近接覚センサ１２０が、光センサ素子（第１光センサ素子、第２光センサ素子）を一次元に配置した構成を有するためである。
ｘｃ１＝Ｉｘ／Ｉａｌｌ１ … （３）
From the above formulas (1) and (2), the coordinate x c1 indicating the center position of the distribution of the current flowing through the first
x c1 = I x / I all1 (3)
図２６は、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２を基台１２４に取り付けた状態を示す模式図である。具体的には、図２６（ａ）は、基台１２４に取り付けた状態の第１リング状センサＲＳ１を示し、図２６（ｂ）は、第１リング状センサＲＳ１と位相が９０度ずれた状態で基台１２４に取り付けた状態の第２リング状センサＲＳ２を示している。なお、図２６（ｂ）中には、第２リング状センサＲＳ２が備える第２光センサ素子に対し、対応する第１光センサ素子と同じ数字及び英字の符合を付した上で、さらに、記号「’」を付している。
FIG. 26 is a schematic diagram illustrating a state in which the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 are attached to the
図２６（ａ）及び（ｂ）中に示すように、第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２の位相が９０度ずれた状態とは、第１リング状センサＲＳ１のｘ軸（図２６（ａ）中に示す「ｘ１」、以降の説明では、「第１ｘ軸ｘ１」と記載する場合がある）と、第２リング状センサＲＳ２のｘ軸（図２６（ｂ）中に示す「ｘ２」、以降の説明では、「第２ｘ軸ｘ２」と記載する場合がある）とが、９０度の角度をなす状態を示す。 As shown in FIGS. 26 (a) and (b), the state in which the phases of the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 are shifted by 90 degrees is the x-axis of the first ring sensor RS1 (see FIG. 26). 26 (a), “x 1 ” shown in FIG. 26 (may be described as “first x-axis x 1 ” in the following description), and x-axis of the second ring sensor RS2 (in FIG. 26 (b)). “X 2 ” shown, and in the following description, “may be described as“ second x-axis x 2 ”) indicate a state of forming an angle of 90 degrees.
なお、本実施形態では、第１リング状センサＲＳ１を基台１２４に固定した状態において、第１光センサ素子３１６ａと第１光センサ素子３１６ｂとを結んだ直線の延長線を、第１ｘ軸ｘ１とする。これに伴い、本実施形態では、第２リング状センサＲＳ２を基台１２４に固定した状態において、第２光センサ素子３１６ａ’と第２光センサ素子３１６ｂ’とを結んだ直線の延長線を、第２ｘ軸ｘ２とする。
In the present embodiment, in a state where the first ring sensor RS1 is fixed to the
そして、第１ｘ軸ｘ１では、第１光センサ素子３１６ａと第１光センサ素子３１６ｂとを結んだ直線を二等分する点を、中心点ｏとする。同様に第２ｘ軸ｘ２では、第２光センサ素子３１６ａ’と第２光センサ素子３１６ｂ’とを結んだ直線を二等分する点を、中心点ｏとする。
また、図２６（ａ）中に破線で示した円ｃ１は、第１光センサ素子３１１ａ、３１１ｂ〜３１６ａ、３１６ｂが、全て中心点ｏから等しい距離にあることを示すための仮想的な線である。同様に、図２６（ｂ）中に破線で示した円ｃ１’は、第２光センサ素子３１１ａ’、３１１ｂ’〜３１６ａ’、３１６ｂ’が、全て中心点ｏから等しい距離にあることを示すための仮想的な線である。
In the first x-axis x 1 , a point that bisects a straight line connecting the
In addition, a circle c1 indicated by a broken line in FIG. 26A is a virtual line for indicating that the first
また、図２６（ａ）及び（ｂ）中に破線で示した円ｃ２は、近接覚センサ１２０によって被案内者の手Ｈが検知される範囲を示す。
図２７は、図２６に示したｘ座標と実際の方位角φとの対応を示した表である。具体的には、図２７（ａ）は、図２６（ａ）中に示す第１リング状センサＲＳ１で検出されたｘ座標ｘｃ１を方位角φに変換するためのグラフであり、図２７（ｂ）は、図２６（ｂ）中に示す第２リング状センサＲＳ２で検出されたｘ座標ｘｃ２を方位角φに変換するためのグラフである。
In addition, a circle c <b> 2 indicated by a broken line in FIGS. 26A and 26B indicates a range where the hand H of the guided person is detected by the
FIG. 27 is a table showing the correspondence between the x coordinate shown in FIG. 26 and the actual azimuth angle φ. Specifically, FIG. 27 (a) is a graph for converting the x-coordinate x c1 detected by the first ring-shaped sensor RS1 shown in FIG. 26 (a) to the azimuth angle phi, 27 ( FIG. 26B is a graph for converting the x-coordinate xc2 detected by the second ring sensor RS2 shown in FIG. 26B into the azimuth angle φ.
図２７（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、縦軸はｘ座標ｘｃ１またはｘ座標ｘｃ２を示し、横軸は方位角φを示す。図２７（ａ）によれば、ｘ座標ｘｃ１が「１」であるとき方位角は０度であり、ｘ座標ｘｃ１が「−１」であるとき方位角は１８０度であることが分かる。また、図２７（ｂ）によれば、ｘ座標ｘｃ２が「１」であるとき方位角は９０度であり、ｘ座標ｘｃ２が「−１」であるとき方位角は２７０度であることが分かる。
27A and 27B, the vertical axis indicates the x coordinate x c1 or the x coordinate x c2 , and the horizontal axis indicates the azimuth angle φ. According to FIG. 27 (a), the azimuth angle when the x-coordinate x c1 is "1" is 0 degrees, the azimuth angle when the x-coordinate x c1 is "-1" is found to be 180 degrees . In addition, according to FIG. 27 (b), the a
また、図２４（ａ）中に示したように、ｘ座標ｘｃ１はｃｏｓ（φ）に相当し、ｘ座標ｘｃ２はｓｉｎ（φ）に相当する。このため、方位角φは、以下の式（４）によって求められる。
φ＝ａｔａｎ２（ｘｃ２，ｘｃ１） … （４）
以上説明したように、検知処理部３４０が方位角φを算出する処理は、第１リング状センサＲＳ１から出力された電圧を、第１リング状センサＲＳ１の中心点ｏに対する被案内者の手Ｈの方位角である方位角φの余弦成分ｃｏｓφに変換し、第１リング状センサＲＳ１から出力された電圧を方位角φの正弦成分ｓｉｎφに変換し、ｃｏｓφとｓｉｎφとから、方位角φを算出するものである。
As shown in FIG. 24A, the x coordinate x c1 corresponds to cos (φ), and the x coordinate x c2 corresponds to sin (φ). Therefore, the azimuth angle φ is obtained by the following equation (4).
φ = atan2 (x c2 , x c1 ) (4)
As described above, the process in which the
・仰角θを算出する処理
第２リング状センサＲＳ２を流れる全電流Ｉａｌｌ２は、上記の式（１）により、全電流Ｉａｌｌ１と同様に求められる。
したがって、検知処理部３４０は、全電流Ｉａｌｌ１と全電流Ｉａｌｌ２を用い、以下の式（５）によって、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２に対する被案内者の手Ｈの仰角θを算出する。
θ＝ｃ（Ｉａｌｌ１−Ｉａｌｌ２）／（Ｉａｌｌ１＋Ｉａｌｌ２）＋ｄ … （５）
なお、上記の式（５）中における「ｃ」と「ｄ」は、近接覚センサ１２０の特性等に応じて適宜設定される定数である。
Process for calculating elevation angle θ The total current I all2 flowing through the second ring sensor RS2 is obtained in the same manner as the total current I all1 by the above equation (1).
Therefore, the
θ = c (I all1 −I all2 ) / (I all1 + I all2 ) + d (5)
In the above equation (5), “c” and “d” are constants appropriately set according to the characteristics of the
上記の式（５）において、（Ｉａｌｌ１−Ｉａｌｌ２）は、第１リング状センサＲＳ１と被案内者の手Ｈとの距離と、第２リング状センサＲＳ２と被案内者の手Ｈとの距離との差に関係する量を示す。
以上説明したように、検知処理部３４０が仰角θを算出する処理は、（Ｉａｌｌ１−Ｉａｌｌ２）を（Ｉａｌｌ１＋Ｉａｌｌ２）で除算することにより、被案内者の手Ｈの反射率に依存しない無次元量として、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２の中心点ｏと被案内者の手Ｈとの距離を扱って求めることが可能である。
In the above formula (5), (I all1 -I all2 ) is the distance between the first ring sensor RS1 and the guided person's hand H and the second ring sensor RS2 and the guided person's hand H. Indicates the quantity related to the difference from the distance.
As described above, the process in which the
・反射光強度Ｐを算出する処理
第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２によって受光される反射光強度Ｐは、以下の式（６）によって求められる。
Ｐ＝ｅ（Ｉａｌｌ１＋Ｉａｌｌ２） … （６）
なお、式（６）中における「ｅ」は、近接覚センサ１２０の特性等に応じて適宜設定される定数である。
Processing for calculating reflected light intensity P The reflected light intensity P received by the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 is obtained by the following equation (6).
P = e (I all1 + I all2 ) (6)
Note that “e” in Equation (6) is a constant that is appropriately set according to the characteristics of the
［近接覚センサ１２０が実施可能な他の処理］
近接覚センサ１２０は、被案内者の手Ｈの反射率ｐが既知である場合、以下の式（７）によって、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２の中心点ｏと被案内者の手Ｈとの距離ｒを算出することが可能である。
ｒ＝ ｆ・ｓｑｒｔ（ｐ） … （７）
なお、式（７）中における「ｆ」は、被案内者の手Ｈの材質や表面状態等によって決定される定数である。また、式（７）中における「ｓｑｒｔ」は、スクエアルートを示す。
なお、中心点ｏと被案内者の手Ｈとの距離ｒは、式（７）によって求められるものに限定されるものでなく、例えば、変換テーブルによって実測値を変換して求めることもできる。
[Other processes that can be performed by the proximity sensor 120]
When the reflectance p of the guided person's hand H is known, the
r = f · sqrt (p) (7)
In the equation (7), “f” is a constant determined by the material of the hand H of the guided person, the surface condition, and the like. Further, “sqrt” in the formula (7) indicates a square route.
Note that the distance r between the center point o and the hand H of the guided person is not limited to that obtained by the equation (7), and can be obtained by converting the actual measurement value using a conversion table, for example.
（動作制御部２２の構成）
以下、図１から図２７を参照しつつ、図２８を用いて、動作制御部２２の構成を説明する。
動作制御部２２は、図２８中に示すように、提供情報生成部１０８と、走行用モータ駆動制御部１１０と、基体傾斜角検出部１１２と、ロールピッチ機構駆動制御部１１４と、手掌位置検出部１３０と、把持部位置変化機構駆動制御部１３２を備えている。なお、図２８は、動作制御部２２の詳細な構成を示すブロック図である。
提供情報生成部１０８、走行用モータ駆動制御部１１０、基体傾斜角検出部１１２及びロールピッチ機構駆動制御部１１４の構成は、上述した第一実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
(Configuration of the operation control unit 22)
Hereinafter, the configuration of the
As shown in FIG. 28, the
The configurations of the provided
・手掌位置検出部１３０の構成
手掌位置検出部１３０は、近接覚センサ１２０から情報信号の入力を受け、把持部位置変化機構駆動制御部１３２へ出力する情報信号を生成し、この生成した情報信号を把持部位置変化機構駆動制御部１３２へ出力する。
すなわち、手掌位置検出部１３０は、被案内者が把持部４０を把持していない状態で、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を検出し、この検出した被案内者の手Ｈの位置を示す情報信号を生成して出力する。
Configuration of Palm
That is, the palm
・把持部位置変化機構駆動制御部１３２の構成
把持部位置変化機構駆動制御部１３２は、手掌位置検出部１３０から情報信号の入力を受け、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０へ出力する指令信号を生成する。
ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０へ出力する指令信号は、手掌位置検出部１３０から入力された情報信号に基づき、被案内者が把持部４０を把持していない状態における、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を算出して生成する。
Configuration of the gripper position change mechanism
The command signal output to the roll
具体的には、手掌位置検出部１３０から入力された情報信号に基づき、把持部４０（把持部４０の上面の中心）を基準とした被案内者の手Ｈの位置に対応する方位角φ及び仰角θを算出する。ここで、方位角φは、車輪型ロボット１の前進方向を「０」として算出する。また、仰角θは、把持部４０の上面の中心を基準とした鉛直上方を「０」として算出する。
Specifically, based on the information signal input from the palm
そして、算出した方位角φ及び仰角θから、被案内者が把持部４０を把持していない状態における、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を、Ｘ軸方向（車輪型ロボット１の前後方向）成分と、Ｙ軸方向（車輪型ロボット１の左右方向）成分に分離する。
上記のＸ軸方向成分は以下の式（８）によって算出する。
ｄｘ＝θｃｏｓφ … （８）
なお、式（８）中における「ｄｘ」は、被案内者が把持部４０を把持していない状態における、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置の、車輪型ロボット１の前後方向への偏差（ずれ量）である。
Then, from the calculated azimuth angle φ and elevation angle θ, the position of the guided person's hand H with respect to the
The above X-axis direction component is calculated by the following equation (8).
dx = θ cos φ (8)
Note that “dx” in Expression (8) is the front-rear direction of the
また、上記のＹ軸方向成分は以下の式（９）によって算出する。
ｄｙ＝θｓｉｎφ … （９）
なお、式（９）中における「ｄｙ」は、被案内者が把持部４０を把持していない状態における、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置の、車輪型ロボット１の左右方向への偏差（ずれ量）である。
Moreover, said Y-axis direction component is calculated by the following formula | equation (9).
dy = θsinφ (9)
In the equation (9), “dy” is the left-right direction of the
そして、把持部位置変化機構駆動制御部１３２は、手掌位置検出部１３０が位置を検出した被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するような、ロール側直動案内機構１０２及びピッチ側直動案内機構１１２のうち少なくとも一方の動作状態（ナットの移動量）を算出する。
さらに、把持部位置変化機構駆動制御部１３２は、ロール側直動案内機構１０２及びピッチ側直動案内機構１１２のうち少なくとも一方の動作状態を、被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するような動作状態とするために、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０のうち少なくとも一方の駆動状態を算出する。そして、この算出した駆動状態を実施させるための指令信号を生成し、ロール側駆動モータ１００及びピッチ側駆動モータ１１０のうち、該当するモータへ出力する。
Then, the grip part position change mechanism
Further, the gripper position changing mechanism
以上により、把持部位置変化機構駆動制御部１３２は、手掌位置検出部１３０が位置を検出した被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するように、ロール側駆動部７８とピッチ側駆動部９２の駆動状態を制御する。
また、上述したように、ロールピッチ機構６（ロール側案内機構７０、ピッチ側案内機構７２）は、移動部４に対して把持部４０の位置を変化させる把持部位置変化機構に対応している。
また、上述したように、ロール側駆動部７８とピッチ側駆動部９２は、把持部位置変化機構（ロールピッチ機構６）を駆動させる把持部位置変化機構駆動部に対応している。
As described above, the grip portion position change mechanism
Further, as described above, the roll pitch mechanism 6 (the roll
Further, as described above, the roll-
（動作）
以下、図１から図２８を用いて、本実施形態の車輪型ロボット１が行う動作について説明する。
(Operation)
Hereinafter, the operation performed by the
車輪型ロボット１の使用時には、被案内者が、車輪型ロボット１の移動モードを、案内移動モードまたは自由移動モードに切り換え、把持部４０を把持する。
このとき、被案内者は、把持部４０を把持するために、手Ｈを把持部４０へ近づける動作を行なう。しかしながら、例えば、被案内者の視覚が弱い場合等には、被案内者が、確実に把持部４０を把持することが困難である状況が発生する。
When the
At this time, the guided person performs an operation of bringing the hand H close to the
これに対し、本実施形態の車輪型ロボット１では、手掌位置検出部１３０が、被案内者が把持部４０を把持していない状態で、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を検出する。これに加え、把持部位置変化機構駆動制御部１３２が、手掌位置検出部１３０が位置を検出した被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するように、把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御する。
On the other hand, in the
このため、被案内者の手Ｈが把持部４０から離れていても、被案内者が把持部４０に手を近づけると、移動部４の位置を変化させず、被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するように、移動部４に対して把持部４０の位置を変化させることが可能となる。
これにより、車輪型ロボット１を使用する被案内者は、把持部４０の視認が困難な状況であっても、手Ｈの下方に移動した把持部４０を把持することが容易となる。
For this reason, even if the guided person's hand H is separated from the
This makes it easy for the guided person using the
（第二実施形態の効果）
以下、本実施形態の効果を列挙する。
（１）本実施形態の車輪型ロボット１では、手掌位置検出部１３０が、被案内者が把持部４０を把持していない状態で、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を検出する。これに加え、把持部位置変化機構駆動制御部１３２が、手掌位置検出部１３０が位置を検出した被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するように、把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御する。
(Effect of the second embodiment)
The effects of this embodiment are listed below.
(1) In the
このため、車輪型ロボット１の使用時に、被案内者の手Ｈが把持部４０から離れていても、被案内者が把持部４０に手を近づけると、移動部４の位置を変化させず、被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するように、移動部４に対して把持部４０の位置を変化させることが可能となる。
その結果、車輪型ロボット１の使用時に、被案内者の手Ｈが把持部４０から離れていても、被案内者が把持部４０を把持するために手を移動させる距離を短縮することが可能となる。
For this reason, even when the guided person's hand H is away from the
As a result, when the
（２）本実施形態の車輪型ロボット１では、手掌位置検出部１３０が有する近接覚センサ１２０が、第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２とを、第１光センサ素子ＯＳＥ１と第２光センサ素子ＯＳＥ２とが互いに９０度の角度をなし、且つ第１光センサ素子ＯＳＥ１が第２光センサ素子ＯＳＥ２よりも上に位置するように固定する基台１２４を備える。これに加え、近接覚センサ１２０が、基台１２４に固定された状態の第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２から出力された電圧を演算処理し、方位角φ及び仰角θのうち少なくとも一方に基づいて、被案内者の手Ｈの位置を検知する検知処理部３４０を備える。
(2) In the
このため、第１リング状センサＲＳ１及び第２リング状センサＲＳ２に対する被案内者の手Ｈの位置を、第１リング状センサＲＳ１と第２リング状センサＲＳ２を基準とした方位角及び仰角のうち少なくとも一方に基づいて検知することが可能となるため、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を検出することが可能となる。
その結果、把持部位置変化機構駆動制御部１３２が、被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０を移動させる際に行なう制御の精度を向上させることが可能となる。
また、把持部位置変化機構駆動制御部１３２に対して、近接覚センサ１２０によって検出された球座標をダイレクトに出力することが可能となる。これにより、把持部位置変化機構駆動制御部１３２が行なう制御に関する構成を簡易化、小型化することに有利となる。
For this reason, the position of the guided person's hand H with respect to the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2 is determined from the azimuth and elevation angles with reference to the first ring sensor RS1 and the second ring sensor RS2. Since it is possible to detect based on at least one, it is possible to detect the position of the guided person's hand H with respect to the
As a result, it is possible to improve the accuracy of the control performed when the gripper position changing mechanism
Further, the spherical coordinates detected by the
（変形例）
以下、本実施形態の変形例を列挙する。
（１）本実施形態の車輪型ロボット１では、手掌位置検出部１３０の構成を、方位角φ及び仰角θのうち少なくとも一方に基づいて、被案内者の手Ｈの位置を検知する近接覚センサ１２０を有する構成としたが、手掌位置検出部１３０の構成は、これに限定するものではない。すなわち、例えば、手掌位置検出部１３０の構成を、所定の抵抗値を有する抵抗素子等で接続した一組のノードからなるノードペアをマトリックス状に配置して形成した二次元平面状のセンサを備え、二次元平面状のセンサから出力された情報であり、仰角θを含んでいない情報を用いて、被案内者の手Ｈの位置を検知する構成としてもよい。
(Modification)
Hereinafter, modifications of the present embodiment will be listed.
(1) In the
（２）本実施形態の車輪型ロボット１では、手掌位置検出部１３０の構成を、上述した近接覚センサ１２０を有する構成としたが、手掌位置検出部１３０の構成は、これに限定するものではない。すなわち、例えば、手掌位置検出部１３０の構成を、把持部４０の周辺を撮像可能なカメラを有する構成とし、カメラで撮像した画像から肌色の部分を抽出して、この抽出した部分を用いて被案内者の手Ｈの位置を検知する構成としてもよい。この場合、カメラで撮像した画像から抽出した肌色の部分を、検知処理部３４０で行なう処理に用い、被案内者の手Ｈの位置を検知する処理を補正する構成としてもよい。
すなわち、車輪型ロボット１の構成を、被案内者の手Ｈを撮像可能な手掌撮像部（カメラ）を備える構成とし、手掌位置検出部１３０の構成を、手掌撮像部が撮像した被案内者の手Ｈの画像を用いて、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を検出する構成としてもよい。
(2) In the
That is, the configuration of the
（３）本実施形態の車輪型ロボット１では、手掌位置検出部１３０の構成を、上述した近接覚センサ１２０を有する構成としたが、手掌位置検出部１３０の構成は、これに限定するものではない。すなわち、例えば、手掌位置検出部１３０の構成を、把持部４０の周辺の温度を感知可能な熱感知センサを有する構成とし、熱感知センサで感知した熱の位置を用いて、被案内者の手Ｈの位置を検知する構成としてもよい。この場合、熱感知センサで感知した熱の位置を、検知処理部３４０で行なう処理に用い、被案内者の手Ｈの位置を検知する処理を補正する構成としてもよい。
(3) In the
（４）本実施形態の車輪型ロボット１では、移動部４に対して把持部４０の位置を変化させる把持部位置変化機構を、ロールピッチ機構６により形成したが、把持部位置変化機構の構成は、これに限定するものではない。すなわち、把持部位置変化機構を、例えば、ナットの移動方向を「ｘ軸」（例えば、図４参照）に向けたボールねじと、ナットの移動方向を「ｙ軸」（例えば、図４参照）に向けたボールねじを備える構成としてもよい。この場合、例えば、入力値検出部４２及び把持部４０を、移動部４に対して「ｘ軸」及び「ｙ軸」へ移動可能な構成としてもよい。
(4) In the
すなわち、把持部位置変化機構の構成を、移動部４に対する把持部４０の位置を、平面視で直交する二つの軸方向へ変化させる構成としてもよい。
これに加え、さらに、把持部位置変化機構を、ナットの移動方向を「ｚ軸」（例えば、図４参照）に向けたボールねじを備える構成としてもよい。
この場合、ナットの移動方向を「ｚ軸」に向けたボールねじを、例えば、基体タワー部１０に備える構成とし、さらに、基体タワー部１０の構成を、上下方向に二分割した構成とする。そして、把持部位置変化機構駆動制御部１３２は、被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０を移動させる制御を行なった後、さらに、基体タワー部１０のうち二分割した上側の部分を上昇させて、把持部４０を、被案内者の手Ｈが接触するまで上昇させる制御を行なってもよい。なお、このような制御は、把持部位置変化機構をロールピッチ機構６により形成した場合にも適用可能である。
That is, the configuration of the gripping portion position changing mechanism may be configured to change the position of the gripping
In addition to this, the gripping portion position changing mechanism may be configured to include a ball screw in which the moving direction of the nut is directed to the “z axis” (for example, see FIG. 4).
In this case, for example, the
すなわち、把持部位置変化機構の構成を、移動部４に対する把持部４０の高さ位置を変化させる把持部高さ位置変化機構と、把持部高さ位置変化機構を駆動させる把持部高さ位置変化機構駆動部を備える構成とする。これに加え、把持部位置変化機構駆動制御部１３２の構成を、手掌位置検出部１３０が位置を検出した被案内者の手Ｈと把持部４０が接触するように、把持部高さ位置変化機構駆動部の駆動状態を制御する構成とする。
That is, the configuration of the gripping part position changing mechanism includes a gripping part height position changing mechanism that changes the height position of the
（５）本実施形態の車輪型ロボット１では、把持部位置変化機構駆動制御部１３２が、手掌位置検出部１３０が位置を検出した被案内者の手Ｈの下方へ把持部４０が移動するように、把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御するが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、入力値検出部４２が動作制御部２２へ出力した情報信号に基づき、被案内者の手Ｈと把持部４０との接触を検出する。そして、被案内者の手Ｈと把持部４０との接触を検出すると、把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御して、移動部４に対する把持部４０の位置が初期位置となるように、把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御してもよい。なお、このような制御は、把持部位置変化機構を、移動部４に対して把持部４０を「ｘ軸」及び「ｙ軸」へ移動可能な構成とした場合にも適用可能である。
(5) In the
すなわち、車輪型ロボット１の構成を、被案内者による把持部４０への入力を検出する入力値検出部４２を備える構成とし、手掌位置検出部１３０の構成を、入力値検出部４２が被案内者による把持部４０への入力を検出すると、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置の検出を停止する構成とする。これに加え、把持部位置変化機構駆動制御部１３２の構成を、手掌位置検出部１３０が把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置の検出を停止すると、移動部４に対する把持部４０の位置が初期位置となるように、把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御する構成とする。
That is, the configuration of the
（６）本実施形態の車輪型ロボット１では、手掌位置検出部１３０の構成を、上述した近接覚センサ１２０を有する構成としたが、手掌位置検出部１３０の構成は、これに限定するものではない。すなわち、例えば、被案内者の手Ｈの表面に、手Ｈの表面よりも光の反射率が高い反射マーカー部が配置されている場合は、手掌位置検出部１３０の構成を、反射マーカー部で反射した光であるマーカー反射光を検出する反射光検出部を備え、反射光検出部が検出したマーカー反射光を用いて、把持部４０に対する被案内者の手Ｈの位置を検出する構成としてもよい。なお、反射マーカー部としては、例えば、再帰性反射マーカーやカラーマーカーを塗布した手袋や、手Ｈや指に装着可能なゴムバンド等を用いることが可能である。
(6) In the
（７）本実施形態の車輪型ロボット１では、１つのリング状センサがセンサ素子を１２個備える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、リング状センサは任意の数（例えば６個）のセンサ素子を備えるものであってもよい。また、抵抗素子３２１ａ〜３２１ｆが２つのセンサ素子を挟んで設けられる構成に限定されるものではなく、センサ素子の間の任意の位置に設けられるものであってもよい。
(7) In the
１ 車輪型ロボット
２ 基体
４ 移動部
６ ロールピッチ機構
８ 基体ベース部
１０ 基体タワー部
１２ ベースカバー部材
１４ ベース部上側プレート
１６ ベース部下側プレート
１８ タワーカバー部材
２０ 第一距離センサ
２２ 動作制御部
２４ プレート連結部材
２６ 三軸角度検出部
２８ タワーフレーム部
３０ グリップ支持部
３２ 第二距離センサ
３４ 前方撮影用カメラ
３６ 第三距離センサ
３８ 情報提供部
４０ 把持部
４２ 入力値検出部
４４ 凹部
４６ 移動部プレート
４８ 駆動輪
５０ 従動輪
５２ 走行用モータ
５４ 路車間距離検出部
５６ 滑落抑制部
５８ 駆動輪用ブラケット
６０ 回動部材
６２ 溝
６４ 滑落抑制板
６６ 抑制板取付け部
６８ 滑り止め部材
７０ ロール側案内機構
７２ ピッチ側案内機構
７４ ロール側ベース軌道台
７６ ロール側テーブル軌道台
７８ ロール側駆動部
８０ ロール側ベース転走面
８２ ロール側テーブル転走面
８４ ロール側接続環
８６ ロール側接続ピン
８８ ピッチ側ベース軌道台
９０ ピッチ側テーブル軌道台
９２ ピッチ側駆動部
９４ ピッチ側ベース転走面
９６ ピッチ側接続ピン
９８ ピッチ側テーブル転走面
１００ ロール側駆動モータ
１０２ ロール側直動案内機構
１０４ 連結フレーム
１０６ ロール側接続ロッド
１０８ 提供情報生成部
１１０ 走行用モータ駆動制御部
１１２ 基体傾斜角検出部
１１４ ロールピッチ機構駆動制御部
１２０ 近接覚センサ
１２２ 把持部カバー
１２４ 基台
１２６ 孔部
１２８ 方向指示用突起部
１３０ 手掌位置検出部
１３２ 把持部位置変化機構駆動制御部
３０１ 第１リング状センサＲＳ１の一方の端子
３０２ 第１リング状センサＲＳ１の他方の端子
３２１ 抵抗素子
３３１ 電源端子
３３２ 基準電圧（ＧＮＤ）端子
３４０ 検知処理部
Ａｒ 許容距離
ｆｒ 路車間距離検出部と溝の底面との距離
ＲＳ１ 第１リング状センサ
ＲＳ２ 第２リング状センサ
ＯＳＥ１ 第１光センサ素子
ＯＳＥ２ 第２光センサ素子
Ｈ 被案内者の手
Ｖ１ 端子３０１から出力される電圧の電圧値
Ｖ２ 端子３０２から出力される電圧の電圧値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wheel type robot 2 Base | substrate 4 Moving part 6 Roll pitch mechanism 8 Base | base base part 10 Base | substrate tower part 12 Base cover member 14 Base part upper plate 16 Base part lower plate 18 Tower cover member 20 First distance sensor 22 Operation control part 24 Plate Connecting member 26 Triaxial angle detection section 28 Tower frame section 30 Grip support section 32 Second distance sensor 34 Front shooting camera 36 Third distance sensor 38 Information providing section 40 Grip section 42 Input value detection section 44 Recessed section 46 Moving section plate 48 Drive wheel 50 Follower wheel 52 Traveling motor 54 Road-to-vehicle distance detection unit 56 Slipping suppression unit 58 Driving wheel bracket 60 Rotating member 62 Groove 64 Slipping suppression plate 66 Suppression plate mounting portion 68 Non-slip member 70 Roll side guide mechanism 72 Pitch Side guide mechanism 74 Roll side base track 76 Roll side table way 78 Roll side drive unit 80 Roll side base rolling surface 82 Roll side table rolling surface 84 Roll side connection ring 86 Roll side connection pin 88 Pitch side base way 90 Pitch side table way 92 Pitch side Driving unit 94 Pitch-side base rolling surface 96 Pitch-side connecting pin 98 Pitch-side table rolling surface 100 Roll-side driving motor 102 Roll-side linear motion guide mechanism 104 Connection frame 106 Roll-side connecting rod 108 Provided information generating unit 110 Driving motor Drive control unit 112 Substrate tilt angle detection unit 114 Roll pitch mechanism drive control unit 120 Proximity sensor 122 Grip part cover 124 Base 126 Hole part 128 Direction indication projection part 130 Palm position detection part 132 Gripping part position change mechanism drive control part 301 of the first ring sensor RS1 One terminal 302 The other terminal 321 of the first ring sensor RS1 321 Resistive element 331 Power supply terminal 332 Reference voltage (GND) terminal 340 Detection processing unit Ar allowable distance fr Distance between the road-to-vehicle distance detection unit and the bottom surface of the groove RS1 first Ring sensor RS2 Second ring sensor OSE1 First optical sensor element OSE2 Second optical sensor element H Guided person's hand V1 Voltage value output from terminal 301 V2 Voltage value output from terminal 302
Claims (8)
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体を移動させる移動部と、
水平面に対する前記基体の傾斜角度を検出する基体傾斜角検出部と、
前記基体と前記移動部とを、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動可能に連結するロールピッチ機構と、
前記ロールピッチ機構を駆動させるロールピッチ機構駆動部と、
前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御するロールピッチ機構駆動制御部と、を備え、
前記ロールピッチ機構駆動制御部は、前記基体傾斜角検出部が検出した傾斜角度が減少するように、前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御することを特徴とする車輪型ロボット。 A base body to which a gripping part gripped by the guided person is attached;
A moving unit that moves the base in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A base body tilt angle detection unit for detecting a tilt angle of the base body with respect to a horizontal plane;
A roll pitch mechanism that couples the base body and the moving part so as to be relatively movable in directions around two axes orthogonal to each other in plan view;
A roll pitch mechanism drive unit for driving the roll pitch mechanism;
A roll pitch mechanism drive control unit for controlling the drive state of the roll pitch mechanism drive unit,
The wheel-type robot is characterized in that the roll pitch mechanism drive control unit controls the drive state of the roll pitch mechanism drive unit so that the tilt angle detected by the base body tilt angle detection unit decreases.
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体を移動させる移動部と、
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体が移動するように、前記移動部が備える駆動輪を駆動させる走行用モータと、
前記走行用モータの駆動状態を制御する走行用モータ駆動制御部と、
前記駆動輪が走行する走行路の路面と前記基体との距離である路車間距離を検出する路車間距離検出部と、を備え、
前記走行用モータ駆動制御部は、前記路車間距離検出部が検出した路車間距離が予め設定した許容距離を超えていると判定すると、前記駆動輪が停止するように前記走行用モータの駆動状態を制御することを特徴とする車輪型ロボット。 A base body to which a gripping part gripped by the guided person is attached;
A moving unit that moves the base in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A traveling motor that drives the driving wheels of the moving unit so that the base body moves in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A travel motor drive controller for controlling the drive state of the travel motor;
A road-to-vehicle distance detection unit that detects a road-to-vehicle distance that is a distance between a road surface of a traveling road on which the driving wheel travels and the base body;
When the driving motor drive control unit determines that the road-to-vehicle distance detected by the road-to-vehicle distance detection unit exceeds a preset allowable distance, the driving state of the driving motor is stopped so that the driving wheel stops. A wheel type robot characterized by controlling the motor.
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体を移動させる移動部と、
水平面に対する前記基体の傾斜角度を検出する基体傾斜角検出部と、
前記基体と前記移動部とを、平面視で直交する二つの軸回り方向へ相対移動可能に連結するロールピッチ機構と、
前記ロールピッチ機構を駆動させるロールピッチ機構駆動部と、
前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御するロールピッチ機構駆動制御部と、
前記被案内者による前記把持部への入力に応じて前記基体が移動するように、前記移動部が備える駆動輪を駆動させる走行用モータと、
前記走行用モータの駆動状態を制御する走行用モータ駆動制御部と、
前記駆動輪が走行する走行路の路面と前記基体との距離である路車間距離を検出する路車間距離検出部と、を備え、
前記ロールピッチ機構駆動制御部は、前記基体傾斜角検出部が検出した傾斜角度が減少するように、前記ロールピッチ機構駆動部の駆動状態を制御し、
前記走行用モータ駆動制御部は、前記路車間距離検出部が検出した路車間距離が予め設定した許容距離を超えていると判定すると、前記駆動輪が停止するように前記走行用モータの駆動状態を制御することを特徴とする車輪型ロボット。 A base body to which a gripping part gripped by the guided person is attached;
A moving unit that moves the base in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A base body tilt angle detection unit for detecting a tilt angle of the base body with respect to a horizontal plane;
A roll pitch mechanism that couples the base body and the moving part so as to be relatively movable in directions around two axes orthogonal to each other in plan view;
A roll pitch mechanism drive unit for driving the roll pitch mechanism;
A roll pitch mechanism drive control unit for controlling a drive state of the roll pitch mechanism drive unit;
A traveling motor that drives the driving wheels of the moving unit so that the base body moves in response to an input to the gripping unit by the guided person;
A travel motor drive controller for controlling the drive state of the travel motor;
A road-to-vehicle distance detection unit that detects a road-to-vehicle distance that is a distance between a road surface of a traveling road on which the driving wheel travels and the base body;
The roll pitch mechanism drive control unit controls the drive state of the roll pitch mechanism drive unit so that the tilt angle detected by the base body tilt angle detection unit decreases,
When the driving motor drive control unit determines that the road-to-vehicle distance detected by the road-to-vehicle distance detection unit exceeds a preset allowable distance, the driving state of the driving motor is stopped so that the driving wheel stops. A wheel type robot characterized by controlling the motor.
前記複数の車輪が前記路面に接地している状態で、前記路面よりも上方に配置されている滑落抑制部と、を備え、
前記滑落抑制部は、前記複数の車輪のうち少なくとも一つを除く車輪が前記路面から脱輪した状態で、前記路面と接触することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載した車輪型ロボット。 A plurality of wheels supporting the wheel-type robot;
In a state where the plurality of wheels are in contact with the road surface, a slip-down suppressing unit disposed above the road surface, and
The said slipping-down suppression part contacts the said road surface in the state from which the wheel except at least one of these wheels removed from the said road surface, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The wheel type robot described in the item.
前記被案内者が前記把持部を把持していない状態で、前記把持部に対する前記被案内者の手の位置を検出する手掌位置検出部と、
前記把持部位置変化機構を駆動させる把持部位置変化機構駆動部と、
前記把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御する把持部位置変化機構駆動制御部と、を備え、
前記把持部位置変化機構駆動制御部は、前記手掌位置検出部が位置を検出した前記被案内者の手の下方へ前記把持部が移動するように、前記把持部位置変化機構駆動部の駆動状態を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した車輪型ロボット。 A gripper position changing mechanism that changes the position of the gripper with respect to the moving unit;
A palm position detector that detects a position of the guided person's hand relative to the gripper in a state where the guided person is not gripping the gripper;
A gripper position change mechanism drive unit for driving the gripper position change mechanism;
A gripper position change mechanism drive control unit that controls the drive state of the gripper position change mechanism drive unit,
The gripper position change mechanism drive control unit is configured to drive the gripper position change mechanism drive unit so that the gripper moves below the hand of the guided person whose position is detected by the palm position detector. The wheel type robot according to any one of claims 1 to 6, wherein the wheel type robot is controlled.
互いに並列に接続された複数の第１光センサ素子を有し、且つ複数の前記第１光センサ素子が円環状に配置される第１リング状センサと、
互いに並列に接続された複数の第２光センサ素子を有し、且つ複数の前記第２光センサ素子が円環状に配置される第２リング状センサと、
前記第１リング状センサと前記第２リング状センサとを、前記第１光センサ素子と前記第２光センサ素子とが互いに９０度の角度をなし、且つ前記第１光センサ素子が前記第２光センサ素子よりも上に位置するように固定する基台と、
前記基台に固定された状態の前記第１リング状センサ及び前記第２リング状センサから出力された電圧を演算処理し、方位角及び仰角のうち少なくとも一方に基づいて前記被案内者の手の位置を検知する検知処理部と、を備える近接覚センサを有することを特徴とする請求項７に記載した車輪型ロボット。 The palm position detector
A first ring sensor having a plurality of first photosensor elements connected in parallel to each other, wherein the plurality of first photosensor elements are arranged in an annular shape;
A second ring sensor having a plurality of second photosensor elements connected in parallel to each other, wherein the plurality of second photosensor elements are arranged in an annular shape;
In the first ring sensor and the second ring sensor, the first photosensor element and the second photosensor element form an angle of 90 degrees with each other, and the first photosensor element is the second photosensor element. A base to be fixed so as to be located above the optical sensor element;
The voltage output from the first ring sensor and the second ring sensor fixed to the base is calculated and processed based on at least one of the azimuth angle and the elevation angle. The wheel type robot according to claim 7, further comprising a proximity sensor including a detection processing unit that detects a position.
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