JP6715020B2

JP6715020B2 - 走行装置

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Publication number: JP6715020B2
Application number: JP2016023745A
Authority: JP
Inventors: 三宅　耕史; 耕史三宅
Original assignee: Sharp Corp
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Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2020-07-01
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Also published as: JP2017142667A

Description

本発明は、走行装置に関し、詳しくは、走行制御機能を有する走行装置に関する。

今日、走行装置として、荷物を搬送する搬送用ロボットや、建物内および建物周辺や所定の敷地内の状況を監視する監視用ロボットなど、自律的に移動する自律走行型車両が利用されている。また、地震、津波、土砂崩れ等の被災地での被災者の探索、あるいは事故が発生した工場、発電所などの内部の情報収集といった危険地域における活動にも、カメラ、各種センサ、アーム、ブーム等が搭載された自律走行型車両が利用される場合がある（例えば、特許文献１参照）。

このような自律走行型車両には、自律走行型車両の走行・停止・加速・減速・操舵等の制御を行う走行制御機能の他に、自律走行中に障害物を検知したとき、当該障害物を回避して走行中の安全を確保するための衝突回避制御や減速停止制御等の安全制御機能が搭載されている。

特開２００５−１１１５９５号公報

しかしながら、安全制御機能に不具合が生じることもあり、このような不具合が生じたまま自律走行型車両が走行すると、自律走行型車両が正常に動作せず、安全性が確保されないおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、安全制御機能に不具合が生じた場合であっても、必要最低限の安全性を確保できる走行装置を提供することを目的とする。

かくして、本発明によれば、筐体と、前記筐体を走行させる走行駆動部と、前記筐体の走行速度を検知する速度センサと、前記筐体の周囲の障害物の位置情報を検知する障害物センサと、前記走行速度および前記障害物の位置情報に基づき前記筐体の走行を制御して安全を確保する第１の安全制御部と、前記第１の安全制御部の動作状況を監視し、異常を発見すると前記走行駆動部への電力供給を遮断する第２の安全制御部とを備え、前記第２の安全制御部は、前記第１の安全制御部を構成する部品よりも信頼性の高い部品から構成されることを特徴とする走行装置が提供される。

本発明の走行装置は、安全制御機能に不具合が生じた場合であっても、必要最低限の安全性を確保できる走行装置を実現する。
また、第２の安全制御部に高信頼性部品を用いる一方で、第１の安全制御部に汎用部品を用いることにより、全体としてのコストを低く抑えつつ、走行に対する安全性を有効に確保できる走行装置を実現することができる。
特に、第２の安全制御部の機能は監視が主体であり、第１の安全制御部と比べて機能は低機能であるが、部品に高信頼性部品を用いることにより、信頼性のレベルとコストとを両立させることが可能となる。

本発明の自律走行型車両の実施形態１を示す左側面図である。図１の自律走行型車両の平面図である。実施形態１の自律走行型車両における電動車台部の概略構成を説明する右側面図である。図３（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。実施形態１の自律走行型車両の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。従来の自律走行型車両の走行制御に関連した構成を示すブロック図である。実施形態２の自律走行型車両の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。実施形態３の自律走行型車両の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。実施形態４の自律走行型車両の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。

本発明の走行装置は、筐体と、前記筐体を走行させる走行駆動部と、前記筐体の走行速度を検知する速度センサと、前記筐体の周囲の障害物の位置情報を検知する障害物センサと、前記走行速度および前記障害物の位置情報に基づき前記筐体の走行を制御して安全を確保する第１の安全制御部と、前記第１の安全制御部の動作状況を監視し、異常を発見すると前記走行駆動部への電力供給を遮断する第２の安全制御部とを備え、前記第２の安全制御部は、前記第１の安全制御部を構成する部品よりも信頼性の高い部品から構成されることを特徴とする。

「安全を確保する」とは、例えば、走行装置が自律走行中に障害物を検知したとき、衝突回避制御や減速停止制御等によって障害物との衝突を回避することである。
また、走行速度の異常を確認した場合や、測位センサの精度が低下した場合、また、走行ルートマップデータを参照して予め定められた危険エリア内に走行装置が侵入した場合に、走行駆動部への電力供給等を遮断することにより、走行装置の停止を行うことなどである。
「信頼性の高い部品」とは、例えば、ＩＳＯ規格やＪＩＳ規格などの予め定められた安全規格に適合した部品である。また、安全規格の他、予め定められた安全基準や品質基準に適合した部品であってもよい。

本発明の「走行駆動部」は、電動モータ４１Ｒ，４１Ｌ、モータ軸４２Ｒ，４２Ｌおよびギアボックス４３Ｒ，４３Ｌによって実現され、また、「第１の安全制御部」は、安全制御部１０２および安全制御基板１０５によって実現され、また、「第２の安全制御部」は、安全管理部１０３および安全管理基板１０６によって実現される。

また、本発明の走行装置は、次のように構成されてもよく、それらが適宜組み合わされてもよい。

（１）電力が遮断されると前記走行駆動部を減速停止させる減速停止部と、前記走行駆動部および前記減速停止部に電力を供給するバッテリと、前記バッテリから前記走行駆動部および前記減速停止部に供給される電力を遮断する電力遮断回路とをさらに備え、前記第２の安全制御部は、前記第１の安全制御部の異常を発見したとき、前記電力遮断回路に前記走行駆動部および前記減速停止部の少なくとも一方に供給される電力を遮断させるものであってもよい。

このようにすれば、第１の安全制御部の制御状態に関わらず、第２の安全制御部によって走行駆動部および減速停止部への供給電力を遮断することにより、第１の安全制御部に不具合が生じた場合であっても、走行に対する安全性を有効に確保できる走行装置を実現することができる。

（２）前記第２の安全制御部は、前記走行速度および前記障害物の位置情報に基づき、予め定められた基準に従って安全への脅威が生じたか否かを判定し、安全への脅威が生じたと判定した場合、前記電力遮断回路に前記走行駆動部および前記減速停止部の少なくとも一方に供給される電力を遮断させるものであってもよい。

このようにすれば、安全への脅威が生じた場合に、第２の安全制御部によって走行駆動部および減速停止部への供給電力を遮断することにより、走行に対する安全性を有効に確保できる走行装置を実現することができる。

「安全への脅威が生じた」とは、例えば、走行装置が高速で走行中に、進路上に人体や壁などの存在を検知し、第１の安全制御部による減速や方向転換などの通常の走行制御機能によっては回避不可能な状況が生じた場合などがあげられる。

（３）前記電力遮断回路は、前記バッテリからの供給電力をじかに遮断すべく、前記バッテリに直接設けられるものであってもよい。

このようにすれば、走行電力制御部等の制御状態に関わらず、バッテリからの供給電力をじかに遮断して走行装置を強制停止できるため、安全性の向上を実現することが可能となる。

（４）前記筐体の傾きを検知する傾き検知センサおよび前記筐体の周辺の床面の状態を検知する床面検知センサの少なくとも１つをさらに備え、前記制御部は、前記走行速度、前記障害物の位置情報、前記筐体の傾きおよび前記床面の状態に基づき、予め定められた基準に従って安全への脅威が生じたか否かを判定するものであってもよい。

このようにすれば、走行装置が人や壁等に衝突しそうな場合だけでなく、筐体の落下や横転などの危険性が高い状況に置かれた場合など、より多様な状況に応じた安全性の確保が実現できる。

「前記筐体の周辺の床面の状態を検知」とは、筐体周辺の床面に、筐体の落下や横転等を生じさせるような、下り段差や凹凸などが存在するか否かを検知することである。

（５）前記制御部は、前記走行速度および前記障害物の位置情報に基づき、予め定められた基準に従って安全への脅威の程度を判定し、前記安全への脅威の程度が予め定められた閾値以上の場合、前記電力遮断回路に前記走行駆動部および前記減速停止部に供給される電力を遮断させ、一方、前記安全への脅威の程度が予め定められた閾値よりも小さい場合、前記減速停止部に供給される電力のみを遮断させるものであってもよい。

このようにすれば、安全への脅威を検知した場合、脅威の程度に応じた適切な処理を行うことにより、多様な状況に応じた安全性の確保が実現できる。

「安全への脅威の程度」は、走行装置の速度や障害物や下り段差までの距離等に基づき決定する。例えば、走行装置の走行中、進路上に障害物を検出したとき、走行速度が速く、かつ、障害物までの距離が短い場合と、走行速度が遅く、かつ、障害物までの距離が長い場合とでは、前者のほうが後者よりも安全への脅威の程度が高いと判定する。

（６）前記第１の安全制御部は、前記第２の安全制御部と同一の基板上に設けられ、前記第１の安全制御部は、前記第２の安全制御部と一体となって制御を行うものであってもよい。

このようにすれば、安全性の管理が容易になり、高い安全性を確保することができ、またコストダウンにつながる。

以下、図面を参照しながら本発明の走行装置の一例としての自律走行型車両１の実施形態について詳説する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は本発明の自律走行型車両１の実施形態１を示す左側面図であり、図２は図１の自律走行型車両１の平面図である。また、図３（Ａ）は実施形態１の自律走行型車両１における電動車台部１０の概略構成を説明する右側面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

実施形態１の自律走行型車両１は、主として、電動車台部１０と、電動車台部１０上に設けられた昇降機構部５０と、昇降機構部５０の先端部に設けられた撮像部としての監視カメラ６０を備える。

さらに詳しくは、電動車台部１０の前端部上には距離検出部１２が設けられ、電動車台部１０の後端部上にはＷｉ‐Ｆｉアンテナ７１および警告灯７２が設けられ、電動車台部１０の左右側面および後端面にはＣＣＤカメラ７３が設けられ、昇降機構部５０の先端部における監視カメラ６０の後方位置にはＧＰＳアンテナ７４が設けられている。

距離検出部１２は、移動する前方領域や路面の状態を確認する機能を有し、光を出射する発光部と、光を受光する受光部と、前記前方空間の所定の複数の測点に向けて前記光が出射されるように、光の出射方向を走査させる走査制御部とを備える。
距離検出部１２としては、所定の距離測定領域内の２次元空間または３次元空間に、レーザーを出射し、前記距離測定領域内の複数の測点における距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging：ライダー）を用いることができる。

制御ユニット１００は、この自律走行型車両１の有する走行機能や監視機能などを実行する部分であり、例えば制御部（走行制御部および安全制御部）、人検知部、指示認識部、通信部、指示実行部、記憶部などから構成される。

この自律走行型車両１は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め記憶し、監視カメラ６０、距離検出部１２およびＧＰＳ（Global Positioning System）から取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を走行するよう構成されている。

この際、自律走行型車両１は、特に、監視カメラ６０や距離検出部１２等を利用して、指示者の姿勢を認識して、その姿勢に予め対応づけられた指示に基づいて、電動車台部１０の進行方向前方の状態を確認しながら自走する。例えば、前方に、障害物や段差等が存在することを検出した場合には、障害物に衝突することなどを防止するために、静止、回転、後退、前進等の動作を行って進路を変更し、指示に対応する機能を実行する。

次に、図３（Ａ）および（Ｂ）を参照しながら自律走行型車両１の走行に関係する構成を説明する。なお、図３（Ａ）において右側の前輪２１および後輪２２を２点鎖線で示し、図３（Ｂ）において後述するスプロケット２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂを点線で示している。

＜電動車台部１０の説明＞
電動車台部１０は、車台本体１１と、車台本体１１の前後左右に設けられた４つの車輪と、４つの車輪のうち少なくとも前後一方側の左右一対の車輪を個別に回転駆動する２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌと、２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌに電力を供給するバッテリ４０と、距離検出部１２と、制御ユニット１００とを備える。

実施形態１の場合、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、電動車台部１０は矢印Ａ方向に前進するため、矢印Ａ側の左右の車輪が前輪２１、３１であり、残りの左右の車輪が後輪２２、３２であり、左右の前輪２１、３１が２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌにて個別に駆動制御される。
なお、図３（Ａ）および（Ｂ）では単に電動車台部１０を構成する各構成部およびそれらの配置を説明するものであるため、図３（Ａ）および（Ｂ）で示された電動車台部１０の各構成部の大きさや間隔等は図１および図２に示された電動車台部１０と必ずしも一致するものではない。

車台本体１１において、前面１３と後面１４にはバンパー１７ｆ、１７ｒが取り付けられると共に、右側面１２Ｒと左側面１２Ｌには帯状のカバー１８が設置され、車台本体１１の前後方向に沿って延びている。カバー１８の下側には、前輪２１、３１および後輪２２、３２をそれぞれ回転支持する車軸２１ａ、３１ａおよび車軸２２ａ、３２ａが設けられている。前輪２１、３１の車軸２１ａ、３１ａは同一の第１軸心Ｐ₁上に配置されると共に、後輪２２、３２の車軸２２ａ、３２ａは同一の第２軸心Ｐ₂上に配置されている。
なお、各車軸２１ａ、３１ａ、２２ａ、３２ａは、動力伝達部材によって結合されない場合は、独立して回転可能となっている。

右および左のそれぞれ一対の前輪２１、３１と後輪２２、３２は、動力伝達部材であるベルト２３、３３によって連動する。具体的には、右側の前輪２１の車軸２１ａにはスプロケット２１ｂが設けられ、後輪２２の車軸２２ａにはスプロケット２２ｂが設けられる。また、前輪２１のスプロケット２１ｂと後輪２２のスプロケット２２ｂとの間には、例えばスプロケット２１ｂ、２２ｂと歯合する突起を内面側に設けたベルト２３が巻架されている。同様に、左側の前輪３１の車軸３１ａにはスプロケット３１ｂが設けられると共に、後輪３２の車軸３２ａにはスプロケット３２ｂが設けられており、前輪３１のスプロケット３１ｂと後輪３２のスプロケット３２ｂとの間には、ベルト２３と同様の構造を持つベルト３３が巻架されている。

したがって、右と左の前輪と後輪（２１と２２、３１と３２）は、ベルト（２３、３３）によって連結駆動されるので、一方の車輪を駆動すればよい。実施形態１では、前輪２１、３１を駆動する場合を例示している。一方の車輪２１、３１を駆動輪とした場合に、他方の車輪２２、３２は、動力伝達部材であるベルト２３、３３によってスリップすることなく駆動される従動輪として機能する。
前輪と後輪とを連結駆動する動力伝達部材としては、スプロケット２１ｂ、３１ｂとこのスプロケット２１ｂ、３１ｂに歯合する突起を設けたベルト２３、３３を用いるほか、例えば、スプロケット２１ｂ、３１ｂとこのスプロケット２１ｂ、３１ｂに歯合するチェーンを用いてもよい。さらに、スリップが許容できる場合は、摩擦の大きなプーリーとベルト２３、３３を動力伝達部材として用いてもよい。ただし、駆動輪と従動輪の回転数が同じとなるように動力伝達部材を構成する。
図３（Ａ）と（Ｂ）では、前輪（２１、３１）が駆動輪に相当し、後輪（２２、３２）が従動輪に相当する。

車台本体１１の底面１５の前輪側には、右側の前後輪２１、２２を駆動するための電動モータ４１Ｒと、左側の前後輪３１、３２を駆動するための電動モータ４１Ｌの２つのモータが設けられている。右側の電動モータ４１Ｒのモータ軸４２Ｒと右側の前輪２１の車軸２１ａとの間には、動力伝達機構としてギアボックス４３Ｒが設けられている。同様に、左側の電動モータ４１Ｌのモータ軸４２Ｌと左側の前輪３１の車軸３１ａとの間には、動力伝達機構としてギアボックス４３Ｌが設けられている。ここでは、２つの電動モータ４１Ｒ、４１Ｌは車台本体１１の進行方向（矢印Ａ方向）の中心線ＣＬに対して左右対称となるように並列配置されており、ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌもそれぞれ電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの左右外側に配設されている。

ギアボックス４３Ｒ、４３Ｌは、複数の歯車や軸などから構成され、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌからの動力をトルクや回転数、回転方向を変えて出力軸である車軸２１ａ、３１ａに伝達する組立部品であり、動力の伝達と遮断を切替えるクラッチを含んでいてもよい。なお、一対の後輪２２、３２はそれぞれ軸受４４Ｒ、４４Ｌによって軸支されており、軸受４４Ｒ、４４Ｌはそれぞれ車台本体１１の底面１５の右側面１２Ｒ、左側面１２Ｌに近接させて配設されている。

以上の構成により、進行方向右側の前後輪２１、２２と、左側の前後輪３１、３２とは、独立して駆動することが可能となる。すなわち、右側の電動モータ４１Ｒの動力はモータ軸４２Ｒを介してギアボックス４３Ｒに伝わり、ギアボックス４３Ｒによって回転数、トルクあるいは回転方向が変更されて車軸２１ａに伝達される。そして、車軸２１ａの回転によって前輪２１が回転するとともに、車軸２１ａの回転は、スプロケット２１ｂ、ベルト２３、および、スプロケット２２ｂを介して後方の車軸２２ａに伝わり、後輪２２を回転させることになる。左側の電動モータ４１Ｌからの前輪３１および後輪３２への動力の伝達については上記した右側の動作と同様である。

＜実施形態１の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御方法＞
次に、図４に基づき、実施形態１の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御方法について説明する。
図４は、実施形態１の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。

図４に示されるように、実施形態１の自律走行型車両１は、走行制御部１０１、安全制御部１０２、安全管理部１０３、走行制御基板１０４、安全制御基板１０５、安全管理基板１０６、走行用モータ１０７（制御基板を含む）、無励磁ブレーキ１０８、速度センサ１０９、障害物検知センサ１１０、走行電力遮断回路１１１、走行電力制御基板１１２およびバッテリ４０を備える。

なお、図４において、網掛け表示されたブロックは、予め定められた安全規格に適合した信頼性の高い部品が用いられていることを示し、網掛けされていないブロックは、汎用部品が用いられていることを示す。図５〜図８においても同様である。

以下、実施形態１の自律走行型車両１の各構成要素を説明する。

走行制御部１０１は、自律走行型車両１の走行・停止等の制御を行う部分であり、自律走行型車両１の走行に関する制御を行う。
走行制御部１０１は、例えば、走行指示・管理制御、走行・停止・操舵制御および走行速度・加減速制御の機能を有する。

自律走行型車両１は、ＧＰＳやＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等によって位置情報を計測する測位センサを搭載する。
走行制御部１０１は、当該位置情報に基づいて作成された走行ルートマップデータに基づき、予め指定された走行ルートどおりに自律走行型車両１を走行させる。

安全制御部１０２は、自律走行型車両１の走行中に人や物などの障害物を検知した際に、障害物の回避、回避ルートの設定指示、自律走行型車両１の減速・停止・走行の再開など、安全性の確保のための制御を行う部分である。
安全制御部１０２は、例えば、速度異常確認制御、走行ルート異常確認制御、衝突回避制御および減速停止制御の機能を有する。

走行ルート異常確認制御機能は、測位センサの精度が低下した場合や、走行ルートマップデータを参照して予め定められた危険エリア内に走行装置が侵入したか否かを監視し、危険と判断した場合に走行駆動部への電力供給等を遮断することにより、自律走行型車両１の停止を行う機能である。

安全制御部１０２は、速度センサ１０９および障害物検知センサ１１０からそれぞれ得られた速度情報おび障害物検知情報に基づき、走行用モータ１０７および無励磁ブレーキ１０８を制御する。

安全制御部１０２は、自律走行型車両１が走行中に障害物に衝突したり、あるいは自律走行型車両１が障害物の近くを高速で走行して自律走行型車両１への恐怖を人に感じさせたりしないように、走行用モータ１０７および無励磁ブレーキ１０８を制御することによって、高機能な安全機能を実現する。

安全管理部１０３は、走行制御部１０１および安全制御部１０２が正常に動作しているか監視を行う部分であり、自律走行型車両１の必要最低限の安全を確保する。
安全管理部１０３は、例えば、走行制御部監視、安全制御部監視、走行異常監視、デバイス異常監視および緊急停止制御の機能を有する。

安全管理部１０３は、障害物検知センサ１１０および速度センサ１０９から得られた情報および予め定められた基準に基づいて、安全への脅威が生じたか否かを判断する。
安全への脅威とは、例えば、走行制御部１０１が走行用モータ１０７を暴走させた場合や、安全制御部１０２が障害物の検知に失敗した場合、あるいは自律走行型車両１が高速で走行中に、人体や壁などの障害物に衝突しそうな状況になったのにも関わらず、自律走行型車両１がきちんと減速していない場合などがあげられる。

なお、走行制御部１０１、安全制御部１０２および安全管理部１０３による制御は、ソフトウェアおよび／またはハードウェアによって実現される。

走行制御基板１０４は、走行制御に関する回路を実装した基板であり、速度センサ１０９から得られた速度情報を参照して、走行用モータ１０７および無励磁ブレーキ１０８を制御することによって、走行制御部１０１の各制御機能を実現する。

安全制御基板１０５は、安全性の制御に関する回路を実装した基板であり、速度センサ１０９および障害物検知センサ１１０からそれぞれ得られた速度情報および障害物情報を参照して、走行用モータ１０７および無励磁ブレーキ１０８を制御することによって、安全制御部１０２の各制御機能を実現する。

安全管理基板１０６は、安全性の管理に関する回路を実装した基板であり、速度センサ１０９および障害物検知センサ１１０からそれぞれ得られた速度情報および障害物情報を参照して、走行電力遮断回路１１１を制御することによって、安全管理部１０３の各制御機能を実現する。

走行用モータ１０７は、走行用の電動モータ４１Ｒ、４１Ｌであり、また、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌを制御するための制御基板を含む。

無励磁ブレーキ１０８は、電磁ブレーキの一種である。無励磁ブレーキ１０８は、電圧が印加されると、コイルスプリングに抗して電磁石に電機子（アーマチュア）が吸引され、無励磁ブレーキ１０８が解放された状態となって、モータ軸４２Ｒ、４２Ｌが自由に回転する。一方、コイルスプリングへの電圧が印加されなくなると、電機子がコイルスプリングによってブレーキハブに押しつけられ、モータ軸４２Ｒ、４２Ｌが固定されることによって、無励磁ブレーキ１０８が動作する。

速度センサ１０９は、電動モータ４１Ｒ、４１Ｌの回転速度や車輪の回転速度等に基づき、自律走行型車両１の走行速度を検知するセンサである。
速度センサ１０９としては、例えば、モータ軸４２Ｒ、４２Ｌに設置されるレゾルバや光学式エンコーダーのようなセンサが用いられる。

障害物検知センサ１１０は、自律走行型車両１の周囲の障害物を検知するためのセンサである。障害物検知センサ１１０としては、例えば、超音波センサや赤外線センサ、レーザーセンサ等のセンサが用いられる。

走行電力遮断回路１１１は、走行電力制御基板１１２によりバッテリ４０から供給される電力の供給を遮断する回路である。

走行電力制御基板１１２は、走行のための電力制御に関する回路を実装した基板である。走行電力制御基板１１２は、バッテリ４０から走行用モータ１０７および無励磁ブレーキ１０８に供給される電力を制御する。

安全管理部１０３は、安全への脅威を検知した場合、走行電力遮断回路１１１を制御してただちにバッテリ４０から走行用モータ１０７および無励磁ブレーキ１０８への電力供給を遮断させ、自律走行型車両１の走行を強制停止させる。

このように、走行制御部１０１および安全制御部１０２の制御状態に関わらず、自律走行型車両１を強制的に停止することで、走行制御部１０１、安全制御部１０２、走行制御基板１０４、安全制御基板１０５および走行用モータ１０７に不具合が生じたとしても、高い安全性を維持することが可能となる。

また、自律走行型車両１の安全性の確保のために、安全制御部１０２の他に、走行制御部１０１および安全制御部１０２とは独立に動作する安全管理部１０３を設けることにより、走行に対する安全性を有効に確保できる走行装置を実現することができる。

＜従来の自律走行型車両２の走行制御および走行安全性確保のための制御方法＞
次に、図５に基づき、従来の自律走行型車両２の走行制御および走行安全性確保のための制御方法について説明する。
図５は、従来の自律走行型車両２の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。
なお、実施形態１と対応する部分については、同一の符号をつけて説明を省略する。図６〜８においても同様である。

従来の自律走行型車両２は、走行制御部１０１、安全制御部１０２、走行制御基板１０４、安全制御基板１０５、走行用モータ１０７、無励磁ブレーキ１０８、速度センサ１０９、障害物検知センサ１１０およびバッテリ４０を備える。

実施形態１の自律走行型車両１との違いは、従来の自律走行型車両２が走行安全性確保のために安全制御部１０２のみを備えるのに対し、実施形態１の自律走行型車両１はさらに、走行制御部１０１および安全制御部１０２の動作を監視する安全管理部１０３を備える点である。

従来の自律走行型車両２は、走行安全性確保のため安全制御部１０２のみを備えているため、安全制御部１０２に不具合が生じたとき、自律走行型車両２が正常に動作せず、安全性が確保されないおそれがある。

また、従来の自律走行型車両２は、走行制御に係る構成である走行制御部１０１、走行制御基板１０４および走行用モータ１０７にも高信頼性部品を用いている。
一方、実施形態１の自律走行型車両１は、図４に示されるように、安全制御部１０２および安全管理部１０３に高信頼性部品を用いているため、これら走行制御に係る構成部品に汎用部品を用いることができる。

（実施形態２）
次に、図６に基づき、実施形態２の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御方法について説明する。
図６は、実施形態２の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。

実施形態１の自律走行型車両１との違いは、実施形態１の自律走行型車両１がバッテリ４０のみに汎用部品を用いているのに対し、実施形態２の自律走行型車両１は、走行制御に係る構成である走行制御部１０１、走行制御基板１０４および走行用モータ１０７も汎用部品を用いている点である。

走行安全性に対する信頼性を確保するため、安全制御機能に係る部品には、通常、信頼性の高い高性能の部品が採用されている。
しかしながら、安全制御機能に係る全ての部品に信頼性の高い高性能の部品を採用すると、コストが高くなることがあり、製品の低コスト化への大きな障害となりうる。

そこで、図６に示されるように、安全管理部１０３に高信頼性部品を用いる一方で、安全制御部１０２および安全制御基板１０５に汎用部品を用いることにより、全体としてのコストを低く抑えつつ、走行に対する安全性を有効に確保できる走行装置を実現することができる。
特に、安全管理部の機能は監視が主体であり、安全制御部と比べて機能は低機能であるが、部品に高信頼性部品を用いることにより、信頼性のレベルとコストとを両立させることが可能となる。

（実施形態３）
＜実施形態３の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御方法＞
次に、図７に基づき、実施形態３の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御方法について説明する。
図７は、実施形態３の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。

実施形態１の自律走行型車両１との違いは、走行電力遮断回路１１１が直接バッテリ４０に接続されている点である。

このようにすることで、走行電力制御基板１１２などの制御状態にかかわらず、バッテリ４０からの供給電力をじかに遮断して走行装置を強制停止できるため、安全性の向上を実現することが可能となる。

（実施形態４）
＜実施形態４の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御方法＞
次に、図８に基づき、実施形態４の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御方法について説明する。
図８は、実施形態４の自律走行型車両１の走行制御および走行安全性確保のための制御に関連した構成を示すブロック図である。

実施形態２の自律走行型車両１との違いは、走行制御部１０１が安全制御部１０２の制御機能を備えている点である。

一方、安全管理部１０３の構成部品には信頼性の高い部品を採用する。

このようにすれば、安全管理部１０３は、走行制御部１０１のみを監視すればよいため、安全管理が容易になり、高い安全性を確保することが可能となる。

（その他の実施形態）
１．実施形態１〜４において、障害物検知センサ１１０および速度センサ１０９の他に、ＬＩＤＡＲなどの距離検出部１２、自律走行型車両１の傾きを検知する傾き検知センサ、床面を検知する床面検知センサ等を併用し、これらのセンサの検知結果に基づき、安全管理基板１０６が安全への脅威が生じたか否かを判断するものであってもよい。（実施形態５）

このようにすることで、自律走行型車両１が人や壁等に衝突する場合だけでなく、落下や横転の危険性が高い状況におかれた場合など、より多様な状況に即した自律走行型車両１の安全性の確保が実現できる。

２．実施形態１〜５において、安全管理基板１０６は、安全への脅威を検知した場合、その脅威の程度に応じて、異なる対応を行ってもよい。（実施形態６）

例えば、安全管理基板１０６は、走行用モータ１０７および無励磁ブレーキ１０８への電力供給を遮断させる代わりに、無励磁ブレーキ１０８への電力供給のみを遮断させるようにしてもよい。あるいは、走行用モータ１０７への電力供給のみを遮断させるようにしてもよい。

このようにすることで、安全への脅威を検知した場合、脅威の程度に応じた適切な処理を行うことにより、多様な状況に応じた安全性の確保が実現できる。
例えば、安全への脅威の程度が小さい場合、無励磁ブレーキ１０８への電力供給を遮断させて、強制的に停止させた後、安全への脅威がなくなったものと判断したとき、安全管理基板１０６は、無励磁ブレーキ１０８への電力供給を再開させて、自律走行型車両１を走行させることが可能となる。

なお、安全への脅威の程度は、走行装置の速度や障害物までの距離等に基づき決定する。例えば、走行装置の走行中、進路上に障害物を検出したとき、（１）走行速度が速く、かつ障害物までの距離が短い場合と、（２）走行速度が遅く、かつ障害物までの距離が長い場合とでは、（１）のほうが（２）よりも安全への脅威の程度が高いと判定する。

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１：自律走行型車両、２：従来の自律走行型車両、１０：電動車台部、１１：車台本体、１２：距離検出部、１２Ｒ：右側面、１２Ｌ：左側面、１３：前面、１４：後面、１５：底面、１７ｆ，１７ｒ：バンパー、１８：カバー、２１，３１：前輪、２１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａ：車軸、２１ｂ，２２ｂ，３１ｂ，３２ｂ：スプロケット、２２，３２：後輪、２３，３３：ベルト、４０：バッテリ、４１Ｒ，４１Ｌ：電動モータ、４２Ｒ，４２Ｌ：モータ軸、４３Ｒ，４３Ｌ：ギアボックス、４４Ｒ，４４Ｌ：軸受、５０：昇降機構部、６０：監視カメラ、７１：Ｗｉ‐Ｆｉアンテナ、７２：警告灯、７３：ＣＣＤカメラ、７４：ＧＰＳアンテナ、１００：制御ユニット、１０１：走行制御部、１０２：安全制御部、１０３：安全管理部、１０４：走行制御基板、１０５：安全制御基板、１０６：安全管理基板、１０７：走行用モータ、１０８：無励磁ブレーキ、１０９：速度センサ、１１０：障害物検知センサ、１１１：走行電力遮断回路、１１２：走行電力制御基板、Ａ：矢印、ＣＬ：中心線、Ｐ₁：第１軸心、Ｐ₂：第２軸心

Claims

筐体と、前記筐体を走行させる走行駆動部と、前記走行駆動部を制御する走行制御部と、前記筐体の走行速度を検知する速度センサと、前記筐体の周囲の障害物の位置情報を検知する障害物センサと、前記走行速度および前記障害物の位置情報に基づき前記筐体の走行を制御して安全を確保する第１の安全制御部と、前記第１の安全制御部の動作状況を監視し、異常を発見すると前記走行駆動部への電力供給を遮断する第２の安全制御部とを備え、
電力が遮断されると前記走行駆動部を減速停止させる減速停止部と、前記走行駆動部および前記減速停止部に電力を供給するバッテリと、前記バッテリから前記走行駆動部および前記減速停止部に供給される電力を遮断する電力遮断回路とをさらに備え、
前記第２の安全制御部は、前記第１の安全制御部の異常を発見したとき、前記電力遮断回路に前記走行駆動部および前記減速停止部の少なくとも一方に供給される電力を遮断させ、
前記第２の安全制御部は、前記走行速度および前記障害物の位置情報に基づき、予め定められた基準に従って安全への脅威が生じたか否かを判定し、安全への脅威が生じたと判定した場合、前記電力遮断回路に前記走行駆動部および前記減速停止部の少なくとも一方に供給される電力を遮断させ、
前記第２の安全制御部は、前記走行速度および前記障害物の位置情報に基づき、予め定められた基準に従って安全への脅威の程度を判定し、
前記安全への脅威の程度が予め定められた閾値以上の場合、前記電力遮断回路に前記走行駆動部および前記減速停止部に供給される電力を遮断させ、
一方、前記安全への脅威の程度が予め定められた閾値よりも小さい場合、前記減速停止部に供給される電力のみを遮断させることを特徴とする走行装置。
前記電力遮断回路は、前記バッテリからの供給電力をじかに遮断すべく、前記バッテリに直接設けられる請求項１に記載の走行装置。
前記筐体の傾きを検知する傾き検知センサおよび前記筐体の周辺の床面の状態を検知する床面検知センサの少なくとも１つをさらに備え、
前記第２の安全制御部は、前記走行速度、前記障害物の位置情報、前記筐体の傾きおよび前記床面の状態に基づき、予め定められた基準に従って安全への脅威が生じたか否かを判定する請求項１または２に記載の走行装置。
前記第１の安全制御部は、前記第２の安全制御部と同一の基板上に設けられ、
前記第１の安全制御部は、前記第２の安全制御部と一体となって制御を行う請求項１〜３のいずれか１つに記載の走行装置。
前記走行制御部は、前記第１の安全制御部と同一の基板上に設けられ、
前記走行制御部は、前記第１の安全制御部と一体となって制御を行う請求項１〜４のいずれか１つに記載の走行装置。