特開 2023-2056 衝突検知センサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023002056

(43)【公開日】2023-01-10

(54)【発明の名称】衝突検知センサー

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20221227BHJP

   B60R 19/48 20060101ALI20221227BHJP

   B61B 13/00 20060101ALN20221227BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 F

B60R19/48 C

B61B13/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103057

(22)【出願日】2021-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】000191353

【氏名又は名称】新明工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】城山 吉隆

(72)【発明者】

【氏名】落合 浩之

(72)【発明者】

【氏名】吉塚 卓穂

(72)【発明者】

【氏名】濱嶋 竜也

【テーマコード（参考）】

2F051

3D101

【Ｆターム（参考）】

2F051AB03

3D101BA01

3D101BB16

3D101BB22

3D101BB26

3D101BE06

(57)【要約】

【課題】障害物が感知要素において端側に偏った位置に衝突した場合でも、検知部における衝突の検知精度の低下が抑えられた、衝突検知センサーの提供。
【解決手段】衝突検知センサー１０は、Ｘの方向に延びた感知要素であるバンパー１４と、Ｙの方向に延び、軸周りのバンパー１４の揺動を可能とする揺動軸１１Ｂと、揺動軸１１Ｂの、Ｚの方向への進退を可能とする第１進退部１１と、バンパー１４においてＺの方向への進退があったことを検知する検知部１５とを備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

障害物の衝突が想定される感知要素を有し、当該感知要素における前記衝突を検知する衝突検知センサーであって、
Ｘ、Ｙ、Ｚの各座標軸が交わる３次元座標系に対し、
前記Ｘの方向に延び、前記感知要素として機能するバンパーと、
前記Ｙの方向に延びる軸であり、この軸周りに前記バンパーが揺動することを可能とする軸である揺動軸と、
前記バンパーの、前記Ｚの方向への進退を可能とする第１進退部と、
前記バンパーにおいて、前記Ｚの方向への進退があったことを検知する検知部と、
を備えている、衝突検知センサー。

【請求項2】

請求項１に記載された衝突検知センサーであって、
前記Ｘの方向で見て前記第１進退部とは異なる位置に設けられて、当該第１進退部による前記バンパーの進退とは独立に、前記Ｚの方向に進退することが可能とされた第２進退部を備え、
前記第２進退部は、前記バンパーに対し、すべり対偶の構造をなして係合される係合部を備えている、
衝突検知センサー。

【請求項3】

請求項２に記載された衝突検知センサーであって、
前記バンパーは、当該バンパーにおける片側の面に対して前記衝突がなされるものであり、
前記すべり対偶の構造は、前記Ｘの方向および前記Ｚの方向に広がる面であるＸＺ面に沿って延び、かつ、前記片側に凹となる曲がった形状を呈する長穴に、前記Ｙの方向に延びるガイドピンを挿通した構造である、
衝突検知センサー。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載された衝突検知センサーであって、
前記衝突によっては動くことがないように設けられた不動部と、
前記衝突があったときに前記バンパーと一緒に動くように設けられた従動部と、を備え、
前記検知部は、
前記不動部および前記従動部のうちのいずれか一方に、当該一方に対して一体化された状態に設けられたターゲットと、
前記不動部および前記従動部のうち、前記一方とは別の他方に、当該他方に対して一体化された状態に設けられた感知センサーと、を備え、
前記感知センサーは、前記衝突による前記一方と前記他方との相対位置の変化にともなって前記ターゲットが前記感知センサーに対して相対的に移動する範囲である相対移動範囲の外から、前記ターゲットの前記感知センサーに対する相対的な移動を感知する、
衝突検知センサー。

【請求項5】

請求項４に記載された衝突検知センサーであって、
前記感知センサーが、
コリメート光線を投光する投光部と、
前記投光部が投光した光線を受光する受光部と、
前記受光部における光線の受光結果に基づいて、前記投光部から前記受光部に至る光線の行路における前記ターゲットの有無を検出する検出部と、
を備えた光線式アクティブセンサーである、衝突検知センサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、障害物の衝突が想定される感知要素を有し、この感知要素における衝突を検知する衝突検知センサーに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、左右に延設される感知要素たるバンパーを剛体たるバンパ レインフォースの前面に被せ、このバンパ レインフォースの後ろに検知部たる衝突荷重センサーを設けることで、バンパーにおいて左右に延設される各部における障害物の衝突を検知できるようにする技術が公知であった（例えば下記の特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１１８９８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の技術では、検知部は、この検知部が感知要素に正対する方向（特許文献１では前後方向）からの衝突荷重を検出するように調製される。ここで、障害物が感知要素において端側に偏った位置に衝突した場合には、検知部に作用する衝突荷重の向きは、この検知部が感知要素に正対する方向に対して傾斜した向きとなる。このため、上記従来の技術では、障害物が感知要素において端側に偏った位置に衝突した場合に、検知部における衝突の検知精度が低くなっていた。

【0005】

本開示は、障害物が感知要素において端側に偏った位置に衝突した場合でも、検知部における衝突の検知精度の低下が抑えられた、衝突検知センサーの提供を可能とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示における１つの特徴によると、障害物の衝突が想定される感知要素を有し、この感知要素における上記衝突を検知する衝突検知センサーが提供される。この衝突検知センサーは、Ｘ、Ｙ、Ｚの各座標軸が交わる３次元座標系に対し、上記Ｘの方向に延び、感知要素として機能するバンパーを備えている。また、衝突検知センサーは、上記Ｙの方向に延びる軸であり、この軸周りにバンパーが揺動することを可能とする軸である揺動軸を備えている。また、衝突検知センサーは、揺動軸の、上記Ｚの方向への進退を可能とする第１進退部を備えている。また、衝突検知センサーは、バンパーにおいて、上記Ｚの方向への進退があったことを検知する検知部を備えている。

【0007】

上記の衝突検知センサーによれば、感知要素たるバンパーにおいてその端側に偏った位置に障害物の衝突があった場合、バンパーが障害物の方を向くように揺動する。これにより、感知要素が延びるＸの方向に対する、上記衝突の撃力の傾斜を抑え、もって検知部における衝突の検知精度の低下を抑えることができる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、障害物が感知要素において端側に偏った位置に衝突した場合でも、検知部における衝突の検知精度の低下が抑えられた、衝突検知センサーの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態にかかる衝突検知センサー１０が適用される自走式ロボット８０を表した正面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線断面矢視図である。

【図3】図１の自走式ロボット８０を表した底面図である。

【図4】図３のＩＶ部拡大図である。

【図5】図２のＶ部拡大図である。

【図6】図４のＶＩ部拡大図である。

【図7】図４と同様の拡大図であり、バンパー１４における左端側に偏った位置に障害物が衝突した場合を表す。

【図8】図５と同様の拡大図であり、バンパー１４における左端側に偏った位置に障害物が衝突した場合を表す。

【図9】図４と同様の拡大図であり、バンパー１４における右端側に偏った位置に障害物が衝突した場合を表す。

【図10】図５と同様の拡大図であり、バンパー１４における右端側に偏った位置に障害物が衝突した場合を表す。

【図11】図１の衝突検知センサー１０の変形例である衝突検知センサー２１０を模式的に表した平面図である。

【図12】図１１の衝突検知センサー２１０を模式的に表した正面図である。

【図13】図１１の衝突検知センサー２１０を模式的に表した右側面図である。

【図14】図１の衝突検知センサー１０の変形例である衝突検知センサー３１０を模式的に表した平面図である。

【図15】図１４の衝突検知センサー３１０を模式的に表した正面図である。

【図16】図１４の衝突検知センサー３１０を模式的に表した右側面図である。

【図17】図１の衝突検知センサー１０の変形例である衝突検知センサー４１０を模式的に表した平面図である。

【図18】図１７の衝突検知センサー４１０を模式的に表した正面図である。

【図19】図１７の衝突検知センサー４１０を模式的に表した右側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

上記の衝突検知センサーは、上記Ｘの方向で見て第１進退部とは異なる位置に設けられて、第１進退部によるバンパーの進退とは独立に、上記Ｚの方向に進退することが可能とされた第２進退部を備えたものであってもよい。ここで、第２進退部は、上記バンパーに対し、すべり対偶の構造をなして係合される係合部を備えている。

【0011】

上記の衝突検知センサーによれば、バンパーと第２進退部とは、このバンパーにおける揺動を第２進退部における上記Ｚの方向の進退に変換するスライダーてこの連鎖を構成する。これにより、バンパーの揺動を第２進退部によりガイドし、もってこの揺動をよりスムーズなものとすることができる。

【0012】

上記の衝突検知センサーにおいては、バンパーは、このバンパーにおける片側の面に対して上記衝突がなされるものであってもよい。この場合において、上記すべり対偶の構造は、上記Ｘの方向および上記Ｚの方向に広がる面であるＸＺ面に沿って延び、かつ、上記片側に凹となる曲がった形状を呈する長穴に、上記Ｙの方向に延びるガイドピンを挿通した構造である。

【0013】

上記の衝突検知センサーによれば、障害物がバンパーにおける片側の面に衝突した場合に、上記すべり対偶の構造の部分においてバンパーが上記片側とは反対となる側に向かって後退することを許容し、もってバンパーの動作をよりスムーズなものとすることができる。

【0014】

上記の衝突検知センサーにおいては、上記衝突によっては動くことがないように設けられた不動部と、上記衝突があったときにバンパーと一緒に動くように設けられた従動部と、を備えたものであってもよい。この場合において、検知部は、後述するターゲットと、感知センサーと、を備えたものであってもよい。ここで、ターゲットは、不動部および従動部のうちのいずれか一方に、この一方に対して一体化された状態に設けられたものである。また、感知センサーは、不動部および従動部のうち、上記一方とは別の他方に、この他方に対して一体化された状態に設けられたものである。また、感知センサーは、上記衝突による上記一方と上記他方との相対位置の変化にともなってターゲットが感知センサーに対して相対的に移動する範囲である相対移動範囲の外から、ターゲットの感知センサーに対する相対的な移動を感知するものである。

【0015】

上記の衝突検知センサーによれば、検知部の感知センサーは、不動部と従動部との相対位置の変化にともなう、ターゲットの感知センサーに対する相対的な移動の感知を、このターゲットに接触することなく行う。これにより、検知部は、バンパーの進退および揺動を阻害することなく、このバンパーの進退を感知することができる。

【0016】

上記の衝突検知センサーにおいては、上記感知センサーが光線式アクティブセンサーであるものであってもよい。ここで、光線式アクティブセンサーは、コリメート光線を投光する投光部と、投光部が投光した光線を受光する受光部と、受光部における光線の受光結果に基づいて、投光部から受光部に至る光線の行路におけるターゲットの有無を検出する検出部とを備えている。

【0017】

上記の衝突検知センサーによれば、感知センサーがターゲットの有無を検出する範囲となる行路の太さが、ターゲットと感知センサーとの相対位置の変化によらず一定の太さに保たれる。これにより、バンパーの揺動による検知部の検知精度の低下を抑えることができる。

【0018】

続いて、本開示の一実施形態にかかる衝突検知センサー１０の概要について、図１ないし図５を用いて説明する。この衝突検知センサー１０は、図１ないし図３に示すように、２つ１組の駆動輪８２Ａと、１つのキャスター８２Ｃとを同じ側に備えた自走式ロボット８０に適用される。

【0019】

なお、以下においては、便宜的に、自走式ロボット８０において駆動輪８２Ａおよびキャスター８２Ｃが設けられる側（図１では下側）を「下」とし、その反対側（図１では上側）を「上」とする。また、以下においては、便宜的に、駆動輪８２Ａの組から見てキャスター８２Ｃが位置される側（図２では右側）を「後」とし、その反対側（図２では左側）を「前」とする。また、以下においては、便宜的に、「左」および「右」を、上記のように定められた「上」「下」「前」「後」に対応して設定されたものとする。

【0020】

自走式ロボット８０は、図２に示すように、そのきょう体８０Ａの内部にバッテリー８０Ｂを備えて、このバッテリー８０Ｂの電気エネルギーにより、自走式ロボット８０が備える各構成を動作させるように構成されている。

【0021】

また、自走式ロボット８０は、この自走式ロボット８０がふろくのない水平な床９０の上を自走することを実現させる駆動システム８２を備えている。この駆動システム８２は、２つの駆動輪８２Ａをそれぞれモーター８２Ｂにより回転させることで、自走式ロボット８０を前後方向（図２で見て左右方向）に進退させる。この際、キャスター８２Ｃは、自走式ロボット８０の進退をスムーズにする非駆動輪として機能する。

【0022】

また、自走式ロボット８０は、駆動システム８２による自走式ロボット８０の自走を制御する制御システム８１を備えている。この制御システム８１は、コンピューター８１Ａと、ストレージ８１Ｂと、測域センサー８１Ｃと、衝突検知センサー１０と、衝突検知センサー２０と、を備えている。

【0023】

測域センサー８１Ｃは、自走式ロボット８０のきょう体８０Ａにおいて前側となる表面に露出して設けられている。また、測域センサー８１Ｃは、その前方に設定された検知エリア（図示せず）における障害物９１（図３の仮想線を参照）の有無を感知し、その感知結果をコンピューター８１Ａに出力する。本実施形態においては、測域センサー８１Ｃは、検知エリアに赤外線を照射しながら、この検知エリアから返ってくる赤外線を測定してこれを解析することで、検知エリアにおける障害物９１の有無を感知するライダーである。

【0024】

衝突検知センサー１０は、図１ないし図５に示すように、自走式ロボット８０のきょう体８０Ａにおいて前側となる表面に露出して設けられた感知要素であるバンパー１４を備えている。これにより、バンパー１４は、その片側の面たる前面を構成するバンパーカバー１４Ｂに対して障害物９１の衝突（図５の仮想線を参照）が想定されるものとなる。また、衝突検知センサー１０は、そのバンパー１４における障害物９１の衝突を検知し、その検知結果をコンピューター８１Ａ（図２参照）に出力する。

【0025】

衝突検知センサー２０は、図２および図３に示すように、自走式ロボット８０のきょう体８０Ａにおいて後側となる表面に露出して設けられた感知要素であるバンパー２４を備えている。これにより、バンパー２４は、その片側の面たる後面を構成するバンパーカバー２４Ｂに対して障害物９１の衝突（図示省略）が想定されるものとなる。また、衝突検知センサー２０は、そのバンパー２４における障害物９１の衝突を検知し、その検知結果をコンピューター８１Ａ（図２参照）に出力する。

【0026】

なお、本実施形態において、衝突検知センサー２０は、自走式ロボット８０における配設の位置および向きの前後が逆になっている点を除いて、衝突検知センサー１０と全く同じ構成を有している。このため、衝突検知センサー２０の詳細な説明については、これを省略する。

【0027】

ストレージ８１Ｂ（図２参照）は、自走式ロボット８０の自走を実現するための制御プログラムが、コンピューター読み取り可能に記録された記録媒体である。この制御プログラムは、コンピューター８１Ａにて実行され、このコンピューター８１Ａを駆動システム８２の制御手段として機能させる。ここで、コンピューター８１Ａは、測域センサー８１Ｃによる障害物９１の感知、または、衝突検知センサー１０もしくは衝突検知センサー２０による障害物９１の衝突の検知があったときに、モーター８２Ｂによる駆動輪８２Ａの回転をストップさせる。これにより、コンピューター８１Ａは、自走式ロボット８０の進退を停止させる。

【0028】

続いて、衝突検知センサー１０の構造およびその動作について、図１ないし図１０を用いて説明する。ここで、以下においては、自走式ロボット８０の左右方向に延びるＸの座標軸と、同じく上下方向に延びるＹの座標軸と、同じく前後方向に延びるＺの座標軸と、が互いに直交する３次元直交座標系を設定して、これらの座標軸が示す方向をもって説明を行う。

【0029】

衝突検知センサー１０において、バンパー１４は、図１ないし図３に示すように、外力の作用がない自然状態においてＸの方向に延びるように配設されている。このバンパー１４は、そのＺの方向における片側の面である前面がバンパーカバー１４Ｂによって構成されている。

【0030】

また、バンパー１４は、図１ないし図５に示すように、そのバンパーカバー１４Ｂとは反対側となる面である後面に、ブラケット１４Ａと、Ｘの方向に並ぶヨークエンド１３Ａ、１３Ｄの組とをそれぞれ突設された状態に備えている。これらヨークエンド１３Ａ、１３Ｄは、その溝１３Ｂ、１３Ｅが、それぞれＸの方向に延びるように配設されている（図４参照）。

【0031】

また、ブラケット１４Ａは、バンパー１４に対してねじ止めにより一体化された状態に設けられて、このバンパー１４に障害物９１の衝突（図５の仮想線を参照）があったときにバンパー１４と一緒に動くようになっている。すなわち、ブラケット１４Ａは、本開示における「従動部」に相当する。

【0032】

また、衝突検知センサー１０は、図１ないし図５に示すように、この衝突検知センサー１０を自走式ロボット８０のきょう体８０Ａに取り付けられた状態にするベース１０Ａを備えている。このベース１０Ａは、図３ないし図５に示すように、バンパー１４における障害物９１の衝突によっては自走式ロボット８０のきょう体８０Ａに対して動くことがないように、このきょう体８０Ａに対して一体化された状態に固定されている。すなわち、ベース１０Ａは、本開示における「不動部」に相当する。

【0033】

ベース１０Ａには、図３および図４に示すように、このベース１０Ａに対してＺの方向に進退することが可能とされた円柱をなす第１進退部１１および第２進退部１２が組みつけられている。本実施形態においては、第１進退部１１および第２進退部１２は、それぞれがベース１０Ａに対してすべり対偶をなすように組みつけられ、このベース１０Ａに対して独立に進退することが可能とされている。また、第１進退部１１および第２進退部１２は、それぞれ、ベース１０Ａに内蔵されたばね（図示省略）によって、前側（図３では左側）に付勢されている。

【0034】

第１進退部１１および第２進退部１２は、それぞれの後端（図４では右側の端）がベース１０Ａに対して後方に突出され、これら後端にフランジキャップボルト１１Ｃ、１２Ｃが取り付けられた構成となっている。これらフランジキャップボルト１１Ｃ、１２Ｃは、その頭部が第１進退部１１および第２進退部１２の円柱よりも大径となるように形成されて、これら第１進退部１１および第２進退部１２が上記ばねの付勢によってベース１０Ａから前側に抜けてしまうことを防ぐストッパーとして機能する。

【0035】

第１進退部１１および第２進退部１２は、ベース１０ＡにおいてＸの方向に並ぶように組みつけられている。このため、第１進退部１１および第２進退部１２は、Ｘの方向で見て互いに異なる位置に設けられることとなる。本実施形態においては、第１進退部１１および第２進退部１２は、それぞれ、ヨークエンド１３Ａ、１３Ｄと対向するように位置される。

【0036】

ここで、第１進退部１１および第２進退部１２は、図４および図５に示すように、それぞれの前端（図４では左側の端）に、Ｘの方向およびＺの方向に広がる面であるＸＺ面１０Ｂ（図５参照）に沿って広がる平板をなす係合部１１Ａ、１２Ａを備えている。これら係合部１１Ａ、１２Ａは、それぞれ、ヨークエンド１３Ａ、１３Ｄの溝１３Ｂ、１３Ｅに差し込まれ、もってこれら溝１３Ｂ、１３Ｅに係合する。これにより、バンパー１４は、このバンパー１４を支持する第１進退部１１および第２進退部１２、ならびに、これら第１進退部１１および第２進退部１２を支持するベース１０Ａを介して、自走式ロボット８０のきょう体８０Ａに取り付けられた状態とされる。

【0037】

ここで、ヨークエンド１３Ａは、このヨークエンド１３ＡをＹの方向に貫通する丸穴１３Ｃを備えている。この丸穴１３Ｃは、その中間部において溝１３Ｂに連通されている。また、丸穴１３Ｃには、この丸穴１３ＣをＹの方向に貫通して延びる揺動軸１１Ｂが挿通されている。本実施形態においては、揺動軸１１Ｂは、その頭の径が丸穴１３Ｃの径よりも大径で、かつ、同じく円筒部径が丸穴１３Ｃの径よりも小径となるストリッパーボルトに、丸穴１３Ｃの径よりも大径のナットを螺合させたものによって構成される。これにより、揺動軸１１Ｂは、丸穴１３Ｃに対して抜け止めされた状態に取り付けられる。

【0038】

揺動軸１１Ｂは、ヨークエンド１３Ａの溝１３Ｂに差し込まれた係合部１１Ａを貫通することでこの係合部１１Ａに連結される。これにより、第１進退部１１は、揺動軸１１Ｂの、Ｚの方向への進退を可能とする。また、揺動軸１１Ｂは、係合部１１Ａとともに回り対偶をなし、もってバンパー１４が揺動軸１１Ｂの軸周りに揺動すること（図４、図７、および、図９を参照）を可能とする。

【0039】

また、ヨークエンド１３Ｄは、図４および図６に示すように、このヨークエンド１３ＤをＹの方向に貫通する長穴１３Ｆを備えている。この長穴１３Ｆは、その中間部において溝１３Ｅに連通されている。この長穴１３Ｆは、ＸＺ面１０Ｂ（図５参照）に沿って延び、かつ、バンパー１４に対して障害物９１の衝突（図４参照）が想定される前側（図６では左側）に凹となる曲がった形状を呈する。本実施形態においては、長穴１３Ｆは、一定の幅で、前側に凹となる円弧をなすように延びる円弧状長穴である。

【0040】

また、長穴１３Ｆには、この長穴１３ＦをＹの方向に貫通して延びるガイドピン１２Ｂが挿通されている。本実施形態においては、ガイドピン１２Ｂは、その頭の径が長穴１３Ｆの幅よりも大で、かつ、同じく円筒部径が長穴１３Ｆの幅よりも小となるストリッパーボルトに、長穴１３Ｆの幅よりも大となる径を有するナットを螺合させたものによって構成される。これにより、ガイドピン１２Ｂは、長穴１３Ｆに対して抜け止めされた状態に取り付けられる。

【0041】

また、ガイドピン１２Ｂは、ヨークエンド１３Ｄの溝１３Ｅに差し込まれた係合部１２Ａを貫通することでこの係合部１２Ａに連結される。これにより、第２進退部１２は、ガイドピン１２Ｂの、Ｚの方向への進退を可能とする。また、第２進退部１２の係合部１２Ａは、バンパー１４のヨークエンド１３Ｄに対し、すべり対偶の構造１３をなして係合される。

【0042】

ところで、衝突検知センサー１０は、図４および図５に示すように、バンパー１４においてＺの方向への進退があったことを検知する検知部１５を備えている。この検知部１５は、ブラケット１４Ａに対して一体化された状態に設けられるターゲット１５Ａと、ベース１０Ａに対して一体化された状態に設けられる感知センサーたる光線式アクティブセンサー１６と、を備えている。

【0043】

ターゲット１５Ａは、バンパー１４に障害物９１の衝突（図５の仮想線を参照）があったときにバンパー１４およびブラケット１４Ａと一緒に動くようになっている。ここで、バンパー１４を支持する第１進退部１１および第２進退部１２は、ベース１０Ａに内蔵されたばね（図示省略）によって前側（図４では左側）に付勢されている。また、第１進退部１１および第２進退部１２は、それぞれ、フランジキャップボルト１１Ｃ、１２Ｃによってベース１０Ａから前側に抜けないように抜け止めされている。このため、上記衝突によるブラケット１４Ａとベース１０Ａとの相対位置の変化にともなって、ターゲット１５Ａが光線式アクティブセンサー１６に対して相対的に移動する範囲である相対移動範囲１５Ｂは、一定のサイズを有する範囲とされる。

【0044】

光線式アクティブセンサー１６は、図４に示すように、Ｘの方向に間隔をあけて並ぶ投光部１６Ａと受光部１６Ｂとを、相対移動範囲１５ＢをＸの方向の両側（図４では上下両側）から挟み込むように位置させた透過型の光線式アクティブセンサーである。本実施形態においては、光線式アクティブセンサー１６は、ベース１０Ａの前面に固定される検出部１６Ｃの下面（図４では紙面手前側の面）に、投光部１６Ａと受光部１６Ｂとを突出させた状態に備えた溝型の光線式アクティブセンサーである。

【0045】

投光部１６Ａは、Ｘの方向の受光部１６Ｂ側（図４では下側）に向かって単色のコリメート光線１６Ｄを投光する。また、受光部１６Ｂは、投光部１６Ａが投光したコリメート光線１６Ｄと同じ色の光線を受光し、その受光結果を検出部１６Ｃに出力する。また、検出部１６Ｃは、プログラム制御が可能な演算処理装置であり、受光部１６Ｂにおける光線の受光結果に基づいて、投光部１６Ａから受光部１６Ｂに至る光線の行路１６Ｅにおけるターゲット１５Ａの有無を検出する。これにより、光線式アクティブセンサー１６は、ターゲット１５Ａの光線式アクティブセンサー１６に対する相対的な移動を、相対移動範囲１５Ｂの外から感知する。

【0046】

本実施形態においては、ターゲット１５Ａは、バンパー１４に外力の作用がない自然状態において、コリメート光線１６Ｄの行路１６Ｅを遮る遮蔽位置に位置される。また、受光部１６Ｂは、コリメート光線１６Ｄと同じ色の光線を受光したときに、コリメート光線１６Ｄを受光した旨の受光結果を検出部１６Ｃに出力する。また、検出部１６Ｃは、受光部１６Ｂによるコリメート光線１６Ｄを受光した旨の出力に対し、バンパー１４において障害物９１の衝突があったとする検知結果を出力する。これは、検出部１６Ｃが、受光部１６Ｂがコリメート光線１６Ｄを受光したとする受光結果を、障害物９１のバンパー１４への衝突による、ターゲット１５Ａの上記遮蔽位置からの移動によるものとみなして動作するようにプログラム制御されていることによるものである。

【0047】

上述した衝突検知センサー１０によれば、感知要素たるバンパー１４においてその左端側に偏った位置に障害物９１の衝突があった場合、図７および図８に実線で示すように、バンパー１４における左側の部分（図７では上側の部分）が、前側からの撃力を受けて後退する。この後退により、バンパー１４は左側を向くように揺動し、上記衝突の運動エネルギーをバンパー１４が受け止める割合は大きくなる。このため、バンパー１４は、図７および図８に仮想線で示すように、その全体が後退され、もってターゲット１５Ａを上記遮蔽位置から後方に移動させる。この移動は、検知部１５の光線式アクティブセンサー１６により、バンパー１４において障害物９１の衝突があったとする検知結果として出力される。この検知結果を受けて、コンピューター８１Ａ（図２参照）は、自走式ロボット８０の進退を停止させる。

【0048】

また、上述した衝突検知センサー１０によれば、感知要素たるバンパー１４においてその右端側に偏った位置に障害物９１の衝突があった場合、図９および図１０に実線で示すように、バンパー１４における右側の部分（図９では下側の部分）が、前側からの撃力を受けて後退する。この後退により、バンパー１４は右側を向くように揺動し、上記衝突の運動エネルギーをバンパー１４が受け止める割合は大きくなる。このため、バンパー１４は、図９および図１０に仮想線で示すように、その全体が後退され、もってターゲット１５Ａを上記遮蔽位置から後方に移動させる。この移動は、検知部１５の光線式アクティブセンサー１６により、バンパー１４において障害物９１の衝突があったとする検知結果として出力される。この検知結果を受けて、コンピューター８１Ａ（図２参照）は、自走式ロボット８０の進退を停止させる。

【0049】

すなわち、上述した衝突検知センサー１０によれば、感知要素たるバンパー１４においてその端側に偏った位置に障害物９１の衝突があった場合、バンパー１４が障害物９１の方を向くように揺動する。これにより、感知要素たるバンパー１４が延びるＸの方向に対する、上記衝突の撃力の傾斜を抑え、もって検知部１５における衝突の検知精度の低下を抑えることができる。

【0050】

また、上述した衝突検知センサー１０によれば、バンパー１４と第２進退部１２とは、このバンパー１４における揺動を第２進退部１２におけるＺの方向の進退に変換するスライダーてこの連鎖を構成する。これにより、バンパー１４の揺動を第２進退部１２によりガイドし、もってこの揺動をよりスムーズなものとすることができる。

【0051】

また、上述した衝突検知センサー１０によれば、障害物９１がバンパー１４における片側（前側）の面に衝突した場合に、すべり対偶の構造１３の部分においてバンパー１４が上記片側とは反対となる側に向かって後退することを許容し、もってバンパー１４の動作をよりスムーズなものとすることができる。

【0052】

また、上述した衝突検知センサー１０によれば、検知部１５の光線式アクティブセンサー１６は、ベース１０Ａとブラケット１４Ａとの相対位置の変化にともなう、ターゲット１５Ａの光線式アクティブセンサー１６に対する相対的な移動を、このターゲット１５Ａに接触することなく行う。これにより、検知部１５は、バンパー１４の進退および揺動を阻害することなく、このバンパー１４の進退を検知することができる。

【0053】

また、上述した衝突検知センサー１０によれば、光線式アクティブセンサー１６がターゲット１５Ａの有無を検出する範囲となる行路１６Ｅの太さが、ターゲット１５Ａと光線式アクティブセンサー１６との相対位置の変化によらず一定の太さに保たれる。これにより、バンパー１４の揺動による検知部１５の検知精度の低下を抑えることができる。

【0054】

本開示は、上述した一実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、以下のような各種の形態を実施することができる。

【0055】

（１）上述した衝突検知センサー１０においては、図４に示すように、バンパー１４が延びるＸの方向と、揺動軸１１Ｂおよびガイドピン１２Ｂが延びるＹの方向と、第１進退部１１および第２進退部１２が進退するＺの方向とは、互いに直交する３次元直交座標系をなしている。しかしながら、本開示の衝突検知センサーにおいては、上記Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向は、これらが互いに交わる任意の３次元座標系をなすものであってもよい。

【0056】

すなわち、本開示の衝突検知センサーは、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の組み合わせのうち少なくとも１組が非直交に交わることで、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向が３次元斜交座標系をなす衝突検知センサー２１０（図１１ないし図１３を参照）であってもよい。ここで、図１１ないし図１３に示す衝突検知センサー２１０は、上述した一実施形態にかかる衝突検知センサー１０の変形例である。したがって、上記衝突検知センサー１０の各構成と共通する構成については、これらの構成に付した符号に「２００」を足した符号を付して対応させ、その詳細な説明を省略する。

【0057】

本開示にかかる衝突検知センサーは、上記衝突検知センサー１０の実施形態および上記衝突検知センサー２１０の実施形態のいずれであってもよいため、各パーツの加工精度をＸ、Ｙ、Ｚの各方向が互いに直交するとみなせる程度にまで高める必要がない。これにより、本開示にかかる衝突検知センサーは、その生産に必要な費用および時間を低減させることができる。

【0058】

また、本開示の衝突検知センサーは、例えば、Ｘが方位角方向、Ｙが天頂角方向、Ｚが動径方向となるように交わり、もって３次元極座標系をなす衝突検知センサー３１０（図１４ないし図１６を参照）であってもよい。ここで、図１４ないし図１６に示す衝突検知センサー３１０は、上述した一実施形態にかかる衝突検知センサー１０の変形例である。したがって、上記衝突検知センサー１０の各構成と共通する構成については、これらの構成に付した符号に「３００」を足した符号を付して対応させ、その詳細な説明を省略する。

【0059】

上述した衝突検知センサー３１０によれば、感知要素たるバンパー３１４においてその端側に偏った位置に障害物（図示省略）の衝突があった場合、バンパー３１４は、その衝突を障害物の方を向くように傾いた面をもって受け止める。これにより、感知要素たるバンパー３１４が延びるＸの方向に対する、上記衝突の撃力の傾斜を抑え、もって衝突検知センサー３１０の検知部（図示省略）における衝突の検知精度の低下を抑えることができる。

【0060】

ここで、図１４ないし図１６に示す衝突検知センサー３１０において、第１進退部３１１および第２進退部３１２は、Ｚの方向に延び、このＺの方向への伸び縮みが可能なコイルばねによって構成されている。第１進退部３１１は、図１５に示すように、揺動軸３１１ＢにおいてＹの方向（天頂角方向）に離れた複数箇所（図１５では揺動軸３１１Ｂの両端の２か所）から、ベース３１０Ａ側に向かって延びだされる。第２進退部３１２は、ガイドピン３１２ＢにおいてＹの方向（天頂角方向）に離れた複数箇所（図１５ではガイドピン３１２Ｂの両端の２か所）から、ベース３１０Ａ側に向かって延びだされる。この構成によれば、衝突検知センサー３１０は、障害物の衝突の撃力がバンパー３１４に対して天頂角方向に傾斜した向きに作用した場合でも、この傾斜の影響を抑えて衝突の撃力を受け止めることができる。

【0061】

また、本開示の衝突検知センサーは、例えば、Ｘが方位角方向、Ｙが高さ方向、Ｚが動径方向となるように交わり、もって円筒座標系をなす衝突検知センサー４１０（図１７ないし図１９を参照）であってもよい。ここで、図１７ないし図１９に示す衝突検知センサー４１０は、上述した一実施形態にかかる衝突検知センサー１０の変形例である。したがって、上記衝突検知センサー１０の各構成と共通する構成については、これらの構成に付した符号に「４００」を足した符号を付して対応させ、その詳細な説明を省略する。

【0062】

上述した衝突検知センサー４１０によれば、感知要素たるバンパー４１４においてその端側に偏った位置に障害物（図示省略）の衝突があった場合、バンパー４１４は、その衝突を障害物の方を向くように傾いた面をもって受け止める。これにより、感知要素たるバンパー４１４が延びるＸの方向に対する、上記衝突の撃力の傾斜を抑え、もって衝突検知センサー４１０の検知部（図示省略）における衝突の検知精度の低下を抑えることができる。

【0063】

（２）本開示の衝突検知センサーにおいて、ガイドピンが挿通される長穴は、バンパーに対して障害物の衝突が想定される片側に凹となる円弧をなすように延びる円弧状長穴に限定されない。すなわち、長穴は、上記片側に凹となる曲がった形状を呈するものであれば、その形状は任意の形状であってよい。ここで、上記「任意の形状」には、例えば、楕円孤、放物線、双曲線、トロコイド、および、楕円曲線の一部などが含まれる。また、長穴は、２本の同じ長さの平行線分と、これら平行線分間の距離に等しい直径を有する２つの半円とで囲まれる形状である長円形状を呈するものであってもよい。

【0064】

（３）本開示の衝突検知センサーにおいて、第２進退部の係合部がバンパーに対して係合されるすべり対偶の構造は、バンパーのヨークエンドに設けられた長穴にガイドピンを挿通した構造に限定されない。すなわち、上記すべり対偶の構造は、例えば、バンパーの側に設けられたガイドピンを第２進退部の係合部に設けられた長穴に挿通した構造であってもよい。また、上記すべり対偶の構造は、例えば、バンパーおよび第２進退部の係合部のうちの一方に棒状体を設け、同じく他方に上記棒状体に被せられる筒をなすスリーブを設けた構造であってもよい。

【0065】

（４）本開示の衝突検知センサーにおいて、検知部の感知センサーを、例えば反射型または回帰反射型などの、透過型ではない、適宜選択した種類の光線式アクティブセンサーに変更することができる。また、検知部の感知センサーを、例えば超音波センサー、静電容量式のパッシブセンサー、または、ＲＦタグが設けられたターゲットを検出するＲＦＩＤシステムのセンサーなどの、光線式アクティブセンサーではない、適宜選択した種類の近接センサーに変更することができる。

【0066】

（５）本開示の衝突検知センサーにおいて、検知部の構成は、上述した一実施形態の説明に登場した構成に限定されない。すなわち、検知部は、例えば、バンパーの従動部に感知センサーを、不動部たるベースにターゲットを、それぞれ設けて、このターゲットの光線式アクティブセンサーに対する相対的な移動を感知するものであってもよい。また、検知部は、例えば、反射型の光線式アクティブセンサーなどの、ターゲットの向きの変化を感知できるセンサーを感知センサーとして使用し、ターゲットの向きの変化からバンパーの揺動もあわせて検知するものとすることができる。また、検知部は、例えば、ターゲットの感知センサーとは別に第１進退部および第２進退部の進退を感知するセンサーを備えて、この第２進退部の第１進退部に対する相対的な進退からバンパーの揺動もあわせて検知するものとすることができる。ここで、バンパーの進退に加えてバンパーの揺動も検知できる検知部を備えた本開示の衝突検知センサーを自走式ロボットに適用した場合には、この自走式ロボットに、バンパーにおける障害物の衝突位置に応じて、この障害物に対する対応を変える機能を実現させることができる。

【0067】

（６）本開示の衝突検知センサーは、自走式ロボットに適用されるものに限定されず、衝突を検知する必要がある任意のデバイスに適用されるものとすることができる。また、本開示の衝突検知センサーは、これ単体を独立したデバイスとして用いてもよいものである。

【符号の説明】

【0068】

１０ 衝突検知センサー
１０Ａ ベース（不動部）
１０Ｂ ＸＺ面
１１ 第１進退部
１１Ａ 係合部
１１Ｂ 揺動軸
１１Ｃ フランジキャップボルト
１２ 第２進退部
１２Ａ 係合部
１２Ｂ ガイドピン
１２Ｃ フランジキャップボルト
１３ すべり対偶の構造
１３Ａ ヨークエンド
１３Ｂ 溝
１３Ｃ 丸穴
１３Ｄ ヨークエンド
１３Ｅ 溝
１３Ｆ 長穴
１４ バンパー（感知要素）
１４Ａ ブラケット（従動部）
１４Ｂ バンパーカバー
１５ 検知部
１５Ａ ターゲット
１５Ｂ 相対移動範囲
１６ 光線式アクティブセンサー（感知センサー）
１６Ａ 投光部
１６Ｂ 受光部
１６Ｃ 検出部
１６Ｄ コリメート光線
１６Ｅ 行路
２０ 衝突検知センサー
２４ バンパー
２４Ｂ バンパーカバー
８０ 自走式ロボット
８０Ａ きょう体
８０Ｂ バッテリー
８１ 制御システム
８１Ａ コンピューター
８１Ｂ ストレージ
８１Ｃ 測域センサー
８２ 駆動システム
８２Ａ 駆動輪
８２Ｂ モーター
８２Ｃ キャスター
９０ 床
９１ 障害物
２１０ 衝突検知センサー
２１１ 第１進退部
２１１Ｂ 揺動軸
２１２ 第２進退部
２１２Ｂ ガイドピン
２１３Ａ ヨークエンド
２１３Ｄ ヨークエンド
２１４ バンパー（感知要素）
３１０ 衝突検知センサー
３１０Ａ ベース（不動部）
３１１ 第１進退部
３１１Ｂ 揺動軸
３１２ 第２進退部
３１２Ｂ ガイドピン
３１３Ａ ヨークエンド
３１３Ｄ ヨークエンド
３１４ バンパー（感知要素）
４１０ 衝突検知センサー
４１０Ａ ベース（不動部）
４１１ 第１進退部
４１１Ｂ 揺動軸
４１２ 第２進退部
４１２Ｂ ガイドピン
４１３Ａ ヨークエンド
４１３Ｄ ヨークエンド
４１４ バンパー（感知要素）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】