JP7630978B2 - 床清掃ロボット - Google Patents

Description

本発明は、駆動輪を備えて自走可能となっている自律走行式台車及び自律走行式台車を利用した床清掃ロボットに関する。

駆動輪を備えることで自律走行可能となっている装置として、例えば従動輪と駆動輪とによって構成される全３輪構成の電気掃除機（特許文献１参照）や、全４輪構造の無人搬送車（特許文献２参照）等が知られている。

しかしながら、例えば、上記特許文献１のように、１つの従動輪と２つの駆動輪とで構成される全３輪構成とすると、車輪の取付位置についての制限から、例えば自律走行型の床清掃ロボットにおいて清掃用の回転型パッドを設ける場合に、回転型パッドの構成によっては、車輪の配置との関係で省スペースのレイアウトが困難になる場合がある。さらに、上記事態を回避すべく、例えば、上記特許文献２のように全４輪構造とすることで車輪を四隅に配置させ、回転型パッド用のスペースを確保することが考えられるが、全４輪構造の場合、床面等の走行路面の凹凸によっていずれかの車輪が浮きやすくなるため、駆動輪がスリップしてしまい、走行の安定化が図れなくなる等の可能性がある。

特開２０１７－１４４０５５号公報 特開２０１９－０６７３１５号公報

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、床面等の走行面の凹凸に対して安定した接地性能を簡易な構成で確保できる自律走行式台車及び自律走行式台車を利用した床清掃ロボットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための自律走行式台車は、２輪構成の駆動輪と、駆動輪を固定する駆動輪フレームと、２輪構成の従動輪と、従動輪を固定する従動輪フレームと、従動輪フレームを駆動輪フレームに対して回転可能に取り付ける取付部とを備える。

上記自律走行式台車では、２輪構成の駆動輪と２輪構成の従動輪との全４輪構成であっても、駆動輪を固定する駆動輪フレームに対して、従動輪を固定する従動輪フレームを回転可能な状態で取り付けることで、床面等の走行面の凹凸に対して安定した接地性能を簡易な構成で確保できる。

本発明の具体的な側面では、駆動輪フレームは、駆動輪の駆動源を載置物とともに支持する本体フレームであり、従動輪フレームは、棒状部材の両端において従動輪のそれぞれの車輪を固定し、走行路面における凹凸の度合に応じて従動輪のうち少なくとも一方の車輪が接地する。この場合、走行路面に凹凸があっても、本体フレームに対して従動輪フレームが回転しつつ従動輪を構成する車輪が当該路面に接地した状態を維持することが可能になる。

本発明の別の側面では、取付部による従動輪フレームの回転範囲を制限させる回転制限機構を備える。この場合、適度な回転制限を設けることで、安定した回転動作を維持できる。

本発明のさらに別の側面では、回転制限機構は、駆動輪フレームに設けた駆動輪側ピンと従動輪フレームに設けた従動輪側ピンとを相対的に変位可能としつつ接続する弾性部材を含む。この場合、簡易な構成で回転による変位を許容しつつ適切な回転制限ができる。

本発明のさらに別の側面では、従動輪は、水平面に対して回転可能である。

上記目的を達成するための床清掃ロボットは、上記いずれかに記載の自律走行式台車を備える床清掃ロボットであって、駆動輪フレームの底面に取り付けられる床面清掃用のパッド部を備える。

上記床清掃ロボットでは、自律走行式台車を備えることで、床面等の走行面の凹凸に対して安定した接地性能を簡易な構成で確保できる。

（Ａ）～（Ｅ）は、第１実施形態に係る自律走行式台車について説明するための概念図である。 （Ａ）は、自律走行式台車の走行の様子について一例を示す概念図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に対する一比較例の図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、自律走行式台車を備える床清掃ロボットの一構成例を説明するための概念図である。 床清掃ロボットの一構成例を説明するためのブロック図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、床清掃ロボットの自律走行式台車とその周辺部分について示す概念図である。 床清掃ロボットの比較例について示す概念図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、第２実施形態に係る従動輪フレームの構造について説明するための概念図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、回転制限機構について説明するための概念図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、一変形例の自律走行式台車を含む床清掃ロボットに設けた回転制限機構について説明するための概念図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１を参照して、第１実施形態に係る自律走行式台車について一例を説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る自律走行式台車ＡＣを概念的に示す側面図であり、図１（Ｂ）は、平面図である。また、図１（Ｃ）～図１（Ｅ）は、自律走行式台車ＡＣの走行の様子を示す正面図である。また、各図では、自律走行式台車ＡＣの前方方向を＋Ｚ方向とし、上方向を＋Ｙ方向とし、左右方向を±Ｘ方向として右手系のＸＹＺ座標で方向を示している。

本実施形態に係る自律走行式台車ＡＣは、例えば図１（Ａ）等に示すように、走行装置１０と、走行制御部２０と、駆動輪フレームＤＦと、従動輪フレームＴＦと、取付部ＡＴとを備える。走行装置１０は、第１走行部１０Ａと、第２走行部１０Ｂと、従動輪部１０Ｃとを備える。自律走行式台車ＡＣは、走行制御部２０での制御に従って第１及び第２走行部１０Ａ，１０Ｂを駆動させることで、自律した走行を可能にしている。

走行装置１０のうち、第１走行部１０Ａは、２輪構成の駆動輪ＤＷのうちの一方である右車輪ＷＲと、右車輪ＷＲを駆動させるためのモーター等で構成される右車輪駆動部ＲＤとを有する。同様に、第２走行部１０Ｂは、２輪構成の駆動輪ＤＷのうちの他方である左車輪ＷＬと、左車輪ＷＬを駆動させるためのモーター等で構成される左車輪駆動部ＬＤとを有する。すなわち、第１走行部１０Ａは、左右一対の後輪部において右側の駆動回転を担い、第２走行部１０Ｂは、左右一対の後輪部において左側の駆動回転を担う。この際、車輪駆動部ＲＤ，ＬＤは、駆動輪ＤＷの駆動源として機能する。さらに、第１及び第２走行部１０Ａ，１０Ｂは、車輪ＷＲ，ＷＬの回転について計測するエンコーダＲＥ，ＬＥを備える。走行装置１０において、第１走行部１０Ａと第２走行部１０Ｂとは、各々独立して駆動することで、自律走行式台車ＡＣは、前進や後進等に加え、例えば自転（旋回）を可能にしている。つまり、第１走行部１０Ａと第２走行部１０Ｂとにより、左右一対の駆動輪ＤＷが同一方向に回転することで前進や後退等が可能となっており、左右一対の駆動輪ＤＷが互いに逆方向に回転することで、自転が可能となっている。なお、走行装置１０による回転方向を適宜変更可能とすることで、さらに後退が可能となっていてもよく、自転（旋回）の方向についても、左右双方向について回転可能となっていてもよい。また、エンコーダＲＥ，ＬＥは、右車輪ＷＲの回転と左車輪ＷＬの回転とについてそれぞれ計測し、計測結果を走行制御部２０に対して出力する。なお、２輪構成の駆動輪ＤＷである右車輪ＷＲ及び左車輪ＷＬは、回転可能な状態で、駆動輪フレームＤＦに固定されている。

走行装置１０のうち、従動輪部１０Ｃは、２輪構成の従動輪ＴＷを構成する右車輪ＦＷａと左車輪ＦＷｂとを備え、右車輪ＦＷａ及び左車輪ＦＷｂは、回転可能な状態で、従動輪フレームＴＦに固定されている。

なお、以上のように、自律走行式台車ＡＣは、２輪構成の駆動輪ＤＷ（ＷＲ，ＷＬ）と２輪構成の従動輪ＴＷ（ＦＷａ，ＦＷｂ）との全４輪構成となっている。一般に、全４輪構成の場合、全３輪構成の場合と比較して、いずれかの車輪が浮きやすくなる。これに対して、本実施形態では、上記従動輪フレームＴＦ等を設けることで、かかる問題を解決している。これについて詳しくは図２を参照して説明する。

図１（Ａ）等に戻って、自律走行式台車ＡＣのうち、走行制御部２０は、例えば各種回路基板等で構成され、走行装置１０の各部と接続され、駆動信号等の各種指令信号を走行装置１０の車輪駆動部ＲＤ，ＬＤに対して出力するとともにエンコーダＲＥ，ＬＥからの計測結果を得ることで、自律走行式台車ＡＣの走行位置の把握等を行いながら、走行装置１０による走行の制御をする。

駆動輪フレームＤＦは、既述のように、２輪構成の駆動輪ＤＷを固定するための支持部材である。また、図示の一例では、駆動輪フレームＤＦは、筐体状の部材で形成され、内部に走行制御部２０等の各部を格納している。なお、駆動輪フレームＤＦの構造については、上記一例以外にも種々の態様が可能であり、例えば、板状の部材で構成し、当該板状の部材に種々の部品を載置した構造とすることも考えられ、また、駆動輪フレームＤＦの下部に種々の部品を取り付けるものとしてもよい。以上のように、駆動輪フレームＤＦは、装置の各部を固定支持して一体化された自律走行式台車ＡＣの本体部分ＭＭを形成可能な本体フレームとして機能する。

従動輪フレームＴＦは、既述のように、２輪構成の従動輪ＴＷを固定するための支持部材である。また、図示の一例では、従動輪フレームＴＦは、棒状部材を本体部分とし、当該棒状部材の両端において２輪構成の従動輪ＴＷを構成する右車輪ＦＷａと左車輪ＦＷｂとを固定している。この場合、従動輪フレームＴＦは、２輪構成の従動輪ＴＷを一体化する部材として機能している。この結果、例えば図１（Ｄ）や図１（Ｅ）に示すように、従動輪フレームＴＦは、走行路面である路面ＧＮにおける障害物（凹凸）ＯＢの度合（高さの度合）に応じて傾斜して、従動輪ＴＷを構成する右車輪ＦＷａと左車輪ＦＷｂとのうち少なくとも一方の車輪が接地するようにできる。

取付部ＡＴは、従動輪フレームＴＦを駆動輪フレームＤＦに対して回転可能に取り付けるための部材であり、図示の一例では、進行方向すなわちＺ方向について延びる円柱状部材ＣＣにより従動輪フレームＴＦと駆動輪フレームＤＦとを接続し、かつ、図１（Ｃ）～図１（Ｅ）に示すように、従動輪フレームＴＦを、当該円柱状部材ＣＣを軸として軸回転可能な状態としている。これにより、自律走行式台車ＡＣは、例えば走行する路面ＧＮ上に障害物（凹凸）ＯＢがあっても、従動輪フレームＴＦをこれに付随する２輪構成の従動輪ＴＷとともに回転させることで、障害物ＯＢを乗り越えることが可能となっている。また、以上のような円柱状部材ＣＣを軸とする軸周りについて一体的に回転動作する従動輪フレームＴＦ及び２輪構成の従動輪ＴＷを、本体部分ＭＭに対する可動部分ＭＡとする。すなわち、取付部ＡＴは、可動部分ＭＡを本体部分ＭＭに対して回転可能に取り付ける部材ということになる。また、上記の場合、重量面で相対的に駆動輪フレームＤＦを含む本体部分ＭＭ側が重くなり、従動輪フレームＴＦを含む可動部分ＭＡ側が軽くなって、本体部分ＭＭに対して可動部分ＭＡが回転駆動しやすい構成となる。

以上のように、本体部分ＭＭに対して可動部分ＭＡが回転駆動する、すなわち可動部分ＭＡ側が本体部分ＭＭに対して姿勢変更可能となっていることで、例えば図１（Ｄ）や図１（Ｅ）に例示したように、可動部分ＭＡが傾いても、本体部分ＭＭが必ずしも可動部分ＭＡとともに傾くとは限らないようにして、本体部分ＭＭ側において、駆動輪ＤＷを構成する右車輪ＷＲ及び左車輪ＷＬの双方が、路面ＧＮに設置した状態を維持できる。一方、可動部分ＭＡ側においては、従動輪フレームＴＦが回転することで、従動輪ＴＷを構成する右車輪ＦＷａと左車輪ＦＷｂとのうち少なくとも一方の車輪が接地する状態を維持する。つまり、右車輪ＷＲ及び左車輪ＷＬの２点と可動部分ＭＡ側の少なくとも１点とが接地した状態を維持して、自律走行式台車ＡＣは、安定した走行ができる。

なお、上記回転動作を円滑に行うために、可動部分ＭＡにおいて、例えば従動輪フレームＴＦにある程度の可撓性をもたせたり、従動輪ＴＷに弾力性（収縮膨張性）をもたせたり、サスペンション等を設けたりすることも考えられる。なお、本体部分ＭＭ側の駆動輪フレームＤＦや駆動輪ＤＷにおいても、同様のことが考えられる。

以下、図２を参照して、自律走行式台車ＡＣの走行時の動作について説明する。図２（Ａ）は、自律走行式台車ＡＣの走行の様子について一例を示す概念図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に対する一比較例の図である。なお、図２（Ｂ）に示す一比較例の自律走行式台車ＡＣｘでは、２輪構成の駆動輪ＤＷ（ＷＲ，ＷＬ）と２輪構成の従動輪ＴＷ（ＦＷａ，ＦＷｂ）とで構成される全４輪構成における全ての車輪が、１つの大きなフレームＦＲに取り付けられている点において、図２（Ａ）に例示する本実施形態の場合と異なっている。

上記の場合、まず、本実施形態に係る自律走行式台車ＡＣでは、図２（Ａ）に示すように、また、図１（Ｅ）等を参照して説明したように、自律走行式台車ＡＣの前方方向（＋Ｚ方向）において、自律走行式台車ＡＣの右側に障害物ＯＢが存在する場合、障害物ＯＢのある場所まで達すると、まず、２輪構成の従動輪ＴＷのうち右車輪ＦＷａが障害物ＯＢに乗り上げて、さらに進行するにしたがって可動部分ＭＡが本体部分ＭＭに対して回転していくことで、可動部分ＭＡが傾き、障害物ＯＢを乗り越えることが可能となる。この際、本体部分ＭＭ側は、駆動輪ＤＷが障害物ＯＢに達するまでは、傾くことなく水平な状態、すなわち右車輪ＷＲと左車輪ＷＬとの双方が路面ＧＮに設置した状態が維持される。

これに対して、比較例として図２（Ｂ）に示す自律走行式台車ＡＣｘでは、同様の位置に障害物ＯＢがあると、図示のように、右車輪ＦＷａが障害物ＯＢに乗り上げると同時にフレームＦＲを含む自律走行式台車ＡＣｘの全体が傾いてしまう。この結果、右車輪ＦＷａと同じ側にある右車輪ＷＲすなわち駆動輪ＤＷまでもが傾き、図示のように、右車輪ＷＲが路面ＧＮから浮いてしまう可能性が高い。なお、同様のことは、左側すなわち駆動輪ＤＷを構成する左車輪ＷＬにおいても、障害物ＯＢがあれば生じ得る。

上記のように、駆動輪ＤＷを構成する車輪ＷＲ，ＷＬが浮いて空回りする状態となると、例えば、駆動輪ＤＷがスリップしてしまって走行の安定化が図れなくなったり、エンコーダＲＥ，ＬＥからの計測結果に基づく自律走行式台車ＡＣの走行位置の把握において誤差が生じたりする可能性がある。これに対して、本実施形態では、上記のような構成とすることで、かかる事態を回避又は抑制している。

以上のように、本実施形態に係る自律走行式台車ＡＣは、２輪構成の駆動輪ＤＷと、駆動輪ＤＷを固定する駆動輪フレームＤＦと、２輪構成の従動輪ＴＷと、従動輪ＴＷを固定する従動輪フレームＴＦと、従動輪フレームＴＦを駆動輪フレームＤＦに対して回転可能に取り付ける取付部ＡＴとを備える。自律走行式台車ＡＣでは、上記のような２輪構成の駆動輪ＤＷと２輪構成の従動輪ＴＷとの全４輪構成であっても、駆動輪ＤＷを固定する駆動輪フレームＤＦに対して、従動輪ＴＷを固定する従動輪フレームＴＦを回転可能な状態で取り付けることで、障害物ＯＢのような床面（路面ＧＮ）等の走行面の凹凸に対して安定した接地性能を簡易な構成で確保できる。

以下、図３等を参照して、本実施形態に係る自律走行式台車ＡＣを備える床清掃ロボット１００について、一例を説明する。図３（Ａ）は、自律走行式台車ＡＣを備える床清掃ロボット１００の一構成例を説明するための概念的な側面図であり、図３（Ｂ）は、底面図である。また、図４は、床清掃ロボット１００の一構成例を説明するためのブロック図である。さらに、図５（Ａ）～図５（Ｃ）は、床清掃ロボット１００の自律走行式台車ＡＣとその周辺部分について示す概念図であり、図５（Ａ）は、側面図であり、図５（Ｂ）は、底面図であり、図５（Ｃ）は、正面図である。

例えば図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る床清掃ロボット１００は、自律走行式台車ＡＣを構成する各部に加え、清掃を行うための清掃パッド５０や、清掃パッド駆動制御部ＰＤを備える。また、このほか、図示等を省略するが、周囲の状況を把握するための測距装置や、例えば散水しながらの清掃も可能とすべく、貯水タンクや散水設備、さらには排水回収設備等を備えていてもよい。さらに、地図情報について取り扱い可能とするための設備を有して走行経路を事前に記憶させ、清掃ルートを予め設定しておくことも可能である。なお、これらの各設備については、床清掃ロボット１００の筐体ＣＳ等に収納することができる。なお、図示の一例では、筐体ＣＳは、本体フレームである駆動輪フレームＤＦ上に載置されている。見方を変えると、駆動輪フレームＤＦは、下部側に配置した駆動輪の駆動源たる車輪駆動部ＲＤ，ＬＤを、筐体ＣＳに収納した載置物とともに支持することで、自律走行式台車ＡＣの延いては床清掃ロボット１００の本体フレームとして機能している。

なお、上記各部と連携した走行を可能とすべく、床清掃ロボット１００における走行制御部２０は、走行装置１０の各部に加え、例えば清掃パッド駆動制御部ＰＤとも連携する。これらについては、図４として示すブロック図を参照して後述する。また、図３（Ａ）等に示す一例では、走行制御部２０を含む各種回路等をまとめたものを制御部ＣＲとする。すなわち、制御部ＣＲは、例えば単数または複数の各種回路基板で構成され、床清掃ロボット１００における各種動作の制御を行う。

以下、床清掃ロボット１００を構成する各部のうち、床清掃を行うための主要部である清掃パッド５０と清掃パッド駆動制御部ＰＤとについて説明する。

清掃パッド５０は、自律走行式台車ＡＣのうち本体フレームである駆動輪フレームＤＦの下面に取り付けられて、清掃の対象となる床面すなわち路面ＧＮに接する円盤状の部材であり、清掃に際して路面（床面）ＧＮに接した状態で回転動作する床面清掃用のパッド部である。ここでの一例では、清掃パッド５０は、例えば図３（Ｂ）において矢印Ａ１に示すように、清掃パッド５０の軸部ＸＡを中心に一方向に回転駆動して、路面（床面）ＧＮを磨く。

清掃パッド駆動制御部ＰＤは、例えば各種回路基板等で構成されており、走行制御部２０に接続され、かつ、清掃パッド５０に接続されている。清掃パッド駆動制御部ＰＤは、走行制御部２０からの指令信号に従って、走行状況に応じた清掃パッド５０の駆動制御を行う。

以下、図４として示すブロック図を参照して、上述した床清掃ロボット１００の一構成例を説明する。特にここでは、床清掃ロボット１００のうち、制御部ＣＲにおける走行制御動作に関係する部分について説明する。なお、図示の一例では、制御部ＣＲのうち、ＣＰＵ等で構成されて床清掃ロボット１００の各部の動作制御全般を担う本体部分である主制御部ＭＰが、走行制御部２０の主要部分として設けられている。つまり、この一例では、走行制御部２０が、床清掃ロボット１００の各部と直接的または間接的に接続され、走行制御をしつつ、床掃除のための各種動作処理の全般を行う。

上記態様とすべく、図示の一例では、走行制御部２０は、ＣＰＵ等で構成される主制御部ＭＰのほか、走行装置１０の駆動調整を行うための駆動調整部ＤＡを備えている。

主制御部ＭＰは、走行装置１０を構成する各部と接続されるとともに、清掃パッド駆動制御部ＰＤにも接続されており、走行制御とともに走行状態に応じた清掃パッド駆動の駆動制御を行う。また、主制御部ＭＰには、計測結果の確認を行う走行位置確認部ＤＣが含まれる。走行位置確認部ＤＣは、左右の車輪ＷＲ，ＷＬ（駆動輪ＤＷ）に対応して設けた左右のエンコーダＲＥ，ＬＥでの計測結果に基づいて走行位置を確認する。

主制御部ＭＰは、走行装置１０による走行を制御すべく、駆動調整部ＤＡを介して各車輪駆動部ＲＤ，ＬＤの駆動制御を行う。この際、走行装置１０は、走行位置確認部ＤＣでの位置確認の結果に基づき、駆動輪ＤＷを構成する各車輪ＷＲ，ＷＬの駆動状態（回転速度すなわち走行速度等）を調整する。また、これらに併せて、清掃パッド５０の駆動状況（パッドの回転数等）を調整する。

以上のように、床清掃ロボット１００において各部が連携することで、自身の走行における位置検知を行いつつ、床清掃の動作がなされる。

以下、図５（Ａ）等を参照して、床清掃ロボット１００のうち、自律走行式台車ＡＣとその周辺の構造について説明する。図５（Ａ）～図５（Ｃ）では、駆動輪フレームＤＦや従動輪フレームＴＦ、これらを繋ぐ取付部ＡＴ、走行装置１０、駆動輪フレームＤＦの下面側の構成以外については、省略している。図示の例では、駆動輪フレームＤＦは板状の部材となっており、駆動輪フレームＤＦの上に載置物として筐体ＣＳ（図３等参照）に収納される各部が設置される。一方、駆動輪フレームＤＦの下部には、例えば走行装置１０を構成する各部のほか、清掃を行うための清掃パッド５０が設けられている。言い換えると、清掃パッド５０は、駆動輪フレームＤＦの底面に取り付けられる床面清掃用のパッド部である。

なお、図示の一例では、取付部ＡＴは、駆動輪フレームＤＦ上に設けられた凸部としての第１接続部ＣＮ１と従動輪フレームＴＦ内に設けられた凹部としての第２接続部ＣＮ２とを円柱状のピンＰＮで接続しつつ、従動輪フレームＴＦが、Ｚ方向に延びるピンＰＮを軸として回転可能となっている。なお、図示の一例では、左右一対構成の従動輪ＦＷａ，ＦＷｂは、従動輪フレームＴＦの底面に取付固定されてキャスタのような構造となっており、水平面に対して回転可能である。

ここで、本実施形態のように、床清掃ロボット１００のうち、自律走行式台車ＡＣの底面側に、より具体的には、駆動輪フレームＤＦの下面に、清掃パッド５０が取り付けられている場合、特に図５（Ｂ）から明らかなように、下面あるいは底面部分における清掃パッド５０と各車輪ＷＲ，ＷＬ，ＦＷａ，ＦＷｂとの配置関係が、装置全体の大きさや清掃パッド５０の大きさを定める上で重要になることが分かる。本実施形態では、全４輪構成となっていることで、図示のように、駆動輪フレームＤＦ及び従動輪フレームＴＦの下面で定まる矩形状の底面部分において、四隅に４つの車輪ＷＲ，ＷＬ，ＦＷａ，ＦＷｂを配置することができるので、装置全体に対して極力大きな範囲で円形状の清掃パッド５０を配置させることが可能となっている。

これに対して、例えば、図６において比較例α１として示す側面図及び底面図にあるように、２輪構成の駆動輪ＷＲ，ＷＬと、１輪構成の従動輪ＦＷの全３輪構成とすると、全４輪構成と比較して車輪が浮きにくくなるという利点はあるものの、本体幅Ｗ１及び本体長Ｈ１に比べて清掃面の径Ｒ１が小さくなってしまう。これは、安定化の観点から従動輪ＦＷの配置を四隅の１つにできないことに由来する。このため、清掃面の径Ｒ１を大きくしようとすると、例えば図６において比較例α２として示す側面図及び底面図にあるように、比較例α１に示す状態から本体長Ｈ１も大きくする必要がある。つまり、全３輪構成の場合、車輪ＷＲ，ＷＬ，ＦＷの配置との関係で省スペースのレイアウトが困難になる可能性がある。これに対して、図６において比較例α３として示す側面図及び底面図にあるように、２輪構成の駆動輪ＷＲ，ＷＬと、２輪構成の従動輪ＦＷａ，ＦＷｂの全４輪構成とすることで、清掃面の径Ｒ１を大きくしつつ、本体長Ｈ１については、大きくすることなくコンパクト化を図ることが考えられる。しかし、比較例α３のように、１つのフレームＦＲに４つの車輪ＷＲ，ＷＬ，ＦＷａ，ＦＷｂを設けた構成では、例えば図２（Ｂ）を参照して説明したように、車輪ＷＲ，ＷＬ，ＦＷａ，ＦＷｂが浮いてしまう、特に駆動輪ＷＲ，ＷＬが浮いてしまう可能性がある。

これに対して、本実施形態では、自律走行式台車ＡＣを適用して床清掃ロボット１００を構成している。これにより、円形状の清掃パッド５０として大きなものを採用しつつ、走行の安定性を実現している。なお、これについては、見方を変えると、清掃パッド５０に対して装置全体の小型化を図ることを可能にしているとも言える。

また、車輪ＷＲ，ＷＬ，ＦＷａ，ＦＷｂとの干渉を回避できる範囲において、例えば清掃パッド５０を矩形状の底面のギリギリかあるいは一部はみ出す程度の大きさにすることも可能であり、床面の隅々まで清掃を行うことが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る床清掃ロボット１００は、自律走行式台車ＡＣを備え、駆動輪フレームＤＦの底面に取り付けられる床面清掃用のパッド部である清掃パッド５０を備える。この場合、上記床清掃ロボット１００では、自律走行式台車ＡＣを備えることで、床面等の走行面である路面ＧＮの凹凸に対して安定した接地性能を簡易な構成で確保できる。

〔第２実施形態〕
以下、図７等を参照して、第２実施形態に係る自律走行式台車とこれを備える床清掃ロボットについて一例を説明する。なお、本実施形態に係る自律走行式台車ＡＣ及びこれを備える床清掃ロボット１００は、取付部ＡＴによる従動輪フレームＴＦの回転範囲を制限させるための回転制限機構ＲＬが設けられている点において、第１実施形態の場合と異なっているが、これ以外の点については、第１実施形態の場合と同様であるので、自律走行式台車ＡＣや床清掃ロボット１００についての図示や説明については、省略する。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる点である回転制限機構ＲＬは、床清掃ロボット１００のうち自律走行式台車ＡＣにかかるものであるため、床清掃ロボット１００についての一実施形態であるだけでなく、自律走行式台車ＡＣについての一実施形態でもある。

図７（Ａ）は、回転制限機構ＲＬを有する自律走行式台車ＡＣのうち、従動輪フレームＴＦの構造について説明するための概念的な正面図であり、図７（Ｂ）は、障害物ＯＢを乗り越える際に傾いた状態にある従動輪フレームＴＦについて一例を示す正面図である。また、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）の一部拡大図である。さらに、図８（Ａ）は、回転制限機構ＲＬについて示す概念的な平面図であり、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）は、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）のうち、回転制限機構ＲＬについてさらに一部拡大した図である。なお、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）において、比較により傾斜の様子を示すべく、水平基準線ＨＳを破線で示している。

まず、図７（Ａ）等に示すように、本実施形態では、左右一対構成の回転制限機構ＲＬが、取付部ＡＴを構成するピンＰＮを中心にして左右対称に、棒状に延びる従動輪フレームＴＦの両端側に設けられている。例えば図７（Ｂ）に例示するように、障害物（凹凸）ＯＢによって、従動輪フレームＴＦが傾くと、回転制限機構ＲＬは、従動輪フレームＴＦのある程度までの傾きは許容しつつ、ある程度以上には傾かないようにストッパーとして機能する。つまり、まず、図７（Ｃ）及び図８（Ｂ）に示すように、従動輪フレームＴＦが傾いていない状態では、動きが許容された状態にある。一方、図７（Ｄ）及び図８（Ｃ）に示すように、従動輪フレームＴＦがある程度まで傾くと、それ以上の傾きが制限されるものとなる。なお、取付部ＡＴにおいては、水平面走行時において図７（Ａ）、図７（Ｂ）又は図８（Ｂ）に示す姿勢を維持すべく、例えば、バネ機構等により中立位置維持機構を設けて、取付部ＡＴを上下で保持するようにしてもよい。

以下、上記のような機能を果たすための回転制限機構ＲＬの構成について、主に図８（Ａ）を参照して一例を説明する。図８（Ａ）等に示すように、回転制限機構ＲＬは、駆動輪フレームＤＦに設けた駆動輪側ピンＤＰと、従動輪フレームＴＦに設けた従動輪側ピンＴＰと、これらを繋ぐリング状の弾性部材（輪ゴム）ＥＰとを有する。すなわち、弾性部材ＥＰは、駆動輪側ピンＤＰと従動輪側ピンＴＰとを相対的に変位可能としつつ接続している。なお、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示すように、従動輪フレームＴＦには、駆動輪フレームＤＦから延びる駆動輪側ピンＤＰを挿通させるための挿通孔ＨＬが設けられている。

まず、図８（Ｂ）又は図７（Ｃ）に示すような従動輪フレームＴＦが傾いていない状態では、駆動輪側ピンＤＰと従動輪側ピンＴＰとの距離が近くこれらに対して弾性部材ＥＰから大きな力はかからず、従動輪フレームＴＦは、回転可能な状態となっている。これに対して、図８（Ｃ）又は図７（Ｄ）に示すような従動輪フレームＴＦがある程度まで傾いた状態では、駆動輪側ピンＤＰと従動輪側ピンＴＰとの距離が遠くなり、弾性部材ＥＰからこれらを近づけようとする力が働く。つまり、従動輪フレームＴＦの回転に対して規制がかかる。以上のように、簡易な構成の回転制限機構ＲＬにおいて、弾性部材ＥＰの強度や、駆動輪側ピンＤＰと従動輪側ピンＴＰとの相対的な位置を適宜定めることで、駆動輪フレームＤＦの回転による変位を許容しつつ、適切な回転制限ができる。

なお、回転制限機構ＲＬについては、上記一例に限らず、種々の変形例が適用可能である。例えば、図８（Ａ）～図８（Ｃ）に対応する図９（Ａ）～図９（Ｃ）に示す一変形例のように、弾性部材ＥＰや従動輪側ピンＴＰを有さず、駆動輪側ピンＤＰとこれを挿通させるための挿通孔ＨＬを設け、挿通孔ＨＬの側面に駆動輪側ピンＤＰが当たることで、回転制限を行う態様とすることも考えられる。

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

まず、上記のうち、取付部ＡＴについては、必要な回転動作が得られれば上記に限らず、他の態様としてもよい。なお、上記態様においては、円柱状の軸に対する遊び等は設けず、正確な回転動作のみをすることが有効な１つの態様と考えられる。

また、上記ではエンコーダＲＥ，ＬＥにより走行位置を算出するものとしているが、これに限らず、例えば各種センサー等を搭載させて、これらと組み合わせた位置計測を行うものとしてもよい。例えば床清掃ロボット１００において、清掃パッド５０の回転による作用が位置変動に影響する場合には、これを加味した位置把握を行うものとしてもよい。

また、上記では、例えば図１等に示した自律走行式台車ＡＣは、左右で個別に回転駆動を行うものとしているが、一体的に駆動する構成とすることも考えられる。

また、床清掃ロボット１００については、種々の態様が考えられ、例えばより小型・薄型のものとすべく、貯水タンク等を有しない乾式の床清掃ロボットにおいて本願を適用することも可能である。

また、上記では、走行位置を計測しながら移動する床清掃ロボット（掃除ロボット）１００に自律走行式台車ＡＣを適用する場合について説明しているが、上記床清掃ロボット１００と同様精密な移動を必要とする種々の移動体（移動型ロボット、搬送ロボット）において、本願を適用することも考えられる。

１０…走行装置、１０Ａ…第１走行部、１０Ｂ…第２走行部、１０Ｃ…従動輪部、２０…走行制御部、５０…清掃パッド、１００…床清掃ロボット（掃除ロボット）、Ａ１…矢印、ＡＣ…自律走行式台車、ＡＣｘ…自律走行式台車、ＡＴ…取付部、ＣＣ…円柱状部材、ＣＮ１…第１接続部、ＣＮ２…第２接続部、ＣＲ…制御部、ＣＳ…筐体、ＤＡ…駆動調整部、ＤＣ…走行位置確認部、ＤＦ…駆動輪フレーム（本体フレーム）、ＤＰ…駆動輪側ピン、ＤＷ…駆動輪、ＥＰ…弾性部材（輪ゴム）、ＦＲ…フレーム、ＦＷ…従動輪、ＦＷａ…右車輪（従動輪）、ＦＷｂ…左車輪（従動輪）、ＧＮ…路面（床面）、Ｈ１…本体長、ＨＬ…挿通孔、ＬＤ…左車輪駆動部、ＭＡ…可動部分、ＭＭ…本体部分、ＭＰ…主制御部、ＯＢ…障害物（凹凸）、ＰＤ…清掃パッド駆動制御部、ＰＮ…ピン、Ｒ１…径、ＲＤ…右車輪駆動部、ＲＥ，ＬＥ…エンコーダ、ＲＬ…回転制限機構、ＴＦ…従動輪フレーム、ＴＰ…従動輪側ピン、ＴＷ…従動輪、Ｗ１…本体幅、ＷＬ…左車輪（駆動輪）、ＷＲ…右車輪（駆動輪）、ＸＡ…軸部、α１～α３…比較例

Claims (5)

1. ２輪構成の駆動輪と、
   前記駆動輪を固定する駆動輪フレームと、
   ２輪構成の従動輪と、
   前記従動輪を固定する従動輪フレームと、
   進行方向について延び、前記従動輪フレームを前記駆動輪フレームに対して回転可能に取り付ける取付部と、
   前記取付部による前記従動輪フレームの回転範囲を制限させる回転制限機構と、
   前記駆動輪フレームの底面において、前記従動輪フレームの底面側に一部はみ出すように取り付けられ、前記駆動輪を構成する２輪間の距離よりも大きな幅を有する床面清掃用のパッド部と
   を備える床清掃ロボット。
2. 前記駆動輪フレームは、前記駆動輪の駆動源を載置物とともに支持する本体フレームであり、
   前記従動輪フレームは、棒状部材の両端において前記従動輪のそれぞれの車輪を固定し、走行路面における凹凸の度合に応じて前記従動輪のうち少なくとも一方の車輪が接地する、請求項１に記載の床清掃ロボット。
3. 前記回転制限機構は、前記駆動輪フレームに設けた駆動輪側ピンと前記従動輪フレームに設けた従動輪側ピンとを相対的に変位可能としつつ接続する弾性部材を含む、請求項１及び２のいずれか一項に記載の床清掃ロボット。
4. 前記従動輪は、水平面に対して回転可能である、請求項１～３のいずれか一項に記載の床清掃ロボット。
5. 前記床面清掃用のパッド部は、前記駆動輪フレームの底面の中央に回転軸を有して前記底面に沿った面内について回転する円形状の部材である、請求項１に記載の床清掃ロボット。

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