JP6771895B2 - 自律走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪を駆動させて自律走行する自律走行装置に関する。

車輪を駆動させて自律走行する自律走行装置が開発されている。自律走行装置は、例えば、監視ルート（巡回経路）上の障害物を監視する場合などに利用される。この場合、自律走行装置は、監視ルート上を、予め設定された設定速度で、自律走行する。

このような自律走行装置は、車輪と装置本体と動力源とバッテリーとを具備している。バッテリーは動力源に電力を供給する。動力源は、バッテリーの電力により、車輪を駆動して装置本体を自律走行させる。

動力源として電動モータなどが用いられる場合、自律走行装置には、大容量のバッテリーを必要とする。しかしながら、大容量のバッテリーは充電に時間がかかる。このため、バッテリーごと交換する方法が用いられる。このように、自律走行装置では、バッテリーの交換を素早く行えるように、バッテリーの交換を容易できることが望まれる。

また、大容量のバッテリーのように、バッテリーの容量が大きくなると、バッテリーの重量も重たくなる。動力源も重量が重たい機構部の一つであるが、自律走行装置の部材の中で、バッテリーの重量が最も重たい。すなわち、自律走行装置（装置本体）の重心は、バッテリーの配置により大幅に変わってしまう。そのため、自律走行装置では、安定した自律走行を行なえるように、装置本体の重心を考慮したバッテリーの配置が望まれる。

特許文献１には、バッテリーを搭載した車両（電気自動車）が開示されている。特許文献１に記載された技術では、車体の下方からバッテリーを交換するものであって、車体の下方には、バッテリーを交換するためのバッテリー交換装置が設けられている。バッテリー交換装置は、左右の車輪の間に、車輪の接地面よりも下に設けられている。特許文献１に記載された技術では、このバッテリー交換装置により、バッテリーの交換を容易に行なうことができる。

特許文献２には、バッテリーを搭載した車両（乗用車）が開示されている。特許文献２に記載された技術では、車体に設けられた補助ユニット室に仕切りを設けて、バッテリーを配置するものである。特許文献２に記載された技術では、この仕切りにより、バッテリーの交換を容易に行なうことができる。

特開２０１２−１９２７８２号公報 特開２０１０−９５２５１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された技術でもバッテリーが乗用車に搭載されているが、乗用車の場合、車体の重量はバッテリーの重量よりもはるかに重い。そのため、特許文献１、２に記載された技術では、車体の重心は、主に、バッテリーの配置や動力源の配置の他に、複数の機構部の配置により決定される。このように、乗用車は、バッテリーの配置により装置本体の重心が大幅に変わってしまう自律走行装置とは異なる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、バッテリーの交換を容易に行なうことができ、装置本体の重心を考慮したバッテリーの配置により安定した自律走行を行なうことができる自律走行装置を提供することを目的とする。

本発明の自律走行装置は、車輪と、装置本体と、前記装置本体内における前記装置本体の一端部側に設けられ、前記車輪を駆動して前記装置本体を自律走行させる動力源と、前記動力源に電力を供給するためのバッテリーと、前記装置本体の他端部から前記装置本体内における前記装置本体の中央部分に前記バッテリーを収納するための収納部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、自律走行装置は、バッテリーの交換を容易に行なうことができ、装置本体の重心を考慮したバッテリーの配置により安定した自律走行を行なうことができる。

第１実施形態に係る自律走行装置１の側面図である。 第１実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図である。 第１実施形態に係る自律走行装置１の電気的構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る自律走行装置１において、図２のＡ部分の拡大図である。 第１実施形態に係る自律走行装置１において、図２のＢ−Ｂ’断面図である。 第１実施形態に係る自律走行装置１において、図５のＣ部分の拡大図である。 第１実施形態に係る自律走行装置１の上面を示し、第１実施形態に係る自律走行装置１におけるバッテリー３０の脱着動作を説明するための概略図である。 第２実施形態に係る自律走行装置１において、図２のＢ−Ｂ’断面図である。 第３実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図である。 第４実施形態に係る自律走行装置１の電気的構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係る自律走行装置１の電気的構成を示すブロック図であり、第４実施形態に係る自律走行装置１における扉５０の開閉動作を説明するための図である。 第５実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図である。 第５実施形態に係る自律走行装置１において、図１２のＤ部分の拡大図である。 第５実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図であり、第５実施形態に係る自律走行装置１におけるバッテリー３０の脱着動作を説明するための図である。 第５実施形態に係る自律走行装置１において、図１４のＥ部分の拡大図である。 応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｌの正面図である。 応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｌの左側面図である。 応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｌの背面図である。 応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｒの正面図である。 応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｒの右側面図である。 応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｒの背面図である。 応用例による自律走行装置１の上面断面図である。 応用例による自律走行装置１において、図２２のＦ−Ｆ’断面図である。 応用例による自律走行装置１において、図２２のＦ−Ｆ’斜視断面図である。 応用例による自律走行装置１において、図２２のＧ−Ｇ’断面図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る自律走行装置１の側面図であり、図２は、第１実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図である。

図１、２に示されるように、自律走行装置１は、装置本体２と、駆動装置１０と、４つの車輪３と、を具備している。４つの車輪３は、左右の前輪３−１と左右の後輪３−２とに分けられる。

ここで、図１、２に示されるように、本実施形態では、装置本体２の背面（後方）から装置本体２の前面（前方）に向かう方向をＸ方向と称する。また、装置本体２の右側の側面から装置本体２の左側の側面に向かい、かつ、Ｘ方向に垂直な方向をＹ方向と称する。また、装置本体２の底面から上面に向かい、かつ、Ｘ方向とＹ方向に垂直な方向をＺ方向と称する。

駆動装置１０は車輪３を駆動する。この駆動装置１０は、左右の電動モータ１１と、左右のトランスミッション１２と、４つの車軸１３と、左右の前輪用スプロケット１４−１と、左右の後輪用スプロケット１４−２と、左右のベルト１５と、左右の軸受１６とを具備している。４つの車軸１３は、左右の前輪用軸１３−１と左右の後輪用軸１３−２とに分けられる。

駆動装置１０のうち、左右の電動モータ１１などの重量が重たい機構部（動力源）については、装置本体２内における装置本体２の一端部側に設けられている。例えば、装置本体２の一端部側を装置本体２の前面側（前方側）とした場合、上記動力源（左右の電動モータ１１など）が装置本体２の前面側（前方側）に設けられている。この場合、４つの車輪３のうちの、左右の前輪３−１を駆動輪と称し、左右の後輪３−２を従動輪と称する。

左右の前輪用軸１３−１は、それぞれ、その一端が左右の前輪３−１に接続され、その他端が左右のトランスミッション１２に接続されている。左右のトランスミッション１２は、それぞれ、左右の電動モータ１１に接続されている。左右の電動モータ１１は、後述の制御装置２０（図３を参照）により制御される。

左右の後輪用軸１３−２は、それぞれ、その一端が左右の後輪３−２に接続され、その他端が左右の軸受１６に接続されている。

左側の前輪用スプロケット１４−１、左側の後輪用スプロケット１４−２の中心には、それぞれ、左側の前輪用軸１３−１、左側の後輪用軸１３−２が設けられている。左側の前輪用スプロケット１４−１、左側の後輪用スプロケット１４−２の外周には、左側のベルト１５が設けられ、左側の前輪３−１（駆動輪）と左側の後輪３−２（従動輪）とは左側のベルト１５により連結している。

左側の前輪３−１（駆動輪）は、左側の電動モータ１１の動力を左側のトランスミッション１２を介して受けて、その動力に基づいて、左側の前輪用軸１３−１及び左側の前輪用スプロケット１４−１と共に回転する。左側の後輪３−２（従動輪）は、左側の前輪３−１（駆動輪）の回転運動を左側のベルト１５により受けて、その回転運動に基づいて、左側の後輪用軸１３−２及び左側の後輪用スプロケット１４−２と共に回転する。

右側の前輪用スプロケット１４−１、右側の後輪用スプロケット１４−２の中心には、それぞれ、右側の前輪用軸１３−１、右側の後輪用軸１３−２が設けられている。右側の前輪用スプロケット１４−１、右側の後輪用スプロケット１４−２の外周には、右側のベルト１５が設けられ、右側の前輪３−１（駆動輪）と右側の後輪３−２（従動輪）とは右側のベルト１５により連結している。

右側の前輪３−１（駆動輪）は、右側の電動モータ１１の動力を右側のトランスミッション１２を介して受けて、その動力に基づいて、右側の前輪用軸１３−１及び右側の前輪用スプロケット１４−１と共に回転する。右側の後輪３−２（従動輪）は、右側の前輪３−１（駆動輪）の回転運動を右側のベルト１５により受けて、その回転運動に基づいて、右側の後輪用軸１３−２及び右側の後輪用スプロケット１４−２と共に回転する。

トランスミッション１２は、例えば、クラッチ、ギアボックスを含んでいる。ギアボックスは、その一端が電動モータ１１に接続された軸１２Ａと、その軸１２Ａの外周に設けられた歯車（図示しない）などからなり、動力源（電動モータ１１）の動力をトルクや回転数、回転方向を変えて伝達する。そのため、トランスミッション１２と前輪用軸１３−１と後輪用軸１３−２と前輪用スプロケット１４−１と後輪用スプロケット１４−２とベルト１５とは、動力伝達部材として構成される。

左右の電動モータ１１は、それぞれ左右の動力伝達部材に動力を伝達することにより、４つの車輪３を駆動させて装置本体２の走行や停止を行なう。すなわち、自律走行装置１は、１つの電動モータ１１により前輪３−１（駆動輪）と後輪３−２（従動輪）とを同じ速度で回転させる構造となっている。

ここで、動力伝達部材として、トランスミッション１２を含まなくてもよい。この場合、電動モータ１１と左右の前輪用軸１３−１とを歯車（固定比）で結合し、電動モータ１１の回転数と回転方向を制御する。

図２に示されるように、自律走行装置１の装置本体２は、更に、バッテリー３０と、収納部４０と、扉５０と、ロック機構（図示しない）と、を具備している。

装置本体２には、収納部４０として、装置本体２の他端部側から、装置本体２内における装置本体２の中央部分まで、開口した穴が形成されている。例えば、装置本体２の一端部側を装置本体２の前面側（前方側）とした場合、装置本体２の他端部側は装置本体２の背面側（後方側）である。収納部４０は、操作者が、装置本体２の背面側（後方側）から、装置本体２内における装置本体２の中央部分に、バッテリー３０を収納するためのスペースである。

扉５０は、収納部４０を覆うために設けられ、装置本体２の背面側（後方側）に開閉可能に設けられている。

ロック機構は、閉じられた扉５０を装置本体２にロックするために、装置本体２の背面側（後方側）に設けられている。ロック機構としては、扉５０を装置本体２にロックできるものであればよく、特に限定されない。

図３は、第１実施形態に係る自律走行装置１の電気的構成を示すブロック図である。図４は、図２のＡ部分の拡大図である。

図３に示されるように、自律走行装置１の装置本体２は、更に、制御装置２０と、制御装置側電極６２とを具備している。

図３、４に示されるように、バッテリー３０には電極３２が設けられている。制御装置２０は、図示しない配線を介して、収納部４０の内壁部に設けられた制御装置側電極６２と接続されている。収納部４０内で制御装置側電極６２が電極３２に接続されている場合、制御装置２０には、バッテリー３０から電力が供給される。この制御装置２０は、バッテリー３０の電力により、駆動装置１０を制御する。

図３に示されるように、制御装置２０は、装置本体２内に設けられ、制御部２１と、記憶部２２と、を具備している。制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部２２には、コンピュータが実行可能なコンピュータプログラムが格納されていて、制御部２１は、そのコンピュータプログラムを読み出して実行する。

制御部２１は、走行制御部２３を具備している。走行制御部２３は、車輪３を駆動するように駆動装置１０を制御する。具体的には、走行制御部２３は、駆動装置１０を制御することにより、予め設定された監視ルート上に、予め設定された設定速度で、装置本体２を自律走行させる。すなわち、自律走行装置１は車輪３を駆動させて自律走行する。

自律走行装置１は、１つの電動モータ１１により前輪３−１（駆動輪）と後輪３−２（従動輪）とを同じ速度で回転させる構造となっているため、走行制御部２３は、自律走行装置１を直進させる場合、左右の前輪３−１（駆動輪）が同じ回転速度で回転するように、駆動装置１０の左右の電動モータ１１を制御する。また、走行制御部２３は、自律走行装置１の進行方向を変える場合、左右の前輪３−１（駆動輪）の回転速度に差が生じるように、駆動装置１０の左右の電動モータ１１を制御する。さらに、自律走行装置１を旋回する、いわゆる、定置回転させる場合、走行制御部２３は、左右の前輪３−１（駆動輪）の回転方向が逆になるように、駆動装置１０の左右の電動モータ１１を制御する。

制御部２１は、更に、給電制御部２４を具備している。給電制御部２４は、収納部４０内で制御装置側電極６２がバッテリー３０の電極３２に接続されている場合、バッテリー３０の電力を動力源（左右の電動モータ１１など）に供給する。

図５は、図２のＢ−Ｂ’断面図である。図６は、図５のＣ部分の拡大図である。図７は、第１実施形態に係る自律走行装置１の上面を示し、第１実施形態に係る自律走行装置１におけるバッテリー３０の脱着動作を説明するための概略図である。

図６に示されるように、バッテリー３０の底面部には、バッテリー３０の側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された左右のリブ３１（突起部）が設けられている。図２、６、７に示されるように、装置本体２内の収納部４０の底面（床面）には、収納部４０内でバッテリー３０のＸ方向への移動を案内するように、バッテリー３０の左右のリブ３１と対応する部分にそれぞれ形成された左右の溝部４１（バッテリー案内部材）が設けられている。すなわち、溝部４１は、リブ３１をスライドさせるためのレールである。

次に、第１実施形態に係る自律走行装置１におけるバッテリー３０の脱着動作について、図２〜７を用いて説明する。

操作者がバッテリー３０を装置本体２内に取り付ける場合、まず、操作者は、バッテリー３０の電極３２が収納部４０内で制御装置側電極６２に対面するように、バッテリー３０の向きを合わせる（図３、４を参照）。次に、図５〜７に示されるように、操作者は、バッテリー３０のリブ３１を収納部４０の溝部４１に合わせる。次に、図７、２に示されるように、操作者は、バッテリー３０を、装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から、装置本体２内における装置本体２の中央部分まで、Ｘ方向にスライドさせる。すなわち、図２に示されるように、操作者は、バッテリー３０を装置本体２内に収納する。この場合、図３、４に示されるように、バッテリー３０の電極３２が収納部４０内で制御装置側電極６２に接続される。次に、図２に示されるように、操作者は、扉５０を閉じる。最後に、操作者は、その扉５０が不意に開かないように、上述のロック機構（図示しない）により、扉５０をロックする。

操作者がバッテリー３０を装置本体２内から取り外す場合、まず、操作者は、ロック機構のロックを解除する。次に、操作者は、扉５０を開ける。次に、図２、７に示されるように、操作者は、バッテリー３０を、装置本体２内における装置本体２の中央部分から、装置本体２の他端部（装置本体２の背面）まで、Ｘ方向とは逆方向にスライドさせる。このとき、収納部４０内で制御装置側電極６２とバッテリー３０の電極３２との接続が解除される。次に、操作者は、バッテリー３０を装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から取り外す。

以上の説明により、第１実施形態に係る自律走行装置１では、装置本体２と、装置本体２内における装置本体２の一端部側に設けられ、車輪３（前輪３−１、後輪３−２）を駆動して装置本体２を自律走行させる動力源（左右の電動モータ１１など）と、動力源（左右の電動モータ１１など）に電力を供給するためのバッテリー３０と、装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から、装置本体２内における装置本体２の中央部分に、バッテリー３０を収納するための収納部４０と、を具備している。

このように、第１実施形態に係る自律走行装置１によれば、装置本体２の他端部側（装置本体２の背面側）から、装置本体２内における装置本体２の中央部分まで、収納部４０が設けられているため、バッテリー３０の交換を装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から容易に行なうことができる。

また、第１実施形態に係る自律走行装置１によれば、バッテリー３０は、装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から、装置本体２内における装置本体２の中央部分に設けられているため、動力源（左右の電動モータ１１など）を装置本体２内における装置本体２の一端部側に設けることにより、装置本体２の重心を考慮したバッテリー３０の配置により安定した自律走行を行なうことができる。

したがって、第１実施形態に係る自律走行装置１によれば、バッテリー３０の交換を容易に行なうことができ、装置本体２の重心を考慮したバッテリー３０の配置により安定した自律走行を行なうことができる。

また、第１実施形態に係る自律走行装置１では、バッテリー３０には、バッテリー３０の側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された突起部（リブ３１）が設けられている。収納部４０には、収納部４０内でバッテリー３０の移動（Ｘ方向への移動）を案内するように、バッテリー３０の突起部（リブ３１）と対応する部分に形成されたバッテリー案内部材（溝部４１）が設けられている。装置本体２の他端部には、バッテリー３０が収納された収納部４０を覆うための開閉可能な扉５０が設けられている。

このように、第１実施形態に係る自律走行装置１によれば、操作者は、バッテリー３０のリブ３１を収納部４０の溝部４１に合わせて、バッテリー３０を、バッテリー３０の側面の長さ方向（Ｘ方向）、または、バッテリー３０の側面の長さ方向（Ｘ方向）とは逆方向にスライドさせることにより、バッテリー３０の交換として、バッテリー３０の脱着を容易に行なうことができる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係る自律走行装置１において、図２のＢ−Ｂ’断面図である。第２実施形態では、第１実施形態からの変更点を説明する。

本実施形態では、車輪３（図８の場合、後輪３−２）の接地面を接地面Ｈｏと称する。また、バッテリー３０の高さ（Ｚ方向の長さ）の中点をバッテリー中点Ｍｐとし、接地面Ｈｏからバッテリー中点ＭｐまでのＺ方向の距離をバッテリー中点高さＨｂと称する。また、接地面Ｈｏから車輪３（この場合、後輪３−２）の車軸１３（この場合、後輪用軸１３−２）の軸線までの距離を車軸高さＨと称する。本実施形態では、バッテリー中点高さＨｂは、車軸高さＨよりも低く設定される。

以上の説明により、第２実施形態に係る自律走行装置１では、車輪３の接地面Ｈｏからバッテリー３０の高さの中点Ｍｂまでの距離（バッテリー中点高さＨｂ）は、接地面Ｈｏから車輪３の車軸１３の軸線までの距離（車軸高さＨ）よりも低い。

このように、第２実施形態に係る自律走行装置１によれば、装置本体２の重心が第１実施形態よりも低く設定されるため、第１実施形態に比べて、更に安定した自律走行を行なうことができる。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図である。第３実施形態では、第１〜第２実施形態からの変更点を説明する。

本実施形態では、バッテリー３０の側面（Ｘ方向）の長さをバッテリー側面長Ｌｂと称する。また、車輪３の前輪３−１の車軸１３（前輪用軸１３−１）の軸線から、車輪３の後輪３−２の車軸１３（後輪用軸１３−２）の軸線までの距離を軸線間距離Ｌと称する。この場合、バッテリー側面長Ｌｂは、軸線間距離Ｌの半分（１／２Ｌ）よりも長く設定される。

以上の説明により、第３実施形態に係る自律走行装置１では、バッテリー３０の側面の長さ（バッテリー側面長Ｌｂ）は、車輪３の前輪３−１の車軸１３（前輪用軸１３−１）の軸線から、車輪３の後輪３−２の車軸１３（後輪用軸１３−２）の軸線までの距離（軸線間距離Ｌ）の半分（１／２Ｌ）よりも長い。

このように、第３実施形態に係る自律走行装置１によれば、装置本体２の重心を考慮してバッテリー３０の配置とバッテリー３０の側面の長さ（バッテリー側面長Ｌｂ）とを決定しているため、第１〜第２実施形態に比べて、更に安定した自律走行を行なうことができる。

［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係る自律走行装置１の電気的構成を示すブロック図である。図１１は、第４実施形態に係る自律走行装置１の電気的構成を示すブロック図であり、第４実施形態に係る自律走行装置１における扉５０の開閉動作を説明するための図である。第４実施形態では、第１〜第３実施形態からの変更点を説明する。

図１０に示されるように、自律走行装置１の装置本体２は、更に、開閉検知部５２を具備している。開閉検知部５２は、扉５０の開閉を検知して、その旨を表す検知結果を制御装置２０に出力する。開閉検知部５２は、接触式であり、扉５０に接触しているときに扉５０が閉められていることを検知し、扉５０に接触していないときに扉５０が開けられていることを検知する。また、開閉検知部５２は、上述のような接触式に限定されず、磁石や赤外線などを用いるような非接触式でもよい。

図１０に示されるように、自律走行装置１の装置本体２内の制御装置２０の制御部２１は、更に、開閉制御部２５を具備している。開閉制御部２５は、開閉センサ５２から出力された検知結果が、扉５０が閉められていることを表している場合、バッテリー３０から動力源（左右の電動モータ１１など）への電力供給を給電制御部２４に許可する。

次に、第４実施形態に係る自律走行装置１における扉５０の開閉動作について、図１０、１１を用いて説明する。

扉５０が閉められている場合、開閉検知部５２は、扉５０に接触している。この場合、開閉検知部５２は、扉５０が閉められていることを検知し、その旨を表す検知結果として閉状態検知結果を制御装置２０に出力する。制御装置２０の開閉制御部２５は、閉状態検知結果に応じて、バッテリー３０から動力源（左右の電動モータ１１など）への電力供給を許可することを表す電力供給許可信号を給電制御部２４に出力する。図１１に示されるように、給電制御部２４は、収納部４０内で制御装置側電極６２がバッテリー３０の電極３２に接続されている場合、電力供給許可信号に応じて、バッテリー３０の電力を動力源（左右の電動モータ１１など）に供給する。

扉５０が閉められていない場合、開閉検知部５２は、扉５０に接触していない。この場合、開閉検知部５２は、扉５０が開いていることを検知し、その旨を表す検知結果として開状態検知結果を制御装置２０に出力する。制御装置２０の開閉制御部２５は、開状態検知結果に応じて、バッテリー３０から動力源（左右の電動モータ１１など）への電力供給を禁止することを表す電力供給禁止信号を給電制御部２４に出力する。この場合、給電制御部２４は、収納部４０内で制御装置側電極６２がバッテリー３０の電極３２に接続されていても、扉５０が開いているため、電力供給禁止信号に応じて、バッテリー３０の電力を動力源（左右の電動モータ１１など）に供給しない。

以上の説明により、第４実施形態に係る自律走行装置１では、扉５０の開閉を検知する開閉検知部５２と、検知結果として扉５０が閉じられている場合に、バッテリー３０の電力を動力源（電動モータ１１など）に供給する制御装置２０（この場合、給電制御部２４、開閉制御部２５）と、を具備している。

このように、第４実施形態に係る自律走行装置１によれば、操作者によるバッテリー３０の交換として、操作者がバッテリー３０を装置本体２内に取り付けた際に、扉５０が閉じられていない場合、制御装置２０（この場合、給電制御部２４、開閉制御部２５）は、バッテリー３０の電力を動力源（電動モータ１１など）に供給しない。このため、扉５０が閉じられていないことにより、バッテリー３０が装置本体２から落下するような現象や、収納部４０内でバッテリー３０の電極３２と制御装置側電極６２との間でスパークするような現象を防止することができる。したがって、安全性が向上する。

［第５実施形態］
図１２は、第５実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図である。図１３は、図１２のＤ部分の拡大図である。図１４は、第５実施形態に係る自律走行装置１の上面断面図であり、第５実施形態に係る自律走行装置１におけるバッテリー３０の脱着動作を説明するための図である。図１５は、図１４のＥ部分の拡大図である。第５実施形態では、第１〜第４実施形態からの変更点を説明する。

図１２〜１５に示されるように、自律走行装置１の装置本体２は、更に、バネ６０（バッテリー移動部）を具備している。図１３、１５に示されるように、バネ６０は、収納部４０の内壁部と制御装置側電極６２との間に設けられている。このバネ６０は、導電性の材料により形成されている。

次に、第５実施形態に係る自律走行装置１におけるバッテリー３０の脱着動作について、図１２〜１５を用いて説明する。

操作者がバッテリー３０を装置本体２内に取り付ける場合、まず、操作者は、バッテリー３０の電極３２が収納部４０内で制御装置側電極６２に対面するように、バッテリー３０の向きを合わせる。次に、図１４に示されるように、操作者は、バッテリー３０のリブ３１を収納部４０の溝部４１に合わせる。次に、図１４、１２に示されるように、操作者は、バッテリー３０を、装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から、装置本体２内における装置本体２の中央部分まで、Ｘ方向にスライドさせる。すなわち、図１２に示されるように、操作者は、バッテリー３０を装置本体２内に収納する。この場合、図１３に示されるように、バッテリー３０の電極３２が収納部４０内で制御装置側電極６２に接続されると共に、バッテリー３０がＸ方向に押されることにより、収納部４０内でバネ６０が縮まる。このとき、バッテリー３０の一端部（電極３２）は、給電位置Ｑ１に配置されている。給電位置Ｑ１は、バッテリー３０から動力源（電動モータ１１）へ電力を供給するための位置である。次に、図１２に示されるように、操作者は、扉５０を閉じる。最後に、操作者は、バネ６０の付勢力により扉５０が開かないように、前述のロック機構（図示しない）により、扉５０をロックする。

操作者がバッテリー３０を装置本体２内から取り外す場合、まず、操作者は、ロック機構のロックを解除する。次に、操作者は、扉５０を開ける。扉５０が開けられたときに、図１５に示されるように、バネ６０の付勢力によりバッテリー３０がＸ方向とは反対方向に押され、収納部４０内でバネ６０が伸びる。この場合、図１２、１４に示されるように、バッテリー３０は、装置本体２内における装置本体２の中央部分から、装置本体２の他端部（装置本体２の背面）まで、Ｘ方向とは逆方向にスライドする。このとき、バッテリー３０の一端部（電極３２）は、給電位置Ｑ１から、取り出し位置Ｑ２に移動する。取り出し位置Ｑ２は、バッテリー３０を装置本体２から取り出すための位置である。次に、操作者は、収納部４０内で制御装置側電極６２とバッテリー３０の電極３２との接続を解除するために、バッテリー３０を装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から取り外す。

以上の説明により、第５実施形態に係る自律走行装置１では、扉５０が開けられたときに、バッテリー３０を、バッテリー３０から動力源（電動モータ１１）へ電力を供給するための給電位置Ｑ１から、バッテリー３０を装置本体２から取り出すための取り出し位置Ｑ２へと移動させるバッテリー移動部（バネ６０）を更に具備している。

このように、第５実施形態に係る自律走行装置１によれば、操作者によるバッテリー３０の交換として、操作者がバッテリー３０を装置本体２から取り出すために、扉５０を開けた際に、バッテリー３０が給電位置Ｑ１から取り出し位置Ｑ２に移動する。このため、操作者は、扉５０を開けることにより、バッテリー３０を装置本体２から容易に取り出すことができる。したがって、利便性が向上する。

第１〜第５実施形態に係る自律走行装置１では、車輪３は、左右の前輪３−１と左右の後輪３−２とを含む４輪構成であるが、これに限定されない。第１〜第５実施形態に係る自律走行装置１において、上述の効果を実現可能であれば、車輪３は３輪構成でもよい。

車輪３が３輪構成である場合は、例えば、車輪３は、１つの前輪３−１と左右の後輪３−２とを含む構成でもよい。この場合、電動モータ１１、トランスミッション１２、軸１２Ａ、前輪用軸１３−１は１つで済み、前輪用スプロケット１４−１、後輪用スプロケット１４−２、左右のベルト１５は不要である。ここで、１つの前輪３−１の幅は左右の後輪３−２の幅よりも大きくてもよい。または、装置本体２の形状は、装置本体２を上から見たときに、装置本体２の他端部（装置本体２の背面）から装置本体２の一端部（装置本体２の前面）に向かって、すなわち、Ｘ方向に向かって、先細り形状になっていてもよい。

また、第１〜第５実施形態に係る自律走行装置１では、バッテリー３０は１つであるが、これに限定されず、上述の効果を実現可能であれば、バッテリー３０は２つでもよい。バッテリー３０が２つ存在する場合、２つのバッテリー３０を一度に収納可能なトレイを設けることが好ましい。また、第１〜第５実施形態に係る自律走行装置１では、左右のベルト１５が存在するが、上述の効果を実現可能であれば、前輪用スプロケット１４−１、後輪用スプロケット１４−２、左右のベルト１５がなくてもよい。以下、これらの構成を応用例として紹介する。

［応用例］
図１６〜１８は、それぞれ、応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｌの正面図、左側面図、背面図である。図１９〜２１は、それぞれ、応用例による自律走行装置１におけるバッテリー３０Ｒの正面図、右側面図、背面図である。図２２は、応用例による自律走行装置１の上面断面図である。図２３は、図２２のＦ−Ｆ’断面図である。図２４は、図２２のＦ−Ｆ’斜視断面図である。図２５は、図２２のＧ−Ｇ’断面図である。

バッテリー３０が２つである場合、図１６〜２１に示されるように、２つのバッテリー３０をバッテリー３０Ｌ、３０Ｒとする。バッテリー３０Ｌ、３０Ｒの側面部には、それぞれ、バッテリー３０Ｌ、３０Ｒの側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された突起部（レール１３１Ｌ、１３１Ｒ）が設けられている。

具体的には、図１６〜１８に示されるように、バッテリー３０Ｌの左側面部には、バッテリー３０Ｌの側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された突起部として、レール１３１Ｌが設けられている。図１９〜２１に示されるように、バッテリー３０Ｒの右側面部には、バッテリー３０Ｒの側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された突起部として、レール１３１Ｒが設けられている。

図１６〜１８に示されるように、バッテリー３０Ｌの前面には、取っ手１３２Ｌが設けられている。図１９〜２１に示されるように、バッテリー３０Ｒの前面には、取っ手１３２Ｒが設けられている。

図１６〜１８に示されるように、バッテリー３０Ｌの背面には、前述の電極３２として、電極３２Ｌが設けられている。電極３２Ｌは、バッテリー３０Ｌが収納部４０（図２、７、９）に収納されたときに、前述の制御装置側電極６２として、制御装置側電極６２Ｌ（図２３、２４）に接続される。あるいは、電極３２Ｌは、バッテリー３０Ｌが収納部４０（図２、７、９）に収納された後に扉５０（図２２、２５）が閉じられたときに、制御装置側電極６２Ｌ（図２３、２４）に接続される。

図１９〜２１に示されるように、バッテリー３０Ｒの背面には、前述の電極３２として、電極３２Ｒが設けられている。電極３２Ｒは、バッテリー３０Ｒが収納部４０（図２、７、９）に収納されたときに、前述の制御装置側電極６２として、制御装置側電極６２Ｒ（図２３、２４）に接続される。あるいは、電極３２Ｌは、バッテリー３０Ｌが収納部４０（図２、７、９）に収納された後に扉５０（図２２、２５）が閉じられたときに、制御装置側電極６２Ｒ（図２３、２４）に接続される。

扉５０（図２２、２５）は、第１〜第５実施形態と同様に、装置本体２の他端部に設けられている。

図２２〜２５に示されるように、収納部４０（図２、７、９）には、トレイ１４０が設けられている。図２２〜２４に示されるように、トレイ１４０は、底面部と、側面部である壁部とにより構成され、バッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）をそれぞれ収納するための収納領域１４０Ｌ、１４０Ｒを有している。

ここで、第４実施形態と同様に、開閉検知部５２（図２３、２４）は、扉５０（図２２、２５）の開閉を検知し、制御装置２０（図１０、１１）は、検知結果として扉５０（図２２、２５）が閉められている場合に、収納領域１４０Ｌ、１４０Ｒにそれぞれ収納されたバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）の電力を、動力源（電動モータ１１（図２、７、９））に供給する。

図２２〜２４に示されるように、トレイ１４０の外壁部には、トレイ１４０の側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された突起部（レール１４２Ｌ、１４２Ｒ）が設けられている。具体的には、トレイ１４０の収納領域１４０Ｌ側の外壁部には、トレイ１４０の側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された突起部として、レール１４２Ｌが設けられている。トレイ１４０の収納領域１４０Ｒ側の外壁部には、トレイ１４０の側面の長さ方向（Ｘ方向）に沿って形成された突起部として、レール１４２Ｒが設けられている。

図２３、２４に示されるように、収納部４０（図２、７、９）の内壁部には、収納部４０（図２、７、９）内でトレイ１４０の移動を案内するように、トレイ１４０の突起部（レール１４２Ｌ、１４２Ｒ）と対応する部分に形成されたトレイ案内部材（トレイ案内用レール１０２Ｌ、１０２Ｒ）が設けられている。

突起部（レール１４２Ｌ、１４２Ｒ）とトレイ案内部材（トレイ案内用レール１０２Ｌ、１０２Ｒ）とはスライドレールを構成する。このスライドレールにより、図２５に示されるように、トレイ１４０は、バッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）から動力源（電動モータ１１（図２、７、９））へ電力を供給するための給電位置Ｑ１から、バッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）を装置本体２から取り出すための取り出し位置Ｑ２へと摺動可能である。取り出し位置Ｑ２は、図２３、２４のトレイ案内部材（トレイ案内用レール１０２Ｌ、１０２Ｒ）の図示しないストッパーにより設定される。

図２２〜２５に示されるように、トレイ１４０の内壁部には、トレイ１４０内でバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）の移動を案内するように、バッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）の突起部（レール１３１Ｌ、１３１Ｒ（図１６〜２１））と対応する部分に形成されたバッテリー案内部材として、バッテリー案内用レール１４１Ｌ、１４１Ｒが設けられている。

具体的には、図２２、２３に示されるように、トレイ１４０の収納領域１４０Ｌ側の内壁部には、トレイ１４０内でバッテリー３０Ｌ（図１６〜１８）の移動を案内するように、図１６〜１８のバッテリー３０Ｌの突起部（レール１３１Ｌ）と対応する部分に形成されたバッテリー案内部材として、バッテリー案内用レール１４１Ｌが設けられている。

図２２〜２５に示されるように、トレイ１４０の収納領域１４０Ｒ側の内壁部には、トレイ１４０内でバッテリー３０Ｒ（図１９〜２１）の移動を案内するように、図１９〜２１のバッテリー３０Ｒの突起部（レール１３１Ｒ）と対応する部分に形成されたバッテリー案内部材として、バッテリー案内用レール１４１Ｒが設けられている。

図２４、２５に示されるように、トレイ１４０の扉５０（図２５）側の端部には、ストッパー部として、山部１４３が設けられている。ストッパー部（山部１４３）は、扉５０（図２５）が開けられているときに操作者がバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）の取っ手（図１６、１７の取っ手１３２、図１９、２０の取っ手Ｌ１３２Ｒ）を引っ張ることによってトレイ１４０と共にバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）を引き出す際に、トレイ１４０からのバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）の落下を防止する。

図２３〜２５に示されるように、装置本体２には、その上面部として天板１１０が設けられている。天板１１０は、操作者がストッパー部（山部１４３）を乗り越えてバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）をトレイ１４０から引き出す際に、バッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）がトレイ１４０ごと所定の高さまで上方に持ち上げられることを防止する。

ここで、図２５に示されるように、天板１１０には、天板１１０を補強する補強材１１１、１１２が設けられてもよい。補強材１１１、１１２の取り付け箇所としては、例えば、補強材１１１は、天板１１０の裏面（トレイ１４０の底面に対向する面）の扉５０側の端部に設けられている。補強材１１２は、天板１１０の裏面の中央部に設けられている。

図２５に示されるように、天板１１０の扉５０側の端部付近には、緩衝材１２１、１２２が設けられている。緩衝材１２１、１２２は、操作者がストッパー部（山部１４３）を乗り越えてバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）をトレイ１４０から引き出す際に、天板１１０に対するバッテリー３０Ｌ、３０Ｒ（図１６〜２１）の衝撃を緩衝する。

緩衝材１２１、１２２の取り付け箇所としては、図２５に示されるように、例えば、緩衝材１２１は、天板１１０の裏面（トレイ１４０の底面に対向する面）において、補強材１１１に設けられている。緩衝材１２２は、天板１１０の裏面（トレイ１４０の底面に対向する面）において、補強材１１１と補強材１１２との間に設けられている。

緩衝材１２１、１２２の材料としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などのゴムが用いられる。

以上の説明により、応用例による自律走行装置１は、バッテリー３０Ｌ、３０Ｒの交換を容易に行なうことができ、装置本体２の重心を考慮したバッテリー３０Ｌ、３０Ｒの配置により安定した自律走行を行なうことができる。

以上のように、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ … 自律走行装置
２ … 装置本体
３ … 車輪
３−１ … 前輪
３−２ … 後輪
１０ … 駆動装置
１１ … 電動モータ（動力源）
１２ … トランスミッション
１２Ａ … 軸
１３ … 車軸
１３−１ … 前輪用軸
１３−２ … 後輪用軸
１４−１ … 前輪用スプロケット
１４−２ … 後輪用スプロケット
１５ … ベルト
１６ … 軸受
２０ … 制御装置
２１ … 制御部
２２ … 記憶部
２３ … 走行制御部
２４ … 給電制御部
２５ … 開閉制御部
３０ … バッテリー
３０Ｌ … バッテリー
３０Ｒ … バッテリー
３１ … リブ（突起部）
３２ … 電極
３２Ｌ … 電極
３２Ｒ … 電極
４０ … 収納部
４１ … 溝部（バッテリー案内部材）
５０ … 扉
５２ … 開閉検知部
６０ … バネ（バッテリー移動部）
６２ … 制御装置側電極
６２Ｌ … 制御装置側電極
６２Ｒ … 制御装置側電極
１０２Ｌ … トレイ案内用レール（トレイ案内部材）
１０２Ｒ … トレイ案内用レール（トレイ案内部材）
１１０ … 天板
１１１、１１２ … 補強材
１２１、１２２ … 緩衝材
１３１Ｌ … レール（突起部）
１３１Ｒ … レール（突起部）
１３２Ｌ … 取っ手
１３２Ｒ … 取っ手
１４０ … トレイ
１４０Ｌ … 収納領域
１４０Ｒ … 収納領域
１４１Ｌ … バッテリー案内用レール（バッテリー案内部材）
１４１Ｒ … バッテリー案内用レール（バッテリー案内部材）
１４２Ｌ … レール（突起部）
１４２Ｒ … レール（突起部）
１４３ … 山部（ストッパー部）
Ｈ … 車軸高さ
Ｈｂ … バッテリー中点高さ
Ｈｏ … 接地面
Ｌ … 軸線間距離
Ｌｂ … バッテリー側面長
Ｍｂ … バッテリー中点
Ｑ１ … 給電位置
Ｑ２ … 取り出し位置

Claims (4)

1. 車輪と、
   装置本体と、
   前記装置本体内における前記装置本体に設けられ、前記車輪を駆動して前記装置本体を
   自律走行させる動力源と、
   前記動力源に電力を供給するためのバッテリーと、
   前記装置本体の内部に前記バッテリーを収納するための収納部と、
   を具備し、
   前記車輪の接地面から前記バッテリーの高さの中点までの距離は、前記接地面から前記車輪の車軸の軸線までの距離よりも低く、
   前記収納部には、前記バッテリーを収納するためのトレイが引き出し可能に設けられ、
   前記トレイの引き出し方向の端部側下面には、前記バッテリーの落下を防止するための
   山形状のストッパー部が設けられることを特徴とする自律走行装置。
2. 前記装置本体には、その上面部として天板が設けられ、
   前記天板は、前記バッテリーが前記ストッパー部を乗り越えて前記トレイから引き出される際に、前記バッテリーが所定の高さまで上方に持ち上げられることを防止することを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。
3. 前記天板の前記バッテリーの引き出し側の端部付近には、緩衝材が設けられ、
   前記緩衝材は、前記バッテリーが前記ストッパー部を乗り越えて前記トレイから引き出される際に、前記天板に対する前記バッテリーの衝撃を緩衝することを特徴とする請求項２に記載の自律走行装置。
4. 車輪と、
   装置本体と、
   前記装置本体内における前記装置本体に設けられ、前記車輪を駆動して前記装置本体を自律走行させる動力源と、
   前記動力源に電力を供給するためのバッテリーと、
   前記装置本体の内部に前記バッテリーを収納するための収納部と、
   前記バッテリーが収納された前記収納部を覆うための開閉可能な扉と、
   前記扉が開けられたときに、弾性力により前記バッテリーを収納された状態から前記装置本体から取り出すための取り出し位置へと移動させる弾性部材を有するバッテリー移動部と、
   を具備し、
   前記車輪の接地面から前記バッテリーの高さの中点までの距離は、前記接地面から前記車輪の車軸の軸線までの距離よりも低くすることを特徴とする自律走行装置。

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