JPS6033172A - Travelling and walking vehicle - Google Patents

Travelling and walking vehicle

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Publication number
JPS6033172A
JPS6033172A JP58142481A JP14248183A JPS6033172A JP S6033172 A JPS6033172 A JP S6033172A JP 58142481 A JP58142481 A JP 58142481A JP 14248183 A JP14248183 A JP 14248183A JP S6033172 A JPS6033172 A JP S6033172A
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JP
Japan
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legs
motors
vehicle body
walking
stairs
Prior art date
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Application number
JP58142481A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Funakubo
舟久保 煕康
Hiroshi Miyaji
宏 宮地
Takesumi Doi
健純 土肥
Yukio Sekiguchi
行雄 関口
Hisashi Isomura
磯村 恒
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/022Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members consisting of members having both rotational and walking movements

Abstract

PURPOSE:To make the walking device of a wheel chair compact and light- weight, and as well to make it possible to ascend and descend stairs, by attaching, to the vehicle body of the wheel chair, more than 5 link legs each composed of more than five joints and provided with a wheel at its tread section, anc by providing two walking and travelling motors to the root section of each link leg. CONSTITUTION:More than five legs 2 through 7 each consisting of linkage provide at its tread section with a wheel and having more than 5 joints, are attached to a vehicle body 1, and two travelling and walking motors are provided to each leg. Upon travelling on a flat surface ground the legs 4, 5 are raised, and the control of speed and position is made in accordance with data from encoders disposed in the motors 14, 15. Upon ascending stairs the height and width of each step are measured when the stairs are identified by sensors, and the moving amounts of the legs 2 through 7 are computed in a central control unit. The motors are operated in association with the outputs of drive units so that the legs 2 through 7 carry out their walking operation. The sensors detect the angle made between a seat 17 and the gravitation, and therefore, motors for controlling the attitude of the seat, maintain the seat in its horizontal attitude.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、′車いす等に適用できる階段昇降機能を具備
した走行・歩行装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a running/walking device having a stair climbing function that can be applied to a wheelchair or the like.

従来より、階段昇降機能を具備するロボットが種々提案
されているが、これらは無人工場や、原子炉内等での作
業用のロボットであり、構造的に非常に大きく、車いす
に適用するには問題がある。
Various robots with the ability to ascend and descend stairs have been proposed, but these robots are used for work in unmanned factories and nuclear reactors, and are structurally very large, making it difficult to apply them to wheelchairs. There's a problem.

例えば、クローラ(履帯)を装備したものが知られてい
るが、これを車いす用に適用した場合には、通常の車い
すに比し重量ががなり重くなり、また旋回半径も大きく
、−船道路や住宅の中でも使用できるものではない。
For example, wheelchairs equipped with crawlers are known, but when applied to wheelchairs, they are heavier and have a larger turning radius than regular wheelchairs. It cannot be used inside or inside a house.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、軽量で、全体をコンパクトに構成できて
、車いすに適用できる階段昇降機能を具備した走行・歩
行装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a running/walking device that is lightweight, has a compact overall structure, and is equipped with a stair climbing function that can be applied to a wheelchair. be.

すなわち、本発明は、接地部に車輪を設けた5節以上の
リンクからなる脚を車体本体に5本以上装備すると共に
、各脚の付は根側にそれぞれ歩行動作用モータを2個配
置し、かつ該歩行動作用モ−クを車体本体に固定してな
ることを特徴としている。
That is, in the present invention, the vehicle body is equipped with five or more legs consisting of links of five or more sections each having a wheel on the ground-contacting part, and two motors for walking action are arranged on the root side of each leg. , and the walking action effecting moke is fixed to the vehicle body.

また、さらに前記車体本体に、人あるいは物を載せる支
持台を揺動可能に装備し、該支持台と車体本体との間に
支持台を水平に維持する姿勢制御機構を設けてなること
を特徴としている。
Further, the vehicle body is further provided with a swingable support platform on which a person or an object is placed, and an attitude control mechanism is provided between the support platform and the vehicle body to maintain the support platform horizontally. It is said that

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明を車いすに適用した一例を示す側面図、
第2図は一部切欠して示した部分側面図、第3図は一部
省略して示した部分断面図である。
FIG. 1 is a side view showing an example of applying the present invention to a wheelchair;
FIG. 2 is a partially cutaway side view, and FIG. 3 is a partially cutaway partially sectional view.

本実施例の車いすば、6本の脚を装備して、歩行動作を
することで階段を昇降する。また、平地走行機能と姿勢
制御機能も具備している。
The wheelchair of this embodiment is equipped with six legs and can go up and down stairs by walking. It is also equipped with flat ground driving and attitude control functions.

すなわち、車体本体1の両側面の前後、中央位置には、
脚2〜7がそれぞれ装備されている。これら脚2〜7は
5節のリンクで構成されていて、その接地部には車輪8
〜13が設けられている。
That is, at the front, rear, and center positions on both sides of the vehicle body 1,
Legs 2 to 7 are each equipped. These legs 2 to 7 are composed of five-section links, and the ground contact part has wheels 8.
~13 are provided.

後側の脚6,7には、それぞれ走行動作用のモータ14
,15が設けられていて、これら走行動作用のモータ1
4,15により後輪12.13が駆動される。
The rear legs 6 and 7 each have a motor 14 for running action.
, 15 are provided, and the motor 1 for these running actions
4 and 15 drive the rear wheels 12 and 13.

平地走行時や停止時では、第1図に示すように、前側の
脚2,3と後側の脚6,7で車体本体1を支えている。
When the vehicle is traveling on flat ground or stopped, the vehicle body 1 is supported by the front legs 2 and 3 and the rear legs 6 and 7, as shown in FIG.

中央の脚4,5は、平地走行時や停止時では地面から離
れており、階段昇降時に接地して車体本体1を支える。
The central legs 4 and 5 are apart from the ground when running on level ground or when stopped, and touch the ground to support the vehicle body 1 when going up and down stairs.

各脚2〜7は、車体本体1に固定した12個の歩行動作
用のモータ16により駆動されて、階段の昇降や段差の
乗り越しを行う。
Each of the legs 2 to 7 is driven by 12 motors 16 for walking action fixed to the vehicle body 1, and is used to go up and down stairs and to go over steps.

また、車体本体1には座いす17を支持した支持台18
が揺動可能に装備されていて、姿勢制御用のモータ19
とインターナルギヤ20を利用した姿勢制御機構21に
より座いす17を重力に対し常に水平に保持する。
In addition, a support stand 18 supporting the seat 17 is provided on the vehicle body 1.
is equipped with a swingable motor 19 for posture control.
The seat 17 is always held horizontally with respect to gravity by a posture control mechanism 21 using an internal gear 20.

以上が全体の概要である。次に脚2〜7の機構について
詳細に説明する。
The above is the overall overview. Next, the mechanisms of the legs 2 to 7 will be explained in detail.

脚2〜7は、前述のように、5節のリンクで構成されて
いる。そして、車体本体lの両側面に取付けられる各脚
2〜7の付は根側には、第3図に示すように2個の歩行
動作用のモータ16がそれぞれ配置されている。これら
モータ16は、車体本体1の側板1aの内面にそれぞれ
固定されている。
Legs 2 to 7 are composed of five-section links, as described above. As shown in FIG. 3, two motors 16 for walking motion are disposed at the base of each of the legs 2 to 7 attached to both sides of the vehicle body l. These motors 16 are each fixed to the inner surface of the side plate 1a of the vehicle body 1.

モータ16の一端部には駆動軸16aに直結してハーモ
ニックドライブギヤ22が設けられ、また他端部には同
様に駆動軸(図示せず)に直結してブレーキ23とエン
コーダ24とが設けられている。
A harmonic drive gear 22 is provided at one end of the motor 16 directly connected to the drive shaft 16a, and a brake 23 and an encoder 24 are provided at the other end similarly directly connected to the drive shaft (not shown). ing.

脚2〜7の付は根にはハーモニックドライブギヤ22の
出力軸22aが連結されていて、モータ16が回転する
と、この回転が減速されて付は根となるリンク2a、2
b〜7a、7bに伝達され、該リンク2a 、2b〜7
a、7bが回転する。これにより、脚2〜7の先端であ
る接地部が、第5図に示すような軌跡を描く。この脚2
〜7の各関節部の回転許容角度は純粋な5節リンクの場
合よりも小さく、このため接地部の描く軌跡の範囲は狭
くなっているが、階段を昇降するには十分である。
The output shaft 22a of the harmonic drive gear 22 is connected to the base of the legs 2 to 7, and when the motor 16 rotates, this rotation is decelerated and the base links 2a, 2 serve as the roots.
b~7a, 7b, and the links 2a, 2b~7
a and 7b rotate. As a result, the ground contact portions, which are the tips of the legs 2 to 7, draw trajectories as shown in FIG. this leg 2
The permissible rotation angle of each of the joints 7 to 7 is smaller than that of a pure five-bar link, so the range of the trajectory drawn by the ground contact part is narrower, but it is sufficient for going up and down stairs.

中央の脚4,5は、第3図に示すように、それを構成す
る各リンク4a 、5a〜4d、5dが互いにその回転
を規制しないように組合わされているため、車体本体1
の前後両方向を動作し得る。
As shown in FIG. 3, the center legs 4 and 5 are combined with each other so that their constituent links 4a, 5a to 4d, and 5d do not restrict their rotation.
It can operate both forward and backward.

この中央の脚4,5は階段昇降時に補助的な役割をする
These central legs 4 and 5 play an auxiliary role when going up and down stairs.

前脚2,3と後脚6,7では、それを構成するリンク2
a、3a〜2d、3d、6a、7a〜6d、7dが互い
に当たることがあるので、2個のモータ16を結ぶ線で
仕切られた一方の領域でしか動作できない。
For the front legs 2, 3 and the rear legs 6, 7, the link 2 that constitutes them
a, 3a to 2d, 3d, 6a, 7a to 6d, and 7d may hit each other, so the motors can only operate in one area partitioned by the line connecting the two motors 16.

前述のブレーキ23は、電磁クラッチ機構が内蔵されて
いて、モータ16に通電したときにのみ解除して脚2〜
7のリンクの回転を許容する。通常はスプリングの弾持
力を利用して脚2〜7のリンクの回転を阻止する。従っ
て、エネルギーの消費を抑えることができると共に、安
全性を確保することができる。
The aforementioned brake 23 has a built-in electromagnetic clutch mechanism, and is released only when the motor 16 is energized.
7 links are allowed to rotate. Normally, the elastic force of the spring is used to prevent the links of the legs 2 to 7 from rotating. Therefore, energy consumption can be suppressed and safety can be ensured.

また、エンコーダ24は、出力軸22aの回転角から脚
2〜7の位置を検知する。前脚2,3と後脚6,7には
ポテンショメータ(図示せず)が設けられていて、起動
時における脚2,3,6゜7の絶対位置を認識するよう
になっている。中央の脚4,5は常に一定の位置に復帰
するので、ポテンショメータを設ける必要はない。
Further, the encoder 24 detects the positions of the legs 2 to 7 from the rotation angle of the output shaft 22a. The front legs 2, 3 and the rear legs 6, 7 are provided with potentiometers (not shown) to recognize the absolute positions of the legs 2, 3, 6°7 at the time of starting. Since the central legs 4, 5 always return to a fixed position, there is no need to provide potentiometers.

なお、ポテンショメータだけでも脚2〜7の絶対位置を
検知できるが、精度が得られないので、本実施例ではエ
ンコーダ24とポテンショメータとを使用して、ポテン
ショメータで起動時の絶対位置を認識したら、後はエン
コーダで検知するようにしている。
Note that the absolute positions of the legs 2 to 7 can be detected using only the potentiometers, but the accuracy cannot be obtained, so in this embodiment, the encoder 24 and the potentiometers are used. is detected by an encoder.

前脚2,3に設けられる車輪8,9は、リンク2cl、
3dの軸線を中心としても回転し得るように構成されて
いる。
The wheels 8, 9 provided on the front legs 2, 3 are links 2cl,
It is configured so that it can also rotate around the 3d axis.

脚2〜7を構成するリンクは、5節以上のリンクであれ
ばよいが、本実施例のように5節のリンクにすると、階
段の昇降動作がスムーズに行える。
The links constituting the legs 2 to 7 may have five or more sections, but if the links have five sections as in this embodiment, the stairs can be moved up and down smoothly.

本発明のように脚2〜7の付は根側にそれぞれ2個のモ
ータ16を配設し、これらモータ16を車体本体1に固
定する方式では、第6図に示すような各関節部にモータ
16を配置する方式に比べ、脚先端に等しい荷重をかけ
たときに、個々のモータに対する負荷が小さくなり、小
型のモータでも大荷重を支えることができる。このため
、本発明では、車体の総重量が減り、さらにモータを小
型化できるという相乗効果が得られる。
In the method of the present invention, in which two motors 16 are disposed on the base sides of the legs 2 to 7, and these motors 16 are fixed to the vehicle body 1, each joint part as shown in FIG. Compared to a method in which the motors 16 are arranged, when an equal load is applied to the tip of the leg, the load on each motor is smaller, and even a small motor can support a large load. Therefore, according to the present invention, the total weight of the vehicle body can be reduced, and the motor can be made smaller, which is a synergistic effect.

なお、図示しないがモータ14,15にはエンコーダが
設けられており、また車輪8,9にはブレーキが設けら
れている。
Although not shown, the motors 14 and 15 are provided with encoders, and the wheels 8 and 9 are provided with brakes.

次に座いす17の姿勢制御機構21を詳細に説明する。Next, the posture control mechanism 21 of the seat 17 will be explained in detail.

車体本体1の底板1bの中央部には、ビン25を介して
支持アーム26が揺動可能に設けられている。そして、
この支持アーム26の上端部に、前述の支持台18が固
定されている。
A support arm 26 is swingably provided in the center of the bottom plate 1b of the vehicle body 1 via a bin 25. and,
The above-mentioned support stand 18 is fixed to the upper end of this support arm 26.

支持アーム26の上端部側の側面には前述の姿勢制御用
のモータ19が固定されている(第4図参照)。このモ
ータ19の駆動軸19aにはウオーム27が設けられて
いる。また、支持アーム26の上端部と支持台18の一
端部下面に設けたL宇金具28との間には、底板1bと
平行に伝動軸29が設けられている。この伝動軸29の
支持アーム26側の端部にはウオーム27と噛合するウ
オームホイール30が設けられ、また伝動軸29のL宇
金具28側の端部には側板1aの内面上端位置に固定し
た前述のインターナルギヤ20に噛合するピニオン31
が設けられている。
The above-described motor 19 for attitude control is fixed to the side surface of the upper end of the support arm 26 (see FIG. 4). A worm 27 is provided on the drive shaft 19a of this motor 19. Further, a transmission shaft 29 is provided between the upper end of the support arm 26 and an L bracket 28 provided on the lower surface of one end of the support base 18, parallel to the bottom plate 1b. A worm wheel 30 that meshes with the worm 27 is provided at the end of the transmission shaft 29 on the support arm 26 side, and a worm wheel 30 is provided at the end of the transmission shaft 29 on the L bracket 28 side, which is fixed at the upper end position of the inner surface of the side plate 1a. A pinion 31 meshing with the aforementioned internal gear 20
is provided.

モータ19が回転すると、ウオーム27とウオームホイ
ール30との噛合を介して伝動軸29に回転が伝わり、
ピニオン31が回転しつつインターナルギヤ20に沿っ
て移動する。これにより、座いす17が車体本体1に対
し回動されて、富に水平状態に維持される。
When the motor 19 rotates, the rotation is transmitted to the transmission shaft 29 through the engagement between the worm 27 and the worm wheel 30.
The pinion 31 moves along the internal gear 20 while rotating. As a result, the seat 17 is rotated relative to the vehicle body 1 and maintained in a highly horizontal state.

この姿勢制御機構21により、階段を昇降するときや段
差を乗り越えるときに、車体本体1が傾斜しても転倒す
る危険をなくすることができる。
This posture control mechanism 21 can eliminate the risk of overturning even if the vehicle body 1 is tilted when going up and down stairs or climbing over steps.

すなわち、第7図a、bに示すように、全体の重心位置
が後方にずれたりすることがなし)ので、転倒のおそれ
がない。同図Cに示すように、座1.)す17が車体本
体1に固定されていると、全体の重心位置が後方にずれ
るため、脚の接地範囲が限られ、後方へ転倒するおそれ
がある。
That is, as shown in FIGS. 7a and 7b, the entire center of gravity does not shift backward, so there is no risk of falling. As shown in Figure C, seat 1. ) If the seat 17 is fixed to the vehicle body 1, the entire center of gravity will shift rearward, which will limit the ground contact range of the legs, and there is a risk of the vehicle falling backwards.

本実施例では、モータ19と、このモータ19によって
回転されてインターナルギヤ20に沿って移動するピニ
オン31との間に距離を設けており、またモータ19を
車体本体1の傾斜に合せてわずかずつ回転させる構成で
あり、このためモータ19にかかる負荷は小さく、小型
のものでも十分に使用可能である。
In this embodiment, a distance is provided between the motor 19 and the pinion 31 that is rotated by the motor 19 and moves along the internal gear 20, and the motor 19 is moved slightly in line with the inclination of the vehicle body 1. The structure is such that the motor 19 is rotated in steps, so the load on the motor 19 is small, and even a small motor can be used satisfactorily.

次に上述の脚2〜7と姿勢制御機構21を制御する制御
装置32について詳細に説明する。
Next, the control device 32 that controls the legs 2 to 7 and the posture control mechanism 21 described above will be explained in detail.

制御装置32は、中央制御部33とモータ駆動ユニット
34とセンサユニット35とから構成されている。
The control device 32 includes a central control section 33, a motor drive unit 34, and a sensor unit 35.

中央制御部33は、16ビソトのマイクロコンピュータ
から構成され、センサユニット35から得られた情報と
現在の車いすの状態から、モータ14.15,16.1
9の出力を算出し、モータ駆動ユニット34に指令を与
える。
The central control unit 33 is composed of a 16-bit microcomputer, and controls the motors 14, 15, 16, 1 based on the information obtained from the sensor unit 35 and the current state of the wheelchair.
9 is calculated and a command is given to the motor drive unit 34.

モータ駆動ユニット34は、8ビツトのマイクロコンピ
ュータからなる制御部36とモータ駆動部37とを一組
としたものを各モータ14.ts、16,19ごとに設
けて構成され、中央制御部33からの指令を受けてモー
タ14,15,16.19をデジタル制御する。このと
き与えられる情報は、速度と変位である。制御部36に
は、エンコーダ24とポテンショメーク(図示せず)か
ら脚2〜7の位置情報が入力される。
The motor drive unit 34 includes a control section 36 and a motor drive section 37 each consisting of an 8-bit microcomputer. ts, 16, and 19, and digitally controls the motors 14, 15, 16, and 19 in response to commands from the central control unit 33. The information given at this time is velocity and displacement. Position information of the legs 2 to 7 is input to the control unit 36 from the encoder 24 and a potentiometer (not shown).

センサユニット35は、8ビツトのマイクロコンピュー
タからなる制御部38とセンサ制御部39とセンサ40
とから構成されている。制御部38では、センサ40か
らの信号の変換及び処理を行う。センサ40には、前述
のエンコーダ24とポテンショメータ(図示せず)とモ
ータ14,15に設けたエンコーダ(図示せず)の外に
、モータ電流値からモータ14,15,16,19の負
荷状態を検知するセンサと、階段、段差等の障害物を認
識する超音波センサと、座いす17と重力方向とのなす
角度θ(第11図参照)を検知する傾斜針とがある。こ
れらセンサ・40の情報にもとづいて各モニタ14,1
5,16,19が制御される。なお、超音波センサは、
階段等を認識する外に、階段までの距離と各ステップの
高さと奥行を測定する。
The sensor unit 35 includes a control section 38 consisting of an 8-bit microcomputer, a sensor control section 39, and a sensor 40.
It is composed of. The control unit 38 converts and processes signals from the sensor 40. In addition to the aforementioned encoder 24, potentiometer (not shown), and encoders (not shown) provided for the motors 14 and 15, the sensor 40 also detects the load state of the motors 14, 15, 16, and 19 from the motor current value. There are sensors for detecting obstacles, an ultrasonic sensor for recognizing obstacles such as stairs and steps, and an inclined needle for detecting the angle θ (see FIG. 11) between the seat 17 and the direction of gravity. Based on the information from these sensors 40, each monitor 14,1
5, 16, and 19 are controlled. In addition, the ultrasonic sensor is
In addition to recognizing stairs, etc., it also measures the distance to the stairs and the height and depth of each step.

上述のように制御装置32をユニットごとに分け、複数
のマイクロコンビニーりを使用して階層的に配置するこ
とにより処理の効率化を図ることができる。
As described above, processing efficiency can be improved by dividing the control device 32 into units and arranging them hierarchically using a plurality of micro convenience stores.

第9図及び第10図は、制御装置32の動作を示すフロ
ーチャートである。
9 and 10 are flowcharts showing the operation of the control device 32. FIG.

電源を投入すると、システム初期化が行なわれると共に
、ポテンショメータにより脚2,3,6.7の絶対位置
検出が行なわれる。なお、脚4゜5の始動位置は一定な
ので、位置検出は必要としない。
When the power is turned on, the system is initialized and the absolute positions of the legs 2, 3, 6.7 are detected by the potentiometers. Note that since the starting position of the legs 4.5 is constant, position detection is not required.

平地走行時では、脚4,5は地面から持ち上げである。When running on flat ground, the legs 4 and 5 are lifted off the ground.

モータ14,15に設けられたエンコーダ(図示せず)
の情報に基づいて速度と位置の制御が行なわれる。
Encoders provided on motors 14 and 15 (not shown)
Speed and position control is performed based on this information.

階段を昇るときには、センサ40により階段が認識され
、階段入口まで平地走行する。そして、センサ40によ
り各ステップの高さ及び巾(奥1テ)が測定される。こ
の測定値にもとづむ1で中央制御部33で脚2〜7の移
動量が算出され、この算出値がモータ駆動ユニット34
に出力される。これにより、各モータ16が動作して、
脚2〜7カ罵歩行動作するが、この歩行動作中にセンサ
40で詳しく階段の状態が検知され、この情報にもとづ
し)て前記移動量が補正される。階段を昇りきるまでこ
の操作が繰り返される。
When going up stairs, the sensor 40 recognizes the stairs and the vehicle runs on level ground until the entrance to the stairs. Then, the sensor 40 measures the height and width (back 1 te) of each step. Based on this measured value, the central control unit 33 calculates the amount of movement of the legs 2 to 7, and this calculated value is used by the motor drive unit 34.
is output to. As a result, each motor 16 operates,
Legs 2 to 7 perform a walking motion, and during this walking motion, the condition of the stairs is detected in detail by the sensor 40, and the amount of movement is corrected based on this information. This operation is repeated until you reach the top of the stairs.

また、階段を昇るときには、センサ40により座いす1
7と重力方向とのなす角度θ(第11図参照)が検知さ
れる。そして、この角度θ力く設定値φ(はぼ0°)と
比較され、等しくなし1ときしこは、設定値φとの差に
応じてモータ19の出力が算出され、モータ19が動作
する。この操作も階段を昇りきるまで繰り返される。こ
れにより、車体本体1が傾斜しても座いす17は常に水
平に維持される。階段を昇りきって平地走行に移るとき
には、モータ19の回転方向は昇り番まじめのときと反
対方向となる。
Also, when going up the stairs, the sensor 40 detects the seat 1.
7 and the direction of gravity (see FIG. 11) is detected. Then, this angle θ is compared with the set value φ (approximately 0°), and if it is not equal to 1, the output of the motor 19 is calculated according to the difference with the set value φ, and the motor 19 is operated. . This operation is repeated until you reach the top of the stairs. Thereby, the seat 17 is always maintained horizontally even if the vehicle body 1 is tilted. When the vehicle climbs up the stairs and starts traveling on flat ground, the rotation direction of the motor 19 is opposite to that when the vehicle is climbing the stairs.

次に第12図a −fを参照して階段昇降時における脚
2〜7の動作を詳細に説明する。
Next, the movements of the legs 2 to 7 when going up and down stairs will be described in detail with reference to FIGS. 12a-f.

本発明では、階段を昇降する場合でも平地を歩行する場
合でも、原理的には等しいアルゴリスムによって脚2〜
7の移動を行なうようにしている。
In the present invention, whether going up or down stairs or walking on flat ground, the same algorithm is used in principle to
I am trying to make 7 moves.

これは、地面に接している車輪が作る多角形の中に装置
の重心から重力方向に引いた垂線の足が入っていれば、
静的な状態では、安定で絶対に転倒することはないとい
うことに基づいている。
This means that if the leg of the perpendicular line drawn from the center of gravity of the device in the direction of gravity is included in the polygon formed by the wheels in contact with the ground,
This is based on the fact that in a static state, it is stable and will never fall over.

そこで、階段昇降時には、常に4本以上の足で車体本体
1を支えながら移動するようにしている。
Therefore, when moving up and down stairs, the vehicle body 1 is always supported with four or more legs.

すなわち、第12図aに示すように、脚2,3゜5.6
.7で車体本体1を支え、脚4を持ち上げてステップ4
からステップ3に移動させる。次いで同図すに示すよう
に、脚6をステップ5からステップ4に移動させる。こ
の後、同図C% fに示すように、脚5,7,2.3の
順で次のステップに移動させる。
That is, as shown in FIG. 12a, legs 2, 3° 5.6
.. 7 to support the vehicle body 1, lift the legs 4, and proceed to step 4.
Move to step 3. Next, as shown in the figure, the leg 6 is moved from step 5 to step 4. Thereafter, as shown in C%f of the figure, legs 5, 7, and 2.3 are moved to the next step in this order.

この動作をまとめると、次の表に示すようにななお、車
体本体1を支えている脚は、静止している訳ではなく、
1サイクル(第12図a = f )で車体本体1が階
段1段分移動するように制御されている。
To summarize this operation, as shown in the table below, the legs supporting the vehicle body 1 are not stationary;
The vehicle body 1 is controlled to move one step in one cycle (a=f in FIG. 12).

階段を降りる時は、昇る時と反対の動作を行なえばよい
When going down the stairs, do the opposite of what you do when going up.

平地走行時において、前脚2,3と後脚6,7のモータ
16を動作して、前車輪8,9と後車輪12.13との
距離を小さくすれば、旋回半径を小さくすることが可能
である。
When running on flat ground, the turning radius can be reduced by operating the motors 16 of the front legs 2, 3 and rear legs 6, 7 to reduce the distance between the front wheels 8, 9 and the rear wheels 12, 13. It is.

また、走行動作用モータ14,15の一方を正転し、他
方を逆転するように制御すると、前車輪8.9がリンク
2d、3dの軸線を中心として回転可能であるため、旋
回半径を小さく、かつ迅速に旋回動作が行なえる。
Furthermore, if one of the driving action motors 14, 15 is controlled to rotate in the forward direction and the other in the reverse direction, the front wheels 8.9 can rotate around the axes of the links 2d, 3d, thereby reducing the turning radius. , and allows quick turning movements.

本実施例のように、脚6,7に走行動作用モータ14,
15を設けると、該モータ14,15にかかる負荷は小
さくてすむ。換言すれば、走行動作用モータ14,15
として小型のものを使用できる。このため、車体全体の
重量を軽減でき、また、歩行動作用モータ16に負担を
かけることもない。さらに、車体本体1に装備する場合
のように複雑な回転伝達機構を必要とせず、構成が簡単
となる。
As in the present embodiment, the legs 6 and 7 are provided with a running action motor 14,
15, the load applied to the motors 14 and 15 can be reduced. In other words, the driving action motors 14, 15
You can use a small one as a. Therefore, the weight of the entire vehicle body can be reduced, and no burden is placed on the walking action motor 16. Furthermore, unlike the case where the vehicle body 1 is equipped with a complicated rotation transmission mechanism, the configuration is simple.

電源については図示しなかったが、バッテリが使用され
ている。バッテリは、車体本体1に搭載するか、あるい
は脚2〜7に搭載する。なお、制御装置32は太陽電池
で駆動するようにしてもよい。
Although not shown as a power source, a battery is used. The battery is mounted on the vehicle body 1 or on the legs 2 to 7. Note that the control device 32 may be driven by a solar battery.

なお、上記実施例では、脚を6本装備した場合を示した
が、少なくとも5本あればよい。このようにすれば、階
段昇降時に4本の脚で車体本体lを支えることができる
In addition, although the case where six legs were equipped was shown in the said Example, it is sufficient if there are at least five legs. In this way, the vehicle main body l can be supported by the four legs when going up and down stairs.

本発明の走行・歩行装置は車いす以外にも、無人工場や
原子炉内での作業ロボットとして使用することができる
The traveling/walking device of the present invention can be used not only as a wheelchair but also as a working robot in an unmanned factory or a nuclear reactor.

以上説明したように本発明によれば、5節以上のリンク
からなる脚を車体本体に5本以上装備して構成している
ので、クローラを使用したものに比して重量を軽減する
ことができると共に、全体をコンパクトにまとめること
ができ、かつ旋回半径を小さくして運動性能を向上させ
ることができる。
As explained above, according to the present invention, since the vehicle body is equipped with five or more legs each consisting of five or more links, the weight can be reduced compared to one using crawlers. At the same time, the whole can be made compact, and the turning radius can be reduced to improve maneuverability.

また、各脚の付は根側にそれぞれ2個の歩行動作用モー
タを配設し、かつ該モータを車体本体に固定するので、
各モータに作用する負荷が小さく、このためモータを小
型化できて、車体の総重量を軽減できるという相乗効果
が得られる。
In addition, two walking action motors are installed at the base of each leg, and the motors are fixed to the vehicle body.
The load acting on each motor is small, so the synergistic effect of reducing the size of the motor and reducing the total weight of the vehicle body is achieved.

さらに、姿勢制御機構により支持台を水平に維持するよ
うにしているので、階段昇降時において転倒するような
おそれがなく、安全である。
Furthermore, since the support base is maintained horizontally by the posture control mechanism, there is no risk of falling when going up or down stairs, and it is safe.

従って、本発明によれば、車いすに適用しても安全であ
り、一般道路や住宅の中でも使用できる。
Therefore, according to the present invention, it is safe even when applied to a wheelchair, and can be used on general roads and in houses.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は側面図
、第2図は一部切欠して示した部分側面図、第3図は一
部省略して示した部分断面図、第4図はウオームとウオ
ームホイールとの噛合状態を示す部分平面図、第5図は
脚の移動軌跡を示す図、第6図は比較例を示す説明図、
第7図a −cは姿勢制御機構の効果を説明する説明図
、第8図は制御装置のブロック図、第9図及び第10図
は制御装置の動作を示すフローチャート、第1I図は座
いすと重力方向のなす角度の説明図、第12図a w 
fは階段の昇降動作の説明図である。 1・・・・・・車体本体、2〜7・・・・・・脚、14
.15・・・・・・走行動作用モータ、16・・・・・
・歩行動作用モータ、17・・・・・・支持台、姿勢制
御機構〔19・・・・・・姿勢制御用モータ、26・・
・・・・支持アーム、27・・・・・・ウオーム、29
・・・・・・伝動軸、30・・・・・・ウオームホイー
ル、31・・・・・・ピニオン、20・・・・・・イン
ターナルギヤ〕、32・・・・・・制御装置。 特許出願人 舟 久 保 煕 康 代理人 瀧 野 秀 雄 第12囚
The drawings show one embodiment of the present invention; FIG. 1 is a side view, FIG. 2 is a partially cutaway side view, and FIG. 3 is a partially cutaway partially sectional view. FIG. 4 is a partial plan view showing the meshing state of the worm and the worm wheel, FIG. 5 is a diagram showing the locus of movement of the legs, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a comparative example.
7a-c are explanatory diagrams explaining the effects of the posture control mechanism, FIG. 8 is a block diagram of the control device, FIGS. 9 and 10 are flowcharts showing the operation of the control device, and FIG. An explanatory diagram of the angle formed by the direction of gravity and the direction of gravity, Figure 12 a w
f is an explanatory diagram of the movement up and down the stairs. 1...Car body, 2-7...Legs, 14
.. 15...Motor for running action, 16...
- Walking action motor, 17... Support stand, posture control mechanism [19... Posture control motor, 26...
... Support arm, 27 ... Worm, 29
......Transmission shaft, 30...Worm wheel, 31...Pinion, 20...Internal gear], 32...Control device. Patent applicant Hiroyasu Funa Kubo Agent Hideo Takino 12th prisoner

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11接地部に車輪を設けた5節以上のリンクからなる
脚を車体本体に5本以上装備すると共に、各脚の付は根
側にそれぞれ歩行動作用モータを2個配置し、かつ該歩
行動作用モータを車体本体に固定してなることを特徴と
する走行・歩行装置。 (2)接地部に車輪を設けた5節以上のリンクからなる
脚を車体本体に5本以上装備すると共に、各脚の付は根
側にそれぞれ歩行動作用モータを2個配置して該歩行動
作用モータを車体本体に固定し、かつ前記車体本体に人
あるいは物を載せる支持台を揺動可能に装備し、該支持
台と車体本体との間に支持台を水平に維持する姿勢制御
機構を設けてなることを特徴とする走行・歩行装置。
[Scope of Claims] (11) The vehicle body is equipped with five or more legs consisting of links of five or more sections with wheels provided at the ground-contacting part, and each leg is equipped with two motors for walking motion on the root side. A running/walking device characterized in that the walking action motor is fixed to the body of the vehicle. In addition, two walking action motors are arranged on the base side of each leg, and the walking action motors are fixed to the vehicle body, and a support base for placing a person or object on the vehicle body is provided. 1. A running/walking device that is swingably equipped and includes an attitude control mechanism that maintains the support platform horizontally between the support platform and the vehicle body.
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