CN107922020B - 行进设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种可以在两个方向上通过履带行进和滚动行进而行进的行进体，其设置有：主体1；由所述主体1支撑并且可以围绕旋转轴线L1旋转的一对履带单元5；履带致动器40和滚动致动器60。所述履带致动器40驱动所述履带单元5的一对履带结构20A、20B，使得所述行进体在所述旋转轴线L1的方向上执行履带行进。所述滚动致动器60使所述履带单元5围绕所述旋转轴线L1滚动，使得所述行进体在与所述旋转轴线L1垂直的方向上执行滚动行进。为了对所述履带行进做好准备，所述履带单元5基于来自旋转编码器72的取向信息滚动，以便在可行进的取向上取向。

Description

行进设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种可以在两个方向上移动的行进设备，以及一种用于控制该行进设备的方法。

背景技术

专利文献1中公开的一种机器人(行进设备)包括在主体的前后方向上延伸的、设置在主体的左边和右边的一对履带装置。所述履带装置中的每一个包括前轮和后轮以及缠绕在轮周围的带(环状条形构件)。

具有上述特征的机器人可以通过以相同速度在相同方向上旋转地驱动左履带装置和右履带装置来向前或向后移动。该机器人可以通过以不同速度旋转地驱动左履带装置和右履带装置来向左或向右转动而绘出曲线。此外，该机器人可以在不同方向上旋转地驱动左履带装置和右履带装置来进行枢转转动(就地转动而不移动)。

该机器人不能通过在以直角弯曲的狭窄通道的转角处进行枢转转动来改变方向。由于地面的阻力干扰履带装置的旋转驱动，该机器人也不能通过在不平坦的地面上枢轴转动来改变方向。

此外，在目的地在倾斜方向上的情况下，该机器人可能无法线性地移动到该目的地，并且因此可能无法准确地达到该目的地。

专利文献2公开了一种可以在两个方向上移动并且可以解决上述问题的机器人。该机器人包括在第一方向上延伸、并且在与第一方向正交的第二方向上彼此间隔开的一对履带装置。该履带装置中的每一个包括可围绕在第一方向上延伸的旋转轴线旋转的履带单元。该履带单元包括在第一方向上延伸的支撑件以及一对履带结构，所述一对履带结构安装到该支撑件，并且彼此相对，而且旋转轴线在其之间延伸。

专利文献2的机器人可以通过驱动所述一对履带单元的履带结构在第一方向上移动。以该方式移动的模式在下文中称为“履带移动”。

该机器人可以通过使所述一对履带单元围绕旋转轴线旋转，并且在第二方向上滚动来在第二方向上移动。以该方式移动的模式在下文中称为“滚动移动”(日文：“ロ-リング走行”)。

专利文献2的机器人可以通过在履带移动和滚动移动之间进行选择(而不是通过枢转转动)来改变移动方向从第一方向到第二方向、以及从第二方向到第一方向。此外，该机器人可以通过同时执行履带移动和滚动移动而在任何倾斜方向上线性地移动。以该方式移动的模式在下文中称为“倾斜移动”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2007-191153

专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2009-241916

发明内容

本发明要解决的问题

专利文献2的机器人的每一个履带单元包括可移动区域和不可移动区域。当履带单元在可移动区域处与地面接触时，可以通过所述一对驱动履带结构来移动该机器人。当履带单元在不可移动区域处与地面接触时，该机器人不能执行履带移动。例如，当履带单元的一对履带结构大致水平地取向时，履带单元在不可移动区域处与地面接触，并且该机器人不能启动履带移动。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供了一种行进设备，包括：主体；多个履带装置，其由所述主体支撑，并且在第一方向上延伸，所述多个履带装置在与所述第一方向正交的第二方向上彼此间隔开，其中，所述多个履带装置中的每一个包括履带单元、履带致动器和滚动致动器，所述履带单元由所述主体支撑，使得所述履带单元可围绕在所述第一方向上延伸的第一旋转轴线旋转；每个履带单元包括沿着所述第一旋转轴线延伸的支撑件、以及设置在所述支撑件上的一对履带结构，所述一对履带结构彼此间隔开，所述第一旋转轴线在其之间延伸；所述行进设备通过所述履带致动器驱动所述一对履带结构来在所述第一方向上执行履带移动；所述行进设备通过所述滚动致动器使所述履带单元围绕所述第一旋转轴线滚动来在所述第二方向上执行滚动移动；所述履带单元包括可移动区域和不可移动区域，其中，当所述履带单元在所述可移动区域处与地面接触时，所述一对履带结构中的至少一个与地面接触，并且可以通过驱动所述履带结构来执行所述履带移动，并且其中，当所述履带单元在所述不可移动区域处与地面接触时，不可以通过驱动所述履带结构来执行所述履带移动；所述行进设备还包括检测所述履带单元的各自姿势的姿势传感器、以及控制所述履带致动器和所述滚动致动器的控制设备；并且，为了为所述履带移动做好准备，所述控制设备通过基于来自所述姿势传感器的所述履带单元的姿势信息驱动所述滚动致动器来执行所述履带单元的姿势控制，以使所述履带单元各自采取可移动姿势，在所述可移动姿势中，所述履带单元在各自的可移动区域处与地面接触。

根据上述特征，将所述履带单元的姿势控制为可移动姿势，使所述行进设备确实地执行履带移动。

在本发明的一个方面中，一旦在所述滚动移动期间接收到停止指令信号，则所述控制设备基于来自所述姿势传感器的姿势信息判断所述履带单元是否处于所述可移动姿势，并且如果所述判断为肯定的，则所述控制设备立即使所述行进设备停止移动，并且如果所述判断为否定的，则所述控制设备使所述履带单元继续滚动，直到所述履带单元各自采取所述可移动姿势。

根据上述特征，由于在所述滚动移动结束时执行所述履带单元的姿势控制，所述行进设备可以在所述姿势控制之后平稳地启动履带移动。

所述控制设备通过同时执行所述滚动移动和所述履带移动来使所述行进设备执行倾斜移动，并且，一旦在所述倾斜移动期间接收到停止指令信号，则所述控制设备立即使所述行进设备停止履带移动，并且基于来自所述姿势传感器的姿势信息判断所述履带单元是否处于所述可移动姿势，并且，如果所述判断为肯定的，则所述控制设备立即使所述行进设备停止滚动移动，并且如果所述判断为否定的，则所述控制设备使所述履带单元继续滚动，直到所述履带单元各自采取所述可移动姿势。

根据上述特征，由于在所述倾斜移动结束时执行所述履带单元的姿势控制，所述行进设备可以平稳地启动履带移动。

在本发明的另一方面中，一旦在所述行进设备停止时接收到用于启动所述履带移动的启动指令信号，则所述控制设备基于来自所述姿势传感器的姿势信息判断所述履带单元是否处于所述可移动姿势，并且如果所述判断为肯定的，则所述控制设备立即使所述行进设备启动所述履带移动，并且如果所述判断为否定的，则所述控制设备在使所述履带单元滚动直到所述履带单元各自采取所述可移动姿势之后，使所述行进设备启动所述履带移动。

如果所述判断为否定的，则所述控制设备通过使所述多个履带单元在相同的方向上滚动来控制所述多个履带单元的姿势。

所述多个履带单元包括一对履带单元，如果所述判断为否定的，则所述控制设备保持所述履带单元中的一个停止，所述控制设备使所述履带单元中的另一个滚动，并且在完成对所述履带单元中的另一个的姿势控制之后，所述控制设备控制所述履带单元中的该一个的姿势，并保持所述履带单元中的另一个停止。

根据上述特征，即使以伴随有滚动方式地执行所述履带单元的姿势控制，也可以抑制所述行进设备的移动。

所述多个履带单元包括一对履带单元，并且如果所述判断结果为否定的，则所述控制设备使所述一对履带单元在相反的方向上同时滚动，并且从而控制所述履带单元的对的姿势。根据上述特征，即使以伴随有滚动的方式执行所述履带单元的姿势控制，也可以将所述行进设备的移动抑制到最小程度。

优选地，所述履带单元的可移动姿势为基准姿势，其中，所述一对履带结构与地面接触。根据上述特征，可以以稳定的方式启动所述履带移动。

所述履带单元的履带结构中的每一个包括在所述第一旋转轴线的方向上彼此间隔开设置的一对轮子、缠绕在所述轮子的周围的环状条形构件、以及附接到所述环状条形构件的多个接地面突耳，所述一对轮子由所述支撑件支撑，使得所述轮子可围绕第二旋转轴线旋转，所述第二旋转轴线彼此平行并且与所述第一旋转轴线正交，一对地面接触结构附接到所述履带单元的支撑件，所述地面接触结构在所述第二旋转轴线的方向上在所述履带结构之外邻接所述一对履带结构设置，并且所述地面接触结构提供所述不可移动区域。

根据本发明的方法提供了一种用于控制行进设备的方法，所述行进设备包括：主体；以及多个履带装置，其由所述主体支撑，并且在第一方向上延伸，所述多个履带装置在与所述第一方向正交的第二方向上彼此间隔开，其中所述多个履带装置中的每一个包括履带单元、履带致动器和滚动致动器，所述履带单元由所述主体支撑，使得所述履带单元可围绕在所述第一方向上延伸的第一旋转轴线旋转，每个履带单元包括沿着所述第一旋转轴线延伸的支撑件、以及设置在所述支撑件上的一对履带结构，所述一对履带结构彼此间隔开，所述第一旋转轴线在其之间延伸，所述行进设备通过所述履带致动器驱动所述一对履带结构来在所述第一方向上执行履带移动，所述行进设备通过所述滚动致动器使所述履带单元围绕所述第一旋转轴线滚动来在所述第二方向上执行滚动移动，所述履带单元包括可移动区域和不可移动区域，其中，当所述履带单元在所述可移动区域处与地面接触时，所述一对履带结构中的至少一个与地面接触，并且可以通过驱动所述履带结构来执行所述履带移动，并且其中，当所述履带单元在所述不可移动区域处与地面接触时，不可以通过驱动所述履带结构来执行所述履带移动，所述方法包括：通过基于来自所述姿势传感器的所述履带单元的姿势信息驱动所述滚动致动器来控制所述履带单元的姿势以为履带移动做好准备，以使所述履带单元各自采取可移动姿势，在所述可移动姿势中，所述履带单元各自在所述可移动区域处与地面接触。

本发明的有益效果

根据本发明，所述行进设备可以在不刮擦地面的情况下直角转向从而改变方向，并且可以在倾斜方向上正直地移动。此外，可以通过所述履带单元的姿势控制确实地启动所述履带移动。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的机器人(行进设备)的平面图，该机器人具有并入其中的一对履带装置，其省略了一些特征而示出。

图2是机器人的底部视图。

图3是从图1中的箭头A的方向观看的机器人的侧视图，其省略了一些特征而示出。

图4是机器人的侧视图，示出其处于一状态，在该状态中履带装置的履带单元的相应的姿势与图3中示出的姿势具有90度的不同。

图5是从图1中的箭头B的方向观看的履带单元的侧视图。

图6是履带单元的纵向截面图。

图7是用于控制机器人的移动的系统框图。

图8是履带单元的姿势控制的流程图，一旦在机器人移动时接收到移动停止指令信号，则执行该控制。

图9是履带单元的姿势控制的流程图，一旦在机器人不移动时接收到履带移动启动指令信号，则执行该控制。

图10是根据本发明的另一方面的履带单元的姿势控制的流程图，一旦在机器人不移动时接收到履带移动启动指令信号，则执行该控制。

图11是根据本发明的又一方面的履带单元的姿势控制的流程图，一旦在机器人不移动时接收到履带移动启动指令信号，则执行该方法。

图12是根据本发明的第二实施例的机器人(行进设备)的平面图，该机器人具有并入其中的鳍状履带装置。

图13是根据第二实施例的机器人的侧视图。

具体实施方式

在下文中将参考附图描述根据本发明的第一实施例的机器人(行进设备)。图1和图2中限定了彼此正交的方向X(第一方向)和方向Y(第二方向)。

如图1至图3所示，机器人包括具有平板的形状的主体1。观察装置(例如摄像机)和可以按需要用于各种工作的工作臂等安装在主体1上。收发器和电池也安装在主体1上。根据来自远程控制器71(仅在图7中示出)的控制信号执行稍后描述的移动控制。

一对履带装置2、2设置在主体1的下表面上。履带装置2、2在方向Y上彼此间隔开。

履带装置2、2中的每一个包括履带单元5，其具有在方向X上延伸的条形配置。履带单元5可以围绕在方向X上延伸的第一旋转轴线L1滚动，如稍后将描述的。

如图6所示，履带单元5包括支撑件10、安装在支撑件10上的一对履带结构20A、20B、以及安装在支撑件10上的一对地面接触结构30A、30B。

支撑件10包括一对条形侧板11，其在方向X(第一旋转轴线L1的方向)上彼此平行地延伸且彼此相对，第一旋转轴线L1在其之间延伸。支撑件10还包括可旋转地连接到侧板11的一个端部部分的驱动轴12、连接到侧板11的另一端部部分的从动轴13、以及固定到侧板11的中间部分的固定板14。

驱动轴12和从动轴13的中心轴线L2、L2’在与第一旋转轴线L1正交的方向上彼此平行地延伸。中心轴线L2、L2’分别设置为稍后描述的链轮21、22的旋转轴线(第二旋转轴线)。

所述一对履带结构20A、20B彼此间隔开，并且彼此相对，第一旋转轴线L1在其之间延伸。履带结构20A、20B中的每一个包括在第一旋转轴线L1的方向上彼此间隔开的驱动链轮21(轮)和从动链轮22(轮)的组、缠绕在链轮21、22的周围的链条23(环状条形构件)、以及由例如橡胶制成的并且以均匀间隔固定到链条23的诸多接地面突耳24。

一个履带结构20A的驱动链轮21直接固定到驱动轴12，并且另一履带结构20B的驱动链轮21经由稍后描述的斜齿轮42b固定到驱动轴12。

一对履带结构20A、20B的从动轮22、22由从动轴13可旋转地支撑。

一对地面接触结构30A、30B在第二旋转轴线L2、L2’的方向上在履带结构20A、20B之外邻接所述一对履带结构20A、20B而设置。地面接触结构30A、30B中的每一个包括在第一旋转轴线L1的方向上间隔布置的多个(在本实施例中为五个)地面接触板31(地面接触构件)。地面接触板31由例如橡胶制成，并且固定到侧板11的外表面。地面接触板31在第二旋转轴线L2、L2’的方向上从侧板11正交地凸出。

如图3所示，履带结构20A、20B的对和地面接触结构30A、30B的对一起为履带单元5提供圆柱形的配置。具体地，履带结构20A、20B的接地面突耳24的外表面、以及地面接触结构30A、30B的地面接触板31的外表面具有圆弧形的配置，并且沿着在链轮21、22之间的围绕第一旋转轴线L1的假想圆柱形表面布置。凹口31a形成在地面接触板31的外表面上。

在该实施例中，如图6所示，用于旋转地驱动一对履带结构20A、20B的履带致动器40设置在履带单元5内。

履带致动器40包括固定到支撑件10的固定板14的电机41、以及将电机41的旋转扭矩传递到履带结构20A、20B的驱动链轮21、21的扭矩传递机构42。扭矩传递机构42包括固定到电机41的输出轴的斜齿轮42a、以及可与斜齿轮42a接合的斜齿轮42b。电机41的旋转扭矩经由斜齿轮42a、42b传递到履带结构20B的驱动链轮21，并经由驱动轴12进一步传递到履带结构20A的驱动链轮21。因此，一对履带结构20A、20B在相同的方向上以相同的速度同时被驱动。电机41可以正向和反向地旋转。

如图2和图6所示，履带单元5的相反的端部部分由主体1支撑，使得履带单元5可围绕第一旋转轴线L1旋转。详情如下。

一对支架51、52固定到主体1的下表面上。支架51、52在第一旋转轴线L1的方向上彼此远离设置，履带单元5设置在其之间。

沿着第一旋转轴线L1设置的扭矩传递轴53(扭矩传递构件)由支架51可旋转地支撑。扭矩传递轴53经由履带结构20A、20B的对的一个端部部分之间的间隙延伸到履带单元5内。扭矩传递轴53的远端端部部分连接到支撑件10的驱动轴12。在该连接状态下，允许驱动轴12围绕第二旋转轴线L2旋转。

沿着第一旋转轴线L1设置的支撑轴54(支撑构件)由支架52可旋转地支撑。支撑轴54经由履带结构20A、20B的对的另一端部部分之间的间隙延伸到履带单元5内。支撑轴54的远端端部部分固定到支撑件10的从动轴13。支撑轴54可以固定到支架52，并且可旋转地连接到从动轴13。

如图2所示，通过滚动致动器60使履带单元5围绕第一旋转轴线L1旋转。滚动致动器60包括固定到支架51的电机61、以及将电机61的旋转扭矩传递到扭矩传递轴53的扭矩传递机构62。电机61可以正向和反向地旋转。

扭矩传递机构62包括固定到电机61的输出轴的正时带轮62a、固定到扭矩传递轴53的正时带轮62b、以及缠绕在正时带轮62a、62b的周围的正时带62c。

如图3和图4所示，通过滚动来改变履带单元5的姿势。在履带单元5的外周上，履带结构20A、20B占据的角度范围Θ1为可移动区域，地面接触结构30A、30B占据的角度范围Θ2为不可移动区域。在履带单元5在可移动区域处与地面接触的状态下，履带结构20A、20B中的至少一个与地面接触。因此，可以通过驱动履带结构20A、20B来执行履带移动。在履带单元5在不可移动区域处与地面接触的状态下，履带结构20A、20B不与地面接触。因此，即使驱动履带致动器40，履带结构20A、20B会空转，并且不能执行履带移动。

用于控制具有上述特征的机器人的移动的系统包括控制设备70、远程控制器71和旋转编码器72，如图7所示。控制设备70设置在主体1上。如图6所示，在每一个履带装置2中，旋转编码器72设置在支架51上，并且检测扭矩传递轴53的旋转角度，并且从而检测履带单元5的姿势。旋转编码器72可以检测支撑轴54的旋转角度。

下面将描述借助一对履带装置2、2的机器人的移动。在履带装置2、2的每一个中，如果在一状态下驱动履带致动器40的电机41，在该状态中，所述一对履带结构20A、20B与地面接触(如图3所示)，或者履带结构中的一个与地面接触，则履带结构20A、20B的驱动链轮21、21在相同的方向上同时被旋转地驱动。因此，履带装置2可以在方向X上移动(履带移动)。通过以相同的速度在相同的方向上旋转一对履带装置2、2的电机41、41，机器人可以在方向X上直线移动。

当驱动一对履带装置2的滚动致动器60的电机61时，履带单元5围绕第一旋转轴线L1旋转(滚动)。通过所述一对履带装置2在相同的方向上同时执行滚动，机器人可以在方向Y上直线移动(滚动移动)。

在履带单元5滚动时，履带结构20A、20B的接地面突耳24、以及地面接触结构30A、30B的地面接触板31交替地与地面接触，从而交替地支承负载。

通过从由电机41、61中的一个驱动切换到由电机41、61中的另一个驱动，可以在不枢转主体1的情况下将移动的方向改变90度。

通过同时驱动电机41、61二者，并且控制电机的旋转速度和方向，机器人可以在倾斜方向上线性地移动(倾斜移动)。在倾斜移动中，通过履带单元5的滚动，履带结构20A、20B的上部部分和下部部分频繁地切换位置。然而，通过在履带单元5在其不可移动区域处与地面接触时(在地面接触结构30的地面接触板31与地面接触时)切换电机41的旋转方向，机器人可以确实地在倾斜的方向上移动。

如上所述，仅在履带单元5在可移动区域处与地面接触时才可以执行履带移动。当所述一对履带结构20A、20B与地面接触时，如图3特别地示出，可以确实地执行履带移动。图3中示出的履带单元的姿势称为基准姿势。

下面将详细描述用于使履带单元5采取可移动姿势(本实施例中的基准姿势)从而确实地启动履带移动的控制。

图8示出了当控制设备70在机器人正在移动时接收移动停止指令信号时执行的控制。

在步骤101中，确定当前的控制模式。如果确定正在执行履带移动，则工作流程进行到步骤102，在该步骤中，停止电机41，从而停止履带移动。

如果在步骤101中确定正在执行滚动移动，则在步骤103中判断履带单元5的对是否处于基准姿势。如果判断为否定的，则继续滚动移动。即，继续在接收到移动停止指令信号之前执行滚动移动的相同方向上滚动。如果在步骤103中判断为肯定的，则停止电机61以停止滚动移动。

如果在步骤101中确定正在执行倾斜移动，则在步骤105中停止履带移动，然后工作流程进行到步骤106，在该步骤中判断履带单元5的对是否处于基准姿势。如果判断为否定的，则继续滚动移动。即，继续在与接收到移动停止指令信号之前相同的方向上滚动。如果在步骤106中判断为肯定的，则工作流程进行到步骤107，在该步骤中停止滚动移动。

如上所述，在接收到移动停止指令信号之后，控制履带单元5的姿势采取基准姿势作为移动的最后一步。因此，不会给下一履带移动或下一倾斜移动带来问题。

在上述控制中，在接收到移动停止指令信号之后控制履带单元5的姿势。替代地，如图9所示，在机器人停止的状态下，在接收到履带移动启动指令信号之后，可以在启动履带移动之前立即控制履带单元对5的姿势。具体地，在步骤111中判断履带单元5是否处于基准姿势。如果判断为否定的，则工作流程进行到步骤112，在该步骤中，使所述一对履带单元5在相同方向上滚动。滚动方向可以是预定的方向，或者可以是履带单元5可以容易地从当前姿势达到基准姿势的方向。如果在步骤111中判断为肯定的，则工作流程进行到步骤113，在该步骤中中停止滚动，并且然后到步骤114，在该步骤中启动履带移动。

在图9中示出的控制中，为了姿势控制，机器人在方向Y上移动与履带单元5的滚动对应的距离。因此，机器人进行履带移动的出发点发生位移。在图10中示出的控制中，可以抑制该位移。

在机器人停止的状态下，一旦接收到履带移动启动指令信号，则在步骤121中判断履带单元5的对是否处于基准姿势。如果判断为肯定的，则工作流程进行到步骤128，在该步骤中立即启动履带移动。

如果在步骤121中判断为否定的，则工作流程进行到步骤122，在步骤122中执行履带单元5中的一个的滚动。由于此时履带单元5中的另一个停止，因此可以抑制通过滚动的机器人的移动。

如果在步骤123中确定履带单元5中的一个达到了基准姿势，则工作流程进行到步骤124，在该步骤中，履带单元5中的这一个的滚动被停止。

接下来，在步骤125中，执行履带单元5中的另一个的滚动。由于此时履带单元5中的所述一个停止，因此可以抑制由滚动造成的机器人的移动。

接下来，在步骤126中，如果确定履带单元5中的另一个达到基准姿势，则工作流程进行到步骤127，在该步骤中，履带单元5中的另一个的滚动停止，并且然后到步骤128，在该步骤中启动履带移动。

在图11中示出的控制中，可以进一步抑制由对一对履带单元5的姿势控制造成的移动出发点的位移。具体地，在机器人停止的状态下，一旦接收到履带移动启动指令信号，在步骤131中判断履带单元5是否处于基准姿势。如果判断为肯定的，则工作流程进行到步骤137，在该步骤中立即开始履带移动。

如果在步骤131中判断为否定的，则工作流程进行到步骤132，在该步骤中，使履带单元5在相反的方向上滚动。因此，机器人几乎不移动。

接下来，在步骤133中，判断履带单元5中的一个是否达到基准姿势。如果判断为肯定的，则工作流程进行到步骤134，在该步骤中，停止履带单元5中的这一个的滚动。接下来，在步骤135中，判断履带单元5的另一个是否达到基准姿势。如果判断为否定的，则使履带单元5中的另一个继续滚动。如果判断为肯定的，则工作流程进行到步骤136，在该步骤中停止履带单元5中的另一个的滚动，并且然后到步骤137，在该步骤中启动履带移动。

在图11中示出的控制中，如果控制设备在所述一对履带单元5处于图4中示出的姿势时接收到履带移动启动指令，则该一对履带单元5同时达到基准姿势，并且使该一对履带单元5同时停止滚动。

在下文中将参考图12和图13描述本发明的第二实施例。在对第二实施例的描述中，与第一实施例的特征对应的特征使用相同或相似的附图标记，并且将省略其详细描述。

机器人包括两对鳍状履带装置2’。

在第二实施例的履带装置2’中，履带单元5’的一个端部部分由具有盒形的支撑件80支撑，使得履带单元5’可围绕第一旋转轴线L1旋转。履带单元5’的另一端部部分为自由端部。

滚动致动器60’设置在支撑件80中。具体地，滚动致动器60’的电机61’固定在支撑件80的顶表面上，并且扭矩传递机构62’接收在支撑件80的内部。电机61’的旋转扭矩经由扭矩传递机构62’和扭矩传递轴53传递到履带单元5，并且履带单元5’被滚动。

支撑件80由设置在主体1中的鳍状致动器90支撑，使得支撑件80可围绕第三旋转轴线L3旋转。第三旋转轴线L3在方向Y上延伸。在方向Y上彼此相对的履带装置2’的对的第三旋转轴线L3沿着相同的直线延伸。

鳍状致动器90的电机91使支撑件80围绕第三旋转轴线L3正向和反向地旋转。因此，履带单元5’在竖直方向上旋转180度，如图13中的箭头所指示的。当机器人向前移动并且遇到障碍物时，由于履带单元5’在竖直方向上的旋转，机器人可以容易地移动越过障碍物。

也可以在第二实施例中执行图8至图11中示出的控制。可以执行该控制，将设置在方向Y上的一侧的两个履带装置2’当作第一实施例的一个履带装置2，并且将设置在方向Y上的另一侧的两个履带装置2’当作第一实施例的另一履带装置2。

本发明不限于上述实施例，并且可以进行各种修改。

在上述实施例中，控制履带单元以便占据图3中示出的基准姿势作为可移动姿势。替代地，可移动姿势可以是任何姿势，只要履带单元在角度范围Θ1中的可移动区域处与地面接触。在这种情况下，在图8至图11中示出的控制的判断步骤中，可以用判断“履带单元5是否在可移动区域处与地面接触”来代替判断“履带单元是否处于基准姿势”。

履带单元的姿势控制的反馈信号可以是来自设置在支撑件10上的倾斜度传感器(代替旋转编码器)的信号。

履带结构可以包括一对轮子和带，所述带缠绕在轮子的周围，并且可通过摩擦或通过销与轮子的外周接合。

在第一实施例中，履带单元5可以在其一个端部处可旋转地被支撑。

在机器人的移动控制中，可以省略“倾斜移动”，并且可以仅执行“履带移动”和“滚动移动”。

可以省略远程控制器。在这种情况下，机器人的控制设备可以自动地执行移动控制模式的选择、启动移动和停止移动、基于来自各种传感器的信号执行履带单元的姿势控制。

履带致动器和滚动致动器的布置不限于上述实施例的布置，并且可以采用各种变形。例如，履带致动器的电机可以以与滚动致动器类似的方式设置在履带单元之外。例如，如果例如该布置应用于第一实施例，则电机41可以固定到履带单元5之外的支架52。支撑轴54可以在履带单元5内延伸很长，支撑轴的内端54可以固定到斜齿轮42a，并且支撑轴54的外端可以连接到电动机41。

工业实用性

本发明可以应用于行进设备，例如可以在两个方向上移动的机器人。

Claims (10)

1.一种行进设备，包括：

主体(1)；以及

多个履带装置(2；2’)，其由所述主体(1)支撑，并且在第一方向上延伸，所述多个履带装置(2；2’)在与所述第一方向正交的第二方向上彼此间隔开，

其中，所述多个履带装置(2；2’)中的每一个包括履带单元(5；5’)、履带致动器(40)、以及滚动致动器(60；60’)，所述履带单元由所述主体(1)支撑，使得所述履带单元(5；5’)能够围绕在所述第一方向上延伸的第一旋转轴线(L1)旋转；

每个履带单元(5；5’)包括沿着所述第一旋转轴线(L1)延伸的支撑件(10)、以及设置在所述支撑件(10)上的一对履带结构(20A，20B)，所述一对履带结构彼此间隔开，所述第一旋转轴线(L1)在所述一对履带结构之间延伸；

所述行进设备通过所述履带致动器(40)驱动所述一对履带结构(20A，20B)而在所述第一方向上执行履带移动；

所述行进设备通过所述滚动致动器(60；60’)使所述履带单元(5；5’)围绕所述第一旋转轴线(L1)滚动而在所述第二方向上执行滚动移动；

所述履带单元(5；5’)包括可移动区域和不可移动区域，其中，当所述履带单元(5；5’)在所述可移动区域处与地面接触时，所述一对履带结构(20A，20B)中的至少一个与地面接触，并且能够通过驱动所述履带结构执行所述履带移动，并且其中，当所述履带单元(5；5’)在所述不可移动区域处与地面接触时，不能够通过驱动所述履带结构执行所述履带移动；

所述行进设备还包括检测所述履带单元(5；5’)的各自的姿势的姿势传感器(72)、以及控制所述履带致动器(40)和所述滚动致动器(60；60’)的控制设备(70)；并且

为了对所述履带移动做好准备，所述控制设备(70)通过基于来自所述姿势传感器(72)的所述履带单元(5；5’)的姿势信息驱动所述滚动致动器(60；60’)来执行对所述履带单元的姿势控制，以使所述履带单元各自采取可移动姿势，在处于所述可移动姿势时，所述履带单元在各自的可移动区域处与地面接触。

2.根据权利要求1所述的行进设备，其中，一旦在所述滚动移动期间接收到停止指令信号，则所述控制设备(70)基于来自所述姿势传感器(72)的姿势信息判断所述履带单元(5；5’)是否处于所述可移动姿势中，并且如果所述判断为肯定的，则所述控制设备(70)立即使所述行进设备停止移动，并且如果所述判断为否定的，则所述控制设备(70)使所述履带单元继续滚动，直到所述履带单元各自采取所述可移动姿势。

3.根据权利要求1所述的行进设备，其中，所述控制设备(70)通过同时执行所述滚动移动和所述履带移动来使所述行进设备执行倾斜移动，并且一旦在所述倾斜移动期间接收到停止指令信号，则所述控制设备(70)立即使所述行进设备停止所述履带移动，并且基于来自所述姿势传感器(72)的姿势信息判断所述履带单元(5；5’)是否处于所述可移动姿势，并且如果所述判断为肯定的，则所述控制设备(70)立即使所述行进设备停止滚动移动，并且如果所述判断为否定的，则所述控制设备(70)使所述履带单元继续滚动，直到所述履带单元各自采取所述可移动姿势。

4.根据权利要求1所述的行进设备，其中，一旦在所述行进设备停止时接收到用于启动所述履带移动的启动指令信号，则所述控制设备(70)基于来自所述姿势传感器(72)的姿势信息判断所述履带单元(5；5’)是否处于所述可移动姿势，并且如果所述判断为肯定的，则所述控制设备(70)立即使所述行进设备启动所述履带移动，并且如果所述判断为否定的，则所述控制设备(70)在使所述履带单元滚动直到所述履带单元各自采取所述可移动姿势之后，使所述行进设备启动所述履带移动。

5.根据权利要求4所述的行进设备，其中，如果所述判断为否定的，则所述控制设备(70)通过使所述多个履带单元(5；5’)在相同方向上滚动来控制所述多个履带单元(5；5’)的姿势。

6.根据权利要求4所述的行进设备，其中，所述多个履带单元(5；5’)包括一对履带单元(5；5’)，

如果所述判断为否定的，则所述控制设备(70)使所述履带单元(5；5’)中的一个保持停止，所述控制设备(70)使所述履带单元(5；5’)中的另一个滚动，并且在完成对所述履带单元(5；5’)中的另一个的姿势控制之后，所述控制设备(70)控制所述履带单元(5；5’)中的所述一个的姿势，同时使所述履带单元(5；5’)中的所述另一个保持停止。

7.根据权利要求4所述的行进设备，其中，所述多个履带单元(5；5’)包括一对履带单元(5；5’)，并且

如果所述判断结果为否定的，则所述控制设备(70)使所述一对履带单元(5；5’)在相反方向上同时滚动，从而控制所述一对履带单元(5；5’)的姿势。

8.根据权利要求1所述的行进设备，其中，所述履带单元(5；5’)的可移动姿势为基准姿势，在处于所述基准姿势时，所述一对履带结构(20A，20B)与地面接触。

9.根据权利要求1所述的行进设备，其中，所述履带单元(5；5’)的履带结构(20A，20B)中的每一个包括在所述第一旋转轴线(L1)的方向上彼此间隔开设置的一对轮子(21，22)、缠绕在所述轮子(21，22)的周围的环状条形构件(23)、以及附接到所述环状条形构件(23)的多个接地面突耳(24)，

所述一对轮子(21，22)由所述支撑件(10)支撑，使得所述轮围绕第二旋转轴线(L2，L2’)可旋转，所述第二旋转轴线彼此平行，并且与所述第一旋转轴线正交，

一对地面接触结构(30A，30B)附接到所述履带单元(5；5’)的支撑件(10)，

所述地面接触结构(30A，30B)在所述第二旋转轴线(L2，L2’)的方向上在所述履带结构(20A，20B)的外侧邻近所述一对履带结构设置，并且

所述地面接触结构(30A，30B)提供所述不可移动区域。

10.一种用于控制行进设备的方法，

所述行进设备包括：

主体(1)；以及

多个履带装置(2；2’)，其由所述主体(1)支撑，并且在第一方向上延伸，所述多个履带装置(2；2’)在与所述第一方向正交的第二方向上彼此间隔开，其中

所述多个履带装置(2；2’)中的每一个包括履带单元(5；5’)、履带致动器(40)、以及滚动致动器(60；60’)，所述履带单元由所述主体(1)支撑，使得所述履带单元(5；5’)能够围绕在所述第一方向上延伸的第一旋转轴线(L1)旋转；

每个履带单元(5；5’)包括沿着所述第一旋转轴线(L1)延伸的支撑件(10)、以及设置在所述支撑件(10)上的一对履带结构(20A，20B)，所述一对履带结构彼此间隔开，所述第一旋转轴线(L1)在所述一对履带结构之间延伸，

所述行进设备通过所述履带致动器(40)驱动所述一对履带结构(20A，20B)而在所述第一方向上执行履带移动，

所述行进设备通过所述滚动致动器(60；60’)使所述履带单元(5；5’)围绕所述第一旋转轴线(L1)滚动而在所述第二方向上执行滚动移动；

所述履带单元(5；5’)包括可移动区域和不可移动区域，其中，当所述履带单元(5；5’)在所述可移动区域处与地面接触时，所述一对履带结构(20A，20B)中的至少一个与地面接触，并且能够通过驱动所述履带结构(20A，20B)来执行所述履带移动，并且其中，当所述履带单元(5；5’)在所述不可移动区域处与地面接触时，不能够通过驱动所述履带结构来执行所述履带移动，

所述方法包括：

通过基于来自姿势传感器(72)的所述履带单元(5；5’)的姿势信息驱动所述滚动致动器(60；60’)来控制所述履带单元(5；5’)的姿势以为履带移动做好准备，以使所述履带单元(5；5’)各自采取可移动姿势，在处于所述可移动姿势时，所述履带单元(5；5’)各自在所述可移动区域处与地面接触。

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