CN109466268A - 移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有车轮的移动体，该移动体即使在具有凹凸的不平整地上行驶，也能够稳定地行驶，且能够抑制搬运物的高度方向的位置的变动，从而能够稳定地对搬运物进行搬运。移动体(100)具备：躯体(110)；左右一对的第一车轮(112a)；左右一对的第二车轮(112b)；将第一车轮(112a)与第二车轮(112b)连结的左右一对的第一平行连杆(113)；将左右一对的第一平行连杆(113)连结的第二平行连杆(114)；将第二平行连杆(114)与躯体(110)连结，并使躯体(110)相对于第二平行连杆(114)的高度方向的位置变化的高度变更部(115)；以及检测所述躯体的状态的状态检测部(124)。

Description

移动体
技术领域
本发明涉及具有车轮的移动体。
背景技术
以往，已知有如下的移动体，该移动体即使在行驶路面具有凹凸的不平整地上行驶，通过将载置台保持为水平也能够稳定地搬运装载物(例如，参照专利文献1)。
如图4所示，专利文献1公开的移动体具有四个车轮。左右一对的前轮与左右一对的后轮通过长条体的车轮支承臂210连结。而且，支承前轮的车轮支承臂210和支承后轮的车轮支承臂210分别配置在壳体211的前端侧和后端侧。而且，在壳体211上，经由台支承臂213而安装有载置台212。
将左右一对的车轮连结的车轮支承臂210以能够绕着侧倾轴(与移动体的行进方向平行的轴)转动的方式安装于壳体211。
另外，支承载置台212的台支承臂213以能够绕着俯仰轴(与侧倾轴垂直地相交的左右方向的轴)转动的方式安装于壳体211。
具备这样的结构的移动体在通过台阶等不平整地时，通过控制绕侧倾轴的车轮支承臂210的角度和绕俯仰轴的台支承臂213的角度而能够将载置台212在保持为水平的状态下移动。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利5105528号公报
然而，在专利文献1公开的移动体中，虽然考虑到维持在台阶等不平整地上行驶时的载置台212的姿势的情况，但是未考虑到载置台212的上下方向的位置的变动。因此，在载置台212收容液体等而移动体行驶时，存在由于载置台212的上下方向的变动而导致液体洒落的问题。
另外，在移动体越过台阶时，需要瞬间地向车轮施加大的驱动力。这样的情况下，车轮开始猛力地上升，但是专利文献1公开的移动体的载置台212由于相对于壳体211而上下方向的位置被固定，因此载置台212也猛力地上升。因此，在载置台212上载置有搬运物的情况下，容易发生搬运物相对于载置台212的位置偏离等，存在无法将搬运物稳定地搬运的担心。
发明内容
本发明目的在于提供一种移动体，该移动体即使在具有凹凸的不平整地上行驶，也能够稳定地行驶，且能够抑制搬运物的高度方向的位置的变动，从而能够稳定地对搬运物进行搬运。
【用于解决课题的方案】
为了实现上述目的，本发明的移动体具备：躯体；支承躯体的左右一对的第一车轮；处于比第一车轮靠行进方向后侧的位置的左右一对的第二车轮；将第一车轮与第二车轮连结的左右一对的第一平行连杆；将左右一对的第一平行连杆连结的第二平行连杆；将第二平行连杆与躯体连结，并使躯体相对于第二平行连杆的高度方向的位置变化的高度变更部；以及检测躯体的状态的状态检测部。
【发明效果】
根据本发明的移动体，即使在具有凹凸的不平整地上行驶，也能够稳定地行驶，且能够抑制搬运物的高度方向的位置的变动，从而能够稳定地对搬运物进行搬运。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的移动体的概要的侧视图。
图2是表示图1的A-A剖面的剖视图。
图3是表示与控制部的输入输出相关的各部的功能的框图。
图4是说明专利文献1记载的移动体的图。
【符号说明】
100 移动体
110 躯体
111 驱动轮
112a 前侧辅助轮
112b 后侧辅助轮
113 第一平行连杆
113a 平行连杆
113b 前侧辅助轮支承构件
113c 后侧辅助轮支承构件
114 第二平行连杆
115 高度变更部
116 障碍物检测部
117 控制部
117a 驱动控制部
117b 高度控制部
119 连结用具
120 弹性构件
121 支承轴
122 驱动部
123 高度驱动部
124 状态检测部
125 驱动轮保持构件
131 支承轴
132 第二平行连杆保持构件
210 车轮支承臂
211 壳体
212 载置台
213 台支承臂
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，对于相同的结构要素标注相同符号。而且，附图为了便于理解而示意性地表示各个结构要素。
图1是表示本发明的实施方式的移动体100的概要的侧视图。而且，图2是表示图1的A-A剖面的图。
如图1或图2所示，本发明的实施方式的移动体100具备：躯体110；对躯体110进行支承的左右一对的驱动轮111；在躯体110的前方设置的左右一对的前侧辅助轮112a；在躯体110的后方设置的左右一对的后侧辅助轮112b；将前侧辅助轮112a与后侧辅助轮112b连结的左右一对的第一平行连杆113(相当于图1的113a、113b及113c)；将左右一对的第一平行连杆113连结的第二平行连杆114；对第二平行连杆114进行保持的第二平行连杆保持构件132；将第二平行连杆保持构件132与躯体110连结并使第二平行连杆保持构件132相对于躯体110的高度变化的高度变更部115；检测躯体110的状态的状态检测部124；控制部117。
躯体110是在其上部配置控制部117的箱形的框体。躯体110在内部或上部具备载置搬运物的载置部。
左右一对的驱动轮111是对躯体110进行支承并通过进行旋转驱动而使躯体110移动的构件。驱动轮111通过被传递收容于躯体110的驱动部(未图示)的动力而旋转。
左右一对的驱动轮111旋转自如地保持于与躯体110连结的驱动轮保持构件125。驱动轮保持构件125是一端部转动自如地保持于躯体110的侧面且另一端部与弹性构件120连结的构件。
弹性构件120的一端部与躯体110的侧面连结，另一端部与驱动轮保持构件125连接。弹性构件120是例如气弹簧。
由于移动体100的自重而使力沿压缩方向作用于弹性构件120。换言之，弹性构件120是使力向推起躯体110的方向发挥作用、并对躯体110进行支承的构件。
左右一对的前侧辅助轮112a是如上所述在躯体110的前方设置的辅助轮。前侧辅助轮112a是所谓的自由式的脚轮，设置成绕与第一平行连杆113垂直的垂直轴旋转自如。
左右一对的后侧辅助轮112b是如上所述在躯体110的后方设置的辅助轮。后侧辅助轮112b是所谓的自由式的脚轮，后侧辅助轮112b设置成绕与第一平行连杆113垂直的垂直轴旋转自如。
前侧辅助轮112a和后侧辅助轮112b设置成绕垂直轴旋转自如，因此在使左右一对的驱动轮111相互向反方向旋转时，移动体100原地回旋。
第一平行连杆113是将前侧辅助轮112a与后侧辅助轮112b连结的构件。而且，第一平行连杆113包括上下一对的平行连杆113a、支承于前侧辅助轮112a的L字型的前侧辅助轮支承构件113b、支承于后侧辅助轮112b的L字型的后侧辅助轮支承构件113c。
在平行连杆113a的前端部及前侧辅助轮支承构件113b设有贯通孔，通过将连结用具119穿过上述的贯通孔而将平行连杆113a与前侧辅助轮支承构件113b连结。
另外，在平行连杆113a的后端部及后侧辅助轮支承构件113c设有贯通孔，通过将连结用具119穿过上述的贯通孔而将平行连杆113a与后侧辅助轮支承构件113c连结。而且，上下一对的平行连杆113a的大致中央部分通过支承轴121而连结于第二平行连杆114。
第一平行连杆113以移动体100的行进方向前侧的部位相对于水平面而言向上的方式配置。因此，与第一平行连杆113水平配置的情况相比，前侧辅助轮112a与台阶接触而开始上升时，顺畅地向上方位移。
第一平行连杆113与水平面所成的角度θ优选为5度以上且20度以下。如果将θ设定为小于5度的值，则即使在越过10mm左右的台阶的情况下，前侧辅助轮112a也无法顺畅地上升，需要使驱动部产生大的驱动力。因此，不得不使驱动部(电动马达等)大型化。
另一方面，如果将θ设定为大于20度的值，则与将θ设定为小值的情况相比，前侧辅助轮112a与后侧辅助轮112b的距离变短，移动体100的稳定性变差。
另外，第一平行连杆113的行进方向的连杆长优选设定得比前侧辅助轮112a与后侧辅助轮112b之间的距离短，即，优选使前侧辅助轮112a与后侧辅助轮112b之间的距离长于第一平行连杆113的行进方向的连杆长。这种情况下，相较于第一平行连杆113的行进方向的连杆长设为与前侧辅助轮112a和后侧辅助轮112b之间的距离相同的距离的情况，辅助轮112a、112b间的距离变长，移动体100能够更稳定地越过台阶等凸部。
第二平行连杆114是将左右一对的第一平行连杆113连结的构件。第二平行连杆114构成平行连杆机构。第二平行连杆114在大致中央部分通过支承轴131而轴支承于第二平行连杆保持构件132。
高度变更部115是将躯体110与第二平行连杆保持构件132连结、变更第二平行连杆保持构件132相对于躯体110的高度方向的位置的构件。高度变更部115由例如齿条齿轮等直动机构或伸缩架等连杆机构形成。
如图2所示，在高度变更部115由伸缩架形成时，伸缩架的下侧的接头部连结于躯体110，上侧的接头部通过支承轴131而与第二平行连杆114一起连结于第二平行连杆保持构件132。
另外，在躯体110设有以下侧的接头部为支点而使连杆旋转用的高度驱动部(未图示)。高度驱动部是例如伺服马达等电动马达。
当使高度驱动部向正反的任一方旋转时，构成伸缩架的连杆以沿纵向伸长的方式变形。此时，相对于躯体110，第二平行连杆保持构件132被向上方推起。即，躯体110相对于第二平行连杆保持构件132的相对位置向下方位移。
另一方面，当使高度驱动部向另一方旋转时，连杆以沿横向伸长的方式变形。此时，第二平行连杆保持构件132相对于躯体110而被向下方压下。即，躯体110相对于第二平行连杆保持构件132的相对位置向上方位移。
控制部117是对移动体100的各部进行控制的处理器等控制装置。控制部117如上所述配置在躯体110的上部。但是，控制部117的配置并不局限于此，也可以收容于躯体110的内部。关于控制部117的功能，使用图3在后文进行详细说明。
接下来，说明与控制部117的输入输出相关的各部的功能。图3是表示与控制部117的输入输出相关的各部的功能的框图。控制部117接收状态检测部124及障碍物检测部116输出的输出信号。而且，控制部117基于状态检测部124及障碍物检测部116输出的输出信号等，对驱动部122和高度驱动部123进行驱动控制。
状态检测部124是为了将从路面至躯体110的高度保持为固定而检测移动体100的状态的检测部。状态检测部124是例如计测从路面至躯体110的高度的光传感器。或者，状态检测部124是例如检测躯体110的高度方向的加速度的加速度传感器。状态检测部124将表示检测到的值的检测信号向控制部117输出。
障碍物检测部116是检测在移动体100的周边存在的物体的检测部。障碍物检测部116是例如红外线激光传感器。障碍物检测部116检测物体存在的方向及从障碍物检测部116至物体的距离，并将表示检测到的信息的检测信号向控制部117输出。
控制部117是进行移动体100的行驶控制的控制装置。控制部117具备驱动控制部117a和高度控制部117b。
驱动控制部117a是向驱动部122输出控制信号来控制驱动部122的控制装置。驱动控制部117a例如基于从操作部输入的操作输入信息来生成控制信号。而且，驱动控制部117a例如也可以基于存储于存储部的计算机程序来生成控制信号。
另外，驱动控制部117a基于从障碍物检测部116输出的检测信号来判定障碍物的位置，以使移动体100避开检测到的障碍物而行驶的方式控制驱动部122。
高度控制部117b是控制高度驱动部123的控制装置。高度控制部117b向高度驱动部123输出控制信号来控制高度驱动部123。
驱动部122如上所述是使驱动轮111驱动的驱动装置。驱动部122是例如伺服马达、步进马达等电动马达。驱动部122基于从驱动控制部117a输出的控制信号而被驱动。
高度驱动部123如上所述是驱动高度变更部115的驱动装置。高度驱动部123是例如伺服马达、步进马达等电动马达。而且，高度驱动部123基于从高度控制部117b输出的控制信号而被驱动。
接下来，说明移动体100通过行驶路径上的凸部时的、移动体100各部的行为。
当左右一对的前侧辅助轮112a中的任一方或两方与凸部抵接时，前侧辅助轮112a为了越过凸部而开始上升。此时，第一平行连杆113从前侧辅助轮112a承受力，以支承轴121为支点而前方上升地转动。
如上所述，第一平行连杆113以前侧相对于水平面而言向上的方式配置，因此前侧辅助轮112a能够顺畅地上升而到达凸部的上部。
此时，移动体100虽然承受绕俯仰轴的力，但由于第一平行连杆113以支承轴121为支点转动，因此躯体110能够保持水平的姿势。
另外，在左右一对的前侧辅助轮112a中的仅一方的前侧辅助轮112a越过凸部时，移动体100进一步承受绕侧倾轴的力。此时，将第一平行连杆113连结的第二平行连杆114以支承轴131为支点转动，因此躯体110能够保持水平的姿势。
另外，高度控制部117b在移动体100通过凸部时，使高度驱动部123驱动，以将从路面至躯体110的高度保持为固定的方式进行控制。
例如，在状态检测部124是检测从路面至躯体110的高度的光传感器的情况下，当前侧辅助轮112a沿着凸部开始上升时，通过状态检测部124检测到从路面至躯体110的高度升高的情况。
当检测到从路面起算的躯体110的高度升高的情况时，高度控制部117b对高度驱动部123进行驱动。高度驱动部123向规定的方向旋转，以使躯体110相对于第二平行连杆保持构件132的相对位置向下方位移的方式使高度变更部115工作。
由此，高度控制部117b对应于前侧辅助轮112a的上升而使躯体110相对于第二平行连杆保持构件132的位置位移，能够将从路面至躯体110的高度保持为固定。
由此，能够防止与前侧辅助轮112a上行于凸部的情况相伴的躯体110的高度的急剧的变化。
另外，在状态检测部124为加速度传感器的情况下，当前侧辅助轮112a沿着凸部开始上升时，躯体110的高度方向的加速度被检测。当通过状态检测部124检测到躯体110的加速度时，高度控制部117b以使躯体110的加速度成为0的方式使高度驱动部123驱动，使躯体110相对于第二平行连杆114的相对位置向下方位移。
由此，高度控制部117b对应于前侧辅助轮112a的上升而使躯体110相对于第二平行连杆保持构件132的位置位移，能够将从路面至躯体110的高度保持为固定。
另外，当前侧辅助轮112a从上行的凸部开始下降时，通过状态检测部124检测到从路面至躯体110的高度降低的情况。当检测到从路面至躯体110的高度降低的情况时，高度控制部117b对高度驱动部123进行驱动。高度驱动部123向规定的方向的反方向旋转，以使躯体110相对于第二平行连杆保持构件132的相对位置向上方位移的方式使高度变更部115工作。
由此，高度控制部117b对应于前侧辅助轮112a的下降而使躯体110相对于第二平行连杆保持构件132的相对位置变化，能够将从路面至躯体110的高度保持为固定。
需要说明的是，在上述的实施方式中，示出了在前侧辅助轮112a越过凸部时，第一平行连杆113被动地绕支承轴121转动，第二平行连杆114被动地绕支承轴131转动的形态，但是并不局限于此。
例如，也可以设置使第一平行连杆113和第二平行连杆114中的任一方或两方摆动的马达，对应于台阶形状而主动地使第一平行连杆113和第二平行连杆114中的任一方或两方转动。
这种情况下，通过上述的障碍物检测部116检测在移动体100的行进方向上存在的障碍物的高度。以对应于由障碍物检测部116检测到的障碍物的高度而使前侧辅助轮112a上升的方式控制第一平行连杆113和第二平行连杆114中的任一方或两方的角度。
另外，在左侧的前侧辅助轮112a的行驶路径与右侧的前侧辅助轮112a的行驶路径上分别存在高度不同的障碍物的情况下，根据上述的障碍物的高度之差而使第二平行连杆114转动。这种情况下，通过障碍物检测部116检测上述的障碍物的高度之差。
这样，对应于障碍物而主动地使第一平行连杆113和第二平行连杆114中的任一方或两方转动，由此移动体100能够更顺畅地越过凸部等台阶。
另外，在上述实施方式中，示出了高度变更部115与第二平行连杆114一起连结于第二平行连杆保持构件132的形态。然而，没有限定为这样的形态。例如，在高度变更部115由齿条齿轮构成时，可以将高度变更部115连结于第二平行连杆保持构件132，并将第二平行连杆保持构件132连结于第二平行连杆114。
另外，在上述实施方式中，设为在躯体110的前后方向大致中央部设置驱动轮111，在驱动轮111的前方和后方设置辅助轮的结构，但是并不局限于这样的结构。
例如，可以不设置上述实施方式的驱动轮111而使后侧辅助轮112b进行驱动。这种情况下，后侧辅助轮112b将朝向固定为前后方向而安装于后侧辅助轮支承构件113c。
另外，在移动体100被其他的移动体100牵引的情况下，也可以不设置驱动部122。
由此，能够通过更简易的结构得到与上述实施方式同样的效果。
【产业上的可利用性】
本发明在自主移动机器人或自动驾驶的领域中能够广泛地利用。

Claims (9)

1.一种移动体，其特征在于，具备：
躯体；
支承所述躯体的左右一对的第一车轮；
处于比所述第一车轮靠行进方向后侧的位置的左右一对的第二车轮；
将所述第一车轮与所述第二车轮连结的左右一对的第一平行连杆；
将左右一对的所述第一平行连杆连结的第二平行连杆；
将所述第二平行连杆与所述躯体连结，并使所述躯体相对于所述第二平行连杆的高度方向的位置变化的高度变更部；以及
检测所述躯体的状态的状态检测部。
2.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，
所述移动体具备控制部，该控制部基于所述状态检测部检测到的状态，以维持从路面起算的所述躯体的高度的方式控制所述高度变更部。
3.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，
所述第一平行连杆设置为相对于行进方向而前侧向上。
4.根据权利要求3所述的移动体，其特征在于，
所述第一平行连杆与水平面之间的角度为5度以上且20度以下。
5.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，
所述移动体具备障碍物检测部，该障碍物检测部检测行进方向上存在的障碍物的高度，
所述第一平行连杆对应于由所述障碍物检测部检测到的所述障碍物的高度而转动。
6.根据权利要求5所述的移动体，其特征在于，
所述障碍物检测部检测左右各自的所述第一车轮的行进方向前方存在的障碍物的高度，
所述第二平行连杆对应于由所述障碍物检测部检测到的所述障碍物的高度之差而转动。
7.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，
所述第一平行连杆的行进方向的连杆长比所述第一车轮与所述第二车轮之间的距离短。
8.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，
所述状态检测部是检测从所述路面起算的所述躯体的高度的传感器。
9.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，
所述状态检测部是检测所述躯体的加速度的传感器。
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