JP2007161105A

JP2007161105A - 走行ロボット

Info

Publication number: JP2007161105A
Application number: JP2005360562A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Adachi; 忠司足立
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】不整地の走行性に優れているのは勿論のこと、整地での高速走行性にも優れ、加えて、オーバーハングを有するような障害物をも乗り越えることが可能である走行ロボットを提供する。
【解決手段】車体２と、車体２の前後左右の４箇所に配置した脚部３を備え、脚部３は車輪本体４ａを適宜ポジションで固定可能に正逆回転させる駆動機構４ｂを有する第一車輪４Ａ及び第二車輪４Ｂを具備していると共に、整地及び不整地の各走行モードに応じて脚部３の２個の車輪４のうちの適宜車輪４を接地させ且つ障害物乗り越えモードにおいて２個の車輪４のうちの一方の車輪４を水平軸回りに旋回させるモード切換機構１０を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、観測機器を搭載して走行する走行ロボットに係わり、障害物が存在する不整地を走行するのに適した走行ロボットに関するものである。

従来、上記した走行ロボットとしては、例えば、車体と、この車体の前後左右に配置した四つの脚部を備えたものがある。

脚部は、基端部分が車体に対して水平軸回りに揺動可能に支持された第一アームと、この第一アームの先端部分に配置した中間車輪と、基端部分が中間車輪の車軸回りに揺動可能に支持された第二アームと、この第二アームの先端部分に配置した先端車輪を具備しており、中間車輪及び先端車輪には、車輪本体を正逆回転させる駆動機構がそれぞれ内蔵してある。

この走行ロボットにおいて、整地や不整地を走行する場合には、四つの脚部の各中間車輪及び先端車輪をいずれも接地させて走行し、一方、障害物を乗り越える場合には、互いに独立して回転する前脚部の先端車輪，前脚部の中間車輪，後脚部の中間車輪及び後脚部の先端車輪が順次段差を這い上がるように両アームを揺動させるようになっている。
Ｌａｕｒｉａ，Ｍ．，ＰｉｇｕｅｔＹ．ａｎｄＳｉｅｇｗａｒｔ，Ｒ．（２００２）Ｏｃｔｏｐｕｓ−ＡｎＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＷｈｅｅｌｅｄＣｌｉｍｂｉｎｇＲｏｂｏｔ．ＰｕｂｌｉｓｈｅｄｂｙＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＬｉｍｉｔｅｄ，ＢｕｒｙＳｔＥｄｍｕｎｄｓａｎｄＬｏｎｄｏｎ，ＵＫ．

ところが、上記した走行ロボットにおいて、整地や不整地を走行する場合、四つの脚部の各中間車輪及び先端車輪をいずれも接地させて走行するようになっている都合上、平坦な整地を走行する際の高速性が良いとは言い難いという問題があった。

また、障害物を乗り越える場合において、前脚部の先端車輪，前脚部の中間車輪，後脚部の中間車輪及び後脚部の先端車輪が順次段差を這い上がるように両アームを揺動させるようにしているので、オーバーハングがある障害物を乗り越えることができないという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、不整地の走行性に優れているのは勿論のこと、整地での高速走行性にも優れ、加えて、オーバーハングを有するような障害物をも乗り越えることが可能である走行ロボットを提供することを目的としている。

本発明は、車体と、この車体の少なくとも前後左右の４箇所に配置した脚部を備え、脚部は、車輪本体及びこの車輪本体を適宜ポジションで固定可能に正逆回転させる駆動機構を有する車輪を少なくとも２個具備していると共に、整地走行モード及び不整地走行モードに応じて脚部における複数の車輪のうちの適宜車輪を選択して接地させ且つ障害物乗り越えモードにおいて複数の車輪のうちの少なくとも一つの車輪を水平軸回りに旋回させるモード切換機構を具備している構成としたことを特徴としており、この走行ロボットの構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の走行ロボットでは、モード切換機構によって不整地走行モードに切り換えると、各脚部の複数の自律式の車輪の中から適宜車輪が選択されて、例えば、全ての車輪が選択されて接地することから、接地する車輪が多い分だけ不整地の走行性に優れたものとなる。

また、モード切換機構によって整地走行モードに切り換えると、各脚部の複数の自律式の車輪の中から適宜車輪が選択されて、例えば、１個の車輪が選択されて接地することから、接地する車輪が少ない分だけ整地での高速走行性に優れたものとなる。

そして、オーバーハングを有する障害物を乗り越える場合には、モード切換機構によって障害物乗り越えモードに切り換えると、各脚部、特に前進側に位置する脚部において、複数の車輪のうちの少なくとも一つの車輪が水平軸回りに旋回して、障害物に覆い被さるようにして接地することから、この状態で障害物に接地している車輪を自律回転させれば、オーバーハングを有する障害物を乗り越え得ることとなる。

本発明の走行ロボットによれば、上記した構成としているので、不整地の走行性に優れているのは言うまでもなく、高速で整地を走行することができ、加えて、オーバーハングを有するような障害物をも踏破することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の走行ロボットにおいて、脚部は、第一車輪及び第二車輪の２個の車輪を具備し、モード切換機構は、基端部分が車体に対して水平軸回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に先端部分に第一車輪を配置した第一アームと、基端部分が第一車輪の車軸回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に先端部分に第二車輪を配置した第二アームを具備して、障害物乗り越えモードにおいて第二アームを回動させて第二車輪を水平軸である第一車輪の車軸回りに旋回させる構成を採用することが可能である。

この構成を採用した走行ロボットにおいて、不整地を走行する場合には、各脚部のモード切換機構の第一アームを車体に対してほぼ水平にして２個の自律式車輪をそれぞれ接地させれば、接地する車輪が多い分だけ不整地の走行性に優れたものとなる。

また、整地を走行する場合には、各脚部のモード切換機構の第一アーム及び第二アームをいずれも車体に対して垂直に伸ばして第二車輪のみを接地させれば、接地する車輪が少ない分だけ整地での高速走行性に優れたものとなる。

さらに、オーバーハングを有する障害物を乗り越える場合には、障害物乗り越えモードにおいて、前進側に位置する脚部のモード切換機構の第二アームを第一車輪の車軸回りに回動させて第二車輪を旋回させると、この第二車輪が障害物のオーバーハングに覆い被さるようにして接地することとなり、この状態で第二車輪の駆動機構を作動させて車輪本体を回転させれば、オーバーハングを有する障害物を乗り越え得ることとなる。

この際、前進側に位置する左右の脚部の各第二アームを交互に回動させれば、一層踏破性に優れたものとなる。

加えて、少なくとも前進側に位置する脚部のうちのいずれか一方の脚部の第二アームに把持機構を設けた構成としてもよく、この第二アームに把持機構を設けた場合には、車体に把持専用のマニピュレータを設ける必要がなくなり、その分だけ、軽量化及び低コスト化が図られるうえ、障害物乗り越えモードにおいて、第二アームを第一車輪の車軸回りに回動させて第二車輪を障害物に接地させつつ、把持機構で障害物を掴んだり突いたりさせれば、より一層踏破性に優れたものとなる。

また、本発明の走行ロボットにおいて、脚部は、２個の車輪を具備し、モード切換機構は、中間部分が車体に対して水平軸回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に両端部分に車輪をそれぞれ配置したアームを具備して、障害物乗り越えモードにおいてアームを回動させて２個の車輪を水平軸回りに旋回させる構成を採用することも可能である。

この構成を採用した走行ロボットにおいて、不整地を走行する場合には、各脚部のモード切換機構のアームを車体に対してほぼ水平にして２個の自律式車輪をそれぞれ接地させれば、接地する車輪が多い分だけ不整地の走行性に優れたものとなる。

また、整地を走行する場合には、各脚部のモード切換機構のアームを車体に対して垂直にして一方の車輪のみを接地させれば、接地する車輪が少ない分だけ整地での高速走行性に優れたものとなる。

さらに、オーバーハングを有する障害物を乗り越える場合には、障害物乗り越えモードにおいて、前進側に位置する脚部のモード切換機構のアームを水平軸回りに回動させて両端部分に位置する車輪を旋回させると、これらの車輪のうちの一方が障害物のオーバーハングに覆い被さるようにして接地することとなり、この状態で車輪の駆動機構を作動させて車輪本体を回転させれば、オーバーハングを有する障害物を乗り越え得ることとなる。

この際も、前進側に位置する左右の脚部の各アームを交互に回動させれば、より一層踏破性に優れたものとなる。

さらに、本発明の走行ロボットにおいて、脚部は、アームの中間部分を支持する水平軸回りに正逆回転する中間車輪を具備している構成を採用することが可能であり、この場合には、接地する車輪数が増える分だけ不整地の走行性がより一層優れたものとなる。

さらにまた、本発明の走行ロボットにおいて、操舵機構を備えている構成としてもよい。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１〜図４は、本発明の一実施例による走行ロボットを示している。

図１に示すように、この走行ロボット１は、観測機器などの器材を搭載して走行する走行ロボットであって、器材を搭載する車体２と、この車体２の前後左右の４箇所に配置した脚部３を備えている。

脚部３は、車輪本体４ａ及びこの車輪本体４ａを適宜ポジションで固定可能に正逆回転させる駆動機構４ｂを有する２個の車輪４（第一車輪４Ａ及び第二車輪４Ｂ）を具備していると共に、図２及び図３にも示すように、整地走行モード及び不整地走行モードに応じて脚部３における２個の車輪４の中から適宜車輪４を選択して接地させ且つ障害物乗り越えモードにおいて２個の車輪４のうちの一方の車輪４を水平軸回りに旋回させるモード切換機構１０を具備している。

このモード切換機構１０は、基端部分が車体２に対して水平軸１１回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に先端部分に第一車輪４Ａを配置した第一アーム１２と、基端部分が第一車輪４Ａの車軸１３回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に先端部分に第二車輪４Ｂを配置した第二アーム１４を具備しており、障害物乗り越えモードにおいて、第二アーム１４を回動させて第二車輪４Ｂを第一車輪４Ａの車軸１３回りに旋回させることができるようになっている。

この場合、前進側（図示左側）に位置する脚部３のモード切換機構１０の第二アーム１４には、基端部分が第二車輪４Ｂの車軸１５回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持される把持アーム２１と、この把持アーム２１の先端部分に位置する把持ハンド２２を具備した把持機構２０（図４にのみ示す）が設けてある。

上記構成を有する走行ロボット１において、不整地を走行する場合には、図１に示すように、各脚部３のモード切換機構１０の第一アーム１２を車体２に対してほぼ水平にして２個の自律式車輪、すなわち、第一車輪４Ａ及び第二車輪４Ｂをそれぞれ接地させれば、接地する車輪４Ａ，４Ｂが多い分だけ不整地の走行性に優れたものとなる。

また、上記構成を有する走行ロボット１において、整地を走行する場合には、図２に示すように、各脚部３のモード切換機構１０の第一アーム１２及び第二アーム１４をいずれも車体２に対して垂直に伸ばして第二車輪４Ｂのみを接地させれば、接地する車輪４Ｂが少ない分だけ整地での高速走行性に優れたものとなる。

さらに、上記構成を有する走行ロボット１において、図３及び図４に示すように、オーバーハングＯＨを有する障害物Ｔを乗り越える場合には、障害物乗り越えモードにおいて、前進側（図示左側）に位置する脚部３のモード切換機構１０の第二アーム１４を第一車輪４Ａの車軸１３回りに（図４矢印方向に）回動させて第二車輪４Ｂを旋回させると、図４に仮想線で示すように、この第二車輪４Ｂが障害物ＴのオーバーハングＯＨに覆い被さるようにして接地することとなり、この状態で第二車輪４Ｂの駆動機構４ｂを作動させて車輪本体４ａを回転させれば、オーバーハングＯＨを有する障害物Ｔを乗り越え得ることとなる。

この際、前進側に位置する左右の脚部３，３の各第二アーム１４，１４を交互に回動させるようになせば、一層踏破性に優れたものとなる。

加えて、第二アーム１４を第一車輪４Ａの車軸１３回りに回動させて第二車輪４Ｂを障害物Ｔに接地させつつ、把持機構２０の把持アーム２１を車軸１５回りに回動させて把持ハンド２２で障害物Ｔを掴んだり突いたりさせれば、より一層踏破性に優れたものとなる。

上記した走行ロボット１では、前進側に位置する一方の脚部３の第二アーム１４に把持機構２０を設けているので、車体２に把持専用のマニピュレータを設ける必要がなくなり、その分だけ、軽量化及び低コスト化が図られることとなる。

図５は、本発明の他の実施例による走行ロボットを示している。

図５に示すように、この実施例の走行ロボット５１が先の実施例の走行ロボット１と相違するところは、脚部５３が３個の車輪を具備している点、及び、モード切換機構６０が、中間部分を中間車輪５４Ｃの車軸（車体５２に対して水平な軸）６３回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持させると共に両端部分に車輪５４Ａ，５４Ｂをそれぞれ配置したアーム６４を具備している点にある。

この構成を採用した走行ロボット５１において、不整地を走行する場合には、図５（ａ）に実線で示すように、各脚部５３のモード切換機構６０のアーム６４を車体５２に対してほぼ水平にして３個の自律式車輪５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃをそれぞれ接地させれば、接地する車輪５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃが多い分だけ不整地の走行性に優れたものとなる。

また、この構成を採用した走行ロボット５１において、整地を走行する場合には、図５（ａ）に仮想線で示すように、各脚部５３のモード切換機構６０のアーム６４を車体５２に対して垂直にして車輪５４Ａ，５４Ｂのうちの一方の車輪５４Ａ（あるいは５４Ｂ）のみを接地させれば、接地する車輪５４Ａが少ない分だけ整地での高速走行性に優れたものとなる。

さらに、この構成を採用した走行ロボット５１において、オーバーハングを有する障害物を乗り越える場合には、障害物乗り越えモードにおいて、前進側（図示右側）に位置する脚部５３のモード切換機構６０のアーム６４を中間車輪５４Ｃの車軸６３回りに回動させて、図５（ａ）に一点鎖線で示すように、両端部分に位置する車輪５４Ａ，５４Ｂを旋回させると、これらの車輪５４Ａ，５４Ｂのうちの一方の車輪５４Ａ（あるいは５４Ｂ）が障害物のオーバーハングに覆い被さるようにして接地することとなり、この状態で車輪５４Ａ（あるいは５４Ｂ）の駆動機構を作動させて車輪本体を回転させれば、オーバーハングを有する障害物を乗り越え得ることとなる。

この際も、前進側に位置する左右の脚部５３の各アーム６４を交互に回動させれば、より一層踏破性に優れたものとなる。

上記した実施例における走行ロボット１，５１は、いずれも前後左右の車輪４，５４の回転方向を操作することで操舵することが可能であるが、図５に破線で示すように、操舵機構７０を設けることも可能である。

本発明の走行ロボットにおいて、前後に位置する脚部を互いに車幅方向にずらす構成としてもよく、この場合には、ホイールベースの短縮が可能になって旋回半径の縮小化が図られることとなる。

本発明に係わる走行ロボットの一実施例を示す不整地走行モードにおける側面説明図（ａ），正面説明図（ｂ）及び平面説明図（ｃ）である。（実施例１）図１の走行ロボットの整地走行モードにおける側面説明図（ａ），正面説明図（ｂ）及び平面説明図（ｃ）である。（実施例１）図１の走行ロボットの障害物乗り越えモードにおける側面説明図（ａ），正面説明図（ｂ）及び平面説明図（ｃ）である。（実施例１）図１の走行ロボットの障害物乗り越えモードにおける動作説明図である。（実施例１）本発明に係わる走行ロボットの他の実施例を示す不整地走行モードにおける側面説明図（ａ），正面説明図（ｂ）及び平面説明図（ｃ）である。（実施例２）

符号の説明

１，５１走行ロボット
２，５２車体
３，５３脚部
４，５４車輪
４Ａ第一車輪
４Ｂ第二車輪
１０，６０モード切換機構
１１水平軸
１２第一アーム
１３第一車輪の車軸
１４第二アーム
２０把持機構
６３中間車輪の車軸（車体に対して水平な軸）
６４アーム
ＯＨオーバーハング
Ｔ障害物

Claims

車体と、この車体の少なくとも前後左右の４箇所に配置した脚部を備え、脚部は、車輪本体及びこの車輪本体を適宜ポジションで固定可能に正逆回転させる駆動機構を有する車輪を少なくとも２個具備していると共に、整地走行モード及び不整地走行モードに応じて脚部における複数の車輪のうちの適宜車輪を選択して接地させ且つ障害物乗り越えモードにおいて複数の車輪のうちの少なくとも一つの車輪を水平軸回りに旋回させるモード切換機構を具備していることを特徴とする走行ロボット。
脚部は、第一車輪及び第二車輪の２個の車輪を具備し、モード切換機構は、基端部分が車体に対して水平軸回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に先端部分に第一車輪を配置した第一アームと、基端部分が第一車輪の車軸回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に先端部分に第二車輪を配置した第二アームを具備して、障害物乗り越えモードにおいて第二アームを回動させて第二車輪を水平軸である第一車輪の車軸回りに旋回させる請求項１に記載の走行ロボット。
第二アームに把持機構を設けた請求項２に記載の走行ロボット。
脚部は、２個の車輪を具備し、モード切換機構は、中間部分が車体に対して水平軸回りに回動可能で且つ適宜位置で固定可能に支持されると共に両端部分に車輪をそれぞれ配置したアームを具備して、障害物乗り越えモードにおいてアームを回動させて２個の車輪を水平軸回りに旋回させる請求項１に記載の走行ロボット。
脚部は、アームの中間部分を支持する水平軸回りに正逆回転する中間車輪を具備している請求項４に記載の走行ロボット。
操舵機構を備えている請求項１〜５のいずれか一つの項に記載の走行ロボット。