JP2012017032A - クローラ型走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】悪路における走破性と平地における高速走行性能とを両立させたクローラ型走行装置を提供すること。
【解決手段】車体と、該車体の前後左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラと、を備えたクローラ型走行装置であって、前記車体の外周には、凸状突起を有する車体クローラベルトが巻き掛けられ、前記回動クローラは、平坦なベルトにスリットが設けられた回動クローラベルトを備える、クローラ型走行装置を提供する。また、回動クローラが前記車体から入力された回転速度を増速させる増速機構を備えることにより、クローラ型走行装置は高速移動も可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、クローラ型走行装置に関する。

天災などにより被災した被災現場にて災害救助活動を行うロボットが開発されている。被災現場は、瓦礫などにより激しい凹凸を有する。そして、このような凹凸を有する現場においても走行可能なクローラ型走行装置がある。

特許文献１には、車体の左右前後の４隅にクローラを配置し、これら４つのクローラを車体に対して回動自在に設け、路面の状況に応じて回動クローラの角度を変更することにより凹凸上の路面に対する走破性を向上させているクローラ型走行装置が開示されている。

特開平４−９２７８４号公報

災害救助活動を行うために、被災現場に早期に到着することも求められる。しかしながら、上述のようなクローラ型走行装置では、悪路における低速走行性能を有するものの、平地における高速走行性能に欠けるという問題があった。よって、悪路における走破性を有しつつも平地における高速走行性能を有することが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、悪路における走破性と平地における高速走行性能とを両立させたクローラ型走行装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明に係るクローラ型走行装置は、車体と、該車体の前後左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラと、を備えたクローラ型走行装置であって、前記車体の外周には、凸状突起を有する車体クローラベルトが巻き掛けられ、前記回動クローラは、平坦なベルトにスリットが設けられた回動クローラベルトを備えることを特徴とする。
このようにすることで、平地では平坦なベルトを用いた回動クローラを接地させて不要な振動を発生させることなく高速で移動することができる。また、悪路においては、凸状突起を有する車体クローラベルトだけでなく、回動クローラの先端部において隙間が開いたスリットも岩や石などに掛かるので、如何なる悪路においても高い走破性を発揮することができる。そして、平地における高速走行性能と悪路における走破性とを両立させることができる。

また、本発明に掛かるクローラ型走行装置において、前記回動クローラベルトの周速は、前記車体クローラベルトの周速よりも速いことを特徴とする。
このようにすることで、平地では回動クローラベルトを接地させて高速かつ静粛に移動を行うことができる。また、このように、回動クローラベルトの周速は車体クローラベルトの周速よりも速い構成となっているが、回動クローラベルトは、スリットが設けられた平坦なベルトであるので、回動クローラの先端部以外では瓦礫等に対して程度にスリップする。そして、車体クローラベルトを主として悪路を走破することができる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記回動クローラは、前記車体から入力された回転速度を増速させる増速機構を備えることを特徴とする。
このようにすることで、平地では回動クローラを接地させることで容易に高速走行をすることができる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記増速機構は遊星歯車を含むことを特徴とする。
このようにすることで、容易に回動クローラを高速回転させることができるようになる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記回動クローラは、前記回動クローラベルトと、前記車体からの動力を前記回動クローラベルトに伝達する駆動ローラと、前記回動クローラの先端部に配置され、前記クローラベルトが架け渡される先端ローラと、前記駆動ローラと前記先端ローラとを回転自在に支持し、前記回動クローラを回動させるためのフレームと、を備えることを特徴とする。
このようにすることで、回動可能な回動クローラを適切に構成して、平地での安定的な高速走行性と悪路での高い走破性とを備えることができる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記回動クローラベルトは、弾性体により構成され、前記スリットは、前記回動クローラベルトが進行する方向に対して交差する方向に設けられることを特徴とする。
このようにすることで、スリットは回動クローラベルトの先端部においてその隙間が広がり、この隙間に瓦礫などが噛み合うようにすることができる。そして、悪路での走行を適切に補助することができ、脱出性能をより高めることができる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記車体の前記左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラを回動させたとき、前記回動クローラの最外回動軌跡は互いに重ならないことを特徴とする。
このようにすることで、回動クローラを回動させる必要があるときにおいて、より自由に回動させることができ、悪路における走破性能を向上させることができる。

以上のような構成とすることで、平地では平坦なベルトを用いた回動クローラを接地させて不要な振動を発生させることなく高速で移動することができる。また、悪路においては、凸状突起を有する車体クローラベルトだけでなく、回動クローラの先端部において隙間が開いたスリットも岩や石などに掛かるので、如何なる悪路においても高い走破性を発揮することができる。そして、平地における高速走行性能と悪路における走破性とを両立させることができる。

本実施形態におけるレスキュークローラ１００の斜視図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の斜視図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の平面図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の側面図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の背面図である。 収納配置におけるクローラ型走行装置１の側面図である。 回動クローラ１０の構造を説明する側面図である。 回動クローラ１０の構造を説明するためのＡ−Ａ断面図である。 回動クローラ１０の構造を説明するためのＢ−Ｂ断面図である。 回動クローラベルト１７０のスリット１７２の役割を説明する図である。

図１は、本実施形態におけるレスキュークローラ１００の斜視図である。レスキュークローラは、後述するクローラ型走行装置１に無線装置２等を取り付けたものである。

レスキュークローラ１００は、無線装置２を介して遠隔操作される。これは、倒壊したビル内を走破しながら人命救助等を行う際、有線ではその配線の取り回しで不利になるためである。また、レスキュークローラ１００は、その内部にバッテリーを備えており、これにより各モータ、無線装置２、及び、監視カメラ３へ電力供給が行われる。

図１に示されるレスキュークローラ１００には、監視カメラ３が備えられており、これによって撮影された映像は無線によってリアルタイムに遠隔地の操縦者へと送信される。尚、監視カメラ３は左右方向にほぼ３６０°回転可能となっており、また上下方向にもほぼ１００°程度で角度変更が可能である。

無線装置２は、前述のように監視カメラ３からの映像を送信する機能を有するほか、レスキュークローラ１００に対する指令を受信する機能も有する。そして、この指令に応じて、監視カメラ３の回転、及び、クローラ型走行装置１の制御を行うことができるようになっている。

尚、ここでは、レスキュークローラ１００に監視カメラ３を取り付けることとしたが、マイクを設けることにより、被災現場における音声を遠隔地に送信可能とすることとしてもよい。また、スピーカーを設けて、遠隔地からの音声を被災現場で出力することができるようにしてもよい。

このようなレスキュークローラ１００は、主に、被災地などにおいて災害救助を行う際に使用されるが、被災地では、瓦礫などにより足場が悪いため、悪路における走破性が求められる。その一方で早急な救助活動が求められるため、被災地に早期に到着できる高速走行性能も求められる。また、高速走行する際には不要な振動を発生させず、搭載される機器を破損させないことも望まれる。よって、このような状況下において本実施形態では、悪路における走破性と平地での静粛な高速走行性能とを兼ね備えたクローラ型走行装置１に、無線装置２及び監視カメラ３などを取り付けたレスキュークローラ１００が用いられる。以下、本実施形態で使用されるクローラ型走行装置１の構成について説明する。

図２は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の斜視図である。図３は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の平面図である。図４は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の側面図である。図５は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の背面図である。以下、これらの図を参照しつつ、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態におけるクローラ型走行装置１は、４本の回動クローラ１０と、車体２０と、を備えている。各回動クローラ１０は、車体２０の前後左右の４隅において回動自在に設けられる。また、車体２０には、幅広のクローラベルトである車体クローラベルト１１が巻き掛けられている。

車体クローラベルト１１は、車体２０内部に設けられたモータにより回転させられる。車体用クローラベルト１１には、その表面に凸状突起１２が全面に複数形成されている。

このように、幅広の車体クローラベルト１１を車体２０のほぼ全面に巻き掛けることによって、悪路における岩や石などの瓦礫に車体２０が乗り上げてしまった場合であっても、回転する車体クローラベルト１１の凸状突起１２が瓦礫に掛かるので、その凸状部から容易に脱出することができる。

尚、本実施形態では、２本の車体クローラベルト１１を用い、車体２０の中央部に隙間２１を設け、この隙間２１から無線装置３等を突出させる。しかしながら、このような隙間を設ける必要がない構成においては、より幅広の車体クローラベルトを１本だけ車体２０に巻き掛けるようにしてもよい。

回動クローラ１０は、車体２０の左右方向に沿った軸（左右方向軸）回りに回動可能に車体２０の前後左右４隅に設けられる。回動クローラ１０は、駆動ローラ１６０の軸心回りに回動自在に車体２０に支持されている。また、車体２０の左右の同じ側で前後に位置する回動クローラ１０の最外回動軌跡ｔｒがお互いに重ならないように、車体２０における回動クローラ１０の前後方向の取り付け位置が調整されている。

尚、回動クローラ１０を回動させつつ、同軸心の駆動ローラ１６０も独立に回転可能とする機構については、例えば、特開平４−９２７８４号公報における旋回軸と回転軸の機構を用いることによって実現することができる。本実施形態では、回動用回転体２８が車体２０の４箇所に設けられている。回動用回転体２８は、車体２０からの動力により個々に回転可能である。回動用回転体２８は、後述する回動クローラ１０の回動クローラフレーム１６２に固定されている。そして、回動用回転体２８が回転されることで、回動クローラ１０が回動される。

回動クローラ１０には、回動クローラベルト１７０が巻き掛けられている。車体クローラベルト１１とは異なり、回動クローラベルト１７０には、凸状突起は設けられていない。車体クローラベルト１１は、直線状に伸ばしたときに平坦なベルトである。回動クローラベルト１７０には、その進行方向と交差する方向にスリット１７２が設けられている。

また、後述する構造により、回動クローラベルト１７０の周速は車体クローラベルト１１の周速よりも速くなるように構成されている。本実施形態では、回動クローラベルト１７０の周速は、車体クローラベルト１１の周速の約３倍の周速となるように構成されている。

以上のように説明した回動クローラ１０は、それぞれ別個に回動可能であるが、２つの基本的な回動クローラ１０の配置がある。まず１つは、図２に示されるように、回動クローラ１０をクローラ型走行装置１の前後方向に伸ばし、先端ローラ１９０が上下方向について若干下寄りになるように配置された「走行配置」である。そして、もう１つは、後に示す図６のように、先端ローラ１９０をクローラ型走行装置１の前後方向の内側に配置した「収納配置」である。

まず、「走行配置」について説明する。前述のように、回動クローラベルト１７０の周速は車体クローラベルト１１の周速よりも速い。そのため、平地を走行するときは、回動クローラ１０を前後方向に伸ばす。これにより、前後方向の車輪間の距離を離し、長いホイールベースを確保して、安定的に高速直進走行させることができる。

また、瓦礫を走行するときには、車体２０が瓦礫の上を乗り上げることがある。車体クローラベルト１１を駆動させるトルクは高めに設定されているので、このような瓦礫の上では車体クローラベルト１１が主となって悪路を走破する。

図６は、収納配置におけるクローラ型走行装置１の側面図である。収納配置では、回動クローラ１０の先端ローラ１９０がクローラ型走行装置１の前後方向の内側に入るように配置される。このように、収納配置では、車体クローラ１１間のホイールベースを短くすることができるので、災害現場などに存在する少ない平地スペースにおいて車体２０の最小回転可能半径を小さくすることができる。そして、小回りのきく操縦を行って、素早く目的地に到達することができる。

このように、回動クローラ１０の走行配置と収納配置について説明を行ったが、前述のように、個々の回動クローラ１０は独立に回動可能であり、悪路の凹凸に応じてその配置を自由に変更することができるので、これ以外の配置を用いて、悪路における良好な走破性を常に提供することができる。

図７は、回動クローラ１０の構造を説明する側面図である。図８は、回動クローラ１０の構造を説明するためのＡ−Ａ断面図である。図９は、回動クローラ１０の構造を説明するためのＢ−Ｂ断面図である。これらの図では、破線で囲われた駆動ローラ１６０の機構を理解しやすくするために、先端ローラ１９０と回動クローラベルト１７０は省略している。

回動クローラ１０は、回動クローラフレーム１６２、ベアリング１６４、及び、回動クローラフレームブラケット１６６を備える。また、回動クローラ１０は、遊星ギア取り付けフランジ１５０、ベアリング押さえ１５２、ベアリング１５４、中空軸１５６、回動クローラ走行プーリ１５８、及び、遊星ギア１８０を備える。さらに、回動クローラ１０は、前述のように、不図示の先端ローラ１９０及び回動クローラベルト１７０を備える。出力軸１６８は、車体２０側から動力を伝達するためのものである。

出力軸１６８の一部、遊星ギア取り付けフランジ１５０、遊星ギア１８０、ベアリング押さえ１５２、ベアリング１５４、中空軸１５６、及び、回動クローラ走行プーリ１５８は、駆動ローラ１６０を構成する。

車体２０からの出力軸１６８は、ベアリング１６４の内輪側により支持される。またベアリング１６４の外輪側は、回動クローラフレーム１６２の穴に取り付けられる。回動クローラフレームブラケット１６６には、車体２０の回動用回転体２８に固定するためのネジなどの締結具を収容する締結具スペース１６６ａが設けられている。このように、ネジなどの締結具によって、回動クローラ１０を回動用回転体２８に固定するために、回動クローラフレームブラケット１６６と回動クローラフレーム１６２とが分割されている。そのため、回動クローラフレームブラケット１６６と回動用回転体２８が固定された後、回動クローラフレームブラケット１６６が回動クローラフレーム１６２に固定的に取り付けられる。

遊星ギア１８０には、例えば、マテックス株式会社製のＬＧＵ７５−３ＭＬＤなどが使用される。遊星ギア１８０の入力１８２には、車体２０からの出力軸１６８が接続され、その動力が伝達される。また、遊星ギア１８０の出力１８４には、中空軸１５６が接続される。遊星ギア１８０は、車体２０からの出力の回転数に対し約３倍の回転数を出力する（ただし、トルクは１／３程度になる）。

遊星ギア１８０の出力１８４は、前述のように中空軸１５６の内周側に接続され、さらにこの中空軸１５６は、ネジ１５９などの締結具により、回動クローラ走行プーリ１５８に固定される。中空軸１５６の外周側はベアリング１５４の内周側にはめ込まれる。またベアリング１５４の外周側は、ベアリング押さえ１５２の内側にはめ込まれる。このようにすることで、車体２０からの出力軸１６８からの動力は、回動クローラ走行プーリ１５８に伝達される。

回動クローラフレーム１６２には、先端ローラ１９０を取り付けるための穴１６２ａが設けられている。そして、この穴１６２ａには、先端ローラ１９０が取り付けられることになる。回動クローラ走行プーリ１５８と不図示の先端ローラ１９０には、回動クローラベルト１７０が巻き掛けられる。回動クローラ走行プーリ１５８に巻き掛けられた回動クローラベルト１７０の外周径は、車体２０に巻き掛けられた車体クローラベルト１１の外周径とほぼ等しい。このような条件下において、遊星ギア１８０は入力の回転数に対し約３倍の回転数を出力するので、回動クローラベルト１７０の周速が車体クローラベルト１１の周速の約３倍となるように、回動クローラベルト１７０を回転させることができる。

図１０は、回動クローラベルト１７０のスリット１７２の役割を説明する図である。図には、先端ローラ１９０に架け渡された回動クローラベルト１７０の一部が拡大して示されている。

前述のように、回動クローラベルト１７０には、スリット１７２が設けられている。スリット１７２は、回動クローラベルト１７０が直線状に伸ばされている箇所では、その隙間が閉じられている。一方、スリット１７２が外周側を向くように回動クローラベルト１７０が曲面に巻き掛けられると、外周差によりその隙間が開くことになる。開いたスリット１７２の隙間には、例えば瓦礫の凸部が掛かりやすくなる。つまり、回動クローラ１０の先端部では、開いたスリット１７２が適度に瓦礫に掛かり、瓦礫の中を走行するときにおいて、その走行を補助する働きを担う。

前述のように、回動クローラベルト１７０は、車体クローラベルト１１の約３倍の周速で移動する。すなわち、回動クローラベルト１７０と車体クローラベルト１１には、速度差が生じている。このとき、車体２０では、移動する力の強い車体クローラベルト１１により瓦礫を乗り上げていく一方、直線状に伸ばされている回動クローラベルト１７０の平坦な場所ではスリットが閉じたままとなっているので、回動クローラベルト１７０は瓦礫等に掛からず適度にスリップする。このようにすることで、回動クローラベルト１７０と車体クローラベルト１１の速度差は障害にはならず、むしろ、回動クローラベルト１７０において瓦礫に掛かる場所とスリップする場所を設けて適切に悪路の走破を補助することができるようになっている。

このようにすることで、平坦な路面では回動クローラ１０により高速かつ静粛な走行をすることができ、さらに、悪路でも上述のように車体クローラベルト１１と回動クローラベルト１７０との協働により、優れた走破性能を発揮することができる。

１ クローラ型走行装置、
２ 無線装置、
３ 監視カメラ、
１０ 回動クローラ、
１１ 車体クローラベルト、１２ 凸状突起、
２０ 車体、２８ 回動用回転体、
１００ レスキュークローラ、
１５０ 遊星ギア取り付けフランジ、１５２ ベアリング押さえ、
１５４ ベアリング、１５６ 中空軸、
１５８ 回動クローラ走行プーリ、１５９ ネジ、
１６０ 駆動ローラ、
１６２ 回動クローラフレーム、１６２ａ 先端ローラ取り付け穴、
１６４ ベアリング、
１６６ 回動クローラフレームブラケット、１６６ａ 締結具スペース、
１６８ 車体からの出力軸、
１７０ 回動クローラベルト、
１８０ 遊星ギア、１８２ 遊星ギアの入力軸、１８４ 遊星ギアの出力軸、
１９０ 先端ローラ

Claims (7)

1. 車体と、該車体の前後左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラと、を備えたクローラ型走行装置であって、
   前記車体の外周には、凸状突起を有する車体クローラベルトが巻き掛けられ、
   前記回動クローラは、平坦なベルトにスリットが設けられた回動クローラベルトを備える、クローラ型走行装置。
2. 前記回動クローラベルトの周速は、前記車体クローラベルトの周速よりも速い、請求項１に記載のクローラ型走行装置。
3. 前記回動クローラは、前記車体から入力された回転速度を増速させる増速機構を備える、請求項１又は２に記載のクローラ型走行装置。
4. 前記増速機構は遊星歯車を含む、請求項３に記載のクローラ型走行装置。
5. 前記回動クローラは、
   前記回動クローラベルトと、
   前記車体からの動力を前記回動クローラベルトに伝達する駆動ローラと、
   前記回動クローラの先端部に配置され、前記クローラベルトが架け渡される先端ローラと、
   前記駆動ローラと前記先端ローラとを回転自在に支持し、前記回動クローラを回動させるためのフレームと、
   を備える請求項１〜４のいずれかに記載のクローラ型走行装置。
6. 前記回動クローラベルトは、弾性体により構成され、
   前記スリットは、前記回動クローラベルトが進行する方向に対して交差する方向に設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載のクローラ型走行装置。
7. 前記車体の前記左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラを回動させたとき、前記回動クローラの最外回動軌跡は互いに重ならない、請求項１〜６のいずれかに記載のクローラ型走行装置。

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