JP2013244896A - クローラ型移動機構およびクローラ型移動機構を備える走行型ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】クローラを走行車本体から取り外し可能としてクローラ機構を共通化することができなかった。
【解決手段】クローラ型移動機構は、クローラ駆動軸を回転駆動し、クローラ駆動軸を含む複数のクローラ回転軸に周設されたクローラ無限軌道を周回させるクローラ走行モータと、クローラ走行モータの動作を制御するクローラ走行ドライバと、走行型ロボットを構成する主筺体からクローラ走行ドライバに供給される駆動電力および主筺体との間で送受信される制御信号を中継するためのクローラ側コネクタと、クローラ走行モータ、クローラ走行ドライバ、およびクローラ側コネクタを保持するクローラフレームと、主筺体と着脱可能に連結するためのクローラ側締結部とを有するメインクローラ装置を備え、メインクローラ装置はクローラ側締結部によって主筺体に着脱可能に構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、クローラ型移動機構およびクローラ型移動機構を備える走行型ロボットに関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１には段差越えクローラー式走行車装置が開示されている。特許文献１には、「走行車本体３のクローラー４と、フリッパー７のクローラー８とは、図１（イ）に示すように、それらのベルト９，１０が同じ駆動プーリー１１に掛けられていて、走行車本体３のクローラー４を駆動するための第１モーター１２の駆動によって、フリッパー７のクローラー８も連動して駆動し、走行車本体３側のクローラーベルト９とフリッパー７側のクローラーベルト０とが、周回する方向及び速度を同じにして周回を行うようになされている」と記載されている（段落００１９参照）。

特開２００９−２８０１８０号公報

上記特許文献１に記載の装置は、走行車本体３に設けられた第１モータ１２の駆動によって走行車本体３のクローラー４とフリッパー７のクローラ８を駆動している。すなわち、特許文献１に記載の装置では、走行車本体３およびクローラー４，８が全体として不可分に構成されており、クローラ４，８を走行車本体３から取り外し可能としてクローラ機構を共通化することができなかった。

上記課題を解決するために、本発明によるクローラ型移動機構は、クローラ駆動軸を回転駆動し、クローラ駆動軸を含む複数のクローラ回転軸に周設されたクローラ無限軌道を周回させるクローラ走行モータと、クローラ走行モータの動作を制御するクローラ走行ドライバと、走行型ロボットを構成する主筺体からクローラ走行ドライバに供給される駆動電力および主筺体との間で送受信される制御信号を中継するためのクローラ側コネクタと、クローラ走行モータ、クローラ走行ドライバ、およびクローラ側コネクタを保持するクローラフレームと、主筺体と着脱可能に連結するためのクローラ側締結部とを有するメインクローラ装置を備え、メインクローラ装置はクローラ側締結部によって主筺体に着脱可能に構成されている。

本発明によるクローラ型移動機構は、主筐体に着脱可能に構成され、種々の主筺体に対して共通に利用することができる。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態によるクローラ型移動機構を備える走行型ロボットの分解上面図、および側面図である。 図２は、走行型ロボットの駆動電気部品のレイアウトを示す図である。 図３は、メインクローラ装置およびフリッパ装置の上面断面図である。 図４（ａ）（ｂ）は、メインクローラ装置を図３のＢ方向およびＡ方向からそれぞれ見た側面図である。 図５は、フリッパ装置を図３のＢ方向から見た側面図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態によるフリッパ装置の上面断面図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態によるフリッパ装置の上面断面図である。 図８は、従動揺動スプロケットおよび連結板を図７の矢印Ｃ方向から見て展開した図である。 図９は、走行従回転板、揺動スプロケット、および連結板等を図７の矢印Ａ方向から見た図である。 図１０は、スライダの概略構成図である。 図１１は、スライダが走行従回転板と噛み合った状態を示す図である。 図１２は、第３の実施の形態の変形例を示す図である。

《第１の実施の形態》
無限軌道を周回することにより移動するクローラ型移動機構は、不整地路面や段差、突起等の悪路の踏破性に優れる利点がある。さらに、接地面に対して無限軌道の迎え角を与えるフリッパ機構を設けることにより、クローラ型移動機構の踏破性を向上させることができる。このようなクローラ型移動機構を備える走行型ロボットは、センサ類や工具等の作業ツールを搭載したクローラ型作業装置として実用に供されている。

しかし、クローラ型移動機構と作業ツールとを一体設計して走行型ロボットを構成し、クローラ型移動機構と作業ツールとを不可分な構成とすると、様々な作業の要求に対して走行型ロボットの全体設計の見直しが必要となり、設計、製造に時間がかかることとなる。また、クローラ型移動機構の上に作業ツールを積み上げて走行型ロボットを構成すると、重心が高くなり、悪路における転倒など、踏破性が悪化する可能性があった。

以下に、本発明の第１の実施の形態によるクローラ型移動機構を備える走行型ロボットについて図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による走行型ロボットの分解上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。

図１（ａ）に示すように、走行型ロボット１は、不図示の種々の作業ツール等が搭載される主筺体２と、クローラ型移動機構３とから構成される。第１の実施の形態においては、クローラ型移動機構３は、メインクローラ装置３０とフリッパ装置４０とを備える。

メインクローラ装置３０は走行型ロボット１の進行方向の左右両側に取り付けられた第１及び第２のクローラ部３ａ、３ｂを備えている。第１及び第２のクローラ部３ａ，３ｂは、それぞれ主筺体２に対して着脱可能となるように設置されている。第１及び第２のクローラ部３ａ、３ｂは、それぞれ、クローラ軸３１、３２、および無限軌道３３を備え、クローラ軸３１、３２の一方あるいは両方を回転駆動することにより、無限軌道３３を周回させる。無限軌道３３が路面と接し接線力が発生すると、第１及び第２のクローラ部３ａ，３ｂにより走行型ロボット１が移動する。

図１（ａ）においては、第１及び第２のクローラ部３ａ，３ｂで主筐体２を挟むように、第１及び第２のクローラ部３ａ，３ｂを主筺体２の両側面に設けた構成を示している。走行型ロボット１は、第１及び第２のクローラ３ａ，３ｂの回転駆動方向を同一にすることで前進または後進移動し、第１及び第２のクローラ３ａ，３ｂを互いに反対方向に回転駆動させることにより旋回が可能である。

フリッパ装置４０は、接地面に対して無限軌道の迎え角を与えて踏破性を向上させるようにメインクローラ装置３０に着脱可能に取り付けられている。フリッパ装置４０は、第１のクローラ部３ａの前端部に設けられた第１のフリッパ部４ａ、第１のクローラ部３ａの後端部に設けられた第２のフリッパ部４ｂ、第２のクローラ部３ｂの前端部に設けられた第３のフリッパ部４ｃ、および第２のクローラ部３ｂの後端部に設けられた第４のフリッパ部４ｄを備えている。

第１から第４のフリッパ部４ａ〜４ｄはそれぞれ、フリッパ軸４１、４２、および無限軌道４３を備えている。各フリッパ部４ａ〜４ｄは、フリッパ軸４１、４２の一方あるいは両方を回転駆動することにより、無限軌道４３を周回させる。また、第１及び第３のフリッパ部４ａ，４ｃのフリッパ軸４１は、それぞれ第１及び第２のクローラ部３ａ，３ｂのクローラ軸３１と同軸であり、第２及び第４のフリッパ部４ｂ、４ｄのフリッパ軸４１は、それぞれ第１及び第２のクローラ部３ａ，３ｂのクローラ軸３２と同軸である。フリッパ軸４１をクローラ軸３１または３２に対して相対的に回転させることにより、第１から第４のフリッパ部４ａ〜４ｄを、フリッパ軸４１を中心として矢印Ｒで示すように揺動させることができる。なお、図１（ｂ）には第３及び第４のフリッパ部４ｃ、４ｄが揺動する様子を示している。

このように、第１から第４のフリッパ部４ａ〜４ｄのフリッパ軸４１は、無限軌道４３の周回と、フリッパ部の揺動の２つの機能を有する。フリッパ装置４０は、走行用ロボット１の移動方向に迎え角を与えることにより、段差や突起等を容易に乗り越えることができるように設けられている。図１（ａ）（ｂ）に示すように、フリッパ装置４０を４つのフリッパ部４ａ〜４ｄを備えるように構成することにより、走行用ロボット１が段差等を越えて移動する際に十分な接線力を発生できるとともに、乗り越え後の落下衝撃を緩和することもできる。メインクローラ装置３０およびフリッパ装置４０の詳細な構成は後述する。

上述したように、第１の実施の形態における走行型ロボット１は、主筐体２とクローラ型移動機構３が分離可能に構成されている。また、クローラ型移動機構３において、メインクローラ装置３０とフリッパ装置４０とは、それぞれ分離可能に構成されている。これらの構成を以下に詳細に説明する。

図２に、第１の実施の形態による走行用ロボット１の駆動電気部品のレイアウトを示す。なお、図の簡略化のため、図２にはクローラ型移動機構３のうち、主筺体２の左側に設置された第１のクローラ部３ａ、第１のフリッパ部４ａおよび第２のフリッパ部４ｂのみを示している。主筺体２の右側に設置された第２のクローラ部３ｂ、第３のフリッパ部４ｃおよび第４のフリッパ部４ｄは、それぞれ、主筺体２の左側に設置された第１のクローラ部３ａ、第１のフリッパ部４ａおよび第２のフリッパ部４ｂと同様の構成を有するので、以下では詳細な説明を省略する。

まず、主筐体２は、電源５と制御装置６と作業ツール７とを少なくとも備える。電源５は走行用ロボット１の動作に必要な電力を供給するように構成されており、例えば、電源ケーブル等で外部から引き込んだ電力を各需要部へ分配、あるいは内蔵した蓄電池から各需要部へ電力を分配する。制御装置６は、例えば、ＰＬＣ(Programable Logic Controller)や、ＣＰＵボードから構成され、操作指令に基づいてクローラ型移動機構３および作業ツール７に動作制御信号を送信することにより、走行型ロボット１を制御する。作業ツール７は、例えば作業用アームや検出装置等、要求される作業に応じた種々の作業部材を含むことができる。

第１クローラ部３ａは、走行ドライバ３４と走行モータ３５を備える。走行ドライバ３４は、主筺体側コネクタＣ１およびクローラ側コネクタＣ２を介して、主筺体２に設置された電源５と制御装置６とに接続されている。走行ドライバ３４は、制御装置６から送信される制御信号に従い、走行モータ３５へ駆動電力を与える。

第１のフリッパ部４ａおよび第２のフリッパ部４ｂはそれぞれ、揺動ドライバ４４と揺動モータ４５を備える。揺動ドライバ４４は、第１クローラ部３ａを介して、すなわち、主筺体側コネクタＣ１，クローラ側コネクタＣ２，クローラ側コネクタＣ３およびフリッパ側コネクタＣ４を介して、主筺体２に搭載された電源５と制御装置６とに接続されている。揺動ドライバ４４は、制御装置６から送信される制御信号に従い、揺動モータ４５へ駆動電力を与える。

主筐体２とクローラ型移動機構３とは、主筺体２に搭載された電源５および制御装置６と、クローラ型移動機構３に搭載された各ドライバ３４，４４との着脱が自在になるように主筺体側コネクタＣ１、クローラ側コネクタＣ２，Ｃ３およびフリッパ側コネクタＣ４によって接続される。主筐体２には、作業目的によって変更が必要な電源５、制御装置６および作業ツール７を搭載する。作業目的による変更の少ないモータ等の駆動系は、クローラ型移動機構３に搭載する。すなわち、クローラ型移動機構３には、作業目的によって変更が生じる可能性のある電源５、制御装置６および作業ツール７は搭載しない。これにより、作業目的に応じて設計された種々のタイプの主筺体２に、共通のクローラ型移動機構３を組み合わせて使用することができる。クローラ型移動機構３と主筺体２とを目的に合わせて組み合わせることにより、走行型ロボット１が構成される。

主筺体２に搭載される制御装置６には、クローラ型移動機構３の複数のドライバ３４，４４が接続されるため、制御装置６とドライバ３４，４４との通信には、ＲＳ４８５やＥｔｈｅｒ−ｎｅｔ等の１対多接続（マルチドロップ）が可能な通信規格の使用が望ましい。また、図２において、電源５に接続される電源系と制御装置６に接続される制御信号系は別の配線としているが、コネクタＣ１〜Ｃ４の接続箇所低減のため、両者を混載した配線を用いてもよい。

図３から図５にクローラ型移動機構３の詳細構成を示す。ここでは、図の簡略化のため、クローラ型移動機構３のうち、第１のクローラ部３ａと第１のフリッパ部４ａを例として説明する。図３は、第１のクローラ部３ａと第１のフリッパ部４ａを連結した状態の上面断面図である。図４（ａ）（ｂ）は、第１のフリッパ部４ａを取り外した状態で第１のクローラ部３ａの全体を図３の矢印Ｂ方向および矢印Ａ方向からそれぞれ見た側面図、図５は、第１のクローラ部３ａを取り外した状態で第１のフリッパ部４ａの全体を図３の矢印Ｂ方向から見た側面図である。

図３に示すように、第１のクローラ部３ａは、第１フレーム３０１ａと、第２フレーム３０１ｂと、第３フレーム３０１ｃとから主な構造が形作られる。第１フレーム３０１ａには、走行ドライバ３４、走行モータ３５、およびクローラ軸３１等が設置されている。クローラ軸３１は、ギア３０５、駆動軸３０６ａ、および駆動軸３０６ａの両端に設けられた一対のスプロケット３０８ａ等を備える。走行ドライバ３４および走行モータ３５によって、クローラ軸３１を構成するギア３０５、駆動軸３０６ａ、および一対のスプロケット３０８ａを回転駆動する。第３フレーム３０１ｃにはクローラ軸３２が設けられている。クローラ軸３２は、従動軸３０６ｂと、従動軸３０６ｂの両端に設けられて回転支持される一対のスプロケット３０８ｂとから構成される。

２組のスプロケット３０８ａ、３０８ｂにまたがってチェーン３０９が周設されており、チェーン３０９には無限軌道３３が取り付けられる。主筺体側コネクタＣ１およびクローラ側コネクタＣ２を介して、走行ドライバ３４が主筺体２側から供給される電力および制御信号を受け取ると、制御信号に応じて走行モータ３５が回転駆動する。走行モータ３５の回転により、ギア３０５、駆動軸３０６ａ、スプロケット３０８ａ、およびチェーン３０９が回転し、無限軌道３３が周回する。

第１フレーム３０１ａは、図４（ａ）に示すように、第１のクローラ部３ａを主筺体２に固定するための第１の締結部３０２を備えている。第１フレーム３０１ａは、第２フレーム３０１ｂと接合され、第２フレーム３０１ｂと第３フレーム３０１ｃとは第２の締結部３０３で締結される。ここで、第２の締結部３０３は、例えば第３フレーム３０１ｃに設けられた長手方向に延在する長孔と、第２フレーム３０１ｂに設けられたねじ山が形成された孔（不図示）と、雄ねじとから構成される。雄ねじを長孔および孔に挿入して締め付けることにより、第３フレーム３０１ｃと第２フレーム３０１ｂとを相互に固定する。雄ねじを緩ませ、長孔を介して第２フレーム３０１ｂに対して第３フレーム３０１ｃを長手方向に移動してから再び締結することによって、無限軌道３３の長さを変更したり、張力を調整することができる。

第１フレーム３０１ａおよび第３フレーム３０１ｃは、内部に設置した部品を防水するために箱型の構造を採用している。なお、これらを箱型以外の形状に構成してもよい。また、第１フレーム３０１ａと駆動軸３０６ａとの間、および第３フレーム３０１ｃと従動軸３０６ｂとの間には、それぞれシール付軸受３０７を設け、防水性を向上させている。

図３に示すように、第１のクローラ部３ａにおいて、走行モータ３５は走行モータ３５のモータ軸が駆動軸３０６ａと直交するように配置されている。これにより、ギア３０５はかさ歯車を組み合わせた構造を採用している。

上述したように、第１のクローラ部３ａはねじまたはクランプ等からなる第１の締結部３０２で主筐体２の主筺体側締結部２０１（図２参照）と固定締結される。また、第１のクローラ部３ａは、第３の締結部３０４および駆動軸３０６ａに接続した走行主回転板３１１によって第１のフリッパ部４ａと連結される。第１のクローラ部３ａと第１のフリッパ部４ａとの連結については、後述する。

以上説明したように、第１のクローラ部３ａは走行ドライバ３４と走行モータ３５を備え、機構的には第１の締結部３０２で、電気的にはコネクタＣ１，Ｃ２で、主筐体２と着脱可能に接続される。これにより、第１のクローラ部３ａを含むクローラ型移動機構３は、作業目的および作業態様等によって変更される主筐体２とは別体となり、主筺体２に搭載される作業ツール７によって行われる作業に関わらず、種々の主筺体２に対して共通に活用することができる。

次に、第１のフリッパ部４ａの構成を説明する。第１のフリッパ部４ａは、第１のクローラ部３ａと同様に、第１フレーム４０１ａと、第２フレーム４０１ｂと、第３フレーム４０１ｃとから主な構造が形作られる。第２フレーム４０１ｂと第３フレーム４０１ｃとは締結部４０３によって互いに連結されている。第１フレーム４０１ａには、フリッパ軸４１を構成する駆動軸４０６ａと、駆動軸４０６ａの両端に設けられた一対のスプロケット４０８ａとが設置されている。駆動軸４０６ａの回転によって一対のスプロケット４０８ａが回転する。第３フレーム４０１ｃには、フリッパ軸４２を構成する従動軸４０６ｂと、従動軸４０６ｂの両端に設けられた一対のスプロケット４０８ｂとが設置されている。従動軸４０６ｂは一対のスプロケット４０８ｂを回転支持する。２組のスプロケット４０８ａ、４０８ｂにまたがってチェーン４０９が周設されており、チェーン４０９には無限軌道４３が取り付けられる。

図５に示すように、第１のフリッパ部４ａのフリッパ軸４１側には、第１のフリッパ部４ａを第１のクローラ部３ａに連結するための連結板４１６が設けられている。連結板４１６にはフリッパ締結部４０４が設けられており、フリッパ締結部４０４を、第１のクローラ部３ａの第３の締結部３０４とねじ等によって締結することにより、第１のクローラ部３ａに対して第１のフリッパ部４ａが連結される。

上述したように、第１のフリッパ部４ａは、フリッパ軸４１を用いて走行動作と揺動動作の２つの動作を両立するように構成されている。そのために、第１のフリッパ部４ａのフリッパ軸４１は、駆動軸４０６ａと同軸に一体回転する走行従回転板４１１と、走行従回転板４１１と同軸、かつ走行従回転板４１１に接触せずに外包する従動揺動スプロケット４１５とを備えている。走行従回転板４１１は軸受４１２によって回転可能に支持されており、従動揺動スプロケット４１５は軸受４１２の外周を取り囲むように設置されている。走行従回転板４１１と従動揺動スプロケット４１５とを設けることにより、第１のフリッパ部４ａは、走行動作のための駆動力を第１のクローラ部３から受け取りつつ、揺動動作のための駆動力を揺動ドライバ４４および揺動モータ４５から発生させることができる。

まず、第１のフリッパ部４ａの走行動作について説明する。第１のクローラ部３ａの走行主回転板３１１と、第１のフリッパ部４ａの走行従回転板４１１とは、同軸で当接する。走行主回転板３１１と走行従回転板４１１との接触面は、第１のクローラ部３ａの走行モータ３５で発生された走行駆動力を十分に伝達できるように摩擦力が大きい素材で構成されている。フリッパ軸４１の駆動軸４０６ａは中空軸であり、ボルトＢが挿入される。ボルトＢが走行主回転板３１１に設けたメネジと噛み合い、走行主回転板３１１を引っ張ることにより、走行主回転板３１１と走行従回転板４１１とが強固に組み合う。これにより、第１のクローラ部３の走行駆動力を、第１のフリッパ部４ａの走行駆動力として利用することができる。

つぎに、第１のフリッパ部４ａの揺動動作について説明する。第１のフリッパ部４ａの揺動ドライバ４４には、主筺体側コネクタＣ１，クローラ側コネクタＣ２，Ｃ３，およびフリッパ側コネクタＣ４を介して、主筺体２に設置された電源５および制御装置６から電力と制御信号が供給される。揺動ドライバ４４は制御信号に応じて揺動モータ４５を回転駆動し、駆動揺動スプロケット４１３を回転させる。駆動揺動スプロケット４１３と従動揺動スプロケット４１５には、揺動チェーン４１４が掛け回されている。

駆動揺動スプロケット４１３が回転すると揺動チェーン４１４を介して従動揺動スプロケット４１５を回転させようとするが、従動揺動スプロケット４１５は連結板４１６と固定されており、連結板４１６はフリッパ締結部４０４および第１のクローラ部３ａの第３の締結部３０４により、第１のクローラ部３ａに対して固定されている。したがって、第１のフリッパ部４ａが固定されていると仮定すると、従動揺動スプロケット４１５が回転することにより、第１のクローラ部３ａが第１のフリッパ部４ａに対して回転揺動することになる。実際は、主筐体２に固定設置された第１のクローラ部３ａは固定されて揺動しないため、第１のクローラ部３ａに対して第１のフリッパ部４ａが従動揺動スプロケット４１５の中心軸を中心として揺動することになる。

なお、第１のクローラ部３ａと同様に、第１のフリッパ部４ａの第１フレーム４０１ａおよび第３フレーム４０１ｃは、内部に設置した部品を防水するために箱型の構造を採用している。なお、これらを箱型以外の形状としてもよい。第１フレーム４０１ａと駆動軸４０６ａとの間、および第３フレーム４０１ｃと従動軸４０６ｂとの間には、シール付軸受４０７を設け、防水性を向上させている。

以上説明したように、第１のフリッパ部４ａは、揺動ドライバ４４と揺動モータ４５とを備え、機構的には連結板４１６で、電気的にはコネクタＣ３、Ｃ４で、第１のクローラ部３ａと着脱可能に接続される。さらに走行駆動力は走行従回転板４１１を介して第１のクローラ部３ａから伝達される。なお、第２のフリッパ部４ｂも第１のフリッパ部４ａと同様に第１のクローラ部３ａに着脱可能に接続され、揺動するように構成されている。なお、第２のフリッパ部４ｂは、第１のクローラ部３ａの従動軸３０６ｂの回転によりフリッパ軸４１が回転するが、第１のフリッパ部４ａと同様に走行動作を行うように構成してもよい。この場合は、図３に示す第１のクローラ部３ａにおいて、従動軸３０６ｂの代わりに追加の走行モータ３５、ギア３０５および駆動軸３０６ｂを設け、第１のフリッパ部４ａの場合と同様に、追加された走行モータ３５によって第２のフリッパ部４ｂの駆動軸を回転するように構成することができる。

このように第１のフリッパ部４ａおよび第２のフリッパ部４ｂを第１のクローラ部３ａと着脱可能に接続することにより、すなわち、フリッパ装置４０とメインクローラ装置３０とを着脱可能に構成することにより、フリッパ装置４０の要否や、第１から第４のフリッパ部４ａ〜４ｄの必要個数に応じて、第１から第４のフリッパ部４ａ〜４ｄをメインクローラ装置３０に着脱でき、フリッパ装置４０を種々の主筺体２またはメインクローラ装置３０に対して共通に活用することができる。

一般的に、メインクローラ装置３０とフリッパ装置４０の走行は同期することが多い。したがって、上述したようにフリッパ装置４０を構成することにより、クローラ型移動機構１に搭載する走行モータの個数を少なくすることができる。

以上説明した第１の実施の形態によると、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）クローラ型移動機構３は、メインクローラ装置３０を備えている。メインクローラ装置３０は、クローラ駆動軸３１を回転駆動し、クローラ駆動軸３１を含む複数のクローラ回転軸３１，３２に周設されたクローラ無限軌道３３を周回させる走行モータ（クローラ走行モータ）３５と、走行モータ３５の動作を制御する走行ドライバ（クローラ走行ドライバ）３４と、走行型ロボット１を構成する主筺体２から走行ドライバ３４に供給される駆動電力および主筺体２との間で送受信される制御信号を中継するためのクローラ側コネクタＣ２と、走行モータ３５、走行ドライバ３４、およびクローラ側コネクタＣ２を保持するクローラフレーム３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃと、主筺体２と着脱可能に連結するためのクローラ側締結部３０２とを有する。メインクローラ装置３０はクローラ側締結部３０２によって主筺体２に着脱可能に構成されている。これにより、クローラ型移動機構３を、走行ロボット１を構成する主筺体２から独立して構成することができ、クローラ型移動機構３を種々の主筺体２に対して共通して利用することができる。メインクローラ装置３０が走行モータ３５および走行ドライバ３４を備えることにより、主筺体２に対して機械的に締結し、電気的な電力供給と制御信号の送受信を行うことで、クローラ型移動機構３０が動作可能となる。したがって、作業内容に合わせて主筺体２の構成を変更しても、クローラ型移動機構３０は共通利用でき、設計、製造効率を向上することができる。
（２）クローラ型移動機構３は、メインクローラ装置３０の複数のクローラ回転軸３１，３２のうちの一つと同軸である揺動軸４１を中心として、メインクローラ装置３０に対して揺動するように構成されたフリッパ装置４０をさらに備える。フリッパ装置４０は、揺動軸４１を含む複数のフリッパ回転軸４１，４２と、複数のフリッパ回転軸４１，４２に周設したフリッパ無限軌道４３と、フリッパ装置４０を揺動駆動する揺動モータ４５と、揺動モータ４５の動作を制御する揺動ドライバ４４と、主筺体２から揺動ドライバ４４に供給される駆動電力および主筺体２との間で送受信される制御信号を中継するためのフリッパ側コネクタＣ４と、揺動モータ４５、揺動ドライバ４４、およびフリッパ側コネクタＣ４を保持するフリッパフレーム４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃとを備える。クローラ型移動機構３は、フリッパ装置４０をさらに備えることにより、段差や突起等の踏破性を向上させることができる。
（３）メインクローラ装置３０は、クローラ駆動軸３１に接続された走行主回転板３１１を備え、フリッパ装置４０は、複数のフリッパ回転軸の一つ４１に接続され、走行主回転板３１１と着脱可能に連結される走行従回転板４１１を備える。クローラ駆動軸３１の回転駆動力を走行主回転板３１１および走行従回転板４１１を介して伝達することによりフリッパ無限軌道４３を周回させる。これにより、クローラ型移動機構３は、必要に応じてフリッパ装置４０を取り付け、メインクローラ装置３０の走行駆動力を利用してフリッパ装置４０を走行させることができる。フリッパ装置４０にはフリッパ装置４０を走行させるためのモータ等が搭載されないので、フリッパ装置４０を軽量化することができる。
（４）走行型ロボット１は、クローラ型移動機構３と、クローラ型移動機構３が着脱可能に取り付けられる主筺体２とを備える。主筺体２は、電源５と、制御装置６と、作業ツール７と、電源５からクローラ型移動機構３へ供給する駆動電力とクローラ型移動機構３との間で送受信する制御信号を中継するための主筺体側コネクタＣ１と、クローラ型移動機構３を主筺体２の両側面に着脱可能に連結するための主筺体側締結部２０１とを備える。主筺体２とクローラ型移動機構３とを着脱可能に構成することにより、主筺体２の構成、例えば制御装置６や作業ツール７の仕様等が変更された場合でも、クローラ型移動機構３を共通して使用することができる。また、クローラ型移動機構３は主筺体２の両側面に連結されるため、走行ロボット１の低重心化を図ることができる。これに対して、主筺体２をクローラ型移動機構３の上に配置するように構成すると、走行ロボット１の重心が高くなり、悪路において転倒する可能性が高くなり、望ましくない。

《第２の実施の形態》
以下に、本発明の第２の実施の形態によるクローラ型移動機構を備える走行型ロボットについて図面を参照して説明する。第２の実施の形態は、フリッパ装置４０の構成が上述した第１の実施の形態と異なる。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図６は、本発明の第２の実施の形態によるクローラ型移動機構３の第１のフリッパ部４ａの上面断面図である。図６に示すように、第１のフリッパ部４ａには、さらに走行ドライバ５４と走行モータ５５が設けられており、第１のクローラ部３ａから独立して走行動作を行うように構成されている。走行ドライバ５４は揺動ドライバ４４と電気的に接続され、主筺体２の制御装置６から供給される制御信号に応じて走行モータ５５を駆動制御する。走行ドライバ５４および走行モータ５５によって、フリッパ軸４１’を構成するギア４０５、駆動軸４０６ａ、および一対のスプロケット４０８ａを回転駆動する。

図６に示すように、第２の実施の形態による第１のフリッパ部４ａは第１のクローラ部３ａからの走行駆動力を伝達するための走行従回転板４１１を備えていない。第１のフリッパ部４ａは、走行従回転板４１１の代わりに、フリッパ連結板４１２ａを備えている。フリッパ連結板４１２ａは、ねじ等により第１のフリッパ部４ａの第１フレーム４０１ａに固定されている。また、フリッパ連結板４１２ａは、軸受４１２ｂを介して従動揺動スプロケット４１５の内周側に挿入され、第１のフリッパ部４ａの揺動時にフリッパ連結板４１２ａが中心軸周りに回転可能となるように連結板４１６に接続されている。これにより、揺動モータ４５が回転すると駆動揺動スプロケット４１３が回転し、フリッパ連結板４１２ａの中心軸を中心として、第１のクローラ部３ａに対して第１のフリッパ部４ａが揺動する。

フリッパ装置４０の第２から第４のフリッパ部４ｂ〜４ｄも、第１のフリッパ部４ａと同様に構成することができる。すなわち、第２の実施の形態において、フリッパ装置４０はメインクローラ装置３０から独立して走行動作を行うように構成されている。

以上説明したように、フリッパ装置４０が走行ドライバ５４および走行モータ５５を備え、メインクローラ装置３０から独立して走行動作を行うように構成することにより、フリッパ装置４０の揺動動作をより適切に行うことができる。具体的には、メインクローラ装置３０を走行移動せずにフリッパ装置４０を下方に揺動させると、フリッパ装置４０の揺動に伴って無限軌道４３が地面に対して摺動することになる。そこで、フリッパ装置４０をメインクローラ装置３０から独立して走行動作させて無限軌道４３を周回させることにより、地面に対する無限軌道４３の摺動を防止する。これにより、メインクローラ装置３０が停止している場合でもクローラ装置４０を安定して揺動させることが可能になるとともに、揺動モータ４５に負荷がかかることを防止できる。さらに、無限軌道４３の摩耗を防止できる。また、フリッパ装置４０に走行モータ５５を搭載することで走行モータの個数が増えるので、クローラ移動機構３の走行駆動力を小型の複数の走行モータに分散して走行駆動力を向上させるような構成を採用することも可能である。

以上説明した第２の実施の形態によると、上述した第１の実施の形態による効果に加えて以下のような作用効果を奏することができる。
（１）フリッパ装置４０は、揺動軸４１’を回転駆動し、フリッパ無限軌道４３を周回させる走行モータ（フリッパ走行モータ）５５と、フリッパ側コネクタＣ４を介して供給される駆動電力および制御信号に基づいて走行モータ５５の動作を制御する走行ドライバ（フリッパ走行ドライバ）５４とをさらに備えている。走行モータ５５と走行ドライバ５４はフリッパフレーム４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃに保持されている。これにより、フリッパ装置４０をメインクローラ装置３０から独立して走行させることが可能となる。例えば、メインクローラ装置３０を停止した状態でフリッパ装置４０を下方に揺動する場合に、フリッパ装置４０の無限軌道４３と地面が摺動してしまうことを防止できる。

《第３の実施の形態》
以下に、本発明の第３の実施の形態によるクローラ型移動機構を備える走行型ロボットについて図面を参照して説明する。第３の実施の形態においては、メインクローラ装置３０によって実現していたクローラ型移動機構３の走行動作を、フリッパ装置４０によって実現するように切り替える。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

クローラ型移動機構３のクローラ装置３０に搭載された走行モータ３５が故障した場合、走行型ロボット１を作業エリアから保守エリアへ退避する必要がある。そのために、第３の実施の形態では、フリッパ装置４０の揺動モータ４５の駆動力を利用して、走行型ロボット１の走行動作を行うことができるように構成する。

図７に、本発明の第３の実施の形態によるクローラ型移動機構３の第１のフリッパ部４ａの上面断面図を示す。図７においてボルトＢは省略している。図８に、従動揺動スプロケット４１５および連結板４１６を図７の矢印Ｃ方向から見て展開した図を示す。図９に、走行従回転板４１１、揺動スプロケット４１５、および連結板４１６等を図７の矢印Ａ方向から見た図を示す。図１０は、後述するスライダ８０４の概略構成図、図１１は、スライダ８０４が走行従回転板４１１と噛み合った状態を示す図である。

クローラ装置３０の走行モータ３５が故障していない通常時、従動揺動スプロケット４１５はスライダ８０４によって連結板４１６に固定されている。図８に示すように、従動揺動スプロケット４１５と連結板４１６には、それぞれ対応する位置にスライダ８０４を挿入するための溝４１５ａ，４１６ａが形成されている。溝４１５ａ，４１６ａにスライダ８０４を挿入することにより、連結板４１６に対する従動揺動スプロケット４１５の回転動作を禁止している。走行モータ３５の故障時には、従動揺動スプロケット４１５を連結板４１６から切り離し、走行従回転板４１１に固定することで、第１のフリッパ部４ａの機能を揺動動作から走行動作に切り換える。

そこで、第３の実施の形態においては、走行従回転板４１１が、軸受４１２で回転支持される第１の範囲４１１ａ（図９に実線で示す）と、外周面に溝を設けた第２の範囲４１１ｂとから構成されている（図９に破線で示す）。また、第１のフリッパ部４ａの第１フレーム４０１ａには、駆動揺動スプロケット４１３の近傍に突起８０１が設けられている。さらに、連結板４１６には、図９に示すように、支点８０３を介して回転するレバー８０２が設けられている。

突起８０１は、第１のフリッパ部４ａを図７に示す状態から第１のクローラ部３ａと平行かつ横並びになるまで上方向に揺動させると、レバー８０２を押下するように構成されている。突起８０１がレバー８０２の一端を押し下げ、レバー８０２が支点８０３を中心に回転することにより、レバー８０２の他端に当接するように配置されたスライダ８０４がレバー８０２によって押される。これにより、スライダ８０４は連結板４１６の溝４１６ａから押し出される。

スライダ８０４は連結板４１６の溝４１６ａとの噛み合いから離れて、図１１に示すように走行従回転板４１１の溝を設けた第２の範囲４１１ｂと噛み合う。なお、スライダ８０４は図１０に示すように厚みの大きな第１の部分８０４ａと厚みの小さな第２の部分８０４ｂから構成されている。したがって、第１の部分８０４ａが連結板４１６の溝４１６ａから押し出されても、第２の部分８０４ｂは従動揺動スプロケット４１５の溝４１５ａに挿入されたままである。これにより、スライダ８０４が従動揺動スプロケット４１５の溝４１５ａと第２の範囲４１１ｂの溝に挿入されて従動揺動スプロケット４１５と走行従回転板４１１とが連結され、揺動動作から走行動作への切り替えが行われる。走行従回転板４１１の回転は走行主回転板３１１を介して第１のクローラ部３ａに伝達され、第１のクローラ部３ａも走行動作を行うことになる。

突起８０１によって押し下げられたレバー８０２は、例えば板ばねから構成される第１ラッチ機構８０５によって、レバー８０２が突起８０１により押し込まれた状態から戻らないように構成されている。また、スライダ８０４には、例えば板ばねから構成される第２ラッチ機構８０６によって、一旦、スライダ８０４が連結板４１６から離れた状態に移動すると戻らないように構成されている。

上述したような構成により、揺動モータ４５の駆動力を揺動動作への使用から走行動作への使用に切り替えることができる。なお、上述した突起８０１、レバー８０２、スライダ８０４、および第１ラッチ機構８０５等が、フリッパ装置４０に搭載された揺動モータ４５の駆動力によって揺動動作を行う状態から揺動モータ４５の駆動力によって走行動作を行う状態へと切換える切換装置として機能する。

以上説明した第３の実施の形態によると、上述した第１の実施の形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）クローラ移動機構３は、フリッパ装置４０に搭載された揺動モータ４５の駆動力によって揺動動作を行う状態から揺動モータ４５の駆動力によって走行動作を行う状態へと切換える切換装置をさらに備える。これにより、例えばメインクローラ装置３０の走行モータ３５が故障した場合に、揺動モータ４５の駆動によって走行を行い、走行型ロボット１を作業エリアから保守エリアへと退避させることが可能となる。
（２）切換装置は、フリッパ装置４０がメインクローラ装置３０と横並びになるまで揺動すると、揺動モータ４５の駆動力によって走行動作を行う状態へ切換えるように構成されている。具体的には、第１のクローラ部４ａが図７に示す状態から上方向に１８０度回転し、第１のクローラ部４ａに設けられた突起８０１がレバー８０２を押し下げることにより、切換えを行う。これにより、走行動作の切換えを機械的に行うことができる。

−第３の実施の形態の変形例−
図１２に、第３の実施の形態の変形例を示す。図１２に示す変形例では、図９に示したような突起８０１によってレバー８０２を押し込む構成に代えて、レバー８０２をソレノイド８０７で駆動するように構成している。ソレノイド８０７の駆動は、例えば主筺体２の制御装置６から供給される制御信号に応じて、揺動ドライバ４４によって制御される。なお、この変形例では、図９に示した第１ラッチ機構８０５は省略することができる。

このように、切換装置は、ソレノイド８０７の動作により、揺動モータ４５の駆動力によって走行動作を行う状態へ切換えるように構成されている。このように構成しても、上述した第３の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

−変形例−
上述した第１から第３の実施の形態は、以下のように変形することも可能である。

（１）上述した実施の形態では、図１に示すようにクローラ型移動機構３が２つのクローラ部３ａ，３ｂを備えるように構成したが、これには限定されない。例えば、２つのクローラ部を前後方向に並べて配置し、主筺体２の両側面に合計４つのクローラ部を配置するように構成してもよい。

（２）上述した実施の形態では、クローラ型移動機構３がメインクローラ装置３０とフリッパ装置４０とを備えるように構成した。しかし、これには限定されず、例えばクローラ型移動機構３がメインクローラ装置３０のみを備えるように構成してもよい。メインクローラ装置３０のみの構成でも、段差がクローラ軸３１，３２の半径よりも小さければ、クローラ型移動機構３によって段差を乗り越えることができる。フリッパ装置４０を省略することで、クローラ型移動機構３の横幅を小さくし、重量を低減させるとともに、クローラ型移動機構３の駆動電力を低減させることができる。

（３）フリッパ装置４０の４つのフリッパ部４ａ〜４ｄうち、走行型ロボット１の進行方向（前側）に配置された２つのフリッパ部４ａ，４ｃのみを設けた構成としてもよい。この場合でも、４つのフリッパ部４ａ〜４ｄを設けた場合と同様の大きさの段差を乗り越えることが可能である。ただし、進行方向反対側（後側）のフリッパ部４ｂ，４ｄを省略すると、段差を乗り越えた後の落下衝撃が発生する可能性がある。また、後側のフリッパ部４ｂ，４ｄも、前側のフリッパ部４ａ，４ｃと同様に、メインクローラ装置３０からの走行駆動力によって走行させるように構成してもよい。この場合は、第１のクローラ部３ａに２組の走行ドライバ３４および走行モータ３５を設け、クローラ軸３２をクローラ軸３１と同様に構成する。

（４）メインクローラ装置３０と主筺体２とを着脱可能に接続するための第１の締結部３０２と主筺体側締結部２０１、およびメインクローラ装置３０とフリッパ装置４０とを着脱可能に接続するための第３の締結部３０４とフリッパ締結部４０４の構成は、メインクローラ装置３０と主筺体２、およびメインクローラ装置３０とフリッパ装置をそれぞれ着脱可能に接続することができれば、種々の機構を採用することができる。

（５）上述した第３の実施の形態においては、連結板４１６と従動揺動スプロケット４１５とが噛み合った状態から、従動揺動スプロケット４１５とフリッパ軸４１、とくに走行従回転板４１１とが噛み合った状態へと切換えるために、スライダ８０４を用いた。しかしこれには限定されず、フリッパ装置４０に搭載された揺動モータ４５の駆動力によって揺動動作を行う状態から揺動モータ４５の駆動力によって走行動作を行う状態へと切換えることができれば、種々の機構を採用することができる。

（６）上述した実施の形態においては、図３に示すように、第１のクローラ部３ａにおいて、走行モータ３５は走行モータ３５のモータ軸が駆動軸３０６ａと直交するように配置されている。これにより、ギア３０５はかさ歯車を組み合わせた構造を採用している。しかしこれには限定されず、走行モータ３５を駆動軸３０６ａと平行に配置してもよい。この場合は、ギア３０５に平歯車等を用いた構造を採用することができる。

（７）メインクローラ装置３０の無限軌道３３およびフリッパ装置４０の無限軌道４３の駆動に、スプロケットとチェーンの組み合わせを用いたが、例えば歯付プーリと歯付ベルトの組み合わせ等を用いてもよい。また、揺動モータ４５による揺動動作を行うために、スプロケットとチェーンの組み合わせを用いたが、例えば歯付プーリと歯付ベルトの組み合わせ等を用いてもよい。

（８）メインクローラ装置３０からフリッパ装置４０へ走行駆動力を伝達するために、走行主回転板３１１と走行従回転板４１１の接触面に、相互に噛み合う突起を設けてもよい。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１：走行型ロボット、２：主筐体、３：メインクローラ装置、４：フリッパ装置、５：電源、６：制御装置、７：作業ツール、３１，３２：クローラ軸、３３：無限軌道、３４：走行ドライバ、３５：走行モータ、４１，４１’，４２：フリッパ軸、４３：無限軌道、４４：揺動ドライバ、４５：揺動モータ、３０１ａ〜３０１ｃ：クローラフレーム、２０１，３０２，３０４，４０４：締結部、３１１：走行主回転板、４０１ａ〜４０１ｃ：フリッパフレーム、４１１，４１１ａ，４１１ｂ：走行従回転板

Claims (8)

1. クローラ駆動軸を回転駆動し、前記クローラ駆動軸を含む複数のクローラ回転軸に周設されたクローラ無限軌道を周回させるクローラ走行モータと、
   前記クローラ走行モータの動作を制御するクローラ走行ドライバと、
   走行型ロボットを構成する主筺体から前記クローラ走行ドライバに供給される駆動電力および前記主筺体との間で送受信される制御信号を中継するためのクローラ側コネクタと、
   前記クローラ走行モータ、前記クローラ走行ドライバ、および前記クローラ側コネクタを保持するクローラフレームと、
   前記主筺体と着脱可能に連結するためのクローラ側締結部とを有するメインクローラ装置を備え、
   前記メインクローラ装置は前記クローラ側締結部によって前記主筺体に着脱可能に構成されていることを特徴とするクローラ型移動機構。
2. 請求項１に記載のクローラ型移動機構において、
   前記メインクローラ装置の前記複数のクローラ回転軸のうちの一つと同軸である揺動軸を中心として、前記メインクローラ装置に対して揺動するように構成されたフリッパ装置をさらに備え、
   前記フリッパ装置は、
   前記揺動軸を含む複数のフリッパ回転軸と、
   前記複数のフリッパ回転軸に周設したフリッパ無限軌道と、
   前記フリッパ装置を揺動駆動する揺動モータと、
   前記揺動モータの動作を制御する揺動ドライバと、
   前記主筺体から前記揺動ドライバに供給される駆動電力および前記主筺体との間で送受信される制御信号を中継するためのフリッパ側コネクタと、
   前記揺動モータ、前記揺動ドライバ、および前記フリッパ側コネクタを保持するフリッパフレームとを備えることを特徴とするクローラ型移動機構。
3. 請求項２に記載のクローラ型移動機構において、
   前記メインクローラ装置は、前記クローラ駆動軸に接続された走行主回転板を備え、
   前記フリッパ装置は、前記複数のフリッパ回転軸の一つに接続され、前記走行主回転板と着脱可能に連結される走行従回転板を備え、前記クローラ駆動軸の回転駆動力を前記走行主回転板および前記走行従回転板を介して伝達することにより前記フリッパ無限軌道を周回させることを特徴とするクローラ型移動機構。
4. 請求項２に記載のクローラ型移動機構において、
   前記フリッパ装置は、
   前記揺動軸を回転駆動し、前記フリッパ無限軌道を周回させるフリッパ走行モータと、
   前記フリッパ側コネクタを介して供給される駆動電力および制御信号に基づいて前記フリッパ走行モータの動作を制御するフリッパ走行ドライバとをさらに備え、
   前記フリッパ走行モータと前記フリッパ走行ドライバは前記フリッパフレームに保持されていることを特徴とするクローラ型移動機構。
5. 請求項３に記載のクローラ型移動機構において、
   前記揺動モータの駆動力によって揺動動作を行う状態から前記揺動モータの駆動力によって走行動作を行う状態へと切換える切換装置をさらに備えることを特徴とするクローラ型移動機構。
6. 請求項５に記載のクローラ型移動機構において、
   前記切換装置は、前記フリッパ装置が前記メインクローラ装置と横並びになるまで揺動すると、前記揺動モータの駆動力によって走行動作を行う状態へ切換えるように構成されていることを特徴とするクローラ型移動機構。
7. 請求項５に記載のクローラ型移動機構において、
   前記切換装置は、ソレノイドの動作により、前記揺動モータの駆動力によって走行動作を行う状態へ切換えるように構成されていることを特徴とするクローラ型移動機構。
8. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のクローラ型移動機構と、
   前記クローラ型移動機構が着脱可能に取り付けられる主筺体とを備え、
   前記主筺体は、電源と、制御装置と、作業ツールと、前記電源から前記クローラ型移動機構へ供給する前記駆動電力と前記クローラ型移動機構との間で送受信する前記制御信号を中継するための主筺体側コネクタと、前記クローラ型移動機構を前記主筺体の両側面に着脱可能に連結するための主筺体側締結部とを備えることを特徴とする走行型ロボット。
   

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