JP2014234137A - 階段走行車両 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化でき、制御性を向上し、車体を水平に維持することができる階段走行車両を提供すること。【解決手段】左右の対をなす第１軸６Ｌ，６Ｒと、第１アーム７Ｌ，７Ｒと、第２軸１０Ｌ，１０Ｒと、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒと、第１アーム７Ｌ，７Ｒのそれぞれを、第１軸６Ｌ，６Ｒを中心として回転させる、左右の対をなす第１モータ８Ｌ，８Ｒと、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒのそれぞれを、第２軸１０Ｌ，１０Ｒを中心として回転させる、左右の対をなす第２モータ１２Ｌ，１２Ｒと、を備え、左右のアーム機構の動作を交互に行う。【選択図】図２

Description

本発明は階段走行車両に関し、さらに詳しくは、階段を昇降可能な階段走行車両に関する。

電動車いすやその他の貨物搬送用の平地移動体において、建物内や野外の階段は通行上の大きな障壁である。このため、階段を乗り越える昇降機能と昇降の安定性を確保する機構の開発が要請されている。この種の移動体としては、車体を持ち上げるための機構が、ロッド状の複数の伸縮機構を用いる階段昇降車が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−３０９４７１号公報

しかしながら、上記階段昇降車では、車体を持ち上げるための機構として複数の伸縮機構を用いるため、構成部材にコストがかかる上に、これら伸縮機構の制御が困難であった。また、上記階段昇降車は、複雑な機構であるため、車体を水平に保つための制御が困難であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、構造を簡素化でき、制御性を向上し、車体を水平に維持することができる階段走行車両を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、車体と、回転駆動される左右の前輪と、回転駆動される左右の後輪と、車体の下部に配置される補助輪と、を備え、階段の段差に合わせて前輪および後輪を変位させて走行を行う階段走行車両において、車体における左右方向の両側部のそれぞれに、左右方向に延びるように設けられて、左右の対をなす第１軸と、第１軸にそれぞれ一端側が連結されて左右の対をなし、かつ第１軸の軸方向に対して直角をなすように配置される第１アームと、第１軸のそれぞれに平行に配置されて左右の対をなし、かつ第１アームの他端側に連結される第２軸と、第２軸のそれぞれに、アーム長さ方向の中間部が回転可能に連結されるように設けられて左右の対をなし、アーム前端部に前輪が設けられ、アーム後端部に後輪が設けられ、アーム前端部とアーム後端部とを結ぶ第１直線と、第２軸を通り第１直線に平行な第２直線と、が設定距離を隔てるように形成された第２アームと、第１アームのそれぞれを、第１軸を中心として回転させる、左右の対をなす第１駆動装置と、第２アームのそれぞれを、第２軸を中心として回転させる、左右の対をなす第２駆動装置と、を備え、左右対をなす一方側の第１駆動装置により、第１アームが、第１軸を中心として回転し、第２アームを上側または下側に変位させる動作を左右対の両方側で交互に行う動作と、第２駆動装置により第１アームを、第２アームに対して第２軸を中心として回転させて車体を移動させて補助輪を上下のいずれかの側にある段差の踏面に移動させる動作と、を行うことを特徴とする。

上記態様としては、第１軸は、車体と乗員を合わせたときに想定される重心位置の上側に配置され、第１駆動装置は、第１アームを、第１軸を中心として回転駆動させる状態と、第１軸を中心として回転自在な状態と、に切り替え可能であり、第２駆動装置は、第１アームを、第２アームに対して回転させるときに、第１アームを、第２軸を中心として回転駆動させる状態と、第２軸を中心として回転自在な状態と、に切り替え可能であることが好ましい。

上記態様としては、第１駆動装置により、第１アームを、第１軸を中心として回転させて前輪および後輪を現在の場所よりも上側または下側に配置される段差の踏面上へ移動させるときに、車体の左側に配置される第１アームと、車体の右側に配置される第１アームと、を交互に回転させることが可能であることが好ましい。

本発明によれば、車体を水平に維持しつつ階段を昇降する階段走行車両の構造を簡素化でき、かつ制御性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両の斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両の平面説明図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両の分解側面図である。 図４−１は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す側面図である。 図４−２は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す側面図である。 図４−３は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す側面図である。 図４−４は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す側面図である。 図４−５は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す側面図である。 図４−６は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す側面図である。 図４−７は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す側面図である。 図５−１は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す斜視図である。 図５−２は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す斜視図である。 図５−３は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す斜視図である。 図５−４は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す斜視図である。 図５−５は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す斜視図である。 図５−６は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上る動作１を示す斜視図である。 図５−７は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上がる動作１を示す斜視図である。 図５−８は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上がる動作１を示す斜視図である。 図６−１は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上がる動作２を示す側面図である。 図６−２は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上がる動作２を示す側面図である。 図６−３は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上がる動作２を示す側面図である。 図６−４は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が階段を上がる動作２を示す側面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が斜面を水平方向沿って走る動作３を示す正面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両が坂を登り走行する動作４を示す側面図である。 図９は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両の変形例を示す平面説明図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係る階段走行車両の変形例を示す平面説明図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る階段走行車両の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものも含んでおり、各部材の寸法や寸法の比率などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（階段走行車両の構成）
図１〜３に示すように、本実施の形態に係る階段走行車両１は、車体２と、回転駆動される左右の前輪３Ｌ，３Ｒと、回転駆動される左右の後輪４Ｌ，４Ｒと、車体２の下部に配置される一対の補助輪５と、を備える。この階段走行車両１は、階段の段差に合わせて前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪４Ｌ，４Ｒを変位させて走行を行う。

（車体および第１軸）
図１に示すように、本実施の形態に係る階段走行車両１の車体２は、内部に操縦席が設けられ、乗員Ｈが乗り込めるような筐体形状である。そして、車体２には、図示しない運転用操縦系統および駆動電源などが搭載されている。図２に示すように、この車体２には、走行（前後）方向と直角をなす左右方向の両方の側部２Ｌ，２Ｒのそれぞれに、側方に向けて左右方向に延びるよう突出する第１軸６Ｌ，６Ｒが固定されている。すなわち、これら第１軸６Ｌ，６Ｒは、車体２の左右に一対をなすように配置されている。図１に示すように、これら第１軸６Ｌ，６Ｒは、車体２と乗員Ｈを合わせたときに想定される重心９の上側に配置される。図２に示すように、一対の補助輪５は、車体２の下部において平面視した状態で重心９を左右から挟む位置に配置されている。

（第１アーム）
左右の第１軸６Ｌ，６Ｒのそれぞれには、第１アーム７Ｌ，７Ｒが連結されている。これら第１アーム７Ｌ，７Ｒは、車体２の左右に一対をなすように配置されている。さらに詳しくは、左右の第１アーム７Ｌ，７Ｒは、車体２の左右で対応する第１軸６Ｌ，６Ｒに一端側が軸支されている。これら第１アーム７Ｌ，７Ｒは、対応する第１軸６Ｌ，６Ｒの軸方向に対して直角をなすように配置されている。

図２に示すように、第１軸６Ｌと第１アーム７Ｌとの間には、これら第１軸６Ｌと第１アーム７Ｌとを相対的に回転駆動する第１駆動装置としての第１モータ８Ｌが設けられている。同様に、第１軸６Ｒと第１アーム７Ｒとの間には、これら第１軸６Ｒと第１アーム７Ｒとを相対的に回転駆動する第１駆動装置としての第１モータ８Ｒが設けられている。本実施の形態において、第１モータ８Ｌ，８Ｒは、モータハウジング側が第１アーム７Ｌ，７Ｒ側に固定され、図示しないロータ軸側は第１軸６Ｌ，６Ｒ側に固定されている。第１モータ８Ｌ，８Ｒは、それぞれに連結された第１アーム７Ｌ，７Ｒを、第１軸６Ｌ，６Ｒを中心として回転駆動させる状態と、第１軸６Ｌ，６Ｒを中心として回転自在なアンロック（フリー）状態と、第１アーム７Ｌ，７Ｒが車体２側（第１軸６Ｌ，６Ｒ）に対して回転不能なロック状態と、に切り替え可能である。

（第２軸）
図２に示すように、第１アーム７Ｌの他端側には、第２軸１０Ｌが連結、固定されている。本実施の形態では、第２軸１０Ｌは、第１アーム７Ｌの他端側において左右方向の外側へ向けて突出するように設けられている。同様に、第１アーム７Ｒの他端側には、第２軸１０Ｒが連結、固定されている。本実施の形態では、第２軸１０Ｒは、第２アーム７Ｌにおいて左右方向の外側へ向けて突出するように設けられている。第２軸１０Ｌ，１０Ｒは、第１軸６Ｌ，６Ｒに平行に配置されている。第２軸１０Ｌ，１０Ｒは、車体２の左右で一対をなすように配置されている。

（第２アーム）
第２軸１０Ｌには、第２アーム１１Ｌのアーム長さ方向の中間部が回動可能に連結されている。同様に、第２軸１０Ｒには、第２アーム１１Ｒのアーム長さ方向の中間部が回動可能に連結される。第２アーム１１Ｌ，１１Ｒは、車体２の左右で対をなすように配置されている。第２軸１０Ｌと第２アーム１１Ｌとの間には、これら第２軸１０Ｌと第２アーム１１Ｌとを相対的に回転駆動する第２駆動装置としての第２モータ１２Ｌが設けられている。同様に、第２軸１０Ｒと第２アーム１１Ｒとの間には、これら第２軸１０Ｒと第２アーム１１Ｒとを相対的に回転駆動する第２駆動装置としての第２モータ１２Ｒが設けられている。第２モータ１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれに連結された第２アーム１１Ｌ，１１Ｒを、第２軸１０Ｌ，１０Ｒを中心として回転駆動させる状態と、第２軸１０Ｌ，１０Ｒを中心として回転自在なアンロック（フリー）状態と、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒが第１アーム７Ｌ，７Ｒ側（第２軸１０Ｌ，１０Ｒ）に対して回転不能なロック状態と、に切り替え可能である。

図３に示すように、第２アーム１１Ｌは、アーム前端部１１Ｌｆとアーム後端部１１Ｌｒとを結ぶ第１直線Ｌ１と、第２軸１０Ｌを通り第１直線Ｌ１に平行な第２直線Ｌ２と、が設定距離ｄを隔てるように形成されている。したがって、図１および図３に示すように、第２アーム１１Ｌは、略逆Ｖ字形状に形成されている。第２アーム１１Ｌのアーム中間部には、第２モータ１２Ｌのモータハウジング側が固定されている。なお、車体２の右側に配置される第２アーム１１Ｒは、第２アーム１１Ｌと同様の形状に形成されている。第２アーム１１Ｒのアーム中間部には、第２モータ１２Ｒのモータハウジング側が固定されている。

図２に示すように、第２アーム１１Ｌのアーム前端部１１Ｌｆには、車軸１３Ｌｆが設けられている。この車軸１３Ｌｆには、インホイールモータである第３モータ１４を介して前輪３Ｌが回転可能に設けられている。第２アーム１１Ｌのアーム後端部１１Ｌｒには、車軸１３Ｌｒが設けられている。この車軸１３Ｌｒには、インホイールモータである第３モータ１４を介して後輪４Ｌが回転可能に設けられている。同様に、第２アーム１１Ｒのアーム前端部１１Ｒｆには、車軸１３Ｒｆが設けられている。この車軸１３Ｒｆには、インホイールモータである第３モータ１４を介して前輪３Ｒが回転可能に設けられている。第２アーム１１Ｒのアーム後端部１１Ｒｒには、車軸１３Ｒｒが設けられている。この車軸１３Ｒｒには、インホイールモータである第３モータ１４を介して後輪４Ｒが回転可能に設けられている。なお、図４−５〜図４−７に示すように、本実施の形態では、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒの長さおよび屈曲の度合は、階段２０の４つの段差に跨るように設定されている。

ここで、本実施の形態に係る階段走行車両１の寸法設定について説明する。本実施の形態では、段差の高寸法および踏面の奥行き寸法がともにｈである傾斜４５°の階段２０を設定して説明する。なお、階段走行車両１は、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒの長さを微調整することや、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒが一回に移動する階段２０の段数を変更することにより、各種の設定寸法の階段２０の通行が可能である。本実施の形態では、図３に示すように側面視した場合において、車体２の第１軸６Ｌの中心と、補助輪５の回転軸中心と、の距離が２ｈに設定され、補助輪５の直径がｈに設定されている。また、第１アーム７の第１モータ８Ｌの中心と、第２軸１０Ｌの軸中心と、の距離がｈに設定されている。第２アーム１１Ｌにおいて、車軸１３Ｌｆと第２モータ１２Ｌの回転軸の中心軸を結ぶ第３直線Ｌ３と、この第３直線Ｌ３と車軸１３Ｌｒを通ってこの第３直線Ｌ３に直交する第４直線Ｌ４と、が交わる交点をＸとする。本実施の形態の第２アーム１１Ｌでは、車軸１３Ｌｆの軸中心と交点Ｘまでの長さと、車軸１３Ｌｒの軸中心と交点Ｘまでの長さと、が同じ長さ４ｈとなるように設定されている。なお、車体２の右側における第２アーム１１Ｒにおいても、第２アーム１１Ｌと同様の寸法設定である。

本発明の実施の形態に係る階段走行車両１では、第１モータ８Ｌ，８Ｒにより第１アーム７Ｌ，７Ｒを、第１軸部６Ｌ，６Ｒを中心として回転させ第２アーム１１Ｌ，１１Ｒを動作させることにより、前輪３Ｌ，３Ｒをおよび後輪４Ｌ，４Ｒを上側または下側に配置される段差の踏面上、へ移動させることができる。

本実施の形態に係る階段走行車両１では、第１モータ８Ｌ，８Ｒにより、第１アーム７Ｌ，７Ｒを、第１軸６Ｌ，６Ｒを中心として回転させて前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪４Ｌ，４Ｒを現在の場所よりも上側に配置される段差の踏面上へ移動させるときに、車体２の左側に配置される第１アーム７Ｌと、車体２の右側に配置される第１アーム７Ｒと、を交互に回転させることが可能である。

本実施の形態に係る階段走行車両１は、車体２の左側の第１モータ８Ｌにより第１アーム７Ｌを、第１軸６Ｌを中心として回転させる動作と、車体２の右側の第１モータ８Ｒにより第１アーム７Ｒを、第１軸６Ｒを中心として回転させる動作と、が可能である。そして、この階段走行車両１は、左右両側の第２モータ１２Ｌ，１２Ｒにより第１アーム７Ｌ，７Ｒを、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒに対して第２軸１０Ｌ，１０Ｒを中心として回転させて車体２を移動させて補助輪５を上下のいずれかの側にある段差の踏面に移動させる動作が可能である。なお、上述の各動作を行う際は、停止している機構が変位しないように、各接続部分は、ロック状態となるように制御される。

（動作１）
次に、本発明の実施の形態に係る階段走行車両１を、図４−１および図５−１に示すように、階段２０の１つの段差の高寸法および踏面（２１）の奥行きを共に寸法ｈとした場合に適用した動作を説明する。

先ず、図４−１に示すように、左側の前輪３Ｌを最高点まで上げるには、第１モータ８Ｌを矢印Ｆ１の方向に回転駆動させて第１アーム７Ｌを鉛直上向きになるように回転移動させる。また、第１アーム７Ｌと第２アーム１１Ｌとがなす角度は、第２モータ１２Ｌを回転駆動することにより調整する。このとき、前輪３Ｌおよび後輪４Ｌの第３モータ１４を回転駆動させて車体２を矢印Ｆ２の方向に前進させる。このような動作により、矢印Ｆ３で示すように、前輪３Ｌは階段２０下の位置から第２段目の段差２２の踏面２２Ａの高さまで移動する。第２段目の段差２２の踏面２２Ａに前輪３Ｌが載ったときに、前輪３Ｌおよび後輪４Ｌの第３モータ１４を回転駆動して車体２を矢印Ｆ２で示すように前進させることにより、前輪３Ｌを第２段目の段差２２の踏面２２Ａの上に載せることができる。図５−１は、右側の第２アーム１１Ｒの前輪３Ｒは、既に第２段目の段差２２の踏面２２Ａの上に載った状態を示す。この第２アーム１１Ｒの動作も第２アーム１１Ｌと同様の動作を経ている。なお、左側の第２アーム１１Ｌを接地面から上昇させる際は、右側の前輪３Ｒと後輪４Ｒが接地している。このとき、前輪３Ｒ、後輪４Ｒ、および左側の補助輪５の接地包絡線で囲まれる領域内に重心９が位置しているため、車体２の姿勢は安定している。

図４−２は、図４−１に示した動作で、左側の前輪３Ｌが第２段目の段差２２の踏面２２Ａ上に載った状態を示している。この状態で、図５−２に示すように、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒを回転駆動して第１アーム７Ｌ，７Ｒを矢印Ｆ４の方向に回転移動させる。このとき、第１モータ８Ｌ，８Ｒは、第１軸６Ｌ，６Ｒが回転自在な状態にとなるように切り替えられる。このため、車体２は、水平状態を維持したまま、図５−１に示す状態から図５−２および図４−３に示す状態まで、矢印Ｆ４の方向に沿って移動する。これに伴い、補助輪５は、階段２０の下の面から第１段目の段差２１の踏面２１Ａの上に移動する。

次に、図５−２に示す状態から図５−３に示す状態まで変位させる。このとき、左側の第２アーム１１Ｌ、第１アーム７Ｌおよび車体２が変位しないように、第１モータ８Ｌ、第２モータ１２Ｌおよび第３モータ１４は回転しないロック状態となるように制御されている。この状態で、図５−３に示すように、右側の第２アーム１１Ｒを階段２０の上段側へ変位させる。第２アーム１１Ｒの前端部に設けられた前輪３Ｒは、階段２０の第４段目の段差２４の踏面２４Ａの上に載せられる。このとき、後輪４Ｒは、第１段目の段差２１の手前に位置する。

次に、図５−３に示す状態において、右側の第１アーム７Ｒおよび第２アーム１１Ｒが変位しないように、第１モータ８Ｒ、第２モータ１２Ｒおよび第３モータ１４はロック状態となるように制御する。その後、図４−４に示すように、左側の第２アーム１１Ｌを階段２０の上段側へ変位させる。具体的には、図４−４に示すように、第１モータ８Ｌを回転駆動させて第１アーム７Ｌを矢印Ｆ５で示すように回転移動させる。すると、図５−４に示すように前輪３Ｌは、矢印Ｆ６で示す方向に沿って階段２０の第２段目の段差２２の踏面２２Ａから第４段目の段差２４の踏面２４Ａに移動する。このとき、図５−４に示すように、後輪４Ｌは、矢印Ｆ７で示すように、階段２０下の面を一旦浮いて第１段目の段差２１の手前で着地する。

図４−５および図５−４に示すように、後輪４Ｌ，４Ｒがともに階段２０の下の第１段目の段差２１の手前に配置された後は、補助輪５が階段２０を１段上がる動作を行う。図５−５に示す状態において、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒを同時に駆動して第１アーム７Ｌ，７Ｒを矢印Ｆ８で示す回転方向に回転させる。これに伴い、車体２は、矢印Ｆ８で示す方向に沿って移動して、補助輪５を第１段目の段差２１の踏面２１Ａの上から第２段目の段差２２の踏面２２Ａに移動させる。

次に、図４−５および図５−５に示す状態において、右側の第１アーム７Ｒおよび第２アーム１１Ｒが変位しないように、第１モータ８Ｒ、第２モータ１２Ｒおよび第３モータ１４が回転しないロック状態となるように制御する。また、右側の前輪３Ｒと後輪４Ｒとが転動しないように、第３モータ１４が回転しないように制御する。その後、図５−６に示すように、左側の第２アーム１１Ｌを階段２０の上段側へ変位させる。具体的には、図４−６に示すように、第１モータ８Ｌを回転駆動させて第１アーム７Ｌを矢印Ｆ９で示すように回転移動させる。すると、図４−６および図５−６に示すように前輪３Ｌは、矢印Ｆ１０で示すように階段２０の第４段目の段差２４の踏面２４Ａから第５段目の段差２５の踏面２５Ａ上に移動させる。このとき、後輪４Ｌは、第１段目の段差２１の踏面２１Ａ上に移動する。

次に、図５−７に示すように、右側の第２アーム１１Ｒに、左側の第２アーム１１Ｌと同様の動作を行わせて階段２０の上段側へ変位させる。その後、図４−７および図５−８に示すように、車体２を階段２０の上段側へ変位させる。具体的には、左右の第２アーム１１Ｌ，１１Ｒが変位しないように前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪４Ｌ，４Ｒの回転を阻止したロック状態で、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒを同時に駆動して第１アーム７Ｌ，７Ｒを矢印Ｆ１１で示す回転方向に回転させる。これに伴い、車体２は、矢印Ｆ１２で示すような軌跡を描いて移動して、補助輪５を第２段目の段差２２の踏面２２Ａの上から第３段目の段差２３の踏面２３Ａ上に移動する。以上、階段走行車両１が階段２０を上がる場合の動作を説明したが、下る場合には逆の動作手順で行えばよい。

（動作２）
以下、図６−１に示すように、階段２０の高さ寸法がｈであり、踏面２１Ａの奥行き寸法が２.５ｈの場合に、階段走行車両１で階段２０を上がる動作を説明する。本実施の形態に係る階段走行車両１は、踏面２１Ａの奥行き寸法が２.３ｈ以上になると、前輪３Ｌ，３Ｒと補助輪５との間隔を考慮すると２段上の段差まで前輪３Ｌ，３Ｒを上げることができなくなる。本実施の形態では、踏面２１Ａの奥行き寸法が２.３ｈ以上の場合は、まず、図６−２に示すように、前輪３Ｌ，３Ｒは第１段目の段差２１の踏面２１Ａ上に接地させる。なお、本実施の形態に係る階段走行車両１では、図３に示した構造の場合、前輪３Ｌ，３Ｒと、補助輪５との最短間隔が１.６９ｈであるため、踏面２１Ａの奥行き寸法が２.３ｈ以上であれば、図６−２に示すように、前輪３Ｌと補助輪５を踏面２１Ａ上に同時に載せることができる。具体的には、図６−１に示すように、前輪３Ｌを矢印Ｆ２１に示すように、上昇させつつ車体２を矢印Ｆ２２の方向へ前進させる。なお、前輪３Ｌを上昇させるには、第１モータ８Ｌを矢印Ｆ２３の回転方向に駆動する。次に、補助輪５が第１段目の段差２１の手前に至ったときに、走行を停止する。

その後、右側の第２アーム１１Ｒの先端に設けられた前輪３Ｒを第１段目の段差２１の踏面２１Ａに変位させる。そして、図６−２に示すように、車体２を矢印Ｆ２３の方向に変位させる。次に、図６−３に示すように、左側の前輪３Ｌを第２段目の段差２２の踏面２２Ａ上に変位させる。次に、右側の第２アーム１１Ｒを作動させて前輪３Ｒを第２段目の段差２２の踏面２２Ａ上に変位させる。そして、図６−４に示すように、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒを回転駆動して車体２を矢印Ｆ２４に沿って変位させて、補助輪５を第２段目の段差２２の踏面２２Ａ上に接地させる。

（動作３）
図７は、本実施の形態に係る階段走行車両１が、左側が低く右側が高い斜面２６を走行する場合を示す正面図である。この動作を行うには、右側の第１アーム７Ｒを上げ、かつ左側の第１アーム７Ｌを下げた状態に制御すればよい。なお、斜面２６の斜度に応じて、第１アーム７Ｌ，７Ｒの互いの位置関係を変化させることにより、車体２の水平を保つことができる。

（動作４）
図８は、本実施の形態に係る階段走行車両１が、坂２７を登る場合を示す側面図である。この動作を行う場合、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒを駆動して第１アーム７Ｌ，７Ｒを矢印Ｆ２５に示すように回転させて車体２を上昇させた状態を保つ。このとき、第１モータ８Ｌ，８Ｒと第１軸６Ｌ，６Ｒとが回転自在になるように切り替えておく。これにより、車体２を常に水平に保ちながら坂２７を登ることができる。この坂２７を下る場合も、同様の制御を行えばよい。

以下、本実施の形態に係る階段走行車両１の効果について説明する。本実施の形態に係る階段走行車両１は、前輪３Ｌ，３Ｒと後輪４Ｌ，４Ｒの位置を車両上下方向に移動させる第１アーム７Ｌ，７Ｒおよび第２アーム１１Ｌ，１１Ｒを備える簡単な所謂アーム機構で構成されている。このため、本実施の形態に係る階段走行車両１では、アーム機構の部品点数を減少させて構造を簡素化できる。

また、本実施の形態に係る階段走行車両１は、２つの主な動作を行う。主な動作の１つ目は、第１モータ８Ｌ，８Ｒにより第１アーム７Ｌ，７Ｒを第１軸６Ｌ，６Ｒ回りに回転させて前輪３Ｌ，３Ｒを補助輪５が接地している位置よりも上側に配置される段差の踏面上へ移動させる動作である。主な動作の２つ目は、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒにより第１アーム７Ｌ，７Ｒを第２アーム１１Ｌ，１１Ｒに対して回転させて車体２と補助輪５を同時に現在の位置よりも上側に配置される段差の踏面上に移動させる動作である。本実施の形態に係る階段走行車両１は、これら２つの主な動作を交互に実施することにより階段を上がることができる。この階段走行車両１では、第１アーム７Ｌ，７Ｒを第１軸６Ｌ，６Ｒと第２軸１０Ｌ，１０Ｒの回りに回転させるという簡単な制御により、車体２を水平に維持しつつ階段２０を上ることができる。このため、本実施の形態に係る階段走行車両１では、アーム機構の制御性を向上できる。

また、上記構成によれば、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒにより第１アーム７Ｌ，７Ｒを第２アーム１１Ｌ，１１Ｒに対して回転させて車体２を移動するときに、車体２と乗員Ｈを合わせた重心９が第１軸６Ｌ，６Ｒの下方に位置するため、に車体２の姿勢を水平に保つことができる。このように、本実施の形態の階段走行車両１では、車体２を常時水平に維持することができ車体２の姿勢制御を要しないため、アーム機構の制御を簡素化できる。

さらに、上記構成によれば、例えば、左側の第２アーム１１Ｌに設けられた前輪３Ｌおよび後輪４Ｌと、重心９を左右から挟む位置に設けられた補助輪５，５とによって車体２の安定を維持しつつ、反対側である右側の第２アーム１１Ｒを上側へ変位させて前輪３Ｒおよび後輪４Ｒを上側または下側へ移動できる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、図２に示すように、第１モータ８Ｌ，８Ｒのモータハウジング側を第１アーム７Ｌ，７Ｒ側に固定し、図示しないロータ軸と一体に接続された第１軸６Ｌ，６Ｒ側に固定したが、図９に示すように、モータハウジング側を車体２に固定し、ロータ軸側（第１軸６Ｌ，６Ｒ側）を第１アーム７Ｌ，７Ｒ側に固定する構成としてもよい。

上記実施の形態では、図２に示すように、第２モータ１２Ｌ，１２Ｒのモータハウジング側を第２アーム１１Ｌ，１１Ｒ側に固定し、図示しないロータ軸と一体に接続された第２軸１０Ｌ，１０Ｒを第１アーム７Ｌ，７Ｒ側に固定したが、図１０に示すように、モータハウジング側を第１アーム７Ｌ，７Ｒ側に固定し、ロータ軸側（第２軸１０Ｌ，１０Ｒ側）を第２アーム１１Ｌ，１１Ｒ側に固定する構成としてもよい。さらに、上記実施の形態では、操縦席を前方向きに設定したが、階段２０を下がるときに操縦席が後方を向くように回転可能にしてもよい。また、本発明では、第２アーム１１Ｌ，１１Ｒの長さを微調整できるような機構を備えてもよい。

本実施の形態では、一対の補助輪５が重心９を左右から挟む位置に配置されているが、補助輪５の前後に補助接地面を設けて階段を上がるときに、補助輪５でなく、補助接地面が踏面に接地して車体体重を支える構成としてもよい。

本実施の形態では、第１、第２駆動装置としてモータを適用したが、電動の他に、空気圧、油圧などを用いたジャッキ機構を用いることも可能である。なお、圧力の発生源は電動ポンプの他に手動ポンプを用いてもよい。

以上のように、本発明に係る階段走行車両は、無人搬送ロボットなどの動力付き搬送用台車類、床掃除ロボット、警備ロボット、原子炉などの作業ロボット、移動機能を持つ作業用ロボット、手動台車の階段昇降アシスト機構、椅子や寝台を水平に保ちながら患者を搬送する車いす、移動ベッドなどとして有用である。

Ｈ 乗員
Ｌ１ 第１直線
Ｌ２ 第２直線
Ｌ３ 第３直線
１ 階段走行車両
２ 車体
２Ｌ，２Ｒ 側部
３Ｌ，３Ｒ 前輪
４Ｌ，４Ｒ 後輪
５ 補助輪
６Ｌ，６Ｒ 第１軸
７Ｌ，７Ｒ 第１アーム
８Ｌ，８Ｒ 第１モータ（第１駆動装置）
９ 重心
１０Ｌ，１０Ｒ 第２軸
１１Ｌ，１１Ｒ 第２アーム
１１Ｌｆ，１１Ｒｆ アーム前端部
１１Ｌｒ，１１Ｒｒ アーム後端部
１２Ｌ，１２Ｒ 第２モータ（第２駆動装置）
１３Ｌｆ，１３Ｌｒ，１３Ｒｆ，１３Ｒｒ 車軸
１４ 第３モータ
２０ 階段
２１〜２５ 段差

Claims (3)

1. 車体と、回転駆動される左右の前輪と、回転駆動される左右の後輪と、前記車体の下部に配置される補助輪と、を備え、階段の段差に合わせて前記前輪および前記後輪を変位させて走行を行う階段走行車両において、
   前記車体における左右方向の両側部のそれぞれに、左右方向に延びるように設けられて、左右の対をなす第１軸と、
   前記第１軸にそれぞれ一端側が連結されて左右の対をなし、かつ該第１軸の軸方向に対して直角をなすように配置される第１アームと、
   前記第１軸のそれぞれに平行に配置されて左右の対をなし、かつ前記第１アームの他端側に連結される第２軸と、
   前記第２軸のそれぞれに、アーム長さ方向の中間部が回転可能に連結されるように設けられて左右の対をなし、アーム前端部に前記前輪が設けられ、アーム後端部に前記後輪が設けられ、前記アーム前端部と前記アーム後端部とを結ぶ第１直線と、前記第２軸を通り前記第１直線に平行な第２直線と、が設定距離を隔てるように形成された第２アームと、
   前記第１アームのそれぞれを、前記第１軸を中心として回転させる、左右の対をなす第１駆動装置と、
   前記第２アームのそれぞれを、前記第２軸を中心として回転させる、左右の対をなす第２駆動装置と、
   を備え、
   左右対をなす一方側の前記第１駆動装置により、前記第１アームが、前記第１軸を中心として回転し、前記第２アームを上側または下側に変位させる動作を左右対の両方側で交互に行う動作と、前記第２駆動装置により前記第１アームを、前記第２アームに対して前記第２軸を中心として回転させて前記車体を移動させて前記補助輪を上下のいずれかの側にある段差の踏面に移動させる動作と、
   を行うことを特徴とする階段走行車両。
2. 前記第１軸は、前記車体と乗員を合わせたときに想定される重心位置の上側に配置され、
   前記第１駆動装置は、前記第１アームを、前記第１軸を中心として回転駆動させる状態と、該第１軸を中心として回転自在な状態と、に切り替え可能であり、
   前記第２駆動装置は、前記第１アームを、前記第２アームに対して回転させるときに、前記第１アームを、前記第２軸を中心として回転駆動させる状態と、該第２軸を中心として回転自在な状態と、に切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の階段走行車両。
3. 前記第１駆動装置により、前記第１アームを、前記第１軸を中心として回転させて前記前輪および前記後輪を現在の場所よりも上側または下側に配置される段差の踏面上へ移動させるときに、前記車体の左側に配置される前記第１アームと、前記車体の右側に配置される前記第１アームと、を交互に回転させることが可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の階段走行車両。

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