JP2016074274A - ロボット及び荷台 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物品を載置する載置面2aを有する載置部2と、径方向に展開可能な展開車輪4と、展開車輪4の展開過程で載置面2aが水平に維持されるように載置面2aの傾きを調整すると共に、展開車輪4の展開過程で展開車輪4と載置面2aとが離反するように載置面2aの高さを調整する調整機構6とを備える。
【選択図】図9
Description
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
尚、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明するロボットにおける向きと同一とする。又、以下の説明に用いる図中適所には、ロボットの前方を示す矢印FR、ロボットの左方を示す矢印LH、ロボットの上方を示す矢印UPが示されている。以下、ロボットの左右方向を「幅方向」という。
図1は、第一実施形態に係るロボット1の左側面図である。
図2は、上記ロボット1の後面図である。
図1及び図2に示すように、ロボット1は、天板2(載置部)、フレーム3、展開車輪4、補助車輪5及び調整機構6を備える。
尚、本実施形態に係る「荷台」は、天板2及び調整機構6を備える。
尚、天板2は、矩形板状に限らず、円形や楕円形等、種々の形状としてもよい。
図3に示すように、フレーム3は、底板30、フロントフレーム31、リアフレーム32及び左右一対のサイドフレーム33を備える。
底板30は、調整機構6等を介して天板2(図1参照)と対向する。底板30は、鋼板等により矩形板状に形成される。
前後フロントバー31a,31bは、鋼管等により柱状に形成され、底板30の前辺に沿って幅方向に延びる。
左右センタープレート31cは、鋼板等により板状に形成され、前後フロントバー31a,31bの幅方向中央部における前後間を繋ぐ。
左右サイドプレート31dは、鋼板等により板状に形成され、前後フロントバー31a,31bの幅方向外端部における前後間を繋ぐ。
左右サイドフレーム33は、ロボット1の幅方向外側に配置される。左右サイドフレーム33は、鋼管等により柱状に形成され、底板30の左右側辺に沿って前後に延びる。左右サイドフレーム33は、フロントフレーム31とリアフレーム32との幅方向外端部における前後間を繋ぐ。
展開車輪4は、ロボット1の前部において幅方向外側に配置され、ロボット1の前輪として機能する。展開車輪4は、展開車輪4の展開駆動用の軸44(以下「展開駆動軸」という。)を中心として径方向に展開可能である。
尚、転動爪体41の数は、4つに限らず、3つ又は5つ以上の複数であってもよい。
又、展開車輪4は、オムニホイール(登録商標)などを備えてもよい。
尚、転動部材41fの形成材料は、弾性材料に限らず、適宜選択してもよい。
図5は、上記ロボット1の展開車輪4の展開状態を示す側面図である。
図6は、上記展開車輪4の展開駆動体42の側面図である。
尚、図4及び図5においては、便宜上、転動部材41fの図示を省略する。又、図5においては、展開車輪4が最大限展開している状態(以下「全展開状態」という。)を示す。
回転支持体40は、側面視十字状に形成される。回転支持体40は、側面視円形状の本体部40aと、本体部40aの外周面から径方向外側に突出する4つの爪支持部40bとを有する。各爪支持部40bは、本体部40aの周方向に90°間隔で配置される。
尚、爪支持部40bの数は、4つに限らず、3つ又は5つ以上の複数であってもよい。
円弧壁部41aは、展開車輪4の閉状態で、展開車輪4の周方向に連なる円形状を形成する。
尚、転動部材41fを有しない場合、円弧壁部41aは、展開車輪の閉状態で転動周面Sf(図1参照)を形成してもよい。
尚、係合爪部41bの側面視形状は、直線状に限らず、湾曲状、鋸刃状、又は、これらを組み合わせた形状等としてもよい。
展開駆動体42は、回転支持体40と同軸に配置される。
図6に示すように、展開駆動体42は、円板状に形成される。展開駆動体42には、展開駆動体42の回転中心に位置する中心孔42aと、中心孔42aを挟む一対の円弧状の長孔42bとが形成される。一対の長孔42bは、展開駆動体42の回転中心を中心として2回対称に配置される。
尚、図6において、第二展開ピン42dの結合位置を破線で示す。
図5に示すように、展開車輪4の全展開状態で、直線Lは、展開駆動軸44の軸心Cpよりも展開駆動体42の展開回動方向側(矢印q側)を通る。
尚、直線Lが、展開車輪4の全展開状態で、展開駆動軸44の軸心Cpを通ってもよい。
図5に示すように、転動爪体41は、展開車輪4の全展開状態で、展開車輪4の径方向外側に開く。展開車輪4の外形形状は、展開車輪4の全展開状態で、側面視十字状とされる。
尚、図7においては、展開車輪4の走行駆動状態における駆動領域をドットハッチで示す。
走行用モータ35を駆動させると、走行用第一歯車35a、走行用第二歯車35bを介して走行駆動軸38が回転する。走行駆動軸38が回転すると、ハブ38aを介して環状部45が回転する。環状部45の回転により、第一展開ピン42cから回転支持体40に回転駆動力が伝達される。回転支持体40の回転により、展開車輪4が走行駆動する。回転支持体40を正回転することにより、展開車輪4は前進走行する。
尚、走行駆動軸38を逆回転することにより、展開車輪4を後退走行させてもよい。
平地走行において、左右走行用モータ35の双方を同じ回転速度で駆動させると、左右走行駆動軸38が同じ回転速度で回転する。左右走行駆動軸38が同じ回転速度で回転すると、左右回転支持体40が同じ回転速度で回転する。左右回転支持体40が同じ回転速度で回転することにより、左右展開車輪4は同じ速度で走行駆動する。これにより、ロボット1(図1参照)を直進走行させることができる。
平地走行において、左右走行用モータ35の一方を他方よりも速い回転速度で駆動させると、左右展開車輪4の一方が他方に対して先行回転する。例えば、平地走行において、右走行用モータ35を左走行用モータ35よりも速い回転速度で駆動させると、右展開車輪4が左展開車輪4に対して先行回転する。
尚、右走行用モータ35のみを駆動しても同様の旋回走行となる。
図8は、図7に相当する断面図であり、上記展開車輪4の展開駆動状態の説明図である。
尚、図8においては、展開車輪4の展開駆動状態における駆動領域をドットハッチで示す。
図8に示すように、展開用モータ34を駆動させると、展開用第一歯車34a及び展開用第二歯車34bを介して展開駆動軸44が回転する。
尚、展開車輪4の全展開状態で展開駆動軸44を逆回動することにより展開車輪4を閉じ、閉状態としてもよい。
図3に示すように、補助車輪5は、ロボット1の後部において左右一対配置され、展開車輪4を補助すると共に、ロボット1の後輪として機能する。補助車輪5は、径方向に展開しない通常の車輪である。
尚、補助車輪5は、オムニホイール(登録商標)などを備えてもよい。
調整機構6は、展開車輪4の展開過程で天板2の載置面2aが水平に維持されるように載置面2aの傾きを調整すると共に、展開車輪4の展開過程で展開車輪4と載置面2aとが離反するように載置面2aの高さを調整する。調整機構6は、展開車輪4の展開量に応じて載置面2aの傾き及び高さを調整する。調整機構6は、載置面2aの傾きに応じて載置面2aの高さを調整する。
図3に示すように、調整機構6は、フレーム3の底板30に配置される。調整機構6は、リンク機構60と、駆動機構70とを備える。
リンク機構60は、底板30の幅方向外側に配置される。
図1に示すように、リンク機構60は、側面視でX字状に交差する第一アーム61と第二アーム62とを備える。
第一アーム61は、前側ほど上方に位置するように傾斜して前後に延びる。
第二アーム62は、前側ほど下方に位置するように傾斜して前後に延びる。
図3に示すように、第一アーム61は、軸受63を介して第二アーム62よりも幅方向内側に配置される。
尚、第一アーム61は、第二アーム62よりも幅方向外側に配置されてもよい。
又、第一アーム61の一端部61aが第一フロントブラケット64に対して回動する軸(以下「第一軸」という。)を符号P1で示す。
又、第一アーム61の他端部61bが第一リアブラケット65に対して回動する軸(以下「第二軸」という。)を符号P2で示す。
又、第二アーム62の一端部62aが第二フロントブラケット66に対して回動する軸(以下「第三軸」という。)を符号P3で示す。
又、第二アーム62の他端部62bが第二リアブラケット67に対して回動する軸(以下「第四軸」という。)を符号P4で示す。
尚、交差軸Pc、第一軸P1、第二軸P2、第三軸P3及び第四軸P4のそれぞれは、ロボット1の幅方向と平行である。
尚、交差軸Pcは、第一アーム61及び第二アーム62の長手方向中心よりも後側に配置されてもよい。
図1に示すように、駆動機構70は、リンク機構60の駆動用のリンク機構用モータ71(以下「リンク機構用モータ」という。)、ボールねじ72、第一スライダ機構74及び第二スライダ機構75を備える。
図3に示すように、リンク機構用モータ71は、フレーム3の底板30の幅方向中央に配置される。リンク機構用モータ71は、コントローラ(不図示)により制御される。リンク機構用モータ71の後端部は、モータステイ76に支持される。モータステイ76は、底板30の上面の幅方向中央に固定される。
第一スライダ74aは、第一リアブラケット65に固定される。
第一ガイドレール74bは、底板30の幅方向外側で、第一アーム61に沿って前後に延びる。第一ガイドレール74bの前後長さは、第一アーム61における第一リアアーム61rの前後長さよりも長い。第一ガイドレール74bは、底板30(図3参照)の上面に固定される。第一スライダ74aは、第一ガイドレール74bに沿って摺動する。これにより、第一アーム61の他端部61bは、第一リアブラケット65を介して、第一スライダ74aにより第一ガイドレール74bに沿って移動可能とされる。
第二スライダ75aは、第二リアブラケット67に固定される。
第二ガイドレール75bは、天板2の幅方向外側で、第二アーム62に沿って前後に延びる。第二ガイドレール75bの前後長さは、第二アーム62における第二リアアーム62rの前後長さよりも長い。第二ガイドレール75bは、天板2の下面に固定される。第二スライダ75aは、第二ガイドレール75bに沿って摺動する。これにより、第二アーム62の他端部62bは、第二リアブラケット67を介して、第二スライダ75aにより第二ガイドレール75bに沿って移動可能とされる。
以下、ロボット1の動作について、展開車輪4が段差Stを乗り越えている状態を例に挙げて図9を参照して説明する。
図9は、上記展開車輪4が段差Stを乗り越えている状態を示す左側面図である。
図9に示すように、展開車輪4の転動爪体41は、展開用モータ34(図3参照)の駆動により径方向外側に向けて展開されている。
ここで、「転動爪体41の展開高さJ」は、段差Stの上面から離反している転動爪体41の先端部と、段差Stの上面との間の距離を意味する。「段差Stの高さK」は、展開車輪4が乗り越えようとする段差Stの高さを意味する。
転動爪体41の展開高さJは、段差Stの高さKよりも大きくされる。この状態で、走行用モータ35(図3参照)を駆動することにより、展開車輪4は段差Stを乗り越えることが可能となる。
又、走行用モータ35の駆動により走行駆動軸38を逆回転することにより、展開車輪4を段差から降ろしてもよい。
図9に示すように、リンク機構用モータ71の駆動によるボールねじ72の動作により、第一スライダ74aが第一ガイドレール74bに沿って矢印D1の方向に移動すると、第一アーム61の他端部61bが第二軸P2を中心に矢印U1の方向に回動する。第一アーム61の他端部61bの矢印U1の方向への回動により、第一アーム61は図9の側面視で略垂直に立ち上がる。
以下、天板2の載置面2aの傾き及び高さについて、図10〜図13を用いて説明する。
図10は、上記ロボット1の天板2の載置面2aの水平状態を示す左側面図である。
図11は、上記ロボット1の天板2の載置面2aの傾斜及び高さの変更状態を示す左側面図である。
尚、図10及び図11においては、便宜上、リンク機構60を模式的に示し、ガイドレール74b,75b等の図示を省略する。
又、第一アーム61の第一フロントアーム61fの長さ及び第二アーム62の第二フロントアーム62fの長さ(以下「フロントアーム長さ」という。)を同じ長さとする。
又、第一アーム61の第一リアアーム61rの長さ及び第二アーム62の第二リアアーム62rの長さ(以下「リアアーム長さ」という。)を同じ長さとする。
交差軸Pcと第一軸P1との間の距離及び交差軸Pcと第三軸P3との間の距離を符号lで示す。
又、交差軸Pcと第二軸P2との間の距離及び交差軸Pcと第四軸P4との間の距離を符号rで示す。
又、第三軸P3と交差軸Pcとの間の水平方向(前後方向)における距離を符号a0で示す。
又、第三軸P3と交差軸Pcとの間の垂直方向(上下方向)における距離及び第一軸P1と交差軸Pcとの間の垂直方向(上下方向)における距離を符号h0で示す。
又、第三軸P3と第二軸P2との間の水平方向(前後方向)における距離を符号wで示す。
尚、距離lはフロントアーム長さに相当し、距離rはリアアーム長さに相当し、距離a0はフロントアーム長さの前後方向成分に相当し、距離h0はフロントアーム長さの上下方向成分に相当し、距離wは第一アーム61の前後長さに相当する。
第一スライダ74aの水平方向(前方)への移動量(以下「スライダ水平移動量」という。)を符号xで示す。
又、第三軸P3と交差軸Pcx(第一スライダ74aの移動後における交差軸)との間の水平方向(前後方向)における距離を符号axで示す。
又、第三軸P3と交差軸Pcxとの間の垂直方向(上下方向)における距離を符号hxで示す。
又、第一スライダ74aの移動後における第一リアアーム61rの水平面に対する傾斜角度(以下「リア傾斜角度」という。)を符号αで示す。
尚、フロント傾斜角度θは、第三軸P3と第二軸P2x(第一スライダ74aの移動後における第二軸)とを結ぶ直線と、第三軸P3と交差軸Pcxとを結ぶ直線とのなす角度に相当する。リア傾斜角度αは、第二軸P2xと第三軸P3とを結ぶ直線と、第二軸P2xと交差軸Pcxとを結ぶ直線とのなす角度に相当する。
又、第三軸P3と第一軸P1x(第一スライダ74aの移動後における第一軸)との間の垂直方向(上下方向)における距離を符号hlxで示す。
又、第三軸P3と第四軸P4xとの間の水平方向(前後方向)における距離を符号prxで示す。
又、第三軸P3と第一軸P1xとの間の水平方向(前後方向)における距離を符号plxで示す。
又、第一スライダ74aの移動後における載置面2aの中心高さ(以下「載置面高さ」という。)を符号htで示す。
尚、載置面傾斜角度θtは、第一軸P1xと第四軸P4xとを結ぶ直線と、第一軸P1xを通る水平面とのなす角度に相当する。
図12おいて、横軸はスライダ水平移動量x[cm]、縦軸は載置面高さht[cm]である。
又、距離a0が10cmのときの関係を線La1、距離a0が25cmのときの関係を線La2でそれぞれ示す。
図13において、横軸はスライダ水平移動量x[cm]、縦軸は載置面傾斜角度θt[rad]である。
又、距離a0が10cmのときの関係を線Lb1、距離a0が11cmのときの関係を線Lb2、距離a0が12cmのときの関係を線Lb3、距離a0が13cmのときの関係を線Lb4、距離a0が14cmのときの関係を線Lb5、距離a0が15cmのときの関係を線Lb6、距離a0が16cmのときの関係を線Lb7、距離a0が17cmのときの関係を線Lb8、距離a0が18cmのときの関係を線Lb9、距離a0が19cmのときの関係を線Lb10、距離a0が20cmのときの関係を線Lb11、距離a0が21cmのときの関係を線Lb12、距離a0が22cmのときの関係を線Lb13、距離a0が23cmのときの関係を線Lb14、距離a0が24cmのときの関係を線Lb15、距離a0が25cmのときの関係を線Lb16でそれぞれ示す。
この構成によれば、調整機構6により、展開車輪4の展開過程で、載置面2aが水平に維持されると共に、展開車輪4と載置面2aとが離反される。そのため、段差や障害物を乗り越える際に展開車輪4を展開する場合であっても、載置面2aが水平に対して斜めに傾いたり、展開時の展開車輪4が天板2又は天板2上の荷物に干渉したりすることを回避できる。従って、荷物を安定して搬送することができる。
この構成によれば、第一アーム61及び第二アーム62の双方が直線状に形成される場合に比べて、調整機構6の重心位置を低くすることができ、荷物を安定して搬送することが容易となる。
又、載置面展開車輪4を前輪として機能させると共に補助車輪5を後輪として機能させることにより、載置面展開車輪4を前後輪として機能させる場合に比べて、ロボット1の構成を簡素化することができ、低コスト化を図ることができる。
この構成によれば、調整機構6により、載置面2aが水平に維持されると共に、載置面2aの傾きに応じて載置面2aの高さが調整される。そのため、荷物を搬送する際に、載置面2aが水平に対して斜めに傾いたり、段差や障害物が天板2又は天板2上の荷物に干渉したりすることを回避できる。従って、荷物を安定して搬送することができる。
次に、本発明の第二実施形態を、図14及び図15を参照して説明する。
尚、第二実施形態においては、第一実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図14は、第二実施形態に係る補助車輪5の支持部材250の左側面図である。
図14に示すように、支持部材250の前下部には側面視で湾曲状の湾曲面250aが形成される。この点で、第二実施形態は前述の第一実施形態と相違する。
図15に示すように、展開車輪4が段差Stを乗り越える時の展開駆動軸44の移動軌跡Arは、側面視で複数の円弧を描く。移動軌跡Arは、展開車輪4が一つの段差Stを乗り越える毎に、一つの円弧を描く。支持部材250の湾曲面250aは、側面視で移動軌跡Arの円弧と同じ形状とされる。
次に、本発明の第三実施形態を、図16を参照して説明する。
尚、第三実施形態においては、第一実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図16は、第三実施形態に係る補助車輪5の支持部材350の左側面図である。
図16に示すように、支持部材350の前下部にはベルトコンベア355が設けられる。この点で、第三実施形態は前述の第一実施形態と相違する。
尚、ベルトコンベア355は、展開車輪4(図15参照)から独立して駆動されてもよいし、展開車輪4に従属して駆動されてもよい。
尚、ベルトコンベア355には、段差Stに対向する位置に側面視で湾曲状の湾曲面が形成されてもよい。この場合、ベルトコンベア355の湾曲面は、側面視で移動軌跡Ar(図15参照)の円弧と同じ形状としてもよい。
次に、本発明の第四実施形態を、図17及び図18を参照して説明する。
尚、第四実施形態においては、第一実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図17は、第四実施形態に係るロボット401の左側面図であり、展開車輪4が閉状態のときの説明図である。
図17に示すように、第四実施形態は、調整機構406における駆動機構470の構成が前述の第一実施形態と相違する。又、第四実施形態においては、補助車輪5の支持部材50は、底板30の後部の下面に取り付けられる。
リンク機構用モータ471は、コントローラ(不図示)により制御される。
ガイドレール472bは、底板30の幅方向中央で前後に直線状に延びる。ガイドレール472bは、底板30の上面に固定される。スライダ472aは、リンク機構用モータ471の駆動により、ガイドレール472bに沿って摺動する。
尚、スライド軸Psは、ロボット401の幅方向と平行である。
以下、ロボット401の動作について、図18を参照して説明する。
図18は、第四実施形態に係るロボット401の左側面図であり、展開車輪4が全展開状態のときの説明図である。
図18に示すように、展開車輪4の転動爪体41は、展開用モータ34(図3参照)の駆動により径方向外側に向けて展開されている。
図18に示すように、リンク機構用モータ471の駆動により、スライダ472aがガイドレール472bに沿って矢印D3の方向に移動すると、ステイアーム473の他端部473bがスライド軸Psを中心に矢印U3の方向に回動する。ステイアーム473の他端部473bの矢印U3の方向への回動により、ステイアーム473は図18の側面視で前上方に傾斜するように図17の状態よりも急峻に立ち上がる。
又、転動爪体を手動により展開させてもよい。
又、転動爪体を閉方向又は展開方向へ付勢するスプリング等の付勢部材を設けてもよい。
Claims (11)
- 物品を載置する載置面を有する載置部と、
径方向に展開可能な展開車輪と、
前記展開車輪の展開過程で前記載置面が水平に維持されるように前記載置面の傾きを調整すると共に、前記展開車輪の展開過程で前記展開車輪と前記載置面とが離反するように前記載置面の高さを調整する調整機構とを備えることを特徴とするロボット。 - 前記調整機構は、側面視でX字状に交差する第一アームと第二アームとを備えることを特徴とする請求項1に記載のロボット。
- 前記第一アームと前記第二アームとが交差する軸は、前記第一アーム及び前記第二アームの長手方向中心からずれることを特徴とする請求項2に記載のロボット。
- 前記軸は、前記第一アーム及び前記第二アームの長手方向中心よりも前記展開車輪の側にずれることを特徴とする請求項3に記載のロボット。
- 前記第一アームは、前記展開車輪の側ほど上方に位置するように傾斜して延びると共に、側面視で前記第二アームと交差する部分で下方に凸のL字状に形成され、
前記第二アームは、前記展開車輪の側ほど下方に位置するように傾斜して延びると共に、側面視で前記第一アームと交差する部分で上方に凸のL字状に形成されることを特徴とする請求項2から4までの何れか一項に記載のロボット。 - 前記調整機構は、前記展開車輪の展開量に応じて前記載置面の傾き及び高さを調整することを特徴とする請求項1から5までの何れか一項に記載のロボット。
- 前記展開車輪を補助する補助車輪と、前記補助車輪を支持する支持部材とを備えることを特徴とする請求項1から6までの何れか一項に記載のロボット。
- 前記支持部材には、前記展開車輪の側に側面視で直線状の傾斜面が形成されることを特徴とする請求項7に記載のロボット。
- 前記支持部材には、前記展開車輪の側に側面視で湾曲状の湾曲面が形成されることを特徴とする請求項7に記載のロボット。
- 前記支持部材には、前記展開車輪の側にベルトコンベアが設けられることを特徴とする請求項7から9までの何れか一項に記載のロボット。
- 載置面を有する載置部と、
前記載置面が水平に維持されるように前記載置面の傾きを調整すると共に、前記載置面の傾きに応じて前記載置面の高さを調整する調整機構とを備えることを特徴とする荷台。
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