JP2017121693A - ブームを備えた走行装置及びブームロック方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走行装置のブームのロックを確実かつスムーズに行う。【解決手段】走行部、これに搭載されて上下に昇降する成分を含むように移動するブーム、これに取付られたロック部材、走行部に取付られロック部材とロックするフックを備える構成で、ロック部材をブーム移動方向でロック部材とフックのロック基準位置のブーム移動方向平行位置まで移動させ、通過させ、ブーム移動方向平行位置から離間したロック前位置に到達するよう移動させる手段、ロック部材がロック前位置に到達したら、ロック部材を停止させ、ブーム移動方向に対し交差する方向で、予め基準位置のブーム移動方向交差位置から退避させたフックをブーム移動方向交差位置へ移動させる手段、フックがブーム移動方向交差位置に移動した後、ロック部材をブーム移動方向でロック前位置からブーム移動方向平行位置まで移動させる手段を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、ブームを備えた走行装置に関し、特に、上下に昇降するブームを備えた走行装置及びブームロック方法に関する。

上下に昇降するブームを備えた走行装置としては、建物内および建物周辺や所定の敷地内の状況を監視する監視用ロボット、危険地域において活動する探索ロボットなどがあり（例えば、特許文献１参照）、またブームの先端に作業具が取り付けられた自走式建設機械がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１１１５９５号公報 特開２００２−２２０８５０号公報

上下に昇降するブームを備えた走行装置において、ブームに対するロック動作及びロック解除動作は確実かつスムーズに行うことが望ましく、また走行中は走行時の振動による影響を軽減するために、ブームを走行装置の本体に確実にロックしておくことが望ましい。

本発明の目的は、ロック動作を確実かつスムーズに行うことができる、ブームを備えた走行装置及びブームロック方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ロック解除動作を確実かつスムーズに行うことができる、ブームを備えた走行装置及びブームロック方法を提供することにある。

また本発明の他の目的は、走行中に、ブームを走行装置の本体に確実にロックしておくことができる走行装置及びブームロック方法を提供することにある。

本発明によれば、
走行部と、該走行部に搭載された、上下に昇降する成分を含むように移動するブームとを備えた走行装置において、
前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、
前記ブームと前記走行部の他方に取付られ、前記ロック部材に掛けられるフックと、
前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを、ブーム移動方向において、前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置に向かって移動させ、それを通過して前記ブーム移動方向平行位置から離間したロック前位置に到達するように、移動させる第１の制御手段と、
前記ロック部材又は前記フックが前記ロック前位置に到達したならば、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを停止させ、それから、ブーム移動方向に対して交差する方向において、予め前記ロック基準位置のブーム移動方向交差位置から退避させておいた前記フックを前記ブーム移動方向交差位置へ移動させる第２の制御手段と、
前記フックが前記第２の制御手段により前記ブーム移動方向交差位置に移動した後に、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック前位置から前記ブーム移動方向平行位置まで移動させる第３の制御手段と、
を備えることを特徴とする走行装置が提供される。
また、本発明によれば、
走行部と、該走行部に搭載された、上下に昇降する成分を含むように移動するブームとを備えた走行装置において、
前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、
前記ブームと前記走行部の他方に取付られ、前記ロック部材に掛けられるフックと、
前記ロック部材と前記フックとが前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置でロックされた状態から、前記ロックと前記フックが干渉する方向に前記ロック部材又は前記フックを所定幅移動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする走行装置が提供される。
更に、本発明によれば、 走行部と、該走行部に搭載された、上下に昇降する成分を含むように移動するブームとを備えた走行装置において、
前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、
前記ブームと前記走行部の他方に取付られ、前記ロック部材に掛けられるフックと、
前記ロック部材と前記フックとがロックした状態から、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置から、前記ロック部材と前記フックとの干渉方向に対して逆方向に移動させる第１の制御手段と、
前記第１の制御手段の動作後に、前記フックを、ブーム移動方向に対して交差する方向において、ロック前記基準位置のブーム移動方向交差位置から移動して退避させる第２の制御手段と、
前記フックが退避したならば、前記ブームに取付けられた前記ロック部材又は前記フックが、第１の制御手段による移動後の位置から離れて、前記ブーム移動方向平行位置を通過して更に前記ブーム移動方向平行位置から離れるように前記ブームを移動させる第３の制御手段と、
を備えることを特徴とする走行装置が提供される。
更に、本発明によれば、
走行部と、該走行部に搭載され且つ上下に昇降する成分を含むように移動するブームと、前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、前記ブームと前記走行部の他方に取付られ且つ前記ロック部材に掛けられるフックと、を備える走行装置におけるブームロック方法において、
前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを、ブーム移動方向において、前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置に向かって移動させ、それを通過して前記ブーム移動方向平行位置から離間したロック前位置に到達するように、移動させる第１の制御ステップと、
前記ロック部材又は前記フックが前記ロック前位置に到達したならば、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを停止させ、それから、ブーム移動方向に対して交差する方向において、予め前記ロック基準位置のブーム移動方向交差位置から退避させておいた前記フックを前記ブーム移動方向交差位置へ移動させる第２の制御ステップと、
前記フックが前記第２の制御手段により前記ブーム移動方向交差位置に移動した後に、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック前位置から前記ブーム移動方向平行位置まで移動させる第３の制御ステップと、
を有することを特徴とするブームロック方法が提供される。
更に、本発明によれば、
走行部と、該走行部に搭載され且つ上下に昇降する成分を含むように移動するブームと、前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、前記ブームと前記走行部の他方に取付られ且つ前記ロック部材に掛けられるフックと、を備える走行装置におけるブームロック方法において、
前記ロック部材と前記フックとが前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置でロックされた状態から、前記ロックと前記フックが干渉する方向に前記ロック部材又は前記フックを所定幅移動させる制御ステップを有することを特徴とするブームロック方法が提供される。
更に、本発明によれば、
走行部と、該走行部に搭載され且つ上下に昇降する成分を含むように移動するブームと、前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、前記ブームと前記走行部の他方に取付られ且つ前記ロック部材に掛けられるフックと、を備える走行装置におけるブームロック方法において、
前記ロック部材と前記フックとがロックした状態から、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置から、前記ロック部材と前記フックとの干渉方向に対して逆方向に移動させる第１の制御ステップと、
前記第１の制御ステップの後に、前記フックを、ブーム移動方向に対して交差する方向において、ロック前記基準位置のブーム移動方向交差位置から移動して退避させる第２の制御ステップと、
前記フックが退避したならば、前記ブームに取付けられた前記ロック部材又は前記フックが、第１の制御手段による移動後の位置から離れて、前記ブーム移動方向平行位置を通過して更に前記ブーム移動方向平行位置から離れるように前記ブームを移動させる第３の制御ステップと、
を有することを特徴とするブームロック方法が提供される。

本発明の第１の実施形態による、先端に撮像装置を搭載した自走ロボットの構成を示す側面図である。 図１の自走ロボットの外装を除いた側面図である。 図１の自走ロボットの外装を除いた斜視図である。 図４はブームの下降状態を示す一部側面図である。 本発明の第１の実施形態において、ロック部材となるピンと、フックとのソレノイドを用いたロック動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態において、ピンの下降時のフックとのロック動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態において、ピンを精度よく、ロック基準位置に幅ｄを加えた位置に停止させるための制御を示す特性図である。 本発明の第２の実施形態において、自走ロボットが走行する場合の、ピンとフックとのロック動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態において、ピンの上昇時のフックとのロック解除動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態において、シリンダーを伸ばす範囲に基づいてソレノイドを制御するための構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態の構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態の構成を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態の構成と、ロック時の動作を示す図である。 発明の第５の実施形態の構成と、ロック解除時の動作を示す図である。 発明の第５の実施形態の構成と、走行時の状態を示す図である。 発明の第６−１の実施形態の第１の構成を示す図である。 発明の第６−２の実施形態の第２の構成を示す図である。 本発明の第７の実施形態におけるピン取付け機構を示す側面図である。 本発明の第７の実施形態におけるピン取付け機構の要部を示す平面図である。 本発明の第８の実施形態におけるピン取付け機構を示す側面図である。 本発明の第８の実施形態におけるピン取付け機構の要部を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

本発明は、走行部と、走行部に搭載された、上下に昇降するブームとを備えた走行装置であれば適用可能である。本発明が好適に適用される走行装置の例としては、ブームの先端に、カメラ、レーザーや超音波を用いた距離測定装置、３次元レーザスキャナ等の精密機器を搭載した走行装置が挙げられる。

以下に説明する実施形態はブームの先端にカメラを搭載した自走ロボットについて説明する。なお、自走ロボットは、自律的に移動する自走型車両として捉えることもできる。本願において、ブームとは棒状の構造物をいうが、用途によってはアームと呼ばれる場合もある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による、先端に撮像装置を搭載した自走ロボットの構成を示す側面図である。図２は図１の自走ロボットの外装を除いた側面図である。図３は図１の自走ロボットの外装を除いた斜視図である。図１〜図３はブームの上昇状態を示している。図４はブームの下降状態を示す一部側面図である。

図１〜図３に示すように自走ロボット１は、走行部となる電動車台部１０と、電動車台部１０上に設けられた昇降機構部５０とを備える。

電動車台部１０は、車台本体１１と、車台本体１１の前後左右に設けられた前輪３１及び後輪３２とを備え、車台本体１１の前端部上には距離検出部１２が備わる。

昇降機構部５０は、車台本体１１に固定される台枠５１（支持部５１ａと枢着部５１ｂとを含む）と、台枠５１の枢着部５１ｂに設けられた揺動可能なブーム５２（主枠５２ａと平衡部支持ロッド５２ｂとを含む）と、ブームの先端に設けられた平衡部５３とを備え、平衡部５３には撮像部６０とＧＰＳアンテナ７４とが備わる。ここで、平衡部５３とは、ブーム５２が揺動しても撮像部６０及びＧＰＳアンテナ７４の正常な姿勢を保つ平衡装置である。支持部５１ａは下降したブーム５２を支持する。撮像部６０としてはドーム型カメラ、ボックス型カメラ、ハウジングカメラ、赤外線暗視カメラ、望遠カメラ等のカメラを用いることができる。ブーム５２の先端に設けられた平衡部５３付近に撮像部６０を取り付けて、ブーム先端を上下方向に移動させることにより、カメラの視野角を広げることができる。

主枠５２ａの基端部は、台枠５１の枢着部５１ｂに回転可能に枢着された第１基端軸ｆ11に固定されるとともに、主枠５２ａの先端部は平衡部５３に第１先端軸f12を介して枢着されている。平衡部支持ロッド５２ｂの基端部は、台枠５１の枢着部５１ｂに回転可能に枢着された第２基端軸ｆ21に固定されるとともに、平衡部支持ロッド５２ｂの先端部は平衡部５３に第２先端軸f22を介して枢着されている。

車台本体１１の前後左右にはバンパー１７ｒが取付けられている。台枠５１内にはブーム５２を上下に移動させるための伸縮シリンダー５２ｃが設けられる。伸縮シリンダー５２ｃとしては、電動式、油圧式、あるいは空気圧式シリンダーを用いることができる。

伸縮シリンダー５２ｃの先端部はアーム５２ｄの一端に接続され、アーム５２ｄの他の端部は主枠５２ａに接続される。伸縮シリンダー５２ｃが縮むとアーム５２ｄが引き寄せられ、アーム５２ｄと第１基端軸ｆ11と主枠５２ａとが上方に一体的に揺動し（図中Ｅ方向）、主枠５２ａが上方へ揺動すると、平衡部５３を介して主枠５２ａの先端部と連結した平衡部支持ロッド５２ｂが上方（図中Ｅ方向）へ持ち上げられる。

逆に伸縮シリンダー５２ｃが伸びるとブーム５２は図１の上昇状態から図４の下降状態へと移行する。図４において、伸縮シリンダー５２ｃが縮む方向はＡ方向、伸びる方向はＢ方向として示され、ブーム５２の上昇方向はａ方向、下降方向はｂ方向として示されている。

ブーム５２が上昇状態から図４に示すブーム５２の下降状態へ移行する場合において、図５に示すように、平衡部支持ロッド５２ｂに取り付けられた、ロック部材となるピン１０１が下降し（図５のｂ方向に下降）、図４に示すブーム５２の下降状態となり、ピン１０１が停止した位置で、フック１０２がロックをかける方向（図５において左回転方向）に回転し、さらにピン１０１が上昇することでロック状態となる。フック１０２は、支持部５１ａに回動軸１０２ａを中心として回動可能に取り付けられる。フック１０２のロック解除方向（図５において右回転の方向）への回転はソレノイド１０３の可動鉄芯（プランジャー）が伸びてフック１０２を押すことで行われる。逆に、ソレノイド１０３の可動鉄芯（プランジャー）が縮むとバネ１０４により押されることによりフック１０２がロックをかける方向（図５において左回転方向）に回転する。なお、右方向への回転及び左方向の回転における各回転角度におけるフック１０２の移動方向は、回転により描かれるフック１０２の軌跡により形成される円の接線方向に等しくなるが、フック１０２が完全に横を向いて回転角度が９０度となっている状態以外の状態においては、この移動方向は、ブーム５２が上下動する方向に対して、これを交差する方向（交差方向）を向いている。特に、ロック基準位置付近においては、交差方向はブームの上下動の方向に直交する。また、フック１０２は、必ずしも円弧運動をする必要がなく、図示していないが、交差方向に沿った平行運動をしてもよいし、円弧運動と平行運動を合成した運動をしてもよい。ここで、バネ１０４によりフック１０２を押すときには、ソレノイド１０３に流している電流を遮断する。可動鉄芯を伸ばす方法は、ピン１０１が図６（Ａ）に示すロック基準位置に幅ｄを加えた位置にきたときに、図５に示すように、ピン１０１が圧力センサや機械的スイッチ等の位置検出センサ１０５に接し、位置検出センサ１０５からの検出信号によりソレノイド駆動部１０６を制御してソレノイド１０３に流れる電流が遮断されるようにすればよい。位置検出センサ１０５及びソレノイド１０３はロック動作における第２の制御手段となる。位置検出センサ１０５、ソレノイド１０３、及びバネ１０４はロック解除動作における第２の制御手段となる。ロック基準位置に幅ｄを加えた位置を検出する方法はかかる方法に限定されず、例えば、発光素子と受光素子とを備えたセンサを用い、発光素子と受光素子との間をピン１０１が遮ったときにロック基準位置に幅ｄを加えた位置にきたと判断する方法をとってもよい。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ピン１０１はロック基準位置よりも更に下方向（図中のｂ方向）に幅ｄだけ下げられる。そして図６（Ｂ）に示ように、フック１０２が回転した後に、ロック基準位置までピンを上昇させてロックされる。

ロック基準位置に幅ｄを加えた位置にピン１０１を停止させる制御、及びロック基準位置にピン１０１を停止させる制御は、シリンダー５２ｃにより制御される。ロック基準位置、及びロック基準位置に幅ｄを加えた位置は位置調整（キャリブレーション）操作により決定される。なお、フック１０２の、ピン１０１と接する下面に圧力センサを設けて、ピン１０１がロック基準位置にきたときを圧力センサで検出して、圧力センサからの出力に基づいてシリンダー５２ｃの縮める動作を停止してもよい。

位置調整操作は次のように行うことができる。シリンダー５２ｃを微小に伸縮させて、ピン１０１とフック１０２とのロック位置を求め、そのロック位置をロック基準位置としてシリンダー５２ｃに接続されたエンコーダで求める。シリンダー５２ｃとエンコーダは第１の制御手段及び制御手段となる。そして、ロック基準位置に幅ｄを加えた位置となるようにシリンダー５２ｃを伸ばして、ロック基準位置に幅ｄを加えた位置をエンコーダで求める。ロック基準位置に対応するエンコーダの出力値と、ロック基準位置に幅ｄを加えた位置に対応するエンコーダの出力値とをメモリに記憶する。

シリンダー５２ｃを縮めてブーム５２を上昇させたときのエンコーダの出力値を検出し、その出力値からロック基準位置に幅ｄを加えた位置に対応するエンコーダの出力値となるまでシリンダー５２ｃを伸ばせば、ロック基準位置に幅ｄを加えた位置までピン１０１を下降させることができる。

ロック基準位置に幅ｄを加えた位置までピン１０１を下降させるときには、ピン１０１を精度よく短時間で、ロック基準位置に幅ｄを加えた位置に停止させるために、図７に示ように、シリンダー５２ｃを伸ばす速度を切り替えて、ブーム５２の下降速度を停止位置の前で減速することが望ましい。図７はブーム５２の移動量と経過時間との関係を示す特性図であり、移動量がｈ（時刻ｔでの移動量）までは一定速度でブーム５２を下降させ、移動量がｈに達したときには下降速度を低下させ、ピンを停止させる位置までの移動量ｈ1（時刻ｔ1での移動量）までその下降速度でブーム５２を下降させる。ブーム５２の移動量はエンコーダの出力値の変化量を求めることで検知することができる。なお、ここでは２段階に下降速度を切り替えているが、下降速度を複数段階に切り替えればよく、３段階以上としてもよい。また、移動量ｈから移動量ｈ1までは、徐々に下降速度を低下させるように制御してもよい。

本実施形態ではフック１０２を回転させることでフックをロック基準位置に移動させているが、ロック基準位置に移動可能であれば、フックは直線移動してもよい。

ピン１０１をロック基準位置よりも幅ｄだけ下げ、フック１０２を回転させた後に、ロック基準位置までピンを上昇させる操作により、フックとピンのマージンを確保することができ、寸法誤差等によるロック部材となるピンの干渉を回避し、ロック動作の信頼性を向上させることができる。そして、ロック部材となるピンをロック基準位置より余裕を持って移動させることでロック動作を確実かつスムーズにすることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ロックするときに、ピン１０１をロック基準位置で停止させたが、自走ロボットが走行するときに、電動車台部１０に対するブーム５２の振動が生ずる場合がある。かかる場合に、撮像部６０のカメラが振動してぶれが生ずる場合がある。

本実施形態では、ピン１０１をロックした後、自走ロボットの走行動作を行なう前に、ピン１０１をロック基準位置よりも上方に移動させるように制御する。本実施形態の自走ロボットの構成は第１の実施形態で説明した自走ロボットの構成と同じである。

図８に示ように、本実施形態では、ピン１０１をロック基準位置よりもオーバーラップ量α（所定幅）分さらに上昇させる（図８のａ方向に上昇させる）。オーバーラップ量αの上昇は、メモリに記憶された、ロック基準位置に対応するエンコーダの出力値に基づいて、ピン１０１をロック基準位置よりもオーバーラップ量α分上昇させるように、シリンダー５２ｃを縮めることで行うことができる。オーバーラップ量αは、フック１０２の材料の機械的強度、自走ロボットの走行動作における振動の大きさ等を考慮して適宜決定する。なお、フック１０２の、ピン１０１と接する下面に圧力センサを設けて、圧力センサにより一定値の圧力になったことを検知したときには、圧力センサからの出力に基づいてシリンダー５２ｃの縮める動作を停止してもよい。

ロック部材をロック基準位置よりも上方に移動することにより、ピンがフックに食い込んだ状態とすることにより、ロックのかかりを強くし、走行時の振動による影響を低減させることができる。

本実施形態は第１の実施形態と組み合わせてもよいが、第１の実施形態とは別な動作でフック１０２とピン１０１をロックさせた後に、本実施形態の動作を実行してもよい。

（第３の実施形態）
本実施形態では、ピン１０１のロックを解除するときに、ピン１０１をロック基準位置よりもわずかに下方に移動させた後に、フックを回転させる。本実施形態の自走ロボットの構成は第１の実施形態で説明した自走ロボットの構成と同じである。

図９に示ように、ピン１０１のロックを解除するときに、ピン１０１をロック基準位置よりも幅ｄだけ下げ（図９のｂ方向に下降させる）、その後にフック１０２を逆に回転させる。幅ｄの下降は、メモリに記憶された、ロック基準位置とロック基準位置に幅ｄを加えた位置との差だけ、シリンダー５２ｃを伸ばすことで行うことができる。その後、ソレノイド１０３の可動鉄芯を縮めるように制御して、バネ１０４によりフック１０２を逆に回転させることができる。但し、本実施形態におけるｄは、一般には、第１の実施形態におけるｄと異なっていてもよい。

本実施形態では、ソレノイド１０３の可動鉄芯を縮める前に、シリンダー５２ｃを伸ばすように制御する。ソレノイド１０３の可動鉄芯を縮めるには、ソレノイド１０３に電流を流して、ソレノイド１０３の可動鉄芯を縮めればよいが、その方法は、ピン１０１がロック基準位置に幅ｄを加えた位置にきたときに、ピン１０１が圧力センサや機械的スイッチ等の位置検出センサ１０５に接し、位置検出センサ１０５からの検出信号によりソレノイド駆動部１０６を制御してソレノイド１０３に電流を流すようにすればよい。ロック基準位置に幅ｄを加えた位置を検出する方法はかかる方法に限定されず、例えば、発光素子と受光素子とを備えたセンサを用い、発光素子と受光素子との間をピン１０１が遮ったときにロック基準位置に幅ｄを加えた位置にきたと判断する方法をとってもよい。

本実施形態によれば、ロック解除の際に事前にロック基準位置よりも下方に動作させることにより、ピンとフックの干渉や擦れを回避し、ロック解除動作の信頼性を向上させることができる。ロック解除時にフックとピンとの隙間を確保することにより、フックとピンとの干渉を回避し、スムーズにロック解除動作を完了することができる。

なお第１の実施形態では、ソレノイド１０３の可動鉄芯を伸ばす前に、シリンダー５２ｃを伸ばすように制御した。本実施形態の自走ロボットにおいて、第１、第３の実施形態の動作も行えるようにするには、ロックを行う動作なのか、ロックを解除する動作なのかを区別し、それによってソレノイド１０３の可動鉄芯を伸ばすか、縮めるかを判断することが求められる。

そのためには、シリンダー５２ｃを伸ばす範囲を検出して、シリンダー５２ｃを伸ばす範囲が、ピン１０１の移動の幅ｄか、又は幅ｄ＋オーバーラップ量αの制御範囲であれば、ソレノイド１０３に電流を流す制御を行い、ピン１０１の移動の幅ｄか、又は幅ｄ＋オーバーラップ量αを超える範囲であれば、ソレノイド１０３に流す電流を遮断する制御を行えばよい。かかる動作を実現するには図１０に示ように、制御部１０８が、シリンダー５２ｃを伸ばす範囲をシリンダー駆動部１０７から出力されるエンコーダの出力値に基づいて判断し、その判断に基づいてソレノイド駆動部１０６によってソレノイド１０３に電流を流す制御を行うか、ソレノイド１０３に流す電流を遮断する制御を行えばよい。

本実施形態ではフック１０２を逆回転させることでロック基準位置から移動させているが、ロック基準位置から移動可能であれば、直線移動でもよい。

本実施形態は適宜、第１又は／及び第２の実施形態と組み合わせてもよい。
（第４の実施形態）
図１１に示すように、第１の実施の形態に対して、ロック機構全体を上下反転したものが、第４の実施の形態である。動作の左右方向は第１の実施の形態と同一であるが、動作の上下方向は、第１の実施の形態に対して反対となる。
図１１（ａ）に示すように、まず、ピンをロック基準位置を超えてロック前位置まで上昇させる（ステップＳ２０１）。次に、図１１（ｂ）に示すように、倒れているフックを回転させて起こす（ステップＳ２０２）。図１１（ｂ）の例では、フックの上方にある軸（図示せず。）について右回転させる。最後に、図１１（ｃ）に示すように、ピンをロック基準位置まで下降させる（ステップＳ２０３）。
第４の実施形態によるロック機構がブームを上昇した位置で機能するようにすることにより、ブームが上昇した状態でブームの位置を固定することができる。例えば、ブームを上昇させた状態でカメラによる撮影を行う場合、振動軽減の効果により、画像の揺れを低減することができる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態は、図１２に示すように、ピン１０１が本体１１側に配置され、フック１０２がブーム５２側に配置される構成のものである。
ロック動作においては、図１３（ａ）に示すように、フック１０２を回転させて持ち上げた状態を維持したままブーム５２を所定高さまで下降させる（ステップＳ２２１）。ここで所定高さとは、フック１０２の内部に設けられている凹部にこの凹部の底面とピン１０１の下端との間に間隙が設けられる状態でピン１０１を挿入できるような高さである。但し、ステップＳ２２１の段階では、これはしない。次に、図１３（ｂ）に示すように、フック１０２を回転軸について回転させることにより、フック１０２の内部に設けられている凹部にこの凹部の底面とピン１０１の下端との間に間隙が設けられる状態でピン１０１を挿入する（ステップＳ２２２）。次に、図１３（ｃ）に示すように、ブーム１０２を上昇させることにより、フック１０２の内部に設けられている凹部にこの凹部の底面とピン１０１の下端とが接する状態でピン１０１が挿入されることになる（ステップＳ２２３）。ステップＳ２２３が完了した時点におけるピン１０１のフックとの接触位置がピンの基準位置であり、この時点におけるフック１０２のピン１０１との接触位置がフックの基準位置である。
アンロック動作においては、図１４（ａ）に示すように、ブーム１０２を下降させることにより、フック１０２の内部に設けられている凹部にこの凹部の底面とピン１０１の下端との間に間隙が設けられる状態でピン１０１を挿入された状態にする（ステップＳ２３１）。次に、図１４（ｂ）に示すように、フック１０２を回転させることにより上昇させる（ステップＳ２３２）。次に、図１４（ｃ）に示すように、ブーム１０２を上昇させる（ステップＳ２３３）。なお、ステップＳ２３２によりフック１０２が回転して、フック１０２の内部に設けられている凹部にピン１０１が挿入されていない状態となっていて、他にも干渉物がないので、ブーム１０２を、支障なく上昇させることができる。
なお、図１３に示す例においては、フック１０２が回転して上昇している状態においてブーム５２を下降させるので、ピン１０１がフック１０２の下降を妨害しないようにしているが、これができる限り、フック１０２に対して他の変位を与えてもよい。
また、図１４に示す例においては、フック１０２を回転させて上昇させることにより、ピン１０１がフック１０２の上昇を妨害しないようにしているが、これができる限り、フック１０２に対して他の変位を与えてもよい。
また、第１の実施の形態と同様に、例えば、走行をする期間では、図１５に示すように、ブーム５２を上昇させることにより、フック１０２をロック基準位置よりもオーバーラップ量α（所定幅）分上昇させる（図１５のａ方向に上昇させる）。
第１の実施形態も第５の実施形態においても、例えば、ブームを回転軸よりも反対側に延長して、延長部にフックとピンによりロックする機構を設けてもよい。このような場合には、フックとブームの動きの上下は逆になる。
（第６−１の実施の形態）
図１６Ａに示すように、第１の実施の形態に対して、ロック機構全体を上下反転したものが、第６−１の実施の形態である。動作の左右方向は第１の実施の形態と同一であるが、動作の上下方向は、第１の実施の形態に対して反対となる。
図１６Ａに示すように、まず、ブーム５２を上昇させることにより、ピン１０１を基準位置よりも上方まで上昇させる（ステップＳ２４１）。次に、フック１０２をその上部にある回転軸について右回転させることによりロック基準位置まで到達させる（ステップＳ２４２）。最後に、ブーム５２を下降させることによりピン１０１をロック基準位置まで下降させる（ステップＳ２４３）。
（第６−２の実施の形態）
図１６Ｂに示すように、第５の実施の形態に対して、ロック機構全体を上下反転したものが、第６の実施の形態である。動作の左右方向は第５の実施の形態と同一であるが、動作の上下方向は、第５の実施の形態に対して反対となる。
図１６Ｂに示すように、まず、ブーム５２を上昇させることによりフック１０２を基準位置（破線で示す）より上方まで上昇させる（ステップＳ２５１）。次に、フック１０２をその下部にある回転軸について左回転させることによりロック基準位置まで到達させる（ステップＳ２５２）。最後に、ブーム５２を下降させることによりフック１０２を下降させる（ステップＳ２５３）。
なお、第６−１、第６−２の実施形態に限らず他の実施形態においても、ブームが上下に動くとは、ブームが回転軸について回転することにより上下することを意味する。但し、図示していないがブームが平行運動することにより上下することを排除しているわけではない。
第６−１、第６−２の実施形態によるロック機構がブームを上昇した位置で機能するようにすることにより、ブームが上昇した状態でブームの位置を固定することができる。例えば、ブームを上昇させた状態でカメラによる撮影を行う場合、振動軽減の効果により、画像の揺れを低減することができる。
なお、第６−１、第６−２の実施形態においては、ピン１０１の軸が、ブーム５２の短手方向（図１６Ａ、図１６Ｂにおいて、紙面を貫く方向）を向いていて、フック１０２の回転面が、ブーム５２の各部分の移動ベクトルを含む面（図１６Ａ、図１６Ｂにおいて、紙面と平行な面）と平行になるような構成になっている。この場合、フック１０２の回転速度を表す速度ベクトルは、ロック基準位置においては、ブーム５２の長手方向に向かうが、また、ブーム５２の長手方向は、ブーム５２の回転運動（上下運動）を示す移動ベクトルに対して垂直である、或いは、ブーム５２の回転運動（上下運動）を示す移動ベクトルと交差するということができる。
ピン１０１の軸の方向とフック１０２の回転面の方向は、図１６Ａ、図１６Ｂに示すような方向とは異なっていてもよい。例えば、ピン１０１とフック１０２をブーム５２の向きを上方から見て９０度回転させたように変更してもよい。このように変更した場合には、ピン１０１の軸が、ブーム５２の各部分の移動ベクトルを含む面（図１６Ａ、図１６Ｂにおいて、紙面と平行な面）と平行になり、フック１０２の回転面が、ブーム５２の短手方向（図１６Ａ、図１６Ｂにおいて、紙面を貫く方向）を向くような構成になる。この場合、フック１０２の回転速度を表す速度ベクトルは、ロック基準位置においては、ブーム５２の短幅方向を向くことになるが、ブーム５２の幅方向は、ブーム５２の回転運動（上下運動）を示す移動ベクトルに対して垂直である、或いは、ブーム５２の回転運動（上下運動）を示す移動ベクトルと交差するということができる。
したがって、ピン１０１の軸とフック１０２の回転面が上記のどちらの方向を向いているとしても、フック１０２がロック基準位置にあるときには、その回転運動を示す速度ベクトルは、ブーム２の回転運動を示す移動ベクトルに対して垂直であるといえ、また、ブーム２の回転運動を示す移動ベクトルに交差するということができる。そして、その時のピン１０１のロック基準位置の、その速度ベクトルの方向に沿った位置成分というものを定義することができる。その位置成分をブームの移動方向に交差するという意味において「ロック基準位置のブーム移動方向交差位置」と称することができる。

（第７の実施形態）
図１７に示すように、ピン１０１の軸は、ブーム５２の長手方向に沿うように伸びていて、これに係合するフック１０２は、ブームの短手方向の成分をもって移動することにより、ピン１０１に係合する。この構成の場合、ピン１０１とフック１０２との間のピンの軸方向に沿った位置ずれ（ブーム５２の長手方向の位置ずれ）については、フック１０２の幅をピン１０１の長さより短くすることにより吸収することができるが、ブーム５２の短手方向に沿った位置ずれについては、別の方法により吸収することにより、動作不良や、片当たりによる摩耗や摩擦の増加による不具合を避けることができるとよい。そこで、ブーム５２の短手方向に沿った位置ずれを吸収するために、ブーム５２の短手方向に沿ったピン１０１の位置を調整可能な構成を持ったものが本実施形態のものである。
また、図１７とは異なり、ピン１０１の軸が、ブーム５２の短手方向に沿うように伸びていて、これに係合するフック１０２が、ブームの長手方向の成分をもって移動することにより、ピン１０１に係合するような構成においては、ピン１０１とフック１０２との間のピンの軸方向に沿った位置ずれ（ブーム５２の短手方向の位置ずれ）については、フック１０２の幅をピン１０１の長さより短くすることにより吸収することができるが、ブーム５２の長手方向に沿った位置ずれについては、別の方法により吸収することにより、動作不良や、片当たりによる摩耗や摩擦の増加による不具合を避けることができるとよい。そこで、ブーム５２の長手方向に沿った位置ずれを吸収するために、ブーム５２の長手方向に沿ったピン１０１の位置を調整可能な構成を持つようにしてもよい。

図１７及び図１８を参照すると、ブーム５２の構成部品である平衡部支持ロッド５２ｂには、台座３０１が取り付けられ、これに、一対の脚１１１が取り付けられ、これらの先端間にピン１０１が取り付けられる。

台座３０１には、その長手方向に位置調整可能に当該台座３０１を平衡部支持ロッド５２ｂに取り付けるための２つの長穴３０１ａと、台座３０１のその長手方向の調整位置を段階的にするための調整目盛（凹凸）３０１ｂが備わる。また、台座３０１には、台座３０１の底面がスピンするような廻りを防止するための引っ掛け３０１ｃと、台座３０１の短手方方向の位置を規制しつつ台座３０１の長手方向に沿って位置調整可能に台座３０１を平衡部支持ロッド５２ｂに取り付けるための補助的な２つの長穴３０１ｄを更に備える。引っ掛け３０１ｃは、平衡部支持ロッド５２ｂに設けられた凸部（図示せず。）に、長穴３０１ａ、３０１ｄの長軸の方向（すなわち、台座の長手方向）にスライド可能に、係合する。２つの長穴３０１ｄは、平衡部支持ロッド５２ｂに設けられた凸部３０５に、長穴３０１ａ、３０１ｄの長軸の方向（すなわち、台座の長手方向）にスライド可能に、係合する。

調整時には、締付ネジ３０３を緩めて、台座３０１、スライド可能とし、台座３０１を調整目盛３０１ｂの何れかの位置まで調整したならば、締付ネジ３０３を締め、台座３０１を平衡部支持ロッド５２ｂに固定する。

第７の実施形態は、第１乃至第４の実施の形態に対応したものであるが、本体側に同様な構成を設けることにより第５及び６の実施の形態に対応させることができる。
（第８の実施形態）
図１９及び図２０に示す第８の実施の形態は、図１７及び図１８等に示す第７の実施に対して、台座３０１に仮止め用の一対の突出部３０１ｅ、締付ネジ３０４を追加したものである。仮止め用の突出部３０１ｅは、平衡部支持ロッド５２ｂの側面に回り込むように台座３０１から伸長していて、そこには台座３０１の長手方向を長軸とする長穴が設けられている。締付ネジ３０４をその長穴に貫通させて平衡部支持ロッド５２ｂを台座３０１にねじ留めすることができるが、台座３０１をその長手方向の位置を調整しつつねじ留めすることにより台座を調整された位置で平衡部支持ロッド５２ｂに仮止めすることができる。
フック１０２とピン１０１が正常に係合することができるように、平衡部支持ロッド５２ｂに台座３０１を取り付ける際に、台座３０１の長手方向の位置を精度よく調整するためには、フック１０２とピン１０１の相対位置がわかる様にする必要があるが、このためには、取付時にブーム５２を下端まで下降させて、フック１０２とピン１０１を近接させる必要がある。
しかし、第７の実施の形態においては、平衡部支持ロッド５２ｂの下面に、一対の脚１１１及びピン１０１と一体化した台座３０１を締付ネジ３０３により下方から取り付ける構成となっているため、ブーム５２をある程度上昇させた状態にしておかないと、作業者や作業用アームは、この取り付けを行うことができない。従って、第７の実施の形態においては、必ずしも、精度よく台座３０１の長手方向の位置を調整することができるとは限らない。
第８の実施の形態は、この課題を解決するものである。すなわち、第８の実施の形態では、ブーム５２を下端まで下げた状態で、横から台座３０１の長手方向の位置を調整して仮留し、その位置を保持したままブーム５２を上昇させ、それから締付ネジ３０３により、台座３０１を平衡部支持ロッド５２ｂに締め付けることができるようにする。第８の実施の形態では、これを可能にするために、上述したように、台座３０１を平衡部支持ロッド５２ｂに仮止めするための仮止め用の一対の突出部３０１ｅ、締付ネジ３０４を導入している。次に、調整方法について説明する。
まず、ブーム５２がある程度上昇している状態において、平衡部支持ロッド５２ｂの下面に、一対の脚１１１、ピン１０１及び一対の突出部３０１ｅと一体化した台座３０１を締付ネジ３０３により下方から仮止めする。この際、調整目盛（凹凸）３０１ｂの係合が変更可能になる程度に、２つの長穴３０１ａに通す締付ネジ３０３を緩く締める。緩めであっても、引っ掛け３０１ｃの凸部（図示せず）に対する引っ掛けがなくならないようにし、また、長穴３０１ｄと凸部３０５の係合もなくならないようにする。こうすることにより、台座３０１は、短手方向の位置が固定され、また、その底面がスピンしないが、長手方向の位置が変更可能となる。
次に、ブーム５２を下端まで下降させる。そして、一対の突出部３０１ｅ、ピン１０１とフック１０２との間の相対位置を見ながら締付ネジ３０４を用いて上述の調整を行うことにより、台座３０１の長手方向の位置を精度よく調整して固定することが可能になる。但し、この段階では、固定強度は低い。
次に、締付ネジ３０４で一対の突出部３０１ｅが固定されたままの状態で、ブーム５２をある程度の高さまで上昇させる。この高さにおいて、ブーム５２の下に入ることが可能になった作業者や作業用アームが、締付ネジ３０３を本締めすることにより、台座３０１を平衡部支持ロッド５２ｂに強固に固定する。

本発明はブームを備えた走行装置及びブームロック方法に用いられ、ブームの先端に、カメラ、レーザーや超音波を用いた距離測定装置、３次元レーザスキャナ等の精密機器を搭載した、監視用ロボット、探索ロボット、計測ロボット等の走行装置に好適に用いることができる。

１ 自走ロボット
１０ 電動車台部
１１ 車台本体
５０ 昇降機構部
５１ 台枠
５１ａ 支持部
５１ｂ 枢着部
５２ ブーム
５２ａ 主枠
５２ｂ 平衡部支持ロッド
５２ｃ シリンダー
５３ 平衡部
６０ 撮像部
１０１ ピン
１０２ フック
１０３ ソレノイド
１０４ バネ
３０１ 台座１

Claims (13)

1. 走行部と、該走行部に搭載された、上下に昇降する成分を含むように移動するブームとを備えた走行装置において、
   前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、
   前記ブームと前記走行部の他方に取付られ、前記ロック部材に掛けられるフックと、
   前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを、ブーム移動方向において、前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置に向かって移動させ、それを通過して前記ブーム移動方向平行位置から離間したロック前位置に到達するように、移動させる第１の制御手段と、
   前記ロック部材又は前記フックが前記ロック前位置に到達したならば、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを停止させ、それから、ブーム移動方向に対して交差する方向において、予め前記ロック基準位置のブーム移動方向交差位置から退避させておいた前記フックを前記ブーム移動方向交差位置へ移動させる第２の制御手段と、
   前記フックが前記第２の制御手段により前記ブーム移動方向交差位置に移動した後に、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック前位置から前記ブーム移動方向平行位置まで移動させる第３の制御手段と、
   を備えることを特徴とする走行装置。
2. 請求項１に記載の走行装置において、前記第１の制御手段は前記ブームを、前記ロック基準位置を通過する前の位置から前記ロック基準位置を通過してから先の位置に移動させるときに前記ブームの下降速度を複数段階に切り替えて低下又は徐々に低下させることを特徴とする走行装置。
3. 請求項１に記載の走行装置において、前記ロック部材又は前記フックが前記ロック基準位置を通過した先にある前記ロック前位置にきたことを検出するセンサを有し、前記第２の制御手段は、前記センサの検出信号に基づいて前記フックを前記ロック基準位置のブーム移動方向交差位置に移動させることを特徴とする走行装置。
4. 走行部と、該走行部に搭載された、上下に昇降する成分を含むように移動するブームとを備えた走行装置において、
   前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、
   前記ブームと前記走行部の他方に取付られ、前記ロック部材に掛けられるフックと、
   前記ロック部材と前記フックとが前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置でロックされた状態から、前記ロックと前記フックが干渉する方向に前記ロック部材又は前記フックを所定幅移動させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする走行装置。
5. 請求項４に記載の走行装置であって、
   前記制御手段は、当該走行装置が走行を開始する前に動作することを特徴とする走行装置。
6. 走行部と、該走行部に搭載された、上下に昇降する成分を含むように移動するブームとを備えた走行装置において、
   前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、
   前記ブームと前記走行部の他方に取付られ、前記ロック部材に掛けられるフックと、
   前記ロック部材と前記フックとがロックした状態から、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置から、前記ロック部材と前記フックとの干渉方向に対して逆方向に移動させる第１の制御手段と、
   前記第１の制御手段の動作後に、前記フックを、ブーム移動方向に対して交差する方向において、ロック前記基準位置のブーム移動方向交差位置から移動して退避させる第２の制御手段と、
   前記フックが退避したならば、前記ブームに取付けられた前記ロック部材又は前記フックが、第１の制御手段による移動後の位置から離れて、前記ブーム移動方向平行位置を通過して更に前記ブーム移動方向平行位置から離れるように前記ブームを移動させる第３の制御手段と、
   を備えることを特徴とする走行装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の走行装置において、前記ブームの一方の端部は前記走行部に取り付けられ、他方の端部は精密機器が取り付けられていることを特徴とする走行装置。
8. 請求項７に記載の走行装置において、前記精密機器はカメラであることを特徴とする走行装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の走行装置であって、
   前記走行部に取り付けられたロック部材及びフックの一方と、前記ブームに取り付けられた前記ロック部材及びフックの他方との間における前記フックの移動方向に沿った相対位置を調整するための相対位置調整手段を更に備えることを特徴とする走行装置。
10. 請求項９に記載の走行装置であって、
    前記相対位置調整手段は、
    前記相対位置を調整して仮止めするための仮止手段と、
    前記仮止手段により仮止めされた前記相対位置を固定するための固定手段と、
    を備えることを特徴とする走行装置。
11. 走行部と、該走行部に搭載され且つ上下に昇降する成分を含むように移動するブームと、前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、前記ブームと前記走行部の他方に取付られ且つ前記ロック部材に掛けられるフックと、を備える走行装置におけるブームロック方法において、
    前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを、ブーム移動方向において、前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置に向かって移動させ、それを通過して前記ブーム移動方向平行位置から離間したロック前位置に到達するように、移動させる第１の制御ステップと、
    前記ロック部材又は前記フックが前記ロック前位置に到達したならば、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックを停止させ、それから、ブーム移動方向に対して交差する方向において、予め前記ロック基準位置のブーム移動方向交差位置から退避させておいた前記フックを前記ブーム移動方向交差位置へ移動させる第２の制御ステップと、
    前記フックが前記第２の制御手段により前記ブーム移動方向交差位置に移動した後に、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック前位置から前記ブーム移動方向平行位置まで移動させる第３の制御ステップと、
    を有することを特徴とするブームロック方法。
12. 走行部と、該走行部に搭載され且つ上下に昇降する成分を含むように移動するブームと、前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、前記ブームと前記走行部の他方に取付られ且つ前記ロック部材に掛けられるフックと、を備える走行装置におけるブームロック方法において、
    前記ロック部材と前記フックとが前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置でロックされた状態から、前記ロックと前記フックが干渉する方向に前記ロック部材又は前記フックを所定幅移動させる制御ステップを有することを特徴とするブームロック方法。
13. 走行部と、該走行部に搭載され且つ上下に昇降する成分を含むように移動するブームと、前記ブームと前記走行部のいずれか一方に取付られたロック部材と、前記ブームと前記走行部の他方に取付られ且つ前記ロック部材に掛けられるフックと、を備える走行装置におけるブームロック方法において、
    前記ロック部材と前記フックとがロックした状態から、前記ブームに取付られた前記ロック部材又は前記フックをブーム移動方向において前記ロック部材と前記フックとがロックされるロック基準位置のブーム移動方向平行位置から、前記ロック部材と前記フックとの干渉方向に対して逆方向に移動させる第１の制御ステップと、
    前記第１の制御ステップの後に、前記フックを、ブーム移動方向に対して交差する方向において、ロック前記基準位置のブーム移動方向交差位置から移動して退避させる第２の制御ステップと、
    前記フックが退避したならば、前記ブームに取付けられた前記ロック部材又は前記フックが、第１の制御手段による移動後の位置から離れて、前記ブーム移動方向平行位置を通過して更に前記ブーム移動方向平行位置から離れるように前記ブームを移動させる第３の制御ステップと、
    を有することを特徴とするブームロック方法。

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