JP2018122713A - 探査用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な機構で障害物を乗り越えることができる走行性に優れた探査用ロボットを提供する。【解決手段】撮像装置１４が設けられた本体１１と、本体１１の左右に設けられた一対の無限軌道２０と、本体１１の側部に設けられて本体１１に対して回動するアーム部３０と、を備え、アーム部３０の回転軸であるアーム軸３３、３４は、無限軌道２０の最前輪２１または最後輪２２と同軸に設けられており、且つ最前輪２１及び最後輪２２とは独立して回動自在である。これにより、アーム部３０は、前方または後方に大きく突出する。アーム部３０を段差等の障害物を乗り越える際に本体１１を持ち上げるまたは支えるためのリフタとして用いることにより、障害物に対する優れた走行性能が発揮される。【選択図】図１

Description

本発明は、探査用ロボットに関し、特に、無限軌道を備えた走行式の探査用ロボットに関する。

従来、カメラや各種センサ等を備え、災害発生時における要救助者の発見や建物の床下検査等に用いられる探査用ロボットとして、無限軌道によって走行するものが知られている。この種の探査用ロボットでは、段差等の障害物を乗り越えるための機構として、各種の方式が提案されている。

例えば、特許文献１には、主クローラと、主クローラの前部に設けられる前クローラと、主クローラの後部に設けられる後クローラと、を備えた、建物の床下点検用に構成されたクローラ式走行車が開示されている。同文献のクローラ式走行車では、主クローラの前プーリーと前クローラの後プーリーとが同軸配置で連動回転するように構成され、主クローラの後プーリーと後クローラの前プーリーとが同軸配置で連動回転するように構成されている。よって、前後のクローラの各ベルトは、主クローラのベルトと同じ方向に同一速度で周回動作を行う。

そして、前クローラは、前方斜め上方を向いて回動不能状態に固定されており、後クローラは、後方を向いた状態から上方へは回動を阻止されていると共に、自重により下方に回動することができるように構成されている。上記の構成により、同文献のクローラ式走行車は、段差部を乗り越えて走行することができる。なお、点検用のカメラや測定器等は、主クローラの側に搭載されている。

また例えば、特許文献２には、この字アームを備えたクローラ走行型探査用ロボットが開示されている。前記この字アームは、その両端が車体の両側壁における無限軌道帯の略中央部に設けられる支軸に固着されている。そして、この字アームは、アーム駆動用モータによって駆動されて、車体の前方側、後方側及びクローラ装置と干渉することなく、支軸を中心として３６０度回動する。これにより、クローラ走行型探査用ロボットの障害物に対する走行性を高めることができると共に、車体の前壁に設けられたＣＣＤカメラによる撮影アングルを調整することができる。

特開２０１１−６３１１０号公報 特開２０１４−１９２１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術のように、前後方向に複数のクローラを有する構成では、走行装置を構成する部品数が多くなり、機構が複雑になるという問題点がある。

また、カメラ等が搭載される主クローラ部の前方に前クローラが突出し、後方に後クローラが突出しているので、クローラ式走行車の前後方向の寸法が大きくなり、狭所における旋回が難しくなるという問題点もある。

また、特許文献２に開示された従来技術のように、車体の前後方向中央部に設けられる支軸を中心として回動する、この字アームを備える構成では、この字アームの車体前方または後方への突出寸法を大きく確保することが難しいという問題点がある。この字アームの突出寸法が小さいと、段差等を乗り越えるための走行性能が低下してしまう。

また、この字アームを車体前方または後方へ大きく突き出すためには、アーム部の長さを長くする必要がある。アーム部を長くすると、この字アームの質量が増し、この字アームを回動させるために大きな動力が必要になる。

また、左右一対のアーム部が車体幅方向アームで連結された、この字アームは、不使用時であっても車体の前方、後方または上方に突出した状態である。そのため、車体から突出する、この字アームが邪魔になり、クローラ式走行車の狭所への進入や、狭所における旋回が制限される恐れもある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な機構で障害物を乗り越えることができる走行性に優れた探査用ロボットを提供することにある。

本発明の探査用ロボットは、撮像装置が設けられた本体と、前記本体の左右に設けられた一対の無限軌道と、前記本体の側部に設けられて前記本体に対して回動するアーム部と、を備え、前記アーム部の回転軸であるアーム軸は、前記無限軌道の最前輪または最後輪と同軸に設けられており、且つ前記最前輪及び前記最後輪とは独立して回動自在であることを特徴とする。

本発明の探査用ロボットによれば、撮像装置と無限軌道を備えた本体の側部に回動するアーム部を備え、そのアーム部の回転軸であるアーム軸は、無限軌道の最前輪または最後輪と同軸に設けられており、且つ最前輪及び最後輪とは独立して回動自在である。アーム軸が最前輪と同軸に設けられることにより、アーム部は、その先端が本体の前方側を向くように回動された際に、本体の前部から前方に大きく突出することになる。同様に、アーム軸が最後輪と同軸に設けられたアーム部については、後方に回動されることにより、本体の後方に大きく突出することになる。これにより、アーム部を、探査用ロボットが段差等の障害物を乗り越える際に本体を持ち上げるまたは支えるためのリフタとして用いることにより、障害物に対する優れた走行性能が発揮される。また、アーム部が各種センサの支持手段や操作手段等として用いられる場合には、センサやマニピュレータ等を本体から離れた位置に到達させることができる。

また、特許文献２に開示された従来技術のようにアーム部の支軸が車体の前後方向中央部に設けられる構成と比較すると、アーム軸が最前輪または最後輪と同軸に設けられることにより、アーム部が本体から前方または後方に突出する寸法を同等に確保する場合、アーム部の長さを短くすることができる。これにより、アーム部やアーム部を回転させるモータ等の小型軽量化を図ることができる。

また、アーム軸が最前輪と同軸に設けられることにより、不使用時には、アーム部を、その先端が本体の後方側を向くように回動させて本体の側部に沿って配置することができる。同様に、アーム軸が最後輪と同軸に設けられたアーム部については、不使用時には、その先端が前方に向けられ、本体の側部に沿った収納位置に配置されることになる。これにより、アーム部が邪魔にならず、狭所への進入や狭所における旋回が可能となり、探査用ロボットの走行性能が高められる。

また、本発明の探査用ロボットによれば、アーム部として、本体の前方側の左右に設けられた一対の前アーム部と、本体の後方側の左右に設けられた一対の後アーム部と、を有し、アーム部は、障害物を乗り越える際に回動して本体を支えても良い。これにより、探査用ロボットは段差等を乗り越えることが可能となり、災害発生時等に倒壊した家屋の内部や瓦礫が散乱した場所を走行することができる優れた走行性能が発揮される。

また、本発明の探査用ロボットによれば、アーム部は、アーム軸に対して垂直に接続された板状体から形成されても良い。これにより、加工が容易で、且つ、本体を支えるための十分な強度を有するアーム部が得られる。

また、前アーム部の前方に回動した際に下方を向く辺及び後アーム部の後方に回動した際に下方を向く辺の少なくとも一方には、複数の凸部が形成されていても良い。これにより、アーム部に形成された凸部が段差等に引っ掛かり、アーム部と段差等との滑りを抑制することができる。よって、アーム部によって好適に本体を支えることができる。

また、本発明の探査用ロボットによれば、前アーム部を駆動する前アーム駆動用モータは、出力軸が前方を向くように配置され、後アーム部を駆動する後アーム駆動用モータは、出力軸が後方を向くように配置され、出力軸は、それぞれ歯車を介してアーム軸に連結されていても良い。これにより、比較的重たい前アーム駆動用モータ及び後アーム駆動用モータを本体の前後方向の中央付近に配置することが可能となり、探査用ロボットのバランスが良くなり、走行性能が向上する。

また、本発明の探査用ロボットによれば、本体に設けられた制御装置と無線通信可能に構成されて本体から離れて撮像装置、無限軌道及びアーム部を制御する遠隔操作装置と、本体に設けられてアーム部の回転位置を検出する検出手段と、を備え、遠隔操作装置は、撮像装置で撮影された画像を表示する画像表示部と、検出手段で検出されたアーム部の位置情報を表示するアーム位置表示部と、を有しても良い。このような構成により、操作者は、遠隔操作装置を用いて、探査用ロボットを直接視認することができない場所から、探査用ロボットの周囲の状況やアーム部の状態を正確に把握して、探査用ロボットを的確に操作することができる。

本発明の実施形態に係る探査用ロボットの透視図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの概略構造を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの左側の前輪付近の部分断面平面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの前輪の側面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットのアーム部が（Ａ）収納されている状態、（Ｂ）展開されている状態、を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの（Ａ）前アーム部、（Ｂ）後アーム部、の拡大図である。 本発明の実施形態に係る遠隔操作装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボット及び遠隔操作装置の概略構成を示す制御ブロック図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの（Ａ）通常の走行状態、（Ｂ）前アーム部が第１の段部に引っ掛けられた状態、（Ｃ）前部が持ち上げられた状態、を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの（Ａ）無限軌道の前部が第１の段部に達した状態、（Ｂ）後部が持ち上げられた状態、を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの（Ａ）前アーム部が第２の段部に当てられた状態、（Ｂ）無限軌道の前部が第２の段部に達した状態、を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る探査用ロボットの（Ａ）後部が持ち上げられた状態、（Ｂ）第２の段部を乗り越えた後の状態、を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る探査用ロボットを図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る探査用ロボット１０の透視図である。探査用ロボット１０は、遠隔操作可能に構成された走行式のロボットであり、災害発生時における要救助者の発見や建物の床下検査等に用いられるものである。

図１に示すように、探査用ロボット１０は、略箱状の車体部１２を有する。車体部１２の側方には、前輪２１、後輪２２及び転輪２３が設けられている。前輪２１、後輪２２及び転輪２３には、無限軌道２０が取り付けられている。これにより、探査用ロボット１０は、不整地等を走行可能になる。

車体部１２の上部には、撮像装置１４が設けられている。撮像装置１４は、カメラと、カメラをパン方向及びチルト方向に回動させるパン・チルト装置と、を有する。パン・チルト装置は、カメラの向きを変える手段として、例えば、サーボモータ等を備えている。

車体部１２の前面には、距離センサ１５が取り付けられている。距離センサ１５は、例えば、光電センサや超音波センサ等であり、段差等の障害物の有無や探査用ロボット１０と障害物等との距離を測定することができる。

探査用ロボット１０は、車体部１２、撮像装置１４及び無限軌道２０を備えた本体１１の側部に設けられた回動自在なアーム部３０を有する。詳しくは、前輪２１及び後輪２２の外側には、略板状の形態を成して車体部１２に固定された車輪ガード３６が設けられており、車輪ガード３６の外側にアーム部３０が設けられている。アーム部３０は、前輪２１の側方に取り付けられた一対の前アーム部３１と、後輪２２の側方に取り付けられた一対の後アーム部３２と、を有する。

図２は、探査用ロボット１０の概略構造を示す平面図であり、車体部１２の内部構造を示している。図２に示すように、前アーム部３１の回転軸となる前アーム軸３３は、左右方向に延在しており、前輪２１と同軸に設けられている。前アーム軸３３の左右の端部近傍には、前アーム部３１が取り付けられている。前アーム部３１は、略板状に形成されており、その主面が前アーム軸３３に対して略垂直になるよう取り付けられている。

後アーム部３２の回転軸となる後アーム軸３４は、左右方向に延在しており、後輪２２と同軸に設けられている。後アーム軸３４の左右の端部近傍には、後アーム部３２が取り付けられている。後アーム部３２は、略板状に形成されており、その主面が後アーム軸３４に対して略垂直になるよう取り付けられている。

上記のように、アーム部３０は、板状体から形成されるので、アーム部３０の加工は容易である。また、アーム部３０は、その主面が前アーム軸３３及び後アーム軸３４に対して略垂直に接続されるので、本体１１を支えるための荷重は、アーム部３０の主面に対して略平行に作用する。よって、アーム部３０は、板状体から形成されて軽量でありながら、本体１１を支えるための十分な強度を発揮する。

車体部１２の前後方向の略中央には、前アーム部３１を回動させるための前アーム駆動用モータ４７と、後アーム部３２を回動させるための後アーム駆動用モータ５０と、が設けられている。前アーム駆動用モータ４７の出力軸４８は、前アーム軸３３に対して略垂直に設けられており、その先端が前方を向いている。後アーム駆動用モータ５０の出力軸５１は、後アーム軸３４と略垂直に設けられており、その先端が後方を向いている。

上記のように、出力軸４８の先端を前方に、出力軸５１の先端を後方に向けることにより、比較的重たい前アーム駆動用モータ４７及び後アーム駆動用モータ５０を車体部１２の前後方向の中央付近に配置することが可能となる。これにより、探査用ロボットのバランスが良くなり、走行性能が向上する。

探査用ロボット１０は前輪駆動であり、車体部１２の内部には、右側の前輪２１ａを駆動する走行用モータ４１と、左側の前輪２１ｂを駆動する走行用モータ４４と、が設けられている。前輪２１が回転することにより、無限軌道２０が回転し、後輪２２及び転輪２３は前輪２１の回転に追従する。また、右側の前輪２１ａ及び左側の前輪２１ｂがそれぞれ独立した走行用モータ４１及び走行用モータ４４によって駆動されることにより、探査用ロボット１０は、前進、後進に加え、旋回動作を行うことができる。

走行用モータ４１の出力軸４２は、前輪２１ａの車軸２５ａと略平行に設けられており、その先端が右方向を向いている。また、走行用モータ４４の出力軸４５は、前輪２１ｂの車軸２５ｂと略平行に設けられており、その先端が左方向を向いている。右側の前輪２１ａを駆動する出力軸４２の先端を右方向に、左側の前輪２１ｂを駆動する出力軸４５の先端を左方向に向けることにより、走行用モータ４１及び走行用モータ４４を車体部１２の左右方向の中央付近に配置することができる。

なお、図２では図示を省略するが、車体部１２の内部には、例えば、探査用ロボット１０の制御等を行う制御装置１８（図８参照）や電源回路、撮像装置１４（図１参照）の制御部、車体部１２の傾きを検出する角度センサ１６（図８参照）、アーム部３０の角度を検出するアーム位置センサ１７（図８参照）、温度センサ等が設けられている。角度センサ１６は、例えば、ジャイロセンサ等である。アーム位置センサ１７としては、例えば、前アーム軸３３及び後アーム軸３４の回転角を検出するロータリエンコーダ等を採用し得る。

図３は、前輪２１ｂ付近の概略構造を示す部分断面平面図であり、図２のＡ部付近を示している。図３に示すように、前アーム軸３３には、歯車３５が固定されている。前アーム駆動用モータ４７の出力軸４８には、歯車３５に噛み合う歯車４９が固定されている。歯車３５と歯車４９は、例えば、ウォームギヤ等であり、歯車４９が回転することにより、歯車３５が回転する。また、出力軸４８の先端近傍は、車体部１２に設けられた軸受５５によって回転自在に支えられている。なお、出力軸４８は、図示しない軸継手を用いて回転軸を連結することにより延長されていても良い。

前輪２１、車軸２５及び歯車２４は、左右略同等に構成されている。車軸２５は、例えば、滑り軸受や転がり軸受等の軸受５３を介して車体部１２に対して回転自在に支承されている。車軸２５には、前輪２１が取り付けられている。前輪２１は、例えば、スプロケット等であり、図示しないボルトや摩擦式締結具等によって車軸２５に固定されている。前輪２１の固定にボルト等の締結具が用いられることにより、前輪２１の取り付けや取り外し、位置決め等が容易になる。

車軸２５の車体部１２側には、歯車２４が取り付けられている。左側の走行用モータ４４の出力軸４５には、左側の歯車２４ｂに噛み合う歯車４６が固定されている。歯車２４ｂと歯車４６は、例えば、平歯車等であり、歯車４６が回転することにより、歯車２４ｂが回転する。

なお、図２に示す右側の走行用モータ４１についても、走行用モータ４４と略同様に形成されている。具体的には、出力軸４２に固定された歯車４３は、平歯車であり、右側の歯車２４ａに噛み合っている。

図３を参照して、車軸２５及び歯車２４は略筒状に形成されており、車軸２５及び歯車２４の内径部に前アーム軸３３が挿通されている。即ち、前アーム軸３３は、車軸２５及び歯車２４と同軸に設けられている。車軸２５及び歯車２４と前アーム軸３３との間には、例えば、滑り軸受やニードル軸受等の軸受が設けられており、車軸２５及び歯車２４と前アーム軸３３は、それぞれ独立して回動自在である。

走行用モータ４４の出力軸４５の先端部近傍は、車体部１２に設けられた軸受５４によって回転自在に支えられている。なお、出力軸４５は、図示しない軸継手を用いて回転軸を連結することにより延長されていても良い。これにより、走行用モータ４４の左側に、前アーム駆動用モータ４７の出力軸４８を配置するためのスペースを確保することができる。

なお、図２に示すように、後輪２２の車軸２６は、前輪２１の車軸２５と略同様に、中空状に形成されており、車軸２６の内径部に後アーム軸３４が挿通されている。そして、車軸２６と後アーム軸３４の間には、軸受が設けられており、車軸２６と後アーム軸３４は、それぞれ独立して回動自在に構成されている。

後アーム駆動用モータ５０は、前アーム駆動用モータ４７と略同様に形成されている。具体的には、出力軸５１に固定される歯車５２は、ウォームギヤ等であり、後アーム軸３４に固定された歯車に噛み合っている。

上記のように前アーム軸３３が車軸２５と同軸に設けられ、後アーム軸３４が車軸２６と同時に設けられることにより、防塵や防爆のための軸シール箇所を減らして車体部１２のシール性能を高めることができる。これにより、過酷な環境下における使用に耐え得る信頼性の高い探査用ロボット１０を構成することができる。

図４は、前輪２１ｂ付近の側面図であり、図１に示す前アーム部３１及び車輪ガード３６が取り外された状態を示している。図４に示すように、前輪２１には、複数の孔２７が形成されている。これにより、前輪２１を軽くして、探査用ロボット１０の軽量化を図ると共に走行用モータ４１（図２参照）及び走行用モータ４４（図２参照）の負荷を減らすことができる。なお、後輪２２（図２参照）についても同様に、軽量化のための孔が形成されても良い。

図５（Ａ）は、アーム部３０が収納されている状態の探査用ロボット１０の側面図である。図５（Ｂ）は、アーム部３０が展開されている状態の探査用ロボット１０の側面図である。図５（Ａ）に示すように、前アーム部３１は、不使用時には、先端が後方を向くように、探査用ロボット１０の本体１１の側部、即ち無限軌道２０の側部、に沿って収納される。

ここで、前アーム部３１は、先端の回転半径が車軸２５と車軸２６の軸間距離よりも短くなるよう形成されている。具体的には、前アーム部３１は、車軸２６に接することなく３６０度回転自在に形成されている。これにより、前アーム部３１は、収納位置においても、その先端が車軸２６の前方に位置し、車軸２６に接触することなく、所定の収納位置に収納される。

また、後アーム部３２についても同様に、不使用時には、先端が前方を向くように、無限軌道２０の側部に沿った収納位置に配置される。なお、後アーム部３２は、前アーム部３１よりも外側に配置されているので、先端の回転半径が車軸２５と車軸２６の軸間距離よりも長く形成されても良い。

上記のように前アーム部３１及び後アーム部３２が本体１１の側部に沿って収納されることにより、前アーム部３１及び後アーム部３２は、探査用ロボット１０の走行の妨げにならない。これにより、探査用ロボット１０は、狭所への進入や狭所における旋回が可能となり、走行性能が高められる。

前述のとおり、前アーム部３１は、３６０度回動自在に構成されており、例えば、図５（Ｂ）に示すように、先端が前方を向くよう回動して、本体１１から前方に突出した状態になる。前アーム部３１が回動することにより、前アーム部３１を、探査用ロボット１０が段差等の障害物を乗り越える際に本体１１を持ち上げるためのリフタとして用いることができ、障害物に対する優れた走行性能が発揮される。

前述のとおり、前アーム部３１は、前輪２１（図２参照）と同軸に設けられている。そのため、前アーム部３１のアーム軸３３が前輪２１と同軸に設けられずに前輪２１の後方に設けられる場合と比較すると、前アーム部３１は、本体１１の前方の大きく突出することになる。換言すれば、前アーム部３１の本体１１から前方に突出する寸法を同等に確保する場合、前アーム部３１の長さを短くすることができる。これにより、前アーム部３１や前アーム駆動用モータ４７（図２参照）の小型軽量化を図ることができる。

また、前アーム部３１は、各種センサの支持手段や操作手段等として用いられても良い。例えば、前アーム部３１の先端にセンサやマニピュレータ等が設けられることにより、センサやマニピュレータ等を本体１１から離れた位置に到達させることができる。

後アーム部３２についても同様に、３６０度回動自在に構成されており、例えば、図５（Ｂ）に示すように、先端が後方を向くよう回動して、本体１１から後方に突出した状態になる。これにより、後アーム部３２を、探査用ロボット１０が段差等の障害物を乗り越える際に本体１１を支えるためのリフタや、各種センサの支持手段、操作手段等として用いることがでる。

また、後アーム部３２についても、後輪２２（図２参照）と同軸に設けられていることにより、後方への到達距離を長く確保することができ、後アーム部３２や後アーム駆動用モータ５０（図２参照）の小型軽量化を図ることができる。

図６（Ａ）は、前アーム部３１付近を拡大して示す側面図である。図６（Ｂ）は、後アーム部３２付近を拡大して示す拡大図である。図６（Ａ）に示すように、前アーム部３１の前方に回動した際に下方を向く辺には、複数の凸部３７が形成されても良い。

例えば、凸部３７は、略山形状に形成されており、その先端が尖っている。また、凸部３７の前方側の辺３７ａは、前アーム部３１の延在方向に対して斜めに形成されており、凸部３７の後方側の辺３７ｂは、前アーム部３１の延在方向に対して略垂直に形成されている。これにより、前アーム部３１がリフタとして使用される場合の走行性能が高められる。
また、前アーム部３１には、複数の孔３９が形成されていても良い。これにより、前アーム部３１の軽量化を図ることができる。

図６（Ｂ）に示すように、後アーム部３２の後方に回動した際に下方を向く辺及び後アーム部３２の先端近傍には、複数の凸部３８が形成されても良い。凸部３８の先端は、やや丸く形成されている。これにより、後アーム部３２がリフタとして使用される場合の走行性能が高められる。
また、後アーム部３２には、軽量化のための複数の孔４０が形成されていても良い。

なお、前アーム部３１及び後アーム部３２の形状は、上記の例に限定されず、例えば、展開された際に下方を向く辺に凹部が形成された形状や、略鉤状の形状等でも良い。また、例えば、前アーム部３１及び後アーム部３２は、先端にセンサや操作手段等が取り付けられるものでも良く、それらセンサ等に適合する種々の形状を採用可能である。

図７は、探査用ロボット１０を遠隔操作するための遠隔操作装置６０の正面図である。なお、以下の説明では、適宜図１及び図２を参照するものとする。図７に示すように、遠隔操作装置６０には、画像表示部６１と、アーム位置表示部６２と、走行操作部６３と、アーム操作部６４と、を有する。

画像表示部６１は、例えば、液晶ディスプレイ等であり、第１表示部６１ａと第２表示部６１ｂとを有する。第１表示部６１ａには、撮像装置１４によって撮影された画像が表示される。また、第２表示部６１ｂには、距離センサ１５によって検出された障害物等までの距離情報、バッテリの残量や走行可能時間、角度センサ１６（図８参照）で検出された車体部１２の傾き情報、温度センサで検出された温度情報、その他の各種センサによる検出結果等が表示される。

アーム位置表示部６２には、検出手段となるアーム位置センサ１７（図８参照）によって検出された前アーム部３１及び後アーム部３２の位置情報が表示される。アーム位置表示部６２は、例えば、前アーム部３１及び後アーム部３２にそれぞれ対応して略円形状に配置された複数のＬＥＤ等によって形成されている。アーム位置表示部６２は、ＬＥＤの点灯位置により前アーム部３１及び後アーム部３２の位置を視覚的に示すことができる。
なお、撮像装置１４によって撮影された画像と、前アーム部３１及び後アーム部３２の位置情報を含む上記した各種情報が一つのディスプレイに表示される構成でも良い。

走行操作部６３は、探査用ロボット１０の右側の前輪２１ａを操作する右前輪操作部６３ａと、左側の前輪２１ｂを操作する左前輪操作部６３ｂと、を有する。走行操作部６３は、例えば、アナログスイッチ等であり、前輪２１ａ及び前輪２１ｂの回転方向や回転速度等を調節することができる。

また、アーム操作部６４は、前アーム部３１を操作する前アーム操作部６４ａと、後アーム部３２を操作する後アーム操作部６４ｂとを有する。アーム操作部６４は、例えば、複数のプッシュ式のスイッチ等によって形成されており、前アーム操作部６４ａは、前アーム部３１を所定方向に回転させるスイッチ、逆回転させるスイッチ、前アーム部３１を所定の位置に戻すスイッチによって形成されている。後アーム操作部６４ｂは、前アーム操作部６４ａと同様に、後アーム部３２を所定方向に回転させるスイッチ、逆回転させるスイッチ、所定の位置に戻すスイッチによって形成されている。

遠隔操作装置６０には、複数のトグルスイッチ６５が設けられている。トグルスイッチ６５を操作することにより、例えば、電源のＯＮ、ＯＦＦ、走行時のモードの切り替え、探査用ロボット１０の通信の同期等が行われる。また、図示を省略するが、遠隔操作装置６０には、撮像装置１４を操作するための操作部等が設けられている。

上記の構成により、探査用ロボット１０の操作者は、遠隔操作装置６０を用いて、探査用ロボット１０を直接視認することができない場所から、探査用ロボット１０の周囲の状況やアーム部３０の状態を正確に把握して、探査用ロボット１０を的確に操作することができる。

図８は、遠隔操作装置６０と、探査用ロボット１０のシステム構成を示す制御ブロック図である。図８に示すように、遠隔操作装置６０は、制御装置６７を有する。制御装置６７は、探査用ロボット１０と無線通信を行うための通信部６８を有する。制御装置６７は、入力された信号に基づき、各種演算等を行い、遠隔操作装置６０の制御や探査用ロボット１０に操作情報の送信等を行う。

探査用ロボット１０は、制御装置１８を有する。制御装置１８は、遠隔操作装置６０と無線通信を行うための通信部１９を有し、遠隔操作装置６０から送信された操作情報等に基づき、各種演算を行い、探査用ロボット１０の制御等を行う。また、制御装置１８は、探査用ロボット１０内に設けられた各種センサの検出結果等を遠隔操作装置６０に送信する。

例えば、遠隔操作装置６０の走行操作部６３及びアーム操作部６４が操作されることにより、操作信号が制御装置６７に入力される。制御装置６７は、所定の演算を実行し、通信部６８を介して探査用ロボット１０に操作信号を送信する。探査用ロボット１０の制御装置１８は、通信部１９によって操作信号を受信し、所定の演算を実行し、走行用モータ４１、走行用モータ４４、前アーム駆動用モータ４７及び後アーム駆動用モータ５０等の制御を行う。これにより、無限軌道２０（図１参照）及びアーム部３０（図１参照）の動作が行われる。

また、撮像装置１４によって撮影された映像や距離センサ１５、角度センサ１６及びアーム位置センサ１７によって検出された情報は、制御装置１８に入力され、通信部１９を介して遠隔操作装置６０に送信される。遠隔操作装置６０の制御装置６７は、通信部６８によって通信部１９からの信号を受信すると、所定の演算を実行して、画像表示部６１及びアーム位置表示部６２に検出結果等の各種情報を表示する。

次に、図９ないし図１２を参照して、探査用ロボット１０が段部を乗り越える際の動作について詳細に説明する。なお、図９ないし図１２に示す矢印は、アーム部３０の回転方向を示している。

図９（Ａ）は、探査用ロボット１０の通常の走行状態を示す側面図である。図９（Ａ）に示すように、探査用ロボット１０は、障害物等がない通常の走行地において、アーム部３０が収納された状態で走行する。

図９（Ｂ）は、前アーム部３１を第１の段部Ｘに引っ掛けた状態を示す側面図である。図９（Ｂ）に示すように、第１の段部Ｘに近づいた探査用ロボット１０は、先端が上方を通過するように前アーム部３１を前方に回動させて、前アーム部３１を第１の段部Ｘに接触させる。これにより、前アーム部３１の凸部３７の辺３７ｂ近傍が第１の段部Ｘの角部に引っ掛けられる。

図９（Ｃ）は、前方が持ち上げられた状態を示す側面図である。図９（Ｃ）に示すように、更に前アーム部３１を回動させることにより、本体１１の前部が持ち上げられる。このように、探査用ロボット１０が第１の段部Ｘを乗り越える際に、凸部３７が第１の段部Ｘの角部等に引っ掛かって、前アーム部３１と第１の段部Ｘとの滑りが抑制される。これにより、前アーム部３１は、好適に本体１１を支えることができ、探査用ロボット１０は第１の段部Ｘを乗り越え易くなる。

次に、後アーム部３２を、その先端が上方を通過するように後方に回転させて、後アーム部３２の先端が地面に近づくように、後ろアーム部３２が展開される。これにより、探査用ロボット１０が後方に倒れないように、後アーム部３２で支えることができる。

そして、無限軌道２０を駆動して走行することにより、探査用ロボット１０は、その前部が持ち上げられた状態のまま前方に移動する。この時、前アーム部３１の凸部３７は、辺３７ａが斜めに形成されているため、第１の段部Ｘの角部に引っ掛かり難い。そのため、前アーム部３１によって探査用ロボット１０の前進が妨げられることがない。

図１０（Ａ）は、探査用ロボット１０の無限軌道２０の前部が第１の段部Ｘに達した状態を示す側面図である。図９（Ｃ）に示す状態から、探査用ロボット１０が前方に移動することにより、図１０（Ａ）に示すように、無限軌道２０の前部が第１の段部Ｘの角部近傍に乗る。そうすると、探査用ロボット１０は、無限軌道２０の前部と後アーム部３２によって支えられ、前アーム部３１による支えが不要になる。
そこで、次の段差である第２の段部Ｙの乗り越えに備え、前アーム部３１は、その先端が上方に持ち上げられる。

図１０（Ｂ）は、後アーム部３２によって後部が持ち上げられた状態を示す側面図である。図１０（Ｂ）に示すように、後アーム部３２の先端が地面を押す方向に、後アーム部３２を回転させることにより、本体１１の後部が持ち上げられる。この時、後アーム部３２の先端に形成された凸部３８が地面に当接し、後アーム部３２と地面との滑りが抑制される。これにより、後アーム部３２は、好適に探査用ロボット１０を支えることができ、探査用ロボット１０は、第１の段部Ｘを乗り越え易くなる。そして、探査用ロボット１０は、無限軌道２０が駆動されることにより、第１の段部Ｘの角部を登るように走行する。

図１１（Ａ）は、探査用ロボット１０の前アーム部３１が第２の段部Ｙに当てられた状態を示す側面図である。図１１（Ａ）に示すように、前アーム部３１は、凸部３７が第２の段部Ｙの角部近傍に当接するように、前方に展開される。これにより、探査用ロボット１０は、前アーム部３１によって好適に支持される。そして、探査用ロボット１０は、無限軌道２０が駆動されて、第１の段部Ｘの角部を登り上がる。

図１１（Ｂ）は、無限軌道２０の前部が第２の段部Ｙに達した状態を示す側面図である。図１１（Ｂ）に示すように、探査用ロボット１０が前進することにより、無限軌道２０の前部が第２の段部Ｙの角部に達する。そして、探査用ロボット１０は、更に前進して、第１の段部Ｘの角部を乗り越える。

図１２（Ａ）は、探査用ロボット１０の後部が持ち上げられた状態を示す側面図である。図１２（Ａ）に示すように、第１の段部Ｘを乗り越えた後、後アーム部３２を下方に回動させることによって、後アーム部３２で第１の段部が押されて、本体１１の後部が持ち上げられる。探査用ロボット１０は、後アーム部３２によって後部が持ち上げられて、安定的に支持された状態で、無限軌道２０が駆動されて、第２の段部Ｙの角部を乗り越えるように走行する。

図１２（Ｂ）は、第２の段部Ｙを乗り越えた後の状態を示す側面図である。図１２（Ｂ）に示すように、探査用ロボット１０は第２の段部Ｙの角部を乗り越え、第２の段部Ｙの上に乗ることができる。そして、探査用ロボット１０は、第１の段部Ｘ及び第２の段部Ｙを乗り越えた後、図５（Ａ）に示す如くアーム部３０が収納されて、通常の走行状態に戻る。

上述のように、アーム部３０によって探査用ロボット１０を安定的に支えることにより、探査用ロボット１０は、段差等を乗り越えることが可能となる。そのため、災害発生時等に倒壊した家屋の内部や瓦礫が散乱した場所等を走行することができる探査用ロボット１０の優れた走行性能が発揮される。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

１０ 探査用ロボット
１１ 本体
１４ 撮像装置
１５ 距離センサ
１６ 角度センサ
１７ アーム位置センサ
１８ 制御装置
２０ 無限軌道
２１ 前輪
２２ 後輪
３０ アーム部
３１ 前アーム部
３２ 後アーム部
３３ 前アーム軸
３４ 後アーム軸
３７、３８ 凸部
４１ 走行用モータ
４２ 出力軸
４４ 走行用モータ
４５ 出力軸
４７ 前アーム駆動用モータ
４２ 出力軸
５０ 後アーム駆動用モータ
５１ 出力軸
６０ 遠隔操作装置
６１ 画像表示部
６２ アーム位置表示部

Claims (5)

1. 撮像装置が設けられた本体と、
   前記本体の左右に設けられた一対の無限軌道と、
   前記本体の側部に設けられて前記本体に対して回動するアーム部と、を備え、
   前記アーム部の回転軸であるアーム軸は、前記無限軌道の最前輪または最後輪と同軸に設けられており、且つ前記最前輪及び前記最後輪とは独立して回動自在であることを特徴とする探査用ロボット。
2. 前記アーム部として、前記本体の前方側の左右に設けられた一対の前アーム部と、前記本体の後方側の左右に設けられた一対の後アーム部と、を有し、
   前記アーム部は、障害物を乗り越える際に回動して前記本体を支えることを特徴とする請求項１に記載の探査用ロボット。
3. 前記アーム部は、前記アーム軸に対して垂直に接続された板状体から形成されており、
   前記前アーム部の前方に回動した際に下方を向く辺及び前記後アーム部の後方に回動した際に下方を向く辺の少なくとも一方には、複数の凸部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の探査用ロボット。
4. 前記前アーム部を駆動する前アーム駆動用モータは、出力軸が前方を向くように配置され、
   前記後アーム部を駆動する後アーム駆動用モータは、出力軸が後方を向くように配置され、
   前記出力軸は、それぞれ歯車を介して前記アーム軸に連結されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の探査用ロボット。
5. 前記本体に設けられた制御装置と無線通信可能に構成されて前記本体から離れて前記撮像装置、前記無限軌道及び前記アーム部を制御する遠隔操作装置と、
   前記本体に設けられて前記アーム部の回転位置を検出する検出手段と、を備え、
   前記遠隔操作装置は、前記撮像装置で撮影された画像を表示する画像表示部と、前記検出手段で検出された前記アーム部の位置情報を表示するアーム位置表示部と、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の探査用ロボット。

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