JP2021062793A - 走行体 - Google Patents

Abstract

【課題】高い踏破性を有するとともに、本体部の高さを変更でき、人が親しみを覚えやすい走行体を提供する。【解決手段】走行体１０は、本体部１２と、本体部１２の下側に設けられた走行部１４と、を備え、走行部１４は、幅方向に延びる立ち上がり軸Ａａとの距離が拘束された一対の中輪２２と、一対の前輪２０と、一対の後輪２４と、前輪２０と立ち上がり軸Ａａとの距離を拘束する前リンク６０と、後輪２４と立ち上がり軸Ａａとの距離を拘束する後リンク６２と、立ち上がり軸Ａａの昇降と連動して昇降し、本体部１２を支える固定フレーム８０と、コントローラ４０と、を有し、前リンク６０および後リンク６２は、互いに立ち上がり軸Ａａ回りに揺動可能に連結されており、コントローラ４０は、前リンク６０および後リンク６２を互いに揺動させることで本体部１２および中輪２２を持ち上げる。【選択図】図４Ａ

Description

本明細書では、本体部と、本体部の下側に設けられた走行部と、を備え、走行部が、前後方向に並ぶ前輪、中輪、及び後輪を左右それぞれに一つずつ、合計六つの車輪を有する走行体を開示する。

従来から、走行部と、走行部の上に設けられた本体部と、を備えた走行体が知られている。例えば、特許文献１には、本体（本体部に対応）と、台車（走行部に対応）と、を備えた走行装置が開示されている。この特許文献１では、台車に、ロッカーボギー機構を設けている。ロッカーボギー機構は、図１３に示すように、六つの車輪を左右三輪ずつに配置し、前輪２０および中輪２２をボギーリンク１０２で連結し、ボギーリンク１０２と後輪２４をロッカーリンク１００で連結した機構である。かかるロッカーボギー機構によれば、各車輪を路面に接地させたまま、段差を乗り越えたり、斜面を走行したりできる。その結果、ロッカーボギー機構によれば、段差面や不整地面も安定して走行でき、高い踏破性が得られる。

特開２０１７−２２２２９７号公報

ここで、走行部の上に設けられる本体部の配置高さは、状況に応じて、変化できることが望ましい場合がある。例えば、走行体が走行している際には、当該走行体の重心を低くするために、本体部は、低い位置に設けられることが望ましいが、走行体が停止し、人間が本体部にアクセスする場合には、当該人間がアクセスしやすい高さ位置まで、本体部が上昇することが望ましい。しかしながら、特許文献１には、こうした本体部の高さを変更する機構については、検討されていなかった。

もちろん、走行部と本体部との間に昇降機構を設け、本体部を走行部に対して独立して昇降させることが考えられる。しかしながら、かかる昇降機構を設けた場合、走行体の構造がより複雑で高価なものとなる。また、走行部の動きとは独立して、本体部のみを上昇させる動きは、犬や猫等の四足歩行動物の動きと大きく乖離しており、人が、親しみを覚えにくかった。

そこで、本明細書では、高い踏破性を有するとともに、本体部の高さを変更でき、人が親しみを覚えやすい走行体を開示する。

本明細書で開示する走行体は、本体部と、前記本体部の下側に設けられた走行部と、を備え、前記走行部は、左右に一つずつ設けられ、幅方向に延びる立ち上がり軸との距離が拘束された一対の中輪と、前記一対の中輪それぞれの前方に配置される一対の前輪と、前記一対の中輪それぞれの後方に配置される一対の後輪と、前記前輪と前記立ち上がり軸との距離を拘束する前リンクと、前記後輪と前記立ち上がり軸との距離を拘束する後リンクと、前記立ち上がり軸の昇降と連動して昇降し、前記本体部を支える固定フレームと、コントローラと、を有し、前記前リンクおよび前記後リンクは、互いに前記立ち上がり軸回りに揺動可能に連結されており、前記コントローラは、前記前リンクおよび前記後リンクを互いに揺動させることで前記本体部および前記中輪を持ち上げる、ことを特徴とする。

リンクで互いに連結された前輪、中輪、後輪を設けることで、段差や斜面も安定して走行できるため、高い踏破性が得られる。また、前リンクおよび後リンクを揺動させて本体部を持ち上げることで、本体部を走行部に対して独立して上昇させる場合に比べて、犬猫等の四足歩行動物が起き上がるときの動きに近くなり、人が走行体への親しみを覚えやすくなる。

また、前記走行部は、さらに、立ち上がりモータと、前記立ち上がりモータの出力動力を、前記立ち上がり軸を中心とする揺動運動として、車輪を経由することなく、前記前リンクまたは前記後リンクに伝達する伝達機構と、を有してもよい。

立ち上がり動作のために専用のモータを設けることで、車輪の回転制御と、中輪および本体部の持ち上げ動作と、を独立して制御できるため、走行体の制御を簡易化できる。

この場合、前記走行部は、さらに、前記前輪を回転させる前輪モータと、前記後輪を回転させる後輪モータと、を有し、前記立ち上がりモータ、前記前輪モータ、および前記後輪モータは、互いに独立して駆動可能であってもよい。

かかる構成とすることで、前輪の回転制御と、後輪の回転制御と、中輪および本体部の持ち上げ制御と、を全て独立して行うことができ、走行体の駆動制御を簡易化できる。

また、前記走行部は、さらに、前記本体部を前記立ち上がり軸を中心として揺動させる縦振りモータを有してもよい。

縦振りモータにより、本体部を立ち上がり軸を中心として揺動させることで、本体部の持ち上げに伴う本体部の傾きを修正できる。また、本体部を立ち上がり軸を中心として揺動させることで、傾斜面を走行する際も、本体部を水平に保つことができる。さらに、本体部を立ち上がり軸を中心として揺動させることで、本体部に、「お辞儀」や「頷き」に近い動きをさせることができる。

また、前記走行部は、さらに、前記本体部を当該本体部の高さ方向に延びる横振り軸回りに回転させる横振りモータを有してもよい。

横振りモータにより、本体部を横振り軸回りに回転させることで、状況に応じて、本体部の向きを変更できる。また、本体部を横振り軸回りに回転可能とすることで、本体部に、「頭を横に振る」動きに近い動きをさせることができる。

また、前記前輪および前記後輪は、車輪の円周面に樽状の転動体が配置されたメカナムホイールであり、前記コントローラは、前記中輪を持ち上げさせた状態で、前記前輪および前記後輪を回転駆動させることで、前記走行体を全方位移動させてもよい。

かかる構成とすることで、走行体が、全方位に移動できるため、走行体の移動性能が向上する。

また、前記走行部は、さらに、前記前リンクを覆う前リンクカバーと、前記後リンクを覆う後リンクカバーと、前記前リンクカバーの前端面および前記後リンクカバーの後端面の少なくとも一方に設けられた滑り止めと、を有してもよい。

前リンクカバーの前端面および後リンクカバーの後端面は、本体部を大きく持ち上げるために、前リンクを後上がりに、後リンクを前上がりに傾斜させた際に、地面に接地する箇所である。かかる箇所に滑り止めを設けることで、本体部を立ち上げた際に、走行体が地面に対して動きにくくなる。

本明細書で開示する走行体は、高い踏破性を有するとともに、本体部の高さを変更でき、人が親しみを覚えやすい。

走行体の斜視図である。 本体部を持ち上げた状態の走行体の斜視図である。 走行体の電気的構成を示すブロック図である。 走行体を側方から見た模式図である。 走行時における走行体を側方から見た模式図である。 物品を引き渡す際の走行体を側方から見た模式図である。 傾斜面を走行する際の走行体を側方から見た模式図である。 段差を乗り越える際の走行体を側方から見た模式図である。 横移動する走行体を上から見た模式図である。 旋回する走行体を上から見た模式図である。 斜め移動する走行体を上から見た模式図である。 カバーを取り外した走行体を斜め前方からみた一部分解斜視図である。 カバーを取り外した走行体を斜め後方からみた一部分解斜視図である。 センター軸周辺での縦断面図である。 連結軸周辺での縦断面図である。 本明細書で開示する走行体の模式図である。 ロッカーボギー機構を搭載した走行体の模式図である。

以下、図面を参照して走行体１０の構成について説明する。図１、図２は、走行体１０の斜視図である。この走行体１０の用途は、特に限定されないが、以下では、物品を目的地まで搬送する物品搬送ロボットとして用いられる走行体１０を例に挙げて説明する。なお、以下の説明において、特に注釈が無い限り、「前後方向」、「幅方向」、「高さ方向」とは、走行体１０の前後方向、幅方向、高さ方向を意味する。また、走行体１０の前後方向は、前輪２０および後輪２４の並び方向であり、走行体１０の幅方向は、右側の前輪２０および左側の前輪２０の並び方向であり、走行体１０の高さ方向は、前後方向および幅方向に直交する方向である。さらに、以下の各図において、「Ｆｒ」、「Ｕｐ」、「Ｒｈ」は、それぞれ、走行体１０の前方、上方、右側方を示す。

走行体１０は、複数の車輪を有する走行部１４と、当該走行部１４の上側に設けられた本体部１２と、に大別される。本例において、本体部１２は、搬送対象の物品を保持する保持部として機能する。この本体部１２は、角形リング状のリング体１６を有する。リング体１６は、高さ方向に延びる一対のサイド部材１６Ｓと、サイド部材１６Ｓの上端同士および下端同士を連結する上横部材１６Ｕおよび下横部材１６Ｌと、を有する。

ここで、後に詳説するように、この本体部１２は、当該本体部１２の高さ方向に延びる横振り軸Ａｂを中心として回転可能となっている。また、本体部１２は、走行体１０の幅方向に延びる立ち上がり軸Ａａを中心として揺動可能となっている。以下では、本体部１２が、横振り軸回りに回転する動きを「横振り」、本体部１２が、立ち上がり軸Ａａ回りに揺動する動きを「縦振り」と呼ぶ。

本体部１２が横振りまたは縦振りした場合、走行体１０全体としての前後方向、幅方向、高さ方向と、本体部１２単独での前後方向、幅方向、高さ方向が不一致となる。そこで、以下では、本体部１２を基準とする方向を示す場合には、「本体部１２の前後方向」等のように「本体部１２の」との注釈を記載する。「本体部１２の」との注釈が無い場合は、走行部１４全体の方向を意味する。なお、「本体部１２の前後方向」とは、リング体１６の貫通方向であり、「本体部１２の幅方向」とは、一対のサイド部材１６Ｓの並び方向であり、「本体部１２の高さ方向」とは、本体部１２の前後方向および幅方向に直交する方向である。

図１、図２から明らかな通り、本体部１２の幅方向寸法は、本体部１２の前後方向寸法よりも充分に大きい。また、本体部１２の幅方向寸法は、走行部１４の幅方向寸法と同じか、僅かに大きい。一方、本体部１２の前後方向寸法は、走行部１４の幅方向寸法と比べて充分に小さい。

搬送対象の物品１１０は、リング体１６の内側に保持される。図示例では、サイド部材１６Ｓには、複数のサポートレール１８が設けられており、このサポートレール１８により箱状の物品１１０が下側から支えられる。この場合、物品１１０は、リング体１６の前面の開口部を通じて出し入れされる。また、この場合、物品１１０は、少なくとも一部がリング体１６の外側に露出した状態で搬送される。

ここで、リング体１６に替えて、物品１１０を完全収容するコンテナ等を設けることも考えられる。しかし、コンテナ等の場合、本体部１２のサイズが大きくなり、重量も増加しやすい。一方、物品１１０の一部を外部に露出した状態で保持するリング体１６の場合、コンテナに比べて、小型かつ軽量化できる。なお、当然ながら、サイズや重量が問題にならないのであれば、リング体１６に替えて、コンテナ等を設けてもよい。

サイド部材１６Ｓの外面には、画像を表示するサイドディスプレイ４８が設けられている。サイドディスプレイ４８は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイで構成される。このサイドディスプレイ４８には、例えば、走行体１０の現在の状況（例えば「搬送中」や「右折予定」等）を示す画像や、宣伝広告用の画像、装飾用の画像等が表示される。かかるサイドディスプレイ４８を設けることで、周辺の人々の注意を喚起したり、宣伝したりできる。

走行部１４は、前後方向に並ぶ前輪２０、中輪２２、および後輪２４が、左右それぞれに一つずつ設けられている。この前輪２０、中輪２２、後輪２４は、後述する前リンク６０および後リンク６２（いずれも図１、図２では見えず）で連結されている。前リンク６０および後リンク６２は、それぞれ前リンクカバー２８および後リンクカバー３０で覆われている。前リンク６０および後リンク６２を、立ち上がり軸Ａａを中心として、相対的に揺動させることで、図２に示すように、中輪２２および本体部１２を上方に持ち上げることができるが、これについては、後述する。また、一対の中輪２２の間には、センター軸６９や固定フレーム８０等（いずれも図１、図２では見えず）が配置されるが、これらは、センターカバー３２により覆われている。

前輪２０および後輪２４は、メカナムホイールで構成される。メカナムホイールは、車輪の円周面に沿って複数の樽状の転動体２６が、車軸に対して４５度傾いた姿勢で取り付けられたホイールである。かかるメカナムホイールを設けることで、走行体１０を全方位移動させることができるが、これについても後述する。なお、中輪２２は、円周面に転動体２６を有さない、一般的な車輪で構成される。

ここで、図１、図２から明らかな通り、本例では、前リンクカバー２８を、幅方向に間隔を開けて二つ、設けている。この前リンクカバー２８それぞれの前端面には、滑り止め３４が、設けられている。滑り止め３４は、前リンクカバー２８に比べて、摩擦係数が高い素材、例えば、ゴムや高摩擦樹脂等で構成される。この滑り止め３４は、図２に示すように、本体部１２を持ち上げるために、前リンクカバー２８（ひいては前リンク６０）を後上がりに、後リンクカバー３０（ひいては後リンク６２）を前上がりに大きく傾けた際、路面に接地する。そして、この滑り止め３４が路面に接地することで、走行体１０の路面に対する意図しない動きを防止できる。また、滑り止め３４は、前リンクカバー２８に比べて柔らかい素材で構成してもよい。かかる構成とすることで、滑り止め３４は、前リンクカバー２８が、人や物に衝突した際の衝撃を和らげるクッション部材としても機能する。また、ここでは、前リンクカバー２８の前端面にのみ滑り止め３４を設けているが、前リンクカバー２８の前端面に替えて、または、加えて後リンクカバー３０の後端面にも滑り止め３４を設けてもよい。

次に、こうした走行体１０の電気的構成について図３を参照して説明する。走行体１０には、当該走行体１０の自律走行を可能にするために、通信インターフェース（以下「通信Ｉ／Ｆ」と略す）４２およびセンサ群４４が、設けられている。通信Ｉ／Ｆ４２は、外部機器と通信するためのもので、携帯電話会社等が提供する回線を利用したモバイルデータ通信や、ブルートゥース（登録商標）等を利用した中距離または近距離無線通信等を含む各種通信のためのハードウェアを含む。通信相手の外部機器としては、例えば、何らかの通信センタに設置された通信端末、個人が所有する携帯通信端末、他の走行体等が含まれる。走行体１０は、この通信Ｉ／Ｆ４２を介して、目的地情報や道路状況等を取得してもよい。

センサ群４４は、走行体１０の走行状態および周辺環境を検知する１以上のセンサを含む。こうしたセンサ群４４は、例えば、速度センサ、カメラ、ミリ波レーダ、赤外線センサ、ＬｉＤＡＲ、超音波センサ、ＧＰＳセンサ、加速度センサ、およびジャイロセンサの少なくとも一つを含む。後述するコントローラ４０は、センサ群４４で検知された検知結果および通信Ｉ／Ｆ４２を介して取得された情報に基づいて、各種モータ５０，５２，５４，５６，５８を駆動する。

バッテリ４６は、走行体１０に設けられた各種電気機器に電力を供給する。このバッテリ４６は、走行体１０に固定されていてもよい。その場合、走行体１０は、当該バッテリ４６を充電するための充電器と、当該充電器を外部電源と接続する充電ケーブルと、を有してもよい。また、バッテリ４６は、走行体１０に対して着脱自在であり、必要に応じて、走行体１０の外部に取り出されて、充電されてもよい。また、バッテリ４６は、無線で充電されてもよい。例えば、走行体１０および走行体１０の外部に、それぞれ、コイルとコンデンサを組み込み、二組のコイルとコンデンサの磁界共鳴により電力を供給する非接触充電方式を取り入れてもよい。

サイドディスプレイ４８は、上述した通り、本体部１２の側面に配置されるディスプレイである。このサイドディスプレイ４８の表示は、コントローラ４０により制御される。また、図３では、図示しないが、走行体１０は、さらに、聴覚的または視覚的に、周囲の人々に情報を提示する他の出力手段、例えば、ランプやスピーカー、ブザー等（いずれも図示せず）を有してもよい。

前輪モータ５０は、前輪２０を回転駆動させるモータである。この前輪モータ５０は、一つの前輪２０につき一つずつ設けられている。したがって、走行体１０全体では、二つの前輪モータ５０が、設けられている。同様に、後輪モータ５２は、後輪２４を回転駆動させるモータで、左右に一つずつ、合計二つ設けられている。

立ち上がりモータ５４は、前リンク６０と後リンク６２を立ち上がり軸Ａａを中心として相対的に揺動させ、これにより、本体部１２および中輪２２を持ち上げるモータである。縦振りモータ５６は、本体部１２を立ち上がり軸Ａａを中心として揺動させ、これにより、本体部１２を縦振りするモータである。横振りモータ５８は、本体部１２を、横振り軸Ａｂ回りに回転させるモータである。こうした複数のモータ５０，５２，５４，５６，５８は、十分な出力が得られるのであれば、その種類は、特に限定されない。なお、これらモータ５０，５２，５４，５６，５８は、非通電時に、その回転をロックできるブレーキ、例えば、電磁ブレーキを有してもよい。

コントローラ４０は、走行体１０に搭載された電気機器の駆動を制御する。コントローラ４０は、少なくとも、プロセッサ４０ａと、メモリ４０ｂと、を有するマイクロコンピュータである。コントローラ４０の各機能は、プロセッサ４０ａがメモリ４０ｂに格納されたプログラムを実行することにより実現される。なお、プロセッサ４０ａは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、等）や、専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。また、コントローラ４０を構成するプロセッサ４０ａは、物理的に一つである必要はなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサで構成されてもよい。同様に、メモリ４０ｂも、物理的に一つの要素である必要はなく、物理的に離れた位置に存在する複数のメモリで構成されてもよい。また、メモリは、半導体メモリ（例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ソリッドステートドライブ等）および磁気ディスク（例えば、ハードディスクドライブ等）の少なくとも一つを含んでもよい。

次に、こうした走行体１０の動作について、図４〜図６を参照して説明する。図４〜図６は、走行体１０を側方から見た模式図である。図４〜図６では、前リンク６０および後リンク６２の形状を簡略化して図示している。上述したように、前輪２０、中輪２２および後輪２４は、前リンク６０および後リンク６２を介して連結されている。また、走行部１４の中央付近には、立ち上がり軸Ａａに沿って延びるセンター軸６９が存在する。

前リンク６０は、立ち上がり軸Ａａと前輪２０との距離を拘束するもので、センター軸６９と前輪２０とを直線的に連結する。中輪２２の車軸、すなわち、中車軸６６は、前リンク６０に固定されている。したがって、中輪２２と立ち上がり軸Ａａとの距離も拘束されている。

後リンク６２は、立ち上がり軸Ａａと後輪２４との距離を拘束するもので、センター軸６９と後輪２４とを直線的に連結する。後リンク６２は、センター軸６９（ひいては立ち上がり軸Ａａ）を中心として、前リンク６０に対して揺動可能である。後リンク６２が、前リンク６０に対して揺動することで、両者の間の角度αが変更される。以下では、前リンク６０と後リンク６２とが成す角度を「リンク開き角度α」と呼ぶ。

また、本体部１２は、立ち上がり軸Ａａを中心として揺動可能となっている。本体部１２が、揺動することで、本体部１２と後リンク６２と成す角度β（以下「縦振り角度β」という）が変化する。さらに、本体部１２は、その高さ方向に延びる横振り軸Ａｂ回りに回転可能となっている。この横振り軸Ａｂ回りの回転角度を「横振り角度」と呼ぶ。この横振り角度は、走行体１０全体の前後方向と本体部１２の前後方向が一致するとき、すなわち、図１、図２の状態を０度とする。

コントローラ４０は、走行体１０を走行させる際には、図４Ｂに示すように、本体部１２の側面が走行体１０の前後方向を、本体部１２の貫通方向が走行体１０の幅方向を向くように、本体部１２を横振り軸Ａｂ回りに９０度回転させる。かかる構成とするのは、走行体１０の走行時における圧迫感を低減するためである。すなわち、本体部１２の幅方向寸法は、本体部１２の前後方向寸法よりも大きい。そのため、横振り角度が０度の場合、すなわち、水平寸法が大きい本体部１２前面が、走行体１０の前方を向いている場合、当該走行体１０を正面から見たときに、走行体１０全体が幅広で大きい印象を与える。かかる状態の走行体１０が、ユーザに近づいていくと、ユーザに圧迫感を与える。一方、横振り角度が９０度の場合、すなわち、水平寸法が小さい本体部１２側面が、走行体１０の前方を向いている場合、走行体１０を正面から見たときに、走行体１０全体が幅狭で小さい印象を与える。かかる状態であれば、走行体１０が、ユーザに近づいていっても、ユーザに与える圧迫感を小さくできる。

また、走行中、本体部１２の側面を、走行体１０の前後方向に向けることで、本体部１２の側面に設けられたサイドディスプレイ４８の表示を周辺の人々が見やすくなる。すなわち、サイドディスプレイ４８が、走行体１０の幅方向を向いている場合、当該サイドディスプレイ４８の表示を見るためには、人は、走行体１０の側方に位置するように、走行体１０とともに移動し続けなければならない。一方、サイドディスプレイ４８が、走行体１０の前後方向を向いている場合、人は、走行体１０の前後方向にいれば、当該サイドディスプレイ４８の表示を見ることができ、人が走行体１０と同じ速度で移動する必要はない。そのため、サイドディスプレイ４８を前後方向に向ければ、より多くの人に、より長く、サイドディスプレイ４８の表示を見せることができる。サイドディスプレイ４８に表示される画像は、周辺の人々への注意喚起や宣伝広告を目的としているが、サイドディスプレイ４８を前後方向に向けることで、この注意喚起や宣伝広告の効果を高めることができる。

一方、走行体１０が、物品の配送先ユーザと向かい合う位置まで到達し、物品を引き渡す際には、コントローラ４０は、図５に示すように、本体部１２の貫通方向が走行体１０の前後方向を、本体部１２の側面が走行体１０の幅方向を向くように、本体部１２の横振り角度を０度に戻す。かかる構成とすることで、物品の取り出し口であるリング体１６の前面の開口部が、配送先ユーザの正面を向くことになる。これにより、配送先ユーザは、その位置や向きを変えなくても、物品を本体部１２から取り出すことができる。

また、コントローラ４０は、この時、図５に示すように、本体部１２が僅かに後上がりに傾くように、本体部１２を立ち上がり軸Ａａ回りに縦振りさせてもよい。この場合、本体部１２の前面が斜め上方向、ひいては、配送先ユーザの頭部付近を向くことになる。この走行体１０の姿勢は、「お座り」の姿勢の犬や猫が、人の顔を見上げる際の姿勢に近いため、配送先ユーザに、当該走行体１０への愛着や親しみを与えることができる。

また、物品を引き渡す際、コントローラ４０は、図５に示すように、本体部１２および中輪２２が持ち上がるように、前リンク６０を後リンク６２に対して揺動させ、リンク開き角度αを変更させる。本体部１２を上昇させることで、本体部１２を物品が取り出しやすい高さに変更できる。

なお、リンク開き角度αを変更させた場合、当然ながら、後リンク６２と本体部１２とが成す縦振り角度βも変更させなければ、本体部１２が、大きく傾くことになる。そこで、リンク開き角度αを変更させる場合、コントローラ４０は、本体部１２が過度に傾かないように、本体部１２も立ち上がり軸Ａａを中心として揺動させる。

ここで、本体部１２の高さを変更するだけであれば、リンク開き角度αを変えるのではなく、専用の昇降機構を設けることも考えられる。例えば、走行部１４と本体部１２との間に、モータおよびスプライン軸を用いた直動機構を設け、この直動機構で本体部１２を昇降させることも考えられる。しかしながら、この場合、本体部１２の昇降のために専用の機構が必要となるため、重量増加やコストアップを招く。

また、一般に、人は、動物、特に、愛玩動物である犬や猫と類似したものに愛着や親しみを感じやすい。そして、犬や猫等の四足歩行動物は、胴体または頭部の高さを大きく変える際には、脚の姿勢を変化させることが多い。例えば、犬および猫は、前脚および後脚が地面に付き、頭部が低い位置にある「伏せ」の姿勢から、前脚を立たせることで、頭部が地面から離れた「お座り」の姿勢に変化する。上述した直動機構を利用して、走行部１４の姿勢を変えることなく、本体部１２の高さのみを変更する動きは、こうした四足歩行動物の動きと大きく異なるため、ユーザが走行体１０への親しみを感じにくい。

一方、本例のように、後リンク６２を前リンク６０に対して揺動させて、中輪２２および本体部１２を持ち上げる動きは、四足歩行動物の動き、特に、犬猫が「伏せ」の姿勢から「お座り」の姿勢に変化するときの動きに近いため、ユーザが走行体１０への親しみを感じやすくなる。

なお、こうした効果は、左右一対の前リンク６０それぞれを覆う前リンクカバー２８を、幅方向に間隔をあけて二つ設けることで、より向上できる。すなわち、二つの前リンクカバー２８が、幅方向に分かれて存在することで、この前リンクカバー２８が、四足歩行動物の「前脚」を連想させやすくなる。さらに、本例では、後リンク６２を覆う後リンクカバー３０を、その前端から後方に延びた後、左右両方向に広がるように、平面視で略Ｔ字状としている。後リンクカバー３０をかかる形状とした場合、走行体１０を後ろから見た際に、当該後リンクカバー３０が、犬猫の「臀部」を連想させやすくなる。そして、これにより、ユーザは、走行体１０を四足歩行動物に近い存在と感じやすくなり、走行体１０への親しみが向上する。

また、こうした本体部１２の持ち上げは、物品を引き渡す場合に限らず、走行体１０を特定のスペースに保管する場合にも行ってもよい。保管時に、リンク開き角度αを変えて本体部１２を持ち上げれば、走行体１０の前後方向寸法を低減でき、必要な保管スペースを低減できる。

また、本体部１２の縦振りは、本体部１２を持ち上げる時に限らず、様々な場面で行ってもよい。例えば、図６Ａに示すように、走行体１０が、傾斜面を走行する際を考える。この場合、本体部１２を水平に保つためには、本体部１２を後リンク６２に対して揺動させ、縦振り角度βを変更する必要がある。そこで、傾斜面を走行する際には、コントローラ４０は、本体部１２が水平を保つように、縦振りモータ５６を駆動してもよい。

また、本体部１２の縦振りおよび本体部１２の横振りを利用して、走行体１０から周囲の人へのメッセージを伝えるようにしてもよい。例えば、走行体１０が、配送先ユーザの正面に停止した際に、コントローラ４０は、本体部１２が一時的に前上がり傾斜になるように、縦振りさせてもよい。この場合、配送先ユーザに、走行体１０が、「お辞儀をする」、あるいは、「頷いている」ような印象を与えることができる。また、ユーザが望ましくない行動をとった場合には、コントローラ４０は、本体部１２を左右に往復するように横振りさせてもよい。この場合、当該ユーザに、走行体１０が、「頭を横に振っている」ような印象を与えることができ、当該ユーザの行動が適切でないことを把握させることができる。そして、このように走行体１０の動きで、人にメッセージを伝えることにより、ユーザは、走行体１０に対して生き物に近い印象を持ちやすくなり、走行体１０への親しみが向上する。

さらに、これまで述べた通り、走行体１０には、カメラ等のセンサが搭載されている。これらのセンサを本体部１２に設けるとともに、必要に応じて、本体部１２を揺動および横振りさせることで、センサの検知方向を変化させることができる。例えば、リング体１６の側面にカメラが設けられている場合、本体部１２を横振り軸Ａｂ回りに回転させることで、当該カメラの撮影する方向を変更できる。

また、リンク連結された片側三輪の車輪を有することで、段差や斜面も安定して走行することができる。例えば、図６Ｂに示すように、段差を乗り越えるために、前輪２０を持ち上げた際にも、残りの中輪２２および後輪２４（すなわち走行体１０全体として四輪）は、路面に接地した状態を維持できる。そのため、走行体１０の重心が安定し、走行体１０の転倒や揺れを効果的に防止できる。

ところで、本例では、リンク開き角度αを変更することで、中輪２２を持ち上げることができる。かかる構成とすることで、走行体１０を全方位移動させることができる。これについて、図７Ａ〜図７Ｃを参照して説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、走行体１０を上から見た模式図である。図７Ａ〜図７Ｃにおいて、白抜き矢印は、走行体１０の進行方向を示し、車輪の横に記載した矢印は、各車輪の回転方向を示す。すなわち、車輪の横に記載した紙面上向きの矢印は、車輪が前に進む方向の回転を示し、紙面下向きの矢印は、車輪が後に進む方向の回転を示す。以下では、車輪が前に進む方向の回転を「前進回転」、車輪が後に進む方向の回転を「後退回転」と呼ぶ。

円周面に転動体２６が設けられたメカナムホイールを用いた場合、この全方位移動が可能となる。ただし、本例において、中輪２２は、転動体２６を有さない一般的なホイールであり、横方向に移動できない。そのため、コントローラ４０は、全方位移動する際には、リンク開き角度αを変えて中輪２２を持ち上げ、メカナムホイールである前輪２０および後輪２４のみが接地した状態とする。図７Ａ〜図７Ｃでは、接地していない中輪２２を破線で図示している。

この状態で、図７Ａに示すように、前輪２０および後輪２４をそれぞれ、前後に隣接する他の車輪と逆方向、かつ、左右に隣接する他の車輪と逆方向に回転させる場合を考える。すなわち、左右片側（図示例では右側）の前輪２０を前進回転させ、後輪２４を後退回転させるとともに、左右反対側（図示例では左側）の前輪２０を後退回転させ、後輪２４を前進回転させた場合を考える。この場合、走行体１０は、当該走行体１０自身の向きを変えることなく、左右片側方向（図示例では右側）に横移動する。

また、図７Ｂに示すように、前輪２０および後輪２４をそれぞれ、前後に隣接する他の車輪と同一方向、かつ、左右に隣接する他の車輪と逆方向に回転させる場合を考える。すなわち、左右片側（図示例では右側）の前輪２０および後輪２４を後退回転させ、左右反対側（図示例では左側）の前輪２０および後輪２４を前進回転させる場合を考える。この場合、走行体１０は、その場で旋回できる。

さらに、図７Ｃに示すように、左右片側の前輪２０および左右反対側の後輪２４を前進回転させ、残りの前輪２０および後輪２４を回転させない場合、走行体１０を前方かつ左右片側方向に進むように、斜めに移動させることができる。

次に、こうした走行体１０の走行部１４の機械的な構成について、図８から図１１を参照して説明する。図８、図９は、カバーを取り外した走行体１０の一部分解斜視図であり、図８は、斜め前方から、図９は、斜め後方から見た図である。また、図１０は、センター軸６９周辺での縦断面図であり、図１１は、連結軸８６周辺での縦断面図である。

走行部１４の中央部分には、後端面および底面が開口された略箱形の固定フレーム８０が設けられている。また、この固定フレーム８０を幅方向に横切るように、センター軸６９が設けられている。センター軸６９は、立ち上がり軸Ａａと一致する位置および向きに設けられている。

センター軸６９の幅方向両端には、前リンク６０が固着されている。前リンク６０は、上述した通り、前輪２０と立ち上がり軸Ａａとの距離を拘束するもので、前輪２０とセンター軸６９を連結する。前リンク６０の形状は、特に限定されないが、本例では、前リンク６０を、その厚み方向が、走行体１０の幅方向と平行になるように配置されたプレート部材としている。前リンク６０の後端近傍には、中輪２２の車軸である中車軸６６が、前リンク６０の前端近傍には、前輪２０の車軸である前車軸６４が、それぞれ取り付けられている。したがって、センター軸６９、前輪２０および中輪２２の相対的な位置関係は、前リンク６０により拘束されている。前リンク６０には、さらに、前輪２０を回転駆動させるための前輪モータ５０が設けられている。前輪モータ５０は、一つの前輪２０に対して一つずつ、合計二つ設けられている。

また、図９に示すように、センター軸６９の軸方向中央部分には、連結フレーム７６がセンター軸６９に対して回転可能に取り付けられている。この連結フレーム７６の上面および底面には一対の後リンクプレート７２が、取り付けられる。後リンクプレート７２は、前端から後方に延びた後、左右に広がるような、平面視で略Ｔ字状のプレート部材である。この一対の後リンクプレート７２の間には、後輪モータ５２、立ち上がりモータ５４、縦振りモータ５６が、配置され、固定される。後輪モータ５２は、後輪２４を回転駆動させるモータであり、一つの後輪２４に対して一つずつ、合計二つ設けられている。後輪モータ５２の幅方向外側端部には、連結ブラケット７４が取り付けられている。この連結ブラケット７４には、後輪モータ５２の車軸である後車軸６８が取り付けられている。また、連結ブラケット７４の上面および底面には、後リンクプレート７２が、ボルト等により締結される。したがって、連結フレーム７６、後リンクプレート７２、および、連結ブラケット７４は、センター軸６９（ひいては立ち上がり軸Ａａ）と後輪２４との距離を拘束し、センター軸６９と後輪２４を連結する後リンク６２として機能する。

立ち上がりモータ５４は、前リンク６０を後リンク６２に対して揺動させることで、本体部１２および中輪２２を持ち上げるモータである。また、縦振りモータ５６は、固定フレーム８０、ひいては、当該固定フレーム８０に連結された本体部１２を、後リンク６２に対して、立ち上がり軸Ａａ回りに揺動させるモータである。これらモータと各部材との機械的な連結について図１０を参照して説明する。

図１０に示すように、センター軸６９の中央には、ベアリングを介して、連結フレーム７６が、回転可能に取り付けられている。この連結フレーム７６の上面および底面には、後リンクプレート７２が締結されている。立ち上がりモータ５４および縦振りモータ５６（図１０では見えず）は、この後リンクプレート７２に締結されている。

さらに、センター軸６９には、傘歯車である立ち上がりギヤ７０も固着されている。立ち上がりギヤ７０は、センター軸６９と強固に連結されており、センター軸６９とともに回転する。また、立ち上がりギヤ７０は、センター軸６９（ひいては立ち上がり軸Ａａ）と同心である。立ち上がりモータ５４の出力軸には、この立ち上がりギヤ７０と噛み合う傘歯車（図示せず）が取り付けられている。この立ち上がりギヤ７０およびこれと噛み合う傘歯車は、立ち上がりモータ５４の出力動力を車輪を経由することなく、前リンク６０に伝達する伝達機構として機能する。なお、当然ながら、一方のリンクに取り付けられた立ち上がりモータ５４の出力動力を車輪を経由することなく、他方のリンクに伝達できるのであれば、立ち上がりギヤ７０および傘歯車に、替えて、または、他の伝達機構を設けてもよい。例えば、他の種類の歯車や、プーリー等を設けてもよい。

立ち上がりモータ５４は、後リンクプレート７２に締結されているため、立ち上がりモータ５４の回転に伴い、立ち上がりギヤ７０とともにセンター軸６９および前リンク６０が、後リンク６２に対して立ち上がり軸Ａａを中心として揺動する。そして、これにより、前リンク６０と後リンク６２との成すリンク開き角度αが変更され、中輪２２および本体部１２が昇降する。

本体部１２が連結される固定フレーム８０は、ベアリングを介して、センター軸６９に対して回転可能に取り付けられている。この固定フレーム８０の側面には、傘歯車である縦振りギヤ７８が、固着されている。この縦振りギヤ７８は、センター軸６９（ひいては立ち上がり軸Ａａ）と同心である。縦振りモータ５６の出力軸には、この縦振りギヤ７８と噛み合う傘歯車（図示せず）が取り付けられている。さらに、縦振りモータ５６は、後リンクプレート７２に締結されているため、縦振りモータ５６の回転に伴い、縦振りギヤ７８とともに固定フレーム８０および本体部１２が、後リンク６２に対して、立ち上がり軸Ａａを中心として揺動する。

次に、本体部１２を横振り軸Ａｂ回りに回転させる機構について説明する。図８、図９に示すように、走行部１４には、支持フレーム８８が、設けられている。支持フレーム８８は、本体部１２を構成するリング体１６（図８、図９では図示せず）の底面に固着される部材である。この支持フレーム８８は、固定軸８２、横振りギヤ８４、および連結軸８６を介して、固定フレーム８０に連結されている。

すなわち、図１１に示すように、固定軸８２は、固定フレーム８０の上面に締結され、傘歯車である横振りギヤ８４は、固定軸の上面に締結される。さらに、横振りギヤ８４の上面には、連結軸８６が、締結されている。この固定軸８２、横振りギヤ８４、および連結軸８６は、横振り軸Ａｂと同心である。支持フレーム８８の底面からは、円筒状の連結リブ８８ａが突出しており、当該連結リブ８８ａは、ベアリングを介して、連結軸８６に対して回転可能に連結されている。

支持フレーム８８の底面には、さらに、横振りモータ５８が取り付けられている。この横振りモータ５８は、本体部１２を横振り軸Ａｂ回りに回転させるモータである。横振りモータ５８の出力軸には、横振りギヤ８４と噛み合う傘歯車９０が取り付けられている。この場合、横振りモータ５８の回転に伴い、支持フレーム８８および本体部１２が、横振り軸Ａｂ回りに回転する。

中輪２２および本体部１２は、例えば、次の手順で持ち上げられる。コントローラ４０は、まず、前輪モータ５０をロックし、前輪２０の回転を規制する。その状態で、コントローラ４０は、立ち上がりモータ５４を回転させ、前リンク６０を後リンク６２に対して、立ち上がり軸Ａａ回りに揺動させる。これにより、リンク開き角度αが、小さくなり、中輪２２および本体部１２が、持ち上げられる。コントローラ４０は、この立ち上がりモータ５４の回転と連動して、後輪モータ５２を前進回転させてもよい。これにより、より滑らかに、中輪２２および本体部１２が立ち上がる。ここで、中輪２２等の立ち上がりに伴い、後リンク６２の傾きが大きく変化した場合において、縦振り角度βが一定の場合、本体部１２が、大きく傾くことになる。そのため、コントローラ４０は、立ち上がりモータ５４を回転させる場合には、本体部１２が、過度に傾かないように、立ち上がりモータ５４の回転と連動して、縦振りモータ５６も回転させる。

ただし、ここで説明した立ち上がりの手順は、一例であり、少なくとも、中輪２２および本体部１２を持ち上げることができるならば、適宜、変更されてもよい。例えば、本例では、中輪２２および本体部１２を持ち上げるために、専用のモータ、すなわち立ち上がりモータ５４を設けている。しかし、かかる立ち上がりモータ５４を設けずに、前輪２０および後輪２４の回転を利用して中輪２２および本体部１２を持ち上げてもよい。すなわち、走行体１０の二つの前輪２０を後退方向に、二つの後輪２４を前進方向に回転させ、前輪２０および後輪２４を互いに近づければ、立ち上がりモータ５４がなくても、中輪２２および本体部１２を持ち上げることができる。ただし、この場合、車輪の回転制御と中輪２２の持ち上げ制御とが、連動するため、制御が複雑になりやすい。本例のように、立ち上がりモータ５４を設け、この立ち上がりモータ５４の出力動力を、車輪を経由することなく、前リンク６０または後リンク６２に立ち上がりギヤ７０を介して伝達する場合、車輪の回転制御と、中輪２２等の持ち上げ動作と、を独立して制御できるため、走行体１０の制御を簡易化できる。

次に、本願で開示する走行部１４の機構と、ロッカーボギー機構と、との相違について説明する。図１２は、本明細書で開示する走行体１０の模式図であり、図１３は、ロッカーボギー機構を搭載した走行体の模式図である。ロッカーボギー機構は、本願の走行部１４と同様に、リンク連結された片側三輪を有する。ただし、ロッカーボギー機構の場合、リンクの揺動軸、すなわち関節が、二つに分散している。すなわち、ロッカーボギー機構では、図１３に示すように、前輪２０および中輪２２が、ボギーリンク１０２で連結される。また、ボギーリンク１０２と後輪２４が、ボギーリンク１０２の上側を通るロッカーリンク１００で連結される。ボギーリンク１０２は、当該ボギーリンク１０２とロッカーリンク１００との連結箇所である第一軸１０４回りに揺動し、ロッカーリンク１００は、当該ロッカーリンク１００と本体部１２との連結箇所である第二軸１０６回りに揺動する。つまり、ロッカーボギー機構では、リンクの回転軸である関節が、上下および前後に離れて二つ、存在している。

一方、本願で開示する走行部１４の場合、これまでの説明で明らかな通り、前リンク６０および後リンク６２は、一つの立ち上がり軸Ａａを中心として揺動する。したがって、リンクの回転軸である関節は、一つにまとめられている。関節が一つにまとまることで、関節が二つに分散している場合に比べて、各リンクの姿勢の演算が簡易になる。

また、ロッカーボギー機構では、ロッカーリンク１００とボギーリンク１０２を上下に重ねている関係上、その重心が高くなりやすい。その結果、走行体全体としての重心が高くなり、走行体１０の姿勢が安定しにくい。

また、図１３に示すように、ロッカーボギー機構でも、ロッカーリンク１００およびボギーリンク１０２を揺動させることで、本体部１２を上昇させることができる。しかしながら、ロッカーボギー機構は、二つのリンクが上下に重なっているため、ロッカーリンク１００およびボギーリンク１０２を揺動させて、本体部１２を持ち上げようとしても、その持ち上げ量が小さくなりがちである。すなわち、図１２および図１３の比較から明らかな通り、関節が一つに纏まっている本願で開示する走行部１４の方が、ロッカーボギー機構に比べて、本体部１２をより大きく上昇させることができる。

以上の説明から明らかな通り、本明細書で開示する走行体１０によれば、段差や斜面も安定して走行できるため、高い踏破性が得られる。また、前リンク６０および後リンク６２を揺動させることで本体部１２を大きく上昇させることができる。これは、本体部１２のみを走行部１４に対して独立して上昇させる場合に比べて、犬猫等の四足歩行動物が起き上がるときの動きに近くなる。その結果、本明細書で開示する走行体１０によれば、人が走行体１０への親しみを覚えやすくなる。なお、これまで説明した構成は、一例であり、立ち上がり軸Ａａと前輪２０との距離を拘束する前リンク６０と、立ち上がり軸Ａａと後輪２４との距離を拘束する後リンク６２と、が互いに立ち上がり軸Ａａ回りに揺動可能に連結されているのであれば、その他の構成は、変更されてもよい。

例えば、本体部１２は、縦振り、および、横振りできなくてもよい。また、本願明細書では、中輪２２を前リンク６０に取り付けているが、中輪２２は、立ち上がり軸Ａａとの距離が拘束されるのであれば、後リンク６２や別の部材に取り付けられてもよい。

また、本明細書では、角形リングの内側に物品を保持する走行体１０を例に挙げて説明したが、本体部１２の形状は、適宜変更されてよい。例えば、角形リングの本体部１２に替えて、コンテナ状の本体部１２を設けてもよい。また、走行体１０は、物品搬送ではなく、別の目的に利用されてもよい。また、本明細書では、走行体１０を自律走行可能としているが、走行体１０は、遠隔操縦されるものでもよい。

１０ 走行体、１２ 本体部、１４ 走行部、１６ リング体、１８ サポートレール、２０ 前輪、２２ 中輪、２４ 後輪、２６ 転動体、２８ 前リンクカバー、３０ 後リンクカバー、３２ センターカバー、３４ 滑り止め、４０ コントローラ、４２ 通信Ｉ／Ｆ、４４ センサ群、４６ バッテリ、４８ サイドディスプレイ、５０ 前輪モータ、５２ 後輪モータ、５４ 立ち上がりモータ、５６ 縦振りモータ、５８ 横振りモータ、６０ 前リンク、６２ 後リンク、６４ 前車軸、６６ 中車軸、６８ 後車軸、６９ センター軸、７０ 立ち上がりギヤ、７２ 後リンクプレート、７４ 連結ブラケット、７６ 連結フレーム、７８ 縦振りギヤ、８０ 固定フレーム、８２ 固定軸、８４ 横振りギヤ、８６ 連結軸、８８ 支持フレーム、８８ａ 連結リブ、９０ 傘歯車、１００ ロッカーリンク、１０２ ボギーリンク、１１０ 物品、Ａａ 立ち上がり軸、Ａｂ 横振り軸、α リンク開き角度、β 縦振り角度。

Claims (7)

1. 本体部と、
   前記本体部の下側に設けられた走行部と、
   を備え、前記走行部は、
   左右に一つずつ設けられ、幅方向に延びる立ち上がり軸との距離が拘束された一対の中輪と、
   前記一対の中輪それぞれの前方に配置される一対の前輪と、
   前記一対の中輪それぞれの後方に配置される一対の後輪と、
   前記前輪と前記立ち上がり軸との距離を拘束する前リンクと、
   前記後輪と前記立ち上がり軸との距離を拘束する後リンクと、
   前記立ち上がり軸の昇降と連動して昇降し、前記本体部を支える固定フレームと、
   コントローラと、
   を有し、前記前リンクおよび前記後リンクは、互いに前記立ち上がり軸回りに揺動可能に連結されており、
   前記コントローラは、前記前リンクおよび前記後リンクを互いに揺動させることで前記本体部および前記中輪を持ち上げる、
   ことを特徴とする走行体。
2. 請求項１に記載の走行体であって、
   前記走行部は、さらに、
   立ち上がりモータと、
   前記立ち上がりモータの出力動力を、前記立ち上がり軸を中心とする揺動運動として、車輪を経由することなく、前記前リンクまたは前記後リンクに伝達する伝達機構と、
   を有する、ことを特徴とする走行体。
3. 請求項２に記載の走行体であって、
   前記走行部は、さらに、前記前輪を回転させる前輪モータと、前記後輪を回転させる後輪モータと、を有し、
   前記立ち上がりモータ、前記前輪モータ、および前記後輪モータは、互いに独立して駆動可能である、ことを特徴とする走行体。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の走行体であって、
   前記走行部は、さらに、前記本体部を前記立ち上がり軸を中心として揺動させる縦振りモータを有する、ことを特徴とする走行体。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の走行体であって、
   前記走行部は、さらに、前記本体部を当該本体部の高さ方向に延びる横振り軸回りに回転させる横振りモータを有する、ことを特徴とする走行体。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の走行体であって、
   前記前輪および前記後輪は、車輪の円周面に樽状の転動体が配置されたメカナムホイールであり、
   前記コントローラは、前記中輪を持ち上げさせた状態で、前記前輪および前記後輪を回転駆動させることで、前記走行体を全方位移動させる、
   ことを特徴とする走行体。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の走行体であって、
   前記走行部は、さらに、
   前記前リンクを覆う前リンクカバーと、
   前記後リンクを覆う後リンクカバーと、
   前記前リンクカバーの前端面および前記後リンクカバーの後端面の少なくとも一方に設けられた滑り止めと、
   を有する、ことを特徴とする走行体。
   

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