JP2021133717A - 移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】無限軌道を備える移動体において、段差を上り切った後の着地時の衝撃をシンプルな構成で効果的に低減できる構成を提供すること。【解決手段】ロボット１（移動体）は、本体１２と、本体１２に配置されるクローラ１６（無限軌道）と、クローラ１６の走行方向の一側の端部を本体１２から離間できる昇降機構１７と、昇降機構１７のクローラ１６の走行方向の一側の端部を本体１２から離間させる動作に連動するリンク機構１９０に連結され、リンク機構１９０の動作に連動して本体１２側から地面Ｇ側にスタビライザ用車輪１８１（先端）が移動する軸状のスタビライザ１８と、スタビライザ１８の基端側が連結され、当該スタビライザ１８の基端側を移動させることでスタビライザ１８のスタビライザ用車輪１８１の位置を調整する調整機構１９と、検知される段差に基づいて昇降機構１７及び調整機構１９を制御する制御部３５と、を備える。【選択図】図１３

Description

本発明は、無限軌道を備える移動体に関する。

従来、クローラ等の無限軌道を備える移動体において、段差を乗り越えるために本体に対する無限軌道の姿勢を変更する機能を備えるものが知られている。この種の技術について記載されているものとして非特許文献１がある。非特許文献１には、「The smart way to overcome obstacles」等において、無限軌道を本体に対して傾けた状態で段差を上り、当該段差の最上段に到達するタイミングで補助車輪を展開する車椅子が示されている。

Scalevo Wheelchair，［令和２年２月５日検索］，インターネット＜URL：https://scewo.ch/en/bro/＞

非特許文献１に開示される技術のように、補助車輪を展開すれば段差を上り切った後の着地時の衝撃を効果的に緩和できる。しかしながら、補助車輪の展開のためには、無限軌道の姿勢を変更するための機構とは別に、補助車輪を待機位置から展開位置に移動させるための機構が必要となり、構造が複雑化する。また、補助車輪を移動させるための駆動部も移動体の重量を支持する必要があり、大容量のアクチュエータが必要となってしまう。

本発明は、無限軌道を備える移動体において、段差を上り切った後の着地時の衝撃をシンプルな構成で効果的に低減できる構成を提供することを目的とする。

本発明の一態様の移動体は、本体と、前記本体に配置される無限軌道と、前記無限軌道の走行方向の一側の端部を前記本体から離間できる昇降機構と、前記昇降機構の前記無限軌道の走行方向の一側の端部を前記本体から離間させる動作に連動するリンク機構に連結され、前記動作に連動して前記本体側から地面側に先端が移動する軸状のスタビライザと、前記スタビライザの基端側が連結され、当該スタビライザの基端側を移動させることで前記スタビライザの先端の位置を調整する調整機構と、検知される段差に基づいて前記昇降機構及び前記調整機構を制御する制御部と、を備える。

本発明の一態様の無限軌道を備える移動体によれば、段差を上り切った後の着地時の衝撃をシンプルな構成で効果的に低減できる。

本発明の一実施形態に係るロボットの側面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットのクローラが接地している状態の側面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの底面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの断面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの調整機構のストロークが０ｍｍに設定されている状態をクローラの状態ごとに分けて示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの調整機構のストロークが６０ｍｍに設定されている状態をクローラの状態ごとに分けて示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの調整機構のストロークが１２０ｍｍに設定されている状態をクローラの状態ごとに分けて示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの調整機構のストロークが１８０ｍｍに設定されている状態をクローラの状態ごとに分けて示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットが段差を上り切った状態でスタビライザを展開しない例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットが段差を上り切った状態でスタビライザを展開する例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの階段を上る動作を段階的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの左右のスタビライザを独立して制御する例を示す図である。

以下、本発明の限定的ではない例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明をする。図１は、本発明の一実施形態に係るロボット１の側面図である。図１には、通常走行時のロボット１が示されている。図２は、本発明の一実施形態に係るロボット１のクローラ１６が接地している状態の側面図である。

まず、ロボット１の全体的な構成について説明する。図１から図３に示すように、本実施形態のロボット１は、本体１２と、車輪１３と、モータ１４と、クローラ１６と、昇降機構１７と、スタビライザ１８と、調整機構１９と、制御装置３０と、カメラ３１と、レーダ３２と、を含んで構成される。

本体１２は、車輪１３、モータ１４と、クローラ１６、昇降機構１７、スタビライザ１８及び調整機構１９等を支持する。本実態形態の本体１２は、枠組み状に構成される。

車輪１３は、前後左右の合計４個配置される第１の走行部である。本実施形態では、前後左右の４個の車輪のうち、後側の車輪１３ｂと前側の車輪１３ａでは異なる種類のものを用いている。後側の車輪１３ｂは、本体１３０の主動回転と本体外円上に配置されたローラ１３１の受動回転により、多方向への移動を可能とする、いわゆるオムニホイールである。これに対して前側の車輪１３ａは、ローラを有しておらず、前後方向にのみ回転する。

モータ１４は、左右一対の合計２個配置される駆動部である。モータ１４は、制御装置３０によって制御される。モータ１４の駆動力は、車輪１３に伝達される。

クローラ１６は、左右一対の合計２個配置される第２の走行部である。クローラ１６は、階段等の段差を昇降するときに用いられる無限軌道である。本実施形態では、左右一対のクローラ１６は、昇降機構１７によって本体１２に対する姿勢（角度）を変更できる。

次に、モータ１４からクローラ１６への駆動力の伝達について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るロボット１の底面図である。図４は、本発明の一実施形態に係るロボット１の断面図であり、図３のＡ−Ａ線断面図である。図４には、クローラ１６が展開された図２に示す状態に対応するロボット１の内部の様子が示されている。図５は、本発明の一実施形態に係るロボット１の斜視図である。なお、図５には、モータ１４等の一部の構成の図示が省略されている。

クローラ１６は、クラッチ１５を介してモータ１４からの駆動力を伝達される。クラッチ１５は、モータ１４の駆動力をクローラ１６に伝達する状態と、伝達しない状態と、を切り替える。本実施形態では、チェーン１５１を介してクローラ１６に駆動力を伝達する。

クローラ１６は、クローラフレーム１６０と、起動輪１６１と、複数の誘導輪１６２，１６３と、無端ベルト１６４と、を備える。クローラフレーム１６０は、起動輪１６１及び複数の誘導輪１６２，１６３を回転可能に支持する。起動輪１６１には、クラッチ１５が入っている状態では、チェーン１５１を介してモータ１４の駆動力が伝達される。無端ベルト１６４は、起動輪１６１及び複数の誘導輪１６２，１６３に掛け回される。

次に、クローラ１６の位置を変更する昇降機構１７について説明する。昇降機構１７は、本体１２の左右方向の中央に配置されるリニアアクチュエータである。昇降機構１７は、リンク機構１９０を介してクローラ１６に連結される。昇降機構１７の作用部１７５の進退動作に伴ってリンク機構１９０を介してクローラ１６が連動する。従って、昇降機構１７の進退の程度（ストローク）によってクローラ１６の本体１２に対する角度（姿勢）が決まることになる。以下の説明において昇降機構１７の進退は、作用部１７５の直線的な動作における進退のことを意味するものとする。

スタビライザ１８は、左右一対の合計２個配置される。スタビライザ１８は、軸状部１８０と、軸状部１８０の先端に配置されるスタビライザ用車輪１８１と、スタビライザ用車輪１８１が受ける荷重を検出するフォースセンサ１８２と、を備える。スタビライザ１８の軸状部１７０は、昇降機構１７の動作に連動するリンク機構１９０に連結されている。昇降機構１７によるクローラ１６の角度変更動作に連動してスタビライザ１８の位置も変更される。

調整機構１９は、スタビライザ１８用のリニアアクチュエータである。調整機構１９は、左右一対の合計２個配置される。左側の調整機構１９は、左側のスタビライザ１８に連結される。右側の調整機構１９は、右側のスタビライザ１８に連結される。

本実施形態の調整機構１９は、スタビライザ１８の基端を回転可能に支持する連結部１９１を備える。連結部１９１は調整機構１９の動作に伴って移動する。スタビライザ１８は、連結部１９１の移動によってリンク機構１９０と連動しながらその位置を変える。このように、調整機構１９の作用部１９５の進退によっても、スタビライザ１８の位置が変更される。なお、左右一対の調整機構１９は、進退の程度（ストローク）を独立して調整可能となっている。即ち、左側の調整機構１９と右側の調整機構１９で異なるストロークを設定することができる。なお、以下の説明において調整機構１９の進退は、作用部１９５の直線的な動作における進退のことを意味するものとする。

スタビライザ１８の位置は、昇降機構１７と調整機構１９によって決定される。ここで、図６〜図９を参照してクローラ１６とスタビライザ１８の位置調整について説明する。なお、以下の説明において、ロボット１の前進方向を基準としてクローラ１６の前後を説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係るロボット１の調整機構１９のストロークが０ｍｍに設定されている状態をクローラ１６の状態ごとに分けて示す側面図である。図６中の（ａ）は、昇降機構１７のストロークが０ｍｍの状態であり、クローラ１６が通常走行の位置にある状態のロボット１を示している。この状態では、クローラ１６は地面Ｇに設置していない。同（ｂ）は、昇降機構１７のストロークが３０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に少し展開している状態のロボット１を示している。この状態では、クローラ１６の後端下部のみが地面Ｇに設置している状態である。このとき、スタビライザ１８の先端下部は、地面Ｇに接触していない。同（ｃ）は、昇降機構１７のストロークが６０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に大きく展開している状態のロボット１を示している。この状態では、クローラ１６下部の略全面が地面Ｇに接地している状態である。なお、調整機構１９のストロークが０ｍｍの場合は、クローラ１６が大きく展開していたとしても、スタビライザ１８の先端であるスタビライザ用車輪１８１は地面Ｇに接触していない、又は接触していても僅かに接触しているだけの状態となる。

図７は、本発明の一実施形態に係るロボット１の調整機構１９のストロークが６０ｍｍに設定されている状態をクローラ１６の状態ごとに分けて示す側面図である。図７中の（ａ）は、昇降機構１７のストロークが０ｍｍの状態であり、クローラ１６が通常走行の位置にある状態のロボット１を示している。この状態では、スタビライザ１８のストロークが延びても、地面Ｇに近づくことはない。同（ｂ）は、昇降機構１７のストロークが３０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に少し展開している状態のロボット１を示している。この状態でも、クローラ１６の後端下部のみが地面Ｇに設置している状態である。このとき、スタビライザ１８の先端は、地面Ｇに接触していないが、図６（ｂ）に示す状態よりも地面Ｇに近づいている。同（ｃ）は、昇降機構１７のストロークが６０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に大きく展開している状態のロボット１を示している。調整機構１９のストロークが６０ｍｍの場合は、スタビライザ１８のスタビライザ用車輪１８１が地面Ｇに接触する状態となる。なお、図７（ｃ）に示す状態では、クローラ１６後端下部よりも前側が、地面Ｇから離間している状態となっている。

図８は、本発明の一実施形態に係るロボット１の調整機構１９のストロークが１２０ｍｍに設定されている状態をクローラ１６の状態ごとに分けて示す側面図である。図８中の（ａ）は、昇降機構１７のストロークが０ｍｍの状態であり、クローラ１６が通常走行の位置にある状態のロボット１を示している。この状態では、スタビライザ１８のストロークが延びても、地面Ｇに近づくことはない。同（ｂ）は、昇降機構１７のストロークが３０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に少し展開している状態のロボット１を示している。この状態では、クローラ１６の後端下部のみが地面Ｇに設置するとともにスタビライザ１８の先端に位置するスタビライザ用車輪１８１が地面Ｇに接触している。スタビライザ１８が地面Ｇに接触していることにより、クローラ１６の前側が、図６（ｂ）に示す状態よりも地面Ｇから離間している。同（ｃ）は、昇降機構１７のストロークが６０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に大きく展開している状態のロボット１を示している。このように、調整機構１９のストロークが１２０ｍｍの場合は、図７（ｃ）に示す状態よりも、クローラ１６の前側下部が地面Ｇから大きく離間することになる。

図９は、本発明の一実施形態に係るロボット１の調整機構１９のストロークが１８０ｍｍに設定されている状態をクローラ１６の状態ごとに分けて示す側面図である。図９中の（ａ）は、昇降機構１７のストロークが０ｍｍの状態であり、クローラ１６が通常走行の位置にある状態のロボット１を示している。この状態では、スタビライザ１８のストロークが延びても、地面Ｇに近づくことはない。同（ｂ）は、昇降機構１７のストロークが３０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に少し展開している状態のロボット１を示している。この状態では、クローラ１６の前側下部が、図８（ｂ）や図８（ｃ）に示す状態よりも地面Ｇから離間している。同（ｃ）は、昇降機構１７のストロークが６０ｍｍの状態であり、クローラ１６が相対的に大きく展開している状態のロボット１を示している。調整機構１９のストロークが１８０ｍｍの場合は、図９（ｂ）に示す状態よりも図９（ｃ）に示す状態の方が、クローラ１６の前側と地面Ｇの間隔が小さくなる。これは、昇降機構１７のストロークが大きくなることで本体１２が前側に傾いているためである。

以上、昇降機構１７のストロークと調整機構１９のストロークの関係について説明した。本実施形態では、段差を上り切った状態でスタビライザ１８を展開することで、ロボット１が段差を上り切った状態で受ける衝撃を緩和することができる。スタビライザ１８を用いた衝撃の緩和について図１０の例と図１１の例を比較して説明する。

図１０は、本発明の一実施形態に係るロボット１が段差を上り切った状態でスタビライザ１８を展開しない例を示す図である。図１０（ａ）では、昇降機構１７のストロークを６０ｍｍとし、調整機構１９のストロークを０ｍｍで維持したまま段差ＧＴを上っている状態が示される。図１０（ｂ）には、図１０（ａ）の状態を保持したまま段差ＧＴを上り切った状態が示される。図１０（ｂ）に示す状態では、スタビライザ１８の先端がクローラ１６の下面よりも奥側に位置する。このため、図１０（ｂ）に示す状態の後、ロボット１がスタビライザ１８によって衝撃が吸収されることなく、クローラ１６の前側が地面Ｇに接触することになってしまう。

これに対して、図１１は、本発明の一実施形態に係るロボット１が段差ＧＴを上り切った状態でスタビライザ１８を展開する例を示す図である。図１１（ａ）は、図１０（ａ）に示す状態と同じである。一方、図１１（ｂ）は、調整機構１９のストロークを例えば１２０ｍｍに設定しており、スタビライザ１８の先端に位置するスタビライザ用車輪１８１がクローラ１６の下面よりも下側に位置する。これによって、図１１（ｂ）に示す状態の後でもスタビライザ１８に支えられながらロボット１が段差ＧＴを上り切ることになる。

次に、図１２を参照して本実施形態のロボット１の電気的な構成の一例を説明する。図１２は、本発明の一実施形態に係るロボット１の機能ブロック図である。ロボット１が備える電気的構成の一部が示される。

図１２に示すように、制御装置３０には、各種のセンサ類と各種の駆動手段が電気的に接続される。各種のセンサ類は、例えば、カメラ３１、レーダ３２及びフォースセンサ１８２等である。カメラ３１は、画像又は動画等を取得する。レーダ３２は、対象物までの距離を測定する。各種の駆動手段は、例えば、モータ１４、昇降機構１７及び調整機構１９等である。

制御装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置、入出力インターフェース、外部記憶装置等を備えるコンピュータである。入出力インターフェースは、液晶ディスプレイ等のタッチパネルや操作ボタン等の入力部やスピーカ等の各種ハードウェアで構成され、各種情報を出力する出力部である。なお、制御装置３０は、図１２に図示した以外にも、バッテリ、ジャイロセンサ、ＧＰＳ、等の各種の電子部品を備える構成であってもよい。

制御装置３０は、機能ブロックとして、各種の制御を実行する制御部３５と、各種の情報を記憶する記憶部３６と、外部機器との通信を行う通信部３７と、を備える。これらの機能ブロックは、上述のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、入出力インターフェース、外部記憶装置等のハードウェアによって実現される。例えば、ＲＯＭに記録されているプログラム、又は、記憶部からＲＡＭにロードされたプログラムに従ってロボット１を制御するための各種の処理を実行するＣＰＵによって制御部３５が構成される。記憶部３６は、ハードディスクやＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、各種情報を記憶する。通信部３７は、インターネットを含むネットワークを介してユーザ端末等の他の装との間で行う通信を制御する制御機器によって構成される。なお、上述の制御装置３０の構成は一例であり、特に当該構成に限定されるわけではない。

制御部３５は、ロボット１の走行制御を実行する。前述のように、後側の車輪１３ｂは、多方向への移動が可能なオムニホイールなので、回転差によって旋回移動等の多方向への移動が可能となっている。制御部３５が、左右のモータ１４の回転数を調整することにより、左右の車輪１３の回転差を生じさせて旋回等の方向を変える移動が可能となっている。即ち、本実施形態のロボット１は、車輪１３の向きを変更するためのステアリング機構を備えることなく、所望の方向への移動が可能となっている。

また、制御部３５は、地図情報に基づいてロボット１を所定の目的地まで移動させる制御を実行する。地図情報は、記憶部３６に記憶されていてもよいし、通信部３７を介して外部から取得してもよい。本実施形態の地図情報は、高低差を示す情報を含む三次元地図情報である。これによってロボット１は、地図情報に基づいて段差や階段等の始まりと終わりを認識することが可能となっている。

制御部３５は、段差ＧＴ（階段ＧＳ）の開始位置及び終了位置、段差ＧＴを上っている及び段差ＧＴを降りている等のロボット１の状況等を、記憶部３６に記憶される地図情報やカメラ３１、レーダ３２の外部情報等に基づいて検知できるように構成される。そして、制御部３５は、地図情報等に基づいて段差を上る必要がある場所に到達すると段差ＧＴを上るための上昇制御を行う。また、制御部３５は、地図情報等に基づいて段差ＧＴを降りる必要がある場所に到達すると段差ＧＴを降りるための下降制御を行う。上昇制御及び下降制御では、昇降機構１７及び調整機構１９のそれぞれのストロークを変更する処理が行われる。

次に、図１３を参照してロボット１の上昇制御の一例を説明する。図１３は、本発明の一実施形態に係るロボット１の階段ＧＳを上る動作を段階的に示す図である。

図１３中の（ａ）は、平坦な地面Ｇを走行する通常走行モードのロボット１が示されている。この状態では、モータ１４の駆動力が車輪１３のみに伝達されるようにクラッチ１５が制御部３５によって制御されている。従って、クローラ１６は駆動されていない状態である。また、この状態では、昇降機構１７のストロークは０ｍｍであり、調整機構１９のストロークも０ｍｍである。なお、調整機構１９のストロークについては、６０ｍｍ、１２０ｍｍ、１８０ｍｍに設定していたとしても、上述の通り、地面Ｇに設置するわけではない。

図１３中の（ｂ）は、階段ＧＳを上り始めた初期上昇モードのロボット１が示されている。この状態では、モータ１４の駆動力がクローラ１６に伝達されるように、クラッチ１５が切り替えられる。また、この状態では、昇降機構１７によってクローラ１６が展開するとともに、調整機構１９によってスタビライザ１８も展開する。例えば、通信部３７は、昇降機構１７のストロークを３０ｍｍにし、調整機構１９のストロークを１２０ｍｍにする処理を実行する。

本実施形態では、通常走行モードから初期上昇モードに遷移するタイミングは、カメラ３１、レーダ３２、記憶部３６に記憶される地図情報及び外部からの階段ＧＳがあることを示す段差情報の取得等に基づいて制御部３５が決定する。制御部３５は、段差が無いと判定されている間は段差情報を監視し続ける。

段差情報を取得する例について説明する。制御部３５は、記憶部３６に記憶される地図情報と、ロボット１の位置を示す位置情報と、に基づいて段差情報を取得してもよい。例えば、制御部３５は、ロボット１が地図上で段差が有ることを示す位置に到達したときに段差があると判定する。

図１３中の（ｃ）は、階段ＧＳを上っている途中の階段上昇モードのロボット１が示されている。この状態では、昇降機構１７によってクローラ１６が更に展開するとともに、調整機構１９によってスタビライザ１８が元の位置に戻される。例えば、制御部３５は、昇降機構１７のストロークを６０ｍｍにし、調整機構１９のストロークを０ｍｍにする処理を実行する。調整機構１９によってスタビライザ１８が待機位置に戻されることにより、スタビライザ１８の段差への干渉を回避できる。

本実施形態では、初期上昇モードから階段上昇モードに遷移するタイミングは、カメラ３１、レーダ３２、記憶部３６に記憶される地図情報及び外部からの階段ＧＳがあることを示す情報の取得等に基づいて制御部３５が決定する。

図１３中の（ｄ）は、階段ＧＳを上り切った上昇完了モードのロボット１が示されている。この状態では、昇降機構１７によってクローラ１６の展開状態が維持された状態で、調整機構１９によってスタビライザ１８が再び展開される。例えば、通信部３７は、昇降機構１７のストロークを６０ｍｍで維持しつつ、調整機構１９のストロークを６０ｍｍにする処理を実行する。この処理により、スタビライザ１８が展開した状態となるため、図１３中の（ｄ）に示す状態の後、ロボット１が前側に倒れ込んでもスタビライザ１８によってロボット１全体が受ける衝撃が効果的に緩和される。

本実施形態では、階段上昇モード（図１３中の（Ｃ）に示した状態）から上昇完了モード（図１３中の（ｄ）にした状態）への遷移は、ロボット１が階段を上り切る直前に行われる。例えば、ロボット１の重心が階段の最上段に到達する前に階段上昇モードからから上昇完了モードになるように、制御部３５が昇降機構１７及び調整機構１９を制御する。

なお、クローラ１６の前側下部が地面Ｇに接地するまで、フォースセンサ１８２によってスタビライザ１８の先端であるスタビライザ用車輪１８１の地面Ｇへの接地が維持されることが好ましい。

以上、階段ＧＳを上るときのロボット１の動作について説明した。次に、ロボット１が階段ＧＳを降りるときの制御について説明する。ロボット１が階段ＧＳを下りるときは、制御部３５は、昇降機構１７によってクローラ１６を段差に沿うように傾ける制御を実行する。また、制御部３５は、フォースセンサ１８２の検知情報に基づいて調整機構１９のストロークを制御する。

本実施形態では、ロボット１の重心が段差よりも進行方向側に進んだと判定された場合に、調整機構１９のストロークを０ｍｍに設定し、スタビライザ１８を本体１２側に沿わせる状態とする。例えば、フォースセンサ１８２の検知情報に基づいてスタビライザ１８が地面Ｇに接触しなくなったことを検知すると、制御部３５がロボット１の重心が段差に入ったと判定する。これによって、段差を降りる途中でスタビライザ１８が当該段差に接触する事態の発生を回避できる。

調整機構１９のストロークは０ｍｍに設定された状態で昇降機構１７によってクローラ１６を展開した状態で行われる。本実施形態では、ロボット１が階段を降り切ったことは、高低差の情報を含む三次元地図情報によって検知される。

次に、図１４を参照して左右一対のスタビライザ１８の制御の一例について説明する。図１４は、本発明の一実施形態に係るロボット１の左右のスタビライザ１８を独立して制御する例を示す図である。

図１４中の（ａ）は、左右のスタビライザ１８を同期して制御するロボット１の例が示されている。図１４中の（ａ）に示すように、左右のスタビライザ１８の制御が同期している場合、地面Ｇに凸部ＧＡがあると、紙面右側のスタビライザ１８が凸部ＧＡの上面に接触した状態し、紙面左側のスタビライザ１８が地面Ｇに接触しない状態となる。

これに対して、図１４中の（ｂ）は、左右のスタビライザ１８を独立して制御するロボット１の例が示されている。図１４中の（ｂ）に示すように、左右のスタビライザ１８の制御が独立している場合、地面Ｇに凸部ＧＡがあっても、紙面右側のスタビライザ１８が凸部ＧＡの上面に接触しつつ、紙面左側のスタビライザ１８が地面Ｇに接触する状態とすることができる。即ち、この制御では、地面Ｇの形状に追従するように、左右の調整機構１９のストロークが調整されることになる。

本実施形態では、スタビライザ１８に配置されるフォースセンサ１８２が検知する値に基づいてスタビライザ１８の展開状態（調整機構１９のストローク）が調整されることになる。

次に、昇降機構１７及び調整機構１９をリフト機能として使用する場合について説明する。平らな地面Ｇにおいて、昇降機構１７のストロークを調整するとともに調整機構１９のストロークを調整することにより、本体１２の位置を上昇させることができる。例えば、図９（ｃ）に示すような状態にすることで、本体１２を通常走行よりも上方の位置に移動させることができる。本体１２に搬送物を保持させ、所定の位置で本体１２を上方位置に移動させることで、当該搬送物の受け渡しを容易に行うことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態は、以下の各構成により、有利な効果を奏する。

本発明の実施形態に係るロボット１（移動体）は、本体１２と、本体１２に配置されるクローラ１６（無限軌道）と、クローラ１６の走行方向の一側の端部を本体１２から離間できる昇降機構１７と、昇降機構１７のクローラ１６の走行方向の一側の端部を本体１２から離間させる動作に連動するリンク機構１９０に連結され、リンク機構１９０の動作に連動して本体１２側から地面Ｇ側にスタビライザ用車輪１８１（先端）が移動する軸状のスタビライザ１８と、スタビライザ１８の基端側が連結され、当該スタビライザ１８の基端側を移動させることでスタビライザ１８のスタビライザ用車輪１８１の位置を調整する調整機構１９と、検知される段差に基づいて昇降機構１７及び調整機構１９を制御する制御部３５と、を備える。

これにより、スタビライザ１８が昇降機構１７の動作に連動するので、昇降機構１７の駆動力を利用してスタビライザ１８を待機位置から展開位置に移動させることができる。スタビライザ１８のためだけに大きなアクチュエータを複数備える必要がなくなり、クローラ１６及びスタビライザ１８を移動させるための機構の部品点数を低減できる。即ち、従来技術の構成に比べ、必要な部品や重量を減らしつつ、移動体が段差を上り切った後の着地の安定性を高めることができる。更に、昇降機構１７及び調整機構１９によって本体１２を上方にリフトすることもでき、搬送物の運搬等、種々の用途に適用できるロボット１をシンプルな構成で実現できる。

また、本実施形態の制御部３５は、段差を上り切ったことを検知すると、調整機構１９によってスタビライザ１８のスタビライザ用車輪１８１（先端）を地面Ｇ側に移動させる制御を行う。

これにより、段差を上り切った後の着地時の衝撃をスタビライザ１８によって確実に吸収することができる。

また、本実施形態の制御部３５は、段差を降りることを検知すると、調整機構１９によってスタビライザ１８を本体１２側に移動させる制御を行う。

これにより、段差を降りているときにスタビライザ１８が地面Ｇに接触する事態の発生を確実に防止することができる。

また、本実施形態の制御部３５は、高低差を含む地図情報を取得し、当該地図情報に基づいて段差を検知して昇降機構１７及び調整機構１９を制御する。

これにより、地図情報に基づいて段差を確実に検知し、人の操作等がなくても段差の昇降を自律的に行うことができる。

また、本実施形態のスタビライザ１８は、左右方向で間隔をあけて２個配置されており、調整機構１９は、スタビライザ１８の数に対応して２個配置されており、制御部３５は、左右の調整機構１９のそれぞれを独立して制御可能である。

これにより、凹凸があるような段差を昇降する場合でも、調整機構１９によって左右のスタビライザ１８の位置を独立して調整でき、スタビライザ１８の先端位置を路面の形状に追従するように制御できる。従って、段差を降りるときや段差を上り切った後のロボット１の走行をより安定化させることができる。

また、本実施形態のスタビライザ１８は、地面Ｇとの接触を検知するフォースセンサ１８２を有する。

これにより、スタビライザ１８の地面Ｇの接触状況に基づいて調整機構を調整することができ、実際の状況に応じたスムーズな昇降動作が可能となる。

また、本実施形態のロボット１は、本体１２に配置される車輪１３と、車輪１３に駆動力を伝達するモータ１４（駆動部）と、モータ１４からの駆動力をクローラ１６に伝達する状態と伝達しない状態を切り替えるクラッチ１５と、を備え、制御部３５は、段差を検知していない場合は、クラッチ１５によってクローラ１６に駆動力を伝達しない状態で車輪１３によって走行し、段差を検知した場合は、クラッチ１５によってクローラ１６に駆動力を伝達し、クローラ１６によって段差を昇降する。

これにより、平らな道では車輪１３によって走行し、階段ＧＳ等の段差ＧＴがある場合はクローラ１６を利用して当該段差ＧＴを昇降することができる。状況に応じて走行手段を切り替えることができるとともに着地時の衝撃を吸収することができるロボット１をシンプルな構成で実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

上記実施形態では、昇降機構１７及び調整機構１９のストロークを変更する構成を例として説明したが、昇降機構１７及び調整機構１９の構成が限定されるわけではない。例えば、昇降機構１７及び調整機構１９のストロークは上記の固定値だけではなく、状況に応じて長さを変更する構成としてもよい。

上記実施形態では、車輪１３ｂは、オムニホイールであるが、メカナムホイールであってもよい。また、オムニホイールやメカナムホイールに替えて車輪の向きを変更するステアリング機構を備えてもよい。

上記実施形態では、制御部３５が三次元地図情報に基づいて段差の開始及び段差の終了を判定する構成を例として説明したが、この構成に限定されない。例えば、カメラ３１が取得した画像又は当該画像を加工した画像情報やレーダ３２が取得した情報等に基づいて段差の有無を制御部３５によって判定してもよい。この場合、段差が有ると判断するための基準高さを予め設定し、取得した画像と当該基準高さを比較して段差の有無を判定してもよい。より具体的には、車輪１３の半径の７０％を超えるものを基準高さとして設定してもよい。あるいは、モータ１４の電流値又はトルクを監視し、予め設定される異常パターンと合致した場合に段差が有ると制御部３５が判定する構成としてもよい。例えば、車輪１３が段差に接触した状態では車輪１３を駆動するモータ１４の電流値が通常とは異なるパターンを示すように変化する。そこで、電流値が所定の閾値を超えた場合は、段差が有ると制御部３５が判断するように構成してもよい。あるいは、電流値と同様に車輪１３が段差に接触している状態では、トルクも通常とは異なるパターンを示すので、トルクセンサを配置し、制御部３５がトルクセンサのトルクを監視する構成としてもよい。この場合、制御部３５は、トルクセンサのトルクが予め設定されている閾値に入った場合に段差が有ると判定されることになる。

上記実施形態では、四輪走行するロボット１を移動体の例として説明したが、本発明の移動体はロボットに限定されるわけではない。人が搭乗する車両や車椅子に本発明を適用することができる。例えば、人が搭乗する車両や車椅子の場合は、段差情報を送信できる操作部を配置し、該操作部によって段差情報が制御部に送信される構成としてもよい。

１ ロボット（移動体）
１２ 本体
１６ クローラ（無限軌道）
１７ 昇降機構
１８ スタビライザ
１９ 調整機構
３５ 制御部
１８２ フォースセンサ（センサ）

Claims (7)

1. 本体と、
   前記本体に配置される無限軌道と、
   前記無限軌道の走行方向の一側の端部を前記本体から離間できる昇降機構と、
   前記昇降機構の前記無限軌道の走行方向の一側の端部を前記本体から離間させる動作に連動するリンク機構に連結され、前記動作に連動して前記本体側から地面側に先端が移動する軸状のスタビライザと、
   前記スタビライザの基端側が連結され、当該スタビライザの基端側を移動させることで前記スタビライザの先端の位置を調整する調整機構と、
   検知される段差に基づいて前記昇降機構及び前記調整機構を制御する制御部と、
   を備える移動体。
2. 前記制御部は、前記段差を上り切ったことを検知すると、前記調整機構によって前記スタビライザの先端を地面側に移動させる制御を行う請求項１に記載の移動体。
3. 前記制御部は、前記段差を降りることを検知すると、前記調整機構によって前記スタビライザを前記本体側に移動させる制御を行う請求項１又は２に記載の移動体。
4. 前記制御部は、高低差を含む地図情報を取得し、当該地図情報に基づいて段差を検知して前記昇降機構及び前記調整機構を制御する請求項１から３の何れかに記載の移動体。
5. 前記スタビライザは、左右方向で間隔をあけて２個配置されており、
   前記調整機構は、前記スタビライザの数に対応して２個配置されており、
   前記制御部は、左右の前記調整機構のそれぞれを独立して制御可能な請求項１から４の何れかに記載の移動体。
6. 前記スタビライザは、地面との接触を検知するセンサを有する請求項１から５の何れかに記載の移動体。
7. 前記本体に配置される車輪と、
   前記車輪に駆動力を伝達する駆動部と、
   前記駆動部からの駆動力を前記無限軌道に伝達する状態と伝達しない状態を切り替えるクラッチと、
   を備え、
   前記制御部は、
   段差を検知していない場合は、前記クラッチによって前記無限軌道に駆動力を伝達しない状態で前記車輪によって走行し、
   段差を検知した場合は、前記クラッチによって前記無限軌道に駆動力を伝達し、前記無限軌道によって段差を昇降する請求項１から６の何れかに記載の移動体。

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