JP2022081064A - クローラ式移動ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】段差等の障害物を乗り越えることができる優れた走行性能を発揮し、且つ、滑り易い山の斜面等を安全に走行することができるクローラ式移動ロボットを提供する。【解決手段】左右に設けられた一対の主クローラ２０と、主クローラ２０の前輪２１と同軸に設けられて主クローラ２０とは独立して回動自在な左右一対のアーム部５０と、アーム部５０に設けられて主クローラ２０と同期して回転する左右一対の補助クローラ４０と、を備え、主クローラ２０及び補助クローラ４０の少なくとも一方の外周には、左右方向に延在し端面３４が外側に突出し主面３３が回転方向に向かう板状のスパイク部３５が設けられており、端面３４には、凹部３６が形成されている。これにより、主クローラ２０と補助クローラ４０を駆動し、凹部３６が形成されたスパイク部３５に走行面を引っ掛けるようにして動力を伝達して、滑り易い斜面等を安全に走行することができる。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 令和１年１１月２０日に、アグリビジネス創出フェア２０１９にて発表。

本発明は、無限軌道を備えたクローラ式移動ロボットに関する。

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ロボットとして、クローラによって走行するクローラ式移動ロボットが知られている。この種のクローラ式移動ロボットでは、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。

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。このような構成により、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。

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。また、無限軌道帯の表面には、障害物に対する走行性を高めるため、合成樹脂等からなる半円柱状のトラックシューが、進行方向に対し直交するよう一定の間隔で取り付けられている。

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、ベルトを周回させる方式のクローラでは、走行面に対してベルトが滑り易く、山の斜面等の走行が困難であるという問題点があった。

また、特許文献２に開示された従来技術のように、合成樹脂等からなる半円柱状のトラックシューを用いたクローラについても同様に、湿った傾斜地等の走行では、クローラが進行方向及び側方に滑り易いという問題点があった。

また、特許文献１に開示された従来技術のように、回動不能状態の前クローラと、上方へは回動が阻止されている後クローラと、が設けられている構成では、主クローラの前後に前クローラと後クローラが突出し、クローラ式走行車の前後方向の寸法が大きくなる。そのため、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。このように、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。

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、段差等の障害物を乗り越えることができる優れた走行性能を発揮し、且つ、滑り易い山の斜面等を安全に走行することができるクローラ式移動ロボットを提供することにある。

本発明のクローラ式移動ロボットは、本体の左右に設けられた一対の主クローラと、前記本体の左右側部に前記主クローラの最前輪と同軸に設けられて前記主クローラとは独立して回動自在な左右一対のアーム部と、前記アーム部に設けられて前記主クローラと同期して回転する左右一対の補助クローラと、を備え、前記主クローラ及び前記補助クローラの少なくとも一方の外周には、左右方向に延在し端面が外側に突出し主面が回転方向に向かう板状のスパイク部が設けられており、前記端面には、凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明のクローラ式移動ロボットによれば、本体の左右に設けられた一対の主クローラと、本体の左右側部に主クローラの最前輪と同軸に設けられて主クローラとは独立して回動自在な左右一対のアーム部と、アーム部に設けられて主クローラと同期して回転する左右一対の補助クローラと、を備えている。このような構成により、回動自在なアーム部の先端を本体の前方に向けることにより、主クローラと同期して回転する補助クローラを本体の前方に突出させることができる。そして、補助クローラを有するアーム部の傾斜は、走行場所の段差や傾斜に応じて好適に調整可能である。これにより、主クローラと傾斜調整可能な補助クローラとによって、段差等の障害物や傾斜のある走行面に対して走行のための動力を好適に伝達することができ、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、滑り易い山の斜面等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、アーム部の軸が主クローラの最前輪と同軸に設けられることにより、アーム部の長さを短く抑えつつ、アーム部及び補助クローラを本体から前方に長く突き出すことができる。これにより、補助クローラやそれを駆動するモータ等の大型化を抑えつつ、クローラ式移動ロボットの障害路走行性能を高めることができる。

また、アーム部の軸が主クローラの最前輪と同軸に設けられることにより、アーム部を、その先端が本体の後方を向くように回動させて補助クローラを本体の側部に沿って配置することができる。これにより、クローラ式移動ロボットの全長を短くして、アーム部及び補助クローラが邪魔にならないようにして、狭所における旋回を可能とし、クローラ式移動ロボットの走行性能を高めることができる。

また、主クローラ及び補助クローラの少なくとも一方の外周には、左右方向に延在し端面が外側に突出し主面が回転方向に向かう板状のスパイク部が設けられている。これにより、スパイク部の主面で走行面を引っ掛けるようにして走行面に走行動力を伝達することができる。よって、湿った土壌や落葉の上等、非常に滑り易い山の斜面等であってもスパイク部で動力を伝えて効率良く走行することができる。

また更に、本発明のクローラ式移動ロボットによれば、スパイク部の端面には、凹部が形成されている。これにより、スパイク部の左右方向への滑りが抑えられる。即ち、板状のスパイク部が走行する地面に喰い込んで進行方向への滑りが抑制されると共に、クローラ式移動ロボットに対して左右方向の力が作用しても、スパイク部の端面に形成されている凹部が地面に引っ掛かるようになって、左右方向への動きが抑えられる。よって、クローラ式移動ロボットは、整備されていない山地の滑り易い斜面等であっても、前後左右に滑ることなく安全に走行することができる。

また、本発明のクローラ式移動ロボットによれば、前記主クローラ及び前記補助クローラは、無限軌道チェーンを有し、前記主クローラ及び前記補助クローラの少なくとも一方の前記無限軌道チェーンの外周部には、前部と後部が曲折されて一対の前記スパイク部が形成されている溝形鋼状の接地部材が取り付けられても良い。このような構成により、クローラ式移動ロボットが走行面に対して前後方向または左右方向に滑ってしまうことを防止することができる。また、無限軌道チェーンの組み立て、及び優れた滑り止め効果が得られる接地部材の加工や取り付けが容易である。

また、本発明のクローラ式移動ロボットによれば、前記凹部は、Ｖ字溝形状に形成されており、前記端面は、左右両端近傍の突出高さが低くなるよう傾斜していても良い。これにより、地面に対するスパイク部の喰い込みが良くなり、前後左右方向への優れた滑り止め効果が得られる。

また、本発明のクローラ式移動ロボットによれば、前記本体の後部には、後方斜め上に延在して先端部近傍に回転輪が取り付けられている転倒防止部材が設けられても良い。これにより、段差を登る際に転倒防止部材が本体を後方から移動可能に支え、クローラ式移動ロボットが後方に転倒してしまうことを防止することができる。よって、大きな障害物を乗り越えることが可能な優れた走行性能が得られる。

また、本発明のクローラ式移動ロボットによれば、前記本体には、周辺を撮影する撮像手段と、周辺の環境情報を計測する環境検出手段と、前記本体の位置を検出する位置検出手段と、前記主クローラ及び前記補助クローラの駆動を制御する制御手段と、が設けられており、前記制御手段と無線通信可能に構成されて前記本体から離れて前記主クローラ及び前記補助クローラの動きを制御する遠隔操作装置を備え、前記遠隔操作装置は、前記撮像手段、前記環境検出手段及び前記位置検出手段で検出された情報を表示可能な表示部を有しても良い。このような構成により、操作者は、クローラ式移動ロボットを直接視認することができない場所から、遠隔操作装置を用いて、クローラ式移動ロボットの周囲の状況を正確に把握して、クローラ式移動ロボットを安全に操作することができる。また例えば、歩行や一般車両による走行が難しい山地等において、温度、湿度、気圧、風速、積雪量等の環境データを正確に計測することができ、林業や農業等のデータとして活用することができる。また、植物の育成状況等も正確に把握することができる。

本発明の実施形態に係るクローラ式移動ロボットの透視図である。 本発明の実施形態に係るクローラ式移動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クローラ式移動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クローラ式移動ロボットの後輪付近の側面図である。 本発明の実施形態に係るクローラ式移動ロボットのアーム部が（Ａ）前方に展開されている状態、（Ｂ）上方に回動されている状態、（Ｃ）後方に回動されている状態、を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るクローラ式移動ロボットの接地部材を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るクローラ式移動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。

以下、本発明の実施形態に係るクローラ式移動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クローラ式移動ロボット１０の透視図である。クローラ式移動ロボット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、林業や山間農業における栽培データの取得や、災害発生時における要救助者の発見、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、クローラ式移動ロボット１０は、本体部１１の左右に主たる無限軌道である主クローラ２０と、主クローラ２０と同期して回転する従たる無限軌道である補助クローラ４０と、を備えている。

本体部１１は、略箱状の形態をなし、その両側方に、主クローラ２０が取り付けられている。主クローラ２０は、無限軌道チェーン２４（図２参照）を有し、無限軌道チェーン２４の外周部には、走行面に接触する接地部材３０が取り付けられている。

クローラ式移動ロボット１０は、左右側部に主クローラ２０の最前輪である前輪２１（図２参照）と同軸に設けられて主クローラ２０とは独立して回動自在な左右一対のアーム部５０を有する。アーム部５０には、補助クローラ４０が設けられている。

補助クローラは、無限軌道チェーン４６（図２参照）を有し、無限軌道チェーン４６の外周部には、走行面に接地する部材として、例えば、合成ゴム材料等の弾性体から形成された断面略半円形状の筒状部材から形成された接地ゴム部材４７が設けられている。接地ゴム部材４７は、略半円状の曲面を外側とし、左右方向に延在するよう無限軌道チェーン４６に固定されている。

このように本体部１１の側方に設けられた主クローラ２０と、回動自在なアーム部５０に設けられた補助クローラ４０と、を有することにより、クローラ式移動ロボット１０は、不整地等の走行が可能となる。

クローラ式移動ロボット１０は、本体部１１の上部に、撮像装置１３を備えている。撮像装置１３は、全方向の撮像が可能な３６０度カメラである。このような撮像装置１３を有することにより、周囲の状況を正確に把握することができる。例えば、森林における植物の生育状態等を高精度に観察して記録することもできる。

また、本体部１１の上部には、他の撮像装置として、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。

本体部１１の前面には、距離センサ１６が取り付けられている。距離センサ１６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クローラ式移動ロボット１０と障害物等との距離を測定することができる。

図２は、クローラ式移動ロボット１０の概略構造を示す平面図であり、本体部１１の内部構造を示している。図２に示すように、本体部１１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、主クローラ２０が取り付けられている。即ち、主クローラ２０の無限軌道チェーン２４は、前輪２１、後輪２２及び転輪２３に噛合している。

クローラ式移動ロボット１０は、主クローラ２０を備えた本体部１１の側方に、回動自在なアーム部５０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本体部１１に固定された車輪ガード３７（図１参照）が設けられており、車輪ガード３７の外側にアーム部５０が設けられている。アーム部５０は、一方の端部近傍が本体部１１に回動自在に支持されている。左右のアーム部５０は、独立して回動自在である。

アーム部５０には、最前輪４１、前輪４２及び転輪４３が設けられている。最前輪４１は、アーム部５０の回転方向外側の端部近傍、即ち前方側の端部近傍に設けられている。前輪４２は、アーム部５０の回転中心側の端部近傍、即ち本体部１１に回動自在に支持されている端部近傍に、主クローラ２０の前輪２１と同軸に設けられ、主クローラ２０の前輪２１に同期して回転する。

最前輪４１、前輪４２及び転輪４３には、補助クローラ４０が取り付けられている。具体的には、補助クローラ４０は、最前輪４１、前輪４２及び転輪４３に噛合される無限軌道チェーン４６を有する。

クローラ式移動ロボット１０は後輪駆動であり、本体部１１の内部には、右側の後輪２２ａを駆動する走行用モータ６０と、左側の後輪２２ｂを駆動する走行用モータ６５と、が設けられている。

走行用モータ６０の出力軸６１は、後輪２２の車軸２７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６５の出力軸６６は、後輪２２の車軸２７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。

右側の後輪２２ａを駆動する出力軸６１の先端を右方向に、左側の後輪２２ｂを駆動する出力軸６６の先端を左方向に向けることにより、走行用モータ６０及び走行用モータ６５を本体部１１の左右方向の中央付近に配置することができる。また、車軸２７を短くしてクローラ式移動ロボット１０の軽量化を図ることができる。

車軸２７は、例えば、滑り軸受や転がり軸受等の軸受２８によって回転自在に支持されている。車軸２７の本体部１１側には、歯車６３または歯車６８が取り付けられている。詳しくは、右側の車軸２７ａには歯車６３が、左側の車軸２７ｂには歯車６８が、固定されている。

そして、右側の走行用モータ６０の出力軸６１には、右側の歯車６３に噛み合う歯車６２が固定されている。歯車６３と歯車６２は、例えば、平歯車等であり、歯車６２が回転することにより、歯車６３が回転する。

左側の走行用モータ６５は、走行用モータ６０と略同様に設けられている。具体的には、出力軸６６に固定された歯車６７は、例えば、平歯車であり、左側の歯車６８に噛み合っている。

走行用モータ６０、６５の動力で後輪２２が回転することにより、主クローラ２０の無限軌道チェーン２４が回転し、前輪２１及び転輪２３は後輪２２の回転に追従する。

また、右側の後輪２２ａ及び左側の後輪２２ｂがそれぞれ独立した走行用モータ６０及び走行用モータ６５によって駆動されることにより、クローラ式移動ロボット１０は、前進、後進に加え、旋回動作を行うことができる。

クローラ式移動ロボット１０の前方側において、アーム部５０の回転軸となるアーム軸５４は、前輪２１と同軸に左右一対設けられ、それぞれ左右方向に延在している。左右のアーム軸５４は、それぞれが滑り軸受や転がり軸受等の軸受５６によって支持されており、独立して回動自在である。

アーム軸５４の左右の端部近傍には、アーム部５０が取り付けられている。詳しくは、図３に示すように、アーム軸５４の左右の端部近傍には、アーム部５０を構成する支持板５１及び支持板５２が取り付けられている。支持板５１及び支持板５２は、それぞれが略板状に形成されており、その主面がアーム軸５４に対して直交するよう取り付けられている。

支持板５１及び支持板５２は、互いに略平行に対向するよう配列されており、略柱体状の支持部材５３を介して接合されている。具体的には、支持板５１は、本体部１１側に設けられ、支持板５２は、支持板５１の外側、即ちクローラ式移動ロボット１０の外側、に設けられている。

図２を参照して、支持板５１と支持板５２の間には、最前輪４１、前輪４２及び転輪４３が回転自在に設けられている。詳しくは、最前輪４１は、支持板５１及び支持板５２を接続するよう支持板５１及び支持板５２の間に設けられた歯車支持軸５７に軸支されている。また、前輪４２は、アーム軸５４に軸支されており、転輪４３は、支持板５１及び支持板５２の間に設けられた歯車支持軸５８に軸支されている。

上記のように、アーム部５０は、板状体から形成されるので、アーム部５０の加工は容易である。また、アーム部５０は、その主面がアーム軸５４に対して直交するよう接続されているので、本体部１１を支え、走行させるための荷重は、アーム部５０の主面に対して略平行に作用する。よって、アーム部５０は、板状体から形成されて軽量でありながら、本体部１１を支えるための十分な強度を発揮する。

本体部１１の内部の前方側には、右側のアーム部５０を回動させるための右アーム駆動用モータ７０と、左側のアーム部５０を回動させるための左アーム駆動用モータ７３と、が設けられている。

右アーム駆動用モータ７０は、その出力軸７１が略水平でアーム軸５４に対して上面視で直交するよう配設され、出力軸７１の先端が前方を向いている。左アーム駆動用モータ７３は、その出力軸７４が、略水平でアーム軸５４に対して上面視で直交し、先端が前方を向くよう配設されている。

なお、図２では図示を省略するが、本体部１１の内部には、例えば、クローラ式移動ロボット１０の制御等を行う制御手段としての制御装置１９（図７参照）や電源回路、周辺を撮影する撮像手段としての撮像装置１３、１４（図１参照）の制御部が設けられている。

また、本体部１１の内部には、例えば、クローラ式移動ロボット１０の位置を検出する位置検出手段としての位置センサ１５（図７参照）や、本体部１１の傾きを検出する角度センサ１７（図７参照）が設けられている。

また、本体部１１の内部には、例えば、アーム部５０の角度を検出するアーム位置センサ１８（図７参照）、周辺の環境情報を計測する環境検出手段としての温度センサ等が設けられている。

位置センサ１５は、例えば、ＧＰＳセンサ等である。角度センサ１７は、例えば、ジャイロセンサ等である。アーム位置センサ１８は、例えば、アーム軸５４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、左側の前輪２１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、左側のアーム軸５４には、歯車５５が固定されている。左アーム駆動用モータ７３の出力軸７４には、歯車５５に噛み合う歯車７５が固定されている。

歯車５５と歯車７５は、例えば、ウォームギヤ等であり、歯車７５が回転することにより、歯車５５が回転する。また、出力軸７４の先端近傍は、本体部１１に設けられた軸受７６によって回転自在に支えられている。なお、出力軸７４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。

図２に示す右アーム駆動用モータ７０についても、前述の左アーム駆動用モータ７３と略同等に構成されている。具体的には、右アーム駆動用モータ７０の出力軸７１は、図３に示す歯車５５と歯車７５と同様に噛合する歯車機構を介して、動力伝達可能に右側のアーム軸５４に連結されている。

前輪２１及び前輪４２を支持する車軸２５は、左右一対設けられ、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２６を介して本体部１１に対して回転自在に支承されている。車軸２５には、前輪２１及び前輪４２が取り付けられている。即ち、前輪２１及び前輪４２は、車軸２５を介して同じ速度で回転する。

詳しくは、前輪２１及び前輪４２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及び前輪４２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、４２の取り付けや取り外し、位置決め等が容易になる。

車軸２５は略筒状に形成されており、車軸２５の内径部にアーム軸５４が挿通されている。即ち、アーム軸５４は、車軸２５と同軸に設けられている。車軸２５とアーム軸５４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とアーム軸５４とは、それぞれ独立して回転、回動自在である。

上記のようにアーム軸５４が車軸２５と同軸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本体部１１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クローラ式移動ロボット１０を構成することができる。

また、アーム部５０のアーム軸５４が主クローラ２０の前輪２１と同軸に設けられることにより、アーム部５０の長さを短く抑えつつ、アーム部５０及び補助クローラ４０を本体部１１から前方に長く突き出すことができる（図５（Ａ）参照）。これにより、補助クローラ４０やそれを駆動する右アーム駆動用モータ７０、左アーム駆動用モータ７３等の大型化を抑えつつクローラ式移動ロボット１０の障害路走行性能を高めることができる。

また、アーム部５０のアーム軸５４が主クローラ２０の前輪２１と同軸に設けられることにより、アーム部５０を、その先端が本体部１１の後方を向くように回動させて補助クローラ４０を本体部１１の側部に沿って配置することができる（図５（Ｃ）参照）。

これにより、アーム部５０及び補助クローラ４０が邪魔にならないようにクローラ式移動ロボット１０の全長を短くして、狭所における旋回を可能とし、クローラ式移動ロボット１０の走行性能を高めることができる。

図４は、後輪２２付近の側面図であり、図１に示す車輪ガード３７が取り外された状態を示している。本体部１１の後部には、図４に示すように、後方斜め上に延在する転倒防止部材としての転倒防止板３８が設けられても良い。転倒防止板３８の先端部近傍には、回転輪３９が取り付けられている。

転倒防止板３８は、本体部１１の後部に固定されており、板状の形態をなし、その主面は左右方向を向いている。即ち、転倒防止板３８は、その主面が略垂直に設けられている。また、転倒防止板３８には、軽量化のための複数の図示しない孔が形成されていても良い。

このような構造により、転倒防止板３８は、軽量であって、且つ、傾斜したクローラ式移動ロボット１０を後方から支える十分な強度を発揮する。なお、転倒防止部材としての転倒防止板３８は、平板状の形態に限定されず、溝形鋼や山形鋼等のような鋼材の形態でも良いし、柱状、管状等、その他の形態であっても良い。

回転輪３９は、転倒防止板３８の先端部近傍、即ち後方側の端部近傍に、回転自在に軸支されている。クローラ式移動ロボット１０が後方に大きく傾斜すると、回転輪３９は、走行面に当接し、回転しながらクローラ式移動ロボット１０の荷重を支える。

このような構成の転倒防止板３８が設けられることにより、転倒防止板３８は、段差を登る際に本体部１１を後方から移動可能に支え、クローラ式移動ロボット１０が後方に転倒してしまうことを防止することができる。よって、例えば、階段のような、大きな段差がある障害物を乗り越えることが可能な、優れた走行性能が得られる。

ここで、主クローラ２０の後方底面から転倒防止板３８の回転輪３９の下面、即ち接地面、を結ぶ線の傾斜角度θは、例えば、１０～６０度であり、好ましくは、２０～５０度、更に好ましくは、４０～４５度である。これにより、段差がある傾斜面に対して、クローラ式移動ロボット１０は、優れた登坂能力が得られる。

後輪２２には、複数の孔２９が形成されている。これにより、後輪２２を軽くして、クローラ式移動ロボット１０の軽量化を図ると共に、走行用モータ６０（図２参照）及び走行用モータ６５（図２参照）の負荷を減らすことができる。なお、図２に示す前輪２１、転輪２３、最前輪４１、前輪４２及び転輪４３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、クローラ式移動ロボット１０のアーム部５０が前方に展開されている状態を示す側面図であり、図５（Ｂ）は、アーム部５０が上方に回動されている状態を示し、図５（Ｃ）は、アーム部５０が後方に回動されている状態を示す側面図である。

図５（Ａ）に示すように、クローラ式移動ロボット１０は、主クローラ２０と補助クローラ４０の接地面側が略一直線状になるよう、アーム部５０の先端、即ち最前輪４１が前方になるよう回動した状態で走行可能である。

即ち、補助クローラ４０は、本体部１１から前方に突出した状態であって、主クローラ２０に同期して回転する。これにより、クローラ式移動ロボット１０は、主クローラ２０と補助クローラ４０で走行面に対して走行する力を伝達し、滑り易い傾斜地等であっても優れた登坂能力が得られる。

また、図５（Ｂ）に示すように、アーム部５０は、先端側が上になるよう回動されても良い。これにより、段差等がある障害物を越えることができる優れた走行性能が発揮される。

アーム部５０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、アーム部５０の先端近傍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部１１から離れた位置に到達させることができる。

また、図５（Ｂ）とは逆に、アーム部５０は、先端側が下になるよう回動されても良い。これにより、アーム部５０を本体部１１を持ち上げるためのリフタとして用いることができる。

また、右側のアーム部５０と左側のアーム部５０は、独立して回動可能であるので、クローラ式移動ロボット１０は、左右のアーム部５０が異なる傾斜位置になるよう回動された状態で走行することも可能である。

また、図５（Ｃ）に示すように、アーム部５０は、その先端が後方を向くように回動されても良い。例えば、アーム部５０は、クローラ式移動ロボット１０の本体部１１の側部、即ち主クローラ２０の側部、に略沿った位置に配置されても良い。

この状態においても、補助クローラ４０は、主クローラ２０に同期して同一方向に回転するので、主クローラ２０と補助クローラ４０とで、走行面に対して滑りの少ない高効率な動力伝達ができる。そして、クローラ式移動ロボット１０は、前後方向の寸法を小さくできるので、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。

なお、補助クローラ４０は、主クローラ２０よりも長く形成されていても良い。即ち、アーム部５０の回転半径方向の長さは、主クローラ２０の前後方向の長さよりも大きくても良い。換言すれば、アーム部５０の前輪４２から最前輪４１までの距離は、主クローラ２０の前輪２１から後輪２２までの距離よりも長くても良い。

図６は、クローラ式移動ロボット１０の接地部材３０を示す斜視図である。図６に示すように、主クローラ２０の外周には、スパイク部３５が形成された複数の接地部材３０が設けられている。

具体的には、主クローラ２０は、無限軌道チェーン２４を有し、複数の接地部材３０が、主クローラ２０の無限軌道チェーン２４の外周部に取り付けられている。接地部材３０には、前後に一対のスパイク部３５が形成されている。即ち、接地部材３０は、前部と後部が曲折されて、略溝形鋼状の形態をなし、その前部と後部がスパイク部３５となる。

このような構成により、無限軌道チェーン２４に、スパイク部３５を有する接地部材３０を容易に組み付けることができる。また、優れた滑り止め効果が得られるスパイク部３５を有する接地部材３０の加工も容易である。

スパイク部３５は、左右方向に延在し、上方の端面３４が主クローラ２０の外側に突出し、主面３３が回転方向に向かう板状の形態をなす。このような形態により、スパイク部３５の主面３３で走行面を引っ掛けるようにして走行面に走行動力を伝達することができる。よって、湿った土壌や落葉の上等、非常に滑り易い山の斜面等であってもスパイク部３５で走行面に動力を伝えて効率良く走行することができる。

スパイク部３５の端面３４には、複数の略Ｖ字溝形状の凹部３６が形成されている。換言すれば、スパイク部３５は、略台形面状の複数の突出部を有する。このように、端面３４に複数の凹部３６が形成されることにより、スパイク部３５の左右方向への滑りが抑えられる。また、板状のスパイク部３５が走行する地面に喰い込んで進行方向への滑りが抑制される。なお、凹部３６は、上記のとおり略Ｖ字溝形状が好ましいが、略Ｕ字溝形状、略半円形状、略角溝形状等、他の溝形状を採用することも可能である。

また、クローラ式移動ロボット１０に対して左右方向の力が作用しても、スパイク部３５の端面３４に形成されている凹部３６が地面に引っ掛かるようになって、左右方向への動きが抑えられる。よって、クローラ式移動ロボット１０は、整備されていない山地の滑り易い斜面等であっても、走行面に対して前後方向または左右方向に滑ることなく安全に走行することができる。

前述のとおり、凹部３６は、略Ｖ字溝形状に形成されている。このような溝形状により、スパイク部３５は、走行面に対する食い込み性が良くなり、優れた滑り止め効果が得られる。

また、スパイク部３５の端面３４は、左右両端近傍の突出高さが低くなるよう両端近傍が傾斜している。これにより、地面に対するスパイク部３５の喰い込みが良くなる。よって、前後方向及び左右方向への優れた滑り止め効果が得られ、クローラ式移動ロボット１０の悪路走行性能が向上する。

なお、スパイク部３５は、補助クローラ４０（図１参照）の外周に設けられても良い。即ち、補助クローラ４０の無限軌道チェーン４６（図１参照）の外周部には、接地ゴム部材４７（図１参照）に代えて、前部と後部が曲折されて一対のスパイク部３５が形成されている溝形鋼状の接地部材３０が取り付けられても良い。そして、スパイク部３５には、略Ｖ字溝形状の凹部３６が形成されている。このような構成により、滑り易い走行面に対するクローラ式移動ロボット１０の走行性能を更に高めることができる。

図7は、クローラ式移動ロボット１０のシステム構成を示す制御ブロック図である。図７に示すように、クローラ式移動ロボット１０は、離れた位置から主クローラ２０（図１参照）及び補助クローラ４０（図１参照）の動きを制御する遠隔操作装置８０を備えている。遠隔操作装置８０は、画像表示部８１と、アーム位置表示部８２と、走行操作部８３と、アーム操作部８４と、を有する。

画像表示部８１は、例えば、液晶ディスプレイ等である。画像表示部８１には、撮像装置１３、１４によって撮影された画像や、位置センサ１５で検出された位置情報、距離センサ１６によって検出された障害物等までの距離情報が表示される。

また、画像表示部８１には、バッテリの残量や走行可能時間、角度センサ１７で検出された本体部１１（図１参照）の傾き情報、温度センサや湿度センサ等の環境検出手段で検出された温度、湿度等の環境情報、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８２には、検出手段となるアーム位置センサ１８によって検出されたアーム部５０（図１参照）の位置情報が表示される。アーム位置表示部８２は、例えば、アーム部５０に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も良い。アーム位置表示部８２は、ＬＥＤの点灯位置によりアーム部５０の位置を視覚的に示すことができる。
なお、撮像装置１３、１４によって撮影された画像と、アーム部５０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８３は、クローラ式移動ロボット１０の左右の後輪２２（図２参照）を独立して操作可能な右操作部と左操作部とを有する。走行操作部８３は、例えば、アナログスイッチ等であり、後輪２２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８４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、アーム部５０を所定方向に回動させるスイッチと、逆方向に回動させるスイッチと、によって形成されている。

遠隔操作装置８０には、図示を省略するが、複数のトグルスイッチが設けられていても良い。トグルスイッチ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、クローラ式移動ロボット１０の通信の同期等が行われる。また、遠隔操作装置８０には、撮像装置１３、１４を操作するための操作部等が設けられている。

遠隔操作装置８０は、制御装置８７を有する。制御装置８７は、クローラ式移動ロボット１０と無線通信を行うための通信部８８を有する。制御装置８７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８０の制御やクローラ式移動ロボット１０に操作情報の送信等を行う。

クローラ式移動ロボット１０は、制御装置１９を有する。制御装置１９は、遠隔操作装置８０と無線通信を行うための通信部８９を有し、遠隔操作装置８０から送信された操作情報等に基づき、各種演算を行い、クローラ式移動ロボット１０の制御等を行う。また、制御装置１９は、クローラ式移動ロボット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８０に送信する。

例えば、遠隔操作装置８０の走行操作部８３及びアーム操作部８４が操作されることにより、操作信号が制御装置８７に入力される。制御装置８７は、所定の演算を実行し、通信部８８を介してクローラ式移動ロボット１０に操作信号を送信する。

クローラ式移動ロボット１０の制御装置１９は、通信部８９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６０、走行用モータ６５、右アーム駆動用モータ７０、左アーム駆動用モータ７３等の制御を行う。これにより、主クローラ２０及び補助クローラ４０の動作が行われる。

また、撮像装置１３、１４によって撮影された映像や、位置センサ１５、距離センサ１６、角度センサ１７及びアーム位置センサ１８によって検出された情報は、制御装置１９に入力され、通信部８９を介して遠隔操作装置８０に送信される。遠隔操作装置８０の制御装置８７は、通信部８８によって通信部８９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８１及びアーム位置表示部８２に検出結果等の各種情報を表示する。

上記の構成により、クローラ式移動ロボット１０の操作者は、遠隔操作装置８０を用いて、クローラ式移動ロボット１０を直接視認することができない場所から、クローラ式移動ロボット１０の周囲の状況やアーム部５０の状態を正確に把握することができる。

そして、操作者は、遠隔操作装置８０を用いて、クローラ式移動ロボット１０を安全に操作することができる。例えば、歩行や一般車両による走行が難しい山地等において、温度、湿度、気圧、風速、積雪量等の環境データを正確に計測することができ、林業や農業等のデータとして活用することができる。また、植物の育成状況等も正確に把握することができる。

以上説明の如く、クローラ式移動ロボット１０は、回動自在なアーム部５０の先端を本体部１１の前方に向けることにより、主クローラ２０と同期して回転する補助クローラ４０を本体部１１の前方に突出させることができる。そして、補助クローラ４０を有するアーム部５０の傾斜は、走行場所の段差や傾斜に応じて好適に調整可能である。

これにより、クローラ式移動ロボット１０は、主クローラ２０と傾斜調整可能な補助クローラ４０とによって、段差等の障害物や傾斜のある走行面に対して走行のための動力を好適に伝達することができる。そして、クローラ式移動ロボット１０は、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、滑り易い山の斜面等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、主クローラ２０及び補助クローラ４０の少なくとも一方の外周には、外側に向かう端面３４に凹部３６が形成されており主面３３が回転方向に向かう板状のスパイク部３５が形成されている接地部材３０が設けられている。

これにより、スパイク部３５の主面３３で走行面を引っ掛けるようにして走行面に走行動力を伝達することができる。よって、湿った土壌や落葉の上等、非常に滑り易い山の斜面等であってもスパイク部３５で動力を伝えて効率良く走行することができる。

また、スパイク部３５の端面３４には凹部３６が形成されているので、左右方向の滑りも抑えられる。即ち、スパイク部３５によって、前後左右方向への優れた滑り止め効果が得られる。よって、クローラ式移動ロボット１０は、整備されていない山地の滑り易い斜面等であっても、前後左右に滑ることなく安全に走行することができる。

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 クローラ式移動ロボット
１１ 本体部
１３ 撮像装置
１４ 撮像装置
１５ 位置センサ
１６ 距離センサ
１７ 角度センサ
１８ アーム位置センサ
１９ 制御装置
２０ 主クローラ
２１ 前輪
２２、２２ａ、２２ｂ 後輪
２３ 転輪
２４ 無限軌道チェーン
２５ 車軸
２６ 軸受
２７、２７ａ、２８ｂ 車軸
２８ 軸受
２９ 孔
３０ 接地部材
３１ 前曲折部
３２ 後曲折部
３３ 主面
３４ 端面
３５ スパイク部
３６ 凹部
３７ 車輪ガード
３８ 転倒防止板
３９ 回転輪
４０ 補助クローラ
４１ 最前輪
４２ 前輪
４３ 転輪
４６ 無限軌道チェーン
４７ 接地ゴム部材
５０ アーム部
５１ 支持板
５２ 支持板
５３ 支持部材
５４ アーム軸
５５ 歯車
５６ 軸受
５７ 歯車支持軸
５８ 歯車支持軸
６０ 走行用モータ
６１ 出力軸
６２ 歯車
６３ 歯車
６５ 走行用モータ
６６ 出力軸
６７ 歯車
６８ 歯車
７０ 右アーム駆動用モータ
７１ 出力軸
７３ 左アーム駆動用モータ
７４ 出力軸
７５ 歯車
７６ 軸受
８０ 遠隔操作装置
８１ 画像表示部
８２ アーム位置表示部
８３ 走行操作部
８４ アーム操作部
８７ 制御装置
８８ 通信部
８９ 通信部

Claims (5)

1. 本体の左右に設けられた一対の主クローラと、
   前記本体の左右側部に前記主クローラの最前輪と同軸に設けられて前記主クローラとは独立して回動自在な左右一対のアーム部と、
   前記アーム部に設けられて前記主クローラと同期して回転する左右一対の補助クローラと、を備え、
   前記主クローラ及び前記補助クローラの少なくとも一方の外周には、左右方向に延在し端面が外側に突出し主面が回転方向に向かう板状のスパイク部が設けられており、
   前記端面には、凹部が形成されていることを特徴とするクローラ式移動ロボット。
2. 前記主クローラ及び前記補助クローラは、無限軌道チェーンを有し、
   前記主クローラ及び前記補助クローラの少なくとも一方の前記無限軌道チェーンの外周部には、前部と後部が曲折されて一対の前記スパイク部が形成されている溝形鋼状の接地部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のクローラ式移動ロボット。
3. 前記凹部は、Ｖ字溝形状に形成されており、
   前記端面は、左右両端近傍の突出高さが低くなるよう傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクローラ式移動ロボット。
4. 前記本体の後部には、後方斜め上に延在して先端部近傍に回転輪が取り付けられている転倒防止部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のクローラ式移動ロボット。
5. 前記本体には、周辺を撮影する撮像手段と、周辺の環境情報を計測する環境検出手段と、前記本体の位置を検出する位置検出手段と、前記主クローラ及び前記補助クローラの駆動を制御する制御手段と、が設けられており、
   前記制御手段と無線通信可能に構成されて前記本体から離れて前記主クローラ及び前記補助クローラの動きを制御する遠隔操作装置を備え、
   前記遠隔操作装置は、前記撮像手段、前記環境検出手段及び前記位置検出手段で検出された情報を表示可能な表示部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項に記載のクローラ式移動ロボット。

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