JP2022550558A - モバイルロボット駆動システム - Google Patents

Abstract

モバイルロボットは、シャーシと、シャーシを地面上に支持するように構成された支持ホイールとを備える。モバイルロボットは、モバイルロボットを移動させるための制御アームに取り付けられた駆動ホイールを有する駆動アセンブリを備える。制御アームは、枢動軸を中心として枢動する。枢動軸は、駆動ホイールの回転軸の後方にある。枢動軸は、駆動ホイールの回転軸よりも低い位置にある。枢動軸は、１以上の支持ホイールの回転軸よりも低い位置にある。付勢部材は、制御アームを下方に付勢する。駆動ホイールを用いた制動は、駆動ホイールの地面に対する力を増加させる。駆動ホイールを用いた加速は、駆動ホイールの地面に対する力を減少させる。【選択図】図１０

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年１０月１４日に出願され、「モバイルロボット駆動システム」との名称である米国仮特許出願第６２／９１４，９４３号の利益を主張するものである。上記出願の全内容は、それらが開示する全てについて、参照により本明細書に組み込まれ、本明細書の一部とされる。

本開示は、一般に、モバイルロボット用などの駆動システムに関し、場合によっては、駆動ホイールを地面に係合させるための改良されたサスペンションシステムに関する。

モバイルロボットは、通常、人間が行う作業を自動化するために、多くの異なる産業で使用されている。モバイルロボットは、自律型又は半自律型で、指定された領域内で動作し、産業タスクを完了する又は完了する際に人間を支援するように設計されている。一例として、モバイルロボットは、倉庫や他の産業環境において、他のカート付属品、ロボットアーム、コンベア、及び他のロボット実装品との相互作用を通じて材料を移動及び配置するために使用されるモバイルロボットプラットフォームである。各モバイルロボットは、それ自身の自律的なナビゲーションシステム、通信システム、及び駆動部品を含む。

本開示の一態様は、モバイルロボット用の支持システムである。モバイルロボットは、上部プラットフォームを支持するシャーシを備えてもよい。シャーシは、シャーシを地面上で支持する４つの固定ホイールによって支持されてもよい。上部プラットフォーム又はシャーシ上の荷重は、４つの固定支持ホイールを介して分配され得る。特定の実施態様において、４つの固定ホイールは、モバイルロボットにいかなる駆動力又は制動力も与えない。その代わりに、モバイルロボットは、モバイルロボットを加速及び減速させるために地面と係合する駆動アセンブリを備えてもよい。いくつかの実施形態において、１以上の固定ホイールは、（例えば、一定の地上高を提供するために）上下に移動しないが、場合によっては１以上の固定ホイールは、他の方向に移動してもよい。例として、１以上の固定ホイールは、（例えば、モバイルロボットの枢動を容易にすることができる）キャスター上にあってもよい。

本開示の別の態様において、駆動アセンブリは、サスペンションシステム及び駆動ホイールを備えてもよい。サスペンションシステムは、上部プラットフォーム上の荷重に依存しない方法で、駆動ホイールを地面に係合させる。

本開示の別の態様において、駆動アセンブリ用のサスペンションシステムは、枢動位置でシャーシと枢動可能に結合される制御アームを備えてもよい。枢動位置は、地面の上方の高さにあってもよい。当該高さは、加速時及び減速時の駆動ホイールの地面との係合を制御することができる。枢動位置の高さを調整することにより、サスペンションシステムは、加速と減速との間で望ましいバランスを提供することができる。制御アームは、モバイルロボットの前後方向に沿って略整列してもよい。駆動ホイールは、制御アームの枢動位置の前方の位置で制御アームと結合されてもよい。制御アームの枢動軸は、駆動ホイールの回転軸と略平行であってもよい。モバイルロボットが加速又は減速するとき、駆動ホイールは、地面に駆動力を及ぼし、枢動位置を中心に制御アームにモーメントを発生させる。このモーメントは、（例えば、加速又は減速によって）駆動ホイールにかかる力の方向に応じて、駆動ホイールと地面との間の摩擦係合を減少又は増加させることができる。摩擦係数が増加すると、付加的な制動力又は加速力を得ることができる。摩擦係合が減少すると、制動力又は加速力が減少することになる。減速中は、モーメントは、駆動ホイールの駆動荷重を増加させ、それによって改善された制動性能を提供することができる。加速中、モーメントは、駆動ホイールの駆動負荷を減少させ、それによって減少した加速パワーを提供することができる。場合によっては、駆動負荷が減少して、駆動ホイールが空転し、モバイルロボットの加速が不足することがある。地面上の枢動位置の高さをシャーシ上の低い位置に調整することにより、駆動ホイールの地面との係合による制動力と加速力とのバランスを取ることができる。一例として、枢動位置が低いと、システムの加速性能を損なうことなく、制動性能を向上させることができる。

本明細書に開示される様々な実施形態は、シャーシと、シャーシを地面上に支持するように構成された少なくとも３つの支持ホイールを有する支持システムと、シャーシに結合され、地面を横切ってモバイルロボットを加速するように構成された第１駆動アセンブリを有する駆動システムと、を備えるモバイルロボットに関する。第１駆動アセンブリは、第１端部を有する制御アームを有してもよい。第１端部は、枢動位置でシャーシと枢動可能に結合されてもよい。付勢部材は、上端部及び下端部を有してもよい。下端部は、接続位置でシャーシと結合され、上端部は、第１端部から間隔を置いた距離で制御アームと結合されてもよい。モバイルロボットは、制御アームに装着された駆動シャフト及びモータを有する駆動系を備えてもよい。モバイルロボットは、駆動シャフトに取り付けられた駆動ホイールを有してもよい。駆動ホイールは、モバイルロボットの前後方向に沿って整列し、前後方向と略直交する横方向に沿って整列した軸を中心として回転可能であってもよい。制御アームは、略前後方向に沿って整列し、接続位置は、枢動位置の前方に位置してもよい。

モバイルロボットが地面に載置されたとき、駆動ホイールが付勢部材の姿勢に基づいて地面に係合力を及ぼすように、付勢部材が駆動ホイールを非係合構成に付勢するように構成されてもよい。モバイルロボットにかかる荷重は、支持システムを介してシャーシによって支持され、第１駆動アセンブリによって平坦面に対して及ぼされる係合力は、荷重に依存しなくてもよい。駆動ホイールを用いた制動は、駆動ホイールと地面との間の係合力を増加させることができる。駆動ホイールを用いた前方への加速は、駆動ホイールと地面との間の係合力を減少させることができる。枢動位置の軸は、接続位置の下方に位置してもよい。枢動位置の軸は、駆動シャフトの軸の下方に位置してもよい。少なくとも３つの支持ホイールは、それぞれの車軸を有し、枢動位置の軸は、支持ホイールの各車軸の下方に位置してもよい。枢動位置は、シャーシ上の最も低い標高点又は構成要素であってもよい。枢動位置は、制御アーム及び接続位置と前後方向に整列してもよい。駆動ホイールは、制御アームから横方向にオフセットされてもよい。付勢部材は、ばねを備えてもよい。支持システムは、第１支持ホイール、第２支持ホイール、第３支持ホイール、及び第４支持ホイールを備えてもよい。支持システムは、キャスターホイールを備えてもよい。制御アームの枢動軸は、駆動ホイールの回転軸と略平行であってもよい。制御アームの第２端部は、非係合構成と係合構成との間で略垂直方向に移動してもよい。駆動系は、ウォームギアとウォームホイールとを備えてもよい。モバイルロボットは、第１駆動アセンブリとは反対側のシャーシに第２駆動アセンブリを備えてもよい。第１駆動アセンブリ及び第２駆動アセンブリは、シャーシと結合された単一の車軸に取り付けられてもよい。

本明細書に開示される様々な実施形態は、シャーシと、シャーシを地面上に支持するように構成された複数の支持ホイールを有する支持システムと、シャーシと結合され、地面を横切ってモバイルロボットを加速させるように構成された第１駆動アセンブリを有する駆動システムとを備えるモバイルロボットに関する。第１駆動アセンブリは、枢動位置でシャーシと枢動可能に結合された制御アームを備えてもよい。制御アーム及びシャーシには、付勢部材が結合されてもよい。制御アームには、駆動ホイールが取り付けられてもよい。駆動ホイールは、モバイルロボットの前後方向に沿って整列し、前後方向と略直交する横方向に沿って整列した軸を中心として回転可能であってもよい。駆動ホイールを駆動するために、モータを備えてもよい。付勢部材は、モバイルロボットが平坦面に載置されたときに、駆動ホイールが付勢部材の姿勢に基づいて平坦面に係合力を及ぼすように、駆動ホイールを第１の高さより低い第２の高さに付勢するように構成されてもよい。

モバイルロボットにかかる荷重は、少なくとも３つの支持ホイールを介してシャーシによって支持されてもよい。第１駆動アセンブリによって地面に対して及ぼされる係合力は、荷重に依存しなくてもよい。駆動ホイールを用いた制動は、駆動ホイールと地面との間の係合力を増加させることができる。駆動ホイールを用いた前方への加速は、駆動ホイールと地面との間の係合力を減少させることができる。枢動位置は、付勢部材とシャーシとの接続部の下方に位置してもよい。枢動位置は、駆動シャフトの下方に位置してもよい。少なくとも３つの支持ホイールは、それぞれの車軸を有し、枢動位置は、各車軸の下方に位置してもよい。枢動位置は、シャーシの最も低い標高点又は構成要素であってもよい。

本明細書に開示される様々な実施形態は、シャーシと、シャーシを地面上に支持するように構成された複数の支持ホイールを有する支持システムと、シャーシと結合され、モバイルロボットを移動させるように構成された第１駆動アセンブリと、を備えるモバイルロボットに関する。第１駆動アセンブリは、枢動位置でシャーシと枢動可能に結合された制御アームと、制御アームに取り付けられた駆動ホイールとを備えてもよい。モバイルロボットにかかる荷重は、複数の支持ホイールを介してシャーシによって支持され、第１駆動アセンブリによって平坦面に対して及ぼされる係合力は、荷重に依存しなくてもよい。

モバイルロボットは、駆動ホイールを下方に付勢するように構成された付勢部材を備えてもよい。制御アームは、略前後方向に沿って整列してもよい。駆動ホイールを用いた制動は、駆動ホイールと平坦面との間の係合力を増加させることができる。駆動ホイールを使用して前進を加速すると、駆動ホイールと平坦面との間の係合力を減少させることができる。枢動位置は、付勢部材とシャーシとの接続部の下方に位置してもよい。枢動位置は、駆動ホイールの駆動シャフトの下方に位置してもよい。枢動位置は、駆動ホイールの駆動シャフトの後方に位置してもよい。複数の支持ホイールは、それぞれの車軸を有し、枢動位置は、各車軸の下方に位置してもよい。枢動位置は、シャーシで最も低い標高点又は構成要素であってもよい。

本明細書に開示される様々な実施形態は、シャーシと、シャーシと結合され、モバイルロボットを移動させるように構成された少なくとも１つの駆動アセンブリとを備えるモバイルロボットに関する。駆動アセンブリは、駆動ホイール軸を中心として回転するように構成された駆動ホイールと、駆動ホイールを支持する制御アームとを備えてもよい。制御アームは、駆動ホイール軸と略平行な枢動軸を有する枢動位置でシャーシに結合されてもよい。駆動ホイールを回転させるように、モータが構成されてもよい。

制御アームの枢動位置は、駆動ホイール軸の後方にあってもよい。制御アームの枢動位置は、駆動ホイールの軸よりも低くてもよい。駆動アセンブリは、下方に付勢されてもよい。モバイルロボットは、複数の支持ホイールを備えてもよい。モバイルロボットにかかる荷重は、複数の支持ホイールを介してシャーシによって支持され、地面に対して駆動アセンブリによって地面に対して及ぼされる係合力は、荷重に依存しなくてもよい。

本明細書に開示される様々な実施形態は、シャーシと、シャーシと結合され、モバイルロボットを移動させるように構成された少なくとも１つの駆動アセンブリと、を備えるモバイルロボットに関する。駆動アセンブリは、駆動ホイール軸を中心として回転するように構成された駆動ホイールと、駆動ホイールを回転させるように構成されたモータとを備えてもよい。駆動ホイールは、駆動ホイールの後方にある枢動軸を中心として枢動するように構成されてもよい。

モバイルロボットは、シャーシを地面上に支持するための複数の非駆動支持ホイールを備えてもよい。モバイルロボットの重量は、複数の非駆動支持ホイールを介して支持され、駆動ホイールによって地面に対して及ぼされる係合力は、モバイルロボットの重量に依存しなくてもよい。枢動軸は、複数の非駆動支持ホイールの１以上の回転軸の下方にあってもよい。枢動軸は、駆動ホイールの回転軸の下方にあってもよい。枢動軸は、駆動ホイールの回転軸に対して略平行であってもよい。駆動ホイールを用いた前方への加速は、駆動ホイールの地面に対する係合力を減少させることができる。駆動ホイールを用いた制動は、駆動ホイールの地面に対する係合力を増加させることができる。

前述の概要は例示に過ぎず、限定することを意図していない。本願に記載されるシステム、装置、方法、及び／又は他の主題の他の態様、特徴、及び利点は、以下に記載される教示で明らかになるであろう。前記概要は、本開示の概念のいくつかを選択して紹介するために提供される。前記概要は、本明細書に記載される任意の主題の重要な又は本質的な特徴を特定することを意図していない。

添付の図面には、説明のために様々な実施例が描かれているが、決して実施例の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。異なる開示された実施例の様々な特徴は、付加的な実施例を形成するために組み合わせることができ、これらは本開示の一部である。

制動中に駆動アセンブリにかかるモーメントを示す図である。 制動中に駆動アセンブリにかかるモーメントを示す図である。 加速中に駆動アセンブリにかかるモーメントを示す図である。 加速中に駆動アセンブリにかかるモーメントを示す図である。 モバイルロボットプラットフォームとして構成されたモバイルロボットを示す図である。 モバイルロボットの側面図である。 モバイルロボットの第２側面図である。 モバイルロボットの上面図である。 モバイルロボットの底面図である。 駆動アセンブリの斜視図である。 駆動アセンブリの分解図である。 モバイルロボットのシャーシの分解図である。 シャーシの組立図である。 シャーシの底面斜視図である。 係合構成にあるモバイルロボットのサスペンションシステムを示す図である。 非係合構成にあるサスペンションシステムを示す図である。 支持システムの例示的な実施形態の正面図である。 支持システムの背面図である。

本明細書に記載された技術のシステム、装置、及び方法の様々な特徴及び利点は、図に示された実施例の以下の説明からより完全に明らかになるであろう。これらの実施例は、本開示の原理を説明するためのものであり、本開示は、単に図示された実施例に限定されるべきではない。図示された実施例の特徴は、本明細書に開示された原理を考慮すれば、当業者に明らかになるように、修正、組み合わせ、削除、及び／又は置換することができる。

本開示は、モバイルロボット用の支持システムに関する。支持システムは、モバイルロボットのシャーシを地面上に支持する支持ホイールを備えてもよい。シャーシにかかる荷重は、支持ホイールを介して分配されることができる。また、モバイルロボットは、駆動アセンブリを備えてもよい。駆動アセンブリは、加速及び／又は制動のために駆動ホイールを地面に係合させるためのサスペンションシステムを備えてもよい。サスペンションシステムは、上部プラットフォームにかかる荷重に依存しない方法で、駆動ホイールを地面に係合させる。

図１Ａは、枢動位置Ｐで（例えば、モバイルロボットのシャーシに）枢動可能に取り付けられた制御アームＡを有する駆動アセンブリの概略図を示している。制御アームには駆動ホイールＷが取り付けられている。駆動ホイールＷは、減速するために地面Ｇに係合することができる。枢動位置Ｐは、地面Ｇの上方の高さＨにある。

駆動ホイールＷを用いた制動中、地面Ｇは、駆動ホイールＷと制御アームＡとに制動力Ｆ_Ｂを及ぼすことができる。制動力Ｆ_Ｂは、枢動位置Ｐの周りにモーメントＭ_１を及ぼすことができる。制動力Ｆ_Ｂは、枢動位置Ｐに向かう方向に沿って作用するインライン力成分Ｆ_Ｂ１と、枢動位置Ｐに向かう方向と直交する直交力成分Ｆ_Ｂ２とを有する。

制動力Ｆ_Ｂ（例えば、駆動ホイールＷ及び制御アームＡを介して作用する直交力成分Ｆ_Ｂ２）は、枢動位置Ｐを中心とするモーメントＭ_１を発生させる。制動力Ｆ_Ｂによって発生するモーメントＭ_１は、駆動ホイールＷから地面Ｇへの駆動荷重Ｌ_１を増加させる。駆動荷重Ｌ_１は、制御アームＡ及び駆動ホイールＷにかかる重量等の付勢力を地面Ｇの方向に含む垂直力である。駆動荷重Ｌ_１は、モーメントＭ_１によって増加し、駆動ホイールＷと地面Ｇとの摩擦係合が増加して、制動力が増加する。

図１Ｂは、調整された構成を有する駆動アセンブリを示している。当該駆動アセンブリは、本明細書で記載されているように、図１Ａの駆動アセンブリとは異なってもよい。枢動位置Ｐ’は、高さＨ’にある。高さＨ’は、図１Ａの高さＨより低い。駆動ホイールＷの制動中、地面Ｇは、駆動ホイールＷ及び制御アームＡに制動力Ｆ_Ｂを及ぼす。制動力Ｆ_Ｂは、枢動位置Ｐ’を中心としてモーメントＭ_１’を発生させる。制動力Ｆ_Ｂは、枢動位置Ｐ’に向かう方向に沿って作用するインライン力成分Ｆ_Ｂ１’と、枢動位置Ｐ’に向かう方向に対して直交する直交力成分Ｆ_Ｂ２’とを含む。

直交力成分Ｆ_Ｂ２’は、モーメントＭ_１’及び駆動荷重Ｌ_１’を発生させる。枢動位置Ｐ’の高さＨ’は、枢動位置Ｐ上の高さＨよりも低いので、力Ｆ_Ｂ２’は力Ｆ_Ｂ２よりも小さく、駆動荷重Ｌ_１’は駆動荷重Ｌ_１よりも小さい。したがって、同じ制動力Ｆ_Ｂであっても、高さＨ’と高さＨとの差に基づいて、モーメントＭ_１’はＭ_１よりも比例的に小さくなる。高さＨが地面Ｇに向かって減少すると、駆動ホイールＷの制動がより困難になり、横滑り及び／又は制動距離が長くなり得る。

図１Ｃは、枢動位置Ｐに枢動可能に取り付けられた制御アームＡを備える駆動アセンブリの概略図を示している。駆動ホイールＷは、制御アームＡに取り付けられている。駆動ホイールＷは、加速するために地面Ｇに係合することができる。枢動位置Ｐは、地面Ｇの上方の高さＨにある（例えば、図１Ａと同様）。

駆動ホイールＷの加速中、地面Ｇは、駆動ホイールＷ及び制御アームＡに加速力Ｆ_Ａを及ぼす。加速力Ｆ_Ａは、枢動位置Ｐを中心とするモーメントＭ_２を及ぼす。加速力Ｆ_Ａは、枢動位置Ｐに向かう方向に沿って作用するインライン力成分Ｆ_Ａ１と、枢動位置Ｐに向かう方向に対して直交する直交力成分Ｆ_Ａ２とを含む。

加速力Ｆ_Ａは、枢動位置Ｐを中心とするモーメントＭ_２（例えば、具体的には、駆動ホイールＷ及び制御アームＡを介して作用する直交力成分Ｆ_Ａ２）を発生させる。加速力Ｆ_Ａによって発生するモーメントＭ_２は、駆動ホイールＷから地面Ｇへの駆動荷重Ｌ_２を減少させる。駆動荷重Ｌ_２は、地面Ｇの方向における制御アームＡ及び駆動ホイールＷにかかる重量又は他の付勢力を地面Ｇの方向に含む垂直力である。駆動荷重Ｌ_２は、モーメントＭ_２により減少し、駆動ホイールＷと地面Ｇとの摩擦係合が減少して、ホイールスピンが増加するか又は他の方法で加速が阻害される。

図１Ｄは、調整された構成を有する駆動アセンブリを示している。枢動位置Ｐ’は、高さＨ’にある（例えば、図１Ｂと同様）。高さＨは、図１Ｃの高さＨより低い。駆動ホイールＷの加速中、地面Ｇは、駆動ホイールＷ及び制御アームＡに加速力Ｆ_Ａを及ぼす。加速力Ｆ_Ａは、枢動位置Ｐ’を中心としてモーメントＭ_２’を発生させる。加速力Ｆ_Ａは、枢動位置Ｐ’に向かう方向に沿って作用するインライン力成分Ｆ_Ａ１’と、枢動位置Ｐ’に向かう方向に対して直交する直交力成分Ｆ_Ａ２’とを含む。

直交力成分Ｆ_Ａ２’は、モーメントＭ_２’を発生させ、駆動荷重Ｌ_２’を減少させる。枢動位置Ｐ’の高さＨ’は、枢動位置Ｐ上の高さＨよりも低いので、力Ｆ_Ａ２’は力Ｆ_Ａ２よりも小さく、図１Ｄの駆動荷重Ｌ_２’の低減は、図１Ｃの駆動荷重Ｌ_２の低減よりも小さい。したがって、同じ加速力Ｆ_Ａであっても、高さＨ’と高さＨとの差に基づいて、モーメントＭ_２’はＭ_２よりも比例的に小さくなる。高さＨが地面Ｇに向かって減少すると、例えば、駆動ホイールＷを加速することがより効率的になり、及び／又はホイールスピンが減少する。

従って、本開示に係る駆動系及びサスペンションシステムを備えるモバイルロボットの利点の１つは、適切な加速度を提供しつつ、モバイルロボットの制動を容易にする位置に制御アームＡの枢動位置を配置する構成である。様々な枢動位置（例えば、ホイール軸の後方、ホイール軸の前方、ホイール軸の上方、ホイール軸の下方など）を使用することができ、図１Ａ～図１Ｄに関連して説明したものと同様の加速及び減速のための異なるモーメントを生じさせることができる。枢動位置は、ブレーキ性能及び加速性能のバランスを取るように配置される。

図２～図４Ｂは、モバイルロボット１２０の例示的な実施形態を示している。モバイルロボット１２０は、上部プラットフォーム１２１を備える。上部プラットフォーム１２１は、平面領域であるが、任意の他の適切な形状又は構造を使用してもよい。上部プラットフォーム１２１は、モバイルロボット１２０に他のロボット器具を取り付けるための場所を有してもよい。例えば、モバイルロボット１２０は、カート、テーブル、コンベア、ロボットアーム、及び任意の他のアプリケーションと係合して移動可能であってもよい。モバイルロボット１２０は、外側遮蔽体１２２を備えてもよい。外側遮蔽体は、ナビゲーションシステム、通信システム、電力システム、及び、モバイルロボット１２０を動作させるために使用される他の構成要素を囲む又は概ね囲むために互いに接続された複数の側壁を備えてもよい。

モバイルロボット１２０は、自律型又は半自律型であってもよい。モバイルロボット１２０は、環境を検知するための複数のセンサを備えてもよい。複数のセンサは、ロボットの周囲をマッピングするためのＬＩＤＥＲ及びレーザーベースのセンサを含んでもよい。モバイルロボット１２０は、その中に測距式又はＬＩＤＥＲ式レーザーを含むレーザースリット１２３を備えてもよい。モバイルロボット１２０は、ユーザインターフェース１２５を備えてもよい。代替的な実施形態において、制御パネル１２５が、ロボット１２０の側面又はプレートの下、あるいは他の方法で露出されていない場所に配置されてもよい。

図４Ａに示すように、モバイルロボット１２０は、概ね、前後方向Ｆ－ＲＶに沿うとともに左右方向Ｌ－ＲＴに沿うように配向されている。前進方向Ｆは、概ねロボットの前進動作に沿っている。後進方向ＲＶは、前進方向と反対方向である。左右方向Ｌ－ＲＴは、前後方向Ｆ－ＲＶと直交する。左右方向Ｌ－ＲＴと前後方向Ｆ－ＲＶとは、同一平面上、例えば略水平面上にある。

モバイルロボット１２０は、シャーシ１４０及び支持システム１３０を備えてもよい。シャーシ１４０には、モバイルロボット１２０の上部プラットフォーム、外側遮蔽体、及び／又は任意の他の構成要素が設けられてもよい。モバイルロボット１２０の目的及び設計に応じて、様々な異なる構成要素及び構造をシャーシに設けてもよい。支持システム１３０は、複数（例えば、２、３、４、又はそれ以上）の支持ホイール１３２を備えてもよい。支持ホイール１３２は、シャーシ１４０と結合されてもよい。支持ホイール１３２は、キャスターホイールであってもよい。支持ホイール１３２は、シャーシにかかる荷重を地面に対して支持することができる。特定の実施形態において、支持ホイール１３２は、個別又は組み合わせたサスペンション要素（例えば、ばね及び／又はダンパ）を備えてもよい。したがって、いくつかの実施形態において、支持ホイール１３２は、凹凸のある地形に対応するため、衝撃吸収のため、及び荷重配分のために、（例えば、上下に）移動してもよい。いくつかの実施形態において、支持ホイール１３２は、上下に移動しないように固定され、モバイルロボット１２０の地上高さは、ロボット１２０の重量又は負荷に関係なく一定であってもよい。支持ホイール１３２は、非駆動であってもよい。

支持システム１３０は、第１駆動アセンブリ１３４及び／又は第２駆動アセンブリ１３５を備えてもよい。第１駆動アセンブリ１３４及び第２駆動アセンブリ１３５は、モバイルロボット１２０の加速、制動、及び／又はステアリングを提供してもよい。例えば、両方の駆動ホイールが第１方向に回転する場合、ロボットは前進することができる。両方の駆動ホイールが第２方向に動く場合、ロボットは後進することができる。駆動ホイールが反対方向に動く場合、駆動ホイールの一方のみが動く場合、又は、駆動ホイールが異なる速度で動く場合、ロボットは旋回することができる。制動は、駆動ホイールの回転を遅くすること、駆動ホイールの回転を止めること、又は駆動ホイールの方向を反転させることによって行うことができる。第１駆動アセンブリ１３４及び／又は第２駆動アセンブリ１３５は、シャーシ１４０と結合（例えば、枢動可能に結合）されてもよい。第１駆動アセンブリ１３４及び第２駆動アセンブリ１３５は、対応するサスペンションシステムを介して地面と係合するように構成されてもよい。第１駆動アセンブリ１３４及び第２駆動アセンブリ１３５は、少なくとも部分的にロボット１２０の外側遮蔽体１２２の下方に配置される。

多くの変形例が可能である。例えば、いくつかの場合において、モバイルロボットを前方及び／又は後方に移動させることができる単一の駆動アセンブリが使用されてもよい。ステアリングは、左又は右に旋回することができる１以上のステアリングホイールなどの別個のステアリングシステムを使用して実施されてもよい。いくつかの実施形態において、モバイルロボット１２０は、３つ又は４つの駆動アセンブリを備えてもよい。特定の代替的な実施形態において、モバイルロボット１２０は、駆動ホイールのみを備え、非駆動支持ホイールを備えない。いくつかの場合において、１以上の駆動アセンブリは、モバイルロボット及び／又はペイロードの少なくとも一部の重量を支持してもよい。例えば、モバイルロボットは、２つの駆動ホイールと２つの非駆動支持ホイールとを備えてもよい。

図５～図６は、第１駆動アセンブリ１３４を示している。第１駆動アセンブリ１３４は、制御アーム２３４を備える。制御アーム２３４は、第１端部２３４ａ及び第２端部２３４ｂを有する。制御アーム２３４の第１端部２３４ａは、枢動開口部２３６を有する。枢動開口部２３６は、制御アーム２３４の枢動位置にある。枢動開口部２３６は、第１端部２３４ａに配置されている。制御アーム２３４は、接続部位２３７を有する。接続部位２３７は、制御アーム２３４の第２端部２３４ｂ上に配置されている。接続部位２３７は、１以上の開口部又は他の取付金具の特徴を有してもよい。

制御アーム２３４は、互いに組み立てられた複数の板を備えてもよい。制御アーム２３４は、取付板２３４ｃを備えてもよい。制御アーム２３４は、第１側板２３４ｄ及び第２側板２３４ｅを備えてもよい。第１側板２３４ｄ及び第２側板２３４ｅは、制御アーム２３４の第１端部２３４ａから第２端部２３４ｂまで延在してもよい。第１側板２３４ｄ及び第２側板２３４ｅは、互いに略平行であってもよい。取付板２３４ｃは、第１側板２３４ｄと第２側板２３４ｅとを互いに結合してもよい。特定の実施態様において、制御アーム２３４は、第１側板２３４ｄと第２側板２３４ｅとを互いに結合する複数の板を備えてもよい。取付板２３４ｃは、１以上の取付開口部又は取付金具を備えてもよい。制御アーム２３４は、第１側板２３４ｄ及び第２側板２３４ｅの一方又は両方に切欠部２３４ｆを有してもよい。切欠部２３４ｆは、取付板２３４ｃと少なくとも部分的に整列してもよい。切欠部２３４ｆは、第１端部２３４ａと第２端部２３４ｂとの間に配置されてもよい。

駆動アセンブリ１３４は、上部ピン２４４を備えてもよい。上部ピン２４４は、略円筒形の部材であってもよい。上部ピン２４４は、制御アーム２３４内の１以上の開口部内に係合する大きさの１以上の円周方向セグメント又は軸方向セグメントを有してもよい。上部ピン２４４は、制御アーム２３４の第２端部２３４ｂと結合されてもよい。上部ピン２４４は、接続部位２３７の１以上の開口部内に取り付けられてもよい。

駆動アセンブリ１３４は、付勢部材２３８を備えてもよい。付勢部材２３８は、線ばね、弾性材料、ねじりばね、又は他の付勢部材などの１以上のばねで構成されてもよい。付勢部材２３８は、一対のばね２３９ａ，２３９ｂを備えてもよい。ばね２３９ａ，２３９ｂは、線コイルばねであってもよい。ばね２３９ａ，２３９ｂは、長さが等しくてもよい。ばね２３９ａ，２３９ｂは、図では、弛緩した姿勢で示されており、伸張した姿勢が透過的に示されることもある。他の実施態様において、ばね２３９ａ，２３９ｂは、異なる長さであってもよく、及び／又は制御アーム２３４の異なる位置に沿って取り付けられてもよい。いくつかの場合、単一のばね２３９又は他の付勢部材２３８が駆動アセンブリに使用されてもよい。

付勢部材２３８の第１端部２３８ａは、制御アーム２３４の第２端部２３４ｂと結合されてもよい。付勢部材２３８の第１端部２３８ａは、マウントを有してもよい。マウントは、フック又は他の結合器であってもよい。結合は、マウントと上部ピン２４４との係合など、１以上の機械的係合を介して行われてもよい。上部ピン２４４は、ばね２３９ａ，２３９ｂの間隔を維持するための１以上の輪郭を有してもよい。

付勢部材２３８の第２端部２３８ｂは、シャーシ１４０と結合するためのマウントを有してもよい。付勢部材２３８の第２端部２３８ｂにおいて、下部ピン２４２がマウント（例えば、フック）と接続されてもよい。下部ピン２４２は、ばね２３９ａ，２３９ｂの間隔を維持するための１以上の輪郭を有してもよい。

駆動アセンブリ１３４は、駆動系２３３を備えてもよい。駆動系２３３は、モータ２３２を備えてもよい。モータ２３２は、ブラシ付き電気モータ又はブラシレス電気モータなどの任意のタイプのモータであってもよい。モータ２３２は、略円筒形のケーシングを備えてもよい。駆動系２３３は、ギアボックス２３１を備えてもよい。ギアボックス２３１は、外側ハウジングを備えてもよい。ギアボックス２３１は、トランスミッションへの入力部と出力部とを有してもよい。モータ２３２の出力シャフトは、入力部でギアボックス２３１に取り付けられてもよい。ギアボックス２３１の出力部は、出力シャフト２４６を有してもよい。出力シャフトは、組み立てられたモータ２３２及びギアボックス２３１に対して直交方向に延在してもよい。ギアボックス２３１は、ウォームギア／ウォームホイール、遊星ギアボックス、又は任意の適切なタイプのトランスミッションであってもよい。

駆動系２３３は、１以上の機械式留め具によって制御アーム２３４の取付板２３４ｃに取り付けられてもよい。駆動系２３３は、制御アーム２３４の第１端部２３４ａと第２端部２３４ｂとの間に取り付けられてもよい。駆動系２３３は、制御アーム２３４の第１側板２３４ｄと第２側板２３４ｅとの間に取り付けられてもよい。出力シャフト２４６は、切欠部２３４ｆと略整列してもよい。モータ２３２及び／又はギアボックス２３１は、図示されているように、制御アーム２３４と略直交する向きに延在してもよい。別の実施態様において、モータ２３２は、出力シャフト２４６と軸方向に整列してもよい。いくつかの場合、ギアボックス２３１は、省略されてもよい。

駆動アセンブリ１３４は、駆動ホイール２４０を備えてもよい。駆動ホイール２４０は、タイヤ２４０ａを備えてもよい。タイヤ２４０ａは、エラストマ、ゴムなどの耐久性のある材料及び／又はグリップ強化材料で作成されてもよい。タイヤは、固体材料であっても、空気圧式であっても、任意の他の適切なタイプのタイヤであってもよい。駆動ホイール２４０は、外側リム２４０ｂを有してもよい。タイヤ２４０ａは、外側リム２４０ｂに取り付けられてもよい。外側リム２４０ｂは、内側ハブ２４０ｃとウェブで取り付けられてもよい。内側ハブ２４０ｃは、駆動ホイール２４０の中央に配置されてもよい。任意の適切なホイールが使用されてもよい。

内側ハブ２４０ｃは、中央開口部を有してもよい。中央開口部内には、ブッシング２４８が取付可能であってもよい。ブッシング２４８は、フランジと円筒形部分とを有してもよい。円筒形部分は、スロットを含む内側開口部を有してもよい。内側開口部及びスロットは、出力シャフト２４６から駆動ホイール２４０にトルクを伝達するために、出力シャフト２４６上のキーと係合するように鍵をかけられもよい。ブッシング２４８は、１以上の機械式留め具２４０ｄによって内側ハブ２４０ｃに取り付けられてもよい。駆動ホイール２４０を駆動系２３３に組み付けるために、ナット２４６ａが出力シャフト２４６の先端部にねじ止めされてもよい。多くの変形例が可能であり、駆動ホイール２４０は、モータ２３２が駆動ホイール２４０を回転させることを可能にする任意の適切な機構によってモータ２３２に結合されてもよい。

図７～図９は、モバイルロボット１２０のシャーシ１４０及び駆動アセンブリ１３４，１３５を示している。シャーシ１４０は、一般に、支持システム１３０及びモバイルロボット１２０の上部プラットフォーム１２１に構造的支持を提供することができる。シャーシ１４０は、複数の機械式留め具などによって機械的に接続された一体構造又は複数の異なる構造部材で構成されてもよい。

シャーシ１４０は、内側部分３６０ａを有してもよい。内側部分３６０ａは、１以上の側板３６２ａ，３６２ｂの間に配置されてもよい。内側部分３６０ａは、モバイルロボット１２０用の１以上の電気部品又はペイロードを受け入れる大きさであってもよい。

シャーシ１４０は、複数のホイールマウント３６４～３６７を備えてもよい。ホイールマウント３６４～３６７は、第１ホイールマウント３６４、第２ホイールマウント３６５、第３ホイールマウント３６６、及び／又は第４ホイールマウント３６７で構成されてもよい。各ホイールマウント３６４～３６７は、略Ｕ字型の部材で構成されてもよい。各ホイールマウント３６４～３６７は、地面と略平行な平面部分を有してもよい。

第１ホイールマウント３６４及び第２ホイールマウント３６５は、シャーシ１４０の第１側面に配置されてもよい。第１ホイールマウント３６４及び第２ホイールマウント３６５は、側板３６２ａから外向きに延在してもよい。第３ホイールマウント３６６及び第４ホイールマウント３６７は、第１側面の反対側にあるシャーシ１４０の第２側面に取り付けられてもよい。第３ホイールマウント３６６及び第４ホイールマウント３６７は、側板３６２ｂから外向きに延在してもよい。各ホイールマウント３６４～３６７は、対応する側板との取り付けのため、１以上のフランジを備えてもよい。他の実施例において、ホイールマウント３６４～３６７は、シャーシ１４０と一体的に形成されてもよい。

支持ホイール１３２は、第１キャスターホイール４８４、第２キャスターホイール４８５、第３キャスターホイール４８６、及び第４キャスターホイール４８７で構成されてもよい。各キャスターホイール４８４～４８７は、ホイール、ブラケット、及びマウントフランジを有してもよい。ブラケットは、略Ｕ字型であってもよく、ホイールが回転される車軸に取り付けられてもよい。ブラケットは、マウントフランジに回転可能に結合されてもよい。各キャスターホイール４８４～４８７は、対応するホイールマウント３６４～３６７に取り付けられる。マウントフランジは、各ホイールマウント３６４～３６７のそれぞれ平面部分に取り付けられてもよい。代替的な実施形態において、より多くの又はより少ないホイール及びホイールマウントが、支持ホイール１３２に含まれてもよい。また、ホイール４８４～４８７は、オムニホイールであってもよく、或いは、他の適切なホイールタイプが使用されてもよい。

シャーシ１４０は、車軸３６８を備えてもよい。車軸３６８は、取付ブラケット３６９によって側板３６２ａ，３６２ｂに取り付けられてもよい。取付ブラケット３６９は、一対の間隔を空けたフランジを備えてもよい。間隔を空けたフランジには、横方向部材が接続されてもよい。間隔を空けたフランジは、シャーシ１４０と機械的に結合されてもよい。間隔を空けたフランジは、それぞれ、車軸３６８を受け入れるための開口部を有してもよい。車軸３６８は、左右方向で外側に延在してもよい。車軸３６８は、シャーシ１４０のいずれかの側板３６２ａ，３６２ｂを越えて横方向外側に延在してもよい。また、シャーシ１４０の各側部は、別個の車軸を備えてもよい。

駆動アセンブリ１３４，１３５は、シャーシ１４０に組み付けられてもよい。駆動アセンブリ１３４の制御アーム２３４は、車軸３６８に枢動可能に取り付けられてもよい。枢動開口部２３６は、車軸３６８に取り付けられてもよい。また、制御アーム２３４は、車軸を有し、シャーシ１４０は、車軸を受け入れるための開口部を有してもよい。制御アーム２３４は、シャーシ１４０に対して車軸３６８を中心として枢動可能であってもよい。駆動アセンブリは、単一の自由度（例えば、車軸３６８を中心とした制御アーム２３４の回転）を有してもよい。駆動アセンブリの（例えば、制御アーム２３４の）枢動軸は、駆動ホイール２４０の回転軸に略平行であってもよい。例えば、枢動軸の方向と回転軸の方向との間の角度は、約２０度未満、約１５度未満、約１０度未満、約５度未満、約０度、又は、その間の任意の値又は範囲であってもよい。例えば、制御アーム２３４が２以上の自由度において少なくともある範囲で移動し得るような、他の代替案も可能である。

付勢部材２３８は、接続部材３７０でシャーシ１４０と結合されてもよい。接続部材３７０は、シャーシ１４０と結合する細長い部材であってもよい。また、接続部材３７０は、シャーシ１４０の一体的部分であってもよい。接続部材は、シャーシ１４０の片側又は両側で横方向外側に延在してもよい。接続部材３７０は、側板３６２ａ，３６２ｂから略直交する方向に延在してもよい。接続部材３７０は、Ｕ字型フランジの一部としての平面部分を有してもよい。接続部材３７０は、付勢部材２３８の第２端部２３８ｂの取付部を受けるための１以上の開口部を有してもよい。付勢部材２３８は、接続部材３７０において、下部ピン２４２と結合してもよいし、他の任意の適切な方法で結合してもよい。

図１０～図１１を参照すると、駆動アセンブリ１３４は、係合構成（図１０）及び非係合構成（図１１）にすることができる。非係合構成において、付勢部材２３８は、支持ホイール４８４～４８７が載置されるように設計されている地面Ｇよりもオフセット長ＯＬだけ下方にあるオフセット面Ｏにおいて、駆動ホイール２４０が整列する下降位置に向けて、制御アーム２３４及び駆動ホイール２４０を付勢してもよい。従って、モバイルロボット１２０が地面Ｇ上に配置されるとき、支持ホイール４８４～４８７は、地面Ｇ上でシャーシ１４０を支持することができる。ロボット１２０の重量は、付勢部材２３８の付勢力を超えて、駆動ホイール２４０の底部が支持ホイール４８４～４８７の底部と地面Ｇとに略一致するように制御アーム２３４を上方に回転させることを可能にする。平坦面として示されているが、地面Ｇは、輪郭を有してもよく、駆動ホイール２４０は、標高の変動に対応するように移動し、依然として地面Ｇに係合することができる。

モバイルロボット１２０の重量及び任意のペイロードは、支持ホイール４８４～４８７を介して分配されることができる。駆動ホイール２４０の地面Ｇとの係合は、モバイルロボット１２０の重量、又はモバイルロボット１２０上の荷重に依存しない。駆動ホイール２４０と地面Ｇとの係合は、付勢部材２３８及び制御アーム２３４のばね値（すなわち、位置）に基づく。付勢部材２３８は、係合構成と非係合構成との間で長さを変化させることができる。地面上での駆動ホイールの係合力は、少なくとも部分的にオフセット長ＯＬに基づく。また、駆動アセンブリ１３４は、ねじりばね、内部錘、又は駆動ホイール２４０を地面Ｇに付勢するための他の機構を備えてもよい。いくつかの実施例において、駆動アセンブリ自体の重量は、駆動アセンブリを下方に付勢して地面Ｇに十分に係合するのに十分な重量であってもよい。いくつかの実施例において、付加的な錘が、駆動アセンブリの下方への付勢力を増加させるために付加されてもよい。

いくつかの実施形態において、１以上のダンパが、ばね２３９ａ，２３９ｂ又は他の付勢部材２３８と共に使用されてもよい。いくつかの実施形態において、ばね２３９ａ，２３９ｂ又は他の付勢部材２３８は、制御アーム２３４上の接続位置２３７よりも高い位置でシャーシ１４０に接続されてもよい。例えば、１以上のばねは、図示されているように伸張されるのではなく、駆動ホイール２４０が地面２４０によって上方に押されたときに圧縮されてもよい。

図１Ａ～図Ｄに関連して上述したように、駆動アセンブリ１３４の構成は、駆動ホイール２４０によって提供される制動時及び加速時の摩擦量に影響を及ぼし得る。枢動位置（例えば、枢動開口部２３６及び車軸３６８）は、地面Ｇよりも上方及び／又は支持ホイール（単数又は複数）１３２の底部よりも上方の高さＨに位置してもよい。高さＨは、加速時及び減速時の駆動ホイール２４０と地面との係合を制御することができる。高さＨを調整することによって、駆動アセンブリ１３４は、加速性能と減速性能との間の望ましいバランスを提供することができる。

ロボット１２０が減速するとき、駆動ホイールの底部に逆方向（図１０では右方向）に制動力がかかる。枢動位置（例えば、枢動開口部２３６及び車軸３６８）は、地面の上方及び／又は駆動ホイール２４０の底部の上方の高さＨに位置するので、制動力は、駆動ホイール２４０を地面Ｇに押圧する力を増大させるモーメント又はトルク（例えば、図１０の反時計回り）を駆動アセンブリに生じさせ、制動中の摩擦力を改善することができる。

ロボット１２０が前進方向に加速するとき、駆動ホイール２４０の底部に前進方向（例えば、図１０では左方向）に加速力がかかる。枢動位置（例えば、枢動開口部２３６及び車軸３６８）は、地面の上方及び／又は駆動ホイール２４０の底部の上方の高さＨに位置するので、加速力は、駆動ホイール２４０を地面Ｇに押圧する力を減少させるモーメント又はトルク（例えば、図１０において時計回り）を駆動アセンブリに生じさせる。これにより、ホイールスピンが生じ、確実で効率的な加速が妨げられる可能性がある。枢動位置を低い位置に配置することによって、高さＨを十分に小さくして加速を損なわない一方で、制動時の摩擦力を向上させるという利点を提供することができる。

逆方向の加速時（例えば、前進移動中の制動時）において、駆動アセンブリに生じるモーメント又はトルクは、駆動ホイール２４０を地面に押圧する力を増大させることができる。これにより、逆方向の加速時（例えば、前進移動中の制動時）において摩擦力を向上させることができる。逆方向の移動中の制動時において、駆動アセンブリに生じるモーメント又はトルクは、駆動ホイール２４０を地面に押圧する力を減少させることができる。これにより、逆方向の加速時（例えば、前進移動中の制動時）において摩擦力を向上させることができる。いくつかの例において、ロボット１２０は、逆方向に移動しない（例えば、代わりに１８０度回転して新たに前進方向に移動する）ように構成されてもよい。いくつかの例において、ロボット１２０の移動方向は、特定の移動が制動又は加速のために向上された摩擦力を好むか否かに応じて選択されてもよい。

制御アーム２３４は、モバイルロボットに対して前後方向Ｆ－ＲＶに沿って略整列してもよい。駆動ホイール２４０は、制御アーム２３４の枢動位置よりも前方の位置で制御アーム２３４と結合されてもよい。駆動ホイール２４０が加速又は減速すると、駆動ホイール２４０は、地面に駆動力を及ぼし、枢動位置を中心として制御アームにモーメントを発生させる。このモーメントは、駆動ホイール２４０にかかる力の方向に応じて、駆動ホイール２４０と地面Ｇとの間の摩擦係合を減少させたり、増加させたりすることができる。枢動位置の地面Ｇの上方の高さＨをシャーシ上の低い位置に調整することによって、駆動ホイールと地面との係合による制動力と加速力とのバランスを取ることができる。

従って、特定の実施例において、枢動位置の位置は、駆動シャフト２４６の軸の下方、又は支持ホイール４８４～４８７の１以上の車軸の下方であってもよい。制御アームのための枢動軸は、駆動ホイール２４０の回転軸よりも低くてもよく、及び／又は、支持ホイール４８４～４８７の１以上の回転軸よりも低くてもよい。枢動位置は、シャーシ１４０の最も低い位置にあってもよい。枢動位置を提供する構造は、シャーシ１４０の最も低い構造であってもよい。枢動位置は、駆動ホイール２４０の回転軸の後方及び／又はそれより低くてもよい。ａ）枢動位置と駆動ホイール２４０の回転軸との間の距離とｂ）地面Ｇの上方の枢動位置の高さＨとの比率は、約２対１、約２．５対１、約３対１、約３．５対１、約４対１、約４．５対１、約５対１、約６対１、約７対１、約８対１、約９対１、約１０対１、又はその間の任意の値又は範囲であってもよい。少なくとも図１Ｂを参照すると、駆動ホイール２４０の底部（例えば、地面Ｇ上にあるとき及び／又は支持ホイール１３２の底部と整列するように配置されたとき）と枢動位置との間の角度「Ｄ」は、約４５度、約４０度、約３５度、約３０度、約２５度、約２０度、約１５度、約１０度、約７度、約５度、約３度、約２度、約１度、又はそれらの間の任意の値又は範囲であってもよい。地面Ｇ又は駆動ホイール１３２の底部の上方の枢動位置の高さＨは、約６インチ、約５インチ、約４インチ、約３インチ、約２インチ、約１インチ、約０．５インチ、又はそれらの間の任意の値又は範囲であってもよい。

図１０及び図１１を参照すると、駆動ホイール２４０が上下に移動するとき、駆動ホイール２４０は、駆動アセンブリの回転により前方又は後方に（例えば、より少ない程度で）移動することができる。モータ２３２（例えば、駆動系２３３の全体）は、制御アーム２３４と共に枢動することができる。駆動ホイール２４０が主に上下に移動する場合（例えば、後方及び前方への移動の程度は少ない）、モータ２３２は主に後方及び前方に移動することができる（例えば、上下への移動の程度は少ない）。従って、ロボット１２０は、ロボット１２０の高さを大幅に増加させることなく、モータ２３２の移動に対応することができる。いくつかの実施形態において、モータ２３２の少なくとも一部は、駆動アセンブリの枢動軸の真上及び／又は後方に配置されてもよい。いくつかの実施態様において、モータ２３２の一部は、駆動ホイール２４０が上方に移動するにつれて下方に移動してもよい。モータ２３２又は駆動系２３３は、駆動ホイール２４０（又は出力シャフト２４６）から離れて、枢動位置に向かって角度をなす上方向に延在してもよい。モータ２３２又は駆動系２３３の一部は、制御アーム２３４のための枢動位置又は枢動軸の真上に配置されてもよい。

図１２Ａ－図１２Ｂは、駆動アセンブリ１３４がより良く見えるように、シャーシ１４０及び支持システム１３０の特定の特徴を省略したモバイルロボット１２０を示している。

枢動可能な駆動アセンブリは、駆動アセンブリを直線的に（例えば、上下に）移動させるサスペンションシステムと比較して、より単純な構造（例えば、より少ない構成部品及び／又はより少ない可動部品）を有している。これにより、コストを削減し、寿命を増加させ、修理を減らし、組立時間を減らし、サイズを縮小することができる。

（特定の用語）
本明細書で使用される向きの用語、例えば「上（top）」、「下（bottom）」、「近位（proximal）」、「遠位（distal）」、「縦（longitudinal）」、「横（lateral）」、「端（end）」は、図示の例の文脈で使用されている。しかしながら、本開示は、図示された向きに限定されるべきではない。実際、他の向きが可能であり、本開示の範囲内にある。本明細書で使用される円形状に関する用語、例えば直径又は半径は、完全な円形構造を必要とするのではなく、むしろ、側部から側部まで測定できる断面領域を有する任意の適切な構造に適用されると理解されるべきである。一般的に形状に関する用語、例えば、「円形」、「円筒形」、「半円形」、「半円筒形」、任意の関連又は類似の用語は、円、円筒、又は他の構造の数学的定義に厳密に適合する必要はなく、合理的に近い近似である構造を含む。

「できる（can）」、「できる（could）」、「してもよい（might）」、又は「してもよい（may）」などの条件付き言語は、特に断りのない限り、又は使用される文脈内で理解される限り、一般に、特定の実施例が特定の特徴、要素、及び／又はステップを含む、又は含まないことを伝えるよう意図されている。したがって、このような条件付き言語は、一般に、特徴、要素、及び／又はステップが、１以上の実施例に何らかの形で必要であることを意味することを意図していない。

「Ｘ、Ｙ、及びＺのうちの少なくとも１つ」というフレーズのような接続言語は、特に断らない限り、アイテム、用語などがＸ、Ｙ、又はＺのいずれかである可能性を伝えるために一般的に使用され、文脈で理解される。したがって、そのような接続言語は、特定の例が少なくとも１つのＸ、少なくとも１つのＹ、及び少なくとも１つのＺの存在を必要とすると意味することを通常意図していない。

本明細書で使用される「約（approximately）」、「約（about）」、及び「略（substantially）」という用語は、依然として所望の機能を果たすか又は所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表すものである。例えば、いくつかの例において、文脈が指示するように、用語「約（approximately）」、「約（about）」、及び「略（substantially）」は、記載された量の１０％以下の範囲内にある量をいう場合がある。本明細書で使用される「略（generally）」という用語は、特定の値、量、又は特性を主に含むか、又はその傾向がある値、量、又は特性を表す。一例として、特定の例においては、文脈が指示するように、用語「略平行」は、２０度以下だけ正確に平行から離れるものをいう場合がある。全ての範囲は、終点を含む。

（概要）
モバイルロボットのいくつかの例示的な実施例が開示されている。本開示は、特定の例示的な実施例及び用途の観点から説明されているが、本明細書に記載された特徴及び利点の全てを提供しない実施例及び用途を含む他の実施例及び他の用途も、本開示の範囲内にある。構成部品（components）、構成要素（elements）、特徴、行為（acts）、又はステップは、説明とは異なるように配置又は実行してもよい。構成部品、構成要素、特徴、行為、又はステップは、様々な実施例において組み合わされ、合併され、追加され、又は除外されてもよい。本明細書に記載された構成要素及び構成部品の全ての可能な組み合わせ及び部分的組み合わせは、本開示に含まれることを意図している。単一の特徴又は特徴のグループは、必要又は不可欠ではない。

別々の実施形態の文脈で本開示に記載されている特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実施されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈で記載される様々な特徴は、複数の実施形態において別々に又は任意の適切な部分的組み合わせで実施されてもよい。更に、いくつかの特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上述されているが、いくつかの場面においては、クレーム化された組み合わせから１以上の特徴が削除されてもよい。当該組み合わせは、部分的組み合わせ又は部分的組み合わせの変形例としてクレーム化されてもよい。

本開示における１つの実施例に開示又は図示されたステップ、プロセス、構造、及び／又は装置のいずれかの部分は、異なる実施例又はフローチャートに開示又は図示されたステップ、プロセス、構造、及び／又は装置のいずれかの他の部分と組み合わせてもよく、又は当該他の部分と共に（又はその代わりに）使用されてもよい。本明細書に記載された実施例は、互いに別々に分離されることを意図していない。開示された特徴の組み合わせ、変形例、及びいくつかの実施形態は、本開示の範囲内にある。

動作が特定の順序で図面に描かれたり、明細書に記載されたりすることがあるが、そのような動作は、所望の結果を達成するために、示された特定の順序で又は連続した順序で実行される必要はなく、また、全ての動作が実行される必要はない。図示されていない又は記載されていない他の動作は、例示的な方法及びプロセスに組み込まれてもよい。例えば、１以上の付加的な動作が、記載された動作のいずれかの前、後、同時、又は間に実行されてもよい。更に、いくつかの実施態様において、前記動作は、並べ替えられたり、順序が変更されたりしてもよい。また、上述した実施態様における様々な構成部品の分離は、全ての実施態様においてそのような分離を必要とすると理解されるべきではない。記載された構成部品及びシステムは、一般的に単一の製品に統合されてもよく、又は複数の製品にパッケージングされてもよいと理解されるべきである。付加的に、いくつかの実施形態は、本開示の範囲内にある。

更に、例示的な例が記載されてきたが、同等の構成要素、修正、省略、及び／又は組み合わせを有する任意の実施例も本開示の範囲内にある。更に、特定の態様、利点、及び新規の特徴が本明細書に記載されているが、必ずしも全てのそのような利点が、任意の特定の実施例に従って達成されるとは限らない。例えば、本開示の範囲内のいくつかの実施例は、本明細書で教示又は示唆された他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるように、１つの利点又は複数の利点を達成する。更に、いくつかの実施例は、本明細書で教示又は示唆された利点とは異なる利点を達成することができる。

いくつかの実施例を添付の図面に関連して説明した。図面は縮尺通りに描かれ及び／又は示されているが、そのような縮尺には限定されず、示されたもの以外の寸法及び比率が企図され、それらは開示された本発明の範囲内にある。距離、角度などは単に例示であり、例示された装置の実際の寸法及びレイアウトと必ずしも厳密な関係を持つものではない。構成部品は、追加、削除、及び／又は再配置が可能である。更に、様々な実施例に関連する任意の特定の特徴、態様、方法、特性、特質、品質、属性、構成要素などの本明細書の開示は、本明細書に記載される他の全ての実施例において使用されてもよい。更に、本明細書に記載される任意の方法は、言及されたステップを実行するのに適した任意のデバイスを使用して実施されてもよい。

本開示を要約する目的で、本発明の特定の態様、利点、及び特徴が、本明細書に記載されている。そのような利点の全て又はいずれかが、本明細書に開示された発明の任意の特定の実施例に従って必ずしも達成されるとは限らない。本開示のどの態様も、必須又は不可欠ではない。複数の実施例において、装置、システム、及び方法は、本明細書の図面又は説明で例示されるのとは異なるように構成されてもよい。例えば、図示されたモジュールによって提供される様々な機能性は、組み合わされ、再配置され、追加され、又は削除されてもよい。いくつかの実施形態において、付加的な又は異なるプロセッサ又はモジュールが、図面に説明され且つ図示された実施例を参照して説明された機能性の一部又は全部を実行してもよい。多くの実施形態の変形例が可能である。本明細書に開示された機能、構造、ステップ、又はプロセスのいずれもが、任意の実施例に含まれてもよい。

要約すると、モバイルロボット及び関連する方法の様々な実施例が開示されてきた。本開示は、具体的に開示された実施例を超えて、他の代替的な実施例及び／又は実施例の他の使用、並びにその特定の修正及び等価物にまで及ぶものである。更に、本開示は、開示された実施例の様々な特徴及び態様が互いに組み合わされ、又は置換され得ることを明示的に企図するものである。したがって、本開示の範囲は、上述の特定の開示された実施例によって限定されるべきではなく、特許請求の範囲の公正な読み方によってのみ決定されるべきである。いくつかの実施形態において、本明細書に開示された駆動システム及び／又は支持システムは、モバイルロボットとは異なる他の装置又はシステムを移動させるために使用されてもよい。

Claims (50)

1. シャーシと、
   前記シャーシを地面上に支持するように構成された少なくとも３つの支持ホイールを有する支持システムと、
   前記シャーシと結合され、前記地面を横切ってモバイルロボットを加速させるように構成された第１駆動アセンブリを有する駆動システムと、
   を備える、モバイルロボットであって、
   前記第１駆動アセンブリは、
   枢動位置で前記シャーシと枢動可能に結合された第１端部を有する制御アームと、
   前記第１端部から間隔を空けて制御アームに結合された上端部、及び、接続位置で前記シャーシに結合された下端部、を有する付勢部材と、
   駆動シャフト、及び、前記制御アームに取り付けられたモータ、を有する駆動系と、
   前記駆動シャフトに取り付けられた駆動ホイールであって、前記モバイルロボットの前後方向に沿って整列し、前記前後方向と略直交する横方向に沿って整列した軸を中心として回転可能な駆動ホイールと、
   を備え、
   前記制御アームは、概ね前記前後方向に沿って整列し、前記接続位置は、前記枢動位置よりも前方に位置する、モバイルロボット。
2. 前記付勢部材は、前記モバイルロボットが地面に載置されたときに、前記付勢部材の姿勢に基づいて前記駆動ホイールが地面に係合力を及ぼすように、前記駆動ホイールを非係合構成に付勢するよう構成されている、請求項１に記載のロボット。
3. 前記モバイルロボットにかかる荷重は、前記支持システムを介して前記シャーシによって支持され、前記第１駆動アセンブリによって平坦面に対して及ぼされる係合力は、前記荷重に依存しない、請求項１に記載のロボット。
4. 前記駆動ホイールによる制動は、前記駆動ホイールと前記地面との間の係合力を増加させる、請求項１に記載のロボット。
5. 前記駆動ホイールを用いた前方への加速は、前記駆動ホイールと前記地面との間の係合力を減少させる、請求項１に記載のロボット。
6. 前記枢動位置の軸は、前記接続位置の下方に位置する、請求項１に記載のロボット。
7. 前記枢動位置の軸は、前記駆動シャフトの軸の下方に位置する、請求項１に記載のロボット。
8. 前記少なくとも３つの支持ホイールは、それぞれ車軸を有し、前記枢動位置の軸は、前記支持ホイールの各車軸の下方に位置する、請求項１に記載のロボット。
9. 前記枢動位置は、前記シャーシ上で最も低い標高点である、請求項１に記載のロボット。
10. 前記枢動位置は、前記制御アーム及び前記接続位置と前後方向に整列している、請求項１に記載のロボット。
11. 前記駆動ホイールは、前記制御アームから前記横方向にオフセットされている、請求項１に記載のロボット。
12. 前記付勢部材は、ばねを備える、請求項１に記載のロボット。
13. 前記支持システムは、第１支持ホイール、第２支持ホイール、第３支持ホイール、及び第４支持ホイールを備える、請求項１に記載のロボット。
14. 前記支持システムは、キャスターホイールを備える、請求項１に記載のロボット。
15. 前記制御アームの枢動軸は、前記駆動ホイールの回転軸と略平行である、請求項１に記載のロボット。
16. 前記制御アームの第２端部は、非係合構成と係合構成との間で略垂直方向に移動する、請求項１に記載のロボット。
17. 前記駆動系は、ウォームギアとウォームホイールとを備える、請求項１に記載のロボット。
18. 前記第１駆動アセンブリとは反対側のシャーシに第２駆動アセンブリを更に備える、請求項１に記載のロボット。
19. 前記第１駆動アセンブリ及び前記第２駆動アセンブリは、前記シャーシと結合された単一の車軸に取り付けられている、請求項１８に記載のロボット。
20. シャーシと、
    前記シャーシを地面上に支持するように構成された複数の支持ホイールを有する支持システムと、
    前記シャーシと結合され、前記地面を横切ってモバイルロボットを加速させるように構成された第１駆動アセンブリを有する駆動システムと、
    を備える、モバイルロボットであって、
    前記第１駆動アセンブリは、
    枢動位置で前記シャーシと枢動可能に結合された制御アームと、
    前記制御アームと前記シャーシとに結合された付勢部材と、
    前記制御アームに取り付けられた駆動ホイールであって、前記モバイルロボットの前後方向に沿って整列し、前記前後方向と略直交する横方向に沿って整列した軸を中心として回転可能な駆動ホイールと、
    前記駆動ホイールを駆動するためのモータと、
    を備え、
    前記付勢部材は、前記モバイルロボットが平坦面に載置されたときに、前記駆動ホイールが前記付勢部材の姿勢に基づいて前記平坦面に係合力を及ぼすように、前記駆動ホイールを第１の高さよりも低い第２の高さに付勢するように構成されている、
    モバイルロボット。
21. 前記モバイルロボットにかかる荷重は、少なくとも３つの支持ホイールを介して前記シャーシによって支持され、前記第１駆動アセンブリによって前記地面に対して及ぼされる係合力は、荷重に依存しない、請求項２０に記載のモバイルロボット。
22. 前記駆動ホイールを用いた制動は、前記駆動ホイールと前記地面との間の係合力を増加させる、請求項２０に記載のモバイルロボット。
23. 前記駆動ホイールを用いた前方への加速は、前記駆動ホイールと前記地面との間の係合力を減少させる、請求項２０に記載のモバイルロボット。
24. 前記枢動位置は、前記付勢部材と前記シャーシとの接続部の下方に位置する、請求項２０に記載のモバイルロボット。
25. 前記枢動位置は、前記駆動シャフトの下方に位置する、請求項２０に記載のモバイルロボット。
26. 前記少なくとも３つの支持ホイールは、それぞれ車軸を有し、前記枢動位置は、各車軸の下方に位置する、請求項２０に記載のモバイルロボット。
27. 前記枢動位置は、前記シャーシの最も低い標高点である、請求項２０に記載のモバイルロボット。
28. シャーシと、
    前記シャーシを地面上に支持するように構成された複数の支持ホイールを有する支持システムと、
    前記シャーシと結合され、モバイルロボットを移動させるように構成された第１駆動アセンブリと、
    を備えるモバイルロボットであって、
    前記第１駆動アセンブリは、
    枢動位置で前記シャーシと枢動可能に結合された制御アームと、
    前記制御アームに取り付けられた駆動ホイールと、
    を備え、
    前記モバイルロボットにかかる荷重は、前記複数の支持ホイールを介して前記シャーシによって支持され、前記第１駆動アセンブリによって平坦面に対して及ぼされる係合力は、前記荷重に依存しない、モバイルロボット。
29. 前記駆動ホイールを下方に付勢するように構成された付勢部材を更に備える、請求項２８に記載のモバイルロボット。
30. 前記制御アームは、略前後方向に沿って整列している、請求項２８に記載のモバイルロボット。
31. 前記駆動ホイールを用いた制動は、前記駆動ホイールと前記平坦面との間の係合力を増加させる、請求項２８に記載のモバイルロボット。
32. 前記駆動ホイールを用いた前方への加速は、前記駆動ホイールと前記平坦面との間の係合力を減少させる、請求項２８に記載のモバイルロボット。
33. 前記枢動位置は、前記付勢部材と前記シャーシとの接続部の下方に位置する、請求項２９に記載のモバイルロボット。
34. 前記枢動位置は、前記駆動ホイールの駆動シャフトの下方に位置する、請求項２８に記載のモバイルロボット。
35. 前記枢動位置は、前記駆動ホイールの駆動シャフトの後方に位置する、請求項２８に記載のモバイルロボット。
36. 前記複数の支持ホイールは、それぞれ車軸を有し、前記枢動位置は、各車軸の下方に位置する、請求項２８に記載のモバイルロボット。
37. 前記枢動位置は、前記シャーシの最も低い標高点である、請求項２８に記載のモバイルロボット。
38. シャーシと、
    前記シャーシと結合され、モバイルロボットを移動させるように構成された少なくとも１つの駆動アセンブリと、
    を備えるモバイルロボットであって、
    前記駆動アセンブリは、
    駆動ホイール軸を中心として回転するように構成された駆動ホイールと、
    前記駆動ホイールを支持し、前記駆動ホイール軸と略平行な枢動軸を有する枢動位置で前記シャーシに結合された制御アームと、
    前記駆動ホイールを回転させるように構成されたモータと、
    を備える、モバイルロボット。
39. 前記制御アームの枢動位置は、前記駆動ホイールの軸よりも後方にある、請求項３８に記載のモバイルロボット。
40. 前記制御アームの枢動位置は、前記駆動ホイールの軸よりも低い、請求項３８に記載のモバイルロボット。
41. 前記駆動アセンブリは、下方に付勢されている、請求項３８に記載のモバイルロボット。
42. 複数の支持ホイールを更に備え、前記モバイルロボットにかかる荷重は、前記複数の支持ホイールを介して前記シャーシによって支持され、前記駆動アセンブリによって地面に対して及ぼされる係合力は、前記荷重に依存しない、請求項３８に記載のモバイルロボット。
43. シャーシと、
    前記シャーシと結合され、モバイルロボットを移動させるように構成された少なくとも１つの駆動アセンブリと、
    を備えるモバイルロボットであって、
    前記駆動アセンブリは、
    駆動ホイール軸を中心として回転するように構成された駆動ホイールと、
    前記駆動ホイールを回転させるように構成されたモータと、
    を備え、
    前記駆動ホイールは、当該駆動ホイールの後方にある枢動軸を中心として枢動するように構成されている、モバイルロボット。
44. 前記シャーシを地面上に支持するための複数の非駆動支持ホイールを更に備える、請求項４３に記載のモバイルロボット。
45. 前記モバイルロボットの重量は、前記複数の非駆動支持ホイールを介して支持され、前記駆動ホイールによって地面に対して及ぼされる係合力は、前記モバイルロボットの重量に依存しない、請求項４４に記載のモバイルロボット。
46. 前記枢動軸は、前記複数の非駆動支持ホイールの１以上の回転軸の下方にある、請求項４４に記載のモバイルロボット。
47. 前記枢動軸は、前記駆動ホイールの回転軸よりも下方にある、請求項４３に記載のモバイルロボット。
48. 前記枢動軸は、前記駆動ホイールの回転軸に対して略平行である、請求項４３に記載のモバイルロボット。
49. 前記駆動ホイールを用いた前方への加速は、前記駆動ホイールの地面に対する係合力を減少させる、請求項４３に記載のモバイルロボット。
50. 前記駆動ホイールを用いた制動は、前記駆動ホイールの地面に対する係合力を増加させる、請求項４３に記載のモバイルロボット。

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