JP2023000959A - Stair lifting work device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の車輪とアーム部の屈伸によって自立的に階段を昇降し、また階段平面上での作業を可能とする階段昇降装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stair climbing apparatus capable of independently ascending and descending stairs by bending and stretching a plurality of wheels and arms, and enabling work on the plane of the stairs.
従来の階段昇降装置には、特開平10-236350に掲載された脚伸縮方式の機構によって自立的に階段を昇降する階段昇降装置や、特開2006-341709に掲載された車輪駆動機構と転動駆動機構を利用した階段昇降装置など、様々な装置が提案されている。 Conventional stair-lifting devices include a stair-lifting device that autonomously ascends and descends stairs by means of a leg telescoping mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-236350, and a wheel drive mechanism and rolling mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-341709. Various devices have been proposed, such as a stair climbing device using a drive mechanism.
特開平10-236350に掲載されたものは、小型の機械ではあるものの、脚の本数が6本と多く、階段を登る工程も10工程必要であるため、重量の重さと制御の複雑さが考えられる。特開2006-341709に掲載されたものは、車輪の直径が大きいため装置自体が比較的大きく、階段を登る工程も10工程必要であるため、重量の重さと制御の複雑さが考えられる。 Although the machine described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-236350 is a small machine, it has as many as six legs and requires 10 steps to climb stairs, so the weight and the complexity of the control are taken into account. be done. The device disclosed in JP-A-2006-341709 has a large wheel diameter, so the device itself is relatively large, and 10 steps of climbing stairs are required.
そこで本発明は、階段の昇降を円滑に行うため、アームの本数を最小限にし、軽量で簡略な機構を実現し、昇降の動作を最適化することで、迅速に階段を昇降できる装置とし、また操舵と駆動が可能な車輪により、左または右方向への移動が可能な、階段昇降装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to smoothly ascend and descend the stairs, the present invention minimizes the number of arms, realizes a lightweight and simple mechanism, and optimizes the ascending and descending operation to provide a device that can quickly ascend and descend the stairs. Another object of the present invention is to provide a stair climbing device that can be moved leftward or rightward by means of steerable and driveable wheels.
請求項1の発明によれば、2本のアームで階段を昇降させることができる分、従来のように6本の脚で昇降させる方式に比べて、装置構成を小型化でき、使用部品の削減、軽量化を図ることができる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、本体下部の車輪と2本のアームとアーム先端の車輪を連携させることで、4つの工程で階段の一段を登ることができるため、従来のように10の工程で階段の一段を登る方式に比べて、昇降動作が速くでき、時間の削減に効果が大きいと考えられる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、階段を登ることあるいは降りることに加えて、階段の平面部分を左に移動または右に移動することが可能となるため、従来ではできなかった階段上での作業をすることが可能となる。 According to the invention of claim 3, in addition to climbing or descending the stairs, it is possible to move the plane portion of the stairs to the left or right, so that work on the stairs that was not possible in the past is possible. It becomes possible to
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は階段昇降装置の平面図で、図2は階段昇降装置の正面図、図3は階段昇降装置の左側面図である。図1、図2、図3において、本階段昇降装置は、本体1と、床平面や踊り場での走行時や階段平面部を直進移動、左右移動するための走行手段である4個の走行車輪2a , 2b , 2c , 2d と、本体の前面と後面に取り付けられ屈曲させることにより垂直方向に伸縮可能なアーム部としての2本のアーム3a , 3bと、アーム部の先端に取り付けられ、本体を持ち上げた時の走行手段である4個の走行車輪4a , 4b , 4c , 4d と、走行動作や昇降動作の際に終了点を発見するためのセンサ 5a , 5b , 5c , 5d , 5e と、から構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a plan view of the stair-lifting device, FIG. 2 is a front view of the stair-lifting device, and FIG. 3 is a left side view of the stair-lifting device. In FIGS. 1, 2 and 3, the stair climbing apparatus comprises a
図4は、階段1段目から階段2段目へ昇る動作を(A) , (B) , (C) , (D) の4工程で表した概念図であり、ここではその概略を説明する。図4(A) 階段昇降装置の本体1下部に取り付けた車輪2a , 2b , 2c , 2dを駆動し、水平方向に移動し、階段2段目の垂直面S2vをセンサ5aで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。図4(B) 次に本体前面と後面に取り付けた2本のアーム3a , 3b を伸ばして、車体1を上方に持ち上げ、本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段2段目の水平面S2hより高くなるようにする。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing four steps (A), (B), (C), and (D) of the movement from the first stair to the second stair, and the outline thereof will be explained here. . FIG. 4(A) Drive the
図4(C) 次にこの高さを維持したままアーム部車輪4a , 4b , 4c , 4dを駆動させ、水平方向に移動し、本体1下部の全ての車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段2段目の水平面S2h上に来たことを示す階段2段目端部をセンサ5cで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。このときアーム3b に接触しないように制御する。図4(D) 最後にアーム3a , 3bを曲げて本体1を下方に降ろし、本体下部車輪2a , 2b , 2c , 2dを階段2段目の水平面S2hに接地させる。このようにして階段を一段昇る動作が終了し、上記一連の動作を繰り返すことによって、本階段昇降装置が直線的に複数の階段を昇ることが可能になる。
Fig. 4(C) Next, while maintaining this height, the
図5は、階段2段目から階段1段目へ降りる動作を(A) , (B) , (C) , (D) の4工程で表した概念図であり、ここではその概略を説明する。図5(A) 階段昇降装置の本体1下部に取り付けた車輪2a , 2b , 2c , 2dを駆動し、水平方向に移動し、階段2段目の端部をセンサ5cで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。図5(B) 次に本体側面に取り付けた複数のアーム3a , 3bを伸ばして、車体1を上方に持ち上げ、本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段2段目の水平面S2hより浮くようにする。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing four steps (A), (B), (C), and (D) of descending from the second step of the stairs to the first step of the stairs. . Fig. 5(A) Drive the
図5(C) 次にこの高さを維持したままアーム部車輪4a , 4b , 4c , 4dを駆動させ、水平方向に移動し、本体1下部の全ての車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段1段目の水平面S1h上に来たことを示す階段2段目端部をセンサ5bで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。このときアーム部車輪 4bの脱輪に注意する。図5(D) 最後にアーム3a , 3bを曲げて本体1を下方に降ろし、本体下部車輪2a , 2b , 2c , 2dを階段1段目の水平面S1hに接地させる。このようにして階段を一段降りる動作が終了し、上記一連の動作を繰り返すことによって、本階段昇降装置が直線的に複数の階段を降りることが可能になる。
Fig. 5(C) Next, while maintaining this height, the
図6は、階段1段目から階段2段目へ昇り、その後左方向に移動する動作を(A) , (B) , (C) , (D) , (E) の5工程で表し、同様に右方向に移動する動作を(A) , (B) , (C) , (D) , (F) の5工程で表した概念図であり、ここではその概略を説明する。図6(A) 階段昇降装置の本体1下部に取り付けた車輪2a , 2b , 2c , 2dを駆動し、水平方向に移動し、階段2段目の垂直面S2vをセンサ5aで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。図6(B) 次に本体前面と後面に取り付けた2本のアーム3a , 3bを伸ばして、車体1を上方に持ち上げ、本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段2段目の水平面S2hより高くなるようにする。
Fig. 6 shows five steps (A), (B), (C), (D), and (E) representing the action of going up from the first step to the second step and then moving to the left. It is a conceptual diagram showing five steps (A), (B), (C), (D), and (F) of moving rightward to the right, and the outline thereof will be explained here. FIG. 6(A) Drive the
図6(C) 次にこの高さを維持したままアーム部車輪4a , 4b , 4c , 4dを駆動させ、水平方向に移動し、本体1下部の全ての車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段2段目の水平面S2h上に来たことを示す階段2段目端部をセンサ5cで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。このときアーム3bに接触しないように制御する。図6(D) 次にアーム3a , 3bを曲げて本体1を下方に降ろし、本体下部車輪2a , 2b , 2c , 2dを階段2段目の水平面S2hに接地させる。
Fig. 6(C) Next, while maintaining this height, the
次に左方向に移動する場合、図6(E)本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dを左に90°旋回し、その後車輪を駆動し左方向に移動する。最後に階段の左端部垂直面Sw1をセンサ5eで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。または右方向に移動する場合、図6(F)本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dを右に90°旋回し、その後車輪を駆動し右方向に移動する。最後に階段の右端部垂直面Sw2をセンサ5dで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。このようにして階段を一段昇る動作の後、左方向または右方向への移動を組み合わせることで、階段を昇るだけでなく階段上での作業等への応用が可能になる。
Next, when moving leftward, the
図7は、階段2段目から階段1段目へ降り、その後左方向に移動する動作を(A) , (B) , (C) , (D) , (E) の5工程で表し、同様に右方向に移動する動作を(A) , (B) , (C) , (D) , (F) の5工程で表した概念図であり、ここではその概略を説明する。図7(A) 階段昇降装置の本体1下部に取り付けた車輪2a , 2b , 2c , 2dを駆動し、水平方向に移動し、階段2段目の端部をセンサ5cで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。図7(B) 次に本体の前面と後面に取り付けた2本のアーム3a , 3bを伸ばして、車体1を上方に持ち上げ、本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段2段目の水平面S2hより浮くようにする。
Fig. 7 shows five steps (A), (B), (C), (D), and (E) representing the action of descending from the second step to the first step and then moving to the left. It is a conceptual diagram showing five steps (A), (B), (C), (D), and (F) of moving rightward to the right, and the outline thereof will be explained here. Fig. 7(A) Drive the
図7(C) 次にこの高さを維持したままアーム部車輪4a , 4b , 4c , 4dを駆動させ、水平方向に移動し、本体1下部の全ての車輪2a , 2b , 2c , 2dが階段1段目の水平面S1h上に来たことを示す階段2段目端部をセンサ5bで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。このときアーム部車輪4a , 4bの脱輪に注意する。図7(D) 最後にアーム3a , 3bを曲げて本体1を下方に降ろし、本体下部車輪2a , 2b , 2c , 2dを階段1段目の水平面S1hに接地させる。
Fig. 7(C) Next, while maintaining this height, the
次に左方向に移動する場合、図7(E)本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dを左に90°旋回し、その後車輪を駆動し左方向に移動する。最後に階段の左端部垂直面Sw1をセンサ5eで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。または右方向に移動する場合、図7(F)本体1下部の車輪2a , 2b , 2c , 2dを右に90°旋回し、その後車輪を駆動し右方向に移動する。最後に階段の右端部垂直面Sw2をセンサ5dで検出し、適切な位置で車輪を停止させる。このようにして階段を一段降りる動作の後、左方向または右方向への移動を組み合わせることで、階段を降りるだけでなく階段上での作業等への応用が可能になる。
Next, when moving leftward, the
この階段昇降装置の用途としては、ロボット個体の移動だけでなく、物の運搬や人の移動などが可能と考えられる。また階段上で左方向または右方向に移動できることから、階段平面の掃除、階段の点検や建物の保守・警備などが可能になると考えられる。 It is thought that this stair climbing device can be used not only for the movement of individual robots, but also for the transportation of objects and the movement of people. In addition, since the robot can move leftward or rightward on the stairs, cleaning of the plane of the stairs, inspection of the stairs, maintenance and guarding of the building, etc. will become possible.
1 階段昇降装置本体
2a , 2b , 2c , 2d 本体部駆動車輪
3a , 3b アーム部
4a , 4b , 4c , 4d アーム部駆動車輪
5a , 5b , 5c , 5d , 5e センサ
S 階段
S1h , S2h 階段水平面
S2v , S3v 階段垂直面
Sw1 , Sw2 階段左右端部
1 Stair lift device body
2a , 2b , 2c , 2d main body drive wheels
3a , 3b arm
4a , 4b , 4c , 4d arm drive wheel
5a , 5b , 5c , 5d , 5e sensor
S stairs
S1h , S2h stair horizontal plane
S2v , S3v Stair vertical plane
Sw1 , Sw2 Left and right ends of stairs
Claims (3)
本体部の前面と後面に取り付けられ、屈伸することで垂直方向への伸縮が可能になる2本のアーム部と、
アーム部の先端に取り付けられ、水平方向への移動が可能となる複数の車輪、車輪駆動機構と、
を備えて構成されることを特徴とする階段昇降装置。 a plurality of wheels, a wheel drive mechanism, and a wheel steering mechanism arranged in front and behind the lower surface of the main body;
Two arms that are attached to the front and back of the main body and can be extended and contracted in the vertical direction by bending and stretching,
A plurality of wheels and a wheel drive mechanism that are attached to the tip of the arm and that can move in the horizontal direction;
A stair climbing device comprising:
階段の下降制御時には、(1)本体部車輪で水平面を移動し、車輪が階段端部に来た時に停止させる、(2)次にアーム部を伸ばして本体部を上方に持ち上げ車輪を浮かす、(3)次にアーム部の車輪を駆動させ水平方向に移動する。(4)本体部が下階段に移動した所で、アーム部を曲げて本体部を降ろし、本体部車輪を水平面に接地させる。という制御を繰り返し行うことを特徴とする階段昇降装置。 During stair climbing control, (1) the wheels attached to the main unit move horizontally and stop in front of the vertical surface of the upper staircase. (2) Extend the two arms to lift the vehicle body upward. (3) Drive the arm wheel to move horizontally. (4) When the main body moves to the upper stairs, the arm is bent to lower the main body and the wheels of the main body are grounded on the horizontal surface.
When controlling the descent of stairs, (1) the wheels of the main body move on the horizontal plane and stop when the wheels reach the end of the stairs, and (2) the arms are then extended to lift the main body upwards to float the wheels. (3) Next, drive the wheels of the arm to move horizontally. (4) When the main body moves to the lower stairs, the arm is bent to lower the main body, and the wheels of the main body are grounded on the horizontal surface. A stair climbing device characterized by repeatedly performing the control of
階段の下降と左移動または右移動制御時には、(1)本体部車輪で水平面を移動し、車輪が階段端部に来た時に停止させる、(2)次にアーム部を伸ばして本体部を上方に持ち上げ車輪を浮かす、(3)次にアーム部の車輪を駆動させ水平方向に移動する。(4)本体部が上階段に移動した所で、アーム部を曲げて本体部を降ろし、本体部車輪を水平面に接地させる。(5)左移動の際は、本体部車輪を左に90°旋回して階段の左に移動する。また右移動の際は、本体部車輪を右に90°旋回して階段の右に移動する。という制御を必要に応じて必要な回数行うことを特徴とする階段昇降装置。
When ascending stairs and controlling left or right movement, (1) the wheels attached to the main unit move horizontally and stop in front of the vertical surface of the upper stairs. (2) Extend the arms to lift the vehicle body upward. (3) Drive the arm wheel to move horizontally. (4) When the main body moves to the lower stairs, the arm is bent to lower the main body, and the wheels of the main body are grounded on the horizontal surface. (5) When moving left, turn the main body wheels 90 degrees to the left and move to the left of the stairs. Also, when moving to the right, turn the main body wheels 90 degrees to the right and move to the right of the stairs. This control is performed as many times as necessary,
When descending stairs and controlling left or right movement, (1) move the main body wheels on the horizontal plane and stop when the wheels reach the end of the stairs, (2) extend the arm and move the main body upward. (3) Next, drive the wheels on the arm to move horizontally. (4) When the main body moves to the upper stairs, the arm is bent to lower the main body, and the wheels of the main body are grounded on the horizontal surface. (5) When moving left, turn the main body wheels 90 degrees to the left and move to the left of the stairs. Also, when moving to the right, turn the main body wheels 90 degrees to the right and move to the right of the stairs. A stair climbing device characterized by performing the control of .
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