JP2023038070A - 移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の移動体は、多方向において段差を乗り越えて移動可能ではなかった。【解決手段】シャシ２と、シャシ２の周囲に周方向に並ぶようにして配置されており、それぞれアーム回転軸を中心に回転可能となるようにシャシ２に対して支持された少なくとも３つのアームと、３つのアームのそれぞれをシャシ２に対して回転させることが可能なアーム回転部７１と、３つのアームのそれぞれにおいてアームの回転中心を挟んで両側に少なくとも１つずつ支持されている車輪５０と、３つのアームのそれぞれについて、アームに支持されている車輪５０のうち少なくとも１つの車輪５０に対応するように設けられており、対応する車輪５０を用いて移動体１を移動させる移動機構６０とを備え、移動機構６０による車輪５０の駆動状態に応じて多方向に移動可能に構成されている、移動体１は、多方向において段差を乗り越えて移動可能である。【選択図】図１

Description

この発明は、複数の車輪を有し多方位に移動可能な移動体に関する。

従来、複数の車輪を有し、種々の目的に用いられる移動体の構成が提案されている。例えば、自律走行可能なロボットなどにも移動体の構成が利用される場合がある。このような移動体が不整地を走行するためには、段差などの障害物を乗り越える機構が必要である。

段差を乗り越える機構の代表例としては、無限軌道が挙げられる（例えば、下記特許文献１参照）。

また、車輪を上下に変位させたり、車輪を支持するアームを用いて車輪の駆動機構を上下させたりすることで段差を乗り越えるように構成された移動体の構成も知られている（例えば、下記特許文献２又は特許文献３参照）。

なお、下記特許文献４には、トロコイド曲線に近似した軌道で全方位移動を行うように構成された、不整地対応可能なトロコイド駆動機構の構成が記載されている。

特開２０２０－２０３６８０号公報 米国特許第１０８００２２１号明細書 特許第６７５５０４４号公報 特許第６２３８１９１号公報

ところで、上記のような移動体については、移動体自体が精密な位置決めを行えることや、小回りが利くことが要求される場合がある。このようなニーズに応えるために、移動体が、多方向において段差を乗り越えて移動可能な構成を有することが望ましい。

従来知られている構造についてこの点を見ると、例えば特許文献１に記載されているような無限軌道を利用した移動体は、一般に、無限軌道の回転方向に対応する所定の方向にしか移動できない。

また、例えば特許文献２や特許文献３に記載されているような車輪を利用した移動体においても、車輪の向きに応じた所定の方向においてのみ、段差を乗り越えることができるように構成されている。

なお、特許文献４に記載されている機構では、段差乗り越えは、階段の段鼻に点接触の状態で摺り上がり、その状態で車輪の先端が少し進行方向に進むものの、車輪回転に伴って段鼻から摺り下り、更なる車輪回転に伴って徐々に進行することにより行われるものであり、それほど高い段差乗り越え性能を有するものではない。

この発明は、多方向において段差を乗り越えて移動可能な移動体を提供することを目的としている。

本第一の発明の移動体は、シャシと、平面視においてシャシの周囲に周方向に並ぶようにして配置されており、それぞれアーム回転軸を中心に回転可能となるようにシャシに対して支持された少なくとも３つのアームと、少なくとも３つのアームのそれぞれに対応するように設けられており、一のアームをシャシに対して回転させることが可能なアーム回転部と、３つのアームのそれぞれにおいてアームの回転中心を挟んで両側に少なくとも１つずつ支持されている車輪と、３つのアームのそれぞれについて、アームに支持されている車輪のうち少なくとも１つの車輪に対応するように設けられており、対応する車輪を用いて移動体を移動させる移動機構とを備え、移動機構による車輪の駆動状態に応じて多方向に移動可能に構成されている、移動体である。

かかる構成により、多方向において段差を乗り越えて移動可能にすることができる。

また、本第二の発明の移動体は、第一の発明に対して、移動機構は、対応する車輪を車軸を中心に回転させる駆動アクチュエータと、対応する車輪を操舵する操舵アクチュエータとを有し、移動機構に対応する車輪は、アームに対して操舵可能に支持されている、移動体である。

かかる構成により、移動体を確実に多方向に移動させることができる。

また、本第三の発明の移動体は、第一又は二の発明に対して、移動機構に対応する車輪は、オムニホイールである、移動体である。

かかる構成により、少ない数のアクチュエータにより、移動体を多方向に移動可能に構成することができる。

また、本第四の発明の移動体は、第一から三のいずれかの発明に対して、３つのアームのそれぞれは、互いに長手方向の長さが略同じであって、平面視において他の２つのアームと略６０度の角度をなすように配置されており、長手方向中央部を通るアーム回転軸を中心にシャシに対して回転可能であり、平面視において、３つのアームのそれぞれのアーム回転軸はそれぞれのアームの長手方向に対して略垂直であって、平面視において、３つのアームのそれぞれのアーム回転軸は共通の１点を通過するように構成されており、３つのアームのそれぞれの両端部近傍において、車輪が支持されている、移動体である。

かかる構成により、移動体を移動させる方向又は段差の位置に応じて、段差を乗り越えて移動するためのアーム回転部及び移動機構の動作を、移動体の向きにかかわらず容易に規定することができる。

また、本第五の発明の移動体は、第一から四のいずれかの発明に対して、車輪がいずれも路面に略接触している状態から、３つのアームのうち周方向に隣り合う２つのアームがそれぞれシャシに対して互いに異なる回転方向に回転した状態になることにより、他の１つのアームにより支持されている車輪が路面から離れるように構成されている、移動体である。

かかる構成により、２つのアームを互いに異なる回転方向に回転させることにより、容易に段差を乗り越えることができる。

本発明によれば、移動体を多方向において段差を乗り越えて移動可能にすることができる。

本実施の形態の一例に係る移動体の構成を示す斜視図 同移動体の平面図 同移動体の段差乗り越え動作の一例を示す図 本実施の形態の変形例１に係る移動体の構成を示す斜視図 本実施の形態の変形例２に係る移動体の構成を示す平面図 本実施の形態の変形例３に係る移動体に用いられるアームの構成を示す平面図 本実施の形態の変形例４に係る移動体の構成を示す平面図

以下、移動体等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。

なお、以下において、移動体の構造についての説明の便宜上、移動体が水平面である路面に接地している状態を基準として方向を示す場合がある。すなわち、路面に垂直な方向を上下方向と称することがある。また、平面視において移動体の中央部（厳密に中央であることを意味しない）を通る方向を径方向と称することがある。移動体の中央部を中心とする円弧に沿う方向を周方向と称することがある。このように各方向を示すことは、あくまで説明の便宜のために行うものであって、本発明に係る移動体の使用時における向き、姿勢等を限定するものではない。

（実施の形態）

本実施の形態において、移動体は、操舵機構が搭載された車輪が両端に取り付けられている３組のシーソー状のアームを備えている。３組のアームは、平面視で三角形形状をなすように配置されている。このような構成により、移動体は、多方向から段差を乗り越えられるようになっている。移動体は、操舵機構を用いて、全方向に移動可能である。なお、本実施の形態において、車輪はオムニホイールであってもよく、この場合は、操舵機構は設けられていなくてもよい。以下、このように構成された移動体１について説明する。

図１は、本実施の形態の一例に係る移動体１の構成を示す斜視図である。図２は、同移動体１の平面図である。

なお、以下の説明において、移動体１の細かな部分の構成の図示は省略されている。例えば、シャシ２のうち、車輪の懸架に係る部分以外の構造は、移動体１の用途などに応じて適宜設定されればよい。また、図２において、一点鎖線は、アーム回転軸を示す。

移動体１は、シャシ２と、３つのアーム１１，２１，３１（以下、これらを区別せずにそれぞれをアーム１０と総称することがある）と、６つの車輪５１，５２，５３，５４，５５，５６（以下、これらを区別せずにそれぞれを車輪５０と総称することがある）と、移動機構６０と、アーム回転部７１とを備える。

移動体１は、通常、略平坦な路面Ｒ（図３に示す）の上に配置され、路面Ｒ上を移動可能である。移動体１は、例えば、シャシ２に搭載された、図示しない制御部（例えば、コンピュータや電気回路により構成されていればよい。）、周囲の状況を検知するセンサ部、及び各部の電源として用いられるバッテリー等を有している。移動体１は、例えば、所定のプログラムや、センサ部による検知結果や、外部から受信した指示等に基づいて行われる制御部の制御に基づいて、路面Ｒ上を多方向に自律的に移動可能に構成されている。なお、移動体１は自律移動可能なものに限られない。例えば予め設定されたプログラムやシーケンス等に基づいて種々のアクチュエータ等が機能するように構成されていることにより路面Ｒ上を移動可能であってもよい。また、外部から各アクチュエータを動作させるための指示が送られることにより路面Ｒ上を移動可能であってもよい。

シャシ２は、移動体１の本体であると言ってもよいし、移動体１のフレームであると言ってもよい。本実施の形態において、シャシ２は、例えば、平面視で多角形形状に構成されている。シャシ２は、平面視において、大まかに三角形といえる形状を有している。より具体的には、後述のように３つのアーム１０が取り付けられる側面部同士が、大まかに６０度の角度をなしている。なお、部分的に又は全体的に丸みを帯びた形状を有していてもよい。

アーム１０は、通常時において長手方向が略水平になるようにシャシ２の径方向外側に配置されている。換言すると、以下で通常時という状態においては、アーム１０が略水平となっている。平面視において、アーム１１，２１，３１は、それぞれ、シャシ２の周囲に時計回りの方向においてこの順に並ぶようにして配置されている。本実施の形態において、３つのアーム１０のそれぞれは、互いに長手方向の長さが略同じになるように構成されている。また、３つのアーム１０のそれぞれは、平面視において他の２つのアーム１０と略６０度の角度をなすように配置されている。すなわち、平面視において、アーム１１とアーム２１とがなす角と、アーム２１とアーム３１とがなす角と、アーム３１とアーム２１とがなす角とは、いずれも略６０度になるように構成されている。３つのアーム１０は、上述のように平面視で大まかに三角形をなしているシャシ２の３つの側面部に沿うようにして配置されている。

また、各アーム１０は、アーム回転軸（本実施の形態において、後述のアーム回転部７１の回転軸）を中心に回転可能となるように、シャシ２に対して支持されている。本実施の形態において、アーム回転軸が各アーム１０の長手方向中央部を通るようになっている。アーム回転軸は、略水平に配された軸である。アーム１０は、長手方向が略水平な状態からアーム回転軸を中心にシャシ２に対して回転可能である。アーム１０は、アーム回転軸を中心にして、アーム１０の両側部が上下に変位するように、シャシ２に対してシーソーのように回転可能である。

ここで、本実施の形態においては、平面視において、３つのアーム１０のそれぞれのアーム回転軸は、それぞれのアーム１０の長手方向に対して略垂直である。また、平面視において、３つのアーム１０のそれぞれのアーム回転軸は共通の１点を通過するように構成されている。なお、各アーム回転軸は共通の１点を通過するとは、大まかにシャシ２の１箇所を通過するものと解釈すればよく、いずれか２つのアーム回転軸同士の交点同士が厳密には互いにずれているような状態を許容する表現である。すなわち、本実施の形態において、３つのアーム１０は、シャシ２の中央部分（図２において斜線部Ｃで示す；各アーム回転軸が通過する部位）から見て１２０度ずつ間隔を空けて周方向に互いに等間隔に並ぶように配置されている。

車輪５０は、３つのアーム１０のそれぞれにおいて、アーム１０の回転中心を挟んで両側に、少なくとも１つずつ支持されている。本実施の形態においては、３つのアーム１０のそれぞれの両端部近傍において、１つずつ車輪５０が支持されている。換言すると、１つのアーム１０について、２つの車輪５０が配置されている。各車輪５０は、アーム１０の長手方向両端部に配置されている。

より具体的には、アーム１１の各端部には、車輪５１，５２がそれぞれ配置されている。アーム２１の各端部には、車輪５３，５４がそれぞれ配置されている。アーム３１の各端部には、車輪５５，５６がそれぞれ配置されている。移動体１の全体として、車輪５１，５２，５３，５４，５５，５６が、時計回りの方向においてこの順に並ぶように配置されている。各車輪５０とシャシ２の中央部分との距離は、大まかに、略等しくなっている。本実施の形態において、車輪５０は、平面視において正多角形であるシャシ２の頂点の近傍に配置されている。なお、車輪５０の位置はこれに限られない。アーム１０の長さやアーム１０の数、シャシ２の形状に応じて変更されていてもよい。

本実施の形態において、各車輪５０は、通常時において路面Ｒに接地しうる位置に配置されている。すなわち、６つの車輪５０の上下方向の位置は、通常時において略等しくなっている。

移動機構６０は、３つのアーム１０のそれぞれについて、アーム１０に支持されている車輪５０のうち少なくとも１つの車輪５０に対応するように設けられている。移動機構６０は、それが対応する車輪５０を用いて、移動体１を移動させるように構成されている。例えば、制御部が各移動機構６０の動作を制御することにより、移動体１が移動する。また、例えば、各移動機構６０が、外部からの指示に応じて駆動することにより、移動体１が移動可能となっていてもよい。

本実施の形態において、移動機構６０は、各アーム１０の２つの車輪５０のそれぞれに対応するように設けられている。すなわち、６つの車輪５０のそれぞれが、移動機構６０により駆動されるようになっている。

本実施の形態において、移動機構６０は、駆動アクチュエータ６１と、操舵アクチュエータ６３とを有している。

駆動アクチュエータ６１は、対応する車輪５０を、車軸を中心に回転させる。駆動アクチュエータ６１は、例えば、種々のモータである。なお、駆動アクチュエータ６１は、車輪５０の回転数すなわち車軸の回転数を検知可能なエンコーダ等の検知手段を有しているものであってもよいし、ステッピングモータ等の回転角を制御可能なモータ等であってもよい。また、駆動アクチュエータ６１は、駆動源となるモータと、モータのトルクを車軸に伝達する伝達機構（例えば、歯車等を用いたものなど）とを含んで構成されているものであってもよい。また、車輪５０が自在回転可能となるようにクラッチを有するものであってもよい。

操舵アクチュエータ６３は、対応する車輪５０を、操舵軸６４まわりに回転させて操舵する。すなわち、本実施の形態において、移動機構６０に対応する車輪５０は、アーム１０に対して操舵可能に支持されている。操舵軸６４は、例えば、水平面に対して略垂直な姿勢になっている。操舵アクチュエータ６３は、回転角を制御可能なアクチュエータである。操舵アクチュエータ６３は、例えば、サーボモータやステッピングモータであるが、これに限られず、エンコーダ等を備えて回転角を制御可能に構成されたモータ等のアクチュエータであってもよい。また、車輪５０が操舵軸６４周りに自在回転可能となるようにクラッチを有するものであってもよい。

本実施の形態においては、すべての車輪５０が、駆動アクチュエータ６１により回転可能であって、かつ、操舵アクチュエータ６３により操舵可能である。各移動機構６０による各車輪５０の駆動状態（車軸周りに回転させたり操舵軸６４周りに回転させたりすること）に応じて、移動体１が多方向に移動可能である。

なお、各車輪５０は、独立して移動機構６０により回転したり操舵したりするように構成されていなくてもよい。例えば同一のアーム１０により支持されている一対の車輪５０が単一の動力源により共に動作するように、移動機構６０が構成されていてもよい。

アーム回転部７１は、少なくとも３つのアーム１０のそれぞれに対応するように設けられている。各アーム回転部７１は、一のアーム１０を、アーム回転部７１を中心にシャシ２に対して回転させることができるように構成されている。例えば、制御部がアーム回転部７１の動作を制御することにより、対応するアーム１０が回転する。また、例えば、アーム回転部７１が、外部からの指示に応じて駆動することにより、対応するアーム１０が回転可能となっていてもよい。

なお、アーム回転部７１は、回転角を制御可能なアクチュエータである。アーム回転部７１は、例えば、サーボモータやステッピングモータであるが、これに限らない。例えば、アーム回転部７１は、エンコーダ等を備えて回転角を制御可能に構成されたモータ等のアクチュエータであってもよい。また、アーム回転部７１は、油圧アクチュエータを用いてアーム１０を回転させるようなものであってもよい。また、アーム回転部７１は、回転可能な支持軸と、アーム１０の一部とシャシ２との間に配置されて両者の距離を変更可能な直動式のアクチュエータとを含んで構成されていてもよい。

上述のように、移動体１は、移動機構６０により動作可能な車輪５０が両端に取り付けたシーソー状のアーム１０がシャシ２の周囲に三角形の各辺をなすような姿勢で配置されているので、多方向に移動可能であって、かつ、その方向にある段差を乗り越えられる。移動方向にある段差を乗り越える場合には、例えば、以下のようにアーム１０をシャシ２に対して回転させるようにすればよい。

図３は、同移動体１の段差乗り越え動作の一例を示す図である。

図３においては、路面Ｒ上の移動体１が路面Ｒ上にある段部Ｂを乗り越える場面を側方から示す図である。

本実施の形態において、移動体１は、アーム１０をアーム回転部７１によりシャシ２に対して回転させることにより、そのアーム１０に支持されている車輪５０を当該シャシ２に対して上下に変位させることができる。換言すると、移動体１は、少なくとも１つのアーム１０を回転させることにより、シャシ２の路面Ｒに対する姿勢を変化させることができるように構成されている。このようにアーム１０を回転させると、移動体１の重心の場所次第で、当該アーム１０に支持されている車輪５０か、当該アーム１０とは異なるアーム１０に支持されている車輪５０が、路面Ｒから上方に離れる（浮く）ことになる。本実施の形態においては、浮いた車輪５０が路面Ｒと段部Ｂとの間の段差に最も近づくような方向に移動体１が移動するようにする。すなわち、まず、浮いた車輪５０が段部Ｂの上に乗るようにすることで、移動体１が段差を乗り越えるようにすることができる。換言すると、移動体１の移動方向において前方にある車輪５０が浮くようにいずれかのアーム１０をシャシ２に対して適切な方向に回転させて、その状態でさらに移動を進めることで、移動体１が段差を乗り越えるようにすることができる。移動体１の移動方向や段差の位置に応じて、回転させるアーム１０やその回転方向、すなわち浮かせる車輪５０を適宜変更することで、その段差を乗り越え可能にすることができる。すなわち、移動体１を、多方向に、段差を乗り越えさせたうえで移動させることができる。

移動体１が段部Ｂに向けて移動する場合を想定する。なお、この場合の段部Ｂは、移動体１が設置している路面Ｒから高い位置に上面があるものである。路面Ｒと段部Ｂとの段差は、図２において示されるように、図２の紙面上の左右方向に略並行な、十分に幅のあるものである。

まず、移動体１の重心が、例えばアーム３１寄りの位置にある場合を想定する。また、移動体１の向きは、図２において示されるように、移動方向（図２において矢印で示す）において前側に、アーム２１に近い車輪５２とアーム１１に近い車輪５３が位置する状態であるものとする。換言すると、アーム３１の長手方向が段差と略平行になっており、アーム３１が後側になるような移動方向で移動体１が進む場面を想定する。

この場合、例えば、図３において示されるステップＳ１からステップＳ７まで順にたどるように、移動体１が動作する。

まず、移動体１が段部Ｂの手前まで移動する（Ｓ１）。そして、アーム１１やアーム２１がシャシ２に対して回転する。この場合、アーム３１に近い側の車輪５１，５４がシャシ２から下方に離れる向きにアーム１１やアーム２１が変位する。換言すると、車輪５０がいずれも路面Ｒに略接触している状態から、３つのアーム１０のうち周方向に隣り合う２つのアーム１１，２１が、他の１つのアーム３１から離れている側の車輪５２，５３が上方に変位するように互いに異なる回転方向に回転する。そうすると、他の１つのアーム３１から離れている側の車輪５２，５３が路面Ｒから上方に離れ、アーム３１により支持されている車輪５５，５６とアーム３１に近い側の車輪５１，５４とが主に路面Ｒ上に接地する状態となる。

次に、移動体１を移動方向（図３において紙面の左方向）に移動させ、浮いた車輪５２，５３が段部Ｂの上に来るようにする（Ｓ２）。そうすると、回転させたアーム１１，２１をそれぞれ上述とは逆方向に回転させるとともに、移動体１をさらに移動方向に移動させる（Ｓ３）。さらに移動体１が移動方向に移動すると、すべての車輪５０が段部Ｂの上面に接地した状態になる（Ｓ４）。

移動方向において段部Ｂの先端部から路面Ｒへの下りの段差に差し掛かると、車輪５２，５３が段部Ｂから路面Ｒの上方に突き出た状態で、アーム１１及びアーム２１がシャシ２に対して回転する。このときの回転方向は、車輪５２，５３が下方に変位する方向である。また、移動体１が移動方向に適宜移動する。そうすることで、車輪５２，５３が路面Ｒに接地した状態となる（Ｓ５）。

その後、移動体１を移動方向に進めて車輪５１，５４が段部Ｂから離れると、他の車輪５２，５３を路面Ｒに、車輪５５，５６を段部Ｂに接地させた状態でアーム１１及びアーム２１がシャシ２に対して回転する。これにより、車輪５１，５４が路面Ｒに接地する（Ｓ６）。さらに移動体１が移動方向に進み、アーム１１，２１が略水平に戻ることで、段部Ｂを乗り越えてすべての車輪５０が接地した状態にすることができる（Ｓ７）。

次に、移動体１の重心が、例えばアーム３１から離れた位置、すなわちアーム１１，２１に共に近い位置にある場合を想定する。段差に対する移動体１の向きは、図２において示される向きとは逆方向であるものとする。すなわち、アーム３１の長手方向が段差と略平行になり、アーム３１が前側になるような移動方向で移動体１が進むような場面を想定する。

この場合、例えば、図３において示されるステップＳ１からステップＳ７とは逆の順にたどるように、移動体１が動作するようにすればよい。

すなわち、まず、移動体１が移動方向（図３において紙面の右方向）に移動し、段部Ｂの手前に位置する（Ｓ７）。そして、アーム１１及びアーム２１がシャシ２に対して回転する。この場合、アーム１１及びアーム２１が、アーム３１に近い側の車輪５１，５４がシャシ２から下方に離れる向きに変位する。換言すると、車輪５０がいずれも路面Ｒに略接触している状態から、３つのアーム１０のうち周方向に隣り合う２つのアーム１１，２１が、他の１つのアーム３１から離れている側の車輪５２，５３が上方に変位するように互いに異なる回転方向に回転する。そうすると、他の１つのアーム３１により支持されている車輪５５，５６が路面Ｒから上方に離れ、アーム１１，１２に支持されている車輪５１，５２，５３，５４が主に路面Ｒ上に接地する状態となる。

次に、移動体１が移動方向に移動し、浮いた車輪５５，５６が段部Ｂの上に来るようにする（Ｓ６）。そうすると、アーム１１，２１がそれぞれ上述とは逆方向に回転するとともに、移動体１がさらに移動方向に移動する（Ｓ５）。さらに移動体１が移動方向に移動すると、すべての車輪５０が段部Ｂの上面に接地した状態になる（Ｓ４）。

その後、下りの段差に差し掛かると、車輪５５，５６が段部Ｂから路面Ｒの上方に突き出た状態で、車輪５２，５３が下方に変位する方向に、アーム１１及びアーム２１がシャシ２に対して回転する。また、移動体１が移動方向に適宜移動する。そうすることで、車輪５５，５６が路面Ｒに接地した状態となる（Ｓ３）。

その後、移動体１が移動方向に進んで車輪５１，５４が段部Ｂから離れると、他の車輪５２，５３を段部Ｂに、車輪５５，５６を路面Ｒに接地させた状態で、アーム１１及びアーム２１がシャシ２に対して回転する。これにより、車輪５１，５４が路面Ｒに接地する（Ｓ２）。さらに移動体１が移動方向に進み、アーム１１，２１が略水平に戻ることで、段部Ｂを乗り越えてすべての車輪５０が接地した状態にすることができる（Ｓ１）。

なお、段差への進入の向きは、このように図３を用いて説明した向きに限られない。例えば、これらとは異なる方法で１つ以上のアーム１０がシャシ２に対して回転するようにすることで、いずれかの車輪５０が浮くようにして、段差を乗り越え可能にすることができる。本実施の形態においては、３つのアーム３０が、平面視において互いに異なる向きで配置されていることにより、移動体１が移動する方向又は段差の位置に応じて、段差を乗り越えて移動するためのアーム回転部７１及び移動機構６０の動作を、移動体１の向きにかかわらず容易に規定することができる。

なお、本実施の形態において、アーム１０が回転して、車輪５０がシャシ２に対して上昇又は下降するのに伴って、操舵アクチュエータ６３及び操舵軸６４はシャシ２に対して傾く。このような傾いた状態となることによって操舵アクチュエータ６３及び操舵軸６４にかかる負荷を小さくするため、アーム１０の回転角度は所定の角度以内（例えば、１０度以内）にすることが好ましい。アーム１０の回転角度を制限するための制限部材を設けるようにしてもよい。

なお、移動体の構成は、上述の実施の形態のものに限られない。以下、本実施の形態の変形例について説明する。

変形例１は、次のようである。すなわち、車輪として、オムニホイールが用いられていてもよく、複数のオムニホイールの駆動態様によって移動体が多方向に移動可能になっていてもよい。この場合、移動機構６０として、車輪を操舵するための操舵アクチュエータ６３や操舵軸６４は用いられなくてもよい。すなわち、移動機構６０として、車輪を回転させるための駆動アクチュエータ６１が少なくとも設けられていればよい。

図４は、本実施の形態の変形例１に係る移動体２０１の構成を示す斜視図である。

変形例１に係る移動体２０１は、すべての車輪２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６がオムニホイールであって、それらに対応する移動機構として駆動アクチュエータ６１のみが設けられている点が上述の実施の形態に係る移動体１とは相違している。すなわち、車輪２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６は、各アーム１０に２つずつ取り付けられており、各車輪２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６の車軸は、アーム回転軸と略平行であるが、アーム回転軸とは異なる方向であってもよい。

本変形例によれば、各アーム１０をシャシ２に対して回転させることで、上述と同様に段差乗り越えを行うことができる。また、車輪２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６のうち各アーム１０において少なくとも１つを接地させて駆動することにより、移動体１を多方向に移動させることができる。移動体２０１は、操舵アクチュエータ６３や操舵軸６４を有しないので、構成を簡素化することができる。

変形例２は、次のようである。すなわち、アームに設けられている車輪のうち１つが従動的に回転したり変位したりするように構成されているものであり、もう１つが移動機構により駆動されるように構成されているものであってもよい。

図５は、本実施の形態の変形例２に係る移動体３０１の構成を示す平面図である。

変形例２に係る移動体３０１においては、車輪５１，５３，５５のそれぞれに代えて従動輪である車輪３５１，３５３，３５５（以下、従動輪３５１，３５３，３５５という）が用いられている点が、移動体１とは相違している。従動輪３５１，３５３，３５５は、例えば、いわゆる自在キャスターのように移動体３０１の移動方向に応じて垂直軸周りに回転可能に構成されているものとすることができるが、これに限られない。各アーム１０において、移動機構６０は、一方の車輪５２，５４，５６に対応するもののみが設けられている。すなわち、移動機構６０は、３つのアーム１０のそれぞれについて、当該アーム１０に支持されている少なくとも１つの車輪５２，５４，５６対応するように設けられている。そして、移動機構６０は、対応する車輪５２，５４，５６を用いて移動体３０１を多方向に移動させることができる。

ここで、移動体３０１においては、移動機構６０により駆動される駆動輪である車輪５２，５４，５６と、従動輪３５１，３５３，３５５とが、周方向において交互に並んでいる。換言すると、移動体３０１において、全体として、周方向に隣り合う車輪同士が従動輪とはならないように構成されている。このように構成することにより、車輪５２，５４，５６及び従動輪３５１，３５３，３５５のうち少なくとも１つを浮かせた場合において、移動体３０１を移動させるための車輪５２，５４，５６を多く確保できる可能性を高めることができる。

本変形例によれば、移動機構６０として用いられる各種アクチュエータの数を少なくすることができる。

変形例３は、次のようである。すなわち、各アームは、平行リンク機構等のリンク機構により各車輪の位置を上下方向において変位可能に支持するものであってもよい。

図６は、本実施の形態の変形例３に係る移動体に用いられるアーム２１０の構成を示す平面図である。

変形例３において、アーム２１０は、アーム回転部７１により回転可能にシャシ２に取り付けられている第一リンク２１１と、第一リンク２１１に略平行な第二リンク２１２と、車輪５１，５２を支持する支持部材２１５とで構成されている。第一リンク２１１と第二リンク２１２との両端部には、それぞれ支持部材２１５が取り付けられており、平行リンク機構が構成されている。各車輪５１，５２は、駆動アクチュエータ６１、操舵アクチュエータ６３、操舵軸６４と共に支持部材２１５に支持されている。

アーム２１０は、略水平であって２つの車輪５１，５２が上下方向において略同じ位置にある状態（Ｓ２１）から、回転した状態（Ｓ２２）になる。アーム２１０が回転した状態では、一方の車輪５２と他方の車輪５１とが上下方向において異なる位置に変位している。アーム２１０は平行リンク機構であるので、このようにアーム２１０が回転する前後で、車輪５１，５２の操舵軸６４の角度は変化しない。したがって、アーム２１０の回転角が大きくなっても、操舵軸６４や操舵アクチュエータ６３などに対する負荷が大きくなることを防止することができる。

変形例４は、次のようである。すなわち、アームの数は３つに限られず、４つ以上のアームが設けられていてもよい。

図７は、本実施の形態の変形例４に係る移動体４０１の構成を示す平面図である。

変形例４において、移動体４０１は、例えば４つのアーム１０（アーム１１，２１，３１，４１）が、平面視で八角形形状を有するシャシ２の四隅に配置されているものである。各アーム１０の構成は、例えば上述の実施の形態と同様である。すなわち、移動体４０１は、合計で８つの車輪５０（車輪５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８）を有している。各アーム１０のアーム回転軸は、シャシ２の略中央部を通るように構成されている。

移動体４０１も、移動方向や段差の位置等に応じて、少なくとも１つのアーム１０を回転させることでいずれかの車輪５０を浮かせて、段差を乗り越え可能にすることができる。したがって、変形例４０１においても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、４つ以上のアームが設けられている場合において、少なくとも３つのアームが、上述のようにシャシ２に対して回転可能であって、段差を乗り越える際に用いられうるように構成されていればよい。

（その他）

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである。

上述の実施の形態等に係る各構成を適宜組み合わせた実施の形態を構成してもよい。例えば、上述の実施の形態等の構成そのものに限られず、上述の実施の形態等のそれぞれの構成要素について、適宜、他の実施の形態等の構成要素と置換したり組み合わせたりしてもよい。また、上述の実施の形態等について、一部の構成要素や機能が省略されていてもよい。

なお、上記のような移動体の構造は、例えば、屋外・屋内搬送ロボットや、ロボットアーム付き移動作業ロボットの足回り装置として、幅広く活用することが可能である。

以上のように、本発明に係る移動体は、多方向において段差を乗り越えて移動可能な移動体を提供するという効果を有し、移動体等として有用である。

１，２０１，３０１，４０１ 移動体、２ シャシ、１０，１１，２１，３１，４１，２１０ アーム、５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６ 車輪、６０ 移動機構、６１ 駆動アクチュエータ、６３ 操舵アクチュエータ、６４ 操舵軸、７１ アーム回転部、Ｒ 路面

Claims (5)

1. シャシと、
   平面視において前記シャシの周囲に周方向に並ぶようにして配置されており、それぞれアーム回転軸を中心に回転可能となるように前記シャシに対して支持された少なくとも３つのアームと、
   前記少なくとも３つのアームのそれぞれに対応するように設けられており、一の前記アームを前記シャシに対して回転させることが可能なアーム回転部と、
   前記３つのアームのそれぞれにおいて当該アームの回転中心を挟んで両側に少なくとも１つずつ支持されている車輪と、
   前記３つのアームのそれぞれについて、当該アームに支持されている車輪のうち少なくとも１つの車輪に対応するように設けられており、対応する車輪を用いて移動体を移動させる移動機構とを備え、
   前記移動機構による前記車輪の駆動状態に応じて多方向に移動可能に構成されている、移動体。
2. 前記移動機構は、対応する車輪を車軸を中心に回転させる駆動アクチュエータと、対応する車輪を操舵する操舵アクチュエータとを有し、
   前記移動機構に対応する車輪は、前記アームに対して操舵可能に支持されている、請求項１に記載の移動体。
3. 前記移動機構に対応する車輪は、オムニホイールである、請求項１又は２に記載の移動体。
4. 前記３つのアームのそれぞれは、互いに長手方向の長さが略同じであって、平面視において他の２つのアームと略６０度の角度をなすように配置されており、長手方向中央部を通るアーム回転軸を中心に前記シャシに対して回転可能であり、
   平面視において、前記３つのアームのそれぞれのアーム回転軸はそれぞれのアームの長手方向に対して略垂直であって、
   平面視において、前記３つのアームのそれぞれのアーム回転軸は共通の１点を通過するように構成されており、
   前記３つのアームのそれぞれの両端部近傍において、前記車輪が支持されている、請求項１から３のいずれかに記載の移動体。
5. 前記車輪がいずれも路面に略接触している状態から、前記３つのアームのうち周方向に隣り合う２つのアームがそれぞれ前記シャシに対して互いに異なる回転方向に回転した状態になることにより、他の１つのアームにより支持されている前記車輪が前記路面から離れるように構成されている、請求項１から４のいずれかに記載の移動体。

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