JP2023038071A - 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、平面視においてシャシ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上下に回転可能であってシャシ２の外周面から外側に突出するようにシャシ２に対して支持されている、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２に対して回転させるアーム回転部７１と、３つのアームのそれぞれにおいて、シャシ２の外周面から外側に離れた位置にアームによって支持されている車輪５０と、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。

段差を乗り越えるように構成された移動体としては、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るものがある（例えば、下記特許文献１参照）。

なお、基台の下部に、支軸が往復運動可能に構成された移動部が複数設けられているものも知られている（例えば、下記特許文献２参照）。

特表２０１８－５３５８７５号公報 特開２０１８－１８８０１３号公報

ところで、例えば特許文献１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は、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。しかしながら、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。

なお、例えば特許文献２に記載されているような移動体は、全方位に移動可能であって、全方位で障害物の乗り越えが可能であるが、６つ以上の可動部を有するものであり、全体として構造が複雑なものとなっている。

この発明は、簡素な構成とすることができ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上下に回転可能であってシャシの外周面から外側に突出するようにシャシに対して支持されている、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、シャシの外周面から外側に離れた位置にアームによって支持されている車輪と、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、簡素な構成により、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、シャシと路面との間に位置するように配置された少なくとも１つの補助輪をさらに備える、移動体である。

かかる構成により、シャシの姿勢を容易に維持することができる。

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、３つのアームのそれぞれのアーム回転軸は、略水平であって、かつ、平面視において他の２つのアームのアーム回転軸と略６０度の角度をなすように配置されており、平面視において、３つのアームのそれぞれについてのアーム回転軸に対して垂直であって車輪を通る直線は、共通の一箇所を通過するように構成されており、平面視において、３つのアームのそれぞれにより支持されている車輪は、共通の一箇所を中心とする円周上にある、移動体である。

かかる構成により、簡素な機器構成により、移動体を移動させる方向又は段差の位置に応じた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。

本発明に係る移動体は、簡素な構成とすることができ多方向において段差を乗り越えて移動可能なものである。

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斜視図 同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

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取り付けられている３組のアームがシャシの外周面から外側に突出するように設けられているものである。各アームは、アーム回転軸を中心に上下に回転可能に指示されている。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、アーム回転軸に対して垂直であって車輪を通る直線、又は中央部Ｃを中心とする円周Ｔ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、３つの車輪５１，５２，５３（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、３つの補助輪８１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。ここで、多方向に移動可能であるとは、シャシ２の向きを所定の方向に保ったままで、前後左右や斜め方向など、様々な方向に移動可能であることをいう。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、シャシ２は、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、例えば、平面視において直線状の梁状の部材である。アーム１０は、通常時（例えば、水平面である路面上を移動する場合をいう）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。平面視において、アーム１１，２１，３１は、それぞれ、シャシ２の周囲に周方向に、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１２０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１２０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つの側面部にそれぞれ配置されている。本実施の形態において、アーム１０は、シャシ２の外周面から外側に突出するように、シャシ２に対して支持されている。すなわち、アーム１０は、シャシ２の外周面から放射状に外側に向けて突出する方向すなわち径方向が長手方向となるように設けられている。なお、各アーム１０の長さ、互いの位置関係、シャシ２から外側に向けて突出している方向などは、これに限られない。

なお、アーム１０は、湾曲していたり、平面視において板状やＡ字状に構成されているような部材であったりするなど、直線状ではない形状を有するものであってもよい。

また、本実施の形態において、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は、アーム回転軸は、各アーム１０の径方向内側の端部近傍を通っている。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に対して上下に回転可能である。すなわち、アーム１０は、アーム回転軸を中心にして、アーム回転軸から離れた部位が上下に変位するように、シャシ２に対して回転可能である。

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。それぞれのアーム回転軸は、平面視において他の２つのアーム１０のアーム回転軸と略６０度の角度をなすように配置されている。また、平面視において、３つのアーム１０のそれぞれについてのアーム回転軸に対して垂直であって後述の車輪５０を通る直線は、共通の一箇所を通過するように構成されている。なお、各アーム回転軸が共通の一箇所を通過するとは、大まかに解釈すればよく、２つのアーム１０についての直線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で示す箇所）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。３つのアーム１０は、シャシ２の中央部分から見て放射状に、シャシ２から突出するようにして配置されている。

車輪５０は、３つのアーム１０のそれぞれにおいて、シャシ２の外周面から外側に離れた位置に設けられている。本実施の形態においては、３つのアーム１０のそれぞれの径方向外側の端部（先端部）近傍において、１つの車輪５０が支持されている。

より具体的には、アーム１１の先端部には車輪５１が、アーム２１の先端部には車輪５２が、アーム３１の先端部には車輪５３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。換言すると、３つのアーム１０のそれぞれにより支持されている車輪５０は、共通の一箇所を中心とする円周Ｔ上にある。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。また、各アーム１０について、２つ以上の車輪５０が設けられていてもよいし、１つの車輪５０に加えて、それは異なる車輪が設けられていてもよい。

移動機構６０は、３つのアーム１０のそれぞれの車輪５０に対応するように設けられている。すなわち、３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。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、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（図示せず）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。

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、アーム１０をシャシ２に対して回転可能に支持する支持軸と、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する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。

補助輪８１は、シャシ２と路面Ｒとの間に位置するように配置されている。本実施の形態においては、補助輪８１は、シャシ２のうち路面Ｒに対抗する面に配置されている。補助輪８１は、例えば、いわゆる自在キャスターのように移動体１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。本実施の形態においては、３つの補助輪８１が設けられている。３つの補助輪８１は、それぞれ、各アーム回転軸に対して垂直であってシャシ２の中央部分を通る直線上に配置されている。これにより、移動体１は、一以上の車輪５０が路面Ｒ等から離れている状態においても一以上の補助輪８１によってシャシ２が安定的に支持されるように構成されている。なお、補助輪８１の数や位置はこれに限られず、１つ又は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

上述のように、移動体１において、車輪５０が先端部に取り付けられているアーム１０がシャシ２から放射状に突出するように配置されており、各車輪５０が移動機構６０により動作可能であるので、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。加えて、車輪５０を接地面に接地させた状態で、３つのアーム１０をシャシ２に対して回転させることにより、シャシ２の姿勢を調整することができる。したがって、例えば姿勢を安定させて搬送させるニーズにも容易に応じることができる。

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。

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。少なくとも１つのアーム１０が上方に回転すると、当該アーム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）。また、１つ以上のアーム１０が下方に回転すると、路面Ｒから上方にシャシ２が持ち上げられる。

例えば、本実施の形態においては、移動体１は、アーム１０が上方に回転することで浮いた車輪５０が段部に近づくように移動して車輪５０を段上に乗せる。また、移動体１は、アーム１０が下方に回転することで、進行方向において低くなる段差を越えたことにより浮いた車輪５０が段の下に接地するようにする。これに合わせて、移動体１は、各アーム１０が上下に回転することにより、シャシ２が上昇又は降下するようにする。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やその回転方向の変更が適宜行われることで、その段差を乗り越える一連の動作が行われる。これにより、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。

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。

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、十分に幅のあるものである。

移動体１の向きは、移動方向（図３において紙面の右方向）において前側に、車輪５３が位置する状態であるものとする。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Ｓ９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３１がシャシ２に対して上方に回転する。この場合、車輪５３が路面から浮いた状態になる。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、移動方向において前方にあるアーム３１が上方に回転方向に回転する。そうすると、車輪５１，５２と補助輪８１とでシャシ２の姿勢が維持されると共に、車輪５３が面Ｒから上方に離れる状態となる。

次に、移動体１が移動方向に移動して、浮いた車輪５３が段部Ｂの上に来た後、アーム３１が回転して車輪５３が段部Ｂに接地する（Ｓ２）。そして、各アーム１０が下方に回転することでシャシ２が上昇し、段部Ｂの上面に補助輪８１が載るように、移動体１が移動する（Ｓ３）。さらに移動体１が移動方向に移動すると（Ｓ４）、アーム１１，２１が上方に回転して車輪５１，５２が浮くことで、シャシ２が補助輪８１と車輪５３とで支持される状態になる。そして、さらに移動体１が移動方向に移動し、アーム１１，２１画家法に回転することで、すべての車輪５０が段部Ｂの上面に接地した状態になる（Ｓ５）。この場合において、補助輪８１も段部Ｂの上面に極めて近接している状態とすることが望ましい。

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５３が段部Ｂから路面Ｒの上方に突き出た状態になり、シャシ２が補助輪８１と車輪５１，５２とで支持されている状態になる。ここで、アーム３１がシャシ２に対して下方に回転すし、車輪５３が路面Ｒに接地するようになる。移動体１が移動方向に移動することで、車輪５０によって、シャシ２が路面Ｒや段部Ｂから浮いた状態となる（Ｓ７）。

その後、移動体１が移動方向に進んで補助輪８１が段部Ｂの上方から離れると、各アーム１０が上方に回転することでシャシ２が降下し、補助輪８１と車輪５３とが路面Ｒに接地している状態となる（Ｓ８）。移動体１が移動方向にさらに進み、車輪５１，５２が段部Ｂを抜けると、アーム１１及びアーム２１がシャシ２に対して下方に回転し、車輪５１，５２が路面Ｒに接地する（Ｓ９）。このようにすることにより、移動体１が段部Ｂを乗り越えられる。

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が浮いた状態となったり、シャシ２が上昇又は下降した状態となることにより、段差が乗り越え可能になる。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は、各アーム１０に１つずつ取り付けられている。なお、各車輪２５１，２５２，２５３の車軸は、アーム回転軸に対して略垂直であるが、これ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を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を有しないので、移動体２０１の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、シャシの下方に一端部が位置するシーソー型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つずつ車輪又は補助輪を設けるように構成してもよい。

図５は、本実施の形態の変形例２に係る移動体３０１の構成を示す斜視図である。図６は、同移動体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、上述の３つのアーム１０のそれぞれに代えて、長手方向略中央部にアーム回転軸が通るように支持されたアーム３１０（アーム３１１，３２１，３３１）が用いられている点が、移動体１とは相違している。各アーム３１０は、上述の実施の形態と同様の位置にあるアーム回転軸により回転可能に、シャシ２に対して支持されている。平面視において、アーム３１０は、シャシ２の中央部から放射状をなすように、周方向に略均等な感覚で配置されている。各アーム３１０の外側の先端部はシャシ２から外側に離れた位置にあり、各アーム３１０の内側の先端部はシャシ２の下側に位置している。

各アーム３１０は、アーム回転軸に沿う方向から見て、アーム回転軸が通る中央部から端部に向かうにつれて下に向かうように折れ曲がった形状を有している。したがって、各アーム３１０は、所定の回転範囲において内側の先端部がシャシ２に干渉することなく上下方向に回転可能である。すなわち、外側の先端部が上方に変位するように各アーム３１０が回転する場合、内側の先端部は下方に変位する。

本実施の形態において、各アーム３１０の外側の先端部には、車輪５０が支持されている。各車輪５０は、移動機構６０によって、車軸周りに回転したり、操舵軸周りに回転したりすることができるようになっている。すなわち、移動機構６０は、対応する車輪５０を用いて移動体３０１を多方向に移動させることができる。

また、各アーム３１０の内側の先端部には、補助輪３８１が設けられている。補助輪３８１は、例えば、自在キャスターであるが、これに限られない。なお、内側の先端部にも、移動機構６０によって駆動される車輪５０が支持されていてもよい。

ここで、移動体３０１においても、各アーム３１０を回転させることで、登りの段差に近い車輪５０を路面から浮かせて段差を越えられるようにしたり、下りの段差に近い車輪５０を路面に接地させてスムーズに段差を越えられるようにしたりすることができる。例えば、各アーム３１０をシャシ２に対して回転させることで、各アーム３１０の車輪５０や補助輪３８１のうち一方が接地する状態を維持しながら段差を乗り越えられるようにすることができる。

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７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、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５０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の先端部と第二リンク２１２の先端部は、支持部材２１５に取り付けられており、平行リンク機構が構成されている。車輪５０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。第一リンク２１１と第二リンク２１２との少なくとも一方は、アーム回転部７１により、シャシ２に対してアーム回転軸を中心に回転可能になっている。

アーム２１０は、第一リンク２１１や第二リンク２１２がシャシ２に対して回転するのに伴って、支持部材２１５が姿勢を保ったまま上限に変位するように構成されている。このようにアーム２１０が回転する前後で、車輪５０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。

（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。

例えば、補助輪は、必ずしも設けられていなくてもよい。例えば、上述の実施の形態において、シャシの路面に対抗する面に、１つ以上のアームが上方に回転した場合に車輪に代えて路面に接触するように構成された当接部が設けられていてもよい。この場合、当接部は、例えば回転可能にシャシに保持された球状部材を有するものであってもよいし、シャシに対して固定されており、路面に対して摺接するように設けられたものであってもよい。当接部は、路面との間の摩擦係数が小さくなるように構成されていることが好ましい。

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。上述の実施の形態においては、３つのアームが平面視においてＹ型をなすように配置されているが、これに限られない。例えば、４つのアームが平面視においてＸ型をなすようにシャシの周囲に配置されていてもよい。アーム数を増加させることにより、走行時の安定性や、障害物を乗り越える際の安定性を向上させることができる。

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、簡素な構造とすることができ、多方向において段差を乗り越えて移動可能であり、移動体等として有用である。

１，２０１，３０１ 移動体、２ シャシ、１０，１１，２１，３１，２１０，３１０，３１１，３２１，３３１ アーム、５０，５１，５２，５３，２５１，２５２，２５３ 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、７１ アーム回転部、８１ 補助輪、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上下に回転可能であって前記シャシの外周面から外側に突出するように前記シャシに対して支持されている、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、前記シャシの外周面から外側に離れた位置に当該アームによって支持されている車輪と、
   前記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. 前記シャシと路面との間に位置するように配置された少なくとも１つの補助輪をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の移動体。
5. 前記３つのアームのそれぞれのアーム回転軸は、略水平であって、かつ、平面視において他の２つのアームのアーム回転軸と略６０度の角度をなすように配置されており、
   平面視において、前記３つのアームのそれぞれについての前記アーム回転軸に対して垂直であって前記車輪を通る直線は、共通の一箇所を通過するように構成されており、
   平面視において、前記３つのアームのそれぞれにより支持されている前記車輪は、前記共通の一箇所を中心とする円周上にある、請求項１から４のいずれかに記載の移動体。

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