JP2023038072A - Movable body - Google Patents

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啓介 今増
Keisuke Imamasu
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Abstract

To provide a movable body capable of moving in a multi direction.To provide a movable body which can move in multiple directions, using a simplified structure unlike conventional movable bodies.SOLUTION: A movable body comprises: a chassis 2; at least three wheels 50 which are arranged to be aligned in a circumferential direction around the chassis 2; at least three drive actuators 61 which are provided so as to correspond to the wheels 50, respectively, and rotate the corresponding wheels 50 around axles, respectively; a steering actuator 64 for steering the wheels 50; a steering mechanism 65 which has an input member 161 moving according to operation of the steering actuator 64, and an output member 166 which is configured to be linked with displacement of the input member 161; and at least three transmission mechanisms 67 for rotating the corresponding wheel 50 around a steering axis, according to operation of the corresponding output member 166. As configured with the at least three wheels 50 being steered synchronously according to the operation of the steering actuator 64, the movable body 1 is movable in multi directions using a simplified structure.SELECTED DRAWING: Figure 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。 The present invention relates to a mobile body having a plurality of wheels and capable of moving in multiple directions.

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、このような移動体の構成が利用される場合がある。 Conventionally, there have been proposed configurations of mobile bodies having a plurality of wheels and used for various purposes. For example, such a configuration of a moving body may be used for a robot that can travel autonomously.

全方向に移動可能となるように構成された移動体としては、例えば下記特許文献1に記載されているような、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がある。 As the movable body configured to be movable in all directions, there are a plurality of moving parts in which a support shaft is configured to be able to reciprocate at the bottom of a base, as described in Patent Document 1 below, for example. Some are provided.

下記特許文献2には、ディファレンシャルが必要ではなく車輪と運転室との同期ステアリングを直接的に実現できるようにすることを目的とした同期ステアリング車体の構成が記載されている。この同期ステアリング車体においては、歯車、又はチェーンとスプロケット等を用いて、複数の車輪と運転室とが連動するように構成されている。 Patent Literature 2 listed below describes a configuration of a synchronous steering vehicle body that does not require a differential and aims to directly realize synchronous steering between the wheels and the driver's cab. In this synchronous steering vehicle body, gears or chains and sprockets are used to interlock a plurality of wheels with the driver's cab.

なお、下記特許文献3には、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て、段差を乗り越えるように構成された移動体の構成が記載されている。 Patent Document 3 below describes a moving body configured to climb over a step by vertically moving a wheel drive mechanism using an arm that supports the wheel.

特開2018-188013号公報JP 2018-188013 A 特表2019-521914号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-521914 特表2018-535875号公報Japanese Patent Publication No. 2018-535875

特許文献1や特許文献2に記載されているような構造を有する移動体は、全方位に移動可能なものであるが、全体として構造が複雑なものとなっている。また、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は、車輪の向きに応じた所定の方向において移動可能なものであって、シャシの向きに対して多方向において移動可能なものではない。 A moving body having a structure as described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is movable in all directions, but has a complicated structure as a whole. In addition, a moving body using wheels as described in Patent Document 3 is movable in a predetermined direction according to the orientation of the wheels, and is movable in multiple directions with respect to the orientation of the chassis. not a thing

この発明は、簡素な構成を用いて多方向において移動可能である移動体を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a moving body that can move in multiple directions using a simple configuration.

本第一の発明の移動体は、シャシと、それぞれ、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、支持部を介してシャシに対して支持されており、支持部に対して操舵軸周りに回転可能である、少なくとも3つの車輪と、車輪のそれぞれに対応するように設けられており、対応する車輪を車軸周りに回転させる少なくとも3つの駆動アクチュエータと、車輪を操舵するための操舵アクチュエータと、操舵アクチュエータの動作に応じて動く入力部材及び入力部材の動作に連動するように構成された出力部材を有する操舵機構と、車輪のそれぞれに対応して設けられており、対応する出力部材の動作に応じて対応する車輪を操舵軸周りに回転させる少なくとも3つの伝達機構とを備え、操舵アクチュエータの動作に応じて、各車輪が同期して操舵されるように構成されている、移動体である。 The moving body of the first aspect of the present invention is arranged along the chassis in a circumferential direction around the chassis in plan view, and is supported by the chassis via the support portion. at least three wheels rotatable about a steering axis relative to; at least three drive actuators associated with each of the wheels to rotate the corresponding wheels about their axles; a steering actuator for operating the steering mechanism; a steering mechanism having an input member that moves according to the operation of the steering actuator; and an output member configured to interlock with the operation of the input member; and at least three transmission mechanisms for rotating the corresponding wheels about the steering shaft according to the operation of the corresponding output members, and the wheels are synchronously steered according to the operations of the steering actuators. It is a moving object.

かかる構成により、簡素な構成により、多方向において移動可能にすることができる。 With such a configuration, it is possible to move in multiple directions with a simple configuration.

また、本第二の発明の移動体は、第一の発明に対して、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、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、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をさらに備え、支持部は、アームのそれぞれに設けられており、車輪は、シャシの外周面から外側に離れた位置において、アームによって支持されている、移動体である。 In contrast to the first invention, the moving bodies of the second invention are arranged in a circumferential direction around the chassis in a plan view, and are rotatable up and down, respectively. At least three arms supported on the chassis so as to protrude outward from the outer peripheral surface, and provided so as to correspond to each of the arms, and one arm can be rotated with respect to the chassis. and an arm rotating portion, the supporting portion is provided on each of the arms, and the wheel is a movable body supported by the arm at a position spaced outwardly from the outer peripheral surface of the chassis.

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な移動体を簡素な構成により実現することができる。 With such a configuration, it is possible to realize a moving body that can move over steps in multiple directions with a simple configuration.

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、アームのそれぞれは、第一リンクと、第一リンクに略平行な第二リンクとを含み、支持部は、第一リンクと第二リンクとに、平行リンクを構成するように接続されている、移動体である。 In addition, in the moving body of the third invention, in contrast to the first or second invention, each of the arms includes a first link and a second link substantially parallel to the first link, and the support section comprises: A moving body connected to the first link and the second link so as to form a parallel link.

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な移動体を簡素な構成により実現する With such a configuration, a mobile body that can move over steps in multiple directions is realized with a simple configuration.

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、操舵機構は、操舵アクチュエータの動作に応じて回転する入力軸と、入力軸の回転に応じて回転する車輪の数の出力軸とを有し、伝達機構のそれぞれは、対応する出力軸に応じて回転し、各出力軸のトルクを少なくとも3つの車輪のそれぞれを操舵軸周りに回転させるトルクとして伝達する、移動体である。 Further, in the moving body of the fourth invention, in contrast to any one of the first to third inventions, the steering mechanism comprises an input shaft that rotates according to the operation of the steering actuator and a rotation that rotates according to the rotation of the input shaft. each of the transmission mechanisms rotates according to the corresponding output shaft and transmits the torque of each output shaft as torque that rotates each of the at least three wheels about the steering axis. It is a mobile body that does.

かかる構成により、各車輪の操舵可能な範囲を広く確保することができる。 With such a configuration, it is possible to secure a wide steerable range for each wheel.

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、伝達機構は、等速ジョイントを有する、移動体である。 In addition, the moving body of the fifth invention is the moving body, in which the transmission mechanism has a constant velocity joint, in contrast to any one of the first to fourth inventions.

かかる構成により、各車輪の操舵をより確実に同期させて行うことができる。 With such a configuration, the steering of each wheel can be synchronously performed more reliably.

本発明によれば、移動体を、簡素な構成を用いて多方向において移動可能にすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a mobile body can be made movable in multiple directions using a simple structure.

本実施の形態の一例に係る移動体の構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a moving object according to an example of the present embodiment; 同移動体の平面図Plan view of the moving body 図2のA-A線断面図AA line sectional view of FIG. 操舵機構の側面図Side view of steering mechanism 図4のB-B線断面図BB line sectional view of FIG. 図4のC-C線断面図CC line sectional view of FIG. 同移動体の側断面図Side sectional view of the moving body

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。 Hereinafter, embodiments of a mobile body and the like will be described with reference to the drawings. It should be noted that, since components denoted by the same reference numerals in the embodiments perform similar operations, repetitive description may be omitted.

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。 In the following description, for convenience of explanation of the structure of the moving body, directions may be indicated with reference to the state where the moving body is in contact with the road surface, which is a horizontal plane. That is, the direction perpendicular to the road surface is sometimes referred to as the vertical direction. Also, the direction passing through the center of the moving body (not strictly speaking the center) in plan view may be referred to as the radial direction. A direction along an arc centered at the center of the moving body is sometimes referred to as a circumferential direction. Indicating each direction in this way is only for the convenience of explanation, and does not limit the orientation, posture, etc., when using the moving body according to the present invention.

(実施の形態) (Embodiment)

本実施の形態において、移動体は、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。各車輪は、1つの操舵アクチュエータによって操舵機構が動作することにより、同期して操舵されるように構成されている。アームは、シャシに対して上下に回転可能に取り付けられており、また、平行リンクとなっているものであるが、これに限られない。以下、このように構成された移動体1について説明する。 In this embodiment, the moving body is provided so that three sets of arms to which wheels are attached protrude outward from the outer peripheral surface of the chassis. Each wheel is synchronously steered by the operation of a steering mechanism by one steering actuator. The arm is attached to the chassis so as to be rotatable up and down, and is a parallel link, but is not limited to this. The moving body 1 configured in this way will be described below.

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。図3は、図2のA-A線断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a moving body 1 according to one example of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the moving body 1. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2. FIG.

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、車輪の懸架や操舵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。 In the following description, illustration of the detailed configuration of the moving body 1 is omitted. For example, the structure of the chassis 2 other than the parts related to wheel suspension and steering may be appropriately set according to the use of the mobile body 1 and the like.

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、3つの駆動アクチュエータ61と、アーム回転部71と、3つの補助輪81とを備える。また、移動体1は、1つの操舵アクチュエータ64と、操舵機構65と、伝達機構67とを備えている。 The moving body 1 includes a chassis 2, three arms 11, 21, and 31 (hereinafter each may be collectively referred to as an arm 10 without distinguishing them), and three wheels 51, 52, and 53 (hereinafter, , three drive actuators 61 , an arm rotating portion 71 , and three auxiliary wheels 81 . The moving body 1 also includes one steering actuator 64 , a steering mechanism 65 and a transmission mechanism 67 .

移動体1は、通常、略平坦な路面の上に配置され、路面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、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上を移動可能であってもよい。 The mobile body 1 is normally placed on a substantially flat road surface and is movable on the road surface. The moving body 1 is used as, for example, a control unit (not shown) mounted on a chassis 2 (for example, it may be configured by a computer or an electric circuit), a sensor unit for detecting the surrounding situation, and a power supply for each unit. It has a battery etc. that can be used. The moving object 1 can move autonomously in multiple directions on the road surface based on the control of the control unit, which is performed based on, for example, a predetermined program, the detection results of the sensor unit, instructions received from the outside, and the like. It is configured. Here, being able to move in multiple directions means being able to move in various directions such as front, rear, left, right, and oblique directions while maintaining the orientation of the chassis 2 in a predetermined direction. Note that the mobile object 1 is not limited to one that can move autonomously. For example, it may be possible to move on the road surface by configuring various actuators to function based on a preset program, sequence, or the like. Moreover, it may be possible to move on the road surface by sending an instruction for operating each actuator from the outside.

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、言えば、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。 The chassis 2 may be said to be the main body of the mobile body 1 or the frame of the mobile body 1 . In this embodiment, the chassis 2 is, so to speak, configured in a polygonal shape in plan view. The chassis 2 has a shape roughly triangular in plan view. More specifically, the side portions to which the three arms 10 are attached form an angle of roughly 60 degrees as will be described later. It should be noted that the chassis 2 may have a partially or wholly rounded shape.

アーム10は、例えば、平面視において直線状をなすように配置されている構成要素である。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)において略水平にシャシ2の径方向外側に伸びるようにして配置されている。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、略同じ形状及び寸法を有す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。 The arm 10 is, for example, a component arranged linearly in a plan view. The arm 10 is arranged so as to extend substantially horizontally outward in the radial direction of the chassis 2 in a normal state (for example, when moving on a road surface that is a horizontal plane). In plan view, the arms 11, 21, and 31 are arranged circumferentially around the chassis 2 in this order in the clockwise direction. In this embodiment, each of the three arms 10 is configured to have approximately the same shape and dimensions. Each of the three arms 10 is arranged to form an angle of approximately 120 degrees with the other two arms 10 in plan view. That is, in plan view, the angle formed by the arms 11 and 21, the angle formed by the arms 21 and 31, and the angle formed by the arms 31 and 21 are all approximately 120 degrees. It is The three arms 10 are respectively arranged on the three side portions of the chassis 2 which is roughly triangular in plan view as described above. In this embodiment, arm 10 is supported on chassis 2 so as to protrude outward from the outer peripheral surface of chassis 2 . That is, the arm 10 is provided so that the direction in which it projects radially outward from the outer peripheral surface of the chassis 2, that is, the radial direction, is the longitudinal direction. In addition, the length of each arm 10, the mutual positional relationship, the direction in which the arm 10 protrudes outward from the chassis 2, and the like are not limited to this.

ここで、本実施の形態において、アーム10は、第一リンク111と、第一リンク111の上に配置され、第一リンク111に略平行な第二リンク112と、車輪50を支持する支持部115とで構成されている。第一リンク111の先端部と第二リンク112の先端部は、支持部115に取り付けられており、等長な2つのリンク111,112を用いた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と共に、支持部115を介してシャシ2に支持されているといえる。また、車輪50は、アーム10を介してシャシ2に支持されていると言ってもよい。車輪50は、略垂直な操舵軸63を中心に回転可能に、支持部115によって支持されている。なお、第一リンク111や第二リンク112のそれ自体をアームであると解釈することも可能である。 Here, in the present embodiment, the arm 10 includes a first link 111, a second link 112 disposed on the first link 111 and substantially parallel to the first link 111, and a support portion supporting the wheel 50. 115. The leading end of the first link 111 and the leading end of the second link 112 are attached to a support portion 115 to form a parallel link mechanism using two links 111 and 112 of equal length. It can be said that the wheels 50 are supported by the chassis 2 via the support portions 115 together with the drive actuators 61 . Also, it can be said that the wheels 50 are supported by the chassis 2 via the arms 10 . Wheels 50 are supported by support portions 115 so as to be rotatable about substantially vertical steering shafts 63 . It is also possible to interpret the first link 111 and the second link 112 themselves as arms.

また、本実施の形態において、各アーム10は、シャシ2に対して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。ここでアーム10についてシャシ2に対して回転可能であるとは、2つのリンク111,112がそれぞれシャシ2についてアーム回転軸を中心に回転可能であることをいう。すなわち、第一リンク111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。また、第二リンク112は、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。アーム回転部71の駆動力により、第一リンク111と第二リンク112とが共にそれぞれのアーム回転軸を中心にシャシ2に対して回転するように構成されている。 Moreover, in the present embodiment, each arm 10 is supported with respect to the chassis 2 so as to be rotatable with respect to the chassis 2 . Here, that the arm 10 is rotatable with respect to the chassis 2 means that the two links 111 and 112 are each rotatable with respect to the chassis 2 around the arm rotation axis. That is, the first link 111 is rotatable about the arm rotation axis with respect to the chassis 2 by the arm rotating portion 71 . Also, the second link 112 is rotatable with respect to the chassis 2 around the arm rotation axis. Both the first link 111 and the second link 112 are configured to rotate with respect to the chassis 2 around their respective arm rotation axes by the driving force of the arm rotating portion 71 .

本実施の形態において、各アーム回転軸は、平面視で各アーム10の径方向内側の端部近傍を通っている。各アーム回転軸は、略水平に配された軸である。各アームにおいて、2つのリンク111,112のそれぞれのアーム回転軸は、互いに平行である。2つのリンク111,112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、各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。アーム10は揺動可能である、又はアーム10はスイング可能であると言ってもよい。 In the present embodiment, each arm rotation axis passes through the vicinity of the radially inner end of each arm 10 in plan view. Each arm rotation axis is a substantially horizontal axis. In each arm, the respective arm rotation axes of the two links 111, 112 are parallel to each other. The two links 111 and 112 are vertically rotatable with respect to the chassis 2 about the arm rotation axis from a substantially horizontal state in the longitudinal direction. That is, the arm 10 is rotatable with respect to the chassis 2 so that the portion apart from each arm rotation axis is vertically displaced. It may be said that the arm 10 is swingable or that the arm 10 is swingable.

アーム10は平行リンクであるので、第一リンク111や第二リンク112がシャシ2に対して回転するのに伴って、支持部115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10が回転する前後で、車輪50の操舵軸63の角度は変化しない。したがって、仮にアーム10の回転角が通常時から大きくなっても、操舵軸63や操舵アクチュエータ64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。 Since the arm 10 is a parallel link, as the first link 111 and the second link 112 rotate with respect to the chassis 2, the support portion 115 is configured to be displaced to the upper limit while maintaining its posture. . Before and after the arm 10 rotates in this manner, the angle of the steering shaft 63 of the wheel 50 does not change. Therefore, even if the rotation angle of the arm 10 increases from the normal time, it is possible to prevent the load on the steering shaft 63, the steering actuator 64, and the like from increasing.

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。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。 Here, in the present embodiment, the arm rotation axis of each of the three arms 10 is substantially perpendicular to the longitudinal direction of each arm 10 in plan view. Each arm rotation axis is arranged to form an angle of approximately 60 degrees with the arm rotation axes of the other two arms 10 in plan view. Further, in a plan view, straight lines that are perpendicular to the arm rotation axes of the three arms 10 and pass through a wheel 50, which will be described later, are configured to pass through one common point. It should be noted that the expression that each arm rotation axis passes through one common point can be roughly interpreted, and strictly speaking, it is an expression that allows a state in which the intersection points of the straight lines of the two arms 10 are displaced from each other. . The three arms 10 are radially arranged so as to protrude from the chassis 2 when viewed from the central portion of the chassis 2 .

なお、第一リンク111や第二リンク112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、アーム10は、上述のような平行リンクを構成するものではなく、例えば梁状の部材であったり、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ような、大まかに一つの部材により構成されていてもよい。この場合、アーム10の先端部などにおいて支持部115が設けられており、支持部117により車輪50が、操舵軸63を中心に回転可能となるように支持されていればよい。 It should be noted that the first link 111 and the second link 112 do not have a shape that is linear, such as being curved, or being a plate-like or A-shaped member when viewed from above. There may be. Further, the arm 10 does not constitute a parallel link as described above, but is, for example, a beam-shaped member, a curved member, or a member configured in a plate shape or an A shape in plan view. It may be composed roughly of one member such as In this case, a support portion 115 is provided at the tip of the arm 10 or the like, and the wheel 50 is supported by the support portion 117 so as to be rotatable about the steering shaft 63 .

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)近傍に設けられている支持部115によって、車輪50が支持されている。 The wheels 50 are provided on each of the three arms 10 at positions spaced outward from the outer peripheral surface of the chassis 2 . In the present embodiment, the wheel 50 is supported by a support portion 115 provided near the radially outer end (tip) of each of the three arms 10 .

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、平面視において、共通の一箇所を中心とする円周上にある。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、1つの車輪50に加えて、それは異なる補助輪等の車輪が設けられていてもよい。 More specifically, a wheel 51 is arranged at the tip of the arm 11, a wheel 52 is arranged at the tip of the arm 21, and a wheel 53 is arranged at the tip of the arm 31, respectively. Wheels 51 , 52 , 53 are arranged in this order in the clockwise direction for the entire mobile body 1 . The distance between each wheel 50 and the central portion of the chassis 2 is roughly equal. In other words, the wheels 50 supported by each of the three arms 10 are on a circle around one common point in plan view. In addition, the position of the wheel 50 is not restricted to this. It may be changed according to the length of the arms 10, the number of the arms 10, and the shape of the chassis 2. Moreover, in addition to one wheel 50, each arm 10 may be provided with wheels such as different auxiliary wheels.

駆動アクチュエータ61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。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、移動体1を移動させるように構成されている。例えば、制御部が各駆動アクチュエータ61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、各駆動アクチュエータ61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。 The drive actuators 61 are provided so as to correspond to the wheels 50 of the three arms 10, respectively. The drive actuators 61 are configured to rotate the corresponding wheels 50 about their axles to move the moving body 1 . For example, the control unit controls the operation of each drive actuator 61 to move the moving body 1 . Further, for example, the moving body 1 may be movable by driving each drive actuator 61 in accordance with an instruction from the outside.

本実施の形態において、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。 In this embodiment, the drive actuator 61 is, for example, various motors. The drive actuator 61 may have detection means such as an encoder capable of detecting the number of revolutions of the wheels 50, that is, the number of revolutions of the axle, or a motor such as a stepping motor capable of controlling the rotation angle. etc. Further, the drive actuator 61 may include a motor serving as a drive source and a transmission mechanism (for example, one using a gear or the like) that transmits the torque of the motor to the axle. In addition, a clutch may be provided so that the wheels 50 can freely rotate.

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。 The arm rotating portion 71 is provided to correspond to each of the at least three arms 10 . Each arm rotating portion 71 is configured to rotate one arm 10 with respect to the chassis 2 around the arm rotating portion 71 . For example, the control section controls the operation of the arm rotating section 71 to rotate the corresponding arm 10 . Further, for example, the corresponding arm 10 may be rotatable by driving the arm rotating section 71 in accordance with an instruction from the outside.

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。 Note that the arm rotating portion 71 is an actuator capable of controlling a rotation angle. The arm rotating part 71 is, for example, a servo motor or a stepping motor, but is not limited to this. For example, the arm rotating section 71 may be an actuator such as a motor that includes an encoder or the like and is configured to be able to control the rotation angle. Further, the arm rotating section 71 may be one that rotates the arm 10 using a hydraulic actuator. Further, the arm rotation part 71 is a direct-acting type that is arranged between a support shaft that rotatably supports the arm 10 with respect to the chassis 2 and a part of the arm 10 and the chassis 2 to change the distance between the two. and an actuator.

補助輪81は、シャシ2と路面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。 The auxiliary wheels 81 are arranged so as to be positioned between the chassis 2 and the road surface. In this embodiment, the auxiliary wheels 81 are arranged on the surface of the chassis 2 facing the road surface. The auxiliary wheel 81 can be configured to be rotatable around a vertical axis in accordance with the moving direction of the moving body 1, for example, like a so-called swivel caster, but is not limited to this. In this embodiment, three auxiliary wheels 81 are provided. The three auxiliary wheels 81 are arranged on straight lines that are perpendicular to each arm rotation axis and pass through the central portion of the chassis 2 . Thus, the mobile body 1 is configured such that the chassis 2 is stably supported by the one or more auxiliary wheels 81 even when the one or more wheels 50 are separated from the road surface or the like. The number and positions of the auxiliary wheels 81 are not limited to this, and may be one, two, or four or more.

本実施の形態において、3つの車輪51,52,53は、1つの操舵アクチュエータ64の動作に応じて同期して、それぞれの操舵軸63周りに回転するように構成されている。操舵アクチュエータ64は、シャシ2に配置されている。操舵アクチュエータ64は、各車輪50を、操舵するためのアクチュエータである。例えば、制御部が操舵アクチュエータ64の動作を制御することにより、各車輪50が同期して操舵軸63周りに回転する。また、例えば、操舵アクチュエータ64が、外部からの指示に応じて駆動することにより、操舵が行われるようになっていてもよい。なお、1つの操舵アクチュエータ64を用いた3つの車輪50の操舵を実現する操舵システムの具体的な構成については、後述する。 In this embodiment, the three wheels 51 , 52 , 53 are configured to rotate around their respective steering shafts 63 in synchronization with the operation of one steering actuator 64 . A steering actuator 64 is arranged on the chassis 2 . The steering actuator 64 is an actuator for steering each wheel 50 . For example, the controller controls the operation of the steering actuator 64 so that each wheel 50 rotates around the steering shaft 63 in synchronization. Further, for example, steering may be performed by driving the steering actuator 64 in accordance with an instruction from the outside. A specific configuration of a steering system that realizes steering of three wheels 50 using one steering actuator 64 will be described later.

なお、本実施の形態において、操舵アクチュエータ64は、各車輪50の操舵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64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、操舵アクチュエータ64は、エンコーダ等を備えてそれ自体の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、操舵アクチュエータ64は、少なくとも1つの車輪50に設けられたエンコーダを用いて検知した操舵角に応じて出力軸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、操舵アクチュエータ64は、油圧アクチュエータを用いてその出力軸を回転させるようなものであってもよい。また、操舵アクチュエータ64は、直動式のアクチュエータを含んで構成されていてもよい。 Note that in the present embodiment, the steering actuator 64 is an actuator capable of controlling the steering angle of each wheel 50 . The steering actuator 64 is, for example, a servo motor or a stepping motor, but is not limited to this. For example, the steering actuator 64 may be an actuator such as a motor that is provided with an encoder or the like and configured to be able to control its own rotation angle. Also, the steering actuator 64 may be an actuator such as a motor configured to be able to control the output shaft according to the steering angle detected using an encoder provided on at least one wheel 50 . Also, the steering actuator 64 may be one that uses a hydraulic actuator to rotate its output shaft. Moreover, the steering actuator 64 may be configured to include a direct-acting actuator.

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おりシャシ2に対して上下に変位可能なアーム10がシャシ2から放射状に突出するように配置されている。また、各車輪50は、駆動アクチュエータ61により回転動作可能であって、1つの操舵アクチュエータ64により同期して操舵可能である。そのため、移動体1は、以下のような能力を有する。すなわち、移動体1は、多方向に移動可能である。また、移動体は、多方向に移動する際に、その方向にある段差を乗り越え可能である。加えて、移動体1は、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。 As described above, in the moving body 1 , the wheel 50 is attached to the tip portion, and the arm 10 that is vertically displaceable with respect to the chassis 2 is arranged so as to protrude radially from the chassis 2 . Each wheel 50 is rotatable by a driving actuator 61 and synchronously steerable by one steering actuator 64 . Therefore, the moving body 1 has the following capabilities. That is, the moving body 1 can move in multiple directions. In addition, when moving in multiple directions, the moving body can climb over steps in those directions. In addition, the moving body 1 can adjust the attitude of the chassis 2 by rotating the three arms 10 with respect to the chassis 2 while the wheels 50 are in contact with the ground surface. Therefore, for example, it is possible to easily meet the needs for stabilizing the posture for transportation.

なお、移動体1が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。 When the moving body 1 climbs over a step in the movement direction, for example, the arm 10 may be rotated with respect to the chassis 2 as follows.

すなわち、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、路面から上方にシャシ2が持ち上げられる。 That is, in the present embodiment, the moving body 1 rotates the arm 10 with respect to the chassis 2 by the arm rotating portion 71 so that the wheels 50 supported by the arm 10 are vertically moved with respect to the chassis 2 . can be displaced. When at least one arm 10 rotates upward, the wheel 50 supported by the arm 10 moves upward (floats) from the road surface. Also, downward rotation of one or more arms 10 lifts the chassis 2 upwards from the road surface.

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が進行方向において高くなる段差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が、多方向に、段差を乗り越えて移動可能となる。 For example, in the present embodiment, moving body 1 moves so that wheel 50, which is lifted by rotating arm 10 upward, moves closer to a step that rises in the traveling direction, and puts wheel 50 on the step. In addition, the moving body 1 moves over a level difference that becomes lower in the traveling direction by rotating the arm 10 downward, so that the floating wheel 50 touches the bottom of the level. In accordance with this, the moving body 1 raises or lowers the chassis 2 by rotating each arm 10 up and down. By appropriately changing the rotating arm 10 and its rotating direction according to the movement direction of the moving body 1 and the position of the step, a series of operations to overcome the step are performed. As a result, the moving body 1 can move in multiple directions over steps.

次に、本実施の形態に係る3つの車輪50の操舵を実現する操舵システムの構成について説明する。上述のように、移動体1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、1つの操舵アクチュエータ64により同期して操舵可能である。これにより、各車輪50の駆動状態(車軸周りに回転させたり操舵軸63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になる。すなわち、本実施の形態においては、1つの操舵アクチュエータ64と、各車輪50の駆動アクチュエータ61とで、移動体1を移動させる移動機構が構成されていると言ってもよい。 Next, the configuration of a steering system that realizes steering of three wheels 50 according to this embodiment will be described. As described above, in the mobile body 1 , all the wheels 50 are rotatable by the drive actuator 61 and synchronously steerable by one steering actuator 64 . As a result, the moving body 1 can move in multiple directions according to the driving state of each wheel 50 (rotating around the axle or around the steering shaft 63). That is, in the present embodiment, one steering actuator 64 and the driving actuators 61 of the wheels 50 constitute a moving mechanism for moving the moving body 1 .

本実施の形態において、1つの操舵アクチュエータ64の動作は、操舵機構65及び伝達機構67を用いて、各車輪50の操舵に反映されるようになっている。操舵機構65は、例えば、シャシ2の中央部分すなわち移動体1の旋回中心に配置されている。伝達機構67は、車輪50のそれぞれに対応して設けられている。各伝達機構67は、操舵機構65と各車輪50とを結ぶように構成されている。 In this embodiment, the operation of one steering actuator 64 is reflected in the steering of each wheel 50 using the steering mechanism 65 and transmission mechanism 67 . The steering mechanism 65 is arranged, for example, at the central portion of the chassis 2 , that is, at the turning center of the moving body 1 . A transmission mechanism 67 is provided for each wheel 50 . Each transmission mechanism 67 is configured to connect the steering mechanism 65 and each wheel 50 .

本実施の形態において、操舵機構65は、1つの操舵アクチュエータ64の動作に応じて、各車輪50に対応する合計3つの出力部材166をそれぞれ同方向に回転させるように構成されている。各伝達機構67は、出力部材166のトルクを、対応する車輪50を操舵軸63周りに回転させるトルクとして伝達するように構成されている。 In this embodiment, the steering mechanism 65 is configured to rotate a total of three output members 166 corresponding to each wheel 50 in the same direction according to the operation of one steering actuator 64 . Each transmission mechanism 67 is configured to transmit the torque of the output member 166 as torque that rotates the corresponding wheel 50 around the steering shaft 63 .

図4は、操舵機構65の側面図である。図5は、図4のB-B線断面図である。図6は、図4のC-C線断面図である。 4 is a side view of the steering mechanism 65. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4. FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line CC of FIG.

本実施の形態において、操舵機構65は、複数の傘歯車を収容したギアボックスである。すなわち、操舵機構65は、入力部材161、出力部材166、第一傘歯車162、及び第二傘歯車163を有している。それぞれの構成要素は、ケーシング160に取り付けられている。操舵アクチュエータ64は、例えば、操舵機構65の上部に取り付けられる。 In this embodiment, the steering mechanism 65 is a gearbox containing a plurality of bevel gears. That is, the steering mechanism 65 has an input member 161 , an output member 166 , a first bevel gear 162 and a second bevel gear 163 . Each component is attached to casing 160 . The steering actuator 64 is attached to the top of the steering mechanism 65, for example.

入力部材161は、1つ設けられている。入力部材161は、シャシ2の中央部分に、上下方向に平行に配置されている回転軸である。入力部材161は、入力軸と言ってもよい。入力部材161は、ケーシング160に対して、軸受等を用いて回転可能に保持されている。入力部材161には、操舵アクチュエータ64の出力軸が結合されている。操舵アクチュエータ64の出力軸が入力部材161であってもよい。すなわち、入力部材161は、操舵アクチュエータ64の動作に応じて動くように構成されている。入力部材161は、操舵アクチュエータ64の動作に応じて回転すると言ってもよい。 One input member 161 is provided. The input member 161 is a rotating shaft arranged in parallel in the vertical direction in the central portion of the chassis 2 . The input member 161 may be called an input shaft. The input member 161 is rotatably held with respect to the casing 160 using bearings or the like. An output shaft of the steering actuator 64 is coupled to the input member 161 . The input member 161 may be the output shaft of the steering actuator 64 . That is, the input member 161 is configured to move according to the operation of the steering actuator 64 . It can be said that the input member 161 rotates according to the operation of the steering actuator 64 .

出力部材166は、各車輪50に対応するように、すなわち各アーム10に対応するように、3つ設けられている。この数は車輪50の数よりも多くてもよい。出力部材166は、ケーシング160の側面を略水平な姿勢で貫通するように配置されている回転軸である。出力部材166は、出力軸と言ってもよい。出力部材166は、ケーシング160に対して、軸受等を用いて回転可能に保持されている。出力部材166には、伝達機構67が結合されている。出力部材166と伝達機構67との結合部分にはカップリング67b等が用いられるが、これに限られない。例えば直結されていてもよいし、出力部材166と伝達機構67との境界の区別がなくてもよい。 Three output members 166 are provided to correspond to each wheel 50 , that is, to correspond to each arm 10 . This number may be greater than the number of wheels 50 . The output member 166 is a rotating shaft arranged to pass through the side surface of the casing 160 in a substantially horizontal posture. The output member 166 may be called an output shaft. The output member 166 is rotatably held with respect to the casing 160 using bearings or the like. A transmission mechanism 67 is coupled to the output member 166 . A coupling 67b or the like is used for the connecting portion between the output member 166 and the transmission mechanism 67, but it is not limited to this. For example, they may be directly connected, or the boundary between the output member 166 and the transmission mechanism 67 may not be distinguished.

第一傘歯車162は、1つ設けられている。第一傘歯車162は、ケーシング160の内部において入力部材161に固定されている。第一傘歯車162は、入力部材161と共に回転する。すなわち、第一傘歯車162は、入力軸に連動する。 One first bevel gear 162 is provided. The first bevel gear 162 is fixed to the input member 161 inside the casing 160 . The first bevel gear 162 rotates together with the input member 161 . That is, the first bevel gear 162 interlocks with the input shaft.

第二傘歯車163は、各出力部材166に対応するように、すなわち各車輪50に対応するように、3つ設けられている。この数は車輪50の数よりも多くてもよい。各第二傘歯車163は、ケーシング160の内部において、対応する出力部材166に固定されている。すなわち、第二傘歯車163は、各出力軸と共に回転するように配置されている。それぞれの第二傘歯車163は、第一傘歯車162に噛み合うように設けられている。 Three second bevel gears 163 are provided so as to correspond to each output member 166 , that is, to correspond to each wheel 50 . This number may be greater than the number of wheels 50 . Each second bevel gear 163 is fixed to a corresponding output member 166 inside casing 160 . That is, the second bevel gear 163 is arranged to rotate together with each output shaft. Each second bevel gear 163 is provided so as to mesh with the first bevel gear 162 .

このように操舵機構65が構成されているので、入力部材161は、操舵アクチュエータ64の動作に応じて回転し、各出力部材166は、入力部材161の回転に応じて回転する。すなわち、本実施の形態において、出力部材166は、入力部材161の動作に連動するように構成されている。 Since the steering mechanism 65 is configured in this way, the input member 161 rotates according to the operation of the steering actuator 64 and each output member 166 rotates according to the rotation of the input member 161 . That is, in this embodiment, the output member 166 is configured to interlock with the operation of the input member 161 .

図7は、同移動体1の側断面図である。 FIG. 7 is a side sectional view of the moving body 1. As shown in FIG.

図7において示される断面は、操舵機構65と、車輪51に対応するアーム11及び伝達機構67とを通る部分におけるものである。図7において上段は車輪51の接地部が補助輪81の接地部と同じ高さかわずかに下にある通常状態を示す。図7において下段は通常状態からアーム11が上方に回転して車輪51が上方に変位している状態を示す。 The cross-section shown in FIG. 7 is taken through the steering mechanism 65, the arm 11 corresponding to the wheel 51, and the transmission mechanism 67. FIG. 7 shows a normal state in which the grounding portion of the wheel 51 is at the same height as or slightly below the grounding portion of the auxiliary wheel 81. In FIG. 7 shows a state in which the arm 11 is rotated upward from the normal state and the wheel 51 is displaced upward.

伝達機構67は、操舵機構65から車輪51に至るまでのトルクの伝達経路をなす。本実施の形態において、伝達機構67は、シャシ2の外部に位置する外部伝達部68と、伝達経路の途中に配置されているカップリング67bとを有する。また、本実施の形態において、車輪50の操舵軸63の上部に、操舵部69が設けられている。操舵部69は、例えば、支持部115の内部に収容されている。操舵部69は、伝達機構67に含まれると解釈してもよいし、含まれないと解釈してもよい。 The transmission mechanism 67 forms a torque transmission path from the steering mechanism 65 to the wheels 51 . In this embodiment, the transmission mechanism 67 has an external transmission portion 68 located outside the chassis 2 and a coupling 67b arranged in the middle of the transmission path. Further, in this embodiment, a steering portion 69 is provided above the steering shaft 63 of the wheel 50 . The steering portion 69 is housed inside the support portion 115, for example. The steering section 69 may be interpreted as being included in the transmission mechanism 67 or may be interpreted as not being included.

各伝達機構67は、対応する出力部材166の回転に応じて回転するように構成されている。伝達機構67は、シャシ2の内部から外部の外部伝達部68にトルクを伝達するシャフトを有している。外部伝達部68は、例えば、シャシ2の近傍と車輪50の近傍とにそれぞれ設けられた2つの等速ジョイントを有しており、操舵部69に接続されている。本実施の形態において、外部伝達部68は、各リンク111,112と略平行に配置されているが、これに限られない。外部伝達部68は、シャシ2の内側から伝達されたトルクを、操舵部69に伝達する。操舵部69は、例えば、外部伝達部68と共に回転する傘歯車と操舵軸63と共に回転する傘歯車とが互いに噛み合う構造を有している。外部伝達部68が回転することにより、操舵軸63がそれに応じて回転するように構成されている。 Each transmission mechanism 67 is configured to rotate according to rotation of the corresponding output member 166 . The transmission mechanism 67 has a shaft that transmits torque from the inside of the chassis 2 to an external transmission portion 68 outside. The external transmission section 68 has, for example, two constant velocity joints provided near the chassis 2 and near the wheels 50 respectively, and is connected to the steering section 69 . In the present embodiment, the external transmission portion 68 is arranged substantially parallel to the links 111 and 112, but the configuration is not limited to this. The external transmission portion 68 transmits torque transmitted from the inside of the chassis 2 to the steering portion 69 . The steering portion 69 has, for example, a structure in which a bevel gear that rotates together with the external transmission portion 68 and a bevel gear that rotates together with the steering shaft 63 mesh with each other. As the external transmission portion 68 rotates, the steering shaft 63 rotates accordingly.

このように、伝達機構67のそれぞれは、対応する出力部材166の動作に応じて対応する車輪50を操舵軸63周りに回転させる。これにより、移動体1においては、1つの操舵アクチュエータ64の動作に応じて、各車輪50が同期して操舵されるようなっている。 Thus, each transmission mechanism 67 rotates the corresponding wheel 50 around the steering shaft 63 according to the operation of the corresponding output member 166 . Thus, in the moving body 1 , each wheel 50 is synchronously steered according to the operation of one steering actuator 64 .

なお、第一歯車162の歯数や第二歯車163の歯数は、操舵アクチュエータ64の構成、伝達機構67の構成、車輪50の操舵に関する要件等に応じて、適宜設定される。各第二歯車163の歯数や、各操舵部68の傘歯車の歯数などは、互いに同様になるように構成されている。これにより、各車輪50を同期して回転させることができるようになっている。 Note that the number of teeth of the first gear 162 and the number of teeth of the second gear 163 are appropriately set according to the configuration of the steering actuator 64, the configuration of the transmission mechanism 67, the requirements related to the steering of the wheels 50, and the like. The number of teeth of each second gear 163 and the number of teeth of each bevel gear of each steering portion 68 are configured to be the same. Thereby, each wheel 50 can be rotated synchronously.

ここで、伝達機構67は、等速ジョイントを用いて構成された外部伝達部68が設けられている。そのため、例えば図7の下段に示されるように、通常状態からアーム1が上下に変位した場合においても、操舵機構65から操舵部69へスムーズにトルクが伝達されるので、各車輪50が操作可能となる。したがって、移動体1を、各車輪50の操舵を行って多方向に移動させながら、アーム1を回転させて段差を乗り越えられるようにすることができる。 Here, the transmission mechanism 67 is provided with an external transmission portion 68 configured using a constant velocity joint. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 7, even when the arm 1 is displaced vertically from the normal state, torque is smoothly transmitted from the steering mechanism 65 to the steering section 69, so that each wheel 50 can be operated. becomes. Therefore, it is possible to move the moving body 1 in multiple directions by steering the wheels 50 while rotating the arm 1 to climb over a step.

以上説明したように、本実施の形態によれば、移動体1は1つの操舵アクチュエータ64で複数の車輪50を同期させて操舵することができる。移動体1の構成を簡略化することができ、各アクチュエータ等を制御する制御部の構成や制御内容も簡素化することができる。したがって、移動体1を、簡素な構成を用いて多方向において移動可能にすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the moving body 1 can synchronously steer a plurality of wheels 50 with one steering actuator 64 . The configuration of the moving body 1 can be simplified, and the configuration and control details of the control unit that controls each actuator and the like can also be simplified. Therefore, the moving body 1 can be made movable in multiple directions using a simple configuration.

ここで、従来、不整地向けに設計された移動体は、車輪に昇降機能を有する機構を持つものが多い。このような機構を用いる場合、車輪の操舵をモータなどのアクチュエータを用いて各軸独立で行う必要がある。しかしながら、このような複雑な構成では、コストアップにつながる。 Here, many of conventional mobile bodies designed for rough terrain have a mechanism having a lifting function on the wheels. When using such a mechanism, it is necessary to steer the wheels independently for each axis using an actuator such as a motor. However, such a complicated configuration leads to an increase in cost.

これに対して、本実施の形態では、上述の通り、移動体1は、各車輪50の操舵を行って多方向に移動させながら、アーム1を回転させて段差を乗り越えられるように構成されている。したがって、多方面に移動可能であって段差を乗り越え可能である移動体1を簡素な構成とすることができる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the moving body 1 is configured to move over a step by rotating the arm 1 while steering the wheels 50 to move in multiple directions. there is Therefore, the mobile body 1, which can move in many directions and can climb over steps, can be configured simply.

操舵機構65や伝達機構67は、傘歯車を用いて、伝達機構67が回転することにより車輪50を操舵可能に構成されている。したがって、各車輪50の操舵可能な範囲を大きく確保することができ、車輪50を車軸周りに回転させながらスムーズに多方向に移動させることができる。 The steering mechanism 65 and the transmission mechanism 67 are configured to be able to steer the wheels 50 by rotating the transmission mechanism 67 using bevel gears. Therefore, a large steerable range of each wheel 50 can be ensured, and the wheels 50 can be smoothly moved in multiple directions while being rotated about the axle.

操舵アクチュエータ64は、シャシ2の内側に配置することができる。したがって、比較的耐水性に課題のある操舵アクチュエータ64を用いる場合であっても、移動体1の耐水性を高く保つことができる。 The steering actuator 64 can be arranged inside the chassis 2 . Therefore, even in the case of using the steering actuator 64, which has relatively poor water resistance, the water resistance of the moving body 1 can be kept high.

(その他) (others)

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。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible and are also included within the scope of the present invention.

伝達機構は、例えば、トルクを伝達可能なワイヤ等の可撓性を有する部材を用いたものであってもよい。この場合においても、アームを上下に回転可能にしつつ、各車輪の操舵を可能にすることができる。 The transmission mechanism may use, for example, a flexible member such as a wire capable of transmitting torque. In this case also, each wheel can be steered while the arm is rotatable up and down.

また、各伝達機構において、トルクの伝達をオン、オフするクラッチを設けるようにしてもよい。この場合、各車輪に対応するクラッチの接続状態を変更しながら、操舵アクチュエータを駆動することにより、各車輪の操舵角を互いに異なる角度に操舵することが可能である。例えば、各車輪を、シャシの中央部分から見て径方向に対して略垂直な操舵角に設定することにより、移動体1をその場旋回させることができる。 Further, each transmission mechanism may be provided with a clutch for turning on/off transmission of torque. In this case, by driving the steering actuator while changing the connection state of the clutch corresponding to each wheel, it is possible to steer the steering angles of the wheels to different angles. For example, by setting each wheel at a steering angle substantially perpendicular to the radial direction when viewed from the central portion of the chassis, the moving body 1 can be turned on the spot.

また、例えば、操舵機構や伝達機構は、リンク等を用いて構成されていてもよい。例えば、操舵部が、操舵軸に対して径方向に突出するように設けられたレバーを有するものであって、伝達機構が、出力部材の変位に応じて当該レバーの先端部をシャシに対して遠近させるように動作することにより、車輪の操舵が行われるように構成されていてもよい。このような構成は、例えば、サーボモータである操舵アクチュエータと、その出力軸(入力部材の一例)に連動するいわゆるサーボホーン(出力部材の一例)と、サーボホーンとレバーとを繋ぐリンク部材である伝達機構等により構成することができる。この場合、伝達機構としてレバーをシャシ側に引き寄せるワイヤ等を用いて、操舵部が、レバーがシャシから離れる方向に操舵軸を回転させるように付勢するばね等を用いて構成されていてもよい。 Further, for example, the steering mechanism and the transmission mechanism may be configured using links or the like. For example, the steering section has a lever that protrudes radially from the steering shaft, and the transmission mechanism moves the tip of the lever relative to the chassis according to the displacement of the output member. It may be configured such that steering of the wheels is performed by operating to move closer and closer. Such a configuration includes, for example, a steering actuator that is a servomotor, a so-called servo horn (an example of an output member) interlocked with its output shaft (an example of an input member), and a link member that connects the servo horn and the lever. It can be configured by a transmission mechanism or the like. In this case, a wire or the like that pulls the lever toward the chassis may be used as the transmission mechanism, and the steering portion may be configured using a spring or the like that biases the steering shaft so as to rotate the steering shaft in the direction in which the lever moves away from the chassis. .

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。 For example, training wheels may not necessarily be provided. For example, in the embodiments described above, the surface of the chassis facing the road surface is provided with an abutment configured to contact the road surface instead of the wheels when one or more arms rotate upward. may In this case, the contact portion may have, for example, a spherical member rotatably held by the chassis, or may be fixed to the chassis and provided so as to be in sliding contact with the road surface. may be It is preferable that the contact portion is configured to have a small coefficient of friction with the road surface.

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。この場合、操舵機構の出力軸の数や伝達機構の数を4つにすることで、各アームの車輪が同期して操舵可能になる。 The number of arms is not limited to three, and four or more arms may be provided. In the above-described embodiment, the three arms are arranged to form a Y shape in plan view, but this is not the only option. For example, four arms may be arranged around the chassis to form an X shape in plan view. By increasing the number of arms, it is possible to improve the stability during running and the stability during overcoming obstacles. In this case, by setting the number of output shafts of the steering mechanism and the number of transmission mechanisms to four, the wheels of each arm can be steered synchronously.

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。 An embodiment may be configured by appropriately combining each configuration according to the above-described embodiments and the like. For example, it is not limited to the configurations of the above-described embodiments and the like, and each component of the above-described embodiments and the like may be appropriately replaced or combined with components of other embodiments and the like. Further, some components and functions may be omitted from the above-described embodiments and the like.

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。 It should be noted that the structure of the moving body as described above can be widely used, for example, as an outdoor/indoor carrier robot or a foot support device for a mobile work robot with a robot arm.

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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the moving body according to the present invention can have a simple structure, can move over steps in multiple directions, and is useful as a moving body or the like.

1 移動体、2 シャシ、10,11,21,31 アーム、50,51,52,53 車輪、60 移動機構、61 駆動アクチュエータ、63 操舵軸、64 操舵アクチュエータ、65 操舵機構、67 伝達機構、71 アーム回転部、111 第一リンク、112 第二リンク、115 支持部 Reference Signs List 1 moving body 2 chassis 10, 11, 21, 31 arm 50, 51, 52, 53 wheel 60 movement mechanism 61 drive actuator 63 steering shaft 64 steering actuator 65 steering mechanism 67 transmission mechanism 71 arm rotation part 111 first link 112 second link 115 support part

Claims (5)

シャシと、
それぞれ、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、支持部を介して前記シャシに対して支持されており、前記支持部に対して操舵軸周りに回転可能である、少なくとも3つの車輪と、
前記車輪のそれぞれに対応するように設けられており、対応する車輪を車軸周りに回転させる少なくとも3つの駆動アクチュエータと、
前記車輪を操舵するための操舵アクチュエータと、
前記操舵アクチュエータの動作に応じて動く入力部材及び前記入力部材の動作に連動するように構成された出力部材を有する操舵機構と、
前記車輪のそれぞれに対応して設けられており、対応する前記出力部材の動作に応じて対応する車輪を前記操舵軸周りに回転させる少なくとも3つの伝達機構とを備え、
前記操舵アクチュエータの動作に応じて、前記各車輪が同期して操舵されるように構成されている、移動体。
a chassis;
They are arranged circumferentially around the chassis in a plan view, are supported by the chassis via a support portion, and are rotatable about the steering shaft with respect to the support portion. there are at least three wheels and
at least three drive actuators associated with each of the wheels to rotate the corresponding wheel about its axle;
a steering actuator for steering the wheels;
a steering mechanism having an input member that moves in response to operation of the steering actuator and an output member configured to interlock with the operation of the input member;
at least three transmission mechanisms provided corresponding to each of the wheels and rotating the corresponding wheels about the steering shaft according to the operation of the corresponding output members;
A moving object, wherein the wheels are synchronously steered according to the operation of the steering actuator.
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、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をさらに備え、
前記支持部は、前記アームのそれぞれに設けられており、
前記車輪は、前記シャシの外周面から外側に離れた位置において、前記アームによって支持されている、請求項1に記載の移動体。
They are arranged circumferentially around the chassis in a plan view, are rotatable up and down, and are supported with respect to the chassis so as to protrude outward from the outer peripheral surface of the chassis. , at least three arms, and
an arm rotation unit provided to correspond to each of the arms and capable of rotating one of the arms with respect to the chassis;
The support portion is provided on each of the arms,
2. The moving body according to claim 1, wherein said wheels are supported by said arms at positions spaced outward from the outer peripheral surface of said chassis.
前記アームのそれぞれは、第一リンクと、前記第一リンクに略平行な第二リンクとを含み、
前記支持部は、前記第一リンクと前記第二リンクとに、平行リンクを構成するように接続されている、請求項1又は2に記載の移動体。
each of the arms includes a first link and a second link substantially parallel to the first link;
3. The moving body according to claim 1, wherein said support section is connected to said first link and said second link so as to form a parallel link.
前記操舵機構は、前記操舵アクチュエータの動作に応じて回転する入力軸と、前記入力軸の回転に応じて回転する前記車輪の数の出力軸とを有し、
前記伝達機構のそれぞれは、対応する前記出力軸に応じて回転し、前記各出力軸のトルクを前記少なくとも3つの車輪のそれぞれを前記操舵軸周りに回転させるトルクとして伝達する、請求項1から3のいずれかに記載の移動体。
The steering mechanism has an input shaft that rotates according to the operation of the steering actuator, and an output shaft that rotates according to the rotation of the input shaft, and
4. Each of the transmission mechanisms rotates according to the corresponding output shaft, and transmits torque of each of the output shafts as torque for rotating each of the at least three wheels about the steering shaft. The mobile body according to any one of
前記伝達機構は、等速ジョイントを有する、請求項1から4のいずれかに記載の移動体。 The moving body according to any one of claims 1 to 4, wherein said transmission mechanism has a constant velocity joint.
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