JP2772972B2 - 作業用移動ロボット - Google Patents

作業用移動ロボット

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自立して走行可能にした平行2輪車型の移
動ロボットを利用した作業用移動ロボットに関するもの
である。
〔従来の技術〕
環境適合性の高い移動機構として2〜6脚の走行式移
動機構が従来から知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
環境適合性の高い移動機構として、脚式の移動機構が
多数研究されているが、脚式の移動機構は数多くのアク
チュエータを必要とし、制御面においても複数の未解決
な課題があり、未だに軽快な歩行を実現した例は無く、
近未来の移動機構としては多くを期待できないのが現状
である。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、脚式
の移動機構に略匹敵する環境適合性を有し、必要とされ
るアクチュエータの数が少なく、制御性にも優れ、自立
して走行可能にした平行2輪車型の移動ロボットを利用
して、種々の目的に適合した実用性の高い作業用移動ロ
ボットを提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
上記目的を達成するために、本発明に係る作業用移動
ロボットは、本体の一端部に2個の車輪を同軸心上に設
け、この両車輪に対して本体を直立安定した状態で走行
可能にした平行2輪車型の移動ロボットを2台用い、こ
の両移動ロボットA1,A2を1台の4輪の台車の走行方向
両側のそれぞれに、係脱自在に合体した構成となってお
り、これにより、8輪車が構成される。また2台の移動
ロボット及び1台の4輪の台車はそれぞれ単体で自立移
動できる。
また2台の上記移動ロボットを横転状態にしてそれぞ
れの頂部を結合した構成となっており、これにより広い
荷台の4輪運搬車が得られる。
また1台の上記移動ロボットの本体の上部にも2輪を
取付けた構体となっており、これにより、4輪の台車が
得られる。
また2台の上記移動ロボットの本体の上部を回転自在
に結合した構成となっており、これにより、2台の移動
ロボットが逆V字状に、かつ両移動ロボットの傾きが任
意に変えられる走行体が得られる。
さらに2台の上記移動ロボットを用い、1台の移動ロ
ボットを水平にし、この水平の移動ロボットの本体の頂
部を他の1台の移動ロボットの基部に連結した構成とな
っており、これにより4輪のカートが得られる。
〔実 施 例〕
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明で利用する自立して走行可能にした平行2輪車
型の移動ロボットは、本願の発明者が特願昭62−142013
号(特開昭63−305082号)として出願したものであり、
その構成は第8図に示すようになっていて、1つの車軸
1の両端にそれぞれ車輪2,2をもち、この車軸1で上部
構造体である本体3と本体上部から吊り下げられ、かつ
先端に重錘4aを結合した制御アーム4を支持する構造に
なっている。そしてこの移動ロボットを直立安定化する
ための1つの方法としては、制御アーム4を用いて安定
化する方法で、本体3が鉛直位置より前後に傾いたと
き、制御アーム4を本体3の傾きとは逆方向に動かし、
本体に復元モーメントを作用させる。
もう一つの方法としては本体3が倒れる方向に車輪2,
2を動かして安定化を図る方法で、第8図に示したもの
では制御アーム4と車輪2,2はそれぞれDCサーボ5,6によ
り、それぞれ減速歯車列7,8を介して駆動されるように
なっている。制御アーム4と車輪2,2の回転角はモータ
直結のロータリエンコーダにより検出され、本体3の地
面に対する傾き角は磁気エンコーダ9により検出される
ようになっている。
また上記第8図で示す構成の平行2輪車型の移動ロボ
ットでは、同一軸に2輪を取付けているため、直線走行
はできるが、任意の曲線軌道に沿って走行することはで
きない。そこで第9図に示すように、同軸をやめ同心
上、別体の2軸1′,1′にそれぞれ車輪2′,2′を取付
け、各車輪2′,2′をそれぞれ別口のDCサーボモータ1
0,11によってウォーム伝達機構12,13を介して独立して
駆動するようにしてもよい。
本発明は上記のように構成した平行2輪車型の移動ロ
ボット(以下単に移動ロボットという)Aを利用したも
ので、以下にその実施例を第1図から第7図に基づいて
説明する。
実施例1 2台の移動ロボットA1,A2の合体による4輪車の構成
(第1図)。
2台の移動ロボットA1,A2のそれぞれの本体3,3を結合
腕14,15で連結して4輪車とする。
これにより、通常の4輪車同様に走行できるし、また
両移動ロボットA1,A2の間に品物を載せて運搬すること
もできる。
なおこの実施例では、結合腕14,15を用いずに本体3,3
同志を密着結合させてもよい。
実施例2 2台の移動ロボットA1,A2と1台の4輪車の合体(第
2図)。
2台の移動ロボットA1,A2により1台の4輪の台車16
をこれの前後から挾んで3台が合体し、8輪車を構成す
る。この3台の結合はそれぞれの一方に固着した電磁石
17,17と他方に固着した吸着板18,18の相互の吸着により
着脱可能に結合する。また両移動ロボットA1,A2と台車1
6とは光ファイバ、信号線、エアホース等にて接続して
ある。
中間の台車16には各種のエンジンや電源などの動力源
その他のユーティリティを装備し、制御用コンピュー
タ、交換用エンドエフェクタ、補修用各種材料等を塔載
することができ、台車16単体でも自立移動ができるもの
とする。
この構成が最も実用的な価値があると思われる。例え
ば、無人化工場内のサービスロボットとして利用する場
合には、マガジンやボールフィーダへの部品補給の際に
は8輪車構成で部品ストッカまで取りに行き、ストッカ
から移動ロボットA1,A2の腕を利用して部品を取り出
し、台車16上のホッパに移載する。次に、部品不足信号
を出したステーションまで移動し、そこで再び移動ロボ
ットA1,A2の腕を使って部品を補給することになる。
生産ステーションに何等かのトラブルが発生した場合
には8輪車構成でそのステーションに行ってもよいし、
2台の移動ロボットA1,A2を台車16から切り離して、2
台の移動ロボットA1,A2が協調してトラブル解消作業を
行なうことができる。
この構成をもつ作業用移動ロボットは家庭内のサービ
スロボットあるいはパーソナル・ロボットとしても多く
の優れた点がある。すなわち、全体の構成は高さを750m
m(机の高さ)程度、大きさをサイドテーブル位にすれ
ば、今日の日本の家庭でも十分に利用できる。部屋の掃
除をさせる場合には、8輪車構成より分離された移動ロ
ボットA1,A2はそのために設計変更され使い易くなった
掃除機を両腕でもち、移動ロボットA1,A2に装備された
視覚により環境を認識しながら部屋の掃除を行なう。こ
の場合、掃除の他に部屋の整理をすることもできよう。
炊事をする場合にも移動ロボットA1,A2だけを分離して
使えばよい。用がすんだら移動ロボットA1,A2は再び最
初の場所に戻り、台車16と合体してバッテリへの充電や
空気圧源への補給を受ける。
移動ロボットA1,A2の動力源として高圧空気源を利用
することも可能であり、この際にはコンプレッサを台車
16に塔載しておく。移動ロボットA1,A2と台車16の間でF
M通信を行なえば、コンピュータを移動ロボットA1,A2
塔載することは必要でなくなり、移動ロボットA1,A2
視覚やセンサからの情報もFM通信で台車16のコンピュー
タへ送り、そこで処理して、指令を移動ロボットA1,A2
へ通信することになる。その他、この8輪車構成は災害
救助、極限作業用としても利用価値が大きい。
4輪の台車16のかわりに、クローラを用いたり、車輪
を付けない机や足付きのカゴのようなものでそれ自身移
動機能をもたないもの、あるいは4足歩行のものでもよ
い。
実施例3 2台の移動ロボットA1,A2による4輪車(第3図)。
2台の移動ロボットA1,A2を横に倒して、その移動ロ
ボットA1,A2の頂部を結合することによって1台の4輪
車を構成する。この結合にはそれぞれの腕または結合子
19,19を用いる。これで移動ロボットAの2倍の長さの
荷台をもつ4輪運搬車を実現することができる。
実施例4 1台の移動ロボットAの上部にも2輪を取り付けた4
輪車(第4図)。
1台の移動ロボットAの上部に遊動する2輪を取り付
けたものを横にすることによって、1台の4輪車が構成
できる。移動ロボットの両腕を利用すれば、2輪車を横
倒ししたり、再び起立させたりすることは容易である。
実施例5 2台の移動ロボットA1,A2の上部を回転自在に結合し
た4輪移動ロボット(第5図、第6図)。
これは2台の移動ロボットA1,A2をそれぞれ前後に倒
して、その上部を回転自在に結合したものである。この
実施例の場合、一方の移動ロボットA1の本体3の上部に
溝20を、他方の移動ロボットA2の本体の上部にピン21を
それぞれ設けてこの両者を連結する。
上記構成によれば、2台の移動ロボットA1,A2が逆V
字状に、かつその傾斜を任意にできる走行体を得ること
ができ、2台の移動ロボットA1,A2が悪路を走行する場
合、走行エネルギの消費を少なくしたい場合、あるいは
重量物を運搬した場合に有効な方法である。また逆V字
型の姿勢をくずさずにそのままの姿勢で4輪駆動、4輪
操舵で走行させることができるばかりでなく、両2輪車
を互いに前後するように走行させれば一見、2輪車によ
る走行が実現できる。さらに、2輪車の一方は前輪と
し、他方を後輪として各車輪を互い違いに走行させれ
ば、インチング(尺取り)運動になる。この構成は蹴り
や駆け足などのダイナミック歩行にも発展させることが
できる。
実施例6 第7図に示すように1台の移動ロボットA1を水平に、
他方の移動ロボットA2を垂直に配置し、水平の移動ロボ
ットA1の本体3の頂部を垂直の移動ロボットA2の基部に
結合する。これにより4輪のカートが構成される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、脚式の移動機構に略匹敵する環境適
合性を有し、必要とされるアクチュエータの数が少な
く、制御性にも優れ、自立して走行可能にした平行2輪
車型の移動ロボットを利用して、種々の目的に適合した
実用性の高い作業移動ロボットを得ることができる。
すなわち、2台の移動ロボットA1,A2と1台の4輪車1
6の合体によるものにあっては、無人化工場内のサービ
スロボットとして、または生産ステーションにおけるト
ラブル解消作業用として、さらに家庭内のサービスロボ
ットとして有効に使用することができる。
2台の移動ロボットA1,A2を横倒しにしてその両頂部
を結合した構成することにより、広い荷台をもつ4輪運
搬車を実現することができる。
1台の移動ロボットAの上部にも2輪を取付ける構成
にすることにより、2輪車を横倒ししたり、再び起立さ
せたりすることは容易にでき、小回りのきいた作業用移
動ロボットを得ることができる。
2台の移動ロボットA1,A2の上部を回転を回転自在に
結合した構成のものにあっては、2台の移動ロボット
A1,A2による悪路走行の際の走行エネルギの消費を少な
くできると共に、重量物の運搬がうまく行なえる。また
一見2輪車による歩行を行なうことができ、さらにイン
チング運動や、蹴りや駆け足などのダイナミック歩行に
も発展させることができる。
1台の移動ロボットA1を水平に、他方の移動ロボット
A2を垂直に結合した構成にすることにより、4輪のカー
トを得ることができ、品物の運搬用として用いることが
できる。
【図面の簡単な説明】 第1図から第7図は本発明の実施態様を示すもので、第
1図は2台の移動ロボットの合体による4輪車構成の場
合の側面図、第2図は2台の移動ロボットと1台の4輪
車の合体構成の場合の側面図、第3図は横転状態にある
2台の移動ロボットの合体による4輪車構成の場合の側
面図、第4図は移動ロボットの上下両端にそれぞれ2輪
をもつ構成の場合の側面図、第5図、第6図は2台の移
動ロボットの上部を回転自在に結合した構成の側面図と
分解斜視図、第7図は2台の移動ロボットで構成した4
輪カートとした場合の側面図であり、さらに第8図、第
9図は本発明において利用する平行2輪車型の移動ロボ
ットのそれぞれ異なる実施例を概略的に示す正面図であ
る。 A,A1,A2は移動ロボット、3は本体、16は台車。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B25J 5/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】本体3の一端部に2個の車輪2,2を同軸心
    上に設け、この車輪2,2に対して本体3を自立安定した
    状態で走行可能にした平行2輪車型の移動ロボットを2
    台用い、この両移動ロボットA1,A2を1台の4輪の台車1
    6の走行方向両側のそれぞれに係脱自在に合体したこと
    を特徴とする作業用移動ロボット。
  2. 【請求項2】本体3の一端部に2個の車輪2,2を同軸心
    上に設け、この車輪2,2に対して本体3を自立安定した
    状態で走行可能にした平行2輪車型の移動ロボットを2
    台用い、この両移動ロボットA1,A2を横転状態にしてそ
    れぞれの頂部を結合したことを特徴とする作業用移動ロ
    ボット。
  3. 【請求項3】本体3の一端部に2個の車輪2,2を同軸心
    上に設け、この車輪2,2に対して本体3を自立安定した
    状態で走行可能にした平行2輪車型の移動ロボットの本
    体3の上部にも2輪を取付けたことを特徴とする作業用
    移動ロボット。
  4. 【請求項4】本体3の一端部に2個の車輪2,2を同軸心
    上に設け、この車輪2,2に対して本体3を自立安定した
    状態で走行可能にした平行2輪車型の移動ロボットを2
    台用い、この両移動ロボットA1,A2の本体3,3の上部を回
    転自在に結合したことを特徴とする作業用移動ロボッ
    ト。
  5. 【請求項5】本体3の一端部に2個の車輪2,2を同軸心
    上に設け、この車輪2,2に対して本体3を自立安定した
    状態で走行可能にした平行2輪車型の移動ロボットを2
    台用い、1台の移動ロボットA1を水平にし、この水平の
    移動ロボットA1の本体3の頂部を他の1台の移動ロボッ
    トA2の基部に連結したことを特徴とする作業用移動ロボ
    ット。
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JP4692925B2 (ja) * 2005-11-10 2011-06-01 株式会社Ihi 脚車輪型移動ロボット及びその動作方法
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