JP3052701B2 - 宇宙探査用車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、とくに、地球以外の天
体を探査するのに用いられる宇宙探査用車両に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の宇宙探査用車両としては、月や
火星を無人探査するために開発されているものがある。
これらの車両は、地球からの無線操縦あるいは自律的な
制御により障害物を乗り越えたり回避したりしながら走
行し、長距離移動を行うこととなる。このため、宇宙探
査用車両の車輪には、衝撃の吸収や障害物の乗り越えに
対処し得る弾力性が要求されると共に、交換やメンテナ
ンスが不可能であることから充分な耐久性を考慮してお
く必要がある。

【０００３】なお、宇宙探査用車両は、例えば、平成４
年９月３０日に丸善が発行した「第２版・航空宇宙工学
便覧」の第８３０および８３１頁に記載されており、こ
のほか、米国のアポロ計画で使用された有人の月面車が
公知であり、この月面車にはワイヤメッシュタイヤが使
用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば月は
その表面が小さな岩石や砂で覆われている。このため、
車輪で走行する宇宙探査用車両は、誤って砂地などに入
った場合、地球上の砂地における自動車と同様に車輪が
グリップを失って動けないスタック状態になることが予
想され、また、障害物を乗り越える際に車体の下に岩石
などが入り込んで動けなくなることも予想されることか
ら、このような走行不能の事態に対処し得る機能が要求
されていた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記したような従来の状況に
鑑みて成されたもので、地表面の状態によって走行不能
になった場合に、その状態から自力で脱出することがで
きる宇宙探査用車両を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決しようとする手段】本発明に係わる宇宙探
査用車両は、複数の車輪で走行する宇宙探査用車両にお
いて、車体と各車輪の間に、車輪の車軸を水平状態から
先端が下がる傾斜状態に至る範囲で上下に回動させる車
軸回動機構を設け、各車軸回動機構が、車体と車軸の間
を連結する上下のリンクと、少なくとも一方のリンクを
駆動して車軸を回動させるアクチュエータを備えている
と共に、各車輪が、通常走行用の主車輪の側部に、円周
方向にわたって複数の凹凸を有する脱出用車輪を備えて
いる構成としており、上記構成を課題を解決するための
手段としている。

【０００７】

【発明の作用】本発明に係わる宇宙探査用車両では、通
常は車軸を水平状態にして主車輪で走行しており、例え
ば砂地に入り込んでスタック状態になった場合には、車
軸回動機構において、アクチュエータで上下のリンクの
少なくとも一方を駆動して、車軸の先端が下がるように
車軸および車輪を下方向に回動させることにより、車輪
の側部に設けた脱出用車輪を接地させ、脱出用車輪の円
周方向にわたる複数の凹凸により砂地における車輪のグ
リップを確保する。

【０００８】また、上記の宇宙探査用車両では、車軸回
動機構で車軸の先端が下がるように車軸および車輪を下
方向に回動させることにより、車軸を水平状態とした場
合に比べて車高を大きくすることが可能である。したが
って、通常走行において車体の下に岩石などが入り込ん
で動けなくなった場合には、車軸および車輪を下方向に
回動させることにより、走行不能の状態から脱出し得る
こととなる。

【０００９】

【実施例】図１〜図３は本発明による宇宙探査用車両の
一実施例を説明する図である。

【００１０】この実施例の宇宙探査用車両Ｒ１は、４個
の車輪Ｗ１で走行するものであって、車体Ｂ１の外部に
は、車体前方（図３では左方向）に延出する多関節式の
マニピュレータ１、左右前輪の前方の障害物を認識する
ための一対の接触子（片側のみ示す）２、通信用のアン
テナ３、および太陽電池パネル４などを備えている。

【００１１】各車輪Ｗ１は、通常の走行に用いられるワ
イヤメッシュ製の主車輪Ｍ１の側部に、円周方向にわた
って複数の凹凸を有する脱出用車輪Ｅ１を設けた構成に
なっている。この実施例の脱出用車輪Ｅ１は、略円錐形
状を成しており、そのテーパ面に、中心部から弧を描い
て外周部に至る複数のリブ５を円周方向に一定間隔で設
けることにより、円周方向にわたって複数の凹凸が形成
してある。これらのリブ５は、図３中の拡大図に示すよ
うに、三角形の断面形状を有している。

【００１２】上記の各車輪Ｗ１は、その内側に組み込ま
れる個々のモータ６を駆動源とし、モータ６の出力軸で
ある車軸７に連結してあると共に、該車輪Ｗ１と車体Ｂ
１のシャシーＳとの間には、車軸７を水平状態から先端
が下がる傾斜状態に至る範囲で上下に回動させる車軸回
動機構８が設けてある。また、各モータ６はモータホル
ダ９を備えている。

【００１３】車軸回動機構８は、シャシーＳに取付けた
アクチュエータ１０、このアクチュエータ１０とモータ
ホルダ９の上部とを連結する上側の第１リンク１１、お
よびシャシーＳとモータホルダ９の下部とを連結する下
側の第２リンク１２で構成してある。アクチュエータ１
０は、シリンダであって、車体側方に伸縮駆動される状
態で取付けてある。第１および第２のリンク１１，１２
は、車体前後方向の軸によって各端部が回動自在であ
る。この車軸回動機構８は、アクチュエータ１０で上側
の第１リング１１を駆動することにより車軸７を回動さ
せるものであって、アクチュエータ１０を収縮状態にし
ているとき、第１および第２のリンク１１，１２が互い
に平行で且つ水平な状態となり、車軸７を水平に保って
いる。

【００１４】なお、宇宙探査用車両Ｒ１は、上記構成の
ほか、速度センサ、回転センサおよび加速度センサなど
の検出器を各車輪Ｗ１に備え、スタック状態における車
輪Ｗ１の空転を検出すると共に、補助的手段として、シ
ャシーＳの下面に底付きを検出するためのタッチスイッ
チ１３が設けてある。

【００１５】上記の構成を備えた宇宙探査用車両Ｒ１
は、通常では各車軸７を水平に保ち、図１および図３に
示すように主車輪Ｍ１で走行する。そして、例えば砂地
に入り込んでスタック状態になった場合には、車輪Ｗ１
の空転を検出することによりスタック状態を認識したの
ち、各車軸回動機構８のアクチュエータ１０を伸長駆動
して上側の第１リンク１１を側方へ押出すと共に、第１
および第２リンク１１，１２を介して車軸７の先端が下
がるように車軸７および車輪Ｗ１を下方向に回動させる
ことにより、図２に示すように脱出用車輪Ｅ１を接地さ
せ、脱出用車輪Ｅ１の複数のリブ５で形成した凹凸によ
り、砂地における車輪Ｗ１のグリップを確保して砂地か
ら脱出する。

【００１６】砂地からの脱出後は、脱出用車輪Ｅ１のま
まで一定時間もしくは一定距離を走行したところで、車
軸回動機構８のアクチュエータ１０を収縮駆動して車軸
７を水平状態に戻し、再び主車輪Ｍ１による走行を続け
ることとなる。

【００１７】また、上記の宇宙探査用車両Ｒ１は、図１
に示す主車輪Ｍ１の接地時の車高Ｈ１に対して、図２に
示す脱出用車輪Ｅ１の接地時の車高Ｈ２の方が大きくな
る。したがって、主車輪Ｍ１による走行中において、障
害物を乗り越える際に車体Ｂ１の下に岩石などが入り込
んで動けなくなった場合には、車輪Ｗ１の空転の検出や
タッチスイッチ１３による底付きの検出で走行不能状態
であることを認識し、車軸回動機構８により車軸７およ
び車輪Ｗ１を下方向に回動させることにより、車高を大
きくして走行不能の状態から脱出し得る。

【００１８】図４および図５は本発明による宇宙探査用
車両の他の実施例を説明する図である。

【００１９】この実施例の宇宙探査用車両Ｒ２は、主車
輪Ｍ２の側部にこれよりも直径が若干小さい脱出用車輪
Ｅ２を設けた車輪Ｗ２を備えている。脱出用車輪Ｍ２
は、その外周面に車輪幅方向の直線リブ２１を円周方向
に一定間隔で有すると共に、側面に同じく直線リブ２２
を放射状に有しており、これらのリブ２１，２２により
円周方向にわたって複数の凹凸が形成してある。

【００２０】また、上記の宇宙探査用車両Ｒ２は、先の
実施例の宇宙探査用車両と同様に、駆動源であるモータ
２６、車軸２７、モータホルダ２９、底付き検出用のタ
ッチスイッチ２３および車輪Ｗ２の空転検出用の検出器
類を備えると共に、車輪Ｗ２と車体Ｂ２との間に、車軸
２７を水平状態から先端が下がる傾斜状態に至る範囲で
上下に回動させる車軸回動機構２８が設けてある。

【００２１】車軸回動機構２８は、車体Ｂ２側で下向き
に伸縮駆動されるシリンダであるアクチュエータ３０、
車体Ｂ２に車体前後方向の軸を介して取付けた横向きＴ
形の揺動アーム３１、およびモータホルダ２９の上下に
一端部を連結した上下２本ずつ合計４本のリンク３２を
備えている。

【００２２】アクチュエータ３０は、図４（ｂ）の右方
向となる揺動アーム３１の車体中心側の端部に連結して
ある。図４（ｃ）の下側である一方の上下のリンク３２
の他端部は、揺動アーム３１の上下の端部にそれぞれ連
結してある。また、図４（ｃ）の上側である他方の上下
のリンク３２の他端部は、揺動アーム３１と一体的に揺
動する連結部材３３に連結してある。この車軸回動機構
２８は、アクチュエータ３０により、揺動アーム３１を
介して上下のリンク３２を駆動することで車軸２７を回
動させるものであって、アクチュエータ３０を伸長状態
にしているとき、４本のリンク３２が互いに平行で且つ
水平な状態となり、車軸２７を水平に保っている。

【００２３】さらに、上記の宇宙探査用車両Ｒ２は、車
体Ｂ２にコイルを内蔵したダンパー３４が設けてあり、
このダンパー３４とモータホルダ２９の中央部とを保持
ロッド３５で連結したサスペンション機構を備えてい
る。

【００２４】上記構成を備えた宇宙探査用車両Ｒ２は、
通常では図４（ｂ）に示すように車軸２７を水平にして
主車輪Ｍ２で走行する。そして、例えば砂地に入り込ん
でスタック状態になった場合には、各車軸回動機構２８
のアクチュエータ３０を収縮駆動して、揺動アーム３
１、連結部材３３および各リンク３２を介して車軸２７
の先端が下がるように車軸２７および車輪Ｗ２を下方向
に回動させることにより、図５に示すように脱出用車輪
Ｅ２を接地させ、複数のリブ２１，２２で形成した凹凸
によって砂地における車輪Ｗ２のグリップを確保する。

【００２５】また、上記の宇宙探査用車両Ｒ２は、図４
（ｂ）に示す主車輪Ｍ２の接地時の車高Ｈ１に対して、
図５に示す脱出用車輪Ｅ２の接地時の車高Ｈ２の方が大
きくなるので、主車輪Ｗ２による走行中において、障害
物を乗り越える際に車体Ｂ２の下に岩石などが入り込ん
で動けなくなった場合には、車軸回動機構２８により車
軸２７および車輪Ｗ２を下方向に回動させ、車高を大き
くして走行不能の状態から脱出する。

【００２６】なお、上記各実施例では、４個の車輪を備
えた車両とし、全車輪にモータを備えたものとしたが、
車輪の数や駆動輪の数がこれらに限定されることはな
い。また、車軸回動機構の制御にあっても、車体の姿勢
や地表面の状況によっては一部の車輪の車軸回動機構だ
けを作動させるようにしてもよく、さらに、環境認識装
置等により脱出用車輪の使用が予測される地表面が確認
された場合には、予め車軸回動機構を作動させて脱出用
車輪で走行していくことも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の宇宙
探査用車両によれば、上下のリンクおよびアクチュエー
タを備えた車軸の車軸回動機構と、主車輪の側部に脱出
用車輪を備えた車輪とによる比較的簡単な構造で、通常
走行の状態と脱出走行の状態が容易に切り換えられ、砂
地などに入り込んでスタック状態になった場合に、脱出
用車輪によりグリップを確保してスタック状態から速や
かに脱出することができる。

【００２８】また、上記宇宙探査用車両によれば、車軸
回動機構で車軸の先端が下がるように車軸および車輪を
下方向に回動させることによって車高を大きくすること
が可能であり、車軸が水平状態である通常走行中におい
て、障害物を乗り越える際に車体の下に岩石などが入り
込んで動けなくなった場合であっても、車体を上げるこ
とによって走行不能の状態から容易に脱出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による宇宙探査用車両の一実施例を説明
する正面図である。

【図２】図１に示す宇宙探査用車両の車輪を回動させた
状態を示す正面図である。

【図３】図１に示す宇宙探査用車両の側面図である。

【図４】本発明による宇宙探査用車両の他の実施例を説
明する車輪の側面図（ａ）、要部の正面図（ｂ）、およ
び平面図（ｃ）である。

【図５】図４に示す宇宙探査用車両の車輪を回動させた
状態を示す正面図である。

【符号の説明】

Ｂ１，Ｂ２ 車体 Ｅ１，Ｅ２ 脱出用車輪 Ｍ１，Ｍ２ 主車輪 Ｒ１，Ｒ２ 宇宙探査用車両 Ｗ１，Ｗ２ 車輪 ５，２１，２２ 凹凸を形成するリブ ７，２７ 車軸 ８，２８ 車軸回動機構１０ ３０ アクチュエータ １１ 第１リンク １２ 第２リンク ３２ リンク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の車輪で走行する宇宙探査用車両に
   おいて、車体と各車輪の間に、車輪の車軸を水平状態か
   ら先端が下がる傾斜状態に至る範囲で上下に回動させる
   車軸回動機構を設け、各車軸回動機構が、車体と車軸の
   間を連結する上下のリンクと、少なくとも一方のリンク
   を駆動して車軸を回動させるアクチュエータを備えてい
   ると共に、各車輪が、通常走行用の主車輪の側部に、円
   周方向にわたって複数の凹凸を有する脱出用車輪を備え
   ていることを特徴とする宇宙探査用車両。