JP3826195B2

JP3826195B2 - Walking mechanism of buried object detection robot

Info

Publication number: JP3826195B2
Application number: JP2003142275A
Authority: JP
Inventors: 一郎萩原
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP2004347172A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設物探知ロボットの構造に関し、特に探知手段ないしセンサ手段を搭載したロボットによって面積領域内に埋め込まれた大小種々の地雷等の地中埋設物を探査する際に該センサ手段を地面表面に対して常に非接触状態に保持しつつ当該ロボットを所定の面積領域内で逐次歩行動作させ、かつセンサ手段の探知動作をさせることにより、全領域を高速度で走査、探知すると共にロボット足回りの安全確保を顕著に向上させ得る埋設物探知ロボットの歩行機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、世界各地に散在する地雷原における埋設地雷、特に対人地雷の探査と撤去とが急務とされ、多くの研究者や技術者が鋭意、荒れ地状態又は不整地状態にある地雷原で有効的に機能し得る人道的地雷原探知機械装置、特に人間が搭乗して地雷探査や撤去を行うのではなく、人が作業現場から離れた安全地帯から遠隔的に操作制御するか若しくは自動的にプログラム作動して地雷探査とマーキングを遂行する地雷探知ロボットの開発と実用化に多大の努力が払われている。
【０００３】
この種の地雷探知ロボットでは、ロボット本体から延長するアーム部に例えばスキャナー形の地雷センサを備えて地雷原における埋設地雷を探知又は検知する機能と検知して時点で検知位置を知らせるマーキング機能とを有し、当該本体自体は、車輪、無限軌道、四本ないし六本等の複数の有関節足を有した多足、多脚構造等を用いて走行又は歩行する構成を備えているものが多い。
【０００４】
例えば、文献１には、装甲型の車両式ロボットが地雷原では無線操作で走行制御されながら地雷原上を移動し、センサを駆使して或いはマニピュレータを作動させて地雷探査と地雷撤去を行わんとするものである。
【０００５】
また、文献２は、三輪方式又は多足型ロボットが、スキャナーを保持して地雷原の埋設地雷を探知する構成のものが、開発され更に改良を重ねつつあることを開示している。
【０００６】
【特許文献１】
「A Teleoperated Robotic System for Intervention in Hostile Environments」
１９９８年９月１４?１６日にフランス国、トゥールーズで開催された国際先進ロボットプログラムにおけるRobotics for Humanitarian Demining（人道的地雷撤去用のロボット）と題した分会の発表論文。
【０００７】
【特許文献２】
「"Focus on Machine Assisted Demining" /Humanitarian Demining and Robotics/」
ベルギー国、ブリュッセル、ローヤルミリタリーアカデミーの応用機械部門所属のY.Baudoin氏その他の著による文献であり、入手先インターネットは、URL:http://maic.jmu.edu/journal/3.2/focus/baudin_robot/robotics.htm。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上述した地雷探知ロボットの有する移動手段は、無限軌道方式や車輪方式の場合には、常に地雷原の地表面と接地している関係から地面に対して圧力や振動を伝達してしまい、ロボット機体全体の安全性の観点からは万全とはなり難く、その結果、移動速度をいたずらに高速化することは困難となり、必然的にスキャン探査により地雷探知を遂行する速度も高速化が困難になる問題点を有している。
【０００９】
また、ロボットの移動手段が、関節形多足方式又は多脚方式の場合には複数の足を地雷原の不整地面に下ろしながら歩行移動し、この歩行移動によって地雷センサを地雷原に沿って走査、探知するものであるが、地雷原と足との接触が少ない点で安全性と確実性に利点を有する反面で、各足の歩行動作をそれぞれ独立に制御する煩瑣性があり、また地雷センサの走査速度が足の歩行速度に依存することから高速化に難点を有し、しかもロボット全体の製造コストが比較的嵩む点で難点を有している。
【００１０】
依って、本発明の目的は、地雷等の埋設物を探査する探知センサを走査移動可能に搭載するロボット本体部を保持して不整地や荒廃地の所定面積領域を歩行するロボットにおいて、その脚と足とを有した歩行機構が地面や地中との接触を極小状態に保ちながら移動可能であり、しかも探知センサを不整地や荒廃地の表面上方で高速走査移動可能にした新規な構成を提供せんとするものである。
本発明の他の目的は、比較的低コストで製造可能な歩行機構を備えた埋設物探知ロボットを提供せんとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した発明の目的に鑑みて、本発明は、埋設物探知センサと地表面へ向けて伸長、収縮作動する安定脚とを備えたロボット本体部、上記ロボット本体部に対し自在に摺動する、地表面から隔たりかつ該地表面に沿う所定長さの本体部用直線路を形成する直線部材であるブリッジであって、該ブリッジの両端に上記地表面へ向けて伸長、収縮作動する支持脚を備え、該支持脚を地表面に伸長、立脚すると共に上記安定脚の収縮時に上記ロボット本体部を上記直線路沿いに移動可能とし、上記安定脚を地表面へ向けて伸長、立脚させ上記支持脚を収縮させたとき上記ロボット本体部に対して上記ブリッジを目標方向へ歩行移動可能とするブリッジ、上記ブリッジに摺動可能に保持され、かつ上記ブリッジの上記目標方向への歩行移動に応じて上記安定脚で立脚中の上記ロボット本体部に対して該目標方向と反対方向に移動して重量並びにモーメントの平衡を図る可動カウンターバランス手段、上記ロボット本体部の上記安定脚による立脚時に上記ブリッジ及び上記可動カウンターバランス手段を移動させ、上記ブリッジの上記支持脚による立脚時に上記ロボット本体部を該ブリッジの上記水平直線路に沿って移動させる駆動装置、上記ブリッジの歩行移動およびそれに伴う上記可動カウンターバランス手段の移動と、前記ロボット本体部の移動とを交互に行わせると共に上記ロボット本体部が有する埋設物探知センサの作用制御を遂行するロボット制御手段等を備えた埋設物探知ロボットの歩行機構を提供するものである。
【００１２】
上述の構成を有した埋設物探知ロボットの歩行機構によれば、ブリッジに対してその直線方向にロボット本体部は移動可能であるので、ブリッジがその両端に備えた支持脚を埋設物の探知対象である地表面へ降下させて安定立脚しているときにはロボット本体部は、その案内脚を引き上げた上で搭載している埋設物探知センサを地表面近くまで降下させ、ついでブリッジの直線路に沿って移動させれば、該センサがブリッジの長さ分に相当する距離に亘り地表面を走査しながら１ストロークの探査作用を遂行する。このロボット本体部の直線移動の間にブリッジに保持された摺動可能な可動カウンターバランス手段は、ブリッジに沿って移動する。
【００１３】
他方、１ストロークの探査作用後にロボット本体部がブリッジの一端に達したときに、ロボット本体部の埋設物探知センサを地表面から引き上げると共に安定脚を降下させて地表面に安定的に立脚し、次いでブリッジの両端の支持脚を引き上げ、ロボット本体部に対して該ブリッジを地表面の上方で所定の直線方向へ相対的に移動させ、このとき可動カウンターバランス手段をもブリッジの直線移動方向とは逆の方向に移動させながらバランスを取る。
【００１４】
そして、ブリッジの移動後に再びその両端の支持脚を降下させて地表面に安定的に立脚させれば、埋設物探知ロボットは実質的に脚降下の動作過程以外は地表面との接触を回避しながら探知対象である地表面上をブリッジ長さ分だけ進行したことになる。その後に今度はロボット本体部の安定脚を地表面から引き上げ、埋設物探知センサを地表面近くまで降下させる。次いで、該探知センサをブリッジに沿って移動させれば、新たな１ストロークの探査作用を遂行することができる。こうしてブリッジと埋設物探知センサを保持したロボット本体部とを交互に複数回動かすと探査対象である地表面上で順次に埋設物探知が進行し、探査対象域の境界地点まで埋設物の探知を遂行、完了させることができる。
【００１５】
つまり、上述の構成を有した埋設物探知ロボットは、その歩行機構を形成するブリッジとロボット本体部とを前者の支持脚と後者の安定脚とを伸縮させながら探査対象域の地表面上をあたかも尺取り虫の歩行態様で進行しながら、かつ脚自体の地表面との接触を脚降下時点だけに限る断続性を特徴にして埋設物の探知をスムーズにかつ高速度で遂行することができるのである。
埋設物が探知センサで検知されたときは、同探知センサに保有させた若しくは同探知センサに隣接設置した周知若しくは適宜のマーキング手段で印付けを行うようにする。
【００１６】
かくして、本発明によれば、埋設物探知ロボットの移動及び安定立脚用の脚を探査対象の地表面に断続的に接触させるだけで地表面上を移動するから安全度の高い探知作用を遂行でき、しかも探知センサによる探査作用は、該センサをブリッジの直線部材に沿って地表面の上方で移動させながら埋設物の探知を遂行できるから、探知速度を高速化させることができるという有効な利点を有するのである。
【００１７】
なお、上述した本発明の埋設物探知ロボットの歩行機構は、更に上記ロボット本体部と上記ブリッジとを上記水平直線路に垂直な縦軸回りに所定の旋回角度に亘り回転運動を自在にする回転運動手段を具備してなる構成を有する。
【００１８】
かかる構成を有すると、ブリッジとロボット本体部との移動を交互に繰り返しながら埋設物の探査対象の地表面を探査する過程で、上述のように、直線状に進行してその地表面における一定の境界域まで達したとき、ブリッジを従前とは逆方向に折り返し伸長させながら再びロボット本体部による埋設物の探知を繰り返すことになるが、この際に方向変換時点で安定脚を降下して静止したロボット本体部に対し、ブリッジの支持脚を引き上げた上で相対的に縦軸回りに所定角度だけ回転運動させて該ブリッジを従前の姿勢から地表面に平行に回転した姿勢に保持し、その姿勢のまま該支持脚を降下させて一旦立脚、静止し、次にロボット本体部の安定脚を引き上げると共に該回転姿勢のブリッジに沿って探査移動を行って埋設物探知を遂行させれば、斜め姿勢状態のブリッジ下における埋設物の有無を検知することができる。そして、その後にロボット本体部の安定脚を降下させて立脚、静止させた上でこんどはブリッジ両端の支持脚を引き上げて再びブリッジを逆方向に回転運動させることにより、該ブリッジを従前の姿勢位置に対して平行な姿勢位置に位置決めされる。かくして、平行姿勢に位置決め後、ブリッジとロボット本体との移動を従前同様に交互に繰り返すと、埋設物探査ロボットは、前述同様に尺取り虫態様で進行しながら埋設物探知センサによる埋設物探査動作を逐次、遂行し、探査対象域の地表面における反対側の境界域まで探査を遂行することになる。
【００１９】
このように本発明の埋設物探知ロボットの歩行機構は、ブリッジを尺取り虫態様で折り返し式に往還移動を繰り返すことにより、所定の広がり面積を有した埋設物の探査領域の全地表面を網羅移動し、その間にロボット本体部に搭載された探知センサが、高速度で埋設物の探査、検知を遂行することが可能となるのである。
【００２０】
好ましくは、上記ロボット本体部に具備される前述の埋設物探知センサは、埋設物探査対象の地表面に向けて降下可能に設けられ、当該ロボット本体部の移動に従って所定の降下位置で埋設物の探知を行う構成からなる。
【００２１】
このような構成とすれば、ロボット本体部の安定脚が地表面から引き上げられて、ブリッジによる直線路に沿って該ロボット本体部が埋設物の探知を遂行するときには、地表面近くまで埋設物探知センサを降下させて高探知精度で探知作用を遂行することができると同時に地表面の凹凸状態や不整の状態に応じて該探知センサの降下位置を調節して地表面との衝接を回避し、センサ故障を未然に防止することも可能となる。
【００２２】
更に好ましくは、上記ロボット本体部に設けられた安定脚は、地表面へ向けて伸縮降下しまた該地表面から収縮上昇する安定脚伸縮機構を具備してなる埋設物探知ロボットの歩行機構とする。
【００２３】
このように構成すると、安定脚はその安定脚伸縮機構を作動させて埋設物の探知対象となる地表面へ安定脚を伸長、立脚させることで、安定状態でロボット本体部を地表面上に静止させることが可能となり、これによって延いてはブリッジの直線部材をロボット本体部に対して直線的に移動させると同時に、可動カウンターバランス手段をも移動させてロボット本体部に対してブリッジを重量並びにモーメントを平衡させながら円滑に歩行、進行させることが可能となる。
【００２４】
また、好ましくは、上記ブリッジに設けられた支持脚は、地表面へ向けて伸縮降下しまた該地表面から収縮上昇する支持脚伸縮機構を具備して成る埋設物探知ロボットの歩行機構とする。
【００２５】
このような構成を有することで、ブリッジの両端で支持脚の伸長と収縮とを繰り返し遂行して地表面上でブリッジの静止、固定と地表面上での移動を交互に行うようにすることができ、その結果、ロボット本体部の高速走査移動と交互的にブリッジを尺取り虫態様で所定の直線方向に走行させ、埋設物の探査対象となっている地表面を網羅する探知動作を高速度で遂行可能にするものである。
【００２６】
更に、上記支持脚はそれぞれ埋設物探知センサを更に脚下部に備える埋設物探知ロボットの歩行機構とする。
かかる構成とすれば、支持脚の伸長による地表面への立脚時点に、その地表面下に埋設物が埋設されているか否かを支持脚の降下過程の間に検知することが可能であり、延いては支持脚が降下過程に埋設物に接触することを回避できる。このことは、例えば、埋設物探査対象域が地雷原で、埋設物が地雷である場合などには、支持脚との接触による地雷の暴発を未然に防止することを可能にするものである。
【００２７】
また、既述した駆動装置は、モータを駆動源とした駆動プーリーを前記ロボット本体部に取り付け、該駆動プーリーに巻回された牽引ワイヤーと前記ブリッジ及び前記可動カウンターバランス手段とを連結した構成を有し、該モータの正逆回転に従って前記ブリッジ及び前記可動カウンターバランス手段の伸縮動作させ、かつ前記ロボット本体部の水平直線路に沿って移動するように構成した埋設物探知ロボットの歩行機構とする。
【００２８】
このような構成とすれば、単一モータを駆動源とした駆動プーリーと牽引ワイヤーの作動で上記ブリッジ、上記可動カウンターバランス手段、ロボット本体部の三者を移動させ得る構成とすることが可能となり、故に、駆動装置の構成の複雑化を回避し得ることとなる。この点は、地雷原における地雷探査に本埋設物探知ロボットの歩行機構を用いる際には、ロボット全体のハードウエア構成の簡単化を図り、不整地や荒廃地からなる地雷原へ持ち込んで本装置を使用する上で有用性を著しく高める。以下に、本発明の実施の態様に基づき、本発明を更に詳細に説明する。
【００２９】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を幾つかの実施の形態に基づいて、詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る埋設物探知ロボットの歩行機構の構成を示す正面図であり、埋設物の探査動作を説明する図である。
【００３０】
図１を参照すると、本発明に係る埋設物探知ロボットの歩行機構１０（以下、単に探知ロボットと記載する）が地表面G上に設置された状態が模式的に図示されている。先ず、図１に基づいて探知ロボット１０の基本的な構成を説明すると、同探知ロボット１０は、ブリッジ１２とロボット本体部２０とを基本二要素として具備している。
【００３１】
前者のブリッジ１２は、地表面から上方に離れた位置に横梁状に支持される直線状の長尺な歩行手段として設けられ、適正な機械的強度を有した例えば数メートル程度の長さと用途条件から設計される適宜幅とを有し、その左右両端部位にそれぞれ一組で備えられた支持脚（本例では合計４本の支持脚）１６とを備えている。支持脚１６は、図１ではその可動支持脚桿部分１６aを地表面Gに降下させて立脚位置に静止状態に保持され、ブリッジ１２を支持しているが、この場合の支持脚１６の可動支持脚桿部分１６aの降下動作及び逆に地表面Gからの引き上げ動作を実行するための伸縮作動手段も図１には不図示ながら各脚内部に内蔵されているものと理解すべきである。
【００３２】
また、ブリッジ１２は更に、可動カウンターバランス手段（図１には不図示）を有しており、当該ブリッジ１２に対するカウンターバランス作用を遂行するように設けられているが、これに就いては後に詳述する。
【００３３】
後者のロボット本体部２０は、上記ブリッジ１２を直線路にして左右に移動可能で該ブリッジ１２を囲むように配置された平行板構造を有し、このロボット本体部２０は、その平行板構造の四隅部位のそれぞれに安定脚（本例では合計４本の安定脚）２２の安定脚桿部分２２aを地表面Gに対して伸縮、固定自在に備えると共に地表面Gからは不可視状態で地中に埋設された埋設物（例えば、地雷原の地雷）を探査、検知する埋設物探知センサ２４をつり下げ、保持している。なお、この埋設物探知センサ２４は、探知時点にその探知地表面位置にペイントで印付けを行うマーキング手段を具備し、或いは所要に応じて探知地表面位置の座標を周知のGPSセンサ手段と協働させて後述する制御装置へ通信、報知し、記録させる適正な信号送受信手段等を具備することが好ましい。また、上記した安定脚２２の伸縮作動手段は、図１には不図示であるが、脚内部に内蔵されており、これについては追って詳述されるものと理解すれば良い。
【００３４】
更に、同ロボット本体部２０は、後述するように上述のブリッジ１２と協調する直線方向の歩行動作や支持脚１６の伸縮等を作動し、かつその運動制御を行うために必要とされ、更にロボット本体部２０の上記安定脚２２の地表面方向における伸縮動作、埋設物探知センサ２４の地表面へ向けての降下動作やそこからの引き上げ動作、探査作業、同ロボット本体部２０自体の直線方向の探査移動等を作動させ、かつその運動制御を行うために必要とされる動力源手段（典型的には発電機）及びマイコン等の制御要素を包含した運動制御システム等が包括的に組み込まれた制御装置２６をロボット制御手段として備えている。
【００３５】
上述の図１に示す探知ロボット１０は、ブリッジ１２の全支持脚１６を地表面Ｇに降下させて立脚し、ロボット本体部２０を地表面の上方域で堅固に支持した状態にあり、そのブリッジ１２に沿って矢印Sまたはその逆向きの直線方向にロボット本体部２０が移動する態様を示している。このロボット本体部２０の直線移動時には全安定脚２２は地表面Gからは引き上げられており、代わりに埋設物探知センサ２４を地表面Gに近づけるように降下させて地表面G下の地中埋設物の探査、検知を行う。つまり、ロボット本体部２０の移動に伴って埋設物探知センサ２４による埋設物探知のための走査過程が遂行されているものであり、ロボット本体部２０は、ブリッジ１２の直線路に沿って円滑に移動し得ることから埋設物探知センサ２４の探査、検知動作を高速度で遂行させることができるのである。
【００３６】
図２は、同じ探知ロボット１０が地表面Gにおいて歩行動作を遂行する場合の設置状態を示している。すなわち、図１に示したロボット本体部２０が埋設物の探査、検知過程を経てブリッジ１２の左端位置に達したとき、次の探査対象である地表面を探査する際には、ブリッジ１２を図１における現位置から左方へ移動させ、つまり探知ロボット１０を左方へ移動させてロボット本体部２０に対する次の直線探査路を形成しなければならない。図２はそのためのブリッジ１２の歩行、移動の態様を明示しているものである。
【００３７】
さて、図２に示す探知ロボット１０は、ロボット本体部２０が前回の探査、検知動作を終え、地表面Gにその安定脚２２を伸長、降下させて立脚し、該ロボット本体部２０自体を地表面上に安定した状態に保持した状態にある。この状態からブリッジ１２が左方へ歩行、移動のために伸長、突出するもので、図２の図示状態では、既にブリッジ１２の伸長、突出が進行している状態にあり、ロボット本体部２０はブリッジ１２の右端領域にある。このとき、当然に探知センサ２４は地表面Gに近い位置から上方へ後退させた状態に維持されている。
また、ブリッジ１２が伸長、突出を開始する事前には、制御装置２６（ロボット制御手段）に組み込まれるか又はブリッジ１２の両端に装着した不図示の監視カメラ等で伸長方向の前方に障害物や地表高さ等の無いことを確認し、必要に応じて上記安定脚２２の地表面上における高さ調節を行う。
【００３８】
また、探知ロボット１０のブリッジ１２を伸長、突出させる歩行モードでは、該ブリッジ１２の両端部位の設けられた支持脚１６は地表面Gから引き上げられており、地表面Gの上方で障害物に接触することなく伸長移動が実行されるのである。つまり、上記のように安定に保持されたロボット本体部２０を支持母体にして図２の左方に向けて直線方向に伸長、突出することで、地表面領域における左方へ探知ロボット１０を歩行、進行させるもので、図２はこの過程を図示しているものである。
【００３９】
なお、このブリッジ１２の歩行モード中には、ブリッジ１２の内部に収納されている前述の可動カウンターバランス手段３０を構成する可動キャリーバー３２と、その可動キャリーバー３２上を摺動するカウンタ重り３４との両者がロボット本体部２０から図２の右方、つまりブリッジ１２の伸長方向とは逆の方向に突出してロボット本体部２０に関する左右の重量並びにモーメントのバランスを図る。この際にも可動キャリーバー３２とカウンタ重り３４の伸長方向の前方における障害の有無は既述の監視カメラ手段等で事前に確認されていることは言うまでもない。このようにして可動カウンターバランス手段３０の伸長動作は、探知ロボット１０全体の重心をロボット本体部２０の重心位置に保つようにし、併せてブリッジ１２の伸長に伴うモーメントを可動カウンターバランス手段３０の伸長によるモーメントで相殺しているものである。そして、このようなカウンターバランス作用によって、ロボット本体部２０の偏重による倒れ発生を防止する構成となっているのである。図２における矢印"A"と"Ｂ"は、ブリッジ１２と可動カウンターバランス手段３０との伸長、突出方向を示したものであり、後にも更に詳述するが、可動カウンターバランス手段３０の可動キャリーバー３２の長さと重量、カウンタ重り３４の重量並びに両者３２、３４の伸長動作量や速度等は、ブリッジ１２の重量や長さ、伸長動作量やその速度等の条件に応じて予め設計、設定され、探知ロボット１０の動作過程では、既述の制御装置２６（ロボット制御手段）の運動制御システムに依って制御されるものと理解すれば良い。
【００４０】
かくしてブリッジ１２がその意図する歩行量に応じた伸長、突出動作を完了、停止すると、歩行が一歩分終了したことになる。従って、ブリッジ１２の両端部位の支持脚１６を再びそれぞれ個別に制御、降下させてブリッジ１２を新たな地表面G上に立脚する。この段階でも、支持脚桿部分１６aの先端に適宜設ける探知センサ（例えば金属探知器）で支持脚下方の地中に埋設物（例えば地雷）の有無を確認し、もし地中に地雷等の埋設物が探知されたときには、ブリッジ１２自体を伸長方向で少量だけ引き戻し、新たな設置位置において支持脚桿部分１６aを降下させるようにする。引き戻し動作は制御装置２６（ロボット制御手段）からブリッジ１２の伸長動作手段を制御して例えば数センチメートルないし数十センチメートルだけ引き戻し動作をさせるようにすれば良い。また、この点からも支持脚１６はそれぞれ独立に降下量を調節しながら降下して地表面Gの起伏状況等に対応した立脚動作を遂行する。
【００４１】
ブリッジ１２の支持脚１６が立脚、固定された時点では、ロボット本体部２０がブリッジ１２の端部域（図示例では右端域となる）に来ているので、その安定脚２２を引き上げ、代わりに探知センサ２４を地表面Gの近くまで降下させ、次いで新たな埋設物探査、検知移動（走査）を開始することとなるのである。
【００４２】
上述した探知ロボット１０のブリッジ１２を支持脚１６の降下、立脚による停止時点でロボット本体部２０を直線路に沿って移動させ、探知センサ２４により埋設物探査と検知を遂行する走査、探知モードと、探知終了時点でロボット本体部２０の安定脚２２を降下、立脚させた上でブリッジ１２と可動カウンターバランス手段３０との伸長、突出により探知ロボット１０を新たな探査領域に向けて一歩分だけ歩進させる歩行モードとを順次に繰り返して遂行すると、所定の埋設物探査領域内において、探知センサ２４の探知機能面の大きさに対応した一定幅の直線領域に亘って埋設物の探査、検知が完了する。
このような直線領域の探査、検知によって所定の埋設物探査領域における境界域に到達した時点では隣接した別の直線領域を探知ロボット１０は新たに探査、検知を行うことになる。
【００４３】
図３は、所定の埋設物探査領域内で探知ロボット１０を尺取虫式に歩行、進行させながら、一定直線領域毎に順次に埋設物の探査、検知作用を終了し、次に隣接した領域において再び直線領域毎に埋設物の探査、検知を実行する過程で隣接領域に進路変更する際の探知ロボット１０の動作模様を示した説明模式図である。
【００４４】
図３において、▲１▼は探知ロボット１０の一回目の探査、検知動作が遂行された直線領域を示し、▲２▼は、直線領域▲１▼から一歩分だけ、探知ロボット１０が左方に歩行、進行した上で一回目と同様にして二回目の探査、検知動作が遂行された直線領域を示している。この際には、▲１▼の直線領域から▲２▼の直線領域へ進む際にはブリッジ１２の支持脚１６だけが地表面Gと接触する歩行形式、換言すれば尺取虫式に探知ロボット１０の移動が遂行されるのである。この歩行形式は、継続して実行され、地表面との接触の少ない歩行が成されるものである。
【００４５】
▲３▼は、同じく三回目の探査、検知動作が遂行された直線領域を示すと共にこの三回目の探査、検知動作が終了した時点で探知ロボット１０は、所定の埋設物探査対象領域の境界地点に達したことを示している。すなわち、この三回目の探査、検知動作が終了したとき、探知ロボット１０は該所定の埋設物探査対象領域内における上記直線領域▲１▼、▲２▼、▲３▼に隣接した別の直線領域▲５▼、▲６▼・・・等を次に探査、検知することになるが、直線領域▲５▼へ探知ロボット機体を移行する過程で、同探知ロボット１０は、ブリッジ１２の姿勢を変えながら直線領域▲１▼、▲２▼、▲３▼に対して傾斜した直線領域▲４▼における探査、検知の動作過程を一旦経由するのである。
【００４６】
この直線領域▲４▼への探査、検知のための姿勢変更は、探知ロボット１０におけるブリッジ１２を対象となる所定の埋設物探査領域地表面Gに対して縦軸回りに回転させることで遂行されるが、同回転動作は、ロボット本体部２０とブリッジ１２とを該縦軸回りに所定の回転角度に亘り回転運動させる後述の回転運動手段を用いて遂行される。すなわち、直線領域▲３▼における探査、検知が終了した時点でロボット本体部２０はブリッジ１２の左端位置に到達しているから、その探知センサ２４を地表面Gから引き上げ、安定脚２２を降下、立脚させる。次いでブリッジ１２の両端部位における支持脚１６を引き上げる。そしてブリッジ１２を反時計回り方向に回転させる。このブリッジ１２の回転は、ロボット本体部２０を上記回転運動手段の作用で時計回りに回転力を付与するときに反作用的に生起されるものであり、その結果として、ブリッジ１２は、図３に示す直線路▲４▼における探査、検知を遂行するための姿勢、位置を取る。
【００４７】
かくして、姿勢変更後にブリッジ１２は、その支持脚１６を地表面Gへ降下、立脚させる。この際に、支持脚１６の降下位置における地雷等の埋設物の有無を同支持脚１６に装着した探査センサに依って探査し、埋設物が検知されたときは、ブリッジ１２を埋設物の回避分だけ僅かに伸長量を減少させるように引き戻し、次いで支持脚１６を降下、立脚するように制御作動させる。
【００４８】
次にロボット本体部２０の安定脚２２を引き上げ、探知センサ２４を地表面Gに近づけるように降下させてから、ブリッジ１２の左端部位から右方向に向けて探査、検知のための走査移動を遂行させ、ブリッジ１２の右端部位へ到達させる。かくして、直線路▲４▼の領域における埋設物探査、検知動作を終了させ、その右端部位の位置で探知センサ２４を地表面Gから引き上げ、代わって安定脚２２を降下、立脚してロボット本体部２０を同位置に固定する。
【００４９】
次にブリッジ１２の両端部位の全支持脚１６を地表面Gから引き上げる。そして、先の場合と逆にブリッジ１２を後述の回転運動手段の作動で時計回り方向に回転作動させて図３に直線路▲５▼で示す姿勢、位置に設定される。
【００５０】
かくして、直線路▲５▼を形成する位置にブリッジ１２が設定されると、そのブリッジ両端部位の支持脚１６を降下させ、支持脚桿１６aに付けられた探知センサにより埋設物の無いことを確認の上、立脚させる。次いで、ブリッジ１２の一端に停止したロボット本体部２０の安定脚を地表面 Gから引き上げ、探知センサ２４を下ろして前述のように、他端に向けて埋設物の探査、検知動作をその直線路▲５▼に付いて遂行する。こうして直線路▲５▼における探査、検知動作を終了すると、ロボット本体部２０はブリッジ１２の左端に来るので、一旦、該ロボット本体部２０ブリッジ１２の右端まで移動させ、次にブリッジ１２を歩行させて直線路▲６▼の位置へ移動させ、その直線路▲６▼に付いて上述と同じようにロボット本体部２０の探知センサ２４で埋設物の探査、検知動作を遂行する。こうして順次に探知ロボット１０の歩行で所定の探査対象となっている埋設物探査領域を移動させながら、ロボット本体部２０の探知センサ２４を駆使して埋設物の探査、検知を進行させるのである。
【００５１】
図４は、図１における矢視４−４から見た上述した本実施態様の埋設物探知ロボットの歩行機構の平面図である。同図４からも明らかなように、探知ロボット１０のブリッジ１２は直線部材からなり、その両端部位にブラケット材１５、１５で支持された四本の支持脚１６を備え、これら支持脚１６は、それぞれ地表面に向けて伸縮可能な支持脚桿部分１６a（図１参照）を有し,図４には図示されていないが、この支持脚桿部分１６aの後端に設けられたピニオン・ラック機構を出力軸端にウォームギヤを有した電動モータに依って作動することにより支持脚桿部分１６aの伸長、収縮させる構成が設けられ、支持脚１６の上方部位に収納されている。そして、上記各支持脚１６の各電動モータはロボット制御手段（制御装置２６）を介して独立して作動制御される構成が設けられている。上述のようにウォームギヤを介在させた電動モータを用いると、支持脚１６の支持脚桿部分１６aを所望位置まで伸縮させた時点で電動モータのブレーキ状態を維持するために電力供給を行う必要がなく、その点から節電効果を有する利点がある。なお、電動モータは動力源をなす発電機からの供給電力上から直流電動モータとすることが好ましい。
【００５２】
上記支持脚１６のものと同様な作動機構は、ロボット本体部２０の四本の安定脚２２及び安定脚桿部分２２aに付いても具備されており、ロボット制御手段を構成する制御装置２６によって各独立に制御される構成となっている。また、ロボット本体部２０が有する埋設物の探知センサ２４を地表面に向け降下させ、また地表面から引き上げる作動機構も同様にウォームギヤ付き電動モータとラック・ピニオン機構とを備えた構成とし、制御装置２６（ロボット制御手段）に接続されて作動制御されるように成っているものと理解すれば良い。近時、ウォームギヤ付き電動モータは小形、小電力型のモータが容易に市販、購入することが可能である。
【００５３】
もちろん、雌雄ネジ機構とネジの緩み防止用の付勢バネ手段を支持脚の脚桿部分と電動モータの出力軸との間に介挿した構成等の他の作動機構を用いて構成するようにしても良く、要するに支持脚１６や安定脚２２が地表面上に安定、堅固に立脚し得ると共に円滑に収縮、引き上げ可能となるように作動可能な作動機構が介挿されていれば良いのである。
【００５４】
また、既述のように、埋設物の探知センサ２４は、適宜面積を有した下面にセンサアレイを列設した構成を有し、探査、検知信号をロボット制御手段へ送出し、また制御信号を受信するように接続、配設され、かつ上述した支持脚１６や安定脚２２と同様な伸縮作動機構を具備しているものと理解すれば良い。
【００５５】
なお、探知センサ２４を有するロボット本体部２０は、ブリッジ１２との間に相対的に回転運動自在に構成され、ブリッジ１２の移動過程における方向変更等の所要時に後述する回転運動手段による作動力で相対回転運動することは、図３に基づき既述の通りであるが、その回転運動の軸心２３が図４に図示されている。
【００５６】
また、図４には、可動カウンターバランス手段３０を構成するキャリーバー３２とカウンタ重り３４がブリッジ１２の内部に収納されている様子が示されている。
【００５７】
図５は、探知ロボット１０におけるブリッジ１２をロボット本体部２０の安定脚２２が降下、立脚されている際に直線方向に歩行移動させるための直動機構及び逆にブリッジ１２の支持脚１６が地表面へ降下、立脚されて停止している際にロボット本体部２０をブリッジ１２に沿って探査、検知のために走査、移動させるための直動機構並びに可動カウンターバランス手段３０のキャリーバー３２、カウンタ重り３４をブリッジ１２の移動に伴って移動させ、カウンターバランス作用を遂行させるための作動機構等の基本的構成を説明する図であり、作動の理解を容易にするためにそれぞれの要素を分解略示している。
【００５８】
図５において、ブリッジ１２、可動カウンターバランス手段３０のキャリーバー３２とカウンタ重り３４が分離図示されているが、更にロボット本体部２０（図１〜図４参照）は簡略化のため、図示を省略し、代わって同ロボット本体部２０に取付け、固定された駆動モータ（直流電動モータからなる）の出力軸に取付けられ、同駆動モータに依って正逆両回転方向に回転する駆動プーリー５０が図示されている。すなわち、駆動プーリー５０は、ロボット本体部２０に組み込まれた機械的作動要素として設けられている。この駆動プーリー５０は少なくとも２つのワイヤー巻回溝を有し、その一つの巻回溝に巻回された一本のブリッジ駆動ワイヤー５２の両端５２a、５２bがブリッジ１２の両端に各固定され、ロボット本体部２０の停止時に駆動プーリー５０を正逆何れかの方向に回転させることに応じてブリッジ１２が停止したロボット本体部２０に対して対応した左右直線方向の何れか一方の方向に移動する構成と成っている。
【００５９】
この場合のブリッジ駆動ワイヤー５２は、ブリッジ１２がその支持脚１６を降下、立脚させて停止しているときに、駆動プーリー５０を駆動モータの作動で正逆何れかの方向に回転させれば、同駆動ワイヤー５２がその両端５２a、５２bでブリッジ１２の両端にそれぞれ固定されていることから、反力作用で駆動プーリー５０を取り付けてあるロボット本体部２０をブリッジ１２に対して直線移動させる直線移動力を発生することとなるのである。つまり、駆動プーリー５０とブリッジ駆動ワイヤー５２との両者によってブリッジ１２とロボット本体部２０との両者の何れか一つを交互的に直線移動させる直動機構を構成しているのである。
【００６０】
また、駆動プーリー５０の他の一つの巻回溝に巻回された一本のバランサー駆動ワイヤー５４の両端５４a、５４bがキャリーバー３２の両端で固定され、駆動プーリー５０の回転に応じてキャリーバー３２には同バランサー駆動ワイヤー５４を介して牽引力が作用する構成が設けられ、可動カウンターバランス手段３０の作動機構を構成している。また、カウンタ重り３４にはカウンタ重り駆動ワイヤー５６が一点で固定されており、該カウンタ重り駆動ワイヤー５６は、キャリーバー３２の両端に設けられたプーリー５８、５８を介してロボット本体部２０の適所又は駆動プーリー５０の中心軸に固定されている。こうして、キャリーバー３２の移動に呼応してカウンタ重り３４も移動する構成と成っている。
【００６１】
上述した構成を有することにより、例えば、今ロボット本体部２０は図４に示すようなブリッジ１２の中央位置で停止し、その安定脚２２で地表面上に立脚、固定され、他方、ブリッジ１２はその支持脚１６が地表面から引き上げられている状態に在って、そのブリッジ１２の直線移動で探知ロボット１０を歩行させている場合を想定すると、仮に駆動プーリー５０が時計回り方向に回転させると、それに応じてブリッジ駆動ワイヤー５２を介して作用する牽引力でブリッジ１２は右方向に移動する。このとき、バランサー駆動ワイヤー５４を介してキャリーバー３２には左方へ動かす牽引力が作用してバランス作用を遂行する。この場合に、ブリッジ駆動ワイヤー５２が巻回された駆動プーリー５０の巻回溝の直径とバランサー駆動ワイヤー５４が巻回された駆動プーリー５０の巻回溝の直径が同径であれば、ブリッジ１２の移動量とキャリーバー３２の移動量とは等しく方向は反対となる。故に、ブリッジ１２とキャリーバー３２の重量と慣性モーメントが同一ならカウンタ重り３４を要することなく、バランス作用を得ることができる。
【００６２】
他方、ブリッジ１２の剛性を高くするような構造上の要請があることにより、ブリッジ１２の重量が嵩んだような場合には、カウンタ重り３４を設け、このカウンタ重り重量を設計、調節してキャリーバー３２との両者でブリッジ１２の移動に伴うカウンターバランスを図るようにすれば良い。つまり、カウンタ重り３４と、その重り駆動ワイヤー５６を有する作動機構は、所要に応じて設けられる機構であり、必須の機構では無いことを理解すべきである。
【００６３】
なお、重り駆動ワイヤー５６を駆動プーリー５０の側部適所等に取り付ける場合において、駆動プーリー５０の回転軸上に取り付ける際には、同回転軸に回転軸受を装着し、その回転軸受に重り駆動ワイヤー５６の端部を固定すれば、駆動プーリー５０の回転の影響を回避することができる。このような取り付け方法を採った場合、キャリーバー３２が左方にある距離を移動すると、カウンタ重り３４は同方向に２倍の距離を移動する。従って、ブリッジ１２の質量M1が、キャリーバー３２の質量M2とカウンタ重り３４の質量M3の２倍値との和に等しい（M1＝M2＋２M3）と設計、設定すれば、ブリッジ１２の直線移動に対してもロボット本体部２０を中心としたモーメントに対しても適正にバランスをとることが可能となるのである。
【００６４】
図６及び図７は、上述した図５の駆動プーリー５０とその駆動モータとの具体的構成例を略示し、かつロボット本体部２０とブリッジ１２との間の相対的な旋回を可能するための具体的構成例を示した部分的な機構図であり、特に図７は図６の矢視７−７による平面機構図である。
【００６５】
図６、図７において、探知ロボット１０のロボット本体部２０は、発電機や制御システム等を搭載、組み込み可能とすべく基本的には２枚の板部材２５a、２５bを備えた機構として形成されており、周知のアングル材料を用いて構成することも可能である。そして、これらの板部材２５a、２５bの上下空間内に上述した制御装置２６（ロボット制御手段）が組み込まれ、またブリッジ１２を円滑に直線方向に摺動させるためにブリッジ囲枠２８が用いられている。また、２枚の板部材２５a、２５bの四隅にはそれぞれ既述の安定脚２２が装着されている。
【００６６】
さて、下側の板部材２５bの下面には、ギヤードモータM1が取り付けられ、このギヤードモータM1の出力軸は上記両板部材２５a、２５bが形成する空間内においてブリッジ囲枠２８の内部に突出し、その突出部分の先端域に既述の駆動プーリー５０が取付けられている。そして、この駆動プーリー５０には前述のように巻回溝５０a、５０bが形成されており、図５に示した牽引用のワイヤー５２、５４が巻回、配置される構成となっている。上記ギヤードモータM1は不図示ではあるが制御装置２６に電気的に接続され、上記ギヤードモータM1の駆動電力の供給と所要の作動を制御する。同様に、同空間内には他のギヤードモータM2が板部材２５aに搭載、固定されており、このギヤードモータM2は、後述のようにロボット本体部２０とブリッジ１２との間の相対的な旋回を、ブリッジ囲枠２８と上板部材２５aとの間に配置した回転軸の軸心２３を中心にして発生させる駆動モータを成している。
【００６７】
さて、ブリッジ囲枠２８の内部には、コ字形材を基本素材として形成されたブリッジ１２が図７の矢印"A"、"B"で示す方向に円滑に摺動するように保持されている。また、可動カウンターバランス手段３０のキャリーバー３２とカウンタ重り３４とがブリッジ１２の内側に摺動可能に保持された構成で設けられている。
【００６８】
そして、図５に基づき既述したように、ロボット本体部２０が地表面上に静置されている時点で駆動プーリー５０によりブリッジ駆動ワイヤー５２を介してブリッジ１２を牽引駆動すると、ブリッジ１２は上記矢印"A"又は"B"方向へ移動し、同時に可動カウンターバランス手段３０におけるキャリーバー３２が同じくワイヤー５４の牽引力を受けてブリッジ１２とは反対向きに矢印"A"又は"B"方向へ移動してバランス作用を遂行するように成っている。また、カウンタ重り３４は既述のように、ワイヤー５６に取り付けられキャリーバー３２と協調して駆動プーリー５０の回転に応じて移動動作することは既述の通りである。
【００６９】
さて、ブリッジ囲枠２８とギヤードモータM2との間には同モータM2の出力軸に取り付けた回転円板４４と、その円板上の偏心位置４８aと上記囲枠２８の偏心位置２８aとを接続位置とするクランク腕４６とを介してリンク接続されている。従って、ロボット本体部２０の安定脚２２を地表面に降下、立脚して固定した段階でブリッジ１２の支持脚１６を収縮させ、地表面から引き上げ、上記ギヤードモータM2を作動させれば、回転円板４４の回転に応じてクランク腕４６によりブリッジ１２が回転軸心２３を中心にして回転させることができる。
つまり、図３を参照して記載したブリッジ１２の地面に平行に回転した姿勢をとることが可能となる。
【００７０】
また、ブリッジ１２の支持脚１６を地表面に降下立脚して静置した状態で、ロボット本体部２０の安定脚２２を地表面から引き上げて自由にした段階で上記ギヤードモータM2を作動させ、回転円板４４を回動させれば、クランク腕４６を経て作用する回転力でロボット本体部２０をブリッジ１２に対して軸心２３の回りに回転させることもできる。
【００７１】
以上、本発明の埋設物探知ロボットの歩行機構に付いて、具体的な実施の形態を示す図１〜図７を参照して説明したが、本発明の最も重要な特徴点は、地雷原等を含めた不整地や荒廃地等において、地表面下に埋設されていることが予想される地雷等の埋設物を探知し、探知場所を正確に印付けして報知する埋設物探知センサを搭載した探知ロボットを地表面上で順次に歩行、前進や折り返し前進させながら走査領域を探査、網羅して行くことを高度の安全性を確保しつつかつ可及的に高速度で遂行可能とするブリッジの尺取り虫形歩行態様で地表面との接触を最小限度の極限しながら歩進、移動するロボット歩行機構を構成した点にあることを理解すべきである。
【００７２】
【発明の効果】
以上の実施の形態の記載からも理解できるように、本発明によれば、直線部材の両端部に地表面に対して伸縮、立脚可能な支持脚を有するブリッジと、そのブリッジの支持脚収縮時に同ブリッジを直線方向に摺動可能に保持するロボット本体部とを有し、ロボット本体部にも安定脚を具備して地表面に対して該本体部を安定、固定可能にかつ安定脚の引き上げ時にはブリッジの直線部材に沿って探知センサを走査、移動可能にし、ロボット本体部による埋設物探査、検知と、その停止時にブリッジの支持脚を地表面から引き上げ、同ブリッジを直線移動により歩行させてロボット機体全体を地表面上で移動させるようにしたことから、地雷原のような地表面においてもロボット機体の脚による接触を最小限に留めつつ探知センサの探査、検知動作は、地表面から離間した位置に延在する直線路に沿って走査動作することにより高速度化が可能となり、予め支持脚や安定脚に地表面との接触前に危険埋設物の有無を感知する適宜センサ手段を保有させることで、高度の安全性が保証された埋設物探知ロボットの歩行機構を得られると言う効果を奏する。
【００７３】
また、本発明に係る埋設物探知ロボットの歩行機構は、直線部材や板部材を中心に構成されることから、素材の選定に応じて軽量化を図ることも可能であり、世界中の不整地や荒廃地へ搬入、組み立てすることが比較的容易に達成できる有利も期待する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による埋設物探知ロボットの歩行機構の基本的な構成、作用を説明するための略示正面図である。
【図２】図１に示した実施形態の地表面上における歩行、移動作用を説明するための図１と同様な略示正面図である。
【図３】地表面の境界域におけるロボット機体の折り返し動作を説明する略示説明図である。
【図４】図１に示す矢視４−４による埋設物探知ロボットの歩行機構の実施形態における構成をやや詳示した平面図である。
【図５】実施態様による埋設物探知ロボットの歩行機構におけるブリッジと可動カウンターバランス手段の作動機構を解説する要素分解図である。
【図６】同実施形態による埋設物探知ロボットの歩行機構のロボット本体部に設けられる作動機構や制御装置の配設模様とブリッジの配設構造とを示す断面図である。
【図７】図６の矢視７−７による平面図である。
【符号の説明】
１０：探知ロボット、１２：ブリッジ、１５：ブラケット材、１６：支持脚、
１６a：支持脚桿部分、２０：ロボット本体部、２２：安定脚、
２２a：安定脚桿部分、２３：回転軸心、２４：探知センサ、
２５a、２５b：板部材、２６：制御装置、２８：ブリッジ囲枠、
２８a：偏心位置、３０：可動カウンターバランス手段、３２：キャリーバー、
３４：カウンタ重り、４４：回転円板、４６：クランク腕、４８a：偏心位置、
５０：駆動プーリー、５０a、５０b：巻回溝、５２：ブリッジ駆動ワイヤー、
５２a、５２b：ブリッジ駆動ワイヤー固定点、
５４：キャリーバー駆動ワイヤー、
５４a、５４b：キャリーバー駆動ワイヤー固定点、
５６：カウンタ重り駆動ワイヤー、５８：プーリー、
Ｍ１、Ｍ２：ギヤードモータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a buried object detection robot, and in particular, when detecting underground buried objects such as large and small landmines embedded in an area by a robot equipped with detection means or sensor means, By keeping the robot in a non-contact state with respect to the surface, the robot sequentially walks within a predetermined area area, and the sensor means performs a detection operation to scan and detect the entire area at high speed and The present invention relates to a walking mechanism of a buried object detection robot capable of remarkably improving the safety of surroundings.
[0002]
[Prior art]
Recently, exploration and removal of buried landmines, especially antipersonnel landmines, in minefields scattered around the world has become an urgent task, and many researchers and engineers are effective in minefields that are diligent, wasteland or rough terrain. A humanitarian minefield detection machine that can function in a remote manner, in particular, a human being remotely operated and controlled from a safety zone away from the work site or automatically programmed, instead of humans boarding and conducting mine exploration and removal Much effort has been devoted to the development and commercialization of landmine detection robots that operate and perform landmine exploration and marking.
[0003]
In this type of landmine detection robot, the arm that extends from the robot body is equipped with a scanner-type landmine sensor, for example, that detects or detects buried landmines in the landmine field, and a marking function that informs the detection position at that time. The main body itself is often equipped with a structure that travels or walks using a multi-legged, multi-legged structure having a plurality of articulated feet such as wheels, endless tracks, four to six, etc. .
[0004]
For example, in Document 1, an armored vehicle-type robot moves over a minefield while being controlled by radio operation in a minefield, and uses a sensor or operates a manipulator to perform mine exploration and mine removal. It is what.
[0005]
Further, Document 2 discloses that a three-wheeled or multi-legged type robot that holds a scanner and detects a buried mine in a minefield has been developed and further improved.
[0006]
[Patent Document 1]
"A Teleoperated Robotic System for Intervention in Hostile Environments"
A paper published by the group entitled Robotics for Humanitarian Demining in the International Advanced Robot Program held in Toulouse, France, September 14-16, 1998.
[0007]
[Patent Document 2]
"" Focus on Machine Assisted Demining "/ Humanitarian Demining and Robotics /"
This book is written by Y. Baudoin and other authors belonging to the Applied Machinery Division of the Royal Military Academy in Brussels, Belgium. /robotics.htm.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the moving means of the mine detection robot described above, in the case of the endless track system or wheel system, always transmits pressure and vibration to the ground from the ground contact with the ground surface of the minefield, From the viewpoint of the safety of the whole robot body, it is difficult to be perfect, and as a result, it is difficult to speed up the movement speed and inevitably it is difficult to speed up the speed of mine detection by scanning exploration Have the following problems.
[0009]
In addition, when the robot moving means is an articulated multi-leg system or multi-leg system, it moves while walking with its legs down on the irregular ground of the minefield, and the mine sensor is scanned along the minefield by this walking movement. Although it has the advantage of safety and certainty in that there is little contact between the minefield and the foot, it has the hassle of controlling the walking movement of each foot independently, and the mine sensor Since the scanning speed depends on the walking speed of the foot, there is a difficulty in increasing the speed, and the manufacturing cost of the entire robot is relatively high.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a leg for a robot that walks a predetermined area area of rough terrain or desolated land while holding a robot main body on which a detection sensor for exploring buried objects such as landmines is movably mounted. A walking mechanism with a foot and a foot can be moved while keeping the contact with the ground or the ground to a minimum, and the detection sensor can be moved at high speed above the surface of rough terrain or wasteland. It is to be provided.
Another object of the present invention is to provide an embedded object detection robot having a walking mechanism that can be manufactured at a relatively low cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In view of the object of the invention described above, the present invention is a robot main body provided with a buried object detection sensor and a stabilizing leg that extends and contracts toward the ground surface, and freely slides relative to the robot main body. A bridge that is a linear member that forms a straight path for a main body portion having a predetermined length along the ground surface and separated from the ground surface, and support legs that extend and contract toward the ground surface at both ends of the bridge. The supporting leg extends and stands on the ground surface, and when the stabilizing leg contracts, the robot main body can be moved along the straight path, and the stabilizing leg extends and stands toward the ground surface. A bridge that allows the bridge to move in the target direction relative to the robot body, and is slidably held by the bridge, and is moved upward in response to the walking movement of the bridge in the target direction. Movable counterbalance means that moves in a direction opposite to the target direction with respect to the robot main body in a standing leg with a stable leg to balance weight and moment, the bridge and the above when standing by the stable leg of the robot main body A driving device for moving the movable counter balance means and moving the robot body along the horizontal straight path of the bridge when standing by the support leg of the bridge, walking movement of the bridge and the movable counter balance means associated therewith And a movement mechanism of the robot body, and a walking mechanism of the buried object detection robot provided with a robot control means for performing the action control of the buried object detection sensor of the robot body. Is.
[0012]
According to the walking mechanism of the buried object detection robot having the above-described configuration, the robot main body can move in the linear direction with respect to the bridge. When the robot body is lowered and standing stably on the ground surface, the robot body raises its guide leg, lowers the mounted object detection sensor near the ground surface, and then follows the straight path of the bridge. The sensor performs a one-stroke exploration action while scanning the ground surface over a distance corresponding to the length of the bridge. The slidable movable counterbalance means held by the bridge during the linear movement of the robot body moves along the bridge.
[0013]
On the other hand, when the robot body reaches one end of the bridge after the one-stroke exploration action, the embedded object detection sensor of the robot body is lifted from the ground surface and the stable leg is lowered to stably stand on the ground surface. Next, the support legs at both ends of the bridge are pulled up, and the bridge is moved relative to the robot body in a predetermined linear direction above the ground surface. At this time, the movable counterbalance means is also the linear movement direction of the bridge. Balance while moving in the opposite direction.
[0014]
Then, if the supporting legs at both ends of the bridge are lowered again after the bridge is moved to stably stand on the ground surface, the buried object detection robot substantially avoids contact with the ground surface except for the leg lowering operation process. However, it has traveled by the length of the bridge on the ground surface to be detected. After that, the stable leg of the robot body is lifted from the ground surface, and the buried object detection sensor is lowered to near the ground surface. Next, if the detection sensor is moved along the bridge, a new one-stroke search operation can be performed. In this way, when the bridge and the robot body holding the embedded object detection sensor are alternately moved a plurality of times, the embedded object detection proceeds sequentially on the ground surface to be searched, and the embedded object is detected up to the boundary point of the search object area. Can be accomplished and completed.
[0015]
In other words, the buried object detection robot having the above-described structure is as if the bridge and the robot body forming the walking mechanism extend on the ground surface of the search target area while extending and contracting the former support legs and the latter stable legs. It is possible to carry out the detection of the buried object smoothly and at a high speed while proceeding in the walking manner of the scale insects and characterized by the discontinuity in which the contact of the leg itself with the ground surface is limited only to the time when the leg is lowered.
When an embedded object is detected by the detection sensor, marking is performed by a known or appropriate marking means held by the detection sensor or installed adjacent to the detection sensor.
[0016]
Thus, according to the present invention, the movement of the buried object detection robot and the stable standing leg can be moved on the ground surface only by intermittent contact with the ground surface to be searched, so that a highly safe detection operation can be performed. In addition, the exploration action of the detection sensor has the advantage that the detection speed can be increased because the detection of the buried object can be performed while moving the sensor along the straight member of the bridge above the ground surface. Have.
[0017]
The above-described walking mechanism of the embedded object detection robot according to the present invention further rotates the robot body and the bridge so that the robot body and the bridge can freely rotate over a predetermined turning angle around a vertical axis perpendicular to the horizontal straight path. It has the structure which comprises an exercise | movement means.
[0018]
With such a configuration, as described above, in the process of exploring the ground surface of the object to be searched for the buried object while alternately repeating the movement of the bridge and the robot main body, as described above, a certain amount on the ground surface is obtained. When reaching the boundary area, the robot body will repeat the detection of the buried object again while folding the bridge back in the opposite direction, but at this time the stable leg is lowered and stopped With respect to the robot body, the bridge support leg is pulled up, and is rotated relatively by a predetermined angle around the vertical axis to hold the bridge in a posture rotated from the previous posture in parallel to the ground surface. The supporting leg is lowered while standing and standing, and then the robot body's stable leg is lifted, and the exploration movement is performed along the bridge in the rotational position to perform the buried object detection. Lever, it is possible to detect the presence of buried objects in the bridge under oblique posture. Then, after lowering the stable leg of the robot body and making it stand and stand still, this time the bridge is lifted by lifting the support legs at both ends of the bridge and rotating the bridge in the opposite direction again. Is positioned in a posture position parallel to. Thus, after the positioning in the parallel posture, when the movement of the bridge and the robot body is repeated alternately as before, the embedded object exploration robot sequentially performs the embedded object detection operation by the embedded object detection sensor while proceeding in the manner of the scale insect. And carry out the exploration to the opposite boundary area on the surface of the exploration target area.
[0019]
As described above, the walking mechanism of the buried object detection robot according to the present invention covers and moves the entire surface of the exploration area of the buried object having a predetermined spread area by repeating the forward and backward movement of the bridge in the form of the scale insect. In the meantime, the detection sensor mounted on the robot body can search and detect the buried object at a high speed.
[0020]
Preferably, the above-described buried object detection sensor provided in the robot body is provided so as to be able to descend toward the ground surface of the buried object search target, and the buried object is detected at a predetermined lowered position according to the movement of the robot body. It consists of the structure which detects.
[0021]
With this configuration, when the robot body's stable leg is lifted from the ground surface and the robot body performs the detection of the buried object along the straight path by the bridge, the buried object detection is performed to the vicinity of the ground surface. The sensor can be moved down to perform detection with high detection accuracy, and at the same time, the position of the detection sensor can be adjusted according to the unevenness or irregularity of the ground surface to avoid collision with the ground surface. It is also possible to prevent sensor failure.
[0022]
More preferably, the stable leg provided on the robot main body is a walking mechanism for an embedded object detection robot including a stable leg expansion / contraction mechanism that expands and contracts toward the ground surface and contracts and rises from the ground surface. .
[0023]
When configured in this way, the stable leg operates the stable leg expansion / contraction mechanism to extend and stand the stable leg to the ground surface to be detected by the embedded object, so that the robot body is stationary on the ground surface in a stable state. As a result, the linear member of the bridge is linearly moved with respect to the robot main body, and at the same time, the movable counterbalance means is also moved to move the bridge to the robot main body by weight and moment. It is possible to walk and advance smoothly while balancing
[0024]
Preferably, the support leg provided on the bridge is a walking mechanism of an embedded object detection robot including a support leg expansion / contraction mechanism that expands and contracts toward the ground surface and contracts and rises from the ground surface.
[0025]
By having such a configuration, it is possible to repeatedly perform the extension and contraction of the support legs at both ends of the bridge so that the bridge is stationary, fixed, and moved on the ground surface alternately. As a result, the high speed scanning movement of the main body of the robot and the bridge are alternately moved in a predetermined linear direction in the form of a bug, and the detection operation covering the ground surface to be searched for the buried object is performed at a high speed. It is what makes it possible.
[0026]
Further, each of the support legs is a walking mechanism of an embedded object detection robot provided with an embedded object detection sensor at a lower part of the leg.
With such a configuration, it is possible to detect during the descent process of the support leg whether or not an embedded object is embedded under the ground surface at the time of standing on the ground surface due to the extension of the support leg, As a result, it can be avoided that the support leg contacts the buried object during the descending process. This makes it possible to prevent mine explosions from coming into contact with the support legs, for example, when the buried object exploration area is a minefield and the buried object is a mine.
[0027]
Further, the drive device described above has a configuration in which a drive pulley using a motor as a drive source is attached to the robot body, and the pulling wire wound around the drive pulley, the bridge, and the movable counterbalance means are connected. A walking mechanism for an embedded object detection robot configured to extend and retract the bridge and the movable counterbalance means according to forward and reverse rotation of the motor and move along a horizontal straight path of the robot body. .
[0028]
With such a configuration, it is possible to have a configuration in which the bridge, the movable counterbalance means, and the robot main body can be moved by the operation of the drive pulley and pulling wire using a single motor as the drive source. Therefore, complication of the configuration of the driving device can be avoided. This is because when the walking mechanism of this buried object detection robot is used for landmine exploration in a minefield, the hardware configuration of the entire robot is simplified, and it is brought into a minefield consisting of rough or desolated land. Usefulness is significantly increased. Below, based on the embodiment of the present invention, the present invention will be described in more detail.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on some embodiments.
FIG. 1 is a front view showing a configuration of a walking mechanism of a buried object detection robot according to an embodiment of the present invention, and is a view for explaining a buried object exploration operation.
[0030]
Referring to FIG. 1, a state in which a walking mechanism 10 (hereinafter simply referred to as a detection robot) of an embedded object detection robot according to the present invention is installed on a ground surface G is schematically illustrated. First, the basic configuration of the detection robot 10 will be described with reference to FIG. 1. The detection robot 10 includes a bridge 12 and a robot body 20 as basic two elements.
[0031]
The former bridge 12 is provided as a long linear walking means supported in a cross beam shape at a position distant from the ground surface, and has a suitable mechanical strength, for example, a length of about several meters and application conditions. And a pair of support legs (in this example, a total of four support legs) 16 provided in pairs at the left and right end portions. In FIG. 1, the support leg 16 is lowered to the ground surface G to hold the movable support leg portion 16 a and is held stationary at the standing position, and supports the bridge 12. In this case, the support leg 16 is movable and supported. It should be understood that the expansion / contraction operation means for performing the lowering operation of the leg part 16a and conversely the lifting operation from the ground surface G is also incorporated in each leg, not shown in FIG.
[0032]
Further, the bridge 12 further has a movable counter balance means (not shown in FIG. 1), and is provided so as to perform a counter balance action on the bridge 12. This will be described in detail later. Describe.
[0033]
The latter robot body 20 has a parallel plate structure arranged so as to be able to move left and right with the bridge 12 as a straight path so as to surround the bridge 12, and the robot body 20 has the parallel plate structure. In each of the four corners, a stable leg portion 22a of a stable leg (total of four stable legs in this example) 22 is provided so as to be able to expand and contract with respect to the ground surface G, and invisible from the ground surface G in the ground A buried object detection sensor 24 for exploring and detecting a buried object (for example, a landmine in a minefield) is suspended and held. The buried object detection sensor 24 includes a marking means for marking the detection surface position with paint at the time of detection, or coordinates the detection surface position with known GPS sensor means if necessary. It is preferable to provide appropriate signal transmission / reception means or the like for operating, communicating, informing, and recording to a control device described later. Moreover, although the above-described expansion / contraction operation means of the stable leg 22 is not shown in FIG. 1, it is understood that it is built in the leg and will be described in detail later.
[0034]
Further, the robot body 20 is required to operate a linear walking operation and expansion / contraction of the support leg 16 in cooperation with the above-described bridge 12 as described later, and to control the movement thereof. Telescopic movement of the main body 20 in the direction of the ground surface of the stable leg 22, movement of the buried object detection sensor 24 toward the ground surface, lifting operation therefrom, exploration work, linear movement of the robot main body 20 itself. A motion control system that includes control elements such as a power source means (typically a generator) and a microcomputer necessary for operating the exploration movement and controlling the motion is comprehensively incorporated. A control device 26 is provided as robot control means.
[0035]
The above-described detection robot 10 shown in FIG. 1 is in a state where all the support legs 16 of the bridge 12 are lowered to the ground surface G and are standing, and the robot body 20 is firmly supported above the ground surface. 12 shows a mode in which the robot body 20 moves along the arrow S or the linear direction opposite to the arrow S along the line 12. When the robot body 20 moves linearly, all the stable legs 22 are pulled up from the ground surface G. Instead, the buried object detection sensor 24 is lowered so as to approach the ground surface G, and is buried under the ground surface G. Exploration and detection of objects. That is, the scanning process for detecting the embedded object by the embedded object detection sensor 24 is performed as the robot body 20 moves, and the robot body 20 smoothly moves along the straight path of the bridge 12. Since it can move, the detection and detection operation of the embedded object detection sensor 24 can be performed at a high speed.
[0036]
FIG. 2 shows an installation state when the same detection robot 10 performs a walking motion on the ground surface G. That is, when the robot main body 20 shown in FIG. 1 reaches the left end position of the bridge 12 through the search and detection process of the buried object, the bridge 12 is shown when searching the ground surface as the next search target. It is necessary to move the detection robot 10 to the left from the current position in 1, that is, to move the detection robot 10 to the left to form the next straight line search path for the robot body 20. FIG. 2 clearly shows the mode of walking and movement of the bridge 12 for that purpose.
[0037]
In the detection robot 10 shown in FIG. 2, the robot body 20 completes the previous exploration and detection operation, and the stable leg 22 is extended and lowered on the ground surface G to stand, and the robot body 20 itself is grounded. It is in a stable state on the surface. From this state, the bridge 12 extends and protrudes to the left for walking and moving. In the state shown in FIG. 2, the extension and protrusion of the bridge 12 are already in progress. In the right end region of the bridge 12. At this time, naturally, the detection sensor 24 is maintained in a state of being retreated upward from a position close to the ground surface G.
In addition, before the bridge 12 starts to extend and project, an obstacle or an obstacle in front of the extension direction is installed by a monitoring camera (not shown) which is incorporated in the control device 26 (robot control means) or attached to both ends of the bridge 12. It is confirmed that there is no surface height or the like, and the height of the stable leg 22 on the ground surface is adjusted as necessary.
[0038]
Further, in the walking mode in which the bridge 12 of the detection robot 10 extends and protrudes, the support legs 16 provided at both ends of the bridge 12 are pulled up from the ground surface G and contact the obstacles above the ground surface G. The extension movement is executed without doing so. That is, the robot body 20 that is stably held as described above is used as a supporting base body, and extends and protrudes in the linear direction toward the left in FIG. 2, thereby walking the detection robot 10 to the left in the ground surface area. FIG. 2 illustrates this process.
[0039]
During the walking mode of the bridge 12, the movable carry bar 32 constituting the movable counter balance means 30 housed in the bridge 12 and the counter weight 34 that slides on the movable carry bar 32 are provided. Both project from the robot body 20 to the right in FIG. 2, that is, in the direction opposite to the direction in which the bridge 12 extends, to balance the weight and moment on the left and right of the robot body 20. Also in this case, it goes without saying that the presence or absence of a failure in the forward direction of the movable carry bar 32 and the counter weight 34 is confirmed in advance by the monitoring camera means or the like. In this way, the extension operation of the movable counterbalance means 30 keeps the center of gravity of the entire detection robot 10 at the position of the center of gravity of the robot body 20, and the moment accompanying the extension of the bridge 12 is also extended. This is offset by the moment. The counter balance action prevents the robot body 20 from falling due to the unbalanced load. Arrows “A” and “B” in FIG. 2 indicate the extending and protruding directions of the bridge 12 and the movable counterbalance means 30, and as will be described in detail later, the movable carry of the movable counterbalance means 30. The length and weight of the bar 32, the weight of the counter weight 34, and the extension operation amount and speed of both 32 and 34 are designed and set in advance according to the conditions such as the weight and length of the bridge 12, the extension operation amount and its speed. It should be understood that the operation process of the detection robot 10 is controlled by the motion control system of the control device 26 (robot control means) described above.
[0040]
Thus, when the bridge 12 completes and stops the extension and protrusion operations corresponding to the intended walking amount, the walking is completed for one step. Therefore, the support legs 16 at both ends of the bridge 12 are individually controlled and lowered again to stand the bridge 12 on the new ground surface G. Even at this stage, a detection sensor (for example, a metal detector) provided at the tip of the support leg portion 16a is used to check whether there is an embedded object (for example, a land mine) in the ground below the support leg. When an object is detected, the bridge 12 itself is pulled back by a small amount in the extending direction, and the support leg portion 16a is lowered at the new installation position. The pull back operation may be performed by controlling the extension operation means of the bridge 12 from the control device 26 (robot control means) to perform the pull back operation by, for example, several centimeters to several tens of centimeters. Also from this point, the support legs 16 are lowered while independently adjusting the amount of descent, and perform the stance operation corresponding to the undulation state of the ground surface G.
[0041]
When the support leg 16 of the bridge 12 is erected and fixed, the robot body 20 is at the end area of the bridge 12 (which is the right end area in the illustrated example). The detection sensor 24 is lowered to the vicinity of the ground surface G, and then a new buried object search and detection movement (scanning) are started.
[0042]
A scanning and detection mode in which the bridge 12 of the detection robot 10 is moved down along the straight path when the support leg 16 is lowered and the robot leg 20 is stopped by the standing leg, and the detection sensor 24 performs the detection and detection of the buried object. At the end of detection, the stable leg 22 of the robot body 20 is lowered and made to stand, and then the bridge 12 and the movable counterbalance means 30 are extended and protruded, so that the detection robot 10 is moved one step toward the new search area. If the walking mode to be advanced is repeatedly performed in sequence, the buried object can be searched and detected over a linear area having a certain width corresponding to the size of the detection function surface of the detection sensor 24 within a predetermined buried object search area. Complete.
When the boundary area in the predetermined buried object search area is reached by the search and detection of such a straight line area, the detection robot 10 newly searches and detects another adjacent straight line area.
[0043]
FIG. 3 shows that the detection and detection action of the embedded object is sequentially completed for each fixed straight line area while the detection robot 10 is walking and moving in a predetermined insect-like manner within a predetermined embedded object search area, and then again in the adjacent area. It is explanatory explanatory drawing which showed the operation | movement pattern of the detection robot 10 at the time of changing a course to an adjacent area in the process of performing the search and detection of an embedded object for every linear area.
[0044]
In FIG. 3, (1) indicates a straight line area where the first detection and detection operation of the detection robot 10 has been performed, and (2) indicates one step from the straight line area (1) and the detection robot 10 moves to the left. A straight line area where the second exploration and detection operation is performed in the same manner as the first time after walking and progressing is shown. At this time, when moving from the straight region of (1) to the straight region of (2), only the support leg 16 of the bridge 12 is in contact with the ground surface G, in other words, the detection robot 10 is in the form of a worm. The movement is carried out. This walking form is continuously executed, and walking with little contact with the ground surface is performed.
[0045]
Similarly, (3) indicates a straight line area where the third exploration and detection operation has been performed, and at the time when the third exploration and detection operation is completed, the detection robot 10 can detect the boundary point of the predetermined object exploration target area. Indicates that this has been reached. That is, when this third exploration and detection operation is completed, the detection robot 10 separates another straight line region adjacent to the straight line region (1), (2), (3) in the predetermined object exploration target region. Next, exploration and detection of (5), (6)... Will be performed, but in the process of moving the detection robot body to the straight line region (5), the detection robot 10 changes the posture of the bridge 12. However, the search and detection operation processes in the straight line region (4) inclined with respect to the straight line regions (1), (2), and (3) are once passed.
[0046]
The attitude change for exploration and detection in the straight line region (4) is performed by rotating the bridge 12 in the detection robot 10 about the predetermined buried object exploration region ground surface G around the vertical axis. However, the rotation operation is performed by using a rotational movement means (described later) that rotates the robot body 20 and the bridge 12 around the vertical axis over a predetermined rotation angle. That is, since the robot body 20 has reached the left end position of the bridge 12 when the exploration and detection in the straight line region (3) is completed, the detection sensor 24 is pulled up from the ground surface G, and the stable leg 22 is lowered. Stand up. Next, the support legs 16 at both ends of the bridge 12 are pulled up. Then, the bridge 12 is rotated counterclockwise. This rotation of the bridge 12 occurs counteractingly when the robot body 20 is applied with a rotational force in the clockwise direction by the action of the rotational movement means. As a result, the bridge 12 is shown in FIG. Take the posture and position for performing the exploration and detection in the straight path (4) shown.
[0047]
Thus, after changing the posture, the bridge 12 lowers the supporting leg 16 to the ground surface G and makes it stand. At this time, the presence or absence of a buried object such as a land mine at the lowered position of the support leg 16 is investigated by an exploration sensor attached to the support leg 16, and when the buried object is detected, the bridge 12 is avoided from the buried object. It pulls back so as to reduce the extension amount by a certain amount, and then the control leg 16 is controlled to descend and stand.
[0048]
Next, the stable leg 22 of the robot body 20 is pulled up and the detection sensor 24 is lowered so as to approach the ground surface G, and then the scanning movement for searching and detection is performed from the left end portion of the bridge 12 in the right direction. And reach the right end portion of the bridge 12. Thus, the buried object search and detection operation in the region of the straight road (4) is finished, and the detection sensor 24 is pulled up from the ground surface G at the position of the right end portion, and instead, the stable leg 22 is lowered and stood to stand. 20 is fixed at the same position.
[0049]
Next, all the supporting legs 16 at both ends of the bridge 12 are pulled up from the ground surface G. Then, contrary to the previous case, the bridge 12 is rotated in the clockwise direction by the operation of the rotational movement means described later, and set to the posture and position shown by the straight path (5) in FIG.
[0050]
Thus, when the bridge 12 is set at a position where the straight path (5) is formed, the support legs 16 at both ends of the bridge are lowered, and it is confirmed that there is no buried object by the detection sensor attached to the support leg 16a. Stand up. Next, the stable leg of the robot body 20 stopped at one end of the bridge 12 is pulled up from the ground surface G, the detection sensor 24 is lowered, and as described above, the exploration and detection operation of the buried object is performed on the straight path. Follow step (5). When the exploration and detection operation on the straight road (5) is completed in this way, the robot body 20 comes to the left end of the bridge 12, so it is once moved to the right end of the robot body 20 bridge 12, and then the bridge 12 is walked. Then, it is moved to the position of the straight path {circle around (6)} and the detection of the buried object is carried out by the detection sensor 24 of the robot body 20 in the same manner as described above along with the straight path {circle around (6)}. In this way, the detection and detection of the embedded object is advanced by making full use of the detection sensor 24 of the robot body 20 while sequentially moving the embedded object search area that is a predetermined search object by walking the detection robot 10.
[0051]
FIG. 4 is a plan view of the walking mechanism of the embedded object detection robot of the present embodiment described above, as viewed from the direction 4-4 in FIG. As is clear from FIG. 4, the bridge 12 of the detection robot 10 is formed of a straight member and includes four support legs 16 supported by bracket members 15 and 15 at both ends thereof. Each has a support leg portion 16a (see FIG. 1) that can be expanded and contracted toward the ground surface. Although not shown in FIG. 4, a pinion rack mechanism provided at the rear end of the support leg portion 16a. Is supported by an electric motor having a worm gear at the output shaft end so that the supporting leg rod portion 16a can be extended and contracted, and is housed in an upper part of the supporting leg 16. And each electric motor of each said support leg 16 is provided with the structure by which operation control is independently carried out via a robot control means (control apparatus 26). When the electric motor with the worm gear interposed is used as described above, it is not necessary to supply electric power in order to maintain the brake state of the electric motor when the support leg flange portion 16a of the support leg 16 is expanded and contracted to a desired position. From this point, there is an advantage of having a power saving effect. Note that the electric motor is preferably a DC electric motor in view of the power supplied from the generator as a power source.
[0052]
The operation mechanism similar to that of the support leg 16 is also provided on the four stabilizing legs 22 and the stabilizing leg portion 22a of the robot body 20, and each of them is controlled by the control device 26 constituting the robot control means. It is configured to be controlled independently. Further, the operation mechanism for lowering the detection sensor 24 of the embedded object of the robot body 20 toward the ground surface and pulling it up from the ground surface is similarly configured to include an electric motor with a worm gear and a rack and pinion mechanism. It should be understood that the operation is controlled by being connected to 26 (robot control means). Recently, electric motors with worm gears can be easily marketed and purchased as small and low power motors.
[0053]
Of course, the male / female screw mechanism and the urging spring means for preventing the screw from loosening may be configured using other operating mechanisms such as a configuration in which the leg portion of the support leg is interposed between the output shaft of the electric motor. In short, it is only necessary that an operation mechanism that can operate in such a manner that the support leg 16 and the stable leg 22 can stably and firmly stand on the ground surface and can be contracted and pulled up smoothly is inserted. .
[0054]
Further, as described above, the buried object detection sensor 24 has a configuration in which a sensor array is arranged on the lower surface having an appropriate area, sends a search and detection signal to the robot control means, and sends a control signal. It can be understood that it is connected and arranged so as to receive, and is provided with an expansion / contraction operation mechanism similar to the support leg 16 and the stable leg 22 described above.
[0055]
Note that the robot body 20 having the detection sensor 24 is configured to be relatively rotatable with respect to the bridge 12, and is operated by a rotational movement means described later when necessary to change the direction in the movement process of the bridge 12. The relative rotational movement is as described above with reference to FIG. 3, and the axis 23 of the rotational movement is shown in FIG.
[0056]
FIG. 4 shows a state in which the carry bar 32 and the counter weight 34 constituting the movable counter balance means 30 are housed inside the bridge 12.
[0057]
FIG. 5 shows a linear motion mechanism for moving the bridge 12 in the detection robot 10 in a linear direction when the stable leg 22 of the robot body 20 is lowered and standing, and conversely, the support leg 16 of the bridge 12 is grounded. A linear motion mechanism for scanning and moving the robot body 20 along the bridge 12 for detection and detection when it is lowered and standing on the surface and stopped, a carry bar 32 of a movable counter balance means 30, a counter It is a figure explaining basic composition, such as an operation mechanism for moving weight 34 with movement of bridge 12, and performing counter balance action, and in order to make an understanding of operation easy, each element is abbreviated. Show.
[0058]
In FIG. 5, the bridge 12 and the carry bar 32 and the counter weight 34 of the movable counterbalance means 30 are shown separately, but the robot body 20 (see FIGS. 1 to 4) is not shown for simplicity. Instead, a drive pulley 50 is mounted on the output shaft of a fixed drive motor (consisting of a DC electric motor) attached to the robot body 20 and rotated in both forward and reverse rotation directions by the drive motor. Has been. That is, the drive pulley 50 is provided as a mechanical operating element incorporated in the robot body 20. The drive pulley 50 has at least two wire winding grooves, and both ends 52a and 52b of one bridge driving wire 52 wound around the one winding groove are fixed to both ends of the bridge 12, respectively. A configuration in which the bridge 12 moves in one of the left and right linear directions corresponding to the stopped robot body 20 in response to rotating the drive pulley 50 in either the forward or reverse direction when the body 20 is stopped. It consists of.
[0059]
In this case, when the bridge 12 is stopped by lowering and standing the support leg 16 of the bridge 12, if the drive pulley 50 is rotated in either the forward or reverse direction by the operation of the drive motor, Since the drive wire 52 is fixed to both ends of the bridge 12 at both ends 52a and 52b, the robot body 20 to which the drive pulley 50 is attached by the reaction force is linearly moved with respect to the bridge 12. It will generate power. That is, a linear motion mechanism is configured in which either one of the bridge 12 and the robot body 20 is alternately linearly moved by both the drive pulley 50 and the bridge drive wire 52.
[0060]
Further, both ends 54a and 54b of one balancer drive wire 54 wound around another winding groove of the drive pulley 50 are fixed at both ends of the carry bar 32, and the carry bar is rotated according to the rotation of the drive pulley 50. 32 is provided with a structure in which a traction force acts via the balancer drive wire 54, and constitutes an operating mechanism of the movable counterbalance means 30. Further, a counter weight drive wire 56 is fixed to the counter weight 34 at a single point, and the counter weight drive wire 56 is placed at an appropriate position of the robot body 20 via pulleys 58 and 58 provided at both ends of the carry bar 32. Alternatively, it is fixed to the central axis of the drive pulley 50. Thus, the counter weight 34 is moved in response to the movement of the carry bar 32.
[0061]
By having the above-described configuration, for example, the robot body 20 now stops at the center position of the bridge 12 as shown in FIG. 4, and is fixed and fixed on the ground surface by the stable leg 22, while the bridge 12 is Assuming that the support leg 16 is pulled up from the ground surface and the detection robot 10 is walking by linear movement of the bridge 12, if the drive pulley 50 is rotated clockwise, Accordingly, the bridge 12 moves to the right by the traction force acting via the bridge driving wire 52. At this time, a traction force that moves to the left acts on the carry bar 32 via the balancer driving wire 54 to perform a balancing action. In this case, if the diameter of the winding groove of the driving pulley 50 around which the bridge driving wire 52 is wound and the diameter of the winding groove of the driving pulley 50 around which the balancer driving wire 54 is wound are the same diameter, the bridge 12 And the movement amount of the carry bar 32 are equal and opposite in direction. Therefore, if the weight of the bridge 12 and the carry bar 32 and the moment of inertia are the same, a balance action can be obtained without requiring the counter weight 34.
[0062]
On the other hand, when there is a structural demand to increase the rigidity of the bridge 12, when the weight of the bridge 12 is increased, a counter weight 34 is provided, and the weight of the counter weight is designed and adjusted. What is necessary is just to aim at the counter balance accompanying the movement of the bridge | bridging 12 with both the carry bars 32. FIG. That is, it should be understood that the operation mechanism having the counter weight 34 and the weight driving wire 56 is a mechanism provided as necessary and is not an essential mechanism.
[0063]
In addition, when attaching the weight drive wire 56 to an appropriate place on the side of the drive pulley 50, when attaching it on the rotation shaft of the drive pulley 50, a rotation bearing is attached to the rotation shaft, and the weight drive wire is attached to the rotation bearing. If the ends of 56 are fixed, the influence of the rotation of the drive pulley 50 can be avoided. When such an attachment method is adopted, when the carry bar 32 moves a distance on the left side, the counter weight 34 moves a double distance in the same direction. Therefore, if the mass M1 of the bridge 12 is designed and set to be equal to the sum of the mass M2 of the carry bar 32 and the mass M3 of the counterweight 34 (M1 = M2 + 2M3), However, it is possible to properly balance the moment about the robot body 20 as well.
[0064]
6 and 7 schematically show a specific configuration example of the drive pulley 50 and its drive motor in FIG. 5 described above, and for enabling relative turning between the robot body 20 and the bridge 12. FIG. 7 is a partial mechanism diagram showing a specific configuration example, and in particular, FIG.
[0065]
6 and 7, the robot body 20 of the detection robot 10 is basically formed as a mechanism including two plate members 25a and 25b so that a generator, a control system, and the like can be mounted and incorporated. It is also possible to use a known angle material. The above-described control device 26 (robot control means) is incorporated in the upper and lower spaces of these plate members 25a and 25b, and the bridge frame 28 is used to smoothly slide the bridge 12 in the linear direction. Yes. Further, the above-described stabilizing legs 22 are attached to the four corners of the two plate members 25a and 25b, respectively.
[0066]
A geared motor M1 is attached to the lower surface of the lower plate member 25b, and the output shaft of the geared motor M1 projects into the bridge frame 28 in the space formed by the plate members 25a and 25b. The drive pulley 50 described above is attached to the tip region of the protruding portion. As described above, the winding grooves 50a and 50b are formed in the drive pulley 50, and the traction wires 52 and 54 shown in FIG. 5 are wound and arranged. Although not shown, the geared motor M1 is electrically connected to the control device 26, and controls driving power supply and required operation of the geared motor M1. Similarly, another geared motor M2 is mounted on and fixed to the plate member 25a in the same space, and this geared motor M2 rotates relative to the robot body 20 and the bridge 12 as will be described later. Is formed around the shaft center 23 of the rotating shaft disposed between the bridge surrounding frame 28 and the upper plate member 25a.
[0067]
Now, inside the bridge frame 28, the bridge 12 formed with a U-shaped material as a basic material is held so as to slide smoothly in the directions indicated by arrows "A" and "B" in FIG. . Further, a carry bar 32 and a counter weight 34 of the movable counter balance means 30 are provided so as to be slidably held inside the bridge 12.
[0068]
As described above with reference to FIG. 5, when the bridge 12 is pulled and driven by the drive pulley 50 via the bridge drive wire 52 when the robot body 20 is placed on the ground surface, the bridge 12 is It moves in the direction of arrow "A" or "B", and at the same time, the carry bar 32 in the movable counterbalance means 30 receives the traction force of the wire 54 and moves in the direction of arrow "A" or "B" in the direction opposite to the bridge 12 To achieve the balance action. As described above, the counter weight 34 is attached to the wire 56 and moves in accordance with the rotation of the drive pulley 50 in cooperation with the carry bar 32 as described above.
[0069]
Now, between the bridge frame 28 and the geared motor M2, a rotating disk 44 attached to the output shaft of the motor M2, an eccentric position 48a on the disk, and an eccentric position 28a of the frame 28 are connected. The link is connected via a crank arm 46 as a position. Accordingly, when the stabilizing leg 22 of the robot body 20 is lowered to the ground surface and fixed while standing, the support leg 16 of the bridge 12 is contracted, lifted from the ground surface, and the geared motor M2 is operated to rotate the circle. In response to the rotation of the plate 44, the bridge 12 can be rotated around the rotation axis 23 by the crank arm 46.
That is, it is possible to take a posture in which the bridge 12 described with reference to FIG.
[0070]
Further, with the support leg 16 of the bridge 12 lowered and standing on the ground surface, the above-mentioned geared motor M2 is operated and rotated when the stable leg 22 of the robot body 20 is lifted from the ground surface to be free. If the disk 44 is rotated, the robot body 20 can be rotated around the axis 23 with respect to the bridge 12 by the rotational force acting via the crank arm 46.
[0071]
As described above, the walking mechanism of the buried object detection robot of the present invention has been described with reference to FIGS. 1 to 7 showing specific embodiments. The most important feature of the present invention is a minefield or the like. Equipped with a buried object detection sensor that detects buried objects such as landmines that are expected to be buried under the ground surface in rough and desolated land including Bridge that makes it possible to perform high-speed as much as possible while ensuring a high degree of safety while exploring and covering the scanning area while walking, advancing and turning forward the detected robot sequentially on the ground surface It should be understood that the robot walking mechanism is configured to move and move while minimizing the contact with the ground surface in the shape of the worm-shaped walking mode.
[0072]
【The invention's effect】
As can be understood from the description of the above-described embodiment, according to the present invention, a bridge having support legs that can be extended and contracted with respect to the ground surface at both ends of the linear member, and when the support legs of the bridge contract A robot body that holds the bridge slidably in a linear direction, and the robot body is also provided with a stable leg so that the body can be stably and fixed with respect to the ground surface and the stable leg is raised. Sometimes it is possible to scan and move the detection sensor along the straight member of the bridge, and to search and detect the buried object by the robot body, and to lift the support leg of the bridge from the ground surface when it stops, and to walk the bridge by linear movement Since the entire robot body is moved on the ground surface, the detection and detection of the detection sensor is performed while minimizing contact with the legs of the robot body even on the ground surface such as a minefield. The operation can be performed at high speed by scanning along a straight path extending to a position separated from the ground surface, and the support legs and stable legs are preliminarily checked for presence or absence of dangerous buried objects before contact with the ground surface. By having appropriate sensor means for sensing, there is an effect that a walking mechanism of an embedded object detection robot in which a high degree of safety is guaranteed can be obtained.
[0073]
Further, since the walking mechanism of the embedded object detection robot according to the present invention is configured with a straight member or a plate member as the center, it is possible to reduce the weight according to the selection of the material, and rough terrain around the world. It can also be expected to have the advantage that it can be relatively easily achieved by carrying in and assembling to a wasteland.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view for explaining the basic configuration and operation of a walking mechanism of a buried object detection robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic front view similar to FIG. 1 for explaining the walking and moving actions on the ground surface of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram for explaining a folding operation of the robot body in the boundary area of the ground surface.
4 is a plan view showing in detail a configuration of the embodiment of the walking mechanism of the embedded object detection robot according to the arrow 4-4 shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is an element exploded view illustrating an operating mechanism of a bridge and a movable counterbalance means in the walking mechanism of the buried object detection robot according to the embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an arrangement pattern of an operation mechanism and a control device provided in a robot main body part of a walking mechanism of an embedded object detection robot and an arrangement structure of a bridge according to the same embodiment;
7 is a plan view taken along the arrow 7-7 in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
10: detection robot, 12: bridge, 15: bracket material, 16: support leg,
16a: supporting leg collar part, 20: robot main body part, 22: stable leg,
22a: stable leg portion, 23: rotational axis, 24: detection sensor,
25a, 25b: plate member, 26: control device, 28: bridge frame,
28a: eccentric position, 30: movable counterbalance means, 32: carry bar,
34: counter weight, 44: rotating disk, 46: crank arm, 48a: eccentric position,
50: Drive pulley, 50a, 50b: Winding groove, 52: Bridge drive wire,
52a, 52b: bridge driving wire fixing point,
54: Carry bar drive wire,
54a, 54b: Carry bar drive wire fixing point,
56: Counterweight drive wire, 58: Pulley,
M1, M2: Geared motors.

Claims

A robot body with a buried object detection sensor and a stable leg that extends and contracts toward the ground surface,
A bridge that is a linear member that freely slides with respect to the robot main body part and forms a straight path for the main body part having a predetermined length along the ground surface and separated from the ground surface, and the ground is formed at both ends of the bridge. A support leg that extends and contracts toward the surface, extends and stands on the ground surface, and allows the robot body to move along the straight path when the stable leg contracts; A bridge that is capable of walking and moving in a target direction with respect to the robot body when the support leg is contracted by extending and standing on the ground surface;
The bridge is slidably held on the bridge, and moves in a direction opposite to the target direction with respect to the robot main body in the standing leg by the stable leg in response to the walking movement of the bridge in the target direction. Movable counterbalance means to balance moment,
A driving device that moves the bridge and the movable counterbalance means when the robot body is standing by the stable leg, and moves the robot body along the straight path of the bridge when the bridge is supported by the support leg. ,
Robot control means for performing the action control of the embedded object detection sensor of the robot main body and causing the walking movement of the bridge and the movement of the movable counterbalance means accompanying the movement of the bridge and the movement of the robot main body to alternate.
A walking mechanism of a buried object detection robot having a configuration including:

The walking mechanism of the embedded object detection robot further includes a rotational movement means for allowing the robot body and the bridge to freely rotate over a predetermined turning angle about a vertical axis perpendicular to the horizontal straight path. The walking mechanism of the embedded object detection robot according to claim 1.

2. The embedded object detection robot according to claim 1, wherein the embedded object detection sensor is provided so as to be able to descend toward the ground surface, and is configured to detect an embedded object at a predetermined descending position in accordance with the movement of the robot body. Walking mechanism.

The walking of the buried object detection robot according to claim 1, wherein the stable leg provided on the robot body includes a stable leg expansion / contraction mechanism that expands and contracts toward the ground surface and contracts and rises from the ground surface. mechanism.

The walking mechanism of the embedded object detection robot according to claim 1, wherein the support leg provided on the bridge includes a support leg expansion / contraction mechanism that expands and contracts toward the ground surface and contracts and rises from the ground surface.

The walking mechanism of the embedded object detection robot according to claim 5, wherein each of the support legs further includes an embedded object detection sensor at a lower part of the leg.

The drive device has a configuration in which a drive pulley using a motor as a drive source is attached to the robot body, and a pulling wire wound around the drive pulley, the bridge, and the movable counterbalance means are connected, 2. The walking of the buried object detection robot according to claim 1, wherein the bridge and the movable counterbalance means are expanded and contracted according to forward and reverse rotations of the motor, and are moved along a horizontal straight path of the robot body. mechanism.