JP3834651B2 - Traveling robot - Google Patents

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Description

屋内外の狭隘かつ凹凸などの障害が多い空間や迅速な対処が要求される各種危険環境下での警備、情報収集や災害救助等の特殊かつ長時間の作業を支援する車両を含め、各種車両に適用可能な機構を備えた走行型ロボットに関するものである。   Various vehicles including indoor and outdoor spaces with many obstacles such as concavities and convexities, and vehicles that support special and long-time work such as security, information collection and disaster relief in various dangerous environments that require prompt action The present invention relates to a traveling robot having a mechanism applicable to the above.
一般に、屋内外を移動する車両は、平坦地と不整地を区別なく移動できる走行安定性が要求される。また、段差、階段、溝等の幾何学的な凹凸地形を移動できることは、その車両の活躍の場を広げることになり、多くの研究が行われてきた。そして、ある程度の移動能力が備わった時点で、それら車両にセンサやマニピュレータなどの作業を目的とした各種ツールを搭載し、それらの作業性についての研究も行われてきた。   In general, a vehicle that moves indoors and outdoors is required to have traveling stability that can move between flat and uneven terrain without distinction. In addition, the ability to move on geometrical uneven terrain such as steps, stairs, and grooves widens the field of activity of the vehicle, and much research has been conducted. At the time when a certain level of movement capability is provided, various types of tools such as sensors and manipulators are mounted on these vehicles, and research on their workability has been conducted.
しかしながら車両というものは、このような作業用の各種ツールを搭載することで表と裏(上と下)が決定されてしまい、移動中の転倒や落下等のアクシデントにより、通常外部に突出した状態のままであることが多い搭載された各種ツールが周囲の物体と衝突して故障或いは破損することや、それらツールが路面と接触した際に車両の姿勢がひっくり返った不安定な姿勢に変化することで不稼働となり、事後の継続的な走行や作業ができない状況に陥るという問題点があった。   However, a vehicle is determined to have the front and back (up and down) determined by the installation of various tools for such work, and usually remains in a state of protruding outside due to an accident such as falling or falling while moving. Various mounted tools often collide with surrounding objects and break down or be damaged, and when these tools come into contact with the road surface, the posture of the vehicle changes to an unstable posture There was a problem that it was not possible to continue operation and work after the event.
そこで本発明は、上記問題点を解消するために、作業用の各種ツールを搭載した車両が、表と裏がひっくり返るような状況でも不稼働とならず、種々の作業等を継続することを可能とする走行型ロボットを提供することを目的としている。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention allows a vehicle equipped with various working tools to be kept in a variety of operations and the like without being out of service even when the front and back are turned over. The purpose is to provide a traveling robot.
次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
この発明の請求項1記載の走行型ロボットは、左部3と右部4とを有し、上下方向に貫通する間隙部6を備えて略コ字状に形成される筐体2と、該筐体2の前記左部3及び右部4のそれぞれの外側面に備えられ、接地面となる外周面が、前記左部3及び右部4の外方に位置して前記筐体2に該筐体の外形部分を突出させずに配設された走行部であって、左右前後のバルーンタイヤ12と前後に位置するバルーンタイヤの外周面を覆うようにパラ系アラミド繊維を積層縫製して得られる履帯60とよりなる走行部11と、前記筐体2の間隙部6に配設されて前記左部3と右部4との間に収容可能とされ、前記筐体2に対して揺動自在なアーム21と、前記アームに設けられたハンド部及び該ハンド部の背面に搭載された全方位カメラと、該アーム21の長手方向に沿う外周に巻き掛け配置され、前記走行部11と連動するクローラベルト30と、を具備している。
Next, means for solving the above problems will be described with reference to the drawings corresponding to the embodiments.
A traveling robot according to a first aspect of the present invention includes a housing 2 having a left portion 3 and a right portion 4 and having a gap portion 6 penetrating in the vertical direction and formed in a substantially U shape, Provided on the outer side surfaces of the left part 3 and the right part 4 of the housing 2, and the outer peripheral surface serving as a grounding surface is located outside the left part 3 and the right part 4 and is located on the housing 2. It is a traveling part arranged without projecting the outer portion of the casing, and obtained by laminating and sewing para-aramid fibers so as to cover the outer peripheral surface of the left and right balloon tires 12 and the front and rear balloon tires. The crawler belt 60 and the traveling portion 11 are disposed in the gap portion 6 of the casing 2 so as to be accommodated between the left portion 3 and the right portion 4 and swing with respect to the casing 2. freely arm 21, and the omnidirectional camera mounted to the back of the hand portion provided in the arm and the hand portion, the earth 21 is winding disposed longitudinally along the outer periphery of which comprises a, the crawler belt 30 in conjunction with the traveling unit 11.
前記アーム21は、多関節型アームよりなり、各関節部分にて基端側に対して先端側が順次折り畳めて収容状態となり、前記間隙部6に収納され、路面に対し表裏がひっくり返った状態でも、前記アームの作動が可能となるようにしたことを特徴とする。   The arm 21 is composed of an articulated arm, and the distal end side is sequentially folded with respect to the proximal end side at each joint portion to be in the accommodated state. The arm 21 is accommodated in the gap 6 and turned upside down with respect to the road surface. However, it is characterized in that the arm can be operated.
請求項記載の走行型ロボットは、上記走行型ロボットにおいて、前記筐体2の左部3と右部4及び走行部11とアーム21とが、それぞれ脱着自在に備えられた構成とされることを特徴とする。 The traveling robot according to claim 2 is configured such that in the traveling robot, the left part 3 and the right part 4 of the housing 2 and the traveling part 11 and the arm 21 are detachably provided. It is characterized by.
請求項記載の走行型ロボットは、上記走行型ロボットにおいて、前記筐体2と走行部11とは、緩衝装置19を介して連結されていることを特徴とする。 Running type robot according to claim 3, wherein, in the above-described traveling robot, said the body 2 and the traveling section 11, characterized in that it is connected via a shock absorber 19.
このような走行型ロボットによれば、作業用の各種ツールを搭載した車両が、表と裏がひっくり返るような状況でも不稼働とならない機構、4輪又は2つのクローラで構成された車両では踏破不可能であった段差を、アーム21に設けられるクローラベルト30よりなる補助クローラユニット29や作業ツールの側面に補助クローラ29を設けたものを、車両本体である筐体2に格納できるように搭載し、これらの姿勢変化により通過できるようにした機構、小型車両の走行時の振動を抑制するためにサスペンションを適用すると、構造が複雑化し大型化してしまうため、緩衝装置19としての、走行部11を構成する駆動力伝達機構部を緩衝材で包み込み筐体2と結合することで簡易に構築できるサスペンション機構とこれを用いた転倒落下時の衝撃緩和機構、また、各種ツールや車両本体等を構成要素毎にユニット化することで、それらの組合せにより作業や路面状況に応じたロボットを構成でき、また、脱着自在としたことによる分割により持ち運びを容易にできる機構、装輪型を一例として車輪に車両本体の厚みより径が大きいバルーンタイヤ12を適用することで、転倒落下時の衝撃緩和と突起物の車両本体への衝突を回避する機構、また、パラ系アラミド繊維を円環上に積層縫製したその両側面にワイヤを通す穴を等間隔に作り、タイヤ空気圧とワイヤの締め付具合により発生する張力で、隣り合うタイヤ外周に連続して履帯60を巻き、さらに積層間に平行かつ連続に棒状ゴムを並べることでグローサを構成し、不整地踏破性、パラ系アラミド繊維による耐摩耗性や耐熱性等、そして繊維の積層構造により表面がすり切れた時でも同程度の摩擦を得られる効果を向上させた装輪型車両を簡易に変更した装軌型の機構、多自由度アーム型作業ツールの手先部にカメラ41を搭載することで任意の高さでの情報収集と走行時の周囲情報の取得を可能とする機構等を提供する。   According to such a traveling robot, a vehicle equipped with various tools for work is not traversable in a vehicle composed of four wheels or two crawlers, which does not become inoperable even when the front and back are turned over. Steps that were possible were mounted so that the auxiliary crawler unit 29 formed of the crawler belt 30 provided on the arm 21 or the side of the work tool provided with the auxiliary crawler 29 can be stored in the housing 2 that is the vehicle body. When the suspension is applied to suppress the vibration during traveling of the small vehicle, the structure becomes complicated and the size is increased, so that the traveling unit 11 as the shock absorber 19 is provided. Suspension mechanism that can be easily constructed by wrapping the driving force transmission mechanism that constitutes the structure with a cushioning material and coupling with the housing 2, and a fall using the suspension mechanism The impact mitigation mechanism at the time, and various tools, the vehicle body, etc. are unitized for each component, so that the robot can be configured according to the work and road surface condition by combining them, and the division by making it removable By using a balloon tire 12 with a diameter larger than the thickness of the vehicle body as an example of a wheeled type mechanism that can be easily carried by the vehicle, shock mitigation during a fall and avoiding collision of protrusions with the vehicle body In addition, a para-aramid fiber is laminated and sewn on an annulus and holes are formed at equal intervals on both sides, and the tension generated by the tire pressure and the tightening condition of the wire is applied to the outer circumference of adjacent tires. Grosser is constructed by continuously winding the crawler belt 60 and arranging bar-shaped rubber in parallel and continuously between the laminated layers. A track-type mechanism, a multi-degree-of-freedom arm-type work tool that simply changes a wheeled vehicle that improves the effect of obtaining the same degree of friction even when the surface is worn by the laminated structure of fibers etc. A mechanism or the like that enables information collection at an arbitrary height and acquisition of surrounding information at the time of traveling is provided by mounting the camera 41 on the hand portion of the vehicle.
本発明の走行型ロボットによれば、アームやカメラ,センサ等が筐体に収容可能な構造とし、これらが外部に突出しない構造としたので、屋内外等の地上を移動する車両として適用する場合に、車両の表裏(上下)を意識する必要がなくなり、アーム等各種ツールが周囲の物体と衝突して故障,破損を起こしたり、路面に接触するなどの不具合が減少し、また、階段や段差等の高さのある位置や不慮による落下や転倒により不稼働となる状態を減らすことができる。これにより、種々の作業を継続可能となる。   According to the traveling robot of the present invention, the arm, the camera, the sensor, and the like are structured to be housed in the housing, and these are structured so as not to protrude to the outside. In addition, there is no need to be aware of the front and back (up and down) of the vehicle, and various tools such as arms collide with surrounding objects to cause failure and damage, and contact with the road surface. It is possible to reduce the state of non-operation due to a position with a height or the like or accidental dropping or falling. Thereby, various operations can be continued.
また、車両本体に搭載されるカメラやセンサ等精密機器を緩衝装置の衝撃吸収構造により保護できるために同様に不稼働となる状態を減らすことができる。そして、危険な場所での作業領域を拡大でき、安全かつ迅速に走行や各種作業を継続することができる。   Further, since precision devices such as cameras and sensors mounted on the vehicle main body can be protected by the shock absorbing structure of the shock absorber, the state of non-operation can be reduced similarly. And the work area in a dangerous place can be expanded, and driving | running | working and various work can be continued safely and rapidly.
また、本体を構成要素毎にユニット化し、各部毎に脱着自在な分割可能な構成としているために、容易に持ち運ぶことが可能であり、走行路面状態に応じた最適な走行装置への変更や作業に応じた最適な作業ツールへの交換、さらに、故障時の軽易な作業での部品交換、故障した数台の車両から故障していないユニットを取り出し組み立てることで、使用可能な1台の車両を再構成することが可能である。   In addition, since the main unit is unitized for each component, and it is configured to be detachable and detachable for each part, it can be easily carried, changing to an optimum traveling device according to the traveling road surface condition and work Replacement of the most suitable work tool according to the situation, further replacement of parts in easy work at the time of failure, taking out a non-failed unit from several failed vehicles, and assembling one usable vehicle It is possible to reconfigure.
また、装輪型の車両を簡易に装軌型に変更する方法として、隣り合うタイヤ外周を連続して履帯で巻く方法があるが、この履帯は、パラ系アラミド繊維を円環上に積層縫製し、その両側面にワイヤを通す穴を等間隔に作り、タイヤ空気圧とワイヤの締め付具合により発生する張力で、タイヤ外周に履帯を取付け、さらに積層間に平行かつ連続に棒状ゴムを並べることでグローサを構成することで、不整地踏破性を向上させることが可能であり、また、パラ系アラミド繊維により耐摩耗性や耐熱性、そして繊維の積層構造により表面がすり切れた時でも同程度の摩擦を得られる効果を有することが可能である。   In addition, as a method of easily changing a wheeled vehicle to a track type, there is a method of continuously winding the outer periphery of adjacent tires with a crawler belt. This crawler belt is made by laminating para-aramid fibers on a ring. Then, the holes for passing the wires are formed at equal intervals on both sides, and the crawler belt is attached to the outer circumference of the tire with the tension generated by the tire pressure and the tightening condition of the wire, and the rod-like rubber is arranged in parallel and continuously between the layers. It is possible to improve rough terrain breakthrough by configuring the grouser, and wear resistance and heat resistance by para-aramid fiber, and even when the surface is worn by the laminated structure of the fiber It is possible to have the effect of obtaining the friction.
図1は本発明の走行型ロボットの一実施の形態を示す斜視図、図2は同走行型ロボットを構成する走行装置の構造斜視図、図3は同走行型ロボットの正面側より見た一部省略斜視図、図4は同走行型ロボットの背面側より見た一部省略斜視図、図5は同走行型ロボットを構成する走行装置の平面図を(a)に側面図を(b)に示した説明図、図6は同走行型ロボットのアーム部分における斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a traveling robot of the present invention, FIG. 2 is a structural perspective view of a traveling device constituting the traveling robot, and FIG. 3 is a view seen from the front side of the traveling robot. FIG. 4 is a partially omitted perspective view as seen from the back side of the traveling robot. FIG. 5 is a plan view of a traveling device constituting the traveling robot, and FIG. FIG. 6 is a perspective view of the arm portion of the traveling robot.
本発明の走行型ロボット1は、筐体2と走行部11とアーム21とクローラベルト30とで大略構成される。
筐体2は、後述する走行部の外殻となる左部3と右部4とを有し、これら左部3と右部4とを一端で連結する制御部5とで、左部3と右部4との他端側に間隙部6を備えた略コ字状に形成されている。なお、この説明では、図1に示す左方を走行型ロボットとしての前方とし、図中左方向を進行方向として進行方向左側を左部3、右側を右部4とする。また、左部3と右部4と制御部5とは、互いに脱着自在な構成とされ、分離可能に構成されている。
The traveling robot 1 of the present invention is generally composed of a housing 2, a traveling unit 11, an arm 21, and a crawler belt 30.
The housing 2 has a left part 3 and a right part 4 that are outer shells of a traveling part described later, and a control part 5 that connects the left part 3 and the right part 4 at one end. It is formed in a substantially U shape having a gap 6 on the other end side with respect to the right part 4. In this description, the left side in FIG. 1 is the front as the traveling robot, the left direction in the figure is the traveling direction, the left side in the traveling direction is the left part 3, and the right side is the right part 4. Moreover, the left part 3, the right part 4, and the control part 5 are configured to be detachable from each other and configured to be separable.
左部3と右部4とには、この走行型ロボット1の駆動源となる電池7が内蔵される(図3参照)。この電池7は例えばニッケル水素バッテリなどの充電式電池である二次電池よりなる。左部3と右部4の各他端側は、車両としての先端となり、その各前部には、可視と近赤外を切り替えられる前方監視カメラ8、及び、ライト9が備えられる。
制御部5は、車両としての後部となり、後述する走行部11やアーム21の駆動の制御を行うための制御回路等の制御装置が内蔵される。また、後面には、後方監視可視カメラ10が搭載される(図4参照)。
The left part 3 and the right part 4 contain a battery 7 as a driving source of the traveling robot 1 (see FIG. 3). The battery 7 is a secondary battery that is a rechargeable battery such as a nickel metal hydride battery. The other end sides of the left part 3 and the right part 4 are front ends of the vehicle, and a front monitoring camera 8 and a light 9 that can be switched between visible and near infrared are provided at each front part.
The control unit 5 is a rear part of the vehicle, and includes a control device such as a control circuit for controlling driving of the traveling unit 11 and the arm 21 described later. Further, a rear monitoring visible camera 10 is mounted on the rear surface (see FIG. 4).
次に走行部11は、本実施の形態では、平坦地上にて高速走行を可能とする装輪型として構成し、前後左右の4つで構成されるタイヤとし、各タイヤをバルーンタイヤ12として構成している。バルーンタイヤ11は弾力性を有し、図2に示すように、上記筐体2の大きさと比べて十分に大きく、例えば、タイヤ12の外径が筐体2の厚みの約3倍に設定され、前記筐体2の外形を突出させず(図5(b)参照)、接地面となる外周面が、十分に筐体2の外方となる。また、本実施の形態の走行部11は、左部3と右部4とで独立して構成される。   Next, in the present embodiment, the traveling unit 11 is configured as a wheeled type that enables high-speed traveling on a flat ground, and is configured as a tire including four front, rear, left, and right, and each tire is configured as a balloon tire 12. is doing. The balloon tire 11 has elasticity, and as shown in FIG. 2, the balloon tire 11 is sufficiently larger than the size of the casing 2. For example, the outer diameter of the tire 12 is set to about three times the thickness of the casing 2. The outer shape of the casing 2 is sufficiently outside the casing 2 without projecting the outer shape of the casing 2 (see FIG. 5B). The traveling unit 11 of the present embodiment is configured by the left part 3 and the right part 4 independently.
図5は、左右各走行部11における一方の走行部11の駆動力伝達機構を上面及び側面から示した図である。後部ユニット13に配置されるDCギアドモータ14の出力は、等速プーリを介して、前後各ユニット13,15の前輪及び後輪に伝達され2輪を同時に駆動する。
また、前部ユニット15においては、増速チェン17を介して、後述する補助クローラに駆動力を分配するための連動補助プーリ18へ伝達する。なお、車輪12の回転量は、モータ部14に取付けた光学式エンコーダにより計測する。これにより、自己位置同定のためのデッドレコニングが可能となる。
FIG. 5 is a diagram showing a driving force transmission mechanism of one traveling unit 11 in the left and right traveling units 11 from the upper surface and side surfaces. The output of the DC geared motor 14 disposed in the rear unit 13 is transmitted to the front wheels and the rear wheels of the front and rear units 13 and 15 via a constant speed pulley to drive the two wheels simultaneously.
In the front unit 15, the driving force is transmitted to an auxiliary crawler 18 for distributing to an auxiliary crawler described later via a speed increasing chain 17. The rotation amount of the wheel 12 is measured by an optical encoder attached to the motor unit 14. Thereby, dead reckoning for self-position identification becomes possible.
図3,5(a)は、転倒・落下時の衝撃緩和や走行時の振動吸収のための緩衝装置としての簡易サスペンション機構19を示している。ロボット本体は弾力性の高いバルーンタイヤ12で包み込むように構成しており、路面の凹凸の程度に依るが、転倒・落下時には、バルーンタイヤ12周囲で接地することにより衝撃を緩和する。さらに、この時車軸に加わる衝撃力が、ロボット本体、後述するマニピュレータ等の作業用ツール及び各種搭載機器へ伝達されることを緩和するために、各車輪12の伝達駆動系をコンポーネント化し、筐体2に対して、衝撃吸収材により図5(b)に示すように全周を包含するように浮かせることで、それらの微小変形により衝撃力を緩和する。すなわち、筐体2の左部3及び右部4の内部に、走行部11の各ユニット13,15が、上下の緩衝装置19を介して配設される構造とされる。   FIGS. 3 and 5 (a) show a simple suspension mechanism 19 as a shock absorber for shock reduction during fall and fall and vibration absorption during travel. The robot body is configured to be wrapped with a balloon tire 12 having high elasticity, and depending on the degree of unevenness of the road surface, the impact is mitigated by grounding around the balloon tire 12 when falling or falling. Furthermore, in order to alleviate that the impact force applied to the axle at this time is transmitted to the robot body, work tools such as manipulators described later, and various mounted devices, the transmission drive system of each wheel 12 is made into a component, and the housing 2 is lifted so as to include the entire circumference as shown in FIG. 5 (b) by the shock absorbing material, so that the impact force is relieved by the minute deformation thereof. That is, the units 13 and 15 of the traveling unit 11 are disposed inside the left part 3 and the right part 4 of the housing 2 via the upper and lower shock absorbers 19.
このとき、衝撃緩和時の微小な軸ずれの影響を除外するために、前後輪12の動力伝達、すなわち等速プーリ16に掛け渡されるベルトはタイミングベルト20とされる。また、この衝撃吸収材19は、走行時の振動緩和のための簡易サスペンションとしても作用する。   At this time, in order to exclude the influence of a slight axis deviation at the time of shock relaxation, the power transmission of the front and rear wheels 12, that is, the belt stretched around the constant speed pulley 16 is the timing belt 20. The shock absorber 19 also acts as a simple suspension for mitigating vibration during travel.
以上のような走行部11は、筐体2の左部3及び右部4を外殻として構成されて、制御部5にて結合することで、図3,4,5に示すような表裏対称・耐衝撃型走行装置を構成する。そして、本ロボット1は、スキッドステア方式により、直進走行、緩旋回、超信地旋回を可能とする。   The traveling part 11 as described above is configured with the left part 3 and the right part 4 of the housing 2 as outer shells, and is coupled by the control part 5 so that the front and back are symmetrical as shown in FIGS. -Configure an impact-resistant traveling device. And this robot 1 enables a straight running, a gentle turn, and a super turn by a skid steer method.
また、あらゆる状況においても不稼働とならない機構構造であり、特に転倒や落下等に対処するための耐衝撃性や表裏対称性が考慮されている。   Moreover, it is a mechanism structure that does not become inoperative under all circumstances, and in particular, impact resistance and front / back symmetry for coping with falling, falling, etc. are considered.
次に、アーム21について説明する。
本発明の走行型ロボット1に搭載される作業アームとして、関節可動範囲を無制限化し、アームの表裏対象性を考慮した格納型能動多自由度作業アームが好ましい。
Next, the arm 21 will be described.
The working arm mounted on the traveling robot 1 of the present invention is preferably a retractable active multi-degree-of-freedom working arm in which the joint movable range is unlimited and the front / back object property of the arm is taken into consideration.
作業性を考慮した場合、走行部の超信地旋回(1自由度)を含む非ホロノミック移動に加え、肩関節(1自由度)、肘関節(2自由度)、手首関節(2自由度)を持った5自由度型の能動型作業アームとして構成することで、空間上の任意の点に関する位置と姿勢を決定できる機構構造とすることが可能である。また、必要に応じて直動関節を含む構成も可能である。   When workability is taken into consideration, in addition to non-holonomic movement including super-revolution (1 degree of freedom) of the traveling part, shoulder joint (1 degree of freedom), elbow joint (2 degrees of freedom), wrist joint (2 degrees of freedom) By constructing as a five-degree-of-freedom active work arm having a mechanism, it is possible to provide a mechanism structure that can determine the position and posture of an arbitrary point in space. Moreover, the structure containing a linear motion joint is also possible as needed.
また、簡易な物体の把持作業等を可能とするために、作業アームの自由度に含まないが、手首部には物体を把持できるハンド(開閉1自由度)を付加することが好ましい。   Further, in order to enable a simple object gripping operation or the like, although not included in the degree of freedom of the work arm, it is preferable to add a hand (one degree of freedom for opening and closing) that can grip the object to the wrist.
そして、各関節部にセルフロック機構等の付加による非制御や無給電時の姿勢保持、ハンドの背面逆向きに全方位カメラ等を搭載することによる車両操縦支援や目的に応じたロボットシステムの再構成化を可能とする作業アームや車両本体走行装置等のユニット化などの構造もある。   Then, each joint unit is not controlled by the addition of a self-locking mechanism or the like, maintains its posture when no power is supplied, mounts an omnidirectional camera or the like in the reverse direction of the back of the hand, and recycles the robot system according to the purpose. There are also structures such as unitization of a work arm and a vehicle main body traveling device that can be configured.
本実施の形態でのアーム21は、複数のリンク腕22,23を備えた多関節型アームを構成しており、図6に示すような肩関節(1自由度)24、肘関節(1自由度)25、手首関節(1自由度)26の関節可動範囲を無制限化した3自由度型の表裏対称・格納性を有するアーム21に、連結差動機構によるなじみ機能を有する小型軽量で格納性の高いハンド27を搭載している。なお、本実施の形態では、基端側の第1リンク腕22が肩関節24を介して筐体2に接続され、この筐体2に対し、筐体2の左部3と右部4との間の間隙部6に納まる幅長で構成されて、揺動(可動)自在な構成とされる。   The arm 21 in this embodiment constitutes an articulated arm having a plurality of link arms 22 and 23, and includes a shoulder joint (one degree of freedom) 24 and an elbow joint (one freedom) as shown in FIG. Degree) 25, wrist joint (1 degree of freedom) 26 joint movement range is unlimited, a three-degree-of-freedom arm 21 with front / back symmetry and retractability, and a small, lightweight and retractable function with a familiarity function by a coupled differential mechanism It is equipped with a high hand 27. In the present embodiment, the first link arm 22 on the base end side is connected to the housing 2 via the shoulder joint 24, and the left portion 3 and the right portion 4 of the housing 2 are connected to the housing 2. It is configured to have a width that can be accommodated in the gap portion 6 between them, and is configured to be swingable (movable).
肩関節部24の駆動力伝達機構(図示せず)としては、肩関節部24内に配置されるDCギアドモータを備え、このDCギアドモータの出力は、減速プーリを介して、減速機構のウェーブジェネレータに伝達し、サーキュラスプラインに取付けた第1リンク腕22を駆動する。肩関節の回転量は肩回転軸に取付けた多回転型ポテンショメータにより計測する。   A driving force transmission mechanism (not shown) of the shoulder joint portion 24 includes a DC geared motor disposed in the shoulder joint portion 24, and the output of the DC geared motor is transmitted to a wave generator of the reduction mechanism via a reduction pulley. The first link arm 22 that is transmitted and attached to the circular spline is driven. The amount of rotation of the shoulder joint is measured by a multi-rotation potentiometer attached to the shoulder rotation shaft.
肘関節部25の駆動力伝達機構(図示せず)としては、肩関節部24内に配置されるDCギアドモータを備え、DCギアドモータの出力は、肩関節内部の減速プーリ、減速機構、減速プーリにより十分減速された後に第1リンク腕22内部の等速プーリの肘関節側プーリに取付けられた第2リンク腕23を駆動する。肘関節の回転量は肘回転軸に取付けた多回転ポテンショメータにより計測する。   A driving force transmission mechanism (not shown) of the elbow joint 25 includes a DC geared motor disposed in the shoulder joint 24, and the output of the DC geared motor is output by a reduction pulley, a reduction mechanism, and a reduction pulley inside the shoulder joint. After sufficiently decelerating, the second link arm 23 attached to the elbow joint side pulley of the constant velocity pulley inside the first link arm 22 is driven. The amount of rotation of the elbow joint is measured by a multi-rotation potentiometer attached to the elbow rotation axis.
手首関節部26の駆動伝達機構(図示せず)としては、肘関節部25内に配置されるDCギアドモータを備え、DCギアドモータの出力は、肘関節内部の減速プーリにより十分減速された後に第2リンク腕23内部の等速プーリの手首関節側に取付けられたハンド27を駆動する。手首関節の回転量は手首回転軸に取付けた多回転ポテンショメータにより計測する。   The drive transmission mechanism (not shown) of the wrist joint portion 26 includes a DC geared motor disposed in the elbow joint portion 25, and the output of the DC geared motor is second decelerated after being sufficiently decelerated by the reduction pulley inside the elbow joint. The hand 27 attached to the wrist joint side of the constant velocity pulley inside the link arm 23 is driven. The amount of rotation of the wrist joint is measured by a multi-rotation potentiometer attached to the wrist rotation shaft.
どの関節も最終段に、ウォームギアを用いたセルフロック機構としている。これにより、各リンク腕部22,23を折り畳んだ状態では、第1リンク腕22に第2リンク腕23が納まり、第2リンク腕23にハンド27が納まる構造となって、各部が格納された状態で、ロボットが落下等による衝撃を受けた場合でも、機構的に関節の回転が拘束された格納状態を保持でき、作業ツールであるアームに対する安全化が図られる。   Each joint has a self-locking mechanism using a worm gear at the final stage. As a result, in a state where the link arm portions 22 and 23 are folded, the second link arm 23 is accommodated in the first link arm 22 and the hand 27 is accommodated in the second link arm 23, and each portion is stored. In this state, even when the robot receives an impact due to dropping or the like, the retracted state in which the rotation of the joint is mechanically restricted can be maintained, and the arm as the work tool can be made safe.
手首関節部26に一体型で構築されたハンド27の指部関節駆動機構(図示せず)は、2本の指部28,28で構成されDCギアドモータを具備する。この指部関節駆動機構は、DCギヤドモータ1台により遊星歯車による連結差動機構を介すことで、2本の指28,28の開閉動作を実現する。これらの2本指28,28は、把持対象物形状よる接触時の開閉抵抗のバランスに応じて、把持対象物の形状に適応しながら左右独立に開閉動作を行う。   A finger joint drive mechanism (not shown) of the hand 27 constructed integrally with the wrist joint portion 26 includes two finger portions 28 and 28 and includes a DC geared motor. This finger joint drive mechanism realizes the opening and closing operation of the two fingers 28 and 28 through a connecting differential mechanism using planetary gears by one DC geared motor. These two fingers 28 and 28 perform an opening / closing operation independently on the left and right sides while adapting to the shape of the gripping object according to the balance of the open / close resistance at the time of contact depending on the shape of the gripping object.
ハンド27には、DCギアドモータ及び遊星歯車による連結差動機構を内蔵する。DCギアドモータからの出力は、遊星歯車のサンギアからプラネットギアを介してリングギア及びキャリアに伝達される。リングギアとキャリアにそれぞれ取付けられたプーリは、回転負荷のバランスに応じて回転数を各指に伝達する。   The hand 27 has a built-in differential mechanism using a DC geared motor and a planetary gear. The output from the DC geared motor is transmitted from the sun gear of the planetary gear to the ring gear and the carrier via the planet gear. The pulleys attached to the ring gear and the carrier respectively transmit the number of rotations to each finger according to the balance of the rotational load.
各指28,28の駆動機構(図示せず)としては、指は遊星歯車からの出力により、指根元から指先端まで各関節に増速プーリを介して回転力を伝達する。指28,28の各関節では回転入力プーリと回転出力プーリとを一体にして関節軸に対して回転自由に取付けている。ただし、指先関節については、それ以上先端に伝達する必要が無いので回転出力プーリを持たず、回転入力プーリのみを指先と一体にして回転軸に対して回転自由に取付けている。各関節の回転入力プーリの径を一つ根元側の回転出力プーリより小さく設定することで増速プーリを構成している。この機構により指28の各関節が連結差動機構を構成し、指における各関節の回転負荷バランスに応じて回転速度が分配できる。各関節の復元力はトーションスプリングにより生成する。各関節の回転速度は増幅プーリにより先端に伝達されていくに従い高くなるので、把持と解放の動作が可能となる。なお、この指28は、各関節毎で指先側が短尺となる構成であり、折り畳める構成とされて、筐体2内に収容される際には、突出することがない。   As a drive mechanism (not shown) for each finger 28, the finger transmits a rotational force to each joint from the base of the finger to the tip of the finger via a speed increasing pulley by an output from the planetary gear. In each joint of the fingers 28, 28, the rotation input pulley and the rotation output pulley are integrally attached to the joint shaft so as to be freely rotatable. However, since there is no need to transmit the fingertip joint to the tip any more, it does not have a rotation output pulley, and only the rotation input pulley is integrated with the fingertip and is freely attached to the rotation shaft. The speed increasing pulley is configured by setting the diameter of the rotation input pulley of each joint smaller than the rotation output pulley on the base side. With this mechanism, each joint of the finger 28 constitutes a coupled differential mechanism, and the rotation speed can be distributed according to the rotational load balance of each joint on the finger. The restoring force of each joint is generated by a torsion spring. Since the rotation speed of each joint increases as it is transmitted to the tip by the amplification pulley, it is possible to perform gripping and releasing operations. The finger 28 is configured to be short on the fingertip side for each joint, and is configured to be folded so that it does not protrude when housed in the housing 2.
また、肩関節部24と肘関節部25間となるアーム21の基端側である第1リンク腕22の両外側面の外周には、一対のクローラベルト30が配設される。このクローラベルト30は、独立に駆動力を発生できる構成とされる。これは姿勢可変型のクローラとして用いることで、小型作業ロボットの不整地踏破性を向上させるものである。   In addition, a pair of crawler belts 30 is disposed on the outer periphery of both outer side surfaces of the first link arm 22 that is the base end side of the arm 21 between the shoulder joint portion 24 and the elbow joint portion 25. The crawler belt 30 is configured to be able to generate a driving force independently. This is to improve the rough terrain traversability of a small work robot by using it as a posture variable type crawler.
クローラベルト30は、走行部11に設けられた連動補助プーリ18と、肘関節部25の外側面に配設されたプーリ31との間に掛け回されて、走行部11側の駆動力により駆動するようになっている。このクローラベルト30は、接地面となる外周面にグローサ32が設けられている。
このクローラベルト30は、補助クローラ29を構成し、走行部11におけるタイヤ12の駆動に連動して回転駆動し、また、走行部11に配設された連動補助プーリ18等により、タイヤ12と等速で駆動する。すなわち、車輪周速度と補助クローラ周速度は、路面に同時に接地したときに発生する内力を抑制するために、同程度に設計している。
The crawler belt 30 is wound around the interlocking auxiliary pulley 18 provided in the traveling unit 11 and the pulley 31 disposed on the outer surface of the elbow joint unit 25 and is driven by the driving force on the traveling unit 11 side. It is supposed to be. The crawler belt 30 is provided with a glosser 32 on an outer peripheral surface serving as a ground contact surface.
The crawler belt 30 constitutes an auxiliary crawler 29 and is driven to rotate in conjunction with the driving of the tire 12 in the traveling unit 11. Further, the crawler belt 30 is connected to the tire 12 by the interlocking auxiliary pulley 18 provided in the traveling unit 11. Drive at high speed. That is, the wheel circumferential speed and the auxiliary crawler circumferential speed are designed to be approximately the same in order to suppress the internal force generated when the vehicle touches the road surface simultaneously.
補助クローラ29の回転量は、上記したタイヤ12とともに、モータ部に取付けた光学式エンコーダにより計測される。これにより、自己位置同定のためのデッドレコニングが可能となる。   The rotation amount of the auxiliary crawler 29 is measured by the optical encoder attached to the motor unit together with the tire 12 described above. Thereby, dead reckoning for self-position identification becomes possible.
なお、本発明の走行型ロボット1は、例えば、狭隘な空間での使用を可能とするために、最も小型化を図った大きさでは、全長×全幅×全高が0.7m×0.7m×0.3m以内とし、車下の様な鉛直方向に狭隘な空間での用途に対しては、全高を0.15m以下の薄型に構成される。また、作業者数人での運用と携行性を考慮し、質量を数十kg以下とし、必要に応じて簡単に数個のユニットに分割できるものとしている。   Note that the traveling robot 1 of the present invention is, for example, capable of being used in a narrow space, and in a size that is most downsized, the total length × width × height is 0.7 m × 0.7 m ×. For applications in a narrow space in the vertical direction, such as under a vehicle, the overall height is configured to be as thin as 0.15 m or less. In consideration of operation and portability by several workers, the mass is set to several tens of kg or less and can be easily divided into several units as necessary.
また、全天候性、防塵性、防水性、耐熱性、耐火性、耐薬品性や耐放射線性等を考慮する素材や塗膜、或いは構造となる構成が好ましい。   Moreover, the structure used as a raw material, a coating film, or a structure which considers all weather property, dustproof property, waterproofness, heat resistance, fire resistance, chemical resistance, radiation resistance, etc. is preferable.
このように構成された走行型ロボット1では、走行部11をバルーンタイヤ12で構成したことで、平坦地上での高速走行を実現でき、またその外径を筐体2に対して大きく構成したことにより、転倒や落下などの際の衝撃緩和を得られ、表裏対称構成や耐衝撃構成のロボットを得られる。また、作業用ツールとしてのアーム21を筐体2の間隙部6に収容できる構成としたことでも、表裏対称構成を実現でき、すなわちいずれの面が表(上)となってもアーム21を作動でき、かつ、アーム21収容状態においては転倒や落下などの際に突出している部分がなく、損傷などの不具合発生を抑えることが可能となる。   In the traveling robot 1 configured as described above, the traveling unit 11 is configured by the balloon tire 12 so that high-speed traveling on a flat ground can be realized and the outer diameter thereof is configured to be larger than that of the housing 2. By this, it is possible to obtain shock mitigation in the event of falling or dropping, and to obtain a robot with a front / back symmetrical configuration or an impact resistant configuration. In addition, the configuration in which the arm 21 as a work tool can be accommodated in the gap 6 of the housing 2 can also realize a symmetric configuration, that is, the arm 21 can be operated regardless of which side is the front side (upper side). In addition, when the arm 21 is housed, there is no portion protruding when the arm 21 is overturned or dropped, and it is possible to suppress the occurrence of problems such as damage.
なお、上述した走行型ロボット1の例としては、アーム21を多関節形とし、アーム先端にハンド27を搭載した構成例を述べたが、その他に、図7に示すようなカメラなどを備えた構成としても良い。   As an example of the traveling robot 1 described above, an example in which the arm 21 is articulated and a hand 27 is mounted on the tip of the arm has been described. In addition, a camera or the like as shown in FIG. 7 is provided. It is good also as a structure.
このような例の走行型ロボット1としては、カメラとして全方位カメラユニット41を備えた構成とされ、肩関節部(1自由度)42、カメラ部(1自由度)43の関節可動範囲を無制限化した2自由度型であり、表裏対象・格納性を有した構成としている。   The traveling robot 1 of such an example is configured to include an omnidirectional camera unit 41 as a camera, and the joint movable range of the shoulder joint part (one degree of freedom) 42 and the camera part (one degree of freedom) 43 is unlimited. It is a two-degree-of-freedom type with a front / back object / storability.
図8は、カメラユニット41を備えたアーム21の肩関節部42等の駆動力伝達機構を示した概略斜視図である。肩関節部42に配設されるDCギアドモータ44の出力は、等速プーリ、2段の遊星歯車減速機、等速プーリを介して、ウォームギヤに伝達され、ウォームホイールに取付けたリンク腕46を駆動する。肩関節部42の回転量は、肩回転軸の回転量を平歯車で2倍に増速して、多回転型のポテンショメータ48により計測する。   FIG. 8 is a schematic perspective view showing a driving force transmission mechanism such as the shoulder joint portion 42 of the arm 21 provided with the camera unit 41. The output of the DC geared motor 44 disposed in the shoulder joint portion 42 is transmitted to the worm gear via the constant speed pulley, the two-stage planetary gear reducer, and the constant speed pulley, and drives the link arm 46 attached to the worm wheel. To do. The rotation amount of the shoulder joint portion 42 is measured by a multi-rotation type potentiometer 48 after the rotation amount of the shoulder rotation shaft is doubled with a spur gear.
リンク腕46の先端側となるカメラ部43に配設されるDCギアドモータの出力は、等速平歯車を介して、ウォームギヤに伝達され、ウォームホイールに取付けたカメラ回転軸52を駆動する。カメラ部43の回転量は、カメラ回転軸の回転量を傘歯車で2倍に増速して、多回転型のポテンショメータにより計測する。   The output of the DC geared motor disposed in the camera unit 43 on the distal end side of the link arm 46 is transmitted to the worm gear via the constant speed spur gear and drives the camera rotation shaft 52 attached to the worm wheel. The rotation amount of the camera unit 43 is measured by a multi-rotation type potentiometer after the rotation amount of the camera rotation shaft is doubled with a bevel gear.
これら関節も、前述したハンド27の例と同様に、ウォームギアを用いたセルフロック機構としている。これにより、カメラユニット41を格納した状態でロボットが落下等による衝撃を受けた場合でも、機構的に関節の回転が拘束され格納状態を保持でき、作業ツールに対する安全化が図られる。
そして、このカメラユニット41を備えた構成とすることで、遠隔操縦、自律走行や情報収集等を可能とする。
Similar to the example of the hand 27 described above, these joints are also self-locking mechanisms using a worm gear. As a result, even when the robot receives an impact due to dropping or the like with the camera unit 41 stored, the rotation of the joint is mechanically constrained and the stored state can be maintained, and the work tool can be made safe.
And by using this camera unit 41 as a configuration, remote control, autonomous driving, information collection, and the like are possible.
また、上述した実施の形態では、走行部11をバルーンタイヤ12で構成した例として述べたが、この他に履帯で構成することとしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the traveling unit 11 is described as an example configured with the balloon tire 12, but it may also be configured with a crawler track.
例えば、履帯で走行部11を構成する際に、上記したバルーンタイヤ12を覆う構造の履帯60で構成する簡易的なものがある。   For example, when the traveling unit 11 is configured with a crawler belt, there is a simple one configured with the crawler belt 60 having a structure covering the balloon tire 12 described above.
この装輪(バルーンタイヤ12)型の車両を簡易に装軌型に変更する方法として、隣り合うタイヤ外周を連続して履帯60で巻く方法があるが、この履帯60は、パラ系アラミド繊維を円環上に積層縫製し、その両側面にワイヤを通す穴を等間隔に作り、タイヤ空気圧とワイヤの締め付具合により発生する張力で、タイヤ12外周に履帯60を取付け、さらに積層間に平行かつ連続に棒状ゴムを並べることでグローサ(図示せず)を構成するものである(図9(b)参照)。この構成とすることで、不整地踏破性を向上させることが可能であり、また、パラ系アラミド繊維により耐摩耗性や耐熱性等、そして繊維の積層構造により表面がすり切れた時でも同程度の摩擦を得られる効果を有することが可能である。   As a method of easily changing the wheeled (balloon tire 12) type vehicle to the tracked type, there is a method of continuously winding the outer periphery of adjacent tires with a crawler belt 60. The crawler belt 60 is made of para-aramid fiber. Laminated and sewn on the annulus, holes on both sides of the wire are made at equal intervals, and the crawler belt 60 is attached to the outer periphery of the tire 12 with the tension generated by the tire pressure and the tightening condition of the wire. In addition, a growr (not shown) is configured by continuously arranging stick-shaped rubbers (see FIG. 9B). By adopting this configuration, it is possible to improve the ability to break through rough terrain, and wear resistance, heat resistance, etc. due to para-aramid fibers, and even when the surface is worn by the laminated structure of fibers It is possible to have the effect of obtaining the friction.
さらに、上述した各例を組み合わせる構成なども可能であり、例えば、図9に示すように、筐体2と走行部11との組合せとして、略コ字形状の筐体2に対して、上記した弾力性の高いバルーンタイヤ12を用いたバルーンタイヤ型(図9(a)参照)、バルーンタイヤ12周囲に耐弾性のあるパラ系アラミド繊維製特殊履帯60を、タイヤ空気圧を変化させ張力を高めることで巻きつけたパラ系アラミドクローラ型(図9(b)参照)、タイヤ12を小径スプロケット61に変更し、この小径スプロケット61に履帯62を巻きつけて薄型としたクローラ型(図9(c)参照)、などがある。さらに車輪としては、この他に、通常の空気タイヤやノーパンクタイヤ等へも交換が可能であり、走行部11を構成することができる。   Furthermore, the structure etc. which combine each example mentioned above are also possible, for example, as shown in FIG. 9, as above-mentioned with respect to the substantially U-shaped housing | casing 2 as a combination of the housing | casing 2 and the driving | running | working part 11. Balloon tire type using a highly elastic balloon tire 12 (see FIG. 9A), a special crawler belt 60 made of para-aramid fiber having elasticity resistant around the balloon tire 12 and changing the tire air pressure to increase the tension The para-aramid crawler type wound around (see FIG. 9B), the tire 12 is changed to a small-diameter sprocket 61, and the crawler belt 62 is wound around the small-diameter sprocket 61 to make it thin (FIG. 9C). See). Furthermore, as a wheel, in addition to this, it is possible to exchange with a normal pneumatic tire, a no-puncture tire, or the like, and the traveling unit 11 can be configured.
また、上述した各例の組合せとして、アーム21の構成についても種々組合せ可能であり、遠隔操縦、自律走行や情報収集等を可能とするための各種カメラ、センサを搭載する構成なども可能であり、例えば、マニピュレータユニットとして多自由度マニピュレータ71とし、そのハンド部72背面に全方位カメラ73を搭載する構成(図10(a)参照)なども良い。また上記した全方位カメラユニット41とライトやセンサ81を備えた構成(図10(b)参照)や、補助クローラ29のクローラベルト30を広幅なもので構成したユニット(図10(c)参照)や,センサ91を備えた構成(図10(d)参照)など、各種作業ツールを用意し、搭載ユニットとして組み合わせても可能でありすなわち、車体(筐体2と走行部11)への搭載を前提としユニット化された各種作業用ツールを用意することで、用途に応じて容易に交換可能な機構構造が得られる。そして、このような構成の場合も、機構的に関節可動範囲を無制限化し、表裏のないことを特徴としている。   In addition, as a combination of the above-described examples, the configuration of the arm 21 can be variously combined, and various cameras and sensors for enabling remote control, autonomous driving, information collection, and the like are also possible. For example, a multi-degree-of-freedom manipulator 71 may be used as the manipulator unit, and an omnidirectional camera 73 may be mounted on the back surface of the hand unit 72 (see FIG. 10A). Further, a configuration including the above-described omnidirectional camera unit 41 and a light or sensor 81 (see FIG. 10B), or a unit configured with a wide crawler belt 30 of the auxiliary crawler 29 (see FIG. 10C). It is also possible to prepare various work tools such as a configuration including the sensor 91 (see FIG. 10D) and combine them as a mounting unit, that is, mounting on the vehicle body (the casing 2 and the traveling unit 11). By preparing various working tools that are unitized on the premise, a mechanism structure that can be easily replaced according to the application can be obtained. And also in the case of such a structure, the joint movable range is mechanically limited, and there is no front and back.
この様に、構成要素毎にユニット化することによる特長は、組合せにより用途に応じた様々なロボットを構築でき、また、故障時に迅速な修復を可能とする。   As described above, the feature of unitizing each component makes it possible to construct various robots according to the application by combining them, and to enable quick repair in the event of a failure.
例えば、上記した種々の走行部11と作業ツール(アーム21)との組合せとして、能動多自由度作業アームユニット71と全方位カメラユニット73の表裏対称性と格納性を考慮した2つの機能を備えた作業ツールに交換可能であるユニット化された走行型ロボット1の例とし、作業ツールのアーム21には、側面に不整地踏破性を向上させるための補助クローラ29を備えた構成とする。   For example, as a combination of the above-described various traveling units 11 and work tools (arms 21), two functions are considered in consideration of front / back symmetry and retractability of the active multi-degree-of-freedom work arm unit 71 and the omnidirectional camera unit 73. As an example of the unitized traveling robot 1 that can be replaced with a work tool, the arm 21 of the work tool is provided with an auxiliary crawler 29 for improving rough terrain traversability.
この走行型ロボット1によれば、平坦地上での高速走行、転倒・落下時の衝撃緩和、そして携行のための小型軽量化、構成要素毎のユニット化を特徴とする。ロボット本体1は、バルーンタイヤ型の走行部11と制御装置を結合し構成する表裏対称・耐衝撃型走行装置である。作業用ツールは、能動多自由度作業アームユニット71と全方位カメラユニット73であり、表裏対称性と格納性を考慮しつつ側面に補助クローラ29を有し、作業性能の高いアーム21部分を備える。   The traveling robot 1 is characterized by high-speed traveling on a flat surface, impact mitigation at the time of falling or dropping, reduction in size and weight for carrying, and unitization for each component. The robot body 1 is a front / back symmetrical / impact resistant traveling device configured by combining a traveling unit 11 of a balloon tire type and a control device. The working tools are an active multi-degree-of-freedom working arm unit 71 and an omnidirectional camera unit 73. The working tool includes an auxiliary crawler 29 on the side surface in consideration of front / back symmetry and retractability, and includes an arm 21 portion having high working performance. .
図11は、以下に述べる6つの基本走行モードを示しているが、バルーンタイヤ型は平坦地上での高速走行を得意とし、タイヤ12が筐体2を包むように配置されていることにより、その弾力性により転倒、落下、走行時の衝撃緩和性を有している。   FIG. 11 shows the six basic driving modes described below. The balloon tire type is good at high-speed running on a flat ground, and the elasticity is obtained by arranging the tire 12 so as to wrap the casing 2. Depending on the nature, it has shock-relaxing properties when it falls, falls, and travels.
(1)コンパクトモード(図11(a)参照)
このモードは、ハンド部72及びアーム21を筐体2内へ格納した最も小型化された形であり、転倒や落下に対して最も安全なモードである。構造的特徴により表裏が反転した場合でも、次の各走行モードに遷移することができる。
(2)ベーシックモード(図11(b)参照)
このモードは、アーム21の手首リンク74のみを回転し全方位カメラ73を車体上部に出すことで、全方位の情報を取得しながら走行する最も基本となるモードである。
(3)情報収集モード(図11(c)参照)
このモードは、アーム21を最大限に伸ばし全方位カメラ73を高所に持っていくことで、より多くの情報を収集できるモードである。また、アーム21により姿勢を変えて柔軟な情報収集が可能である。
(4)高機動モード(図11(d)参照)
このモードは、補助クローラ29内部に不要なアーム部分(手首リンク74等)を格納し、姿勢可変なクローラの特徴を最大限に活かすことで、タイヤ12による平坦地走行に加え凹凸地に対する適応性を向上させたモードである。
(5)作業モード(図11(e)参照)
このモードは、資料採取等の軽易な作業を行うためにアーム21先端のハンド部72の機能を最大限に活かしたモードである。
(6)センシングモード(図11(f)参照)
このモードは、アーム21の先端に各種センサ91を搭載し、アーム21の自由度を効果的に使用することで、各種センシングを行うモードである。
(1) Compact mode (see FIG. 11 (a))
This mode is the most miniaturized form in which the hand unit 72 and the arm 21 are stored in the housing 2, and is the safest mode against falling or dropping. Even when the front and back are reversed due to structural features, it is possible to transition to the following driving modes.
(2) Basic mode (see FIG. 11B)
In this mode, only the wrist link 74 of the arm 21 is rotated and the omnidirectional camera 73 is brought out to the upper part of the vehicle body, so that the vehicle travels while acquiring information on the omnidirectional.
(3) Information collection mode (see FIG. 11C)
This mode is a mode in which more information can be collected by maximizing the arm 21 and bringing the omnidirectional camera 73 at a high place. Further, flexible information collection is possible by changing the posture by the arm 21.
(4) High mobility mode (see Fig. 11 (d))
In this mode, unnecessary arm portions (wrist links 74 and the like) are stored inside the auxiliary crawler 29, and the features of the crawler whose posture is variable are utilized to the maximum, so that adaptability to uneven ground in addition to running on flat ground by the tire 12 This mode is improved.
(5) Work mode (see FIG. 11 (e))
This mode is a mode in which the function of the hand portion 72 at the tip of the arm 21 is utilized to the maximum in order to perform a simple operation such as collecting data.
(6) Sensing mode (see FIG. 11 (f))
This mode is a mode in which various sensors 91 are mounted at the tip of the arm 21 and various sensing is performed by effectively using the degree of freedom of the arm 21.
また、図12はパラ系アラミドクローラ型について、上記同様の6つの走行モードを(a)〜(f)に示している。これは、バルーンタイヤ型(図11)に比べて、接地圧を低減でき走行速度は低下するが軟弱地等での安定的な走行を可能としている。   Further, FIG. 12 shows the same six traveling modes as described above for the para-aramid crawler type (a) to (f). Compared with the balloon tire type (FIG. 11), the ground pressure can be reduced and the running speed is reduced, but stable running on soft ground or the like is possible.
さらに、図13はクローラ型について、上記同様の6つの走行モードを(a)〜(f)に示している。これは、前記のパラ系アラミドクローラ型(図12)よりも薄型であり、より狭隘な空間での走行を可能とし、特に高機動モード(図13(d))では補助クローラ29と組合せ全長を階段の3段程度に伸展でき、滑らかな昇降を可能とし、建物内等での移動能力を向上している。   Furthermore, FIG. 13 shows the same six traveling modes as described above for the crawler type in (a) to (f). This is thinner than the above-mentioned para-type aramid crawler type (FIG. 12), and allows traveling in a narrower space. Especially in the high maneuvering mode (FIG. 13 (d)), the total length combined with the auxiliary crawler 29 is increased. It can be extended to about 3 steps of stairs, and can move up and down smoothly.
本発明の走行型ロボットの一実施の形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of a traveling robot of the present invention. 同走行型ロボットを構成する走行装置の構造斜視図である。It is a structure perspective view of the traveling device which constitutes the traveling type robot. 同走行型ロボットの正面側より見た一部省略斜視図である。It is a partially-omission perspective view seen from the front side of the traveling robot. 同走行型ロボットの背面側より見た一部省略斜視図である。It is a partially-omission perspective view seen from the back side of the traveling robot. 同走行型ロボットを構成する走行装置の平面図を(a)に側面図を(b)に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the top view of the traveling apparatus which comprises the traveling type robot, and (a) and the side view in (b). 同走行型ロボットのアーム部分における斜視図である。It is a perspective view in the arm part of the traveling robot. 本発明の走行型ロボットの他の実施の形態であるカメラユニットを備えた走行型ロボットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the traveling type robot provided with the camera unit which is other embodiment of the traveling type robot of this invention. 同他の実施の形態における走行型ロボットのアーム部分の一部省略斜視図である。It is a partially-omission perspective view of the arm part of the traveling robot in the other embodiment. 本発明の走行型ロボットの他の実施の形態における走行部の例を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the example of the traveling part in other embodiment of the traveling robot of this invention. 同アーム部分の例を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the example of the same arm part. 走行型ロボットの走行モードの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the travel mode of a travel type robot. 他の構成における走行型ロボットの走行モードの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the travel mode of the traveling robot in another structure. 他の構成における走行型ロボットの走行モードの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the travel mode of the traveling robot in another structure.
符号の説明Explanation of symbols
1…走行型ロボット
2…筐体
3…左部
4…右部
6…間隙部
11…走行部
12…タイヤ
19…緩衝装置
21…アーム
30…クローラベルト
60…履帯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Traveling robot 2 ... Housing 3 ... Left part 4 ... Right part 6 ... Gap part 11 ... Traveling part 12 ... Tire 19 ... Shock absorber 21 ... Arm 30 ... Crawler belt 60 ... Crawler belt

Claims (3)

  1. 左部と右部とを有し、上下方向に貫通する間隙部を備えて略コ字状に形成される筐体と、
    該筐体の前記左部及び右部のそれぞれの外側面に備えられ、接地面となる外周面が、前記左部及び右部の外方に位置して前記筐体に該筐体の外形部分を突出させずに配設された走行部であって、左右前後のバルーンタイヤと前後に位置するバルーンタイヤの外周面を覆うようにパラ系アラミド繊維を積層縫製して得られる履帯とよりなる走行部と、
    前記筐体の間隙部に配設されて前記左部と右部との間に収容可能とされ、前記筐体に対して揺動自在なアームと、
    前記アームに設けられたハンド部及び該ハンド部の背面に搭載された全方位カメラと、
    前記アームの長手方向に沿う外周に巻き掛け配置され、前記走行部と連動するクローラベルトと、
    を具備し、
    前記アームは、多関節型アームよりなり、各関節部分にて基端側に対して先端側が順次折り畳めて収容状態となり、前記間隙部に収納され、
    路面に対し表裏がひっくり返った状態でも、前記アームの作動が可能となるようにしたことを特徴とする走行型ロボット。
    A housing having a left portion and a right portion and having a gap portion penetrating in the vertical direction and formed in a substantially U shape;
    An outer peripheral surface provided on each outer surface of the left part and the right part of the casing and serving as a grounding surface is located outside the left part and the right part, and the outer portion of the casing is located on the casing. Is a traveling part that is arranged without protruding, and is composed of a crawler belt obtained by laminating and sewing para-aramid fibers so as to cover the outer peripheral surface of the front and rear balloon tires and the front and rear balloon tires. And
    An arm that is disposed in the gap portion of the housing and can be accommodated between the left portion and the right portion, and swingable with respect to the housing;
    An omnidirectional camera mounted on the hand portion provided on the arm and the back of the hand portion;
    A crawler belt that is wound around an outer periphery along the longitudinal direction of the arm and interlocks with the traveling portion ;
    Comprising
    The arm is composed of an articulated arm, the distal end side is sequentially folded with respect to the proximal end side in each joint portion, and is housed, and is housed in the gap portion.
    A traveling robot characterized in that the arm can be operated even when the front and back are turned upside down with respect to the road surface.
  2. 前記筐体の左部と右部及び走行部とアームとが、それぞれ脱着自在に備えられた構成とされることを特徴とする請求項記載の走行型ロボット。 Wherein the left portion and the right portion and the traveling portion arm of the housing, running type robot according to claim 1, characterized in that it is configured to provided detachably, respectively.
  3. 前記筐体と走行部とは、緩衝装置を介して連結されていることを特徴とする請求項記載の走行型ロボット。 Wherein A housing and traveling unit, the traveling robot according to claim 2, wherein Tei Rukoto coupled via the cushioning device.
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