JP4021907B2 - Traveling device - Google Patents
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Description
本発明は、階段や段差のある走路を自由に走行可能とする走行装置に関する。 The present invention relates to a traveling device that can freely travel on a runway with stairs or steps.
従来の身障者用の車椅子やロボット用の車輪では、階段や段差のある場所では、自由自在に動くことが不可能であり、そのような場合、例えば車椅子では補助員や付添い人がいなければそのような場所では制限されてしまい、自由に走行することができなかった。 Conventional wheelchairs for disabled people and wheels for robots cannot move freely in places with stairs or steps, and in such cases, for example, if there are no assistants or attendants in wheelchairs It was restricted in certain places and I could not drive freely.
階段などの段差走路の走行を可能とする走行装置としては、クローラ式の走行車両がある。例えば、特開平7−40865号公報では、4輪をクローラ式の車輪とし、階段走行時には、階段の傾斜にあわせてクローラ式車輪が傾斜して走行できるようにしたものであり、段差による衝撃を少なくすることができる。 There is a crawler type traveling vehicle as a traveling device that enables traveling on a stepped road such as a staircase. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-40865, four wheels are used as crawler wheels, and when traveling on stairs, the crawler wheels can travel while being inclined in accordance with the inclination of the stairs. Can be reduced.
しかしながら、この場合には階段走行時に車両も傾斜した状態で走行することとなり、車両も傾斜してしまう。そこで、特開平14−284049号公報では、4輪がクローラなどの長尺な車輪体とし、階段走行時には、その階段の傾斜にあわせてクローラ式の車輪体のみを傾斜させて走行できるように平行クランク機構を設け、椅子や荷台を平行に保ったまま走行できるようにしたものである。これにより不安定感がなくなり、乗り心地を改善できた。
しかしながら、前記のような従来のクローラ式走行装置においては、階段の傾斜にあわせてクローラ式車輪を傾斜させて走行するものであるため、クローラ車輪(クローラベルト)と階段との接地部分は、階段の角部分のみであるため、すべり易いという問題があった。 However, in the conventional crawler type traveling apparatus as described above, the crawler type wheels are inclined in accordance with the inclination of the stairs, so that the ground contact portion between the crawler wheels (crawler belt) and the stairs is the stairs. There is a problem that it is easy to slip because there is only the corner portion.
階段走行時に、走行車両が滑るということは、非常に危険である。クローラベルトの外面に滑り止めとして凹凸部を設けたとしても、平地走行時にその凹凸部は磨耗するため、その磨耗を絶えずチェックして階段走行しなければかえって危険である。 It is very dangerous that a traveling vehicle slips when traveling on stairs. Even if an uneven portion is provided on the outer surface of the crawler belt as an anti-slip, the uneven portion is worn when traveling on flat ground, so it is dangerous to check the wear constantly and travel on stairs.
特に 身障者などが使用する電動車椅子などのような、安全性を最優先する車両には適応できない。 In particular, it cannot be applied to vehicles that give top priority to safety, such as electric wheelchairs used by people with disabilities.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、階段走行において、乗り心地が良く、安定して、かつ安全に走行することを可能とする走行装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a traveling device that can travel comfortably, stably and safely in staircase traveling. It is in.
本発明は、上記に示す課題を、以下の手段によって解決することができる。 The present invention can solve the above-described problems by the following means.
請求項1は、左右一対のクローラ式の走行車輪からなる走行装置において、主車輪軸を中心にして十字状となる従動輪フレームが設けられ、該従動輪フレームの先端部に各々従動輪が取り付けられ、該4つの従動輪と、クローラベルトを駆動するための駆動輪との5輪でクローラベルトを緊張させてなるクローラ式の走行車輪と、該従動輪フレームを回転駆動させる駆動手段が備えられていることを特徴とする走行装置である。 According to a first aspect of the present invention, in a traveling device comprising a pair of left and right crawler type traveling wheels, a driven wheel frame having a cross shape is provided with the main wheel shaft as a center, and the driven wheels are attached to the distal end portions of the driven wheel frame A crawler type traveling wheel formed by tensioning the crawler belt with five wheels including the four driven wheels and a driving wheel for driving the crawler belt, and driving means for rotationally driving the driven wheel frame. This is a traveling device.
該従動フレームは、十字状に主車輪軸を中心に放射状に十字方向に延出したフレームであり、その先端に各々従動車輪が取り付けられている。従動輪の外周は、無限軌道であるクローラベルトが巻かれ、クローラベルトの駆動輪の回転により、クローラベルトが回転し、走行するものである。通常走行では、4つの従動輪の中の2輪がクローラベルトと共に接地して走行し、階段部を走行する場合には、従動輪フレーム駆動手段により従動輪フレームが回転するのに従って、クローラベルトとともに階段の段差に従動輪が1輪ずつ乗り上げていくことで登っていくことができる。 The driven frame is a frame extending in a cross shape in a cross shape radially about the main wheel shaft, and each of the driven wheels is attached to the tip of the frame. A crawler belt, which is an endless track, is wound around the outer periphery of the driven wheel, and the crawler belt rotates by the rotation of the driving wheel of the crawler belt and travels. In normal running, two of the four driven wheels are grounded together with the crawler belt, and when traveling on the staircase, along with the crawler belt as the driven wheel frame is rotated by the driven wheel frame driving means. You can climb by following the steps of the stairs.
この場合には、階段との接触は、階段の角部ではなく、階段の各段の上面にしっかりと従動輪がクローラベルトとともに接地するため、階段の傾斜が急な場合に滑ってしまうという問題は解消される。 In this case, the contact with the staircase is not at the corner of the staircase, but the driven wheel is firmly grounded with the crawler belt on the upper surface of each step of the staircase, so that it slips when the staircase slope is steep. Is resolved.
請求項2は、前記の従動輪フレームは、両端部に従動輪が取り付けられた2本の支持バーが十字状に車輪軸に設けられ、該支持バーは、車輪軸に対して支持バーの軸方向に移動可能なスライド軸受が設けられ、かつ、移動した場合には元の位置に戻ろうとする復帰手段が設けられていることを特徴とする走行装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the driven wheel frame, two support bars to which driven wheels are attached at both ends are provided on the wheel shaft in a cross shape, and the support bar is an axis of the support bar with respect to the wheel shaft. A traveling device is provided with a slide bearing that is movable in a direction, and is provided with return means for returning to the original position when moved.
該2本の支持バーは、車輪軸に対して十字状に取り付けられ、2本の指示バーが独立してその支持バーの軸方向に一定範囲で移動可能に取り付けられ、かつ、各々に元に戻ろうとする復元手段が設けられているものである。 The two support bars are attached in a cross shape with respect to the wheel shaft, and the two instruction bars are independently attached so as to be movable within a certain range in the axial direction of the support bar. A restoring means for returning is provided.
該支持バーは、車輪軸を挟んだ状態で、一定範囲において移動可能となるように、長穴状の軸受けによるスライド軸受けを設けたものなどでも良い。 The support bar may be provided with a slide bearing using a long-hole bearing so that the support bar can be moved within a certain range with the wheel shaft interposed therebetween.
請求項3は、前記の走行装置に姿勢制御手段が設けられていることを特徴とし、左右一対の走行車輪でバランスを保って走行できる自立走行可能な走行装置である。 According to a third aspect of the present invention, the traveling device is provided with posture control means, and is a traveling device capable of traveling independently while maintaining a balance between a pair of left and right traveling wheels.
該姿勢制御手段は、各種のロボットなどに使用されている各種姿勢制御手段が使用できる。例えば、ジャイロセンサーと、バランスアームをマイコン制御したものでも良い。 As the posture control means, various posture control means used in various robots can be used. For example, a microcomputer control of a gyro sensor and a balance arm may be used.
姿勢制御することで、左右一対のクローラ式車輪は自立状態を維持して走行することができ、凹凸を有する階段面などでも安定した走行を可能とする。 By controlling the posture, the pair of left and right crawler wheels can run while maintaining a self-supporting state, and stable running is possible even on a stepped surface having irregularities.
請求項4は、前記のクローラ式の走行車輪を主走行車輪とし、左右一対のホイール式で複数の車輪を備えた補助車輪が設けられ、該補助車輪は、その車輪軸に放射状の補助車輪フレームが設けられ、その先端部に各々車輪が取り付けられた多車輪構成で、該補助車輪フレームを回転駆動させる補助車輪フレーム回転駆動手段が設けられており、該クローラ式の主走行車輪が設けられた走行装置と、該ホイール式の補助車輪が設けられた補助走行装置とは、バランスアームで連結され、姿勢制御手段によりバランスが保たれて走行することを特徴とする走行装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the crawler type traveling wheel is a main traveling wheel, and a pair of left and right wheel type auxiliary wheels having a plurality of wheels are provided, and the auxiliary wheel has a radial auxiliary wheel frame on its wheel shaft. And provided with auxiliary wheel frame rotation driving means for rotationally driving the auxiliary wheel frame, and provided with the crawler type main traveling wheel. The traveling device and the auxiliary traveling device provided with the wheel-type auxiliary wheel are connected by a balance arm and travel while maintaining a balance by the posture control means.
該補助車輪は、放射状の補助車輪フレームに複数の車輪が設けられたものであれば良く、例えば、上記の請求項3に示すような3輪タイプでも良く、4輪タイプや5輪タイプでも良い。
The auxiliary wheel only needs to have a radial auxiliary wheel frame provided with a plurality of wheels. For example, the auxiliary wheel may be a three-wheel type as shown in
クローラ式の走行車輪が主走行車輪であり、補助車輪は、クローラ式走行車輪のみの場合よりもより安定して走行させるためのものであり、左右2輪のクローラ式走行装置と、左右2輪の補助車輪走行装置とがバランスアームで連結されて4輪の走行装置として走行するため、姿勢制御手段が停止しても、倒れる心配はない。
本発明は、特に座席や荷台などが設けられた走行装置に適したものであり、傾斜面や階段などを走行する場合においても、座席や荷台においては、姿勢制御手段により、水平が保たれ、安全に走行できるものである。クローラベルトは、ゴム製や樹脂製などの弾性材を用いることが好ましい。
The crawler type traveling wheel is the main traveling wheel, and the auxiliary wheel is for traveling more stably than the case of using only the crawler type traveling wheel. Since the auxiliary wheel traveling device is connected by a balance arm and travels as a four-wheel traveling device, there is no fear of falling even if the attitude control means stops.
The present invention is particularly suitable for a traveling device provided with a seat, a cargo bed, etc., and even when traveling on an inclined surface, a staircase, etc., the seat and the cargo bed are kept level by the attitude control means, It can be driven safely. The crawler belt is preferably made of an elastic material such as rubber or resin.
請求項5は、前記のクローラ式またはクローラ式とホイール式の両方が組み合わされた走行装置が設けられたことを特徴とする電動車椅子である。 A fifth aspect of the present invention is an electric wheelchair characterized in that a traveling device in which the crawler type or the crawler type and the wheel type are combined is provided.
車椅子の場合には、高度な安全性が要求されるため、2輪よりも4輪構成の方が好ましい。特に、階段などでの走行において、いかなる状態においても、転倒の危険性を回避する必要があるため、姿勢制御手段が停止しても転倒の心配がないのもが良く、たとえば、前輪の2輪が上記に示すようなクローラ式走行車輪であり、後輪はホイール式走行車輪としても良い。 In the case of a wheelchair, since high safety | security is requested | required, the 4 wheel structure is more preferable than 2 wheels. In particular, since it is necessary to avoid the risk of falling in any state when traveling on stairs, it is good that there is no fear of falling even if the attitude control means stops. Is a crawler type traveling wheel as described above, and the rear wheel may be a wheel type traveling wheel .
特に階段での走行においては、従来のクローラ式の走行装置とは異なり、階段面に対して1段ずつ確実に登ることができ、滑るなどの心配がなく、安心して昇降できる。 In particular, when traveling on stairs, unlike conventional crawler-type traveling devices, it is possible to climb up one step at a time relative to the staircase surface, and there is no concern about slipping and the like can be lifted and lowered safely.
請求項6は、前記の前記のクローラ式またはクローラ式とホイール式の両方が組み合わされた走行装置が設けられたことを特徴とする自立走行ロボットである。 A sixth aspect of the present invention is a self-supporting traveling robot provided with a traveling device in which the crawler type or a combination of both a crawler type and a wheel type is provided.
ロボットの場合には、走行性を重視する場合には2輪タイプとすることが好ましい。その場合においても、姿勢制御手段により転倒する恐れはなく、段差面の走行も可能であり、室内作業用ロボットとして最適である。 In the case of a robot, it is preferable to use a two-wheel type when traveling performance is important. Even in that case, there is no fear of falling by the posture control means, and it is possible to run on a stepped surface, which is optimal as an indoor work robot.
請求項7は、前記の前記のクローラ式またはクローラ式とホイール式の両方が組み合わされた走行装置が設けられたことを特徴とする運搬装置である。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a transporting device provided with a traveling device in which the crawler type or the crawler type and the wheel type are combined.
2輪、4輪いずれでも良く、水平路面だけではなく、段差面や階段部を確実に走行できるため、工場などにおいて、段差面のあるフロアや各階間での運搬において、段差部での積み替え作業やエレベータなどの必要がなく、直接運搬できる。 Either two or four wheels may be used, and not only on a horizontal road surface, but also on a stepped surface and a staircase, so that it can be transshipped at the stepped portion when transporting between floors with steps or floors in a factory. It can be directly transported without the need for elevators or elevators.
本発明では、以下に示すような効果がある。 The present invention has the following effects.
1)クローラ式車輪が十字状の従動輪フレームを有し、該フレームが回動することで階段を走行するため、階段との接地面積が確保され、階段の段差形状に合わせて従動輪が確実に階段面の上面(水平面)に接地されながら走行するため、従来のクローラ式車輪のような滑りの問題を解消できる。 1) Since the crawler type wheel has a cross-shaped driven wheel frame and the frame rotates, the crawler type wheel travels the stairs, so that a ground contact area with the stairs is secured and the driven wheel is surely matched to the step shape of the stairs. In addition, since the vehicle travels while being grounded to the upper surface (horizontal surface) of the staircase surface, the problem of slipping as in the conventional crawler type wheel can be solved.
2)従動輪フレームに復帰手段が設けられていることにより、階段の段差などの路面の凹凸に対応でき、その衝撃を和らげることができる。 2) By providing the return means on the driven wheel frame, it is possible to cope with road surface irregularities such as steps of stairs and so on, and the impact can be reduced.
3)姿勢制御手段が設けられていることにより、左右一対の走行車輪で自立走行が可能となり、転倒せずに走行することができる。 3) Since the posture control means is provided, it is possible to run independently with a pair of left and right traveling wheels, and to travel without falling.
4)クローラ式の主走行車輪とし、ホイール式の補助車輪が設けられることにより、4輪走行で転倒及び階段などの悪路走行において、より安定性、安全性を高めることができ、信頼性の高い走行装置を実現できる。 4) The crawler-type main traveling wheels are provided and wheel-type auxiliary wheels are provided, so that stability and safety can be further improved in four-wheel traveling on rough roads such as falls and stairs. A high traveling device can be realized.
5)上記のようなクローラ式走行車輪及びホイール式走行車輪を用いることで、階段などでも安心して走行可能な電動車椅子やロボットや運搬装置を実現できる。 5) By using the crawler type traveling wheel and the wheel type traveling wheel as described above, it is possible to realize an electric wheelchair, a robot, and a transport device that can travel safely even on stairs.
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings of the examples.
図1は、本発明によるクローラ式走行車輪を用いた走行装置の一実施例を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a traveling apparatus using crawler traveling wheels according to the present invention.
この走行装置は、ロボットの走行装置として設けた場合の実施例について示すものであり、(1)は正面図であり、(2)は側面図である。 This traveling device is shown as an embodiment in the case where it is provided as a traveling device for a robot. (1) is a front view and (2) is a side view.
姿勢制御装置が内臓されたロボット本体1の架台2に主車輪軸3が設けられ、その左右に一対のクローラ式の走行車輪4が設けられている。
A
左右一対のクローラ式走行車輪4は、主車輪軸3に対して2本の支持バー5a、5bが互いに十字状となるように取り付けられて構成される従動輪フレーム12が設けられており、各支持バー5a、5bの先端に従動輪6が各々取り付けられている。
The pair of left and right crawler
該支持バー5a、5bは、主車輪軸3に対して、支持バーの軸方向に一定範囲において移動可能となるように、軸受部が長穴状となるスライド軸受け7が設けられ、長穴の距離だけスライドできるようになっている。
The support bars 5a and 5b are provided with a
また、移動した場合には、元の状態に復帰するための復帰手段として、主車輪軸3と従動輪軸13との間に、すべて同じ弾性力となるように調整されたばね部材8が各々取り付けられ、バランスを保つように調整されている。
In addition,
また、この従動フレームを回転駆動させるための主車輪軸駆動モータ9が設けられ、クローラベルト10を回転駆動させるためのベルト駆動輪11が設けられ、ベルト駆動モータ14で駆動される。
Also, a main wheel shaft drive motor 9 for rotating the driven frame is provided, and a
図2は、図1に示すクローラ式走行車輪を用いた走行装置の階段走行状態を示す該略図である。以下にその階段走行手順について説明する。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a staircase traveling state of a traveling device using the crawler traveling wheels shown in FIG. The staircase traveling procedure will be described below.
(1)平坦部走行では、図のように、2輪の従動輪〔1〕と従動輪〔4〕がクローラベルト10とともに接地して、ベルト駆動輪11によるクローラベルト10の駆動により走行するが、階段の直前部でセンサー(省略)などにより検知し、一旦停止する。
(1) In the flat section traveling, as shown in the figure, the two driven wheels [1] and the driven wheel [4] are grounded together with the
(2)(1)の状態から、主車輪軸駆動モータ9を起動させ、従動輪フレーム12を回転駆動させる。このとき、クローラベルト10の回転は、従動輪フレーム12の回転に追随するように同期させる。
(2) From the state of (1), the main wheel shaft drive motor 9 is started and the driven
(3)従動輪フレーム12の回転により、図に示す4つの従動輪の中の従動輪〔2〕が階段の1段目の上面(水平面)に乗り上げる。
(3) By the rotation of the driven
(4)さらに従動輪フレーム12を回転させることにより、従動輪1が引き上げられ、さらに従動輪〔3〕が次の段に進む。
(4) By further rotating the driven
(5)さらに従動輪フレーム12が回転し、従動輪〔3〕が2段目に乗り上げる。
(5) The driven
(6)、(7)同様に、さらに次々と階段を登り、階段の最上段(6段)まで登る。 (6) In the same way as (7), climb the stairs one after another and climb to the top (6th) of the stairs.
このように、階段の各段の上面(水平面)に従動輪をクローラベルト10とともに接地させて登ることができるため、傾斜が急であっても滑ることがなく、確実にのぼることができる。
In this way, since the driven wheel can be grounded together with the
また、姿勢制御装置を内蔵しているため、ロボット本体は、立位を保ち安定して階段をのぼることができる。 In addition, since the posture control device is built in, the robot body can stand upright and climb the stairs stably.
図3は、本発明によるホイール式走行車輪を用いた走行装置の参考例を示す概略図である。 FIG. 3 is a schematic view showing a reference example of a traveling device using a wheel-type traveling wheel according to the present invention.
この走行装置は、ロボットの走行装置として設けた場合の参考例について示すものであり、(1)は正面図であり、(2)は側面図である。(3)は、走行時を示す側面図である。 This traveling device is shown for a reference example when it is provided as a traveling device for a robot, (1) is a front view, and (2) is a side view. (3) is a side view showing a traveling time.
ロボット本体20に主車輪軸21が設けられ、該主車輪軸21に3方向に放射状に突出する多車輪フレーム22が設けられ、その先端部に走行車輪23が取り付けられている。
A
該主車輪軸21には駆動ギア24が設けられ、ロボット本体20に内臓される駆動モータで駆動ギア24を駆動し、多車輪フレーム22を回転させる。
The
また、各走行車輪23は、各々独自に駆動モータを内臓しており、各々単独で走行車輪が回転駆動される。
In addition, each traveling
停止時は、(2)のように、3輪中の2輪を接地させると、安定性が良く、(3)に示すように、平坦面の走行においては、左右1輪ずつで走行することが可能であり、走行性とともに操舵性が良好となる。 When stopping, if two of the three wheels are grounded as shown in (2), the stability will be good, and as shown in (3), when driving on a flat surface, drive one wheel on each side. Therefore, the steering performance as well as the running performance is improved.
図4は、図3に示すホイール式走行車輪を用いた走行装置の階段走行状態の参考例を示す概略図である。以下にその階段走行手順を説明する。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a reference example of the staircase traveling state of the traveling device using the wheel-type traveling wheel illustrated in FIG. 3. The stairs running procedure will be described below.
(1)平坦面の走行においては、図3の(2)に示すように左右1輪ずつで走行し、階段部の手前においてセンサーなどで段差を検地し、一旦停止し、多車輪フレーム22を回転させて、走行車輪〔2〕を階段の1段目の上面(水平面)に乗り上げる。階段走行時の多車輪フレーム回転時には、各走行車輪23はロック状態とする。
(1) When traveling on a flat surface, as shown in (2) of FIG. 3, the vehicle travels on each of the left and right wheels, detects a level difference with a sensor or the like before the staircase, stops temporarily, Rotate and run the traveling wheel [2] on the upper surface (horizontal plane) of the first step of the stairs. Each traveling
(2)この状態から、さらに多車輪フレーム22を回転させ、走行車輪〔1〕を引き上げ、次の段へと進む。階段の各段の間隔に応じて、走行車輪〔2〕を駆動して次の段とのタイミングを合わせるようにしても良い。
(2) From this state, the
(3)さらに多車輪フレーム22を回転させて、次の段の上面(水平面)に走行車輪〔3〕を乗り上げる。
(3) The
(4)同様に、さらに多車輪フレーム22を回転させて、走行車輪〔2〕を引き上げて、次の段へと順次登っていく。
(4) Similarly, the
このように、多車輪フレームにより階段走行することで、安全、確実に階段走行ができる。なお、ロボット本体は、姿勢制御装置を内蔵することにより、階段走行時でもバランスを保ち、倒れることなく、安定して姿勢を維持できる。 In this way, the stairs can be safely and reliably performed by stairs using the multi-wheel frame. In addition, the robot main body can maintain a posture stably without falling down by maintaining a balance even when running on stairs by incorporating a posture control device.
図5は、本発明によるクローラ式主車輪とホイール式補助車輪を用いた電動車椅子の一実施例を示す概略図である。 FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of an electric wheelchair using a crawler main wheel and a wheel auxiliary wheel according to the present invention.
本実施例は、電動車椅子の走行装置として設けた場合の実施例について示すものであり、(1)は側面概略図であり、(2)、(3)は座席部の姿勢制御部分を示す概略図である。 The present embodiment shows an embodiment in the case of being provided as a traveling device for an electric wheelchair, (1) is a schematic side view, (2) and (3) are schematic views showing a posture control portion of a seat portion. FIG.
本体フレーム30上に椅子本体31が設置され、姿勢制御装置38により、ジャイロセンサーなどで姿勢を検知し、椅子本体31の脚部分と背板部分に各々設けられた、調節アーム32、33、34を制御し、姿勢に応じてバランス調整される。39はバッテリー電源である。
A
この走行装置は、前記の図1に示すようなクローラ式の走行車輪35を主車輪とし、前記の図3に示すようなホイール式の多車輪フレームによる補助車輪36とで構成される。クローラベルトはゴム製のものを使用する。
This traveling device is composed of a
車椅子などのように、障害者などに使用される場合には、特別な安全性が要求されるものであり、前記の図1や図3に示す2車輪ではなく、主車輪2輪35と補助車輪1輪36で3車輪構成とし、より安全性、安定性を高めるようにしたものである。
When used for a disabled person such as a wheelchair, special safety is required, and the two
該補助車輪36は、より安定性の高い4つの車輪による多車輪フレームによるホイール式補助車輪である。本実施例では駆動手段は設けられていないが必要に応じて取り付けても良い。
The
図5(2)に示すように、本体フレーム30の前方の左右に一対のクローラ式の主車輪35を設け、本体フレーム30の後部に、バランスアーム37により連結される多車輪フレームによる補助車輪36を設けた。
As shown in FIG. 5 (2), a pair of crawler-type
バランスアーム37は、クランク機構からなり、姿勢制御手段となる椅子31の背板の調節アーム34と連動して椅子31の姿勢を制御するものであり、衝撃吸収用のスプリング40が設けられている。
The
平坦面での走行においては、主車輪であるクローラ式走行車輪35のゴム製クローラベルトの回転で走行し、調節アーム32、33、34および補助車輪36でバランスを調整しながら走行する。
また、図5(3)に示すように、姿勢制御装置と連動するエアーシリンダーなどの調整アームによる構造としても良い。
In traveling on a flat surface, the vehicle travels by rotating the rubber crawler belt of the
Moreover, as shown in FIG. 5 (3), it is good also as a structure by adjustment arms, such as an air cylinder linked with an attitude | position control apparatus.
図6は、図5のクローラ式主車輪とホイール式補助車輪を用いた電動車椅子の階段走行状態を示す概略図である。以下にその階段走行手順を説明する。 FIG. 6 is a schematic view showing a staircase running state of an electric wheelchair using the crawler main wheel and the wheel auxiliary wheel of FIG. The stairs running procedure will be described below.
(1)センサーなどで階段部を検知し、その手前で一旦停止し、主車輪35の従動輪フレームを回転させ、ゴム製クローラベルトはその回転に同期させる。
(1) The staircase is detected by a sensor or the like, temporarily stops before that, the driven wheel frame of the
(2)従動輪フレームの回転により、従動輪〔2〕が階段の上面(水平面)にゴム製クローラベルトとともに乗り上げて登っていく。 (2) By the rotation of the driven wheel frame, the driven wheel [2] rides on the upper surface (horizontal surface) of the stairs together with the rubber crawler belt and climbs.
(3)さらに従動輪フレームを回転させ、従動輪〔1〕を引き上げ、さらに従動輪〔3〕を次の段の上面(水平面)にゴム製クローラベルトとともに乗り上げで登っていく。 (3) The driven wheel frame is further rotated, the driven wheel [1] is pulled up, and the driven wheel [3] is climbed on the upper surface (horizontal surface) of the next stage together with the rubber crawler belt.
(4)さらに従動輪フレームを回転させ、同様にして順次階段を登っていく。補助車輪36は、バランスアームにより、椅子31の姿勢を制御しながら追従して走行する。階段部の走行は、多車輪フレームの回転により4つの車輪が各々段差に乗り上げて登っていく。
(4) The driven wheel frame is further rotated and the stairs are sequentially climbed in the same manner. The
このように、クローラ式走行車輪で確実に階段をのぼることができ、椅子の姿勢制御は、補助車輪36とバランスアーム37とで行い、微調整は調整アーム32,33,34で行われるため、安全で乗り後心地の良い階段走行を実現できる。
Thus, the stairs can be reliably climbed with the crawler type traveling wheels, the chair posture control is performed by the
また、本実施例では障害者が乗り心地良く走行できる電動車椅子を例に説明したが、工場や倉庫などで段差部や凹凸部の多い場所へ荷物を移送する場合などの運搬車などにも使用できる。 In this example, an electric wheelchair that allows people with disabilities to ride comfortably has been described as an example, but it can also be used for transporting vehicles such as when transporting luggage to places with many steps or irregularities in factories or warehouses. it can.
図7は、凹凸の悪路走行時のクローラ式主車輪の参考例を示す概略図である。路面50に石41などの凸部がある場合の走行においては、その石41にクローラベルト42が乗り上げると、クローラベルト42のみが当接する場合には、そのまま石41の部分によりクローラベルト42が凹むこととなり、従動輪43の部分が石41に当接する場合には、クローラベルト42が凹むとともに、スライド軸受け44とばね部材45により、支持バー46が当接した従動輪43と反対側(矢印方向)にスライドして凹み、衝撃を吸収するとともにクローラベルト42の緊張状態を維持できるようになっている。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a reference example of a crawler main wheel when traveling on a rough rough road. In traveling when the
クローラ式の走行車輪における最大の問題は、悪路の走行時において、そのクローラベルトの緩みにより外れてしまうという問題があったが、このようなクローラベルト42は、従動輪43が単純に凹んで衝撃を吸収するものではなく、従動輪43が衝撃を吸収する時にクローラベルト42が緩まないようになっているため、走行中にクローラベルト42が外れてしまうという問題がなく、安定して走行できる。
The biggest problem in the running wheels of the crawler, at the time of traveling a rough road, but there is a problem that out by loosening of the crawler belt,
図8は、左右独立駆動装置の実施例を示す図である。(1)は原理図である。
この図ではクローラ式走行車輪、あるいはホイール式走行車輪のいずれの場合においても、左右の走行車輪が独立して駆動させることができるようになっている。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the left and right independent drive device. (1) is a principle diagram.
In this figure, the left and right traveling wheels can be driven independently in either case of a crawler type traveling wheel or a wheel type traveling wheel.
主車輪軸は、2重構造の中軸60a、60bと外軸66a、66bとで構成され、外軸66a、66bが従動輪の全体の回転駆動(左右独立して駆動させる)であり、中軸60a、60bは従動輪の個々の駆動(左右独立して駆動させる)ができるようになっている。
The main wheel shaft is composed of a double-structured
左右の中軸60a、60bは、中心でベアリング61によるカップリングギア62で連結されており、同軸線上で互いに独立して回転できるようになっている。また、中軸60a、60bの両端部にはギア63a、63bが設けられ、従動輪64a、64bに設けられる、独立駆動ギア65a、65bを駆動できるようになっている。中軸のカップリングギア62は、左右中軸60a、60bを独立して駆動するための駆動ギア72と駆動モータ73が設けられている。また、74a、74bは中軸のディスクブレーキである。
The left and right
外軸66a、66bは、中軸60a、60bを軸心とした筒状の軸であり、これら中軸と外軸とは互いに独立して回転できる軸受け67が設けられており、該外軸の中心側にギア68a、68bが設けられ、該ギア68a、68bを駆動する駆動ギア69a、69bと駆動モータ70a、70bとが設けられている。該外軸の両端部は、フランジ71a、71bとなっており、このフランジに前記の従動輪の車軸が軸支されている。
The
このように構成された左右独立駆動装置は、左右の中軸駆動モータ73a、73bにより、左右の従動車輪を独立して駆動させることができ、左右の外軸駆動モータ70a、70bにより、左右の多車輪全体を独立して駆動させることが出来るものである。実際の例としては、図8(2)に示すようになり、イスの左右に独立して駆動機構を構成しても良い。
The left and right independent drive device configured as described above can independently drive the left and right driven wheels by the left and right middle
図9は、従動車輪または走行車輪の独立駆動機構を示す概略図である。
この独立駆動機構は、多車輪の各車輪を独立して駆動する場合と、各車輪の回転を固定して多車輪全体で駆動させる場合とに切り替えるための独立駆動機構である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an independent drive mechanism for driven wheels or traveling wheels.
This independent drive mechanism is an independent drive mechanism for switching between a case where each wheel of a multi-wheel is driven independently and a case where the rotation of each wheel is fixed and the whole wheel is driven.
(1)に示すように、中心に車軸が固定された2枚の円板80a、80bで車輪81を挟むように軸支しており、該2枚の円板80a、80bの間で4車輪81の外側に、駆動切替板83が設けられている。該駆動切替板83は、(3)に示すように、車輪81の各軸84が貫通し、外側の円板80aに対して一定角度のみ回転できるような、長孔状の貫通孔85が設けられている。また、この駆動切替板83の外面側と、2枚の円板の外側円板80aの内側には、各々対応する位置にカム状突部86a、86bが設けられ、駆動切替板83が回転してカム状突部86aと86bとがかみ合うことで該駆動切替板83が内側、すなわち、車輪81側に押し付けられ、(2)に示すように、車輪の回転を固定する。これにより、多車輪を固定して、多車輪全体での回転駆動となる。
As shown in (1), two
図10は、車椅子走行車両の実施例であり、(1)は前後両方の車輪がクローラ式走行装置90となっており、(2)は、前輪が4車輪のホイール式走行装置91であり、後輪はクローラ式走行装置90となっている。
FIG. 10 is an embodiment of a wheelchair traveling vehicle, (1) is a
図11は、傾斜走行における椅子95の姿勢制御機構を示す概略図である。(1)は平坦地93の走行状態を示し、(2)は傾斜面94の走行状態を示す。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a posture control mechanism of the
身体障害者や老人などでは、特に傾斜走行において、その傾斜に対応する姿勢をとることが困難である。この走行装置では、乗車椅子に姿勢制御装置が設けられており、傾斜走行においても、乗車椅子は、まったく傾斜せずに水平が保たれるようになっており、走行車体は、傾斜面に合わせて傾斜するが、乗車椅子95に設けられた姿勢制御装置により乗車椅子95の固定部96を支点として水平を保つように制御されるものである。
It is difficult for a physically handicapped person or an elderly person to take a posture corresponding to the inclination, particularly in the case of inclined running. In this traveling device, the riding wheelchair is provided with a posture control device, and even in inclined traveling, the riding wheelchair is kept horizontal without being inclined at all, and the traveling vehicle body is adapted to the inclined surface. However, it is controlled by a posture control device provided in the riding
図12は、クローラ式走行装置における、キャタピラーの構造を示す図である。従来のキャタピラーは、重量物などを載せて運ぶための構造であり、強度を重視した構造となっているため、身障者や老人が乗車する車椅子車両には適していない。 FIG. 12 is a diagram showing a structure of a caterpillar in the crawler type traveling device. A conventional caterpillar is a structure for carrying heavy objects and the like, and has a structure that emphasizes strength. Therefore, it is not suitable for a wheelchair vehicle on which a disabled person or an elderly person gets.
本例のキャタピラー97は、ゴム製のクローラであり、静かであり安全である。接地部品98、99はゴム製とし、接続部品100のみを金属製としたものである。
The
図13は、電動式車椅子に使用するバッテリーなどの充電に使用できる効率的な風力発電装置の実施例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of an efficient wind power generator that can be used for charging a battery or the like used in an electric wheelchair.
本実施例は、格納ドーム110の頂部に垂直軸を有する風を受けるための回転翼が設けられ、該回転翼の回転力で発電するための発電装置と、回転翼の風受面積を調整するための回転翼制御装置とが設けられている。
In this embodiment, a rotor blade for receiving wind having a vertical axis is provided at the top of the
この風力発電装置は、風の弱いときと強いときで、回転翼の形状を変化させて風受面積を調整できる構造となっている。この回転翼は、垂直翼と水平翼とで構成されており、各垂直翼と水平翼は、風受面積を変化させることができるように、該格納ドームの頂部から突出し、展開させるための駆動機構が設けられている 。 This wind power generator has a structure in which the wind receiving area can be adjusted by changing the shape of the rotor blades when the wind is weak and strong. This rotary wing is composed of vertical wings and horizontal wings, and each vertical wing and horizontal wing protrudes from the top of the containment dome so that the wind receiving area can be changed, and is a drive for deployment. A mechanism is provided.
図に示すように、油圧装置111により、上下に駆動する垂直翼112と、水平方向に展開する水平翼113が設けられ、格納ドーム110の中心に主回転軸114が設けられている。該主回転軸114には、駆動伝達ギア115を介して発電装置と、回転翼を伸縮、展開駆動させるための動翼制御装置117に連結されている。
As shown in the figure, a
該発電装置は、主回転軸114の回転を調整して発電機116に伝えるための機械式調速機118と、発電機116と、発電機116の回転を制御するためのエアー式調速機119と、図示しないコンプレッサーと図示しないエアータンクとが設けられている。
The power generator includes a
該動翼制御装置117は、垂直翼112を駆動させる油圧シリンダーを駆動させる油圧装置111が設けられ、該油圧装置111の駆動源として、主回転軸114の回転力を利用できるようになっており、回転翼が回転していない、起動時などのためのバッテリー(図示しない)が設けられている。
The moving
回転翼は、主回転軸114に対して垂直に上下駆動できる垂直翼112と、主回転軸114に対して水平方向に展開される水平翼113とで構成されている。
The rotary blades are composed of a
風が弱いときは、垂直翼112が上昇し、水平翼113が図14(2)に示すように、水平方向に広がる。風が強いときは、垂直翼112が下降して格納ドーム頂部内に収納され、水平翼113は、図14(1)に示すように、収納される。
When the wind is weak, the
図15は、回転翼(垂直翼112と水平翼113)の駆動機構を示す図である。本実施例では、垂直翼112と水平翼113は、連動するようになっている。動翼制御装置117により油圧装置111が作動し、垂直翼112が押し上げられると、図14(2)に示すように、水平翼113が広がる。
FIG. 15 is a diagram showing a driving mechanism of the rotary blades (
垂直翼112の上方部分は、水平板状となっているが、その下部側はねじれており、垂直翼112の上昇により、水平翼113の展開アーム200に連結されたガイドローラー201がねじれに沿って移動し、その移動にしたがって、水平翼113が展開するものである。なお、この水平翼と垂直翼の連動手段は、連動できるものであればいずれでも良く、大型で重量物の場合などでは、垂直翼の上昇に連動してギヤ機構で水平翼を展開できるようにしても良い。
The upper part of the
このように、風の強さにより、回転翼の風受面積を調整できるため、効率の良い発電を行うことができる。また、垂直翼112と水平翼113が連動するので、別々に駆動手段を設ける必要がない。
Thus, since the wind receiving area of the rotor blade can be adjusted by the strength of the wind, efficient power generation can be performed. Further, since the
本発明のクローラ式、及びクローラ式とホイール式の両方が組み合わされた走行車輪を用いた走行装置は、凹凸の激しい悪路走行にも有効であり、例えば、砂漠や岩路や海底や月面などの走行車両として適用可能である。 The crawler type of the present invention and the traveling device using the traveling wheel in which both the crawler type and the wheel type are combined are also effective for traveling on rough roads with severe irregularities, for example, deserts, rocky roads, the seabed and the moon surface. It can be applied as a traveling vehicle.
1 ロボット本体
3 主車輪軸
4 クローラ式走行車輪
5a、5b、46 支持バー
6、43 従動輪
7、44 スライド軸受け
8、45 ばね部材
9 主車輪軸駆動モータ
10、42 クローラベルト
11 ベルト駆動輪
12 従動輪フレーム
13 従動輪軸
14 ベルト駆動モータ
20 ロボット本体
21 主車輪軸
22 多車輪フレーム
23 走行車輪
24 駆動ギア
30 本体フレーム
31 椅子本体
32、33、34 調節アーム
35 主車輪
36 補助車輪
37 バランスアーム
38 姿勢制御装置
39 バッテリー電源
40 スプリング
41 石
60a、60b 中軸
61 ベアリング
62 カップリングギア
63a、63b ギア
64a、64b 従動輪
65a、65b 独立駆動ギヤ
72 駆動ギア
73 駆動モータ
74a、74b ディスクブレーキ
80a、80b 円板
83 駆動切替板
86a、86b カム状突部
110 格納ドーム
111 油圧装置
112 垂直翼
113 水平翼
114 主回転軸
115 駆動伝達ギア
116 発電機
117 動翼制御装置
118 機械式調速機
119 エアー式調速機
200 展開アーム
201 ガイドローラー
DESCRIPTION OF
Claims (7)
主車輪軸を中心にして十字状となる従動輪フレームが設けられ、該従動輪フレームの先端部に各々従動輪が取り付けられ、該4つの従動輪とクローラベルトを駆動するための駆動輪との5輪でクローラベルトを緊張させてなるクローラ式の走行車輪と、該従動輪フレームを回転駆動させる駆動手段が備えられていることを特徴とする走行装置。 In a traveling device comprising a pair of left and right crawler traveling wheels,
Driven wheel frame as a cross-shaped around the main wheel shaft are provided, each driven wheel is mounted on the distal end portion of the driven wheel frame, a drive wheel for driving the four driven wheels and crawler belts A traveling apparatus comprising: a crawler type traveling wheel formed by tensioning a crawler belt with five wheels; and a driving unit that rotationally drives the driven wheel frame.
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