JP4779061B1 - 作業ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】車軸が傾いた場合であっても、車台の傾きを抑制し、安定した映像が得られる作業ロボットを提供する。
【解決手段】ロボット本体２と遠隔監視装置とからなり、このそれぞれが送信機及び受信機を備え、撮影装置の映像や操作信号を互いに送受信する作業ロボットであって、ロボット本体２は、車台４と車台４に載置される撮影装置と前後輪７，８と前輪駆動機構５と後輪駆動機構６とを備え、各駆動機構５，６は、前後輪７，８を駆動するモータと操舵機構とを備え、両駆動機構は遠隔監視装置で操作可能である。車台４の前後端部及び各駆動機構の一方には軸部が、他方には軸受部がそれぞれ設けられていて、各駆動機構が車台４に対し回転自在に連結されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、遠隔操作により路面の凹凸や障害物を乗り越えて走行する作業ロボットに関する。

従来、地震等による倒壊家屋内の人命救助や、床下、屋根裏等での白アリ防除等には、撮影装置を搭載し、遠隔操作により走行する作業ロボットを利用することが提案されている。かかる作業ロボットは、凹凸の激しい路面や瓦礫等の障害物を乗越えて走行する必要があるため、各種の工夫がなされている。
例えば、車体を左右のフレーム部と中央フレーム部に３分割して、各フレーム部を互いに傾動可能に連結し、左右の前輪又は後輪の片方が障害物に乗り上げると、その車輪側のフレーム部が後部に設けられた幅方向に延びる回動軸部を支点にして上方へ回動することで、常に４輪が接地するよう構成された作業ロボットが提案されている（特開２００５−３３４３５５号公報参照）。

特開２００５−３３４３５５号公報

しかし、この提案の作業ロボットは、各フレーム部が、後部において回動軸部で連結されているため、後輪が障害物に乗り上げた場合、どうしても車体が傾いてしまう。従って、撮影装置を搭載して利用する場合には撮影した映像も傾いてしまうため、映像上の上下が不明確になり、現場の状況が把握しにくい。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、車輪が障害物に乗り上げて車軸が傾いた場合であっても、車台の幅方向の傾きを抑制することができる作業ロボットを提供することを目的とする。

前記課題を解決するためになされた発明は、ロボット本体と遠隔監視装置とからなり、前記ロボット本体及び前記遠隔監視装置には、これらの間で送受信するための送信機及び受信機をそれぞれ備え、前記ロボット本体に設けた撮影装置で撮影した映像を前記遠隔監視装置に設けた受信機で受信し、前記遠隔監視装置に設けた操作部からの操作信号を前記ロボット本体に設けた受信機で受信するように構成された作業用ロボットであって、前記ロボット本体は、車台と、前記車台に載置される前記撮影装置と、左右の前輪と、前輪駆動機構と、左右の後輪と、後輪駆動機構とを備え、前記前輪駆動機構には左右の前輪を駆動する前輪モータと左右の前輪を操舵する前輪操舵機構とが設けられている一方、前記後輪駆動機構は左右の後輪を駆動する後輪モータと左右の後輪を操舵する後輪操舵機構とが設けられ、前記両駆動機構が前記遠隔監視装置の操作部により操作可能に構成されており、前記車台の前端部及び前記前輪駆動機構のいずれか一方には車台前後方向に延びる前側軸部が、他方には前記前側軸部をその軸芯回りに回転可能に支持する前側軸受部がそれぞれ設けられているとともに、前記車台の後端部及び前記後輪駆動機構のいずれか一方には車台前後方向に延びる後側軸部が、他方には前記後側軸部をその軸芯回りに回転可能に支持する後側軸受部がそれぞれ設けられており、前記車台と前記前輪駆動機構及び前記後輪駆動機構との間には、前記両軸部回りの車台の揺れを抑制する前側緩衝機構及び後側緩衝機構がそれぞれ設けられており、前記各緩衝機構が左右一対の弾性体を備え、前記各弾性体の一端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の一方の偏心部において、その軸芯を通る鉛直面について対称となる位置でそれぞれ回動可能に支持されている一方、他端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方にその軸芯を通る鉛直面について対称となる位置においてそれぞれ回動可能に支持されていて、前記軸部とこの軸部を支持する前記軸受部とが互いに相対回転した際に前記一対の弾性体の一方を伸長し他方を収縮させ、その各弾性体の伸縮による弾性力によって前記車台の揺れを抑制しており、
前記左右一対の弾性体はコイルバネであり背面視でＶ字を形成するように設けられていることを特徴とする。

このように、車台と前後輪の駆動機構とが、車台前後方向に延びる軸部と、この軸部を支持する軸受部とを介して回転可能に連結されていることにより、車輪が障害物に乗り上げて車軸が傾いた場合であっても、車台の幅方向の傾きを抑制することができる。また、各駆動機構が車輪の駆動モータと操舵機構とを備えることで、車輪の駆動や操舵のための動力を伝えるクランクやシャフト等が車台と各駆動機構との間を跨ぐことがないため、各駆動機構の車台に対する回転の自由度を高めることができる。

また、前記車台の重心は、平面視で前記両軸部の軸芯を結ぶ線上に位置していることが好ましい。
このように軸芯を結ぶ線上に重心が位置することで、車台の幅方向の水平を、より確実に保つことができる。

また、本発明の作業ロボットは、前記車台と前記各駆動機構との間には、前記両軸部回りの車台の揺れを抑制する緩衝機構がそれぞれ設けられており、前記各緩衝機構が一対の弾性体を備え、前記各弾性体の一端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の一方の偏心部において、その軸芯を通る鉛直面について対称となる位置でそれぞれ支持されている一方、他端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方にその軸芯を通る鉛直面について対称となる位置においてそれぞれ支持されていて、前記軸部とこの軸部を支持する前記軸受部とが互いに相対回転した際に前記一対の弾性体の一方を伸長し他方を収縮させ、その各弾性体の伸縮による弾性力によって前記車台の揺れを抑制している。

各緩衝機構が一対の弾性体を備え、各弾性体の一端が、軸部又はこれを支持する軸受部の一方の偏心部において支持されていることで、車台が傾いて軸部と軸受部とが互いに相対回転した際に、この支持部を軸芯回りに回動させることができる。すると、各弾性体の他端は軸部又はこれを支持する軸受部の他方に支持されているので、一対の弾性体の一方を伸長させ他方を収縮させることができる。こうして各弾性体に生じた弾性力により軸部と軸受部が前記相対回転と反対方向に相対回転して、車台の傾きを抑制する。
また、軸芯を通る鉛直面について対称に弾性体が支持されていることで、左右の弾性体のバランスを容易に取ることができる。
また、ロボット本体の前後にそれぞれ緩衝機構が設けられていることにより、車台の揺れをより抑制することができる。
ここで、「軸芯を通る鉛直面について対称」とは、車台及び各駆動機構が水平な姿勢において対称であることをいう。また「軸部又はこの軸部を支持する軸受部において支持される」とは、軸部又は軸受部と一体として回動する車台又は駆動機構において支持される場合を含むものとする。

また、前記弾性体は、コイルバネである。前記各緩衝機構は、前記コイルばねの伸縮動作を抑制するダンパーを備えることが好ましい。
弾性体がコイルバネであることにより、弾性体（コイルばね）が収縮した際にも弾性力を生じさせることができる。コイルバネの伸縮動作を抑制するダンパーを備えることで、車台の揺れをより効果的に抑制することができる。

また、前記車台と前記各駆動機構との間には、前記両軸部回りの車台の揺れを抑制する緩衝機構がそれぞれ設けられており、前記緩衝機構が、前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の一方に設けられたカム部と、前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方に設けられ前記軸部とこの軸部を支持する前記軸受部とが互いに相対回転した際に前記カム部に押圧されて弾性力を生じ、この弾性力により前記カム部を元の位置に復元させる復元手段とを備え、前記復元手段による復元力によってカム部を介して前記車台の揺れを抑制していてもよい。
このように、軸部又はこれを支持する軸受部の一方に設けられ、軸芯回りに回転するカム部により復元手段を押圧してこの復元手段に弾性力を生じさせ、この復元手段がその弾性力によりこのカム部を押し返してカム部を元の位置に復元させる構造とすることで、軸部又は軸受部と復元手段とを連結する部材を省略することができ、緩衝機構の構造を簡素化することができる。

前記復元手段は、前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方にその軸芯と平行な軸回りに回動自在に設けられた回動片と、この回動片に一端が連結され、他端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方に連結され、前記軸部とこの軸部を支持する前記軸受部とが互いに相対回転した際に前記カム部に押圧されて回動する前記回動片の回動量に応じて伸長するコイルばねを備えている。
このように、軸部と軸受部が互いに相対回転した際に、コイルばねが伸長のみの変形をするように回動する回動片を有する構造とすることで、各緩衝機構におけるコイルばねを１つにすることが可能となるため、部品点数を減らして緩衝機構の構造を簡素化することができる。

また、前記前輪操舵機構及び前記後輪操舵機構は、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の他方に操舵するような逆位相の操舵が可能とされていることが好ましい。
こうすることで、ロボット本体をスムーズにかつ小さな半径で方向転換させることができ、車台の揺れをより抑制することができる。

また、前記前輪操舵機構及び前記後輪操舵機構は、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の一方に操舵するような同位相の操舵が可能とされていることが好ましい。
こうすることで、撮影方向を変えることなく、ロボット本体を斜め方向に走行させることができる。

また、前記前輪操舵機構及び前記後輪操舵機構は、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の他方に操舵するような逆位相の操舵と、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の一方に操舵するような同位相の操舵とが可能とされていることが好ましい。
こうすることで、ロボット本体を方向変換する際には、逆位相の操舵により方向変換して車台の揺れを抑制することができるとともに、ロボットを斜め方向に移動させる場合には、同位相の操舵を行うことで撮影方向を変えずにロボット本体を斜め方向に移動させることができる。

さらに、前記車台は、直方体状の主ケーシングとこの主ケーシングの上面に設けたドーム型の副ケーシングとを備え、前記主ケーシングは、その車台前後方向の寸法が車台左右方向の寸法よりも大きく、車台左右方向の寸法が車台高さ方向の寸法よりも大きく形成されており、前記撮影装置は少なくとも３台備え、そのうちの１台が前記副ケーシング内に設けられ、前記遠隔監視装置の操作部により操作されて撮影方向が可変となるように水平方向及び上下方向に回動可能に構成されている一方、前記撮影装置のうちの残る２台は、前記主ケーシング内の前端と後端とにおいてそれぞれ車台前方と車台後方とが撮影可能となるように固定されていることが好ましい。

車台をこのような寸法に形成することにより、車台の重量バランスをより向上させることができる。
また、少なくとも３台の撮影装置が備えられ、そのうちの１台が前記副ケーシング内に設けられ、前記遠隔監視装置の操作部により操作されて撮影方向が可変となるように水平方向及び上下方向に回動可能に構成されていることで、この撮影装置で撮影可能な範囲は、不必要に車台を動かすことなく撮影を行うことができる。
さらに、前記撮影装置のうちの残る２台が、前記主ケーシング内の前端と後端とにおいてそれぞれ車台前方と車台後方とが撮影可能となるように固定されていることにより、車台を不必要に動かすことなく車台の前後方向を撮影できる。

以上説明したように本発明の作業ロボットによれば、車輪が障害物に乗り上げて、車軸が傾いた場合であっても、車台の水平方向の傾きを抑制できるため、車台に載置した撮影装置で安定した映像を得ることができる。

本発明の一の実施の形態に係る作業ロボットのブロック図である。 本発明の一の実施の形態に係るロボット本体の斜視図である。 図２のロボット本体の正面図である。 図２のロボット本体の平面図である。 図２のロボット本体の内部の様子を示した斜視図である。 図２のロボット本体の内部の様子を示した側面図である。 図２のロボット本体の内部の様子を示した平面図である。 図２のロボット本体において、車体が水平状態の前側緩衝機構の一例を示した断面図である。 図８の緩衝機構において車体が左に傾いた状態の説明図である。 図８の緩衝機構において車体が右に傾いた状態の説明図である。 図２のロボット本体の前後の車軸が左右逆に傾いた場合の正面図である。 前側緩衝機構の他の例において、車体が水平な状態を示した断面図である。 図１２の前側緩衝機構において車体が左に傾いた状態を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態に係る作業ロボットであり、この作業ロボット１は、主にロボット本体２と遠隔監視装置３とからなる。尚、本発明の作業ロボットは、以下の実施の形態に限られるものではない。

図２から図４に示すように、ロボット本体２は、車台４、前輪駆動機構５、後輪駆動機構６、左右の前輪７，７、左右の後輪８，８を主に備えている。

車台４は、主ケーシング４１と、ドーム状の副ケーシング４２とを備えている。
主ケーシング４１は、上部ケーシング４１ａと下部ケーシング４１ｂとからなる。主ケーシング４１は、その車台前後方向の寸法が車台左右方向の寸法よりも大きく、車台左右方向の寸法が車台高さ方向の寸法よりも大きく形成されている。これにより、車台４の左右の重量バランスをより向上させることができる。

図５、図６に示すように、車台４は内部に、上部プレート４３と下部プレート４４とを備えている。
下部プレート４４の前後端には、正面視で略正方形の前フレーム１２及び後フレーム１３がそれぞれ載置されている。前フレーム１２の正面中央からは、円筒状の前側軸受部１２ａが前方へと突出している。これと前後対称となるように、後フレーム１３の後面の中央からは、同じく円筒状の後側軸受部１３ａが後方へ突出している。下部プレート４４の両サイドには、前フレーム１２及び後フレーム１３と高さを同じくする左右一対の支柱１４、１４（図示せず）が立設されている。前フレーム１２、後フレーム１３及び左右一対の支柱１４、１４の上端に上部プレート４３が載置されて固定されている。上部プレート４３及び下部プレート４４は、水平に上下２段となるよう設けられている。

下部プレート４４には、図６に示すように、前部には、前輪モータアンプ１５、後輪モータアンプ１６（図示せず）が左右対称に配設され、後部には左側に受信機１０が、右側にバッテリ１７が２個配設されている。
上部プレート４３の下面側には、受信機１０の上方となる位置に、撮影装置１１ｃを水平方向に首振りさせる首振り用モータ１８が固定されている。首振り用モータ１８の回転軸は、上部プレート４３に設けられた開口部から、上部プレート４３の上側に突出している。

図５から図７に示すように、上部プレート４３の前部及び後部には、前方及び後方を撮影する略四角柱状の無線式の撮影装置１１ａ，１１ｂが、それぞれ固設されている。
このように、前方及び後方を撮影するための撮影装置をそれぞれ設けることで、不必要にロボット本体を移動させることなく前後両方の撮影を行うことができるため、より振動の少ない安定した映像を得ることができる。

上部プレート４３の上面側中央には、ターンテーブル２０が配設されており、ターンテーブル２０の上面の左右には一対の支柱２０ａ，２０ａが立設されている。この一対の支柱２０ａ，２０ａ間に上下動テーブル２０ｂが上下に揺動可能に軸支されており、この上下動テーブル２０ｂ上に１１ａ，１１ｂと同型の撮影装置１１ｃが載置されている。ターンテーブル２０は、首振り用モータ１８とクランクにより連結されて、撮影装置１１ｃが水平方向に首を振るよう構成されている。

また、上下動テーブル２０ｂとターンテーブル２０の間に設けられた空間に、上下動テーブル２０ｂを上下に揺動させて、撮影装置１１ｃを上下に揺動させる上下動用モータ２１が配設されている。上下動テーブル２０ｂは、上下動用モータ２１とクランクにより連結され、撮影装置１１ｃが上下に揺動するよう構成されている。

このように、撮影装置１１ｃを水平方向及び上下方向に向きを変えて撮影可能であることにより、不必要にロボット本体２を移動させることなく撮影を行うことができるため、より振動が少なく安定した映像を得ることができる。

撮影装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃとしては、ＣＭＯＳカメラが用いられるが、ＣＣＤカメラ等、他の公知の撮影装置を適宜用いることができる。撮影装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、撮影した映像を送信する送信機９ａ，９ｂ，９ｃをそれぞれ内蔵している。撮影装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、暗所でも撮影が可能なように、レンズの周囲に赤外線ＬＥＤが配設されている。

受信機１０、前輪モータアンプ１５、後輪モータアンプ１６、３台の撮影装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、首振り用モータ１８及び上下動用モータ２１は導線により２個のバッテリ１７と結線されている。
上部プレート４３及び下部プレート４４に載置されるこれらの部材は、車台４の重心が平面視で両軸部５６、６６の軸芯を結ぶ線上に実質的に位置するよう載置されている。このように軸芯を結ぶ線上に重心が位置することで、車軸が傾いた際の車台の幅方向の傾きを、より抑制することができる。
また、車台４の重心は、両軸部５６，６６の軸芯を結ぶ線の直下にあることが望ましい。下部プレート４４をステンレスや亜鉛などの比重の重い材料で形成したり、下部プレート４４の下部に錘を設けたりして、車台４の重心が軸芯を結ぶ線の直下にあるようにすることができる。こうすることで、この車台４が傾いた際は、この重心が重力によりこの軸芯を結ぶ線の直下へ戻ろうとするため、車台４の傾きをさらに抑制することができる。

上部ケーシング４１ａは、前後に撮影装置１１ａ，１１ｂ用の覗き窓を備えており、この覗き窓から、撮影装置１１ａ，１１ｂにより撮影が行われる。上部ケーシング４１ａ及び下部ケーシング４１ｂは、上部プレート４３及び下部プレート４４に設けられたボスに、ネジ固定される。上部ケーシング４１ａの中央部には撮影装置１１ｃをくぐらせる円形窓が設けられている。副ケーシング４２が、撮影装置１１ｃを覆うように、この円形窓に蓋をする。副ケーシング４２は、前方に撮影装置１１ｃ用の覗き窓を備えている。この覗き窓は、撮影装置１１ｃが上下動する範囲に合わせて縦長に形成されている。また、副ケーシング４２は、撮影装置１１ｃの首振り動に合わせて、回動するよう設けられている。

前輪駆動機構５は、図４に示すように、前輪車軸部５１、前輪モータ５２、前輪ギア部５３、前輪操舵機構５４、前側カバー５５及び前側軸部５６を備えている。

前輪車軸部５１は、図３に示すように、前輪車軸５１ａと、前輪車軸５１ａの両端に設けられた一対のユニバーサルジョイント５１ｂ，５１ｂとを備え、前輪車軸５１ａは、この一対のユニバーサルジョイント５１ｂ，５１ｂを介して左右の前輪７，７に連結されている。

前輪モータ５２は、前輪車軸部５１の中央部の後方に配設され、前輪ギア部５３を介して前輪車軸部５１と連結されている。前輪車軸５１ａ及び前輪ギア部５３は、前側カバー５５により一体的に覆われて互いに固定されている。前輪モータ５２は、導線で車台４に載置されている前輪モータアンプ１５と結線されている。

前輪ギア部５３は、前輪モータ５２の回転軸に外嵌される第１ギア５３ａ（図示せず）と、前輪車軸５１ａの略中央部に外嵌される第２ギア５３ｂ（図示せず）とからなり、第１ギア５３ａと、第２ギア５３ｂが歯合することで、前輪モータ５２の回転が前輪車軸５１ａに伝達され、前輪車軸部５１が回転する。

前輪操舵機構５４は、図４に示すように一対のナックル５４ａ、５４ａと、第１のステアリングロッド５４ｂと、第２のステアリングロッド５４ｃと、前輪操舵用モータ５６とを備えている。
一対のナックル５４ａ、５４ａは、前側カバー５５の車軸部５１を覆う部分の両端に揺動可能に連結されるとともに、左右の前輪７，７に回転自在に連結されている。
一対のナックル５４ａ、５４ａと、第１のステアリングロッド５４ｂとは、球面継ぎ手を介して互いに揺動可能に連結しており、ステアリングロッド５４ｂにより左右の前輪７，７が同期している。

前側カバー５５の車軸部の上側には、前輪操舵モータ５８が載置されている。前輪操舵モータ５８の回動軸と左（又は右）のナックル５４ａは、前輪操舵モータ５８の回動軸に固定されたアームと、第２のステアリングロッド５４ｃとによりクランク式に連結されている。そして、前輪操舵モータ５８の回動は、左右方向の直線運動に変換されて左（又は右）のナックル５４ａに伝達され、第１のステアリングロッド５４ｂにより同期した左右の前輪７，７の方向を変更する。

前側軸部５６は、前側カバー５５の中央部に設けられた雌螺子穴に螺合して後方に突出しており、この軸部５６が上述の軸受部１２ａにより軸支されることより、前側駆動機構５が車台４に対して軸部５６回りに回転可能に連結されている。図６に示すように、軸部５６は、軸受部１２ａ（前フレーム１２）を貫通して、先端がフレーム１２の内面側に突出しており、その先端に前側緩衝機構７１の一部をなすカム部７１ａが設けられている。

後輪駆動機構６は、前輪駆動機構５と同じ構造を有しており、前輪駆動機構５を平面視で点対称に移動するように車台４の後部側に配設されている。

車台４と各駆動機構５，６との間には、両軸部５６，６６回りの車台４の揺れを抑制する緩衝機構７１，８１がそれぞれ設けられている。
前側緩衝機構７１は、図８に示すように、主にカム部７１ａと、復元手段７１１とを備えており、復元手段７１１は、主に回動片７１ｂ及びコイルばね７１ｃにより構成されている。
カム部７１ａは、略三日月形の棒状であり、図９に示すように、軸部５６の先端面の外周円の（前輪７が傾かない状態における）下端に、この外周円の接線方向（背面視で左右方向）を長手として、右側部分より左側部分が長くなるよう設けられている。回動片７１ｂは、細長の略直角三角形の平板で、斜辺の一端に貫通孔が設けられている。回動片７１ｂは、この貫通孔に挿通した一の止め片７１ｄを、前フレーム１２の軸部５６の右側に固定して、この止め片７１ｄ回りに回動可能に取り付けられている。回動片７１ｂの直角部分にはフックが設けられており、コイルばね７１ｃの一端が回動可能に連結されている。コイルばね７１ｃの他端は他の止め片７１ｄにより前フレーム１２の軸部５６の左側に回動可能に連結されている。

後側緩衝機構８１は、主にカム部８１ａと、復元手段８１１とを備え、復元手段８１１は、主に回動片８１ｂと、コイルばね８１ｃとで構成されている。後側緩衝機構８１は、前側緩衝機構７１と部材及び構成が共通するので説明を省略する。後側緩衝機構８１は、各部の部材が前側緩衝機構７１と平面視で点対称になるよう配設されている。

ロボット本体２が、カーブする際に車台４が遠心力を受けたり、車台４が障害物に衝突したりして外力を受け、車台４が左側に傾くと、図９に示すように、カム部７１ａの左側端部が回動片７１ｂの斜辺に当接して回動片７１ｂを右側の止め片７１ｄを中心として車台４に対して時計回りに回動させる。すると、コイルばね７１ｃが伸長してコイルばね７１ｃを収縮させる方向の弾性力を生じるため、回動片７１ｂがカム部７１ａを介して軸部５６を反時計回りに回転させようとする。しかし、軸部５６は回転しないためその反作用として車台４が右に回転する。こうして車台４が左側に傾くことを抑制することができる。

図１０に示すように車台４が右側に傾くと、カム部７１ａの右側端部が回動片７１ｂの斜辺に当接して、回動片７１ｂを右側の止め片７１ｄを中心として車台４に対して時計回りに回動させる。すると、コイルばね７１ｃが伸長してコイルばね７１ｃを収縮させる方向の弾性力を生じるため、回動片７１ｂがカム部７１ａを介して軸部５６を時計回りに回転させようとする。しかし、軸部５６は回転しないためその反作用として車台４が左に回転する。こうして車台４が右側に傾くことを抑制することができる。

このように、車台４が左右いずれの方向に揺れて傾いた場合であっても、回動片７１ｂが、同方向に回動し、コイルばね７１ｃは伸長のみの変形をする。これにより、上述するように各緩衝機構のコイルばねを１個にすることができ、緩衝機構の構造を簡素化して、故障を抑制できるとともに、複数のコイルばねを使用する場合に比べてコイルばね間のバランスを調整する手間を省略することができる。

車台４が傾くと、後側緩衝機構８１も前側緩衝機構７１と同様に作用して、車台４の幅方向の傾きが、抑制される。

復元手段７１１は、上記の構造に限られず、コイルバネ７１ｃの代わりに、ゴム等の他の弾性材料を用いることもできる。また、図示しないが、例えば、回動片７１ｂを省略して、左右の止め片７１ｄ、７１ｄ間にゴムやコイルばね等の線状の弾性部材をを架け渡し、これにカム部を当接させる構造をとることも可能である。

緩衝機構は上記のものに限られず、他の構成のものを用いることもできる。
図１２は、前側緩衝機構の他の構成を示したものであり、この前側緩衝機構１７１は、左右一対のコイルばね（弾性体）１７１ｂとこのコイルばね１７１ｂの伸縮を抑制するオイル式のダンパー１７１ａとを備えている。
ダンパー１７１ａは、主にピストン部材とシリンダ部材とこれらの間に充填されたオイルとからなる。ダンパー１７１ａは、シリンダ側（又はピストン側）の端部が上部プレート４３の下面に設けられた留め具１７１ｃに、ピストン側（又はシリンダ側）の端部が留め具１７１ｄにより軸部５６の偏心部に、それぞれ回動可能に連結されている。左右のダンパー１７１ａ，１７１ａは、背面視でＶ字をなすように配設されている。

コイルばね１７１ｂは、ダンパー１７１ａに外嵌し、ダンパー１７１ａのシリンダ側とピストン側とにそれぞれ設けられた円形フランジに両端をそれぞれ固定されている。
各緩衝機構１７１，１８１の各構成は、各軸部５６，６６の軸芯を通る鉛直面について対称に設けられており、こうすることで、車台４を水平に保つための左右のバランスを容易に得ることができる。

図１３に示すように、車台４が左に傾くと、左側のコイルばね１７１ｂが収縮して右側のコイルばね１７１ｂが伸長し、それぞれ弾性力を生じる。この弾性力により車台４は時計回りに回転して水平に戻る。

後側緩衝機構１８１は、主に左右一対のダンパー１８１ａ，１８１ａと左右一対のコイルばね１８１ｂ，１８１ｂとを備えている。後側緩衝機構１８１は、各部の部材が前側緩衝機構１７１と平面視で点対称になるよう配設されている。
後側緩衝機構１８１は、前側緩衝機構１７１と部材、構成及び効果が共通するので説明を省略する。

上記の他の構成の緩衝機構において、ダンパーを省略して、一対のコイルばねを留め具１７１ｃ、１７１ｄに連結する構造としてもよいし、この弾性体としてゴム等の他の公知の弾性体を用いることも可能である。

遠隔監視装置３は、各駆動機構５，６及び撮影装置１１ｃの動作を操作する操作部３１と、この操作信号を送信する送信機３２と、撮影装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃから、それぞれ送信機９ａ，９ｂ，９ｃを介して送信される映像を受信する受信機３３と、この映像を表示するモニタ３４とを備えている。

本実施形態では、操作信号及び映像の送受信は、無線により行うが、有線で行うことも可能である。有線を用いる場合、バッテリ等の遠隔装置側に設けることが可能な部材を遠隔装置側に設けることで、ロボット本体の重量を減らすことができ、同じ容量のバッテリでもより長時間ロボット本体を駆動させることができる。また、ロボット本体に搭載できないような、大容量のバッテリを用いることが可能となる。逆に、大容量のバッテリを用いることで、ロボット本体の重量を大きくすることができるため、下部プレート４４を鉛等の思い材料で形成して、車台４の重心を軸部５６，６６の軸芯を結ぶ線の直下にすることが容易となる。

操作部３１は、前輪操舵機構５４及び後輪操舵機構６４が左右の逆方向に操舵される逆位相の操舵と、前輪操舵機構５４及び後輪操舵機構６４が左右同方向に操舵される同位相の操舵のいずれをも行うことができるよう構成されている。
逆位相の操舵を行うことで、ロボット本体２をスムーズにかつ小さな半径で方向転換させることができ、車台４の揺れをより抑制することができる。また、同位相の操舵を行うことで、撮影方向を変えることなく、ロボット本体２を斜め方向に走行させることができる。

次に、作業ロボット１を用いて撮影を行う方法を図１に基づいて説明する。まず、ロボット本体２及び遠隔監視装置３の電源スイッチ（図示せず）をオンにする。遠隔監視装置３の操作部３１を操作すると、送信機３２から操作信号が送信される。ロボット本体２側の受信機１０がこの信号を受信する。受信機１０はこの信号に従って、前輪操舵モータ５８、後輪操舵モータ６８を操作して、前輪７及び後輪８を操舵する。また、受信機１０は、この受信した信号により、前輪モータアンプ１５及び後輪モータアンプ１６を介して前輪モータ５２及び後輪モータ６２を駆動する。また、受信機１０は、受信した信号により、左右回動用モータ１８と上下動用モータ２１を操作して撮影装置１１ｃの姿勢を変更する。
撮影装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃで撮影された映像は、各撮影装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ備わる送信機９ａ、９ｂ，９ｃから送信されて、遠隔監視装置３側の受信機３３により受信される。受信機３３により受信された信号は、モニタ３４により映像として表示される。

車輪４が障害物に乗り上げて車軸が傾いても、前後の駆動機構５，６は、車台４と軸部５６，６６を介して回動可能に連結されているため、車台４が傾くことが抑制される。また、ロボット本体２がカーブする際や、車台４が障害物に接触した場合には、車台４と各駆動機構５，６との間に設けられた緩衝機構により車台４の揺れを抑制することができる。
従って、車台４に載置した撮影装置の傾きや揺れを抑制することができるため、より安定した映像を得ることができる。

尚、本発明は前記の実施例に限定されず、軸部が車台側に設けられ、これを支持する軸受部が各駆動機構側に設けられてもよい。各緩衝機構の部材も、車台側の部材と各駆動機構側の部材とを入れ替えて配設してもよい。撮影装置は、２台以下でもよいし、４台以上設けてもよい。また、操舵機構は、ラックアンドピニオン機構等他の様式を用いることが可能である。

以上説明したように、本発明の作業ロボットは、車輪が障害物に乗り上げて車軸が傾いた際にも、撮影装置を載置した車台が傾くことを抑制できるため、より安定した映像を得ることができ、地震等による倒壊家屋内の人命救助や、床下、屋根裏等での白アリ防除等の現場における撮影作業に好適に採用することができる。

１ 作業ロボット
２ ロボット本体
３ 遠隔監視装置
４ 車台
５ 前輪駆動機構
６ 後輪駆動機構
７ 前輪
８ 後輪
９ａ 送信機
９ｂ 送信機
９ｃ 送信機
１０ 受信機
１１ａ 撮影装置
１１ｂ 撮影装置
１１ｃ 撮影装置
１２ａ 前側軸受部
１３ａ 後側軸受部
３１ 操作部
３２ 送信機
３３ 受信機
４１ 主ケーシング
４２ 副ケーシング
５２ 前輪モータ
５４ 前輪操舵機構
５６ 前側軸部
６２ 後輪モータ
６４ 後輪操舵機構
６６ 後側軸部
７１ 前側緩衝機構
７１ａ カム部
７１１ 復元手段
７１ｂ 回動片
７１ｃ コイルばね
８１ 後側緩衝機構
８１ａ カム部
８１１ 復元手段
８１ｂ 回動片
８１ｃ コイルばね
１７１ 前側緩衝機構
１７１ａ ダンパー
１７２ｂ コイルばね（弾性体）
１８１ 後側緩衝機構
１８１ａ ダンパー
１８１ｂ コイルばね（弾性体）

Claims (8)

1. ロボット本体と遠隔監視装置とからなり、
   前記ロボット本体及び前記遠隔監視装置には、これらの間で送受信するための送信機及び受信機をそれぞれ備え、前記ロボット本体に設けた撮影装置で撮影した映像を前記遠隔監視装置に設けた受信機で受信し、前記遠隔監視装置に設けた操作部からの操作信号を前記ロボット本体に設けた受信機で受信するように構成された作業用ロボットであって、前記ロボット本体は、車台と、前記車台に載置される前記撮影装置と、左右の前輪と、前輪駆動機構と、左右の後輪と、後輪駆動機構とを備え、
   前記前輪駆動機構には左右の前輪を駆動する前輪モータと左右の前輪を操舵する前輪操舵機構とが設けられている一方、前記後輪駆動機構は左右の後輪を駆動する後輪モータと左右の後輪を操舵する後輪操舵機構とが設けられ、前記両駆動機構が前記遠隔監視装置の操作部により操作可能に構成されており、
   前記車台の前端部及び前記前輪駆動機構のいずれか一方には車台前後方向に延びる前側軸部が、他方には前記前側軸部をその軸芯回りに回転可能に支持する前側軸受部がそれぞれ設けられているとともに、前記車台の後端部及び前記後輪駆動機構のいずれか一方には車台前後方向に延びる後側軸部が、他方には前記後側軸部をその軸芯回りに回転可能に支持する後側軸受部がそれぞれ設けられており、
   前記車台と前記前輪駆動機構及び前記後輪駆動機構との間には、前記両軸部回りの車台の揺れを抑制する前側緩衝機構及び後側緩衝機構がそれぞれ設けられており、
   前記各緩衝機構が左右一対の弾性体を備え、前記各弾性体の一端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の一方の偏心部において、その軸芯を通る鉛直面について対称となる位置でそれぞれ回動可能に支持されている一方、他端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方にその軸芯を通る鉛直面について対称となる位置においてそれぞれ回動可能に支持されていて、前記軸部とこの軸部を支持する前記軸受部とが互いに相対回転した際に前記一対の弾性体の一方を伸長し他方を収縮させ、その各弾性体の伸縮による弾性力によって前記車台の揺れを抑制しており、
   前記左右一対の弾性体はコイルバネであり背面視でＶ字を形成するように設けられていることを特徴とする作業ロボット。
2. 前記車台の重心は、平面視で前記両軸部の軸芯を結ぶ線上に位置している請求項１に記載の作業ロボット。
3. 前記各緩衝機構が、前記コイルばねの伸縮動作を抑制するダンパーを備える請求項１又は請求項２に記載の作業ロボット。
4. ロボット本体と遠隔監視装置とからなり、
   前記ロボット本体及び前記遠隔監視装置には、これらの間で送受信するための送信機及び受信機をそれぞれ備え、前記ロボット本体に設けた撮影装置で撮影した映像を前記遠隔監視装置に設けた受信機で受信し、前記遠隔監視装置に設けた操作部からの操作信号を前記ロボット本体に設けた受信機で受信するように構成された作業用ロボットであって、
   前記ロボット本体は、車台と、前記車台に載置される前記撮影装置と、左右の前輪と、前輪駆動機構と、左右の後輪と、後輪駆動機構とを備え、
   前記前輪駆動機構には左右の前輪を駆動する前輪モータと左右の前輪を操舵する前輪操舵機構とが設けられている一方、前記後輪駆動機構は左右の後輪を駆動する後輪モータと左右の後輪を操舵する後輪操舵機構とが設けられ、前記両駆動機構が前記遠隔監視装置の操作部により操作可能に構成されており、
   前記車台の前端部及び前記前輪駆動機構のいずれか一方には車台前後方向に延びる前側軸部が、他方には前記前側軸部をその軸芯回りに回転可能に支持する前側軸受部がそれぞれ設けられているとともに、前記車台の後端部及び前記後輪駆動機構のいずれか一方には車台前後方向に延びる後側軸部が、他方には前記後側軸部をその軸芯回りに回転可能に支持する後側軸受部がそれぞれ設けられており、
   前記車台と前記各駆動機構との間には、前記両軸部回りの車台の揺れを抑制する緩衝機構がそれぞれ設けられており、
   前記緩衝機構が、前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の一方に設けられたカム部と、前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方に設けられ前記軸部とこの軸部を支持する前記軸受部とが互いに相対回転した際に前記カム部に押圧されて弾性力を生じ、この弾性力により前記カム部を元の位置に復元させる復元手段とを備え、前記復元手段による復元力によってカム部を介して前記車台の揺れを抑制しており、
   前記復元手段が、前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方にその軸芯と平行な軸回りに回動自在に設けられた回動片と、この回動片に一端が連結され、他端が前記軸部又はこの軸部を支持する前記軸受部の他方に連結され、前記軸部とこの軸部を支持する前記軸受部とが互いに相対回転した際に前記カム部に押圧されて回動する前記回動片の回動量に応じて伸長するコイルばねを備えている作業ロボット。
5. 前記前輪操舵機構及び前記後輪操舵機構は、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の他方に操舵するような逆位相の操舵が可能とされている請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の作業ロボット。
6. 前記前輪操舵機構及び前記後輪操舵機構は、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の一方に操舵するような同位相の操舵が可能とされている請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の作業ロボット。
7. 前記前輪操舵機構及び前記後輪操舵機構は、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の他方に操舵するような逆位相の操舵と、前記前輪操舵機構が左右の一方に操舵されたときに、前記後輪駆動機構を左右の一方に操舵するような同位相の操舵とが可能とされている請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の作業ロボット。
8. 前記車台は、直方体状の主ケーシングとこの主ケーシングの上面に設けたドーム型の副ケーシングとを備え、
   前記主ケーシングは、その車台前後方向の寸法が車台左右方向の寸法よりも大きく、車台左右方向の寸法が車台高さ方向の寸法よりも大きく形成されており、 前記撮影装置は少なくとも３台備え、そのうちの１台が前記副ケーシング内に設けられ、前記遠隔監視装置の操作部により操作されて撮影方向が可変となるように水平方向及び上下方向に回動可能に構成されている一方、
   前記撮影装置のうちの残る２台は、前記主ケーシング内の前端と後端とにおいてそれぞれ車台前方と車台後方とが撮影可能となるように固定されている請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の作業ロボット。

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