JP5561719B2 - クローラ型走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、クローラ型走行装置に関する。

天災などにより被災した被災現場にて災害救助活動を行うロボットが開発されている。被災現場は、瓦礫などにより激しい凹凸を有する。そして、このような凹凸を有する現場においても走行可能なクローラ型走行装置がある。

特許文献１には、車体の左右前後の４隅にクローラを配置し、これら４つのクローラを車体に対して回動自在に設け、路面の状況に応じて回動クローラの角度を変更することにより凹凸上の路面に対する走破性を向上させているクローラ型走行装置が開示されている。

特開平４−９２７８４号公報

災害救助活動を行うために、被災現場に早期に到着することも求められる。しかしながら、上述のようなクローラ型走行装置では、悪路における低速走行性能を有するものの、平地における高速走行性能に欠けるという問題があった。よって、悪路における走破性を有しつつも平地における高速走行性能を有することが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、悪路における走破性と平地における高速走行性能とを両立させたクローラ型走行装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明に係るクローラ型走行装置は、
車体と、該車体の前後左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラと、を備えたクローラ型走行装置であって、
前記回動クローラは、
クローラベルトと、
前記車体からの動力を前記クローラベルトに伝達する駆動ローラと、
前記クローラベルトが掛け渡された動力伝達ローラと、
前記動力伝達ローラに掛け渡された車輪用ベルトと、
前記車輪用ベルトが掛け渡された車軸に連結する車輪であって、前記クローラベルトの内側に前記車軸を有する車輪と、
を備え、前記回動クローラの先端において、前記車輪の少なくとも半円の外周が前記クローラベルトよりも外側に位置し、前記車輪用ベルトが掛け渡された車軸の径は、前記動力伝達ローラにおいて前記車輪用ベルトが掛け渡された部分の径よりも小さく、前記車輪の外周速度は前記クローラベルトの外周速度よりも速い、ことを特徴とする。

このような構成とすることで、悪路を走行するときはクローラベルトが地面に接触するように回動クローラを回動させることで走破性を確保することができる。一方、平地を走行するときは車輪が地面に接触するように回動クローラを回動させることで高速で走行することができる。そして、悪路における走破性と平地における高速走行性能とを両立させることができる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記回動クローラは、前記駆動ローラと前記動力伝達ローラと前記車輪とを回転自在に支持し、前記回動クローラを回動させるためのフレームをさらに、を備えることを特徴とする。
このような構成とすることで、同じ動力伝達経路を用いて、クローラベルトと車輪とを回転させることができる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記クローラベルトは、前記フレームに回転可能に支持された複数のプーリにも架け渡され、前記複数のプーリのうちの２つのプーリの中心軸を結ぶ直線と、前記動力伝達ローラの中心軸と前記駆動ローラの中心軸とを結ぶ直線と、の交点は、前記車輪の車軸と一致することを特徴とする。
また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記回動クローラにおいて、前記車輪の外周は、前記動力伝達ローラが前記クローラベルトと接する部分において該クローラベルトよりも外側に位置し、前記複数のプーリが前記クローラベルトと接する部分において該クローラベルトよりも外側に位置することを特徴とする。
このようにすることで、動力伝達ローラと複数のプーリがクローラベルトと接する部分においては、車輪の外周がクローラベルトの外側に位置して地面に車輪が接触するようにすることができる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記車輪用ベルトが架け渡された車軸の径は、前記動力伝達ローラにおいて前記車輪用ベルトが架け渡された部分の径よりも小さいことを特徴とする。
このようにすることで、クローラベルトの外周速度よりも車輪の外周速度を高速にすることができ、平地を車輪により走行させることで高速移動することができるようになる。

また、本発明に係るクローラ型走行装置において、前記クローラベルトの幅よりも前記車輪の幅の方が狭いことを特徴とする。
このようにすることで、仮に、回動クローラの先端が悪路における凹部に落ち込んでしまった場合であっても、クローラベルトの幅よりも車輪の幅のほうが狭いことから、車輪は凹部においてスリップする一方、クローラベルトがその凹部に接触して、容易に凹部から脱出することができる。

また、本発明にかかるクローラ型走行装置において、前記車体の外周には、動力が伝達された車体用クローラベルトが巻き掛けられることを特徴とする。
このようにすることで、悪路においては、車体の外周に巻き掛けられた車体用クローラベルトも地面に接触して走行することができる。

また、本発明にかかるクローラ型走行装置において、前記車体の前記左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラを回動させたとき、前記回動クローラの最外回動軌跡は互いに重ならないことを特徴とする。
このようにすることで、回動クローラを回動させる必要があるときにおいて、より自由に回動させることができ、悪路における走破性能を向上させることができる。

以上のような構成とすることで、悪路を走行するときはクローラベルトが地面に接触するように回動クローラを回動させることで走破性を確保することができる。一方、平地を走行するときは車輪が地面に接触するように回動クローラを回動させることで高速で走行することができる。そして、悪路における走破性と平地における高速走行性能とを両立させることができる。

本実施形態におけるレスキュークローラ１００の斜視図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の斜視図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の平面図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の側面図である。 本実施形態におけるクローラ型走行装置１の背面図である。 悪路走行配置におけるクローラ型走行装置１の側面図である。 図７Ａは、回動クローラ１０の側面図であり、図７Ｂは、回動クローラ１０の断面図である。 回動クローラ１０における動力伝達経路を説明する側面図である。 動力伝達ローラ１２０の斜視図である。 図１１Ａは、車輪１５０の正面図であり、図１１Ｂは、車輪１５０の断面図である。 ベルト支持用プーリ１３０の斜視図である。

図１は、本実施形態におけるレスキュークローラ１００の斜視図である。レスキュークローラは、後述するクローラ型走行装置１に無線装置２等を取り付けたものである。

レスキュークローラ１００は、無線装置２を介して遠隔操作される。これは、倒壊したビル内を走破しながら人命救助等を行う際、有線ではその配線の取り回しで不利になるためである。また、レスキュークローラ１００は、その内部にバッテリーを備えており、これにより各モータ、無線装置２、及び、監視カメラ３へ電力供給が行われる。

図１に示されるレスキュークローラ１００には、監視カメラ３が備えられており、これによって撮影された映像は無線によってリアルタイムに遠隔地の操縦者へと送信される。尚、監視カメラ３は左右方向にほぼ３６０°回転可能となっており、また上下方向にもほぼ１００°程度で角度変更が可能である。

無線装置２は、前述のように監視カメラ３からの映像を送信する機能を有するほか、レスキュークローラ１００に対する指令を受信する機能も有する。そして、この指令に応じて、監視カメラ３の回転、及び、クローラ型走行装置１の制御を行うことができるようになっている。

尚、ここでは、レスキュークローラ１００に監視カメラ３を取り付けることとしたが、マイクを設けることにより、被災現場における音声を遠隔地に送信可能とすることとしてもよい。また、スピーカーを設けて、遠隔地からの音声を被災現場で出力することができるようにしてもよい。

このようなレスキュークローラ１００は、主に、被災地などにおいて災害救助を行う際に使用されるが、被災地では、瓦礫などにより足場が悪いため、悪路における走破性が求められる。その一方で早急な救助活動が求められるため、被災地に早期に到着できる高速走行性能も求められる。よって、本実施形態では、悪路における走破性と平地での高速走行性能とを兼ね備えたクローラ型走行装置１に、無線装置２及び監視カメラ３などを取り付けたレスキュークローラ１００が用いられる。以下、本実施形態で使用されるクローラ型走行装置１の構成について説明する。

図２は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の斜視図である。図３は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の平面図である。図４は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の側面図である。図５は、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の背面図である。以下、これらの図を参照しつつ、本実施形態におけるクローラ型走行装置１の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態におけるクローラ型走行装置１は、４本の回動クローラ１０と、車体２０と、を備えている。各回動クローラ１０は、車体２０の前後左右の４隅において回動自在に設けられる。また、車体２０には、幅広のクローラベルトである車体用クローラベルト１１が巻き掛けられている。

車体用クローラベルト１１は、車体２０内部に設けられたモータにより回転させられる。車体用クローラベルト１１には、その表面に凹凸部１２が形成されている。尚、本実施形態では、車体クローラの一部に凹凸部１２が設けられるようにしているが、車体用クローラベルトの全面に凹凸部を設けることとしてもよい。

このように、幅広の車体用クローラベルト１１を車体２０のほぼ全面に巻き掛けることによって、悪路における凸状部に車体２０が乗り上げてしまった場合であっても、回転する車体用クローラベルト１１により、その凸状部から容易に脱出することができる。

尚、本実施形態では、２本の車体用クローラベルト１１を用い、車体２０の中央部に隙間２１を設け、この隙間２１から無線装置３等を突出させる。しかしながら、このような隙間を設ける必要がない構成においては、より幅広の車体用クローラベルトを１本だけ車体２０に巻き掛けるようにしてもよい。

回動クローラ１０は、車体２０の左右方向に沿った軸（左右方向軸）回りに回動可能に車体２０の前後左右４隅に設けられる。回動クローラ１０は、後述する駆動ローラ１７０の軸心回りに回動自在に車体２０に支持されている。また、車体２０の左右の同じ側で前後に位置する回動クローラ１０の最外回動軌跡ｔｒがお互いに重ならないように、車体２０における回動クローラ１０の前後方向の取り付け位置が調整されている。尚、回動クローラ１０を回動させつつ、同軸心の駆動ローラ１６０も独立に回転可能とする機構については、例えば、特開平４−９２７８４号公報における旋回軸と回転軸の機構を用いることによって実現することができる。

また、回動クローラ１０には、車輪１５０が取り付けられる。車輪１５０は、回動クローラ１０の先端部において、その半円より多くの部分の外周がクローラベルト１５０の外周よりも外側になるような配置となっている。また、車輪１５０は、後述する構成により、その外周速度がクローラベルト１７０の外周速度よりも数倍（例えば３倍）速くなるようにされている。

このように、クローラベルト１７０よりも周速が早く、かつ回動クローラ１０の先端部におけるクローラベルト１７０の外径よりも大きい外径を有する車輪を設けることによって、悪路においては、クローラベルト１７０が凹凸に接触して走破することができる一方、平地においては、車輪１５０が平面に接触して高速走行することができる。

また、車輪１５０の幅はクローラベルト１７０の幅よりも細い。これにより、仮に、回動クローラ１０の先端が悪路における凹部に落ち込んでしまった場合であっても、幅の細い車輪１５０は凹部においてスリップする一方、クローラベルト１７０がその凹部に接触して、容易に凹部から脱出することができる。

以上のように説明した車輪１５０を有する４本の回動クローラ１０は、それぞれ別個に回動可能であるが、２つの基本的な回動クローラ１０の配置がある。まず１つは、図２に示されるように、回動クローラ１０をクローラ型走行装置１の前後方向に伸ばし、車輪１５０が上下方向について若干下寄りになるように配置された「高速走行配置」である。そして、もう１つは、後に示す図６のように、車輪１５０をクローラ型走行装置１の前後方向の内側に配置した「悪路走行配置」である。

まず、「高速走行配置」について説明する。車輪１５０は、その外周速度がクローラベルト１７０の外周速度の約３倍となるように回転する。このように車輪１５０はクローラベルト１７０よりも周速が速いため、車輪１５０によって平地を走行するときは、回動クローラ１０を前後方向に伸ばすことにより、前後方向の車輪間の距離を離し、長いホイールベースを確保して、安定的に高速直進走行させることができる。

尚、高速走行配置のときにおいて、平地にたまたま悪路が出現した場合であっても、クローラベルト１７０及び車体用クローラベルト１１は回転しているため、これらによって悪路を乗り越えることができるようになっている。

図６は、悪路走行配置におけるクローラ型走行装置１の側面図である。以下、本図を参照しつつ「悪路走行配置」について説明する。

クローラベルト１７０は、後述する構成により車輪１５０の数倍（例えば３倍）のトルクで回転する。よって、凹凸を有する悪路を確実に走破するためには、車輪１５０を凹凸部に接触させるよりも、クローラベルト１７０を悪路の凹凸部に接触させた方が有利である。このため、進行方向から向かってくる凹凸部に対してクローラベルト１７０が車輪１５０よりも先に接触することが望ましい。よって、悪路走行配置では、車輪１５０がクローラ型走行装置１の前後方向の内側に入るように配置し、クローラベルト１７０が車輪１５０よりも先に凹凸部に接触しやすいようにして、悪路における走破性を高めている。

尚、悪路走行配置のときであっても、車輪１５０の外周速度はクローラベルト１７０の外周速度の約３倍の速度となっているため、悪路中にたまたま平地が出現した場合であっても、車輪１５０が地面に接触して高速移動することが可能となっている。

このように、回動クローラ１０の高速走行配置と悪路走行配置について説明を行ったが、前述のように、個々の回動クローラ１０は独立に回動可能であり、悪路の凹凸に応じてその配置を変更することができるので、これ以外の配置を用いて、悪路における良好な走破性を常に提供することができる。

図７Ａは、回動クローラ１０の側面図であり、図７Ｂは、回動クローラ１０の断面図である。図８は、回動クローラ１０における動力伝達経路を説明する側面図である。図８では、図７から車輪１５０の本体の図示を省略し、歯車１５１が見えるように示している。以下、回動クローラ１０の構成について説明する。

回動クローラ１０は、フレーム１１０と動力伝達ローラ１２０とベルト支持用プーリ１３０と車輪用ベルト１４０と車輪１５０と駆動ローラ１６０とクローラベルト１７０とを備える。動力伝達ローラ１２０とベルト支持用プーリ１３０と車輪１５０と駆動ローラ１６０は、フレーム１１０に回転可能に取り付けられる。

これらの部品は、２つの支持用プーリ１３０の中心軸を結ぶ直線と、動力伝達ローラ１２０の中心軸と駆動ローラ１６０の中心軸とを結ぶ直線と、の交点が、車輪１５０の中心軸と一致するようにフレーム１１０に取り付けられる。

動力伝達ローラ１２０とベルト支持用プーリ１３０と駆動ローラ１６０には、クローラベルト１７０が架け渡される。また、後述するように、動力伝達ローラ１２０の凹部と、車輪１５０の歯車１５１には、車輪用ベルト１４０が架け渡される。不図示の車体２０内のモータから駆動ローラ１６０に動力が伝達されるが、この動力は、駆動ローラ１６０からクローラベルト１７０に伝達される。また、クローラベルト１７０の動力は、動力伝達ローラと車輪用ベルト１４０を解して車輪１５０に伝達される。

図９は、動力伝達ローラ１２０の斜視図である。動力伝達ローラ１２０は、クローラベルトから伝達された動力を、車輪用ベルト１４０を介してさらに車輪１５０に動力を伝達するためのローラである。動力伝達ローラ１２０は、図に示されるように、外周の中央部には溝部１２１が形成されており、溝部１２１にはクローラベルト１７０よりも細い車輪用ベルト１４０が架け渡される。溝部１２１及び車輪用ベルト１４０の内側には互いに噛み合い可能な凹凸部が形成されている。また、車輪用ベルト１４０は、車輪の歯車１５１にも架け渡される。これにより、動力伝達ローラ１２０がクローラベルト１７０によって回転させられることで、車輪用ベルト１４０も回転させられる。そして、車輪用ベルト１４０が架け渡された車輪１５０も回転する。

図１０Ａは、車輪１５０の正面図であり、図１０Ｂは、車輪１５０の断面図である。断面図は、図１０ＡにおけるＢ−Ｂ断面を示す。車輪１５０には、図に示すような歯車１５１が形成されている。車輪１５０の歯車１５１の直径は、動力伝達ローラ１２０における溝部１２１の直径よりも小さい。また、車輪１５０の外径は、動力伝達ローラ１２０における溝部１２１の直径よりも大きい。このような組み合わせにより、クローラベルト１７０の外周速度よりも、車輪１５０の外周速度を速くすることができる。

尚、車輪１５０の外周には、路面との接触摩擦を増やすために環状のゴム１５２が取り付けられている。このようにすることによって、被災地の油などにより路面がスリップしやすいような状況下においても、適度に摩擦力を増加させることができる。

図１１は、ベルト支持用プーリ１３０の斜視図である。ベルト支持用プーリ１３０には、図に示されるような蛇行防止用凸部１３１を外周に設けることとしてもよい。そして、これらに架け渡されるクローラベルト１７０の内側にも、この凸部に嵌るような凹部を設けることとする。このようにすることによって、架け渡されたクローラベルト１７０が、ベルト支持用プーリ１３０から外れることなく、安定的に回転することができるため、走行安定性能を向上することができる。

以上のようにして構成された回動クローラ１０を備えるクローラ型走行装置１によれば、悪路を走行するときはクローラベルト１７０が地面に接触して悪路走破性能を確保できる一方、平地を走行するときは車輪１５０が地面に接触して高速走行性を確保することができる。

１ クローラ型走行装置、２ 無線装置、３ 監視カメラ、
１０ 回動クローラ、１１ 車体用クローラベルト、１２ 凹凸部、
２０ 車体、１００ レスキュークローラ、１１０ フレーム、
１２０ 動力伝達ローラ、１２１ 動力伝達ローラの凹部、
１３０ ベルト支持用プーリ、１３１ 蛇行防止用凸部１３１、
１４０ 車輪用ベルト、１５０ 車輪、１５１ 車輪の歯車、
１６０ 駆動ローラ、１７０ クローラベルト

Claims (7)

1. 車体と、該車体の前後左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラと、を備えたクローラ型走行装置であって、
   前記回動クローラは、
   クローラベルトと、
   前記車体からの動力を前記クローラベルトに伝達する駆動ローラと、
   前記クローラベルトが掛け渡された動力伝達ローラと、
   前記動力伝達ローラに掛け渡された車輪用ベルトと、
   前記車輪用ベルトが掛け渡された車軸に連結する車輪であって、前記クローラベルトの内側に前記車軸を有する車輪と、
   を備え、前記回動クローラの先端において、前記車輪の少なくとも半円の外周が前記クローラベルトよりも外側に位置し、前記車輪用ベルトが掛け渡された車軸の径は、前記動力伝達ローラにおいて前記車輪用ベルトが掛け渡された部分の径よりも小さく、前記車輪の外周速度は前記クローラベルトの外周速度よりも速い、クローラ型走行装置。
2. 前記回動クローラは、
   前記駆動ローラと前記動力伝達ローラと前記車輪とを回転自在に支持し、前記回動クローラを回動させるためのフレームをさらに備える請求項１に記載のクローラ型走行装置。
3. 前記クローラベルトは、前記フレームに回転可能に支持された複数のプーリにも架け渡され、
   前記複数のプーリのうちの２つのプーリの中心軸を結ぶ直線と、前記動力伝達ローラの中心軸と前記駆動ローラの中心軸とを結ぶ直線と、の交点は、前記車輪の車軸と一致する、請求項２に記載のクローラ型走行装置。
4. 前記回動クローラにおいて、前記車輪の外周は、
   前記動力伝達ローラが前記クローラベルトと接する部分において該クローラベルトよりも外側に位置し、
   前記複数のプーリが前記クローラベルトと接する部分において該クローラベルトよりも外側に位置する、請求項３に記載のクローラ型走行装置。
5. 前記クローラベルトの幅よりも前記車輪の幅の方が狭い、請求項１〜４のいずれかに記載のクローラ型走行装置。
6. 前記車体の外周には、動力が伝達された車体用クローラベルトが巻き掛けられる、請求項１〜５のいずれかに記載のクローラ型走行装置。
7. 前記車体の前記左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラを回動させたとき、前記回動クローラの最外回動軌跡は互いに重ならない、請求項１〜６のいずれかに記載のクローラ型走行装置。

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