JP6439305B2 - Crawler robot - Google Patents
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Description
本発明は、人間が入ることができない箇所の作業や調査を行うクローラ型ロボットに関する。 The present invention relates to a crawler-type robot that performs work and investigation of a place where a human cannot enter.
例えば、原子力発電所においては放射線が高い箇所や狭隘部があり、人間が入ることができない箇所がある。そこで、クローラ型ロボットに計測機器や作業機器を搭載し、クローラ型ロボットを走行させてそのような箇所での作業や調査を行うようにしている。 For example, in a nuclear power plant, there are places where radiation is high and there are narrow areas where humans cannot enter. In view of this, a crawler type robot is equipped with a measuring device and a work device, and the crawler type robot is caused to travel to perform work and investigation in such a place.
クローラ型ロボットは履帯を備えた装軌車両であり、不整地での移動を可能にしている。このようなクローラ型ロボットでは、不整地の走行時や左右に旋回したときには履帯が外れることがある。すなわち、左右への旋回により横向きの力が履帯にかかると、前輪と後輪との間の履帯のうち走行路に接した部分(履帯接地部)が横向きにはみ出すことがあり、履帯接地部が横方向にはみ出すと、履帯の回転につれて履帯接地部のはみ出した範囲が後方に拡大していく。そして、はみ出した範囲が後輪の最上部まで達すると履帯は完全に外れる。このような事態を防止するために、履帯の両側縁に履帯外れを防止するための部材を設けたものがある(特許文献1参照)。 A crawler-type robot is a tracked vehicle with a crawler track that allows movement on rough terrain. In such a crawler type robot, the crawler belt may come off when traveling on rough terrain or turning left and right. That is, when a lateral force is applied to the crawler track by turning left and right, the portion of the crawler track between the front wheel and the rear wheel that is in contact with the road (crawler track contact portion) may protrude laterally, and the crawler track contact portion may When protruding in the lateral direction, as the crawler belt rotates, the protruding area of the crawler belt contact portion expands backward. When the protruding range reaches the top of the rear wheel, the crawler belt is completely removed. In order to prevent such a situation, there is one in which members for preventing the crawler from coming off are provided on both side edges of the crawler (see Patent Document 1).
図9は、履帯の側面に履帯外れを防止するための部材を設けた従来のクローラ型ロボットの一例を示す斜視図である。前輪11と後輪12との間に掛け渡された履帯13の側面に履帯外れを防止するための履帯外れ防止部14が設けられている。履帯外れ防止部14は、履帯13の上下前後の側面を覆い、かつ履帯外れ防止部14の縁が履帯13の履帯接地部13Aにおいては走行路面に接しないように設けられる。これにより、履帯はずれ防止部14が履帯13の上下前後の側面に被さり、履帯13が横にはみ出すことを防ぐ。
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional crawler robot in which members for preventing the crawler belt from being removed are provided on the side surfaces of the crawler belt. A crawler belt
このようなクローラ型ロボットでは、超信地旋回を行う場合、車輪の横滑りを伴うことから旋回には大きなトルクを必要とし、円滑な超信地旋回が困難となったり、車輪の駆動用モータの出力が大きくなる。そこで、車体の重心移動により、車体重心から前輪までの距離を短くして低トルクでの回転駆動を可能にし、比較的小出力の駆動用モータでも円滑な超信地旋回を可能にしたものがある(特許文献2参照)。 In such a crawler-type robot, when super-revolution is performed, a large torque is required for the revolving because of the side slip of the wheel, and smooth super-revolution is difficult. Output increases. Therefore, by moving the center of gravity of the car body, the distance from the car body center of gravity to the front wheels can be shortened to enable rotational driving with low torque, and even with a relatively small output driving motor, smooth super turning is possible. Yes (see Patent Document 2).
また、前輪と後輪との間に中心車輪を有し、真ん中の中心車輪だけを下方にやりキャタピラに支点をもたし、旋回能力を高め左右へ曲がりやすくしたキャタピラ式車いすがある(特許文献3参照)。 Further, there is a caterpillar type wheelchair that has a center wheel between a front wheel and a rear wheel, only the center wheel in the middle is moved downward and has a fulcrum on the caterpillar to improve turning ability and to be easily turned left and right (Patent Document 3). reference).
しかし、図9に示したクローラ型ロボットでは、履帯外れ防止部14の縁が履帯13の側面に丁度被さり、履帯接地部13Aにおいては走行路面に接しないようにしなければならないため、履帯外れ防止部14の設計、製作、取付に高い精度が必要となる。特に、履帯13の厚さが薄い場合は、履帯外れ防止部14の縁の高さを調整することが困難である。
However, in the crawler-type robot shown in FIG. 9, since the edge of the crawler belt
図10は、図9に示した従来のクローラ型ロボットにおける履帯及び履帯接地部と履帯外れ防止部との位置関係の説明図である。図10(a)に示すように、履帯13の履帯接地部13Aにおいては、履帯外れ防止部14の縁が走行路面ぎりぎりの高さにあるため、不整地を走行する際には履帯外れ防止部14の縁が走行面の凹凸や障害物にぶつかり走行の妨げとなることがある。さらに、図10(b)に示すように、履帯外れ防止部14は履帯13の側面に浅く被さっているだけなので、履帯13の変形が大きい場合は、履帯13が履帯外れ防止部14を乗り越えて外れる恐れがある。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the positional relationship between the crawler belt and the crawler belt ground contact portion and the crawler belt detachment prevention portion in the conventional crawler type robot shown in FIG. As shown in FIG. 10 (a), in the crawler
一方、特許文献2のクローラ型ロボットでは、車体の重心移動により旋回時の旋回中心を移動できるが、前後左右の車輪を個別に駆動するので駆動モータ個数が増える。特許文献3のキャタピラ式車いすでは、中心車輪を下に下げるだけなので、前後の安定が悪く直進時にピッチングが発生しやすい。 On the other hand, the crawler robot of Patent Document 2 can move the turning center during turning by moving the center of gravity of the vehicle body, but the number of drive motors increases because the front, rear, left and right wheels are individually driven. In the caterpillar type wheelchair of Patent Document 3, since only the center wheel is lowered, the front / rear stability is poor and pitching is likely to occur during straight travel.
本発明の目的は、履帯の外れを容易に防止でき旋回を安定して行えるクローラ型ロボットを提供することである。 An object of the present invention is to provide a crawler robot that can easily prevent the crawler from coming off and can stably turn.
請求項1の発明に係るクローラ型ロボットは、 ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部とを備え、前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とする。 The crawler type robot according to the invention of claim 1 is stretched between a front wheel provided at a front portion of a robot body, a rear wheel provided at a rear portion of the robot body, and the front wheel and the rear wheel. A crawler belt, a grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road, and the front wheel side or the rear wheel side when turning A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel to a position where the crawler belt does not press against the traveling path, the grounding wheel moving mechanism lifts the grounding wheel to a position where the slack does not occur, When moving the ground wheel on the front wheel side up to a position where the crawler track does not press against the road, the center of the ground wheel on the front wheel side moves on an ellipse focusing on the center of the front wheel and the middle ground wheel. Or or before When moving the ground wheel on the rear wheel side up to a position where the crawler track does not press against the road, the center of the ground wheel on the rear wheel side is on the ellipse with the center of the center of the rear wheel and the middle ground wheel as the focus. It is a trajectory that moves .
請求項2の発明に係るクローラ型ロボットは、ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備えたことを特徴とする。 A crawler type robot according to a second aspect of the present invention is spanned between a front wheel provided at a front portion of a robot body, a rear wheel provided at a rear portion of the robot body, and the front wheel and the rear wheel. A crawler belt, a grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road, and the front wheel side or the rear wheel side when turning A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel to a position where the crawler track does not press against the road, and a center of gravity that moves the center of gravity of the robot body to the opposite side of the grounding wheel lifted by the grounding wheel moving mechanism And a position moving mechanism .
請求項3の発明に係るクローラ型ロボットは、ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a crawler-type robot that spans between a front wheel provided at a front portion of a robot body, a rear wheel provided at a rear portion of the robot body, and the front wheel and the rear wheel. A crawler belt, a grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road, and the front wheel side or the rear wheel side when turning A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel to a position where the crawler track does not press against the road, and a center of gravity that moves the center of gravity of the robot body to the opposite side of the grounding wheel lifted by the grounding wheel moving mechanism And a position moving mechanism, wherein the grounding wheel moving mechanism lifts the grounding wheel to a position where the crawler belt does not become slack .
請求項4の発明に係るクローラ型ロボットは、ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a crawler-type robot that spans between a front wheel provided at a front portion of a robot body, a rear wheel provided at a rear portion of the robot body, and the front wheel and the rear wheel. A crawler belt, a grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road, and the front wheel side or the rear wheel side when turning A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel to a position where the crawler track does not press against the road, and a center of gravity that moves the center of gravity of the robot body to the opposite side of the grounding wheel lifted by the grounding wheel moving mechanism A position movement mechanism, the grounding wheel movement mechanism lifts the grounding wheel to a position where the crawler belt does not slack, and moves the grounding wheel on the front wheel side up to a position where the crawler belt does not press against the travel path. When the previous And an ellipse with the center of the center of the ground wheel as the center, and a track on which the center of the ground wheel on the front wheel side moves, or to a position where the crawler track does not press the ground wheel on the rear wheel side against the road When moving upward, an ellipse centering on the center of the rear wheel and the center of the ground wheel is a track that moves the center of the ground wheel on the rear wheel side .
請求項5の発明に係るクローラ型ロボットは、請求項1乃至請求項4のいずれか1項の発明において、前記ロボット本体の外側の前記履帯の側面に設けられ前記前輪及び前記後輪の前後に突出して前記ロボット本体に取り付けられた履帯外れ防止部を備え、前記履帯外れ防止部は、旋回時や不整地の走行時に履帯に弛みが生じ、前記前輪と前記後輪との間の履帯のうち走行路に接した部分が横にはみ出した場合であっても、前記前輪及び前記後輪に巻き付いている履帯が横にはみ出すのを防止できる大きさで突出していることを特徴とする。 A crawler type robot according to a fifth aspect of the present invention is the crawler type robot according to any one of the first to fourth aspects, wherein the crawler type robot is provided on a side surface of the crawler belt outside the robot main body and before and after the front wheel and the rear wheel. A crawler slip prevention portion that protrudes and is attached to the robot body, the crawler slip prevention portion is slack in the crawler track during turning or running on uneven terrain, and the crawler belt slip portion between the front wheel and the rear wheel Even when the portion in contact with the traveling road protrudes laterally, the crawler belt wound around the front wheel and the rear wheel protrudes in such a size that it can be prevented from protruding laterally.
請求項1の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、履帯に弛みが生じない位置に接地輪を持ち上げるので、接地輪を持ち上げた際に履帯に弛みを生じることがない。さらに、接地輪移動機構部が、前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とするので、前輪または後輪と、真ん中の接地輪との間の履帯の長さは常に一定となり、履帯の弛みを防止できる。 According to the first aspect of the present invention, since the position of the ground wheel on the front wheel side or the rear wheel side is raised to a position where the crawler track does not press against the traveling path during turning, the crawler belt contact portion can be reduced, and the frictional resistance during turning can be reduced. It can be reduced and it becomes easier to turn. Further, since the grounding ring is lifted to a position where the crawler belt does not slack, the crawler belt does not slack when the grounding wheel is lifted. Furthermore, when the grounding wheel moving mechanism moves the grounding wheel on the front wheel side up to a position where the crawler belt does not press against the road, the grounding on the front wheel side is placed on the ellipse centered on the center of the front wheel and the middle grounding wheel. When the track is such that the center of the wheel moves, or when the grounding wheel on the rear wheel side is moved upward to a position where the crawler track does not press against the road, the ellipse is focused on the center of the rear wheel and the middle grounding wheel. Since the track is such that the center of the grounding wheel on the rear wheel side moves, the length of the crawler belt between the front wheel or the rear wheel and the middle grounding wheel is always constant, and the slack of the crawler belt can be prevented.
請求項2の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。 According to the invention of claim 2, since the position of the ground wheel on the front wheel side or the rear wheel side is raised to a position where the crawler track does not press against the travel path during turning, the crawler ground contact portion can be reduced and the frictional resistance during turning can be reduced. It can be reduced and it becomes easier to turn. Further, since the center of gravity of the robot body is moved to the opposite side of the grounding wheel lifted during turning, the turning movement distance in the traveling direction is reduced and the turning is facilitated.
請求項3の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、旋回の際には履帯に弛みが生じない位置に接地輪を持ち上げるので、接地輪を持ち上げた際に履帯に弛みを生じることがない。さらには、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。 According to the third aspect of the present invention, the position of the ground wheel on the front wheel side or the rear wheel side is raised to a position where the crawler track does not press against the travel path during turning, so that the crawler track contact portion can be reduced and the frictional resistance during turning can be reduced. It can be reduced and it becomes easier to turn. Further, since the ground ring is lifted to a position where the crawler belt does not become slack when turning, the crawler belt does not become slack when the ground ring is lifted. Furthermore, since the center of gravity of the robot body is moved to the opposite side of the grounding wheel lifted during turning, the turning movement distance in the traveling direction becomes small and the turning becomes easy.
請求項4の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、接地輪移動機構部が、前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とするので、前輪または後輪と、真ん中の接地輪との間の履帯の長さは常に一定となり、履帯の弛みを防止できる。さらにまた、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。さらには、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、請求項1乃至請求項4のいずれか1項の発明の効果に加え、ロボット本体の外側の履帯の側面に位置し前輪及び後輪の前後に履帯が横にはみ出すのを防止できる大きさで突出して履帯外れ防止部をロボット本体に取り付けるので、履帯の履帯接地部では走行路面ぎりぎりになるように設置する必要がないため、履帯外れ防止部の設計、製作、取付に高い精度を必要としない。履帯外れ防止部を走行路面から高い箇所に取り付け可能であるので、不整地での走行の妨げにならない。また、履帯外れ防止部が前後に突き出ているので、履帯が履帯外れ防止部を乗り越えてはみ出すことがない。 According to the invention of claim 5, in addition to the effects of the invention of any one of claims 1 to 4, the crawler belt is located laterally on the side surface of the crawler belt outside the robot body and before and after the front and rear wheels. The crawler detachment prevention part is attached to the robot body so that it can be prevented from protruding, so it is not necessary to install the crawler crawler grounding part so that it is just below the road surface. High accuracy is not required for installation. Since the crawler slip prevention part can be attached to a high place from the running road surface, it does not hinder running on rough terrain. Moreover, since the crawler belt prevention part protrudes back and forth, the crawler belt does not get over the crawler belt prevention part.
以下、本発明の実施形態を説明する。図1は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの一例の斜視図である。クローラ型ロボット10のロボット本体15の前部には一対の前輪11が設けられ、ロボット本体15の後部に一対の後輪12が設けられている。図1では右側の前輪11、後輪12が図示されているが、左側にも同様に前輪11、後輪12が設けられている。また、前輪11と後輪12との間には、3個の接地輪16a、16b、16cが設けられている。図1では右側の3個の接地輪16a、16b、16cが図示されているが、左側にも同様に3個の接地輪16a、16b、16cが設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view of an example of a crawler robot according to an embodiment of the present invention. A pair of
そして、前輪11と後輪12との間には履帯13が掛け渡され、3個の接地輪16a、16b、16cはクローラ型ロボット10が通常走行する際には履帯13を走行路に押圧する。図1では、3個の接地輪16a、16b、16cを設けた場合を示しているが、3個以上の接地輪16を設けてもよい。
Then, a
前輪11は駆動モータ17で駆動される動輪であり、後輪12は前輪11の回転により履帯13を介して回転する従輪である。同様に、3個の接地輪16a、16b、16cも前輪11の回転により履帯13を介して回転する従輪である。3個の接地輪16a、16b、16cのうち、前輪11側及び後輪12側の接地輪16a、16cには接地輪移動機構部18が設けられている。接地輪移動機構部18は、クローラ型ロボット10が旋回する際に、前輪11側または後輪12側の接地輪16a、16cの位置を履帯13が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるものである。
The
ここで、前輪11は駆動モータ17で駆動される動輪とし、後輪12は前輪11の回転により履帯13を介して回転する従輪としたが、後輪12を動輪とし前輪11を従輪としてもよい。また、前輪11及び後輪12の双方を動輪としてもよい。なお、前輪11または後輪12のみを駆動モータ17で駆動される動輪とした場合には、駆動モータ17の数を2個で済ませることができる。
Here, the
ロボット本体15には、周囲の情報を収集する各種センサを有した計測機器19が搭載されている。計測機器19は、例えば多機能携帯端末であり、各種センサは、例えば、カメラ、マイク、加速度センサ、温度センサなどの各種のセンサであり、また、ライト(照明要素)、WiFi、スピーカも装備している。
The
計測機器19はパンチルト機構部を有した重心位置移動機構部20により支承されている。重心位置移動機構部20のパンチルト機構部は、矢印Vに示すように計測機器19を左右振りしたり、矢印Wに示すように計測機器19を上下振りしたりする機能を有する。重心位置移動機構部20の左右振りにより計測機器19は左右方向に向きを変えることができ、ロボット本体15の向きを変えなくても所望の左右方向の情報を収集できる。また、重心位置移動機構部20の上下振りにより計測機器19は上下方向に向きを変えることができ、クローラ型ロボット10の重心位置を移動できる。計測機器19を前輪11側に倒したときはクローラ型ロボット10の重心位置を前輪11側に移動できる。
The measuring
また、ロボット本体15にはバッテリ21が搭載され、駆動モータ17や接地輪移動機構部18にこれらに駆動電源を供給する。重心位置移動機構部20にパンチルト機構部に加え、バッテリ21の搭載位置を前輪11側及び後輪12側(図1の矢印X方向)に移動させる前後移動機構部を設け、バッテリ21の搭載位置を移動させることにより、クローラ型ロボット10の重心位置を移動させることもできる。なお、計測機器19やバッテリ21を移動させる重心位置移動機構部20は別々に設けてもよい。
Further, a
次に、ロボット本体15の外側の履帯13の側面には前輪11及び後輪12の前後に突出してロボット本体15に取付具22により履帯外れ防止部14が取り付けられている。図1に示すように、本発明の実施形態における履帯外れ防止部14は、ロボット本体15の外側の履帯13の側面に位置し、前輪11及び後輪12の前後に突出してロボット本体15に取付具22により取り付けられている。すなわち、履帯13が前輪11及び後輪12に巻き付いている部分に被さるように、前後に大きく突き出た履帯外れ防止部14としている。
Next, on the side surface of the
次に、本発明の実施形態における履帯外れ防止部14の作用について説明する。図2は本発明の実施形態における履帯外れ防止部14の作用の説明図であり、図2(a)はクローラ型ロボット10の通常走行時の右側の履帯の状態を示し、図2(b)はクローラ型ロボット10の右側の履帯の履帯接地部が横にはみ出した状態を示している。
Next, the operation of the crawler belt
クローラ型ロボット10の通常走行時には、図2(a)に示すように、履帯13は前輪11及び後輪12に弛みなく巻き付き、履帯13の履帯接地部13Aは走行路面に接している。そして、履帯外れ防止部14は、前輪11及び後輪12の部分で前後に突出して、前輪11及び後輪12に巻き付いている履帯13に被さっている。
When the crawler-
クローラ型ロボット10の旋回時や不整地の走行時に履帯13に弛みが生じたとすると、図2(b)に示すように、履帯13は前輪11と後輪12との間の履帯接地部13Aが横にはみ出し、接地輪16a、16b、16cが履帯接地部13Aを走行路面に十分に押圧できなくなり、前輪11及び後輪12に巻き付いている履帯13も横にはみ出そうとする。
Assuming that the
本発明の実施形態における履帯外れ防止部14は、前輪11及び後輪12の部分で先端が前後に突出して取り付けられているので、履帯外れ防止部14と前輪11の縁とが重なる部分(図2(b)のY1部分)、履帯外れ防止部14と後輪12の縁とが重なる部分(図2(a)のY2部分)で履帯13のはみ出しは食い止められ、前輪11や後輪12の最上部まで履帯13のはみ出しが拡大することはない。従って、このまましばらく走行するうちに、走行路面との摩擦などにより履帯13は自然に正常な位置に戻る。
In the embodiment of the present invention, the crawler belt
図3は本発明の実施形態における履帯外れ防止部を有したクローラ型ロボットと従来の履帯外れ防止部を有しないクローラ型ロボットとの走行機能の説明図であり、図3(a)は本発明の実施形態における履帯外れ防止部を有したクローラ型ロボットの走行機能の説明図、図3(b)は従来の履帯外れ防止部を有しないクローラ型ロボットの走行機能の説明図である。 FIG. 3 is an explanatory view of a traveling function of a crawler type robot having a crawler belt removal prevention unit and a conventional crawler type robot not having a crawler belt removal prevention unit in the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3B is an explanatory diagram of a traveling function of a crawler type robot that does not have a conventional crawler belt removal prevention unit.
図3(a)に示すように、履帯外れ防止部を有したクローラ型ロボット10は、走行路23に溝24があっても、その溝24を乗り越えて走行できる。いま、クローラ型ロボット10の重心位置Gがクローラ型ロボット10の中央部にあり、クローラ型ロボット10が矢印Z1に示すように右方向から左方向に移動し、走行路23の溝24に差し掛かったとする。溝24の幅が履帯外れ防止部14を含めたクローラ型ロボット10の長さの半分以下であるときは、履帯外れ防止部14の先端部が溝24の向こう岸に架かる。これは、クローラ型ロボット10の重心位置Gが溝24の上方に位置する前に履帯外れ防止部14の先端部が溝24の向こう岸に到達するからである。これにより、クローラ型ロボット10は溝24に落下せずに溝24を乗り越えられる。
As shown in FIG. 3A, the
一方、図3(b)に示すように、履帯外れ防止部を有しない従来のクローラ型ロボット10Aでは、走行路23に溝24があると、その溝24を乗り越えられないことがある。いま、従来のクローラ型ロボット10Aが矢印Z1に示すように右方向から左方向に移動し、走行路23の溝24に差し掛かったとする。溝24の幅が従来のクローラ型ロボット10Aの長さの半分以上であるときは、従来のクローラ型ロボット10Aの先端部が溝24の向こう岸に架かる前に従来のクローラ型ロボット10の重心位置Gが溝24の上方に位置する。従って、従来のクローラ型ロボット10Aは溝24に落下してしまい溝24を乗り越えられない。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the
このように、履帯外れ防止部14は、前輪11及び後輪12の部分で先端が前後に突出して取り付けられているので、走行路23に溝24があったとしても、その溝の幅24が履帯外れ防止部14を含めたクローラ型ロボット10の長さの半分以下の場合にはその溝24を乗り越えて走行できる。
In this way, the crawler belt
このように、履帯外れ防止部14は、前輪11及び後輪12の部分で先端が前後に突出して、前輪11及び後輪12の部分の履帯13の側面に丁度被さるように取り付けられているので、履帯13が履帯外れ防止部14を乗り越えてはみ出すことがなく、履帯13の下方の履帯接地部13Aでは走行路面ぎりぎりになるように設置する必要がない。このため、履帯13の厚さに関係なく適用でき、履帯外れ防止部14の設計、製作、取付に高い精度を必要としない。また、履帯外れ防止部14が走行路面から高いところに取り付けるので、不整地での走行の妨げにならない。
In this way, the crawler belt
以上の説明では、履帯外れ防止部14をロボット本体15の外側の履帯13の側面に設けた場合について説明したが、ロボット本体15の外側の履帯13の側面に加え、ロボット本体15の内側の履帯13の側面にも設けるようにしてもよい。図5は、本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの他の一例の斜視図であり、ロボット本体15の外側の履帯13の側面に加え、ロボット本体15の内側の履帯13の側面にも履帯外れ防止部14を設けた場合を示している。
In the above description, the case where the crawler
ロボット本体15の外側及び内側の双方に履帯外れ防止部14を設けた場合は、履帯13の両側面に履帯外れ防止部14があるので、両側面において履帯のはみ出しを防止でき、履帯の外れをより確実に防止できる。
When the crawler belt
次に、本発明の実施形態における接地輪16、接地輪移動機構部18、重心位置移動機構部20の作用について説明する。図4は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの通常走行時の接地輪16、接地輪移動機構部18、重心位置移動機構部20の作用の説明図である。
Next, the operation of the grounding wheel 16, the grounding
クローラ型ロボット10の通常走行時には、図4に示すように、履帯13は前輪11及び後輪12、接地輪16a、16b、16cに弛みなく巻き付き、履帯13の履帯接地部13Aは走行路面に接している。そして、履帯外れ防止部14は、前輪11及び後輪12の部分で前後に突出して、前輪11及び後輪12に巻き付いている履帯13に被さっている。そして、通常走行時には、クローラ型ロボット10の重心位置Gはクローラ型ロボット10の中央部に位置するように調整されている。従って、走行路面には接地輪16a、16b、16cが接触してクローラ型ロボット10は走行する。
When the
図6は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの旋回の際の接地輪16、接地輪移動機構部18、重心位置移動機構部20の作用の説明図であり、図6(a)は前輪11側で旋回する際の接地輪16、接地輪移動機構部18、重心位置移動機構部20の作用の説明図、図6(b)は後輪12側で旋回する際の接地輪16、接地輪移動機構部18、重心位置移動機構部20の作用の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view of the action of the grounding wheel 16, the grounding wheel moving
クローラ型ロボット10を前輪11側で旋回させる際、例えば、前輪11側で超信地旋回させる際には、図6(a)に示すように、前輪11側とは反対側の後輪12側の接地輪16cの位置を履帯13が走行路に押圧しない位置まで接地輪移動機構部18で持ち上げる。図6(a)の符号16c’は接地輪16cを持ち上げた後の接地輪16cの位置を示している。これにより、前輪11側の接地輪16aと真ん中の接地輪16bとの2つの接地輪16a、16bで履帯13を走行路面に接地させるようにする。これにより、接地輪16a、16bの間の履帯13が履帯接地部13Aとなり、走行路面と接触する履帯接地部13Aが小さくなるので摩擦抵抗を小さくでき旋回し易くなる。
When the crawler-
これと併せて、重心位置移動機構部20を動作させ、例えば、計測機器19を前輪11側に倒しクローラ型ロボット10の重心位置Gを前輪11側に移動する。これにより、クローラ型ロボット10は、その重心位置Gを中心にして接地輪16a、16bの間の履帯接地部13Aで旋回するので、摩擦抵抗を軽減しつつ前輪11側の先端部の左右の振れ幅を小さくできる。
At the same time, the center-of-gravity position moving mechanism unit 20 is operated, for example, the measuring
同様に、クローラ型ロボット10を後輪12側で旋回させる際、例えば、後輪12側で超信地旋回させる際には、図6(b)に示すように、後輪12側とは反対側の前輪11の接地輪16aの位置を履帯13が走行路に押圧しない位置まで接地輪移動機構部18で持ち上げる。図6(b)の符号16a’は接地輪16aを持ち上げた後の接地輪16aの位置を示している。これにより、後輪12側の接地輪16cと真ん中の接地輪16bとの2つの接地輪16c、16bで履帯13を走行路面に接地させるようにする。これにより、接地輪16c、16bの間の履帯13が履帯接地部13Aとなり、走行路面と接触する履帯接地部13Aが小さくなるので摩擦抵抗を小さくでき旋回し易くなる。
Similarly, when the crawler-
これと併せて、重心位置移動機構部20を動作させ、例えば、計測機器19を後輪12側に倒しクローラ型ロボット10の重心位置Gを後輪12側に移動する。これにより、クローラ型ロボット10は、その重心位置Gを中心にして接地輪16c、16bの間の履帯接地部13Aで旋回するので、摩擦抵抗を軽減しつつ後輪12側の先端部の左右の振れ幅を小さくできる。
At the same time, the center-of-gravity position moving mechanism unit 20 is operated, for example, the measuring
このように、クローラ型ロボット10の旋回の際に持ち上げた接地輪16の反対側にロボット本体15の重心位置Gを移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。
As described above, since the center of gravity G of the
ここで、クローラ型ロボット10を旋回させる際に接地輪移動機構部18で接地輪16の位置を履帯13が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるにあたり、接地輪移動機構部18は、履帯13に弛みが生じない位置に接地輪16を持ち上げる。図7は接地輪移動機構部18により履帯13に弛みが生じない位置に接地輪16を持ち上げる場合の説明図である。図7では、図6(a)に示したように、後輪12側の接地輪16cの位置を履帯13が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる場合を示している。
Here, when the
図7に示すように、後輪12側の接地輪16cを履帯13が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、後輪12と真ん中の接地輪16bの中心を焦点とする楕円M上を、後輪12側の接地輪16cの中心が移動するような軌道とする。これにより、後輪12と真ん中の接地輪16bとの間の履帯13の長さは常に一定となり、履帯13の弛みを防止できる。図6(b)に示した前輪11側の接地輪16aの位置を履帯13が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる場合も同様である。
As shown in FIG. 7, when the
次に、本発明の実施形態に係るクローラ型ロボット10を広い場所から狭隘箇所へ方向を変えつつ進入するような場合について説明する。図8は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボット10を狭隘箇所へ移動させる場合の説明図である。
Next, a case where the
図8において、いま、クローラ型ロボット10が広い場所25を矢印Z2方向から直進して来て、矢印Z3方向に旋回して狭隘箇所26に進入していく場合を考える。広い場所25から狭隘箇所26への曲がり角において、矢印Z3方向に旋回することになる。その際、進行方向が狭隘箇所26となるので、重心位置移動機構部20を動作させ、クローラ型ロボット10の重心位置Gを前輪11側に移動する。
In FIG. 8, a case is now considered where the
これは、広い場所25から狭隘箇所26への曲がり角において旋回する際には、クローラ型ロボット10の前輪11側は狭隘箇所26の入口に位置し、クローラ型ロボット10の後輪12側は広い場所25に位置するからである。すなわち、クローラ型ロボット10の重心位置Gを前輪11側に移動することによって、重心位置Gを中心に旋回したときに前輪11側の先端部の左右の振れ幅を小さくし、狭隘箇所26には入りやすくするためである。クローラ型ロボット10の重心位置Gが前輪11側に移動しているので、重心位置Gで旋回すると、後輪12側の後端部は左右の振れ幅が大きくなるが、後輪12側の後端部は広い場所25に位置するので、周囲の側壁に衝突することはない。
This is because the
以上の説明では、接地輪16、接地輪移動機構部18、重心位置移動機構部20を備えたクローラ型ロボット10に対し、履帯外れ防止部14を取り付けた場合について説明したが、接地輪16、接地輪移動機構部18、重心位置移動機構部20を備えていないクローラ型ロボット10に対し、履帯外れ防止部14を取り付けるようにしてもよい。
In the above description, the case where the crawler belt
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…クローラ型ロボット、11…前輪、12…後輪、13…履帯、13A…履帯接地部、14…履帯外れ防止部、15…ロボット本体、16…接地輪、17…駆動モータ、18…接地輪移動機構部、19…計測機器、20…重心位置移動機構部、21…バッテリ、22…取付具、23…走行路、24…溝、25…広い場所、26…狭隘箇所
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部とを備え、
前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とするクローラ型ロボット。 A front wheel provided at the front of the robot body;
A rear wheel provided at a rear portion of the robot body;
A crawler belt spanned between the front wheel and the rear wheel;
A grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and which is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road;
A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel on the front wheel side or the rear wheel side to a position where the crawler track does not press the traveling path when turning ,
When the grounding wheel moving mechanism lifts the grounding wheel to a position where the crawler belt does not sag, and moves the grounding wheel on the front wheel side up to a position where the crawler belt does not press against the traveling path, The ellipse centered on the center of the grounding wheel is a track that moves the center of the grounding wheel on the front wheel side, or the grounding wheel on the rear wheel side is moved upward to a position where the crawler track does not press against the road. A crawler-type robot characterized in that a trajectory on which the center of the grounding wheel on the rear wheel side moves on an ellipse having a focal point at the center of the rear wheel and the middle grounding wheel .
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、
前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備えたことを特徴とするクローラ型ロボット。 A front wheel provided at the front of the robot body;
A rear wheel provided at a rear portion of the robot body ;
A crawler belt spanned between the front wheel and the rear wheel;
A grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and which is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road;
A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel on the front wheel side or the rear wheel side to a position where the crawler track does not press against the travel path when turning ;
A crawler-type robot comprising a center-of-gravity position moving mechanism that moves the center of gravity of the robot body to the opposite side of the grounding wheel lifted by the ground-ring moving mechanism .
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、
前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、
前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げることを特徴とするクローラ型ロボット。 A front wheel provided at the front of the robot body;
A rear wheel provided at a rear portion of the robot body ;
A crawler belt spanned between the front wheel and the rear wheel;
A grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and which is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road;
A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel on the front wheel side or the rear wheel side to a position where the crawler track does not press against the travel path when turning ;
A center-of-gravity position moving mechanism for moving the center of gravity of the robot body to the opposite side of the grounded wheel lifted by the ground-ring moving mechanism;
The crawler-type robot characterized in that the grounding wheel moving mechanism lifts the grounding wheel to a position where no slack occurs in the crawler belt .
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも3個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、
前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、
前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とするクローラ型ロボット。 A front wheel provided at the front of the robot body;
A rear wheel provided at a rear portion of the robot body ;
A crawler belt spanned between the front wheel and the rear wheel;
A grounding wheel which is provided between the front wheel and the rear wheel and which is at least three or more subordinate wheels for pressing the crawler belt on the road;
A grounding wheel moving mechanism that lifts the position of the grounding wheel on the front wheel side or the rear wheel side to a position where the crawler track does not press against the travel path when turning ;
A center-of-gravity position moving mechanism for moving the center of gravity of the robot body to the opposite side of the grounded wheel lifted by the ground-ring moving mechanism;
When the grounding wheel moving mechanism lifts the grounding wheel to a position where the crawler belt does not sag, and moves the grounding wheel on the front wheel side up to a position where the crawler belt does not press against the traveling path, The ellipse centered on the center of the grounding wheel is a track that moves the center of the grounding wheel on the front wheel side, or the grounding wheel on the rear wheel side is moved upward to a position where the crawler track does not press against the road. A crawler-type robot characterized in that a trajectory on which the center of the grounding wheel on the rear wheel side moves on an ellipse having a focal point at the center of the rear wheel and the middle grounding wheel .
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