JP7054565B1 - 段差移動装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して段差を昇降して移動することができる段差移動装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】 床面移動機構を含んで成る走行モジュールと、走行モジュールの前方側の端部に配置された昇降モジュールと、構造モジュールと、上部モジュールを備える。構造モジュールは、上部モジュールと構造モジュールとを前後方向に相対的に移動自在に連結する上部移動機構と、昇降モジュール及び走行モジュールと構造モジュールとを前後方向に相対的に移動自在に連結する下部移動機構とを含んで成る。昇降モジュールは構造モジュールと走行モジュールとを垂直方向に相対的に移動自在に連結する。段差の有無及び該段差の状態を示す情報を取得する情報取得部と、床面移動機構、昇降モジュール、上部移動機構、及び下部移動機構の動作を制御する動作制御部を備える、段差移動装置及びその制御方法。【選択図】図１

Description

本発明は、前方又は後方にある段差の高低間を昇降して移動する段差移動装置及びその制御方法に関する。

従来、階段昇降装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平成10-236349

特許文献１に記載の発明では、たとえば段差を昇る場合には、まず本体１と、本体１に格納された上脚３及びスライダ５を上方へ移動させた後に、スライダ５を昇る先の段差の上方側に水平移動させ、さらに本体１を、スライダ５上をスライドさせて当該段差の上方側に水平移動させる。これにより、階段昇降装置は、昇る先の段差の上面に移動した本体１と、段差の手前側に残っている下脚４とが同時に接地している状態になる。

そしてその状態から、段差の手前側に残っている下脚４を、同じく段差の手前側に残っている上脚３の位置まで引き上げて、すなわち昇る先の段差に移動した本体１が接地して階段昇降装置を支持している状態に移行して、上脚３及び下脚４を一体的に段差の上方側に水平移動させることで、昇る先の段差へ移動することができる。又は、段差を降りる場合には、これら一連の動作の逆の動作を実行することで、降りる先の段差へと移動することができる。

ところで、このような動作により段差を昇降する装置においては、移動先の段差に先に移動した部分が接地して装置全体を支持して、移動元に残っている部分を移動先の段差に移動させる動作を行っている間が、最も不安定な状態となる。なぜならば、段差を昇る場合には段差の手前側に、段差を降りる場合には降り先の段差の側に、装置を倒そうとする回転モーメントがかかり、装置が落下してしまう可能性があるためである。

しかしながら特許文献１の発明においては、上脚３と下脚４とを連結して下脚４を垂直方向に移動させるシリンダ等の部材が階段昇降装置の側面視において下脚４の中央部から上に延びるように配置されている。

そのため、下脚４及び上脚３の重心が段差の蹴上面から離れているので、例えば下脚４を上脚３の位置まで上方に引き上げる際に、装置を倒そうとする大きな回転モーメントがかかってしまう。その結果、段差を昇降する動作を行う際に、装置が不安定になり、装置が段差から又は段差に落下してしまうおそれがある。

そこで本発明は、安定して段差を昇降して移動することができる段差移動装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の段差移動装置は、
前方又は後方にある段差の高低間を昇降して移動する段差移動装置であって、
前記段差移動装置を床面上で移動させる床面移動機構を含んで成る走行モジュールと、
前記走行モジュールの前方側の端部から上方向に延びるように配置された昇降モジュールと、
前記昇降モジュールの上端部に支持されて前記走行モジュールの上方に配置されており、その上面を構成する上面部材と、該上面部材の平面視において前記段差移動装置の前後方向に直交する方向の両端部から下方向に向かって、前記走行モジュールが接地する接地対象との間に所定の隙間を形成する高さまで延在する側方部材と、を含んで成る構造モジュールと、
前記上面部材の上面に配置されており、その底面を構成する底面部材を含んで成る上部モジュールと、を備え、
前記構造モジュールは、
前記上部モジュールの底面と前記構造モジュールの上面との間に配置されて、該上部モジュールと該構造モジュールとを、前記段差移動装置の前後方向に相対的に移動自在に連結する上部移動機構と、
前記昇降モジュールの上端部と前記構造モジュールの上面部材の下面との間に配置されて、該昇降モジュール及び前記走行モジュールと該構造モジュールとを、前記段差移動装置の前後方向に相対的に移動自在に連結する下部移動機構と、を含んで成り、
前記昇降モジュールは、前記構造モジュールと前記走行モジュールとを垂直方向に相対的に移動自在に連結しており、
前記下部移動機構は、前記構造モジュールの前記上面部材の下面の前後方向の両略端部にわたって配置されて、前記昇降モジュールの上端部が該上面部材の後方側の略端部の位置よりも後方に移動することを規制するように構成されており、
前記段差移動装置の前方又は後方の段差の有無及び該段差の状態を示す情報を含む情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部が取得した情報に応じて、前記段差移動装置が移動先の段差に移動する際の、前記床面移動機構、前記昇降モジュール、前記上部移動機構、及び前記下部移動機構それぞれの相互に独立した動作を制御する動作制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば動作制御部により、昇降モジュールが制御されて、構造モジュールと、構造モジュールの上に配置された上部モジュールとは、走行モジュールに対して相対的に上方向（離れる方向）に移動でき、その状態から、上部移動機構と、下部移動機構とが制御されて、構造モジュール、上部モジュールの順で前方側に移動できる。すなわち段差移動装置の前方に上りの段差がある場合に、昇る先の段差の上面に移動した構造モジュールと、段差の手前側に残っている走行モジュールとが同時に接地している状態とすることができる。

さらにこの状態から、動作制御部により昇降モジュールが制御されて、走行モジュールは構造モジュールに対して相対的に上方向（近づく方向）に移動でき、その状態から、下部移動機構が制御されて、走行モジュールを前方側に移動できる。すなわち段差移動装置の前方にある上りの段差の上面へと、段差移動装置全体を移動させることができる。

また段差移動装置の後方に下りの段差がある場合には例えば、これら一連の動作の逆の動作をするように制御することで、下りの段差の上面へと移動することができる。

そして昇降モジュールは走行モジュールの前方側の端部に配置されている。また、昇降モジュールの上端部は構造モジュールの上面部材の下面の前後方向の両略端部にわたって配置された下部移動機構によって、構造モジュールの上面部材の下面をその前後方向の両略端部の間で移動できかつ、上面部材の後方側の略端部の位置よりも後方に移動することを規制されている。

そのため、前方にある上りの段差の蹴上面に対して昇降モジュールを接近させた状態で走行モジュールを段差の上面側に移動させることができ、また後方にある下りの段差の蹴上面にも昇降モジュールを接近させた状態で走行モジュールを段差の上面側に移動させることができる。

これにより、上りの段差、下りの段差のいずれの場合においても、走行モジュールを段差の上面側に移動させる際に、段差移動装置にかかる回転モーメントを軽減することができ、段差移動装置が段差から又は段差に落下してしまうおそれも軽減できる。このように本発明によれば、安定して段差を昇降して移動することができる。

本発明の段差移動装置において、
前記情報取得部及び前記動作制御部は、前記上部モジュール、前記構造モジュール、前記昇降モジュール及び前記走行モジュールの何れかに備えられており、
前記段差移動装置を構成する各モジュールの重量は、下記式１及び２を満たすように調整されていることが好ましい。

Ａ＋Ｂ＞Ｃ＋Ｄ…（１）
Ａ＋Ｃ＋Ｄ＞Ｂ…（２）
ただし、Ａは、前記上部モジュールの重量であり、
Ｂは、前記上面部材と、前記側方部材と、前記上部移動機構と、下部移動機構と、を含む前記構造モジュールの重量であり、
Ｃは、昇降モジュールの重量であり、
Ｄは、走行モジュールの重量であって、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、前記各モジュールが前記情報取得部又は前記動作制御部を備えている場合の、該情報取得部及び該動作制御部の重量を含む。

本発明によれば、走行モジュールを段差の上面側に移動させる際には、上部モジュールと構造モジュールとが走行モジュールと昇降モジュールに対するカウンターウェイトとして機能できて、かつ、構造モジュールを段差の上面側に移動させる際には上部モジュールと、走行モジュールと、昇降モジュールとが構造モジュールに対するカウンターウェイトとして機能できるように各モジュールの重量が調整されているので、より安定性が高い。また、カウンターウェイト用の部材を改めて備える必要がなくなるので、結果的に段差移動装置の小型化、軽量化にもつながる。

本発明の段差移動装置において、
前記構造モジュールは、
前記側方部材それぞれの下端部の後方側に配置された脚部と、
前記脚部の底部の高さが最も前記側方部材の下端部に近い第１位置と、該底部の高さが該第１位置よりも下方にせり出した第２位置と、の間で該底部の位置を変化させるせり出し機構と、を含んで成り、
前記動作制御部は、前記情報取得部が取得した情報に基づいて、前記脚部を前記第１位置から前記第２位置の方向にせり出させて、該脚部の接地対象の上面を該脚部の前記底部を介して押圧させ、前記構造モジュールが前方側に所定程度傾くように、前記せり出し機構の動作を制御する傾き制御を行うように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、動作制御部により、側方部材それぞれの下端部の後方側に配置された脚部を接地対象の上面側にせり出させて、構造モジュールを前方側に所定程度傾かせる傾き制御が行われる。

これにより、例えば走行モジュールを段差の上面側に移動させる際などの、装置が不安定になるときに、構造モジュールを前方側に所定程度傾かせることができるので、段差移動装置が段差から又は段差に落下してしまうおそれが効果的に軽減できる。

本発明の段差移動装置において、
前記走行モジュール又は前記昇降モジュールは、
前記走行モジュールの前方側の端部の位置において、該走行モジュールを、その接地対象の上面に対して平行な状態と、該走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸と、
前記動作制御部による制御に応じて、前記走行モジュールの前記回転軸を回転中心とした回転を規制して該走行モジュールをその接地対象の上面に対して平行な状態で維持するロック状態と、該走行モジュールの該回転軸を回転中心とした回転を規制しないロック解除状態とを切り替えるロック機構と、を備えることが好ましい。

本発明によれば回転軸によって、走行モジュールの前方側の端部の位置において、走行モジュールが、その接地対象の上面に対して平行な状態と、走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態との間で回転可能に支持される。

また、ロック機構により、走行モジュールの回転を規制するロック状態と、回転を規制しないロック解除状態とを切り替えて、走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態まで回転させるか、あるいは回転させずにその接地対象の上面に平行な状態で維持するように、必要に応じて随時に制御することができる。

これにより例えば走行モジュールを段差の上面側に移動させる際にはロック解除状態として走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態まで回転させて、昇降モジュールだけでなく、走行モジュール全体をも、段差の蹴上面に接近させた状態で走行モジュールを段差の上面側に移動させることができる。また、走行モジュールが接地対象に接地して段差移動装置を支持している間はロック状態とすることができるので、安定的に段差移動装置を支持させる機能も損なわれない。

本発明の制御方法は、上記に記載の段差移動装置を制御する方法であって、
前記段差移動装置の前方又は後方の段差の有無及び該段差の状態を示す情報を取得して、該取得した情報に基づいて、段差の有無を判定する判定工程と、
前記判定工程において上りの段差が前記段差移動装置の前方にあると判定された場合には、
前記段差移動装置の前方の端部を移動先の段差の蹴上面の近傍の位置まで移動させるように前記床面移動機構を制御する工程と、
前記構造モジュールを前記上部モジュールと共に、前記側方部材の下端部が前記移動先の段差の高さを超える高さまで上方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する第１工程と、
前記構造モジュールを、その略全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構及び前記下部移動機構を制御する第２工程と、
前記上部モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構を制御する第３工程と、
前記走行モジュールを、その下端部が前記移動先の段差の高さを超える高さまで上方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する第４工程と、
前記走行モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記下部移動機構を制御する第５工程と、をさらに含み、
又は、
前記判定工程において下りの段差が前記段差移動装置の後方にあると判定された場合には、
前記昇降モジュールの前後方向の長さの分、前記上面部材の後方側の端部が移動先の段差の上方側にせり出す位置まで前記段差移動装置を移動するように前記床面移動機構を制御する工程と、
前記構造モジュールを、その下端部が前記走行モジュールの接地対象に接地する位置まで下方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する工程と、
前記走行モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記下部移動機構を制御する第６工程と、
前記走行モジュールを、その下端部が前記移動先の段差の上面に接する高さまで下方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する第７工程と、
前記上部モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構を制御する第８工程と、
前記構造モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構及び前記下部移動機構を制御する第９工程と、
前記構造モジュールを前記上部モジュールと共に下方向に移動させるように、前記昇降モジュールを制御する第１０工程と、をさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、上りの段差に対しては、まず段差移動装置の前方の端部が移動先の段差の蹴上面の近傍の位置まで移動されて、その後第２工程において構造モジュールの略全体が段差の上方に位置する位置まで水平移動され、第３工程において上部モジュールの全体が段差の上方に位置する位置まで水平移動された後に、第４、５工程において走行モジュールが段差の上面側に移動される。

そのため、走行モジュールと昇降モジュールとが移動先の段差の蹴上面に接近した状態でありかつ構造モジュールと上部モジュールの大部分は段差の上面側に移動している状態で、走行モジュールを段差の上面側に移動させる工程が行われるので、当該工程を安定した状態で行うことができる。

又は、下りの段差に対しては第６、７工程において走行モジュールを移動先の段差の上面側に移動させる際に、昇降モジュールの前後方向の長さの分上面部材の後方側の端部が段差の上方側にせり出している状態であるので、上りの段差の場合と同様に、走行モジュールと昇降モジュールとが段差の蹴上面に接近した状態でありかつ構造モジュールと上部モジュールの大部分は段差の上面側に移動している状態で、走行モジュールを段差の上面側に移動させる工程を安定した状態で行うことができる。

本発明の制御方法において、
前記構造モジュールは、
前記側方部材それぞれの下端部の後方側に配置された脚部と、
前記脚部の底部の高さが最も前記側方部材の下端部に近い第１位置と、該底部の高さが該第１位置よりも下方にせり出した第２位置と、の間で該底部の位置を変化させるせり出し機構と、を含んで成り、
前記動作制御部は、前記脚部を前記第１位置から前記第２位置の方向にせり出させて、該脚部の接地対象の上面を該脚部の前記底部を介して押圧させ、前記構造モジュールが前方側に所定程度傾くように、前記せり出し機構の動作を制御する傾き制御を行うように構成されており、
前記第３工程と前記第４工程との間に、前記傾き制御を行う工程を含み、
又は、
前記第６工程の前に、前記傾き制御を行う工程を含むことが好ましい。

本発明によれば、上りの段差に対しては、第３工程の後に構造モジュールを前方側に所定程度傾かせる傾き制御が行われた後に、すなわち段差移動装置の重心がより前方側に移動された後に、走行モジュールが移動先の段差の上面側に移動される第４、５工程が行われる。又は、下りの段差に対しては、構造モジュールを前方側に所定程度傾かせる傾き制御が行われた後に、走行モジュールが段差の上面側に移動される第６、７工程が行われる。

これにより、走行モジュールを段差の上面側に移動させる際に、上部モジュールと構造モジュールとが、走行モジュールと昇降モジュールに対するカウンターウェイトとしてより機能できるので、より安定性が高い。

本発明の制御方法において、
前記情報取得部は、前記構造モジュールの傾きの大きさを示す傾き情報及び前記脚部が接地する接地対象の上面のうち該脚部が接地する接地部分から該情報取得部までの距離を示す上面情報の一方又は両方を取得するように構成されており、
前記傾き制御を行う工程は、
前記傾き情報及び前記上面情報の一方又は両方を取得する工程と、
前記傾き情報及び前記上面情報の一方又は両方に基づいて、前記構造モジュールを前方方向に前記所定程度傾かせるための、前記脚部の前記底部の前記第２位置の方向へのせり出し量を取得する工程と、
前記取得されたせり出し量に応じて前記脚部の前記底部を前記第２位置の方向にせり出させるように、前記せり出し機構の動作を制御する工程と、を含むことが好ましい。

たとえば段差の縁に滑り止めの細工がされている場合など、脚部が接地する接地対象の上面のうち脚部が接地する部分（接地部分）の高さが、他の部分の高さと異なることが考えられる。そのような接地対象の上面に構造モジュールが接地した場合、構造モジュールが不特定の方向に傾いてしまう。前方側への傾きが小さ過ぎるとカウンターウェイトとしての効果が損なわれ、逆に傾きが大きすぎると前方側に転倒してしまうおそれがあるので、精度よく傾きを制御することが求められる。

本発明によれば、構造モジュールの傾きの大きさ、又は脚部が接地する部分までの距離に応じて脚部のせり出し量が変更されてせり出し制御が行われるので、脚部が接地する部分の高さが他の部分の高さと異なることなどにより構造モジュールが接地対象上で傾いてしまう場合においても、構造モジュールを前方方向に所定程度、精度よく傾けることができる。そのため、走行モジュールを段差側に移動させる際の安定性がより高まる。

本発明の制御方法において、
前記走行モジュール又は前記昇降モジュールは、
前記走行モジュールの前方側の端部の位置において、該走行モジュールを、その接地対象の上面に対して平行な状態と、該走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸と、
前記動作制御部による制御に応じて、前記走行モジュールの前記回転軸を回転中心とした回転を規制して該走行モジュールをその接地対象の上面に対して平行な状態で維持するロック状態と、該走行モジュールの該回転軸を回転中心とした回転を規制しないロック解除状態とを切り替えるロック機構と、を含んで成り、
前記第４工程の前に、前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせる工程を含み、
前記第５工程は、前記走行モジュールの下端部を前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの水平移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
前記第５工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含み、
又は、
前記第６工程の前に、前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせる工程を含み、
前記第７工程は、前記走行モジュールの下端部を前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの下方向への移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
前記第７工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含むことが好ましい。

本発明によれば、ロック機構が走行モジュールの回転を規制しないロック解除状態となった後に、走行モジュールが移動先の段差の上面側に移動される第４、５工程又は第６、７工程が行われる。これにより、第４工程又は第６工程において、走行モジュールは自重により後方側の端部を下方に向けた状態まで回転されるので、昇降モジュールだけでなく、走行モジュール全体をも、移動先の段差の蹴上面に接近させた状態で走行モジュールを段差の上面側に移動させることができる。

また第５工程又は第７工程においてもロック解除状態であるので、走行モジュールが前方側に水平移動される動作又は下方向に移動される動作に伴って、走行モジュールが移動先の段差の上面にあたって押し上げられて、自然に段差の上面に対して平行な状態まで戻る。

また、走行モジュールを、後方側の端部を下方に向けた状態まで回転させ、又は段差の上面に対して平行な状態に戻すための特別な動力はなくともよい。そして、走行モジュールが段差の上面に対して平行な状態となった後に、ロック機構を再びロック状態にさせるように制御するので、その後の工程において、走行モジュールが安定的に段差移動装置を支持させる機能も損なわれない。

本発明の制御方法において、
前記走行モジュールは、その平面視において前記段差移動装置の前後方向に直交する方向である左右方向の両側部の前方側の端部に、該走行モジュールの該左右方向に突出するように設けられて、該走行モジュールを、その接地対象の上面に対して平行な状態と、該走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸として機能する支持部材を含んで成り、
前記走行モジュール又は前記昇降モジュールは、
前記走行モジュールをその前方側の端部の位置で前記左右方向から挟み込み、該位置から上方向に延びるように対向して設けられており、該支持部材の先端部が差し込まれて該走行モジュールの前方側の端部の上下方向の移動を案内する溝部を有するガイドレールと、
前記溝部に案内される範囲で前記支持部材を上下方向に移動させることにより、前記走行モジュールの前方側の端部を上下方向に移動させる上下移動機構と、を含んで成り、
前記動作制御部による制御に応じて、前記走行モジュールの前記支持部材を回転中心とした回転と前記ガイドレールに沿った移動とを規制して該走行モジュールをその接地対象の上面に対して平行な状態であって該走行モジュールの前方側の端部が前記ガイドレールの下端部の位置にある状態で維持するロック状態と、該走行モジュールの該回転軸を回転中心とした回転と該ガイドレールに沿った移動とを規制しないロック解除状態とを切り替えるロック機構と、を含んで成り、
前記第４工程の前に前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせて、前記走行モジュールが後方側の端部を下方に向けた状態になるまで該走行モジュールの前方側の端部を上方に移動させるように上下移動機構を制御する工程を含み、
前記第５工程は、該走行モジュールの前方側の端部を下方に移動させるように上下移動機構を制御して、該走行モジュールを前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの下方向への移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
前記第５工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含み、
又は、
前記第６工程の前に前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせて、前記走行モジュールが後方側の端部を下方に向けた状態になるまで該走行モジュールの前方側の端部を上方に移動させるように上下移動機構を制御する工程を含み、
前記第７工程は、該走行モジュールの前方側の端部を下方に移動させるように上下移動機構を制御して、該走行モジュールを前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの下方向への移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
前記第７工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含むことが好ましい。

本発明によれば、上りの段差に対しては、ロック機構が走行モジュールの回転を規制しないロック解除状態とされて、走行モジュールが自重で回転して後方側の端部を下方に向けた状態になるまで上方に移動された後に、走行モジュールが移動先の段差の上面側に移動される第４、５工程又は第６、７が行われる。これにより第４工程又は第６工程において、昇降モジュールだけでなく走行モジュール全体をも、移動先の段差の蹴上面に接近させた状態で走行モジュールを段差の上面側に移動させることができる。

また第５工程又は第７工程においては、走行モジュールが移動先の段差の上面側に向かって下方向に移動される動作に伴って走行モジュールが段差の上面にあたって押し上げられて、段差の上面に対して平行な状態まで戻る。

これにより、走行モジュールを段差の上面側に移動させる際に、段差移動装置にかかる回転モーメントをより確実に軽減することができ、段差移動装置が移動先の段差から又は移動先の段差に落下してしまうおそれも軽減できる。そして、走行モジュールが移動先の段差の上面に対して平行な状態となった後に、ロック機構を再びロック状態にさせるように制御するので、その後の工程で、走行モジュールが安定的に段差移動装置を支持させる機能も損なわれない。

本発明の段差移動装置の全体像の一例を示す図（側面図）。 本発明の段差移動装置の全体像の一例を示す図（背面図）。 本発明の制御方法に含まれる工程を示すフローチャート。 本発明の制御方法に含まれる工程を示すフローチャート。 本発明の段差移動装置の上りの段差に対する制御の工程を示す図。 本発明の段差移動装置の上りの段差に対する制御の工程を示す図。 本発明の段差移動装置の下りの段差に対する制御の工程を示す図。 本発明の段差移動装置の下りの段差に対する制御の工程を示す図。 本発明の制御方法に含まれる工程を示すフローチャート。 本発明の第１変更実施形態の段差移動装置の一例を示す図。 本発明の第１変更実施形態の制御方法に含まれる工程を示すフローチャート。 本発明の第１変更実施形態の制御方法に含まれる工程を示すフローチャート。 本発明の第２変更実施形態の段差移動装置の一例を示す図。 本発明の第２変更実施形態の段差移動装置の一例を示す図。 本発明の第２変更実施形態の制御方法に含まれる工程を示すフローチャート。 本発明の第２変更実施形態の制御方法に含まれる工程を示すフローチャート。

＜段差移動装置の構成＞
まず図１～図２を用いて、本実施形態の段差移動装置の構成について説明する。なお同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略することがある。なお図１は、手前側にある側方部材５３０及び上部モジュール７０の側部、前方部材５９０、通電又は通信用のケーブル、駆動用のモータ等を説明のために取り除いた状態を記載している。

本実施形態の段差移動装置１は、前方又は後方にある段差の高低間を昇降して移動する装置であり、走行モジュール１０と、昇降モジュール３０と、構造モジュール５０と、上部モジュール７０と、複数の情報取得部９０（９０ａ、９０ｂ…）と、を含んで構成される。なお本実施形態の段差移動装置１の大きさは、前後方向の長さが２５０ｍｍ、前後方向に直交する方向である左右方向の長さが３５０ｍｍ、高さが３００ｍｍであるが、これに限定されない。

走行モジュール１０は、段差移動装置１を床面Ｇｒ上で移動させる床面移動機構１１０を含んで成る。走行モジュール１０は、床面移動機構１１０を介してその接地対象に接地している間は、段差移動装置１を支持する。なお「床面」とは、段差移動装置１がその上面上を十分に走行等して移動できる程度の広がりを持つ面を意味し、例えば、路面、地面、階段等の段差の踏み面（すなわち上面）等も含む。

床面移動機構１１０は、床面Ｇｒ上において、段差移動装置１を例えば前後左右方向を含む全方向に移動させる例えばタイヤであって、好ましくはメカナムホイールが用いられるが、オムニホイールその他の車輪、クローラ、又は脚状の機構のほか、段差移動装置１を床面上で移動させることができるあらゆる機構が用いられてよい。本実施形態においては、走行モジュール１０の四隅の下面に各１つ、合計４つのメカナムホイールが、メカナムホイールを駆動させるモータとともに備えられている。

昇降モジュール３０は、走行モジュール１０の前方側の端部から上方向に延びるように配置されており、構造モジュール５０と走行モジュール１０とを垂直方向に相対的に移動自在に連結している。昇降モジュール３０としては、周知の種々の機構が用いられてよい。例えば本実施形態において昇降モジュール３０は、側方部材５３０の下端部の高さから下部移動機構５７０の下面の高さまでの長さと同程度の長さの一対のリニアガイド３０１と、一対のリニアガイドが配置される縦長のロの字形状のフレーム部材３０３と、リニアガイド上のスライダ（図示せず）と、スライダと走行モジュール１０とを固定する固定部材３０５と、図示しないタイミングベルト、プーリからなる直動機構と、モータ等のアクチュエータとで構成される。なお、モータ等のアクチュエータは、走行モジュール１０に配置されていてもよい。

固定部材３０５は、走行モジュール１０の前方側の端部から上方向に延びるように、その下端部が走行モジュール１０に固定されている。フレーム部材３０３の上端部は、下部移動機構５７０のスライダの下面に固定されている。リニアガイド３０１上のスライダは固定部材３０５に固定されており、アクチュエータにより上下方向に移動される。

構造モジュール５０は昇降モジュール３０の上端部に支持された状態で走行モジュール１０の上方に配置されており、構造モジュール５０の上面を構成する、例えば方形状の板状の部材である上面部材５１０と、上面部材５１０の平面視において段差移動装置１の前後方向に直交する方向、すなわち左右の両端部から下方向に向かって延在する例えば台形状の薄板状の部材である側方部材５３０と、を含んで構成される。なお側方部材５３０の上下方向の長さは、たとえば段差の高低間を昇降して移動する動作を開始する前の通常の状態において、走行モジュール１０が接地する床面Ｇｒとの間に所定の隙間Ｇａを形成する高さまで延在する長さに調整されているので、段差移動装置１が床面Ｇｒ上を移動する際の妨げとはならない。

本実施形態において構造モジュール５０はさらに、前方側に方形状の薄板状の部材である前方部材５９０を有しており、上面部材５１０、左右の側方部材５３０及び前方部材５９０で囲まれた空間Ｓｐを内側に形成している。また、側方部材５３０、前方部材５９０には、情報取得部９０のセンシングを妨げないために十分な大きさの穴Ｈａ（Ｈａ１、Ｈａ２、Ｈａ３）が設けられている。

そして側方部材５３０は、例えば空間Ｓｐ側に配置された４本の柱部材５３５を含んで構成されており、柱部材５３５により支えられている。なお、上面部材５１０の左右方向の幅は、走行モジュール１０の左右方向の幅よりも広く調整されているので、走行モジュール１０が空間Ｓｐ内を移動する際に、側方部材５３０が当該移動の妨げとはならない。

そして、側方部材５３０は、例えば柱部材５３５それぞれの下方側の先端部に設けられた脚部５３１と、せり出し機構５３３と、を含んで構成される。せり出し機構５３３としては、例えば側方部材５３０の下端部と脚部５３１との間に配置されたラックギヤ及びラックピニオン、台型ネジ及びナット、ボールネジ及びナットとアクチュエータとにより構成される送り機構若しくはカムとそのアクチュエータにより構成されるカム機構などの周知の種々の機構が用いられてよい。動作制御部７３０の制御に応じてアクチュエータが作動して脚部５３１を上下動させることにより、後方側の脚部５３１の底部の高さが最も側方部材５３０の下端部に近い第１位置と、該底部の高さが該第１位置よりも下方にせり出した第２位置と、の間で該底部の位置を変化させる。

上部移動機構５５０は、上部モジュール７０の底面と構造モジュール５０の上面との間に配置されて、上部モジュール７０と構造モジュール５０とを、段差移動装置１の前後方向に相対的に移動自在に連結している。

上部移動機構５５０としては、種々の機構が用いられてよい。例えば本実施形態においては、構造モジュール５０の上面部材５１０の上面の前後方向の両略端部にわたって配置された一対のリニアガイド上のスライダが、アクチュエータにより前後方向に移動される。スライダの上面が上部モジュール７０の底面に固定されている。

下部移動機構５７０は、昇降モジュール３０の上端部と構造モジュール５０の上面部材５１０の下面との間に配置されて、昇降モジュール３０及び走行モジュール１０と構造モジュール５０とを、段差移動装置１の前後方向に相対的に移動自在に連結している。

下部移動機構５７０としては、種々の機構が用いられてよい。例えば本実施形態においては、構造モジュール５０の上面部材５１０の下面の前後方向の両略端部にわたって配置された一対のリニアガイド上のスライダがアクチュエータにより前後方向に移動される。スライダの下面が昇降モジュール３０の上端部に固定されている。下部移動機構５７０は、昇降モジュール３０の上端部が該上面部材５１０の後方側の略端部の位置よりも後方に移動することを規制している。

上部モジュール７０は、構造モジュール５０の上面部材５１０の上面に乗るように配置されており、上部モジュール７０の底面を構成する方形状の板状の部材である底面部材７１０を有する例えばトレー状の部材であるが、箱状であってもよい。

なお図１に示すように、上部モジュール７０及び上面部材５１０の後方側の端部は、走行モジュール１０が、構造モジュール５０が有する空間Ｓｐ内で最も前方側に移動した際の走行モジュール１０の後方側の端部の位置よりも所定程度後方側に位置するように調整されている。

また本実施形態においては、底面部材７１０の上面上に、動作制御部７３０が配置されている。動作制御部７３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算処理装置、メモリ、及びＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）デバイス、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置及びバッテリーなどの電源により構成されている、例えばコンピューターである。

動作制御部７３０は、情報取得部９０が取得した情報に応じて、記憶装置から所定のプログラムを読み込んで実行することにより、段差移動装置１が段差を昇降する際の、床面移動機構１１０、昇降モジュール３０、上部移動機構５５０、及び下部移動機構５７０のそれぞれ相互に独立した動作を制御する。

情報取得部９０は、段差移動装置１の前方又は後方の段差の有無及び状態を示す情報を含む情報を取得する、例えば赤外線センサーであるが、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサー、超音波センサーなどの周知のセンサーが用いられてよい。また、情報取得部９０のうち段差移動装置１の傾きの大きさを示す情報を取得するセンサーは、例えばＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）、加速度センサー、ジャイロセンサー等である。

情報取得部９０の配置位置、向き、数は適宜変更されてよい。例えば本実施形態においては、前方の段差の上面の高さを認識するための上段認識センサー９０ａと、前方の段差の蹴上面との距離を認識するための前方壁認識センサー９０ｂと、後方の段差の有無、高さ及び段差の奥行を認識するための下段認識センサー９０ｃと、左右方向の壁との距離を認識するための側方壁認識センサー９０ｄと、段差移動装置１の傾きの大きさを認識するための傾きセンサー９０ｅと、移動先の段差の上面Ｓｕ（又は床面Ｇｒの上面）の部分のうち脚部５３１が接地する部分までの距離を認識する脚部センサー９０ｆが備えられている。

上段認識センサー９０ａは、例えば昇降モジュール３０の略下端部から左右方向にせり出すように配置されたバー状の部材の両端部に、前方側に向けられて左右ひとつずつ備えられており、構造モジュール５０の垂直方向の移動に伴って垂直方向に移動する。上段認識センサー９０ａは、前方側にある壁との距離を上方に移動する際に計測する。

前方壁認識センサー９０ｂは、例えば昇降モジュール３０の略上端部から左右方向にせり出すように配置されたバー状の部材の両端部に、前方側に向けられて左右ひとつずつ備えられている。前方壁認識センサー９０ｂは、前方側にある壁との距離を常時計測する。

下段認識センサー９０ｃは、走行モジュール１０の後方側の端部に下向きに向けられて左右ひとつずつ備えられている。下段認識センサー９０ｃは、床面Ｇｒの上方に位置している間は床面Ｇｒとの距離を計測し、移動先の段差の上面Ｓｕの上方に位置している間は段差の上面Ｓｕとの距離を計測する。

側方壁認識センサー９０ｄは、走行モジュール１０の左右の両側部に一つずつ、それぞれが一方の側方に向けられて備えられている。側方壁認識センサー９０ｄは、左右の側方にある壁との距離を常時計測する。

傾きセンサー９０ｅは、例えば上部モジュール７０の底面部材７１０の上面の略中央部に備えられており、段差移動装置１の傾きの大きさを必要に応じて計測する。脚部センサー９０ｆは、後方側の左右の脚部５３１の下端部の近傍に一つずつ、下向きに備えられており、床面Ｇｒの上方に位置している間は床面Ｇｒとの距離を計測し、段差の上面Ｓｕの上方に位置している間は段差の上面Ｓｕとの距離を計測する。

また、段差移動装置１を構成する各モジュールの重量は、下記式１及び２を満たすように調整されている。

Ａ＋Ｂ＞Ｃ＋Ｄ…（１）
Ａ＋Ｃ＋Ｄ＞Ｂ…（２）
ただし、Ａは、上部モジュール７０（動作制御部７３０を含む）の重量であり、Ｂは、上面部材５１０と、側方部材５３０と、上部移動機構５５０と、下部移動機構５７０と、を含む構造モジュール５０の重量であり、Ｃは、昇降モジュール３０の重量であり、Ｄは、走行モジュール１０の重量であって、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、各モジュールが備える情報取得部９０の重量を含む。また、動作制御部７３０が構造モジュール５０、昇降モジュール３０又は走行モジュール１０に配置されている場合には、Ｂ、Ｃ又はＤは、動作制御部７３０の重量を含む。

＜制御方法の概要＞
次に、本実施形態の段差移動装置１の制御方法について説明する。まず図３Ａ～図４Ｂを参照して、前方の上りの段差を上る際の一連の工程について説明する。

＜前方の上りの段差を上る際の一連の工程＞
まず、情報取得部９０が段差移動装置１の前方又は後方の段差の有無及び段差の状態を示す情報を取得する（図３Ａ／Ｓ１１）。

そして動作制御部７３０は、前方壁認識センサー９０ｂが取得した、前方側にある壁との距離に基づいて、前方に上りの段差があるか否かを判定する（判定工程）。例えば動作制御部７３０は、前方側にある壁との距離が所定未満（例えば５ｃｍ未満など）であると認識した場合に、前方に上りの段差があると判定して（図３Ａ／Ｓ１３：Ｙｅｓ）、段差移動装置１の前方の端部を移動先の段差の蹴上面Ｒｉの近傍の位置（例えば蹴上面Ｒｉとの距離が１～１０ｍｍ程度など）まで移動させ、かつ段差移動装置１が段差の蹴上面Ｒｉに正対するように床面移動機構１１０を制御する（図３Ａ／Ｓ３１）。

その後、動作制御部７３０は、構造モジュール５０を上部モジュール７０と共に、側方部材５３０の下端部（本実施形態においては脚部５３１）が移動先の段差の上面Ｓｕの高さを所定程度（例えば１～２ｃｍなど。）超える高さまで上方向に移動させるように昇降モジュール３０を制御する第１工程を行う（図３Ａ／Ｓ３３）。

より具体的には、動作制御部７３０は上段認識センサー９０ａからの計測値に基づいて、上方向に移動する途中で壁との距離が長くなる変わり目の高さが、移動先の段差の上面Ｓｕの高さであると認識して、当該高さを超える高さまで構造モジュール５０と上部モジュール７０とを上方向に移動させたところで、昇降モジュール３０を停止するように制御する。図４Ａの左図は、第１工程を行った後の状態を示している。

そして動作制御部７３０は、構造モジュール５０を、その略全体が移動先の段差の上面Ｓｕの上方に位置する位置まで水平移動させるように上部移動機構５５０及び下部移動機構５７０を制御する第２工程を行う（図３Ａ／Ｓ３５）。

なお動作制御部７３０は第２工程においてさらに、構造モジュール５０を下方向に移動させて側方部材５３０の下端部が移動先の段差の上面Ｓｕに接地するように、昇降モジュール３０を制御する。図４Ａの右図は、第２工程を行った後の状態を示している。

次に、動作制御部７３０は、上部モジュール７０を、その全体が段差の上面Ｓｕの上方に位置する位置まで水平移動させるように上部移動機構５５０を制御する第３工程を行う（図３Ａ／Ｓ３７）。なおこのとき動作制御部７３０は、上部モジュール７０の前方側の端部が、上面部材５１０の前方側の端部よりも前方側に所定程度（例えば３ｃｍなど。）突出する位置まで水平移動させるように、上部移動機構５５０の動作を制御する。図４Ｂの左図は、第３工程を行った後の状態を示している。

続いて、動作制御部７３０は傾き制御を行って（図３Ａ／Ｓ１００）、構造モジュール５０が前方側に所定程度（たとえば１度～１０度など。）傾くように、せり出し機構５３３の動作を制御する。当該工程の内容については後述する。

そして動作制御部７３０は、走行モジュール１０を、その下端部（本実施形態においては床面移動機構１１０）が移動先の段差の上面Ｓｕの高さを所定程度（例えば１～２ｃｍなど。）超える高さまで上方向に移動させるように昇降モジュール３０を制御する第４工程を行う（図３Ａ／Ｓ３９）。図４Ｂの中央図は、傾き制御及び第４工程を行った後の状態を示している。

続いて動作制御部７３０は、走行モジュール１０を、その全体が移動先の段差の上面Ｓｕの上方に位置する位置まで水平移動させるように下部移動機構５７０を制御する第５工程を行う（図３Ａ／Ｓ４１）。なお動作制御部７３０は第５工程において、走行モジュール１０の全体を移動させた後に、走行モジュール１０の下端部（床面移動機構１１０）が移動先の段差の上面Ｓｕに接地する位置まで走行モジュール１０を下方向に移動させるように、昇降モジュール３０を制御する。

その後、動作制御部７３０は構造モジュール５０の傾きを元に戻すようにせり出し機構５３３を制御し（図３Ａ／Ｓ１１０）、上部モジュール７０を構造モジュール５０の直上の位置に戻して、前方の上りの段差を上る際の一連の工程を終了する。図４Ｂの右図は、第５工程を行い、かつ構造モジュール５０の傾きと上部モジュール７０の位置とを元に戻した後の状態を示している。

＜後方の下りの段差を下る際の一連の工程＞
次に、図３Ａ、図３Ｂ、図５Ａ、図５Ｂを参照して、後方の下りの段差を下る際の一連の工程について説明する。まず、情報取得部９０が段差移動装置１の前方又は後方の段差の有無及び段差の状態を示す情報を取得する（図３Ａ／Ｓ１１）。

そして動作制御部７３０は、下段認識センサー９０ｃが取得した、床面Ｇｒとの距離に基づいて、後方に下りの段差があるか否かを判定する。すなわち例えば動作制御部７３０は、床面Ｇｒとの距離が、下段認識センサー９０ｃが配置されている高さを所定程度（例えば１～１０ｃｍなど）超えていると認識した場合に、後方に下りの段差があると判定して（図３Ａ／Ｓ１５：Ｙｅｓ）、昇降モジュール３０の前後方向の長さの分、上面部材５１０の後方側の端部が段差の上面Ｓｕの上方側にせり出す位置まで段差移動装置１を移動させ、かつその後方側が段差の床面Ｇｒの縁に正対するように床面移動機構１１０を制御する（図３Ａ／Ｓ５１）。

その後、動作制御部７３０は、構造モジュール５０を、その下端部が床面Ｇｒに接地する位置まで下方向に移動させ、かつ床面移動機構１１０と床面Ｇｒとが若干離れるように昇降モジュール３０を制御する（図３Ａ／Ｓ５３）。なおこのとき動作制御部７３０は、上部モジュール７０の前方側の端部が、上面部材５１０の前方側の端部よりも前方側に所定程度突出する位置まで水平移動させるように、上部移動機構５５０の動作を制御する。

続いて、動作制御部７３０は傾き制御を行う（図３Ａ／Ｓ１００’）が、当該工程の内容については後述する。図５Ａの左図は、ここまでの工程を行った後の状態を示している。

そして動作制御部７３０は、走行モジュール１０を、その全体が移動先の段差の上面Ｓｕの上方に位置する位置まで水平移動させるように下部移動機構５７０を制御する第６工程を行い（図３Ａ／Ｓ５５）、走行モジュール１０を、その下端部（床面移動機構１１０）が移動先の段差の上面Ｓｕに接する高さまで下方向に移動させるように昇降モジュール３０を制御する第７工程を行う（図３Ａ／Ｓ５７）。その後に動作制御部７３０は、構造モジュール５０の傾きを元に戻し（図３Ａ／Ｓ１１０’）、上部モジュール７０を、その全体が移動先の段差の上面Ｓｕの上方に位置する位置まで水平移動させるように上部移動機構５５０を制御する第８工程を行い（図３Ａ／Ｓ６１）、構造モジュール５０を、その全体が移動先の段差の上面Ｓｕの上方に位置する位置まで水平移動させるように上部移動機構５５０及び下部移動機構５７０を制御する第９工程を行い（図３Ｂ／Ｓ６３）、構造モジュール５０を上部モジュール７０と共に、例えば側方部材５３０の下端部が移動先の段差の上面Ｓｕとの間に所定の隙間Ｇａを形成する高さまで下方向に移動させるように、昇降モジュール３０を制御する第１０工程（図３Ｂ／Ｓ６５）を行って後方の下りの段差を下る際の一連の工程を終了する。図５Ａの中央図、右図、及び図５Ｂの左図、中央図、右図は、それぞれ第６工程～第１０工程の各工程を行った後の状態を示している。

なお、動作制御部７３０は第６工程において、例えば下りの段差を下るために十分な位置（例えば走行モジュール１０の全体が移動先の段差の上面Ｓｕの上方に位置し、かつ第１０工程を行う際に床面Ｇｒが構造モジュール５０の下方向への移動の妨げにならない位置）まで走行モジュール１０を移動させる間に、下段認識センサー９０ｃの計測値に基づいて、移動先の段差の上面Ｓｕとの距離を認識する。そして当該距離が長くなる変わり目が検出されなかった場合に、動作制御部７３０は、下りの段差を下るために十分な奥行を移動先の段差の上面Ｓｕが有していると判定して、後続の工程を実行するように構成される。

動作制御部７３０は、これらの一連の工程を繰り返し実行することで、複数の上りの段差を上り、又は複数の下りの段差を下るように、段差移動装置１を動作させる。

＜傾き制御の工程＞
図４Ｂ及び図６を参照して、構造モジュール５０が前方側に所定程度傾くように、せり出し機構５３３の動作を制御する傾き制御について説明する。傾き制御の工程を開始すると、まず動作制御部７３０は、構造モジュール５０の傾きの大きさを示す傾き情報及び脚部５３１が接地する接地対象の上面（上りの段差を上る場合は移動先の段差の上面Ｓｕ、下りの段差を下る場合は図５Ａの床面Ｇｒの上面。以下同じ。）の部分のうち脚部５３１が接地する接地部分までの距離を示す上面情報の一方又は両方を取得する工程を行う（図６／Ｓ１０１）。

より具体的には、傾き情報を取得する場合に動作制御部７３０は、例えば後方側の脚部５３１の底部の高さが最も側方部材５３０の下端部に近い第１位置にある状態（図４Ｂの左図の下の図）で傾きセンサー９０ｅを介して、構造モジュールの傾きの大きさを示す傾き情報を取得する。

あるいは上面情報を取得する場合に動作制御部７３０は、例えば第１位置にある状態で脚部センサー９０ｆを介して、左右それぞれの脚部センサー９０ｆの位置から左右それぞれの脚部５３１の接地対象の上面の部分のうち後方側の脚部５３１が接地する部分を含む周辺の部分までの距離を取得する。

続いて動作制御部７３０は、当該傾き情報及び上面情報の一方又は両方に基づいて、構造モジュール５０を前方方向に所定程度傾かせるための、後方側の脚部５３１の底部の第２位置の方向へのせり出し量を取得する工程を行う（図６／Ｓ１０３）。

すなわち傾き情報に基づいてせり出し量を取得する場合に動作制御部７３０は、例えば傾きセンサー９０ｅが計測した構造モジュール５０の傾きの大きさを示す情報に基づいて、現在の構造モジュール５０の傾きの大きさと、構造モジュール５０を傾かせるべき所定の傾き度合と、の角度の差を認識する。そして動作制御部７３０は、例えば当該角度の差と左右それぞれの脚部５３１の底部の第２位置の方向へのせり出し量との関係式を用いて、構造モジュール５０を前方方向に所定程度傾いた状態とするための左右それぞれの脚部５３１のせり出し量を取得する。

あるいは上面情報に基づいてせり出し量を取得する場合に動作制御部７３０は、例えば左右それぞれの脚部センサー９０ｆが計測した情報に基づいて、左右それぞれの脚部５３１が接地する部分までの距離からその周辺の部分までの距離を差し引いた値（距離の差）を認識し、構造モジュール５０を所定程度傾かせるために必要な左右それぞれの脚部５３１の底部のせり出し量の初期値に当該距離の差を足し合わせた値を左右それぞれの脚部５３１の今回のせり出し量として取得する。

そして動作制御部７３０は、取得されたせり出し量に応じて後方側の左右それぞれの脚部５３１の底部を第２位置の方向にせり出させるように、せり出し機構５３３の動作を制御する工程を行って、脚部５３１の接地対象を脚部５３１の底部を介して押圧させることで、構造モジュール５０を所定程度前方側に傾けて（図６／Ｓ１０５）、傾き制御の一連の工程を終了する。図４Ｂの中央図の下の図は、後方側の脚部５３１を第２位置の方向にせり出させた状態を示している。

以上説明したように、本発明によれば、安定して段差を昇降して移動することができる段差移動装置及びその制御方法を提供できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

＜変更実施形態＞
例えば第１変更実施形態の段差移動装置１の昇降モジュール３０は、図７に示すように、蝶番３５０と、ロック機構３７０と、を含んで構成される。

蝶番３５０は、例えばその一方の羽が昇降モジュール３０の下端部に固定されており、他方の羽が走行モジュール１０の前方側の端部に固定されている。そして、蝶番３５０の芯棒３５１が、走行モジュール１０を、その接地対象の上面（上りの段差を上る場合は移動先の段差の上面Ｓｕ、下りの段差を下る場合は床面Ｇｒの上面。以下同じ。）に対して平行な状態と、走行モジュール１０の後方側の端部を下に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸として機能する。

そして、ロック機構３７０は、動作制御部７３０による制御に応じて、走行モジュール１０の、蝶番３５０の芯棒３５１を回転中心とした回転を規制して走行モジュール１０をその接地対象の上面に対して平行な状態で維持するロック状態と、走行モジュール１０の回転を規制しないロック解除状態とを切り替える。

ロック機構３７０としては、種々の機構が用いられてよい。例えば本実施形態においてロック機構３７０は、昇降モジュール３０の下端部の後方側の位置に配置されており、走行モジュール１０がその接地対象の上面に対して平行な状態にあるときに、ロック機構３７０の底部が、走行モジュール１０の前方側の端部に固定された方の羽の上面に当接するようにその位置が調整されている。

そして、走行モジュール１０の前方側の端部に固定された方の羽の上面の、ロック機構３７０の底部に当接する部分には、例えば先端に爪状の係止部を有するアーチ状の部材が設けられている。そしてロック機構３７０の内部には、当該アーチ状の部材の全体がロック機構３７０の内部に差し込まれた状態（すなわち走行モジュール１０がその接地対象の上面に対して平行な状態）の係止部に対応する部分に、係止部をひっかけることができる被係止部が備えられている。ロック機構３７０は例えば、動作制御部７３０による制御に応じて、被係合部をロック機構３７０内部で動かすことで、ロック状態とロック解除状態とを切り替える。

なお本実施形態においてロック機構３７０は、ロック解除状態としたときに蝶番３５０が所定角度以上開かないように規制するストッパーを有している。これによりロック解除状態において、走行モジュール１０の後方側の端部が真下に向かった状態となることが規制されるので、第４工程、第５工程、又は第６工程、第７工程において、下段認識センサー９０ｃが床面Ｇｒ又は移動先の段差の上面Ｓｕに接触して、走行モジュール１０の移動を妨げることが防止される。

本変更実施形態の段差移動装置の制御方法の一連の工程を図８Ａ、図８Ｂに示す。本制御方法においては、上りの段差を上る場合には第４工程（図８Ａ／Ｓ３９）の前にロック機構３７０をロック解除状態とする工程（図８Ａ／Ｓ２１０）が含まれる。これにより走行モジュール１０が、上方側に移動されるのに伴って、自重により回転して後方側の端部を下方に向けた状態となる。図９の左図は当該状態を示している。そして第５工程（図８Ａ／Ｓ４１）において走行モジュール１０が移動先の段差の上面Ｓｕにあたって押し上げられて（図９の中央図）、走行モジュール１０が移動先の段差の上面Ｓｕに対して平行な状態となったあとに、動作制御部７３０はロック機構３７０をロック状態とする（図８Ａ／Ｓ２３０、図９の右図）。

あるいは下りの段差を下る場合には、第６工程（図８Ａ／Ｓ５５）の前にロック機構３７０をロック解除状態とする工程（図８Ａ／Ｓ２１０’）が含まれ、第７工程（図８Ａ／Ｓ５７）において走行モジュールが移動先の段差の上面Ｓｕにあたって押し上げられて、走行モジュール１０が移動先の段差の上面Ｓｕに対して平行な状態となったあとに、動作制御部７３０はロック機構３７０をロック状態とする（図８Ａ／Ｓ２３０’）。

また例えば第２変更実施形態の段差移動装置の走行モジュール１０は、図９に示すように、支持部材１３０と、ガイドレール１５０と、上下移動機構１７０と、を含んで構成される。また昇降モジュール３０は、ロック機構３７０を含んで構成される。

支持部材１３０は、走行モジュール１０の平面視において段差移動装置１の前後方向に直交する方向である左右方向の両側部の前方側の端部に、走行モジュール１０の左右方向に突出するように設けられている、例えば棒状、ピン状の部材である。そして支持部材１３０は、走行モジュール１０を、その接地対象の上面に対して平行な状態と、走行モジュール１０の後方側の端部を下に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸として機能する。

ガイドレール１５０は、走行モジュール１０をその前方側の端部の位置（すなわち支持部材１３０の位置）で左右方向から挟み込み、該位置から上方向に、例えば上面部材５１０の下面の位置まで延びるように対向して一対が設けられている。またガイドレール１５０は、支持部材１３０の先端部が差し込まれて走行モジュール１０の前方側の端部の上下方向の移動を案内する溝部１５１を有している。上下移動機構１７０は、溝部１５１に案内される範囲で支持部材１３０を上下方向に移動させることにより、走行モジュール１０の前方側の端部を上下方向に移動させる。上下移動機構１７０としては、種々の機構が用いられてよい。例えば本実施形態においては、ガイドレール１５０の上下方向の両略端部にわたって配置されたリニアガイド上のスライダがアクチュエータにより上下方向に移動される。スライダは例えば支持部材１３０を挿通する挿通孔を有しており、当該挿通孔により支持部材１３０を回転可能に支持している。

本実施形態のロック機構３７０は、動作制御部７３０による制御に応じて、走行モジュール１０の支持部材１３０を回転中心とした回転とガイドレール１５０に沿った移動とを規制して走行モジュール１０をその接地対象の上面に対して平行な状態であって走行モジュール１０の前方側の端部がガイドレール１５０の下端部の位置にある状態で維持するロック状態と、走行モジュール１０の回転軸である支持部材１３０を回転中心とした回転とガイドレール１５０に沿った移動とを規制しないロック解除状態とを切り替える。なおロック機構３７０の構造は、例えば第１変更実施形態と同様であってよい。

本変更実施形態の段差移動装置の制御方法の一連の工程を図１０Ａ、図１０Ｂに示す。本制御方法においては、上りの段差を上る場合には第４工程（図１０Ａ／Ｓ３９）の前にロック機構３７０をロック解除状態とする工程（図１０Ａ／Ｓ２１０）が含まれる。その後、走行モジュール１０の前方側の端部を上方に移動する（図１０Ａ／Ｓ２２０）。これにより走行モジュール１０が、上方側に移動されるのに伴って、自重により回転して後方側の端部を下方に向けて、一対のガイドレールの間にその一部が格納された状態となる。図９Ａの右図は当該状態を示している。なお本実施形態においてもロック機構３７０は、ロック解除状態において、走行モジュール１０の後方側の端部が所定角度以上回転しないように規制するストッパーを有しているので、第４工程、第５工程、又は第６工程、第７工程において、下段認識センサー９０ｃが床面Ｇｒ又は移動先の段差の上面Ｓｕに接触して、走行モジュール１０の移動を妨げることが防止される。

そして第４工程（図１０Ｂ／Ｓ４３）において走行モジュール１０が移動先の段差の上面Ｓｕを超える高さまで走行モジュール１０を上方向に移動して（図９Ｂの左図）、第５工程において走行モジュール１０を前方側に引き込みながら、動作制御部７３０は走行モジュール１０の前方側の端部を下方に移動させるように上下移動機構１７０を制御する。それに伴って移動先の段差の上面Ｓｕに走行モジュール１０を押し上げられるので、徐々に走行モジュール１０が移動先の段差の上面Ｓｕに対して平行な状態となる（図９Ｂの中央図）。そして動作制御部７３０は、走行モジュール１０が移動先の段差の上面Ｓｕに対して平行な状態となった後に、動作制御部７３０はロック機構３７０をロック状態とする（図６／Ｓ２３０、図９Ｂの右図）。

あるいは下りの段差を下る場合には、第６工程（図１０Ａ／Ｓ５５）の前にロック機構３７０をロック解除状態とする工程（図１０Ａ／Ｓ２１０’）と走行モジュール１０の前方側の端部を上方に移動する工程（図１０Ａ／Ｓ２２０’）とが実行され、第７工程（図１０Ａ／Ｓ５９）において走行モジュール１０を移動先の段差の上面Ｓｕに接する高さまで下方向に移動し、かつ走行モジュール１０の前方側の端部を下方に移動させて、それに伴って移動先の段差の上面Ｓｕに走行モジュール１０を押し上げられるように上下移動機構１７０を制御した後に、動作制御部７３０はロック機構３７０をロック状態とする（図１０Ｂ／Ｓ２３０’）。

あるいはたとえば構造モジュール５０の側方部材５３０は、薄板状の部材を有さずに、柱部材５３５で構成されていてもよい。

あるいは例えば、上部モジュール７０は省略されてもよい。この場合、上部移動機構５５０も併せて省略される。また段差移動装置１の制御方法においては、上部移動機構５５０を制御する工程も併せて省略される。

１０…走行モジュール、３０…昇降モジュール、５０…構造モジュール、７０…上部モジュール、９０…情報取得部、１１０…床面移動機構、１３０…支持部材、１５０…ガイドレール、１７０…上下移動機構、３５１…芯棒、３７０…ロック機構、５１０…上面部材、５３０…側方部材、５３１…脚部、５３３…せり出し機構、５５０…上部移動機構、５７０…下部移動機構、７１０…底面部材、７３０…動作制御部、Ｇｒ…床面、Ｓｕ…段差の上面、Ｒｉ…蹴上面。

Claims (9)

1. 前方又は後方にある段差の高低間を昇降して移動する段差移動装置であって、
   前記段差移動装置を床面上で移動させる床面移動機構を含んで成る走行モジュールと、
   前記走行モジュールの前方側の端部から上方向に延びるように配置された昇降モジュールと、
   前記昇降モジュールの上端部に支持されて前記走行モジュールの上方に配置されており、その上面を構成する上面部材と、該上面部材の平面視において前記段差移動装置の前後方向に直交する方向の両端部から下方向に向かって、前記走行モジュールが接地する接地対象との間に所定の隙間を形成する高さまで延在する側方部材と、を含んで成る構造モジュールと、
   前記上面部材の上面に配置されており、その底面を構成する底面部材を含んで成る上部モジュールと、を備え、
   前記構造モジュールは、
   前記上部モジュールの底面と前記構造モジュールの上面との間に配置されて、該上部モジュールと該構造モジュールとを、前記段差移動装置の前後方向に相対的に移動自在に連結する上部移動機構と、
   前記昇降モジュールの上端部と前記構造モジュールの上面部材の下面との間に配置されて、該昇降モジュール及び前記走行モジュールと該構造モジュールとを、前記段差移動装置の前後方向に相対的に移動自在に連結する下部移動機構と、を含んで成り、
   前記昇降モジュールは、前記構造モジュールと前記走行モジュールとを垂直方向に相対的に移動自在に連結しており、
   前記下部移動機構は、前記構造モジュールの前記上面部材の下面の前後方向の両略端部にわたって配置されて、前記昇降モジュールの上端部が該上面部材の後方側の略端部の位置よりも後方に移動することを規制するように構成されており、
   前記段差移動装置の前方又は後方の段差の有無及び該段差の状態を示す情報を含む情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した情報に応じて、前記段差移動装置が移動先の段差に移動する際の、前記床面移動機構、前記昇降モジュール、前記上部移動機構、及び前記下部移動機構それぞれの相互に独立した動作を制御する動作制御部と、を備えることを特徴とする段差移動装置。
2. 請求項１に記載の段差移動装置において、
   前記情報取得部及び前記動作制御部は、前記上部モジュール、前記構造モジュール、前記昇降モジュール及び前記走行モジュールの何れかに備えられており、
   前記段差移動装置を構成する各モジュールの重量は、下記式１及び２を満たすように調整されていることを特徴とする段差移動装置。
   Ａ＋Ｂ＞Ｃ＋Ｄ…（１）
   Ａ＋Ｃ＋Ｄ＞Ｂ…（２）
   ただし、Ａは、前記上部モジュールの重量であり、
   Ｂは、前記上面部材と、前記側方部材と、前記上部移動機構と、下部移動機構と、を含む前記構造モジュールの重量であり、
   Ｃは、昇降モジュールの重量であり、
   Ｄは、走行モジュールの重量であって、
   Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、前記各モジュールが前記情報取得部又は前記動作制御部を備えている場合の、該情報取得部及び該動作制御部の重量を含む。
3. 請求項１又は２に記載の段差移動装置において、
   前記構造モジュールは、
   前記側方部材それぞれの下端部の後方側に配置された脚部と、
   前記脚部の底部の高さが最も前記側方部材の下端部に近い第１位置と、該底部の高さが該第１位置よりも下方にせり出した第２位置と、の間で該底部の位置を変化させるせり出し機構と、を含んで成り、
   前記動作制御部は、前記情報取得部が取得した情報に基づいて、前記脚部を前記第１位置から前記第２位置の方向にせり出させて、該脚部の接地対象の上面を該脚部の前記底部を介して押圧させ、前記構造モジュールが前方側に所定程度傾くように、前記せり出し機構の動作を制御する傾き制御を行うように構成されていることを特徴とする段差移動装置。
4. 請求項１～３の何れかに記載の段差移動装置において、
   前記走行モジュール又は前記昇降モジュールは、
   前記走行モジュールの前方側の端部の位置において、該走行モジュールを、その接地対象の上面に対して平行な状態と、該走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸と、
   前記動作制御部による制御に応じて、前記走行モジュールの前記回転軸を回転中心とした回転を規制して該走行モジュールをその接地対象の上面に対して平行な状態で維持するロック状態と、該走行モジュールの該回転軸を回転中心とした回転を規制しないロック解除状態とを切り替えるロック機構と、を備えることを特徴とする段差移動装置。
5. 請求項１～４の何れかに記載の段差移動装置を制御する方法であって、
   前記段差移動装置の前方又は後方の段差の有無及び該段差の状態を示す情報を取得して、該取得した情報に基づいて、段差の有無を判定する判定工程と、
   前記判定工程において上りの段差が前記段差移動装置の前方にあると判定された場合には、
   前記段差移動装置の前方の端部を移動先の段差の蹴上面の近傍の位置まで移動させるように前記床面移動機構を制御する工程と、
   前記構造モジュールを前記上部モジュールと共に、前記側方部材の下端部が前記移動先の段差の高さを超える高さまで上方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する第１工程と、
   前記構造モジュールを、その略全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構及び前記下部移動機構を制御する第２工程と、
   前記上部モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構を制御する第３工程と、
   前記走行モジュールを、その下端部が前記移動先の段差の高さを超える高さまで上方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する第４工程と、
   前記走行モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記下部移動機構を制御する第５工程と、をさらに含み、
   又は、
   前記判定工程において下りの段差が前記段差移動装置の後方にあると判定された場合には、
   前記昇降モジュールの前後方向の長さの分、前記上面部材の後方側の端部が移動先の段差の上方側にせり出す位置まで前記段差移動装置を移動するように前記床面移動機構を制御する工程と、
   前記構造モジュールを、その下端部が前記走行モジュールの接地対象に接地する位置まで下方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する工程と、
   前記走行モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記下部移動機構を制御する第６工程と、
   前記走行モジュールを、その下端部が前記移動先の段差の上面に接する高さまで下方向に移動させるように前記昇降モジュールを制御する第７工程と、
   前記上部モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構を制御する第８工程と、
   前記構造モジュールを、その全体が前記移動先の段差の上方に位置する位置まで水平移動させるように前記上部移動機構及び前記下部移動機構を制御する第９工程と、
   前記構造モジュールを前記上部モジュールと共に下方向に移動させるように、前記昇降モジュールを制御する第１０工程と、をさらに含むことを特徴とする段差移動装置の制御方法。
6. 請求項５に記載の制御方法において、
   前記構造モジュールは、
   前記側方部材それぞれの下端部の後方側に配置された脚部と、
   前記脚部の底部の高さが最も前記側方部材の下端部に近い第１位置と、該底部の高さが該第１位置よりも下方にせり出した第２位置と、の間で該底部の位置を変化させるせり出し機構と、を含んで成り、
   前記動作制御部は、前記脚部を前記第１位置から前記第２位置の方向にせり出させて、該脚部の接地対象の上面を該脚部の前記底部を介して押圧させ、前記構造モジュールが前方側に所定程度傾くように、前記せり出し機構の動作を制御する傾き制御を行うように構成されており、
   前記第３工程と前記第４工程との間に、前記傾き制御を行う工程を含み、
   又は、
   前記第６工程の前に、前記傾き制御を行う工程を含むことを特徴とする制御方法。
7. 請求項６に記載の制御方法において、
   前記情報取得部は、前記構造モジュールの傾きの大きさを示す傾き情報及び前記脚部が接地する接地対象の上面のうち該脚部が接地する接地部分から該情報取得部までの距離を示す上面情報の一方又は両方を取得するように構成されており、
   前記傾き制御を行う工程は、
   前記傾き情報及び前記上面情報の一方又は両方を取得する工程と、
   前記傾き情報及び前記上面情報の一方又は両方に基づいて、前記構造モジュールを前方方向に前記所定程度傾かせるための、前記脚部の前記底部の前記第２位置の方向へのせり出し量を取得する工程と、
   前記取得されたせり出し量に応じて前記脚部の前記底部を前記第２位置の方向にせり出させるように、前記せり出し機構の動作を制御する工程と、を含むことを特徴とする制御方法。
8. 請求項５～７の何れかに記載の制御方法において、
   前記走行モジュール又は前記昇降モジュールは、
   前記走行モジュールの前方側の端部の位置において、該走行モジュールを、その接地対象の上面に対して平行な状態と、該走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸と、
   前記動作制御部による制御に応じて、前記走行モジュールの前記回転軸を回転中心とした回転を規制して該走行モジュールをその接地対象の上面に対して平行な状態で維持するロック状態と、該走行モジュールの該回転軸を回転中心とした回転を規制しないロック解除状態とを切り替えるロック機構と、を含んで成り、
   前記第４工程の前に、前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせる工程を含み、
   前記第５工程は、前記走行モジュールの下端部を前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの水平移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
   前記第５工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含み、
   又は、
   前記第６工程の前に、前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせる工程を含み、
   前記第７工程は、前記走行モジュールの下端部を前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの下方向への移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
   前記第７工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含むことを特徴とする制御方法。
9. 請求項５～７の何れかに記載の制御方法において、
   前記走行モジュールは、その平面視において前記段差移動装置の前後方向に直交する方向である左右方向の両側部の前方側の端部に、該走行モジュールの該左右方向に突出するように設けられて、該走行モジュールを、その接地対象の上面に対して平行な状態と、該走行モジュールの後方側の端部を下方に向けた状態との間で回転可能に支持する回転軸として機能する支持部材を含んで成り、
   前記走行モジュール又は前記昇降モジュールは、
   前記走行モジュールをその前方側の端部の位置で前記左右方向から挟み込み、該位置から上方向に延びるように対向して設けられており、該支持部材の先端部が差し込まれて該走行モジュールの前方側の端部の上下方向の移動を案内する溝部を有するガイドレールと、
   前記溝部に案内される範囲で前記支持部材を上下方向に移動させることにより、前記走行モジュールの前方側の端部を上下方向に移動させる上下移動機構と、を含んで成り、
   前記動作制御部による制御に応じて、前記走行モジュールの前記支持部材を回転中心とした回転と前記ガイドレールに沿った移動とを規制して該走行モジュールをその接地対象の上面に対して平行な状態であって該走行モジュールの前方側の端部が前記ガイドレールの下端部の位置にある状態で維持するロック状態と、該走行モジュールの該回転軸を回転中心とした回転と該ガイドレールに沿った移動とを規制しないロック解除状態とを切り替えるロック機構と、を含んで成り、
   前記第４工程の前に前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせて、前記走行モジュールが後方側の端部を下方に向けた状態になるまで該走行モジュールの前方側の端部を上方に移動させるように上下移動機構を制御する工程を含み、
   前記第５工程は、該走行モジュールの前方側の端部を下方に移動させるように上下移動機構を制御して、該走行モジュールを前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの下方向への移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
   前記第５工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含み、
   又は、
   前記第６工程の前に前記ロック機構を前記ロック解除状態にさせて、前記走行モジュールが後方側の端部を下方に向けた状態になるまで該走行モジュールの前方側の端部を上方に移動させるように上下移動機構を制御する工程を含み、
   前記第７工程は、該走行モジュールの前方側の端部を下方に移動させるように上下移動機構を制御して、該走行モジュールを前記移動先の段差の上面にあてて、該走行モジュールの下方向への移動に伴って該走行モジュールを押し上げさせて、該走行モジュールを該移動先の段差の上面に対して平行な状態とする工程を含み、
   前記第７工程の後に、前記ロック機構を前記ロック状態にさせるように制御する工程を含むことを特徴とする制御方法。

Images