JP7150355B2 - 階段用昇降装置 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、建築物の階段上に必要に応じて設置され、人が搭乗した車椅子、家具、又は電化製品等の重量物を搬送対象物として階段に沿って昇降させることができ、使用時以外は直ちに階段上から退避させて階段の通常使用を可能とし、設置及び退避時の工事や建築物の改造が不要で、低コスト性、設置自在性及び汎用性に優れ、設置及び退避の作業を自動化することが可能な省力性及び機能性に優れた階段用昇降装置を提供することを目的とする。
使用時に前記階段の昇降方向に沿って設置されるガイド部と、前記搬送対象物を保持する搬送台車を有し前記ガイド部に沿って往復動する往復移動部と、前記ガイド部に取付けられて該ガイド部を支持する本体移動手段とを備え、該本体移動手段により、前記階段上の設置位置と前記階段外の退避位置との間を移動する階段昇降ロボットを有する。
ここで、多関節脚部は、ガイド部の両側部に対となって対向配置されることが好ましいが、必ずしも対向している必要はなく、互い違いに配置されてもよい。
ここで、接地脚部は下脚部に対して少なくともガイド部の幅方向に回動可能であればよいが、接地時の安定性をさらに増すために、連結部に球状関節又は3自由度を有する関節を用いることが望ましい。なお、下脚部と接地脚部との連結部は能動関節である必要はなく、接地面の傾斜に合わせて回動する受動関節でもよい。
本発明の一実施の形態に係る階段用昇降装置10は、図5及び図6に示すように、建築物の階段11上に設置され、車椅子、家具、又は電化製品等の重量物を搬送対象物として階段11に沿って昇降させるものである。以下、搬送対象物として車椅子12を例にして説明する。
まず、図1、図2、図5、図6により、階段用昇降装置10の階段昇降ロボット13について説明する。階段昇降ロボット13は、使用時に階段11の昇降方向に沿って設置されるガイド部15と、車椅子12を保持する搬送台車16を有しガイド部15に沿って往復動する往復移動部17と、ガイド部15に取付けられてガイド部15を支持する本体移動手段18とを備えている。そして、階段昇降ロボット13は、本体移動手段18により、階段11上の設置位置と階段11外の退避位置(平地)との間を移動することができる。ここで、本体移動手段18は、ガイド部15の両側部に対向配置された複数対(ここでは3対)の多関節脚部20を有している。
図2に示すように、各多関節脚部20は、ガイド部15の外側部に回動可能に取付けられた水平軸支部21と、水平軸支部21の先側に回動可能に保持された垂直軸支部22と、基側が垂直軸支部22に対して上下方向に回動可能に保持された上脚部23と、基側が上脚部23の先側に対してガイド部15の幅方向に回動可能に保持された下脚部24と、下脚部24の先側に対してガイド部15の幅方向に回動可能に保持され先端に接地部25が形成された接地脚部26を有する。ここで、水平軸支部21、垂直軸支部22及び上脚部23の基側の連結部を合わせたものが互いに直交する3軸(x1、y1、z1)の回転自由度を有する第1関節部28を構成する。また、上脚部23の先側と下脚部24の基側との連結部が1軸(y2)の回転自由度を有する第2関節部29を構成し、下脚部24の先側と接地脚部26の基側との連結部が1軸(y3)の回転自由度を有する第3関節部30を構成する。これらの多関節脚部20(本体移動手段18)により、階段昇降ロボット13は、昆虫(例えばナナフシ)のように歩行(移動)を行うと共に、昆虫の胴体部に相当するガイド部15の高さ及び傾斜角度を自在に設定してガイド部15を確実に支持することができる。特に、接地部25が平板状に形成されていることにより、接地面積を拡大して、支持安定性を向上できる。また、接地部25の底面(接地面)に滑り止め加工(凹凸の形成等)を施したり、ゴム板等の滑り止めを貼付けたりして接地安定性を高めることもできる。
このとき、階段昇降ロボット13には、動作制御を行うための制御部(図示せず)と各種センサ(図示せず)が搭載される。センサとしては、例えば、ガイド部15の姿勢を検出するための姿勢センサ、各関節部での変位量(回転角)を検出するための変位センサ、各アクチュエータ(電動モータ)の通電電流を検出する電流センサ、接地部25が接地面から受ける外力を検出するための力センサ、階段昇降ロボット13の周囲の状況を観測するためのカメラ等が搭載される。姿勢センサとしては、例えば、3軸の角速度を検出するジャイロセンサと3軸の並進加速度を検出する加速度センサから構成されたものが好適に用いられる。また、変位センサとしては、ロータリエンコーダやポテンショメータ等の回転角センサが好適に用いられ、力センサとしては、6軸力センサが好適に用いられる。カメラは、少なくとも階段昇降ロボット13(ガイド部15)の正面側を撮影できるように配置されるが、必要に応じて、側方や後方を撮影するためのカメラを追加してもよいし、1つのカメラを鉛直軸を中心に回転させて撮影方向を切り替えてもよい。なお、カメラの代わり、或いはカメラと併せて、階段昇降ロボット13から階段11や周囲の障害物までの距離を検出可能な測距センサ(例えば、レーザ式測距センサ等)を搭載してもよい。
制御部は、CPU、RAM、ROM、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成され、上記の各センサの検出信号が入力される。そして、制御部は、予めティーチングされた動作指令、カメラ等による周囲のセンシング情報、及び予め記憶した地図情報のいずれか1以上を基に各アクチュエータを制御し、各関節部を動作させる。なお、階段昇降ロボット13が設置位置と退避位置との間を移動する際の移動開始指令は、階段昇降ロボット13の制御部と通信可能なコントローラから送信されることにより、必要に応じて、階段昇降ロボット13の設置と退避を行うことができる。
なお、搬送台車の構造は、上記のものに限定されるものではなく、搬送対象物の種類、形状、大きさ等に応じて、適宜、選択することができる。また、搬送台車を移動部に対して着脱可能な構造とし、搬送対象物の種類等に応じて搬送台車を交換するようにしてもよい。
ガイド部延長用ロボット40は、図3に示すように、ガイド部15に着脱可能に連結される延長ガイド部41と、延長ガイド部41に取付けられて延長ガイド部41を支持する延長ガイド移動手段42とを備えている。そして、ガイド部延長用ロボット40は、延長ガイド移動手段42により、階段11上の設置位置と階段11外の退避位置(平地)との間を移動することができる。ここで、延長ガイド移動手段42は、延長ガイド部41の両側部に対向配置された複数対(ここでは3対)の多関節脚部43を有しているが、この多関節脚部43は、階段昇降ロボット13の多関節脚部20と同一なので詳細な説明は省略する。また、延長ガイド部41は、ガイド部15と同一形状に形成され、その内側には、図4(A)に示すように、ガイド部15のラック部33と同一形状のラック部44が取付けられている。そして、ガイド部延長用ロボット40にも、階段昇降ロボット13と同様に、制御部(図示せず)と各種センサ(図示せず)が搭載される。従って、ガイド部延長用ロボット40は、階段昇降ロボット13の構成から、往復移動部17を除いたものに相当する。以上により、ガイド部15と延長ガイド部41が一直線上に並ぶように階段昇降ロボット13とガイド部延長用ロボット40を連結すれば、往復移動部17はガイド部15と延長ガイド部41の間を簡単に乗り移ることができる。
まず、延長ガイド部41の後端側に突出する差込み片46が設けられ、その上面に嵌合凸部47が形成されている。そして、ガイド部15の前端側の下部には差込み片46が挿通される挿通孔48が設けられ、ガイド部15の底部(挿通孔48の上面)には嵌合凸部47が嵌合される嵌合孔49が形成されている。以上のように構成された連結手段45を備えることにより、ガイド部15と延長ガイド部41が一直線上に並ぶように、階段昇降ロボット13とガイド部延長用ロボット40の姿勢を制御しながら、ガイド部15を前進させ、又は延長ガイド部41を後退させて、差込み片46を挿通孔48に挿通するだけで、簡単かつ確実に階段昇降ロボット13(ガイド部15)とガイド部延長用ロボット40(延長ガイド部41)を連結することができる。このとき、図4(B)に示すように、嵌合凸部47の上面がなだらかな円弧状に湾曲していることにより、嵌合孔49との挿抜をスムーズに行うことができる。
例えば、上記実施の形態では、本体移動手段及び延長ガイド移動手段として、多関節脚部を用いたが、その数及び配置は、適宜、選択することができる。また、多関節脚部の構造も、上記実施の形態で説明したものに限定されず、適宜、選択することができる。さらに、本体移動手段及び延長ガイド移動手段は、ガイド部及び延長ガイド部をそれぞれ支持して、階段上の設置位置と階段外の退避位置との間を移動できるものであればよく、多関節脚部に限らず、例えばクローラで移動する構造とすることもできる。また、関節を曲げてガイド部及び延長ガイド部の高さ及び傾斜角度を調整する多関節脚部の代わりに、又は多関節脚部に併せて、脚部の一部を伸縮させる多脚構造とすることもできる。
なお、本実施の形態では、階段用昇降装置として、階段昇降ロボットとガイド部延長用ロボットを組合せたものについて説明したが、階段昇降ロボットを単独で使用することもできるし、延長ガイド移動手段を備えたガイド部延長用ロボットの代わりに、階段昇降ロボットのガイド部に連結可能な延長ガイド部と、延長ガイド部を階段上で支持する支持脚部とを有する移動手段のないガイド部延長部材を手動(人手)で移動させて設置してもよい。
Claims (6)
- 建築物の階段上に該階段の全長にわたって設置され、搬送対象物を前記階段に沿って昇降させる階段用昇降装置であって、
使用時に前記階段の昇降方向に沿って設置されるガイド部と、前記搬送対象物を保持する搬送台車を有し前記ガイド部に沿って往復動する往復移動部と、前記ガイド部に取付けられて該ガイド部を支持する本体移動手段とを備え、該本体移動手段により、前記階段上の設置位置と前記階段外の退避位置との間を移動する階段昇降ロボットを有することを特徴とする階段用昇降装置。 - 請求項1記載の階段用昇降装置において、前記本体移動手段は、前記ガイド部の両側部に配置された複数の多関節脚部を有することを特徴とする階段用昇降装置。
- 請求項2記載の階段用昇降装置において、前記各多関節脚部は、前記ガイド部の外側部に回動可能に取付けられた水平軸支部と、該水平軸支部の先側に回動可能に保持された垂直軸支部と、基側が該垂直軸支部に対して上下方向に回動可能に保持された上脚部と、基側が該上脚部の先側に対して前記ガイド部の幅方向に回動可能に保持された下脚部とを有することを特徴とする階段用昇降装置。
- 請求項3記載の階段用昇降装置において、前記各多関節脚部は、前記下脚部の先側に対して前記ガイド部の幅方向に回動可能に保持され先端に接地部が形成された接地脚部を有することを特徴とする階段用昇降装置。
- 請求項1~4のいずれか1記載の階段用昇降装置において、前記往復移動部は、前記搬送台車に連結されて前記ガイド部に沿って移動する移動部と、該移動部に搭載された駆動モータと、該駆動モータの回転軸に取付けられたピニオンとを有し、前記ガイド部は、該ガイド部の長手方向に沿って取付けられ前記ピニオンが噛合するラック部を有することを特徴とする階段用昇降装置。
- 請求項1~5のいずれか1記載の階段用昇降装置において、前記ガイド部に着脱可能に連結される延長ガイド部と、該延長ガイド部に取付けられて該延長ガイド部を支持する延長ガイド移動手段とを備え、該延長ガイド移動手段により、前記階段上の設置位置と前記階段外の退避位置との間を移動するガイド部延長用ロボットを有することを特徴とする階段用昇降装置。
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