JPH01282029A - 走行装置及びロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕　　　　□ 移動ロボットや搬送車等に用いられる走行装置と、該走
行装置を用いたロボットに関し、複数の車輪の駆動及び
操向をそれぞれ１つの駆動源で行なうことを可能にして
動力使用効率を向上することを目的とし、 中央に設けられた第１の平歯車と、該第１の平歯車に噛
合う複数の中間歯車と、該中間歯車にそれぞれ噛合う同
一歯数の複数の第２の平歯車とからなる第１の歯車列が
上段に、該第１の歯車列と同一配列でそれぞれ対応する
歯車がそれぞれ同一軸上に個別に回転できるように配置
された第２の歯車列が下段に設けられ、さらに下段の第
２の平歯車にはそれぞれ傘歯車が固設された車輪と、該
に前記上方の第２の平歯車の回転力を受ける歯車が設け
られ、上段の第１の平歯車を回転することにより車輪が
回転駆動され、下段の第１の平歯車を回転することによ
り車輪が操向されるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、移動ロボットや搬送車等に用いられる走行装
置と、該走行装置を用いたロボットに関する。

移動ロボット等は、通常バッテリで駆動されているため
、少電力で長時間動作できる事が要求されている。この
ため、ロボットには小型軽量で、モータ等のアクチュエ
ータの数が少なくても充分な移動動作が可能なことが必
要であり、またモータで駆動される部分が小さければ小
さい程、効率の良い機構となる。

〔従来の技術〕

従来の移動ロボットは、大きなバッテリを搭載して、大
トルクを持つモータで動かしたり、また１輪だけを操舵
駆動し、残りはキャスタ等の空輸で済ませることが多か
った。またダイレクトドライブモータ等を用いて、車輪
をそのままモータにして、歯車機構をな（し、簡単な機
構にしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、バッテリは容量がまだ小さく、重量が大きい
。したがって、それをも運ぶため更に大きな駆動源が必
要になり、またハンテリを大きくしなければならない、
といった悪循環があった。

また１輪だけしか駆動していないと不整地で車輪が浮い
てしまったときに脱出不能となる欠点があった。逆に、
モータの数を多くするとそれを駆動するために、多くの
電力を要し、統括してモータを制御するため、内輪差等
を考慮した複雑な計算が必要であった。

本発明は複数の車輪の駆動及び操向をそれぞれ１つの駆
動源で行なうことを可能にして動力使用効率を向上した
走行装置及び該走行装置を用いたロボットを提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的を達成するために、本発明の走行装置は、中央
に設けられた第１の平歯車Ｇ１と、該第１の平歯車Ｇ１
に噛合う複数の中間歯車０２．Ｇ３と、該中間歯車Ｇ２
．Ｇ３にそれぞれ噛合う同一歯数の複数の第２の平歯車
Ｇ４〜Ｇ７とからなる第１の歯車列が上段に、該第１の
歯車列と同一配列でそれぞれ対応する歯車がそれぞれ同
一軸上に配置された第２の歯車列Ｈ１〜Ｈ７が下段に設
けられ、上下の第１の平歯車Ｇｌ、Ｈ１を支持する軸Ａ
１は下段の歯車Ｈ１を固定し且つ上段の歯車Ｇ１を自由
回転可能に支持し、上下の中間歯車Ｇ２゜Ｇ３．Ｈ２，
Ｈ３を支持する軸Ａ２．Ａ３は上下の歯車を別個に自由
回転可能に支持し、上下の第２の平歯車Ｇ４〜Ｇ７．Ｈ
４〜Ｈ７を支持する軸Ａ４〜Ａ７は上部の一端をフレー
ム部材１に回転自在に支持され、且つ上段の歯車Ｇ４〜
Ｇ７を自由回転可能に支持すると共に下段の歯車Ｈ４〜
Ｈ７を固定し、さらに下段の第２の平歯車Ｈ４〜Ｈ７に
は、それぞれ傘歯車Ｓ４が固設された車輪Ｗが該歯車Ｈ
４〜Ｈ７に対して垂直に設けられ、上記傘歯車Ｓ４に噛
合う傘歯車Ｓ３が、下段の第２の平歯車Ｈ４〜Ｈ７の中
心をはずして回転可能に設けられた軸Ａ８の一端に取付
けられ、該軸Ａ８の他端に前記上段の第２の平歯車０４
〜Ｇ７の回転力を受ける歯車Ｓ２が固設されて成り、上
段の第１の歯車Ｇ１を回転することにより車輪Ｗを回転
駆動し、下段の第１の歯車Ｈ１を回転することにより車
輪Ｗを操向するように構成している。

また上記目的を達成するために、本発明のロボットは、
前記の走行装置を持ち、且つ該走行装置に対して回動可
能に設けられたボディ２２が第１の平歯車Ｇｌ、Ｈ１の
軸Ａ１に固定され、車輪の操向に連動してボディ２２が
回動する。

〔作　用〕

前記走行装置は、上段の第１の平歯車Ｇ１を回転するこ
とにより中間歯車Ｇ２．Ｇ３を介して第２の平歯車Ｇ４
〜Ｇ７が全べて同方向に回転し、同歯車から回転力を受
けた傘歯車Ｓ３．Ｓ４を介して全べての車輪を同方向に
回転させる。また下段の第１の平歯車Ｈ１を回動するこ
とにより、中間歯車Ｈ２，Ｈ３を介して第２の平歯車Ｈ
４〜Ｈ７を全べて同方向に回動させ車輪Ｗを操向する。

また前記ロボットは、ボディ２２が走行装置の操向をつ
かさどる軸ＡＩに固定されているため、〔実施例〕 第１図は本発明の走行装置の実施例の模式図、第２図は
実施例の三面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部
をａ図のｂ−ｂ線で切断して示した正面図、（Ｃ）は側
面図である。

本実施例は第１図及び第２図に示すように、同一配列の
歯車列が上下２段に設けられており、上段の歯車列は、
中央に第１の平歯車Ｇ１が配置され、該第１の平歯車Ｇ
１に複数の（図では２個）中間歯車Ｇ２．Ｇ３が噛み合
わされ、該中間歯車Ｇ２．Ｇ３にそれぞれ複数の（図で
は２個ずつ）第２の平歯車０４〜Ｇ７が噛み合う様に配
置され、且つ第２の平歯車０４〜Ｇ７にはそれぞれ同軸
上に小歯車Ｓ１が固設されている。また下段の歯車列は
上段の歯車列と同様であり、第２の平歯車Ｈ４〜Ｈ７に
は小歯車Ｓ１は無い。そして上下の歯車列の各対応する
歯車同士は同一軸に支持されており、上下の第１の平歯
車ＣＩ、Ｈ１を支持する軸Ａ１は下段の歯車Ｈ１を固定
し、上段の歯車Ｇ１を自由回転可能に支持している。ま
た上下の中間歯車Ｇ２．Ｇ３．Ｈ２，Ｈ３を支持する軸
Ａ２．Ａ３は上下の歯車を別個に自由回転可能に支持し
ている。また上下の第２の平歯車Ｇ４〜Ｇ１、Ｈ４〜Ｈ
７を支持する軸Ａ４〜Ａ７は上部の一端をフレーム部材
１　（第２図（ｂ）参照）に回転自在に支持され、上段
の歯車Ｇ４〜Ｇ７を自由回転可能に支持すると共に、下
段の歯車Ｈ４〜Ｈ７を固定している。

さらに下段の各第２の平歯車Ｈ４〜Ｈ７にはそれぞれ傘
歯車Ｓ４が固設された車輪Ｗが垂直に設けられると共に
、前記傘歯車Ｓ４と噛合う傘歯車Ｓ３が第２の平歯車Ｈ
４〜Ｈ７の中心をはずして貫通して設けられた回転可能
な軸Ａ８の一端に固設され、該軸Ａ８の他端に前記上段
の第２の平歯車０４〜Ｇ７に固設された小歯車Ｓ１に噛
合う小歯車Ｓ２が固設されている。

また走行用のモータＭ１と操向用のモータＭ２とがそれ
ぞれ１個ずつ設けられており、走行用モータＭ１の有す
る小歯車Ｇ８と上段の第１の平歯車Ｇ１との間には中間
歯車Ｇ９．Ｃ，１０が設けられ、操向用のモータＭ２の
有する小歯車と噛み合う大歯車Ｈ８が軸Ａ１の上端に固
設されている。

なおこの操向用のモータＭ２及び大歯車Ｈ８は（ｂ）図
に示すように、モータＭ２は軸Ａ１の上端に固設された
プレート３上に固定し、大歯車Ｈ８はフレームに固定し
て小歯車Ｈ９が遊星歯車的に作動して軸ＡＩを駆動する
ようにしても良い。第２図はこの第１図（ｂ）の場合を
示している。

第３図は上段及び下段の歯車列の詳細を示した図であり
、（ａ）は歯車列の平面図、（ｂ）はａ図のＢ−Ｂ’−
Ｂ″−Ｂ”’線における断面図である。

同図において、１，２はフレーム部材であり、両者はス
ペーサ４により結合されており、その間に第１の歯車列
Ｇ１〜Ｇ７と第２の歯車列Ｈ１〜Ｈ７が配置されている
。そして軸Ａ１は下端をフレーム部材２に設けられた球
軸受５で支持され、その上方で下段の第１の平歯車Ｈ１
をピン６固定し、さらにその上方で上段の第１の平歯車
Ｇ１を球軸受７を介して自由回転可能に支持している。

また軸Ａ２．Ａ３は両端をフレーム部材１及び２に固定
され、球軸受８を介して上段の中間歯車Ｇ２゜Ｇ３を、
球軸受９を介して下段の中間歯車Ｈ２゜Ｈ３をそれぞれ
自由回転可能に支持している。また軸Ａ４〜Ａ７は２重
軸となっており、その外側の軸は上段の第２の歯車Ｇ４
〜Ｇ７と一体であり、フレーム部材ｌに取付けられた球
軸受１０．１１により回転可能に支持され、中心の軸は
外側の軸に回転自在に支持され、その先端に下段の第２
の平歯車Ｇ４〜Ｇ７を固定している。さらに下段の第２
の平歯車Ｈ４〜Ｈ７には傘歯車Ｓ４が固設された車輪Ｗ
が、軸受ブラケット１４を介して取付けられ、また中心
軸をはずした位置に球軸受１５で支持された軸Ａ８が設
けられ、その一方の端部には車輪Ｗの傘歯車Ｓ４に噛合
う傘歯車Ｓ３が、他端に上段の第２の平歯車Ｇ４〜Ｇ７
に固設された小歯車Ｓ１に噛合う小歯車Ｓ２が固設され
ている。

このように構成された本実施例は、モータＭ１を回転さ
せることにより、該モータの駆動軸に固定された小歯車
Ｇ８から中間歯車０９．Ｃｌ０１上段の第１の平歯車Ｇ
１、中間歯車Ｇ２．Ｇ３を経て各第２の平歯車０４〜Ｇ
７を回転させ、さらに該各第１の平歯車Ｇ４〜Ｇ７に固
設された小歯車Ｓ１から小歯車Ｓ２、軸Ａ８、傘歯車Ｓ
３を経て傘歯車Ｓ４を回転して車輪Ｗを回転させる。ま
た、モータＭ２を回転させることにより、該モータの駆
動軸に固定された小歯車Ｈ９から大歯車Ｈ８、軸Ａ１、
下段の第１の平歯車Ｈ１、中間歯車Ｈ２゜Ｈ３を経て第
２の平歯車Ｈ４〜Ｈ７が同方向に回動し各車輪Ｗを同一
方向に操向する。この場合３６０°以上の操向が可能で
あるが、小歯車Ｓ１を設けずに直接筒２の平歯車Ｇ４〜
Ｇ７に別の歯車を噛み合わせ、該歯車から傘歯車Ｓ３に
回転力を伝えることもできる。但しこの場合の操向角度
は制限される。なお下段の第１の平歯車Ｈ１と各第２の
平歯車Ｈ４〜Ｈ７の歯数を等しくしておけば第１の平歯
車Ｈ１と各第２の平歯車Ｈ４〜Ｈ７の回動する角度は等
しくなる。従って第１図の如く大歯車Ｈ８又はプレート
３に車輪Ｗの向きと同方向に矢印Ｉ７を表示しておけば
矢印１７は常に車輪Ｗの走行方向を指示することになる
。

以上の本実施例によれば走行用モータＭｌと操向用モー
タＭ２の２つで４つの車輪Ｗを駆動操向することができ
、しかも４つの車輪Ｗが同一方向に操向されるのでフレ
ーム部材１の方向は変わらないため、この部材１の上に
バッテリ１Ｂを搭載しておくと、操向時にはバッテリが
移動しないのでモータを小さなものでまかなうことがで
き、経済的である。

第４図及び第５図は本発明のロボットの実施例を示す図
であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、第５
図は側面断面図である。

本実施例は第５図に示すように、前実施例で説明した走
行装置２０に、該走行装置のフレーム部材２をインナー
レースとする大径のローラ軸受が設けられ、そのアウタ
ーレース２１に、頭部２２ａと円筒形の胴部２２ｂとス
カート部２２ｃからなるボディ２２が取付けられており
、該ボディは胴部２２ｂの上部で軸ＡＩに固定されたプ
レート３に固定されている。従ってボディ２２は車輪Ｗ
の操向に連動して回転し、その前面を進行方向に向ける
ことができる。

なおボディ２２には、第４図に示すように超音波センサ
２３．２４．２５が頭部２２ａの両耳部と胴部２２ｂの
正面に、光センサ２６〜２９が頭部２２ａの両目部とス
カート部２２ｃの正面に、タッチセンサ３０がスカート
部２２ｃの外周部に設けられ、さらに両腕部３１３２が
胴部２２ｂの左右に、発光ＬＥ１）３３〜３６が頭部２
２ａ及びスカート部２２ｃに設りられている。

このように構成された本実施例は、方向変換機能と前進
機能を機構的には一体化し、制御の面からは両者を完全
に独立に扱うことによって、ロボット−の行動の高能率
化を図ることを可能としたもので、センサーの作用する
方向、アクチュエータの作用する方向、前進方向の三者
を一致させたまま任意の方向に向けることができる。そ
の結果（３輪車型のものと異なり、複雑な計算なしで）
身体の幅で任意の方向にその場回転でき、（それでいて
）回転時と前進時で機構的切り替えを行なわないので、
エネルギーの損失は少なく、無駄な動きがないため摩耗
や損傷も少ないといった利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、１つのモータで
複数の車輪を駆動でき、また別の１つのモータで該車輪
の操向ができるので、モータの数が少なくてすみ、移動
ロボットのバッテリが大きくなりすぎるといった欠点が
なくなる。またモータの数が少ないので電力消費が少な
く、長時間駆動に適する。さらに、操向操作の際にバッ
テリが動かないので操向用モータを小さくすることがで
き、電力消費が少なくて済む。また騒音が少なくなり、
メンテナンスも容易となる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例を示す図、第３図は
上段及び下段の歯車列の詳細を示した断面図、 第４図及び第５図は本発明のロボットの実施例を示す図
である。 図において、 Ｇ１は上段の歯車列の第１の平歯車、 Ｇ２．Ｇ３は上段の歯車列の中間歯車、Ｇ４〜Ｇ７は上
段の歯車列の第２の平歯車、Ｈｌは下段の歯車列の第１
の平歯車、 Ｈ２，Ｈ３は下段の歯車列の中間歯車、Ｈ４〜Ｈ７は下
段の歯車の第２の平歯車、ＳＬ、Ｓ２は小歯車、 Ｓ３．Ｓ４は傘歯車、 Ｈ８は大歯車、 Ｇ８．Ｈ９は駆動歯車、 ０９、ＧＩＯは中間歯車、 Ａ１〜八８は軸、 Ｗは車輪、 Ｍｌ、Ｍ２はモータ を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　中央に設けられた第１の平歯車（Ｇ１）と、該第
   １の平歯車（Ｇ１）に噛合う複数の中間歯車（Ｇ２、Ｇ
   ３）と、該中間歯車（Ｇ２、Ｇ３）にそれぞれ噛合う同
   一歯数の複数の第２の平歯車（Ｇ４〜Ｇ７）とからなる
   第１の歯車列が上段に、該第１の歯車列と同一配列でそ
   れぞれ対応する歯車がそれぞれ同一軸上に配置された第
   ２の歯車列（Ｈ１〜Ｈ７）が下段に設けられ、 上下の第１の平歯車（Ｇ１、Ｈ１）を支持する軸（Ａ１
   ）は下段の歯車（Ｈ１）を固定し且つ上段の歯車（Ｇ１
   ）を自由回転可能に支持し、 上下の中間歯車（Ｇ２、Ｇ３、Ｈ２、Ｈ３）を支持する
   軸（Ａ２、Ａ３）は上下の歯車を別個に自由回転可能に
   支持し、 上下の第２の平歯車（Ｇ４〜Ｇ７、Ｈ４〜Ｈ７）を支持
   する軸（Ａ４〜Ａ７）は上部の一端をフレーム部材（１
   ）に回転自在に支持され、且つ上段の歯車（Ｇ４〜Ｇ７
   ）を自由回転可能に支持すると共に、下段の歯車（Ｈ４
   〜Ｈ７）を固定し、 さらに下段の第２の平歯車（Ｈ４〜Ｈ７）には、それぞ
   れ傘歯車（Ｓ４）が固設された車輪（Ｗ）が該歯車（Ｈ
   ４〜Ｈ７）に対して垂直に設けられ、 上記傘歯車に噛合う傘歯車（Ｓ３）が、下段の第２の平
   歯車（Ｈ４〜Ｈ７）の中心をはずして回転可能に設けら
   れた軸（Ａ８）の一端に取付けられ、該軸（Ａ８）の他
   端に前記上段の第２の平歯車（Ｇ４〜Ｇ７）の回転力を
   受ける歯車（Ｓ２）が固設されて成り、上段の第１の平
   歯車（Ｇ１）を回転することにより車輪（Ｗ）を回転駆
   動し、下段の第１の平歯車（Ｈ１）を回転することによ
   り車輪（Ｗ）を操向するように構成した走行装置。 ２、請求項１記載の走行装置を持ち、且つ該走行装置に
   対して回転可能に設けられたボディ（２２）が第１の平
   歯車（Ｇ１、Ｈ１）の軸（Ａ１）に固定され、車輪の操
   向に連動してボディ（２２）が回動するロボット。