JPH107036A

JPH107036A - 走行装置

Info

Publication number: JPH107036A
Application number: JP8161481A
Authority: JP
Inventors: Norio Yamamura; 則夫山村; Ryoji Yamashiro; 亮治山城
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Nikon Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Nikon Corp
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【課題】操作者の誤判断によって生じる階段走行時の
走行装置の転倒を回避できる装置を得ることを目的とす
る。【解決手段】前進及び後進が可能で、いずれの進行方
向においても平地及び階段等の傾斜地を走行可能なクロ
ーラ機構（２）と、走行装置（１）の前方及び後方に該
装置の重心位置を変化させることが可能な重心移動装置
（５）と、走行装置の重心位置を検出する重心位置検出
器（６、７１、７２）と、走行装置の進行方向における
路面の傾斜を検出する傾斜検出器（６１、６２）と、重
心位置と進行方向における路面の傾斜とに基づいて、進
行方向に進行する際の重心位置が適正であるか否かを判
定する判定手段（８０）とを有する。るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走行装置に関するも
ので、特に階段を昇降可能な走行装置であって階段昇降
時の転倒を防止する走行装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より階段昇降が可能な走行装置が多
数考案され、その一部は実用に供されている。一般的に
は、階段を昇降する機構としてクロ−ラと呼ばれる無限
軌道が多く使用される。このクロ−ラは金属やゴムなど
からなるベルト状のものを回転プ−リで周回運動させる
機構で、階段だけではなく、車輪では走行不可能な急な
傾斜地やいわゆる不整地などの走行にも使用されてい
る。

【０００３】さて、このような従来の装置では、階段を
昇降する際に装置全体が階段のなす角度に傾斜するた
め、その際に装置の重心位置が階段と接する支点部分よ
り下部側に来ると、装置が回転、転倒することになり大
変危険であることが知られていた。つまり、装置が水平
にあるときは図８で示すように装置の重心がほぼ中央に
あっても、階段で傾斜した状態になると図９に示すよう
に重心の鉛直方向に働く力が装置の階段下部側に振れる
ため転倒しやすくなる。このような危険を避けるために
は、階段昇降時に装置の重心が階段の上部側に大きく移
動していれば良い。このような目的で、図１０に示すよ
うに装置の一部が一定方向に移動できるように構成さ
れ、重心が移動するよう設計された装置が知られてい
る。しかし、この場合には装置の移動機構は簡便である
が、階段昇降方向は固定される。つまり、重心位置を装
置の前方にのみ移動するように構成された場合には、前
進で階段を上り、後進で階段を下らねばならない。その
ため、両方向で状況に合わせて昇降することができず、
重心の移動方向が合わないときには階段手前で１８０度
の方向転換をしなければならず、使い勝手が悪いという
欠点があった。

【０００４】また、図１１に示すように、重心位置を装
置の前後に移動させる方式が知られている。この従来技
術は、例えば特開平４−３０６１８１号公報に記載され
ている。この例では装置の一部（図では上部の物資搭載
部）を階段上部方向に移動させる方式である。しかも、
移動方向を固定せず、状況に合わせて前後どちらにでも
移動できるように構成されているので、装置の階段昇降
方向を前例のように固定的にする必要がなく、その分使
い勝手は改善されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように階段を昇降
することを目的とする装置においては階段途中の姿勢傾
斜時に装置の転倒を防ぐため、装置の重心位置を階段上
側に移動することが必要である。しかし、従来のこの種
の装置では進行方向の階段の傾斜方向によって、操作す
る人が装置の重心移動方向を判断していた。そのため、
操作者が重心の移動方向を誤って逆にした場合には、階
段上で装置が転倒する危険があった。

【０００６】本発明は上述の如き従来の問題に鑑み、操
作者の誤判断によって生じる階段走行時の走行装置の転
倒を回避できる装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、前進及び後進が可能で、いずれの進行方向において
も平地及び階段等の傾斜地を走行可能なクローラ機構
（２）と、走行装置（１）の前方及び後方に該装置の重
心位置を変化させることが可能な重心移動装置（５）と
を有する走行装置において、走行装置の重心位置を検出
する重心位置検出器（６、７１、７２）と、走行装置の
進行方向における路面の傾斜を検出する傾斜検出器（６
１、６２）と、重心位置と進行方向における路面の傾斜
とに基づいて、進行方向に進行する際の重心位置が適正
であるか否かを判定する判定手段（８０）とを有するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の本発明は、前進及び後進が
可能で、いずれの進行方向においても平地及び階段等の
傾斜地を走行可能なクローラ機構（２）と、走行装置
（１）の前方及び後方に該装置の重心位置を変化させる
ことが可能な重心移動装置（５）とを有する走行装置に
おいて、走行装置の進行方向における路面の傾斜を検出
する傾斜検出器（６１、６２）と、進行方向と、進行方
向における路面の傾斜とに基づいて、傾斜を進行するの
に適正な重心位置となるように重心移動装置（５）を作
動させる制御手段（８０）とを有することを特徴とする
ものである。

【０００９】請求項３記載の本発明は、走行装置（１）
は、クローラ機構（２）上部に配置される上部機構
（４）を有し、重心移動装置は、上部機構を走行方向に
スライドさせるスライド装置（５）を有し、重心位置検
出器は、上部機構のスライド方向が走行装置の前方、後
方のいずれに移動されているかを検出する位置検出器
（６、７１、７２）を有することを特徴とするものであ
る。

【００１０】請求項４記載の本発明は、判定手段（８
０）による判定に基づいて、走行装置の進行方向への走
行を抑制する抑制装置（９２）を有することを特徴とす
るものである。本発明による階段昇降装置は、傾斜検出
器（６１、６２）が階段に進入する以前に、その階段が
上りであるか下りであるかを検出し、重心位置検出器
（６、７１、７２）が装置の重心位置を検出し、それら
の結果を比較して判定装置（８０）が重心位置が安定な
方向に適合しているか否かを判定するため、操作者の誤
った判断を自動的に未然に防ぐことができる。また、適
合していない場合には抑制装置（９２）が走行を停止す
るため、誤った重心移動の状態で階段に進入することが
ない。

【００１１】また、請求項２記載の本発明によれば、傾
斜検出器（６１、６２）が階段に進入する以前に、その
階段が上りか下りかを検出し、制御手段（８０）が進行
方向とその方向の傾斜に基づいて重心位置を適正な方向
に移動させるため、操作者の誤った判断を自動的に未然
に防ぐことができるとともに、誤った重心移動の状態で
階段に進入することがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施形態を
説明する。図１は本発明の走行装置における第１の実施
形態を示す概略構成図である。装置本体１は階段を昇降
するクローラ走行機構２、クローラ走行機構２を保持す
るクローラフレーム３、クローラフレーム３の上部に配
置され、人や重量物等の積載部を兼ねた上部機構４から
構成される。図１においては上部機構４は板状の部材し
か図示していないが、この上部機構４に対して側壁、箱
体、車体等を設けることにより、荷物や人間等を乗せる
ことができる。上部機構４には重心移動機構５が設けら
れ、この重心移動機構５により、上部機構４はクローラ
フレーム３に対し前後方向に所定量だけ移動可能となっ
ている。また、クローラフレーム３の前側端部、後側端
部には夫々、進行方向における階段や傾斜地の傾斜を測
定するための傾斜検出器６１、６２が設けられている。
更に、クローラフレーム３のほぼ中央部には、重心移動
機構５により移動する本体上部機構４が本体の前方、も
しくは後方のどちらに位置しているかを検出する重心位
置検出器７１、７２が設けられている。

【００１３】図２は本体の上部機構４が装置前方に移動
し、その結果装置の重心が前方に移動した状態を示して
いる。このとき、上部機構４に固設されたピン６が装置
前方側にある重心位置検出器７１に設けられた検出端子
７に接触し、上部機構４が装置の前方に移動した位置に
あることが検出される。本実施形態の検出器としては、
機械的な接点を電気的に検出するように構成された、例
えばリミットスイッチが使用される。この検出器は図２
の７２に示されるように装置本体の後方にも設置されて
いて、装置の上部機構４が装置後方に移動させられる
と、その位置にあることが検出される。

【００１４】次に、本装置に組み込まれた階段の傾斜方
向を検出する階段検出器６１、６２について簡単に説明
する。走行装置の進行方向の路面における傾斜地（例え
ば階段）の有無や、その階段が上り階段か下り階段かの
判定は、基本的には、装置のある一点から路面までの距
離を測定することで実現される。つまり、図３に示すよ
うに階段検出器としての距離測定装置（例えば測距セン
サ）を本体の特定の位置に備え付け、そこから、路面ま
での距離を検出する。路面が平坦であれば、検出器はそ
の幾何学的な配置から、路面までの距離として定められ
た一定の値を検出する。もし、走行路面の前方に下り階
段があると、図４のように路面までの距離は長くなり、
検出器は平坦な場合の距離値より長い値を検出する。
階段が上りであれば、検出される距離が平坦な場合より
も短くなり、検出器は平坦な場合よりも短い距離値を検
出する。このようにして、原理的には装置本体と路面と
の距離を測定することにより、路面に階段があること
や、その階段が上りか下りかの判定ができることにな
る。

【００１５】本実施形態では、その距離検出装置として
光学的な手段を用いた。図５はその概観図を示すもの
で、５１は光源で５２は光源５１からの光が路面等で反
射した反射光を受ける受光素子である。光源は発光ダイ
オードやレーザーダイオードなどが利用できる。受光素
子は一般にＰＳＤと呼ばれる一次元の位置検出器であ
り、反射光を検出器のどの位置に受けたかが精密に測定
できるものである。距離の測定原理はいわゆる三角測量
であり、光源５１と受光素子５２の幾何学的な配置は事
前に設定されている（基線長は一定）。受光素子５２で
は、反射光が戻ってきた位置が前述したＰＳＤで測定で
きるため、結果的に単純な計算により光が当たっている
位置までの距離が測定できる。

【００１６】図６は本実施形態における走行装置のブロ
ック図である。重心位置検出器７１、７２及び階段検出
器６１、６２からの検出信号は、制御装置８０に出力さ
れる。制御装置８０は、例えば上部機構４内に設けられ
たものである。制御装置８０はこれらの信号に基づいて
クローラ走行機構２に設けられた走行モータドライバ回
路９１及びブレーキシステム９２に指令信号を発する。
走行モータドライバ回路９１は、制御装置８０からの指
令信号に基づいて走行モータ９０の回転を制御するとと
もに、ブレーキシステム９２による制動を制御する。

【００１７】尚、走行装置の前方と後方とはその進行方
向によって異なってくるが、本実施形態においては、便
宜上走行装置の前と後ろとを規定し、前側にある重心位
置検出器７１を前方重心位置検出器、後方にある重心移
動検出器７２を後方重心位置検出器として以下説明す
る。階段検出器６１、６２おいても同様に、前方階段検
出器６１、後方階段検出器６２とする。また、装置前方
に走行している場合は前進、後方に走行している場合は
後進とし、いずれの方向にも同じように走行することが
できるものとする。

【００１８】次に、本装置の動作に係わる一例を説明す
る。始めに、本装置が平坦な路面を前進していたとすれ
ば、前方階段検出器６１は常に一定の距離値を検出して
おり、その値が事前に設定された平地までの高さである
ことから進行方向が平坦であることを認識している。そ
して、進行方向に例えば下りの階段がある場合には、前
方階段検出器６１が前述した検出原理で、平坦である場
合に比べ長い距離値を検出することになるため、下り階
段があることを検出し、検出信号を制御装置８０に出力
する。操作者は、階段に差し掛かる手前で、装置の重心
位置を移動させるため、装置を一旦停止する。このと
き、操作者が上部機構４を装置後方側に移動させたとす
る。上部機構４が後方側に移動すると、装置後方にある
後方重心位置検出器７２が作動し、装置の重心位置が後
方に移動したことを検出して制御装置８０に出力する。

【００１９】制御装置８０は、重心位置検出器からの検
出信号を受信すると（ここでは後方重心位置検出器７２
からの検出信号を受信する）、その重心移動方向が適正
な方向か否かを判定する。制御装置８０には表１に示す
ようなデータが記憶されており、階段検出器及び重心位
置検出器からの信号から、重心移動方向が適正な方向か
否かを判定する。

【００２０】

【表１】

【００２１】この場合は、前方階段検出器６１からの下
り階段であるとの検出信号と、方向重心位置検出器７２
からの検出信号（ＯＮ）が制御装置８０に入力されてい
るため、表１に基づいて重心移動方向が適正であると判
定する。判定結果が適合している場合には、制御装置８
０は、走行モータを制御するドライバ回路９１に、適合
している旨の信号を出し続ける。ドライバ回路９１はブ
レーキシステムにブレーキ解除信号を出し続けて、結果
的には装置は走行可能となり、階段に進入可能となる。
従って、操作者が装置をさらに前方に走行させると、そ
のまま走行を可能とし、階段を下ることができる。

【００２２】もしも、操作者が装置の重心移動方向を誤
って、前方が下り階段であるにもかかわらず前方位置に
重心を移動させたとする。この場合には装置の前方重心
移動検出器７１が作動して、重心位置が前方にあること
が認識される。このとき、制御装置８０は、前方の階段
が下りであることと、重心位置が階段の下側にあたる前
方にあることから不正な位置関係にあることを判定し、
ドライバ回路９１に適合していない旨の信号を発する。
このときドライバ回路９１は、直ちにモータ回転のため
の電流を遮断し、且つ機械的なブレーキシステム９２を
作動させて装置の走行を停止する。従って、操作者が装
置をさらに前方に走行させようとしても、走行が不可能
となる。

【００２３】尚、重心移動方向が不適切な場合、制御装
置８０は走行装置本体に設けられた不図示の警告ラン
プ、あるいは警告ブザー等を作動させ、操作者に移動方
向の間違いを知らせるようにしても良い。また、重心移
動中は常にブレーキをかけつづけるようにしても良い。
以上のような実施形態によれば、事前に階段の上り下り
の区別が判定され、且つ、階段走行に適正な方向に重心
が移動しているか否か判定し、適正な方向に移動してい
るときにのみ装置が走行可能となるため、操作者の誤判
断による危険を回避できる。

【００２４】次に、本発明の走行装置における第２の実
施形態を図７のフローチャートを用いて説明する。第２
実施形態は先の第１実施形態において階段を検出した後
の動作を自動化したものである。走行装置の構成は先の
第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略す
る。

【００２５】まず、先の第１実施形態の場合と同様に、
走行装置が平坦な路面を前進していたとすれば、前方階
段検出器６１は常に一定の距離値を検出しており、その
値が事前に設定された平地までの高さであることから進
行方向が平坦であることを認識している。このとき、制
御装置８０はステップ１０１において、階段検出器から
の信号を受信したか否かを判定し続ける。そして、進行
方向に例えば下りの階段があり、前方階段検出器６１が
検出信号を制御装置８０に出力すると、制御装置はステ
ップ１０２においてブレーキシステム９２を制御して走
行装置を制動させ、停止するまでブレーキをかけ続ける
（ステップ１０３）。装置が完全に停止すると、ステッ
プ１０４において、前方階段検出器６１からの下り階段
の情報と、前述した表１のデータとに基づいて、上部機
構４を適切な方向に移動させて重心を移動させる。この
場合は後方に移動させるのが正しいので、重心移動機構
５を制御して上部機構４を後方に移動させる。重心移動
機構５は予め前方と後方とが区別できるように設定され
ている。制御装置８０はステップ１０５において、重心
位置検出器からの信号を受信するまで上部機構４を移動
させる。後方重心位置検出器７２からの信号を受信する
と、ステップ１０６においてブレーキを解除し、走行可
能な状態にする。

【００２６】以上の如き実施形態によれば、操作者の判
断を仰ぐことなく、自動的に適正な重心移動を行うこと
ができる。また、重心移動を終了するまでブレーキをか
けつづけるため、重心移動中に外部から走行装置へ人や
物等がぶつかっても、走行装置が移動することがなく、
安全に重心移動をすることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、事前に階
段の上り下りの区別が判定され、且つ、階段走行に適正
な方向に重心が移動しているか否か判定し、適正な方向
に移動しているときにのみ装置が走行可能となるため、
操作者の誤判断による危険を回避できる。

【００２８】また、請求項２に記載の発明によれば、事
前に階段の有無と上り下りの区別が判定され、且つ、階
段走行時に必要な重心位置の移動方向について正しい方
向に自動的に移動させるため、迅速且つ安全な重心移動
が可能となり、操作者の誤判断による危険を回避できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す装置の概観図であ
る。

【図２】走行装置の重心位置が移動した状態を示す図

【図３】階段検出器の配置を示す図

【図４】階段検出器の検出原理を説明する図

【図５】階段検出器の構成を説明する図

【図６】走行装置の制御を説明するブロック図

【図７】本発明の第２実施形態の走行装置のフローチャ
ート図である。

【図８】平地における装置の重心位置を示す図

【図９】階段途中における装置の重心位置を示す図

【図１０】重心を一方向に移動する機構を備えた従来例

【図１１】重心を両方向に移動する機構を備えた従来例

【符号の説明】

１・・・装置本体２・・・クローラ走行機構３・・・クローラフレーム機構４・・・上部機構５・・・重心移動機構６１、６２・・・階段検出器７１、７２・・・重心位置検出器８０・・・制御装置９０・・・走行モータ９１・・・モータドライバ９２・・・ブレーキシステム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前進及び後進が可能で、いずれの進行方
向においても平地及び階段等の傾斜地を走行可能なクロ
ーラ機構と、走行装置の前方及び後方に該装置の重心位
置を変化させることが可能な重心移動装置とを有する走
行装置において、前記走行装置の重心位置を検出する重心位置検出器と、前記走行装置の進行方向における路面の傾斜を検出する
傾斜検出器と、前記重心位置と前記進行方向における路面の傾斜とに基
づいて、前記進行方向に進行する際の重心位置が適正で
あるか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴
とする走行装置。
【請求項２】前進及び後進が可能で、いずれの進行方
向においても平地及び階段等の傾斜地を走行可能なクロ
ーラ機構と、走行装置の前方及び後方に該装置の重心位
置を変化させることが可能な重心移動装置とを有する走
行装置において、前記走行装置の進行方向における路面の傾斜を検出する
傾斜検出器と、前記進行方向と、前記進行方向における路面の傾斜とに
基づいて、前記傾斜を進行するのに適正な重心位置とな
るように重心移動装置を作動させる制御手段と、を有す
ることを特徴とする走行装置。
【請求項３】前記走行装置は、前記クローラ機構上部
に配置される上部機構を有し、前記重心移動装置は、前記上部機構を走行方向にスライ
ドさせるスライド装置を有し、前記重心位置検出器は、前記上部機構のフライド方向が
走行装置の前方、後方のいずれに移動されているかを検
出する位置検出器を有することを特徴とする請求項１又
は２に記載の走行装置。
【請求項４】前記判定手段による判定に基づいて、前
記走行装置の前記進行方向への走行を抑制する抑制装置
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の走行
装置。