JPH1071970A

JPH1071970A - 重心位置制御機構を備えた走行装置

Info

Publication number: JPH1071970A
Application number: JP8249122A
Authority: JP
Inventors: Norio Yamamura; 則夫山村; Ryoji Yamashiro; 亮治山城
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】傾斜地においても転倒することがなく安定し
て走行できる走行装置を提供すること。【解決手段】走行装置は装置前方および後方に配置さ
れた第１および第２の液体を満たす容器と、それら容器
間を連結する配管と、第１又は第２の液体容器に液体を
送出するためのポンプと、該ポンプに接続され前記第１
および第２の液体容器への液体の供給のオンオフおよび
／または液体の送出方向を制御する制御手段を有する重
心位置制御機構を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は斜面や階段などの傾
斜した場所を走行する装置に関する。特に、本発明は走
行装置が傾斜したときに転倒を防止するための重心位置
制御機構を備えた走行装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より傾斜や階段などの傾斜面におい
て、重量物を搬送することを目的とした装置が考案され
ている。この種の装置の走行機構には、クローラと呼ば
れる無限軌道が多く使用される。このクローラは金属や
ゴムなどからなるベルト状のものを周回運動させる機構
で、車輪では走行不可能ないわゆる不整地や階段の走行
などにも使用されている。実用的には、農作業用機器や
建設／土木関連機器などにその例が多い。

【０００３】さて、このような従来の装置では、傾斜面
で重心位置のバランスが悪いと装置が転倒する危険があ
った。そのため、装置自体は重心位置が低くなるように
設計されているが、搬送を目的とした装置では積載物の
搭載により重心位置が高くなり、転倒限界を越える危険
があった。図７は装置の前後方向における重心位置と、
その重心位置から重力方向に引いた線分が地面と接する
支点（装置の回転モーメントの支点となる点であり、以
下単に支点と称する）の関係を説明する図であり、装置
が斜面を昇降する様子を示す側面図を表している。

【０００４】図７において、（２ａ）はクローラ機構で
あり、支持部（３ａ）を介して本体フレーム（３）に支
持されている。本体フレーム（３）上の積載部（４）に
は荷物（５）が積載されている。本体フレームには制御
部（６）が設けられている。

【０００５】このような構造を示す図７において、全体
の重心位置が装置のほぼ中央で図に示す（Ｇ）の位置に
あっても、傾斜地において傾斜すると支点は重力方向に
振れるため、支点は平地の場合の（Ａ）から斜面下方
（Ｂ）に移動する。装置の転倒限界は、クローラ機構の
下方接地端で図の（Ｃ）であるため、更に積載物を高く
積み上げるなどして全体の重心位置が高くなり、重心が
図の重心位置（Ｇ’）に移動すると、それに従い支点位
置も限界（Ｃ）を越えて（Ｄ）へ移動することになり、
装置は斜面下方に回転、転倒する。

【０００６】同様なことが装置の横方向においても生ず
る。図８は、装置が傾斜面を横断しているところを説明
する正面図である。一般に、装置の横方向安定性は２本
のクローラ機構（２ａ）、（２ｂ）のトレッド（クロー
ラ機構の間隔）に依存し、トレッドが広い方がより安定
する。重心の位置が装置中心付近で図８の（Ｇ）にある
場合、平地であれば支点位置も同様に中心付近で（Ａ）
にある。しかし、図８のような装置が傾斜地にある場合
には、その支点が重力方向に移動するため、図のように
斜面下方（Ｂ）に移動する。この図の場合、転倒限界と
なる支点位置はクローラ機構２ｂの外側の接地端で
（Ｃ）である。積載物により重心位置がさらに高くなり
図中の（Ｇ’）に移動すると、その支点位置も図の
（Ｄ）のごとく（Ｃ）を越えることになり、結果的に装
置は横転する。従来のこのような装置では、操作者が傾
斜の状態を判断し、装置が横転しそうな傾斜地の走行を
中止したり、積載物の重量を制限したりしていた。また
例えば傾斜地を昇る場合、装置の重心が限界の支点位置
を越えないように、積載物を積載部の前方へ乗せ、重心
を装置の重心に近づくように積載方法を工夫していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のように、傾斜地
を昇降する度に積載物の積載量や積載方法を調節する
と、積載量が制限を受け作業効率が悪くなる問題点があ
った。また、積載物の調整を行うために装置の走行を停
止しなければならず、これも効率の悪いものであった。
本発明は、積載物の積載量や積載方法を平地での走行時
と変えることなく、容易に平地走行と傾斜地の昇降を行
うことが可能な走行装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、走行手段を
有する走行装置において、該走行装置の前方および後方
に設置する液体を満たす容器と、該前方と後方の容器を
連結する管と、前記液体を前記前方または後方の容器に
送出するポンプと、前記ポンプのオンオフおよび／また
は前記液体の送出方向を制御する制御手段を有する重心
位置制御機構を備えることを特徴とする走行装置を提供
する。また本発明では、走行手段を有する走行装置にお
いて、該走行装置の前方および後方に設置する液体を満
たす容器と、該前方と後方の容器を連結する第１の管
と、前記液体を前記前方または後方の容器に送出する第
１のポンプと、前記第１のポンプのオンオフおよび／ま
たは前記液体の送出方向を制御する第１の制御手段とを
有する第１の重心位置制御機構と、前記走行装置の右側
および左側に設置する液体を満たす容器と、該右側と左
側の容器を連結する第２の管と、前記液体を前記右側ま
たは左側の容器に送出する第２のポンプと、前記第２の
ポンプのオンオフおよび／または前記液体の送出方向を
制御する第２の制御手段とを有する第２の重心位置制御
機構を備えることを特徴とする走行装置を提供する。

【０００９】さらに、本発明では、前記走行装置の前後
および／または左右の傾きを検出する傾斜検出手段を備
え、前記制御手段は前記傾斜検出手段が検出する情報を
もとに前記前方と後方および／または前記右側と左側の
容器に液体を送出するようにポンプを制御するように構
成することもできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

第１の実施の形態図１は本発明による走行装置の重心位置制御機構を走行
装置（１）の前後方向に有する実施の形態を説明するた
めの装置（１）の斜視図であり、図２は図１に示した装
置の側面図である。図中（１）は装置本体であり、（２
ａ）（２ｂ）は階段を昇降するクローラ機構、（３）は
本体フレーム機構、（４）は積載部である。（６）は本
体を制御する制御部であり、各種検出器からの信号を受
け、処理し、クローラ機構及び走行装置の重心位置の制
御機構等の制御を司る。（５１）、（５２）は走行装置
の重心位置移動のための液体容器であり、重心位置移動
を効果的に行う目的で走行装置の前後端に設けられてい
る。この液体容器を走行装置の前後に設けることによ
り、走行装置の前方又は後方に傾斜地が有る場合に有効
なものとなる。

【００１１】図３は、走行装置（１）の重心位置を移動
させるための重心位置制御機構を説明するための部分的
な構成図である。図中（５１）は走行装置前方に設置さ
れている液体容器で、（５２）は走行装置の後部に設置
されている液体容器であり、両者は配管（１６）で連結
されている。また、配管途中には液体輸送用のポンプ
（１７）があり、内部に封入された液を前部液体容器
（５１）または後部液体容器（５２）に任意に移動させ
ることができる。本例において内部の液体の量は二つあ
る容器（５１）、（５２）の一方を丁度満たすだけの量
としているので、一方の容器に液体が充満しているとき
には、他方の容器がほぼ空になるような状態が実現され
る。

【００１２】また、図中（１８）は液体の移動を停止す
るための電磁弁を示しており、（１９）は配管内の液体
の流れを検出するための流量計である。また、液体容器
（５１）、（５２）には圧力調整弁（２０）、（２１）
がそれぞれ取り付けられており、液体の出入りに伴う容
器内の気圧変化を自動的に調整する仕組みになってい
る。

【００１３】次に、装置の走行動作に合わせて前記重心
位置制御機構の働きを説明する。走行装置が平坦な路面
を走行している場合には、重心位置はどこにあってもよ
い。つまり、液体がどちらの容器に満たされていても差
し支えない。次に装置が前進で上り斜面を走行する場合
を考える。このとき、装置が傾くことにより装置の支点
は斜面下側に移動する（図７参照）ので、姿勢を安定さ
せるためには重心位置を装置の前方側（斜面の上側）に
移動しなければならない。そこで、装置本体の制御部
（６）に設けられた（図示しない）マニュアル操作手段
である重心位置制御スイッチを、操作者の判断で「前
方」とする。以下は制御部（６）からの指令で自動的に
制御される。

【００１４】先ず、図３に示した電磁弁（１８）が開
き、次にポンプ（１７）が作動する。すると液は走行装
置後方の容器（５２）から前方の容器（５１）へ向けて
流れる。後方の容器（５２）が空になると配管（１６）
内の液体の流れがなくなる。流量計（１９）により、そ
の状態が検出できる。つまり流量計の指示値がゼロを示
したところで、液が全て装置前方の容器に移動したと判
断される。そうすると液の逆流を防ぐために電磁弁（１
８）が閉鎖されてポンプ（１７）が停止される。

【００１５】次に前方に下り斜面があり、走行装置が前
進で斜面を下る場合を考える。装置の傾斜に合わせて、
支点は装置の前方側（斜面の下側）に移動するため、装
置の後方に重心位置を移動しなければならない。この場
合、操作者は制御部（６）に設けられた（図示しない）
重心位置制御スイッチを、操作者の判断で「後方」とす
る。以下、同様に電磁弁（１８）が開きポンプ（１７）
が前述の例とは逆に作動し、配管（１６）内の液を走行
装置前方から後方に流れる向きに送出する。前方の容器
が空になり流量計（１９）が流れを検出しなくなったと
ころで再び電磁弁（１８）を閉鎖し、ポンプ（１７）が
停止して重心位置移動が完了する。

【００１６】図４は、走行装置前方が斜面の上側にあっ
て、斜面を上っている様子を示している。このとき重心
位置は装置前方（斜面の上側）になければならず、従っ
て装置前方の容器（５１）側が液体で満たされている
（液体が充満されている側の容器（５１）を斜線で示し
ている）。

【００１７】第２の実施の形態図５は、本発明による重
心位置制御機構を、走行装置本体の前後方向と左右方向
に設置し、且つ、装置の傾斜角度を検出するセンサを装
備し、当該センサにより検出された走行装置の傾斜角度
に応じて必要な方向へ重心位置を移動させるようにした
重心位置制御機構を説明するための平面図である。

【００１８】図中（５１）は走行装置前方に設ける液体
容器、（５２）は走行装置後方に設ける液体容器、（５
３）は走行装置左側に設ける液体容器、（５４）は走行
装置右側に設ける液体容器である。また、（６１）は前
後の液体容器である（５１）と（５２）を結ぶ配管であ
り、（６２）は左右の液体容器である（５３）と（５
４）を結ぶ配管である。（７１）は前後の液体容器（５
１）と（５２）へ封入された液体、例えば水を移送する
ためのポンプであり、（７２）は同様に左右（５３）と
（５４）の液体容器へ液体、例えば水を移送するための
ポンプである。その他、重心位置制御機構を構成する要
素としての電磁弁、流量計、圧力調整弁も実施の形態１
で説明したものと同様に構成されている（不図示）。そ
して、走行装置の前後の重心位置制御機構と左右の重心
位置制御機構は、各々独立に構成されている。

【００１９】次に、傾斜角度に応じて自動的に重心位置
制御が行われる例を図６を用いて説明する。図６は、本
発明の第２の実施の形態になる重心位置制御機構につい
て、その構成をブロック図で説明するものである。図中
（２１）、（２２）は装置本体の前後方向及び左右方向
の傾斜角度を各々検出する傾斜センサである。これらの
傾斜センサから測定された値が本体の制御を司るＣＰＵ
（２３）の傾斜角比較判定部に送られ、予め設定されて
いた角度値と比較される。その判定結果として、重心位
置移動を行う場合にはＣＰＵから、重心位置制御機構を
構成する各要素に指令が発せられる。

【００２０】具体的には例えば、装置前後方向に所定値
以上の傾きが検出されると、電磁弁（１８）を開き、ポ
ンプ（１７）を所定方向に作動させる。流量計（１９）
から流量がゼロであることが入力されるとポンプを停止
させ、電磁弁を閉めるよう指令が出される。これら一連
の流れは、予めＣＰＵにプログラムされており、自動的
に進行する。簡単のため、前後方向についてのみ説明し
たが、左右方向について所定値以上の傾きが検出された
場合には左右方向についての電磁弁（２８）、ポンプ
（２７）、流量計（２９）が同様にＣＰＵ（２３）内の
対応する制御部から制御を受ける。

【００２１】本実施の形態において、重心位置制御機構
は、前後方向と左右方向で各々独立に構成されているた
め、例えば装置が斜面に対し斜めに走行し、そのために
前後と左右の両方向の重心位置の制御が必要な場合にも
対応可能である。

【００２２】また、液体容器内の水の移動方向について
は、これまでの説明からも明らかなように、傾斜面にお
いては、常に斜面の上側に重心を移動させるよう制御す
ることが基本であるため、斜面の上側にあたる容器に水
を移動させる。

【００２３】上述した本発明の実施の形態では、重心位
置移動の媒体として水を用いた例を説明した。しかし、
重量を移動することが目的であることから、媒体として
は水以外のものも使用可能である。特に、比重が水より
大きな液体を利用すると、同じ重量効果を発揮するの
に、容量がその分少なくて済み、容器を小型にできる。
例えば、有機溶剤の「トリクレン」は比重が１．４６で
あり、水を用いた場合に比べて同じ重量でも容積は７０
％弱に小さくできる。さらに、媒体として液体以外に高
粘度媒体のようなものも利用可能であり、専用のポンプ
によってそれらの媒体の移動が可能であれば、本発明の
目的を充分に達成できる。

【００２４】本発明において、容器の容量と液体の種類
に関しては、重量バランスの要求により任意に選択でき
る。例えば、液体に通常の水を用い容器の容量を６０リ
ットルとすれば、容器が水で満たされた場合６０ｋｇの
重量となる。従って、装置前後左右に水の移動を行うこ
とにより、６０ｋｇの重量を移動させたことと等価な効
果が実現され、装置全体の重心位置も移動する。

【００２５】また本実施の形態では、走行装置の前後ま
たは前後左右にそれぞれ液体の容器を設け、２つの容器
間を液体が行き来するような構成を有しているが、本発
明はこれに限定されるものではない。例えばそれぞれの
容器の間に第３の容器を設け、平地走行時にはここに液
体を入れておき、この第３の容器から各々の容器に液体
を満たしていく構成でもよい。

【００２６】また、本明細書に付した図面に記載された
走行装置は、走行装置本体の下部に走行手段としてクロ
ーラ機構を有するものであるが、走行手段に車輪を用い
傾斜地を昇降するような装置にも応用可能であり、走行
装置本体下部に何らかの走行手段を有する走行装置なら
ば本発明を適用することが可能である。

【００２７】本実施の形態では、操作者が液体の送出先
を指定すれば、その後は電磁弁の開閉、ポンプの作動は
自動的に行われ、液体送出の停止は、管に設置された流
量計の情報に基づき自動的に行われる構成になっている
が、操作者がポンプのオンオフおよび液体の送出方向の
制御を行ってもよい。この場合、重心位置制御機構とし
ては、流量計や電磁弁は不必要であり、ポンプとオンオ
フ手段と液体の送出方向の制御手段があればよい。ポン
プのオンオフの手段や液体の送出方向の制御は、例えば
図１の制御部６に設けてもよいし、それ以外の場所でも
よい。

【００２８】またこのときの重心位置制御機構は、図３
の流量計（１９）、電磁弁（１８）を用いない構成に制
御部を設置したものとなる。このような構成の機構を用
いる場合、液体がどちらの容器にどれ位の量の液体が存
在しているのか注意する必要がある。例えば容器を透明
にし容器内の液体が透けて見えるようすれば、目測で液
体を確認し操作者がポンプを制御することも可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、積載物の調整を行うこ
となく、平地走行や傾斜の昇降を行うことができるの
で、作業効率を損なうことがなく、安定した走行を行う
ことができる。また傾斜検地手段を設ければ操作者が傾
斜を判断することがないのでより安定した走行が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する装置の斜
視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を説明する装置の側
面図である。

【図３】本発明の重心位置制御機構を説明する構成図で
ある。

【図４】本発明による装置の動作状態を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を説明する装置の平
面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の制御部を説明する
ブロック図である。

【図７】走行装置の前後方向において重心位置と装置の
支点の関連を説明する構成図である。

【図８】走行装置の左右方向において重心位置と装置の
支点の関連を説明する構成図である。

【符号の説明】

１装置本体２ａ、２ｂクローラ機構６制御部１６、６１、６２液体移送用の配管１７、７１、７２液体ポンプ１８、２８電磁弁２１、２２傾斜センサ２３主制御部（ＣＰＵ）５１〜５４液体容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行手段を有する走行装置において、該
走行装置の前方および後方に設置する液体を満たす容器
と、該前方と後方の容器を連結する管と、前記液体を前
記前方または後方の容器に送出するポンプと、前記ポン
プのオンオフおよび／または前記液体の送出方向を制御
する制御手段を有する重心位置制御機構を備えることを
特徴とする走行装置。
【請求項２】走行手段を有する走行装置において、該
走行装置の前方および後方に設置する、液体を満たす容
器と、該前方と後方の容器を連結する第１の管と、前記
液体を前記前方また後方の容器に送出する第１のポンプ
と、前記第１のポンプのオンオフおよび／または前記液
体の送出方向を制御する第１の制御手段とを有する第１
の重心位置制御機構と、前記走行装置の右側および左側
に設置する液体を満たす容器と、該右側と左側の容器を
連結する第２の管と、前記液体を前記右側または左側の
容器に送出する第２のポンプと、前記第２のポンプのオ
ンオフおよび／または前記液体の送出方向を制御する第
２の制御手段とを有する第２の重心位置制御機構を備え
ることを特徴とする走行装置。
【請求項３】前記走行装置の前後および／または左右
の傾きを検出する傾斜検出手段を備え、前記制御手段は
前記傾斜検出手段が検出する情報をもとに前記前方と後
方および／または前記右側と左側の容器に液体を送出す
るようにポンプを制御することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の走行装置。