JPS62228384A - 走行装置 - 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】 ハ、産業上の利用分野 本発明は、平地・傾斜地の走行のみならず階段の昇降が
できる走行装置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、無人及び遠隔操作によって平地・傾斜地の走
行及び階段の昇降を行う走行装置において、 少なくとら二本が平行に配され、且つ、台車本体とこの
台車本体の前後方向に配された脚枠とに回転自在に設け
られて前記脚枠と自記台車本体とを接続し、且つ、この
台車本体及び脚枠へのそれぞれの回・耘中心か同一垂直
線上に設けられた二辺上の平行に配されたリンクと、こ
のリンクの傾斜によっても前記台車本体や脚枠が傾斜し
ないようにする姿勢保持装置と、前記脚粋のそれぞれに
二本設けられた伸縮自在の脚と、前記脚の車輪の走行面
方の走行面を認識する走行面認識センサーと、この走行
面認識センサーの情報に基いて前記脚の伸縮、ｉｔ記車
輪の駆動を制御する走行制御装置とから構成することに
より、 階段の昇降を安定に、且つ、各種態様１寸法の階段を自
由に昇降できるようにしたものである。

Ｃ０従来の技術 近年、工場内の巡視点検や部品の搬送などは無人又は遠
隔操作にて作動される走行装置によって行われる。

この走行装置において最も問題となるのは段差のある床
の走行及び階段の昇降である。施設内金てを平坦な床と
すれば問題ないが非常に不経済となることが多く、また
、家庭内へ走行装置を導入するに際してはぜひとも解決
しなければならない問題である。

従来、かかる問題を解決するために走行手段にクローラ
を使用したものや脚に関節等を付加したしのや車輪を特
殊形状（例えば、星形状）にしたものが提案されている
。

０６発明か解決しようとする問題点 しかしながら、前記クローラを使用したものや脚に関節
等を付加したものは、階段の角に丸味のある場合など極
めて昇降が不安定であり、且つ、３０°以上の傾斜ｆｆ
＋を有する階段は滑ったりして昇降が不安定または昇降
できないという欠点がある。

また、前、）己車輪を特殊形状にしたものにあっては昇
降できる階段寸法が規制される°という欠点がある。

そこで、本発明は上記欠点を解消し、階段の昇降を安定
に、且つ、各種態様１寸法の階段が昇降できる走行装置
を提供することを目的とする。

Ｅ１問題点を解決するための手段 而して、上記目的を達成するための本発明の構成は、 台車本体と、 この台車本体の前方と後方とにそれぞれ配置された脚枠
と、 この前方及び後方の脚枠と自記台車本体とに回転自在に
設けられて前記脚枠と前記台車本体とを接続し、且つ、
前記脚枠及び自記台車本体へのそれぞれの回転中心が同
一垂直線上に設けられた二以上の平行に配されたリンク
と、 このリンクの傾斜によってもリンクの回転中心が略同一
垂直線上に存するように作動する姿勢保持装置と、 前記脚枠に走行方向に二本設けられた伸縮自在の脚と、 この脚の下部に設けられた車輪の走行面方の走行面を認
識する走行面認識センサーと、この走行面認識センサー
の情報に基いて前記脚の伸縮及び車輪の駆動を制御する
走行制御装置とから成ることを特徴とする。

Ｆ１作用 従って、階段に差しかかり走行面認識センサーが走行面
方に階段があることを検出すると、走行面認識センサー
の情報に基いて脚を適宜伸縮させて階段を昇降するので
、各種態様２寸法の階段の昇降かできる。また、階段昇
降時にはリンクが傾斜するが台車本体及び脚枠は垂直姿
勢を保つので、平地走行時と同位置に重心か存し安定し
た昇降ができるものである。

Ｇ、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図乃至第５図において本発明の第一の実施例が示さ
れている。

第１図及び第２図において、台車本体１は略扇形状を有
し、その上部には点検用視覚となるＴＶカメラ２が載置
されており、この台車本体ｌには必要に応じてセンサー
やマニピュレータが取り付けられる。また、この台車本
体！内部には自動制御又は遠隔操作のだめの下記する走
行制御装置■４や中央制御機構（図示せず）等が収納さ
れている。

脚枠３ａ、　３ｂは、前記台車本体ｌの前方と後方とに
配置され、この実施例においては前方及び後方にそれぞ
れ左右二個づつ配置されている。

リンク４は、少なくとも二本が平行に配され、且つ、前
記台車本体ｌと脚枠３ａ、　３ｂとに回転ビン５を介し
て回転自在に設けられて前記台車本体ｌと脚枠３ａ、　
２ｂとを接続しており、この実施例においては、リンク
４は二本で、且つ、台車本体Ｉの両側方に設けられてい
る。このリンク４の台車本体ｌ及び脚枠３ａ、　３ｂへ
のそれぞれの回転中心は同一垂直線Ａ上に設けられてお
り、二本のリンク４は常に平行関係を保持する。

姿勢保持装置６は、階段の昇降等によって前記リンク４
が傾斜してもリンク４の回転中心が略同−垂直線Ａ上に
存するように作動するものであり、この実施例において
は台車本体ｉ内に傾斜検出センサー７を設けると共に台
車本体１とリンク４とを支承する回転ビン５の一つにア
クチュエータ９の出力軸を連結し、第４図に示すように
、前記傾斜検出センサー７からの情報を浮けた傾斜制御
回路８がアクチュエータ９に出力信号を送り台車本体１
とリンク４との角度θを制御してリンク４の回転中心が
同一垂直線Ａ上に存するよう、即ち、台車本体ｌが垂直
状態を保持するように制御する。

尚、水平に対するリンク４の傾斜角度を角度センサーに
より検出して制御することもできる。

脚１０ａ、　ｌＯｂは、前記脚枠３ａ、　３ｂのそれぞ
れに萌後方向に二本設けられており、この脚１０ａ、　
ＩＯｂは脚伸縮装置１１によって伸縮される。

脚伸縮装置ｌｌは、この実施例においては、前部脚１０
ａ、　１（ｌｂにラック部１２．１２が形成されこのラ
ック部１２．１２に駆動機１５．１５によって回転され
るビニオン１３．１３がそれぞれ噛合されて成る。前記
駆動機１５．１５は下記する走行制御装置１４により制
御され、二本の脚１０ａ、　１０ｂは一方が長くなると
他方が短かくなり両方の合計脚長さＱを同一（Ｑ＝ｌｌ
！１＋Ｌ＝一定）にずろように伸縮される。

車輪１６ａ、　１６ｂは、前部脚１０ａ、　ｌＯｂの下
部に設けられ一つの脚枠３ａ、　３ｂにおいて前方の車
輪１６ａと後方の車輪１６ｂとを有する。この車輪１６
ａ、　１６ｂは駆動機１７によって回転する乙ので、こ
の駆動機１７は前記駆動機１５と同様に走行制御装置１
４によって制御されろ。

走行面認識センザー３０は、前記車輪１６ａ、　１６ｂ
の走行面方の走行面１９を認識するものでこの実施例で
は距離センサー１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃにて構成さ
れている。

この距離センサー１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃは、ｎｒ
ｊ記車輪１６ａ、　１６ｂ全ての走行直前における走行
面■９までの距離Ｖを測る乙ので、この実施例において
は走行装置が両方向に移動できるように二つの車輪１６
ａ。

１６ｂの面方、中央、後方の距離を検出するよう一つの
脚枠３ａ、　３ｂに三個設けられている。尚、第３図に
おいて、２０ａ、　２０ｂ、　２０ｃは距離センサー１
８ａ。

１８ｂ、　１８ｃの被検出部を示す。

走行制御装置１４は、第５図に示すように、前記距離セ
ンサー１８ａ、　１８ｂ、１８ｃの情報に基いて前部脚
１０ａ、　１０ｂの伸縮及び前記車輪１６ａ、　１６ｂ
の駆動を行うものでこの実施例においては以下のような
制御を行う。即ち、前方の距離センサー１８ａが今まで
よりら短い距離を検出し、双方の距離センサー１８ａ。

１８ｂにより高低差Ｉ（を確認すると、駆動機１７に停
止命令を発して走行を停止する。

次に、駆動機１５に駆動信号を出力して前方の脚３ａの
方が後方の脚３ｂより短く、且つ、その差がト■±１１
’となるように脚３ａ、　３ｂを伸縮させる。尚、１１
’は敗Ｉ程度の微小距離である。また、前方の距離セン
サー１８ａが今までより長い距離を検出し双方の距離セ
ンサー１８ａ、　Ｈｌｂにより高低差Ｉ−ｉを確認ずろ
と、前方の脚１０ａの方が後方の脚１０ｂより長く、且
つ、その差が目となるように脚１０ａ、　ｌＯｂを伸縮
さＵ″る。

この１）ｔｌｌｌｏａ、　ｌＯｂの伸縮が終了すると再
び車輪１６ａ。

１６ｂの駆動機Ｉ７に出力信号か発せられ走行装置が移
動し後方の距離センサー１８ｂが今までと異なる距離を
検出すると車輪１６ａ、　１６ｂの駆動機１７を停止し
ピニオン１３の駆動機１５に駆動信号を発して両方の脚
１０ａ、　ｌＯｂの長さを同じにするように制御するも
のである。

また、走行制御装置１４は、ＴＶ右カメラにて階段を認
識すると、予じめ旧印脚枠３ａの脚１０ａ、　１０ｂを
伸縮させて前部脚枠３ａの高さを高くして階段に接近す
るようにすればより高い階段の昇降が可能となり走行制
御装置１４の制御内容は上記の場合に限定されず種々考
えられる。

以下、上記走行装置の作用について説明する。

走行装置ｕが平坦地を走行しているときは前方と後方の
脚１０ａ、　１０ｂ長さが同じでリンク４．４は水平方
向にある。

階段に差しかかり走行面方の脚枠３ａにおける前方の距
離センサー１８ａが第２図に示すように距離ｖ１を検出
すると、走行を停止し前方の脚１０ａ長さと後方の脚１
０ｂ長さとの差がＴ−１＋ｌＩ’となるように脚１０ａ
、　１０ｂが伸縮する。そして、再び前進を始め、後方
の距離センサー＋８ｂが■２を検出すると、走行を停止
し前方の脚１０ａ長さと後方の脚１０ｂ長さとが同じに
なるように脚１０ａ、　ｌＯｂが伸縮し、再び走行を開
始する。また、走行後方の脚枠３ｂにおけるＯｎ方の距
離センサー１８ａが距離ｖ１を検出すると、上述と同様
の作動をなし、以上の作動を繰り返すことによって階段
を昇るもので、各種ｆ３様９寸法の階段を昇ることがで
きる。

また、上記と略同様の作動によって階段を降下する。

一方、上記脚１０ａ、　ｌＯｂの伸縮に際し水平面に対
しリンク４，４が傾斜するが、姿勢保持装置６によって
リンク４．４の台車本体１の回転中心が垂直線Ａ上に保
持されるので、リンク４．４の脚棒３ａ、　３ｂの回転
中心も垂直線Ａ上に保持される。従って、台車本体１及
び脚枠３ａ、　３ｂは常に垂直姿勢を保つため平地走行
時と同（存置に重心が存し安定した階段の昇降ができる
。

第６図乃至第１２図において、本発明の第二の実施例が
示されている。

第６図乃至第８図において、台車本体ｌは頭部１ａと本
体脚部１ｂとから成り、頭部１ａの上部には点検用視覚
となるＴＶ右カメラが載置されており、この台車本体ｌ
には必要に応じてセンサーやマニピュレータが取り付け
られる。この台車本体１内部には自動制御又は遠隔操作
のための下記する走行制御装置１４や中央制御機構（図
示せず）等が収納されている。

脚枠３ａ、　３ｂは、前記台車本体１の前方と後方とに
配置され、この実施例においては前方及び後方にそれぞ
れ左右二個づつ配置されている。

ヒンジ部２２ａ、　２２ｂは、第９図において示すよう
に、その回転支持部２３の孔に前記脚枠３ａ、　３ｂの
回転ピン部２４が挿入されて脚枠３ａ、　３ｂを回転自
在に支持し、この脚枠３ａ、　３ｂは駆動機２５によっ
て回動される。

リンク４．４は、二本以上が平行に配され、且つ、前記
前方及び後方のヒンジ部２２ａ、　２２ｂと台車本体Ｉ
とに回転ピン５を介して回転自在に設けられてヒンジ部
２２ａ、　２２ｂと台車本体１とを接続する。

この実施例においては、リンク４．４は二本で、且つ、
台車本体１の両側方に設けられている。

また、この二辺上のリンク４，４のヒンジ部２２ａ。

２２ｂ及び台車本体ｌのそれぞれの回転中心は同一垂直
線Ａ上に設けられており、二辺上のリンク４゜４はいか
に傾斜しても常に平行関係を保持する。

姿勢保持装置６は、階段の昇降等によって前記リンク４
．４が傾斜しても前記台車本体ｌが倒れない程度にリン
ク４．・１の回転中心が略同−垂直線Ａ上に存するよう
に作動するものであり、この実施例においては台車本体
１内に傾斜検出センサー７を設けると共に台車本体ｌと
リンク４．・１とを支承する回転ピン５の一つにアクチ
ュエータ９の出力軸を連結し、第６図に示すように、前
記傾斜検出センサー７からの情報を受けた傾斜制御回路
８がアクチュエータ９に出力信号を送り台車本体１とリ
ンク４．４との角度θを制御してリンク４．４の回転中
心が同一垂直線Ａ上に存するよう、即ち、台車本体Ｉが
垂直状態を保持するように制御する。

尚、水平に対ずろリンク４．４の傾斜角度を角度センサ
ーにより検出して制御することらできる。

脚１０ａ、　ＩＯｂは、第７図に示すように、前記脚枠
３ａ、　３ｂに形成の摺動孔２６ａ、　２６ｂにその上
部が挿入されて走行方向に二本設けられており、この脚
１０ａ。

１０ｂは脚伸縮装置１１によって伸縮される。

脚伸縮装置１１は、二本の脚１０ａ、　ｌＯｂの隣接す
る側にラック部１２．１２が設けられていると共に二本
の脚１０ａ、　ｌＯｂの間にピニオン１３が設けられ、
該ピニオン１３が前記ラック部１２．１２に同時に噛み
合っている。

前記ピニオン１３は、駆動機１５の出力軸に固定され下
記する走行制御装置１４により制御されピニオン１３が
回転すると二本の脚１０ａ、　ｌＯｂは一方が長くなる
と他方が短かくなり両方の合計脚長さＱを同（Ｑ＝　Ｌ
　＋　ａｔ　＝一定）になるように伸縮される。

従って、この実施例においては、一つの駆動機１５とピ
ニオン１３によって両方の脚１０ａ、　１０ｂの伸縮が
可能であり装置のＩ！ｉａ化、低廉化となるものである
。

車輪１６ａ、　ｔａｂは、前部脚１０ａ、　ｌＯｂの下
部に設けられ一つの脚枠３ａ、　３ｂにおいて前方の車
輪１６ａと後方の車輪１６ｂとを有する。この車輪１６
ａ、　１６ｂには、第１０図に示すように、それぞれ駆
動機１７が設けられており、この駆動機１７は前記駆動
機１５と同様に走行制御装置１４によって制御される。

走行面認識センサー３０は、この実施例においてら前記
第一の実施例と同様に距離センサー１８ａ、１８ｂ。

１８ｃにて構成され、この距離センサー１８ａ、　１８
ｂ、１８ｃは、前記車輪１６ａ、　１６ｂ全ての走行面
方の走行面１９まての距離Ｖを測るらので、この実施例
においてはさらに、走行装置が両方向に移動できるよう
に二つの車輪１６ａ、　１６ｂの前方、中央、後方の距
離を検出するよう一つの脚枠３ａ、　３ｂに三個設けら
れている。

尚、第５図において、２０ａ、　２０ｂ、　２０ｃは距
離センサー１８ａ、　１８ｂ、１８ｃの被検出部を示す
。

走行制御装置１４は、第７図に示すように、前記距離セ
ンサーＬ８ａ、　１８ｂ、　１８ｃの情報に基いて前部
脚１０ａ、　ｆｏｂの伸縮及び前記車輪１６ａ、　１６
ｂの駆動を行うらので、この実施例においては前記実施
例と同様の制御を行うためその説明を省略する。

従って、この実施例においてら前記実施例と同様に安定
して階段の昇降かできるものである。

また、この実施例においては第８図に示すように駆動機
２５にて走行面方の脚枠３ａの向きを変えることによっ
て簡単に右折、左折を行うことができるものであり、前
記実施例と比較して走行性能に優れている。

第１３図（ａ）乃至第１３図（ｄ）において本発明の第
三の実施例が示されている。この第三の実施例において
前記第−の実施例と同一構成箇所は図面に第一の実施例
と同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成のみ
を説明する。

この実施例において前記第一の実施例と異なるところは
走行面認識センサー３０の構成のみである。

即ち、走行面認識センサー３０は、物体の存否を検出ず
ろ三個の物体検出センサー３１ａ、　３１ｂ、　３１ｃ
にて構成されている。この個々の物体検出センサー３１
ａ、　３１ｂ、　３１ｃは、光反射型のビームセンサー
であり車輪１６ａ、　１６ｂの走行面方のそれぞれ異な
る高さ位置における物体の存否を検出する。

第一の物体検出センサー３１ａは、その検出位置３２ａ
を走行面１９よりやや下方に有し、現在車輪１６ａが接
地している走行面１９と同一高さ位置に物体が存するか
否かを検出する。第二の物体検出センサー　３１ｂは、
その検出位置３２ｂを走行面１９よりやや上方に有し、
現在車輪１６ａが接地している走行面１９よりやや上方
位置に物体が存するか否かを検出する。第三の物体検出
センサー３１ｃは、その検出位置３２ｃを前記第二の物
体検出センサー３１ｂのものより上方に有し、現在車輪
１６ａか接地している走行面１９より上方位置に物体が
存するか否かを検出する。

而して、第１３図（ａ）に示すように第一の物体検出セ
ンサー３１ａが物体の存在を検出し他の物体検出センサ
ー３１ｂ、　３１ｃが物体の存在を検出しなかった場合
には走行面方の走行面１９が平坦面であることが認識さ
れる。第１３図（ｂ）に示すように、第−及び第二の物
体検出センサー３１ａ、　３１ｂが物体の存在を検出し
第三の物体検出センサー３１ｃが物体の存在を検出しな
かった場合には走行面方の走行面１９が上昇すべき傾斜
面又は低い階段であることが認識される。第１３図（ｃ
）に示すように、全ての物体検出センサー３１ａ、　３
１ｂ、　３１ｃが物体の存在を検出した場合には走行面
方の走行面１９が高い階段であることが認識される。第
１３図（ｄ）に示すように、全ての物体検出センサー３
１ａ、　３１ｂ、　３１ｃが物体の存在を検出しなかっ
た場合には走行面方の走行面１９が降下すべき階段であ
ることが認識される。

走行制御装置１４は、前記物体検出センサー３１ａ。

３１ｂ、　３１ｃの検出信号に基づいて走行ｆｌＱ方の
走行面１９を認識し前記第−及び第二の実施例と同様に
車輪１．６ａ、　＋６ｂ及びピニオンの駆動機を駆動制
御し、この走行装置において乙前記第−及び第二の実施
例の乙のと略同様に平地・傾斜地の走行や階段の昇降が
できるものである。

この第三の実施例においては、三個の物体検出センサー
３１ａ、　３１ｂ、　３１ｃを設けて構成したが、物体
検出センサーの個数を多くずればするほど走行面方の走
行面１９の状態を詳しく認識でさ細かな制御が可能とな
り好ましい。また、この実施例によれば、前記第−及び
第二の実施例に比較して走行面１９の認識が簡単な構成
で、且つ、コスト安に行うことができるものである。

尚、上記三つの実施例においては、左右両側の脚１０ａ
、　ｌｏｂ及び車輪１６ａ、　１６ｂの制御が同じ場合
について示したが、各々独立の制御とすれば不整地の走
行や方向転換に便利である。

また、上記三つの実施例においては、脚枠５ａ。

５ｂが前方と後方とにそれぞれ二個配され合計四個の場
合を示したが、比較的重心が低い台車本体ｌを有するも
のにあっては前方に一個後方に二個配し合計三個として
もよく、又、大型のマニピュレータを積載し重心移動が
広範囲となるものにあっては五個以上としてもよく、本
発明の技術的範囲に含まれるものである。

Ｈ、発明の効果 以上述べたように、本発明によれば台車本体と脚棒とを
所定のリンクで接続し、前記脚棒に二本の伸縮自在の脚
を設は走行面認識センサーでこの脚の車輪の走行重力の
走行面を認識し、この走行面認識センサーの情報によっ
て走行を制御するようにしたので、階段の昇降が車輪の
駆動と脚の伸縮により行われるため急角度のもの、階段
の角が丸い乙の、階段のビッヂが一定でないもの等の各
種態様１寸法の階段を昇降できるものである。

また、姿勢保持装置を有するので、階段の昇降に際して
も台車本体の重心位置が変化せず安定した昇降ができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第一の実施例を示し、第１
図及び第２図は走行装置の側面図、第３図は車輪と距離
センサーの被検出部との位置関係を示す図、第４図は姿
勢保持装置のブロック図、第５図は走行制御のブロック
図であり、第６図乃至第１２図は本発明の第二の実施例
を示し、第６図及び第７図は走行装置の側面図、第８図
は走行装置の平面図、第９図はヒンジ部と脚棒との連結
状態を示す正面図、第１０図は車輪と距離センサーの被
検出部との位置関係を示す図、第１１図は姿勢保持装置
のブロック図、第１２図は走行制御のブロック図であり
、第１３図（ａ）乃至第１３図（ｄ）は本発明の第三の
実施例の走行装置の一部側面図である。 ■・・・台車本体、３ａ、　３ｂ・・・脚棒、４・・・
リンク、６・・・姿勢保持装置、１０ａ、　１０ｂ・・
・脚、１４・・・走行制御装置、１６ａ、　１６ｂ−・
・車輪、１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃ・・・距離センサ
ー、３１ａ、　３１ｂ、　３１ｃｍ・・物体検出センサ
ー、３２ａ。 ３２ｂ、　３２ｃ・・・検出位置、Ａ・・・垂直線。 第２図 、ｆｆ１ｆ〒ｒ４ｅｋｉｉのａｎコ１ＤＫｔ’ｌｌｌ’
ｌン第８図 第９図 ニンジ８ｐと叩甲苓そ乙の１駐鯉５びＪ！Ｐ牙妃口三面
光９？亭４ぎ縛９ノ第１３図（０） 迂ｆ１号星０−侵９Ｊ趙！（杢発明） 第１３図（ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）台車本体と、 この台車本体の前方と後方とにそれぞれ配置された脚枠
   と、 この前方及び後方の脚枠と前記台車本体とに回転自在に
   設けられて前記脚枠と前記台車本体とを接続し、且つ、
   前記脚枠及び前記台車本体へのそれぞれの回転中心が同
   一垂直線上に設けられた二以上の平行に配されたリンク
   と、 このリンクの傾斜によつてもリンクの回転中心が略同一
   垂直線上に存するように作動する姿勢保持装置と、 前記脚枠に走行方向に二本設けられた伸縮自在の脚と、 この脚の下部に設けられた車輪の走行前方の走行面を認
   識する走行面認識センサーと、 この走行面認識センサーの情報に基いて前記脚の伸縮及
   び車輪の駆動を制御する走行制御装置とから成ることを
   特徴とする走行装置。
2. （２）走行面認識センサーは、走行面までの距離を測る
   距離センサーにて構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の走行装置。
3. （３）走行面認識センサーは、物体の存否を検出する少
   なくとも三個の物体検出センサーにて構成し、この個々
   の物体検出センサーにそれぞれ異なる高さ位置における
   物体の存否を検出させたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の走行装置。