JPS63275486A

JPS63275486A - 移動装置

Info

Publication number: JPS63275486A
Application number: JP62108598A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Shimizu; 勝彦清水
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1988-11-14

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】〔産業上の利用分野）本発明は、各種の機器、ロボ、ト、装置等の移動又は荷
物の運搬等に使用される移動装置に関し、特にｉ’Ｊ！
斜のある不整地を移動する場合に有用である。

〔発明の背景〕

例えば林業において、山林での保全作業としては、植樹
、下草の刈り取り、倒木及び間伐等の作業がある。

上記作業を行う作業者は、下草を刈り取るための刈払機
や植樹用の下火を掘るための植穴堀機等を用い、急回側
の不整地を根株や倒木を避けながら移動しつつ作業を行
わなければならない。

従って、これらの作業は、作業者に対してかなりの重労
働を強いることとなる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであり、例
えば山林での保全作業において、作業者を重労働から解
放すべく、各種作業用の機器を搭載して傾斜のある付勢
地を自由に移動することのできる移動装置の提供を目的
とするものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段は、その要旨とするところが、前後合わせて少なくと
も３個の走行車輪を、各々上下動可能に本体に取り付け
、更に、上記本体に取り付けられた゛前後合わせて少な
くとも３本の上下動可能の脚の内、前脚及び／若しくは
後脚が前後方向へ伸縮可能に設けられてなる点に係る移
動装置である。

〔作用〕

本発明の移動装置は上記したように構成されているため
、各走行小輪と各脚とで協働して移動装置本体を支持し
、上記各脚を順次上下動させると共に伸縮ｉ！！！勤を
させることにより、移動値Ｔは歩行動作によって前進若
しくは後退する。そして傾斜のある不整地を移動する場
合には、移動装置本体を下げることにより、重心位置の
低い安定した歩行Ｕ＋作を行うことができる。

更に上記移動装置では、比較的傾斜の緩やかな斜面や整
地を移動する場合には、上記脚を全て持ち上げて走行車
輪を用いることにより、高速で目的地へ移動することが
できる。

〔実施例〕

以下添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例に
付き説明し、本発明の理解に供する。

尚、以下の実施例は、本発明を具体化した一例であって
、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

ここに第１図ｔａｇ、　ｌｂｌ、　ｔｃ）は本発明の一
実施例に係る移動値Ｗであって、同図１ａ）は斜視図、
同図ｆｂｉｔ！則而図、同面ｔｅｌは平面図、第２図は
上記移動装置に用いることのできる移動制御系のブロッ
ク図、第３図（ａ）は上記移動装置に用いることのでき
る制御システムの全体構成図、同図ｆｂｌは同図＋ａ＋
における移動制御系の制御システムの構成図、第４図ｉ
ａｉ、　ｔｂ）、ｆｃ）はそれぞれ上記移動装置が障害
物を跨ぎ越える時の動作を表す側面図、第５図ｆａｔ、
　ｉｂｌはそれぞれ上記移動装置が傾斜地を歩行する状
況を表すＩ１１面図、第６図ｉａ）は作業機械を取り付
けた上記移動装置が森林作業を行う状況を表す斜視図、
同図ｆｂｌは同図ｔａ＋におけるＡ矢視部側面図、同図
（Ｃ１は同図（δ）におけるＢ矢視部側面図、第７図は
本発明の他の実施例に係る移動装置の斜視図、第８図ｆ
ａ１．　（ｉｌ＋、　ｆｃ）はそれぞれ上記化の実施例
に係る移動装置が障害物を跨ぎ越える時の動作を表す側
面図である。

この実施例に係る移動装置Ｃでは、第１図（ａ）。

（ｌｉｌ　、　（ｃｌ及び第２図に示す如く、装置本体
３の上部には、運転席４が旋回可能に配備されており、
この運転席４は、シリンダ５　（第２図）によって旋回
駆動される。尚、この運転席４は、人を運搬したり、オ
ペレータが乗務し上記移動値ｒｆｉＣを手動運転するた
めのものである。

上記装置本体３には、作業機械が搭載（図示せず）され
、その前方には、支持部材１３がこの装置本体３に対し
て地面１４と並行に回動可能に装着されている。そして
、この支持部材１３は、揺動モータ１５（第２図）によ
って回動駆動され、移動値Ｈｃの移動方向を決定する。

上記支持部材１３の両側部には、一対の前脚６が配備さ
れており、この各前脚６は、第１リンク７、第２リンク
８．裏面にスリップ防止用の複数のスパイク９．が植設
された足９．第１関節１０、第２関節１１及び第３関節
１２等により構成されている。

上記第１リンク７は、上記支持部材１３に第１関節ｌＯ
を介して揺動可能に装着されており、この第１リンク７
には、ピストンロフト７１Ｌが１申縮可能に配備されて
いる。そして、上記第１リンク７は、揺動モータ１６（
第２図）によって上記第１関節１０を中心に揺動駆動さ
れ、上記ピストンロフト７、は、シリンダ１７によって
伸縮駆動される。

上記ピストンロッド７、の先端部には、第２リンク８が
第２関節１１を介して揺動可能に装着されており、この
第２リンク８は、上記第１リンク７に取り付けられたシ
リンダ１日によって、上記第２関節１１を中心に揺動駆
動される。

上記第２リンク８の先端部には、足９が第３関節１２を
介して揺動可能に装着されており、この足９は、揺動上
−夕１９　（第２図）によって、上記第３関節１２を中
心に揺動駆動される。

従っ°ζ、上記ｉｉｉ＋几１０け、（ヱ動モータ１６及
びシリンダ１８が駆動されることにより」二下動可能と
なり、シリンダ１７が駆動されることにより前後方向へ
伸縮可能となる。更に、足９が揺動モータ１９によって
揺動駆動される、−とにより１．この脚９の裏面を常に
池面ｊ４に夕１し、゛て並行とすることができるため、
上記足９を地面１４に確実に接地させることができる。

更に上記支持部材１３には、リンク２０が関節２１を介
して揺動可能に装着されており、このリンク２０は揺動
モータ２２　（第２図）によって関節２１を中心に揺動
駆動される。

上記リンク２０の先端両側部には、モータ２５（第２図
）によって回転駆動される前輪（走行車輪）２３及び２
４が配備されており、この前輪２３及び２４は、地面１
４に対し２て常に並行に設置し得るように段軸構造を有
している。そして、この前輪２３及び２４は、シリンダ
２６　（第２図）によって段軸移動される。

従って、上記前輪２３及び２４は、行６動モーク２２が
駆動されることにより、上下動可能となるっ上記装置本
体３の後方両側部には、−？１の後輪（走行車輪）２７
が配備されており、この各後輪２７は、第１リンク２８
．第２リンク２９．第１関節３０及び第２関節３１を介
して、上記！Ｉ！！ｉ置本体３定本体付けられている。

上記第１リンク２日は、１′Ａ動モータ３２　（第２図
）によって第１関節３０を中心に揺動駆動され、上記第
２リンク２９は、揺動モータ３３　（第２図）によって
第２関節３１を中心に揺動駆動される。そして、上記後
輪２７は、モータ３４　（第２図）によって回転駆動さ
れる。

従って、上記後輪２７は、揺動モータ３２及び３３が駆
動されることにより、上下動可能となる。

更に、上記装置本体３の後方両側部には、一対のアウト
リガ３５（１＆Ｉｔｌｊｌ）が配備されており、この各
アウトリガ３５は、上記装置本体３に取り付けられた支
持部材３６と、この支持部材３６に上下方向に対して摺
動可能に装着されたピストンロッド３７と、このピスト
ンロッド３７の先端部にスパイク９．を有して揺動可能
に装着された足９２により構成されている。

そして、上記ピストンロッド３７は、シリンダ３ｓ＋ｊ
ｒｓ２図）によって上下方向へ摺動駆動される。

従って、上記アウトリガ３５では、上記シリンダ３８が
駆動されることにより上下動可能となる。

次に、第２図及び第３図＋Ｉｌ＋、　（ｂｌに基づいて
、上記移動装置Ｃに適用可能な制御システムの概要につ
いて説明する。

尚、この制御は機能分散型階層制御システムとする。

まず、第３図ｆａ＋における作業指令系は、移動装置Ｃ
の作業経路や移動速度等を指令する部分で、オペレータ
によって指令が与えられる。また、上記移動装置Ｃに装
備される作業機械に対してもｔｈ令が与えられる。

次に作業制御系では、上記作業を持余系から与えられた
情報と、上記移動袋′ｆＩＣに装備される視覚システム
や超音波センサ等により構成される外訊這センサからの
情報が入力され、障害物等の認識を行い、作業経路や走
行経路の変更を行う。また、下位レベルの移動制御系に
対しては、走行速度。

走行姿勢、走行方向及び障害物の有無等の情Ｉ９を出力
する。

また、この作業制御系は−［ニス作業機械の制御系をも
統括する。

次に移動制御系は、上記作業制御系からの移動指令を受
けて、実際に移動を行うための動作制御を司どるもので
、各動作目的に応した複数の制御部（第３図ｆｂ）参照
）から構成されており、更に下位レベルの駆動機構にり
１して移動装置Ｃの姿勢位置及び速度等を出力する。そ
して、これらのフィードバック量を決定するための位置
データは、各モータやシリンダに取り付けられた超音波
センサや近接センサ等で構成される内界センサを介して
収集される。

上記移動制御系は、同図ｆｂｌに示す如く、走行制御部
、姿勢制御部、操舵制御部、障害物通過制御部及び障害
物回避制御部等により構成されている。

更に上記走行制御部では、車速度制御１脚速度制御及び
膨張短時間歩行制御等により構成されている。上記脚速
度制御は、等速歩行を行うための制御システムであり、
また膨張短時間歩行制御は、車輪と脚とを共用した歩行
の制御システムである。

上記姿勢制御部は、車体姿勢制御１ｍ心位置制御及び段
軸制御等により構成され、上記車体姿勢制御は、車体の
姿勢を水平に保つべく、傾斜角センサからの情報信号に
基づいて行われる。また、常時重心の位置の計算を行い
、転倒を防止するための緊急制御等も行う。

上記操舵制御部は、移動値ｒＩｌＣの移動方向を決定す
るための制御部であって、脚操舵制御及び車操舵制御等
で構成されている。

上記障害物通過制御部は、乗り越え制御及び跨ぎ越え制
御により構成されており、障害物の高さ、幅等をセンサ
で検出し、車体をこの障害物に対して乗り越え若しくは
跨ぎ越えによって通過させるためのものである。

上記障害物回避制御部は、作業経路上の障害物を跨ぎ越
え又は乗り越えが不可能と計算された場合に、この障害
物を回避し、次のａ通経路に移動値Ｈｃを進めるための
ものである。

第２図は上記移動制御系と前記した各モータ及びシリン
ダとの関係を表すプロ７りである。

ここで、ＣＣＰＵは移動制御系を統括する上位のプロセ
ッサであり、基本的運動を制御する。また、５ＣＰＵＩ
及び５ＣＰＵ２は、それぞれ各脚及び車輪の制御を受は
持つ下位のプロセッサである。

次に、上記構成による移動装置Ｃの動作について説明す
る。

比較的緩やかな傾斜面及び整地においては、第１図（ａ
ｌ　、　（ｂｌ　、　（ｃｌにおいて前輪２３及び２４
と後輪２７．２７とを地面１４に設置し、前脚６及びア
ウトリガ３５を上方へ移動させた状態で、上記前輪２３
．２４及び後輪２７．２７を回転駆動させることにより
走行移動する。

他方、急傾斜地においては、上記後輪２７，２７と上記
前脚６とを利用して歩行移動する。その手順は一対の前
脚６の内、まず、例えば左側の前Ｄ＋６を持ち上げ、ピ
ストンロッド７１を前方へ伸ばす。゛そして、この左側
の前脚６を地面１４に着地させる。その後、右側の前脚
６を持ち上げて同様にピストンロンドア１を伸ばし、地
面１４に着地させる。そして、上記左右の前脚６の各ピ
ストンロッド７、を縮めることにより、＋、＆輪２７が
回転し、移動装置Ｃは前進する。尚、方向転換は支持部
材１３を回動駆動することにより行われる。

上記操作を繰り返すことにより移動装置Ｃは、目的地へ
移動することができる。

第５図（ａｌは上記移動装置Ｃが傾斜した不整地を登板
する状況を表すものであって、また同図山）は急斜面の
不整地において、上記移動装置Ｃが重心位置を下げて、
安定した歩行を行う状況を表すものである。

次に、第４図ｔａｌ、　ｆｂｌ、　（ｃｌに基づいて、
上記移動装置Ｃが障害物を跨ぎ越える場合の動作につい
て説明する。

まず、移動装置Ｃが障害物３９の前に達した時、例えば
右側の前脚６が持ち上げられ、ピストンロッド７、が伸
ばされて、この障害物３９を跨ぎ越える。この場合、上
記移動装置Ｃに配備された超音波センサ等により上記障
害物３９の大きさが検知され、前ｖＡ６の持ち上げ角度
及びピストンロンドア、の伸縮長さ等が算出される（第
４図ｆａｔ参照）、そして、上記右側の前脚６が地面１
４に着地されると、引き続き左側の前脚６も、上記右側
の前脚６と同様にして上記障害物３９を跨ぎ越える。

次に、上記各前脚６のピストンロッド７１が縮められる
ことにより、上記移動値ＨＣは前方へ移動する。そして
、後輪２７が上記障害物３９の前方に達した時、アウト
リガ３５のピストンロッド３７が下方へ移動駆動され足
９が地面１４に着地される（第４図（ｂ）参照）、そし
て、上記後輪２７は持ち上げられて障害物３９を跨ぎ越
える。上記後輪２７が地面１４に着地した時、上記ピス
トンロッド３７が上方へ持ち上げられる。上記したよう
にして移動装置Ｃの障害物３９の跨ぎ越えが完了する（
第４図ｆｃ）参照）。

尚、第６図ｆａ）　、　ｔｂｌ　、　（Ｃ１に、植樹の
ための下穴を堀る植六堀機４０や下草を刈り取るための
刈払機４１を装備した移動装置Ｃが山林で作業を行って
いる状況を示す。

この場合、第６図（ａｌにおいて、各作業機械を装備し
た移動装置Ｃは、作業領域におけるマツプを記ｔ、ｔ　
しており、予め作業経路が支持される。そして、作業領
域の各コーナーに配備されたレーダ４２から発射される
信号によって、自分の位置を検出し、常に修正を行いな
がら移動する。

次に、第７図に基づいて、他の実施例に係る移動装置り
について説明する。

この移動装置りでは、同図に示す如く、前記移動装！２
Ｃ（第１図（ａ）、山１．　ｔｅｌ参照）と基本的構造
をほぼ同様とし、この移動装置Ｃとの相異点は以下に示
す如くである。

一輪の前輪２３のみを有し、前脚６では、第２リンク８
を第２閏節１１を中心に揺動駆動させるための駆動源が
、前記移動装置Ｃにおけるシリンダ１８に代わって揺動
モータ４３で行うように構成されている。

更に、後輪２７は、前記移動装２２ｃにおける第２リン
ク２９が省略されて、第１リンク２８の先端部に装着さ
れている。

また、アウトリガ３５は、装置本体３の後方に一本のみ
配備され、このアウトリガ３５を構成するピストンロッ
ド３７が前後方向へ伸縮可能なように、伸縮駆！される
ピストンロッド４４を介して上記装置本体３に取り付け
られている。

上記したように構成される移動装置りが障害物３９を跨
ぎ越える状況を第８図（ａｌ、　（ｂｌ、　（Ｃ１に示
す。

尚、この場合の移動装置りが障害物３９を跨ぎ越える手
順としては、前記移動装置Ｃが障害物３９を跨ぎ越える
手順（第４図（ａｔ、　ｆｂｌ、　（ｃ）参照）とほぼ
同様であるが、この移動装置りにおいては、上述の如く
、アウトリガ３５のピストンロッド３７が装置本体３に
対して前後方向へ伸縮可能に装着されていることにより
、障害物３９を跨ぎ越える場合のストローク量を大幅に
長くすることができる（第８図（ｂｌ参照）。

〔発明のす］果〕

本発明は上記したように、前後合わせて少なくとも３個
の走行車輪を、各々上下動可能に本体に取り付け、更に
、上記本体に取り付けられた前後合わせて少なくとも３
本の上下動可能の脚の内、前脚及び／若しくは後脚が前
後方向へ伸縮可能に設けられてなることを特徴とする移
動装置であるから、上記各走行車輪と各脚とで移動装置
を支持し、そして、上記各脚を順次上下動させて前後方
向へ伸縮させることにより、歩行動作を行うことが可能
となる。従って、傾斜のある不整地を容易に移動するこ
とができる。また、移動装置本体の重心の位置を低くす
ることにより、安定した移動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａｔ、　ｔｂｌ、　（ｃｌは本発明の一実施例
に係る移動装置であって、同図（８）は斜視図、同図山
）は側面図、同図ｔｃ＋は平面図、第２図は上記移動装
置に用いることのできる移動制御系のブロック図、第３
図ｆａ＋は上記移動装置に用いることのできる制御シス
テムの全体構成図、同図＋ｂ）は同図（８１における移
動制御系の制御システムの構成図、第４図［ａｌ、　ｆ
ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ上記移動装置が障害物を跨ぎ越
える時の動作を表す側面図、第５図ｆａ＋、　ｔｂｌは
それぞれ上記移動装置が傾斜地を歩行する状況を表す側
面図、第６図＋ａ＋は作業機械を取り付けた上記移動装
置が森林作業を行う状況を表す斜視図、同図（ｂｌは同
図ｆａｔにおけるＡ矢視部側面図、同図（Ｃ）は同図ｆ
ａ）におけるＢ矢視部側面図、第７図は本発明の他の実
施例に係る移動装置の斜視図、第８図＋ａ＋、　（ｂｌ
、（Ｃ）はそれぞれ上記伯の実、施例に係る移動装置が
障害物を跨ぎ越える時の動作を表す側面図である。〔符号の説明〕３・・・装置本体　　　　　６・・・前脚２３．２４・
・・前輪（走行車輪）２７・・・後輪（走行車輪）３５・・・アウトリガ（１＆脚）Ｃ，Ｄ・・・移動装置。

Claims

【特許請求の範囲】

前後合わせて少なくとも３個の走行車輪を、各々上下動
可能に本体に取り付け、更に、上記本体に取り付けられ
た前後合わせて少なくとも３本の上下動可能の脚の内、
前脚及び／若しくは後脚が前後方向へ伸縮可能に設けら
れてなることを特徴とする移動装置。