JP2005288653A - 移動ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】移動ロボットに関し、構造を簡単にし、かつ、障害物の乗り越え動作をスムーズにすることを目的とする。
【解決手段】構体１の両側に配置された駆動輪２２により走行路を走行可能な移動ロボットであって、
前記構体１の両側には、走行路面Ｒに接地可能な接地位置と退避位置との間を位置変更可能で、前記駆動輪２に比して大径の補助駆動輪３が設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動ロボットに関するものである。

信地旋回能が良好で、かつ、段差の乗り越えが容易な移動ロボットとしては、出願人が先に提案した特許文献１記載のものが既に知られている。この従来例において移動ロボットは、構体の両側に、駆動輪と従動輪間にクローラベルトを巻き掛けたクローラを備えて構成される。移動ロボットが段差等の障害物にさしかかった際には、まず、従動輪を進行方向側に回転させて該従動輪により構体前方を障害物を越えられる高さまで持ち上げ、接地輪である従動輪を駆動してクローラベルトが障害物に当接するまで構体を移動させる。この後、従動輪を構体内に収容される方向に回転させながら構体を前方に移動させると、クローラベルトと障害物との接点を支点として構体は前方に回転して駆動輪が接地する。
特開２００３-２３６７７６号公報

しかし、上述した従来例において、構体の障害物の乗り越え工程に、自重による倒伏動作が含まれ、姿勢変更速度等についての制御がなされないために、倒伏時の衝撃や接触による構体、あるいは障害物への被傷の可能性がある。

この問題は、従動輪の位置を細かく制御して自然倒伏による変位長を短くすることにより防止することも可能であるが、この場合には、制御が複雑になり、それに伴ってセンサ類も多くなり、構造も複雑になるという欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、構造が簡単で、かつ、障害物の乗り越え動作がスムーズな移動ロボットの提供を目的とする。

移動ロボットは構体１の両側に配置された駆動輪２を接地させた状態で走行路面Ｒ上を自由に走行することが可能であり、補助駆動輪３は、通常走行時においては走行の邪魔にならない退避位置に退避させることができる。移動ロボットが段差等の障害物にさしかかった場合には、駆動輪２より車径の大きな補助駆動輪３を構体１の前進方向に移動させることによって障害物に対する踏破能力を高めることができ、この状態で補助駆動輪３に前進駆動力を与えると、障害物を乗り越えて前進することができる。

補助駆動輪３の乗り上げによる構体１の障害物乗り越えは、構体１への衝撃を伴わないために、構体１、あるいは走行路面Ｒに傷を付けることがない。
補助駆動輪３は、独立の動力で駆動することも可能であるが、駆動輪２への動力源を利用し、駆動輪２の従動輪として構成した場合には、動力源の数を減少させ、装置小型化を図ることができる。

本発明によれば、構造を簡単にし、かつ、障害物の乗り越え動作をスムーズにすることができる。

図１に示すように、移動ロボットは構体１の前後方向中間部両側方に一対の駆動輪２、２を備える。駆動輪２は図外の動力源により回転駆動され、その回転軸２ａには支持アーム５の一端が空転自在に連結される。支持アーム５の他端には、上記駆動輪２に比して大径の補助駆動輪３が回転自在に軸支されており、図外の動力源により支持アーム５を回転駆動することにより、補助駆動輪３を、移動ロボットの走行路面Ｒに接地する接地位置と、走行路面Ｒ上から離れた退避位置との間を移動させることができる。

上記駆動輪２と補助駆動輪３には、走行用と、駆動輪２から補助駆動輪３への動力伝達を兼ねるクローラベルト４が巻回されてクローラ６が構成される。クローラベルト４の構体１外部への露出量が過大にならないように、構体１裏面には、クローラ収容部１ａが形成される。

また、構体１裏面には、方向転換自在な補助輪７が少なくとも１つ配置される。この実施の形態において、補助輪７はボールキャスタ状に形成され、構体１の前後方向に走る中心線上で、駆動輪２を挟んで前後に配置される。

以上のように構成される移動ロボットの動作を説明する。移動ロボットは、通常の状態では、図１（ａ）に示すように、補助駆動輪３が退避位置に保持され、駆動輪２と前後の補助輪７Ａ、７Ｂを接地させて走行する。また、この状態で、図１（ｂ）に示すように、左右の駆動輪２、２を逆方向に駆動すると、クローラ６全体が接地している場合に比較して接地面積が小さなために、精度の高い信地旋回が行われる。

走行中に図外のセンサ等によって前方に乗り越え可能な障害物（本例では段差８）を検出すると、まず、図２（ａ）に示すように、支持アーム５を回転駆動して補助駆動輪３を構体１の前方の接地位置に移動させ、さらに必要ならば、図２（ｂ）に示すように、支持アーム５をさらに回転させて構体１の前端が段差８の縦壁８ａに衝接しない高さまで持ち上げる。この状態で駆動輪２を駆動すると、図２（ｃ）に示すように、駆動輪２に比して大径である補助駆動輪３が段差を乗り越え、次いでクローラベルト４により駆動輪２も段差を乗り越える。

図３（ａ）に示すように、駆動輪２が段差８の縦壁８ａを乗り越えたのが確認されると、次に、支持アーム５を回転駆動して補助駆動輪３を退避位置に移動させて通常状態に復帰させる。この状態で、重心が駆動輪２より前方にある場合には、図３（ａ）に示すように、前方補助輪７Ａ、駆動輪２の双方が上段面８ｂに乗り上がった状態となるために、このまま前進させることができる。

これに対し、駆動輪２が段差８の上段面８ｂに乗り上がり、補助駆動輪３を退避位置に移動させた状態で、重心が駆動輪２より後方にある場合には、図３（ｂ）に示すように、後方の補助輪７Ｂが下段面に接地している。この場合には、図４（ａ）に示すように、まず、補助駆動輪３を後方の設置位置に移動させた後、クローラ６を使用して段差８を乗り越えることができる。

さらに、この場合、図４（ｂ）に示すように、支持アーム５をさらに接地面側に回転させて前方の補助輪７Ａが段差８の上段面８ｂに着地するまで構体１後部を持ち上げた後、クローラ６により段差８を乗り越えることができる。この手順を踏むと、段差乗り越え時に前方の補助輪７Ａの衝撃的な着地を確実に防止することができるが、これら移動ロボットの駆動手順は、移動ロボットへの搭載物の性状等を考慮して適宜選択、決定される。

また、この実施の形態において、図３（ａ）の状態、すなわち、駆動輪２が段差８の上段面８ｂに乗り上げ、補助駆動輪３を退避位置に移動させた際に前方の補助車輪７Ａが上段面８ｂに接地した状態では、そのまま前進駆動する旨の説明を行ったが、制御を統一して簡単にするために、図３（ｂ）の状態との区別をすることなく、図３（ａ）の状態にあっても、図４（ａ）、あるいは図４（ｂ）の工程を含めることも可能である。

なお、以上においては、駆動輪２と補助駆動輪３とにクローラベルト４を巻き掛けてクローラ６を構成する場合を示したが、図５に示すように、クローラ６を構成しないことも可能である。この場合、駆動輪２と補助駆動輪３とは、独立に駆動することも可能であるが、図６（ａ）に示すように、例えば、歯車９、あるいは摩擦車等を使用して駆動輪２への駆動力を補助駆動輪３に伝達することもできる。

クローラ６を構成しない場合には、図５（ｂ）に示すように、駆動輪２が段差８の上段面８ｂに乗り上げた後、補助駆動輪３を下段面に接地させ、前進駆動させることによって段差８の乗り越えを行うことができる。

本発明を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は裏面図である。 本発明の障害物の乗り越え動作を示す説明図で、（ａ）は障害物側に補助駆動輪を対峙させた状態を示す図、（ｂ）は構体前端を持ち上げた状態を示す図、（ｃ）は補助駆動輪が障害物を乗り越えた状態を示す図である。 駆動輪が上段面に乗り上げた状態を示す図で、（ａ）は重心が前方にある場合を示す図、（ｂ）は重心が後方にある場合を示す図である。 後方補助輪の障害物乗り越えを示す図である。 図１の変形例を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は障害物の乗り越え動作を示す図である。

符号の説明

１ 構体
クローラ収容部１ａ
２ 駆動輪
３ 補助駆動輪
４ クローラベルト
Ｒ 走行路面

Claims (4)

1. 構体の両側に配置された駆動輪により走行路を走行可能な移動ロボットであって、
   前記構体の両側には、走行路面に接地可能な接地位置と退避位置との間を位置変更可能で、前記駆動輪に比して大径の補助駆動輪が設けられる移動ロボット。
2. 前記補助駆動輪が、駆動輪の前後の接地位置に移動可能な請求項１記載の移動ロボット。
3. 前記補助駆動輪が、駆動輪の従動輪として構成される請求項１または２記載の移動ロボット。
4. 前記駆動輪と補助駆動輪との動力伝達手段が、走行用を兼ねるクローラベルトを使用した巻き掛け伝動である請求項１、２または３記載の移動ロボット。
   
   

Images