JP2014061764A - クローラ式走行体とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの巻き込みを防止することができるクローラ式走行体とその制御方法を提供すること。
【解決手段】本実施の形態にかかる制御方法は、主クローラベルト４とアーム５と円盤状タイヤ１０とを備えたクローラ式走行体の制御方法であって、アーム５を駆動することで、側面視において主クローラベルト４の前方の主回転軸１３及び後方の主回転軸１３を結ぶ直線よりも円盤状タイヤ１０の車軸９が下側となり、かつ前後方向において前方の主回転軸１３と後方の主回転軸１３の間に円盤状タイヤ１０の車軸が配置された旋回モードにする。そして、左右の円盤状タイヤ１０を反対方向に回転させて、クローラ式走行体１を旋回させる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、クローラ式走行体とその制御方法に関し、特に詳しくは左右のクローラを反対方向に回転させて旋回する制御に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１には、主クローラと、主クローラに対して回動自在に設けられた回動クローラを有するクローラ式走行装置が開示されている。主クローラは、車体の左右に設けられている。回動クローラは、車体の４隅に設けられている。回動クローラには車輪が設けられている。

高速走行時には、回動クローラを前後方向に伸ばし、かつ車輪が下側になっている。一方、悪路走行時には、前後方向において、前後の車輪を内側に配置している（段落００３２、図４、図６参照）。

特開２０１１−１０５１３７号公報

しかし、特許文献１には、旋回するための制御については、何ら開示されていない。クローラ式走行体が旋回する場合、以下に示す問題点がある。例えば、ビニールシートのようなシート状の敷設物（以下、単にシートとする）が固定されることなく敷設された路面での旋回動作を行う場合を考える。クローラベルト接地面に生じる旋回中心方向成分の力により、旋回時にはシート２２を車体下部に引き込んでしまう(図２１参照)。このような路面環境は、例えば建物の床下に見られる。床下からの湿気が上部構造に悪影響を与えないために、防湿シートが敷設されるためである。

この防湿シートは床下基礎の面積に応じて一定寸法の重なりを持たせて敷かれ、端部は固定されていない。よって、クローラ式走行体旋回時の引き込みによりシートのズレや引き裂きが生じる場合がある。ここで、クローラ式走行体は人の代わりに床下環境の点検作業を行うために投入される。駆動にクローラが選定されている理由としては床下環境の多くが不整地となっているためである。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、旋回時にシートの巻き込みを防ぐことができるクローラ式走行体とその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかるクローラ式走行体は、車体と、前記車体に設けられた左右の主クローラベルト、左右の前記主クローラベルトをそれぞれ回転させる第１駆動機構と、左右の前記主クローラベルトに対応して設けられ、前記第１駆動機構によって回転する左右のアームベルトと、前記主クローラベルトに対して前記アームベルトを回動自在に保持するアームと、前記アームを駆動することで、前記主クローラベルトに対する前記アームベルトの角度を変化させる第２駆動機構と、前記主クローラベルトよりも低い摩擦係数を有し、前記第１駆動機構によって独立して回転する左右の円盤状タイヤと、を備えたクローラ式走行体の制御方法であって、前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が下側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と前記後方主回転軸の間に前記円盤状タイヤの車軸が配置された旋回モードにし、前記旋回モードとなって、前記主クローラベルトが離地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを反対方向に回転させて、前記クローラ式走行体を旋回させるものである。こうすることで、旋回時にシートの巻き込みを防止することができる。

上記の制御方法において、前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が上側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と後方主回転軸の外側に前記車軸が配置される走行モードにし、前記走行モードとなって、前記主クローラベルトが接地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを同方向に回転させて、前記クローラ式走行体を前後方向に走行させる、ようにしてもよい。このようにすることで、走行時に走行体が転倒するのを防止することができる。

上記の制御方法において、左右の前記アームベルトが、前記前方主回転軸周りに回動する左前方アームベルト及び右前方アームベルトと、前記後方主回転軸周りに回動する左後方アームベルトと右後方アームベルトと、を含み、左右の前記円盤状タイヤが、前記左前方アームベルト、前記右前方アームベルト、前記左後方アームベルト、及び前記右後方アームベルトに対応する左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤを含み、前記旋回モードでは、左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤの車軸が、上面視において前記クローラ式走行体の重心を中心とした円周上に配置されていてもよい。こうすることで、重心周りに回転させることができる。

上記の制御方法において、前記円盤状タイヤの接地部が全周にわたって曲面形状となっていてもよい。これにより、旋回時におけるシートの引き込み力をより低減することができる。

本発明の一態様にかかるクローラ式走行体は、車体と、前記車体に設けられた左右の主クローラベルト、左右の前記主クローラベルトをそれぞれ回転させる第１駆動機構と、左右の前記主クローラベルトに対応して設けられ、前記第１駆動機構によって回転する左右のアームベルトと、前記主クローラベルトに対して前記アームベルトを回動自在に保持するアームと、前記アームを駆動することで、前記主クローラベルトに対する前記アームベルトの角度を変化させる第２駆動機構と、前記主クローラベルトよりも低い摩擦係数を有し、前記第１駆動機構によって独立して回転する左右の円盤状タイヤと、前記アームの角度を制御する制御部と、を備えたクローラ式走行体であって、前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が下側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と前記後方主回転軸の間に前記円盤状タイヤの車軸が配置された旋回モードにし、前記旋回モードとなって、前記主クローラベルトが離地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを反対方向に回転させて、前記クローラ式走行体を旋回させる、ものである。こうすることで、旋回時にシートの巻き込みを防止することができる。

上記のクローラ式走行体において、前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が上側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と後方主回転軸の外側に前記車軸が配置される走行モードにし、前記走行モードとなって、前記主クローラベルトが接地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを同方向に回転させて、前記クローラ式走行体を前後方向に走行させる、ようにしてもよい。このようにすることで、走行時に走行体が転倒するのを防止することができる。こうすることで、重心周りに回転させることができる。

上記のクローラ式走行体において、左右の前記アームベルトが、前記前方主回転軸周りに回動する左前方アームベルト及び右前方アームベルトと、前記後方主回転軸周りに回動する左後方アームベルトと右後方アームベルトと、を含み、
左右の前記円盤状タイヤが、前記左前方アームベルト、前記右前方アームベルト、前記左後方アームベルト、及び前記右後方アームベルトに対応する左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤを含み、前記旋回モードでは、左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤの車軸が、上面視において前記クローラ式走行体の重心を中心とした円周上に配置されていてもよい。

上記のクローラ式走行体において、前記円盤状タイヤの接地部が全周にわたって曲面形状となっていてもよい。これにより、旋回時におけるシートの引き込み力をより低減することができる。

本発明によれば、旋回時にシートの巻き込みを防ぐことができるクローラ式走行体とその制御方法を提供することができる。

実施形態１にかかるクローラ式走行体のシステム構成を示す側面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体の外部概略構成を示す側面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体の外部概略構成を示す正面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体の外部概略構成を示す上面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体のアームの構成を示す側面図及び上面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体の内部駆動装置の概略構成を示す上面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体のアーム駆動部の概略構成を示す側面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体のアーム駆動範囲を示す側面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体のアーム角度制御部の概略構成を示す上面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体の旋回動作概略を示す上面図である。 旋回モード時におけるクローラ式走行体の姿勢概略を示す側面図である。 クローラ式走行体の主クローラベルトによる、シートの引き込みメカニズムを示す上面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体の接地面に及ぼす力を示す上面図である。 実施形態１にかかるクローラ式走行体の有する円盤状タイヤの形状を拡大して示す上面図である。 走行モード時におけるクローラ式走行体の姿勢概略を示す側面図である。 走行モード時における転倒防止効果を説明するための側面図である。 実施形態２にかかるクローラ式走行体の外部概略構成を示す側面図である。 実施形態２にかかるクローラ式走行体の外部概略構成を示す上面図である。 実施形態２にかかるクローラ式走行体の外部概略構成を示す正面図である。 実施形態２にかかるクローラ式走行体のアーム駆動範囲を示す側面図である。 クローラ式走行体によるシートの引き込みを説明するための上面図である。

実施の形態１．
本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。なお、以下の説明では、説明の明確化のため、適宜図中に前後方向、左右方向、上下方向を示しており、その方向に従って説明を行う。

クローラ式走行体は床下点検用に構成された装置である。図１を用いて、以下にクローラ式走行体（以下、走行体１とする）のシステム概要を示す。走行体１は点検時に用いるカメラ２を搭載し、車体・カメラ操作は遠隔地より有線もしくは無線で行う。操作に用いるコントローラ３は車体操作部、カメラ操作部、カメラ映像表示部を有する。これにより、操縦者はカメラの映像を確認しながら車体を操作し、点検ポイントにおいてはカメラ映像を記録することが可能となる。さらに、コントローラ３は、走行モードと旋回モードと収納モードを切り替えるためのボタンなどを備えている。走行モードでは走行体１が前後方向に走行し、旋回モードでは、走行体１がその場で旋回する。収納モードは、使用していない走行体１を収納するときに使用される。

図２〜４は、本実施例における走行体１の外部概略構成図の例である。走行体１は、カメラ２、車体２３、主クローラベルト４、アーム５を備えている。

車体２３の上側にはカメラ２が設置されている。車体２３の左右両側には、主クローラベルト４が設けられている。主クローラベルト４は、左右独立に駆動されて、走行体１を走行させるための駆動部となる。すなわち、走行体１が前方に走行する場合は、左右の主クローラベルト４が前方に回転する。一方、走行体１が後方に走行する場合は、左右の主クローラベルト４が後方に回転する。また、左右の主クローラベルト４の回転速度を変えることで、左右への旋回移動が可能になる。

アーム５は、主クローラベルト４と回転軸を同じにしている。ここでは、走行体１の４隅にアーム５が配置されている。すなわち、走行体１は、左前方のアーム５、右前方のアーム５、左後方のアーム５、及び右後方のアーム５を備えている。左右方向において、アーム５は主クローラベルト４の外側に配置される。

アーム５は主クローラベルト４の回転に応じて回転するサブクローラとなる。さらに、アーム５は、主クローラベルト４に対して回動自在に取り付けられている。

図５に示すように２つのアームプーリ６、２つのアームフレーム７、アームベルト８、車軸９、円盤状タイヤ１０、主回転軸１３を有している。なお、図５は、左前方のアーム５の構成を模式的に示す図である。

２つのアームプーリ６は、前後に離間して配置されている。そして、２つのアームプーリ６は、アームベルト８の内部に配置されている。アームプーリ６の外周面がアームベルト８の内周面と接触している。これにより、アームプーリ６の回転に応じて、アームベルト８が回転する。

一方のアームプーリ６と同軸に、主クローラベルト４を回転させるための主回転軸１３が設けられている。また、他方のアームプーリ６と同軸に、車軸９が設けられている。この車軸９には、円盤状タイヤ１０が設けられている。円盤状タイヤ１０の径は、アームプーリ６の径とアームベルト８の厚みの和よりも大きくなっている。したがって、車軸９と主回転軸１３とを水平に配置した図５の状態において、円盤状タイヤ１０がアームベルト８よりも上下にはみ出しており、接地する。

次に、走行体１の動力装置について、図６を用いて説明する。走行体１は動力装置として、２つの主クローラ駆動用モータ１１と、２つのアーム駆動用モータ１２とを備えている。２つの主クローラ駆動用モータ１１は、左右の主クローラベルト４を独立して駆動させる。すなわち、２つの主クローラ駆動用モータ１１の一方が、左の主クローラベルト４を駆動し、他方が右の主クローラベルト４を駆動する。左右の主クローラベルト４に動力を伝達する機構は基本的には同じ構成となっている。

２つの主クローラ駆動用モータ１１は、左右に並んで配置されている。２つの主クローラ駆動用モータ１１のうち、左側に配置された主クローラ駆動用モータ１１は左の主クローラベルト４を駆動し、右側に配置された主クローラ駆動用モータ１１は右の主クローラベルト４を駆動する。

一方、２つのアーム駆動用モータ１２は、前後のアーム５を独立して駆動する。すなわち、一方のアーム駆動用モータ１２が左前方のアーム５と右前方のアーム５を駆動し、他方のアーム駆動用モータ１２が左後方のアーム５と右後方のアーム５を駆動する。前後左右のアーム５に動力を伝達する機構は基本的には同じ構成で対称に配置されている。

アーム駆動用モータ１２は前後に並んで配置されている。２つのアーム駆動用モータ１２のうち、前方に配置されたアーム駆動用モータ１２が左前方のアーム５と右前方のアーム５を駆動し、後方に配置されたアーム駆動用モータ１２が左後方のアーム５と右後方のアーム５を駆動する。

主クローラ駆動用モータ１１からの動力は主回転軸１３、主プーリ１４を介して主クローラベルト４へと伝達される。アームベルト８の回転は主回転軸１３と連動して回転するアームプーリ６を介して伝達される。これにより、主クローラベルト４と連動してアームベルト８が回転する。すなわち、主クローラ駆動用モータ１１がアームプーリ６を主回転軸１３周りに回転させることで、アームベルト８が回転する。このように、アームベルト８は、主クローラベルト４と共回りするクローラベルトである。

１つのアーム５には２つのアームプーリ６が設けられている。そして、一方のアームプーリ６が主プーリ１４と同軸上に配置されて、主クローラ駆動用モータ１１の回転によりアームベルト８を回転させる。一方のアームプーリ６がアームベルト８を回転することで、他方のアームプーリ６が回転する。他方のアームプーリ６は、円盤状タイヤ１０と同軸上に配置されている。そして、他方のアームプーリ６と同軸の円盤状タイヤ１０も同様に主回転軸１３と連動して回転する。すなわち、主クローラ駆動用モータ１１によって、他方のアームプーリ６が車軸９周りに回転することで、円盤状タイヤ１０が車軸９周りに回転する。これにより不要な動力源を省くことができる。

ここでは、主クローラ駆動用モータ１１が後方の主回転軸１３上に配置されている。そして、後方側の主回転軸１３が駆動軸となっており、前方の主回転軸１３が従動軸となっている。すなわち、後方側の主回転軸１３周りに後方側の主プーリ１４が回転することで、主クローラベルト４が回転する。そして、主クローラベルト４が回転することで、前方側の主プーリ１４が回転する。これにより、主クローラベルト４が所望の回転速度で回転するため、走行体１を移動させることができる。もちろん、前後の主回転軸１３のいずれを駆動軸としてもよく、両方を駆動軸としてもよい。主回転軸１３と車軸９とは左右方向に沿って配置されている。

後方側の主プーリ１４は、左後方及び右後方のアーム５のアームプーリ６と同軸に回転する。例えば、右後方のアーム５に設けられた２つのアームプーリ６のうち一方のアームプーリ６は、後方側の主プーリ１４と同軸で回転する。そして、右後方のアーム５の他方のアームプーリ６は、円盤状タイヤ１０と同軸に回転する。同様に、前方側の主プーリ１４は、左前方及び右前方のアーム５のアームプーリ６と同軸に回転する。例えば、右前方のアーム５に設けられた２つのアームプーリ６のうち一方のアームプーリ６は、前方側の主プーリ１４と同軸で回転する。そして、他方のアームプーリ６は、円盤状タイヤ１０と同軸に回転する。

図６に示すようにアーム５自体の回動動作には２つのアーム駆動用モータ１２を用いている。こうすることで走行体１の前後のアーム５を独立に駆動させることが可能である。図６、図７に示すように、アーム駆動用モータ１２からの動力はアーム駆動プーリ１５、アーム駆動ベルト１６を介してアーム５へと伝達される。１つのアーム駆動ベルト１６の内部には、２つのアーム駆動プーリ１５が設けられている。そして、２つのアーム駆動プーリ１５の一方が、アーム駆動用モータ１２のモータ軸２５と同軸に設けられ、他方が主プーリ１４と同軸に設けられている。モータ軸２５は左右方向に沿って設けられている。

アーム５は主回転軸１３を回転中心として、お互いのアーム５に設けられた向かい合う円盤状タイヤ１０同士が接触することなく３６０度回転する（図８参照）。なお、図８は、アーム５を回動させた時の円盤状タイヤ１０の軌跡を点線で示している。このように、主クローラベルト４に対してアーム５は回動自在に保持されている。これより、主クローラベルト４に対してアームベルト８の角度を変えることができる。

図６に示すように左右のアーム５は動力源を共有しているため、それぞれ連動して回転する。すなわち、左前方のアーム５は、右前方のアーム５と同じ角度だけ回転する。同様に、左後方のアーム５は、右後方のアーム５と同じ角度だけ回転する。もちろん、左右のアーム５に対して動力源を別々にして、独立に回転させてもよい。

なお、図９に示すように、主回転軸１３上のアーム駆動プーリ１５、アームフレーム７は軸受１５ａを介して主回転軸１３上に設けられているため、主回転軸１３の回転動作からは独立している。アーム駆動プーリ１５からの回転駆動力はアーム駆動プーリ１５に接続されたアームフレーム７により伝達される。よって、アーム５自体の回転はアーム駆動用モータ１２、アームベルト８の回転は主クローラ駆動用モータ１１とした回転動作の切り分けを可能とする。これにより、アーム５が車体２３、及び主クローラベルト４を持ち上げた状態の角度に保ったまま、円盤状タイヤ１０の回転駆動を要する旋回動作を実現する。

また、アーム５は上記役割に加え、走行体１走行時の段差乗り越え動作も可能とする。床下環境においては、例えば路面上に施工された配管や基礎間仕切りによる段差を乗り越えるために使用される。

図６に示すように、車体２３の内部にはアブソリュートエンコーダ１８と、制御部１９と、エンコーダプーリ２０、エンコーダベルト２１が設けられている。アブソリュートエンコーダ１８は、アーム５回転部の角度情報を取得する。アブソリュートエンコーダ１８はアーム駆動用モータ１２の出力軸からエンコーダプーリ２０、エンコーダベルト２１を介してアーム５の角度情報を取得する。

制御部１９は、アブソリュートエンコーダ１８が取得した角度を定位置制御する。これにより、操縦者は指定した任意の位置へ、アーム５を回転させることが可能となる。アーム５は機構的に回転バックドライブを防ぐことで走行体１持ち上げ後の旋回動作時には、アーム５の角度保持制御が不要となっている。なお、制御部１９、主クローラ駆動用モータ１１、アーム駆動用モータ１２は、車体２３に搭載されたバッテリ（不図示）から電源が供給される。

図１０は、走行体１上面からの視点での旋回動作図の例である。左右の主クローラベルト４がそれぞれ独立に駆動され、逆方向に回転することで本動作が可能となっている。すなわち、左右の主クローラベルト４が反対方向に同じ速度で回転することで、走行体１をその場旋回させることができる。

図１１は、走行体１側面からの視点での旋回動作図の例である。基礎上にシート２２が敷設された環境での旋回動作とする。４つのアーム５を図１１のように走行体１の下方側に保持し走行体１を持ち上げる。具体的には、前方の主回転軸１３と後方の主回転軸１３を結ぶ直線Ｌ１よりも円盤状タイヤ１０の車軸９が下方になるようにする。さらに、前後方向において、２つの主回転軸１３の間に円盤状タイヤ１０の車軸９が配置されるようにする。また、車軸９と主回転軸１３とを結ぶ直線を直線Ｌ２とする。

制御部１９は、主クローラベルト４に対するアーム５の角度が、上記のようになるようにアーム駆動用モータ１２を制御する。こうすることで、旋回時の接地面に生じる旋回中心方向成分の力発生の主要因となる主クローラベルト２面を路面に対し非接触とすることが可能となる。これにより旋回時の接地箇所は各アーム５の先端に配置された円盤状タイヤ１０の円周部のみとなる。

ここで、旋回時における敷設物の引き込みやズレの発生メカニズムについて説明する。本現象は、車体旋回に必要な方向以外の力成分が作用するために発生している。図１２にその簡易モデルを示す。図１２は、走行体１を上面から見た図である。まず、円盤状タイヤ１０を用いずに、主クローラベルト４のみを接地させて旋回する場合について、考える。

図１２には、クローラ接地路面に対して作用する代表的な力を示している。走行体１をその場旋回させるために、主クローラベルト４を反対方向に回転させたとする。この場合、右側の主クローラベルト４が前方方向への力を発生し、左側の主クローラベルト４が後方への力を発生させたとする。

この力のうち、ちょうど旋回中心Ｏを中心とする円の接線方向に作用する成分の力が走行体１の旋回動作を実現させている。主クローラベルト４は、旋回動力伝達のために路面とは面接触となっている。面接触となり前後方向に接地長が生じる以上、路面に伝える動力は旋回中心を中心とする円の接線方向以外つまり旋回に寄与しない方向成分の力を必ず有する。旋回に寄与しない方向の成分のうち、旋回中心方向に作用する成分の力がシート２２を引き込んでしまう現象の主たる要因となっている。以降、この成分の力を引き込み力と呼ぶ。

このことより、引き込み現象を抑制するためには円の接線方向にのみ力を作用させることが理想的であると考えられる。主クローラベルト４が路面に及ぼす力をＦ、主クローラベルト接地長さをＬ、旋回中心からクローラベルト接地面の図心間での最短距離である基準旋回半径をＲとすると引き込み力はＦ・ｃｏｓθで与えられる。図１で示されるｃｏｓθに着目すると、接地長Ｌの長さを一つの要因として引き込み力が増大することがわかる。

なお、図１２では、代表的な６点における力のみを示したが、主クローラベルト４が面接触の場合、接地面の各座標においても同様の力成分が引き込み方向に作用する。すなわち、主クローラベルト４は路面と面接触となっているため、前後方向における主クローラベルト４の接地長さＬに渡って、引き込み力が発生する。さらにクローラベルトには不整地走行のためのグリップ力が備わっているため、旋回駆動にクローラベルトをそのまま用いるとそれら成分の力の影響が大きくなる。

図１２より、引き込み力Ｆ・ｃｏｓθの大きさはＦを定数とすると、ｃｏｓθに依存している。図１２からも明らかなようにｃｏｓθの値はＲを長くするか、もしくはＬを短くすることで小さくすることが可能となる。ここで、引き込み現象を抑制するためには円の接線方向にのみ力を作用させることが理想的であると考えられる。よって、図１２のクローラ走行車に対してはモデルのクローラ間隔に対する接地長の比を小さくすることが有効となる。

そこで、本実施形態では、上記理論に基づき、図１３に示すように円盤状タイヤ１０を用いることで基準旋回半径Ｒを長くし、実質的な接地長Ｌを短くしている、さらに点接地とすることで引き込み力を減少させることを狙いとしている。

具体的には、走行体１を旋回させる旋回モードでは、制御部１９アーム５の角度を制御して、図１１に示すようにしている。このようにすることで、実質的な接地長さＬを短くすることができる。すなわち、前後の円盤状タイヤ１０を近づけるようにアーム５の角度を制御することで、引き込み力を小さくすることができる。

また、図１１に示すようにすることで、主クローラベルト４を路面から十分に離地させることができる。したがって、路面に傾斜や段差があった場合でも、主クローラベルト４が接地するのを防ぐことができる。すなわち、主クローラベルト４が接地しない程度に走行体１を安定した姿勢で保持することができる。これにより、グリップ力の強い主クローラベルト４によるシート２２の引き込みを防止することができる。すなわち、路面から主クローラベルト４までの距離が短い場合、傾斜や段差によって走行体１が傾くと、主クローラベルト４が接地してしまう。主クローラベルト４が接地すると、その部分の引き込み力によってシート２２が引き込まれてしまう。特に、主クローラベルト４の前端又は後端が接地すると、引き込み力Ｆ・ｃｏｓθが大きくなってしまう。

主クローラベルト４を離地させるためには、直線Ｌ１と直線Ｌ２の角度θ１は、３０°あるいはそれ以下とすることが好ましい。さらに、前後の車軸９の間隔が、前後の主回転軸１３の間隔の１／３以下とすることが好ましい。

さらに、左右方向において、主クローラベルト４の外側に、アームベルト８が設けられており、アームベルト８の外側に円盤状タイヤ１０が設けられている。よって、円盤状タイヤ１０のみを接地させることで、実質的にＲを大きくすることができる。これにより、引き込み力を小さくすることができる

本実施形態においては、図１３の上面図に示すように、円盤状タイヤ１０を走行体１重心が旋回中心となる円の円周上に配置し、接地箇所を４点とすることで上記引き込み成分の力の発生を抑制する。すなわち、４つの円盤状タイヤ１０の接地位置が、重心を中心とする円周上に配置されるようなアーム角度とする。具体的には、左右方向における円盤状タイヤ１０の位置が同じ場合、前後方向において、前の車軸９と後ろの車軸９の中間に重心位置が配置されるようにする。これは上記理論に基づき、アームにより基準旋回半径Ｒを増加・接地長さＬを減少させることを狙いとしている。しかし、図１３のように本実施形態においても、円盤状タイヤ１０が円に対して接線方向に配置されている訳ではないため引き込み方向の力は発生してしまう。

そのため、低摩擦の材料・形状とすることで対策を行う。図１４に示すように接地点における摩擦を低減させるために、円盤状タイヤ１０を路面に対し点接地とするために円盤状タイヤ１０接地部を全周にわたって曲面形状とする。すなわち、円盤状タイヤ１０の両面外周をＲ面取りしている。また、円盤状タイヤ１０の材質としてポリアセタール等の自己潤滑性を持つ超エンジニアリング樹脂、または上記樹脂を表面にコーティングした金属を用いる。なお、主クローラベルト４には、不整地での走破性のため、柔軟なウレタンスポンジを用いている。したがって、円盤状タイヤ１０の摩擦係数が、主クローラベルト４よりも小さくなる。すなわち、円盤状タイヤ１０の外周面を主クローラベルト４よりも滑りやすい材質とする。

円盤状タイヤ１０に滑りやすい材質を用いることで、シート２２の引き込み力を低減して、シートのずれ現象を防止できるという効果を得ることができる。以下、シートのズレ現象への防止効果について説明する。上記の通り、主クローラベルト４接地面に生じる旋回中心方向成分の力に起因して発生するシート２２の走行体１下部への引き込み現象を防止している。しかし、シート２２と路面間の最大静止摩擦力が敷設物と円盤状タイヤ１０間の最大静止摩擦力よりも小さい場合には、旋回時に敷設物ごと回転してしまいズレ現象が発生する。これは、引き込み現象とは異なるメカニズムであり、旋回のための方向の駆動力のみが作用している場合においても発生する恐れがある。よって円盤状タイヤ１０とシート２２間の摩擦係数を低減することで、シート２２全体をその場に留めておくことが可能となる。これにより、シート２２の引き込みを防止することができる。

次に、通常の走行モードについて説明する。走行モードでは、主クローラベルト４が同じ方向に回転する。走行モードにおけるアーム５の姿勢は図１５に示すようになる。

図１５に示す走行モードでは、車軸９が直線Ｌ１よりも上に配置されている。さらに、前後方向において、車軸９が前後の主回転軸１３の外側に配置されている。すなわち、前方のアーム５の車軸９は、前方の主回転軸１３の前側にあり、後方のアーム５の車軸９は、後方の主回転軸１３の後ろ側にある。そして、円盤状タイヤ１０は離地しており、主クローラベルト４が接地している。

図１５に示すように通常走行時にはアーム５を上方側へ保持し円盤状タイヤ１０を路面と非接触とする。こうすることで、主クローラベルト４面での接地となり不整地においても平均接地圧を低減することができ、安定した走行を可能とする。そして、摩擦係数の低い円盤状タイヤ１０を用いることで、壁面における転倒を防止することができる。

以下、転倒防止効果について、図１６を用いて説明する。クローラ式走行体１の誤動作や操縦者の誤操作等により壁面２４に対して直進した場合、到達後は壁面２４を車体が登るような方向に駆動力が作用する。このまま駆動力を壁面２４に伝えると、車体は路面２７に対してほぼ垂直に立ち上がった状態となり、最終的にはバランスを崩し後方へ転倒する。本実施例では図１６のように壁面２４に動力を伝える媒体は最初に壁面２４に接触する円盤状タイヤ１０となる。この円盤状タイヤ１０が車体の壁面２４を登るために必要な摩擦力、つまり駆動力を低減させるため、壁面２４に対して円盤状タイヤ１０が空転した状態で留まることとなる。よって、転倒防止効果を得ることができる。

図１５に示すように、走行モードにおいて直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角度θを、例えば４５°あるいは、それ以下とすることができる。また、θ２をθ１よも大きくするようにしてもよい。これにより、転倒を確実に防止することができる。

ユーザがコントローラ３を操作することで、走行モード、旋回モード、収納モードを切り替えることができる。ユーザが旋回モードボタンを押すと、コントローラ３が指令を走行体１に送信する。すると、走行体１の制御部１９が図１１に示すアーム角度となるように、アーム駆動用モータ１２を制御する。

アーム駆動用モータ１２がアーム５を駆動することで、側面視において主クローラベルト４の前方の主回転軸１３及び後方の主回転軸１３を結ぶ直線Ｌ１よりも円盤状タイヤ１０の車軸９が下側となる。すなわち、アーム５が主クローラベルト４に対して斜め下方を向いて設置された状態となる。さらに、前後方向において前方の主回転軸１３と後方の主回転軸１３の間に円盤状タイヤ１０の車軸９が配置された旋回モードになる。旋回モードとなって、主クローラベルト４が離地した状態で主クローラ駆動用モータ１１を駆動することで、左右の円盤状タイヤ１０を反対方向に回転させて、走行体１を旋回させる。これにより、その場旋回時におけるシート２２の引き込み力を小さくすることができる。

また、旋回モードでは、左前方、右前方、左後方、及び右後方の円盤状タイヤ１０の車軸９が、上面視において走行体１の重心を中心とした円周上に配置されている。こうすることで、重心周りにその場旋回することができるため、安定した旋回が可能になる。また、円盤状タイヤ１０の接地部が全周にわたって曲面形状となっていると、旋回時の引き込み力を低減することができる。

ユーザがコントローラ３の走行モードボタンを押すと、コントローラ３が指令を走行体１に送信する。走行体１の制御部１９が、図１５に示すアーム角度となるようアーム駆動用モータ１２を制御する。アーム駆動用モータ１２がアーム５を駆動することで、側面視において主クローラベルト４の前方の主回転軸１３及び後方の主回転軸１３を結ぶ直線Ｌ１よりも円盤状タイヤ１０の車軸９が上側となる。すなわち、アーム５が主クローラベルト４に対して斜め上方を向いて設置された状態となる。さらに、前後方向において前方の主回転軸１３と後方の主回転軸１３の外側に車軸９が配置される走行モードになる。走行モードとなって、主クローラベルト４が接地した状態で主クローラ駆動用モータ１１を駆動することで、左右の円盤状タイヤ１０を同方向に回転させて、走行体１を前後方向に走行させる。これにより、安定した走行が可能になる。

ユーザが収納ボタンを押すと、コントローラ３が指令を走行体１に送信する。走行体１の制御部１９が、図２に示すアーム角度となるようアーム駆動用モータ１２を制御する。図２では、走行体１の前後方向の大きさが小さくなるため、狭いスペースで収納することができる。

なお、図１１では、前方のアーム５と後方のアーム５が対称な角度としているが、前方のアーム５と後方のアーム５を非対称な角度としてもよい。すなわち、前方のアーム５と後方のアーム５とで、θ１の角度が異なっていてもよい。例えば、走行体１の重心位置が前又は後ろに偏っている場合、前後方向において重心位置が前後の車軸９の中心に配置されるように、主クローラベルト４に対するアーム５の角度を調整する。こうすることで、走行体１の重心位置が前又は後ろに偏っている場合でも、上面視において、重心位置を通る円周上に、円盤状タイヤ１０の接地位置が配置される。これにより、走行体１が安定に旋回できるようになる。

なお、それぞれのモードにおけるアーム角度は予め設定されていてもよい。例えば、アーム５や主クローラベルト４の長さ、あるいは走行体１の重心位置に応じて、最適なアーム角度を予め決定しておけばよい。そして、ユーザが各モードとなるように操作すると、制御部１９がアーム駆動用モータ１２を所定の角度だけ駆動する。これにより、主クローラベルト４に対するアーム角度が所望の値になる。さらに、走行体１に乗せるカメラ２やその他の物体に応じて、走行体１の重心位置が変わる場合、アーム５の角度を変化させてもよい。この場合重心位置に応じて、自動的に最適なアーム角度を求めるようにしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、左前方、右前方、左後方、右後方の４か所に円盤状タイヤ１０を配置した構成を示したが、本実施の形態では、３か所に円盤状タイヤ１０を配置した構成となっている。本実施の形態にかかる走行体１について図１７〜図１９を用いて説明する。

図１７、１８、１９はそれぞれ旋回姿勢時の概略構成を示す正面図、上面図、側面図である。実施形態１と同様にアーム５先端に円盤状タイヤ１０を有する機構を用いる。また、フロントもしくはリア側の２つのアーム５は実施形態１と同様の構造をとる。ここでは、フロント側のアーム５を実施形態１と同様にしている。

残りのアーム５は円盤状タイヤ１０の取り付け方向が他のものと９０度ずれたものとし、数も1つに変更する。これを補助アーム２６と呼ぶこととする。よって本実施形態におけるクローラ式走行体１は上記の計３つの回転駆動稼動な円盤状タイヤ１０を有する。補助アーム２６と円盤状タイヤ１０は例えば、専用の駆動用モータを用いてそれぞれ駆動される。

また、図２０に補助アーム２６の可動範囲を示す。本実施例も実施形態と同様の理論に基づいて構成されており、旋回時には引き込み力を減少させシート２２の引き込みを抑制することが可能となる。さらに円盤状タイヤ１０の外周面の摩擦係数を低いものとすることで、シート２２のズレ現象と転倒防止効果も有することとなる。通常走行モードでは補助アーム２６を含む全てのアームを持ち上げた状態で走行する。旋回モードでは３つのアームを接地させ、主クローラベルト４を離地させる。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、後方の円盤状タイヤ１０が旋回方向に回転するため、摩擦力を低減することができ、シート２２の引き込み力をより低減することができる。

実施の形態１と同様に、上面視において、３つの円盤状タイヤ１０の接地位置が走行体１の重心を中心とする円周上に配置されるようにする。なお、図２０に示したように補助アーム２６を回転させる構成に限らず、補助アーム２６を上下に直動させる構成としてもよい。

上記の説明では、フロント側のアーム５を実施形態１と同様にしているが、リア側のアーム５を実施の形態１と同様にしてもよい。この場合、補助アーム２６がフロント側に設けられる。

以上本発明の実施形態を示したが、床下点検に限らず旋回動作時の路面保護等を要する各種環境での走行・点検に用いることが可能である。

１ 走行体
２ カメラ
３ コントローラ
４ 主クローラベルト
５ アーム
６ アームプーリ
７ アームフレーム
８ アームベルト
９ 車軸
１０ 円盤状タイヤ
１１ 主クローラ駆動用モータ
１２ アーム駆動用モータ
１３ 主回転軸
１４ 主プーリ
１５ アーム駆動プーリ
１５ａ 軸受
１６ アーム駆動ベルト
１８ アブソリュートエンコーダ
１９ 制御部
２０ エンコーダプーリ
２１ エンコーダベルト
２２ シート
２３ 車体
２４ 壁面
２６ 補助アーム
２７ 路面

Claims (8)

1. 車体と、
   前記車体に設けられた左右の主クローラベルト、
   左右の前記主クローラベルトをそれぞれ回転させる第１駆動機構と、
   左右の前記主クローラベルトに対応して設けられ、前記第１駆動機構によって回転する左右のアームベルトと、
   前記主クローラベルトに対して前記アームベルトを回動自在に保持するアームと、
   前記アームを駆動することで、前記主クローラベルトに対する前記アームベルトの角度を変化させる第２駆動機構と、
   前記主クローラベルトよりも低い摩擦係数を有し、前記第１駆動機構によって独立して回転する左右の円盤状タイヤと、
   を備えたクローラ式走行体の制御方法であって、
   前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が下側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と前記後方主回転軸の間に前記円盤状タイヤの車軸が配置された旋回モードにし、
   前記旋回モードとなって、前記主クローラベルトが離地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを反対方向に回転させて、前記クローラ式走行体を旋回させる、
   クローラ式走行体の制御方法。
2. 前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が上側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と後方主回転軸の外側に前記車軸が配置される走行モードにし、
   前記走行モードとなって、前記主クローラベルトが接地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを同方向に回転させて、前記クローラ式走行体を前後方向に走行させる、
   請求項１に記載のクローラ式走行体の制御方法。
3. 左右の前記アームベルトが、前記前方主回転軸周りに回動する左前方アームベルト及び右前方アームベルトと、前記後方主回転軸周りに回動する左後方アームベルトと右後方アームベルトと、を含み、
   左右の前記円盤状タイヤが、前記左前方アームベルト、前記右前方アームベルト、前記左後方アームベルト、及び前記右後方アームベルトに対応する左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤを含み、
   前記旋回モードでは、左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤの車軸が、上面視において前記クローラ式走行体の重心を中心とした円周上に配置されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載のクローラ式走行体の制御方法。
4. 前記円盤状タイヤの接地部が全周にわたって曲面形状となっている請求項１〜３に記載のクローラ式走行体の制御方法。
5. 車体と、
   前記車体に設けられた左右の主クローラベルト、
   左右の前記主クローラベルトをそれぞれ回転させる第１駆動機構と、
   左右の前記主クローラベルトに対応して設けられ、前記第１駆動機構によって回転する左右のアームベルトと、
   前記主クローラベルトに対して前記アームベルトを回動自在に保持するアームと、
   前記アームを駆動することで、前記主クローラベルトに対する前記アームベルトの角度を変化させる第２駆動機構と、
   前記主クローラベルトよりも低い摩擦係数を有し、前記第１駆動機構によって独立して回転する左右の円盤状タイヤと、
   前記アームの角度を制御する制御部と、を備えたクローラ式走行体であって、
   前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が下側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と前記後方主回転軸の間に前記円盤状タイヤの車軸が配置された旋回モードにし、
   前記旋回モードとなって、前記主クローラベルトが離地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを反対方向に回転させて、前記クローラ式走行体を旋回させる、
   クローラ式走行体。
6. 前記第２駆動機構が前記アームを駆動することで、側面視において前記主クローラベルトの前方主回転軸及び後方主回転軸を結ぶ直線よりも前記円盤状タイヤの車軸が上側となり、かつ前後方向において前記前方主回転軸と後方主回転軸の外側に前記車軸が配置される走行モードにし、
   前記走行モードとなって、前記主クローラベルトが接地した状態で前記第１駆動機構を駆動することで、前記左右の円盤状タイヤを同方向に回転させて、前記クローラ式走行体を前後方向に走行させる、
   請求項５に記載のクローラ式走行体。
7. 左右の前記アームベルトが、前記前方主回転軸周りに回動する左前方アームベルト及び右前方アームベルトと、前記後方主回転軸周りに回動する左後方アームベルトと右後方アームベルトと、を含み、
   左右の前記円盤状タイヤが、前記左前方アームベルト、前記右前方アームベルト、前記左後方アームベルト、及び前記右後方アームベルトに対応する左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤを含み、
   前記旋回モードでは、左前方円盤状タイヤ、右前方円盤状タイヤ、左後方円盤状タイヤ、及び右後方円盤状タイヤの車軸が、上面視において前記クローラ式走行体の重心を中心とした円周上に配置されていることを特徴とする請求項５、又は６に記載のクローラ式走行体。
8. 前記円盤状タイヤの接地部が全周にわたって曲面形状となっている請求項５〜７に記載のクローラ式走行体。

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