JP2890036B2 - Attitude control mechanism of 4-crawler type vehicle - Google Patents

Attitude control mechanism of 4-crawler type vehicle

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JP2890036B2
JP2890036B2 JP9017801A JP1780197A JP2890036B2 JP 2890036 B2 JP2890036 B2 JP 2890036B2 JP 9017801 A JP9017801 A JP 9017801A JP 1780197 A JP1780197 A JP 1780197A JP 2890036 B2 JP2890036 B2 JP 2890036B2
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芳明 篠田
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BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、4つのクローラ機
構を持つ4クローラ型車両において、車体を任意の高さ
に上下させるとともに、前後左右の任意の傾斜に制御す
ることが出来、さらに4つのクローラ(履帯)が常時凹
凸地又は不整地等の平坦でない路面に接触して車両重量
をほぼ均等に支え、走行性能及び車体の姿勢制御性能を
向上させることができる遊星・差動組み合わせ歯車機構
を用いた4クローラ型車両の姿勢制御機構に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-crawler type vehicle having four crawler mechanisms, in which a vehicle body can be moved up and down to an arbitrary height, and can be controlled to an arbitrary front, rear, left and right inclination. A combined planetary / differential gear mechanism that allows the crawler (crawler track) to constantly contact the uneven road surface or uneven terrain to support the vehicle weight almost evenly and improve running performance and vehicle body attitude control performance The present invention relates to an attitude control mechanism of a four-crawler type vehicle used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、車体の前後に設けられた前側クロ
ーラ旋回軸及び後側クローラ旋回軸と、前記車体の前後
左右に設けられていて前記前側及び後側クローラ旋回軸
の回転に伴ってそれぞれ旋回動作を行う4つのクローラ
機構とを持つ4クローラ型車両においては、上記したよ
うな遊星・差動組み合わせ歯車機構等を用いた姿勢制御
機構を有していないため、平坦でない路面においては4
つのクローラ機構が具備する4つのクローラのうちの1
つのクローラが地面から浮くか、又は、4つのクローラ
にかかる荷重が常時変動するため、走行の際、路面とク
ローラ間の摩擦力が変動し、走行が滑らかでないか又は
スリップが頻繁に生じる問題点があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a front crawler turning shaft and a rear crawler turning shaft provided at the front and rear of a vehicle body, and a front crawler turning shaft provided at the front, rear, left and right of the vehicle body respectively correspond to rotations of the front and rear crawler turning shafts. A four-crawler type vehicle having four crawler mechanisms that perform a turning operation does not have an attitude control mechanism using a planetary / differential combination gear mechanism or the like as described above, so that the four-crawler type vehicle has a four-crawler mechanism on an uneven road surface.
One of four crawlers provided by one crawler mechanism
One crawler floats off the ground or the load applied to the four crawlers constantly fluctuates, so the frictional force between the road surface and the crawlers fluctuates during running, and running is not smooth or slips frequently occur. was there.

【0003】そこで、前側クローラ旋回軸及び後側クロ
ーラ旋回軸の双方に差動歯車機構を設け、常時クローラ
を地面に接地するようにした構造が提案されたが、この
構造は両軸共に差動歯車機構を適用しているため車体の
左右傾斜が安定しない欠点があり、それを補うため、ク
ローラ機構に直結したブレーキを用いているが差動歯車
機構の利点を損なっている問題点があった。
Therefore, a structure has been proposed in which a differential gear mechanism is provided on both the front crawler turning shaft and the rear crawler turning shaft so that the crawler is always in contact with the ground. There is a disadvantage that the left and right inclination of the vehicle body is not stable due to the use of the gear mechanism, and to compensate for this, a brake directly connected to the crawler mechanism is used, but there was a problem that the advantage of the differential gear mechanism was lost. .

【0004】このため、図5に示すように4つのクロー
ラ機構を独立に旋回するモータを有する方式が開発され
た。この図において、1は4つのクローラ機構を持つ4
クローラ型車両であり、車体2の前後左右にそれぞれク
ローラ機構3が設けられており、各クローラ機構3はク
ローラ旋回用モータ4で旋回されるようになっている。
つまり、各クローラ機構3はアーム3aの基端と先端と
にそれぞれ枢着された1対のローラ3b間にクローラ3
cを巻き掛けたものであるが、モータ4でアーム3aが
一体化されたクローラ旋回軸を旋回させている。
For this reason, as shown in FIG. 5, a system having a motor for independently rotating four crawler mechanisms has been developed. In this figure, reference numeral 1 designates 4 having four crawler mechanisms.
The vehicle is a crawler type vehicle. Crawler mechanisms 3 are provided on the front, rear, left and right sides of the vehicle body 2, and each crawler mechanism 3 is turned by a crawler turning motor 4.
That is, each crawler mechanism 3 is provided between a pair of rollers 3b pivotally attached to the base end and the tip end of the arm 3a.
c is wound around, but the crawler swivel shaft with the arm 3a integrated by the motor 4 is swung.

【0005】この図5の従来例の場合、各クローラ機構
3が分担する荷重がクローラ旋回用モータ4に流れる負
荷電流に比例することを利用して、負荷電流が左右均衡
するまで電流を制御して(負荷電流の差が零になるよう
に制御して)この目的を達成しようとしている。
In the case of the conventional example shown in FIG. 5, the current is controlled until the load current is balanced right and left by utilizing that the load shared by each crawler mechanism 3 is proportional to the load current flowing through the crawler turning motor 4. (By controlling the load current difference to zero) to achieve this goal.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図5の従来例のよう
に、4つのクローラ機構の各旋回軸を独立に制御して、
車体の姿勢を制御しようとする場合、左右のクローラが
地面の凹凸から受ける反力のため常時変動する荷重によ
ってクローラ旋回用モータの負荷電流が変動する要素も
同時に検出される。すなわち、姿勢制御と左右の荷重変
動のために生じるクローラ旋回用モータの負荷電流が相
互に関連を持ったパラメータとして検出される(すなわ
ち直交系でない)ため、その最適化が非常に困難であっ
た。
As in the prior art shown in FIG. 5, each of the turning axes of the four crawler mechanisms is controlled independently,
When the attitude of the vehicle body is to be controlled, an element in which the load current of the crawler turning motor fluctuates due to the constantly fluctuating load due to the reaction force received by the left and right crawlers from the unevenness of the ground is also detected. That is, since the load current of the crawler turning motor generated due to the attitude control and the left and right load fluctuation is detected as a mutually related parameter (that is, not a quadrature system), it has been extremely difficult to optimize it. .

【0007】また、4個のクローラ機構を制御する4個
のクローラ旋回用モータの電流を検出して解析し、その
結果で4個のクローラ旋回用モータの制御をするため、
制御のアルゴリズムとシステムが複雑化することも問題
点の一つであった。
Further, in order to detect and analyze the currents of the four crawler turning motors for controlling the four crawler mechanisms, and to control the four crawler turning motors as a result,
One of the problems was that control algorithms and systems became complicated.

【0008】本発明は、上記の点に鑑み、いずれかのク
ローラ旋回軸に遊星歯車機構と差動歯車機構を組み合わ
せた遊星・差動組み合わせ歯車機構を装着することによ
り、車体の高さの制御、前後左右の任意方向の傾斜制御
を可能とし、さらに4つのクローラで常時車両重量をほ
ぼ均等に支え得るようにして、走行性能及び車体の姿勢
制御性能の向上を図った4クローラ型車両の姿勢制御機
構を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention provides a control of the height of a vehicle body by mounting a planetary / differential combined gear mechanism combining a planetary gear mechanism and a differential gear mechanism on one of the crawler turning shafts. The attitude of a 4-crawler type vehicle that enables tilt control in any direction of front, rear, left and right, and enables the four crawlers to support the vehicle weight almost equally at all times, thereby improving running performance and vehicle body attitude control performance. It is intended to provide a control mechanism.

【0009】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
Other objects and novel features of the present invention will be clarified in embodiments described later.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の4クローラ型車両の姿勢制御機構は、車体
の前後に設けられた前側クローラ旋回軸及び後側クロー
ラ旋回軸と、前記車体の前後左右に設けられていて前記
前側及び後側クローラ旋回軸の回転に伴ってそれぞれ旋
回動作を行う4つのクローラ機構とを持つ4クローラ型
車両の姿勢制御を行う構成において、前記前側クローラ
旋回軸又は後側クローラ旋回軸のいずれか一方である第
1の旋回軸に第1の差動歯車機構を装着して、当該第1
の旋回軸両側で左右のクローラ機構が分担する車体重量
を均衡状態にさせかつ当該第1の旋回軸位置での前記車
体の上下位置制御を行うとともに、他方のクローラ旋回
軸である第2の旋回軸に遊星歯車機構と第2の差動歯車
機構を組み合わせた遊星・差動組み合わせ歯車機構を装
着して、当該第2の旋回軸位置でも前記車体の上下位置
制御を行い、かつ左右のクローラ機構をそれぞれ旋回さ
せる出力軸を前記第2の差動歯車機構の入力軸を回転さ
せることにより相互に逆転させて前記車体の左右傾斜の
制御を行うことを特徴としている。
To achieve the above object, a four-crawler type vehicle attitude control mechanism according to the present invention comprises a front crawler turning shaft and a rear crawler turning shaft provided at the front and rear of a vehicle body; A front crawler turning mechanism for controlling the attitude of a four-crawler vehicle having four crawler mechanisms provided on the front, rear, left and right sides of a vehicle body and performing turning operations in accordance with rotation of the front and rear crawler turning shafts, respectively; The first differential gear mechanism is mounted on a first turning shaft that is one of the shaft and the rear crawler turning shaft,
The left and right crawler mechanisms share the weight of the vehicle on both sides of the turning shaft, balance the vehicle body at the first turning shaft position, and control the second turning of the other crawler turning shaft. A planetary / differential combined gear mechanism combining a planetary gear mechanism and a second differential gear mechanism is mounted on a shaft, and the vertical position of the vehicle body is controlled even at the second turning shaft position, and the left and right crawler mechanisms are provided. Swivel each
The output shaft is rotated by the input shaft of the second differential gear mechanism.
In this case, the vehicle body is reversed to control the left-right inclination of the vehicle body.

【0011】上記4クローラ型車両の姿勢制御機構にお
いて、前記第1の差動歯車機構は、前記第1の旋回軸を
左右に分離してなる第1の左側出力軸と第1の右側出力
軸とにそれぞれ固設されて相互に対向する左傘歯車及び
右傘歯車と、前記第1の左側出力軸又は第1の右側出力
軸を回転中心とし当該出力軸に対して回転自在な平歯車
と、該平歯車に固定のブラケットで前記第1の左側出力
軸と第1の右側出力軸に直交する自転軸を持つように支
持されかつ前記左傘歯車及び右傘歯車に噛み合う傘歯車
と、上下位置制御のための回転を前記平歯車に与える第
1の入力軸とを備える構成とするとよい。
[0011] In the attitude control mechanism for a four-crawler type vehicle, the first differential gear mechanism may include a first left output shaft and a first right output shaft that are separated from the first turning shaft in right and left directions. A left bevel gear and a right bevel gear which are respectively fixed to and opposed to each other, and a spur gear rotatable around the first left output shaft or the first right output shaft with respect to the output shaft. A bevel gear supported by a bracket fixed to the spur gear so as to have a rotation axis orthogonal to the first left output shaft and the first right output shaft, and meshing with the left bevel gear and the right bevel gear; And a first input shaft for giving rotation for position control to the spur gear.

【0012】また、前記遊星・差動組み合わせ歯車機構
は、相互に連結された左右のサン歯車と、前記第2の旋
回軸を左右に分離してなる第2の左側出力軸と第2の右
側出力軸とにそれぞれ固設された取付板と、該取付板に
枢着されていて前記サン歯車に噛み合う複数のプラネタ
リ歯車と、外側に位置してそれらのプラネタリ歯車と噛
み合うリング歯車とを有する左右の遊星歯車機構と、該
左右の遊星歯車機構が有する各リング歯車にそれぞれ連
動しかつ相互に対向する1対の傾斜調整用傘歯車と、左
右傾斜制御のための回転を与える第2の入力軸に固設さ
れていて前記1対の傾斜調整用傘歯車に噛み合う傾斜入
力用傘歯車とを有する第2の差動歯車機構と、前記サン
歯車に上下位置制御のための回転を与える第3の入力軸
とを備える構成とするとよい。
The planetary / differential combined gear mechanism may further include a left and right sun gears connected to each other, a second left output shaft and a second right right shaft which are formed by separating the second turning shaft into right and left. A left and right side having a mounting plate fixedly mounted on the output shaft, a plurality of planetary gears pivotally mounted on the mounting plate and meshing with the sun gear, and a ring gear located outside and meshing with the planetary gears; Planetary gear mechanism, a pair of bevel gears for tilt adjustment interlocking with each other and each of the ring gears of the left and right planetary gear mechanisms and facing each other, and a second input shaft for providing rotation for right / left tilt control A second differential gear mechanism having a tilt input bevel gear fixed to the pair and meshing with the pair of tilt adjusting bevel gears, and a third mechanism for imparting rotation to the sun gear for vertical position control. A configuration including an input shaft; May that.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る4クローラ型
車両の姿勢制御機構の実施の形態を図面に従って説明す
る。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a four-crawler type vehicle attitude control mechanism according to an embodiment of the present invention.

【0014】図1において、10は4つのクローラ機構
を持つ4クローラ型車両であり、車体12の前後に設け
られた前側クローラ旋回軸15及び後側クローラ旋回軸
16と、前記車体12の前後左右に設けられていて前記
前側及び後側クローラ旋回軸の回転に伴ってそれぞれ旋
回動作を行う4つのクローラ機構13とを持っている。
各クローラ機構13はアーム13aの基端と先端とにそ
れぞれ枢着された1対のローラ13b間にクローラ13
cを巻き掛けたものであり、アーム13aが対応するク
ローラ旋回軸と共に回転するように当該旋回軸に連結一
体化されている。なお、基端側のローラ13bはクロー
ラ13cを走行させるための駆動輪となる。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a four-crawler type vehicle having four crawler mechanisms. A front crawler turning shaft 15 and a rear crawler turning shaft 16 provided at the front and rear of the vehicle body 12, and front, rear, left and right of the vehicle body 12. And has four crawler mechanisms 13 which respectively perform a turning operation in accordance with the rotation of the front and rear crawler turning shafts.
Each crawler mechanism 13 has a crawler 13 between a pair of rollers 13b pivotally attached to a base end and an end of an arm 13a, respectively.
The arm 13a is integrally connected to the turning shaft so that the arm 13a rotates together with the corresponding crawler turning shaft. The base roller 13b serves as a drive wheel for running the crawler 13c.

【0015】前記前側クローラ旋回軸15の中間には第
1の差動歯車機構20がクローラ旋回機構(クローラ機
構のアームを旋回させる機構)として装着されており、
これによって当該旋回軸15の位置で左右のクローラ機
構13が分担する車体重量を常時自動的に均衡状態にさ
せ、かつ当該旋回軸位置での車体12の上下位置制御を
行うようにしている。
A first differential gear mechanism 20 is mounted in the middle of the front crawler turning shaft 15 as a crawler turning mechanism (a mechanism for turning an arm of the crawler mechanism).
In this way, the weight of the vehicle body shared by the left and right crawler mechanisms 13 at the position of the turning shaft 15 is always automatically balanced, and the vertical position of the vehicle body 12 at the turning shaft position is controlled.

【0016】また、前記後側クローラ旋回軸16の中間
に遊星歯車機構と第2の差動歯車機構を組み合わせた遊
星・差動組み合わせ歯車機構30がクローラ旋回機構と
して装着されており、当該旋回軸16位置でも車体12
の上下位置制御を行い、かつ左右のクローラ機構13を
逆転させて車体12の左右傾斜の制御を行うようにして
いる。
A combined planetary / differential gear mechanism 30 combining a planetary gear mechanism and a second differential gear mechanism is mounted as a crawler rotating mechanism in the middle of the rear crawler rotating shaft 16. Car body 12 even at 16 positions
And the left and right crawlers 13 are reversed to control the left and right inclination of the vehicle body 12.

【0017】図2に示す如く、前記第1の差動歯車機構
20は、前側クローラ旋回軸15を左右に分離してなる
左側出力軸15Lと右側出力軸15Rとにそれぞれ固設
されて(固定的に設けられて)相互に対向する左傘歯車
21L及び右傘歯車21Rと、左側出力軸15L(又は
右側出力軸15R)を回転中心とし当該出力軸に対して
回転自在な平歯車22と、平歯車22に固定のブラケッ
ト26で左右の出力軸15L,15Rに直交する自転軸
を持つように支持されかつ左傘歯車21L及び右傘歯車
21Rに噛み合う1対の傘歯車23と、上下位置制御の
ための回転を平歯車22に与えるために、これと噛み合
う平歯車25を固設した第1の入力軸24とを具備して
いる。
As shown in FIG. 2, the first differential gear mechanism 20 is fixed (fixed) to a left output shaft 15L and a right output shaft 15R obtained by separating the front crawler turning shaft 15 into left and right parts. Left bevel gear 21L and right bevel gear 21R opposing each other, a spur gear 22 rotatable about the left output shaft 15L (or the right output shaft 15R) with respect to the output shaft, A pair of bevel gears 23 supported by a bracket 26 fixed to the spur gear 22 so as to have a rotation axis orthogonal to the left and right output shafts 15L and 15R and meshing with the left bevel gear 21L and the right bevel gear 21R; And a first input shaft 24 fixedly provided with a spur gear 25 that meshes with the spur gear 22 in order to impart rotation to the spur gear 22.

【0018】この第1の差動歯車機構20を設けたこと
によって、平坦でない地形を走行する場合に、左側出力
軸15Lと右側出力軸15Rに連結された左右のクロー
ラ機構13は双方の荷重が常時均衡するように自動的に
旋回動作を行うので、左右のクローラ機構13にかかる
荷重を均衡させるために外部からの制御を必要としな
い。また、第1の入力軸24をモータで回転駆動するこ
とで左右の出力軸15L,15Rを同一方向に回転さ
せ、左右のクローラ機構13を同一方向に旋回させるこ
とができる。この結果、前側クローラ旋回軸15位置で
の車体の高さを任意に上下させることができる。
By providing the first differential gear mechanism 20, when traveling on uneven terrain, the left and right crawler mechanisms 13 connected to the left output shaft 15L and the right output shaft 15R bear both loads. Since the turning operation is automatically performed so as to be always balanced, external control is not required to balance the loads applied to the left and right crawler mechanisms 13. In addition, by rotating the first input shaft 24 with a motor, the left and right output shafts 15L and 15R can be rotated in the same direction, and the left and right crawler mechanisms 13 can be turned in the same direction. As a result, the height of the vehicle body at the position of the front crawler turning shaft 15 can be arbitrarily raised and lowered.

【0019】図3に示す如く、前記遊星・差動組み合わ
せ歯車機構30は、後側クローラ旋回軸16を左右に分
離してなる左側出力軸16Lと右側出力軸16Rとの間
に同心配置された連結軸16Mの両端にそれぞれ固設さ
れたサン歯車31L,31Rと、左側出力軸16Lと右
側出力軸16Rにそれぞれ固設された取付板32L,3
2Rと、取付板32L,32Rにそれぞれ枢着されてい
てサン歯車31L,31Rに噛み合う複数(図示の場合
は3個)のプラネタリ歯車33L,33Rと、外側に位
置してそれらのプラネタリ歯車33L,33Rと噛み合
うリング歯車34L,34Rとを有する左右の遊星歯車
機構35L,35R(減速比は互いに同じ)とを具備し
ている。
As shown in FIG. 3, the combined planetary / differential gear mechanism 30 is disposed concentrically between a left output shaft 16L and a right output shaft 16R, which are obtained by separating the rear crawler turning shaft 16 into right and left. Sun gears 31L, 31R fixed to both ends of the connecting shaft 16M, respectively, and mounting plates 32L, 3 fixed to the left output shaft 16L and the right output shaft 16R, respectively.
2R, a plurality (three in the illustrated case) of planetary gears 33L, 33R pivotally mounted on the mounting plates 32L, 32R and meshing with the sun gears 31L, 31R, respectively, and the planetary gears 33L, Left and right planetary gear mechanisms 35L and 35R having ring gears 34L and 34R meshing with 33R (reduction ratios are the same) are provided.

【0020】また、遊星・差動組み合わせ歯車機構30
は、左右の遊星歯車機構35L,35Rが有する各リン
グ歯車34L,34Rに噛み合う平歯車36L,36R
を一端に固設した軸体37L,37Rと、軸体37L,
37Rの他端にそれぞれ固設されかつ相互に対向する1
対の傾斜調整用傘歯車38L,38Rと、左右傾斜制御
のための回転を与える第2の入力軸39に固設されてい
て前記1対の傾斜調整用傘歯車38L,38Rに噛み合
う傾斜入力用傘歯車40とを有する第2の差動歯車機構
41を具備している。なお、左右の出力軸16L,16
Rと軸体37L,37Rとは互いに平行であり、傾斜入
力用傘歯車40は軸体37L,37Rに直交する回転中
心軸を持つように支持されている(軸体37L,37R
と第2の入力軸39とが直交している。)。
The combined planetary / differential gear mechanism 30
Are spur gears 36L, 36R meshing with the respective ring gears 34L, 34R of the left and right planetary gear mechanisms 35L, 35R.
Shafts 37L, 37R, which are fixed to one end, and shafts 37L, 37L,
37R are fixed to the other end of each 37R and face each other.
A pair of inclination adjusting bevel gears 38L and 38R and a second input shaft 39 for providing rotation for right and left inclination control are fixed to the pair of inclination adjusting bevel gears 38L and 38R for inputting inclination. A second differential gear mechanism 41 having a bevel gear 40 is provided. The left and right output shafts 16L, 16L
R and the shafts 37L and 37R are parallel to each other, and the tilt input bevel gear 40 is supported so as to have a rotation center axis orthogonal to the shafts 37L and 37R (the shafts 37L and 37R).
And the second input shaft 39 are orthogonal to each other. ).

【0021】さらに、遊星・差動組み合わせ歯車機構3
0は、前記連結軸16Mに上下位置制御のための回転を
与える第3の入力軸45とを備えており、第3の入力軸
45の端部に固設された傘歯車46が連結軸16Mに固
設された傘歯車47と噛み合っている。
Further, a combined planetary / differential gear mechanism 3
0 is provided with a third input shaft 45 for rotating the connection shaft 16M for vertical position control, and a bevel gear 46 fixed to an end of the third input shaft 45 is connected to the connection shaft 16M. Meshed with a bevel gear 47 fixedly mounted on the vehicle.

【0022】この遊星・差動組み合わせ歯車機構30に
おいて、図3のように、第3の入力軸45に回転数N1
の上下位置制御入力(高さ制御入力)が与えられると、
左右の出力軸16L,16Rの出力L,Rとして同方向
の等角度の回転k11が得られる。但し、k1は遊星歯
車機構35L,35Rの各歯車によって定まる定数であ
る。
[0022] In the planetary-differential combination gear mechanism 30, as shown in FIG. 3, the rotational speed N 1 to the third input shaft 45
When the vertical position control input (height control input) is given,
As the outputs L and R of the left and right output shafts 16L and 16R, rotations k 1 N 1 at the same angle in the same direction are obtained. However, k 1 is a constant determined by the planetary gear mechanism 35L, the gear 35R.

【0023】また、第2の入力軸39に回転数N2の左
右傾斜制御入力が与えられると、左右の出力軸16L,
16Rの出力L,Rとして互いに逆向きの等角度の回転
22が得られる。但し、k2は遊星歯車機構35L,
35Rの各歯車によって定まる定数である。
When the left and right inclination control input of the rotation speed N 2 is given to the second input shaft 39, the left and right output shafts 16L, 16L,
As the outputs L and R of the 16R, rotations k 2 N 2 of opposite directions and equal angles are obtained. However, k 2 is a planetary gear mechanism 35L,
It is a constant determined by each gear of 35R.

【0024】従って、第3の入力軸45に回転数N1
上下位置制御入力(高さ制御入力)が、第2の入力軸3
9に回転数N2の左右傾斜制御入力がそれぞれ同時に与
えられた場合、左側出力軸16Lの出力L及び右側出力
軸16Rの出力Rは、以下のようになる。 出力L=k11−k22 出力R=k11+k22
Therefore, a vertical position control input (height control input) of the number of revolutions N 1 is applied to the third input shaft 45.
When the left and right inclination control inputs of the rotation speed N 2 are simultaneously supplied to the output shaft 9, the output L of the left output shaft 16 L and the output R of the right output shaft 16 R are as follows. Output L = k 1 N 1 −k 2 N 2 Output R = k 1 N 1 + k 2 N 2

【0025】このように、遊星・差動組み合わせ歯車機
構30を設けたことにより、第3の入力軸45をモータ
で回転駆動することで左右の出力軸16L,16Rを同
一方向に回転させ、左右のクローラ機構13を同一方向
に旋回させることができる。この結果、後側クローラ旋
回軸16位置での車体の高さを任意に上下させることが
できる。また、第2の入力軸39をモータで回転駆動す
ることで出力軸16L,16Rを互いに逆方向に回転さ
せ、左右のクローラ機構13を互いに逆方向に旋回させ
ることができる。この結果、車体12を左右方向に任意
に傾斜させて、傾斜調整を行うことができる。
As described above, by providing the planetary / differential combination gear mechanism 30, the third input shaft 45 is driven to rotate by the motor to rotate the left and right output shafts 16L and 16R in the same direction. Can be turned in the same direction. As a result, the height of the vehicle body at the position of the rear crawler turning shaft 16 can be arbitrarily raised and lowered. Further, by rotating the second input shaft 39 with a motor, the output shafts 16L and 16R can be rotated in opposite directions, and the left and right crawler mechanisms 13 can be turned in opposite directions. As a result, the tilt can be adjusted by arbitrarily tilting the vehicle body 12 in the left-right direction.

【0026】図4は上記2種類の歯車機構を用いた実施
の形態と等価な車両制御概念図である。実施の形態によ
る4クローラ型車両は、遊星・差動組み合わせ歯車機構
30で後側クローラ旋回軸16の左右のクローラ機構1
3のクローラ旋回角度を制御すると、第1の差動歯車機
構20を適用した前側クローラ旋回軸15の左右のクロ
ーラ機構13はそれに追随するから、図4に示すように
等価的に3点接地の車両の様な挙動をする。そして、図
2の差動歯車機構20の第1の入力軸24を駆動するモ
ータが図4の車体の上下制御モータM1に相当し、図3
の遊星・差動組み合わせ歯車機構30の第2の入力軸3
9を駆動するモータが図4の左右傾斜制御モータM2に
相当し、第3の入力軸45を駆動するモータが図4の上
下制御モータM3に相当する。従って、上下制御モータ
M1,M3で車体の前後を等量上下させることで車体全
体の上下位置を任意に設定でき、また上下制御モータM
1,M3による上下量を互いに変えることで、車体前後
方向の傾斜角(ピッチング角)を任意に設定することが
できる。さらに、左右傾斜制御モータM2で車体左右方
向の傾斜角(ローリング角)を任意に設定することがで
きる。
FIG. 4 is a conceptual diagram of vehicle control equivalent to the embodiment using the above two types of gear mechanisms. In the four-crawler type vehicle according to the embodiment, the left and right crawler mechanisms 1 of the rear crawler turning shaft 16 are combined by the planetary / differential combination gear mechanism 30.
When the crawler turning angle of 3 is controlled, the right and left crawler mechanisms 13 of the front crawler turning shaft 15 to which the first differential gear mechanism 20 is applied follow the crawler turning angle, and as shown in FIG. It behaves like a vehicle. A motor for driving the first input shaft 24 of the differential gear mechanism 20 shown in FIG. 2 corresponds to the up / down control motor M1 of the vehicle body shown in FIG.
Input shaft 3 of combined planetary and differential gear mechanism 30
9 corresponds to the left / right tilt control motor M2 in FIG. 4, and the motor driving the third input shaft 45 corresponds to the up / down control motor M3 in FIG. Therefore, the vertical position of the entire vehicle body can be arbitrarily set by vertically moving the vehicle body up and down by the same amount by the vertical control motors M1 and M3.
By changing the vertical amount by 1, M3, the inclination angle (pitching angle) in the vehicle longitudinal direction can be set arbitrarily. Furthermore, the inclination angle (rolling angle) in the left-right direction of the vehicle body can be arbitrarily set by the left-right inclination control motor M2.

【0027】本発明に係る4クローラ型車両の姿勢制御
機構は、上述したように構成されているので、路外の凹
凸のある不整地を走行するのに適し、平坦でない地形を
走行する場合でも、4つのクローラが均衡した荷重で常
時地面をとらえるため凹凸地の走行能力が向上するとと
もに滑らかな走行となる。また、前方あるいは後方の左
右2つのクローラを任意に旋回できる構造であることか
ら、前述した如く、前傾あるいは後傾(すなわちピッチ
ング)又は車体高全体の上下を任意に設定することがで
きる。
Since the attitude control mechanism of the four-crawler type vehicle according to the present invention is configured as described above, the attitude control mechanism is suitable for traveling on uneven terrain having irregularities outside the road, and can be used even when traveling on uneven terrain. Since the four crawlers always catch the ground with a balanced load, the running ability on uneven terrain is improved and smooth running is achieved. In addition, since the left and right crawlers on the front and rear sides can be arbitrarily turned, it is possible to arbitrarily set the front or rear inclination (that is, pitching) or the entire height of the vehicle body as described above.

【0028】また、差動歯車機構20が前側クローラ旋
回軸15のクローラ旋回機構に適用されており、左右の
クローラ機構13を旋回させて持ち上げた車体12の車
軸位置は凹凸地形をとらえた双方のクローラ13cから
平均の高さを保つよう作用するため、車体12の上下の
動揺を少なくする。さらに、差動歯車機構20が前側ク
ローラ旋回軸15に装着されているため、左右のクロー
ラ13cの平均高の上下の制御が、図2の第1の入力軸
24を回転駆動する1台のモータで行うことができ、機
構が簡単になる。その上、地面の凹凸による左右のクロ
ーラ13cの旋回角度の差は差動歯車機構20が機械的
に吸収するため左右傾斜制御モータはその平均角度だけ
を制御することで車体の姿勢制御が可能となり、簡単な
制御アルゴリズムで目的を達成できる。また、差動歯車
機構20を有するクローラ旋回機構を用いると、機械系
だけを用いた構造であるためその応答性が良好で、信頼
性が向上する。
Further, the differential gear mechanism 20 is applied to the crawler turning mechanism of the front crawler turning shaft 15, and the axle position of the body 12 lifted by turning the left and right crawler mechanisms 13 can be used for both the crawler and the terrain. Since it acts so as to maintain the average height from the crawler 13c, the vertical movement of the vehicle body 12 is reduced. Further, since the differential gear mechanism 20 is mounted on the front crawler turning shaft 15, the average height of the left and right crawlers 13c is controlled up and down by one motor that rotates the first input shaft 24 in FIG. And the mechanism is simplified. In addition, the difference between the turning angles of the left and right crawlers 13c due to the unevenness of the ground is mechanically absorbed by the differential gear mechanism 20, so that the left and right tilt control motor can control the attitude of the vehicle body by controlling only the average angle. The goal can be achieved with a simple control algorithm. In addition, when the crawler turning mechanism having the differential gear mechanism 20 is used, the responsiveness is good and the reliability is improved because the structure uses only the mechanical system.

【0029】また、遊星歯車機構と第2の差動歯車機構
を組み合わせた遊星・差動組み合わせ歯車機構30を後
側クローラ旋回軸16のクローラ旋回機構として適用し
ており、図3の第3の入力軸45を介して左右のサン歯
車31L,31Rを回転させるモータ(車体の上下制御
用)により両側のクローラ機構13は同一方向に回転し
車軸の上下を決定する。また、遊星・差動組み合わせ歯
車機構30の第2の入力軸39を1台のモータ(車体の
左右傾斜制御用)で回転させることにより、その回転が
第2の差動歯車機構41から左右のリング歯車34L,
34Rに互いに逆向きに伝達され、左右のクローラ機構
13を相互に逆転させることになり、車体12を左右に
傾けることができる。
Further, a combined planetary / differential gear mechanism 30 in which a planetary gear mechanism and a second differential gear mechanism are combined is applied as a crawler swivel mechanism of the rear crawler swivel shaft 16, and the third mechanism of FIG. The crawler mechanisms 13 on both sides rotate in the same direction by a motor (for vertical control of the vehicle body) that rotates the left and right sun gears 31L and 31R via the input shaft 45, and determines the vertical direction of the axle. Further, by rotating the second input shaft 39 of the combined planetary / differential gear mechanism 30 by one motor (for controlling the right and left inclination of the vehicle body), the rotation is transmitted from the second differential gear mechanism 41 to the left and right. Ring gear 34L,
34R are transmitted in opposite directions, and the left and right crawler mechanisms 13 are rotated in opposite directions, so that the vehicle body 12 can be tilted left and right.

【0030】なお、上記実施の形態では、前側クローラ
旋回軸15に第1の差動歯車機構20を、後側クローラ
旋回軸16に遊星・差動組み合わせ歯車機構30をそれ
ぞれ装着してクローラ旋回機構として用いたが、逆に前
側クローラ旋回軸15に遊星・差動組み合わせ歯車機構
30を、後側クローラ旋回軸16に差動歯車機構20を
適用する構成としてもよい。
In the above embodiment, the first differential gear mechanism 20 is mounted on the front crawler rotation shaft 15 and the combined planetary / differential gear mechanism 30 is mounted on the rear crawler rotation shaft 16, respectively. However, conversely, a configuration may be adopted in which the planetary / differential combination gear mechanism 30 is applied to the front crawler turning shaft 15 and the differential gear mechanism 20 is applied to the rear crawler turning shaft 16.

【0031】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
Although the embodiments of the present invention have been described above, it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. There will be.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る4ク
ローラ型車両の姿勢制御機構によれば、外部から特別な
制御を受けなくとも、車軸(クローラ旋回軸)の左右の
凹凸を吸収して常時4つのクローラを地面に接地させな
がら安定した走行が可能となる。また、遊星・差動組み
合わせ歯車機構及び差動歯車機構を有するクローラ旋回
機構を4クローラ型車両に適用することにより、各車軸
の平均旋回角度をそれぞれ1つのモータで設定し、車体
高を任意に決定するとともに、任意のピッチング角で前
傾又は後傾させることができるため、車両の姿勢制御が
非常に簡単にできる。
As described above, according to the attitude control mechanism of the four-crawler type vehicle according to the present invention, the right and left irregularities of the axle (crawler turning shaft) can be absorbed without receiving any special control from the outside. As a result, stable running is possible while the four crawlers are always in contact with the ground. In addition, by applying a crawler turning mechanism having a combined planetary / differential gear mechanism and a differential gear mechanism to a 4-crawler type vehicle, the average turning angle of each axle is set by one motor, and the body height can be arbitrarily set. In addition to the determination, the vehicle can be tilted forward or backward at an arbitrary pitching angle, so that the attitude control of the vehicle can be very easily performed.

【0033】また、遊星・差動組み合わせ歯車機構の差
動歯車側に連結したモータを回転させることで、左右の
遊星歯車機構に接続されたクローラ旋回軸を逆転させて
車体の左右傾斜角(ローリング角)を前傾後傾角(ピッ
チング角)の制御とは独立して任意に設定できるため、
つまり、遊星・差動組み合わせ歯車機構は車体の上下方
向位置制御と左右傾斜角制御について直交系であるた
め、制御アルゴリズムが非常に簡単になる。
Further, by rotating a motor connected to the differential gear side of the combined planetary / differential gear mechanism, the crawler swivel axes connected to the left and right planetary gear mechanisms are reversed, so that the right and left inclination angles (rolling) of the vehicle body are reduced. Angle) can be set arbitrarily independently of the control of the forward tilt and the backward tilt (pitching angle).
That is, since the planetary / differential combined gear mechanism is an orthogonal system for the vertical position control and the left / right tilt angle control of the vehicle body, the control algorithm becomes very simple.

【0034】さらに、従来左右2つずつのクローラ機構
を旋回させるためにそれぞれ左右に設けられていた終段
減速機構を、遊星・差動組み合わせ歯車機構及び差動歯
車機構のそれぞれ1つずつに置き換えることができるた
め、構造の簡素化、信頼性の向上、車体の軽量化が可能
となる。
Further, the final stage reduction mechanisms provided on the left and right sides for rotating the two right and left crawler mechanisms in the related art are replaced with one planetary / differential combined gear mechanism and one differential gear mechanism. Therefore, the structure can be simplified, the reliability can be improved, and the weight of the vehicle body can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る4クローラ型車両の姿勢制御機構
の実施の形態を示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a posture control mechanism of a four-crawler type vehicle according to the present invention.

【図2】実施の形態で用いた差動歯車機構を示す斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view showing a differential gear mechanism used in the embodiment.

【図3】実施の形態で用いた遊星・差動組み合わせ歯車
機構を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a combined planetary / differential gear mechanism used in the embodiment.

【図4】実施の形態と等価な車両制御概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of vehicle control equivalent to the embodiment.

【図5】従来の4クローラ型車両の姿勢制御機構の例を
示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a conventional attitude control mechanism of a four-crawler type vehicle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10 4クローラ型車両 2,12 車体 3,13 クローラ機構 3a,13a アーム 3b,13b ローラ 3c,13c クローラ 4 クローラ旋回用モータ 15 前側クローラ旋回軸 15L,15R,16L,16R 出力軸 16 後側クローラ旋回軸 16M 連結軸 20,41 差動歯車機構 21L,21R,23,38L,38R,40,46,
47 傘歯車 22,25,36L,36R 平歯車 24 第1の入力軸 26 ブラケット 30 遊星・差動組み合わせ歯車機構 31L,31R サン歯車 32L,32R 取付板 33L,33R プラネタリ歯車 34L,34R リング歯車 35L,35R 遊星歯車機構 37L,37R 軸体 39 第2の入力軸 45 第3の入力軸 M1,M2,M3 モータ
1,10 4 crawler type vehicle 2,12 car body 3,13 crawler mechanism 3a, 13a arm 3b, 13b roller 3c, 13c crawler 4 crawler turning motor 15 front crawler turning shaft 15L, 15R, 16L, 16R output shaft 16 rear side Crawler swivel shaft 16M Connecting shaft 20, 41 Differential gear mechanism 21L, 21R, 23, 38L, 38R, 40, 46,
47 bevel gear 22, 25, 36L, 36R spur gear 24 first input shaft 26 bracket 30 planetary / differential combined gear mechanism 31L, 31R sun gear 32L, 32R mounting plate 33L, 33R planetary gear 34L, 34R ring gear 35L, 35R planetary gear mechanism 37L, 37R Shaft 39 Second input shaft 45 Third input shaft M1, M2, M3 Motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 55/065 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B62D 55/065

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 車体の前後に設けられた前側クローラ旋
回軸及び後側クローラ旋回軸と、前記車体の前後左右に
設けられていて前記前側及び後側クローラ旋回軸の回転
に伴ってそれぞれ旋回動作を行う4つのクローラ機構と
を持つ4クローラ型車両の姿勢制御機構において、 前記前側クローラ旋回軸又は後側クローラ旋回軸のいず
れか一方である第1の旋回軸に第1の差動歯車機構を装
着して、当該第1の旋回軸両側で左右のクローラ機構が
分担する車体重量を均衡状態にさせかつ当該第1の旋回
軸位置での前記車体の上下位置制御を行うとともに、 他方のクローラ旋回軸である第2の旋回軸に遊星歯車機
構と第2の差動歯車機構を組み合わせた遊星・差動組み
合わせ歯車機構を装着して、当該第2の旋回軸位置でも
前記車体の上下位置制御を行い、かつ左右のクローラ機
構をそれぞれ旋回させる出力軸を前記第2の差動歯車機
構の入力軸を回転させることにより相互に逆転させて前
記車体の左右傾斜の制御を行うことを特徴とする4クロ
ーラ型車両の姿勢制御機構。
1. A front crawler turning shaft and a rear crawler turning shaft provided at the front and rear of a vehicle body, and a turning operation respectively accompanying rotation of the front and rear crawler turning shafts provided at the front, rear, left and right of the vehicle body. A four-crawler type vehicle attitude control mechanism having four crawler mechanisms for performing the following: a first differential gear mechanism on a first turning shaft that is one of the front crawler turning shaft and the rear crawler turning shaft. The first crawler mechanism is mounted so that the left and right crawler mechanisms share the weight of the vehicle body on both sides of the first swivel shaft, and perform the vertical position control of the vehicle body at the first swivel shaft position. A planetary / differential combined gear mechanism combining a planetary gear mechanism and a second differential gear mechanism is mounted on a second pivot axis, which is a shaft, and the vertical position control of the vehicle body is controlled even at the second pivot axis position. Carried out, and the left and right crawler machine
An output shaft for turning each of the structures, said second differential gear machine
An attitude control mechanism for a four-crawler type vehicle, characterized in that the input shaft of the structure is rotated in the opposite direction to control the left-right inclination of the vehicle body.
【請求項2】 前記第1の差動歯車機構は、前記第1の
旋回軸を左右に分離してなる第1の左側出力軸と第1の
右側出力軸とにそれぞれ固設されて相互に対向する左傘
歯車及び右傘歯車と、前記第1の左側出力軸又は第1の
右側出力軸を回転中心とし当該出力軸に対して回転自在
な平歯車と、該平歯車に固定のブラケットで前記第1の
左側出力軸と第1の右側出力軸に直交する自転軸を持つ
ように支持されかつ前記左傘歯車及び右傘歯車に噛み合
う傘歯車と、上下位置制御のための回転を前記平歯車に
与える第1の入力軸とを備えるものである請求項1記載
の4クローラ型車両の姿勢制御機構。
2. The first differential gear mechanism is fixed to a first left output shaft and a first right output shaft, each of which is separated from the first pivot shaft to the left and right, and is mutually connected. A left bevel gear and a right bevel gear opposed to each other, a spur gear rotatable around the first left output shaft or the first right output shaft with respect to the output shaft, and a bracket fixed to the spur gear. A bevel gear supported to have a rotation axis orthogonal to the first left output shaft and the first right output shaft and meshing with the left bevel gear and the right bevel gear; The attitude control mechanism for a four-crawler type vehicle according to claim 1, further comprising a first input shaft provided to the gear.
【請求項3】 前記遊星・差動組み合わせ歯車機構は、
相互に連結された左右のサン歯車と、前記第2の旋回軸
を左右に分離してなる第2の左側出力軸と第2の右側出
力軸とにそれぞれ固設された取付板と、該取付板に枢着
されていて前記サン歯車に噛み合う複数のプラネタリ歯
車と、外側に位置してそれらのプラネタリ歯車と噛み合
うリング歯車とを有する左右の遊星歯車機構と、 該左右の遊星歯車機構が有する各リング歯車にそれぞれ
連動しかつ相互に対向する1対の傾斜調整用傘歯車と、
左右傾斜制御のための回転を与える第2の入力軸に固設
されていて前記1対の傾斜調整用傘歯車に噛み合う傾斜
入力用傘歯車とを有する第2の差動歯車機構と、 前記サン歯車に上下位置制御のための回転を与える第3
の入力軸とを備えている請求項1又は2記載の4クロー
ラ型車両の姿勢制御機構。
3. The planetary / differential combined gear mechanism,
Left and right sun gears connected to each other, mounting plates fixedly mounted on a second left output shaft and a second right output shaft, respectively, obtained by separating the second turning shaft into left and right, and Left and right planetary gear mechanisms having a plurality of planetary gears pivotally attached to a plate and meshing with the sun gear, and a ring gear located outside and meshing with the planetary gears; and each of the left and right planetary gear mechanisms has A pair of bevel gears for tilt adjustment that are interlocked with the ring gear and face each other;
A second differential gear mechanism fixed to a second input shaft that provides rotation for left-right tilt control and having a tilt input bevel gear meshing with the pair of tilt adjusting bevel gears; Third to give rotation to the gear for vertical position control
3. The attitude control mechanism for a four-crawler type vehicle according to claim 1, further comprising: an input shaft.
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