JPH0492784A - 災害救援ロボット - Google Patents
災害救援ロボットInfo
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- JPH0492784A JPH0492784A JP2210922A JP21092290A JPH0492784A JP H0492784 A JPH0492784 A JP H0492784A JP 2210922 A JP2210922 A JP 2210922A JP 21092290 A JP21092290 A JP 21092290A JP H0492784 A JPH0492784 A JP H0492784A
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- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は災害救援ロボットに係り、特に遠隔操縦によっ
て走行され、地震や豪雨、あるいは土砂崩れ等の広域災
害の救援に際して、救援器材や医療品・食料等を野外運
搬するのに用いるのに好適な構造とした災害救援ロボッ
トに関する。
て走行され、地震や豪雨、あるいは土砂崩れ等の広域災
害の救援に際して、救援器材や医療品・食料等を野外運
搬するのに用いるのに好適な構造とした災害救援ロボッ
トに関する。
従来、遠隔操縦式の走行ロボットであって、走行用とし
ての4個のクローラを備え、原子力設備や平坦地の危険
物処理用として用いられているものがある。これは例え
ば第9図に示されるように、ロボット本体1の4隅に独
立したクローラ2を設けたもので、各クローラ2は本体
1に対して旋回軸を介して取付けられ、相互に独立して
旋回できるようになっている。このため、各クローラ2
を横置き状態にして通常走行を行なうことができる他、
クローラ2を起立させた状態にして狭い箇所での転回や
、クローラ2を傾斜させて階段走行や段差部分の乗り越
え走行ができるようになっている。
ての4個のクローラを備え、原子力設備や平坦地の危険
物処理用として用いられているものがある。これは例え
ば第9図に示されるように、ロボット本体1の4隅に独
立したクローラ2を設けたもので、各クローラ2は本体
1に対して旋回軸を介して取付けられ、相互に独立して
旋回できるようになっている。このため、各クローラ2
を横置き状態にして通常走行を行なうことができる他、
クローラ2を起立させた状態にして狭い箇所での転回や
、クローラ2を傾斜させて階段走行や段差部分の乗り越
え走行ができるようになっている。
ところか、上記従来の走行ロボットでは、屋外の不整地
、特に広域災害の被災地域周辺で運用する場合、次のよ
うな問題があった。 すなわち、第10図に示すように、陥没地域では本体1
に搭載したステレオカメラ3を使用し、後部クローラ2
を傾斜させた状態でカメラ3が前方下部を向くようにし
て警戒姿勢で遠隔操縦することにより走行させる(同図
a)。これは屋内ではカメラ3の視野を遮るものがない
ため注意して運転すれば問題がないが、屋外の被災地周
辺のような自然環境では、雑草等のために視野を阻まれ
ことが多く、これにより前クローラ2が逸脱してもその
まま前進し続けることがある(同図b)。 前進を継続することにより、前クローラ2の全体か逸脱
し、重心が前方に傾くので、車載の傾斜計を見た運転操
作者が急遁後退を指令するか(同図C)、重心が陥没地
側に移行しているため、そのまま転落してしまう(同図
d)という問題があった。あるいは、同図eのように警
戒体制をとった場合でも、本体1の傾斜により車体が前
傾したことが判明するが、最初は路面の凹凸であるか陥
没地であるかが判定できない。このため、監視を続けな
がら前進するが、傾斜の増大あるとして後退指令を出力
するものの(同図e)、前傾したロボットの重心が前ク
ローラ2に移動しており、車体重量の大半をそのグリッ
プ力で支えている前クローラ2がスリップして転落して
しまう(同図f1d)。特に路面が泥や砂地、あるいは
草地であると大きなグリップ力が得られず、スリップす
る傾向が強い。 また、段差部分を登板する場合の走行動作を第11図に
示す。この場合には通常走行の原姿勢により前進して段
差に前クローラ2が接岸する(同図a)。そして直ちに
前クローラ2を旋回上昇させながら更に前進して前クロ
ーラ2の先端部分を段差の頂上に掛ける(同図b)。次
いで、前後クローラ2を下向きに旋回させて車体を持上
げ(同図C)、後クローラ2を段差斜面にできるだけ密
着させるように前進する(同図d)。しかし、本体1の
重心が股上で安定しているとは限らないので、後クロー
ラ2を段差傾斜面に接した状態で登板を強行させつつ、
後クローラ2を上昇旋回させると、不安定な重心が後方
に傾いて、ロボットが後方に転落してしまうのである(
同図f)。 このように、従来の走行ロボットでは、広域災害現場の
ように陥没地や段差のある自然環境のもとでは、陥没地
や段差での転落の危険性があり、実際上の活動に大きな
制限があるという欠点が存在していた。しかも、転落が
あると、クローラ2の旋回動力系に過大な衝撃力が伝わ
り、駆動部の破損が生じるとともに、以後のクローラの
傾斜が判定できず、即座に使用不能になってしまう問題
があった。 本発明は、上記従来の問題点に着目し、陥没地の走行や
段差部の走行に全く支障がなく、また同時に落下等の衝
撃に対して動力破損といった問題を生じない構造とした
災害救援ロボットを提供することを目的とする。
、特に広域災害の被災地域周辺で運用する場合、次のよ
うな問題があった。 すなわち、第10図に示すように、陥没地域では本体1
に搭載したステレオカメラ3を使用し、後部クローラ2
を傾斜させた状態でカメラ3が前方下部を向くようにし
て警戒姿勢で遠隔操縦することにより走行させる(同図
a)。これは屋内ではカメラ3の視野を遮るものがない
ため注意して運転すれば問題がないが、屋外の被災地周
辺のような自然環境では、雑草等のために視野を阻まれ
ことが多く、これにより前クローラ2が逸脱してもその
まま前進し続けることがある(同図b)。 前進を継続することにより、前クローラ2の全体か逸脱
し、重心が前方に傾くので、車載の傾斜計を見た運転操
作者が急遁後退を指令するか(同図C)、重心が陥没地
側に移行しているため、そのまま転落してしまう(同図
d)という問題があった。あるいは、同図eのように警
戒体制をとった場合でも、本体1の傾斜により車体が前
傾したことが判明するが、最初は路面の凹凸であるか陥
没地であるかが判定できない。このため、監視を続けな
がら前進するが、傾斜の増大あるとして後退指令を出力
するものの(同図e)、前傾したロボットの重心が前ク
ローラ2に移動しており、車体重量の大半をそのグリッ
プ力で支えている前クローラ2がスリップして転落して
しまう(同図f1d)。特に路面が泥や砂地、あるいは
草地であると大きなグリップ力が得られず、スリップす
る傾向が強い。 また、段差部分を登板する場合の走行動作を第11図に
示す。この場合には通常走行の原姿勢により前進して段
差に前クローラ2が接岸する(同図a)。そして直ちに
前クローラ2を旋回上昇させながら更に前進して前クロ
ーラ2の先端部分を段差の頂上に掛ける(同図b)。次
いで、前後クローラ2を下向きに旋回させて車体を持上
げ(同図C)、後クローラ2を段差斜面にできるだけ密
着させるように前進する(同図d)。しかし、本体1の
重心が股上で安定しているとは限らないので、後クロー
ラ2を段差傾斜面に接した状態で登板を強行させつつ、
後クローラ2を上昇旋回させると、不安定な重心が後方
に傾いて、ロボットが後方に転落してしまうのである(
同図f)。 このように、従来の走行ロボットでは、広域災害現場の
ように陥没地や段差のある自然環境のもとでは、陥没地
や段差での転落の危険性があり、実際上の活動に大きな
制限があるという欠点が存在していた。しかも、転落が
あると、クローラ2の旋回動力系に過大な衝撃力が伝わ
り、駆動部の破損が生じるとともに、以後のクローラの
傾斜が判定できず、即座に使用不能になってしまう問題
があった。 本発明は、上記従来の問題点に着目し、陥没地の走行や
段差部の走行に全く支障がなく、また同時に落下等の衝
撃に対して動力破損といった問題を生じない構造とした
災害救援ロボットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る災害救援ロボ
ットは、ロボット本体の前後左右の四隅に独立したクロ
ーラを備えてなる災害救援ロボットにおいて、前記クロ
ーラのトラックフレームをロボット本体に対して旋回可
能に取り付けるとともに、前後クローラの旋回軸間距離
を最大旋回円軌跡が干渉しない距離に設定し、かつその
中間位置にロボット本体の重心を設定した構成としたも
のである。 この場合において、前記トラックフレームの旋回動力の
伝達系の途中にトルクリミッタを配置し、トラックフレ
ーム側からの旋回反力が設定値以上のときにトルク伝達
を遮断可能とすることができる。また。更に前記トルク
リミッタからトラックフレームまでの旋回伝達系に旋回
角を検出するセンサを取付ける。
ットは、ロボット本体の前後左右の四隅に独立したクロ
ーラを備えてなる災害救援ロボットにおいて、前記クロ
ーラのトラックフレームをロボット本体に対して旋回可
能に取り付けるとともに、前後クローラの旋回軸間距離
を最大旋回円軌跡が干渉しない距離に設定し、かつその
中間位置にロボット本体の重心を設定した構成としたも
のである。 この場合において、前記トラックフレームの旋回動力の
伝達系の途中にトルクリミッタを配置し、トラックフレ
ーム側からの旋回反力が設定値以上のときにトルク伝達
を遮断可能とすることができる。また。更に前記トルク
リミッタからトラックフレームまでの旋回伝達系に旋回
角を検出するセンサを取付ける。
上記構成によれば、前後クローラの旋回軸を両クローラ
が互に干渉することなく独立して360度回転すること
ができるような間隔に設定されている。したがって、前
後クローラの旋回先端がロボット本体の外側にある最大
伸張状態と、互に先端を近接させた最小状態をとること
ができる。したがって、陥没地や段差部を走行するとき
には前クローラのみを前方に伸張させた状態にし、前ク
ローラが陥没地の傾斜面から脱落した場合にこれを反転
させて逆進させることにより転落を防止できる。また、
段差部を登板する場合には、同様に前クローラが段差上
部に移動した後に後クローラを下向き傾斜させて本体を
持上げて前進させることにより、本体重心が段差頂上を
乗越えさせ、しかる後に後クローラを更に旋回させて原
姿勢に復帰させて登板させることができ、このように、
本体の胴長を長くしたので前後クローラを独立して旋回
させることができ、もって陥没地や段差部での重心移動
を円滑に行なわせて転落防止を図ることができる。 また、この発明では、トルクリミッタを旋回動力の伝達
系に設けることにより、旋回されるクローラに衝撃力が
加わっても、これが直接動力部に作用しないようにでき
、転落時の衝撃力によって強制的に旋回方向の外力を受
けてもモータや高ギア比の動力伝達系の保護を図ること
ができる。また、トルクリミッタの負荷側とトラックフ
レーム旋回軸の間の伝達系から分岐してトラックフレー
ムの角度センサを設けることにより、旋回駆動側の旋回
角とトラックフレーム側の旋回角の対応に狂いが生じて
も実際の旋回角を計測でき、トラックフレームが転落等
により不測の角度変動が起きても即座に運転制御を継続
できるものとなる。
が互に干渉することなく独立して360度回転すること
ができるような間隔に設定されている。したがって、前
後クローラの旋回先端がロボット本体の外側にある最大
伸張状態と、互に先端を近接させた最小状態をとること
ができる。したがって、陥没地や段差部を走行するとき
には前クローラのみを前方に伸張させた状態にし、前ク
ローラが陥没地の傾斜面から脱落した場合にこれを反転
させて逆進させることにより転落を防止できる。また、
段差部を登板する場合には、同様に前クローラが段差上
部に移動した後に後クローラを下向き傾斜させて本体を
持上げて前進させることにより、本体重心が段差頂上を
乗越えさせ、しかる後に後クローラを更に旋回させて原
姿勢に復帰させて登板させることができ、このように、
本体の胴長を長くしたので前後クローラを独立して旋回
させることができ、もって陥没地や段差部での重心移動
を円滑に行なわせて転落防止を図ることができる。 また、この発明では、トルクリミッタを旋回動力の伝達
系に設けることにより、旋回されるクローラに衝撃力が
加わっても、これが直接動力部に作用しないようにでき
、転落時の衝撃力によって強制的に旋回方向の外力を受
けてもモータや高ギア比の動力伝達系の保護を図ること
ができる。また、トルクリミッタの負荷側とトラックフ
レーム旋回軸の間の伝達系から分岐してトラックフレー
ムの角度センサを設けることにより、旋回駆動側の旋回
角とトラックフレーム側の旋回角の対応に狂いが生じて
も実際の旋回角を計測でき、トラックフレームが転落等
により不測の角度変動が起きても即座に運転制御を継続
できるものとなる。
以下に、本発明に係る災害救援ロボットの具体的実施例
を図面を参照して詳細に説明する。 第1図は実施例に係る災害救援ロボットのクローラの駆
動機構のスケルトンであり、第2図〜第4図は同ロボッ
トの外観図である。このロボットは本体10の4隅にそ
れぞれ独立した駆動源により回転駆動されるクローラ1
2を備えている。各クローラ12は旋回軸14を備え、
これを中心にして360度旋凹かできるように本体10
に取付けられている。この場合、ロボット本体10の片
側に位置する前後のクローラ12F、12Rはその最大
旋回軌跡Cがオーバラップしないように旋回軸14の間
隔を離してロボット本体10に取付けられ、旋回時に互
に干渉しないように設定されている。すなわち、クロー
ラ12F、12Rの旋回軸間距離りが、両クローラ12
F、12Rの最大旋回軌跡Cの半径の和より大きくなる
ように設定しているのである。そして、本体1oの重心
Gがクローラ12F、12Rの旋回軌跡Cの中間を通る
ように設定し、クローラ12の接地位置が常に重心Gよ
り外側となるように設定されている。 このため、両クローラ12F、12Rは本体1゜の前後
端寄りの位置に配置され、それらの旋回動作により、両
クローラ12F、12Rの旋回先端を本体10の前方お
よび後方に延した最大伸張状態と、旋回先端を本体重心
側に向けた最小車体長さを採り得るようになっている。 このようなロボット本体10に取付けられるクローラ1
2の駆動機構を第1図を参照して説明する。クローラ1
2はトラックフレーム16と、このトラックフレーム1
6の周囲に取付けられた回転輪に対して巻き掛けられた
ゴムトラック18によって構成されている。トラック1
8を巻き掛ける回転輪は、トラックフレーム16の一端
側に配置された駆動用のスプロケット20と、その他の
アイドラ22によって構成されている。スプロケット2
0は回転軸24を本体10内に貫通させ、本体内の走行
用モータ26、減速機28を介してチェーン30等によ
って回転伝達され、ゴムトラック18がトラックフレー
ム16の外周部を周回するように駆動し、走行力を得る
ようにしている。 また、前記旋回軸14は走行用回転軸24を内包するよ
うにした円筒軸とされ、これはロボット本体10の側面
端部から軸受けを介して内部に貫通されている。本体1
0内に貫通された旋回軸14の外周面には歯車32を回
転自在に装着し、この歯車32はトルクリミッタ34を
介して旋回軸14と一体化されている。一方、本体10
内には前記歯車32に回転駆動力を与える旋回用モータ
36および減速機38が設置され、その出力軸に取付け
た駆動歯車40と前記歯車32とを中間歯車42を介し
て連結している。したかって、旋回用モータ36の回転
動力は、減速機38、駆動歯車40、中間歯車42、歯
車32、トルクリミッタ34を経て旋回軸14に伝達さ
れ、クローラ12を旋回駆動するようになっている。前
記トルクリミッタ34は、転落などによって、クローラ
12に外部から強制的な旋回ツJが与えられたときに、
動力伝達経路を遮断するためのもので、旋回衝撃力によ
る過度のトルクか発生したときに旋回軸14に装着され
た歯車32との接合を解除するようになっている。 また、前記旋回軸14にはロータリエンコーダ44が取
付けられ、旋回軸14の回転位置ひいてはトラックフレ
ーム16の旋回角を検出するようにしている。これは特
に前記トルクリミッタ34からトラックフレーム16に
至る旋回伝達経路に設けるようにしている。 このようなりローラ12の駆動機構は4箇所の゛各りロ
ーラ12ごとに独立して設けられ、単独で走行駆動と旋
回動作をなすように構成されている。 次に、上記のような駆動のための制御ブロック図を第5
図に示す。この災害救援ロボットはリモコン送信機46
によって遠隔操縦されるようになっており、このためロ
ボット本体10にはリモコン受信機48と、リモコン信
号を入力するコントローラ50が搭載されている。この
コントローラ50は駆動信号を受けて燃料制御信号をエ
ンジン制御装置52に出力して、エンジン54を制御し
、エンジン54によって前記走行用モータ26、旋回用
モータ36の動力源となる発電機56を駆動するように
している。また、コントローラ50は各モータ26.3
6の回転動力を調整するモータ駆動用電源装置56.5
8に制御信号を出力し、またモータ26.36に付帯し
た速度制御用エンコーダ60.62の計測信号を入力し
てフィードバック制御するようにしており、操縦信号に
基づく走行速度や旋回角度に設定させる。また、コント
ローラ50は旋回軸14の回転角を検出するエンコーダ
44の出力信号を直接取込むとともに、本体10の傾き
を検出する傾斜計64の計測信号を入力するようにして
いる。 このように構成された災害救援ロボットの作用は次のよ
うになる。 この災害救援ロボットは、山間部で崖や陥没による転落
事故が予想される場合には、目視によらずに転落事故を
未然に防止すべく、車載した傾斜計64の出力信号を利
用して前進中の異常な本体10の傾斜を検出し、運転者
に異常警報を発して注意を喚起するようにしておくとと
もに、前部クローラ12Fが陥没部に転落してしまった
場合でも姿勢を立て直して全体の転落事故を防ぐことが
できる。 すなわち、第6図に示すように、転落事故が予想される
地域では、前部クローラ12Fを旋回させてその先端が
本体1oの前方に位置するようにし、後部クローラ12
Rは先端が本体1oの重心側に位置するような警戒姿勢
で走行させる(同図a)。走行中に前部クローラ12F
か陥没部に逸脱すると、本体10が前のめりに傾斜する
(同図b)。この時点では傾斜の原因が陥没逸脱か、路
面の凹凸によるものかは明らかでない。そこで、そのま
ま前進を継続すると、陥没逸脱であれば前部クローラ1
2Fは完全に陥没部に転落し、本体10の前部が陥没部
平前の地面に着地する(同図C)。この状態では、前部
クローラ12Fが空転あるいは異常な軽負荷となるとと
もに、傾斜計の出力も異常な傾斜状態を提示しているた
め、自動判定ができる。この時点で異常警報を発して運
転者の注意を喚起する。運転者は走行モータ26を逆転
させて急制動を掛り、本体10を停止させる。 次いで、前部クローラ12Fを上向きに旋回させて、前
後クローラ12F、12Rの旋回先端が接近した状態の
基準姿勢に戻す(同図d)。前後クローラ12F、12
Rの旋回軌跡は相互にオーバラップしないので、この旋
回動作は容易にできる。この場合において、陥没地点の
手前が前方に傾斜していると本体重量の大半が前部クロ
ーラ12Fに加わり、前部クローラ12Fの前半分が陥
没部に突出していると、本体荷重を支えるだけのグリッ
プ力をはつきできない。そこで、前部クローラ12Fを
更に旋回して本体10の前部を持上げ、重心の後方に移
動して後部クローラ12Rに荷重を加えた状態にし、安
定したグリップ力が得られるようにする(同図e)。そ
してそのままの姿勢で後退移動した後、再度警戒姿勢に
戻してから(同図f)、別の進路をとるようにすればよ
い。 次に実施例に係る災害救援ロボットによる段差部を走行
する越堤動作を第7図を参照して説明する。 まず、転落警戒姿勢で前進中して段差部に接岸すると(
同図a)、前部クローラ12Fを上方に旋回させて先端
を段差部頂上に掛ける(同図b)。 次いで前後側クローラ12F、12Rを下向きに旋回さ
せることにより本体10を持上げ(同図C)、本体10
の底部が段差の頂上より高くなった時に旋回を停止し、
そのまま前進する(同図d)。 そして後部クローラ12Rが段差傾斜面に到達した段階
で(同図e)、後部クローラ12Rの後端を上向きに旋
回させ、その先端部側を接地させつつ前進駆動させる(
同図f)。この段階では本体10の重心は段差上に充分
侵入して安定しているので、後部クローラを更に上向き
に旋回させても、本体10の胴体後部が地面に接触した
状態で本体重量を支えるので、本体10が後方にずり落
ちることが防止される。そこで、そのまま上昇旋回を続
けて転落警戒姿勢に復帰しく同図g)、再び前進すれば
よい(同図h)。 このように本実施例に係る災害救援ロボットは、陥没部
での転落事故の危険性がなく、また越堤移動時のずり落
ちもないので、極めて安全性が高く、作業性に優れた構
造とすることかできる。 また、仮に転落事故が発生した場合、クローラ12には
大きな衝撃力が加わり、クローラ12に大きな衝撃力を
与えて強制的に旋回させようとする。この旋回外力は旋
回軸14を強制回転させようとして過大なトルクを生じ
るか、動力伝達系の途中にはトルクリミッタ34が介在
されているため、動力源側に衝撃力が伝達されない。し
たがって、旋回用モータ36や高ギヤ比の伝達機構を破
損することが確実に防止される。更に、旋回軸14には
旋回角度の検出用エンコーダ44を取付けているので、
クローラ12と駆動源との間の伝達系が遮断されても、
旋回角度を検出できるようになっている。このため、モ
ータ36の回転角度とトラックフレーム16との対応関
係に狂いが生じても、ロボットの制御系はトラックフレ
ーム16の最新の旋回角をありのままに計測することが
できるようになっている。したがって、不意の転落事故
に遭遇してトラックフレーム16が予期せぬ角度に強制
的に旋回されても、その直後がら直ちに運転制御を継続
することができるのである。 このように構成された災害救援ロボットは、上記した陥
没地域での転落防止のための動作や越堤動作が可能であ
るが、特に前後クローラ12の旋回軸14の間隔を大き
くしているので、第8図に示すように、車長・車高が最
小の格納姿勢(同図a)、基準姿勢(同図b)、渡渉姿
勢(同図C)、急傾斜登板姿勢(同図d)等の各種の姿
勢をとることができる。 なお、車体10の前部または後部に巻取ウィンチを設け
、急斜面の登り降りをより安全に行なうために、ワイヤ
ローブの一端を樹木や岩石に巻き付け、他の一端を巻き
取りウィンチによって巻き取り(登り)、または巻き戻
しく降り)して、登板力を補助したり、落下防止するこ
とができるのはいうまでもない。
を図面を参照して詳細に説明する。 第1図は実施例に係る災害救援ロボットのクローラの駆
動機構のスケルトンであり、第2図〜第4図は同ロボッ
トの外観図である。このロボットは本体10の4隅にそ
れぞれ独立した駆動源により回転駆動されるクローラ1
2を備えている。各クローラ12は旋回軸14を備え、
これを中心にして360度旋凹かできるように本体10
に取付けられている。この場合、ロボット本体10の片
側に位置する前後のクローラ12F、12Rはその最大
旋回軌跡Cがオーバラップしないように旋回軸14の間
隔を離してロボット本体10に取付けられ、旋回時に互
に干渉しないように設定されている。すなわち、クロー
ラ12F、12Rの旋回軸間距離りが、両クローラ12
F、12Rの最大旋回軌跡Cの半径の和より大きくなる
ように設定しているのである。そして、本体1oの重心
Gがクローラ12F、12Rの旋回軌跡Cの中間を通る
ように設定し、クローラ12の接地位置が常に重心Gよ
り外側となるように設定されている。 このため、両クローラ12F、12Rは本体1゜の前後
端寄りの位置に配置され、それらの旋回動作により、両
クローラ12F、12Rの旋回先端を本体10の前方お
よび後方に延した最大伸張状態と、旋回先端を本体重心
側に向けた最小車体長さを採り得るようになっている。 このようなロボット本体10に取付けられるクローラ1
2の駆動機構を第1図を参照して説明する。クローラ1
2はトラックフレーム16と、このトラックフレーム1
6の周囲に取付けられた回転輪に対して巻き掛けられた
ゴムトラック18によって構成されている。トラック1
8を巻き掛ける回転輪は、トラックフレーム16の一端
側に配置された駆動用のスプロケット20と、その他の
アイドラ22によって構成されている。スプロケット2
0は回転軸24を本体10内に貫通させ、本体内の走行
用モータ26、減速機28を介してチェーン30等によ
って回転伝達され、ゴムトラック18がトラックフレー
ム16の外周部を周回するように駆動し、走行力を得る
ようにしている。 また、前記旋回軸14は走行用回転軸24を内包するよ
うにした円筒軸とされ、これはロボット本体10の側面
端部から軸受けを介して内部に貫通されている。本体1
0内に貫通された旋回軸14の外周面には歯車32を回
転自在に装着し、この歯車32はトルクリミッタ34を
介して旋回軸14と一体化されている。一方、本体10
内には前記歯車32に回転駆動力を与える旋回用モータ
36および減速機38が設置され、その出力軸に取付け
た駆動歯車40と前記歯車32とを中間歯車42を介し
て連結している。したかって、旋回用モータ36の回転
動力は、減速機38、駆動歯車40、中間歯車42、歯
車32、トルクリミッタ34を経て旋回軸14に伝達さ
れ、クローラ12を旋回駆動するようになっている。前
記トルクリミッタ34は、転落などによって、クローラ
12に外部から強制的な旋回ツJが与えられたときに、
動力伝達経路を遮断するためのもので、旋回衝撃力によ
る過度のトルクか発生したときに旋回軸14に装着され
た歯車32との接合を解除するようになっている。 また、前記旋回軸14にはロータリエンコーダ44が取
付けられ、旋回軸14の回転位置ひいてはトラックフレ
ーム16の旋回角を検出するようにしている。これは特
に前記トルクリミッタ34からトラックフレーム16に
至る旋回伝達経路に設けるようにしている。 このようなりローラ12の駆動機構は4箇所の゛各りロ
ーラ12ごとに独立して設けられ、単独で走行駆動と旋
回動作をなすように構成されている。 次に、上記のような駆動のための制御ブロック図を第5
図に示す。この災害救援ロボットはリモコン送信機46
によって遠隔操縦されるようになっており、このためロ
ボット本体10にはリモコン受信機48と、リモコン信
号を入力するコントローラ50が搭載されている。この
コントローラ50は駆動信号を受けて燃料制御信号をエ
ンジン制御装置52に出力して、エンジン54を制御し
、エンジン54によって前記走行用モータ26、旋回用
モータ36の動力源となる発電機56を駆動するように
している。また、コントローラ50は各モータ26.3
6の回転動力を調整するモータ駆動用電源装置56.5
8に制御信号を出力し、またモータ26.36に付帯し
た速度制御用エンコーダ60.62の計測信号を入力し
てフィードバック制御するようにしており、操縦信号に
基づく走行速度や旋回角度に設定させる。また、コント
ローラ50は旋回軸14の回転角を検出するエンコーダ
44の出力信号を直接取込むとともに、本体10の傾き
を検出する傾斜計64の計測信号を入力するようにして
いる。 このように構成された災害救援ロボットの作用は次のよ
うになる。 この災害救援ロボットは、山間部で崖や陥没による転落
事故が予想される場合には、目視によらずに転落事故を
未然に防止すべく、車載した傾斜計64の出力信号を利
用して前進中の異常な本体10の傾斜を検出し、運転者
に異常警報を発して注意を喚起するようにしておくとと
もに、前部クローラ12Fが陥没部に転落してしまった
場合でも姿勢を立て直して全体の転落事故を防ぐことが
できる。 すなわち、第6図に示すように、転落事故が予想される
地域では、前部クローラ12Fを旋回させてその先端が
本体1oの前方に位置するようにし、後部クローラ12
Rは先端が本体1oの重心側に位置するような警戒姿勢
で走行させる(同図a)。走行中に前部クローラ12F
か陥没部に逸脱すると、本体10が前のめりに傾斜する
(同図b)。この時点では傾斜の原因が陥没逸脱か、路
面の凹凸によるものかは明らかでない。そこで、そのま
ま前進を継続すると、陥没逸脱であれば前部クローラ1
2Fは完全に陥没部に転落し、本体10の前部が陥没部
平前の地面に着地する(同図C)。この状態では、前部
クローラ12Fが空転あるいは異常な軽負荷となるとと
もに、傾斜計の出力も異常な傾斜状態を提示しているた
め、自動判定ができる。この時点で異常警報を発して運
転者の注意を喚起する。運転者は走行モータ26を逆転
させて急制動を掛り、本体10を停止させる。 次いで、前部クローラ12Fを上向きに旋回させて、前
後クローラ12F、12Rの旋回先端が接近した状態の
基準姿勢に戻す(同図d)。前後クローラ12F、12
Rの旋回軌跡は相互にオーバラップしないので、この旋
回動作は容易にできる。この場合において、陥没地点の
手前が前方に傾斜していると本体重量の大半が前部クロ
ーラ12Fに加わり、前部クローラ12Fの前半分が陥
没部に突出していると、本体荷重を支えるだけのグリッ
プ力をはつきできない。そこで、前部クローラ12Fを
更に旋回して本体10の前部を持上げ、重心の後方に移
動して後部クローラ12Rに荷重を加えた状態にし、安
定したグリップ力が得られるようにする(同図e)。そ
してそのままの姿勢で後退移動した後、再度警戒姿勢に
戻してから(同図f)、別の進路をとるようにすればよ
い。 次に実施例に係る災害救援ロボットによる段差部を走行
する越堤動作を第7図を参照して説明する。 まず、転落警戒姿勢で前進中して段差部に接岸すると(
同図a)、前部クローラ12Fを上方に旋回させて先端
を段差部頂上に掛ける(同図b)。 次いで前後側クローラ12F、12Rを下向きに旋回さ
せることにより本体10を持上げ(同図C)、本体10
の底部が段差の頂上より高くなった時に旋回を停止し、
そのまま前進する(同図d)。 そして後部クローラ12Rが段差傾斜面に到達した段階
で(同図e)、後部クローラ12Rの後端を上向きに旋
回させ、その先端部側を接地させつつ前進駆動させる(
同図f)。この段階では本体10の重心は段差上に充分
侵入して安定しているので、後部クローラを更に上向き
に旋回させても、本体10の胴体後部が地面に接触した
状態で本体重量を支えるので、本体10が後方にずり落
ちることが防止される。そこで、そのまま上昇旋回を続
けて転落警戒姿勢に復帰しく同図g)、再び前進すれば
よい(同図h)。 このように本実施例に係る災害救援ロボットは、陥没部
での転落事故の危険性がなく、また越堤移動時のずり落
ちもないので、極めて安全性が高く、作業性に優れた構
造とすることかできる。 また、仮に転落事故が発生した場合、クローラ12には
大きな衝撃力が加わり、クローラ12に大きな衝撃力を
与えて強制的に旋回させようとする。この旋回外力は旋
回軸14を強制回転させようとして過大なトルクを生じ
るか、動力伝達系の途中にはトルクリミッタ34が介在
されているため、動力源側に衝撃力が伝達されない。し
たがって、旋回用モータ36や高ギヤ比の伝達機構を破
損することが確実に防止される。更に、旋回軸14には
旋回角度の検出用エンコーダ44を取付けているので、
クローラ12と駆動源との間の伝達系が遮断されても、
旋回角度を検出できるようになっている。このため、モ
ータ36の回転角度とトラックフレーム16との対応関
係に狂いが生じても、ロボットの制御系はトラックフレ
ーム16の最新の旋回角をありのままに計測することが
できるようになっている。したがって、不意の転落事故
に遭遇してトラックフレーム16が予期せぬ角度に強制
的に旋回されても、その直後がら直ちに運転制御を継続
することができるのである。 このように構成された災害救援ロボットは、上記した陥
没地域での転落防止のための動作や越堤動作が可能であ
るが、特に前後クローラ12の旋回軸14の間隔を大き
くしているので、第8図に示すように、車長・車高が最
小の格納姿勢(同図a)、基準姿勢(同図b)、渡渉姿
勢(同図C)、急傾斜登板姿勢(同図d)等の各種の姿
勢をとることができる。 なお、車体10の前部または後部に巻取ウィンチを設け
、急斜面の登り降りをより安全に行なうために、ワイヤ
ローブの一端を樹木や岩石に巻き付け、他の一端を巻き
取りウィンチによって巻き取り(登り)、または巻き戻
しく降り)して、登板力を補助したり、落下防止するこ
とができるのはいうまでもない。
異常説明したように、本発明に係る災害救援ロボットで
は、クローラのトラックフレームをロボット本体に対し
て旋回可能に取り付けるとともに、前後クローラの旋回
軸間距離を最大旋回円軌跡が干渉しない距離に設定し、
かつその中間位置にロボット本体の重心を設定したので
、段差を乗越える能力が大幅に向上し、従来のものに比
較して数倍の能力向上が得られるとともに、陥没地形に
遭遇しても転落事故を免れるという優れた効果が得られ
、屋外の災害現場での救援資材の運搬が安全にできるよ
うになった。また、トラックフレームの旋回動力の伝達
系の途中にトルクリミッタを配置し、トラックフレーム
側からの旋回反力が設定値以上のときにトルク伝達を遮
断可能とした構成とすることによって、転落事故にあっ
ても駆動機構の破損を防止し、簡単な補修によって復帰
させることができる利点がある。更に、前記トルクリミ
ッタからトラックフレームまでの旋回伝達系に旋回角を
検出するセンサを取付けたことにより、トルクリミッタ
の作動後に自動制御装置の再調整作業が不要となり、作
業効率を向上させ、より多くの救援資材を短時間で安全
、確実に運搬することができる効果が得られた。
は、クローラのトラックフレームをロボット本体に対し
て旋回可能に取り付けるとともに、前後クローラの旋回
軸間距離を最大旋回円軌跡が干渉しない距離に設定し、
かつその中間位置にロボット本体の重心を設定したので
、段差を乗越える能力が大幅に向上し、従来のものに比
較して数倍の能力向上が得られるとともに、陥没地形に
遭遇しても転落事故を免れるという優れた効果が得られ
、屋外の災害現場での救援資材の運搬が安全にできるよ
うになった。また、トラックフレームの旋回動力の伝達
系の途中にトルクリミッタを配置し、トラックフレーム
側からの旋回反力が設定値以上のときにトルク伝達を遮
断可能とした構成とすることによって、転落事故にあっ
ても駆動機構の破損を防止し、簡単な補修によって復帰
させることができる利点がある。更に、前記トルクリミ
ッタからトラックフレームまでの旋回伝達系に旋回角を
検出するセンサを取付けたことにより、トルクリミッタ
の作動後に自動制御装置の再調整作業が不要となり、作
業効率を向上させ、より多くの救援資材を短時間で安全
、確実に運搬することができる効果が得られた。
第1図は実施例に係る災害救援ロボットの駆動機構を示
す構成図、第2図は同ロボットの側面図、第3図は同平
面図、第4図は同正面図、第5図は駆動制御装置の構成
図、第6図は実施例に係るロボットの陥没地での動作説
明図、第7図は同越堤動作の説明図、第8図は同ロボッ
トの取り得る姿勢の説明図、第9図は従来の走行ロボッ
トの斜視図、第10図は従来のロボットによる陥没地で
の動作説明図、第11図は同越堤動作の説明図である。 10・・・・・・ロボット本体、12・・・・・・クロ
ーラ、14・・・・・・旋回軸、16・・・・・・トラ
ックフレーム、18・・・・・・トラック、26・・・
・・・走行用モータ、34・・・・・・トルクリミッタ
、36・・・・・・旋回用モータ、44・・・・・・エ
ンコーダ。
す構成図、第2図は同ロボットの側面図、第3図は同平
面図、第4図は同正面図、第5図は駆動制御装置の構成
図、第6図は実施例に係るロボットの陥没地での動作説
明図、第7図は同越堤動作の説明図、第8図は同ロボッ
トの取り得る姿勢の説明図、第9図は従来の走行ロボッ
トの斜視図、第10図は従来のロボットによる陥没地で
の動作説明図、第11図は同越堤動作の説明図である。 10・・・・・・ロボット本体、12・・・・・・クロ
ーラ、14・・・・・・旋回軸、16・・・・・・トラ
ックフレーム、18・・・・・・トラック、26・・・
・・・走行用モータ、34・・・・・・トルクリミッタ
、36・・・・・・旋回用モータ、44・・・・・・エ
ンコーダ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)、ロボット本体の前後左右の四隅に独立したクロー
ラを備えてなる災害救援ロボットにおいて、前記クロー
ラのトラックフレームをロボット本体に対して旋回可能
に取り付けるとともに、前後クローラの旋回軸間距離を
最大旋回円軌跡が干渉しない距離に設定し、かつその中
間位置にロボット本体の重心を設定したことを特徴とす
る災害救援ロボット。 2)、前記トラックフレームの旋回動力の伝達系の途中
にトルクリミッタを配置し、トラックフレーム側からの
旋回反力が設定値以上のときにトルク伝達を遮断可能と
したことを特徴とする請求項1に記載の災害救援ロボッ
ト。 3)、前記トルクリミッタからトラックフレームまでの
旋回伝達系に旋回角を検出するセンサを取付けたことを
特徴とする請求項2に記載の災害救援ロボット。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2210922A JP2678813B2 (ja) | 1990-08-08 | 1990-08-08 | 災害救援ロボット |
US07/983,583 US5337846A (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Disaster relief robot and operation controller therefor |
PCT/JP1991/001061 WO1992002398A1 (fr) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Robot de secours en cas de catastrophe et unite associee de commande des manoeuvres |
AT91914221T ATE144474T1 (de) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Hilfsroboter für katastrophen und seine betriebs- kontrolleinrichtungen |
DE69122872T DE69122872T2 (de) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Hilfsroboter für katastrophen und seine betriebs-kontrolleinrichtungen |
CA002088356A CA2088356A1 (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Disaster relief robot and operation controller therefor |
EP91914221A EP0541810B1 (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Disaster relief robot and its operation controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2210922A JP2678813B2 (ja) | 1990-08-08 | 1990-08-08 | 災害救援ロボット |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4462097A Division JPH09240521A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 災害救援ロボット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0492784A true JPH0492784A (ja) | 1992-03-25 |
JP2678813B2 JP2678813B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16597297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2210922A Expired - Lifetime JP2678813B2 (ja) | 1990-08-08 | 1990-08-08 | 災害救援ロボット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2678813B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993021053A1 (en) * | 1992-04-21 | 1993-10-28 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Traction controller for crawler vehicles |
KR100500960B1 (ko) * | 2002-07-18 | 2005-07-14 | 한국과학기술연구원 | 링크형 트랙 장치 |
JP2007534510A (ja) * | 2004-04-30 | 2007-11-29 | コリア インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 移動ロボット用のリンク型ダブルトラック機構 |
JP2008213671A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Nagaoka Univ Of Technology | 災害救助ロボット |
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JP2010158772A (ja) * | 2010-03-24 | 2010-07-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 走行式作業ロボット |
US8002365B2 (en) * | 2006-11-13 | 2011-08-23 | Raytheon Company | Conformable track assembly for a robotic crawler |
US8935014B2 (en) | 2009-06-11 | 2015-01-13 | Sarcos, Lc | Method and system for deploying a surveillance network |
US9031698B2 (en) | 2012-10-31 | 2015-05-12 | Sarcos Lc | Serpentine robotic crawler |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60174367A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-07 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 自走作業車 |
JPS6127117A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 遊星ボ−ルダイス |
-
1990
- 1990-08-08 JP JP2210922A patent/JP2678813B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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JPS60174367A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-07 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 自走作業車 |
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JP4721461B2 (ja) * | 2004-04-30 | 2011-07-13 | コリア インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 走行用リンク型ダブルトラック装置 |
US8002365B2 (en) * | 2006-11-13 | 2011-08-23 | Raytheon Company | Conformable track assembly for a robotic crawler |
JP2008213671A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Nagaoka Univ Of Technology | 災害救助ロボット |
JP2009280180A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Daiwa House Industry Co Ltd | 段差越えクローラー式走行車装置 |
US8935014B2 (en) | 2009-06-11 | 2015-01-13 | Sarcos, Lc | Method and system for deploying a surveillance network |
JP2010158772A (ja) * | 2010-03-24 | 2010-07-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 走行式作業ロボット |
US9031698B2 (en) | 2012-10-31 | 2015-05-12 | Sarcos Lc | Serpentine robotic crawler |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2678813B2 (ja) | 1997-11-19 |
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