JPH10297557A - 展開型移動車両 - Google Patents

展開型移動車両

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JPH10297557A
JPH10297557A JP12146597A JP12146597A JPH10297557A JP H10297557 A JPH10297557 A JP H10297557A JP 12146597 A JP12146597 A JP 12146597A JP 12146597 A JP12146597 A JP 12146597A JP H10297557 A JPH10297557 A JP H10297557A
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JP
Japan
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arm
vehicle
vertical shaft
drive wheel
vertical axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP12146597A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeo Hirose
茂男 広瀬
Yasushi Wakabayashi
靖史 若林
Nobuto Yoshioka
伸人 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Space Development Agency of Japan
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
National Space Development Agency of Japan
Tokyo Institute of Technology NUC
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Publication date
Application filed by National Space Development Agency of Japan, Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical National Space Development Agency of Japan
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不整地などの走行制約下における車輪のスタ
ック状態の回避機能、及び宇宙機等への収納制約下にお
ける効率的な収納性を備えた、遠隔操縦方式などの展開
型移動車両を提供する。 【解決手段】 車両本体11と、該車両本体11の中心部か
ら 120度間隔で放射状に延びるように配設した、固定ア
ーム13と伸展アーム15とからなる3本の伸縮アーム12
と、該伸展アーム15の自由端に支持部21を介して配設し
た垂直軸20と、該垂直軸20からオフセットして配設し
た、駆動機構を内蔵した駆動車輪24とで展開型移動車両
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、宇宙環境等の未
知地形、不整地において確実な操縦を必要とする遠隔操
縦方式などの展開型移動車両に関する。
【0002】
【従来の技術】月、惑星などの宇宙環境等の未知地形、
不整地における移動車両の遠隔操縦には安全性と信頼性
の観点から、車両が砂地などの脆弱な地表面で走行する
際、車輪が地表面に潜り込むいわゆるスタック状態を、
確実に回避又は脱出するための機能が要求される。従
来、かかる要請に対応して、オンボードセンサ等による
自動実行監視機能について種々提案がなされているが、
移動車両自身によるスタック状態の回避機能において効
率的なものは少ない。
【0003】例えば、図11の(A)〜(C)に示すよう
に、車輪101 を支持するフレーム102 を伸縮可能に構成
し、フレーム102 を伸縮させるシャクトリムシ運動で、
地表面103 にもぐり込んだ車輪101 をスタック状態から
抜け出させるようにした事例などがある。しかしなが
ら、このような機構をもつものでは、フレーム102 の伸
縮のために複数の強力な出力の駆動系アクチュエータを
配置しておくことが必要となるため、車両全体の重量が
増大し、また機構制御が複雑となって信頼性に欠けると
いう問題が生じやすくなり、惑星探査用などの移動車両
としては必ずしも望ましくない。
【0004】また、一般に惑星探査用に研究されている
4輪、6輪などの複数輪型の不整地移動車両には、機構
の複雑化や重量増を嫌い、操舵機構を持たないで左右に
配置した車輪の回転速度差で旋回を行うようにしたもの
が多いが、このような機構では、その場で旋回を行う必
要がある場合には、旋回時の車輪に対する抵抗(負荷)
が非常に大きくなる場合がある。そのため、この方式は
構体寿命や電力使用効率等の観点から望ましくない。ま
た、操舵機構を装備した移動車両においては、その操舵
機構にかなりの重量がかさむことになり、出来る限り軽
量化して宇宙機等での搬送を容易にし、また多くの物質
を搭載できるようにしたいとする目的に合わないものが
多かった。
【0005】また、これまで開発されてきた惑星探査用
の不整地移動車両においては、宇宙機等への収納制約な
ど、運搬時の空間的制約が与えられた場合には、その空
間に格納できる範囲のサイズの車両として設計する場合
が殆どであり、惑星着陸後、地上で大きく展開するタイ
プの車両は殆ど検討されていなかった。しかし、凹凸の
ある不整地で高い踏破性を持たせるためには、車輪を含
む車体形状を出来る限り大きくすることが必要である。
これは、車体形状を大きくすることにより、相対的に地
表面の凹凸は低減できるためである。また、砂地などの
脆弱地では、車輪径を大きくすると、走行抵抗が軽減で
きるなどの特性があるためである。これらのことから惑
星探査用などの移動車両は、出来る限り軽量で小型に格
納できると同時に着陸後に大きく展開できるものである
のが望ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来提
案されている惑星探査用不整地移動車両においては、車
両スタック状態の有効な回避機構及び効率的な操舵機構
を備えたものは実現されておらず、またこれらの走破性
と同時に収納性を考慮し、出来る限り軽量で単純化した
機構で高い信頼性を得ようとしたものは実現されていな
い。
【0007】本発明は、従来の惑星探査用不整地移動車
両における上記問題点を解消するためになされたもの
で、不整地などの走行制約下におけるスタック状態の回
避機能、及び宇宙機等への収納制約下おける効率的な収
納性を備えた不整地移動方式の展開型移動車両を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、車両本体と、該車両本体の中心部から放
射状に延びるように配設した複数個のアームと、該アー
ムの自由端に支持部を介して配設した垂直軸と、該垂直
軸の先端部に車軸固定部材を介して車軸の一端を軸支し
た駆動車輪と、該駆動車輪を前記垂直軸の周りに自在に
旋回させるか又は所定位置に固定させるかを選択的に制
御する制動機構とを設けて、展開型移動車両を構成す
る。
【0009】このように構成した展開型移動車両におい
ては、不整地走行において、制動機構により駆動車輪を
垂直軸周りに旋回自在な状態にして、駆動車輪を回転駆
動し、その後その旋回位置で固定すれば、該駆動車輪の
方向を任意の方向に向けることができ、全方向への移動
が可能である。例えば、動作概念を説明するための図1
の(A),(B)に示すように、各駆動車輪1を垂直軸
2の周りに旋回させて、図面において上下あるいは左右
方向の一定方向に向けて固定することにより、車両を上
下方向あるいは左右方向に直進させることができる。ま
た、各駆動車輪1に若干の速度差を与えれば、直進だけ
でなく、回転半径の大きい旋回を行うことができる。ま
た図1の(C)に示すように、各駆動車輪1をアーム3
の延長方向に対して、それぞれ直交する方向に向けて固
定することにより、その場での旋回も無理なく実行する
ことができる。このように本発明に係る展開型移動車両
は、操舵のためのアクチュエータをもたないにもかかわ
らず、駆動車輪の回転力と超小型の電動ロック機構など
の制動機構により、極めて軽量で効率的な操舵機構を構
成することができる。
【0010】また、図2の(A)に示すように、駆動車
輪1が地表面に穴4を掘って沈み込みスタック状態にな
った場合には、駆動車輪1を垂直軸2の周りに旋回自在
な状態にして、駆動車輪1を駆動することにより、図2
の(B)に示すように、駆動車輪1を垂直軸周りに旋回
することで、容易に穴4から抜け出させることができ、
このような動作を全ての駆動車輪について順次行ってゆ
くことにより、スタック状態回避のための特別の機構を
もたないにもかかわらず、容易に全駆動車輪をスタック
状態から脱出させることができる。
【0011】また、アームを伸縮や屈曲などにより展開
可能に構成することにより、該アームを縮めた状態と
し、また駆動車輪を垂直軸の周りに旋回させて車両本体
の下側面側に入り込んだ位置を取らせることにより、車
両全体の床投影面積を小さく、効率的にコンパクトな形
態とすることができ、宇宙機等への収納性に優れた展開
型移動車両を実現することができる。
【0012】更に、アーム数を3本とし、動的バランス
制御なしに安定を保てる最小限の接地点数である3点接
地をなす3輪型とすることにより、機構を簡単軽量化
し、また3点接地の3輪型車両は、その駆動車輪を支持
するアームに何のサスペンション機構がなくても、車体
の重量はその姿勢に応じて3つの駆動車輪に分散される
ため、高い対接地特性が著しく軽量な構造で得られる。
【0013】以上のように、本発明に係る移動車両は、
単純で軽量な機構と構成により、高信頼性、エネルギロ
スの少ない運動性、高い対地適応性、操舵性、広く展開
された形態からもたらされる走行安定性、宇宙機への小
型収納性、スタック状態回避性など、従来の惑星探査用
車両では全く見られなかったバランスのよい特性を発揮
することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図3は本発明に係る遠隔操縦方式の展開型移動車両
の実施の形態を示す下面図で、図4は該実施の形態の展
開状態における単一の伸縮アーム及び駆動車輪部分を示
す側面図である。図3及び図4において、11は車両本体
で、該車両本体11の中心部には、 120度間隔で放射状方
向に延びるように3本の伸縮アーム12が配設されてい
る。伸縮アーム12は水平方向に設けられた固定アーム13
と、該固定アーム13の一端に設けたスライド部14におい
て水平方向に対して45度の角度で自由にスライドできる
ように配設された伸展アーム15とで構成されており、該
伸展アーム15をスライドさせることにより、伸縮アーム
12の長さが変えられるようになっている。そして、スラ
イド部14には図5に示すように、伸展アーム15を所定位
置にロックするためのソレノイド16とラッチピン17から
なる電動ロック機構18が装備されていて、伸展アーム15
に形成した孔部19にラッチピン17を嵌入して、伸展アー
ム15を伸展位置及び格納位置に保持することができるよ
うに構成されている。
【0015】伸展アーム15の先端には、垂直軸20の一端
を回転可能に支持する支持部21を備えており、図6に示
すように、該支持部21には垂直軸20の回転計測用のポテ
ンショメータからなる角度検出機構22と所定の回転位置
を保持するためのラッチピンからなる電動ロック機構23
が設けられている。垂直軸20の他端には、駆動車輪24を
垂直軸20からオフセットさせて配設するため、駆動車輪
24の車軸25の一端を支持するための車軸固定部材26が設
けられている。そして、駆動車輪24には、ハブ27内にモ
ータ及びバッテリが配設されていて、3軸の駆動車輪24
がそれぞれ独立に速度制御されて駆動されるようになっ
ている。また、車両本体11には遠隔地からの制御信号に
基づいて各部の動作の制御を行う制御部が配設されてい
る。
【0016】次に、このように構成されている展開型移
動車両の動作について説明する。まず、宇宙機等への搭
載時の格納状態について説明する。この場合は、図7に
示すように、伸展アーム15を固定アーム13に対してスラ
イドさせて伸縮アーム12を縮めた状態にして、電動ロッ
ク機構18のラッチピン17を伸展アーム15の孔部19に嵌入
させてロックし、更に、駆動車輪24を垂直軸20の周りに
旋回させて車両本体側に格納させ、電動ロック機構23に
より格納位置にてロックする。これにより図8の概略斜
視図に示すように、車両全体をコンパクトな形態とし、
効率的に宇宙機等に格納することができる。
【0017】展開動作は逆の手順で行えばよい。すなわ
ち、図9の(A),(B)に示すように、例えば、月や
惑星への着陸機31付属のホイストにより格納状態の車両
を降下させ、月等の地面32に駆動車輪24を接地させた
後、図9の(C)に示すように、伸縮アーム12のラッチ
ピン17のロックを解除して、ホイストを引き上げる。こ
れにより伸展アーム15は重力により自動的にスライドし
て伸展し、十分伸展した後に、ラッチピン18をロックし
て伸縮アーム12の伸展状態を保持させる。次いで、図9
の(D)に示すように、垂直軸20のロックを解除し駆動
車輪24を回転させ、駆動車輪24を垂直軸20の周りに旋回
させて車両本体11の外側へ展開させ、再度垂直軸20をロ
ックする。次いで図9の(E)に示すように、ホイスト
を切り離して展開動作を完了し、着陸機31より引き出
す。
【0018】展開状態とした展開型移動車両は、3輪を
それぞれ独立に速度制御して駆動されるようになってい
るが、次に任意の1車輪がスタック状態となった場合に
おける脱出動作手順について説明する。任意の1車輪が
スタック状態にある時は、スタック車輪のみを駆動し
て、図2の(A),(B)に示したように垂直軸周りに
旋回させることにより、スタック状態から脱出させ、車
両姿勢の建て直し動作を行わせることができる。また、
車両中心部を旋回中心として、全車輪の駆動によりその
場旋回を行うことにより、車両の姿勢(方向)を変更す
ることでスタック状態から抜け出したり、更に、1輪を
固定した状態での旋回動作を、固定輪を左右交互に設定
して行うことにより、歩行動作を実現し、それによりス
タック状態から抜け出すこともできる。
【0019】なお、上記実施の形態においては、本発明
を月、惑星等の宇宙環境における未知地形や不整地を走
破する移動車両に適用したものとして説明を行ってきた
が、本発明は宇宙環境において用いる移動車両に限ら
ず、安全性及び信頼性を伴う確実な操縦が要求される同
種の遠隔操縦方式の移動車両にも適用できるものであ
る。また、上記実施の形態においては、伸縮アームを3
本配設し3輪型としたものを示したが、伸縮アームを4
本以上配設し4輪以上に構成することもできる。
【0020】更に、上記実施の形態においては、アーム
を伸縮型としたものを示したが、伸縮型アームに換え
て、図10の(A),(B)に示すように、車両本体41に
対して回転する屈曲アーム42を設け、図10の(B)に示
すように屈曲アーム42を広げて展開させた状態におい
て、電動ロック機構でその展開状態を保持させるように
構成し、そして該屈曲アーム42の自由端に、駆動車輪43
を支持した垂直軸44を上下方向にスライドできるように
配設し、垂直軸44を下方にスライドして伸長させた状態
で、同様に電動ロック機構で保持させるように構成して
もよい。また、上記実施の形態においては、垂直軸を回
転可能に構成したものを示したが、垂直軸は伸縮アーム
に対して固定的に配設し、垂直軸の他端に駆動車輪の車
軸を、垂直軸周りに回転可能に且つ所定位置に固定でき
るように保持させて構成してもよい。
【0021】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、不整地等の走行制約や、宇宙機等
への収納制約に対応できる走破性及び収納性を向上させ
た展開型移動車両を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る展開型移動車両の移動動作を説明
するための概念図である。
【図2】本発明に係る展開型移動車両のスタック状態の
脱出動作を説明するための概念図である。
【図3】本発明に係る展開型移動車両の実施の形態を示
す下面図である。
【図4】図3に示した実施の形態の展開状態における単
一の伸縮アーム及び駆動車輪部分を示す側面図である。
【図5】本発明の実施の形態におけるスライド部を拡大
して示す断面図である。
【図6】本発明の実施の形態における伸展アームと垂直
軸の接続部分を示す拡大図である。
【図7】本発明の実施の形態の格納状態における単一の
伸縮アーム及び駆動車輪部分を示す側面図である。
【図8】実施の形態全体の格納状態を示す概略斜視図で
ある。
【図9】展開動作手順を示す説明図である。
【図10】本発明の他の実施の形態の格納状態と展開状態
を示す概略斜視図である。
【図11】従来のスタック状態脱出機能を備えた移動車両
の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 駆動車輪 2 垂直軸 3 アーム 4 穴 11 車両本体 12 伸縮アーム 13 固定アーム 14 スライド部 15 伸展アーム 16 ソレノイド 17 ラッチピン 18 電動ロック機構 19 孔部 20 垂直軸 21 垂直軸支持部 22 角度検出機構 23 電動ロック機構 24 駆動車輪 25 車軸 26 車軸固定部材 27 バブ 31 着陸機 32 地面 41 車両本体 42 屈曲アーム 43 駆動車輪 44 垂直軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 伸人 茨城県つくば市千現2丁目1番1号 宇宙 開発事業団筑波宇宙センター内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両本体と、該車両本体の中心部から放
    射状に延びるように配設した複数個のアームと、該アー
    ムの自由端に支持部を介して配設した垂直軸と、該垂直
    軸の先端部に車軸固定部材を介して車軸の一端を軸支し
    た駆動車輪と、該駆動車輪を前記垂直軸の周りに自在に
    旋回させるか又は所定位置に固定させるかを選択的に制
    御する制動機構とを備えていることを特徴とする展開型
    移動車両。
  2. 【請求項2】 前記アームは、ほぼ等間隔に3本配設さ
    れており、前記駆動車輪は駆動機構を内蔵していること
    を特徴とする請求項1記載の展開型移動車両。
  3. 【請求項3】 前記アームは、作動条件に応じて伸縮や
    屈曲などにより展開できるように構成されていることを
    特徴とする請求項1又は2記載の展開型移動車両。
JP12146597A 1997-04-25 1997-04-25 展開型移動車両 Pending JPH10297557A (ja)

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JP12146597A JPH10297557A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 展開型移動車両

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006335332A (ja) * 2005-05-30 2006-12-14 Hiroaki Yamaguchi 移動機構、移動機構用部材及び該移動機構の制御方法
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WO2021031740A1 (zh) * 2019-08-20 2021-02-25 哈尔滨工业大学 一种多用途星球探测车

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