JPH115401A - 不整地の移動機構および移動方法 - Google Patents
不整地の移動機構および移動方法Info
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- JPH115401A JPH115401A JP9158256A JP15825697A JPH115401A JP H115401 A JPH115401 A JP H115401A JP 9158256 A JP9158256 A JP 9158256A JP 15825697 A JP15825697 A JP 15825697A JP H115401 A JPH115401 A JP H115401A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のバルーンタイヤ、羽根ラグ付きタイ
ヤ、キャタピラーなどで自由な走行が困難だった軟弱な
状態の不整地、たとえば砂地、あるいは岩場での移動を
可能にする機構と運転方法を提供する。 【解決手段】 動輪の回転軸を軸芯として回転する曲面
ボードと、曲面ボードの回転半径Ｒ’を変化させる回転
半径変化手段とを有するので、移動体の傾斜が制御でき
る。すなわち曲面ボードの回転半径を独立に変え、移動
体の傾斜角度を不整地の斜面に応じて調整可能にし、よ
り良好な不整地移動性能を実現した。
ヤ、キャタピラーなどで自由な走行が困難だった軟弱な
状態の不整地、たとえば砂地、あるいは岩場での移動を
可能にする機構と運転方法を提供する。 【解決手段】 動輪の回転軸を軸芯として回転する曲面
ボードと、曲面ボードの回転半径Ｒ’を変化させる回転
半径変化手段とを有するので、移動体の傾斜が制御でき
る。すなわち曲面ボードの回転半径を独立に変え、移動
体の傾斜角度を不整地の斜面に応じて調整可能にし、よ
り良好な不整地移動性能を実現した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】沙漠、農地、泥地、積雪地、
岩場などの不整地を移動する装置とそれを用いた移動方
法に関する。不整地面が岩場、砂、その他の混合であっ
て、かつ傾斜度のおおきな不整地の坂を登坂、降坂する
場合の移動方法、すなわち移動機構の運転方法を提供す
る。
岩場などの不整地を移動する装置とそれを用いた移動方
法に関する。不整地面が岩場、砂、その他の混合であっ
て、かつ傾斜度のおおきな不整地の坂を登坂、降坂する
場合の移動方法、すなわち移動機構の運転方法を提供す
る。
【０００２】
【従来の技術】不整地とは沙漠、農地、泥地、積雪地、
岩場といった自然状態の大地である。これら不整地のう
ち、岩場は石ころや岩がごろごろした場所であり、海辺
であれば磯とよばれる。
岩場といった自然状態の大地である。これら不整地のう
ち、岩場は石ころや岩がごろごろした場所であり、海辺
であれば磯とよばれる。
【０００３】不整地走行については、四輪駆動車、無限
軌道車（キャタピラ、クローラ）などが公知である。無
限軌道車の改良については特許２５８５９０３、特開平
８−１０４２６１、特開平８−２３９０６６がある。ま
た、低圧のバルーンタイヤの応用として、特許２５２２
９１５、特許２５７６８１６、羽根ラグ付きタイヤの応
用として特開平８−３３２８０２がある。
軌道車（キャタピラ、クローラ）などが公知である。無
限軌道車の改良については特許２５８５９０３、特開平
８−１０４２６１、特開平８−２３９０６６がある。ま
た、低圧のバルーンタイヤの応用として、特許２５２２
９１５、特許２５７６８１６、羽根ラグ付きタイヤの応
用として特開平８−３３２８０２がある。
【０００４】しかしながら、これらの公知技術では前記
の「岩場」は移動走行しがたい。かろうじてキャタピラ
をとりつけた戦車のような移動体であれば可能であるも
のの、容易にわかるように、戦車は岩などを乗り越える
際に大きく車体が傾斜する。
の「岩場」は移動走行しがたい。かろうじてキャタピラ
をとりつけた戦車のような移動体であれば可能であるも
のの、容易にわかるように、戦車は岩などを乗り越える
際に大きく車体が傾斜する。
【０００５】輸送する物品によっては、このような大き
な傾斜が好ましくないものがある。たとえば、医薬品な
どではガラス容器が使用されているので岩を乗り越える
前後の振動でガラス容器破損の恐れがある。
な傾斜が好ましくないものがある。たとえば、医薬品な
どではガラス容器が使用されているので岩を乗り越える
前後の振動でガラス容器破損の恐れがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】こういった問題点に注
目し、不整地、特に岩場を傾斜せずに移動走行する機構
ならびに制御装置を提供する。
目し、不整地、特に岩場を傾斜せずに移動走行する機構
ならびに制御装置を提供する。
【０００７】また、沙漠地帯にあっては、傾斜度のおお
きな坂が多くある。これは砂が風の作用で運ばれながら
形成されたものであり、「バルハン砂丘」「サンド・ヒ
ル」などと呼ばれている。
きな坂が多くある。これは砂が風の作用で運ばれながら
形成されたものであり、「バルハン砂丘」「サンド・ヒ
ル」などと呼ばれている。
【０００８】こういった急勾配の砂丘の中には、水平方
向に長距離で山脈状に連続していることがある。そのた
め、この砂丘山脈は避けて通ることができず、どこかで
登坂しなければならない。また、当然であるが降坂も行
わねばならない。
向に長距離で山脈状に連続していることがある。そのた
め、この砂丘山脈は避けて通ることができず、どこかで
登坂しなければならない。また、当然であるが降坂も行
わねばならない。
【０００９】このような急勾配の登坂、降坂が移動体の
パワ限界に達しているケースが多い。ここで登板、降坂
の可能な最大傾斜角を移動体の「限界登板（降坂）角
度：θ」と仮称する。
パワ限界に達しているケースが多い。ここで登板、降坂
の可能な最大傾斜角を移動体の「限界登板（降坂）角
度：θ」と仮称する。
【００１０】本案は、限界登板（降坂）角度θ以上の急
勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法をも提供
する。
勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法をも提供
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本案の移動機構の第一例
を図１に示す。本案の基本構成としては、整地移動用の
半径Ｒの「動輪１」、動輪の回転軸を軸芯として回転す
る「曲面ボード３」、曲面ボードの回転半径Ｒ’を変化
させる「回転半径変化手段２、２’、４」である。（請
求項１）
を図１に示す。本案の基本構成としては、整地移動用の
半径Ｒの「動輪１」、動輪の回転軸を軸芯として回転す
る「曲面ボード３」、曲面ボードの回転半径Ｒ’を変化
させる「回転半径変化手段２、２’、４」である。（請
求項１）
【００１２】図１中でこの変化手段は、より具体的に、
２の伸縮スポークの伸長部、２’の伸縮スポーク基部、
および変化動力源４である。
２の伸縮スポークの伸長部、２’の伸縮スポーク基部、
および変化動力源４である。
【００１３】４の回転半径変化手段は曲面ボードの回転
半径を変化させる動力源で、ここでは伸縮スポークを基
部２’からストローク分だけ２の伸長部をもって伸長し
固定保持する。
半径を変化させる動力源で、ここでは伸縮スポークを基
部２’からストローク分だけ２の伸長部をもって伸長し
固定保持する。
【００１４】４は、さらに具体的には、流体シリンダの
動力源である高圧気体あるいは液体のバッファタンクお
よびバルブを内蔵せるユニットで、その場合には２、
２’は流体シリンダである。
動力源である高圧気体あるいは液体のバッファタンクお
よびバルブを内蔵せるユニットで、その場合には２、
２’は流体シリンダである。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１でわかるように、回転半径変
化手段２、２’、４によって、曲面ボード３が半径方向
に可動なので、回転半径を変えられる。回転の回転軸は
動輪１と同じ軸である。ここで可変である曲面ボード３
の回転半径を「Ｒ’」とする。
化手段２、２’、４によって、曲面ボード３が半径方向
に可動なので、回転半径を変えられる。回転の回転軸は
動輪１と同じ軸である。ここで可変である曲面ボード３
の回転半径を「Ｒ’」とする。
【００１６】整地移動中にて、Ｒ’が動輪の回転半径Ｒ
以下であれば、動輪による整地移動に干渉しない。そこ
で、既述の回転半径変化手段は、Ｒ’を０．９Ｒ＜Ｒ’
≦Ｒの範囲に固定する曲面ボード固定手段を兼備すると
よい。（請求項２）
以下であれば、動輪による整地移動に干渉しない。そこ
で、既述の回転半径変化手段は、Ｒ’を０．９Ｒ＜Ｒ’
≦Ｒの範囲に固定する曲面ボード固定手段を兼備すると
よい。（請求項２）
【００１７】また図１のごとく複数の曲面ボードを有
し、それらが回転軸に対し軸対称に配置されていると設
計製造上好ましい。（請求項３）
し、それらが回転軸に対し軸対称に配置されていると設
計製造上好ましい。（請求項３）
【００１８】また曲面ボード回転半径変化手段が、流体
圧力ないしは機械力による緩衝機構（サスペンション）
を兼備していれば、不整地移動における振動は緩和され
る。緩衝機構を付加するケースも含め、半径変化のため
の伸縮部材は、半径を少しずつ変えて組み合わされた中
空の円筒管のような伸縮スポークが好適である。（請求
項４、５）
圧力ないしは機械力による緩衝機構（サスペンション）
を兼備していれば、不整地移動における振動は緩和され
る。緩衝機構を付加するケースも含め、半径変化のため
の伸縮部材は、半径を少しずつ変えて組み合わされた中
空の円筒管のような伸縮スポークが好適である。（請求
項４、５）
【００１９】さらにまた、さらさらした砂状の不整地で
は進行方向と逆方向に砂を押しやり、その反作用力を利
用することが効果的である。そこで砂を押すパドル状の
プッシュ板を設けるとよい。そこで、図４のように曲面
ボードの回転軸側の面に、不整地要素をプッシュするパ
ドル状プッシュ板６を取り付けることが好適である。
（請求項６）
は進行方向と逆方向に砂を押しやり、その反作用力を利
用することが効果的である。そこで砂を押すパドル状の
プッシュ板を設けるとよい。そこで、図４のように曲面
ボードの回転軸側の面に、不整地要素をプッシュするパ
ドル状プッシュ板６を取り付けることが好適である。
（請求項６）
【００２０】図４のように回転軸側であれば、整地走行
では干渉しない。パドル状プッシュ板６の板面は、回転
最下点で移動方向に概ね垂直となるよう取り付ければ砂
状物を強く押すことができ好適である（請求項７）
では干渉しない。パドル状プッシュ板６の板面は、回転
最下点で移動方向に概ね垂直となるよう取り付ければ砂
状物を強く押すことができ好適である（請求項７）
【００２１】さて、本案の移動機構の構成のバリエーシ
ョン、すなわち実施形態例について説明する。便宜的に
基本構成要素である曲面ボードと回転半径変化手段の
「取り付け方」で分類して説明する。
ョン、すなわち実施形態例について説明する。便宜的に
基本構成要素である曲面ボードと回転半径変化手段の
「取り付け方」で分類して説明する。
【００２２】すなわち、「貫通型」「外付け型」「着脱
型」および「動輪分割型」である。これらは一長一短が
あり使い分けをする。使い分けの詳細は枝葉末節である
のでここでは触れず、構成のみを列挙する。
型」および「動輪分割型」である。これらは一長一短が
あり使い分けをする。使い分けの詳細は枝葉末節である
のでここでは触れず、構成のみを列挙する。
【００２３】図１は貫通型である。すなわち、半径Ｒの
動輪に、回転軸から放射状に貫通する孔が開けられ、曲
面ボードと回転半径変化手段が、前記貫通孔を用いて取
り付けられている。（請求項８）
動輪に、回転軸から放射状に貫通する孔が開けられ、曲
面ボードと回転半径変化手段が、前記貫通孔を用いて取
り付けられている。（請求項８）
【００２４】図２は外付け型である。半径Ｒの動輪１の
回転軸が延長されており、曲面ボード３と回転半径変化
手段４が、動輪１の回転軸の延長部分に取り付けられて
いる。（請求項９）
回転軸が延長されており、曲面ボード３と回転半径変化
手段４が、動輪１の回転軸の延長部分に取り付けられて
いる。（請求項９）
【００２５】図３は着脱型である。曲面ボード３と回転
半径変化手段４が一体化されていて、その一体化ユニッ
トごと半径Ｒの動輪１に着脱できるように着脱手段５が
設けられている。着脱手段５は、ボルト・ナットなど機
械的な締結器具を利用したものでよい。（請求項１０）
半径変化手段４が一体化されていて、その一体化ユニッ
トごと半径Ｒの動輪１に着脱できるように着脱手段５が
設けられている。着脱手段５は、ボルト・ナットなど機
械的な締結器具を利用したものでよい。（請求項１０）
【００２６】図５、図６は動輪分割型である。これは、
半径Ｒの動輪が、回転方向にセパレータ（図示略）によ
って複数のサブユニットに分割固定されている。この分
割によってセパレータ間に空隙ができる。この空隙に曲
面ボード３と回転半径変化手段４が配備される。（請求
項１１）
半径Ｒの動輪が、回転方向にセパレータ（図示略）によ
って複数のサブユニットに分割固定されている。この分
割によってセパレータ間に空隙ができる。この空隙に曲
面ボード３と回転半径変化手段４が配備される。（請求
項１１）
【００２７】「貫通型（図１）」「外付け型（図２）」
「着脱型（図３）」および「動輪分割型（図５、図
６）」すべて共通に回転半径変化手段４によって曲面ボ
ード３の回転半径Ｒ’を変化させることができる。
「着脱型（図３）」および「動輪分割型（図５、図
６）」すべて共通に回転半径変化手段４によって曲面ボ
ード３の回転半径Ｒ’を変化させることができる。
【００２８】回転半径変化動作を「動輪分割型」の図５
と図６、および図４で説明する。図４については既に説
明したが、これは貫通型を想定した図である。すなわち
整地走行する際に曲面ボードを整地走行に干渉しないよ
うパドルプッシュ板が動輪に収容されるよう溝状孔７が
開けられている。
と図６、および図４で説明する。図４については既に説
明したが、これは貫通型を想定した図である。すなわち
整地走行する際に曲面ボードを整地走行に干渉しないよ
うパドルプッシュ板が動輪に収容されるよう溝状孔７が
開けられている。
【００２９】動輪分割型ではこのような溝状孔は不要で
ある。すなわち図５のように回転半径Ｒ’を０．９Ｒ＜
Ｒ’≦Ｒの範囲に固定する際に、回転方向に分割された
半径Ｒの動輪のサブユニット一部８の間隙にパドル状プ
ッシュ板が収納される。
ある。すなわち図５のように回転半径Ｒ’を０．９Ｒ＜
Ｒ’≦Ｒの範囲に固定する際に、回転方向に分割された
半径Ｒの動輪のサブユニット一部８の間隙にパドル状プ
ッシュ板が収納される。
【００３０】さて図５は、整地移動中に好適な動輪分割
型の状態で、曲面ボード３は分割された動輪サブユニッ
ト８の間隙にある。この状態で曲面ボードは動輪の一部
として整地に接触して機能する。
型の状態で、曲面ボード３は分割された動輪サブユニッ
ト８の間隙にある。この状態で曲面ボードは動輪の一部
として整地に接触して機能する。
【００３１】図６は不整地走行のために曲面ボードの回
転半径Ｒ’を動輪半径Ｒよりも大きくした状態図であ
る。この状態では曲面ボード３の外周面は、砂、泥など
の不整地要素に接触し、加減速による相対速度から摩擦
力を発生する。このことはあとで説明する。
転半径Ｒ’を動輪半径Ｒよりも大きくした状態図であ
る。この状態では曲面ボード３の外周面は、砂、泥など
の不整地要素に接触し、加減速による相対速度から摩擦
力を発生する。このことはあとで説明する。
【００３２】さらに曲面ボードは、さらさらした砂では
砂に埋没するので回転軸側の面に取り付けたパドル状プ
ッシュ板６が砂を押しやる。この反作用力でさらに移動
力が増大する。
砂に埋没するので回転軸側の面に取り付けたパドル状プ
ッシュ板６が砂を押しやる。この反作用力でさらに移動
力が増大する。
【００３３】曲面ボードと動輪の機能的な違いは、曲面
ボードでは不整地要素との接触が断続的であるため、不
整地要素の速度は一定ではない。それはボードの接触面
でも同様で、要素は既述のごとくボード面近傍で加減速
している。
ボードでは不整地要素との接触が断続的であるため、不
整地要素の速度は一定ではない。それはボードの接触面
でも同様で、要素は既述のごとくボード面近傍で加減速
している。
【００３４】加減速中はボード面と不整地要素の相対速
度が大きい。接触物と被接触面との相対速度の大きさと
摩擦力とは正相関があるので、動輪より大きな摩擦力が
生じ、不整地走行が可能になるわけである。
度が大きい。接触物と被接触面との相対速度の大きさと
摩擦力とは正相関があるので、動輪より大きな摩擦力が
生じ、不整地走行が可能になるわけである。
【００３５】
【実施例】実施例として、限界登板（降坂）角度θ以上
の急勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法を説
明する。
の急勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法を説
明する。
【００３６】本案は、移動機構として以下の要素からな
る。すなわち整地移動用の半径Ｒの「動輪」、動輪の回
転軸を軸芯として回転する「曲面ボード」、曲面ボード
の回転半径Ｒ’を変化させる「回転半径変化手段」であ
る。さらにここで、移動体運転にて有効な回転半径変化
の制御手段を提供する。
る。すなわち整地移動用の半径Ｒの「動輪」、動輪の回
転軸を軸芯として回転する「曲面ボード」、曲面ボード
の回転半径Ｒ’を変化させる「回転半径変化手段」であ
る。さらにここで、移動体運転にて有効な回転半径変化
の制御手段を提供する。
【００３７】上記制御をさらに自動化するには、不整地
表面の傾斜あるいは凹凸状態を測定する傾斜・凹凸検知
手段ないしは、移動体の部分線と水平線とのなす角を測
定する姿勢角検知手段とを移動体に配備すればよい。こ
れら検知手段を図７のＳに図示する。
表面の傾斜あるいは凹凸状態を測定する傾斜・凹凸検知
手段ないしは、移動体の部分線と水平線とのなす角を測
定する姿勢角検知手段とを移動体に配備すればよい。こ
れら検知手段を図７のＳに図示する。
【００３８】図７にてＳが移動体の前部と後部に配備さ
れているのは前進用と後退用である。これらＳは、不整
地表面の傾斜・凹凸に関して検知した量、ないしは移動
体の姿勢角を検知した量を電気的に変換して出力するセ
ンサーである。
れているのは前進用と後退用である。これらＳは、不整
地表面の傾斜・凹凸に関して検知した量、ないしは移動
体の姿勢角を検知した量を電気的に変換して出力するセ
ンサーである。
【００３９】前記の曲面ボードの回転半径Ｒ’の変化の
制御手段は、上記のＳの出力を受信し、それにもとづい
て、移動中の移動体の振動が防止される、ないしは移動
体の姿勢が適正化されるようにＲ’を変える指令をＲ’
の変化手段４に与える。（請求項１２）
制御手段は、上記のＳの出力を受信し、それにもとづい
て、移動中の移動体の振動が防止される、ないしは移動
体の姿勢が適正化されるようにＲ’を変える指令をＲ’
の変化手段４に与える。（請求項１２）
【００４０】前記移動体の姿勢角は、移動体の部分線と
水平線とのなす角を採用するのが好適である。ここで移
動体の部分線とは、動輪の回転軸芯線、あるいは相異な
る動輪回転軸芯線上の点同士を結んだ直線とすれば簡便
である。たとえば、図７でＬで図示される一点鎖線が動
輪の回転軸芯線である。（請求項１３）
水平線とのなす角を採用するのが好適である。ここで移
動体の部分線とは、動輪の回転軸芯線、あるいは相異な
る動輪回転軸芯線上の点同士を結んだ直線とすれば簡便
である。たとえば、図７でＬで図示される一点鎖線が動
輪の回転軸芯線である。（請求項１３）
【００４１】移動体の姿勢の適正化とは、ひとつには移
動体部分線と水平線とのなす角度をより小さく制御する
ことである。そうすれば移動体の姿勢代表線である移動
体部分線が水平に近くなるので、積み荷その他の傾斜が
小さくなる。（請求項１４）
動体部分線と水平線とのなす角度をより小さく制御する
ことである。そうすれば移動体の姿勢代表線である移動
体部分線が水平に近くなるので、積み荷その他の傾斜が
小さくなる。（請求項１４）
【００４２】図７は上記の傾斜軽減の例を示すもので、
障害物の高さの分だけ前左の動輪の曲面ボードが回転半
径を小さくして、前左動輪が障害物上に乗り上げた際の
傾斜を軽減している。
障害物の高さの分だけ前左の動輪の曲面ボードが回転半
径を小さくして、前左動輪が障害物上に乗り上げた際の
傾斜を軽減している。
【００４３】このように不整地表面の凹凸状態の検知手
段が、曲面ボードが接地する不整地面上の障害物の高さ
を測定するセンサーであり、曲面ボードの回転半径Ｒ’
を障害物の高さに応じて変えることで不整地面上の障害
物との接触による振動、傾斜を防止できる。（請求項１
５）
段が、曲面ボードが接地する不整地面上の障害物の高さ
を測定するセンサーであり、曲面ボードの回転半径Ｒ’
を障害物の高さに応じて変えることで不整地面上の障害
物との接触による振動、傾斜を防止できる。（請求項１
５）
【００４４】図８は、不整地の斜面の傾斜を検知してそ
の傾斜に応じて、Ｒ’を変化させる例である。図のごと
く登坂では後の動輪、降坂では前の動輪の曲面ボードが
つよい駆動力を出すほうが登坂、降坂性能がよい。これ
は動物のウサギのように後ろ足が長い生き物がすばやく
登坂することからわかるであろう。
の傾斜に応じて、Ｒ’を変化させる例である。図のごと
く登坂では後の動輪、降坂では前の動輪の曲面ボードが
つよい駆動力を出すほうが登坂、降坂性能がよい。これ
は動物のウサギのように後ろ足が長い生き物がすばやく
登坂することからわかるであろう。
【００４５】図９に、整地（Ｒｏａｄ）→砂地→砂丘
（Ｓａｎｄ Ｈｉｌｌ）登坂→降坂の運転例を示す。図
中のａｘは、登坂のために曲面ボード回転半径を小さく
した前輪、ｂｘは、降坂のために曲面ボード回転半径を
大きくした前輪と回転半径を小さくした後輪、ｃｘは、
整地から不整地に入る際に、曲面ボードの回転半径を大
きくした前輪後輪である。このように本案では整地、不
整地のノンストップ運転が可能である。
（Ｓａｎｄ Ｈｉｌｌ）登坂→降坂の運転例を示す。図
中のａｘは、登坂のために曲面ボード回転半径を小さく
した前輪、ｂｘは、降坂のために曲面ボード回転半径を
大きくした前輪と回転半径を小さくした後輪、ｃｘは、
整地から不整地に入る際に、曲面ボードの回転半径を大
きくした前輪後輪である。このように本案では整地、不
整地のノンストップ運転が可能である。
【００４６】次に不整地表面の最大傾斜α１が、移動体
の登坂限界角度θ以上の傾斜である場合（α１＞θ）の
実施例（運転例）を説明する。
の登坂限界角度θ以上の傾斜である場合（α１＞θ）の
実施例（運転例）を説明する。
【００４７】図１０が最大傾斜α１の傾斜面である。こ
こで「直登坂」、すなわち、図中のＯ→Ｐ１ルートは登
坂限界を上回るので登坂不可能。そこで、図１０のＯ→
Ｐ２ルートのように不整地の最大傾斜方向に対し、斜行
角度θをなすように斜めに斜行して登坂する。（請求項
１６）
こで「直登坂」、すなわち、図中のＯ→Ｐ１ルートは登
坂限界を上回るので登坂不可能。そこで、図１０のＯ→
Ｐ２ルートのように不整地の最大傾斜方向に対し、斜行
角度θをなすように斜めに斜行して登坂する。（請求項
１６）
【００４８】登坂できるためには、実質的登坂角度「α
２」が移動体の登坂可能角度θ以下でなくてはならな
い。斜面の基準点をＯ、基準高さをＨとすると以下の式
が成り立つ。
２」が移動体の登坂可能角度θ以下でなくてはならな
い。斜面の基準点をＯ、基準高さをＨとすると以下の式
が成り立つ。
【００４９】[ ＯＰ１の距離] ・sin α１ ＝ Ｈ [ ＯＰ２の距離] ・sin α２ ＝ Ｈ [ ＯＰ１の距離] ：[ ＯＰ２の距離] ＝cos θ：１
【００５０】これら３式から、 sin α２／sin α１ ＝
cos θ また、斜行登坂可能であるという条件から、 sin α２ ≦ sin θ
cos θ また、斜行登坂可能であるという条件から、 sin α２ ≦ sin θ
【００５１】α２をθで置換すれば、以下の式が得られ
る。これが斜行登坂する際の斜行角度θの条件である。
（請求項１７） sin θ／sin α１ ≦ cos θ
る。これが斜行登坂する際の斜行角度θの条件である。
（請求項１７） sin θ／sin α１ ≦ cos θ
【００５２】傾斜角度の検知手段から得られる斜面の最
大傾斜α１と、実験等で既知の移動体の限界登坂角度θ
から上式を満たす値斜行角度θだけステアリングで曲げ
て登坂すれば、急斜面でも少しずつ登ることができる。
大傾斜α１と、実験等で既知の移動体の限界登坂角度θ
から上式を満たす値斜行角度θだけステアリングで曲げ
て登坂すれば、急斜面でも少しずつ登ることができる。
【００５３】さらにこのような斜行角度θの斜行登坂
を、前進斜行と後退斜行を一定時間ないしは一定距離ご
とに繰り返すスイッチバック式登坂を繰り返せば、目的
地から離れることなく移動できるので好適である。（請
求項１８）
を、前進斜行と後退斜行を一定時間ないしは一定距離ご
とに繰り返すスイッチバック式登坂を繰り返せば、目的
地から離れることなく移動できるので好適である。（請
求項１８）
【００５４】こういった斜行、スイッチバック登坂の際
にも前記の姿勢制御を組み合わすことがさらに好適であ
る。すなわち図１１、図１２のように、可能な限り移動
体を水平姿勢に近づける。
にも前記の姿勢制御を組み合わすことがさらに好適であ
る。すなわち図１１、図１２のように、可能な限り移動
体を水平姿勢に近づける。
【００５５】より具体的には、図１１に模式的に示すよ
うに、傾斜の山側と谷側に置かれる曲面ボードの回転半
径を非対称に変える。図では曲面ボードの回転軌跡を円
で示しているが、山うしろ位置の曲面ボードの回転半径
（軌跡）９を谷うしろ位置の曲面ボードの回転半径（軌
跡）より小さくする。この状況断面図を図１２の下の図
に示す。
うに、傾斜の山側と谷側に置かれる曲面ボードの回転半
径を非対称に変える。図では曲面ボードの回転軌跡を円
で示しているが、山うしろ位置の曲面ボードの回転半径
（軌跡）９を谷うしろ位置の曲面ボードの回転半径（軌
跡）より小さくする。この状況断面図を図１２の下の図
に示す。
【００５６】同様に、山まえ位置の曲面ボードの回転半
径（軌跡）１１を谷まえ位置の曲面ボードの回転半径
（軌跡）１２より小さくする。図１２の上の図参照。図
１２からこのように曲面ボード回転半径を非対称にする
ことで、移動体の車体傾斜が軽減されることがわかるで
あろう。
径（軌跡）１１を谷まえ位置の曲面ボードの回転半径
（軌跡）１２より小さくする。図１２の上の図参照。図
１２からこのように曲面ボード回転半径を非対称にする
ことで、移動体の車体傾斜が軽減されることがわかるで
あろう。
【００５７】図１３は、スイッチバック登坂の実施例で
ある。前進と後退を交互に行うので１０’は後退時に前
方で回転する１０の軌跡で、１２’は後退時に後方で回
転する１２の軌跡である。
ある。前進と後退を交互に行うので１０’は後退時に前
方で回転する１０の軌跡で、１２’は後退時に後方で回
転する１２の軌跡である。
【００５８】前進と後退は登坂性能が異なることが多い
ので、前進のときだけ斜行登坂、後退は水平移動とした
「Ｚ字登坂」が有効かもしれない。また、図１１から図
１３では登坂で説明したが、降坂でも同様である。
ので、前進のときだけ斜行登坂、後退は水平移動とした
「Ｚ字登坂」が有効かもしれない。また、図１１から図
１３では登坂で説明したが、降坂でも同様である。
【００５９】
【発明の効果】沙漠、農地、泥地、積雪地、岩場などの
不整地を移動する装置を提供、それを用いた移動方法
（運転方法）も提供した。不整地面が岩場、砂、その他
の混合であって、かつ傾斜度のおおきな不整地の坂の登
坂、降坂を可能ならしめた。
不整地を移動する装置を提供、それを用いた移動方法
（運転方法）も提供した。不整地面が岩場、砂、その他
の混合であって、かつ傾斜度のおおきな不整地の坂の登
坂、降坂を可能ならしめた。
【図１】「貫通型」の位置可変ボード構成例
【図２】「外付け型」の位置可変ボード構成例
【図３】「着脱型」での位置可変ボード・ユニットの着
脱手段の説明図
脱手段の説明図
【図４】パドル状プッシュ板をつけた位置可変ボードの
斜視図
斜視図
【図５】動輪分割型の説明図（その１）でも
【図６】動輪分割型の説明図（その２）
【図７】移動体の左右傾斜を軽減する位置可変ボードの
位置制御
位置制御
【図８】平坦、登板、降坂時の位置可変ボードの位置制
御
御
【図９】整地から平坦不整地、不整地の丘にかけての運
転状況
転状況
【図１０】斜面傾斜角度α1 の坂を斜行角度θで斜行し
て登坂することの説明図
て登坂することの説明図
【図１１】斜面斜行登坂の説明図
【図１２】斜面斜行登坂のときの位置可変ボードの位置
の違い
の違い
【図１３】斜行のスイッチバック繰り返しによる登坂の
説明図
説明図
ａｘ 登坂のために曲面ボード回転半径を小さくした前
輪 ｂｘ 降坂のために曲面ボード回転半径を大きくした前
輪と回転半径を小さくした後輪 ｃｘ 整地から不整地に入る際に、曲面ボードの回転半
径を大きくした前輪後輪 α１ 斜面の最大傾斜角度 α２ 斜面を斜行したときの登坂角度 β θとα1 と移動体姿勢で決まる傾斜角度 Ｈ 登坂高さ Ｌ 動輪（曲面ボード）の回転軸 ｌ 前後輪の回転軸を結んだ線 Ｏ 登坂基準点 Ｐ１ 直登坂での到達点 Ｐ２ 斜行登坂での到達点 Ｓ 走行面センサー １ 動輪 ２ 伸縮スポーク伸長部 ２’伸縮スポーク基部 ３ 曲面ボード ４ 曲面ボードの回転半径Ｒ’の変化手段 ５ 曲面ボード・ユニットの動輪への着脱手段 ６ パドル状プッシュ板 ７ パドル板プッシュ板の収容のための溝状孔 ８ 回転方向に分割された半径Ｒの動輪の一部 ９ 山うしろ位置の曲面ボードの回転軌跡 １０ 谷うしろ位置の曲面ボードの回転軌跡 １０’後退時に前方で回転する１０の軌跡 １１ 山まえ位置の曲面ボードの回転軌跡 １２ 谷まえ位置の曲面ボードの回転軌跡 １２’後退時に後方で回転する１２の軌跡
輪 ｂｘ 降坂のために曲面ボード回転半径を大きくした前
輪と回転半径を小さくした後輪 ｃｘ 整地から不整地に入る際に、曲面ボードの回転半
径を大きくした前輪後輪 α１ 斜面の最大傾斜角度 α２ 斜面を斜行したときの登坂角度 β θとα1 と移動体姿勢で決まる傾斜角度 Ｈ 登坂高さ Ｌ 動輪（曲面ボード）の回転軸 ｌ 前後輪の回転軸を結んだ線 Ｏ 登坂基準点 Ｐ１ 直登坂での到達点 Ｐ２ 斜行登坂での到達点 Ｓ 走行面センサー １ 動輪 ２ 伸縮スポーク伸長部 ２’伸縮スポーク基部 ３ 曲面ボード ４ 曲面ボードの回転半径Ｒ’の変化手段 ５ 曲面ボード・ユニットの動輪への着脱手段 ６ パドル状プッシュ板 ７ パドル板プッシュ板の収容のための溝状孔 ８ 回転方向に分割された半径Ｒの動輪の一部 ９ 山うしろ位置の曲面ボードの回転軌跡 １０ 谷うしろ位置の曲面ボードの回転軌跡 １０’後退時に前方で回転する１０の軌跡 １１ 山まえ位置の曲面ボードの回転軌跡 １２ 谷まえ位置の曲面ボードの回転軌跡 １２’後退時に後方で回転する１２の軌跡
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年６月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】このような急勾配の登坂、降坂が移動体の
パワ限界に達しているケ−スが多い。ここで登坂、降坂
の可能な最大傾斜角を移動体の「限界登坂（降坂）角
度：Θ」と仮称する。
パワ限界に達しているケ−スが多い。ここで登坂、降坂
の可能な最大傾斜角を移動体の「限界登坂（降坂）角
度：Θ」と仮称する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】本案は、限界登坂（降坂）角度Θ以上の急
勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法をも提供
する。
勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法をも提供
する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】
【実施例】実施例として、限界登坂（降坂）角度Θ以上
の急勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法を説
明する。
の急勾配の砂丘を移動するための移動体の運転方法を説
明する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】次に不整地表面の最大傾斜α１が、移動体
の登坂限界角度Θ以上の傾斜である場合（α１＞Θ）の
実施例（運転例）を説明する。
の登坂限界角度Θ以上の傾斜である場合（α１＞Θ）の
実施例（運転例）を説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４８】登坂できるためには、実質的登坂角度「α
２」が移動体の登坂可能角度Θ以下でなくてはならな
い。斜面の基準点をＯ、基準高さをＨとすると以下の式
が成り立つ。
２」が移動体の登坂可能角度Θ以下でなくてはならな
い。斜面の基準点をＯ、基準高さをＨとすると以下の式
が成り立つ。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】これら３式から、 ｓｉｎ α２／ｓｉｎ
α１ ＝ ｃｏｓ θ また、斜行登坂可能であるという条件から、 ｓｉｎ α２ ≦ ｓｉｎ Θ
α１ ＝ ｃｏｓ θ また、斜行登坂可能であるという条件から、 ｓｉｎ α２ ≦ ｓｉｎ Θ
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】α２をΘで置換すれば、以下の式が得られ
る。これが斜行登坂する際の斜行角度θの条件である。
（請求項１７） ｓｉｎ Θ／ｓｉｎ α１ ≦ ｃｏｓ θ
る。これが斜行登坂する際の斜行角度θの条件である。
（請求項１７） ｓｉｎ Θ／ｓｉｎ α１ ≦ ｃｏｓ θ
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５２】傾斜角度の検知手段から得られる斜面の最
大傾斜α１と、実験等で既知の移動体の限界登坂角度Θ
から上式を満たす値斜行角度θだけステアリングで曲げ
て登坂すれば、急斜面でも少しずつ登ることができる。
大傾斜α１と、実験等で既知の移動体の限界登坂角度Θ
から上式を満たす値斜行角度θだけステアリングで曲げ
て登坂すれば、急斜面でも少しずつ登ることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図８】平坦、登坂、降坂時の位置可変ボードの位置制
御
御
Claims (18)
- 【請求項１】 整地移動用の半径Ｒの動輪と、動輪の回
転軸を軸芯として回転する曲面ボードと、曲面ボードの
回転半径Ｒ’を変化させる回転半径変化手段とを有する
ことを特徴とする不整地の移動機構。 - 【請求項２】 回転半径変化手段において、曲面ボード
の回転半径Ｒ’を０．９Ｒ＜Ｒ’≦Ｒの範囲に固定する
曲面ボード固定手段を有することを特徴とする請求項１
の不整地の移動機構。 - 【請求項３】 複数の曲面ボードを有し、それらが回転
軸に対し軸対称に配置されている請求項１の不整地の移
動機構。 - 【請求項４】 曲面ボードの回転半径変化手段が、緩衝
機構を備えた伸縮スポークで構成されている請求項１の
不整地の移動機構。 - 【請求項５】 緩衝機構を備えた伸縮スポークが、流体
シリンダで構成されている請求項４の不整地の移動機
構。 - 【請求項６】 曲面ボードの回転軸側の面に、不整地要
素をプッシュするパドル状プッシュ板を有する請求項１
の不整地の移動機構。 - 【請求項７】 パドル状プッシュ板の板面が、回転最下
点で移動方向に概ね垂直となるよう取り付けられている
請求項６の不整地の移動機構。 - 【請求項８】 半径Ｒの動輪に、回転軸から放射状に貫
通する孔が開けられ、曲面ボードと回転半径変化手段
が、前記貫通孔を用いて取り付けられている請求項１の
不整地の移動機構。 - 【請求項９】 半径Ｒの動輪の回転軸が延長されてお
り、曲面ボードと回転半径変化手段が、前記動輪回転軸
の延長部分に取り付けられている請求項１の不整地の移
動機構。 - 【請求項１０】 曲面ボードと回転半径変化手段が一体
化されていて、その一体化ユニットごと半径Ｒの動輪に
着脱可能な着脱手段を有する請求項１の不整地の移動機
構。 - 【請求項１１】 半径Ｒの動輪が、回転方向にセパレー
タによって複数のサブユニットに分割固定されていて、
曲面ボードと回転半径変化手段が、サブユニット間の空
隙部分に取り付けられている請求項１の不整地の移動機
構。 - 【請求項１２】 整地移動用の半径Ｒの動輪と、動輪の
回転軸を軸芯として回転する曲面ボードと、曲面ボード
の回転半径Ｒ’を変化させる回転半径変化手段と、変化
の制御手段と、不整地表面の傾斜あるいは凹凸状態を測
定する傾斜・凹凸検知手段ないしは、移動体の部分線と
水平線とのなす角を測定する姿勢角検知手段とを用い、
不整地表面の傾斜・凹凸の検知量、ないしは移動体の姿
勢角の検知量にもとづいて、移動中の移動体の振動を防
止する、ないしは移動体の姿勢を適正化するために曲面
ボードの回転半径Ｒ’を変えることを特徴とする不整地
の移動方法。 - 【請求項１３】 移動体の部分線が、動輪の回転軸芯
線、あるいは相異なる動輪回転軸芯線上の点同士を結ん
だ直線である請求項１２の不整地の移動方法。 - 【請求項１４】 移動体の姿勢の適正化が、移動体部分
線と水平線とのなす角度をより小さくなし、移動体をよ
り水平に近づけるよう曲面ボードの回転半径Ｒ’を変え
ることである請求項１２の不整地の移動方法。 - 【請求項１５】 不整地表面の凹凸状態の検知手段が、
曲面ボードが接地する不整地面上の障害物の高さを測定
するセンサーであり、曲面ボードの回転半径Ｒ’を前記
障害物高さに応じて変えることで不整地面上の障害物と
の接触による振動、傾斜を防止することを特徴とする請
求項１２の不整地の移動方法。 - 【請求項１６】 不整地表面の最大傾斜α１が、移動体
の登坂限界角度Θ以上の傾斜である場合（α１＞θ）、
不整地の最大傾斜角方向に対し、斜行角度θをなすよう
に斜めに斜行して登坂する姿勢となすことを特徴とする
請求項１２の不整地の移動方法。 - 【請求項１７】 斜行角度θが、sin θ／sin α１ ≦
cos θを満たす値であることを特徴とする請求項１６の
不整地の移動方法。 - 【請求項１８】 斜行角度θの斜行登坂が、前進斜行と
後退斜行を一定時間ないしは一定距離ごとに繰り返すス
イッチバック式登坂であることを特徴とする請求項１６
の不整地の移動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9158256A JPH115401A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 不整地の移動機構および移動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9158256A JPH115401A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 不整地の移動機構および移動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH115401A true JPH115401A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15667660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9158256A Withdrawn JPH115401A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 不整地の移動機構および移動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH115401A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101844483A (zh) * | 2010-05-17 | 2010-09-29 | 北京航空航天大学 | 一种可变直径轮腿复合式轮结构 |
| CN104401184A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-11 | 梁惠斌 | 多功能组合驱动轮 |
| US20170197460A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | Yaqoub Yousef Hussain Alyousefi | Auxiliary drive mechanism for motor vehicle |
| CN108621682A (zh) * | 2018-07-08 | 2018-10-09 | 胡俊 | 一种可在沙地行驶的轻质小车 |
| CN108638018A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-10-12 | 宁波科邦华诚技术转移服务有限公司 | 一种自适应行走机器人 |
| CN108715200A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-10-30 | 边英卓 | 具有可变直径轮体的平衡车及该平衡车控制模块 |
| CN110340863A (zh) * | 2018-04-08 | 2019-10-18 | AIrobot株式会社 | 自主移动搬运机器人 |
| CN110356167A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-10-22 | 燕山大学 | 可变轮径的变形轮 |
| CN110497994A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-26 | 西南交通大学 | 多地形独轮电动平衡车 |
| CN112223951A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-15 | 燕山大学 | 一种多路况可变形行走车轮 |
| CN113460335A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-10-01 | 吉林大学 | 一种主动悬架式星球车爬坡方法 |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP9158256A patent/JPH115401A/ja not_active Withdrawn
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101844483A (zh) * | 2010-05-17 | 2010-09-29 | 北京航空航天大学 | 一种可变直径轮腿复合式轮结构 |
| CN104401184A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-11 | 梁惠斌 | 多功能组合驱动轮 |
| CN104401184B (zh) * | 2014-11-14 | 2020-02-14 | 梁惠斌 | 多功能组合驱动轮 |
| US20170197460A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | Yaqoub Yousef Hussain Alyousefi | Auxiliary drive mechanism for motor vehicle |
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| US11839981B2 (en) | 2018-04-08 | 2023-12-12 | Airobot Co., Ltd. | Autonomous moving transfer robot |
| JP2021517076A (ja) * | 2018-04-08 | 2021-07-15 | AIrobot株式会社 | 自律移動搬送ロボット |
| CN110340863B (zh) * | 2018-04-08 | 2023-02-17 | AIrobot株式会社 | 自主移动搬运机器人 |
| CN108638018A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-10-12 | 宁波科邦华诚技术转移服务有限公司 | 一种自适应行走机器人 |
| CN108715200A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-10-30 | 边英卓 | 具有可变直径轮体的平衡车及该平衡车控制模块 |
| CN108621682B (zh) * | 2018-07-08 | 2022-07-08 | 胡俊 | 一种可在沙地行驶的轻质小车 |
| CN108621682A (zh) * | 2018-07-08 | 2018-10-09 | 胡俊 | 一种可在沙地行驶的轻质小车 |
| CN110356167A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-10-22 | 燕山大学 | 可变轮径的变形轮 |
| CN110497994A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-26 | 西南交通大学 | 多地形独轮电动平衡车 |
| CN112223951B (zh) * | 2020-10-20 | 2021-12-07 | 燕山大学 | 一种多路况可变形行走车轮 |
| CN112223951A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-15 | 燕山大学 | 一种多路况可变形行走车轮 |
| CN113460335A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-10-01 | 吉林大学 | 一种主动悬架式星球车爬坡方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |