JPS5973372A

JPS5973372A - 走行体

Info

Publication number: JPS5973372A
Application number: JP58144562A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Takano; 高野　政晴
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-08-08
Filing date: 1983-08-08
Publication date: 1984-04-25

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は階段の昇ＰｊＰ、障害物の乗越性が”Ｊ　ｉｉ
Ｒな走行体に関する。

最近、原子炉格納容器等大の立木が好壕しくない環境で
機器の点検監視、保守、修理等の各種作業をなす場合に
は、作業者に代って遠１５′＋ｊ　４・ψ作によシこれ
ら作業をなすことのできるロア１ポツトを使用すること
が試みらノＩ、ている。このようなロボットは一般に原
子炉格Ｉ４１３簑器内身を自由に定行し得る走行体に点
検監視等の各ｆΦ作茅をなす作業用機器を搭載して構成
される。ところで原子炉格納容器内には狭い空間に多く
のｌ＆　’ｔ！：４が収容されておシ、このようなロボ
ットが走行すべき路面は複雑でありかつ途中に多くの階
段や障害物がある。このため、この上うなロボ。

トを実用化するには階段を自由に昇降し、また障害物を
自由に乗越える走行イ本が必要となる。

このような走行体としてはクローラ形走イ）（ｅ＞　ｉ
、’ｕ。

を備えたものが考えられるが、クローラ形のものでは階
段の昇降や障害物の東越智の能力にＩＸｊφ界があった
。壕だ、複数の脚全備えたいわゆる走行形の走行体も開
発されている。このような走行形の走行体は階段の昇降
や障害物の乗越等の能力は犬であるが、脚の構造やその
駆動機＋：Ｉｔが複雑となり、甘だ脚の作動制御に多く
の情報を必要とし、脚の制御機構もきわめて複雑になる
等の不具合があった。

本発明は以上の事情にもとづいてなでれたもので、その
目的とするところは階段の昇降、ｉ庫害物の乗越等の能
力が大であるとともに構造が簡単でかつ制御の容易な走
行体を得ることにある。

以下本発明ケ図面に示す一実施例に従って説明する。こ
の一実施例は原子炉格納容器内の機器を点検監了見する
ものである。図中１は車体であって、この車体１上には
たとえばテレビカメラ２等の監視用機器が搭載されてい
る。そして、この車体１の前端部および後端部にはそれ
ぞｔＬ左右一対ずつ、合計４個の回転アーム体重・・・
が取付けられている。これらの回転アーム体重・・・は
回転軸４・・・によって垂直面内で自由に回転できるよ
うに車体１に取付けられている。そして、これらの回転
アーム体重・・・にばそれぞｔＬ回転中心よシ放射状に
突設された３本のアーム部、５・・・が設けら１２てい
る。そして、これらアームＭ＋、　５・・・の先端部に
はそれぞれｆｊ輪６・・が車軸７・・・Ｃてよって回転
自在に取付けられている。そして、上記回転アーム体ｌ
・・・の回転中心■（にも車輪６が回転自在に取付けら
れている。

車体１内には上記回転アーム部、１．　、？・・・をそ
ｔしぞれ回転１駆動し、また任意の位ＩＦ−４に固定で
きる回転アーム体駆動機構旦・・・および上記車輪６・
・・忙回転アーム体Ｌ・・・の回転とは独立して回＋１
ｉ　１ｆｆｉ　ＩＩＩＪする車輪駆動機構ヱ・・・が、
ｔＱけら）１．ているＯこノシら回転アーム体駆動伽構
Ａ・・・および車輪駆動機構Ｌ・・・は各回転アーム体
ｌ・・・についてそれぞｉし同様の構成のものが設けら
れてお−リ、以−ト記３図を参照して１個の回転アーム
体重についての回転アーム体駆動機Ｍ８および車輪組Ｍ
＜Ｉｊ枳構ユの構成を説明する。１０は回１１）、アー
ノ・体庁、ｄｉυ１゜ｔ、４構亙の、！（Ｋ動モータで
あって、その回転軸１１歯車１２が取イ１けられておシ
、この歯車１２は回転アーム体ｌの回ｒＰｒｉ軸４に取
１・１けられた歯車１３にｕ、（１合している。そして
この駆動モータ１０は正転および逆転が可能であり、−
またブレーキ機器を内蔵しており、上記回転アーム体重
を正転および逆転するとともにこの回転アーム体旦の回
転を任意の位置で固定できるように構成されている。な
お、ｊ−記１１」動モータ１０としてはクラッチ機構全
内蔵したモータを数句けてもよい。また１４は屯輪駆動
砿構ヱの駆動モータでおって、その回転軸１５には歯車
１６が取付けられており、この歯車１６は駆動軸１７に
取付けら几た歯車〕８に噛合している。そしてこの駆彫
り軸１７は前記回転アーム体重の回転軸４内をこれと同
心に回転自在に貫通している。そしてこの駆動軸１７（
・よ回転アーム体ｌのアーム部、５内に設けられた歯車
列１９’ｒ介してアーム部５の先端部に取付けられた車
輪６の車軸７に連結さｔＬでいる。＝！た１、この＠動
軸１７の先端部は回転アーム体３０回転中ＪＬ＞部に取
付けらシした車＃’ｉｉｉ　６と直結している。駆１１
ＩＩＪモータノ４は正転および逆転が可能なもσ）で　
車−１ｉ、ｊ　６　ｆ正転および逆転することができる
ように構成てれている。

また、前記車体１内Ｋ（＝よ走行制御機構２０が設けら
れている。この走行１１制御磯構２θはたとえば車輪６
・・・に作用する荷重の変化から車輪６・・・の浮き上
ｆ）ｆ検出し、また車輪６・・・に作用する衝撃やトル
クの変化から車も「４．６・・・が階段や障害物の側面
に衝突したことを検吊し、こね、らのイ）￥報をもとに
して各回転アーム体重・・・および車１．１１ｉ６・・
・の回転を制御するように借成さｉｔでいる。

次に上記一実施例の動作ケ説明する。−まず、平坦な路
面２１金走行する場合には第４１￥１に示す如く各回転
アーム体重・・・のアーム部５の先ψｌ′１．１部に取
付けられた車輪６のうち２個の車軸６・・全接地させ、
各回転アー　ム体旦の回転は固定せず自由に回転できる
ようにしておく。そしてＩＨ中１．、ｉ６・・・を駆動
機構互によって回転させ、前Ｈ（ｆ；　　後退をおこな
う。この場合、各回転アーム体３　・は自由に回転でき
るので路面に多少、（Ｄ凹凸があっ−Ｃもこれら回転ア
ーム体ｌ・・・が回動することによシ常に２個の車輪６
・・・を確実に接地させておくことができ、安定した走
行ができる。また、第５図に示す如く路面２１′が傾斜
していても回転アーム体旦が回動し、常に２個の車輪６
・・・を接地させておくことができる。次に階段を昇降
する場合や障・書物を乗越える場合の動作ケ第６図ない
し第１０図を参照して説明する。なお、上記第６図ない
し第１０図では説明を容易にするため１個の回転アーム
体旦のみ？模式的に示すものであるが、４個の回転アー
ム体旦・・・はいずれも同様に動作するものである。ま
ず階段を昇る場合を第６図（、）〜（ｅ）を参照して説
明する。

路面を走行していた走行体が階段２２の位置まで来ると
前方に位置する車輪６ａが第６図（ａ）に示す如く第１
段２２ａの−ＩＩＪｌｌ面に衝突する。そして、この状
態は車輪６ａに作用した衝撃、車輪６ａの停止やトルク
変化等により走行制御機構２θで検出され、回転アーム
体重が１駆動機構８によって正回転する。し°たがって
回転アーノ・体３・は上記車輪６ａｆ中心として上方Ｇ
・ζ回動し４１６図（ｂ）に示す如く車輪６ｂが第１段
２　’２　ａの上面に当接する。そしてさらυこ回転ア
、−ム（４Ｃ、？’を回転させるとこの回転アーム体旦
は第１　Ｆ４２２　ａの上面に当接した車輪６ｂを中！
シ・とじて−上方（・こ回動し、第６図（Ｃ）に示す如
くらも１段２２ａの」二重で上昇する。なお、上記の如
く回転アーノ、１本立を回転させる場合、車輪１１５　
ａ、　６ｈ＋　６’　ｃ　ｒ６ｄに大きな正回転トルク
を与えておくと回転アーム体主に大きな逆転方向の反動
トノトりが′１−じ、また車輪６　ａ　）　＃ｂ　、、
６　ｃ　、　６　ｄ　ｆ　倣％ｊＪ＜態としておくと車
輪６ａ　、６ｂが後方に転動してしまっため、各車輪６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにはわずかの正回転トルク金与え
ておく。次（で回転アーム体ｌが１２００回転したらそ
のｌ！］、ｌ　’Ｎｉを停止するとともにこれを回転不
能に固１ビし、車輪１！ｉ　８　＋　６ｂ　ｒ　６０　
＋　６ｄヶ正回転芒せ、第１段２２ｇの上面の上音走行
させる。そして、ε（５６図（ｄ）に示す如く車輪６ｂ
が第２段２２　ｈ　ＬＪ）　ｌｉ！ｉｌ而に衝突すると
走行：則御機構２０がこれ全検出して前記と同様υζし
て回転アーム体１号回転させてこの第２段２２ｂの上ま
で昇る。以下同様にして一段ずつ階段２２を昇る。そし
て単６図（ｅ）にボす如く最上段２２ｎの上まで昇ると
車輪６ａＩ６ｂ＊６６＋６ｄ全回転して走行しても前方
の一屯輪６ａが次の段の側面に衝突しなくなる。そして
走行制御機構２０では回転アーム休３の回転全固定し、
車輪６ａ、６　ｂ　、６ｃ、６ｄ−を回転して走行させ
たのち所定の距離だけ走行しても沖２輪６ａ、６ｂ、６
ｃが衝突しない場合には階段を昇り切ったものと判定し
１、回転アーム°体Ｊの固定全解除し、平坦路面の走行
状態とする。１だ、階段２２′のピッチが小石な場合に
は第７図（ａ）に示す如く回転アーム体迭ヲ回転させた
場合、次の車輪６ｂか第１段２２′ａの上面に当接ぜず
、第２段２２′ｂの側面に当接する場合がある。この場
合車輪６　ａ　ｈ　６ｂ　＊　６　ｃ　、６　ｄに与え
られている回転トルクは比較的小さいので、回転アーム
体Ｊの回ｋ　ｌ・ルクおよび車体１の重量が車輪６ａ、
６ｂめ正回転トルクに打ち勝ち、回転アーム体；？　ｔ
／′Ｊ回転ケ続け、車φＩｊ５６Ｑは逆回転しながら後
退し、寸だ車軸＋ｉ　ｈ　ｋ、Ｊ、’第２段２２′ａの
佃１面に沿って逆回転しながら下降し第７図（ｂ）に示
す如く第１段２２′ａの上面に当接する。したがってこ
のように階段２２′のピッチが小さな場合であってもこ
ｆｌ、　’ｉ昇ることができる。次に階段ケ下降する場
合の動作を距８図（ａ）〜（ｅ）を巷間して説明する。

才ず、加：、’　）１　ｒノｌ　（ａ）−１でノドす如
＜　ｉ１行体が階段２３のに１件で階ると１１１１力の
車軸６ａが浮き上る。イーし、て、この車Ｉｉ扁６λに
作用する１４１班の変化等により、走行＋ｌｌＩ　ｒｕ
ｌ　（％構２０がこの車輪６ａが浮き上ったこと４４・
配出し、回転アーム体重ヲ制御しつつ正回転σせ、−１
また後側の車輪６ａが第１段２３ａから落ちないように
車輪６ａ、６ｂ、６Ｃ，６ｄｆ逆回転させる。したがっ
て第８図（ｂ）に示す如く一車鴨ｉ６ａは下降し、第２
段２３ｂの上面に）汐地−「る。そしてこの車輪６ａが
ｒＡ２第２段２？　ｂの土面ＶＣｙ；″地するとこの車
輪６ＦＬは逆回転している（１）で第８図（ｃ）に示す
如く第１段２３ｈの側面に押し付けられてこの第２段２
３ｂから落下することが防止される。そ１〜で、第８図
（ａ）　ＶＣ示す如く回転アーム体１が１２０’回転し
た状態で走行制御機構２θＫ　、ｊニジ前方に位置した
車輪６ｂが接地したか否かが確認式れる。そして、この
車輪６ｂが接地し°Ｃいない場合には階段２３が続いて
いるものと判定して上記と同様の動作を娩け、一段ずつ
階段２３全下降する。そして、第８図（ｅ）に示す如く
最下段２３ｎｆ：降シると回転アーム体重が１２０’回
転した場合に前号の車輪６ａが接地する。したがって走
行制御機構２０でこの状態全検出し、階段２３を降りた
ものと判定して回転アーム体重の回転を自由回転状態と
し、また車輌６ａ＊６ｂ、６ｃｋ正回転させて平坦路面
の走行状態とする。また、階段２３′のピッチが小さい
場合には第９図（ａ）に示す如く回転アーム体重が正回
転して前方の車輪６ＩＬが下降してもこの車ｉｉ７６　
ａが第２段２３′ｂの上面に接地せず第２段２３′ｂの
側面に当接する場合がおる。このような場合には車輪６
ａ、６ｂ、６ｃｒ６ｄの逆回転のトルク全走行体の重ｆ
＃ニよりこの車輪６ａｋこ加わる正回転トルクより小さ
くしておけばこの車輪６ａは第２段２３／ｂの４１１面
に７０って正回転しながら下降し、単９図（ｂ）に示す
如く第３段２３’ａの上面に接地するので前述と同様に
この階段２３′ヲ下降することができる。次に障害物を
乗越える場合全第１０図（ａ）〜（ｇ）ケ沙１ｉｊ４し
て説明する。まず前方の車輪６ａが第１０図（ａ）に示
す如く障害物２４の（ｌ（！１面に衝突すると＾１ｊ述
の階段を昇る場合と同様に回転アーム体重が正回転し、
第１０図（ｂ）に示す如く車輪６ｂが１′？Ｆ害物２４
の上面に当接する。そして埴らに回転アーム体ｌは正回
転を続け、第１（）図（ｃ）に示す如く回転アーム体１
が１２０’回転して障害物２４の上に乗ったらこの回転
アーム体重の回転を停止するとともにこの回転全固定し
、車輪６ｍ、６ｂ、６ｃ、６ｄｆ正回転させて回転アー
ム体互全前進させ、第１０図（ｄ）に示す如くこの回転
アーム体３ｆ障害物２４上に完全にｉｌ＋１．萌る。そ
してさらに前進全組け、障害物Ｊ２４の反対側せで来る
と前方に位１浴する車輪６ｂが第１０図（、）に示す如
く浮き上る。そして、前述した階段を下降する場合と同
様に走行動ｆｔ１機構２０によってこの状態が検出され
、車輪６ａ。

６ｈ、６ｃ、６ｄが逆回転されるとともに回転アーム体
互が制動されつつ正回転する。したがって前方の車輪６
ｂは下降して単１０図（ｒ）に示す如く接地する。ぞし
てさらに回転アーム体ユが回転し、第１０図（ｇ）に示
す如く１２０°回転した状態で前方に位置した車輪６ｃ
が接地すると走行制御機構２０がこの状態を検出し、障
害物２４を乗越したものと判定して回転アーム体重の回
転を停止して自由に回転し得るようにし、捷だ車輪６ｈ
、６ｂ、６ｅ＊６ｄｆ正回転させて平坦路面の走行状態
とする。

また、障害物が小さい場合には前方の車輪６ａが障害物
の側面に衝突すると回転アーム体重が正回転するが、第
１１図に示す如く回転中心部の車輪６ｄが障害物２４′
の上面に当接して乗越える。

したがってこの−実施例のものは平坦路面の走行はもと
より斜面および１皆段の昇降、障害物の乗越等をおこな
うことができ、あらゆる伏ν１；の路面全走行すること
ができる。そして、この一実施例のものは乗越えられる
段差の最高の品さＨは回転アーム体３のアーム部５中の
半径ｒＲ１車情６・・・の半径ｆｒとすると第１２図に
示す如く □＝ｒ　＋　Ｒ＋　ｘ　　　　　　　　　　　・・・・
・・（１）となる。そして、ｘ　＝　ＲＳｉｎ　３０’−ｒ　　　　　　　　　　−
−（２）であるからＨ＝３＝Ｒ２・・・・・・（３）となる。この走行体が南段青を昇降中に下方に転句１し
ないためには、第１３図に示す如く下方の回転アーム体
ｌの中心から重心Ｇ−ｉでの水平方向の距＃ｉ１．をＬ
ｘ、回転アーム体重の中心から重心Ｇまでの尚さをＬｙ
ｌ箪体の１明きをθとすノＬにＬ　”　Ｌｘ　ｃｏｓθ
−Ｌｙｓｌｎθ）　Ｒ・・・・・・（４）とすればよい
。したがって予想される最大の傾き角θに対して上目己
（４）式全満足する範囲でアーム部５０半径Ｒを大きく
すれば乗越えられる段差の高さを大さくすることができ
、階段の昇降や障害物乗越の能力がきわめて犬となる。

また、この−央適例のものは回転アーム体３・・・のア
ーム部５・・・の先端部と回転中心部に車輪６・・・を
設けただけのもので構造が簡単であり、しかも回転アー
ム体重の回転中心部に車輪６ｄがあるので回転アーム体
ｌ・・・の回転軸４・・・が階段や障害物の角に当って
破損することもない。また回転アーム体重・・・と車輪
６・・・の回転ｔ−匍ｊ御するだけであらゆる走行状態
に対応でき、制御も容易である。゛また、この一実施例
のものは車輪６・・・の衝突や浮ＬＯによって走行路面
の状態を検出するようにしたので、走行路面の状１ｇ４
２検出する機構も簡単となるものである。

なお、本発明は上記の一実施例には限にされない。

たとえば回転アーム体のアーム部は必ずしも３本に限ら
ず、４本以上であってもよい。

また、走行制御機構は必ずしも昆輸の衝突や浮き上りに
よって走行路面の状態を検出するものに限らず、その他
超音波や光学的な検出手段によって走行路面の状態勿検
出するものであってもよい。

さらに回転アーム体駆動磯構や車輪駆動機構等の構成も
必ずしも上記のものに限定されない。

さらに本発明は原子炉格納容器内の点検監視用の走行体
に限らず、その他無人工場内の機器の保守点検用の走行
体、さらには身体障害考用の車椅子などの走行体一般に
通用できるものである。

上述の如く本発明は３本以上の放射状に配置されたアー
ム部金有する回転アーム体を車体に回転自在に取付け、
またこれらアーム部の先端部と回転中心部にそれぞれ車
輪を設け、この回転アーム体と車輪とをそれぞれ独立し
て駆動する回転アーム体駆動機構と車輪駆動機構を設け
、走行制御機構によって走行路面の仏螺孕検出し、これ
に対応して回転アーム体と車輪の回転を制御し、階段の
昇降や障害物の乗越等をなすものである。したがってこ
のものはアーム部の半径を大きくすれば乗越えられる段
差を太きくすることができ、階段の昇降や障害物の乗越
等の能力がきわめて大きく、また構造も簡単で制御も容
易である等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は側面図、第２
図は平面図、第３図は第１図の１ｌＩ−■腺に沿う断面
図、第４図は平坦路面を走行する状態を示す側面図、第
５図。よ傾斜した路面を走行する状態を示す側面図、第
６図（ａ）〜（ｅ）／Ｉｉ階段を登る状態全模式的に示
す図、第７図（ａ）　、　（ｂ）はピッチの小さな階段
を登る状態を模式的に示す図、第８図（＆）〜（ｅ）は
階段全下降する状態を模式的に示す図、稟９図（ａ）　
ａ　（ｂ）はピッチの小さな階段を下降する場合′ｆ：
模式的に示す図、第ｉ。図（ａ）〜（ｇ）は障害物を乗越す状態全模式的に示す
図、第１１図は小さな障害物を乗越す状態を模式的に示
す図、第１２図はアーム部の半径と登り得る段差の高さ
との関係を説明する図、第１３図に階段昇降中に転ｔ！
Ｉ　Ｌないための重心とアーム部半径との関係を説明す
る図である。１・・・車体、互・・・回転アーム体、４・・・回転軸
、５・・・アーム部、６・・・車輪、乙・・・車軸、互
・・・回転アーム体駆動機構、９・・・車輪駆動機構、
２θ・・・走行制御機構。、出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第３図第４図第５図第６図（ａ）　　　　　　　　　　（ｂ）（ｃ）　　　　　　　　　　（ｄ）第６図（ｅ）第７図第８（ａ）（Ｃ）Ｃ図（ｂ）（ｄ）第８図（ｅ）第９図（ａ）　　　　　　　　　（ｂ）第１０図（ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ）　　　　　　　　　　　（ｄ）第１０図（ｅ）　　　　　　　　　　（ｆ）（９）第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車体と、この車体に回転自在に取付けられるとと
もに回転中心より放射状に突設された３本以上のアーム
部金有する回転アーム体と、この回転アーム体のアーム
部の先端部と回転中心部にそれぞれ回転自在に取付けら
れた車輪と、上記回転アーム体を回転駆動する回転アー
ム体駆動機構と、上記重輪を上記回転アーム体の回転と
は独立して回転駆動する車輪駆動機構と、走行路面の形
状に対応してよｉ己回転アーム体および車輪の回転を制
御する走行制個ｊ機購とを具イ１１１Ｉシたことを特徴
とする走行体。
（２）前記制御機構は前記車輪の障害物への衝突、車輪
の浮き上が９によシ前記走行路面の状態を判定するもの
でおることに％徴とする前記特許ｈ１′４求の範囲第１
項記載の走行体。