(57)【要約】【課題】段差及び斜面等の障害物がある不整地を走行する際に、走行移動体の車輪の駆動力を制御することによって、走行移動体の重心位置を変化させる。【解決手段】走行移動体１００は、前輪２１，２２及び後輪３１，３２と、前輪及び後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前輪及び後輪を懸架する懸架機構１３，１４と、車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構９７と、前輪を駆動する前輪駆動部７１，７２と、後輪を駆動する後輪駆動部７３，７４と、前輪駆動部及び後輪駆動部を制御するとともに、車輪間隔を増減するように、前輪駆動部が前輪に加えるトルクと、後輪駆動部が後輪に加えるトルクとを異ならせる制御部９５とを備える。【選択図】図２
2020135622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪及び後輪と、
前記前輪及び前記後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前記前輪及び前記後輪を懸架する懸架機構と、
前記車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構と、
前記前輪を駆動する前輪駆動部と、
前記後輪を駆動する後輪駆動部と、
前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部を制御するとともに、前記車輪間隔を増減するように、前記前輪駆動部が前記前輪に加えるトルクと、前記後輪駆動部が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる制御部とを備える、走行移動体。
【請求項２】
前記後輪は、第１後輪及び第２後輪を含み、
前記懸架機構は、前記第１後輪を懸架する第１リンク機構と、前記第２後輪を懸架する第２リンク機構とを有する、請求項１に記載の走行移動体。
【請求項３】
前記第１リンク機構及び前記第２リンク機構に連結され、前記第１リンク機構及び前記第２リンク機構の一方が上昇するときに、他方を相対的に下降させるシーソー機構をさらに備える、請求項２に記載の走行移動体。
【請求項４】
前記重心移動機構は、前記車輪間隔の増減に連動して回転するように前記懸架機構に接続されたシャフトと、前記シャフトに接続されたデファレンシャルギヤとを有している、請求項１から３のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項５】
前記重心移動機構は、前記車輪間隔の増減に連動して回転するように前記懸架機構に接続されたギヤと、前記ギヤに噛み合うサイドギヤと、前記サイドギヤに接続されたシャフトと、前記シャフトに接続されたギヤとを有している、請求項１から３のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項６】
前記制御部は、前記前輪を障害物に乗り上げる際に、前記重心位置が基準位置よりも後方に位置するように、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部が加えるトルクをそれぞれ制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項７】
前記制御部は、前記後輪を障害物に乗り上げる際に、前記重心位置が基準位置よりも前方に位置するように、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部が加えるトルクをそれぞれ制御する、請求項１から６のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項８】
前記制御部は、前記前輪を障害物から降ろす際に、前記重心位置が基準位置よりも後方に位置するように、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部が加えるトルクをそれぞれ制御する、請求項１から７のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項９】
前記制御部は、前記後輪を障害物から降ろす際に、前記重心位置が基準位置よりも前方に位置するように、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部が加えるトルクをそれぞれ制御する、請求項１から８のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項１０】
前記懸架機構に接続されたスプリングをさらに備え、
前記スプリングは、前記前輪及び前記後輪が互いに近づく方向に張力を加える、請求項１から９のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項１１】
前記車輪間隔を計測する計測部をさらに備え、
前記制御部は、前記計測部から取得した前記車輪間隔に基づいて、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部を制御する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の走行移動体。
【請求項１２】
前輪及び後輪と、前記前輪及び前記後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前記前輪及び前記後輪を懸架する懸架機構と、前記車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構と、前記前輪を駆動する前輪駆動部と、前記後輪を駆動する後輪駆動部と、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部を制御する制御部とを備える走行移動体の制御方法であって、
前記制御部は、前記車輪間隔を増減するように、前記前輪駆動部が前記前輪に加えるトルクと、前記後輪駆動部が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる、制御方法。
【請求項１３】
前輪及び後輪と、前記前輪及び前記後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前記前輪及び前記後輪を懸架する懸架機構と、前記車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構と、前記前輪を駆動する前輪駆動部と、前記後輪を駆動する後輪駆動部と、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部を制御する制御部とを備える走行移動体の制御プログラムであって、
前記制御プログラムは、前記制御部に、前記車輪間隔を増減するように、前記前輪駆動部が前記前輪に加えるトルクと、前記後輪駆動部が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる、制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボット、天体探査ロボット、車輪型ロボット、及び車輪型移動体等を含む走行移動体、並びにその制御方法並びにその制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球以外の惑星を探査する目的で不整地を走行する走行移動体として、例えば、特許文献１には、宇宙探査用走行車が記載されている。この宇宙探査用走行車は、各車輪を個別に駆動する前後の走行用モータと、各走行用モータから夫々の車輪に至る動力伝達系に介装された差動装置とを備えている。そして、差動装置の出力軸に設けた減速大歯車に、当該減速大歯車により駆動されるように、搭載物を連結した伝達部材が係合されている。これにより、搭載物は、車体前後方向に移動自在に保持されている。
【０００３】
特許文献１に記載の宇宙探査用走行車の走行中においては、前後の走行用モータを互いに逆方向に回転させるため、差動装置の減速大歯車が回転しない。一方、不整地を走行するために重心位置を変化させる場合、前後の走行用モータを同じ方向に回転させる。これにより、差動装置において減速大歯車が回転するため、伝達部材が回動して搭載物が移動し、重心位置が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８３４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、段差を走行する場合、車体を段差に乗り上げさせるために、走行しながら重心位置を変化させることが考えられる。しかし、特許文献１に記載の走行移動体では、車輪を駆動しながら重心位置を変化させることができない。すなわち、重心位置を変化させるためには、前後の走行用モータの回転方向を異ならせる必要がある。そのため、重心位置を変化させるときには、前後の車輪がロック状態になる。したがって、車輪を駆動しながら重心位置を変化させることができない。
【０００６】
また、車輪型の走行移動体の懸架機構は、車輪の接地性向上及び走行振動の吸収を主たる目的としている。すなわち、この走行移動体においては、全ての車輪が接地することによって、駆動力をより確実に接地面へ伝達できる。そのため、不整地を走行する際には、各車輪に作用する荷重が重要となる。特に、段差及び斜面等の障害物を乗り越える場合、前輪が段差を乗り越える際には後輪に荷重を多く分配し、続いて後輪が乗り越える際には前輪に荷重を多く分配することが望ましい。しかし、このように荷重を分配するためには、車輪を駆動する駆動部以外に、荷重を分配するための駆動部が必要になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る走行移動体は、前輪及び後輪と、前記前輪及び前記後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前記前輪及び前記後輪を懸架する懸架機構と、前記車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構と、前記前輪を駆動する前輪駆動部と、前記後輪を駆動する後輪駆動部と、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部を制御するとともに、前記車輪間隔を増減するように、前記前輪駆動部が前記前輪に加えるトルクと、前記後輪駆動部が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる制御部とを備える。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る走行移動体の制御方法は、前輪及び後輪と、前記前輪及び前記後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前記前輪及び前記後輪を懸架する懸架機構と、前記車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構と、前記前輪を駆動する前輪駆動部と、前記後輪を駆動する後輪駆動部と、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部を制御する制御部とを備える走行移動体の制御方法であって、前記制御部は、前記車輪間隔を増減するように、前記前輪駆動部が前記前輪に加えるトルクと、前記後輪駆動部が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる。
【０００９】
本発明の一態様に係る走行移動体の制御プログラムは、前輪及び後輪と、前記前輪及び前記後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前記前輪及び前記後輪を懸架する懸架機構と、前記車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構と、前記前輪を駆動する前輪駆動部と、前記後輪を駆動する後輪駆動部と、前記前輪駆動部及び前記後輪駆動部を制御する制御部とを備える走行移動体の制御プログラムであって、前記制御プログラムは、前記制御部に、前記車輪間隔を増減するように、前記前輪駆動部が前記前輪に加えるトルクと、前記後輪駆動部が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる。
【００１０】
これにより、段差及び斜面等の障害物がある不整地を走行する際に、走行移動体の車輪の駆動力を制御することによって、走行移動体の重心位置を変化させることができる。その結果、不整地を走行しているときに、各車輪への荷重を任意に分配することができる。また、車輪の駆動力を制御する事によって、追加の駆動部を設けることなく前輪と後輪に荷重を分配できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る走行移動体の概略斜視図。
【図２】走行移動体の一部の概略平面図。
【図３】走行移動体の概略ブロック図。
【図４】重心位置の移動を説明する概略図であり、Ａは後傾状態を示し、Ｂは通常状態を示し、Ｃは前傾状態を示す。
【図５】昇り処理を説明する概略図であり、Ａは通常状態を示し、Ｂは後傾状態を示し、Ｃは前輪が乗り上げた状態を示し、Ｄは前進状態を示し、Ｅは前傾状態を示し、Ｆは後輪が乗り上げた状態を示し、Ｇは走行移動体が昇った状態を示す。
【図６】昇り処理のフローチャート。
【図７】降り処理を説明する概略図であり、Ａは通常状態を示し、Ｂは後傾状態を示し、Ｃは前輪が降りた状態を示し、Ｄは前進状態を示し、Ｅは前傾状態を示し、Ｆは後輪が降りた状態を示し、Ｇは走行移動体が降りた状態を示す。
【図８】降り処理のフローチャート。
【図９】障害物を把持する状態の説明図。
【図１０】第２実施形態に係る走行移動体の通常状態の説明図。
【図１１】走行移動体の一部の概略平面図。
【図１２】走行移動体の後傾状態の説明図。
【図１３】走行移動体の前傾状態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態において説明する寸法、材料、形状及び構成要素の相対的な位置は任意に設定でき、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された実施形態に限定されない。
【００１３】
なお、本明細書において、上下とは重力方向における上方向と下方向とにそれぞれ対応する。また、前後とは、走行移動体１００の走行方向における前方向（前進方向）と、当該前方向の反対方向である後方向（後退方向）とにそれぞれ対応する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１に示すように、走行移動体１００は、略直方体状の本体１０と、本体１０の下方に懸架されている前輪及び後輪とを備えている。具体的に、図１の走行移動体１００は、一対の前輪として第１前輪２１及び第２前輪２２を備え、一対の後輪として第１後輪３１及び第２後輪３２を備えている。なお、走行移動体１００は、前輪と後輪を備えていればよく、二つ若しくは三つ、又は四つ以上の車輪を備えていてもよい。例えば、走行移動体１００は、一つの前輪と、二つの後輪とを備えていてもよい。
【００１５】
後述するように、走行移動体１００は、走行方向に並んで配置された前輪と後輪に印加される駆動力（トルク）の差により、前輪と後輪との間の車輪間隔を増減できるように構成されている。さらに、走行移動体１００は、車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構９７（図３）を備えている。例えば、重心移動機構９７は、車輪間隔の変動と連動して重心位置を移動するように、後述するリンク機構と機械的に接続されている。代替的に、重心移動機構９７は、前輪及び後輪を懸架する懸架機構としての油圧システム、又はベルト及びプーリーを備える機構を介して重心位置を移動してもよい。
【００１６】
本体１０は、搬送する物品が搭載される荷台１１を有している。荷台１１に加えて又は荷台１１に代えて、本体１０には、農業用ロボット、探査ロボット、検査ロボット、ロボットアーム、及びコミュニケーションロボット等の装置が設けられてもよい。また、本体１０は、前輪及び後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前輪及び後輪を懸架する懸架機構として、リンク機構を備えている。このリンク機構は、前輪に連結された前リンクと、後輪に連結された後リンクを有している。具体的に、一対の前リンクは第１前リンク６１及び第２前リンク６２を有し、一対の後リンクは第１後リンク６３及び第２後リンク６４を有している。そして、第１前輪２１、第２前輪２２、第１後輪３１及び第２後輪３２は、それぞれ第１前リンク６１、第２前リンク６２、第１後リンク６３及び第２後リンク６４によって懸架されている。
【００１７】
また、走行移動体１００は、前輪を駆動する前輪駆動部として第１前輪駆動部７１及び第２前輪駆動部７２と、後輪を駆動する後輪駆動部として第１後輪駆動部７３及び第２後輪駆動部７４とを備えている。具体的に、第１前リンク６１、第２前リンク６２、第１後リンク６３及び第２後リンク６４のそれぞれに、第１前輪駆動部７１、第２前輪駆動部７２（図２）、第１後輪駆動部７３、及び第２後輪駆動部７４（図２）が取り付けられている。一例として、前リンク及び後リンクには、前輪駆動部及び後輪駆動部として機能する正転及び逆転が可能なモータが、取り付けられている。
【００１８】
具体的に、前輪駆動部及び後輪駆動部は、駆動軸（モータの回転軸）がリンクの延びる方向に沿って延びるように、各リンクに取り付けられている。これにより、駆動軸が前輪同士及び後輪同士の間に突出しない。そのため、前輪同士及び後輪同士の間において、駆動軸が障害物に接触することを抑制できる。各駆動部は、リンクに対して車輪とは反対側、すなわち内側に配置されている。そのため、図１においては、第２前輪駆動部７２及び第２後輪駆動部７４が図示されていない。代替的に、第１前輪駆動部７１を第１前リンク６１の後側に取り付け、第２前輪駆動部７２を第２前リンク６２の後側に取り付けてもよい。同様に、第１後輪駆動部７３を第１後リンク６３の前側に取り付け、第２後輪駆動部７４を第２後リンク６４の前側に取り付けてもよい。これにより、各駆動部は、前輪同士及び後輪同士の間に突出しない。そのため、前輪同士及び後輪同士の間において、各駆動部が障害物に接触することを抑制できる。
【００１９】
各駆動部と車輪との間に介在する回転伝達機構の一例として、各駆動部の出力軸には、出力軸とともに回転する駆動部側ベベルギヤが連結されている。そして、駆動部側ベベルギヤは、車輪側ベベルギヤと噛み合っている。この車輪側ベベルギヤは、車輪の回転軸とともに回転するように車輪の回転軸に連結されている。そのため、各駆動部が正転又は逆転すると、駆動部の回転方向に従って車輪にトルクが加わり、車輪が回転駆動される。これらのベベルギヤに代えて、回転伝達機構として、ベルト及びプーリーを備える機構を用いてもよい。また、各駆動部を前輪同士及び後輪同士の間に突出しないように取り付ける場合には、回転伝達機構としてウォームギヤを用いてもよい。
【００２０】
各駆動部は、対応する車輪を任意に駆動できる。すなわち、車輪には、それぞれ任意のトルクを加えることができる。例えば、整地を直進する場合、車輪が同一の回転数で回転するように各車輪に加えられるトルクが制御される。また、右旋回する場合、左側の車輪が右側の車輪よりも多く回転するように、左側の車輪に加えられるトルクが制御される。反対に、左旋回する場合、右側の車輪が左側の車輪よりも多く回転するように、右側の車輪に加えられるトルクが制御される。
【００２１】
図２は、走行移動体１００の一部、具体的には本体１０のカバーと荷台１１とを外した状態を示す平面図である。走行移動体１００は、重心移動機構９７の一部として、差動装置であるデファレンシャルギヤ５０を備えている。なお、一対のリンク機構である第１リンク機構１３及び第２リンク機構１４は、いずれも同様の構成を備えている。そのため、以下では第１リンク機構１３について説明し、第２リンク機構１４の説明は省略する。
【００２２】
第１リンク機構１３は、第１前輪２１及び第１後輪３１を懸架している。また、第１リンク機構１３は、シャフト５５に対して回転可能に連結された第１前リンク６１と、シャフト５５に対して固定された第１後リンク６３とを有している。すなわち、第１前リンク６１と第１後リンク６３とは、シャフト５５を介して相対的に回転可能に連結されている。また、第１前リンク６１及び第１後リンク６３は、それぞれの自重を釣り合わせるためのスプリング６５によって連結されている。このスプリング６５は、第１前リンク６１及び第１後リンク６３に接続されており、第１前輪２１及び第１後輪３１が互いに近づく方向に張力を加えている。なお、スプリング６５は、他の部材を介して第１前リンク６１及び第１後リンク６３に接続されてもよい。
【００２３】
代替的に、第１前リンク６１をシャフト５５に対して固定し、第１後リンク６３をシャフト５５に対して回転可能に連結してもよい。また、シャフト５５と同軸の軸部材をさら設けて、第１前リンク６１と第１後リンク６３とを当該軸部材を介して連結してもよい。第１リンク機構１３は、第１前リンク６１に対して第１後リンク６３が相対的に移動する際に、当該移動に連動してシャフト５５が回転すれば、他の構造を採用してもよい。例えば、シャフト５５と、第１リンク機構１３の回転軸とがギヤトレインを介して接続されていてもよい。
【００２４】
また、走行移動体１００は、不図示の複数の支持柱を介して荷台１１を支持する略矩形状の支持枠１５を備えている。さらに、走行移動体１００は、重心移動機構９７の一部として、車輪間隔の増減に連動して回転するように第１リンク機構１３の第１後リンク６３に接続されたシャフト５５を有している。また、重心移動機構９７は、シャフト５５に接続されたデファレンシャルギヤ５０を有している。このシャフト５５は、支持枠１５に設けられた軸受に挿入されており、支持枠１５に対して回転可能である。そのため、シャフト５５が回転しても、支持枠１５及び荷台１１は回転しない。なお、図１においては、シャフト５５が第１後リンク６３とともに回転するように固定されている。しかし、シャフト５５は、第１後リンク６３とともに回転する他の回転伝達部材（例えばギヤ）によって回転されてもよい。
【００２５】
差動装置として機能するデファレンシャルギヤ５０は、デファレンシャルケース５１と、デファレンシャルケース５１の外側に固定された一対のリングギヤ５２とを有している。また、デファレンシャルギヤ５０は、デファレンシャルケース５１に軸支された一対のピニオンギヤ５３と、デファレンシャルケース５１に軸支された一対のサイドギヤ５４とを有している。この一対のサイドギヤ５４のそれぞれには、シャフト５５が連結されている。なお、ピニオンギヤ５３は一つのみであってもよい。
【００２６】
第１前輪２１及び第１後輪３１の間の第１車輪間隔と、第２前輪２２及び第２後輪３２の間の第２車輪間隔とが減少し、一対のシャフト５５が同一方向に回転すると、ピニオンギヤ５３、デファレンシャルケース５１及びリングギヤ５２は、シャフト５５を中心に一体的に回転する。これにより、デファレンシャルケース５１が後方に傾くため、その質量に起因して、走行移動体１００の重心が後方に移動する。
【００２７】
第１車輪間隔と第２車輪間隔とが増加し、一対のシャフト５５が同一方向に回転すると、ピニオンギヤ５３、デファレンシャルケース５１及びリングギヤ５２は、シャフト５５を中心に一体的に回転する。これにより、デファレンシャルケース５１が前方に傾くため、走行移動体１００の重心が前方に移動する。代替的に、重心移動機構９７は、リングギヤ５２と噛み合ったスパーギヤに連結された回転部材をさらに有していてもよい。当該回転部材が後方に傾くことによって、その質量に起因して、走行移動体１００の重心を後方又は前方に移動させることができる。
【００２８】
一方、一対のシャフト５５が互いに異なる方向に回転すると、サイドギヤ５４と噛み合ったピニオンギヤ５３は、ピニオンギヤ５３の軸を中心に回転する。これにより、デファレンシャルケース５１とリングギヤ５２は回転しない。そのため、デファレンシャルケース５１の傾きは変化せず、重心位置が維持される。
【００２９】
走行移動体１００は、第１リンク機構１３の第１後リンク６３と、第２リンク機構１４の第２後リンク６４に連結されているシーソー機構８０を備えている。具体的に、シーソー機構８０の一端部８１は、第１後リンク６３に回動可能に支持されており、シーソー機構８０の他端部８２は第２後リンク６４に回動可能に支持されている。さらに、シーソー機構８０は、その中央に位置する回転軸を中心に回動可能である。これにより、第１後リンク６３及び第２後リンク６４と、シーソー機構８０とがリンク構造を構成している。
【００３０】
シーソー機構８０は、第１後リンク６３及び第２後リンク６４の一方が上昇するときに、他方を相対的に下降させる。すなわち、シーソー機構８０は、走行移動体１００が走行方向に直交する左右方向において傾くときに、重心位置が移動しないように維持する。例えば、シーソー機構８０によって、第１前輪２１、第２前輪２２、第１後輪３１、及び第２後輪３２のいずれか一つが上下方向に変位した場合、シーソー機構８０によって重心位置が維持される。
【００３１】
すなわち、第１後輪３１が障害物に乗り上げて第１後リンク６３が上昇すると、シーソー機構８０が中央の回動軸を中心に回動する。そして、シーソー機構８０の一端部８１が上昇して、他端部８２が下降する。そのため、シーソー機構８０に連結されている第２後リンク６４は、第１後リンク６３に対して相対的に下降する。その結果、第２後リンク６４に懸架されている第２後輪３２が上昇することはない。また、第１後リンク６３と第２後リンク６４とが反対方向に動くので、第１前リンク６１と第２前リンク６２も反対方向に動く。その結果、第１前リンク６１に接続されたシャフト５５と第２前リンク６２に接続されたシャフト５５とが互いに異なる方向に回転する。
【００３２】
そのため、サイドギヤ５４がピニオンギヤ５３を回転させ、ピニオンギヤ５３はピニオンギヤ５３の軸を中心に回転する。これにより、デファレンシャルケース５１とリングギヤ５２は回転しないため、重心移動機構９７による重心の移動が発生しない。すなわち、走行移動体１００が傾いたときに重心位置を維持するように、シーソー機構８０によるリンク機構の動きと、重心移動機構９７によるリンク機構の動きとが分離されている。同様に、中心対称に配置された第１前輪２１及び第２後輪３２と、第２前輪２２及び第１後輪３１との一方が乗り上げた場合も、重心移動機構９７による重心の移動が発生しない。
【００３３】
また、障害物に乗り上げた場合等、第１前リンク６１及び第２前リンク６２の一方が上昇すると、差動懸架機構として機能するシーソー機構８０によって、第１前リンク６１及び第２前リンク６２の他方が相対的に下降する。同様に、障害物から降りる場合等、第１前リンク６１及び第２前リンク６２の一方が下降すると、シーソー機構８０によって、第１前リンク６１及び第２前リンク６２の他方が上昇する。
【００３４】
図３に示すように、走行移動体１００は、第１車輪間隔を検知する第１間隔検知部９１と、第２車輪間隔を検知する第２間隔検知部９２とを備えている。一例として、第１間隔検知部９１及び第２間隔検知部９２は、前輪と後輪との間の距離を検知するセンサである。また、走行移動体１００は、車輪間隔を計測する計測部９３を備えている。計測部９３は、第１間隔検知部９１及び第２間隔検知部９２が検知した前輪と後輪との位置に基づいて、第１及び第２車輪間隔を計測する。
【００３５】
さらに、走行移動体１００は、回転速度検知センサ、回転数検知センサ、角速度センサ、加速度センサ、重量センサ、障害物センサ、車輪速センサ、接触検知センサ、傾斜センサ、及びカメラ等を含む検出部９４を有している。一例として、検出部９４は、走行移動体１００に近づく段差などの障害物の画像、障害物までの距離、及び走行移動体１００の移動速度等を検出する。そして、検出部９４は、取得した情報及び画像を制御部９５に送信する。さらに、検出部９４は、障害物との接触を検出し、接触検出信号を制御部９５に送信してもよい。また、走行移動体１００は、各電気部品に電力を供給する不図示の電源を有している。
【００３６】
また、走行移動体１００は、コンピュータとしての制御部９５と、記憶部９６を備えている。一例として、制御部９５はプロセッサであり、記憶部９６は制御プログラムを記憶したメモリである。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、又はＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であり、メモリに記憶されたプログラムに基づいて、装置全体を制御すると共に、各種処理についても統括的に制御する。また、メモリは、プロセッサが動作するためのシステムワークメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）、並びにプログラム及びシステムソフトウェアを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置を含む。
【００３７】
代替的に、制御部９５は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＦ（Compact Flash）カード、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の可搬記録媒体、又はインターネット上のサーバ等の外部記憶媒体に記憶されたプログラムに従って制御を行うこともできる。以下では、ＣＰＵが、ＲＯＭ又はＨＤＤに記憶された制御プログラムに従って、種々の演算、制御、及び判別等の処理動作を実行するものとして説明する。
【００３８】
制御部９５は、各車輪の回転状態（駆動部の出力軸の回転状態）を検出部９４から取得する。そして、必要な回転数で回転するように、各車輪の回転速度（各駆動部が加えるトルク）を制御する。例えば、整地を直進する場合、制御部９５は、車輪の回転数が一致するように各駆動部を制御する。さらに、整地を直進する場合、制御部９５は、計測部９３から取得した第１及び第２車輪間隔に基づいて、両間隔が一定になるように各駆動部が加えるトルクを制御する。また、第１前リンク６１及び第１後リンク６３と、第２前リンク６２及び第２後リンク６４との間には、それぞれスプリング６５による張力が働く。トルク制御に加えて、スプリング６５の張力により、第１及び第２車輪間隔は一定に維持される。
【００３９】
さらに、制御部９５は、検出部９４から取得した情報に基づいて、障害物である段差を昇ることができるか否かを判断する。そして、昇ることができると判断した場合、制御部９５は、後述する昇り処理を行う。例えば、制御部９５は、記憶部９６に記録された乗り越え可能高さを参照して、画像から算出した障害物の高さと比較する。そして、障害物が乗り越え可能高さよりも低い場合には、昇ることができると判断する。
【００４０】
一方、制御部９５は、記憶部９６に記録された乗り越え可能高さを参照して、画像から算出した障害物の高さと比較する。そして、障害物が乗り越え可能高さよりも高い場合には、昇ることができないと判断する。昇ることができないと判断した場合、制御部９５は、障害物を迂回するように第１前輪駆動部７１、第２前輪駆動部７２、第１後輪駆動部７３、及び第２後輪駆動部７４を制御する。一例として、障害物を迂回するために右旋回する場合、制御部９５は、第１前輪２１及び第１後輪３１の回転数を、第２前輪２２及び第２後輪３２の回転数よりも大きくする。同様に制御部９５は、検出部９４から取得した情報に基づいて、障害物である段差を降りることができるか否かを判断する。
【００４１】
なお、図３には一つの検出部９４が図示されているが、検出部９４は複数であってもよい。例えば、走行移動体１００は、複数の検出部９４として、回転速度検検出部、回転数検出部、移動速度検出部、加速度検出部、重量検出部、及び障害物検出部等を有していてもよい。これらの検出部９４は、検出センサから情報を取得する制御部９５（プロセッサ）における、各種機能として論理的に実現される機能部としても構成できる。この機能部は、記憶部９６に記録されたプログラムに対応して制御部９５が各種処理を実行することにより、各種機能として実現される。
【００４２】
制御部９５は、計測部９３から第１及び第２車輪間隔を取得し、走行移動体１００の重心位置を判断する。例えば、第１及び第２車輪間隔が狭い場合、重心移動機構９７が後傾しているため、制御部９５は重心位置が基準位置よりも後方であると判断する。また、第１及び第２車輪間隔が広い場合、重心移動機構９７が前傾しているため、制御部９５は重心位置が基準位置よりも前方であると判断する。さらに、第１及び第２車輪間隔が初期値である場合、制御部９５は重心位置が基準位置にあると判断する。
【００４３】
さらに、制御部９５は、重心垂下線（重心から接地面に下した垂線）が後輪同士の回転軸を結ぶ回転中心線よりも後方に位置しないように、各駆動部を制御する。具体的には、重心垂下線が回転中心線よりも後方であると判断した場合、制御部９５は、第１及び第２車輪間隔が増加するように各駆動部を制御する。また、制御部９５は、重心垂下線が前輪同士の回転中心線よりも前方に位置しないように、各駆動部を制御する。具体的には、重心位置が回転中心線よりも前方であると判断した場合、制御部９５は、第１及び第２車輪間隔が減少するように各駆動部を制御する。換言すると、制御部９５は、重心位置が前輪同士の回転軸を結ぶ線と後輪同士の回転軸を結ぶ線との間に位置するように、各駆動部を制御する。
【００４４】
また、第１前リンク６１及び第２前リンク６２の両方が上昇する場合、制御部９５は、第１及び第２車輪間隔が減少するように制御する。この場合、第１前リンク６１及び第２前リンク６２が同じ方向に動くため、デファレンシャルケース５１とリングギヤ５２が回転する。その結果、重心が前方に移動する。一方、第１前リンク６１及び第２前リンク６２の両方が下降する場合、制御部９５は、第１及び第２車輪間隔が増加するように制御する。この場合、第１前リンク６１及び第２前リンク６２が同じ方向に動くため、デファレンシャルケース５１とリングギヤ５２が回転する。その結果、重心が後方に移動する。
【００４５】
［制御方法］
図４ＡからＣ、図５ＡからＧ、図６、図７ＡからＧ、及び図８を参照して、走行移動体１００の制御方法について説明する。なお、図４ＡからＣにおいては、後輪の回転中心の位置を二点鎖線によって示している。また、重心から接地面に対して下した重心垂下線を点線によって示している。なお、走行移動体１００は略左右対称の構成を有している。そのため、以下においては、第１リンク機構１３について説明し、第２リンク機構１４についての説明は省略する。
【００４６】
障害物を乗り越え可能であると判断した場合、制御部９５は、計測部９３から取得した第１及び第２車輪間隔が所定の目標値に到達するように各駆動部を制御する。すなわち、制御部９５は、車輪間隔を増減するように、前輪駆動部（第１前輪駆動部７１及び第２前輪駆動部７２）が前輪に加えるトルクと、後輪駆動部（第１後輪駆動部７３及び第２後輪駆動部７４）が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる。これにより、第１及び第２車輪間隔が所定の長さに制御される。
【００４７】
具体的には、後輪駆動部が加えるトルクを、前輪駆動部が加えるトルクよりも大きくすると、第１及び第２車輪間隔が減少する。すなわち、回転数が相違するため、前輪又は後輪の一方は、他方に近づく方向に相対的に移動する。すると、第１前リンク６１及び第１後リンク６３が回転軸Ａを中心に回転する。また、後輪駆動部が加えるトルクを前輪駆動部が加えるトルクよりも小さくすると、第１及び第２車輪間隔が増加する。すなわち、回転数が相違するため、前輪又は後輪の一方は、他方から離れる方向に相対的に移動する。すると、第１前リンク６１及び第１後リンク６３が回転軸Ａを中心に回転する。そして、第１及び第２車輪間隔の長さの増減に連動して、第１後リンク６３が回転する結果、走行移動体１００の重心位置が変化する。なお、前輪駆動部及び後輪駆動部の一方の回転方向を他方とは異ならせるように、又は一方の回転を停止するように、トルクを異ならせてもよい。
【００４８】
図４Ａに示すように車輪間隔の長さが減少すると、図４Ｂに示す中央の基準位置に対して重心位置が後方へ移動する。また、図４Ｃに示すように車輪間隔の長さが増加すると、基準位置に対して重心位置が前方へ移動する。そして、重心位置が変化することによって、車輪への荷重分配が変化する。具体的には、重心位置が後方へ移動すると、後輪に加わる荷重が増加して、前輪に加わる荷重が減少する。一方、重心位置が前方へ移動すると、後輪に加わる荷重が減少して、前輪に加わる荷重が増加する。なお、図４Ｂに示す通常走行時、すなわち、略平面である整地面上を走行するときの重心位置が基準位置となる。この基準位置は、走行移動体１００の中央以外の位置であってもよい。そして、第１及び第２車輪間隔の長さは、重心位置が基準位置にあるときの車輪間隔を基準として増加又は減少可能である。
【００４９】
図５ＡからＧを参照して説明するように、制御部９５は、前輪（第１前輪２１）を障害物に乗り上げる際に、重心位置が基準位置よりも後方に位置するように、前輪駆動部（第１前輪駆動部７１）及び後輪駆動部（第１後輪駆動部７３）が前輪及び後輪に加えるトルクをそれぞれ制御する。また、制御部９５は、後輪（第１後輪３１）を障害物に乗り上げる際に、重心位置が基準位置よりも前方に位置するように、前輪駆動部及び後輪駆動部が前輪及び後輪に加えるトルクをそれぞれ制御する。
【００５０】
さらに、制御部９５は、前輪を障害物から降ろす際に、重心位置が基準位置よりも後方に位置するように、前輪駆動部及び後輪駆動部が前輪及び後輪に加えるトルクをそれぞれ制御する。また、制御部９５は、後輪を障害物から降ろす際に、重心位置が基準位置よりも前方に位置するように、前輪駆動部及び後輪駆動部が前輪及び後輪に加えるトルクをそれぞれ制御する。
【００５１】
具体的に、図５Ａに示すように障害物として、例えば、段差を検出した場合、制御部９５は、段差を昇ることができるか否かを判断する（図６のＳ６０１）。そして、昇ることができると判断すると（Ｓ６０１でＹＥＳ）、制御部９５は、前輪が段差の側面に接触する接触タイミングで、図５Ｂに示すように第１及び第２車輪間隔を減少させる（Ｓ６０２）。このとき、制御部９５は、走行状態で第１及び第２車輪間隔を減少させてもよい。さらに、制御部９５は、接触タイミングで走行移動体１００を停止させ、停止状態で第１及び第２車輪間隔を減少させてもよい。一例として、制御部９５は、検出部９４から走行移動体１００に相対的に近づく段差の画像を取得する。そして、制御部９５は、段差までの距離及び走行移動体１００の走行速度などに基づいて、段差との接触タイミングを予測する。代替的に、制御部９５は、接触検出信号を受信したタイミングを接触タイミングと判断してもよい。一方、昇ることができないと判断すると（Ｓ６０１でＮＯ）、制御部９５は、昇り処理を終了して段差を迂回する。
【００５２】
第１及び第２車輪間隔を減少させると、図５Ｂに示すように重心位置は後方へ移動する。この状態で、制御部９５は、各駆動部を駆動させて走行移動体１００を前進させて、図５Ｃに示すように前輪を段差上に乗り上げる（Ｓ６０３）。このとき、制御部９５は、第１及び第２車輪間隔を減少させながら、走行移動体１００を前進させてもよい。重心位置が後方へ移動すると、後輪に加わる荷重が大きくなりかつ前輪に加わる荷重が小さくなる。これにより、荷重が増加した後輪と接地面との間には大きな摩擦力（駆動力）が生じるため、走行移動体１００の前輪を容易に乗り上げることができる。続いて、制御部９５は、各駆動部を駆動させて、図５Ｄに示すように後輪が段差の側面に接触するまで、走行移動体１００を前進させる（Ｓ６０４）。
【００５３】
そして、制御部９５は、前輪が段差の側面に接触する接触タイミングで、第１及び第２車輪間隔を増加させる（Ｓ６０５）。このとき、制御部９５は、走行状態又は停止状態のいずれの状態で第１及び第２車輪間隔を増加させてもよい。第１及び第２車輪間隔を増加させると、図５Ｅに示すように重心位置は前方へ移動する。この状態で、制御部９５は、各駆動部を駆動させて走行移動体１００を前進させて、図５Ｆに示すように後輪を段差上に乗り上げる（Ｓ６０６）。重心位置が前方へ移動すると、後輪に加わる荷重が小さくなりかつ前輪に加わる荷重が大きくなる。これにより、荷重が増加した前輪と接地面との間には大きな摩擦力（駆動力）が生じるため、走行移動体１００の後輪を容易に乗り上げることができる。さらに、図５Ｅに示すように車輪間隔を増加させると、第１前リンク６１と第１後リンク６３の間のスプリング６５（不図示）にエネルギーが蓄えられる。その結果、スプリング６５のたわみ（伸び）に応じた張力が、第１前輪２１と第１後輪３１に加わる。そのため、第１後輪３１を段差上に乗り上げる際に、第１後輪３１が段差の側面に押し付けられ、その押付力（垂直抗力）を補償できる。これにより、第１後輪３１がスリップして（空転して）、推進力（第１後輪３１を乗り上げる力）が失われることを防ぐことができる。また、第１前輪２１には、第１後輪３１に対する押付力の反力が加わるため、第１前輪２１のスリップを抑制できる。さらに、第１前輪２１がスリップ又は回転停止した場合も、スプリング６５にエネルギーが蓄えられている期間、すなわちスプリング６５のたわみが解消されるまでは、第１後輪３１の推進力は維持される。これが、第１後輪３１の段差の乗り上げに有利に寄与することになる。さらに、後述する把持機能を奏するように、制御部９５が第１及び第２前輪駆動部７２と、第１及び第２後輪駆動部７４とに、反対方向のトルクを加えることもできる。または、把持機能を奏するように、前輪と後輪との回転速度を異ならせることもできる。この把持機能により、段差の側面と上面を前輪と後輪との間に巻き込むような力が生じる。そのため、スプリング６５による押付力と同様に、第１後輪３１に対する押付力を補償でき、推進力を維持することができる。
【００５４】
後輪が段差に乗り上がった後、制御部９５は、図５Gに示すように第１及び第２車輪間隔を通常の長さに戻し（Ｓ６０７）、昇り処理を終了して通常の走行を開始する。例えば、制御部９５は、検出部９４から走行移動体１００の傾きを取得して、当該傾きが所定の範囲に到達した場合に、後輪が乗り上がったと判断する。なお、昇り処理における前進の際、制御部９５は、前輪駆動部及び後輪駆動部の一方（例えば、荷重が大きい方）のみがトルクを加えるように制御してもよい。
【００５５】
図７Ａに示すように走行移動体１００が段差の端を検出した場合、制御部９５は、当該段差の端から降りることができるか否かを判断する（図８のＳ８０１）。例えば、制御部９５は、記憶部９６に記録された乗り越え可能高さを参照して、画像から算出した段差の高さと比較する。そして、段差が乗り越え可能高さよりも低い場合には、降りることができると判断する。一方、降りることができないと判断すると（Ｓ８０１でＮＯ）、制御部９５は、降り処理を終了して段差の端を迂回する。降りることが可能であると判断すると（Ｓ８０１でＹＥＳ）、制御部９５は、前輪が段差の端に到達する到達タイミングで、第１及び第２車輪間隔を減少させる（Ｓ８０２）。このとき、制御部９５は、走行状態又は停止状態のいずれの状態で第１及び第２車輪間隔を増加させてもよい。例えば、制御部９５は、段差の端の画像、段差までの距離及び走行移動体１００の走行速度などに基づいて、到達タイミングを判断できる。
【００５６】
第１及び第２車輪間隔を減少させると、図７Ｂに示すように重心位置は後方へ移動するため、前輪に加わる荷重が小さくなる。この状態で、制御部９５は、各駆動部を駆動させて走行移動体１００を前進させて、図７Ｃに示すように前輪を段差から降ろす（Ｓ８０３）。これにより、前輪が着地する際の衝撃を、荷重の減少によって抑制できる。続いて、制御部９５は、各駆動部を駆動させて、図７Ｄに示すように後輪が段差の端に到達するまで、走行移動体１００を前進させる（Ｓ８０４）。そして、制御部９５は、後輪が段差の端に到達する到達タイミングで、第１及び第２車輪間隔を増加させる（Ｓ８０５）。このとき、制御部９５は、走行状態又は停止状態のいずれの状態で第１及び第２車輪間隔を減少させてもよい。第１及び第２車輪間隔を増加させると、図７Ｅに示すように重心位置は前方へ移動するため、後輪に加わる荷重が小さくなる。
【００５７】
この状態で、制御部９５は、各駆動部を駆動させて走行移動体１００を前進させて、図７Ｆに示すように後輪を段差から降ろす（Ｓ８０６）。これにより、後輪が着地する際の衝撃を、荷重の減少によって抑制できる。後輪が段差から降りた後、制御部９５は、図７Gに示すように第１及び第２車輪間隔を通常の長さに戻し（Ｓ８０７）、降り処理を終了して通常の走行を開始する。例えば、制御部９５は、検出部９４から走行方向における走行移動体１００の傾きを取得して、当該傾きが所定の範囲に到達した場合に、後輪が段差から降りたと判断する。そして、制御部９５は、第１及び第２車輪間隔を通常の長さに戻す。なお、降り処理における前進の際、制御部９５は、前輪駆動部及び後輪駆動部の一方（例えば、荷重が大きい方）のみがトルクを加えるように制御してもよい。
【００５８】
さらに、昇り処理、及び降り処理において、制御部９５は、重心から走行面に延びる重心垂下線が車輪同士の回転軸を結ぶ線から外側に出ないように各駆動部を制御できる。具体的に、制御部９５は、第１及び第２前輪２２の回転軸を結ぶ線と、第１及び第２後輪３２の回転軸を結ぶ線との間に、重心垂下線が位置するように各駆動部を制御する。例えば、重心垂下線が第１及び第２前輪２２の回転軸を結ぶ線の前に出た場合、制御部９５は、車輪間隔を増加させて重心位置を当該線よりも後方に移動させる。また、重心垂下線が第１及び第２後輪３２の回転軸を結ぶ線の後に出た場合、制御部９５は、車輪間隔を減少させて重心位置を当該線よりも後方に移動させる。
【００５９】
このように、制御部９５は、車輪間隔を増減するように、前輪駆動部が前輪に加えるトルクと、後輪駆動部が前記後輪に加えるトルクとを異ならせる。そのために、走行移動体１００は、前輪及び後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前輪及び後輪を懸架する懸架機構と、車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構９７と、前輪を駆動する前輪駆動部と、後輪を駆動する後輪駆動部と、前輪駆動部及び後輪駆動部を制御する制御部９５とを備えている。そして、この走行移動体１００の制御プログラムは、制御部９５に、上述の昇り処理及び降り処理を実行させる。具体的に、制御プログラムは、制御部９５に、車輪間隔を増減するように、前輪駆動部が前輪に加えるトルクと、後輪駆動部が後輪に加えるトルクとを異ならせる。当該制御プログラムは、記憶部９６、若しくはコンピュータ読み取り可能な内部又は外部の記録媒体に記録されている。
【００６０】
［把持機能］
図９を参照して、走行移動体１００が有する把持機能について説明する。なお、走行移動体１００は略左右対称の構成を有している。そのため、以下においては、第１リンク機構１３について説明し、第２リンク機構１４についての説明は省略する。図９に示すような走行困難な不整地を走行するため、走行移動体１００はスプリング６５を備えている。このスプリング６５は、リンク機構の前リンク及び後リンクに接続されている。また、スプリング６５は、前輪及び後輪の間に障害物を挟むように、前輪及び後輪に張力を加える。
【００６１】
これにより、スプリング６５が前輪及び後輪を不整地等の走行面に押し付け、前輪及び後輪と走行面との間の摩擦力を高めることができる。すなわち、スプリング６５は、第１前リンク６１と第１後リンク６３とが互いに近づく方向に、両者に張力を加えている。その結果、第１前輪２１と第１後輪３１とには、互いに近づく方向に力が加わっている。そのため、第１前輪２１及び第１後輪３１の間にある凸部である障害物上の走行面に対して、第１前輪２１と第１後輪３１とによって障害物を把持する方向に矢印Ｆ１及び矢印Ｆ２で示す力が発生する。これにより、第１前輪２１及び第１後輪３１が走行面に押し付けられる結果、第１前輪２１及び第１後輪３１と走行面との間の摩擦力を高めることができる。
【００６２】
さらに、走行移動体１００は、制御部９５が第１及び第２前輪駆動部７２と、第１及び第２後輪駆動部７４とに、反対方向のトルクを加えることによって把持機能を奏してもよい。具体的に、制御部９５は、第１前輪駆動部７１及び第１後輪駆動部７３の一方に対して正転方向のトルクを加え、他方に逆転方向のトルクを加えるように制御する。その結果、第１前輪２１と第１後輪３１とには、互いに近づく方向に矢印Ｆ２で示す力が加わる。そのため、第１前輪２１及び第１後輪３１の間にある障害物上の走行面に対して、第１前輪２１と第１後輪３１とによって障害物を把持する方向に矢印Ｆ１及び矢印Ｆ２で示す力が発生する。換言すると、走行面には、第１前輪２１及び第１後輪３１との間に引き込まれるような力が働く。これにより、第１前輪２１及び第１後輪３１が走行面に押し付けられる結果、第１前輪２１及び第１後輪３１と走行面との間の摩擦力を高めることができる。
【００６３】
この場合、制御部９５が正転方向のトルクを逆転方向のトルクよりも高めることによって、走行移動体１００は前進することもできる。反対に、制御部９５が逆転方向のトルクを正転方向のトルクよりも高めることによって、走行移動体１００は後退することができる。これにより、走行移動体１００は、第１前輪２１及び第１後輪３１が走行面に押し付けられた状態で走行できる。なお、走行面が構成する凸部は、図９に示すような直角を有する凸部には限定されない。走行面が構成する凸部は、鈍角又は鋭角を有する凸部、湾曲した凸部、又は複数の頂点を有する凸部であってもよい。
【００６４】
以上説明した、第１実施形態に係る走行移動体１００によれば、車輪の駆動力を用いて車輪間隔を増減することによって走行移動体１００の重心位置を制御できる。また、不整地を走行するときに、特に段差等の障害物を乗り越えるときに、走行移動体１００の車輪の駆動力を制御することによって、走行移動体１００の前後方向に任意に重心位置を移動できる。これにより、走行移動体１００が障害物を乗り越えやすくなる。さらに、車輪の駆動力を制御することによって重心位置を変化させるので、重心位置を変化させるために他の駆動部（アクチュエータ）を必要としない。これにより、走行移動体１００の大型化及び複雑化、並びに重量増加を抑制できる。
【００６５】
なお、重心位置は、ギヤ、ベルト、ワイヤ、及びリンクなどの連結部材によって、車輪間隔の増減に対して任意の変化率で変化させることができる。また、走行移動体１００が左右方向に傾いたとき、例えば、一つの車輪が障害物を乗り越える際には、差動懸架機構が機能する。すなわち、走行移動体１００が傾いたとき、重心移動機構９７が動作しないように動作を分離できる。さらに、第１リンク機構１３及び第２リンク機構１４は、整地走行時には、通常の車輪用の懸架機構と同様に動作する。
【００６６】
［第２実施形態］
図１０から図１３を参照して第２実施形態に係る走行移動体２００について説明する。図１０は通常状態の走行移動体２００を示し、図１２は後傾状態の走行移動体２００を示し、図１３は前傾状態の走行移動体２００を示している。図１１は、重心移動機構２９７の一部を上方から見た平面図である。なお、図１０、図１１及び図１２においては、説明の便宜上、本体２１０の一側面と底面との図示を省略している。
【００６７】
第２実施形態に係る走行移動体２００は、第１実施形態と異なる構造を有する重心移動機構２９７を備えている。なお、第２実施形態の説明においては、第１実施形態との相違点について説明し、既に説明した構成要素については同じ参照番号を付し、その説明を省略する。特に説明した場合を除き、同じ参照符号を付した構成要素は略同一の動作及び機能を奏し、その作用効果も略同一である。
【００６８】
図１０に示すように、走行移動体２００は、略直方体状の本体２１０と、本体２１０の下方に懸架されている前輪及び後輪とを備えている。具体的に、走行移動体２００は、前輪として第１前輪２２１及び第２前輪２２２を備え、後輪として第１後輪２３１及び第２後輪２３２を備えている。第１実施形態と同様に、走行移動体２００は、走行方向に並んで配置された前輪と後輪に印加される駆動力の差により、前輪と後輪との間の車輪間隔を変動させることができる。さらに、走行移動体２００は、車輪間隔の変動によって重心位置を移動する重心移動機構２９７を備えている。
【００６９】
本体２１０は、懸架機構としてのリンク機構を介して前輪及び後輪を懸架している。このリンク機構は、前輪に連結された前リンクと、後輪に連結された後リンクとを有している。具体的に、リンク機構は、前リンクとしての第１前リンク２６１及び第２前リンク２６２と、後リンクとしての第１後リンク２６３及び第２後リンク２６４とを有している。そして、第１前輪２２１、第２前輪２２２、第１後輪２３１、及び第２後輪２３２は、それぞれ第１前リンク２６１、第２前リンク２６２、第１後リンク２６３及び第２後リンク２６４によって懸架されている。
【００７０】
各車輪には、車輪の駆動部として機能する正転及び逆転が可能な不図示のモータが取り付けられている。具体的に、第１前輪２２１、第２前輪２２２、第１後輪２３１、及び第２後輪２３２のそれぞれに、第１前輪駆動部７１、第２前輪駆動部７２、第１後輪駆動部７３、及び第２後輪駆動部７４（いずれも不図示）が取り付けられている。そして、各駆動部は、対応する車輪を任意に駆動できる。具体的に、後輪駆動部が加えるトルクを、前輪駆動部が加えるトルクよりも大きくすると、第１及び第２車輪間隔が減少する。すると、第１前リンク２６１及び第１後リンク２６３がその回転軸を中心に回転する。また、後輪駆動部が加えるトルクを前輪駆動部が加えるトルクよりも小さくすると、第１及び第２車輪間隔が増加する。すると、第１前リンク２６１及び第１後リンク２６３がその回転軸を中心に回転する。
【００７１】
第２実施形態の走行移動体２００は、第１実施形態とは異なる重心移動機構２９７を備えている。図１１に示すように、この重心移動機構２９７は、前リンクに接続されたギヤとして、前リンクとともに回転するリンクギヤ２５６を有している。なお、リンクギヤ２５６は、前リンクとともに回転する他の回転伝達部材（例えばギヤ）によって前リンクに接続されてもよい。また、重心移動機構２９７は、リンクギヤ２５６と噛み合うサイドギヤ２５４を有している。
【００７２】
さらに、重心移動機構２９７は、サイドギヤ２５４に接続されかつサイドギヤ２５４とともに回転するシャフト２５５を有している。なお、シャフト２５５は、サイドギヤ２５４とともに回転する他の回転伝達部材（例えばギヤ）によってサイドギヤ２５４に接続されてもよい。また、重心移動機構２９７は、シャフト２５５に接続されたギヤとして、シャフト２５５とともに回転する円筒ギヤ２５２を有している。なお、円筒ギヤ２５２は、円盤状又はリング状などの他の形状を有するギヤであってもよい。また、円筒ギヤ２５２は、シャフト２５５とともに回転する他の回転伝達部材（例えばギヤ）によってシャフト２５５に接続されてもよい。
【００７３】
図１０に戻り、重心移動機構２９７は、本体２１０の下面に固定された略直方体状の回転部材２５７と、回転部材２５７に固定されかつ円筒ギヤ２５２と噛み合うギヤシャフト２５８とを備えている。円筒ギヤ２５２からギヤシャフト２５８へ回転が伝達されると、本体２１０及び回転部材２５７は、ギヤシャフト２５８とともに回転する。なお、図１０においては、ギヤシャフト２５８を点線で示している。
【００７４】
第１車輪間隔と第２車輪間隔とが減少すると、第１前リンク２６１及び第２前リンク２６２と、リンクギヤ２５６とが回転する。そのため、サイドギヤ２５４、シャフト２５５及び円筒ギヤ２５２が回転する。その結果、ギヤシャフト２５８が回転して、回転部材２５７及び本体２１０は、ギヤシャフト２５８を中心に一体的に回転する。これにより、回転部材２５７及び本体２１０が後方に傾くため、走行移動体２００の重心が後方に移動する。反対に、第１車輪間隔と第２車輪間隔とが増加すると、第１前リンク２６１及び第２前リンク２６２と、リンクギヤ２５６とが回転する。そのため、サイドギヤ２５４、シャフト２５５及び円筒ギヤ２５２が回転する。その結果、ギヤシャフト２５８が回転して、回転部材２５７及び本体２１０は、ギヤシャフト２５８を中心に一体的に回転する。これにより、回転部材２５７及び本体２１０が前方に傾くため、走行移動体２００の重心が前方に移動する。
【００７５】
さらに、走行移動体２００は、第１後リンク２６３及び第２後リンク２６４に連結されているシーソー機構２８０を備えている。具体的に、シーソー機構２８０の一端部２８１は、第１後リンク２６３に回動可能に支持されている。そして、シーソー機構２８０の他端部２８２は、第２後リンク２６４に回動可能に支持されている。さらに、シーソー機構２８０は、中央に位置する回転軸を中心に回動可能に構成されている。これにより、第１後リンク２６３及び第２後リンク２６４と、シーソー機構２８０とがリンク構造を構成している。例えば、第１後輪２３１が障害物に乗り上げて第１後リンク２６３が上昇すると、シーソー機構２８０は回動軸を中心に回動する。そのため、シーソー機構２８０に連結されている第２後リンク２６４は、第１後リンク２６３に対して相対的に下降する。
【００７６】
続いて、図１２及び図１３を参照して、重心位置の移動について説明する。障害物を乗り越え可能であると判断した場合、制御部９５は、第１及び第２車輪間隔が所定の目標値に到達するように、第１及び第２前輪駆動部７２と、第１及び第２後輪駆動部７４とを制御する。すなわち、制御部９５は、第１及び第２前輪駆動部７２が加えるトルクと、第１及び第２後輪駆動部７４が加えるトルクとを異ならせる。これにより、第１及び第２車輪間隔が所定の長さに制御される。具体的には、第１及び第２後輪駆動部７４が加えるトルクを第１及び第２前輪駆動部７２が加えるトルクよりも大きくすると、第１及び第２車輪間隔が減少する。また、第１及び第２後輪駆動部７４が加えるトルクを第１及び第２前輪駆動部７２が加えるトルクよりも小さくすると、第１及び第２車輪間隔が増加する。そして、第１及び第２車輪間隔の長さの増減に連動して、前リンクが回転する結果、走行移動体２００の重心位置が変化する。なお、駆動部の回転方向を異ならせるように、又は一方の駆動部の回転を停止するように、トルクを異ならせてもよい。
【００７７】
図１２に示すように第１及び第２車輪間隔の長さが減少すると、図１０に示す基準位置に対して重心位置が後方へ移動する。また、図１３に示すように長さが増加すると、図１０に示す基準位置に対して重心位置が前方へ移動する。そして、重心位置が変化することによって、車輪への荷重分配が変化する。すなわち、重心位置が後方へ移動すると、後輪に加わる荷重が増加して、前輪に加わる荷重が減少する。一方、重心位置が前方へ移動すると、後輪に加わる荷重が減少して、前輪に加わる荷重が増加する。なお、第１及び第２車輪間隔の長さは、重心位置が基準位置にあるときの車輪間隔を基準として増加又は減少させる。
【００７８】
以上説明した、第２実施形態に係る走行移動体２００によれば、車輪の駆動力を用いて車輪間隔を増減することによって走行移動体２００の重心位置を制御できる。また、不整地を走行するときに、特に段差等の障害物を乗り越えるときに、走行移動体２００の車輪の駆動力を制御することによって、走行移動体２００の前後方向に任意に重心位置を移動できる。これにより、走行移動体２００が障害物を乗り越えやすくなる。さらに、車輪の駆動力を制御することによって重心位置を変化させるので、重心位置を変化させるために他の駆動部（アクチュエータ）を必要としない。これにより、走行移動体２００の大型化及び複雑化、並びに重量増加を抑制できる。
【００７９】
以上、各実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、各実施形態及び各変形形態は、本発明に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。
【００８０】
例えば、駆動部として、モータに代えて内燃機関を用いてもよい。また、重視移動機構のシャフト５５，２５５は、前リンク及び後リンクの少なくとも一方に連結されていればよい。また、重心移動機構９７，２９７は、車輪間隔の増減に連動して、デファレンシャルケース５１又は本体２１０を変位させる以外に、荷台１１又は他の重量物を変位させることによって走行移動体１００，２００の重心位置を移動させてもよい。また、走行移動体１００，２００は、様々なサイズを有している障害物を昇り降りできる。一例として、走行移動体１００，２００は、車輪よりも高い障害物又は車輪よりも低い障害物を昇り降りできる。
【００８１】
また、本発明は、車輪を用いて移動する車両及びロボットの全てに適用可能である。例えば、本発明は、不整地を走行する惑星探査ロボット、段差の多い市街地を走行する無人移動ロボット、電動車いす、農業用ロボット、検査ロボット、及び不整地走破用のビークルに適用できる。一例として、自律走行移動体に本発明を用いた場合、走行移動体２００が商品を目的地まで自動で配送することもできる。また、自律走行移動体が購入者と共に走行して、商品の搬送をサポートしてもよい。さらに、工場、倉庫、及びオフィス等の建物内において、自律走行移動体が物品を搬送してもよい。
【００８２】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８３】
（付記１）
前輪及び後輪と、
前記前輪及び前記後輪の間の車輪間隔を増減できるように、前記前輪及び前記後輪を懸架する懸架機構と、
前記車輪間隔の増減に連動して重心位置を移動する重心移動機構と、
前記前輪を駆動する前輪駆動部と、
前記後輪を駆動する後輪駆動部とを備え、
前記懸架機構は、前記前輪を懸架する前リンクと、前記後輪を懸架する後リンクとを有し、
前記前輪駆動部は、駆動軸が前記前リンクの延びる方向に沿って延びるように配置されており、
前記後輪駆動部は、駆動軸が前記後リンクの延びる方向に沿って延びるように配置されている、走行移動体。
【符号の説明】
【００８４】
１３        ：懸架機構（第１リンク機構）
１４        ：懸架機構（第２リンク機構）
２１        ：前輪（第１前輪）
２２        ：前輪（第２前輪）
３１        ：後輪（第１後輪）
３２        ：後輪（第２後輪）
５０        ：デファレンシャルギヤ
５５        ：シャフト
６５        ：スプリング
７１        ：前輪駆動部（第１前輪駆動部）
７２        ：前輪駆動部（第２前輪駆動部）
７３        ：後輪駆動部（第１後輪駆動部）
７４        ：後輪駆動部（第２後輪駆動部）
８０        ：シーソー機構
９３        ：計測部
９５        ：制御部
９７        ：重心移動機構
１００      ：走行移動体
２００      ：走行移動体
２２１      ：前輪（第１前輪）
２２２      ：前輪（第２前輪）
２３１      ：後輪（第１後輪）
２３２      ：後輪（第２後輪）
２５２      ：円筒ギヤ（ギヤ）
２５４      ：サイドギヤ
２５５      ：シャフト
２５６      ：リンクギヤ（ギヤ）
２６１      ：懸架機構（第１前リンク）
２６２      ：懸架機構（第２前リンク）
２６３      ：懸架機構（第１後リンク）
２６４      ：懸架機構（第２後リンク）
２８０      ：シーソー機構
２９７      ：重心移動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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