(57)【要約】【課題】  ホイールとベルトとの間に不純物が侵入するのを防止し、トルク伝達を良好に行える小型走行装置を提供する。【解決手段】    小型走行装置１は、遠隔操作により走行制御されるものであり、ボデイ２と、このボデイの左右に設けられた一対のクローラ１０とを備えている。各クローラ１０の前後のホイール１１の近傍においてベルト１２の上下部間にはブラシ２０が配置されている。このブラシ２０は、ベルト１２の下部の上面とホイール１１の外周に接しており、ホイール１１とベルト１２との間に不純物が侵入するのを防止する。【選択図】  図１
2010111152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボデイと、このボデイの左右に設けられた一対のクローラとを備え、各クローラが、前後一対のホイールと、これらホイール間に掛け渡されたベルトとを有する遠隔制御式または自走式の小型走行装置において、
さらに、各クローラの前後のホイールの近傍において上記ベルトの上下部間に配置された接触部材を備え、この接触部材が上記ベルトの下部の上面に接することを特徴とする小型走行装置。
【請求項２】
上記接触部材がホイールの外周にも接することを特徴とする請求項１に記載の小型走行装置。
【請求項３】
上記接触部材がブラシであることを特徴とする請求項１または２に記載の小型走行装置。
【請求項４】
上記接触部材が、上記ホイールの中心軸線と平行をなす軸線の周りに回動可能に支持されたブラシローラにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の小型走行装置。
【請求項５】
ブラシローラの多数の毛が均等に配置され、上記ブラシローラの外周が円筒面形状または樽形状をなしていることを特徴とする請求項４に記載の小型走行装置。
【請求項６】
上記ブラシローラの多数の毛の集合により周方向に等間隔をおいて複数の接触部が形成され、これら接触部は、ブラシローラの軸方向中央で折り曲げられたく字形状をなし、上記ベルトの下部近傍に位置する時、その軸方向中央が上記ホイールから最も離れ、その軸方向両端が上記ホイールに最も近いことを特徴とする請求項４に記載の小型走行装置。
【請求項７】
上記ブラシローラの多数の毛の集合により、ブラシローラの軸線の回りに螺旋を描く接触部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の小型走行装置。
【請求項８】
上記接触部材が回転不能に支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の小型走行装置。
【請求項９】
上記クローラの各々が幅方向に対峙する内側および外側の側板を有し、上記接触部材がこれら側板間に支持され、これら側板の周縁には柔軟性を有するシール材が設けられ、上記ベルトの幅方向両側縁がこのシール材に接することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の小形走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローラを備えた遠隔制御式または自走式の小型走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボデイの左右にクローラを備えた走行装置は知られており、この種の走行装置は不整地走行するのに適しているので、人間が乗って操作する建設用機械、産業用機械及び農業用機械などとして広く利用されている。
一方、特許文献１，２に示すように、ロボットの中で特殊環境用ロボットやサービスロボットの走行装置としてクローラを使用することも知られている。これら特許文献１，２のロボット用クローラ走行装置は、先に説明した建設用機械等のクローラ走行装置に比べ著しく小型であり、人間が乗らずに遠隔操作で操縦したり、センサとコンピュータを組み合わせて自動走行する。
【特許文献１】特開２００５−１１１５９５号公報
【特許文献２】特許３９８５８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１，２に示すクローラを用いた小型走行装置では、ホイールやベルトが小さく華奢であるため、砂、土、塵埃等の細かな不純物がクローラのホイールとベルトとの間に入り込むと、両者の係合が悪くなり、動力伝達が円滑に行えなくなること、ホイールやベルトが破損すること、異音が発生することなどの問題があった。特に床下や屋内危険作業現場などの点検のような不純物が多い処で遠隔操作して使用する場合には、上記問題が発生すると当該装置を回収が難しいだけに大きな課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、ボデイと、このボデイの左右に設けられた一対のクローラとを備え、各クローラが、前後一対のホイールと、これらホイール間に掛け渡されたベルトとを有する遠隔制御式または自走式の小型走行装置において、さらに、各クローラの前後のホイールの近傍において上記ベルトの上下部間に配置された接触部材を備え、この接触部材が上記ベルトの下部の上面に接する。
上記構成によれば、不純物がベルト下部に乗りホイールに向かって運ばれても、ホイール近傍においてベルト下部に接触する接触部材により、不純物がベルト下部とホイールとの間に侵入するのを回避ないしは抑制でき、ひいてはベルトとホイールとの間の動力伝達を確実に行える。
【０００５】
好ましくは、上記接触部材がホイールの外周にも接する。
これによれば、不純物の一部がベルト下部と接触部材との間を通過してホイールとベルト下部の間に侵入し、ホイールの外周に付着した状態で再びホイールとベルト下部との間に向かっても、ブラシがホイール外周に接しているのでその再侵入を防止できる。
【０００６】
好ましくは、上記接触部材がブラシである。
これによれば、ブラシの多数の毛がベルト等に点接触ないしは線接触するだけであり、小さな摩擦抵抗で効果的に不純物を排除することができる。
【０００７】
好ましくは、上記接触部材が、上記ホイールの中心軸線と平行をなす軸線の周りに回動可能に支持されたブラシローラにより構成されている。
これによれば、接触部材がほぼ均等に消耗するので、使用寿命を延ばすことができる。
【０００８】
好ましくは、ブラシローラの多数の毛が均等に配置され、上記ブラシローラの外周が円筒面形状または樽形状をなしている。
これによれば、毛の消耗を最大限に抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、上記ブラシローラの多数の毛の集合により周方向に等間隔をおいて複数の接触部が形成され、これら接触部は、ブラシローラの軸方向中央で折り曲げられたく字形状をなし、上記ベルトの下部近傍に位置する時、その軸方向中央が上記ホイールから最も離れ、その軸方向両端が上記ホイールに最も近い。
これによれば、ブラシローラの接触部によりベルトに載せられてきた不純物がホイールへ入り込むのを阻止できるとともに、この接触部の傾斜により、侵入を阻止された不純物をベルトの両側縁へと送るため、不純物の排出性を高めることができる。
【００１０】
好ましくは、上記ブラシローラの多数の毛の集合により、ブラシローラの軸線の回りに螺旋を描く接触部が形成されている。
これによれば、ブラシローラが回る時に、侵入を阻止された不純物を接触部の螺旋に沿ってベルトの一方の側縁へと送るため、不純物の排出性を高めることができる。
【００１１】
好ましくは、上記接触部材が回転不能に支持されている。
これによれば、不純物の侵入防止をより一層確実に行うことができる。
【００１２】
好ましくは、上記クローラの各々が幅方向に対峙する内側および外側の側板を有し、上記接触部材がこれら側板間に支持され、これら側板の周縁には柔軟性を有するシール材が設けられ、上記ベルトの幅方向両側縁がこのシール材に接する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の小型走行装置によれば、細かな不純物がホイールとベルトとの間に侵入するのを抑制ないしは回避することができ、ホイールとベルトの間の動力伝達を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態をなす走行装置について、図面を参照しながら説明する。最初に走行装置１の基本構造について図１を参照しながら説明する。なお、図１の左右方向が走行装置１の前後方向（長手方向）であり、図１の紙面と直交する方向が走行装置１の左右方向（幅方向）である。
【００１５】
本実施形態の走行装置１は、人手により持ち上げ可能な程度に軽量かつ小型であり、人間が乗ることを想定し得ないサイズに作られている。この走行装置１は、ボデイ２と、このボデイ２の左右に設けられたクローラ１０とを備えている。クローラ１０は前後方向に細長く延びている。
【００１６】
上記ボデイ２には、ビデオカメラ３が搭載されるとともに、送受信機（図示しない）が搭載され、リモートコントローラ（図示しない）の送受信機との間で送受信可能である。操作者は遠隔場所において、ビデオカメラ３で撮影されたモニターの映像を見ながら遠隔操作することにより、クローラ１０の走行制御を行うことができる。
さらに上記ボデイ２には、必要に応じて種々の計測手段やロボットアーム等の作業手段が搭載されている。
【００１７】
上記小型走行装置１は、クローラロボットとも称される。なお、本明細書において、作業手段を装備せずビデオカメラ３だけを搭載した遠隔操作式の小型走行装置１もクローラロボットと定義する。
本実施形態の走行装置１は、危険場所や床下等の特殊環境での点検、検査、作業等のためのサービスロボットとして用いられる。
【００１８】
上記クローラ１０の各々は、前後に配置されたホイール１１と、これらホイール１１に掛け渡されたベルト１２とを有している。各クローラ１０のいずれか一方のホイール１１、例えば後側（図１における右側）のホイール１１が原動ホイールとして提供され、このホイール１１には図示しないモータが連結され、モータの回転トルクが供給されるようになっている。
【００１９】
左右一対のクローラ１０は、互いに独立して駆動制御され、これにより走行装置１は真直ぐに前進したり後退できることは勿論のこと、前進または後退しながら左右に旋回したり、超信地旋回（その場で位置を変えずに旋回）できるようになっている。
【００２０】
各ホイール１１の円筒面をなす外周には、周方向に等間隔をなして係合凸部１１ｃ（図２参照）が形成されている。本実施形態では、ホイール１１に埋め込まれたピン１１ａの先端部がホイール１１の外周面から突出することにより、係合凸部１１ｃとして提供される。
係合凸部１１ｃは一列または複数列をなすが、本実施形態のように一列の場合にはホイール１１の外周面の幅方向中央に設けられる。
【００２１】
図１、図３に示すように、上記ベルト１２は、ベルト本体１２ａと、このベルト本体１２ａの外周に周方向に間隔をおいて形成された接地ラグ１２ｂとを有している。なお、図１ではこの接地ラグ１２ｂの天場を結んだ線を想像線で示す。
上記ベルト本体１２ａの内周には、上記係合凸部１１ｃに係合する係合凹部１２ｃ（図３参照）が形成されており、これによりホイール１１とベルト１２との間のトルク伝達を行うようになっている。
【００２２】
各クローラ１０は、左右一対の剛性の側板１４，１５を有している。これら側板１４，１５は垂直をなして前後方向に延びており、その前後端部間に上記ホイール１１が回転可能に支持されている。
【００２３】
図３に示すように、上記側板１４，１５の周縁には、薄肉の柔軟なシール材１４ａ，１５ａが取り付けられており、上記ベルト１２のベルト本体１２ａの両側縁がこのシール材１４ａ，１５ａに接することにより、クローラ１０の内部空間がシールされるようになっている。
上記接地ラグ１２ｂは、上記シール材１４ｂ，１５ｂの周縁から突出している。
【００２４】
次に、本発明の特徴部について説明する。
図１に示すように、各クローラ１０の前後にはブラシローラ２０（接触部材）が配置されている。各ブラシローラ２０は、対応するホイール１１の近傍において、ベルト１２の上下部間に配置されている。
【００２５】
上記ブラシローラ２０は、側板１４，１５間に回動可能に支持されている。詳述すると、側板１４，１５には、ホイール１１の中心軸線と平行をなすシャフト３０が掛け渡され、その両端が側板１４，１５に固定されている。ブラシローラ２０は円筒形状の本体２１と、この本体２１に放射状に均一に取り付けられた多数の毛２２とを有している。これら多数の毛２２は同一長さを有するので、自然状態ではこれら毛２２の先端が仮想円筒面上に位置している。これら多数の毛２２は全周にわたって均等に配置されているので、ブラシローラ２０の外周は円筒面形状をなしている。
【００２６】
上記ブラシローラ２０の本体２１に上記シャフト３０が挿通されている。この本体２１とシャフト３０との間は固定関係にないので、ブラシローラ２０は回動可能に支持されることになる。ただし、このブラシローラ２０はシャフト３０に対して殆ど抵抗なく回動するのではなく、ある程度の抵抗を伴って回動する。
【００２７】
図１、図２に示すように上記ブラシローラ２０の一部領域の毛２２は、若干撓んだ状態（弾性変形した状態）で上記ホイール１１の外周に接し、他の一部の領域の毛２２は、ベルト１２の下部の上面に若干撓んだ状態で接している。
【００２８】
上記構成をなす走行装置１は、図１、図３に示すように地面Ｇを走行している場合の作用について説明する。前述したように、左右のクローラ１０の駆動により走行装置１は前進、後退、旋回等を行うことができる。
【００２９】
本実施形態では、クローラ１０の内部空間は、ベルト１２と側板１４，１５とで囲われ、さらにベルト１２とシール部材１４ａ，１５ｂとの接触によりシールされており、砂、土、塵埃等の不純物は、侵入を抑制されているものの一部の侵入は避けられない。
【００３０】
クローラ１０の内部空間に侵入した不純物は、ベルト１２の下部に乗って移動し、ホイール１１へと運ばれる。例えばクローラ１０が前進している場合（図１において左方向に移動している場合）には、ベルト１２の下部は後方へ移動し、不純物は後側のホイール１１（図１において右側）に向かう。
【００３１】
しかし、後側のホイール１１の手前で、ブラシローラ２０がベルト１２の下部の上面に接しているので、ベルト１２に乗せられた不純物は、ベルト１２と後側のホイール１１との間に侵入するのを阻止される。なお、ブラシローラ２０により侵入を拒まれた不純物はブラシローラ２０の手前でベルト１２上に溜まるが、徐々にベルト１２と柔軟なシール部材１４ａ，１５ａとの間の隙間から外部へと排出される。
【００３２】
上記不純物の一部がブラシローラ２０を通過してしまう場合もある。この場合、不純物はホイール１１の外周に付着したまま、ホイール１１の回転（図１において反時計回り方向）に伴ってホイール１１とベルト１２の下部との間に再侵入しようとする。しかし、ブラシローラ２０がホイール外周に接しているので、この不純物の再侵入を阻止される。
【００３３】
なお、ブラシローラ２０はホイール１１とベルト１２と接することにより、両者から回転トルクを受ける。しかし、ブラシローラ２０の毛２２がホイール１１、ベルト１２に強く接触しておらず回転トルクが小さいこと、ホイール１１、ベルト１２からの回転トルクは逆方向であり互いに打ち消しあうこと、およびブラシローラ２０とシャフト３０との間には回転抵抗が働くことにより、ブラシローラ２０はゆっくりと回転するか止まっているだけである。そのため、ブラシローラ２０が回動可能であっても上記不純物を噛み込んでいくことはなく不純物阻止機能は阻害されない。
【００３４】
上記のようにクローラ１０の前進時には、後側のホイール１１とベルト１２との間に不純物が入り込むのを回避または抑制できるので、両者の間の係合が良好に行われ、トルク伝達を良好に行うことができる。
【００３５】
クローラ１０が後退する時には、上記とは逆にベルト１２の下部が前方へ移動し、前側のホイール１１に向かう。この場合には、上記と同様にして前側のブラシローラ２０により、ベルト１２の下部と前側のホイール１１との間への不純物の侵入を防止することができる。
【００３６】
上記実施形態では、ブラシローラ２０は、回動可能であり円筒形状であるので、毛２２が均等に消耗するので、使用寿命を延ばすことができる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４に示す第２実施形態では、本体２１に植え込まれた多数の毛２２の先端が仮想円筒面上に配置されている（多数の毛２２が同一長さを有している）が、多数の毛２２が偏在して配置されているので、ブラシローラ２０の外周は円筒面形状にならない。すなわち、これら毛２２の集合により、周方向に等間隔をなす複数の接触部２５が形成されている。これら接触部２５は、ブラシローラ２０の軸方向中央で折り曲げられた「く」字形状をなし、上記ベルト１２の下部近傍に位置する時、その軸方向中央が上記ホイール１１から最も離れ、その軸方向両端が上記ホイール１１に最も近い。なお、前後のブラシロール２０では接触部２５の向きが逆になる。
【００３８】
上記第２実施形態では、ベルト１２で運ばれた不純物は接触部２５でホイール１１へ入り込むのを阻止されるとともに、接触部２５の傾斜によってベルト１２の幅方向両側縁へと運ばれるので、排出され易くなる。
【００３９】
図５に示す第３実施形態では、上記ブラシローラ２０の多数の毛２２の先端が仮想円筒面上に配置され（多数の毛２２が同一長さを有しており）、これら毛２２の集合により、ブラシローラ２０の軸線の回りに螺旋を描く接触部２６が形成されている。
上記第３実施形態では、ブラシローラ２０がいずれか一方向に回動した時に、不純物が接触部２６の螺旋に沿ってベルト１２の幅方向の一方側に送られるので、排出され易くなる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用可能である。例えば、側板とベルトとの間のシール構造は無くてもよい。
第１実施形態において、ブラシの多数の毛を同一長さにする代わりに、中央または中央を含む所定領域の毛を最も長くし両端に向かって徐々に短くするようにしてもよい。これによればブラシの外周形状は樽形状をなす。この構成でも第２、第３実施形態と同様に不純物排除機能の向上が得られる。
【００４１】
第１〜第３実施形態において、上記ブラシローラ２０とシャフト３０とをキーとキー溝の係合等により固定してもよい。この場合、シャフト３０を側板１４，１５に対して回動可能にすれば、第１〜第３実施形態と同様の作用をなす。所定の回動抵抗を付与する摩擦手段をシャフト３０と側板１４，１５との間に介在させてもよい。
【００４２】
また、シャフト３０を側板１４，１５に固定するとともに、ブラシローラ２０とシャフト３０も固定関係にし、ブラシ２０を回動不能な状態でホイール外周とベルトに接触させてもよい。この場合、第１〜第３実施形態のブラシローラ２０のように全周にわたって毛２２を設ける代わりに、ベルトに接触する接触部（さらに必要に応じてホイールに接触する接触部）だけを有するブラシ（接触部材）を用いてもよい。
【００４３】
ブラシ（接触部材）はベルトの下部のみに接触し、ホイール外周に接触しなくてもよい。
ベルトの上部とホイール外周に接する前後一対のブラシを付加してもよい。
【００４４】
接触部材として、ブラシの代わりに他の接触部材、例えば発泡樹脂等の弾性を有する接触部材を用いてもよい。この接触部材は、第１〜第３実施形態の接触部材と同様の形状を採用することができる。
本発明は、位置センサや距離センサ等のセンサとコンピュータを組み合わせ、人間が乗らずに自動走行する小型の走行装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態をなすブラシローラ付き小型走行装置の側面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う要部断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線に沿う要部断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態をなすブラシローラの斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態をなすブラシローラの斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  走行装置
２  ボデイ
１０  クローラ
１１  ホイール
１２  ベルト
１４、１５  側板
１４ａ、１５ａ
２０  ブラシローラ（ブラシ、接触部材）
２１  本体
２２  毛
２５，２６  接触部
【図１】
2010111152.tif 000003
【図２】
2010111152.tif 000004
【図３】
2010111152.tif 000005
【図４】
2010111152.tif 000006
【図５】
2010111152.tif 000007