(57)【要約】【課題】旋回走行時に無駄のない動きを行わせることができ、且つ障害物を乗り越えるとき、４輪を接地させて安定させる構造を取りながら、障害物の乗り越え時の直進性を向上させることを可能とする。【解決手段】前輪車台部２９及び後輪車台部３１からなる車台フレーム１と、回転軸心が走行前後方向のベアリング・ケース３３、軸受金具３５，３７、ベアリング・ケース４１，５１に回転自在に支持され車台フレーム１に前後に渡って延設され前後部に連動ベベル・ギヤ３，５を備えた操向連動軸７と、回転軸心が上下方向のベアリング・ケース３９，４５に回転自在に支持され下部に前後横フレーム４９，５１を各別に固定支持し前記前後部の連動ベベル・ギヤ３，５に各別に噛み合う操向ベベル・ギヤ９，１１を各別に固定した前後輪操向軸１３，１５と、前輪１７，１９を回転駆動する駆動部２５，２７とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2010094802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行前後方向に延設された前輪車台部及び後輪車台部からなる車台フレームと、
前記前後輪車台部のそれぞれに設けられ回転軸心が走行前後方向の軸受部に回転自在に支持された結合軸と、
前記前後輪車台部に各別に設けられ回転軸心が上下方向の軸受部に回転自在に支持され下部に前後フレームを各別に固定支持した前後輪操向軸と、
前記前後フレームの左右側にそれぞれ回転自在に支持された左右の前後輪と、
前記前後輪の少なくとも一方を左右各別に回転駆動する左右の走行駆動部と、
を備えたことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項２】
請求項１記載の車輪型ロボットであって、
前記結合軸は、前記車台フレームに前後に渡って延設され前後部に連動ベベル・ギヤを備えた操向連動軸であり、
前記前後輪操向軸に、前記前後部の連動ベベル・ギヤに各別に噛み合う操向ベベル・ギヤを各別に固定した、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項３】
請求項１記載の車輪型ロボットであって、
前記結合軸は、前記車台フレームに前後に渡って延設され前後部に連動ベベル・ギヤを備えた操向連動軸であり、
前記前後部の連動ベベル・ギヤに各別に噛み合う操向ベベル・ギヤを各別に固定した操向中間軸を設け、
前記前後輪操向軸と前記操向中間軸との間に、前後輪操向軸と操向中間軸との間で回転を増減速して伝達する前後操向増減速部を設けた、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項４】
走行前後方向に延設された前輪車台部及び後輪車台部からなる車台フレームと、
前記前後輪車台部の一方に設けられ回転軸心が走行前後方向の軸支持部に回転不能に結合支持された結合軸及び同他方に設けられ前記結合軸を回転駆動するための車軸揺動駆動部と、
前記前後輪車台部に各別に設けられ回転軸心が上下方向の軸受部に回転自在に支持され下部に前後フレームを各別に固定支持した前後輪操向軸と、
前記前後フレームの左右側にそれぞれ回転自在に支持された左右の前後輪と、
前記前後輪の少なくとも一方を左右各別に回転駆動する左右の走行駆動部と、
を備えたことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項５】
請求項１又は４記載の車輪型ロボットであって、
前記前後輪操向軸の少なくとも一方を操向駆動するために前記前後輪車台部の少なくとも一方に操向駆動部を取り付けた、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の車輪型ロボットであって、
前記走行駆動部は、前記前フレーム側に支持された左右の走行電動モータと、
前記走行電動モータの回転を前記前輪に伝達するギヤ伝動又はベルト伝動などの駆動伝達部と、
からなることを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の車輪型ロボットであって、
前記前後フレームは、前記前後輪の車軸と同高さで左右に延設配置された、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項８】
請求項１〜６記載の車輪型ロボットであって、
前記前後フレームは、前記前後輪の車軸よりも高位の横架設フレームと、この横架設フレームの各両端にそれぞれ支持され各下端部側に前記前後輪が回転自在に支持された脚フレームとからなる、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項９】
請求項８記載の車輪型ロボットであって、
前記各脚フレームは、伸縮駆動により横架設フレームの高さ調整を行わせるピストン・シリンダ装置を備えた、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項１０】
請求項９記載の車輪型ロボットであって、
前記前後輪車台部の一方は、搬送物を掴むハンド部を昇降調整可能なハンド機構を備えた、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載の車輪型ロボットであって、
左右への重心を移動させる重心移動機構を備えた、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【請求項１２】
請求項１１記載の車輪型ロボットであって、
前記重心移動機構は、前記後輪車台部に一端が回転可能に取り付けられた伸縮調整可能な旋回アームと、この旋回アームの他端に支持された重錘とからなる、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪型ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車輪型ロボットとしては、特許文献１に記載のような小型走行ロボットがある。
【０００３】
この小型走行ロボットは、左右フレーム及び中央フレームの前後端が連結リンクで連結され、障害物を乗り越えるとき、４輪を接地させることで安定状態を保つようにしている。
【０００４】
しかし、左右操向は、左右の走行電動モータの回転速度を変更することにより行ない、機構的な操向は行われないため、旋回走行時に路面と車輪との間で若干の滑りを生じ、駆動ロスを招く問題がある。
【０００５】
これに対し、非特許文献２には、４輪操向機構として前後車軸側間をリンクで連結して４輪操向を可能としたものがある。
【０００６】
この４輪操向機構によれば、旋回中心を、前後車軸間中央を横切る直線上に採ることができ、内輪差を無くして前後輪同一軌道上を走行させることができ、無駄のない動きを行わせることができる。
【０００７】
しかし、直進走行時に前輪の一方が障害物を乗りこえるようなときは、リンクにより後輪が直進方向からずれるように操向されてしまい、直進性が損なわれるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３３４３５５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】http://www.robotics.it-chiba.jp/yoneda/KikougakuWEB/kikougaku.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、旋回走行時に無駄のない動きを行わせることができ、且つ障害物を乗り越えるとき、４輪を接地させて安定させることはできるが、直進走行時に障害物を乗り越えるとき、直進性が損なわれる点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、旋回走行時に無駄のない動きを行わせることができ、且つ障害物を乗り越えるとき、４輪を接地させて安定させる構造でありながら、障害物の乗り越え時の直進性を向上させるため、走行前後方向に延設された前輪車台部及び後輪車台部からなる車台フレームと、前記前後輪車台部のそれぞれに設けられ回転軸心が走行前後方向の軸受部に回転自在に支持された結合軸と、前記前後輪車台部に各別に設けられ回転軸心が上下方向の軸受部に回転自在に支持され下部に前後フレームを各別に固定支持した前後輪操向軸と、前記前後フレームの左右側にそれぞれ回転自在に支持された左右の前後輪と、前記前後輪の少なくとも一方を左右各別に回転駆動する左右の走行駆動部とを備えたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、走行前後方向に延設された前輪車台部及び後輪車台部からなる車台フレームと、前記前後輪車台部のそれぞれに設けられ回転軸心が走行前後方向の軸受部に回転自在に支持された結合軸と、前記前後輪車台部に各別に設けられ回転軸心が上下方向の軸受部に回転自在に支持され下部に前後フレームを各別に固定支持した前後輪操向軸と、前記前後フレームの左右側にそれぞれ回転自在に支持された左右の前後輪と、前記前後輪の少なくとも一方を左右各別に回転駆動する左右の走行駆動部とを備えた。
【００１３】
このため、左右前後輪の何れかが障害物を乗り越えるとき、乗り上げ車輪側の前後フレームの何れかが左右に傾斜し、この傾斜は前後輪車台部が結合軸を中心に相対回転することで許容される。
【００１４】
この前後横フレームの傾斜が許容されることで障害物乗り越え時に乗り越え車輪は障害物上に接し、乗り越え車輪以外の３輪を接地させ、安定した走行を行わせることができる。
【００１５】
前後フレームの一方が操向されると前後フレームの他方が相対的に逆方向へ操向される状態となり、内輪差を抑制して無駄のない動きを行わせることができる。
【００１６】
しかも、前後輪何れかの片輪が障害物を乗り越えるとき、前後フレームの一方の左右傾斜により車台フレームが平面から見て直進方向に対し傾斜することになるが、前後フレームの連結軸での相対回転により直進方向に対する姿勢を概ね維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車輪型ロボットの平面図である。（実施例１）
【図２】車輪型ロボットの断面図である。（実施例１）
【図３】車輪型ロボットの正面図である。（実施例１）
【図４】前輪の一方が障害物を乗り上げている状況を示す車輪型ロボットの平面図である。（実施例１）
【図５】前輪の一方が障害物を乗り上げている状況を示す正面図である。（実施例１）
【図６】前輪の双方が障害物を乗り上げる状況を示す車輪型ロボットの平面図である。（実施例１）
【図７】障害物との関係で示す車輪型ロボットの斜視図である。（実施例２）
【図８】障害物上を通過走行する車輪型ロボットの斜視図である。（実施例２）
【図９】変形例に係る車輪型ロボットの断面図である。（実施例２）
【図１０】障害物との関係で示す車輪型ロボットの斜視図である。（実施例３）
【図１１】車輪型ロボットの平面図である。（実施例４）
【図１２】車輪型ロボットの断面図である。（実施例４）
【図１３】車輪型ロボットの正面図である。（実施例４）
【図１４】車輪型ロボットの平面図である。（実施例５）
【図１５】車輪型ロボットの断面図である。（実施例５）
【図１６】車輪型ロボットの作用説明の平面図である。（実施例５）
【図１７】車輪型ロボットの作用説明の平面図である。（実施例５）
【図１８】車輪型ロボットの作用説明の平面図である。（実施例５）
【図１９】車輪型ロボットの作用説明の平面図である。（実施例５）
【図２０】車輪型ロボットの平面図である。（実施例６）
【図２１】車輪型ロボットの断面図である。（実施例６）
【図２２】車輪型ロボットの正面図である。（実施例６）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
旋回走行時に無駄のない動きを行わせることができ、且つ障害物を乗り越えるとき、４輪を接地させて安定させる構造でありながら、障害物の乗り越え時の直進性を向上させるという目的を、前後輪車台部と結合軸とにより実現した。
【実施例１】
【００１９】
［車輪型ロボットの構造］
図１〜図３は、本発明の実施例１の車輪型ロボットに係り、図１は、平面図、図２は、断面図、図３は、正面図である。
【００２０】
図１〜図３のように、車輪型ロボットは、車台フレーム１に対し、連動ベベル・ギヤ３，５を備えた操向連動軸７と操向ベベル・ギヤ９，１１を備えた前後輪操向軸１３，１５と前後輪１７，１９，２１，２３と駆動部２５，２７とを有している。
【００２１】
前記車台フレーム１は、走行前後方向に延設され走行方向前後の前輪車台部２９及び後輪車台部３１からなっている。前輪車台部２９及び後輪車台部３１は、金属又は樹脂などの矩形板材により形成されている。
【００２２】
前輪車台部２９上には、回転軸心が走行前後方向の軸受部としてベアリングを内蔵したベアリング・ケース３３と軸受メタルなどで形成された軸支持金具３５，３７とが設けられている。前輪車台部２９の前端下部には、回転軸心が上下方向の軸受部としてベアリングを内蔵したベアリング・ケース３９が設けられている。
【００２３】
後輪車台部３１上には、回転軸心が走行前後方向の軸受部としてベアリングを内蔵したベアリング・ケース４１，４３が設けられている。後輪車台部３１の後端下部には、回転軸心が上下方向の軸受部としてベアリングを内蔵したベアリング・ケース４５が設けられている。
【００２４】
前記操向連動軸７は、金属製などによる回転軸であり、前記ベアリング・ケース３３、軸支持金具３５，３７により前輪車台部２９上に回転自在に支持され、前記ベアリング・ケース４１，４３により後輪車台部３１上に回転自在に支持されている。
【００２５】
この操向連動軸７は、車台フレーム１に前後に渡って延設され前後部に前記連動ベベル・ギヤ３，５を備えている。
【００２６】
前記前後輪操向軸１３，１５は、ベアリング・ケース３９，４５にそれぞれ回転自在に支持されている。この前後輪操向軸１３，１５の上端には、前記操向ベベル・ギヤ９，１１が同心状に各別に固定支持されている。操向ベベル・ギヤ９，１１は、前記連動ベベル・ギヤ３，５にそれぞれ噛み合っている。前後輪操向軸１３，１５の下端部には、結合部材４７，４８を介して前後フレームとしての前後横フレーム４９，５１の左右中央部が固定支持されている。
【００２７】
この前後横フレーム４９，５１は、前記前後輪１７，１９，２１，２３の車軸５３，５５，５７，５９と同高さで左右に延設配置されている。すなわち、前後横フレーム４９，５１の左右両端には、前記前後輪１７，１９，２１，２３の前後車軸５３，５５，５７，５９が図示しない懸架装置を介してそれぞれ回転自在に支持され、それぞれ独立回転可能となっている。
【００２８】
前記駆動部２５，２７は、前後輪の少なくとも一方、本実施例では左右前輪１７，１９を各別に回転駆動するものとして設けられている。
【００２９】
この駆動部２５，２７は、走行電動モータ６１，６３及び駆動伝達部６５，６７とからなっている。走行電動モータ６１，６３は、前横フレーム４９上左右両側にブラケット６９，７１により固定支持されている。駆動伝達部６５，６７は、ギヤ伝動であり、走行電動モータ６１，６３の駆動軸６１ａ，６３ａに固定された駆動ギヤ６５ａ，６７ａと車軸５３，５５側に固定された従動ギヤ６５ｂ，６７ｂとからなっている。
【００３０】
なお、走行電動モータ６１，６３を駆動するための車載のバッテリやコントローラは図示を省略している。走行電動モータ６１，６３は、リモート・コントロールにより駆動させることもできる。
［車輪型ロボットの動作］
本発明実施例の車輪型ロボットの動作は、遠隔操作による走行電動モータ６１，６３の制御、各種センサ及びコントローラを備えることによる走行電動モータ６１，６３の制御の何れによるものでもよい。
【００３１】
（直進走行）
平地走行において、走行電動モータ６１，６３の双方を同回転速度で駆動すると、駆動ギヤ６５ａ，６７ａ及び従動ギヤ６５ｂ，６７ｂを介して車軸５３，５５が同回転速度で駆動され、前輪１７，１９が同回転速度で走行回転する。
【００３２】
したがって、車輪型ロボットは、直進走行することができる。
【００３３】
（旋回走行）
走行電動モータ６１，６３の一方、例えば右の走行電動モータ６３を左の走行電動モータ６１よりも早く回転駆動し、或いは右の走行電動モータ６３のみを回転駆動すると、右の前輪１９が左の前輪１７に対して先行回転する。
【００３４】
この右の前輪１９の先行回転により、図１の破線図示のように前横フレーム４９が前輪操向軸１３を介し前輪車台部２９側のベアリング・ケース３９に対して操向回転する。
【００３５】
この前輪操向軸１３の回転により操向ベベル・ギヤ９が軸心回りに回転し、この回転が連動ベベル・ギヤ３、操向連動軸７、連動ベベル・ギヤ５、操向ベベル・ギヤ１１を介して後輪操向軸１５に伝達される。
【００３６】
この回転伝達により後輪操向軸１５がベアリング・ケース４５に対して操向回転し、後横フレーム５１が前横フレーム４９に対し図１のように逆方向へ回転する。
【００３７】
これら前後横フレーム４９，５１の操向回転により車輪型ロボットの旋回中心を前後車軸５３，５５，５７，５９間中央を横切る直線上に採ることができ、内輪差を無くして前後輪１７，１９，２１，２３を同一軌道上で旋回走行させることができて無駄のない動きを行わせることができる。
【００３８】
（障害物の片輪乗り越え）
図４は、前輪の一方が障害物を乗り上げている状況を示す平面図、図５は、同正面図である。
【００３９】
図４においては、前後輪１７，１９，２１，２３間がリンク７５により機構的に連結された比較例を破線で同時に示している。この比較例によると、例えば左前輪５５が障害物ＯＢ１に乗り上げると前後輪１７，１９，２１，２３間にねじれを生じ、このねじれがリンク７５を介して後輪２１，２３側に伝達され、後輪２１，２３側が破線図示のように直進方向からずれるように操向され、直進性が損なわれることになる。
【００４０】
これに対し、本実施例１の車輪型ロボットでは、例えば左前輪５５が障害物ＯＢに乗り上げると前横フレーム４９の左右傾斜により車台フレーム１が平面から見て直進方向に対し傾斜することになるが、後横フレーム５１の直進方向に対する姿勢を概ね維持させることができる。
【００４１】
すなわち、前輪１７が障害物ＯＢ１を乗り越えるとき、後横フレーム５１が何らの姿勢修正も受けなければ、平面から見て操向方向に対し傾斜した車台フレーム１に直交する後横フレーム５１は、操向方向に対して比較例と同様に向きがずれ、直進性が損なわれることになる。
【００４２】
しかし、操向ベベル・ギヤ９及び連動ベベル・ギヤ３を介して後横フレーム５１が直進性を維持する方向へ連動して姿勢修正され、車輪型ロボットの直進性を向上させることができる。
【００４３】
また、乗り上げ車輪側の前横フレーム４９が左右に傾斜し、この傾斜は前輪車台部２９が後輪車台部３１に対して操向連動軸７を中心に相対回転することで許容される。
【００４４】
この前横フレーム４９，５１の傾斜が許容されることで障害物乗り越え時に４輪を接地させ、安定した走行を行わせることができる。
【００４５】
このような動作は、前輪１９、後輪２１，２３の何れかが障害物に乗り上げるときも同様である。
【００４６】
（障害物の両輪乗り越え）
図６は、前輪の双方が障害物を乗り上げる状況を示す平面図である。
【００４７】
図６は、障害物ＯＢ２に乗り上げようとする状況を示したものである。
【００４８】
図６では、破線図示のように直進走行してきた車輪型ロボットの前輪１７，１９を、障害物ＯＢ２に実線図示のように平行に対向させるため、一方の前輪１７が最下段に当接したときからその前輪１７の回転を停止させ、他方の前輪１９を回転駆動し、前記同様の旋回走行動作を行わせる。
【００４９】
この旋回走行動作により、前輪１７，１９の双方を、障害物ＯＢ２に当接させることができる。
【００５０】
この位置から、外輪となる前輪１９をさらに回転駆動すると前輪１９のみが、障害物ＯＢ２に乗り上げ動作する。次に、前輪１９を停止して前輪１７を回転駆動すると既に乗り上げた前輪１９に対して前輪１７のみが乗り上げ動作する。このような前輪１７，１９の交互の乗り上げ動作は、前輪車台部２９が後輪車台部３１に対して操向連動軸７を中心に相対回転することで許容される。
【００５１】
この交互の乗り上げ動作により、階段も１段づつ登らせることができる。
【００５２】
図６の実線図示状態で、双方の前輪１７，１９をと共に駆動することで障害物ＯＢ２に乗り上げさせることもできる。
［実施例１の効果］
本発明実施例１の車輪型ロボットは、走行前後方向に延設され走行方向前後の前輪車台部２９及び後輪車台部３１からなる車台フレーム１と、前記前後輪車台部２９，３１のそれぞれに設けられ回転軸心が走行前後方向のベアリング・ケース３３、軸受金具３５，３７、ベアリング・ケース４１，５１に回転自在に支持され前記車台フレーム１に前後に渡って延設され前後部に連動ベベル・ギヤ３，５を備えた操向連動軸７と、前記前後輪車台部２９，３１に各別に設けられ回転軸心が上下方向のベアリング・ケース３９，４５に回転自在に支持され下部に前後横フレーム４９，５１を各別に固定支持し前記前後部の連動ベベル・ギヤ３，５に各別に噛み合う操向ベベル・ギヤ９，１１を各別に固定した前後輪操向軸１３，１５と、前記前後横フレーム４９，５１の左右側にそれぞれ回転自在に支持された左右の前後輪１７，１９，２１，２３と、前記前輪１７，１９を回転駆動する駆動部２５，２７とを備えた。
【００５３】
このため、左右前後輪１７，１９，２１，２３の何れか、例えば前輪１７が障害物を乗り越えるとき、乗り上げ車輪１７側の前横フレーム４９が左右に右下降傾斜し、この傾斜は前後輪車台部２９，３１が操向連動軸７を中心に相対回転することで許容される。
【００５４】
この前横フレーム４９の傾斜が許容されることで障害物乗り越え時に４輪１７，１９，２１，２３を接地させ、安定した走行を行わせることができる。
【００５５】
同時に、操向ベベル・ギヤ９及び連動ベベル・ギヤ３を介して後横フレーム５１が直進性を修正維持する方向へ連動して姿勢修正され、車輪型ロボットの直進性を向上させることができる。
【００５６】
平地操向での前横フレーム４９の操向により操向ベベル・ギヤ９，１１及び連動ベベル・ギヤ３，５を介して後横フレーム５１が逆方向へ連動して操向されるから、旋回中心を、前後車軸間中央を横切る直線上に採ることができ、内輪差を無くして前後輪１７，１９，２１，２３を同一軌道上で旋回走行させることができ、無駄のない動きを行わせることができる。
【００５７】
しかも、前輪１７，１９の一方が障害物を乗り越えるとき、前横フレーム４９の傾斜により車台フレーム１が平面から見て直進方向に対し傾斜することになるが、操向ベベル・ギヤ９，１１及び連動ベベル・ギヤ３，５を介して後横フレーム５１が直進性を修正する方向へ連動して姿勢修正されるから後横フレーム５１の直進方向に対する姿勢を概ね維持させ、車輪型ロボットの直進性を向上させることができる。
【００５８】
前記駆動部２５，２７は、前記前横フレーム４９に支持された左右の走行電動モータ６１，６３と、前記走行電動モータ６１，６３の回転を前記前輪１７，１９に伝達するギヤ伝動の駆動伝達部６５，６７とからなる。
【００５９】
このため、車輪型ロボットを前輪駆動により走行させることができる。また、走行電動モータ６１，６３の回転速度を調節することで、前記操向を行わせることができる。
【００６０】
前記前後横フレーム４９，５１は、前記前後輪１７，１９，２１，２３の車軸５３，５５，５７，５９と同高さで左右に延設配置された。
【００６１】
このため、重心の低い車輪型ロボットを得ることができる。
【実施例２】
【００６２】
図７，図８は、本発明の実施例２に係り、図７は、障害物との関係で示す車輪型ロボットの斜視図、図８は、障害物上を通過走行する車輪型ロボットの斜視図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＡを付し、重複した説明は省略する。
【００６３】
本実施例の車輪型ロボットは、前後横フレーム４９Ａ，５１Ａの構成を変更したものである。
【００６４】
すなわち、本実施例の前後横フレーム４９Ａ，５１Ａは、横架設フレーム４９Ａａ，５１Ａａと脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂとからなっている。
【００６５】
横架設フレーム４９Ａａ，５１Ａａは、金属パネルや樹脂パネルで形成され、ベアリング・ケース３９Ａの下端に固定され、前記前後輪１７，１９，２１，２３の車軸５３，５５，５７，５９よりも高位に配置されている。
【００６６】
脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂは、横架設フレーム４９Ａａ，５１Ａａの各両端にそれぞれ支持され各下端部側に前記前後輪１７，１９，２１，２３が回転自在に支持されている。
【００６７】
本実施例において、脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂは、ピストン・シリンダ装置で構成され、伸縮駆動により横架設フレーム４９Ａａ，５１Ａａの高さ調整を行わせることができる。
【００６８】
この構成により、前記脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂは、ピストン・シリンダ装置を備えた構成となっている。
【００６９】
なお、脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂ全体をピストン・シリンダ装置で構成するものに限らず、脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂの一部をピストン・シリンダ装置で形成する構成とすることもできる。
【００７０】
また、本実施例では、左右のブラケット（図面では、一方のブラケット７１Ａのみ示す）が後方側へ延設され、この左右のブラケットの後端に走行電動モータ（図面では、一方の走行電動モータ６３のみ示す）が支持されている。左右の走行電動モータと前輪１７，１９との間には、それぞれ実施例１の駆動伝達部６５，６７と同様に駆動伝達部が設けられている。
【００７１】
操向連動軸７は、前輪車台部２９のベアリング・ケース３３Ａと後輪車台部３１の軸受金具３５Ａ，３７Ａ、ベアリング・ケース４３により支持されている。
【００７２】
そして、本実施例の車輪型ロボットでは、障害物ＯＢ１があるとき、図７のように前後輪１７，１９，２１，２３の左右間でその上を通過走行することができる。
【００７３】
障害物ＯＢ１の高さが高いときは、脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂのピストン・シリンダ装置を図８のように伸張させることで横架設フレーム４９Ａａ，５１Ａａの高さを高く調節する。
【００７４】
この高さ調節により、障害物ＯＢ１に対し前後輪１７，１９，２１，２３の左右間でその上を通過走行することができる。
【００７５】
図９は、実施例２の変形例に係る車輪型ロボットの断面図である。
【００７６】
本実施例では、前記後輪車台部３１に、ハンド機構７７を備えた。ハンド機構７７は、昇降ボックス７９に支持された昇降ロッド８１の下端にハンド部８３を設けたものである。昇降ボックス７９には、走行電動モータが備えられ、例えば走行電動モータのピニオンが昇降ロッド８１のラックに噛み合っている。なお、操向連動軸７は、昇降ボックス７９の機構部分を避けて前後に貫通している。
【００７７】
ハンド部８３は、電動のハンド駆動部８５に可動のフィンガー・アーム８７を放射状に備えたものである。コントローラの制御によりハンド駆動部８５が駆動され、フィンガー・アーム８７を開閉し、地上の搬送物ＢＧを掴み上げることができる。
【００７８】
例えば、図９の車輪型ロボットにおいて、昇降ボックス７９の駆動により昇降ロッド８１を上方へ駆動し、ハンド部８３を上昇位置にセットしておく。この状態で、図８と同様にして脚フレーム４９Ａｂａ，４９Ａｂｂ，５１Ａｂａ，５１Ａｂｂのピストン・シリンダ装置を収縮させ、前後輪１７，１９，２１，２３の左右間でハンド部８３が搬送物ＢＧ上に位置するまで走行させる。
【００７９】
この位置で、ハンド駆動部８５の駆動によりフィンガー・アーム８７を開きながら昇降ボックス７９の駆動により昇降ロッド８１を下方へ駆動し、フィンガー・アーム８７を搬送物ＢＧに配置させる。
【００８０】
次いで、ハンド駆動部８５の駆動によりフィンガー・アーム８７を閉じ、昇降ボックス７９の駆動により昇降ロッド８１を上方へ駆動することで、搬送物ＢＧを掴み上げることができる。
【実施例３】
【００８１】
図１０は、本発明の実施例３に係り、障害物との関係で示す車輪型ロボットの斜視図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＢを付し、重複した説明は省略する。
【００８２】
本実施例の車輪型ロボットは、左右への重心を移動させる重心移動機構８９を備えた。
【００８３】
重心移動機構８９は、旋回アーム９１と重錘９３とからなっている。旋回アーム９１は、後輪車台部３１のベアリング・ケース４１Ｂ上に一端が回転可能に取り付けられたもので、伸縮調整可能な構造となっている。重錘９３は、旋回アーム９１の他端に支持されている。
【００８４】
したがって、図１０のように前輪１９が障害物ＯＢ１を乗りこえるとき、旋回アーム９１を左側へ回転させて前輪１９側の重量を軽減させると、障害物ＯＢ１を容易に乗りこえさせることができる。
【実施例４】
【００８５】
図１１〜図１３は、本発明の実施例４に係り、図１１は、車輪型ロボットの平面図、図１２は、同断面図、図１３は、同正面図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＣを付し、重複した説明は省略する。
【００８６】
本実施例の車輪型ロボットは、前後の操舵角伝達に関し歯車のバックラッシュの影響を抑制できるようにしたものである。
【００８７】
図１１〜図１３のように、本実施例の車輪型ロボットでは、操向中間軸９５,９７及び前後操向増減速部９９，１０１を設けた。
【００８８】
前記操向中間軸９５,９７は、前後車台部２９,３１にベアリング・ケース１０３，１０４により回転自在に支持されている。操向中間軸９５,９７に、前後部の連動ベベル・ギヤ３，５に各別に噛み合う操向ベベル・ギヤ９，１１が各別に固定されている。
【００８９】
前記前後操向増減速部９９，１０１は、前後輪操向軸１３Ｃ，１５Ｃと前記操向中間軸９５,９７との間に設けられている。この前後操向増減速部９９，１０１は、増減速比が同一に設定され、前後輪操向軸１３Ｃ，１５Ｃに固定された大歯車１０５，１０７と前記操向中間軸９５,９７に固定された小歯車１０９，１１１とが噛み合わされたものである。
【００９０】
したがって、前後操向増減速部９９，１０１は、前後輪操向軸１３Ｃ，１５Ｃと操向中間軸９５,９７との間で回転を増減速して伝達する。
【００９１】
具体的には、前輪操向軸１３Ｃの回転により大歯車１０５が軸心回りに回転し、この回転が大小歯車１０５、１０９の噛み合い回転により増速して操向中間軸９５に伝達される。
【００９２】
この増速した回転により操向ベベル・ギヤ９が軸心回りに回転し、この回転が連動ベベル・ギヤ３、操向連動軸７、連動ベベル・ギヤ５、操向ベベル・ギヤ１１を介して後輪側の操向中間軸９７に伝達される。
【００９３】
この操向中間軸９７へ増速して伝達された回転は、大小歯車１０７、１１１の噛み合い回転により減速して後輪操向軸１５Ｃに伝達される。
【００９４】
すなわち、旋回走行、障害物の片輪乗り越えの際に、図１１、図１３の各破線図示のように操向動作、或いは乗り越え動作すると、後横フレーム５１が前横フレーム４９に前記のように連動して操向回転する。
【００９５】
この回転伝達により後輪操向軸１５Ｃがベアリング・ケース４５に対して回転し、後横フレーム５１が前横フレーム４９に対し図１のように回転する。
【００９６】
このとき、前後操向増減速部９９，１０１が回転を増速して操向ベベル・ギヤ９，１１と連動ベベル・ギヤ３，５間とを噛み合い回転させることができ、操向ベベル・ギヤ９，１１及び連動ベベル・ギヤ３，５間のバックラッシュの影響を抑制することができ、ガタつきの少ない、精度の良い操向回転を行わせることができる。
【００９７】
その他、本実施例においても実施例１と同様な作用効果を奏することができる。
【実施例５】
【００９８】
図１４〜図１９は、本発明の実施例５に係り、図１４は、車輪型ロボットの平面図、図１５は、同断面図、図１６〜図１９は、同作用説明の平面図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＤを付し、重複した説明は省略する。
【００９９】
本実施例の車輪型ロボットは、前後の操舵を独立の操向駆動部である操向電動モータにより行わせるようにした。
【０１００】
図１４、図１５のように、前後輪車台部２９，３１にモータ・ブラケット１１３，１１５を介して操向電動モータ１１７，１１９が取り付けられ、この操向電動モータ１１７，１１９に前後輪操向軸１３Ｄ，１５Ｄが継ぎ手１２１，１２３を介して連動結合されている。操向電動モータ１１７，１１９の電源は図示しない車載のバッテリであり、駆動制御は、図示しないコントローラにより行われる。但し、バッテリ及びコントローラを車載しないリモート・コントロールにより制御することも可能である。
【０１０１】
前記前後輪車台部２９，３１は、操向連動軸に代えて結合軸７Ｄにより結合されている。結合軸７Ｄは、前後輪車台部２９，３１のそれぞれに設けられ回転軸心が走行前後方向の軸受部である軸支持金具３５，３７とベアリング・ケース４１とにより回転自在に支持されている。
【０１０２】
したがって、操向電動モータ１１７，１１９の駆動制御により前後輪操向軸１３Ｄ，１５Ｄを別個に回転駆動することができ、任意の操向を行わせることができる。
【０１０３】
図１６〜図１９は、操向のバリエーションの一例を示すものである。
【０１０４】
図１６は、直進を行わせる例である。片輪が障害物等に乗り上げた時、前後輪車台部２９，３１は、結合軸７Ｄを中心に相対回転することができ、乗り上げ動作を円滑に行わせることができる。
【０１０５】
図１７は、旋回を行わせる例であり、操向電動モータ１１７，１１９により前後輪操向軸１３Ｄ，１５Ｄを逆方向へ操向駆動して実施例１と同様な操向を可能としている。
【０１０６】
図１８は、平行移動を行わせる例であり、操向電動モータ１１７，１１９により前後輪操向軸１３Ｄ，１５Ｄを同方向へ操向駆動して平行移動を可能としている。
【０１０７】
図１９は、その場旋回を行わせる例であり、操向電動モータ１１９により後輪操向軸１５Ｄを操向駆動して後輪車軸を前輪車軸に直行するように配置する。
【０１０８】
走行電動モータ６１，６３を駆動すると、後輪５７，５９の何れかを中心に旋回走向する。
【０１０９】
その他、本実施例においても実施例１と同様な作用効果を奏することができる。
【実施例６】
【０１１０】
図２０〜図２２は、本発明の実施例６に係り、図２０は、車輪型ロボットの平面図、図２１は、同断面図、図２２は、同正面図である。なお、基本的な構成は、実施例５と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＥを添えて付し、或いは同符号のＤをＥに代えて付し、重複した説明は省略する。
【０１１１】
本実施例の車輪型ロボットは、前輪１７，１９の一方を上昇させて３輪で接地させることができるようにした。
【０１１２】
図２０〜図２２のように、後輪車台部３１にベアリング・ケースに代えてモータ・ブラケット１２５が設けられ、このモータ・ブラケット１２５に車軸揺動駆動部として車軸揺動電動モータ１２７を取り付けた。
【０１１３】
この車軸揺動電動モータ１２７には、結合軸７Ｅが連動結合され、結合軸７Ｅは、軸支持部としての軸支持金具３５Ｅ，３７Ｅに回転不能に結合支持されている。
【０１１４】
後輪車台部３１に、３輪での接地を安定させるために各モータの電源となるバッテリ・ユニット１２９を取り付け、車体重心Ｇの位置を車体中心Ｃよりも後輪２１，２３寄りとした。
【０１１５】
したがって、車軸揺動電動モータ１２７の駆動により結合軸７Ｅを回転駆動すると後輪車台部３１に対して前輪車台部２９がロール方向に回転駆動され、前輪車軸が図２２のように傾斜し、３輪１７，２１，２３で接地させることができる。
【０１１６】
前記のように、車体重心Ｇの位置が車体中心Ｃよりも後車軸寄りであるため、３輪での接地を、安定させることができる。
【０１１７】
その他、本実施例においても実施例５と同様な作用効果を奏することができる。
［その他］
前後輪１７，１９，２１，２３の４輪、又は後輪２１，２３の２輪を走行電動モータにより駆動する構造にすることもできる。
【０１１８】
駆動部２５，２７は、ベルト伝動などにより構成することもできる。
【０１１９】
前後の操舵角伝達に関し歯車のバックラッシュの影響は、実施例１，２における連動ベベル・ギヤ３，５及び操向ベベル・ギヤ９，１１の歯数を変更することにより実施例３と同様な増減速伝達を行わせることで抑制することもできる。  
【０１２０】
実施例４〜６においても、実施例２の前後横フレーム４９Ａ，５１Ａの構造、実施例３の左右への重心を移動させる重心移動機構８９の構造を採用することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  車台フレーム
３，５  連動ベベル・ギヤ
７  操向連動軸
７Ｄ，７Ｅ  結合軸
９，１１  操向ベベル・ギヤ
１３，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ  前輪操向軸
１５，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ  後輪操向軸
１７，１９  前輪
２１，２３  後輪
２５，２７  駆動部
２９  前輪車台部
３１  後輪車台部
３３  ベアリング・ケース（軸受部）
３５，３７  軸受金具（軸受部）
４９，４９Ａ，４９Ｂ  前横フレーム
５１，５１Ａ，５１Ｂ  後横フレーム
６１，６３  走行電動モータ（走行駆動部）
９５，９７  操向中間軸
９９  前操向増減速部
１０１  後操向増減速部
１１７，１１９  操向電動モータ（操向駆動部）
１２７  車軸揺動電動モータ（車軸揺動駆動部）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010094802.tif 000018
【図１７】
2010094802.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2010094802.tif 000021
【図２０】
2010094802.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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