(57)【要約】  クローラ走行とローリング走行により、二方向に走行可能な走行体は、ボデイ１と、回転軸線Ｌ１を中心に回転可能にしてボデイ１に支持された一対のクローラユニット５と、クローラアクチュエータ４０と、ローリングアクチュエータ６０とを備えている。クローラアクチュエータ４０がクローラユニット５の一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂを駆動することにより、走行体は回転軸線Ｌ１方向にクローラ走行する。ローリングアクチュエータ６０がクローラユニット５を回転軸線Ｌ１を中心にローリングさせることにより、走行体は回転軸線Ｌ１と直交する方向にローリング走行する。クローラ走行の準備のために、ロータリーエンコーダ７２からのクローラユニット５の姿勢情報に基づきクローラユニット５をローリングさせることにより、クローラユニット５が走行可能姿勢になる。
2017006910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボデイ（１）と、このボデイに支持され第１方向に延びるとともにこの第１方向と直交する第２方向に互いに離間する複数のクローラ装置（２；２’）とを備えた走行体であって、
上記複数のクローラ装置（２；２’）の各々は、上記第１方向に延びる第１回転軸線（Ｌ１）を中心に回転可能にして上記ボデイに支持されたクローラユニット（５；５’）と、クローラアクチュエータ（４０）と、ローリングアクチュエータ（６０；６０’）とを備え、
各クローラユニット（５；５’）は、上記第１回転軸線（Ｌ１）に沿って延びるサポ―ト（１０）と、上記サポ―トに設けられるとともに上記第１回転軸線を挟んで互いに離間して配置された一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）とを有し、
上記クローラアクチュエータ（４０）が上記一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）を駆動することにより、上記走行体が上記第１方向に沿ってクローラ走行し、上記ローリングアクチュエータ（６０，６０’）が上記クローラユニット（５，５’）を上記第１回転軸線（Ｌ１）を中心にローリングさせることにより、上記走行体が上記第２方向に沿ってローリング走行し、
上記クローラユニット（５；５’）は、上記一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）のうち少なくとも一方が接地し上記クローラ部の駆動により上記クローラ走行が可能な走行可能ゾーンと、上記クローラ部の駆動による上記クローラ走行が不可能なデッドゾーンを有し、
さらに、上記クローラユニット（５；５’）の姿勢を検出する姿勢検出センサ（７２）と、上記クローラアクチュエータ（４０）と上記ローリングアクチュエータ（６０；６０’）を制御するコントロール装置（７０）とを備え、
上記コントロール装置（７０）は、上記クローラ走行の準備のために、上記姿勢検出センサ（７２）からの上記クローラユニット（５；５’）の姿勢情報に基づき上記ローリングアクチュエータ（６０；６０’）を駆動させることにより、上記クローラユニットが上記走行可能ゾーンで接地する走行可能姿勢になるように、上記クローラユニットの姿勢制御を実行することを特徴とする走行体。
【請求項２】
上記コントロール装置（７０）は、上記ローリング走行中に停止指令信号を受けた時に、上記姿勢検出センサ（７２）からの姿勢情報に基づき、上記クローラユニット（５；５’）が走行可能姿勢にあるか否かを判断し、肯定判断の時には走行を即座に停止させ、否定判断の時には上記クローラユニットが走行可能姿勢になるまで、ローリング走行中と同方向に上記クローラユニットをローリングさせることを特徴とする請求項１に記載の走行体。
【請求項３】
上記コントロール装置（７０）は、上記ローリング走行と上記クローラ走行を同時に行うことにより斜め走行を実行することができ、上記斜め走行中に停止指令信号を受けた時には、上記クローラ走行を即座に停止させるとともに、上記姿勢検出センサ（７２）からの姿勢情報に基づき上記クローラユニット（５；５’）が上記走行可能姿勢にあるか否かを判断し、肯定判断の時にはローリング走行を即座に停止させ、否定判断の時には上記クローラユニットが上記走行可能姿勢になるまで、上記斜め走行中と同方向に上記クローラユニットをローリングさせることを特徴とする請求項１に記載の走行体。
【請求項４】
上記コントロール装置（７０）は、走行体の停止状態で上記クローラ走行の開始指令信号を受けた時に、上記姿勢検出センサ（７２）からの姿勢情報に基づき上記クローラユニット（５；５’）が上記走行可能姿勢にあるか否かを判断し、肯定判断の時にはクローラ走行を即座に開始させ、否定判断の時には上記クローラユニットが走行可能姿勢になるまで上記クローラユニットをローリングさせた後で、上記クローラ走行を開始させることを特徴とする請求項１に記載の走行体。
【請求項５】
上記コントロール装置（７０）は、上記否定判断の時に、複数のクローラユニット（５；５’）を同方向にローリングさせることにより、これらクローラユニットの姿勢制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の走行体。
【請求項６】
複数のクローラユニット（５；５’）は対をなすクローラユニットを含んでおり、
上記コントロール装置（７０）は、上記否定判断の時に、一方のクローラユニット（５；５’）を停止させたまま他方のクローラユニット（５；５’）をローリングさせ、上記他方のクローラユニットの姿勢制御が終了した後、上記他方のクローラユニットを停止させたまま上記一方のクローラユニットの姿勢制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の走行体。
【請求項７】
複数のクローラユニット（５；５’）は対をなすクローラユニットを含んでおり、
上記コントロール装置（７０）は、上記否定判断の時に、対をなすクローラユニット（５：５’）を同時に逆方向へローリングさせることにより、上記クローラユニットの姿勢制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の走行体。
【請求項８】
上記クローラユニット（５；５’）の上記走行可能姿勢が、上記一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）が接地している基準姿勢であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の走行体。
【請求項９】
上記クローラユニット（５；５’）の各クローラ部（２０Ａ、２０Ｂ）は、上記第１回転軸線（Ｌ１）方向に離れて配置された一対のホイール（２１，２２）と、これらホイールに架け渡された無端条体（２３）と、この無端条体に取り付けられた多数の接地ラグ（２４）とを有し、上記一対のホイールは、上記第１回転軸線と直交するとともに互いに平行をなす第２回転軸線（Ｌ２，Ｌ２’）を中心として、上記サポ―トに回転可能に支持されており、
上記クローラユニットの上記サポ―ト（１０）には、上記一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）に対して第２回転軸線（Ｌ２，Ｌ２’）方向の外側に隣接する一対の接地構造（３０Ａ，３０Ｂ）が取り付けられており、これら接地構造が、上記デッドゾーンを提供することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の走行体。
【請求項１０】
ボデイ（１）と、このボデイに支持され第１方向に延びるとともにこの第１方向と直交する第２方向に互いに離間する複数のクローラ装置（２；２’）とを備えた走行体であって、
上記複数のクローラ装置（２；２’）の各々は、上記第１方向に延びる第１回転軸線（Ｌ１）を中心に回転可能にして上記ボデイに支持されたクローラユニット（５；５’）と、クローラアクチュエータ（４０）と、ローリングアクチュエータ（６０；６０’）とを備え、
各クローラユニット（５；５’）は、上記第１回転軸線（Ｌ１）に沿って延びるサポ―ト（１０）と、上記サポ―トに設けられるとともに上記第１回転軸線を挟んで互いに離間して配置された一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）とを有し、
上記クローラアクチュエータ（４０）が上記一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）を駆動させることにより、上記走行体が上記第１方向に沿ってクローラ走行し、上記ローリングアクチュエータ（６０，６０’）が上記クローラユニット（５，５’）を上記第１回転軸線（Ｌ１）を中心にローリングさせることにより、上記走行体が上記第２方向に沿ってローリング走行し、
上記クローラユニット（５；５’）は、上記一対のクローラ部（２０Ａ，２０Ｂ）のうち少なくとも一方が接地し上記クローラ部の駆動により上記クローラ走行が可能な走行可能ゾーンと、上記クローラ部の駆動による上記クローラ走行が不可能なデッドゾーンを有する走行体において、
上記クローラ走行の準備のために、姿勢検出センサ（７２）からの上記クローラユニット（５；５’）の姿勢情報に基づき上記ローリングアクチュエータ（６０；６０’）を駆動させることにより、上記クローラユニットが上記走行可能ゾーンで接地する走行可能姿勢になるように、上記クローラユニットの姿勢制御を実行することを特徴とする走行体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二方向に走行可能な走行体およびこの走行体の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているロボット（走行体）は、ボデイの左右に、ボデイの前後方向に延びる一対のクローラ装置を装備している。各クローラ装置は、前後のホイールと、これらホイールに架け渡されたベルト（無端条体）を備えている。【０００３】
上記構成のロボットは、左右のクローラ装置を同方向に同速度で回転駆動することにより、前進または後退することができる。また、左右のクローラ装置の速度を違えることにより、曲線を描くようにして左右に旋回することもできる。さらに、左右のクローラ装置を異なる方向に回転駆動することにより、超信地旋回（移動せずにその場で旋回）することもできる。【０００４】
上記ロボットは、狭い通路での直角をなす曲がり角では、超信地旋回によってロボットの方向を転換することができない。また、地面の凹凸の大きい場所でも、地面の抵抗によりクローラ装置の回転駆動が妨げられ、超信地旋回による方向転換ができない。
さらに上記ロボットは、目的地が斜め方向にある場合、目的地まで直線的に移動できず、そのために正確に目的地に到達できないことがある。【０００５】
特許文献２は、上記課題を解決できる二方向に走行可能なロボットを開示している。このロボットは、第１方向に延びるとともに第１方向と直交する第２方向に離間した一対のクローラ装置を備えている。各クローラ装置は、上記第１方向に延びる回転軸線を中心にして回転可能なクローラユニットを有している。このクローラユニットは、第１方向に延びるサポートと、このサポートに設けられ、上記回転軸線を挟んで対峙する一対のクローラ部とを備えている。【０００６】
特許文献２のロボットは、上記一対のクローラユニットのクローラ部の駆動により第１方向に走行することができる。以下、この走行モードを「クローラ走行」と言う。
さらに、上記一対のクローラユニットが上記回転軸線を中心に回転し、第２方向に転がる（ローリングする）ことにより、ロボットは第２方向に走行することができる。以下、この走行モードを「ローリング走行」と言う。【０００７】
特許文献２のロボットは超信地旋回せずに、クローラ走行とローリング走行を選択することにより、第１方向から第２方向へ、第２方向から第１方向へと進行方向を転換することができる。また、クローラ走行とローリング走行を同時に実行することにより、任意の斜め方向に直線的に走行することができる。以下、この走行モードを「斜め走行」と言う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１９１１５３号公報
【特許文献２】特開２００９−２４１９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２のロボットのクローラユニットは、上記一対のクローラ部の駆動により走行可能な走行可能ゾーンと、クローラ走行が不可能なデッドゾーンがある。例えば、クローラユニットの一対のクローラ部が略水平をなしている場合には、クローラユニットがデッドゾーンで接地しており、クローラ走行を開始することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ボデイと、このボデイに支持され第１方向に延びるとともにこの第１方向と直交する第２方向に互いに離間する複数のクローラ装置とを備えた走行体であって、
上記複数のクローラ装置の各々は、上記第１方向に延びる第１回転軸線を中心に回転可能にして上記ボデイに支持されたクローラユニットと、クローラアクチュエータと、ローリングアクチュエータとを備え、
各クローラユニットは、上記第１回転軸線に沿って延びるサポ―トと、上記サポ―トに設けられるとともに上記第１回転軸線を挟んで互いに離間して配置された一対のクローラ部とを有し、
上記クローラアクチュエータが上記一対のクローラ部を駆動することにより、上記走行体が上記第１方向に沿ってクローラ走行し、上記ローリングアクチュエータが上記クローラユニットを上記第１回転軸線を中心にローリングさせることにより、上記走行体が上記第２方向に沿ってローリング走行し、
上記クローラユニットは、上記一対のクローラ部のうち少なくとも一方が接地し上記クローラ部の駆動により上記クローラ走行が可能な走行可能ゾーンと、上記クローラ部の駆動による上記クローラ走行が不可能なデッドゾーンを有し、
さらに、上記クローラユニットの姿勢を検出する姿勢検出センサと、上記クローラアクチュエータと上記ローリングアクチュエータを制御するコントロール装置とを備え、
上記コントロール装置は、上記クローラ走行の準備のために、上記姿勢検出センサからの上記クローラユニットの姿勢情報に基づき上記ローリングアクチュエータを駆動させることにより、上記クローラユニットが上記走行可能ゾーンで接地する走行可能姿勢になるように、上記クローラユニットの姿勢制御を実行することを特徴とする。【００１１】
上記構成によれば、クローラユニットを走行可能姿勢にすることにより、確実にクローラ走行することができる。【００１２】
一態様では、上記コントロール装置は、上記ローリング走行中に停止指令信号を受けた時に、上記姿勢検出センサからの姿勢情報に基づき、上記クローラユニットが走行可能姿勢にあるか否かを判断し、肯定判断の時には走行を即座に停止させ、否定判断の時には上記クローラユニットが走行可能姿勢になるまで、ローリング走行中と同方向に上記クローラユニットをローリングさせる。
上記構成によれば、ローリング走行の最後にクローラユニットの姿勢制御を行うので、その後のクローラ走行を円滑に開始することができる。【００１３】
上記コントロール装置は、上記ローリング走行と上記クローラ走行を同時に行うことにより斜め走行を実行することができ、上記斜め走行中に停止指令信号を受けた時には、上記クローラ走行を即座に停止させるとともに、上記姿勢検出センサからの姿勢情報に基づき上記クローラユニットが上記走行可能姿勢にあるか否かを判断し、肯定判断の時にはローリング走行を即座に停止させ、否定判断の時には上記クローラユニットが上記走行可能姿勢になるまで、上記斜め走行中と同方向に上記クローラユニットをローリングさせる。
上記構成によれば、斜め走行の最後にクローラユニットの姿勢制御を行うので、その後のクローラ走行を円滑に開始することができる。【００１４】
他の態様では、上記コントロール装置は、走行体の停止状態で上記クローラ走行の開始指令信号を受けた時に、上記姿勢検出センサからの姿勢情報に基づき上記クローラユニットが上記走行可能姿勢にあるか否かを判断し、肯定判断の時にはクローラ走行を即座に開始させ、否定判断の時には上記クローラユニットが走行可能姿勢になるまで上記クローラユニットをローリングさせた後で、上記クローラ走行を開始させる。【００１５】
上記コントロール装置は、上記否定判断の時に、複数のクローラユニットを同方向にローリングさせることにより、これらクローラユニットの姿勢制御を行うことができる。【００１６】
複数のクローラユニットは対をなすクローラユニットを含んでおり、上記コントロール装置は、上記否定判断の時に、一方のクローラユニットを停止させたまま他方のクローラユニットをローリングさせ、上記他方のクローラユニットの姿勢制御が終了した後、上記他方のクローラユニットを停止させたまま上記一方のクローラユニットの姿勢制御を行う。これによれば、ローリングを伴うクローラユニットの姿勢制御を行っても、走行体の移動を抑えることができる。【００１７】
複数のクローラユニットは対をなすクローラユニットを含んでおり、上記コントロール装置は、上記否定判断の時に、対をなすクローラユニットを同時に逆方向へローリングさせることにより、上記クローラユニットの姿勢制御を行う。これによれば、ローリングを伴うクローラユニットの姿勢制御を行っても、走行体の移動を最小限にすることができる。【００１８】
好ましくは、上記クローラユニットの上記走行可能姿勢が、上記一対のクローラ部が接地している基準姿勢である。これによれば、安定したクローラ走行を開始できる。【００１９】
上記クローラユニットの各クローラ部は、上記第１回転軸線方向に離れて配置された一対のホイールと、これらホイールに架け渡された無端条体と、この無端条体に取り付けられた多数の接地ラグとを有し、上記一対のホイールは、上記第１回転軸線と直交するとともに互いに平行をなす第２回転軸線を中心として、上記サポ―トに回転可能に支持されており、上記クローラユニットの上記サポ―トには、上記一対のクローラ部に対して第２回転軸線方向の外側に隣接する一対の接地構造が取り付けられており、これら接地構造が、上記デッドゾーンを提供する。【００２０】
本発明方法は、ボデイと、このボデイに支持され第１方向に延びるとともにこの第１方向と直交する第２方向に互いに離間する複数のクローラ装置とを備えた走行体であって、
上記複数のクローラ装置の各々は、上記第１方向に延びる第１回転軸線を中心に回転可能にして上記ボデイに支持されたクローラユニットと、クローラアクチュエータと、ローリングアクチュエータとを備え、
各クローラユニットは、上記第１回転軸線に沿って延びるサポ―トと、上記サポ―トに設けられるとともに上記第１回転軸線を挟んで互いに離間して配置された一対のクローラ部とを有し、
上記クローラアクチュエータが上記一対のクローラ部を駆動させることにより、上記走行体が上記第１方向に沿ってクローラ走行し、上記ローリングアクチュエータ（６０，６０’）が上記クローラユニットを上記第１回転軸線を中心にローリングさせることにより、上記走行体が上記第２方向に沿ってローリング走行し、
上記クローラユニットは、上記一対のクローラ部のうち少なくとも一方が接地し上記クローラ部の駆動により上記クローラ走行が可能な走行可能ゾーンと、上記クローラ部の駆動による上記クローラ走行が不可能なデッドゾーンを有する走行体において、
上記クローラ走行の準備のために、姿勢検出センサからの上記クローラユニットの姿勢情報に基づき上記ローリングアクチュエータを駆動させることにより、上記クローラユニットが上記走行可能ゾーンで接地する走行可能姿勢になるように、上記クローラユニットの姿勢制御を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、走行体は地面を擦らずに直角に方向転換したり、斜め方向に直進することができる。しかも、クローラユニットの姿勢制御により、クローラ走行を確実に開始する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る一対のクローラ装置付きロボット（走行体）の平面図であり、一部構成を省略して示す。
【図２】上記ロボットの底面図である。
【図３】図１においてＡ方向から見た上記ロボットの側面図であり、一部構成を省略して示す。
【図４】各クローラ装置のクローラユニットの姿勢が図３とは９０°異なる状態で示す上記ロボットの側面図である。
【図５】図１においてＢ方向から見た上記クローラユニットの側面図である。
【図６】上記クローラユニットの縦断面図である。
【図７】上記ロボットの走行制御のためのシステム図である。
【図８】ロボット走行中に走行停止指令信号を受けた時に実行されるクローラユニットの姿勢制御のフローチャートである。
【図９】ロボット停止状態でクローラ走行の開始指令信号を受けた時に実行されるクローラユニットの姿勢制御のフローチャートである。
【図１０】ロボット停止状態でクローラ走行の開始指令信号を受けた時に実行されるクローラユニットの姿勢制御の他の態様を示すフローチャートである。
【図１１】ロボット停止状態でクローラ走行の開始指令信号を受けた時に実行されるクローラユニットの姿勢制御のさらに他の態様を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るフリッパ式のクローラ装置を装備したロボット（走行体）の平面図である。
【図１３】同第２実施形態のロボットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の第１実施形態をなすロボット（走行体）について図面を参照しながら説明する。図１、図２において互いに直交するＸ方向（第１方向）とＹ方向（第２方向）を定める。
【００２４】
図１〜図３に示すように、ロボットは平板形状のボデイ１を有している。このボデイ１には、ビデオカメラ等の観測器材や必要に応じて種々の作業が可能な作業アーム等が搭載されるとともに、送受信器、バッテリも搭載されている。リモートコントローラ７１（図７にのみ示す）からの操作信号により、後述の走行制御が実行される。
【００２５】
上記ボデイ１の下面には、一対のクローラ装置２，２が設けられている。これらクローラ装置２，２は互いにＹ方向に離間している。
各クローラ装置２は、Ｘ方向に延びる細長い形状のクローラユニット５を備えている。このクローラユニット５は、後述するようにＸ方向に延びる第１回転軸線Ｌ１を中心としてローリング可能である。
【００２６】
図６に示すように、クローラユニット５は、サポ―ト１０と、サポ―ト１０に設けられた一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂと、サポ―ト１０に設けられた一対の接地構造３０Ａ，３０Ｂを有している。
【００２７】
上記サポ―ト１０は、互いに平行をなしＸ方向（第１回転軸線Ｌ１方向）に延びるとともに第１回転軸線Ｌ１を挟んで対峙する一対の細長い側板１１，１１と、これら側板１１，１１の一端部に回転可能に連結された原動側シャフト１２と、側板１１、１１の他端部に連結された従動側シャフト１３と、側板１１、１１の中間部に固定された固定板１４とを有している。
【００２８】
原動側シャフト１２と従動側シャフト１３の中心軸線Ｌ２，Ｌ２’は、上記第１回転軸線Ｌ１と直交し互いに平行をなして延びており、それぞれ後述するスプロケットホイール２１，２２の回転軸線（第２回転軸線）として提供される。
【００２９】
上記一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂは、第１回転軸線Ｌ１を挟んで対向配置され、互いに離間している。これらクローラ部２０Ａ，２０Ｂの各々は、第１回転軸線Ｌ１方向に離れた一対の原動スプロケットホイール２１（ホイール）および従動スプロケットホイール２２（ホイール）と、これらスプロケットホイール２１，２２に掛け渡されたチェーン２３（無端条体）と、このチェーン２３に等間隔をなして固定された例えばゴムからなる多数の接地ラグ２４とを有している。
【００３０】
一方のクローラ部２０Ａの原動スプロケットホイール２１は原動側シャフト１２に直接固定されており、他方のクローラ部２０Ｂの原動スプロケットホイール２１は、後述の傘歯車４２ｂを介して原動側シャフト１２に固定されている。
一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂの従動スプロケットホイール２２、２２は、従動側シャフト１３に回転可能に支持されている。
【００３１】
上記一対の接地構造３０Ａ，３０Ｂは、一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂに隣接し、第２回転軸線Ｌ２方向の外側に配置されている。クローラ部２０Ａ，２０Ｂの各々は、第１回転軸線Ｌ１方向に間隔をおいて配置された複数（本実施形態では５個）の接地板３１（接地部材）を有している。これら接地板３１は、例えばゴムからなり、側板１１の外面に固定され、側板１１と直角をなして第２回転軸線Ｌ２，Ｌ２’方向に突出している。
【００３２】
図３に示すように、上記一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂと上記一対の接地構造３０Ａ，３０Ｂは、協働してクローラユニット５に円筒形状を付与している。具体的には、クローラ部２０Ａ，２０Ｂの接地ラグ２４の外面および接地構造３０Ａ，３０Ｂの接地板３１の外面は、円弧形状をなし、上記スプロケットホイール２１，２２間において、上記第１回転軸線Ｌ１を中心とする仮想円筒面に沿って配置されている。接地板３１の外面には、切欠３１ａが形成されている。
【００３３】
本実施形態では図６に示すように、上記一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂを回転駆動させるためのクローラアクチュエータ４０が、クローラユニット５に内蔵されている。
クローラアクチュエータ４０は、サポ―ト１０の固定板１４に固定されたモータ４１と、このモータ４１の回転トルクをクローラ部２０Ａ，２０Ｂの原動スプロケットホイール２１，２１に伝達するトルク伝達機構４２とを有している。このトルク伝達機構４２は、モータ４１の出力軸に固定された傘歯車４２ａと、この傘歯車４２ａと噛み合う傘歯車４２ｂとを有している。モータ４１の回転トルクは、傘歯車４２ａ，４２ｂを介してクローラ部２０Ｂの原動スプロケットホイール２１に伝達され、さらに原動側シャフト１２を介してクローラ部２０Ａの原動スプロケットホイール２１にも伝達される。これにより、一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂが同時に同方向に同速度で駆動される。モータ４１は正逆回転可能である。
【００３４】
図２，図６に示すように、クローラユニット５の両端部は、第１回転軸線Ｌ１を中心にボデイ１に回転可能に支持されている。以下、詳述する。
ボデイ１の下面には、クローラユニット５を挟んで第１回転軸線Ｌ１方向に離れた一対のブラケット５１，５２が固定されている。
【００３５】
ブラケット５１には、第１回転軸線Ｌ１上に配置されたトルク伝達シャフト５３（トルク伝達部材）が回転可能に支持されている。トルク伝達シャフト５３は、一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂの一端部間の間隙を通ってクローラユニット５の内部まで延びており、その先端部がサポート１０の原動側シャフト１２に連結されている。なお、この連結状態において、原動側シャフト１２の回転軸線Ｌ２を中心とする回転は許容されている。
ブラケット５２には、第１回転軸線Ｌ１上に配置された支持シャフト５４（支持部材）が回転可能に支持されている。支持シャフト５４は一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂの他端部間の間隙を通ってクローラユニット５の内部まで延びており、その先端部がサポート１０の従動側シャフト１３に固定されている。支持シャフト５４は、ブラケット５２に固定され、従動側シャフト１３に回転可能に連結されていてもよい。
【００３６】
図２に示すように、上記クローラユニット５は、ローリングアクチュエータ６０により、第１回転軸線Ｌ１を中心に回転（ローリング）される。ローリングアクチュエータ６０は、上記ブラケット５１に固定されたモータ６１と、このモータ６１の回転トルクを上記トルク伝達シャフト５３に伝達するトルク伝達機構６２とを有している。モータ６１は正逆回転可能である。
【００３７】
上記トルク伝達機構６２は、モータ６１の出力軸に固定されたタイミングプーリ６２ａと、上記トルク伝達シャフト５３に固定されたタイミングプーリ６２ｂと、これらタイミングプーリ６２ａ，６２ｂに架け渡されたタイミングベルト６２ｃとを有している。
【００３８】
図３、図４に示すように、クローラユニット５はローリングにより姿勢が変化する。クローラユニット５の外周において、クローラ部２０Ａ，２０Ｂが占める角度範囲Θ１は走行可能ゾーンであり、接地構造３０Ａ，３０Ｂが占める角度範囲Θ２はデッドゾーンである。走行可能ゾーンが接地されている状況では、クローラ部２０Ａ，２０Ｂの少なくとも一方が接地されており、クローラ部２０Ａ，２０Ｂの駆動によりクローラ走行が可能である。デッドゾーンが接地されている状況では、クローラ部２０Ａ，２０Ｂは接地されておらず、クローラアクチュエータ４０を駆動してもクローラ部２０Ａ，２０Ｂは空回りし、クローラ走行が不可能である。
【００３９】
上記構成をなすロボットの走行制御のためのシステムは、図７に示すように、コントロール装置７０と、リモートコントローラ７１と、ロータリーエンコーダ７２とを備えている。コントロール装置７０はボデイ１に設けられている。ロータリーエンコーダ７２は、図６に示すように、ブラケット５１に設けられ、トルク伝達シャフト５３の回転角度を検出し、ひいてはクローラユニット５の姿勢を検出する。なお、ロータリーエンコーダ７２は、支持シャフト５４の回転角度を検出してもよい。
【００４０】
上記一対のクローラ装置２，２によるロボットの走行について説明する。各クローラ装置２において、図３に示すように一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂが接地された状態またはいずれか一方のクローラ部が接地された状態で、クローラアクチュエータ４０のモータ４１を駆動させると、クローラ部２０Ａ，２０Ｂの原動スプロケットホイール２１，２１が同方向に同時に回転駆動し、これにより、クローラ装置２はＸ方向に走行することができる（クローラ走行）。一対のクローラ装置２、２のモータ４１，４１を同一方向に同一速度で回転することにより、ロボットはＸ方向に直進することができる。
【００４１】
一対のクローラ装置２のローリングアクチュエータ６０のモータ６１を駆動させると、クローラユニット５が第１回転軸線Ｌ１を中心に回転（ローリング）する。一対のクローラ装置２が同時に同方向にローリングすることにより、ロボットはＹ方向に直進することができる（ローリング走行）。
【００４２】
なお、上記クローラユニット５がローリングする際に、クローラ部２０Ａ，２０Ｂの接地ラグ２４と、接地構造３０Ａ，３０Ｂの接地板３１が交互に地面に接し、荷重を負担する。
【００４３】
上記モータ４１，６１の一方の駆動から他方の駆動への切り替えにより、ボデイ１をその場で旋回することなく、進行方向を直角に転換することもできる。
【００４４】
両モータ４１，６１を同時に駆動し、その回転速度、回転方向を制御することにより、ロボットは斜め方向へも直線的に走行することもできる（斜め走行）。この斜め走行では、クローラユニット５のローリングによってクローラ部２０Ａ，２０Ｂの上下部が頻繁に逆転するが、クローラユニット５のデッドゾーンが接地している間（接地構造３０の接地板３１が接地している間）に、モータ４１の回転方向の切り替えを行なうことにより、ロボットは確実に斜め方向に走行することができる。
【００４５】
前述したように、クローラユニット５が走行可能ゾーンで接地している時のみ、クローラ走行が可能である。このクローラユニット５の走行可能姿勢において、特に図３に示すように一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂが接地しているときに、良好なクローラ走行ができる。この図３のクローラユニット５の姿勢を基準姿勢という。
【００４６】
以下、クローラ走行を確実に開始できるようにクローラユニット５を走行可能姿勢にする（本実施形態では基準姿勢にする）ための制御について詳述する。
図８は、ロボット走行中に、コントロール装置７０がリモートコントローラ７１から走行停止指令信号を受けた時に実行される制御である。
【００４７】
ステップ１０１で、現在実行している制御モードを判断する。ここでクローラ走行であると判断した時には、ステップ１０２に進みモータ４１を停止させてクローラ走行を停止させる。
ステップ１０１でローリング走行であると判断した時には、ステップ１０３で、一対のクローラユニット５が基準姿勢か否かを判断する。ここで否定判断した時には、ローリング走行を継続させる。すなわち、走行停止信号を受ける前のローリング走行と同じ方向でローリングを継続させる。ステップ１０３で肯定判断した時には、モータ６１を停止し、ローリング走行を停止させる。
【００４８】
ステップ１０１で斜め走行であると判断した時には、ステップ１０５でクローラ走行を停止させてステップ１０６に進み、ここで一対のクローラユニット５が基準姿勢か否かを判断する。ここで否定判断した時には、ローリング走行を継続させる。すなわち、走行停止信号を受ける前と同じ方向でローリングを継続させる。ステップ１０６で肯定判断した時には、ステップ１０７に進み、ローリング走行を停止させる。
【００４９】
上述のように、走行停止指令信号を受けた後に走行の最終段階としてクローラユニット５の姿勢制御を行ない、クローラユニット５を基準姿勢にするので、次回のクローラ走行、斜め走行に支障をきたさない。
【００５０】
上記制御では、走行停止指令信号を受けてクローラユニット５の姿勢制御を行うが、図９に示すように、ロボット停止状態でクローラ走行開始の指令信号を受けた時に、クローラ走行を開始する直前に一対のクローラユニット５の姿勢制御を行ってもよい。具体的に述べると、ステップ１１１でクローラユニット５が基準姿勢にあるか否かを判断する。ここで否定判断した時には、ステップ１１２に進み、一対のクローラ５を同方向にローリングさせる。このローリング方向は予め決められた方向でもよいし、クローラユニット５の現在の姿勢から基準位置に到達し易い方向を選択してもよい。そして、ステップ１１１で肯定判断した時には、ステップ１１３でローリングを停止させ、ステップ１１４でクローラ走行を開始させる。
【００５１】
図９の制御では、クローラ走行の出発点がクローラユニット５の姿勢制御のためのローリングの分だけ、ロボットはＹ方向に移動し、走行開始点がずれる。図１０の制御は、このずれを抑えることができる。
ロボット停止状態でクローラ走行開始の指令信号を受けた時に、ステップ１２１で一対のクローラユニット５が基準姿勢にあるか否かを判断する。ここで肯定判断した時にはステップ１２８に進み、即座にクローラ走行を開始させる。
【００５２】
ステップ１２１で否定判断した時には、ステップ１２２に進み一方のクローラユニット５のローリングを実行させる。この時、他方のクローラユニット５は停止状態にあるので、ローリングによるロボットの移動を抑えることができる。
【００５３】
ステップ１２３で、上記一方のクローラユニット５が基準姿勢に達したと判断した時には、ステップ１２４に進み、一方のクローラユニット５のローリングを停止させる。
次に、ステップ１２５で他方のクローラユニット５のローリングを実行させる。この時上記一方のクローラユニット５は停止しているので、ローリングによるロボットの移動を抑えることができる。
【００５４】
次にステップ１２６で上記他方のクローラユニット５が基準姿勢に達したと判断した時には、ステップ１２７で上記他方のクローラユニット５のローリングを停止させ、ステップ１２８でクローラ走行を開始させる。
【００５５】
図１１の制御は、一対のクローラユニット５の姿勢制御による走行開始点のずれをより一層少なくすることができる。詳述すると、ロボット停止状態でクローラ走行開始の指令信号を受けた時に、ステップ１３１でクローラユニット５が基準姿勢にあるか否かを判断する。ここで肯定判断した時にはステップ１３７に進み、即座にクローラ走行を開始させる。
【００５６】
ステップ１３１で否定判断した時には、ステップ１３２に進み両方のクローラユニット５を互いに逆方向にローリングさせる。そのため、ロボットは殆ど動かない。
次に、ステップ１３３でいずれか一方のクローラユニット５が基準姿勢になったか否かを判断する。肯定判断した時には、ステップ１３４に進み、当該一方のクローラユニット５のローリングを停止させる。次に、ステップ１３５で他方のクローラユニット５が基準姿勢になったか否かを判断し、ここで否定判断した時には他方のクローラユニット５のローリングを継続させ、肯定判断した時には、ステップ１３６に進み当該他方のクローラユニット５のローリングを停止させ、ステップ１３７でクローラ走行を開始させる。
図１１の制御において、一対のクローラユニット５が図４に示す姿勢でクローラ走行開始の指令を受けた時には、一対のクローラユニット５は同時に基準姿勢に達し、一対のクローラユニット５のローリングを同時に停止させる。
【００５７】
次に、本発明の第２実施形態について、図１２、図１３を参照しながら説明する。本実施形態において、第１実施形態に対応する構成部には同番号または類似番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５８】
ロボットは、二対のフリッパ式クローラ装置２’を備えている。
本実施形態のクローラ装置２’では、クローラユニット５’の一端部がボックス形状のサポート８０により、片持ちで第１回転軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持され、他端部は自由端となっている。
上記サポート８０には、ローリングアクチュエータ６０’が設けられている。詳述すると、サポート８０の上面にはローリングアクチュエータ６０’のモータ６１’が固定され、サポート８０の内部にはトルク伝達機構６２’が収容されている。モータ６１’の回転トルクはトルク伝達機構６２’およびトルク伝達シャフト５３を介してクローラユニット５’に伝達され、クローラユニット５’がローリングする。
【００５９】
上記サポート８０は、ボデイ１に設けられたフリッパアクチュエータ９０により、第３回転軸線Ｌ３を中心に回転可能に支持されている。第３回転軸線Ｌ３は、Ｙ方向に延びている。Ｙ方向に対をなすクローラ装置２’の第３回転軸線Ｌ３は、同一直線上にある。
【００６０】
サポート８０は、フリッパアクチュエータ９０のモータ９１により第３回転軸線Ｌ３を中心として正逆方向に回転され、その結果、図１３に矢印で示すように、クローラユニット５’が上下方向に１８０度回転される。ロボットが前進して障害物に遭遇した時に、クローラユニット５’が上下方向に回動することにより、障害物を容易に乗り越えることができる。
上記第２実施形態でも、図８〜図１１に示す制御を実行することができる。その場合、Ｙ方向の一方側に位置する２つのクローラ装置２’を、第１実施形態の一方のクローラ装置２に見立て、Ｙ方向の他方側に位置する２つのクローラ装置２’を第１実施形態の他方のクローラ装置２に見立てて制御を実行する。
【００６１】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。
上記実施形態では、走行可能姿勢として図３の基準姿勢になるようにクローラユニットの姿勢を制御したが、走行可能姿勢としては角度範囲Θ１の走行可能ゾーンが接地する姿勢であればよい。この場合、図８〜図１１の制御において、クローラユニットが基準姿勢か否かの判断ステップでは、「クローラユニット５が走行可能ゾーンで接地しているか否か」を判断してもよい。
【００６２】
クローラユニットの姿勢制御のためのフィードバック信号として、ロータリーエンコーダの代わりにサポ―ト１０に設けた傾斜センサからの信号を用いてもよい。
クローラ部は、一対のホイールと、このホイールに架け渡されてホイールの外周に摩擦係合またはピン係合されるベルトにより構成してもよい。
第１実施形態においてクローラユニット５をその一端において片持ち式で回転可能に支持してもよい。
【００６３】
ロボットの走行制御において、「斜め走行」を省き、「クローラ走行」と「ローリング走行」だけを行なってもよい。
リモートコントローラは省略してもよい。この場合、ロボットのコントロール装置が種々のセンサからの情報に基づき、自動的に走行制御モードの選択、走行開始、走行停止を実行し、クローラユニットの姿勢制御を実行する。
【００６４】
クローラアクチュエータおよびローリングアクチュエータの配置は、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。例えばクローラアクチュエータのモータは、ローリングアクチュエータと同様にクローラユニットの外に配置してもよい。この配置を例えば第１実施形態に適用すると、モータ４１がクローラユニット５の外においてブラケット５２に固定され、支持シャフト５４がクローラユニット５内を長く延びてその内端が傘歯車４２ａに固定され、支持シャフト５４の外端がモータ４１に接続される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、二方向に走行可能なロボット等の走行体に適用することができる。
【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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【国際調査報告】
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