(57)【要約】【課題】  クローラ型走行装置の走行の高速化を図る。【解決手段】  車体２の前後左右の４隅に回動自在に設けられた回動クローラ３のフレーム１４に車輪５を設け、回動クローラ３を車輪走行位置に回動することにより、車輪５での走行を可能とするとともに、車輪５の周速を回動クローラ３のクローラベルト１５の周速よりも速くしたので、回動クローラ３による走行よりも車輪５による走行の方が速度速度が速くなる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
駆動ローラを含む複数のローラと、これらのローラを回転自在に支持するフレームと、前記ローラに巻き掛けられたクローラベルトとを有し、前記車体の前後左右の４隅において前記駆動ローラの軸心周りに回動自在に設けられた回動クローラと、
前記駆動ローラを介して前記クローラベルトを回動駆動する走行駆動部と、
側面視で少なくとも一部が前記クローラベルトの外側に位置するとともに、回転自在に各前記フレームに設けられた車輪と、
前記走行駆動部と前記車輪とを連結し、前記車輪の周速を前記クローラベルトの周速よりも速くする車輪連結機構と、
前記回動クローラを前記駆動ローラの軸心回りに回動駆動するとともに、前記車輪の下端よりも前記クローラベルトの下端の方が下方に位置し前記回動クローラによる走行が可能なクローラ走行位置と、前記クローラベルトの下端よりも前記車輪の下端の方が下方に位置し前記車輪による走行が可能な車輪走行位置とに前記回動クローラの位置を切り替える回動駆動部と、
を備えるクローラ型走行装置。
【請求項２】
前記車輪は、前記回動クローラにおける前記駆動ローラ側の端部に設けられている請求項１に記載のクローラ型走行装置。
【請求項３】
前記走行駆動部は、前記車体の左右の片側において前後に位置する前記回動クローラ同士を連結して一方の前記回動クローラ側から入力された駆動力を他方の前記回動クローラへ伝達する、前記車体の左右両側に設けられた連結クローラを有し、
前記回動クローラが前記クローラ走行位置に位置した場合には、前記車輪の下端は、前記連結クローラの下端よりも上方に位置し、前記回動クローラが前記車輪走行位置に位置した場合には、前記車輪の下端は、前記連結クローラの下端よりも下方に位置する請求項１又は２に記載のクローラ型走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローラ型走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震などにより被災した被災現場にて災害救援活動を行なう災害救援ロボットに用いられる走行装置として、被災現場での路面が凹凸状であっても走行可能なクローラ型走行装置がある。
【０００３】
クローラ型走行装置のなかには、車体の前後左右の４隅にクローラを配置するとともに、これら４つのクローラを車体に対して回動自在に設け、路面の状況に応じて回動クローラの角度を変えることにより凹凸状の路面に対する走破性を向上させているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらには、車体の前後左右の４隅に加えて、車体の左右の側部にクローラを設けて、合計６個のクローラを有するクローラ型走行装置もある（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−９２７８４号公報
【非特許文献１】「ロボコンマガジンＮｏ．３６」、株式会社オーム社発行、２００４年１０月１５日発行、ｐ．４４〜ｐ．４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、災害救援ロボットは、高い走破性に加えて、被災現場に如何に早く到着できるかが重要であり、そのためには、クローラ型走行装置の高速化が必要である。
【０００６】
本発明の目的は、クローラ型走行装置の走行の高速化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明のクローラ型走行装置は、車体と、駆動ローラを含む複数のローラと、これらのローラを回転自在に支持するフレームと、前記ローラに巻き掛けられたクローラベルトとを有し、前記車体の前後左右の４隅において前記駆動ローラの軸心周りに回動自在に設けられた回動クローラと、前記駆動ローラを介して前記クローラベルトを回動駆動する走行駆動部と、側面視で少なくとも一部が前記クローラベルトの外側に位置するとともに、回転自在に各前記フレームに設けられた車輪と、前記走行駆動部と前記車輪とを連結し、前記車輪の周速を前記クローラベルトの周速よりも速くする車輪連結機構と、前記回動クローラを前記駆動ローラの軸心回りに回動駆動するとともに、前記車輪の下端よりも前記クローラベルトの下端の方が下方に位置し前記回動クローラによる走行が可能なクローラ走行位置と、前記クローラベルトの下端よりも前記車輪の下端の方が下方に位置し前記車輪による走行が可能な車輪走行位置とに前記回動クローラの位置を切り替える回動駆動部と、を備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクローラ型走行装置において、前記車輪は、前記回動クローラにおける前記駆動ローラ側の端部に設けられている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のクローラ型走行装置において、前記走行駆動部は、前記車体の左右の片側において前後に位置する前記回動クローラ同士を連結して一方の前記回動クローラ側から入力された駆動力を他方の前記回動クローラへ伝達する、前記車体の左右両側に設けられた連結クローラを有し、前記回動クローラが前記クローラ走行位置に位置した場合には、前記車輪の下端は、前記連結クローラの下端よりも上方に位置し、前記回動クローラが前記車輪走行位置に位置した場合には、前記車輪の下端は、前記連結クローラの下端よりも下方に位置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回動クローラを車輪走行位置に位置付けることにより車輪走行をすることができ、このとき、回動クローラのクローラベルトの周速よりも車輪の周速の方が速いことにより、回動クローラによる走行よりも車輪による走行の方が走行速度が速くなり、よって、クローラ型走行装置の走行の高速化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態のクローラ型走行装置を概略的に示す斜視図、図２は、その平面図、図３は、その側面図、図４は、その背面図、図５は、車輪走行可能状態のクローラ型走行装置を示す側面図、図６は、その背面図である。なお、図１〜図４では、クローラ走行可能状態のクローラ型走行装置を示している。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態のクローラ型走行装置１は、車体２と、この車体２の前後左右の４隅において回動自在に設けられた回動クローラ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）と、車体２の左右両側に設けられた連結クローラ４（４Ａ，４Ｂ）と、各回動クローラ３に設けられた車輪５とを備えている。このクローラ型走行装置１は、概略的には、図１〜図４に示すように回動クローラ３を水平状態に位置付けて回動クローラ３及び連結クローラ４による走行を行なうクローラ走行と、図５及び図６に示すように回動クローラ３を起立させて車輪５を下方へ突出させて車輪５による走行を行なう車輪走行との２つの走行態様を選択的にとることができる構成となっている。
【００１３】
車体２は、略直方体状に構成され、その内部に回動クローラ３、連結クローラ４、車輪５を駆動する駆動部６（図１０参照）が設けられている。
【００１４】
図７は、回動クローラ３を示す側面図、図８は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図７及び図８に示すように、回動クローラ３は、駆動ローラ１１と従動ローラ１２と、これらの駆動ローラ１１及び従動ローラ１２間に配置された複数の中間ローラ１３と、これらの各ローラ１１〜１３を回転自在に支持するフレーム１４と、ローラ１１〜１３に巻き掛けられた無端状のクローラベルト１５とを備えている。
【００１５】
フレーム１４は、左右一対のプレート１６ａと、これらのプレート１６ａを結合する複数の棒材１６ｂとから構成されている。
【００１６】
クローラベルト１５は、無端状のベルト本体１７と、このベルト本体１７の外周面に周方向に並列して設けられたゴム製の複数の爪部１８とから構成されている。
【００１７】
回動クローラ３は、駆動ローラ１１と従動ローラ１２とを結ぶ方向に長く形成されている。また、駆動ローラ１１の径よりも従動ローラ１２の径の方が小さく設定されており、回動クローラ３は、駆動ローラ１１から従動ローラ１２側へ向かって先細に形成されている。この回動クローラ３では、駆動ローラ１１が後述する走行駆動部３１の駆動軸４１に固定されており、駆動ローラ１１が回転駆動されることにより、クローラベルト１５が回動駆動される。
【００１８】
この回動クローラ３は、車体２の左右方向に沿った軸（以後、単に左右方向軸という）回りにクローラベルト１５が回動するように車体２の前後左右４隅に設けられるとともに、駆動ローラ１１の軸心回りに回動自在に車体２に支持されている。回動クローラ３は、駆動ローラ１１の軸心回りに３６０°回動できるようになっており、車体２の左右の同じ側で前後に位置する回動クローラ（３Ａ，３Ｃ），（３Ｂ，３Ｄ）の最外回動軌跡が互いに重ならないように、駆動ローラ１１の長手方向の長さ及び相前後する駆動ローラ１１間のピッチが設定されている。
【００１９】
これらの各回動クローラ３の駆動ローラ１１側の端部３ａには、左右方向を軸方向とする車輪５が設けられている。車輪５は、車体２側のプレート１６ａの車体２側に配置されており、車輪５の車軸５ａは、一対のプレート１６ａに懸架されてそれらのプレート１６ａに回転自在の支持されている。また、車輪５は、側面視でその少なくとも一部がクローラベルト１５の外側に位置するように設けられている（図７）。
【００２０】
これらの車輪５は、車軸５ａが走行駆動部３１の駆動軸４１に対して車輪連結機構１９を介して接続されており、車輪連結機構１９を介して伝達された駆動軸４１からの駆動力によって回転駆動される。
【００２１】
ここで、車輪連結機構１９は、車輪５と駆動軸４１とを連結し、車輪５の周速をクローラベルト１５の周速よりも速くする増速ギヤ機構である。
【００２２】
このような車輪５が設けられた回動クローラ３は、前述したように駆動ローラ１１の軸心回りに３６０°回動できるようになっていることから、車輪５の下端よりもクローラベルト１５の下端の方が下方に位置し回動クローラ３による走行が可能なクローラ走行位置（例えば、図１〜図４）と、クローラベルト１５の下端よりも車輪５の下端の方が下方に位置し車輪５による走行が可能な車輪走行位置（例えば、図５及び図６）とに位置することが可能となっている。
【００２３】
図９は、連結クローラ４を示す側面図である。図９に示すように、連結クローラ４は、前後方向に沿って一列に配置された複数のローラ２１と、これらの各ローラ２１を回転自在に支持するフレーム２２と、ローラ２１に巻き掛けられた無端状のクローラベルト２３とを備えている。
【００２４】
ローラ２１の径は、回動クローラ３の駆動ローラ１１の径よりも小さく設定されている。
【００２５】
また、クローラベルト２３は、回動クローラ３のクローラベルト１５と同様に、無端状のベルト本体２４と、このベルト本体２４の外周面に周方向に並列して設けられたゴム製の複数の爪部２５とから構成されている。
【００２６】
これらの連結クローラ４は、左右方向軸回りにクローラベルト２３が回動するように車体２の左右両側であって、かつ、回動クローラ３の外側に設けられている。そして、これらの連結クローラ４は、車体２の左右の片側において前後に位置する回動クローラ３（３Ａ，３Ｃ），（３Ｂ，３Ｄ）同士を連結している。具体的には、連結クローラ４の最前部のローラ２１が前側の駆動軸４１に固定され、連結クローラ４の最後部のローラ２１が後側の駆動軸４１に固定されて、それらの駆動軸４１に連結された回動クローラ３同士を連結している。この構造の連結クローラ４Ａ，４Ｂでは、一方の回動クローラ３Ａ又は３Ｄ側に位置する前又は後のローラ２１が駆動軸４１に回転駆動されることにより、クローラベルト１５が回動駆動される。このとき、連結クローラ４Ａ，４Ｂは、一方の回動クローラ３Ａ又は３Ｄ側から入力された駆動力を他方の回動クローラ３Ｃ又は３Ｂへ伝達する。
【００２７】
この連結クローラ４は、そのクローラベルト２３の下端が、回動クローラ３のクローラベルト１５の下端よりも上方に位置している。そして、回動クローラ３がクローラ走行位置に位置した場合には、連結クローラ４のクローラベルト２３の下端は、車輪５の下端よりも下方に位置し、回動クローラ３が車輪走行位置に位置した場合には、連結クローラ４のクローラベルト２３の下端は、車輪５の下端よりも上方に位置する。即ち、連結クローラ４（４Ａ，４Ｂ）は、クローラ型走行装置１が水平な走行面を走行する場合には、単に前後の回動クローラ（３Ａ，３Ｃ），（３Ｂ，３Ｄ）同士を連結する連結部としてだけ機能するが、走行面が凹凸状であってその走行面に該クローラベルト１５が接地したときにはクローラとしても機能するものである。
【００２８】
以上説明した回動クローラ３、車輪５、連結クローラ４を駆動する駆動部６を説明する。図１０は、クローラ型走行装置１の車体２及び駆動部６を示す平面図、図１１は、図１０のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００２９】
図１０に示すように、駆動部６は、回動クローラ３及び連結クローラ４のクローラベルト１５，２３と、車輪５との駆動を司る走行駆動部３１と、車体２に対する回動クローラ３の回動を司る回動駆動部３２とから構成されている。
【００３０】
走行駆動部３１は、車体２の左側に配置された走行系（回動クローラ３Ａ，３Ｃ、これらに設けられた車輪５、連結クローラ４Ａ）と、車体２の右側に配置された走行系（回動クローラ３Ｂ，３Ｄ、これらに設けられた車輪５、連結クローラ４Ｂ）とに一つずつ設けられている。これら左右一対の走行駆動部３１は、互いの配置が車体２の中心を通る上下軸回りに互いに１８０°ずれた位置関係にあるだけであり、構造は同じであるので、ここでは、車体２の左側の走行駆動部３１を例に説明する。
【００３１】
走行駆動部３１は、車体２の前部及び後部に配置された駆動軸４１を有している。これらの駆動軸４１は、左右方向を軸方向として車体２の内部から外部へ突出して設けられており、軸受４２（図１１参照）などを介して車体２に回転自在に支持されている。前側の駆動軸４１には、前側の回動クローラ３Ａの駆動ローラ１１と、連結クローラ４の最前部のローラ２１とが固定されている。一方、後側の駆動軸４１には、後側の回動クローラ３Ｃの駆動ローラ１１と、連結クローラ４Ａの最後部のローラ２１とが固定されている。即ち、これらの駆動軸４１は、連結クローラ４Ａによって連結されており、連結クローラ４は、走行駆動部３１の一部を構成している。そして、前側の駆動軸４１は、車体２に設けられた駆動源である走行用駆動モータ４３に、減速ギヤ機構４４を介して連結されている。
【００３２】
この構造では、走行用駆動モータ４３の回転駆動力は、減速ギヤ機構４４を介して前側の駆動軸４１に伝達され、これにより前側の回動クローラ３Ａのクローラベルト１５と連結クローラ４Ａのクローラベルト２３とが回動される。同時に、この回転駆動力は、連結クローラ４Ａを介して後側の駆動軸４１に伝達され、これにより、後側の回動クローラ３Ｃのクローラベルト１５が回動駆動される。このとき、クローラベルト１５，２３の回動方向及び周速度は同じである。さらに、このとき、走行用駆動モータ４３の回転駆動力は、駆動軸４１から車輪連結機構１９を介して車輪５に伝達され、これにより、車輪５が回転駆動される。
【００３３】
次に、回動駆動部３２は、車体２の前側に配置された回動クローラ３Ａ，３Ｂと、車体２の後側に配置された回動クローラ３Ｃ，３Ｄとに一つずつ設けられている。これら前後一対の回動駆動部３２は、互いの配置が車体２の中心を通る上下軸回りに互いに１８０°ずれた位置関係にあるだけであり、構造は同じであるので、ここでは、車体２の後側の回動駆動部３２を例に説明する。
【００３４】
回動駆動部３２は、車体２の左右に回転自在に設けられた回動部材５１と、この回動部材５１を回動駆動する駆動源である回動用駆動モータ５２とを有している。
【００３５】
図１１に示すように、回動部材５１は、車体２を貫通して設けられた円筒軸部５３と、この円筒軸部５３における車体２外側の端部に設けられた板部５４とから構成されている。板部５４には、回動クローラ３における車体２側のプレート１６ａの駆動ローラ１１側の端部が固定されている（図２及び図３参照）。
【００３６】
回動部材５１は、その円筒軸部５３が軸受５５を介して車体２に支持されており、これにより車体２に対して回転自在となっている。
【００３７】
円筒軸部５３は、その内部に駆動軸４１が挿入されている。円筒軸部５３と駆動軸４１との間には、軸受５６が介在されており、円筒軸部５３と駆動軸４１とは互いに回転自在となっている。
【００３８】
この回動部材５１は、図１０及び図１１に示すように、伝達機構５７を介して、回動用駆動モータ５２によって回転駆動される。詳しくは、回動用駆動モータ５２の駆動力は、車体２の左右方向に延在されるとともに図示しない軸受を介して車体２に回転自在に支持された左右軸５８に、減速ギヤ機構５９を介して伝達される。左右軸５８の左右両端部は、減速ギヤ機構６０を介して回動部材５１の円筒軸部５３に連結されている。したがって、回動用駆動モータ５２の駆動力が、減速ギヤ機構５９、左右軸５８、減速ギヤ機構６０、回動部材５１に伝わり回動部材５１が回動駆動され、これにより、回動クローラ３Ｃ，３Ｄが駆動ローラ１１の軸心回りに回動駆動される。また、この構造では、前後の同じ側に配置された左右一対の回動クローラ（この場合では３Ｃ，３Ｄ）の回動が同期する。
【００３９】
また、この回動駆動部３２は、回動用駆動モータ５２が停止した状態においては、回動用駆動モータ５２や各減速ギヤ機構５９，６０の抵抗によって、回動クローラ３Ｃ，３Ｄの回動を規制し、回動クローラ３Ｃ，３Ｄを位置固定する。したがって、この回動駆動部３２は、回動クローラ３の位置を、クローラ走行位置と、車輪走行位置とに切り替える動作も司る。
【００４０】
また、クローラ型走行装置１は、図示しない制御部を備えており、この制御部が、走行用駆動モータ４３や回動用駆動モータ５２を駆動制御する。
【００４１】
このような構成において、回動駆動部３２によって回動クローラ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）をクローラ走行位置に回動して位置固定することにより、水平状の走行面に対して回動クローラ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）のクローラベルト１５が接地する。このとき、車輪５は走行面から離反する。この状態において、走行用駆動モータ４３によって、回動クローラ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）のクローラベルト１５が回動駆動されることにより、クローラ型走行装置１がクローラベルト１５によって走行面上を走行する。この状態では、クローラベルト１５による走行であるので、走行面が平面ではなく凹凸状であっても高い走破性が得られる。
【００４２】
この状態から、回動クローラ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）の位置を回動駆動部３２によってクローラ走行位置から車輪走行位置に切り替えることにより、水平状の走行面に対して車輪５が接地するとともに、回動クローラ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）のクローラベルト１５が走行面から離間する。この状態において、走行用駆動モータ４３によって車輪５が回転駆動されることにより、クローラ型走行装置１が車輪５によって走行面上を走行する。ここで、車輪５の周速は、車輪連結機構１９によって回動クローラ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）のクローラベルト１５の周速よりも速くされているので、車輪５による走行の速度は、回動クローラ３のクローラベルト１５による走行の速度よりも速い。したがって、クローラ型走行装置１の走行の高速化が図られる。また、この車輪走行は、４輪走行であるので、クローラ走行に比べて旋回性能がよい。
【００４３】
また、クローラ型走行装置１は、走行面の凹凸状態に応じて車体２に対する回動クローラ３の角度を変更することにより様々な状態の走行面を走行することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、車輪５が回動クローラ３の駆動ローラ１１側の端部３ａに設けられているので、例えば車輪５が回動クローラ３の従動ローラ１２側の端部に設けられている場合に比べて、車輪連結機構１９を小型化することができる。
【００４５】
また、本実施の形態のクローラ型走行装置１は、連結クローラ４を備えることにより、走行面の凹凸によっては連結クローラ４のクローラベルト１５が走行面に接地し、連結クローラ４による走行駆動力が得られるので、車体２が凹凸に引っ掛かることが防止され、さらに高い走破性を得ることができる。
【００４６】
なお、本発明は、本実施の形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施の形態を各種採用することができる。例えば、本実施の形態では、車輪５を、回動クローラ３の駆動ローラ１１側の端部３ａに設けた例を説明したが、車輪５は、回動クローラ３の従動ローラ１２側の端部に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態のクローラ型走行装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】その平面図である。
【図３】その側面図である。
【図４】その背面図である。
【図５】車輪走行可能状態のクローラ型走行装置を示す側面図である。
【図６】その背面図である。
【図７】回動クローラを示す側面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】連結クローラを示す側面図である。
【図１０】クローラ型走行装置の車体及び駆動部を示す平面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      クローラ型走行装置
２      車体
３      回動クローラ
３ａ    端部
４      連結クローラ
５      車輪
１１    駆動ローラ
１２    従動ローラ（ローラ）
１３    中間ローラ（ローラ）
１４    フレーム
１５    クローラベルト
１９    車輪連結機構
３１    走行駆動部
３２    回動駆動部
【図１】
2006341710.tif 000003
【図２】
2006341710.tif 000004
【図３】
2006341710.tif 000005
【図４】
2006341710.tif 000006
【図５】
2006341710.tif 000007
【図６】
2006341710.tif 000008
【図７】
2006341710.tif 000009
【図８】
2006341710.tif 000010
【図９】
2006341710.tif 000011
【図１０】
2006341710.tif 000012
【図１１】
2006341710.tif 000013