(57)【要約】  本発明は、モバイルロボットの分野に属する。本発明は、種々のタイプの地盤上で移動することを可能にするためにアルキメディアン・スクリューが装備された推進機構を備えたモバイルロボットデバイスに関する。本発明によれば、モバイルロボットデバイスは本体と推進機構（４０）を備え、推進機構が、本体に対して回転可能なドラム（４２）と、ドラムの外面から突出するアルキメディアン・スクリュースレッド（４３）と、それぞれが支持構造（４４１）とホイール（４４２）を備えた各ローリング部材（４４）を備え、各支持構造がスクリュースレッドの一部を形成し、各ホイールが支持構造上への枢着として取り付けられ、各ローリング部材が、支持構造とホイールの間の隣接面を極減するように設計された少なくとも１つの空洞（４４１７，４４１８）を備えている。
2019536692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体（１０）と推進機構（３０，４０，５０，６０，７０）を備えたモバイルロボットデバイスであって、
前記本体に対して回転的に駆動されるように適合されたドラム（３２，４２，５２，６２，７２）と、
前記ドラムと一体であり、前記ドラムの外面に対して突出するアルキメディアン・スクリュースレッド（３３，４３，５３，６３，７３）と、
それぞれが支持構造（３４１，４４１，５４１，６４１，７４１）とホイール（３４２，４４２）を含むローリング部材（３４，４４，５４，６４，７４）とを備え、
各支持構造が前記スレッドの一部を形成し、各ホイールは、前記ドラムの回転中に地盤に接触することによって回転的に駆動されるように前記支持構造に枢着されて取り付けられ、
各ローリング部材は、前記支持構造と前記ホイールの間の隣接面を極減するために配置された少なくとも１つの凹部（３４１７，３４１８，４４１７，４４１８，４４２５）を備えている、デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの凹部（３４１７，３４１８，４４１７，４４１８）は各ローリング部材の支持構造（３４１，４４１，５４１，６４１，７４１）内に形成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
各ローリング部材の支持構造に形成された前記少なくとも１つの凹部（３４１７，３４１８，４４１７，４４１８）は、前記支持構造に枢着されたホイールの回転軸に対して平行な軸に沿って前記支持構造を一側部から別の側部に貫通する１つの開口部を有する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
各支持構造（３４１，４４１）は格子構造を形成する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
各ローリング部材のホイール（３４２，４４２）内に少なくとも１つの凹部（４４２５）が形成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
各ローリング部材の前記ホイール内に形成された前記少なくとも１つの凹部は、前記支持構造に枢着された前記ホイールの回転軸に対して平行な軸に沿って前記ホイールを一側部から別の側部に貫通する１つの開口部を有する、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
各ホイール（３４２）がハブ（３４２１）と、リム（３４２２）と、前記ハブとリムの間に半径方向に延在するスポーク（３４２５）を含み、前記スポークは、前記ホイール用の開口部を形成するように互いから隔てられている、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
各ホイールのスポーク（３４２５）は円筒形または円錐台状形状を有する、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
各ホイール（４４２）はハブ（４４２１）と、リム（４４２２）と、側壁（４４２４）を含み、前記側壁は前記ハブとリムの間に半径方向に延在して前記支持構造（４４１）の表面に面し、少なくも１つの凹部（４４２５）が前記側壁上の止り穴を形成するように配置されている、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ホイール（３４２，４４２）は前記側壁上に周方向に分配された複数の凹部（４４２５）を備え、各凹部が前記側壁上の止り穴を形成するように配置されている、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
各ローリング部材の前記支持構造（３４１，４４１，５４１，６４１，７４１）は、外からの力の影響を受けて変形できるように配置されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
各ローリング部材の前記支持構造（５４１）はアーム（５４１３，５４１４）を含み、その第１の端部はドラムと一体であり、第２の端部は前記ホイールのハブを担持し、前記アームは外からの力の影響を受けて撓むことができるように配置されている、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
各ローリング部材の前記支持構造（６４１，７４１）はアーム（６４１３，７４１４）を含み、前記アームは、前記ドラムと一体の第１の端部と第２の端部を有し、前記アームの中心点は前記ホイールのハブを担持し、前記アームは、外からの力の影響を受けて撓むことができるように配置されている、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
各ローリング部材の前記支持構造（３４１，４４１，５４１，６４１，７４１）は弾性材料から形成されている、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイルロボットの分野にあり、より詳細には、１つ以上のアルキメディアン・スクリューによって動かされるロボットの分野にある。本発明は、水、砂、グリースまたは泥が存在する場合に剛性支持体上でのロボットデバイスの運動を可能にするためにそれぞれがアルキメディアン・スクリューを備えた１つ以上の推進機構が備わったそのようなモバイルロボットデバイスに関する。
【０００２】
本発明は特に、例えば雨水管、下水管および工業用管などの管の検査に適用する。より一般的には、本発明は、例えば、柔らかく湿ったおよび／または粒状の地面などの困難を伴う地面上でのモバイルロボットの任意の展開に用途を見出す。
【背景技術】
【０００３】
モバイルメカトロニクスデバイスは、例えば、画像によって、または種々の物理的および／または化学的測定を行うことによって検査を実行するために、都市または工業用管ネットワーク内で動くために用いられる。そのようなデバイスの運動機能は一般に、ホイールまたはトラックを用いて可能にされる。水、砂または泥が存在する場合、これらのデバイスは、前進を阻止される可能性がある。そのような阻止を回避するために、デバイスの挿入前に検査対象の管を磨くことが可能である。しかしながら、磨く動作は、応答速度、複雑さおよびコストに関して不利を招く。
【０００４】
困難を伴う地面上でモバイルロボットが移動することを可能にするために、１つの可能性は、モバイルロボットにアルキメディアン・スクリューを備えた推進機構を装備することである。アルキメディアン・スクリューのスレッドが地面と係合して、表面タイプと関りなく移動を可能にし、スクリュースレッドは地面に粗く挿通する。例えば、ステディ・フラックス社（ＳｔｅａｄｙＦｌｕｘ， Ｉｎｃ．）は、そのようなアルキメディアン・スクリューを動作させるＣＢＯＲと呼ばれるパイプライン検査デバイスを提案している。このデバイスは長形の中心本体と、中心本体の両側に配置され、アームを介した枢着によって中心本体に接続された一対のアルキメディアン・スクリューを備えている。そのようなロボットの不都合は、比較的固い地盤へのアルキメディアン・スクリューによる推進が、スクリューをひどく滑らせるということである。するとロボットは結果的に牽引力を失い、アルキメディアン・スクリュースレッドは磨耗を受ける。ロボットは通常、搭載型給電手段によって給電されるため、このエネルギー損失はさらに有害である。
【０００５】
本出願人は、出願公開前の特許文献１においてこれらの課題に対する解決策を提案している。本発明の１つの実施形態により、ロボット検査デバイスはアルキメディアン・スクリュースレッドを外面に有する回転ドラムを備え、各スレッドには、対応するドラムの回転によって地盤と接触することにより回転的に駆動され得るホイールが装備されている。ホイールの存在が牽引力を改善し、ロボット検査デバイスと、ロボット検査デバイスがその上で作動する地盤との間の摩擦を軽減する。しかしながら、砂または砂利などの小さい寸法の種々の異物の存在があると、ホイールは、ホイールとそれらの支持部材間の異物の存在により回転を阻止される。したがって、特に、ホイールが、硬い地盤上でのより良いグリップを可能にするためにエラストマー材料を有する場合に、摩擦が大きくなり得る。
【０００６】
別の実施形態によれば、前の実施形態と同様に、アルキメディアン・スクリュースレッドが回転ドラム上に着脱自在に取り付けられている。各スレッドは、それぞれが回転ドラム上に着脱自在に取り付けられるように適合された複数のスレッド部分によって形成され、複数のスレッドは例えば、スレッド部分に一体化されたピンを、回転ドラム上に形成された相補形の穴内にロックすることによって取り付けられる。スレッドの着脱自在な性質は、回転ドラム全体を交換せずに、また、必要に応じ、回転ドラム内に配置された構成要素をいずれも解体することなく交換することが可能となる。しかしながら、ホイールの不在、または異物によるホイールのロックのいずれかによって、摩擦のリスクは高いままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＰＣＴ／欧州特許出願第２０１５／０７０６１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、モバイルロボットの運動中に摩擦を低減するための上記の解決策は、完全に満足な解決策を提供するわけではない。よって、本発明の目的は、モバイルロボットが遭遇する表面のタイプを問わず摩擦を軽減するための解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明は、独立しているが相乗的な開発の２つの主要なブランチに依存する。本発明の各ブランチにおいて、モバイルロボットデバイスは本体と少なくとも１つの推進機構を有し、推進機構は、１つのアルキメディアン・スクリュースレッドと、それぞれが支持構造とホイールを有するローリング部材が配設された回転ドラムを備えている。各支持構造はスレッドの一部を形成し、各ホイールは支持構造に枢着されて取り付けられ、パイプとの摩擦を極減しながらその回転軸に沿ったドラムの並進運動を可能にする。
【００１０】
本発明の第１のブランチによれば、各ローリング部材は、支持構造と、関連するローリング部材のホイールとの間の隣接面を極減するために配置された１つ以上の凹部を備えている。支持構造とホイールとの間の隣接面は、間に最小距離を有するホイール表面（複数の場合あり）と支持構造（複数の場合あり）を指す。これらの領域は特に平行であり得る。
【００１１】
より厳密には、本発明の第１のブランチは、本体と推進機構を備えたモバイルロボットデバイスに関する。推進機構は、
本体に対して回転的に駆動されるように適合されたドラムと、
ドラムに一体化され、ドラムの外面に対して突出したアルキメディアン・スクリュースレッドと、
それぞれが構造支持部材とホイールを有し、各支持構造がスレッドの一部を形成し、各ホイールが支持構造に枢着されて取り付けられ、その結果、ドラムの回転によってパイプの壁と接触することにより回転的に駆動されるローリング部材とを備え、各ローリング部材は、支持構造とホイールの間の隣接面を極減するために配置された少なくとも１つの凹部を備えている。
【００１２】
各ローリング部材における１つ以上の凹部の存在（例えば、少なくとも２つまたは少なくとも３つ）は、互いに対面するホイールと支持構造の面が比較的大きいような凹部がないローリング部材に比べて、支持構造とホイールの間の隣接面を減少させる効果を有する。凹部は、互いに対面するホイールと支持構造の２つの面の間に可変な間隔をもたらすというさらなる効果を有する。この可変な間隔は、ホイールの回転軸に沿って、ホイールと支持構造の間に挟まった任意の異物を回転的に駆動して、それら異物をローリング部材の外に送ることを可能にする。
【００１３】
凹部は、異なるローリング部材の支持構造および／またはホイールに形成されてもよい。
【００１４】
各凹部は、支持構造かホイールのいずれかを通る開口部を有してよい。好ましくは、開口部は、一方の側から、対応する支持構造上の枢着部のホイール回転軸に対して平行な軸に沿って、該当片を横断するために形成される。そのような開口部は、ローリング部材内に導入された異物の排出を可能にする。
【００１５】
第１の特定の実施形態によれば、各ホイールは、ハブと、リムと、ハブとリムの間に半径方向に延在するスポークを備え、スポークはホイール内に開口部を形成するように互いから分離されている。これらの開口部は次にホイールに横断する。
【００１６】
有利には、各ホイールのスポークは円筒形または円錐台状形状を有する。そのような形状は、ホイールとその支持構造の間の平行な表面の範囲を限定することを可能にする。
【００１７】
第２の特定の実施形態によれば、スポークは連続した表面を有し得る側壁と置き換えられる。その場合各ホイールはハブと、リムと前記側壁を備え、側壁はハブとリムの間に半径方向に延在し、支持構造の表面に面している。１つまたはいくつかの凹部が側壁上に形成されてよい。この特定の実施形態は、比較的大きい幅を有するホイールに特に適している。ホイールの幅とは、その並進運動の軸に沿ったその寸法を指す。
【００１８】
各ホイールは勿論２つの側壁を備えてよく、各側壁は支持構造の表面の対向側に来る。したがって、凹部は好ましくは両側壁上に形成される。
【００１９】
この第２の特定の実施形態において、各凹部は関連する側壁内に止り穴を形成するように配置されてよい。
【００２０】
この第２の特定の実施形態ではさらに、ホイールは関連する側壁上に周方向に分配された複数の凹部を含んでよい。
【００２１】
特定の実施形態によれば、各支持構造は格子枠を形成する。格子構造とは、一体ビームアセンブリを指す。開口部がビームの間に形成され、開口部は本発明の意味合いでは凹部である。
【００２２】
第１のブランチとは独立しているが第１のブランチと組み合わせることもできる本発明の第２のブランチによれば、各ローリング部材の支持構造は、外からの力の影響を受けて変形できるように配置されている。特に、支持構造は、ホイールと支持構造の間への異物の導入の影響を受けて変形できるように配置されてよい。少なくとも、その最大寸法が、ホイールをその支持構造から隔てている最小距離の二倍以下であるいずれの異物の導入に関しても、好ましくは、変形は弾性である。したがって、ホイールと支持構造の間の空きは変動して、異物の除去を可能にするように適合されている。
【００２３】
より具体的には、本発明の第２の部分は、本体と推進機構を備えたモバイルロボットデバイスに関する。推進機構は、
本体に対して回転的に駆動されるように適合されたドラムと、
ドラムに一体化され、ドラムの外面に対して突出したアルキメディアン・スクリュースレッドと、
それぞれが構造支持体とホイールを有し、各支持構造がスレッドの一部を形成し、各ホイールが支持構造に枢着されて取り付けられ、その結果、ドラムの回転によってパイプの壁と接触することにより回転的に駆動されるローリング部材とを備え、各ローリング部材の支持構造は、外からの力の影響を受けて変形できるように配置されている。
【００２４】
支持構造の変形は、可撓性構造に適した材料および／または寸法を選択することによって得られる。好ましくは、その変形を保証するために、支持構造に関着機構は配設されていない。
【００２５】
第１の特定の実施形態によれば、各ローリング部材の支持構造は、ドラムと一体化した第１の端部と、ホイールハブを担持する第２の端部を有するアームを備え、アームは、外からの力の影響を受けて屈曲できるように配置されている。
【００２６】
第２の特定の実施形態によれば、各ローリング部材の支持構造は、ドラムと一体化した第１の端部および第２の端部を有するアームを備え、アームの中心点はホイールのハブを担持し、アームは、外からの力の影響を受けて屈曲できるように配置されている。
【００２７】
この第２の実施形態において、アームは異なる輪郭を辿ってその２つの装着点の間に延在する。特に、各アームは湾曲した輪郭または波状の輪郭を辿ってその２つ装着点の間に線状に延在してよい。
【００２８】
各実施形態において、各ローリング部材の支持構造は、ホイールをドラムに枢着によって接続する２本のアームを備えてよい。各アームは有利にはホイールのいずれかの側に配置されて、ドラムの局所平均面に対して垂直な軸に沿ったホイールの運動を可能にする。
【００２９】
各ローリング部材の支持構造は好ましくは弾性材料製である。つまり、例えば、ポリカーボネートなどの熱可塑性ポリマー、またはゴムなどのエラストマーである。
【００３０】
本発明のどのブランチが考察されたかに拘らず、モバイルロボットデバイスは以下に列挙する特徴のうち１つ以上を備えてよい。
【００３１】
アルキメディアン・スクリュースレッドは、ドラムの回転軸に沿って螺旋状に延出してよい。アルキメディアン・スクリュースレッドはドラムの全長にわたって延在しても、部分的にのみ延在してもよい。
【００３２】
アルキメディアン・スクリュースレッドおよび特に、異なるローリング部材の支持構造は、例えば射出成形プロセスまたは三次元印刷によってドラムと一体に製造されてよい。別法として、異なるローリング部材の支持構造は、ドラムから着脱自在な要素を形成してもよい。支持構造は例えば、ロック機構によってドラムに固定されてよい。特に、支持構造には、ドラムの外面に形成された開口部内にロックするように適合されたピンが装備されてよい。
【００３３】
各ホイールは好ましくは、局所支持構造の正中面に対して直角な回転軸に沿って支持構造に枢着される。言い換えると、ホイールの外周はアルキメディアン・スクリューのスレッドの根元に実質的に沿う。
【００３４】
ロボットデバイスは複数の推進機構を備えてよく、各推進機構はドラムと、ドラムと一体のアルキメディアン・スクリュースレッドと、その支持構造がそれぞれスレッドの一部を形成しそのホイールがそれぞれ支持構造に枢支されているローリング部材を備えている。
【００３５】
推進機構は好ましくは対になってロボットデバイスに嵌められ、一対の推進機構はデバイスの正中面、つまりロボットデバイスが水平面上にある場合のロボットデバイスの運動軸に対して平行な垂直面に対して対称に配置される。
【００３６】
各推進機構には、ドラムを本体に対して回転的に駆動するように適合されたモータ、例えば電動モータが装備されることになっている。ロボットデバイスはさらに、前記エンジンに電気エネルギーを供給するように配置された、各電動モータに１つのアキュムレータか、または種々の電動モータに１つの共通アキュムレータを含んでよい。
【００３７】
ロボットデバイスは、例えば検査および／または予備調査オペレーション向けである。そのため、ロボットデバイスは、イメージセンサまたはビデオカメラなどの種々のセンサを含み得る。
【００３８】
本発明は、非限定の例としてのみ提供された以下の説明を使用し、添付の図面を参照すればより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本出願人によって開発されたモバイルロボットデバイスの図である。
【図２】図１のモバイルロボットデバイスの一実施形態の詳細図である。
【図３Ａ】本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第１の例の図である。
【図３Ｂ】推進機構の一実施形態の詳細図である。
【図３Ｃ】推進機構の一実施形態の詳細図である。
【図３Ｄ】推進機構の一実施形態の詳細図である。
【図４Ａ】本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第２の例の図である。
【図４Ｂ】一実施形態の詳細図である。
【図５】本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第３の典型的実施形態の詳細図である。
【図６】本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第４の典型的実施形態の詳細図である。
【図７】本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第５の典型的実施形態の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、ＰＣＴ／欧州特許出願第２０１５／０７０６１２に記載された実施形態のうち１つによるモバイルロボットデバイスを示す。モバイルロボットデバイス１は１つの本体１０と、４つの推進機構２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを備えている。推進機構２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは概略的に符号２０で示される、すなわち、個々の符号の最後の文字を省略する。同様に、推進機構の様々な部分と異なる部分は個々に最終文字Ａ、Ｂ、ＣまたはＤで示され、概略的に最終文字なしで示される。各推進機構２０は、ドラム２２と、アルキメディアン・スクリュースレッド２３とローリング部材２４を備えている。各ドラム２２は一端部が開放して、ドーム２２１によって第２の端部が閉じた中空円筒形形状を有している。各ドラム２２は回転軸に沿って本体１０に対して枢着するように取り付けられている。ドラム２２Ａとドラム２２Ｃの回転軸は一致し、同様にドラム２２Ｂとドラム２２Ｄの回転軸も一致する。さらに、ドラム２２Ａとドラム２２Ｃの回転軸はドラム２２Ｂとドラム２２Ｄの回転軸に対して平行である。各ドラム２２は同じ直径を有する。本体１０は、図１では見えない４本の管を備えた電機子と、２つのリング１１，１２と、１つの接続部材１３によって形成される。各管はドラム２２の内部に収容され、ドラム２２を本体１０に対して回転的に駆動するように適合された１つの電動モータを含む。リング１１および１２はドラム２２の両開放端の間に位置決めされている。それらの外面は、ドラム２２の外面に適応するように配置されている。リング１１はドラム２２Ａとドラム２２Ｃの管を一体に接続し、リング１２はドラム２２Ｂとドラム２２Ｄの管を一体に接続する。接続部材１３は、本体１０がデバイス１の剛性枠を形成するように、リング１１と１２を一体に接続する。各推進機構２０のアルキメディアン・スクリュースレッド２３は、対応するドラム２２の外面に一体に取り付けられている。アルキメディアン・スクリュースレッド２３はドラム２２の全長にわたり螺旋状に延出し、ドーム２２１の上に、その頂部まで延出する。スレッド２３は、ドラム２２に着脱自在に取り付けられたローリング部材２４によって部分的に形成される。
【００４１】
図２は、図１のモバイルロボットデバイス１のローリング部材２４をさらに詳細に示す。ローリング部材２４は支持構造２４１とホイール２４２を含む。支持構造２４１は、アルキメディアン・スクリュースレッド２３の一部を形成するように配置された形状と寸法を有する。全体的に、図１でわかるように、ドラム２３上に取り付けられた様々なローリング部材２４の支持構造２４１は、アルキメディアン・スクリューの形式の連続構造を形成する。アルキメディアン・スクリュースレッド２３Ａおよび２３Ｃはライトハンドスレッドを有し、アルキメディアン・スクリュースレッド２３Ｂおよび２３Ｄはレフトハンドスレッドを有する。このように、ドラム２３の回転方向に沿って、モバイルロボットデバイス１は、ドラム２３の回転軸に対して平行な軸に沿って直線的に移動できる、または、垂直軸の周りで回転できる。支持構造２４１は、ホイール２４２を収容するように配置されたハウジング２４１１を含むこと以外は一体型部品を形成する。ハウジング２４１１は、下面２４１２、すなわち、ドラム２２と接触する面と、上面２４１３、すなわち、地盤と接触するための対向する面との間を通過する。最低限でも、ハウジング２４１１は、ホイール２４２がその面に対して突出することを可能にするために上面２４１３に至らなければならない。支持構造２４１はさらに、底面２４１２上に形成されたピン２４１４を含む。ピン２４１４は、ドラム２３の外面上に形成された開口部内にロックすることになっている。ローリング部材２４はこうして容易に互換可能な構成要素を形成する。ホイール２４２はハウジング２４１１内に配置され、支持構造２４１に枢着されている。枢着の軸は、ホイール２４２のローリング面２４２１がスレッド２３の部分の輪郭に沿うように配置されている。
【００４２】
図１および２を参照して言及したモバイルロボットデバイス１は、砂利または砂など小寸法の異物がホイール２４２とホイールの支持構造２４１の間に滞留して、ホイール２４２の回転を妨げるか、停止させることさえあり得るという不都合を有する。
【００４３】
図３Ａは、本発明によるモバイルロボットデバイスの推進機構の第１の例を示す。推進機構３０は、図１のデバイス１の種々の推進機構２０に置き換われるように配置されている。推進機構３０は、ドラム３２と、アルキメディアン・スクリュースレッド３３とローリング部材３４を備えている。各ドラム３２は、一端部が開放して、ドーム３２１によって第２の端部が閉じた中空円筒を有する。アルキメディアン・スクリュースレッド３３は、ドラム３２の外面に一体に取り付けられている。アルキメディアン・スクリュースレッド３３は第１の端部と第２の端部の間でドラム３２に螺旋状に延出し、ドーム３２１の上に、その頂部まで延出する。
【００４４】
図３Ａに示した推進機構３０は、図１に示した推進機構２０とは、図３Ｂ乃至３Ｄに詳細に示すローリング部材３４が異なっている。ローリング部材３４は支持構造３４１とホイール３４２を含む。図３Ｂは、ホイール３４２が支持構造３４１に取り付けられた完全なローリング部材３４を示している。図３Ｃは単一の支持構造３４１を示し、図３Ｄはホイール３４２のみを示している。支持構造３４１は、アルキメディアン・スクリュースレッド３３の一部を形成するように配置された形状と寸法を有する。アルキメディアン・スクリュースレッド３３は、ホイール３４２を収容するように構成され、特に、下面３４１２と上面３４１３につながるハウジング３４１１を備えている。しかしながら、図２の支持構造２４１に対して、支持構造３４１はハウジング３４１１で格子構造を形成する。この場合、支持構造３４１は、ハウジング３４１１のいずれかの側部に、スレッド輪郭３３に沿って上面３４１３でハウジング３４１１の２つの縁を接合する第１のビーム３４１４と、下面３４１２でのハウジング３４１１の縁のうち１つを第１のビーム３４１４の中心点に接合する第２のビーム３４１５と、下面３４１２でのハウジング３４１１の他方の側を第１のビーム３４１４の中心点に接合する第３のビーム３４１６を備えている。こうしてビーム３４１４、３４１５および３４１６の間に開口部３４１７が形成され、同様に、ドラム３２の外面と、ビーム３４１５および３４１６の間に開口部３４１８が形成される。開口部３４１７および３４１８は貫通口である。言い換えると、開口部３４１７および３４１８は、ホイール３４２の回転軸に対して平行な軸に沿って支持構造３４１を側部から側部に貫通する。
【００４５】
図３Ｂおよび３Ｃにおいて、支持構造３４１はピンなしで示されている。勿論、支持構造３４１には、ローリング部材３４をロックによりドラム３２に固定するためのピンが配設されていてよい。さらに、図３Ａにおいて、ローリング部材３４はアルキメディアン・スクリュースレッド３３のモジュラー要素を形成するものとして示されている。しかしながら、異なる支持構造３４１が、例えば射出成形プロセスまたは三次元印刷によってドラム３２と一体に製造されてよい。
【００４６】
図３Ｂおよび３Ｄに示したホイール３４２は、図２のホイール２４２とは、ハブ３４２１、リム３４２２、タイヤ３４２３およびスポーク３４２５を有することにおいて異なっている。ハブ３４２１はホイール３４２への回転軸を形成する。タイヤ３４２３はリム３４２２上に取り付けられ、地盤と接触するようになっている。ハブ３４２１とリム３４２２の間にレイ（ｒａｙ）３４２５が放射状に延在する。レイは３つあり、ホイール用の貫通口を形成するように、互いから隔てられている。各ビーム３４２５は円錐台状形状を有し、その結果ホイール３４２とホイール３４２の支持構造３４１との間に平行な表面が形成されることを避けている。
【００４７】
図４Ａは、本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第２の例を示す。推進機構４０は、ドラム４２と、アルキメディアン・スクリュースレッド４３とローリング部材４４を備えている。図４Ｂは、ローリング部材４４の詳細を示す。ローリング部材４４は支持構造４４１とホイール４４２を含む。支持構造４４１は、ドラム４２の外面の螺旋状に平行に延出する２つの壁４４１１，４４１２を備えている。各壁４４１１，４４１２がアルキメディアン・スクリュースレッドと見なされてよい。各壁４４１１，４４１２はホイール４４２内の格子構造によって形成される。この格子構造は、ローリング部材３４の格子構造と類似している。したがって、支持構造４４１はビーム４４１４，４４１５および４４１６と、これらのビームの間に形成された各凹部４４１７と、ビーム４４１５，４４１６とドラム４２の外面との間の１つの凹部４４１８を備えている。各ローリング部材４４のホイール４４２は、例えば比較的軟質の土壌向けに適合された比較的大きな幅を有する。各ホイール４４２はハブ４４２１、リム４４２２、タイヤ４４２３および２つの側壁４４２４を備えている。ハブ４４２１はホイール４４２用の回転軸を形成する。タイヤ４４２３はリム４４２２に取り付けられている。側壁４４２４はハブ４４２１とリム４４２２の間に半径方向に延出する。側壁４４２４は、壁４４１１と４４１２に面した凹部４４２５を備えるという特徴を有する。
【００４８】
図５は、本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第３の例を示す。推進機構５０は、他の実施形態と同様に、ドラム５２と、アルキメディアン・スクリュースレッド５３とローリング部材５４を備えている。各ローリング部材５４は、支持構造５４１と、図４のホイールと同一のホイール４４２を含む。しかしながら、支持構造５４１は、壁５４１１，５４１２がそれぞれ、各ホイール４４２に可撓性アーム５４１３，５４１４を形成するように配置され、可撓性アーム５４１３，５４１４が、支持構造５４１の残りの部分と一体であり、したがってドラム５２の残りの部分と一体な一端を有し、他端が、ホイール４４２のハブ４４２１を担持することにおいて異なっている。アームの材料と寸法は、可撓性アームが外からの力、例えば、ドラム５２の局所表面に対して垂直方向にホイール４４２に印加された力、またはホイール４４２の側壁４４２４とアーム５４１３または５４１４の間への異物の導入によって生じた力の影響を受けて弾性変形可能となるように決定される。アーム５４１３，５４１４はアルキメディアン・スクリュー輪郭５３に沿ってビームによって構成される。しかしながら、アームは、多少複雑な曲率に沿うなどの異なる形状を有してよい。
【００４９】
図６は、本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第４の例を示す。推進機構６０は、同様に、ドラム６２と、アルキメディアン・スクリュースレッド６３とローリング部材６４を備えている。各ローリング部材６４は支持構造６４１と、図４のホイールと同一なホイール４４２を含む。支持構造６４１は、壁６４１１，６４１２それぞれが、可撓性アーム６４１３，６４１４を形成するように配置され、可撓性アーム６４１３，６４１４の両端が支持構造６４１の、したがってドラム６２の残りの部分と一体であることにおいて図５の支持構造５４１とは異なっている。アーム６４１３，６４１４は、曲がりくねった輪郭に沿ったそれらの装着点の間に延出する。ホイール４４２のハブ４４２１は、これらのアームの中間点でアーム６４１３，６４１４に枢着で取り付けられている。アーム６４１３，６４１４の可撓性は、その材料の選択とそれらの寸法によって提供される。
【００５０】
図７は、本発明に係るモバイルロボットデバイスの推進機構の第５の例を示す。推進機構７０は、ドラム７２と、アルキメディアン・スクリュースレッド７３とローリング部材７４を備えている。各ローリング部材７４は支持構造７４１と、図４のホイールと同一なホイール４４２を含む。支持構造７４１は、可撓性アーム７４１３，７４１４の輪郭が図６の支持構造６４１とは異なっている。この場合、各可撓性アーム７４１３，７４１４は２つの円錐曲線を有し、その共通端がホイール４４２のハブ４４２１を担持し、その自由端が支持構造７４１の残りの部分と一体となっている。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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