(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
上記基体の下側における前後方向の一方側では回転軸にて該基体に回転可能に軸支され、かつ上記基体の下側における前後方向の他方側では該基体に上下方向伸縮可能に支持された駆動部支持部材と、
上記駆動部支持部材に装着された回転自在の駆動輪、及び該駆動部支持部材に装着されて上記駆動輪を駆動する動力源を含む駆動部と、
上記駆動輪よりも少なくとも前後方向の他方側にて基体に支持された回転自在の他方側補助輪とを備え、
上記駆動部と駆動部支持部材との合成重心は、上記駆動部支持部材の回転軸よりも低い位置に存在しており、
上記駆動部支持部材は、前後方向に移動可能に基体に支持されていると共に、
上記駆動部支持部材における前後方向の他方側での該基体への収縮に伴い、上記駆動部支持部材を前後方向の一方側に移動させる収縮時移動部材が設けられていることを特徴とする自律走行ロボット。
【請求項２】
前記駆動輪よりも前後方向の一方側には、前記基体に支持された回転自在の一方側補助輪がさらに備えられていると共に、
前記他方側補助輪及び上記一方側補助輪は、前記基体に弾性体にて懸架されていることを特徴とする請求項１記載の自律走行ロボット。
【請求項３】
前記動力源は、該動力源の重心が前記駆動輪の重心よりも前後方向の一方側に位置するように前記駆動部支持部材に装着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の自律走行ロボット。
【請求項４】
前記駆動部支持部材は、前記基体の下側における前後方向の他方側では該基体に上下方向伸縮可能に弾性部材にて支持されていると共に、
自律走行ロボットの総重量をＭ（ｋｇ）、重力加速度をｇ（ｍｓ−２）、登坂能力をθ（°）、摩擦係数をμｋ、前記駆動部と駆動部支持部材との合成重量をＷ（Ｎ）、上記駆動部支持部材における基本姿勢での上記弾性部材の変位をΔｙｐ、上記弾性部材の弾性係数をｋ（Ｎ／ｍｍ）とし、上記駆動部支持部材の回転中心である回転軸から上記弾性部材の作用点までの距離をｄｋ（ｍｍ）としたとき、
Ｍｇｓｉｎθ＜μｋ（ΣＷｃｏｓθ＋Σｋ（Δｙｐ＋ｄｋθ（π／１８０）））＜Ｍｇｃｏｓθ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自律走行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行ロボットに関するものであり、移動を制御する際の慣性力又は外力による転倒を防止すると共に、隆起地形や陥没地形での安定走行を可能にする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間と活動空間を共有するロボットが各種発表されている。また、人間と活動空間を共有するに際して、人間と同程度の高さを有するロボットが多数提案されている。このような人間と同程度の高さを有するロボットの場合、ロボットの重心が高い位置に設計されることが多い。この結果、ロボットには急加速や急停止等に際して慣性力が高い重心位置に働くことになるので、強い慣性モーメントを受け易い。そのため、転倒のリスクが高く、安定走行が困難である場合がある。
【０００３】
そこで、位置制御に際して生じる慣性力を緩和する緩衝機構を設けて転倒リスクを低減しつつ安定走行するようなロボットが提案されている。具体的には、例えば特許文献１に開示された自律走行ロボットが挙げられる。
【０００４】
特許文献１に開示された自律走行ロボット１００では、図１５に示すように、駆動部である移動機構部１１０の上面に設けられた平面からなる筐体ベース板１１１に対して、上部構造部である筐体部１２０が、リニアガイド１０１を介して平面移動可能に設けられている。そして、自律走行ロボット１００が急発進又は急停止した場合に、その慣性力を緩衝部材１２１・１２１が吸収することによって、自律走行ロボット１００が転倒することを防止する構成を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５０５３７号公報（２００６年６月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された自律走行ロボット１００では、以下の問題点を有している。
【０００７】
すなわち、自律走行ロボット１００の構成では、転倒制御のために、駆動部と上部構造とを分割した構成が必須である。このため、自律走行ロボットにおいては周囲の環境を認識するために多くのセンサが用いられるが、自律走行ロボット１００の構成では、駆動部上下の分割によりセンシングした情報と自己位置情報との認識がずれる等の問題が生じる場合がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、上部構造と駆動部とを分割することなく、前後方向の少なくとも一方への転倒を防止し得る自律走行ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様における自律走行ロボットは、上記の課題を解決するために、基体と、上記基体の下側における前後方向の一方側では回転軸にて該基体に回転可能に軸支され、かつ上記基体の下側における前後方向の他方側では該基体に上下方向伸縮可能に支持された駆動部支持部材と、上記駆動部支持部材に装着された回転自在の駆動輪、及び該駆動部支持部材に装着されて上記駆動輪を駆動する動力源を含む駆動部と、上記駆動輪よりも少なくとも前後方向の他方側にて基体に支持された回転自在の他方側補助輪とを備え、上記駆動部と駆動部支持部材との合成重心は、上記駆動部支持部材の回転軸よりも低い位置に存在していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、上部構造と駆動部とを分割することなく、前後方向の少なくとも一方への転倒を防止し得る自律走行ロボットを提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１における自律走行ロボットの構成を示す側面図である。
【図２】上記自律走行ロボットの構成を示す平面図である。
【図３】上記自律走行ロボットの構成を示す底面図である。
【図４】上記自律走行ロボットの転倒抑制の原理を示す模式図である。
【図５】上記自律走行ロボットのトレーリングアームの傾斜時（５°、１０°）における、駆動輪の半径Ｒと駆動輪の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【図６】上記自律走行ロボットのトレーリングアームの傾斜時（５°、１０°）における、後従動輪の半径ｒと駆動輪の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【図７】上記自律走行ロボットのトレーリングアームの傾斜時（５°、１０°）における、トレーリングアームの高さｈｔと駆動輪の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【図８】上記自律走行ロボットのトレーリングアームの傾斜時（５°、１０°）における、トレーリングアームの回転中心であるシャフトと駆動輪軸との水平距離Ｌｃと、駆動輪の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【図９】上記自律走行ロボットのトレーリングアームの傾斜時（５°、１０°）における、フレームの前後方向長さＬｆと駆動輪の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態２における自律走行ロボット１の構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における自律走行ロボットの構成を示す側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４における自律走行ロボットの構成を示す側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５における自律走行ロボットを示すものであって、陥没地形における走行安定性の向上を図るための原理を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５における自律走行ロボットを示すものであって、隆起地形における走行安定性の向上を図るための原理を示す側面図である。
【図１５】従来の自律走行ロボットの構成を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１３】
本実施の形態の自律走行ロボットの構成について、図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の自律走行ロボット１の構成を示す側面図である。図２は、本実施の形態の自律走行ロボット１の構成を示す平面図である。図３は、本実施の形態の自律走行ロボット１の構成を示す底面図である。尚、図１〜図３においては、各図の右側を前方として説明する。
【００１４】
本実施の形態の自律走行ロボット１は、図１〜図３に示すように、基体としての溶接されたフレーム１０と、このフレーム１０の前後方向の一方側としての前部から垂下するシャフトホルダ１１に形成された回転軸としてのシャフト１２に回転可能に設けられ、かつフレーム１０の前後方向の他方側としての後部ではフレーム１０に一端が固定された弾性部材としての圧縮バネ２１の他端が取り付けられた一対の駆動部支持部材としてのトレーリングアーム２０・２０と、トレーリングアーム２０・２０にそれぞれ接続された駆動輪２４・２４と、フレーム１０の前後において該フレーム１０に接続された補助輪としての一対の前従動輪１３及び一対の後従動輪１４とを備えている。尚、本説明においては一対の構成物を、符号を用いて表す際に「・」を挟んで同じ符号を並べて記載する。上記の結果、本実施の形態の自律走行ロボット１は、合計６輪の車輪を有している。
【００１５】
すなわち、フレーム１０の前部における裏面つまり下側面にはシャフトホルダ１１が垂下して結合されている。シャフトホルダ１１には、シャフトホルダ孔１１ａが穿設されている。そして、シャフトホルダ孔１１ａには、トレーリングアーム２０・２０の図示しないトレーリングアーム孔に貫通されるシャフト１２が貫通して設けられている。このため、図示しないトレーリングアーム孔とシャフトホルダ孔１１ａとは、同軸上の位置に配置されている。また、これにより、シャフトホルダ１１はシャフト１２を保持し、シャフト１２は図示しないトレーリングアーム孔を保持するようになっている。
【００１６】
また、シャフト１２は、自律走行ロボット１の進行方向と鉛直方向とがなす面に対して垂直になるように配置されている。そして、この構成によって、トレーリングアーム２０・２０が、シャフト１２を回転軸として、該シャフト１２の回りに回転可能となっている。
【００１７】
上記トレーリングアーム２０・２０は、自律走行ロボット１の進行方向に対してシャフト１２よりも後方に延設されている。
【００１８】
そして、トレーリングアーム２０・２０の後方部は、フレーム１０と結合されたロッド２２に連結されている。このロッド２２は、下端がトレーリングアーム２０・２０に穿設された長孔２０ａに遊嵌状態になるように結合されていると共に、上部では、フレーム１０に穿設されたロッド用孔１０ａに遊嵌状態に貫通されている。ロッド２２の上端部には留め金２２ａが固定されており、下端部においてもストッパ２２ｂが固定されている。
【００１９】
上記ロッド２２におけるフレーム１０とトレーリングアーム２０との間には、圧縮バネ２１が該ロッド２２の外周を取り巻くように設けられている。この圧縮バネ２１は、トレーリングアーム２０の後端を鉛直下向きの方向に弾性力を付与する。この結果、左右のトレーリングアーム２０・２０は、シャフト１２を回転軸とし、かつロッド２２をガイドとして揺動回転するようになっている。
【００２０】
次に、トレーリングアーム２０の中央部には、駆動輪取り付け部２３が、該トレーリングアーム２０に取り付けられており、この駆動輪取り付け部２３に穿設された駆動輪取り付け部孔２３ａが穿設されている。そして、駆動輪取り付け部孔２３ａには、駆動輪２４に固定された駆動輪軸２４ａが回転可能に遊嵌されている。駆動輪軸２４ａの長さは、シャフト１２の長さと同じになっている。
【００２１】
また、駆動輪取り付け部２３の上側には、駆動輪２４を回転駆動させる動力源としてのモーター２５が搭載されている。このモーター２５の駆動軸は、駆動輪軸２４ａに接続されている。
【００２２】
上記の構成によって、トレーリングアーム２０はモーター２５を支持しモーター２５は駆動輪軸２４ａを支持するようになっている。
【００２３】
本実施の形態では、左右のトレーリングアーム２０・２０、駆動輪２４及びモーター２５の全体の合成重力Ｗの重心Ｇは、トレーリングアーム２０・２０の回転中心であるシャフト１２の高さよりも低い位置に配置されるようになっている。
【００２４】
一方、駆動輪２４の前方と後方とには、それぞれ一対の一方側補助輪としての前従動輪１３・１３及び他方側補助輪としての後従動輪１４・１４がフレーム１０に支持された状態で設けられている。すなわち、前従動輪１３及び後従動輪１４は、水平面に対して平行な軸を中心に自在に回転するようになっており、自律走行ロボット１の移動に伴ってそれぞれ地面に接地して自在に動くようになっている。
【００２５】
また、前従動輪１３及び後従動輪１４は、図３に示すように、トレーリングアーム２０・２０が基本姿勢を取るときに、水平方向の回転中心が、左右の駆動輪２４・２４の駆動輪軸２４ａの中点Ｐを中心とした円上に配置されている。そして、この構成により、隆起地形や陥没地形における安定走行が可能となっている。
【００２６】
本実施の形態の自律走行ロボット１では、上記の構成を備えることによって簡単な構成にて転倒を抑制することができ、特に、自律走行ロボット１の発進時、加速時、及び進行方向に対して後ろ向きに外力が加えられたときに転倒を抑制することができるものとなっている。
【００２７】
上記構成の自律走行ロボット１の転倒抑制の原理について、図４に基づいて説明する。図４は、自律走行ロボット１の転倒抑制の原理を示す模式図である。
【００２８】
ここでは、図４に示すように、例えば、自律走行ロボット１が発進時において、駆動輪２４の前進つまり図４において右方向に僅かに移動したときに、フレーム１０の前側が持ち上がり、後従動輪１４の地面への接地点１４ｂを中心としてフレーム１０が反時計回りに回転することを考える。すなわち、自律走行ロボット１の発進時には、駆動輪２４が前進してもフレーム１０は慣性の法則により止まろうとするので、後従動輪１４の地面への接地点１４ｂを中心として、フレーム１０は反時計回りに回転する。
【００２９】
このとき、本実施の形態では、トレーリングアーム２０は、フレーム１０の回転に伴って後従動輪１４の接地点１４ｂを中心として、傾斜角η（°）だけ反時計回りに回転するとする。
【００３０】
また、本実施の形態では、この時の状態として、見かけ上、駆動輪２４が水平距離ΔＸｕだけ前進するが、後従動輪１４の接地点１４ｂの位置は変わらないとして説明する。尚、この結果、駆動輪２４の駆動輪軸２４ａと後従動輪１４の後従動輪軸１４ａとの水平距離はΔＸｕだけ広がることになる。
【００３１】
ここで、駆動輪２４の半径をＲ（ｍｍ）とし、後従動輪１４の車輪半径をｒ（ｍｍ）とし、トレーリングアーム２０のシャフト１２の高さをｈｔ（ｍｍ）とし、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２とフレーム１０の前方との距離をＬｒ（ｍｍ）とし、トレーリングアーム２０のシャフト１２と駆動輪軸２４ａとの水平距離をＬｃ（ｍｍ）とし、フレーム１０の前後方向の長さをＬｆ（ｍｍ）とする。
【００３２】
この場合、自律走行ロボット１を進行方向に対して右側面から見たとき、駆動輪２４の接地点２４ｂを原点とした直交座標（「直交座標Ａ」とする）において、駆動輪軸２４ａの座標はａ＝（０，Ｒ）である。
【００３３】
ここで、トレーリングアーム２０は駆動輪軸２４ａを中心に回転する。駆動輪軸２４ａを原点とした直交座標上（「直交座標Ｂ」とする）においては、トレーリングアーム２０が傾斜角η（°）回転するとき、トレーリングアーム２０に固定して結合されている要素の回転後の座標は回転マトリクスＲａを用いて、（式１）として表現することができる。
【００３４】
【数１】
0006587814.tif 000002
【００３５】
したがって、座標Ｂにおけるトレーリングアーム２０のシャフト１２の座標ｂｒ＝（ｘｒ，ｙｒ）＝（Ｌｃ，ｈｔ−Ｒ）が傾斜角η（°）回転したときの座標ｂｒ’は、
【００３６】
【数２】
0006587814.tif 000003
【００３７】
である。
【００３８】
また、トレーリングアーム２０、モーター２５及び駆動輪２４の合成重力Ｗの重心Ｇの座標をｂｍ＝（ｘｍｂ，ｙｍｂ）とすると、座標Ｂにおける重心Ｇの座標ｂｍ＝（ｘｍｂ，ｙｍｂ）が傾斜角η（°）回転したときの座標ｂｍ’は、
【００３９】
【数３】
0006587814.tif 000004
【００４０】
となる。
【００４１】
次に、フレーム１０の傾きに関して説明する。
【００４２】
トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２を原点とする直交座標（「直交座標Ｃ」とする）においては、フレーム１０に固定して結合された要素の回転後の座標は回転マトリクスＲｂを用いて、（式４）と表現することができる。
【００４３】
【数４】
0006587814.tif 000005
【００４４】
この結果、後従動輪軸１４ａの中心座標ｃｕ＝（ｘｕ，ｙｕ）＝（−Ｌｆ＋Ｌｒ，ｒ−ｈｔ）がζ（°）回転したときの座標ｃｕ’は、
【００４５】
【数５】
0006587814.tif 000006
【００４６】
となり、駆動輪２４以外の重心座標ｃｍ＝（ｘｍｃ，ｙｍｃ）が傾斜角ζ（°）回転したときの座標ｃｍ’は、
【００４７】
【数６】
0006587814.tif 000007
【００４８】
となる。
【００４９】
ここで、後従動輪１４の接地点１４ｂを原点とする直交座標（「直交座標Ｄ」とする）では、後従動輪１４の後従動輪軸１４ａの座標は、ｄ＝（０，ｒ）である。
【００５０】
ところで、自律走行ロボット１の発進時において、トレーリングアーム２０が揺動したときに、トレーリングアーム２０の中心であるシャフト１２の高さが基本姿勢のときに比べて上側に持ち上がる。また、フレーム１０の後方に取り付けられた後従動輪１４が駆動輪２４の接地点２４ｂを基準として相対的に後方にずれる。さらに、後従動輪１４の接地点１４ｂは水平な地面上では、高さが変わらない。
【００５１】
これらのことから、フレーム１０の傾斜角ζ（°）は、トレーリングアーム２０の傾斜角η（°）に対して一様に決まることが分かる。
【００５２】
フレーム１０の傾斜角ζ（°）とトレーリングアーム２０の傾斜角η（°）との関係は、直交座標Ａにおいて後従動輪１４の接地点１４ｂの高さが０であるということから求めることができる。
【００５３】
直交座標Ｂ上にある任意の座標を直交座標Ａ上で表すには、直交座標Ｂの基準となる駆動輪２４の駆動輪軸２４ａの座標がａであることを考慮すると、下記のようになる。
【００５４】
まず、トレーリングアーム２０の中心であるシャフト１２の座標ａｒは、
【００５５】
【数７】
0006587814.tif 000008
【００５６】
となり、駆動輪２４等の合成重力Ｗの重心Ｇの座標ａｍｌは、
【００５７】
【数８】
0006587814.tif 000009
【００５８】
となる。
【００５９】
同様に、直交座標Ｃ上にある任意の座標を直交座標Ａ上で表すには、直交座標Ｂの基準となる駆動輪２４の駆動輪軸２４ａの座標がａｒであることを考慮すると、下記のようになる。
【００６０】
まず、後従動輪１４の後従動輪軸１４ａの座標ａｕは、
【００６１】
【数９】
0006587814.tif 000010
【００６２】
となり、駆動輪２４以外の重心Ｇの座標ａｍ２は、
【００６３】
【数１０】
0006587814.tif 000011
【００６４】
となる。
【００６５】
また、後従動輪１４の接地点１４ｂは、直交座標Ａにおいて下記座標ａｕ’のように表すことができる。
【００６６】
【数１１】
0006587814.tif 000012
【００６７】
これらの式を計算することによって、下記の関係が成り立つ。
【００６８】
まず、Ｘ成分の計算から、
【００６９】
【数１２】
0006587814.tif 000013
【００７０】
Ｙ成分の計算から、
【００７１】
【数１３】
0006587814.tif 000014
【００７２】
となる。
【００７３】
また、回転マトリクスＲｃを用いた場合、回転前後で回転したフレーム１０上の任意の座標と回転中心からの距離は変わらない。すなわち、
【００７４】
【数１４】
0006587814.tif 000015
【００７５】
であるから、
【００７６】
【数１５】
0006587814.tif 000016
【００７７】
【数１６】
0006587814.tif 000017
【００７８】
【数１７】
0006587814.tif 000018
【００７９】
となる。
【００８０】
すなわち、駆動輪２４を基準として、後従動輪１４は変位ΔＸｕ分だけ後方にずれる。この結果、変位ΔＸｕ’は、
【００８１】
【数１８】
0006587814.tif 000019
【００８２】
となる。
【００８３】
ここでは、駆動輪２４を中心に考えたため、変位Δｘｕだけ自律走行ロボット１のフレーム１０は後退するように見えるが、実際には加速時には自律走行ロボット１のフレーム１０から変位Δｘｕだけ駆動輪２４は前進している。
【００８４】
上記の駆動輪２４の前進と合わせて、駆動輪軸２４ａに対して駆動輪２４等の重心Ｇの移動量を考慮すると、自律走行ロボット１のフレーム１０に対する駆動輪２４等の合成重力Ｗの重心Ｇの移動量が分かる。
【００８５】
すなわち、駆動輪２４等の合成重力Ｗの重心Ｇの座標ｂｍ＝（ｘｂｍ，ｙｂｍ）が傾斜角η（°）回転したとき、回転後の座標ｂｍ’は、
【００８６】
【数１９】
0006587814.tif 000020
【００８７】
であるから、
【００８８】
【数２０】
0006587814.tif 000021
【００８９】
となる。ここで、前後方向への重心Ｇの移動の変位Δｘｂｍは、
【００９０】
【数２１】
0006587814.tif 000022
【００９１】
である。
【００９２】
また、フレーム１０に対する駆動輪２４の重心Ｇの移動の変位ΔＸは次式で表現できる。
【００９３】
【数２２】
0006587814.tif 000023
【００９４】
本実施の形態における自律走行ロボット１においては、トレーリングアーム２０とモーター２５と駆動輪２４の合成重力Ｗの重心Ｇの位置とが適切に設定されない場合に、効果的な重心移動が得られない場合がある。
【００９５】
すなわち、自律走行ロボット１の転倒抑制に有利な重心移動が起こるのは、変位ΔＸが次式を満たす場合である。
【００９６】
【数２３】
0006587814.tif 000024
【００９７】
このとき、
【００９８】
【数２４】
0006587814.tif 000025
【００９９】
である。
【０１００】
ここで、（式２３）に示す変位ΔＸ＞０を満たす駆動輪２４の半径Ｒの条件について説明する。
【０１０１】
駆動輪２４の半径Ｒ（ｍｍ）が大きくなるに伴って、トレーリングアーム２０が基本姿勢から傾斜角η（°）だけ傾いたときに、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２の座標ｂｒに影響を及ぼす。
【０１０２】
そこで、駆動輪２４の半径Ｒａ＞半径Ｒｂの関係を満たす２つの自律走行ロボット１Ａ・１Ｂを想定したとき、それぞれの座標をｂｒａ＝（ｘｒ，ｙｒａ），ｂｒｂ＝（ｘｒ，ｙｒｂ）とする。また、回転後の座標をｂｒａ’＝（ｘｒ，ｙｒａ’），ｂｒｂ’＝（ｘｒ，ｙｒｂ’）とする。
【０１０３】
これら２つの自律走行ロボット１Ａ・１Ｂのトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２の座標ｂｒａ’，ｂｒｂ’は、それぞれ、下記のように表すことができる。
【０１０４】
【数２５】
0006587814.tif 000026
【０１０５】
【数２６】
0006587814.tif 000027
【０１０６】
ここで、自律走行ロボット１Ａと自律走行ロボット１Ｂとについて、傾斜角η（°）回転時のトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２の座標を比較するとｘ，ｙ座標と共に、移動量が少なくなる。
【０１０７】
まず、ｘ座標に関しては、
【０１０８】
【数２７】
0006587814.tif 000028
【０１０９】
である。これより、座標ｘｒａ’の方が座標ｘｒｂ’よりも前方に位置していることが分かる。
【０１１０】
ここで、０≦η≦１８０°の範囲では、座標ｘｒ’は負側に移動するため、座標ｘｒａ’の方が座標ｘｒｂ’よりも前方に位置しているということは、座標ｘｒａ’の方が座標ｘｒｂ’よりも移動量が少ないということである。
【０１１１】
次に、ｙ座標に関しては、
【０１１２】
【数２８】
0006587814.tif 000029
【０１１３】
である。これより、ｙｒａ’≦ｙｒｂ’となり、座標ｙｒａ’は座標ｙｒｂ’よりも移動量が少ないことが分かる。
【０１１４】
トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２の高さ方向の移動量はフレーム１０の全体の高さ方向の移動量Δｙｒに等しくなる。したがって、移動量Δｙｒは、
【０１１５】
【数２９】
0006587814.tif 000030
【０１１６】
となる。
【０１１７】
また、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２の座標が自律走行ロボット１Ａと自律走行ロボット１Ｂとでは異なるので、後従動輪１４の後従動輪軸１４ａの座標ｃｕａ及び座標ｃｕｂにも影響が出る。ここで、
ｃｕａ＝ｃｕｂ＝（ｘｕ，ｙｕ）とし、回転角度ζａ（°），回転角度ζｂ（°）とすると、回転後の座標ｃｕａ’、座標ｃｕｂ’、及び変位Δｙｕａ’、Δｙｕｂ’は下記のように表すことができる。
【０１１８】
【数３０】
0006587814.tif 000031
【０１１９】
【数３１】
0006587814.tif 000032
【０１２０】
【数３２】
0006587814.tif 000033
【０１２１】
【数３３】
0006587814.tif 000034
【０１２２】
これらのことから、駆動輪２４の半径Ｒは小さい方がトレーリングアーム２０の傾斜時に駆動輪２４と後従動輪１４の間隔を広げるのに有利であることが分かる。
【０１２３】
実際に、駆動輪２４の半径を５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍとして、模擬ロボットを試作して実験したところ、変位ΔＸｕ（ｍｍ）は図５に示す結果が得られた。図５は、トレーリングアーム２０の傾斜時（５°、１０°）における、駆動輪２４の半径Ｒと駆動輪２４の変位ΔＸｕ（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
【０１２４】
しかし、実際の自律走行ロボット１の設計においては、駆動輪２４は走行速度等を決定するのに重要な要素である。例えば、駆動輪２４の半径Ｒが小さすぎると、狙いの速度が出せないことがある。このため、バランスを考慮する必要がある。
【０１２５】
そこで、変位ΔＸ＞０を満たす後従動輪１４の半径ｒの条件について、図６に基づいて説明する。図６は、トレーリングアーム２０の傾斜時（５°、１０°）における、後従動輪１４の半径ｒと駆動輪２４の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【０１２６】
すなわち、図６は、後従動輪１４の半径ｒを２５（ｍｍ）、５０（ｍｍ）、７５（ｍｍ）、１００（ｍｍ）、１２５（ｍｍ）の模擬ロボットを試作して実験したものである。
【０１２７】
図６に示す結果から、後従動輪１４の半径ｒは大きい方が、駆動輪２４と後従動輪１４とのの間隔を広げるのに有利であることが分かる。
【０１２８】
次に、駆動輪２４の変位ΔＸｕ＞０を満たすトレーリングアーム２０の高さｈｔの条件について、図７に基づいて説明する。図７は、トレーリングアーム２０の傾斜時（５°、１０°）における、トレーリングアーム２０の高さｈｔと駆動輪２４の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【０１２９】
すなわち、図７は、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２の高さｈｔを１８０（ｍｍ）、２２０（ｍｍ）、２６０（ｍｍ）、３００（ｍｍ）、３４０（ｍｍ）の模擬ロボットを試作して実験したものである。
【０１３０】
図７に示す結果から、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２が高い方が、駆動輪２４と後従動輪１４との間隔を広げるのに有利であることが分かる。
【０１３１】
次に、変位ΔＸｕ＞０を満たすトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２と駆動輪軸２４ａとの水平距離Ｌｃの条件について、図８に基づいて説明する。図８は、トレーリングアーム２０の傾斜時（５°、１０°）における、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２と駆動輪軸２４ａとの水平距離Ｌｃと駆動輪２４の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【０１３２】
すなわち、図８は、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２と駆動輪軸２４ａとの水平距離Ｌｃを７０（ｍｍ）、１００（ｍｍ）、１３０（ｍｍ）、１５０（ｍｍ）、１８０（ｍｍ）の模擬ロボットを試作して実験したものである。
【０１３３】
図８に示す結果から、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２と駆動輪軸２４ａとの水平距離が短い方がが、駆動輪２４と後従動輪１４との間隔を広げるのに有利であることが分かる。
【０１３４】
次に、変位ΔＸｕ＞０を満たすフレーム１０の前後方向長さＬｆの条件について、図９に基づいて説明する。図９は、トレーリングアーム２０の傾斜時（５°、１０°）における、フレーム１０の前後方向長さＬｆと駆動輪２４の変位ΔＸｕとの関係を示すグラフである。
【０１３５】
すなわち、図９では、フレーム１０の前後方向長さＬｆを１００（ｍｍ）、２００（ｍｍ）、３００（ｍｍ）、４００（ｍｍ）、５００（ｍｍ）の模擬ロボットを試作して実験したものである。
【０１３６】
図９に示す結果から、フレーム１０の前後方向長さＬｆが長い方が、駆動輪２４と後従動輪１４との間隔を広げるのに有利であることが分かる。
【０１３７】
上述したように、自律走行ロボット１は、フレーム１０、２つ以上のトレーリングアーム２０、動力源としてのモーター２５、４つ以上の車輪を有し、車輪のうち２つが駆動輪２４として機能し、駆動輪２４以外の車輪が従動輪である後従動輪１４及び前従動輪１３として機能する。
【０１３８】
２つのトレーリングアーム２０は自律走行ロボット１の進行方向に対して鉛直方向がなす面に対して垂直な軸であるシャフト１２を回転中心として、トレーリングアーム２０をシャフト１２よりも自律走行ロボット１の進行方向に対して後方に配置し、それぞれのトレーリングアーム２０上にシャフト１２と駆動輪２４の駆動輪軸２４ａの長さが同じになるように駆動輪２４・２４を１つずつ配置している。そして、それぞれのトレーリングアーム２０・２０に結合されたモーター２５の回転軸が駆動輪２４の回転軸と接合される構成である。
【０１３９】
トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２とは反対側の端部は、フレーム１０と結合したロッド２２と連結し、ロッド２２をガイドとしてトレーリングアーム２０が揺動するような構成としている。また、ロッド２２の周囲には圧縮バネ２１を配置し、駆動輪２４に対して鉛直下向きの方向に弾性力を付与する構成となっている。
【０１４０】
また、駆動輪２４の前方と後方とにそれぞれ少なくとも１つ以上の前従動輪１３及び後従動輪１４を配置し、前従動輪１３及び後従動輪１４はそれぞれフレーム１０に結合した構成である。各前従動輪１３及び後従動輪１４は水平面に対して垂直な前従動輪軸１３ａ及び後従動輪軸１４ａを中心に回転する機構を有する。左右のトレーリングアーム２０と駆動輪２４とモーター２５と駆動輪取り付け部２３とを含む合成重力Ｗの重心Ｇは、それぞれトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２の高さよりも低い位置に配置されている。
【０１４１】
また、自律走行ロボット１は、駆動輪半径、従動輪半径、トレーリングアーム２０の回転中心高さ、トレーリングアーム２０の回転中心と駆動輪軸２４ａとの水平距離、フレーム１０に前後方向長さから規定されるようになっている。
【０１４２】
このように、本実施の形態の自律走行ロボット１は、基体としてのフレーム１０と、フレーム１０の下側における前後方向の一方側である前側は回転軸としてのシャフト１２にて該フレーム１０に回転可能に軸支され、かつフレーム１０の下側における前後方向の他方側である後側ではフレーム１０に上下方向伸縮可能に支持された駆動部支持部材としてのトレーリングアーム２０と、トレーリングアーム２０に装着された回転自在の駆動輪２４、及びトレーリングアーム２０に装着されて駆動輪２４を駆動する動力源としてのモーター２５を含む駆動部ＤＲと、駆動輪２４よりも少なくとも前後方向の他方側にてフレーム１０に支持された回転自在の他方側補助輪としての後従動輪１４とを備え、駆動部ＤＲとトレーリングアーム２０との合成重力Ｗの合成重心としての重心Ｇは、トレーリングアーム２０のシャフト１２よりも低い位置に存在している。
【０１４３】
上記の構成によれば、例えば、自律走行ロボット１の発進時、加速時、又は進行方向に対して後ろ向きに外力が加えられたときには（以下、「発進時等」という。）、駆動輪２４は前進して前側に進む。一方、フレーム１０は、慣性の法則により止まっていようとするので、その結果、フレーム１０は、前側が浮き上がり、後従動輪１４の接地点１４ｂを中心として回転しようとする力が働く。この結果、何も対策していなければ、自律走行ロボット１は後側に回転して転倒することになる。
【０１４４】
ここで、本実施の形態では、駆動輪２４、及び駆動輪２４を駆動するモーター２５は、フレーム１０とは別体のトレーリングアーム２０に装着されている。そして、トレーリングアーム２０は、フレーム１０の下側における前側ではシャフト１２にてフレーム１０に回転可能に軸支され、かつフレーム１０の下側における後側ではフレーム１０に上下方向伸縮可能に支持されている。
【０１４５】
この結果、自律走行ロボット１の発進時等において、フレーム１０が後従動輪１４の接地点１４ｂを中心として回転しようとした場合、トレーリングアーム２０は、前側のシャフト１２がフレーム１０に支持されているので、後側の上下方向伸縮部分を中心として一緒に回転しようとする。しかし、この回転モーメントに対して、後側の上下方向伸縮部分を中心として駆動輪２４及びモーター２５及びトレーリングアーム２０の合成重力Ｗがこの回転モーメントとは反対方向に反回転モーメントが作用する。そして、この回転モーメント及び反回転モーメントの作用によって、回転を打ち消すべく、後側の上下方向伸縮部分が収縮する。
【０１４６】
この結果、フレーム１０の回転モーメントが弱まることになるので、自律走行ロボット１が後側に回転して転倒すること防止することができる。
【０１４７】
ここで、本実施の形態では、駆動輪２４及びモーター２５及びトレーリングアーム２０の合成重力Ｗの重心Ｇが、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２よりも低い位置に存在する。このため、自律走行ロボット１の発進時等には、瞬間的に、駆動輪２４の駆動輪軸２４ａと後従動輪１４の後従動輪軸１４ａとの間隔が広くなり、それに伴い、合成重力Ｗの重心Ｇが進行方向前方に移動する。
【０１４８】
この結果、駆動輪２４及びモーター２５及びトレーリングアーム２０の合成重力Ｗの重心Ｇが、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２よりも高い位置に存在する場合に比べて、転倒し難くなる。
【０１４９】
ここで、本実施の形態では、転倒防止のために、駆動部ＤＲと上部構造であるフレーム１０とを分割していない。具体的には、フレーム１０には、該フレーム１０に支持された回転自在の後従動輪１４が備えられ、駆動輪２４もトレーリングアーム２０のシャフト１２を介してフレーム１０に支持されている。
【０１５０】
したがって、上部構造であるフレーム１０と駆動部ＤＲとを分割することなく、前後方向の少なくとも一方への転倒を防止し得る自律走行ロボット１を提供することができる。
【０１５１】
尚、本実施の形態においては、フレーム１０における前後方向の一方側を前側とし、前後方向の他方側を後側とすることにより、発進時等に際して、後方に回転転倒を防止できるものとなっている。しかし、逆に、フレーム１０における前後方向の一方側を後側とし、前後方向の他方側を前側とすることにより、後ろ向きに急発進するときに、自律走行ロボット１が前向きに回転転倒することを防止できることになる。すなわち、本実施の形態では、前後方向の少なくとも一方への転倒を防止し得ることができる。
【０１５２】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５３】
本実施の形態の自律走行ロボット２では、前記実施の形態１の自律走行ロボット１の構成に加えて、後従動輪１４がフレーム１０に圧縮バネ１５により懸架されていると共に、前従動輪１３がフレーム１０に圧縮バネ１６により懸架されている点が異なっている。
【０１５４】
本実施の形態の自律走行ロボット２の構成について、図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施の形態の自律走行ロボット２の構成を示す側面図である。尚、図１０の右側を自律走行ロボット２の前側とする。
【０１５５】
本実施の形態の自律走行ロボット２は、図１０に示すように、後従動輪１４は、フレーム１０の下端に弾性体としての圧縮バネ１５にて懸架されている。これにより、例えば、自律走行ロボット２の発進時、加速時、及び進行方向に対して後ろ向きに外力が加えられたときに、転倒を抑制するものとなっている。
【０１５６】
すなわち、自律走行ロボット２の発進時等には、慣性力により、後従動輪１４の接地点１４ｂに自律走行ロボット２の重力が作用し、フレーム１０が後従動輪１４の接地点１４ｂの回りに反時計方向に回転する。このとき、本実施の形態では、後従動輪１４はフレーム１０の下端に圧縮バネ１５にて懸架されているので、後従動輪１４の接地点１４ｂにかかる力が抑制され、回転力が弱まり、自律走行ロボット２が転倒するのを抑制することができる。
【０１５７】
ここで、本実施の形態では、自律走行ロボット２の発進時、加速時、及び進行方向に対して後ろ向きに外力が加えられたときに、転倒を抑制するために、さらに、図１０に示すように、ロッド２２の下端部かつトレーリングアーム２０の上側に例えば円筒部材にてなるストッパ２２ｃを設けることが可能である。これにより、圧縮バネは、実施の形態１の圧縮バネ２１よりも短い圧縮バネ２１’となっている。
【０１５８】
このストッパ２２ｃが設けられている場合には、圧縮バネ２１の長さが縮小される。この結果、自律走行ロボット２の発進時等においては、トレーリングアーム２０の回転幅が抑制され、ストッパ２２ｃによるトレーリングアーム２０の規制領域の角度に達した自律走行ロボット２は、自律走行ロボット１とは異なり、駆動輪２４の接地点２４ｂではなく、後従動輪１４の接地点１４ｂに重量がかかるようになる。
【０１５９】
このとき、後従動輪１４が圧縮バネ１５に懸架されていることにより、転倒の原因となる力を圧縮バネ１５が吸収して、フレーム１０の回転力が弱まり、自律走行ロボット２が転倒するのを抑制することができる。
【０１６０】
上記の説明においては、自律走行ロボット２の発進時、加速時、及び進行方向に対して後ろ向きに外力が加えられた場合の自律走行ロボット２の転倒防止策について説明した。一方、急停止時の慣性力、急減速の慣性力、又は前向きの外力がかかる場合には、上記の構成では、転倒防止効果が得られない。
【０１６１】
そこで、本実施の形態の自律走行ロボット２では、図１０に示すように、前従動輪１３についても弾性体としての圧縮バネ１６にて懸架する構成を取ることが好ましい。これにより、自律走行ロボット２の急停止時の慣性力、急減速の慣性力、又は前向きの外力がかかる場合に、前従動輪１３の接地点１３ｂに自律走行ロボット２の重力が作用するが、この力を圧縮バネ１６にて減ずることができる。
【０１６２】
したがって、自律走行ロボット２の急停止時の慣性力、急減速の慣性力、又は前向きの外力がかかる場合においても、転倒の防止を図ることができる。
【０１６３】
尚、後従動輪１４及び前従動輪１３は、本実施の形態の自律走行ロボット２では、左右に一対ずつ設けられている。したがって、左右一対ずつの後従動輪１４及び前従動輪１３を圧縮バネ１５・１６にて懸架する構成を採用することによって、前後方向だけでなく左右方向への転倒に対しても強い構造になる。すなわち、左右方向への転倒に対しては、左右の後従動輪１４・１４同士、及び左右の前従動輪１３・１３同士で、各後従動輪１４・１４又は前従動輪１３・１３にかかる荷重を緩和できる。
【０１６４】
このように、本実施の形態における自律走行ロボット２は、駆動輪２４よりも前後方向の一方側である前側には、フレーム１０に支持された回転自在の一方側補助輪としての前従動輪１３がさらに備えられている。また、後従動輪１４及び前従動輪１３は、フレーム１０に弾性体としての圧縮バネ１５・１６にて懸架されている。
【０１６５】
これにより、自律走行ロボット１の発進時等において、後従動輪１４の接地点１４ｂを中心として自律走行ロボット２が後方回転転倒する場合、又は自律走行ロボット２の急停止等において前従動輪１３の接地点１３ｂを中心として自律走行ロボット２が前方回転転倒する場合に、それぞれの接地点１４ｂ・１３ｂにかかる荷重を各圧縮バネ１５・１６にて緩和する。
【０１６６】
この結果、自律走行ロボット２が後方回転転倒又は前方回転転倒することを防止することができる。
【０１６７】
ここで、本実施の形態の自律走行ロボット２では、安定性に関して、急減速時にトレーリングアーム２０が基本姿勢よりも上側に揺動する場合、駆動輪２４と後従動輪１４との間隔は狭まる。この場合、自律走行ロボット２にかかる慣性力は、前向きにかかると想定すると、この場合も駆動輪２４と前従動輪１３との間隔は広がる方向となるので、安定性に関しては問題ないと考えられる。ただし、トレーリングアーム２０が基本姿勢よりも上側に揺動することによって、駆動輪２４と前従動輪１３との距離が広がることのできる範囲は、前従動輪１３及び後従動輪１４を懸架している弾性体である圧縮バネ１５・１６のストロークに規制される。これは、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２が自律走行ロボット２の前側に設けられていることに起因する。トレーリングアーム２０が基本姿勢よりも上側に揺動しようとすれば、構造上、相対的にフレーム１０には地面に押さえつけられる方向の力がかかる。このとき、前従動輪１３及び後従動輪１４が圧縮バネ１５・１６にて懸架されている場合は、圧縮バネ１５・１６のストロークの分だけフレーム１０が沈み込むことができる。しかし、圧縮バネ１５・１６のストロークを超えた場合にはフレーム１０が一番沈みきった姿勢での駆動輪２４と前従動輪１３及び後従動輪１４との距離で固定されてしまうので、この距離の変化による安定性向上は限定的なものである。
【０１６８】
本実施の形態の自律走行ロボット２では、圧縮バネ１５・１６によって、前方に倒れ難い構造となっているので、緊急停止時の転倒は起こり難くなっている。
【０１６９】
例えば、車輪が６輪の場合に関して、前従動輪１３及び後従動輪１４がフレーム１０に固定されている構成であっても、駆動輪２４の位置が可変であるので、６輪であっても同じような効果が得られる。ただし、前従動輪１３及び後従動輪１４が懸架されていない場合、又は前従動輪１３及び後従動輪１４が同じストロークの圧縮バネ１５・１６に懸架されているような場合には、加速時に、一番後側の後従動輪１４・１４と駆動輪２４との３輪で荷重を支えるような形になってしまう可能性があるので、駆動輪２４に近い後従動輪１４・１４と駆動輪２４との間の距離を長く設定する等の工夫が必要になると考えられる。
【０１７０】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１７１】
本実施の形態の自律走行ロボット３は、図１１に示すように、前記実施の形態１の自律走行ロボット１及び実施の形態２の自律走行ロボット２の構成に比べて、モーター２５の位置がフレーム１０の前側に移動したモーター２５’となっている点が異なっている。
【０１７２】
本実施の形態の自律走行ロボット３の構成について、図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施の形態の自律走行ロボット３の構成を示す側面図である。尚、図１１の右側を自律走行ロボット３の前側とする。
【０１７３】
本実施の形態の自律走行ロボット３は、図１１に示すように、駆動輪取り付け部２３に取り付けられているモーター２５’は、前記前記実施の形態１の自律走行ロボット１及び実施の形態２の自律走行ロボット２におけるモーター２５の位置がフレーム１０の前側に移動した位置に取り付けられている。この結果、本実施の形態では、モーター２５’の回転軸と駆動輪２４の駆動輪軸２４ａとは同軸ではなく、モーター２５’の回転軸は図示しない歯車を介して駆動輪２４の駆動輪軸２４ａに接続されている。
【０１７４】
すなわち、前記実施の形態１の自律走行ロボット１及び実施の形態２の自律走行ロボット２では、トレーリングアーム２０、モーター２５及び駆動輪２４の合成重力Ｗの重心Ｇの位置により、安定性が影響を受ける。例えば、トレーリングアーム２０、モーター２５、駆動輪２４の合成重力Ｗの重心Ｇが駆動輪２４の駆動輪軸２４ａよりも上側にある場合は、トレーリングアーム２０が傾いたときに、駆動輪２４の駆動輪軸２４ａと後従動輪１４の後従動輪軸１４ａとの水平距離が広がるのに対して、合成重力Ｗの重心Ｇと後従動輪１４の後従動輪軸１４ａとの水平距離は狭まる関係にある。
【０１７５】
したがって、本実施の形態において、自律走行ロボット３の発進時、加速時、及び進行方向に対して後ろ向きに外力が加えられた場合に、転倒防止効果が現れるのは、トレーリングアーム２０の傾斜時に、駆動輪２４の駆動輪軸２４ａと後従動輪１４の後従動輪軸１４ａとの間の距離の広がりの方が合成重力Ｗの重心Ｇと後従動輪１４の後従動輪軸１４ａとの間隔の狭まり方よりも大きい範囲になるように重心Ｇを設定したときのみであった。
【０１７６】
しかし、本実施の形態においては、駆動輪２４に接続されたモーター２５’の重心を後従動輪１４の後従動輪軸１４ａから遠ざかる方向に移動させたことにより、転倒防止効果をさらに高めることができるものとなっている。
【０１７７】
すなわち、本実施の形態では、自律走行ロボット３を平面上に設置し、水平方向の外力が加わらない状態におけるトレーリングアーム２０の姿勢を、トレーリングアーム２０の基本姿勢と定義したとき、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２とトレーリングアーム２０が基本姿勢をとるときのモーター２５’の重心の距離に対して、トレーリングアーム２０が基本姿勢よりも下側に揺動したときのトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２とモーター２５’の中心との距離が小さくなるような構成である。
【０１７８】
このように、本実施の形態の自律走行ロボット３では、動力源としてのモーター２５’は、該モーター２５’の重心が駆動輪２４の重心よりも前後方向の一方側である前側に位置するようにトレーリングアーム２０に装着されている。
【０１７９】
これにより、駆動輪２４、モーター２５’を含む駆動部ＤＲ、及びトレーリングアーム２０の合成重力Ｗの重心Ｇの位置を少しでも前側に持ってくるようにすることができる。
【０１８０】
この結果、自律走行ロボット２の発進時等において、フレーム１０を後方回転させる回転モーメントに抗する駆動輪２４、モーター２５’を含む駆動部ＤＲ、及びトレーリングアーム２０の合成重力Ｗによる反回転モーメントを大きくすることができる。
【０１８１】
したがって、自律走行ロボット２の発進時等において、自律走行ロボット２が後方回転転倒することを防止することができる。
【０１８２】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１８３】
前記実施の形態１の自律走行ロボット１〜実施の形態３の自律走行ロボット３では、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２はフレーム１０に回転可能に固定されていた。これに対して、本実施の形態の自律走行ロボット４では、図１２に示すように、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２がフレーム１０に対して移動可能になっている点が異なっている。
【０１８４】
本実施の形態の自律走行ロボット４の構成について、図１２に基づいて説明する。図１２は、本実施の形態の自律走行ロボット４の構成を示す側面図である。尚、図１２の右側を自律走行ロボット４の前側とする。
【０１８５】
前記実施の形態１の自律走行ロボット１〜実施の形態３の自律走行ロボット３では、トレーリングアーム２０、モーター２５及び駆動輪２４の合成した重心Ｇの設定により、十分な効果が発揮できない場合があることは、実施の形態３にて説明した通りである。
【０１８６】
そこで、本実施の形態においては、図１２に示すように、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２がフレーム１０に対して前後方向に移動可能な構成となっている。その結果、トレーリングアーム２０が基本姿勢を取るときのフレーム１０から垂下する前側フレーム１０ｃとトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２との距離Ｄに対して、トレーリングアーム２０が基本姿勢よりも後方が下側に揺動したときの前側フレーム１０ｃとトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２との距離が短くなるような構成となっている。
【０１８７】
具体的には、図１２に示すように、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２を保持するシャフトホルダ１１’は、それぞれの駆動輪２４・２４毎に、前後方向に移動できるように自律走行ロボット４の前後方向に沿って設けられた直動シャフト１７を保持する機構を有している。この機構により、トレーリングアーム２０そのものが前後方向に移動できる構成となる。
【０１８８】
また、トレーリングアーム２０には、駆動輪２４の駆動輪軸２４ａを回転中心とする収縮時移動部材としての板カム２６を設置する。この板カム２６は、フレーム１０に固定して接合されたフレーム構造物１０ｂに接触するように設置されている。そして、トレーリングアーム２０が基本姿勢のときには、フレーム構造物１０ｂと駆動輪軸２４ａとの距離が最小になり、トレーリングアーム２０が基本姿勢から後方が下側に傾くに伴って、フレーム構造物１０ｂと駆動輪軸２４ａとの距離が大きくなるような構造となっている。また、トレーリングアーム２０は、前方から複数の圧縮バネ１８により懸架されている。
【０１８９】
この構造を有することによって、トレーリングアーム２０が基本姿勢から後方が下方向に揺動するときに、板カム２６によりトレーリングアーム２０が前方に押し出されることになる。この結果、トレーリングアーム２０、モーター２５及び駆動輪２４の合成重力Ｗの重心Ｇを効果的に前方に移動することができる。
【０１９０】
すなわち、本実施の形態の自律走行ロボット４は、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２がフレーム１０に対して移動可能な構成である。また、トレーリングアーム２０が基本姿勢を取るときのフレーム１０とトレーリングアーム２０の距離に対して、トレーリングアーム２０が基本姿勢よりも下側に揺動したときのフレーム１０とトレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２との距離が短くなるような構成である。
【０１９１】
このように、本実施の形態の自律走行ロボット４では、駆動部支持部材としてのトレーリングアーム２０は、前後方向に移動可能に基体としてのフレーム１０に支持されていると共に、トレーリングアーム２０における前後方向の他方側である後側のフレーム１０への圧縮バネ１８の収縮に伴い、トレーリングアーム２０を前後方向の一方側である前側に移動させる収縮時移動部材としての板カム２６が設けられている。
【０１９２】
これにより、自律走行ロボット４の発進時等においては、駆動輪２４、モーター２５を含む駆動部ＤＲを装着したトレーリングアーム２０が前側に移動する。この結果、駆動輪２４、モーター２５を含む駆動部ＤＲ、及びトレーリングアーム２０の合成重力Ｗの重心Ｇの位置と、自律走行ロボット４が後方回転するときの支点となる他方側補助輪としての後従動輪１４の接地点１４ｂとの間の距離が大きくなる。
【０１９３】
この結果、自律走行ロボット４の発進時等において、フレーム１０を後方回転させる回転モーメントに抗する駆動輪２４、モーター２５を含む駆動部ＤＲ、及びトレーリングアーム２０の合成重力Ｗによる反回転モーメントを大きくすることができる。
【０１９４】
したがって、自律走行ロボット４の発進時等において、自律走行ロボット４が後方回転転倒することを防止することができる。
【０１９５】
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１３及び図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態４と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１９６】
前記実施の形態１の自律走行ロボット１〜実施の形態４の自律走行ロボット４では、転倒防止について説明した。
【０１９７】
本実施の形態の自律走行ロボット５では、実施の形態１の自律走行ロボット１〜実施の形態４の自律走行ロボット４の転倒防止の構造に加えて、陥没地形や隆起地形における走行安定性の向上を図るための構造について説明する。
【０１９８】
本実施の形態の自律走行ロボット５の構成は、前記実施の形態１における自律走行ロボット１の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１９９】
前記実施の形態４の自律走行ロボット４は、トレーリングアーム２０、モーター２５及び駆動輪２４の合成した重心Ｇの移動により、急発進時の慣性力、急加速時の慣性力、又は外力による後方転倒に強い構成となっていることは既に述べたとおりである。
【０２００】
本実施の形態の自律走行ロボット５では、それだけではなく、陥没地形や隆起地形における走行安定性の向上も可能となっている。
【０２０１】
結論的に言うと、本実施の形態の自律走行ロボット５は、自律走行ロボット５の総重量をＭ（ｋｇ）、重力加速度をｇ（ｍｓ−２）、自律走行ロボット５の登坂能力を角度θ（°）、摩擦係数をμｋ、トレーリングアーム２０と駆動輪２４とモーター２５との合成自重をＷ（Ｎ）、トレーリングアーム２０が基本姿勢であるときの圧縮バネ２１の変位をΔｙｐ、圧縮バネ２１のバネ係数をｋ（Ｎ／ｍｍ）、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２から圧縮バネ２１の作用点までの距離をｄｋ（ｍｍ）としたとき、
Ｍｇｓｉｎθ＜μｋ（ΣＷｃｏｓθ＋Σｋ（Δｙｐ＋ｄｋθ（π／１８０）））＜Ｍｇｃｏｓθ
の関係を満たすようになっている。
【０２０２】
上記構成の自律走行ロボット５によって、陥没地形や隆起地形における走行安定性の向上を図るための原理について、図１３に基づいて説明する。図１３は、自律走行ロボット５の陥没地形における走行安定性の向上を図るための原理を示す側面図である。
【０２０３】
まず、前従動輪１３及び後従動輪１４の半径をｒ（ｍｍ）とし、駆動輪２４の半径をＲ（ｍｍ）としたとき、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２から、圧縮バネ２１の中心までの水平距離をｄｋ（ｍｍ）とする。
【０２０４】
このとき、自律走行ロボット５が、前方及び後方の両方が、角度θｃ（°）（＜０）の角度の窪みに落ち込んだ場合、フレーム１０は水平姿勢を保ちつつトレーリングアーム２０が水平面となす角度はθｃ（°）に略等しくなる。尚、厳密には、前従動輪１３及び後従動輪１４の撓み量の差分を考慮する必要があるが、誤差範囲である。
【０２０５】
バネの変位量Δｙｃ（ｍｍ）は、幾何計算より、
【０２０６】
【数３４】
0006587814.tif 000035
【０２０７】
である。
【０２０８】
自律走行車が水平姿勢のとき、前従動輪１３の接地点１３ｂ及び後従動輪１４の接地点１４ｂと駆動輪２４の接地点２４ｂとの高さは等しいため、トレーリングアーム２０は略水平に保たれているものとする。このとき、トレーリングアーム２０の一本当たりの自重ｗ（Ｎ）に加えて、圧縮バネ２１からの力が地面に働き、この力に等しい垂直抗力ｎｋに対して動摩擦係数μｋ’を乗じた摩擦力ｆｋｐが働く。
【０２０９】
圧縮バネ２１から地面Ｅに対して加えられる力は自然長ｙ０（ｍｍ）の圧縮バネ２１が水平時にはΔｙｐ（ｍｍ）だけ撓んでいるものとする。バネ定数は一本の圧縮バネ２１当たりｋ（Ｎ／ｍｍ）とすると、水平時に駆動輪２４にかかる摩擦力ｆｋｐは下記の（式３５）にて表現できる。
【０２１０】
【数３５】
0006587814.tif 000036
【０２１１】
図１３に示すように、自律走行ロボット５が角度θｃ（°）の窪みに落ち込んだ場合、後方の坂から駆動輪２４が離れた瞬間に駆動輪２４にかかる摩擦力ｆｋｐは次の（式３６）にて表現できる。
【０２１２】
【数３６】
0006587814.tif 000037
【０２１３】
また、自律走行ロボット５の自重をＭ（ｋｇ）、重力加速度ｇ（ｍｍ／ｓ２）としたとき、動摩擦力ｆｋは斜面に平行な面に働く重力Ｍｇｓｉｎθｃよりも大きくなければ駆動輪２４が滑り、前進することができない。このため、下記の不等式を満たさなければならない。
【０２１４】
【数３７】
0006587814.tif 000038
【０２１５】
次に、本実施の形態の自律走行ロボット５によって、隆起地形における走行安定性の向上を図るための原理について、図１４に基づいて説明する。図１４は、自律走行ロボット５の隆起地形における走行安定性の向上を図るための原理を示す模式図である。
【０２１６】
まず、自律走行ロボット５が前方後方とも角度θｃ（°）（θ＞０）の角度である隆起地形を走行するとき、圧縮バネ２１の変位量Δｙｃ（ｍｍ）は（式３４）と同様の計算から、
【０２１７】
【数３８】
0006587814.tif 000039
【０２１８】
である。
【０２１９】
自律走行ロボット５が隆起地形上を走行するとき、トレーリングアーム２０の圧縮バネ２１は水平の状態よりもさらに圧縮されるため、駆動輪２４から地面に及ぼす力はより大きくなる。しかし、自律走行ロボット５が地面Ｅに及ぼす力は重力と傾斜角度とによってＭｇｃｏｓθｃとして一様に決まるため、駆動輪２４から地面Ｅにかかる力が大きくなるに伴って前従動輪１３及び後従動輪１４から地面Ｅに及ぼす力も小さくなる。前従動輪１３及び後従動輪１４から地面Ｅに及ぼす力が０になると前従動輪１３及び後従動輪１４が宙に浮くことになるため、走行が不安定になる。この結果、下記の不等式を満たさなければならない。
【０２２０】
【数３９】
0006587814.tif 000040
【０２２１】
さらに、前従動輪１３及び後従動輪１４の及ぼす力が０以上である必要があるため、垂直抗力ｎｊｆ＞０かつ垂直抗力ｎｊｒ＞０も満たさなければならない。
【０２２２】
（式３９）と垂直抗力ｎｊｆ＞０かつ垂直抗力ｎｊｒ＞０とから、駆動輪２４の動摩擦係数ｆｋは下記の関係式を満たせばよい。
【０２２３】
【数４０】
0006587814.tif 000041
【０２２４】
また、前従動輪１３及び後従動輪１４に関しては、前方に進行する場合に、前従動輪１３の前従動輪軸１３ａと駆動輪２４の駆動輪軸２４ａとの水平距離と駆動輪２４の駆動輪軸２４ａと後従動輪１４の後従動輪軸１４ａとの水平距離とをそれぞれＬ（ｍｍ）とする。
【０２２５】
このとき、前従動輪１３及び後従動輪１４が自在キャスタの場合、前従動輪１３及び後従動輪１４が進行方向に倣うためには、各々の前従動輪１３の接地点１３ｂ及び後従動輪１４の接地点１４ｂは各々の水平回転中心である前従動輪軸１３ａ及び後従動輪軸１４ａよりも進行方向に対して後方に変位ｑ（ｍｍ）ずれている必要がある。
【０２２６】
このため、前従動輪１３の接地点１３ｂと駆動輪２４の接地点２４ｂとの距離ＬＰ＝Ｌ−ｑ（ｍｍ）、駆動輪２４の接地点２４ｂと後従動輪１４の接地点１４ｂとの距離ＬＢ＝Ｌ＋ｑ（ｍｍ）と表すことができる。
【０２２７】
また、自律走行ロボット５の重心が駆動輪２４よりも距離ｓ（ｍｍ）後方にある場合、前従動輪１３と後従動輪１４とにかかる力はモーメントの釣り合いより次式を満たす。
【０２２８】
【数４１】
0006587814.tif 000042
【０２２９】
【数４２】
0006587814.tif 000043
【０２３０】
【数４３】
0006587814.tif 000044
【０２３１】
ここで、距離ｓ≧０の場合、垂直抗力ｎｊｆ＞０が満たされるとき、
【０２３２】
【数４４】
0006587814.tif 000045
【０２３３】
一方、距離ｓ＜０の場合、垂直抗力ｎｊｒ＞０が満たされるとき、
【０２３４】
【数４５】
0006587814.tif 000046
【０２３５】
となり、隆起地形でも安定走行が可能となる。
【０２３６】
すなわち、重心Ｇが駆動輪２４上又はそれよりも後ろ側に位置する場合には、垂直抗力ｎｊｒ＞０を満たさなければならない。反対に、重心Ｇが駆動輪２４よりも前側に位置する場合には垂直抗力ｎｊｆ＞０を満たす必要がある。
【０２３７】
このように、本実施の形態の自律走行ロボット５では、駆動部支持部材としてのトレーリングアーム２０は、基体としてのフレーム１０の下側における前後方向の他方側である後側はフレーム１０に上下方向伸縮可能に弾性部材としての圧縮バネ２１にて支持されていると共に、自律走行ロボット５の総重量をＭ（ｋｇ）、重力加速度をｇ（ｍｓ−２）、登坂能力をθ（°）、摩擦係数をμｋ、前記駆動部ＤＲとトレーリングアーム２０との合成重量をＷ（Ｎ）、トレーリングアーム２０における基本姿勢での圧縮バネ２１の変位をΔｙｐ、上記圧縮バネ２１のバネ係数をｋ（Ｎ／ｍｍ）とし、トレーリングアーム２０の回転中心であるシャフト１２から圧縮バネ２１の作用点までの距離をｄｋ（ｍｍ）としたとき、
Ｍｇｓｉｎθ＜μｋ（ΣＷｃｏｓθ＋Σｋ（Δｙｐ＋ｄｋθ（π／１８０）））＜Ｍｇｃｏｓθ
の関係を満たす。
【０２３８】
尚、トレーリングアーム２０における基本姿勢とは、平面上に設置された自律走行ロボット５における水平方向の外力が加わらない状態でのトレーリングアーム２０の姿勢をいう。
【０２３９】
これにより、自律走行ロボット５が隆起地形又は陥没地形に移動する場合において、回転転倒することを防止することができ、走行安定性を向上させることが可能となる。
【０２４０】
〔まとめ〕
本発明の態様１における自律走行ロボット１は、基体（フレーム１０）と、上記基体（フレーム１０）の下側における前後方向の一方側では回転軸（シャフト１２）にて該基体（フレーム１０）に回転可能に軸支され、かつ上記基体（フレーム１０）の下側における前後方向の他方側では該基体（フレーム１０）に上下方向伸縮可能に支持された駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）と、上記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）に装着された回転自在の駆動輪２４、及び該駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）に装着されて上記駆動輪２４を駆動する動力源（モーター２５）を含む駆動部ＤＲと、上記駆動輪２４よりも少なくとも前後方向の他方側にて基体（フレーム１０）に支持された回転自在の他方側補助輪（後従動輪１４）とを備え、上記駆動部ＤＲと駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）との合成重心（重心Ｇ）は、上記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）の回転軸（シャフト１２）よりも低い位置に存在していることを特徴としている。
【０２４１】
上記の発明によれば、例えば、自律走行ロボットの自律走行ロボットの発進時、加速時、又は進行方向に対して後ろ向きに外力が加えられたときには（以下、「発進時等」という。）、駆動輪は前進して前後方向の一方側に進む。一方、基体は、慣性の法則により、止まっていようとするので、その結果、基体は、前側が浮き上がり、後側の補助輪である他方側補助輪の接地点を中心として、回転しようとする力が働く。この結果、何も対策していなければ、自律走行ロボットは後側に回転して転倒することになる。
【０２４２】
ここで、本発明では、駆動輪、及び駆動輪を駆動する動力源は、基体とは別体の駆動部支持部材に装着されている。そして、駆動部支持部材は、基体の下側における前後方向の一方側では回転軸にて該基体に回転可能に軸支され、かつ基体の下側における前後方向の他方側では該基体に上下方向伸縮可能に支持されている。
【０２４３】
この結果、自律走行ロボットの発進時等において、基体が後側の他方側補助輪の接地点を中心として回転しようとした場合、駆動輪支持部材は、前側の回転軸が基体に支持されているので、後側の上下方向伸縮部分を中心として一緒に回転しようとする。しかし、この回転モーメントに対して、後側の上下方向伸縮部分を中心として駆動輪及び駆動源及び駆動輪支持部材の合成重力がこの回転モーメントとは反対方向に反回転モーメントが作用する。そして、この回転モーメント及び反回転モーメントの作用によって、回転を打ち消すべく、後側の上下方向伸縮部分が収縮する。
【０２４４】
この結果、基体の回転モーメントが弱まることになるので、自律走行ロボットが後側に回転して転倒すること防止することができる。
【０２４５】
特に、本発明では、駆動輪及び駆動源及び駆動輪支持部材の合成重力の重心が、駆動輪支持部材の回転中心である回転軸よりも低い位置に存在する。このため、自律走行ロボットの発進時等には、瞬間的に、駆動輪の車輪軸と他方側補助輪の車輪軸との間隔が広くなり、それに伴い、合成重力の重心が進行方向前方に移動する。
【０２４６】
この結果、駆動輪及び駆動源及び駆動輪支持部材の合成重力の重心が、駆動輪支持部材の回転中心である回転軸よりも高い位置に存在する場合に比べて、転倒し難くなる。
【０２４７】
ここで、本発明では、転倒防止のために、駆動部と上部構造とを分割していない。具体的には、基体には、該基体に支持された回転自在の他方側補助輪が備えられ、駆動輪も駆動輪支持部材の回転軸を介して基体に支持されている。
【０２４８】
尚、本発明においては、基体における前後方向の一方側を前側とし、前後方向の他方側を後側とすることにより、発進時等に際して、後方に回転転倒を防止できるものとなっている。しかし、逆に、基体における前後方向の一方側を後側とし、前後方向の他方側を前側とすることにより、後ろ向きに急発進するときに、自律走行ロボットが前向きに回転転倒することを防止できることになる。すなわち、本発明では、前後方向の少なくとも一方への転倒を防止し得ることができる。
【０２４９】
したがって、上部構造と駆動部とを分割することなく、前後方向の少なくとも一方への転倒を防止し得る自律走行ロボットを提供することができる。
【０２５０】
本発明の態様２における自律走行ロボット２は、態様１における自律走行ロボットにおいて、前記駆動輪２４よりも前後方向の一方側には、前記基体（フレーム１０）に支持された回転自在の一方側補助輪（前従動輪１３）がさらに備えられていると共に、前記他方側補助輪（後従動輪１４）及び上記一方側補助輪（前従動輪１３）は、前記基体（フレーム１０）に弾性体（圧縮バネ１５・１６）にて懸架されていることが好ましい。
【０２５１】
これにより、自律走行ロボットの発進時等において、他方側補助輪の接地点を中心として自律走行ロボットが後方回転転倒する場合、又は自律走行ロボットの急停止等において一方側補助輪の接地点を中心として自律走行ロボットが前方回転転倒する場合に、それぞれの接地点にかかる荷重を各弾性体にて緩和する。
【０２５２】
この結果、自律走行ロボットが後方回転転倒又は前方回転転倒することを防止することができる。
【０２５３】
本発明の態様３における自律走行ロボット３は、態様１又は２における自律走行ロボットにおいて、前記動力源（モーター２５’）は、該動力源（モーター２５’）の重心が前記駆動輪２４の重心よりも前後方向の一方側に位置するように前記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）に装着されていることが好ましい。
【０２５４】
これにより、駆動輪、動力源を含む駆動部、及び駆動輪支持部材の合成重力の重心の位置を少しでも前側に持ってくるようにすることができる。
【０２５５】
この結果、自律走行ロボットの発進時等において、基体を後方回転させる回転モーメントに抗する駆動輪、動力源を含む駆動部、及び駆動輪支持部材の合成重力による反回転モーメントを大きくすることができる。
【０２５６】
したがって、自律走行ロボットの発進時等において、自律走行ロボットが後方回転転倒することを防止することができる。
【０２５７】
本発明の態様４における自律走行ロボット４は、態様１、２又は３における自律走行ロボットにおいて、前記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）は、前後方向に移動可能に基体（フレーム１０）に支持されていると共に、上記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）における前後方向の他方側での該基体（フレーム１０）への収縮に伴い、上記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）を前後方向の一方側に移動させる収縮時移動部材（板カム２６）が設けられていることが好ましい。
【０２５８】
これにより、自律走行ロボットの発進時等においては、駆動輪、動力源を含む駆動部を装着した駆動輪支持部材が前側に移動する。この結果、駆動輪、動力源を含む駆動部、及び駆動輪支持部材の合成重力の重心の位置と、自律走行ロボットが後方回転するときの支点となる他方側補助輪の接地点との間の距離が大きくなる。
【０２５９】
この結果、自律走行ロボットの発進時等において、基体を後方回転させる回転モーメントに抗する駆動輪、動力源を含む駆動部、及び駆動輪支持部材の合成重力による反回転モーメントを大きくすることができる。
【０２６０】
したがって、自律走行ロボットの発進時等において、自律走行ロボットが後方回転転倒することを防止することができる。
【０２６１】
本発明の態様５における自律走行ロボット５は、態様１〜４のいずれか１に記載の自律走行ロボットにおいて、前記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）は、前記基体（フレーム１０）の下側における前後方向の他方側では該基体（フレーム１０）に上下方向伸縮可能に弾性部材（圧縮バネ２１）にて支持されていると共に、自律走行ロボットの総重量をＭ（ｋｇ）、重力加速度をｇ（ｍｓ−２）、登坂能力をθ（°）、摩擦係数をμｋ、前記駆動部ＤＲと駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）との合成重量をＷ（Ｎ）、上記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）における基本姿勢での上記弾性部材（圧縮バネ２１）の変位をΔｙｐ、上記弾性部材の弾性係数をｋ（Ｎ／ｍｍ）とし、上記駆動部支持部材（トレーリングアーム２０）の回転中心である回転軸(シャフト１２)から上記弾性部材（圧縮バネ２１）の作用点までの距離をｄｋ（ｍｍ）としたとき、
Ｍｇｓｉｎθ＜μｋ（ΣＷｃｏｓθ＋Σｋ（Δｙｐ＋ｄｋθ（π／１８０）））＜Ｍｇｃｏｓθ
の関係を満たすことが好ましい。
【０２６２】
尚、駆動部支持部材における基本姿勢とは、平面上に設置された自律走行ロボットにおける水平方向の外力が加わらない状態での駆動部支持部材の姿勢をいう。
【０２６３】
これにより、自律走行ロボットが隆起地形又は陥没地形に移動する場合において、回転転倒することを防止することができ、走行安定性を向上させることが可能となる。
【０２６４】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２６５】
本発明は、移動を制御する際の慣性力又は外力による転倒を防止すると共に、隆起地形や陥没地形での安定走行を可能とする自律走行ロボットに適用することができる。
【符号の説明】
【０２６６】
１          自律走行ロボット
２          自律走行ロボット
３          自律走行ロボット
４          自律走行ロボット
５          自律走行ロボット
１０          フレーム（基体）
１０ａ        ロッド用孔
１０ｂ        フレーム構造物
１０ｃ        前側フレーム
１１          シャフトホルダ
１１’        シャフトホルダ
１１ａ        シャフトホルダ孔
１２          シャフト（回転軸）
１３          前従動輪（一方側補助輪）
１３ａ        前従動輪軸（車輪軸）
１３ｂ        接地点
１４          後従動輪（他方側補助輪）
１４ａ        後従動輪軸（車輪軸）
１４ｂ        接地点
１５          圧縮バネ（弾性体）
１６          圧縮バネ（弾性体）
１７          直動シャフト
１８          圧縮バネ
２０          トレーリングアーム（駆動部支持部材）
２０ａ        長孔
２１          圧縮バネ（弾性部材）
２１’        圧縮バネ（弾性部材）
２２          ロッド
２２ａ        留め金
２２ｂ        ストッパ
２２ｃ        ストッパ
２３          駆動輪取り付け部（駆動部）
２３ａ        駆動輪取り付け部孔
２４          駆動輪（駆動部）
２４ａ        駆動輪軸（車輪軸）
２４ｂ        接地点
２５          モーター（動力源、駆動部）
２５’        モーター（動力源、駆動部）
２６          板カム（収縮時移動部材）
ＤＲ          駆動部
Ｇ          重心（合成重心）
Ｗ          合成重力
【図１】
0006587814.tif 000047
【図２】
0006587814.tif 000048
【図３】
0006587814.tif 000049
【図４】
0006587814.tif 000050
【図５】
0006587814.tif 000051
【図６】
0006587814.tif 000052
【図７】
0006587814.tif 000053
【図８】
0006587814.tif 000054
【図９】
0006587814.tif 000055
【図１０】
0006587814.tif 000056
【図１１】
0006587814.tif 000057
【図１２】
0006587814.tif 000058
【図１３】
0006587814.tif 000059
【図１４】
0006587814.tif 000060
【図１５】
0006587814.tif 000061