(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフレームと、
前記ベースフレームの左右両方の側端部に各々設置されると共に前記ベースフレームに対して前記ベースフレームの前後方向に沿う軸芯を中心として回動可能に接続された可動ユニットとを備え、
前記可動ユニットは、
前記ベースフレームに回動可能に接続された脚フレームと、
前記脚フレームに対して揺動可能に接続された車輪保持部と、
前記車輪保持部に対して複数設置されると共に、互いの回転軸芯が平行となりかつ前記ベースフレームの前後方向と直交するように配列された車輪とを有する
ことを特徴とする走行ロボット。
【請求項２】
１つの前記脚フレームに対して、前記ベースフレームの前後方向に配列されて複数の車輪保持部が接続されていることを特徴とする請求項１記載の走行ロボット。
【請求項３】
前記車輪を回転駆動する動力を生成する車輪駆動モータと、
全ての前記車輪に接続されると共に前記車輪駆動モータで生成された動力を全ての前記車輪に伝達する走行動力伝達機構と
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の走行ロボット。
【請求項４】
前記車輪駆動モータは、前記ベースフレームの前後方向から見て、前記脚フレームの前記ベースフレームに対する回動軸芯に重ねて配置されていることを特徴とする請求項３記載の走行ロボット。
【請求項５】
前記ベースフレームに固定されると共に前記可動ユニットを回動する動力を生成する可動ユニット駆動モータと、
ウォームギアを有すると共に前記可動ユニットに接続され、前記可動ユニット駆動モータで生成された動力を前記可動ユニットに伝達する開閉動力伝達機構と
を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の走行ロボット。
【請求項６】
前記ベースフレームに固定されるバッテリを備え、
前記ベースフレームの前後方向から見て、前記ベースフレームの中心に対して一方側に前記可動ユニット駆動モータが設置され、他方側に前記バッテリが設置されている
ことを特徴とする請求項５記載の走行ロボット。
【請求項７】
前記ベースフレームの下方に配置されるように当該ベースフレームに支持される補助輪を備えることを特徴とする請求項１〜６いずれか一項に記載の走行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、パンタグラフ状に組まれたリンク部材によって車輪が保持された車輪型移動車が開示されている。このような構成の車輪型移動車によれば、常に車輪を接地させて走行することができ、不整地での走行が容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６８９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、地下鉄でテロや事故等の不測の事態が生じた場合には、安易に作業者が地下鉄のトンネル内に立ち入ることができない。このような場合には、地下鉄のレールに沿って走行する無人の走行ロボットでトンネル内の偵察を行うことが望ましい。特に、テロ対策のためには、可能な限り音を発生しない隠密行動が必要となり、レールに沿って走行ロボットを走行させることが望まれる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された車輪型移動車では、不整地の走行は可能であっても、レールに装着することができず、レールに沿った移動ができない。一方で、レールに沿った移動が可能なロボットも開発されているが、レールが途切れた箇所では走行できない。テロや事故等の場合には、途中でレールが破損していることも考えられ、従来のレール走行型のロボットでは、走行が不能となることが想定される。
【０００６】
なお、地下鉄での不測事態に限られず、苛酷事故が生じた工場等でも、作業者の立ち入りが困難となり、ロボットによる無人での作業を行うことが望まれる。このような場合に、特許文献１に開示された車輪型移動車では、配管を伝っての建物上部への移動はできず、移動範囲が限られてしまう。また、従来の配管に沿って移動可能なロボットでは、配管が破損している場合には、それ以上の移動ができなくなる。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、レール等の長尺部材に沿った移動と、不整地での移動との両方を行うことができる走行ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、走行ロボットであって、ベースフレームと、上記ベースフレームの左右両方の側端部に各々設置されると共に上記ベースフレームに対して上記ベースフレームの前後方向に沿う軸芯を中心として回動可能に接続された可動ユニットとを備え、上記可動ユニットが、上記ベースフレームに回動可能に接続された脚フレームと、上記脚フレームに対して揺動可能に接続された車輪保持部と、上記車輪保持部に対して複数設置されると共に、互いの回転軸芯が平行となりかつ上記ベースフレームの前後方向と直交するように配列された車輪とを有するという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、１つの上記脚フレームに対して、上記ベースフレームの前後方向に配列されて複数の車輪保持部が接続されているという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記車輪を回転駆動する動力を生成する車輪駆動モータと、全ての上記車輪に接続されると共に上記車輪駆動モータで生成された動力を全ての上記車輪に伝達する走行動力伝達機構とを備えるという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記車輪駆動モータが、上記ベースフレームの前後方向から見て、上記脚フレームの上記ベースフレームに対する回動軸芯に重ねて配置されているという構成を採用する。
【００１３】
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記ベースフレームに固定されると共に上記可動ユニットを回動する動力を生成する可動ユニット駆動モータと、ウォームギアを有すると共に上記可動ユニットに接続され、上記可動ユニット駆動モータで生成された動力を上記可動ユニットに伝達する開閉動力伝達機構とを備えるという構成を採用する。
【００１４】
第６の発明は、上記第５の発明において、上記ベースフレームに固定されるバッテリを備え、上記ベースフレームの前後方向から見て、上記ベースフレームの中心に対して一方側に上記可動ユニット駆動モータが設置され、他方側に上記バッテリが設置されているという構成を採用する。
【００１５】
第７の発明は、上記ベースフレームの下方に配置されるように当該ベースフレームに支持される補助輪を備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、ベースフレームの左右両方の側端部に可動ユニットが各々設置されており、これらの可動ユニットが車輪を有すると共にベースフレームの前後方向に沿う軸芯を中心として回動可能とされている。このため、本発明によれば、２つの可動ユニットをベースフレームに対して回動することにより、各々の可動ユニットの車輪によってレール等の長尺部材を両側から挟むことができる。また、車輪の回転により滑らかにレール等の長尺部材に沿って移動することができる。
【００１７】
さらに、本発明においては、可動ユニットが、ベースフレームに回動可能に接続された脚フレームを備え、さらに脚フレームに対して揺動可能な車輪保持部によって複数の車輪が保持されている。このため、レール等の長尺部材が湾曲していた場合であっても、車輪保持部が脚フレームに対して傾くことにより車輪をレール等の長尺部材に常に押し当てて走行することができ、安定的に走行することができる。
【００１８】
また、車輪が地面等に接地するように可動ユニットをベースフレームに対して回動させることにより、レール等の長尺部材がない場合であっても地面に沿って走行することができる。このとき、脚フレームに対して揺動可能な車輪保持部によって複数の車輪が保持されているため、不整地であっても車輪を常に地面等に接地させることができ、不整地を安定して走行することができる。
【００１９】
このように、本発明によれば、レール等の長尺部材に装着してレール等の長尺部材に沿って走行することができる。また、レール等から離れ、不整地を走行することもできる。したがって、本発明によれば、レール等の長尺部材に沿った移動と、不整地での移動との両方を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態における走行ロボットの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における走行ロボットの平面図である。
【図３】本発明の一実施形態における走行ロボットの前側から見た正面図である。
【図４】本発明の一実施形態における走行ロボットの右側から見た側面図である。
【図５】本発明の一実施形態における走行ロボットの前側ボギー機構を含む鉛直面での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る走行ロボットの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２２】
図１は、本実施形態の走行ロボット１の斜視図である。また、図２は、本実施形態の走行ロボット１の平面図である。また、図３は、本実施形態の走行ロボット１を前側から見た正面図である。図４は、本実施形態の走行ロボット１を右側から見た側面図である。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、図１〜図４に示すように、走行ロボット１が取り付けられるレールＲに沿った方向の一方側を前側とし、他方側を後側とする。また、前後方向と直交する水平方向の一方側を左側とし、他方側を右側とする。さらに、以下の図面では、ギヤの歯を省略して図示している。
【００２３】
本実施形態の走行ロボット１は、地下鉄等のレールＲに沿った走行とレールＲから離れた不整地との両方を走行可能とする無人のロボットであり、図１〜図４に示すように、ベースフレーム２と、可動ユニット３と、開閉モータ４（可動ユニット駆動モータ）と、開閉動力伝達機構５と、バッテリ６と、制御ユニット７と、補助輪８と備えている。
【００２４】
ベースフレーム２は、可動ユニット３、開閉モータ４、開閉動力伝達機構５、バッテリ６及び制御ユニット７を支持する略板状の剛性部材である。このベースフレーム２は、左右方向の幅が、レールＲの頭部の幅よりも広く設定されている。可動ユニット３は、左右方向の側端部に各々設置されている。つまり、本実施形態においては、可動ユニット３として、ベースフレーム２の左側端部に配置された左側可動ユニット３０と、ベースフレーム２の右側端部に配置された右側可動ユニット３１とが備えられている。なお、左側可動ユニット３０と右側可動ユニット３１との構造は、左右対称であることを除いて同一であることから、ここでは左側可動ユニット３０の詳細な構造について説明し、右側可動ユニット３１の詳細な構造については説明を省略する。
【００２５】
左側可動ユニット３０は、脚フレーム３ａと、ボギー機構３ｂと、車輪駆動モータ３ｃと、走行動力伝達機構３ｄとを備えている。脚フレーム３ａは、図１及び図４に示すように、ベースフレーム２の右側端部に沿って前後方向に亘って設けられており、根元部（図１及び図３に示す上端部）が図４に示す軸受１０及び開閉動力伝達機構５の後述する平歯車５ｆを介してベースフレーム２に回動可能に接続されている。このような脚フレーム３ａは、前後方向に沿った軸芯を中心としてベースフレーム２に対して回動可能とされている。また、脚フレーム３ａは、先端部（図１及び図３に示す下端部）に前後方向に配列された２つのボギー機構３ｂが取り付けられている。
【００２６】
ボギー機構３ｂは、脚フレーム３ａの前側と後側とに各々設置されている。つまり、左側可動ユニット３０には、脚フレーム３ａの前側に配置された前側ボギー機構３３と、脚フレーム３ａの後側に配置された後側ボギー機構３４とが備えられている。なお、前側ボギー機構３３と後側ボギー機構３４との構造は、同一であることから、ここでは前側ボギー機構３３の詳細な構造について説明し、後側ボギー機構３４の詳細な構造について説明を省略する。
【００２７】
図５は、本実施形態の走行ロボット１の前側ボギー機構３３を含む鉛直面での断面図である。図４及び図５に示すように、前側ボギー機構３３は、車輪保持フレーム３ｅ（車輪保持部）と、車輪３ｆとを備えている。車輪保持フレーム３ｅは、図５に示すように、軸受１２及び軸受１３を介して走行動力伝達機構３ｄの後方シャフト３ｉあるいは前方シャフト３ｍに回転可能に支持されており、これによりベースフレーム２に対して軸受１２及び軸受１３の軸芯を中心として揺動可能とされている。車輪３ｆは、車輪保持フレーム３ｅの前後に各々設けられている。これらの車輪３ｆは、互いの回転軸芯が平行となり、これらの回転軸芯がベースフレーム２の前後方向に直交するように配列されている。
【００２８】
各々の車輪３ｆは、平歯車が一体化されたホイール３ｆ１と、ホイール３ｆ１に外装されたタイヤ３ｆ２と、ホイール３ｆ１を回転軸芯に沿った方向に貫通する車輪軸３ｆ３とを有している。この車輪軸３ｆ３が、図５に示すように軸受１４及び軸受１５を介して車輪保持フレーム３ｅに接続されることにより、各々の車輪３ｆが車輪保持フレーム３ｅに対して回転可能に支持されている。また、本実施形態の走行ロボット１においては、騒音を可能な限り抑えて走行できるように、また簡易的なサスペンション機能を持たせるために、スポンジ状のタイヤ３ｆ２を用いることが好ましい。
【００２９】
このような前側ボギー機構３３は、軸受１２及び軸受１３の軸芯を中心として車輪保持フレーム３ｅが揺動可能とされている。したがって、車輪保持フレーム３ｅの前側に配置された車輪３ｆと後側に配置された車輪３ｆとは、互いが反対方向に移動される。つまり、図１〜図５に示すように車輪３ｆがレールＲに対して側方から当接されている状態（車輪軸３ｆ３が鉛直姿勢である状態）にて、車輪保持フレーム３ｅの前側に配置された車輪３ｆがベースフレーム２の左側方向に移動するように車輪保持フレーム３ｅが回動すると、車輪保持フレーム３ｅの後側に配置された車輪３ｆがベースフレーム２の右側方向に移動する。また、車輪保持フレーム３ｅの前側に配置された車輪３ｆがベースフレーム２の右側方向に移動するように車輪保持フレーム３ｅが回動すると、車輪保持フレーム３ｅの後側に配置された車輪３ｆがベースフレーム２の左側方向に移動する。一方で、図３の仮想線に示すように、車輪３ｆの車輪軸３ｆ３が水平姿勢とされ、車輪３ｆがレールＲから離間している状態にて、車輪保持フレーム３ｅの前側に配置された車輪３ｆが下側方向に移動するように車輪保持フレーム３ｅが回動すると、車輪保持フレーム３ｅの後側に配置された車輪３ｆがベースフレーム２の上側方向に移動する。また、車輪保持フレーム３ｅの前側に配置された車輪３ｆがベースフレーム２の上側方向に移動するように車輪保持フレーム３ｅが回動すると、車輪保持フレーム３ｅの下側に配置された車輪３ｆがベースフレーム２の左側方向に移動する。
【００３０】
車輪駆動モータ３ｃは、ボギー機構３ｂの車輪３ｆを回転駆動するための動力を生成するモータであり、ベースフレーム２に固定されている。この車輪駆動モータ３ｃは、ベースフレーム２の前後方向から見て、脚フレーム３ａのベースフレーム２に対する回動軸芯（すなわち、軸受１０及び平歯車５ｆを通過する軸芯）に重ねて配置されている。このような車輪駆動モータ３ｃは、ベースフレーム２の後側に向けて突出された出力軸３ｃ１を有している。
【００３１】
走行動力伝達機構３ｄは、全ての車輪３ｆに接続されており、車輪駆動モータ３ｃで生成された動力を車輪３ｆに伝達する。この走行動力伝達機構３ｄは、第１傘歯車３ｇと、第２傘歯車３ｈと、後方シャフト３ｉと、後方プーリ３ｊと、後方平歯車３ｋと、前方シャフト３ｍと、前方プーリ３ｎと、前方平歯車３ｐと、タイミングベルト３ｑとを備えている。
【００３２】
第１傘歯車３ｇは、車輪駆動モータ３ｃの出力軸３ｃ１に固定されている。この第１傘歯車３ｇは、車輪駆動モータ３ｃの出力軸３ｃ１に伴って回転される。第２傘歯車３ｈは、後方シャフト３ｉの一端に固定されており、第１傘歯車３ｇと噛合されている。この第２傘歯車３ｈは、車輪駆動モータ３ｃで生成された動力を後方シャフト３ｉに伝達する。後方シャフト３ｉは、ベースフレーム２の後側端部寄りに配置されており、図５に示すように軸受１６及び軸受１７を介して脚フレーム３ａに回転可能に支持されている。この後方シャフト３ｉは、後側ボギー機構３４の車輪保持フレーム３ｅを貫通して設けられている。後方プーリ３ｊは、後方シャフト３ｉの途中部位に固定されており、後方シャフト３ｉに伴って回転される。この後方平歯車３ｋは、後側ボギー機構３４が備える２つのホイール３ｆ１同士の間に配置されており、各々のホイール３ｆ１に噛合されている。このような後方平歯車３ｋは、車輪駆動モータ３ｃで生成された動力を後側ボギー機構３４が備える２つの車輪３ｆに伝達して車輪３ｆを回転駆動する。
【００３３】
前方シャフト３ｍは、ベースフレーム２の前側端部寄りに配置されており、図５に示すように軸受１８及び軸受１９を介して脚フレーム３ａに回転可能に支持されている。この前方シャフト３ｍは、前側ボギー機構３３の車輪保持フレーム３ｅを貫通して設けられている。前方プーリ３ｎは、前方シャフト３ｍの途中部位に固定されており、タイミングベルト３ｑを介して伝達される動力により前方シャフト３ｍを回転させる。前方平歯車３ｐは、前側ボギー機構３３が備える２つのホイール３ｆ１同士の間に配置されており、各々のホイール３ｆ１に噛合されている。このような前方平歯車３ｐは、車輪駆動モータ３ｃで生成された動力を前側ボギー機構３３が備える２つの車輪３ｆに伝達して車輪３ｆを回転駆動する。タイミングベルト３ｑは、後方プーリ３ｊと前方プーリ３ｎとに回し掛けられた無端状のベルトであり、後方プーリ３ｊから伝達される回転動力を前方プーリ３ｎに伝達する。
【００３４】
このような左側可動ユニット３０は、脚フレーム３ａがベースフレーム２に回動可能に接続されることにより、全体が前後方向に沿う軸芯を中心としてベースフレーム２に対して回動可能とされている。また、左側可動ユニット３０に対して対称形状とされた右側可動ユニット３１も、同様に、全体が前後方向に沿う軸芯を中心としてベースフレーム２に対して回動可能とされている。
【００３５】
このような左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１は、車輪３ｆの車輪軸３ｆ３が鉛直方向（上下方向）に向けられた姿勢（以下、当該姿勢を閉脚姿勢と称する）と、車輪３ｆの車輪軸３ｆ３が水平方向（左右方向）に向けられた姿勢（以下、当該姿勢を開脚姿勢と称する）とに姿勢変更が可能とされている。なお、図３において実線で示された左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１の姿勢が閉脚姿勢であり、図３において仮想線で示された左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１の姿勢が開脚姿勢である。このような本実施形態の走行ロボット１においては、車輪３ｆの車輪軸３ｆ３（すなわち回転軸芯）が、常にベースフレーム２の前後方向に対して直交した状態を維持しつつ、左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１の姿勢が変更される。
【００３６】
本実施形態の走行ロボット１においては、左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１が閉脚姿勢である場合に、車輪３ｆがレールＲの頭部の側面に当接される。この状態で車輪３ｆが回転駆動されることにより、本実施形態の走行ロボット１はレールＲに沿って移動することができる。また、本実施形態の走行ロボット１においては、左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１が開脚姿勢である場合に、レールＲから外れた領域で車輪３ｆが地面に当接される。この状態で、車輪３ｆが回転駆動されることにより、本実施形態の走行ロボット１は地面上を走行することができる。
【００３７】
開閉モータ４は、可動ユニット３の姿勢を変更するための動力を生成するモータであり、ベースフレーム２に対して固定されている。この開閉モータ４は、出力軸４ａが前方に突出するようにベースフレーム２の一部に形成された開口に収容された状態で保持されている。また、開閉モータ４は、前後方向から見て、ベースフレーム２の中心位置よりも右側に配置されている。
【００３８】
開閉動力伝達機構５は、左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１に接続されており、開閉モータ４で生成された動力を左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１に伝達する。この開閉動力伝達機構５は、第１ウォーム５ａと、中央ウォームホイール５ｂと、第２ウォーム５ｃと、左側ウォームホイール５ｄと、右側ウォームホイール５ｅと、複数の平歯車５ｆとを備えている。
【００３９】
第１ウォーム５ａは、開閉モータ４の出力軸４ａに固定されている。中央ウォームホイール５ｂは、第１ウォーム５ａと噛合される歯車であり、図３に示すように前側から見てベースフレーム２の中央部に配置されている。これらの第１ウォーム５ａと中央ウォームホイール５ｂとによって１組のウォームギアが構成されている。つまり、本実施形態の走行ロボット１において開閉動力伝達機構５は、ウォームギアを含んで構成されている。
【００４０】
第２ウォーム５ｃは、中央ウォームホイール５ｂの下方に配置されており、中央ウォームホイール５ｂに固定されている。この第２ウォーム５ｃは、中央ウォームホイール５ｂと共にベースフレーム２に対して回転可能に支持されており、中央ウォームホイール５ｂに伴って鉛直方向を向く軸芯を中心として回転される。左側ウォームホイール５ｄは、図３に示すように、第２ウォーム５ｃの左側に配置されており、この第２ウォーム５ｃと噛合されている。右側ウォームホイール５ｅは、第２ウォーム５ｃの右側に配置されており、この第２ウォーム５ｃと噛合されている。なお、これらの第２ウォーム５ｃ、左側ウォームホイール５ｄ及び右側ウォームホイール５ｅによって、１組のウォームギアが構成されている。
【００４１】
平歯車５ｆは、第２ウォーム５ｃの左側領域と右側領域とに各々３つずつ配置されており、ベースフレーム２に対して回転可能に支持されている。各々の領域に配置される３つの平歯車は、左右方向に配列されて、隣り合う平歯車５ｆ同士と噛合されている。これらの平歯車５ｆは、左側ウォームホイール５ｄと左側可動ユニット３０とを接続し、また右側ウォームホイール５ｅと右側可動ユニット３１とを接続している。
【００４２】
例えば、第２ウォーム５ｃの左側領域に配置された３つの平歯車５ｆは、最も右側の平歯車５ｆが左側ウォームホイール５ｄに同軸固定され（例えば図１参照）、最も左側の平歯車５ｆが左側可動ユニット３０の脚フレーム３ａと固定されている。これらの第２ウォーム５ｃの左側領域に配置された３つの平歯車５ｆは、第２ウォーム５ｃから伝達された回転動力を左側可動ユニット３０に伝達する。また、第２ウォーム５ｃの右側領域に配置された３つの平歯車５ｆは、最も左側の平歯車５ｆが右側ウォームホイール５ｅに同軸固定され、最も右側の平歯車５ｆが右側可動ユニット３１の脚フレーム３ａに固定されている。
【００４３】
このような開閉動力伝達機構５によって動力が伝達されることにより、左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１は、同期して姿勢変更される。つまり、左側可動ユニット３０が開脚姿勢から閉脚姿勢に姿勢変更される場合には、右側可動ユニット３１も開脚姿勢から閉脚姿勢に姿勢変更される。また、左側可動ユニット３０が閉脚姿勢から開脚姿勢に姿勢変更される場合には、右側可動ユニット３１も閉脚姿勢から開脚姿勢に姿勢変更される。
【００４４】
バッテリ６は、ベースフレーム２の上面に固定されている。このバッテリ６は、不図示の配線を介して、開閉モータ４、車輪駆動モータ３ｃ及び制御ユニット７と電気的に接続されており、これらの開閉モータ４、車輪駆動モータ３ｃ及び制御ユニット７に対して給電する電力を蓄えている。このバッテリ６は、図３に示すように、前後方向から見て、ベースフレーム２の中心位置よりも左側に配置されている。制御ユニット７は、ベースフレーム２の上面に固定されている。この制御ユニット７は、例えば、外部のコントローラ等と無線接続されており、外部から入力された指示に基づいて、開閉モータ４や車輪駆動モータ３ｃの制御を行う。
【００４５】
補助輪８は、図３に示すように、左側可動ユニット３０と右側可動ユニット３１との間であってベースフレーム２の下方に配置されるように、ベースフレーム２に対して回転可能に支持された従動輪である。本実施形態においては、この補助輪８が左右方向に離間して２つ設けられている。これらの補助輪８は、本実施形態の走行ロボット１がレールＲに沿って走行する場合に、上方からレールＲの頭部の上面に当接され、走行ロボット１の全体を下方から支持する。なお、走行ロボット１が可動ユニット３を開脚姿勢としてレールＲから外れた領域を走行する場合に地面と接触しないように、補助輪８は、下端が開脚姿勢時の車輪３ｆの下端よりも上方に位置する径に設定されている。
【００４６】
このような構成の本実施形態の走行ロボット１によれば、レールＲに沿って走行する場合には、補助輪８をレールＲの頭部の上面に当接させた状態で、制御ユニット７の制御の下、可動ユニット３が閉脚姿勢とされる。このように可動ユニット３が閉脚姿勢とされると、左側可動ユニット３０の車輪３ｆがレールＲの頭部の左側面に当接され、右側可動ユニット３１の車輪３ｆがレールＲの頭部の右側面に当接される。これによって、走行ロボット１は、左側可動ユニット３０と右側可動ユニット３１とによってレールＲを挟持するようにしてレールＲに対して装着される。
【００４７】
続いて、左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃと、右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃとを駆動することにより、８つの車輪３ｆの全てを回転駆動する。これによって、走行ロボット１がレールＲに沿って移動される。なお、走行ロボット１が直進する場合には、左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃと、右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃとは同速回転される。また、走行ロボット１が左側に曲がる場合には、左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃよりも右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃの回転速度を増加させる。また、走行ロボット１が右側に曲がる場合には、右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃよりも左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃの回転速度を増加させる。
【００４８】
また、レールＲを外れた地面を走行する場合には、制御ユニット７の制御の下、可動ユニット３が開脚姿勢とされる。このように可動ユニット３が開脚姿勢とされると、左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１の車輪軸３ｆ３が水平姿勢となり、車輪３ｆのタイヤ３ｆ２が地面に対して接地可能となる。これによって、走行ロボット１は、左側可動ユニット３０及び右側可動ユニット３１を開脚姿勢とした状態で、地面に沿って自立可能となる。
【００４９】
続いて、左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃと、右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃとを駆動することにより、８つの車輪３ｆの全てを回転駆動する。これによって、走行ロボット１が地面に沿って移動される。なお、走行ロボット１が直進する場合には、左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃと、右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃとは同速回転される。また、走行ロボット１が左側に曲がる場合には、左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃよりも右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃの回転速度を増加させる。また、走行ロボット１が右側に曲がる場合には、右側可動ユニット３１の車輪駆動モータ３ｃよりも左側可動ユニット３０の車輪駆動モータ３ｃの回転速度を増加させる。
【００５０】
以上の説明したような本実施形態の走行ロボット１においては、ベースフレーム２の左右両方の側端部に可動ユニット３が各々設置されており、これらの可動ユニット３が車輪３ｆを有すると共にベースフレーム２の前後方向に沿う軸芯を中心として回動可能とされている。このため、本実施形態の走行ロボット１によれば、２つの可動ユニット３をベースフレーム２に対して回動することにより、各々の可動ユニット３の車輪３ｆによってレールＲを両側から挟むことができる。また、車輪３ｆの回転により滑らかにレールＲに沿って移動することができる。
【００５１】
さらに、本実施形態の走行ロボット１においては、可動ユニット３が、ベースフレーム２に回動可能に接続された脚フレーム３ａを備え、さらに脚フレーム３ａに対して揺動可能な車輪保持フレーム３ｅによって複数の車輪３ｆが保持されている。このため、レールＲが湾曲していた場合であっても、車輪保持フレーム３ｅが脚フレーム３ａに対して傾くことにより車輪３ｆをレールＲに常に押し当てて走行することができ、安定的に走行することができる。
【００５２】
また、車輪３ｆが地面等に接地するように可動ユニット３をベースフレーム２に対して回動させることにより、レールＲがない場合であっても地面に沿って走行することができる。このとき、脚フレーム３ａに対して揺動可能な車輪保持フレーム３ｅによって複数の車輪３ｆが保持されているため、不整地であっても車輪３ｆを常に地面等に接地させることができ、不整地を安定して走行することができる。
【００５３】
このように、本実施形態の走行ロボット１によれば、レールＲに装着してレールＲに沿って走行することができる。また、レールＲから離れ、不整地を走行することもできる。したがって、本実施形態の走行ロボット１によれば、レールＲに沿った移動と、不整地での移動との両方を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の走行ロボット１においては、１つの脚フレーム３ａに対して、ベースフレーム２の前後方向に配列されて複数の車輪保持フレーム３ｅが接続されている。このため、１つの脚フレーム３ａ（すなわち１つの可動ユニット３）に対して多数の車輪３ｆを設置することが可能となる。したがって、本実施形態の走行ロボット１によれば、より安定した走行を実現することができる。
【００５５】
また、本実施形態の走行ロボット１においては、車輪３ｆを回転駆動する動力を生成する車輪駆動モータ３ｃと、全ての車輪３ｆに接続されると共に車輪駆動モータ３ｃで生成された動力を全ての車輪３ｆに伝達する走行動力伝達機構３ｄとを備えている。このため、全ての車輪３ｆが駆動輪となり、不整地等をより安定して走行することが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態の走行ロボット１では、車輪駆動モータ３ｃが脚フレーム３ａに固定されている。このため、脚フレーム３ａの回転に伴って車輪駆動モータ３ｃも回転する。ここで、本実施形態の走行ロボット１においては、車輪駆動モータ３ｃが、ベースフレーム２の前後方向から見て、脚フレーム３ａのベースフレーム２に対する回動軸芯に重ねて配置されている。このとき、車輪駆動モータ３ｃが脚フレーム３ａのベースフレーム２に対する回動軸芯に重ねて配置されていると、車輪駆動モータ３ｃの質量による慣性モーメントを小さく抑えることができる。このため、開閉モータ４を小型化し、走行ロボット１の軽量化を図ることができる。
【００５７】
また、本実施形態の走行ロボット１においては、ベースフレーム２に固定されると共に可動ユニット３を回動する動力を生成する開閉モータ４と、ウォームギアを有すると共に可動ユニット３に接続され、開閉モータ４で生成された動力を可動ユニット３に伝達する開閉動力伝達機構５とを備えている。このため、開閉モータ４を停止した場合であっても、ウォームギアのセルフロック機能により、開脚姿勢の可動ユニット３が意図せずに閉脚姿勢となることを防止することができる。
【００５８】
また、本実施形態の走行ロボット１においては、ベースフレーム２に固定されるバッテリ６を備え、ベースフレーム２の前後方向から見て、ベースフレーム２の中心に対して一方側に開閉モータ４が設置され、他方側にバッテリ６が設置されている。このため、本実施形態の走行ロボット１においては、ベースフレーム２に支持される重量物が左右に分かれて配置されることになり、重量バランスを高め、走行時の安定性を向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態の走行ロボット１においては、ベースフレーム２の下方に配置されるようにベースフレーム２に支持される補助輪８を備えている。このため、本実施形態の走行ロボット１においては、レールＲに沿って走行する場合に、補助輪８がレールＲの頭部に当接し、走行上の安定性を向上させることができる。
【００６０】
なお、多くの地域でレールＲの頭部の形状は略同一とされている。このため、本実施形態の走行ロボット１は、様々な地域で使用される電車の線路に容易に装着することができる。さらに、閉脚姿勢時の可動ユニット３のベースフレーム２に対する回動角度は変更することができる。このため、レールＲの頭部の形状が異なる場合であっても、閉脚姿勢時の可動ユニット３のベースフレーム２に対する回動角度を変更することで車輪３ｆを頭部の側面に当接させることができる。したがって、本実施形態の走行ロボット１によれば、レールＲの頭部の形状が異なる場合であっても、装着することができる。
【００６１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６２】
例えば、上記実施形態においては、走行ロボット１がレールＲに装着され、レールＲに沿って移動される構成を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、走行ロボット１を工場等の配管に装着し、配管に沿って移動される構成を採用することも可能である。このような場合であっても、本発明の走行ロボットによれば、可動ユニット３を開脚姿勢とすることにより、配管から外れて走行することも可能となる。このため、例えば苛酷事故が生じた発電プラントにおいて、作業者が近づけないような領域の観察を本発明の走行ロボットにより行うことも可能である。
【００６３】
また、上記実施形態の走行ロボット１に対して、カメラ等の撮像装置、各種センサ、マニピュレータ等を装着することもできる。これにより、周囲の撮像や周囲のデータを収集することができ、また簡易な作業を実施することが可能となる。また、走行ロボット１の正面側あるいは背面側に走行の妨げとなる異物を排除する排障器等を設置しても良い。
【００６４】
また、上記実施形態の走行ロボット１は、１台のみで移動される構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の走行ロボットを連動させて動作することもできる。例えば、２本で一対のレールの各々に走行ロボットを装着して同速で移動させ、２つの走行ロボットで１つの物を搬送する構成を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１……走行ロボット、２……ベースフレーム、３……可動ユニット、３ａ……脚フレーム、３ｂ……ボギー機構、３ｃ……車輪駆動モータ、３ｄ……走行動力伝達機構、３ｅ……車輪保持フレーム（車輪保持部）、３ｆ……車輪、４……開閉モータ（可動ユニット駆動モータ）、５……開閉動力伝達機構、６……バッテリ、７……制御ユニット、８……補助輪、３０……左側可動ユニット、３１……右側可動ユニット、３３……前側ボギー機構、３４……後側ボギー機構、Ｒ……レール
【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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