(57)【要約】【課題】簡単な構造で、高い高低差のある不整地を跳躍によって飛び越えることができ、また複雑な姿勢制御を行うことなくどのような姿勢からも着地できる機構を有し、且つ平坦地を回転運動によって効率的に移動可能な跳躍・回転移動体を提供する。【解決手段】外殻を構成する回転構造体からなるカプセル２と、このカプセル２内に装着された跳躍手段及び回転手段とを備え、前記跳躍手段は、前記カプセル２に対し回転可能に設けたシリンダ３からなり、前記回転手段は、前記シリンダ３をその軸に対し直角なＸ軸６廻り及びＹ軸５廻りにそれぞれ回転させるＸ軸モータ２１及びＹ軸モータ２０からなる跳躍・回転移動体。【選択図】　　　　図４
2004009167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻を構成する回転構造体からなるカプセルと、
このカプセル内に装着された跳躍手段及び回転手段とを備え、
前記跳躍手段は、前記カプセルに対し回転可能に設けたシリンダからなり、
前記回転手段は、前記シリンダをその軸に対し直角なＸ軸廻り及びＹ軸廻りにそれぞれ回転させるＸ軸モータ及びＹ軸モータからなることを特徴とする跳躍・回転移動体。
【請求項２】
前記カプセルは、間隔を隔てて対向配置した２つの半球体からなることを特徴とする請求項１に記載の跳躍・回転移動体。
【請求項３】
前記半球体の頂部に突起を設けたことを特徴とする請求項２に記載の跳躍・回転移動体。
【請求項４】
平行配置した２つの車輪と、
両車輪間の中央部で車軸方向に対し直角方向に車輪より前後に突出する補助輪と、
両車輪間に設けた跳躍手段及び回転手段とを備え、
前記跳躍手段は、前記車輪に対し回転可能に設けたシリンダからなり、
前記回転手段は、前記シリンダを前記車輪の車軸に対し直角なＸ軸廻り及びＹ軸廻りにそれぞれ回転させるＸ軸モータ及びＹ軸モータからなり、前記Ｘ軸モータは、前記車軸に連結されるとともに前記シリンダをＸ軸廻りに回転可能としたことを特徴とする跳躍・回転移動体。
【請求項５】
前記補助輪は、前記車輪より前後の外側に突出した通常走行位置にスプリングにより保持されるとともに、このスプリングに抗して通常走行位置より内側に移動可能であることを特徴とする請求項４に記載の跳躍・回転移動体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、跳躍力及び回転力により移動するロボットを構成する跳躍・回転移動体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テロや地震などの災害によって崩壊した建物の下敷きになった被災者を効率よく救助する手段の確立は急務を要する。このような災害現場における救助タスクを分類すると、被災者の探索・救出・運搬・治療のプロセスが存在するが、このうち最も労力と時間を要する作業は、被災者の探索である。そのため、瓦礫の散乱した極めて劣悪な不整地環境を移動でき、また被災者を発見し、さらに発見した被災者情報の伝達手段を具備したロボットを開発できれば、救助作業者たちの大きな手助けとなるとともに、生存者の救出率が飛躍的に高まるもとの期待できる。
【０００３】
従来、このような災害によって崩壊した建物等の不整地を移動して下敷きとなった被災者を見つけ出して救出するための移動手段として、クローラ型移動体が用いられていた。また、脚により移動体を蹴り出す跳躍移動も考えられていた。
【０００４】
一方、回転体とワンウェイクラッチ及び板バネを組合せて、モータにより回転移動するとともに、このモータの逆回転でバネを引付けてその弾性力により跳躍する跳躍・回転一体モータ型の移動体も考えられていた（Ｓｃｏｕｔ　Ｒｏｂｏｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｅｓｏｔａ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｒｏｂｏｔｉｃｓ　＆　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｓｅｏｕｌ，Ｋｏｒｅａ　Ｍａｙ　２１−２６，２００１）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クローラ型移動体では、移動体の重心高さより数倍高い不整地を乗り越えることは困難であった。また従来の脚方式による跳躍移動は、未知な不整地環境における着地点の地形の把握が困難であるため、着地時の安定な姿勢制御が困難であった。
【０００６】
また、従来考えられていた回転体と板バネとを組合せた跳躍・回転一体モータ型の移動体では、回転移動をしながら跳躍を行うことはできず、回転移動の運動エネルギーを有効に利用して飛距離を伸ばすことはできない。また、跳躍方向の調整が困難である。また跳躍力を大きくするために板バネを強くすると、高出力で大型のモータを用いなければならず、重量が大きくなって実用化は困難であった。
【０００７】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、簡単な構造で、高い高低差のある不整地を跳躍によって飛び越えることができ、また複雑な姿勢制御を行うことなくどのような姿勢からも着地できる機構を有し、且つ平坦地を回転運動によって効率的に移動可能な跳躍・回転移動体の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、外殻を構成する回転構造体からなるカプセルと、このカプセル内に装着された跳躍手段及び回転手段とを備え、前記跳躍手段は、前記カプセルに対し回転可能に設けたシリンダからなり、前記回転手段は、前記シリンダをその軸に対し直角なＸ軸廻り及びＹ軸廻りにそれぞれ回転させるＸ軸モータ及びＹ軸モータからなることを特徴とする跳躍・回転移動体を提供する。
【０００９】
この構成によれば、不整地を転がる構造的強度を有する回転構造体により外殻を構成し、その内部のシリンダがＸ軸及びＹ軸廻りに回転してＺ軸方向の跳躍方向を任意に設定してロッドを蹴り出すことにより、任意の方向に跳躍できる。外殻が回転構造体であるため、あらゆる方向に対し安定して着地できる。また、蹴り出し力を小さくすれば、跳躍することなく路面上を転がって移動できる。
【００１０】
跳躍・回転移動体では、跳躍の蹴り出し動作、跳躍の蹴り出し方向を設定するためのＸ方向及びＹ方向の動作、転がって前進回転する動作、及び前進方向を変える旋回動作の５つの動作が必要になる。本発明では、この５つの動作を１つのシリンダ及び２つのモータの計３つのアクチュエータ（駆動原）により実施している。このように１つの動作に１つの専用アクチュエータを用いることなく、モータの正転・反転を利用する等により、２つの動作を行う共通のアクチュエータを用いてアクチュエータ数を減らすことにより、構造を簡単にして軽量化及び動作の信頼性を図ることができる。本構成では、跳躍動作と前進回転動作を同一の直動型シリンダで行い、旋回及び２つの蹴り方向Ｘ，Ｙの動作を２つのモータで行っている。
【００１１】
好ましい構成例では、前記カプセルは、間隔を隔てて対向配置した２つの半球体からなることを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、対向配置した両半球体の軸を前進回転軸として、一定の方向に回転移動が可能になるとともに、跳躍して着地したときに、単なる球体に比べ、着地後に回転軸を路面に平行にした一定の姿勢で停止できる。
【００１３】
さらに好ましい構成例では、前記半球体の頂部に突起を設けたことを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、カプセルが着地したときに、半球体頂部の突起により、回転軸が地面と垂直になった状態で停止することがなく、必ず斜めに倒れて水平又は斜め状態で停止する。従ってカプセル内のシリンダが空を蹴ることなく地面を蹴って移動動作を続行できる。
【００１５】
本発明ではさらに、平行配置した２つの車輪と、両車輪間の中央部で車軸方向に対し直角方向に車輪より前後に突出する補助輪と、両車輪間に設けた跳躍手段及び回転手段とを備え、前記跳躍手段は、前記車輪に対し回転可能に設けたシリンダからなり、前記回転手段は、前記シリンダを前記車輪の車軸に対し直角なＸ軸廻り及びＹ軸廻りにそれぞれ回転させるＸ軸モータ及びＹ軸モータからなり、前記Ｘ軸モータは、前記車軸に連結されるとともに前記シリンダをＸ軸廻りに回転可能としたことを特徴とする跳躍・回転移動体を提供する。
【００１６】
この構成によれば、２つの車輪とその間の車軸に直角方向に突出する２つの補助輪により不整地路面上を移動するとともに、走行しながらシリンダのロッドを蹴り出して、走行速度に応じて跳躍移動することができる。また、両車輪間のシリンダをＸ軸及びＹ軸廻りに回転してＺ軸方向の跳躍方向を任意に設定してロッドを蹴り出すことにより、任意の方向に跳躍することもできる。
【００１７】
本構成においても、前述のように跳躍・回転移動体に必要となる、跳躍の蹴り出し動作、跳躍の蹴り出し方向を設定するためのＸ方向及びＹ方向の動作、転がって前進回転する動作、及び前進方向を変える旋回動作の５つの動作を、１つのシリンダ及び２つのモータの計３つのアクチュエータ（駆動原）により実施している。このように１つの動作に１つの専用アクチュエータを用いることなく、モータの正転・反転を利用する等により、２つの動作を行う共通のアクチュエータを用いてアクチュエータ数を減らすことにより、軽量化及び動作の信頼性を図ることができる。本構成では、跳躍動作のシリンダと前進回転動作のモータを別々に備え、他の１つのモータで旋回及び蹴り方向Ｘ，Ｙの動作を行わせている。
【００１８】
好ましい構成例では、前記補助輪は、前記車輪より前後の外側に突出した通常走行位置にスプリングにより保持されるとともに、このスプリングに抗して通常走行位置より内側に移動可能であることを特徴としている。
【００１９】
この構成によれば、跳躍して着地したときに、補助輪が上向きになった逆転状態で停止した場合に、補助輪を内側に引込めながら車輪を回転して起き上がることができる。起き上がった後は、補助輪がスプリングにより自動的の通常走行位置に戻る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の跳躍・回転移動体の動作説明図である。
この跳躍・回転移動体１は、外殻を構成するカプセル２内に空圧駆動のシリンダ３とこれを後述のように回転駆動する２つのモータ（不図示）を備える。この跳躍・回転移動体１は、瓦礫上で、（ａ）のように回転移動し、（ｂ）のようにシリンダ３のロッド４を蹴り上げて跳躍移動し、（ｃ）のように着地してシリンダ３のロッド４を支えにして停止する。
【００２１】
図２は、本発明に係る跳躍・回転移動体の空圧シリンダの回転動作説明図である。（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ方向矢視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【００２２】
カプセル２は、一対の半球体２ａ，２ｂを適当な間隔を隔てて対向配置した構成である。両半球体２ａ，２ｂの間のカプセル２内にシリンダ３が装着される。シリンダ３は、その長軸方向（Ｚ軸）に垂直なＹ軸５廻りに矢印Ａのように、回転可能であり、かつＸ軸６廻りに矢印Ｂのように回転可能である。これにより、シリンダ３のロッド４の蹴り出し方向を任意の方向に向けることができる。
【００２３】
図３は、跳躍・回転移動体のカプセルの回転前進動作の説明図である。（Ａ）は球体カプセルの説明図、（Ｂ）は本発明のカプセルの説明図である。
（Ａ）のように、球体カプセル７の場合、途中の小さな障害物（不図示）等により進行方向が矢印Ｒのように曲る。これに対し、（Ｂ）のように、対向配置した半球体２ａ，２ｂからなるカプセル２の場合、半球体２ａ，２ｂ間に幅があるため、半球体の軸（Ｘ軸６）が常に路面に平行に保たれて、その軸廻りのカプセル２の姿勢が一定に保たれ、多少の障害物があってもカプセル２は矢印Ｓのように真直ぐに進む。
【００２４】
図４及び図５は、本発明に係る跳躍・回転移動体の構成図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）はともにカプセルを同一方向から見た側面図であり、（Ａ）は（Ｂ）の一部（シリンダへのエア供給系及びモータ）を省略した図である。また、図５（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ図４（Ｂ）のＰ−Ｐ部及びＱ−Ｑ部の断面図である。
【００２５】
図４（Ａ）に示すように、シリンダ３は、リング状の第１ジンバル８に保持される。第１ジンバル８は、Ｙ軸５を介して連結枠１０に回転可能に支持される。この連結枠１０は、Ｘ軸６廻りのベアリング１１を介して第２ジンバル１３に回転可能に支持される。シリンダ３にはカメラ１２が備わる。両側の半球体２ａ，２ｂ同士は連結板９で連結される。
【００２６】
各半球体２ａ，２ｂの頂部には突起１４が形成される。この突起１４により、カプセルが着地したときに、回転軸（Ｘ軸６）が地面と垂直になった状態で停止することがなく、必ず斜めに倒れて水平又は斜め状態で停止する。従ってカプセル２内のシリンダ３が空を蹴ることなく地面を蹴って移動動作を続行できる。
【００２７】
図４（Ｂ）に示すように、第２ジンバル１３に高圧エアタンク１５が取付けられ、レギュレータ１６及びエアホース１７を介してサージタンク１８に接続される。サージタンク１８は、バルブ（不図示）を介して高圧エアをシリンダ３に供給する。
【００２８】
連結枠１０にＹ軸サーボモータ１９が取付けられる。Ｙ軸サーボモータ１９の出力軸１９ａに装着されたギヤ２０がＹ軸５を回転駆動する。連結枠１０にはさらにＸ軸サーボモータ２１が取付けられる。Ｘ軸サーボモータ２１は、ギヤボックス２２を介してＸ軸６を回転駆動する。このようなジンバル構造により、シリンダ３のロッド４の蹴り出し方向があらゆる方向に設定でき、カプセル２を任意の方向に跳躍させることができる。
【００２９】
図６は、カプセルの蹴り出し力の説明図である。
シリンダ３によりロッド４を介して地面を蹴る力の反力（蹴り出し力）Ｋにより、カプセル２が移動する。この蹴り出し力Ｋの垂直成分ＫＶがカプセル２の重量Ｗより大きいときに、カプセル２は跳躍して、水平成分ＫＨに対応した距離だけ移動する。
【００３０】
垂直成分ＫＶが重量Ｗより小さければ跳躍することなく水平成分ＫＨに対応して水平移動する。この場合、実際には、蹴り出し力Ｋがカプセル２の重心とずれた位置に作用してカプセル２を回転させ、この回転運動によりカプセル２が前進移動する。
【００３１】
図７は、カプセルの跳躍動作の説明図である。これは、前述の図６の蹴り出し力Ｋの垂直成分ＫＶが重量Ｗより大きい場合である。
図示したように、カプセル２内のシリンダ３のロッド４を地面に対し蹴り出すことにより、僅かに回転しながら跳躍し、ロッド４を引込めた状態で着地する。この後カプセル２は回転しながら移動する。回転動作はロッド４を突出させることにより停止する。
【００３２】
図８及び図９は、カプセルの回転動作の説明図である。これは、前述の図６の蹴り出し力Ｋの垂直成分ＫＶが重量Ｗより小さい場合である。
図示したように、カプセル２内のシリンダ３のロッド４を地面に対し蹴り出すことにより、カプセル２が回転して移動する。ロッド４は回転移動中引込めた状態である。ロッド４を突出させることにより、図９に示すように、回転移動は停止する。
【００３３】
図１０は、カプセルの着地動作の説明図である。
対向配置した２つの半球体２ａ，２ｂからなるカプセル２は、跳躍後不定の姿勢で（Ａ）のようにその軸（Ｘ軸６）が地面に対し傾斜した状態で一方の半球体２ｂが地面に当って着地する。カプセル端部が半球体であるため、（Ｂ）のようにカプセルの軸６が水平に向って倒れ、（Ｃ）のように、水平状態になって停止する。
【００３４】
次にシリンダによる跳躍動作について検討する。
図１１はシリンダの跳躍プロセスの説明図である。
ここでは、シリンダの運動を垂直方向に限定した上で、空圧エネルギーの注入から最高点に達するまでの状態を、図示したように、３つのプロセス（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）に分け、それぞれの運動状態を明らかにする。以下の式に用いられる記号を次のようにする。
【００３５】
ｍ１：カバー質量
ｍ２：ピストンロッド質量
Ａ：ピストンの断面積
Ｐ（ｔ）：時刻ｔにおけるシリンダの内部の圧力
ｈ：ジャンプ最高時に飛んだ高さ
ｖ１：ロッドとケースがぶつかる直前のカバーの絶対速度
ｖ２：ロッドとケースの衝突直後のカバーとピストンロッドの絶対速度
Ｔ１：加圧開始からロッドとケースが衝突するまでの時間
【００３６】
▲１▼プロセスｉ（シリンダ加圧開始時から、シリンダカバーがロッドと衝突する直前まで）：
このとき、シリンダカバーには加圧により加わる力と、重力による力が加えられ、ロッドとケースが衝突する直前までの力積が、以下の数式１のように、離陸時の運動量となる。
【００３７】
【数１】
2004009167.tif 000003
【００３８】
▲２▼プロセスｉｉ（カバーとロッドが衝突し、一体となって運動し始める瞬間）：
このときカバーのもつ運動量がロッド、カバーが一体となったシリンダ全体に振り分けられる。このとき運動量保存則より以下の数式２が成り立つ。
【００３９】
【数２】
2004009167.tif 000004
【００４０】
▲３▼プロセスｉｉｉ（カバーとシリンダが一体となってから、シリンダが最高点に達するまで）：
一体となって飛び始めたカバー及びロッドは、そのときの運動エネルギーによりエネルギー保存則から、ジャンプ高さが定まる。エネルギー保存則より以下の数式３が成り立ち、これによりジャンプ高さが定まる。
【００４１】
【数３】
2004009167.tif 000005
【００４２】
以上の結果から、ジャンプ高さの向上及び調節には次のことを行えばよいことが分る。
ａ．シリンダへの加圧
ジャンプの際の高さは、離陸直前までにケースに加えられる力積によって定まる。そのためシリンダに加えられる力積を変えるためにはＰ（ｔ）及びＴ１を変化させることが必要となる。
【００４３】
供給圧力を変化させればジャンプ高さを変えることは容易であるが、一定供給圧力のもと、Ｐ（ｔ）を変化させることは難しい。そこでＴ１を変化させることにより高さを調節することとなる。Ｔ１はシリンダの伸びるスピードにより決まり、伸びるスピードが速いほどジャンプ高さが高くなる。そのためシリンダへの流量が多いほどシリンダは速く伸び、少なければシリンダの伸びは遅くなる。したがって、流量を変化させることによりジャンプの高さを変化させればよいことが分る。
【００４４】
ｂ．構造によるジャンプ高さの向上
ジャンプ高さの向上のためのシリンダ構造として、ロッド部分の重量の軽減が挙げられる。また、シリンダストロークを伸ばすことにより、ケースに加える力積を増やすことができる。これにより、ジャンプ高さは向上する。また、シリンダへの空気の流入の際、空圧源の圧力が下がってしまうことが考えられる。この対策として、空圧源側の弁近くに、ある程度の容量をもつサージタンクを取付けることにより圧力低下を軽減することができる。
【００４５】
次に、ジャンプ高さを調整するための流量調整弁について検討する。
ジャンプの高さを調整するためには、細かく流量を調整できるバルブが必要である。また、最大流量が、より多いほど、ジャンプの最大高さを伸ばし、ロボットの踏破性を向上させることができる。
【００４６】
空圧システムの制御弁として広く用いられているものは、ソレノイドなどで駆動する電磁弁である。しかしながら、流量を増加させるためには、弁の開度を大きく変化させる必要があるため、それに応じてソレノイド部分が大きなものとなってしまう。そのため、大流量で制御性が高く、軽量なものは従来存在しない。
【００４７】
本発明では、小型、軽量で、制御性が高く、比較的流量の多いサーボ式ポペット弁を利用してシリンダの空圧システムを開発した。
【００４８】
図１２はこのような本発明の一例として用いるサーボ式ポペット弁を示す。
サーボモータ２３がギヤ機構２４を介して三方弁２５に連結される。サーボモータ２３の回転角に応じて、ロッド（バルブアクチュエータ）４７が三方弁２５を駆動し、シリンダ２６に高圧エアを供給あるいは排気する。図はシリンダ２６の排気状態を示す。サーボモータ２３を回転してロッド４７を引上げると、三方弁２５が切換り、サージタンク４８からシリンダ２６に高圧エアが供給される。
【００４９】
図１３は、本発明の一例として用いるポペット弁の内部構造を示す。
サーボモータ２３（図１２）の回転により、ギヤ機構２４（図１２）を介してロッド４７が上下に動き（矢印Ｄ）、ポペット弁２７を上下させる。このポペット弁２７の開閉動作により、シリンダ２６がサージタンク４８側又は大気と連通する。図は、ポペット弁２７が閉じた状態であり、シリンダは中空パイプからなるロッド４７の内部を通して大気と連通している（図１２と同じ状態）。ロッド４７が下がってポペット弁２７を押し開くと、ロッド４７の下端部がポペット弁により閉じられるとともに（大気遮断）、サージタンク４８側から矢印Ｅのように、高圧エアがシリンダ内に供給される。
【００５０】
図１４は、本発明の別の実施形態に係る跳躍・回転移動体の構成図である。
この移動体３４は、平行に対向して配置された一対の車輪２８，２８を有し、各車輪２８の車軸（Ｘ軸）２９が、ベアリング３０を介してフレーム３１に装着される。フレーム３１には前後方向（Ｙ方向）に２本の脚３２，３２が取付けられ、各脚３２の先端に補助輪３３が装着される。通常走行時には、両脚３２，３２は、（Ｂ）に示すように、ハ字状に開脚し、補助輪３３は車輪２８より前後外側に突出した状態でスプリング３５及び適当なストッパ（不図示）で保持されている。
【００５１】
フレーム３１に直流モータ３６が取付けられる。この直流モータ３６の出力軸はギヤ機構（不図示）を介して、（Ａ）に示すように、その上側で両車輪間にわたるシャフト３８に連結され、さらに減速ギヤ機構３９を介して各車軸２９に連結される。
【００５２】
この直流モータ３６は、通常走行時は、車輪２８を回転駆動して移動体３４を前進又は後進させる。このとき、シリンダ３７の姿勢は、常に地面に対し垂直方向であり、蹴り出し方向は垂直上向きになり、移動体３４の走行速度に応じた水平成分により移動方向に跳躍移動する。
【００５３】
車輪２８が停止した状態（例えば障害物等でロックされた状態）では、直流モータ３６の回転により、フレーム３１の中央部に支持されているシリンダ３７を車軸（Ｘ軸）２９廻りに回転させ、蹴り出し方向を前後方向に斜めにして停止状態から跳躍することができる。
【００５４】
フレーム３１にはサーボモータ４０が備わる。サーボモータ４０は、シリンダ３７をそのほぼ中央部でＹ軸４１廻りに回転させる。これにより、シリンダ３７による蹴り出し方向を前進方向に対し横方向に変えることができる。
【００５５】
車輪２８の旋回動作について説明すると、シリンダ３７の一端部と各車輪２８の車軸２９（又はこれに連結された各車輪に対応したシャフト３８の端部）とがワイヤ（不図示）で接続されている。サーボモータ４０により、シリンダ３７をＹ軸４１廻りに回転させると、シリンダ３７の一端部に連結されたワイヤ（不図示）が一方の側に引張られ、引張られた側の車輪２８を制動して両車輪２８による移動方向を変えて旋回動作を行う。
【００５６】
フレーム３１に高圧エアタンク４２及びレギュレータ４３が取付けられ、前述のカプセル型の実施例と同様に、エアホース（不図示）及びバルブ（不図示）を介してサージタンク４４に接続され、このサージタンク４４から一定圧の高圧エアがシリンダ３７に供給される。４５（Ｂ図）はバッテリである。
【００５７】
図１５は、図１４の移動体３４が、跳躍後、反転して着地した状態から復帰する動作の説明図である。
【００５８】
（Ａ）の反転状態から、前述の直流モータ３６（図１４）の回転により、車輪２８をその車軸（Ｘ軸）２９廻りに回転させて、（Ｂ）のように横向きにする。このとき脚３２は、内側に折れ曲った状態になる。さらに車輪２８を回転させ、（Ｃ）のように、脚３２をさらに内側に屈曲させながら移動体３４を起き上がらせる。車輪２８を回転し続けて、（Ｄ）のように、脚３２が元通り外側に突出した状態で通常の走行姿勢に復帰する。
【００５９】
図１６は、図１４の移動体が、跳躍後、横転して着地した状態から復帰する動作の説明図である。
（Ａ）の横転状態において、前述のサーボモータ４０（図１４）を駆動して、シリンダ３７をＹ軸４１廻りに回転させて、そのロッド４６が地面を蹴ることができる角度に傾斜させる。
【００６０】
この状態で、（Ｂ）のように、ロッド４６を蹴り出す。これにより、（Ｃ）のように、移動体３４が回転して起き上がる。（Ｄ）のように、移動体３４の両車輪２８が地面に接したら、サーボモータ４０（図１４）を駆動してシリンダ３７を垂直状態に戻す。この（Ｄ）に示す状態は、補助輪３３が上向きの反転状態である。この状態は前述の図１５（Ａ）の反転状態と同じであり、したがって、前述の通り図１５（Ａ）〜（Ｄ）の順番で移動体３４を通常の走行姿勢に復帰させることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明（請求項１）では、不整地を転がる構造的強度を有する回転構造体により外殻を構成し、その内部のシリンダがＸ軸及びＹ軸廻りに回転してＺ軸方向の跳躍方向を任意に設定してロッドを蹴り出すことができる。これにより、任意の方向に跳躍できる。また、外殻が回転構造体であるため、あらゆる方向に対し安定して着地できる。また、蹴り出し力を小さくすれば、跳躍することなく路面上を転がって移動できる。
【００６２】
また、２つの車輪とその間の２つの補助輪により不整地路面上を移動する構成（請求項４）とすれば、走行しながらシリンダを垂直方向に蹴り出して走行速度に応じて跳躍移動できるとともに、両車輪間のシリンダをＸ軸及びＹ軸廻りに回転してＺ軸方向の跳躍方向を任意に設定してロッドを蹴り出すこともできる。
【００６３】
これにより、簡単な構造で、高い高低差のある不整地を安定した姿勢制御を行って飛び越えることができ且つ不整地を容易に回転移動可能な跳躍・回転移動体が得られる。
【００６４】
本発明の跳躍・回転移動体（ロボット）は、地震による建物崩壊等の被災地において、カメラ等を設けて被災者の発見や救助活動及び崩壊建物の内部状況のデータ収集等を行い、災害救助活動に大きく貢献できる。本発明のロボットはさらに、極限環境地域の調査や地雷探索あるいは他惑星の調査用ロボットとして効果的に利用できる。また、アミューズメント分野での趣味的あるいは娯楽的なロボットとして実用化すれば新たな需要を喚起して産業の発達に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の跳躍・回転移動体の動作説明図。
【図２】本発明に係る跳躍・回転移動体の空圧シリンダの回転動作説明図。
【図３】跳躍・回転移動体のカプセルの回転前進動作の説明図。
【図４】本発明に係る跳躍・回転移動体の構成図。
【図５】図４（Ｂ）のＰ−Ｐ部及びＱ−Ｑ部の断面図。
【図６】カプセルの蹴り出し力の説明図。
【図７】カプセルの跳躍動作の説明図。
【図８】カプセルの回転移動動作の説明図。
【図９】カプセルの回転移動及び停止動作の説明図。
【図１０】カプセルの着地動作の説明図。
【図１１】シリンダの跳躍プロセスの説明図。
【図１２】本発明のサーボ式ポペット弁の説明図。
【図１３】図１２のポペット弁の内部構造図。
【図１４】本発明の別の実施形態の構成説明図。
【図１５】図１４の実施形態の反転復帰動作の説明図。
【図１６】図１４の実施形態の横転復帰動作の説明図。
【符号の説明】
１：跳躍・回転移動体、２：カプセル、２ａ，２ｂ：半球体、３：シリンダ、
４：ロッド、５：Ｙ軸、６：Ｘ軸、７：球体カプセル、８：第１ジンバル、
９：連結板、１０：連結枠、１１：ベアリング、１２：カメラ、
１３：第２ジンバル、１４：突起、１５：高圧エアタンク、
１６：レギュレータ、１７：エアホース、１８：サージタンク、
１９：Ｙ軸サーボモータ、１９ａ：出力軸、２０：ギヤ、
２１：Ｘ軸サーボモータ、２２：ギヤボックス、２３：サーボモータ、
２４：ギヤ機構、２５：三方弁、２６：シリンダ、２７：ポペット弁、
２８：車輪、２９：車軸、３０：ベアリング、３１：フレーム、３２：脚、
３３：補助輪、３４：移動体、３５：スプリング、３６：直流モータ、
３７：シリンダ、３８：シャフト、３９：減速ギヤ機構、
４０：サーボモータ、４１：Ｙ軸、４２：高圧エアタンク、
４３：レギュレータ、４４：サージタンク、
４５：バッテリ、４６：シリンダのロッド、４７：バルブ駆動用のロッド、
４８：サージタンク。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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