(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体の前部に設けられた前輪と、
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部とを備え、
前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とするクローラ型ロボット。
【請求項２】
ロボット本体の前部に設けられた前輪と、
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、
前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備えたことを特徴とするクローラ型ロボット。
【請求項３】
ロボット本体の前部に設けられた前輪と、
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、
前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、
前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げることを特徴とするクローラ型ロボット。
【請求項４】
ロボット本体の前部に設けられた前輪と、
前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、
旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、
前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、
前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とするクローラ型ロボット。
【請求項５】
前記ロボット本体の外側の前記履帯の側面に設けられ前記前輪及び前記後輪の前後に突出して前記ロボット本体に取り付けられた履帯外れ防止部を備え、前記履帯外れ防止部は、旋回時や不整地の走行時に履帯に弛みが生じ、前記前輪と前記後輪との間の履帯のうち走行路に接した部分が横にはみ出した場合であっても、前記前輪及び前記後輪に巻き付いている履帯が横にはみ出すのを防止できる大きさで突出していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のクローラ型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間が入ることができない箇所の作業や調査を行うクローラ型ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、原子力発電所においては放射線が高い箇所や狭隘部があり、人間が入ることができない箇所がある。そこで、クローラ型ロボットに計測機器や作業機器を搭載し、クローラ型ロボットを走行させてそのような箇所での作業や調査を行うようにしている。
【０００３】
クローラ型ロボットは履帯を備えた装軌車両であり、不整地での移動を可能にしている。このようなクローラ型ロボットでは、不整地の走行時や左右に旋回したときには履帯が外れることがある。すなわち、左右への旋回により横向きの力が履帯にかかると、前輪と後輪との間の履帯のうち走行路に接した部分（履帯接地部）が横向きにはみ出すことがあり、履帯接地部が横方向にはみ出すと、履帯の回転につれて履帯接地部のはみ出した範囲が後方に拡大していく。そして、はみ出した範囲が後輪の最上部まで達すると履帯は完全に外れる。このような事態を防止するために、履帯の両側縁に履帯外れを防止するための部材を設けたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
図９は、履帯の側面に履帯外れを防止するための部材を設けた従来のクローラ型ロボットの一例を示す斜視図である。前輪１１と後輪１２との間に掛け渡された履帯１３の側面に履帯外れを防止するための履帯外れ防止部１４が設けられている。履帯外れ防止部１４は、履帯１３の上下前後の側面を覆い、かつ履帯外れ防止部１４の縁が履帯１３の履帯接地部１３Ａにおいては走行路面に接しないように設けられる。これにより、履帯はずれ防止部１４が履帯１３の上下前後の側面に被さり、履帯１３が横にはみ出すことを防ぐ。
【０００５】
このようなクローラ型ロボットでは、超信地旋回を行う場合、車輪の横滑りを伴うことから旋回には大きなトルクを必要とし、円滑な超信地旋回が困難となったり、車輪の駆動用モータの出力が大きくなる。そこで、車体の重心移動により、車体重心から前輪までの距離を短くして低トルクでの回転駆動を可能にし、比較的小出力の駆動用モータでも円滑な超信地旋回を可能にしたものがある（特許文献２参照）。
【０００６】
また、前輪と後輪との間に中心車輪を有し、真ん中の中心車輪だけを下方にやりキャタピラに支点をもたし、旋回能力を高め左右へ曲がりやすくしたキャタピラ式車いすがある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−６１９６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１４５１０８号公報
【特許文献３】特開平９−４８３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図９に示したクローラ型ロボットでは、履帯外れ防止部１４の縁が履帯１３の側面に丁度被さり、履帯接地部１３Ａにおいては走行路面に接しないようにしなければならないため、履帯外れ防止部１４の設計、製作、取付に高い精度が必要となる。特に、履帯１３の厚さが薄い場合は、履帯外れ防止部１４の縁の高さを調整することが困難である。
【０００９】
図１０は、図９に示した従来のクローラ型ロボットにおける履帯及び履帯接地部と履帯外れ防止部との位置関係の説明図である。図１０（ａ）に示すように、履帯１３の履帯接地部１３Ａにおいては、履帯外れ防止部１４の縁が走行路面ぎりぎりの高さにあるため、不整地を走行する際には履帯外れ防止部１４の縁が走行面の凹凸や障害物にぶつかり走行の妨げとなることがある。さらに、図１０（ｂ）に示すように、履帯外れ防止部１４は履帯１３の側面に浅く被さっているだけなので、履帯１３の変形が大きい場合は、履帯１３が履帯外れ防止部１４を乗り越えて外れる恐れがある。
【００１０】
一方、特許文献２のクローラ型ロボットでは、車体の重心移動により旋回時の旋回中心を移動できるが、前後左右の車輪を個別に駆動するので駆動モータ個数が増える。特許文献３のキャタピラ式車いすでは、中心車輪を下に下げるだけなので、前後の安定が悪く直進時にピッチングが発生しやすい。
【００１１】
本発明の目的は、履帯の外れを容易に防止でき旋回を安定して行えるクローラ型ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係るクローラ型ロボットは、  ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部とを備え、前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係るクローラ型ロボットは、ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明に係るクローラ型ロボットは、ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明に係るクローラ型ロボットは、ロボット本体の前部に設けられた前輪と、前記ロボット本体の後部に設けられた後輪と、前記前輪と前記後輪との間に掛け渡された履帯と、前記前輪と前記後輪との間に設けられ前記履帯を走行路に押圧するための少なくとも３個以上の従輪である接地輪と、旋回の際に前記前輪側または前記後輪側の前記接地輪の位置を前記履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる接地輪移動機構部と、前記接地輪移動機構部が持ち上げた接地輪の反対側に前記ロボット本体の重心位置を移動させる重心位置移動機構部とを備え、前記接地輪移動機構部は、前記履帯に弛みが生じない位置に前記接地輪を持ち上げ、前記前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、前記後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前記後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前記後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とすることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明に係るクローラ型ロボットは、請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、前記ロボット本体の外側の前記履帯の側面に設けられ前記前輪及び前記後輪の前後に突出して前記ロボット本体に取り付けられた履帯外れ防止部を備え、前記履帯外れ防止部は、旋回時や不整地の走行時に履帯に弛みが生じ、前記前輪と前記後輪との間の履帯のうち走行路に接した部分が横にはみ出した場合であっても、前記前輪及び前記後輪に巻き付いている履帯が横にはみ出すのを防止できる大きさで突出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、履帯に弛みが生じない位置に接地輪を持ち上げるので、接地輪を持ち上げた際に履帯に弛みを生じることがない。さらに、接地輪移動機構部が、前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とするので、前輪または後輪と、真ん中の接地輪との間の履帯の長さは常に一定となり、履帯の弛みを防止できる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、旋回の際には履帯に弛みが生じない位置に接地輪を持ち上げるので、接地輪を持ち上げた際に履帯に弛みを生じることがない。さらには、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、旋回の際に前輪側または後輪側の接地輪の位置を履帯が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるので、履帯接地部を小さくでき旋回の際の摩擦抵抗を低減でき旋回しやすくなる。また、接地輪移動機構部が、前輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、前輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、前輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とし、あるいは、後輪側の接地輪を履帯が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、後輪と真ん中の接地輪の中心を焦点とする楕円上を、後輪側の接地輪の中心が移動するような軌道とするので、前輪または後輪と、真ん中の接地輪との間の履帯の長さは常に一定となり、履帯の弛みを防止できる。さらにまた、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。さらには、旋回の際に持ち上げた接地輪の反対側にロボット本体の重心位置を移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明の効果に加え、ロボット本体の外側の履帯の側面に位置し前輪及び後輪の前後に履帯が横にはみ出すのを防止できる大きさで突出して履帯外れ防止部をロボット本体に取り付けるので、履帯の履帯接地部では走行路面ぎりぎりになるように設置する必要がないため、履帯外れ防止部の設計、製作、取付に高い精度を必要としない。履帯外れ防止部を走行路面から高い箇所に取り付け可能であるので、不整地での走行の妨げにならない。また、履帯外れ防止部が前後に突き出ているので、履帯が履帯外れ防止部を乗り越えてはみ出すことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの一例の斜視図。
【図２】本発明の実施形態における履帯外れ防止部の作用の説明図。
【図３】本発明の実施形態における履帯外れ防止部を有したクローラ型ロボットと従来の履帯外れ防止部を有しないクローラ型ロボットとの走行機能の説明図。
【図４】本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの通常走行時の接地輪、接地輪移動機構部、重心位置移動機構部の作用の説明図。
【図５】本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの他の一例の斜視図。
【図６】本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの旋回の際の接地輪、接地輪移動機構部、重心位置移動機構部の作用の説明図。
【図７】本発明の実施形態における接地輪移動機構部により履帯に弛みが生じない位置に接地輪を持ち上げる場合の説明図。
【図８】本発明の実施形態に係るクローラ型ロボット１０を狭隘箇所へ移動させる場合の説明図。
【図９】履帯の側面に履帯外れを防止するための部材を設けた従来のクローラ型ロボットの一例を示す斜視図。
【図１０】図９に示した従来のクローラ型ロボットにおける履帯及び履帯接地部と履帯外れ防止部との位置関係の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの一例の斜視図である。クローラ型ロボット１０のロボット本体１５の前部には一対の前輪１１が設けられ、ロボット本体１５の後部に一対の後輪１２が設けられている。図１では右側の前輪１１、後輪１２が図示されているが、左側にも同様に前輪１１、後輪１２が設けられている。また、前輪１１と後輪１２との間には、３個の接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられている。図１では右側の３個の接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃが図示されているが、左側にも同様に３個の接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられている。
【００２４】
そして、前輪１１と後輪１２との間には履帯１３が掛け渡され、３個の接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃはクローラ型ロボット１０が通常走行する際には履帯１３を走行路に押圧する。図１では、３個の接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃを設けた場合を示しているが、３個以上の接地輪１６を設けてもよい。
【００２５】
前輪１１は駆動モータ１７で駆動される動輪であり、後輪１２は前輪１１の回転により履帯１３を介して回転する従輪である。同様に、３個の接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃも前輪１１の回転により履帯１３を介して回転する従輪である。３個の接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃのうち、前輪１１側及び後輪１２側の接地輪１６ａ、１６ｃには接地輪移動機構部１８が設けられている。接地輪移動機構部１８は、クローラ型ロボット１０が旋回する際に、前輪１１側または後輪１２側の接地輪１６ａ、１６ｃの位置を履帯１３が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるものである。
【００２６】
ここで、前輪１１は駆動モータ１７で駆動される動輪とし、後輪１２は前輪１１の回転により履帯１３を介して回転する従輪としたが、後輪１２を動輪とし前輪１１を従輪としてもよい。また、前輪１１及び後輪１２の双方を動輪としてもよい。なお、前輪１１または後輪１２のみを駆動モータ１７で駆動される動輪とした場合には、駆動モータ１７の数を２個で済ませることができる。
【００２７】
ロボット本体１５には、周囲の情報を収集する各種センサを有した計測機器１９が搭載されている。計測機器１９は、例えば多機能携帯端末であり、各種センサは、例えば、カメラ、マイク、加速度センサ、温度センサなどの各種のセンサであり、また、ライト（照明要素）、ＷｉＦｉ、スピーカも装備している。
【００２８】
計測機器１９はパンチルト機構部を有した重心位置移動機構部２０により支承されている。重心位置移動機構部２０のパンチルト機構部は、矢印Ｖに示すように計測機器１９を左右振りしたり、矢印Ｗに示すように計測機器１９を上下振りしたりする機能を有する。重心位置移動機構部２０の左右振りにより計測機器１９は左右方向に向きを変えることができ、ロボット本体１５の向きを変えなくても所望の左右方向の情報を収集できる。また、重心位置移動機構部２０の上下振りにより計測機器１９は上下方向に向きを変えることができ、クローラ型ロボット１０の重心位置を移動できる。計測機器１９を前輪１１側に倒したときはクローラ型ロボット１０の重心位置を前輪１１側に移動できる。
【００２９】
また、ロボット本体１５にはバッテリ２１が搭載され、駆動モータ１７や接地輪移動機構部１８にこれらに駆動電源を供給する。重心位置移動機構部２０にパンチルト機構部に加え、バッテリ２１の搭載位置を前輪１１側及び後輪１２側（図１の矢印Ｘ方向）に移動させる前後移動機構部を設け、バッテリ２１の搭載位置を移動させることにより、クローラ型ロボット１０の重心位置を移動させることもできる。なお、計測機器１９やバッテリ２１を移動させる重心位置移動機構部２０は別々に設けてもよい。
【００３０】
次に、ロボット本体１５の外側の履帯１３の側面には前輪１１及び後輪１２の前後に突出してロボット本体１５に取付具２２により履帯外れ防止部１４が取り付けられている。図１に示すように、本発明の実施形態における履帯外れ防止部１４は、ロボット本体１５の外側の履帯１３の側面に位置し、前輪１１及び後輪１２の前後に突出してロボット本体１５に取付具２２により取り付けられている。すなわち、履帯１３が前輪１１及び後輪１２に巻き付いている部分に被さるように、前後に大きく突き出た履帯外れ防止部１４としている。
【００３１】
次に、本発明の実施形態における履帯外れ防止部１４の作用について説明する。図２は本発明の実施形態における履帯外れ防止部１４の作用の説明図であり、図２（ａ）はクローラ型ロボット１０の通常走行時の右側の履帯の状態を示し、図２（ｂ）はクローラ型ロボット１０の右側の履帯の履帯接地部が横にはみ出した状態を示している。
【００３２】
クローラ型ロボット１０の通常走行時には、図２（ａ）に示すように、履帯１３は前輪１１及び後輪１２に弛みなく巻き付き、履帯１３の履帯接地部１３Ａは走行路面に接している。そして、履帯外れ防止部１４は、前輪１１及び後輪１２の部分で前後に突出して、前輪１１及び後輪１２に巻き付いている履帯１３に被さっている。
【００３３】
クローラ型ロボット１０の旋回時や不整地の走行時に履帯１３に弛みが生じたとすると、図２（ｂ）に示すように、履帯１３は前輪１１と後輪１２との間の履帯接地部１３Ａが横にはみ出し、接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃが履帯接地部１３Ａを走行路面に十分に押圧できなくなり、前輪１１及び後輪１２に巻き付いている履帯１３も横にはみ出そうとする。
【００３４】
本発明の実施形態における履帯外れ防止部１４は、前輪１１及び後輪１２の部分で先端が前後に突出して取り付けられているので、履帯外れ防止部１４と前輪１１の縁とが重なる部分（図２（ｂ）のＹ１部分）、履帯外れ防止部１４と後輪１２の縁とが重なる部分（図２（ａ）のＹ２部分）で履帯１３のはみ出しは食い止められ、前輪１１や後輪１２の最上部まで履帯１３のはみ出しが拡大することはない。従って、このまましばらく走行するうちに、走行路面との摩擦などにより履帯１３は自然に正常な位置に戻る。
【００３５】
図３は本発明の実施形態における履帯外れ防止部を有したクローラ型ロボットと従来の履帯外れ防止部を有しないクローラ型ロボットとの走行機能の説明図であり、図３（ａ）は本発明の実施形態における履帯外れ防止部を有したクローラ型ロボットの走行機能の説明図、図３（ｂ）は従来の履帯外れ防止部を有しないクローラ型ロボットの走行機能の説明図である。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、履帯外れ防止部を有したクローラ型ロボット１０は、走行路２３に溝２４があっても、その溝２４を乗り越えて走行できる。いま、クローラ型ロボット１０の重心位置Ｇがクローラ型ロボット１０の中央部にあり、クローラ型ロボット１０が矢印Ｚ１に示すように右方向から左方向に移動し、走行路２３の溝２４に差し掛かったとする。溝２４の幅が履帯外れ防止部１４を含めたクローラ型ロボット１０の長さの半分以下であるときは、履帯外れ防止部１４の先端部が溝２４の向こう岸に架かる。これは、クローラ型ロボット１０の重心位置Ｇが溝２４の上方に位置する前に履帯外れ防止部１４の先端部が溝２４の向こう岸に到達するからである。これにより、クローラ型ロボット１０は溝２４に落下せずに溝２４を乗り越えられる。
【００３７】
一方、図３（ｂ）に示すように、履帯外れ防止部を有しない従来のクローラ型ロボット１０Ａでは、走行路２３に溝２４があると、その溝２４を乗り越えられないことがある。いま、従来のクローラ型ロボット１０Ａが矢印Ｚ１に示すように右方向から左方向に移動し、走行路２３の溝２４に差し掛かったとする。溝２４の幅が従来のクローラ型ロボット１０Ａの長さの半分以上であるときは、従来のクローラ型ロボット１０Ａの先端部が溝２４の向こう岸に架かる前に従来のクローラ型ロボット１０の重心位置Ｇが溝２４の上方に位置する。従って、従来のクローラ型ロボット１０Ａは溝２４に落下してしまい溝２４を乗り越えられない。
【００３８】
このように、履帯外れ防止部１４は、前輪１１及び後輪１２の部分で先端が前後に突出して取り付けられているので、走行路２３に溝２４があったとしても、その溝の幅２４が履帯外れ防止部１４を含めたクローラ型ロボット１０の長さの半分以下の場合にはその溝２４を乗り越えて走行できる。
【００３９】
このように、履帯外れ防止部１４は、前輪１１及び後輪１２の部分で先端が前後に突出して、前輪１１及び後輪１２の部分の履帯１３の側面に丁度被さるように取り付けられているので、履帯１３が履帯外れ防止部１４を乗り越えてはみ出すことがなく、履帯１３の下方の履帯接地部１３Ａでは走行路面ぎりぎりになるように設置する必要がない。このため、履帯１３の厚さに関係なく適用でき、履帯外れ防止部１４の設計、製作、取付に高い精度を必要としない。また、履帯外れ防止部１４が走行路面から高いところに取り付けるので、不整地での走行の妨げにならない。
【００４０】
以上の説明では、履帯外れ防止部１４をロボット本体１５の外側の履帯１３の側面に設けた場合について説明したが、ロボット本体１５の外側の履帯１３の側面に加え、ロボット本体１５の内側の履帯１３の側面にも設けるようにしてもよい。図５は、本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの他の一例の斜視図であり、ロボット本体１５の外側の履帯１３の側面に加え、ロボット本体１５の内側の履帯１３の側面にも履帯外れ防止部１４を設けた場合を示している。
【００４１】
ロボット本体１５の外側及び内側の双方に履帯外れ防止部１４を設けた場合は、履帯１３の両側面に履帯外れ防止部１４があるので、両側面において履帯のはみ出しを防止でき、履帯の外れをより確実に防止できる。
【００４２】
次に、本発明の実施形態における接地輪１６、接地輪移動機構部１８、重心位置移動機構部２０の作用について説明する。図４は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの通常走行時の接地輪１６、接地輪移動機構部１８、重心位置移動機構部２０の作用の説明図である。
【００４３】
クローラ型ロボット１０の通常走行時には、図４に示すように、履帯１３は前輪１１及び後輪１２、接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃに弛みなく巻き付き、履帯１３の履帯接地部１３Ａは走行路面に接している。そして、履帯外れ防止部１４は、前輪１１及び後輪１２の部分で前後に突出して、前輪１１及び後輪１２に巻き付いている履帯１３に被さっている。そして、通常走行時には、クローラ型ロボット１０の重心位置Ｇはクローラ型ロボット１０の中央部に位置するように調整されている。従って、走行路面には接地輪１６ａ、１６ｂ、１６ｃが接触してクローラ型ロボット１０は走行する。
【００４４】
図６は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボットの旋回の際の接地輪１６、接地輪移動機構部１８、重心位置移動機構部２０の作用の説明図であり、図６（ａ）は前輪１１側で旋回する際の接地輪１６、接地輪移動機構部１８、重心位置移動機構部２０の作用の説明図、図６（ｂ）は後輪１２側で旋回する際の接地輪１６、接地輪移動機構部１８、重心位置移動機構部２０の作用の説明図である。
【００４５】
クローラ型ロボット１０を前輪１１側で旋回させる際、例えば、前輪１１側で超信地旋回させる際には、図６（ａ）に示すように、前輪１１側とは反対側の後輪１２側の接地輪１６ｃの位置を履帯１３が走行路に押圧しない位置まで接地輪移動機構部１８で持ち上げる。図６（ａ）の符号１６ｃ’は接地輪１６ｃを持ち上げた後の接地輪１６ｃの位置を示している。これにより、前輪１１側の接地輪１６ａと真ん中の接地輪１６ｂとの２つの接地輪１６ａ、１６ｂで履帯１３を走行路面に接地させるようにする。これにより、接地輪１６ａ、１６ｂの間の履帯１３が履帯接地部１３Ａとなり、走行路面と接触する履帯接地部１３Ａが小さくなるので摩擦抵抗を小さくでき旋回し易くなる。
【００４６】
これと併せて、重心位置移動機構部２０を動作させ、例えば、計測機器１９を前輪１１側に倒しクローラ型ロボット１０の重心位置Ｇを前輪１１側に移動する。これにより、クローラ型ロボット１０は、その重心位置Ｇを中心にして接地輪１６ａ、１６ｂの間の履帯接地部１３Ａで旋回するので、摩擦抵抗を軽減しつつ前輪１１側の先端部の左右の振れ幅を小さくできる。
【００４７】
同様に、クローラ型ロボット１０を後輪１２側で旋回させる際、例えば、後輪１２側で超信地旋回させる際には、図６（ｂ）に示すように、後輪１２側とは反対側の前輪１１の接地輪１６ａの位置を履帯１３が走行路に押圧しない位置まで接地輪移動機構部１８で持ち上げる。図６（ｂ）の符号１６ａ’は接地輪１６ａを持ち上げた後の接地輪１６ａの位置を示している。これにより、後輪１２側の接地輪１６ｃと真ん中の接地輪１６ｂとの２つの接地輪１６ｃ、１６ｂで履帯１３を走行路面に接地させるようにする。これにより、接地輪１６ｃ、１６ｂの間の履帯１３が履帯接地部１３Ａとなり、走行路面と接触する履帯接地部１３Ａが小さくなるので摩擦抵抗を小さくでき旋回し易くなる。
【００４８】
これと併せて、重心位置移動機構部２０を動作させ、例えば、計測機器１９を後輪１２側に倒しクローラ型ロボット１０の重心位置Ｇを後輪１２側に移動する。これにより、クローラ型ロボット１０は、その重心位置Ｇを中心にして接地輪１６ｃ、１６ｂの間の履帯接地部１３Ａで旋回するので、摩擦抵抗を軽減しつつ後輪１２側の先端部の左右の振れ幅を小さくできる。
【００４９】
このように、クローラ型ロボット１０の旋回の際に持ち上げた接地輪１６の反対側にロボット本体１５の重心位置Ｇを移動させるので、走行方向の旋回移動距離が小さくなり旋回しやすくなる。
【００５０】
ここで、クローラ型ロボット１０を旋回させる際に接地輪移動機構部１８で接地輪１６の位置を履帯１３が走行路に押圧しない位置まで持ち上げるにあたり、接地輪移動機構部１８は、履帯１３に弛みが生じない位置に接地輪１６を持ち上げる。図７は接地輪移動機構部１８により履帯１３に弛みが生じない位置に接地輪１６を持ち上げる場合の説明図である。図７では、図６（ａ）に示したように、後輪１２側の接地輪１６ｃの位置を履帯１３が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる場合を示している。
【００５１】
図７に示すように、後輪１２側の接地輪１６ｃを履帯１３が走行路に押圧しない位置まで上方に移動させるとき、後輪１２と真ん中の接地輪１６ｂの中心を焦点とする楕円Ｍ上を、後輪１２側の接地輪１６ｃの中心が移動するような軌道とする。これにより、後輪１２と真ん中の接地輪１６ｂとの間の履帯１３の長さは常に一定となり、履帯１３の弛みを防止できる。図６（ｂ）に示した前輪１１側の接地輪１６ａの位置を履帯１３が走行路に押圧しない位置まで持ち上げる場合も同様である。
【００５２】
次に、本発明の実施形態に係るクローラ型ロボット１０を広い場所から狭隘箇所へ方向を変えつつ進入するような場合について説明する。図８は本発明の実施形態に係るクローラ型ロボット１０を狭隘箇所へ移動させる場合の説明図である。
【００５３】
図８において、いま、クローラ型ロボット１０が広い場所２５を矢印Ｚ２方向から直進して来て、矢印Ｚ３方向に旋回して狭隘箇所２６に進入していく場合を考える。広い場所２５から狭隘箇所２６への曲がり角において、矢印Ｚ３方向に旋回することになる。その際、進行方向が狭隘箇所２６となるので、重心位置移動機構部２０を動作させ、クローラ型ロボット１０の重心位置Ｇを前輪１１側に移動する。
【００５４】
これは、広い場所２５から狭隘箇所２６への曲がり角において旋回する際には、クローラ型ロボット１０の前輪１１側は狭隘箇所２６の入口に位置し、クローラ型ロボット１０の後輪１２側は広い場所２５に位置するからである。すなわち、クローラ型ロボット１０の重心位置Ｇを前輪１１側に移動することによって、重心位置Ｇを中心に旋回したときに前輪１１側の先端部の左右の振れ幅を小さくし、狭隘箇所２６には入りやすくするためである。クローラ型ロボット１０の重心位置Ｇが前輪１１側に移動しているので、重心位置Ｇで旋回すると、後輪１２側の後端部は左右の振れ幅が大きくなるが、後輪１２側の後端部は広い場所２５に位置するので、周囲の側壁に衝突することはない。
【００５５】
以上の説明では、接地輪１６、接地輪移動機構部１８、重心位置移動機構部２０を備えたクローラ型ロボット１０に対し、履帯外れ防止部１４を取り付けた場合について説明したが、接地輪１６、接地輪移動機構部１８、重心位置移動機構部２０を備えていないクローラ型ロボット１０に対し、履帯外れ防止部１４を取り付けるようにしてもよい。
【００５６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…クローラ型ロボット、１１…前輪、１２…後輪、１３…履帯、１３Ａ…履帯接地部、１４…履帯外れ防止部、１５…ロボット本体、１６…接地輪、１７…駆動モータ、１８…接地輪移動機構部、１９…計測機器、２０…重心位置移動機構部、２１…バッテリ、２２…取付具、２３…走行路、２４…溝、２５…広い場所、２６…狭隘箇所
【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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