(57)【要約】【課題】迅速な動作を可能とすると共に、狭い範囲で移動方向を変えられるという倒立振子ロボットの特徴を生かしつつ、停止時の制御エネルギーを消費することなく安全に静止するロボットを提供することを目的とする。【解決手段】複数の車軸と該車軸に、回転制御可能な車輪を有する移動ロボットであって、前記複数の車軸は、ロボットの停止時には異なる軸線上に移動し、ロボットの移動時には同一軸線上に並び、倒立振子モードの制御を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車軸と該車軸に車輪を有する移動ロボットであって、
前記複数の車軸は、異なる軸線上と同一軸線上との間を遷移することを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
請求項１に記載の移動ロボットであって、
前記各車輪は回転制御可能な駆動輪であって、
ロボットの停止時には、前記複数の車軸を異なる軸線上に並べ、
ロボットの移動時には、前記複数の車軸を同一軸線上に並べて倒立振子モードの制御を行うことを特徴とする移動ロボット。
【請求項３】
請求項２に記載の移動ロボットであって、
第一の車軸を、第一のアームの一方の端に組付け、
第二の車軸を、前記第一のアームと長さが等しい第二のアームの一方の端に組付け、
第三の車軸を、前記第一のアームと長さが等しい第三のアームの一方の端に組付け、
前記第一のアームの他方の端と前記第二のアームの他方の端と前記第三のアームの他方の端とを、該移動ロボットの横方向に向いた軸に屈曲可能に連結されると共に、前記第一のアームと前記第三のアームとを該移動ロボットの後方に突き出し、前記第二のアームを該移動ロボットの前方に突き出し、前記アームの連結軸を、該移動ロボットの上部中央に設けられた垂直リンク溝内にスライド可能に組付け、
第一の補助アームの一方の端を、前記第一のアーム上の連結点に屈曲可能に組付け、
前記第一の補助アームと長さが等しい第二の補助アームの一方の端を、前記第二のアーム上の連結点に屈曲可能に組付け、
前記第一の補助アームと長さが等しい第三の補助アームの一方の端を、前記第三のアーム上の連結点に屈曲可能に組付け、
前記第一の補助アームの他方の端と前記第二の補助アームの他方の端と前記第三の補助アームの他方の端とを、該移動ロボット本体の下部中央の、横方向を向いた補助アーム連結軸線上に屈曲可能に組付けて、
前記第一のアームと、前記第二のアームと、前記第三のアームと、前記第一の補助アームと、前記第二の補助アームと、前記第三の補助アームとでパンタグラフを構成し、
ロボットの停止時には、前記第二の車軸を、前記第一の車軸、および前記第三の車軸とは異なる軸線上に並べ、
ロボットの移動時には、前記第一の車軸と、前記第二の車軸と、前記第三の車軸とを同一軸線上に並べて倒立振子モードの制御を行うことを特徴とする移動ロボット。
【請求項４】
請求項３に記載の移動ロボットであって、
前記各駆動輪は、個別に回転制御可能であることを特徴とする移動ロボット。
【請求項５】
請求項３に記載の移動ロボットであって、
さらに、前記補助アーム連結軸線上に駆動輪を設けたことを特徴とする移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車軸を有する移動ロボットに関し、特に、移動時には、複数の車軸を同一軸線上に配置して倒立振子モードで制御し、停止時には、車軸を、少なくとも２つの異なる軸線上に配置して安定静止する移動ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
倒立振子ロボットは一般に１軸２輪であり、加速／減速時には上体を前後に傾けることにより、迅速な動作を可能とすると共に、狭い範囲で移動方向を変えられるという利点を持つ。また、加速／減速時に上体を前後に傾けるため、周囲の人間はロボットの動きを予測することが可能であり、安心感がある。
【０００３】
しかし１軸２輪のロボットは、停止時にも姿勢を安定させるために動的にバランスをとる必要があり、定常的にエネルギーを消費するという欠点を有する。
【０００４】
従来、停止時に姿勢制御動作を停止しても、転倒を防止する技術が開示されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−２８８５８７号公報  図４は、特許文献１に記載の従来例１の倒立振子ロボットの外観（正面図、および側面図）を示し、図５は、実施例１の原理説明図（停止時、および移動時の動作機構例）を示す。従来例１は、図４、および図５に示すごとく、ロボット本体中央下部の２個の駆動輪の他に、さらに４個の補助輪を有する台車を備え、停止時には中央部の２個の駆動輪を引き上げて転倒を防止し、移動時には駆動輪を押し下げて補助輪を宙に浮かせて倒立振子モードの制御をおこなう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のロボットは、図４に示す従来例１のごとく、補助輪を有する台車を備えるため、移動時にも、床面へのロボット投影面が所定の面積を占有し、移動方向を変えるために必要とする面積が増加してしまう。
【０００６】
本発明は、迅速な動作を可能とすると共に、狭い範囲で移動方向を変えられるという倒立振子ロボットの特徴を生かしつつ、停止時の制御エネルギーを消費することなく安全に静止する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】
【０００７】
第一の発明は、複数の車軸と該車軸に車輪を有する移動ロボットであって、前記複数の車軸は、異なる軸線上と同一軸線上との間を遷移することを特徴とする。
【０００８】
第二の発明は、第一の発明に記載の移動ロボットであって、前記各車輪は回転制御可能な駆動輪であって、ロボットの停止時には、前記複数の車軸を異なる軸線上に並べ、ロボットの移動時には、前記複数の車軸を同一軸線上に並べて倒立振子モードの制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
第三の発明は、第二の発明に記載の移動ロボットであって、第一の車軸を、第一のアームの一方の端に組付け、第二の車軸を、前記第一のアームと長さが等しい第二のアームの一方の端に組付け、第三の車軸を、前記第一のアームと長さが等しい第三のアームの一方の端に組付け、前記第一のアームの他方の端と前記第二のアームの他方の端と前記第三のアームの他方の端とを、該移動ロボットの横方向に向いた軸に屈曲可能に連結されると共に、前記第一のアームと前記第三のアームとを該移動ロボットの後方に突き出し、前記第二のアームを該移動ロボットの前方に突き出し、前記アームの連結軸を、該移動ロボットの上部中央に設けられた垂直リンク溝内にスライド可能に組付け、第一の補助アームの一方の端を、前記第一のアーム上の連結点に屈曲可能に組付け、前記第一の補助アームと長さが等しい第二の補助アームの一方の端を、前記第二のアーム上の連結点に屈曲可能に組付け、前記第一の補助アームと長さが等しい第三の補助アームの一方の端を、前記第三のアーム上の連結点に屈曲可能に組付け、前記第一の補助アームの他方の端と前記第二の補助アームの他方の端と前記第三の補助アームの他方の端とを、該移動ロボット本体の下部中央の、横方向を向いた補助アーム連結軸線上に屈曲可能に組付けて、前記第一のアームと、前記第二のアームと、前記第三のアームと、前記第一の補助アームと、前記第二の補助アームと、前記第三の補助アームとでパンタグラフを構成し、ロボットの停止時には、前記第二の車軸を、前記第一の車軸、および前記第三の車軸とは異なる軸線上に並べ、ロボットの移動時には、前記第一の車軸と、前記第二の車軸と、前記第三の車軸とを同一軸線上に並べて倒立振子モードの制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
第四の発明は、第三の発明に記載の移動ロボットであって、前記各駆動輪は、個別に回転制御可能であることを特徴とする。
【００１１】
第五の発明は、第三の発明に記載の移動ロボットであって、さらに、前記補助アーム連結軸線上に駆動輪を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、迅速な動作を可能とすると共に、狭い範囲で移動方向を変えられるという倒立振子ロボットの特徴を生かしつつ、停止時に制御エネルギーを消費することなく安全に静止するロボットを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、本発明の原理説明図を示す。本発明による移動ロボットは、移動可能な２個の車軸を備え、各車軸には回転制御可能な２個の車輪、すなわち駆動輪をそれぞれ有する。該移動ロボットは、移動時には各車軸、したがって、各車輪は同一軸線上に並び、倒立振子モードの制御を行い、自在に加速減速を可能とすると共に、狭い範囲での進行方向の変更を可能とし、停止時には、各車輪を前後に開き、無制御状態でも転倒を防止する。
【実施例１】
【００１４】
図２を用いて、本発明による移動ロボット１００の実施例１を説明する。図２に示す実施例１は、図１に示す本発明の原理説明図のうち、停止時の内部機構を示している。
【００１５】
第一のアーム１の一方の端に第一の車軸１３を組付け、前記第一のアーム１と長さが等しい第二のアーム２の一方の端に第二の車軸１５を組付け、前記第一のアーム１と長さが等しい第三のアーム３の一方の端に第三の車軸１７を組付け、前記第一のアーム１の他方の端と前記第二のアーム２の他方の端と前記第三のアーム３の他方の端とを、該移動ロボット１００の横方向に向いた軸、すなわちアーム連結軸４に屈曲可能に連結されると共に、前記第一のアーム１と前記第三のアーム３とを該移動ロボット１００の後方に突き出し、前記第二のアーム２を該移動ロボット１００の前方に突き出し、前記アーム連結軸４を、該移動ロボット１００の上部中央に設けられた垂直リンク溝５内にスライド可能に組付ける。
【００１６】
さらに、前記第一のアーム１よりも短い第一の補助アーム６の一方の端を、前記第一のアーム１上であって、第一の車軸１３の組み付け位置から第一の補助アーム６の長さ以上に離れた連結点７に屈曲可能に組付け、長さが前記第一の補助アーム６に等しい第二の補助アーム８の一方の端を、前記第二のアーム２の、前記第一のアーム１上の連結点７に相当する連結点９に屈曲可能に組付け、長さが前記第一の補助アーム６に等しい第三の補助アーム１０の一方の端を、前記第三のアーム３の、前記第一のアーム１上の連結点７に相当する連結点１１に屈曲可能に組付ける。
【００１７】
さらに、前記第一の補助アーム６の他方の端と前記第二の補助アーム８の他方の端と前記第三の補助アーム１０の他方の端とを、該移動ロボット１００本体の下部中央の、横方向を向いた補助アーム連結軸１２上に屈曲可能に組付ける。
【００１８】
これにより、前記第一のアーム１と、前記第二のアーム２と、前記第三のアーム３と、前記第一の補助アーム６と、前記第二の補助アーム８と、前記第三の補助アーム１０とでパンタグラフを構成する。
【００１９】
なお、第一の車軸１３、第三の車軸１７には、それぞれ車輪１４、１８が取り付けられ、第二の車軸１５には、車輪１６、１６’が取り付けられ、それぞれ図示しない回転制御機構と連結し、倒立振子モードの制御を行う。なお、第二の車軸１５に取り付けられる車輪は、（回転制御機構には連結していない）補助輪であってもよい。
【００２０】
このような構成で移動ロボット１００は、移動時には前記第一の車軸１３、前記第二の車軸１５、および前記第三の車軸１７は、図示しない車軸移動機構により同一軸線上に並んで倒立振子モードの制御を行い、停止時には、前記第二の車軸１５は、前記第一の車軸１３、および前記第三の車軸１７とは異なる軸線上に移動する、すなわち４輪ロボットとなり、転倒防止のための制御を不要とする。
【００２１】
なお、補助アーム連結軸１２は、各補助アームの屈曲の回転中心を定めるものであり、１本のつながった軸である必要はなく、移動ロボット１００が移動開始時、すなわち倒立振子モードに移行するために各アームを閉じる際、各アーム、および車輪の移動を妨げるものではない。
【００２２】
また、第一の車軸１３、第三の車軸１７に取り付けられた左右の車輪１４、１８を独立に制御することにより、方向変更、あるいはその場での回転を可能とする。
【実施例２】
【００２３】
図３は、本発明の実施例２を示す。実施例２においては、実施例１と同一の構成要素については、同一記号で表す。
【００２４】
第一のアーム１の一方の端に第一の車軸１３を組付け、前記第一のアーム１と長さが等しい第二のアーム２の一方の端に第二の車軸１５を組付け、前記第一のアーム１と長さが等しい第三のアーム３の一方の端に第三の車軸１７を組付け、前記第一のアーム１の他方の端と前記第二のアーム２の他方の端と前記第三のアーム３の他方の端とを、該移動ロボット２００の横方向に向いた軸、すなわちアーム連結軸４に屈曲可能に連結されると共に、前記第一のアーム１と前記第三のアーム３とを該移動ロボット２００の後方に突き出し、前記第二のアーム２を該移動ロボット２００の前方に突き出し、前記アーム連結軸４を、該移動ロボット２００の上部中央に設けられた垂直リンク溝５内にスライド可能に組付ける。
【００２５】
さらに、前記第一のアーム１よりも短い第一の補助アーム６の一方の端を、前記第一のアーム１上であって、第一の車軸１３の組み付け位置から第一の補助アーム６の長さ以上に離れた連結点７に屈曲可能に組付け、長さが前記第一の補助アーム６に等しい第二の補助アーム８の一方の端を、前記第二のアーム２の、前記第一のアーム１上の連結点７に相当する連結点９に屈曲可能に組付け、長さが前記第一の補助アーム６に等しい第三の補助アーム１０の一方の端を、前記第三のアーム３の、前記第一のアーム１上の連結点７に相当する連結点１１に屈曲可能に組付ける。
【００２６】
さらに、前記第一の補助アーム６の他方の端と前記第二の補助アーム８の他方の端と前記第三の補助アーム１０の他方の端とを、該移動ロボット２００本体の下部中央の、横方向を向いた補助アーム連結軸１９上に屈曲可能に組付ける。
【００２７】
これにより、前記第一のアーム１と、前記第二のアーム２と、前記第三のアーム３と、前記第一の補助アーム６と、前記第二の補助アーム８と、前記第三の補助アーム１０とでパンタグラフを構成する。
【００２８】
なお、第一の車軸１３、第二の車軸１５、第三の車軸１７には、それぞれ（回転制御機構には連結していない）車輪１４、車輪１６、１６’、１８が取り付けられ、補助アーム連結軸１９には、図示しない回転制御機構に連結された車輪２０、２１が取り付けられている。
【００２９】
このような構成で移動ロボット２００は、移動時には前記第一の車軸１３、前記第二の車軸１５、および前記第三の車軸１７は、（図示しない）車軸移動機構により、補助アーム連結軸１２と同一軸線上に並んで倒立振子モードの制御を行い、停止時には、前記第一の車軸１３、前記第二の車軸１５、および前記第三の車軸１７は、補助アーム連結軸１２と異なる軸線上に移動し、転倒防止のための制御を不要とする。
【００３０】
この構成においては、（図示しない）回転制御機構を移動ロボット２００に内蔵することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】実施例１
【図３】実施例２
【図４】従来例１の外観
【図５】従来例１の原理説明図
【符号の説明】
【００３２】
１、２、３    アーム
４    アーム連結軸
５    垂直リンク溝
６、８、１０    補助アーム
７、９、１１    連結点
１２、１９    補助アーム連結軸
１３、１５、１７    車軸
１４、１６、１６’、１８、２０、２１    車輪
【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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