(57)【要約】 【課題】運搬性及び踏破性に優れているのは勿論のこと、駆動源の低出力化及び低コスト化をも実現可能な小型ロボットを提供する。【解決手段】物品搭載部２ａを有するロボット本体２と、モータ３と、ロボット本体２の左右において車軸４に支持されてモータ３からの出力で回転する二個の車輪１０と、ロボット本体２を所定の姿勢に保持する帯体５を備え、車輪１０は、車軸４に固定したハブ１１と、ハブ１１を中心にして放射状に配置され且つハブ１１の周縁部に接線方向の支軸１２を介して回動可能に取り付た複数のブレード１３を具備し、ハブ１１を含む面Ｌよりも内側でロボット本体２に添わせて折り畳んだ状態のブレード１３をハブを含む面Ｌよりも外側の所定停止位置まで展開させる捩じりコイルばね１５を設ける。捩じりコイルばね１５からの展開力に抗してブレード１３の折り畳み状態を保持するゴムベルト７を設けた。【選択図】図１
2007253852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品搭載部を有するロボット本体と、ロボット本体に搭載した駆動源と、ロボット本体の左右において車軸に支持されて駆動源からの出力で回転する二個の車輪と、車輪の回転に伴ってロボット本体に生じるトルクを打ち消して所定の姿勢に保持するトルク打消し手段を備え、車輪は、車軸に固定したハブと、このハブを中心にして適宜間隔をおいて放射状に配置され且つハブの周縁部に接線方向の支軸を介して回動可能にそれぞれ取り付けられた複数のブレードを具備し、ハブを含む面よりも内側でロボット本体に添わせて折り畳んだ状態のブレードをハブを含む面よりも外側の所定停止位置まで展開させる弾性体を設けると共に、この弾性体から付与される展開力に抗してブレードの折り畳み状態を解除可能に保持する保持手段を設けたことを特徴とする小型ロボット。
【請求項２】
トルク打消し手段が保持手段を兼ねている請求項１に記載の小型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、偵察行動の際に用いるのに好適な小型ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したような偵察行動に用いられる小型ロボットとしては、例えば、ロボット本体と、このロボット本体の左右に配置されて駆動源からの出力で回転する二個の車輪と、これらの車輪の回転に伴ってロボット本体に生じるトルクを打ち消して所定の姿勢に保持するトルク打消し手段を備えたものがある。
【０００３】
このような小型ロボットには、運搬性及び踏破性を両立させるために、ロボット本体の左右側面において棒状に窄めた状態から展開する傘状車輪や、球状を成すロボット本体の外殻を覆う状態からロボット本体の中央部分を中心にして左右の部分が互いに放射状に展開する半球状車輪が採用されている。
【非特許文献１】Ａｎｄｒｃｗ  Ｄｒｃｎｎｃｒ、他１０名、“Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｓｃｏｕｔ  Ｒｏｂｏｔ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ  ５５４５５、インターネット＜ＵＲＬ：  ｈｔｔｐ：／／ｄｉｓｔｒｏｂ．ｃｓ．ｕｍｎ．ｅｄｕ／ｐａｐｅｒｓ／ｉｃｒａ２００２＿ｄｒｅｎｎｅｒ．ｐｄｆ＞
【非特許文献２】Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｅｎｔｅｒ、“Ｔｈｒｏｗｂｏｔｓ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、インターネット＜ＵＲＬ：  ｈｔｔｐ：／／ｍｏｓ．ｏｒｇ／ｃｓｔ／ａｒｔｉｃｌｅ／１５１６／１．ｈｔｍｌ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した傘状車輪を採用した小型ロボットや、半球状車輪を採用した小型ロボットでは、走行中において、車輪にはいずれの場合も常に窄めた状態（あるいは外殻を覆う状態）に復帰させる方向の力が作用することから、車輪に強力な弾性体を設けて展開状態を維持するための弾性力を付与し続ける必要があり、その結果、強力な弾性体を設けて重量が増加するのに伴って、大出力で且つ高コストの駆動源を搭載しなくてはならないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、運搬性及び踏破性に優れているのは勿論のこと、駆動源の低出力化及び低コスト化をも実現可能である小型ロボットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、物品搭載部を有するロボット本体と、ロボット本体に搭載した駆動源と、ロボット本体の左右において車軸に支持されて駆動源からの出力で回転する二個の車輪と、車輪の回転に伴ってロボット本体に生じるトルクを打ち消して所定の姿勢に保持するトルク打消し手段を備え、車輪は、車軸に固定したハブと、このハブを中心にして適宜間隔をおいて放射状に配置され且つハブの周縁部に接線方向の支軸を介して回動可能にそれぞれ取り付けられた複数のブレードを具備し、ハブを含む面よりも内側でロボット本体に添わせて折り畳んだ状態のブレードをハブを含む面よりも外側の所定停止位置まで展開させる弾性体を設けると共に、この弾性体から付与される展開力に抗してブレードの折り畳み状態を解除可能に保持する保持手段を設けた構成としたことを特徴としており、この小型ロボットの構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
本発明の小型ロボットにおいて、車輪のハブを中心にして適宜間隔をおいて放射状に配置した複数のブレードをロボット本体に添わせて折り畳むことができると共に、この折り畳んだ状態を保持手段によって使用するまで保つことができるので、運搬性及び取り扱い性に優れたものとなる。
【０００８】
また、使用時には、保持手段による複数のブレードの拘束を解除すると、弾性体から付与される展開力によって複数のブレードがいずれも支軸を介して回動して展開するので、踏破性に優れたものとなる。
【０００９】
この際、車輪の複数のブレードは、ハブを含む面よりも外側の所定停止位置まで展開しているので、小型ロボットの走行中において、複数のブレードには、地面からの抗力がさらに展開させる方向の力として作用するだけなので、すなわち、展開している複数のブレードを折り畳み状態に復帰させる方向の力としては作用しないので、複数のブレードに対して展開状態を維持するための弾性力を付与し続ける必要がなく、したがって、強力な弾性体を設る必要がない分だけ、駆動源の低出力化及び低コスト化が図られることとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の小型ロボットによれば、上記した構成としているので、運搬性及び踏破性に優れているのは言うまでもなく、駆動源の低出力化及び低コスト化をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の小型ロボットにおいて、大きさや重量は特に限定しないが、運搬性及び取り扱い性に優れたものとするうえで、運搬時の大きさを少なくともハンドボールサイズに抑えると共に、数１０ｍ投擲し得る重さとすることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の小型ロボットにおいて、トルク打消し手段としては、帯状のものや棒状のものを用いることができ、その材質としては、金属や強化プラスチックなどを採用し得る。形状及び材質はとくに限定されない。
【００１３】
さらに、本発明の小型ロボットにおいて、トルク打消し手段が保持手段を兼ねている構成を採用することが可能である。例えば、トルク打消し手段を帯状のものとして、ロボット本体に添わせて折り畳んだ状態の複数のブレードに巻き付ければ、保持手段を必要とすることなく、複数のブレードの折り畳み状態を保持し得ることとなり、トルク打消し手段とは別個に保持手段を設ける必要がない分だけ、軽量化及び低コスト化が図られることとなる。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１５】
図１〜図４は、本発明の一実施例による小型ロボットを示している。
【００１６】
図１及び図２に示すように、この小型ロボット１は、物品搭載部２ａを有するロボット本体２と、このロボット本体２に搭載した２個のモータ（駆動源）３，３と、ロボット本体２の左右において車軸４に支持されてモータ３からの出力で回転する二個の車輪１０，１０と、一端をロボット本体２の上端に固定し且つ他端を自由端とすることで車輪１０，１０の回転に伴ってロボット本体２に生じるトルクを打ち消して所定の姿勢に保持する帯体（トルク打消し手段）５を備えており、モータ３の出力は、減速機構６を介して車軸４に伝達するようになっている。
【００１７】
車輪１０は、車軸４に固定したハブ１１と、このハブ１１を中心にして適宜間隔をおいて放射状に配置され且つハブ１１の周縁部に接線方向の支軸１２を介して回動可能にそれぞれ取り付けた複数のブレード１３を具備している。複数のブレード１３は、図３にも示すように、ハブ１１を含む面Ｌよりも内側でロボット本体２に添わせた状態（図１（ａ）で二点鎖線で示す状態）で折り畳むことができるようになっており、この際、トルク打消し手段としての帯体５をロボット本体２に巻き込んだ状態で折り畳むようになっている。
【００１８】
この場合、支軸１２には、捩じりコイルばね（弾性体）１５が嵌装状態で設けてあり、この捩じりコイルばね１５の弾性力によって、ハブ１１を含む面Ｌよりも内側でロボット本体２に添わせて折り畳んだ状態のブレード１３をハブ１１を含む面Ｌよりも外側のストッパ１４の位置（所定停止位置）まで展開させるようになっている（ブレード１３の回動軌跡を図１（ａ）に一点鎖線で示す）。
【００１９】
また、この小型ロボット１は、図４に簡略的に示すように、捩じりコイルばね１５から付与される展開力に抗してブレード１３の折り畳み状態を保持するゴムベルト（保持手段）７を備えていると共に、このゴムベルト７の拘束解除機構２０を備えている。
【００２０】
この拘束解除機構２０は、互いに同軸上に位置させたゴムベルト７の両端の円筒部７ａ，７ｂに挿通するボルト状のロックピン２１と、このロックピン２１に嵌装されてその頭部とゴムベルト７の円筒部７ａとの間に位置するコイルばね２２と、円筒部７ａから突出するロックピン２１の先端部を貫通する解除ピン２３を具備しており、図４に白抜き矢印で示すように、この解除ピン２３をロックピン２１から抜いてコイルばね２２の弾性力でゴムベルト７の両端の円筒部７ａ，７ｂからロックピン２１を離脱させることで、ゴムベルト７による拘束を解くようにしている。
【００２１】
上記した構成を有する小型ロボット１では、車輪１０のハブ１１を中心にして適宜間隔をおいて放射状に配置した複数のブレード１３をロボット本体２に添わせて折り畳むことができると共に、この折り畳んだ状態をゴムベルト７及び拘束解除機構２０によって使用するまで保つことができるので、運搬性及び取り扱い性に優れたものとなる。
【００２２】
一方、使用時においては、拘束解除機構２０を作動させてゴムベルト７による複数のブレード１３の拘束を解除すると、捩じりコイルばね１５から付与される展開力によって複数のブレード１３がいずれも支軸１２を介して回動して展開する。
【００２３】
次いで、この状態で、ロボット本体２に搭載した２個のモータ３，３を作動させると、複数のブレード１３を展開させた車輪１０，１０が回転して移動を開始する。この際、複数のブレード１３が展開するのと同時に、トルク打消し手段としての帯体５も展開しているので、車輪１０，１０の回転に伴ってロボット本体２に生じるトルクが打ち消されて、ロボット本体２は所定の姿勢に保持されることとなり、例えば、ロボット本体２の物品搭載部２ａに図示しないカメラを搭載している場合には、良好な映像が得られることとなる。
【００２４】
そして、この小型ロボット１では、走行中において、車輪１０の複数のブレード１３は、ハブ１１を含む面Ｌよりも外側のストッパ１４の位置まで展開しているので、複数のブレード１３には、地面からの抗力がさらに展開させる方向の力として作用するだけなので、すなわち、展開している複数のブレード１３を折り畳み状態に復帰させる方向の力としては作用しないので、複数のブレード１３の展開状態が維持されて、踏破性に優れたものとなる。
【００２５】
また、強力な弾性体を設けて複数のブレード１３に対して展開状態を維持するための弾性力を付与し続ける必要がないので、モータ３の低出力化及び低コスト化も図られることとなる。
【００２６】
上記した実施例における小型ロボット１では、複数のブレード１３の折り畳み状態を保持する保持手段としてのゴムベルト７をトルク打消し手段としての帯体５とは別個に設けた構成としたが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図５に示すように、バネ鋼製の円弧状薄板を連結して成る帯体５５をトルク打消し手段として、ロボット本体２に添わせて折り畳んだ状態の複数のブレード１３に巻き付ければ、保持手段を必要とすることなく、複数のブレード１３の折り畳み状態を保持し得ることとなり、したがって、保持手段を設ける必要がない分だけ、より一層の軽量化及び低コスト化が図られることとなる。
【００２７】
また、上記した実施例における小型ロボット１では、拘束解除機構２０の解除ピン２３をロックピン２１から抜いてコイルばね２２の弾性力でゴムベルト７の両端の円筒部７ａ，７ｂからロックピン２１を離脱させることで、ゴムベルト７による拘束を解くようにしているが、上記解除ピン２３の駆動源としては、例えば、ロボット本体２に搭載されて自動制御で動作可能な又は遠隔操作により動作可能なモータなどのアクチュエータを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係わる小型ロボットの一実施例を示す車輪を構成するブレードを展開させた状態の断面説明図（ａ）及び側面説明図（ｂ）である。（実施例１）
【図２】図１の小型ロボットの全体を簡略的に示す斜視説明図である。（実施例１）
【図３】図１の小型ロボットの車輪を構成するブレードを折り畳んだ状態の正面説明図（ａ）及び側面説明図（ｂ）である。（実施例１）
【図４】図１に示した小型ロボットの保持手段としてのゴムベルト及び拘束解除機構の斜視説明図である。（実施例１）
【図５】本発明の他の実施例による小型ロボットのトルク打消し手段を展開した状態を簡略的に示す斜視説明図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００２９】
１  小型ロボット
２  ロボット本体
２ａ  物品搭載部
３  モータ（駆動源）
４  車軸
５，５５  帯体（トルク打消し手段）
７  ゴムベルト（保持手段）
１０  車輪
１１  ハブ
１２  支軸
１３  ブレード
１５  捩じりコイルばね（弾性体）
Ｌ   ハブを含む面
【図１】
2007253852.tif 000003
【図２】
2007253852.tif 000004
【図３】
2007253852.tif 000005
【図４】
2007253852.tif 000006
【図５】
2007253852.tif 000007